Wapnowanie i gipsowanie gleby, czyli boksowanie się z glinem

Glin, obok krzemu należy do pierwiastków występujących w ilości 7,3%, co czyni go drugim pod względem najliczniejszego występowania. W zależności od odczynu gleby może występować w różnych formach. Dla rolnictwa najistotniejszą postacią, jest forma wymienna, która uwidacznia się gdy pH gleby jest niższe niż 5,5. Im gleba ma niższe pH tym są większe ilości glinu w roztworze glebowym, a wysoka koncentracja tego pierwiastka jest toksyczna dla roślin.

Glin w glebie, który może występować jako nieruchomy, ruchomy oraz jako polimeryczny koloid w formie organicznej lub nieorganicznej, jest zależny od odczynu. Toksyczne oddziaływanie glinu na układ korzeniowy powoduje zahamowanie wzrostu rośliny. Jest to najbardziej czuły i najczęściej badany parametr działania toksyczności glinu na populację roślin.

Glin wpływa również na uszkadzanie komórek wewnętrznych strefy merystematycznej jak i elongacyjnej korzenia, blokuje przemieszczanie się fosforu, replikację DNA i zmniejsza pobieranie Ca²⁺ i Mg²⁺. Postępujące zakwaszanie się gleb uprawnych, niesie za sobą zawsze uruchamianie się glinu. Przy pH poniżej 5,5 roślina pobiera Al³⁺ ograniczając pobieranie kationów zasadowych. Przy pH_KCl zbliżonym do 5,0, glin stanowi 80-95 % kwasowości wymiennej, przy czym spadkowi pH o jednostkę towarzyszy tysiąckrotny wzrost ilości aktywnej formy glinu. Nie tylko ilość glinu zależy od odczynu gleby, ale również forma jonowa, która decyduje o toksyczności tego pierwiastka. Badania, które zostały przeprowadzone na kulturach wodnych, wykazują, że wraz ze spadkiem odczynu gleby, wzrasta liczba form monomerycznych glinu Al³⁺, Al(OH)₂, z których suma aktywności wydaje się być najlepszym wskaźnikiem toksyczności metalu dla soi, słonecznika, lucerny i koniczyny, podczas gdy formy glinu AlSO₄⁺ i Al(OH)₃ nie były toksyczne dla tych roślin. Najbardziej toksyczną formą glinu, która powoduje skręcanie i zgrubienie korzeni, to AlSO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂⁷⁺ (oznaczany potocznie Al³⁺) oraz Al(H₂O)₆³⁺ (również oznaczany jako Al³⁺). Gatunki roślin wrażliwych na ten pierwiastek są narażone na suszę i niemożliwość poboru składników mineralnych przez uszkodzenie systemu korzeniowego, co czyni je również bardziej podatnymi na działanie patogenów i obumieranie. Każdy rodzaj glinu występujący w glebie może przyczyniać się do karłowacenia korzeni co niesie za sobą potencjalne zagrożenia dla wzrostu i rozwoju roślin.

Badania donoszą (Łabętowicz i inni 2004), że najlepszym sposobem na ograniczenie ilości glinu w glebie to stosowanie siarczanu wapnia oraz węglanu wapnia. Oba związki (CaCO₃i CaSO₄ x H₂O) mają wpływ nawet na całkowite zlikwidowanie  jonów glinu! Ograniczenie negatywnych skutków działania glinu w silnie zakwaszonym środowisku poprzez zastosowanie gipsu polega na tym, że w obecności siarczanów powstają jony kompleksowe AlSO₄⁺ lub związki cząsteczkowe Al(OH)SO₄⁰ co częściowo ogranicza kwaśną hydrolizę glinu. Stabilność jonów Al³⁺ z siarczanami jest największa przy pH 4,2 – 5,0. Korzystnym działaniem gipsu są również jego właściwości detoksykacyjne w stosunku do glinu, ponieważ polega to na strącaniu fosforanów glinu, które tak samo jak siarczan glinu nie mają silnie toksycznego działania.

Siarczan wapnia nie powoduje wzrostu pH, ale wpływa na eliminację toksycznego Al³⁺. Stosowanie wapna nawozowego w postaci węglanu wapnia powoduje istotne zmiany w odczynie gleby co także powoduje obniżanie się zawartości glinu w roztworze glebowym oraz utrzymywanie pH w odpowiednim przedziale. Najlepsze efekty niesie za sobą stosowanie obu związków chemicznych (węglan wapnia i siarczan wapnia) w postaci jednego nawozu, np. Siartech Ca. Za jedną aplikacją nawozu wprowadzamy do gleby ważne pierwiastki – wapń i siarkę (S w formie siarczanowej od razu dostępnej dla rośliny), regulujemy odczyn gleby oraz usuwamy toksyczny glin.

Na podstawie:

Filipek T., Badora A. 1999. Oddziaływanie nawożenia na kwasowość gleby. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, 64: 81-88.

Łabętowicz J., Rutkowska B., Szulc W., Sosulski T. 2004. Ocena wpływu wapnowania oraz gipsowania na zawartość glinu wymiennego w glebie lekkiej, VOL. LIX, 2: 631-637.

Rutkowska B., Szulc W., Twardowska A. 2010. Wpływ niezrównoważonego nawożenia na zmiany odczynu oraz zawartości glinu wymiennego w glebie lekkiej. Zesz. Prob. Post. Nauk Roln., 556: 923-928.

Ślaski J. J. 1992. Mechanizmy tolerancyjności na toksyczne działanie jonów glinu u roślin wyższych. Wiadomości Botaniczne, 36 (1/2): 31-45.

Opracowanie: Agata Żmuda