Alle jorde indeholder calcium-ioner (Ca2+) og magnesium-ioner (Mg2+) (positivt ladede ioner), der tiltrækkes af de negative udvekslingssteder på ler og organisk materiale (jordens kationbyttekompleks). Mængden og den relative andel afspejler normalt jordens grundmaterialer. Calcium (Ca) og Mg er planteessentielle næringsstoffer, og den ioniske form af hver af dem, der holdes på jordens udvekslingssteder, er den form, der optages af planterne. Den sædvanlige metode til at afgøre, om jordens forsyning er tilstrækkelig til at opfylde afgrødernes behov, er at ekstrahere jorden med 1 molær (M) ammoniumacetat (samme procedure, som anvendes til bestemmelse af kalium i jordprøver) og vurdere den målte mængde i forhold til de kritiske niveauer. Da Iowas jordbund indeholder mere end tilstrækkelige mængder af disse næringsstoffer, er der ikke blevet eller kan ikke fastsættes et kritisk niveau. Udskifteligt Ca og Mg testes derfor ikke rutinemæssigt, og der findes heller ikke publikationer fra Iowa State University med fortolkninger af jordprøver for Ca og Mg. Medmindre man er interesseret i jordens kationbyttekapacitet (CEC) – som i rutinemæssige jordbundsundersøgelser bestemmes ved at summere de dominerende udskiftelige kationer (Ca2+, Mg2+, K+, H+) – behøver jordprøver fra de fleste marker i Iowa ikke at blive analyseret i et laboratorium for Ca og Mg. Iowa-jord har desuden store mængder af begge næringsstoffer, og de suppleres ved tilførsel af kalksten.
Hvordan beregnes et Ca:Mg-forhold?
Når de udskiftelige Ca og Mg er bestemt ved laboratorieanalyse, beregnes forholdet ved hjælp af meq-grundlaget (elektrisk ladningsgrundlag). Hvis der f.eks. er 4,88 meq Ca/100 g jord og 1,72 meq Mg/100 g, er Ca:Mg-forholdet 2,8:1. Tabel 1 viser det udskiftelige Ca, Mg og det beregnede Ca:Mg-forhold for flere jordtyper i Iowa. Disse værdier er typiske for Iowas jorde. Ca:Mg-forholdet i jorden er naturligt over 1:1.
Hvorfor interessen for Ca:Mg-forholdet?
Godt spørgsmål. Ud fra den ovennævnte erklæring om, at Ca- og Mg-niveauerne er højere end nødvendigt for planteproduktionen i Iowas jordbund, kan man let konkludere, at det er helt fint at ignorere forholdet. Forskningen bekræfter, at denne konklusion er berettiget; men fremme af forholdet konceptet fortsætter i dag på trods af mange års forskning, der viser noget andet. Begrebet stammer oprindeligt fra arbejde udført af Bear og kolleger i 1940’erne. I deres arbejde blev der imidlertid ikke skelnet mellem afgrødernes reaktion (lucerne) på grund af pH-forbedring som følge af kalktilførsel til sure jorde og ændringen i Ca:Mg-forholdet. Andre undersøgelser i samme periode viste, at forholdet ikke var vigtigt. Mange forskningsforsøg siden da har ikke vist, at Ca:Mg-forholdet har indflydelse på afgrødeproduktionen. Et eksempel herpå er McLean og kollegers arbejde fra 1983, hvor forholdet blev manipuleret ved anvendelse af kalk, magnesiumoxid og magnesiumsulfat, og hvor udbyttet blev målt (tabel 2). Resultaterne viser, at de mest udbytterige behandlinger og de mindst udbytterige behandlinger begge fandt sted med Ca:Mg-forhold, der lå inden for de samme intervaller, hvilket tyder på, at Ca:Mg-forholdet ikke var årsagen til de målte udbytteforskelle. Forskernes konklusioner var: “Resultaterne tyder stærkt på, at man for at opnå et maksimalt udbytte af afgrøderne bør lægge vægt på at tilvejebringe tilstrækkelige, men ikke overdrevne niveauer af hvert basisk kation i stedet for at forsøge at opnå et gunstigt basisk kationmætningsforhold (BCSR), som åbenbart ikke eksisterer.” Forskellige drivhus- og markforsøg viser, at afgrødernes produktivitet ikke påvirkes af intervaller fra mindre end 1:1 til mere end 25:1 – forhold, der ligger uden for det, der normalt måles i jordbunden. Planter spiller også en rolle i optagelsen af Ca og Mg og udelukker overskydende Ca eller Mg ved rodoverfladen.
Også anvendelse af Mg indebærer ikke, at der vil opstå jordfysiske problemer eller problemer med afgrødeproduktionen; det vil sige, at anvendelse af Mg ikke er “dårligt” for jordbunden. I en undersøgelse foretaget af Webb blev der f.eks. anvendt kali og kalium-magnesiumsulfat (K-Mag) årligt på en Webster-jord (i alt 784 lb Mg/acre over en 8-årig periode). Udbytterne i tabel 3 viser en reaktion på tilført kalium, men ingen effekt af tilført Mg.
Sammenfattende er Ca:Mg-forholdet ikke bevist og bør ikke anvendes som grundlag for gødnings- eller kalkningsmetoder. At have tilstrækkelige niveauer af Ca og Mg er den korrekte evalueringsmetode, snarere end at forsøge at manipulere med forholdet. Vi er heldige i Iowa, at Ca- og Mg-niveauerne i jorden normalt er tilstrækkelige, og opretholdelse af plantetilgængeligt Ca og Mg sker enten fordi jorden har en stor forsyning eller fordi der kalkes med lokal stenbrudskalk for at opretholde en passende pH-værdi i jorden til afgrødeproduktion.
Der kan findes flere oplysninger om Ca:Mg-forholdet i North Central Regional Extension publication Soil Cation Ratios for Crop Production”, som kan fås på dit rådgivningskontor eller på webstedet http://www.extension.umn.edu/distribution/cropsystems/DC6437.html.
Tabel 1. Udskiftelig Ca, Mg og Ca:Mg-forholdet i flere jordtyper i Iowa.
| Jord | CEC | Ca | Mg | Ca:Mg-forhold | |
|---|---|---|---|---|---|
| meq/100 g | |||||
| Kenyon | 14.0 | 8,5 | 2,6 | 3,3 | |
| Readlyn | 19,5 | 14.5 | 4,2 | 3,5 | |
| Klinger | 26,2 | 20.0 | 5,2 | 3,8 | |
| Dinsdale | 20.5 | 14,6 | 4,2 | 3,5 | |
| Tama | 20.6 | 3.4 | 3.4 | 4.1 | |
| Muscatin | 28.3 | 20,4 | 7,1 | 7,1 | 2,9 |
| Primghar | 32,7 | 22,4 | 7,4 | 3.0 | |
| Sac | 29,8 | 20,6 | 5,5 | 3.7 | |
| Marcus | 43,9 | 37,5 | 11,9 | 3.2 | |
| Ida | 22,4 | 16,9 | 5,3 | 3.2 | |
| Monona | 22,4 | 18 | 6,2 | 2.9 | |
| Napier | 27,6 | 23,5 | 3,2 | 7.3 |
CEC, kationbyttekapacitet.
Tabel 2. Spænd i Ca:Mg for de fem højeste og fem laveste udbytteniveauer for seks afgrødeår og 12 behandlinger.
| udbytteniveau | Hvede
1978 |
Alfalfa
1979 |
||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Højeste fem | 5.7-26,8 | 5,7-14,2 | 5,7-14,9 | 5,7-14,0 | 5,7-26,8 | 6,8-26,8 |
| Laveste fem | 5.8-21,5 | 5,0-16,1 | 2,3-16,1 | 6,8-21,5 | 8,2-21,5 | 5,7-21,5 |
Adapteret fra: McLean, E.O., R.C. Hartwig, D.J. Eckert, og G.B. Triplett. 1983. Basic cation saturation ratios as a basis for fertilizing and liming agronomic crops. II. Feltundersøgelser. Agronomy Journal 75: 635-639.
Tabel 3. Virkning af kali- og kaliummagnesiumsulfat (K-Mag), der udbringes på en Webster-jord, på majsudbyttet.
| År | Kontrol | Potaske | K-Mag |
|---|---|---|---|
| bu/acre | |||
| 1967 | 146 | 160 | 161 |
| 1968 | 148 | 161 | 160 |
| 1969 | 144 | 139 | 144 |
| 1970 | 108 | 130 | 124 |
| 1971 | 147 | 157 | 160 |
| 1972 | 129 | 150 | 152 |
| 1973 | 115 | 129 | 129 |
| 1974 | 120 | 133 | 130 |
| 8-år gennemsnit | 132 | 145 | 145 |
Kalium tilført med 160 lb K/acre årligt. K-Mag tilførte 199 lb S/acre og 98 lb Mg/acre årligt.