Wszystkie gleby zawierają jony wapnia (Ca2+) i kationy magnezu (Mg2+) (dodatnio naładowane jony) przyciągane do ujemnych miejsc wymiany na glinach i materii organicznej (kompleks kationowymienny gleby). Ilość i względne proporcje odzwierciedlają zazwyczaj materiał macierzysty gleby. Wapń (Ca) i Mg (Mg) są składnikami pokarmowymi niezbędnymi dla roślin, a forma jonowa każdego z nich, znajdująca się w miejscach wymiany w glebie, jest formą pobieraną przez rośliny. W celu określenia, czy zawartość wapnia i Mg w glebie jest wystarczająca do zaspokojenia potrzeb roślin, stosuje się zwykle ekstrakcję gleby za pomocą 1 molowego (M) octanu amonu (ta sama procedura stosowana jest do oznaczania potasu w teście glebowym) i ocenę zmierzonej ilości w stosunku do poziomów krytycznych. Ponieważ gleby w stanie Iowa zawierają więcej niż wystarczającą ilość tych składników odżywczych, nie ustalono ani nie można ustalić poziomu krytycznego. Dlatego też nie wykonuje się rutynowych badań Ca i Mg wymiennego, nie ma też publikacji Uniwersytetu Stanowego Iowa, które podawałyby interpretację Ca i Mg w teście glebowym. O ile nie interesuje nas pojemność wymiany kationów (CEC) gleby – określana w rutynowych badaniach gleby poprzez sumowanie dominujących kationów wymiennych (Ca2+, Mg2+, K+, H+) – próbki gleby z większości pól w stanie Iowa nie muszą być analizowane laboratoryjnie pod kątem zawartości Ca i Mg. Ponadto, gleby Iowa zawierają duże ilości obu składników odżywczych i są one uzupełniane przez stosowanie wapienia.
Jak oblicza się stosunek Ca:Mg?
Po określeniu wymiennego Ca i Mg w analizie laboratoryjnej, stosunek jest obliczany na podstawie meq (ładunek elektryczny). Na przykład, jeżeli w glebie znajduje się 4,88 meq Ca/100 g i 1,72 meq Mg/100 g, to stosunek Ca:Mg wynosi 2,8:1. W tabeli 1 podano wartości wymiennego Ca, Mg oraz obliczony stosunek Ca:Mg dla kilku gleb Iowa. Wartości te są typowe dla gleb Iowa. Stosunki Ca:Mg w glebie naturalnie wynoszą powyżej 1:1.
Skąd zainteresowanie stosunkami Ca:Mg?
Dobre pytanie. Z powyższego stwierdzenia, że poziomy Ca i Mg są wyższe niż potrzeba do produkcji roślinnej w glebach Iowa, można łatwo wywnioskować, że ignorowanie proporcji jest w porządku. Badania potwierdzają słuszność tego wniosku, jednak propagowanie koncepcji proporcji trwa do dziś, mimo wielu lat badań, które wskazują na coś innego. Pochodzenie tej koncepcji wywodzi się z pracy Beara i jego współpracowników z lat 40-tych. Jednak ich prace nie rozróżniały reakcji roślin (lucerny) na poprawę pH w wyniku zastosowania wapna na glebach kwaśnych od zmiany Ca:Mg. Inne badania prowadzone w tym samym czasie wskazywały, że proporcje nie mają znaczenia. Wiele badań przeprowadzonych od tego czasu nie wykazało wpływu stosunku Ca:Mg na produkcję roślinną. Przykładem może być praca McLean i współpracowników z 1983 roku, w której manipulowano stosunkiem Ca:Mg poprzez stosowanie wapna kalcytowego, tlenku magnezu i siarczanu magnezu oraz mierzono reakcję plonów (tab. 2). Wyniki wskazują, że zarówno najwyższe jak i najniższe plonowanie wystąpiło przy stosunku Ca:Mg, który mieścił się w tym samym zakresie, co wskazuje, że stosunek Ca:Mg nie był przyczyną różnic w plonowaniu. Wnioski naukowców były następujące: „Wyniki badań zdecydowanie sugerują, że w celu uzyskania maksymalnych plonów, należy położyć nacisk na zapewnienie wystarczającego, ale nie nadmiernego poziomu każdego z podstawowych kationów, zamiast próbować osiągnąć korzystny stosunek nasycenia kationami podstawowymi (BCSR), który najwyraźniej nie istnieje.” Różne badania szklarniowe i polowe wskazują, że na wydajność upraw nie mają wpływu zakresy od mniej niż 1:1 do więcej niż 25:1 – proporcje poza tym, co jest zwykle mierzone w glebach. Rośliny również odgrywają rolę w pobieraniu Ca i Mg i wykluczają nadmiar Ca lub Mg na powierzchni korzeni.
Zastosowanie Mg nie oznacza również, że wystąpią problemy z fizyką gleby lub produkcją roślinną; to znaczy, że zastosowanie Mg nie jest „złe” dla gleby. Na przykład, w badaniach przeprowadzonych przez Webba, potaż i siarczan potasowo-magnezowy (K-Mag) stosowano corocznie na glebę Webster (łącznie 784 lb Mg/akr w okresie 8 lat). Plony w tabeli 3 wskazują na reakcję na zastosowany potas, ale brak wpływu zastosowanego Mg.
Podsumowując, koncepcja stosunku Ca:Mg jest niesprawdzona i nie powinna być stosowana jako podstawa praktyk nawożenia lub wapnowania. Właściwą metodą oceny jest posiadanie wystarczającej ilości Ca i Mg, a nie próba manipulowania proporcjami. W Iowa mamy to szczęście, że poziom Ca i Mg w glebie jest zazwyczaj odpowiedni, a utrzymanie dostępnego dla roślin Ca i Mg jest możliwe albo dzięki dużym zapasom w glebie, albo dzięki wapnowaniu przy użyciu lokalnego wapienia z kamieniołomu w celu utrzymania odpowiedniego pH gleby dla produkcji roślinnej.
Więcej informacji na temat stosunku Ca:Mg można znaleźć w publikacji North Central Regional Extension „Soil Cation Ratios for Crop Production”, która jest dostępna w biurze ds. rozwoju lub na stronie internetowej http://www.extension.umn.edu/distribution/cropsystems/DC6437.html.
Tabela 1. Wymienialne Ca, Mg i stosunek Ca:Mg w kilku glebach Iowa.
| Gleba | CEC | Ca | Mg | Ca:Mg Ratio |
|---|---|---|---|---|
| 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 | 13.9 | 3.4 | 4.1 |
| Muskatyn | 28.3 | 20,4 | 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, pojemność wymiany kationów.
Tabela 2. Zakresy Ca:Mg dla pięciu najwyższych i pięciu najniższych poziomów plonów dla sześciu lat uprawy i 12 zabiegów.
| Poziom plonowania | Kukurydza
1975 |
Kukurydza
1976 |
Sojowe
1977 |
Pszenica
1978 |
Lucerna
1979 |
Lucerna
1980 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Najwyższa piątka | 5.7-26,8 | 5,7-14,2 | 5,7-14,9 | 5,7-14,0 | 5,7-26,8 | 6,8-26,8 |
| Najniższa piątka | 5.8-21,5 | 5,0-16,1 | 2,3-16,1 | 6,8-21,5 | 8,2-21,5 | 5,7-21,5 |
Adapted from: McLean, E.O., R.C. Hartwig, D.J. Eckert, and G.B. Triplett. 1983. Basic cation saturation ratios as a basis for fertilizing and liming agronomic crops. II. Badania polowe. Agronomy Journal 75: 635-639.
Tabela 3. Wpływ nawożenia potasem i siarczanem potasowo-magnezowym (K-Mag) stosowanym na glebie Webster na plon kukurydzy.
| Rok | Kontrola | Potaż | K-Mag |
|---|---|---|---|
| bu/akr | |||
| 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-średnia roczna | 132 | 145 | 145 |
Potas stosowany w dawce 160 lb K/akr rocznie. K-Mag dostarczał 199 lb S/akr i 98 lb Mg/akr rocznie.
.