Im więcej minerałów ilastych i próchnicy w glebie, tym większe możliwości sorpcji składników pokarmowych.

Co to jest pojemność sorpcyjna?

Pojemność kompleksu sorpcyjnego mówi o tym, ile jonów zatrzymywanych jest w glebie. Im więcej koloidów mineralnych (w tym minerałów ilastych) i próchnicy w glebie, tym większe możliwości sorpcji, a więc tym lepszym magazynem składników pokarmowych jest gleba i tym mniej składników ulega wymyciu [1]. Duża pojemność sorpcyjna to także duża buforowość gleby, a to oznacza stabilny odczyn.

Pojemność kompleksu sorpcyjnego gleb lekkich może wynosić tylko około 30 mmoli, a gleb ciężkich nawet powyżej 400 mmoli(+)/kg [5]. W Polsce pojemność sorpcyjna gleb ornych wynosi średnio 102 mmole(+)/kg, przy zakresie od 38 mmoli do 400 mmoli(+)/kg [6]. Jak widać, jednostką pojemności sorpcyjnej jest liczba moli (milimoli) ładunków dodatnich przypadających na daną masę gleby (1 kg). Im większa wartość pojemności, tym większe możliwości sorpcji jonów.

Nie tylko ilość, ale również rodzaj (jakość) jonów ma znaczenie. Gleba powinna być w ok. 65% wysycona jonami Ca²⁺, w 10% jonami Mg²⁺, a w 5% jonami K⁺ [2]. Wysycenie kationami kwaśnymi powinno być mniejsze niż zasadowymi i powinno osiągać ok. 20%. Jak pokazują dane monitoringowe, wysycenie kompleksu sorpcyjnego gleb ornych zasadami w Polsce wynosi średnio 64%, przy bardzo szerokim zakresie od 7% do 97% [6].

Jak zadbać o pojemność sorpcyjną?

Aby poprawić właściwości sorpcyjne gleby, ważne jest wzbogacanie jej w materię organiczną. Źródłem związków organicznych są na przykład:

• obornik,
• kompost i materiały organiczne pochodzenia odpadowego,
• węgiel brunatny,
• biowęgiel.

Poniżej kilka przykładów pozytywnego wpływu nawożenia na pojemność sorpcyjną gleb.

Przykład 1: działanie obornika

Pojemność sorpcyjna gleby nawożonej nawozami mineralnymi i obornikiem (stosowano wysokie dawki nawozu, bo 40 t/ha co dwa lata) oraz wapnowanej była o 23-37% większa od pojemności gleby nawożonej takimi samymi dawkami nawozów mineralnych i wapna, ale bez obornika [8]. Średnia pojemność sorpcyjna gleby bez dodatku obornika wynosiła 65 mmoli(+)/kg, nie była więc bardzo wysoka. Zastosowanie obornika zwiększyło pojemność sorpcyjną gleby do średnio 85 mmoli(+)/kg. Obornik zwiększył także zawartość kationów zasadowych w glebie.

W innych badaniach stwierdzono, że wprowadzenie do gleby obornika (w dawce odpowiadającej 5 tonom węgla organicznego na hektar) zwiększyło pojemność kompleksu sorpcyjnego o 14%, czyli z 116 mmoli do 132 mmoli(+)/kg [4]. Było to spowodowane zwiększeniem zawartości kationów zasadowych w kompleksie (w cytowanych badaniach zwłaszcza magnezu i potasu).

Przykład 2: działanie kompostu

Zastosowanie kompostu (dostępnego w handlu, wytworzonego z selektywnie zbieranych odpadów miejskich, bogatych w materię organiczną) w dawce 30 t/ha zwiększyło pojemność sorpcyjną gleby o 27%. Dwukrotnie większa dawka kompostu zwiększyła pojemność sorpcyjną aż o 47% [9]. Efekt działania kompostu widoczny był także po drugim roku od jego zastosowania. W trzecim roku wpływ kompostu na pojemność sorpcyjną widoczny był już tylko wtedy, jeśli dawki kompostu były bardzo wysokie. Nawożenie kompostem zwiększyło także zawartość kationów zasadowych (Ca²⁺,Mg²⁺, K⁺, Na⁺) w glebie, a więc również stopień wysycenia jej kationami zasadowymi.

Przykład 3: działanie węgla brunatnego (i preparatów na bazie węgla brunatnego)

Po wprowadzeniu do gleby węgla brunatnego (w dawce odpowiadającej 5 tonom węgla organicznego na hektar) pojemność kompleksu sorpcyjnego zwiększyła się aż o 43% [4]. Dla porównania, w tych samych badaniach, taka sama dawka węgla organicznego pod postacią obornika zwiększyła pojemność kompleksu o 14%. Gleba po zastosowaniu węgla brunatnego zawierała wyraźnie więcej kationów zasadowych (wapnia, magnezu, potasu). W rezultacie zwiększył się także stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami.
W innych badaniach, po zastosowaniu dawki węgla brunatnego odpowiadającej ok. 25 t/ha, pojemność sorpcyjna zwiększyła się o 25% [7].

Działanie podobne do węgla brunatnego mogą wykazywać także preparaty i nawozy przygotowane na bazie tego węgla. Korzystne skutki nawożenia węglem brunatnym wynikają z wysokiej zawartości w nim związków humusowych (oczywiście obecnych też w wielu innych materiałach organicznych wykorzystywanych do nawożenia), cechujących się bardzo dużymi możliwościami sorpcji kationów [4].

Przykład 4: działanie biowęgla

Wytworzony ze słomy biowęgiel, z uzupełniającym nawożeniem mineralnym, wprowadzony w dawce 7,5 t/ha zwiększył pojemność sorpcyjną gleby o 28%, w porównaniu do pojemności gleby nawożonej tylko nawozami mineralnymi [3].

Literatura:

1.Gorlach E., Mazur T. 2002. Chemia Rolna. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
2.Grzebisz W. 2009. Nawożenie roślin uprawnych. Tom 2. Nawożenie i systemy nawożenia. PWRiL, Poznań.
3.He L., Zhong Z., Yang H. 2017. Effects on soil quality of biochar and straw amendment in conjunction with chemical fertilizers. Journal of Integrative Agriculture, 16, 3, 704-712.
4.Kwiatkowska J., Maciejewska A. 2008. Wpływ rodzajów substancji organicznej na właściwości fizykochemiczne gleby i zawartość węgla organicznego. Roczniki Gleboznawcze, LIX, 1, 128-133.
5.Mercik S. (red.). 2004. Chemia rolna. Podstawy teoretyczne i praktyczne. Wyd. SGGW, Warszawa.
6.Monitoring chemizmu gleb ornych Polski. http://www.gios.gov.pl/chemizm_gleb/ (dostęp online: 05.04.2017).
7.Ociepa E. 2011. The effect of fertilization on yielding and heavy metals uptake by maize and virginia fanpetals (Sida hermaphrodita). Archives of Environmental Protection, 37, 2, 123-129.
8.Sienkiewicz S., Krzebietke S., Wojnowska T. 2004. Fizykochemiczne właściwości gleby w warunkach wieloletniego nawożenia organiczno-mineralnego i mineralnego. Annales UMCS, LIX, 1, Sec. E., 407-413.
9.Weber J., Karczewska A., Drozd J., Licznar M., Licznar S., Jamroz E., Kocowicz A. 2007. Agricultural and ecological aspects of a sandy soil as affected by the application of municipal solid waste composts. Soil Biology & Biochemistry, 39, 1294-1302.