Kalsium maaperässä

Kalsiumia on riittävästi useimmissa maaperissä. Kalsium on osa useita maaperän primääri- ja sekundäärimineraaleja, jotka ovat maatalouden kannalta olennaisesti liukenemattomia. Nämä materiaalit ovat Ca:n liukoisten tai käytettävissä olevien muotojen alkuperäisiä lähteitä. Kalsiumia esiintyy myös suhteellisen liukoisessa muodossa kationina (positiivisesti varautunut Ca++), joka on adsorboitunut maaperän kolloidiseen kompleksiin. Ionisen muodon katsotaan olevan viljelykasvien käytettävissä.

Toiminta

Kalsium on välttämätön monille kasvien toiminnoille. Joitakin niistä ovat

• Kunnollinen solujen jakautuminen ja pidentyminen
• Kunnollinen soluseinän kehittyminen
• Nitraatin otto ja aineenvaihdunta
• entsyymiaktiivisuus
• Tärkkelys-aineenvaihdunta

Kalsium kulkeutuu kyleemissä ioninvaihtomekanismin välityksellä. Se kiinnittyy ligniinimolekyyleihin ja vaihdon on tapahduttava kalsiumin tai jonkin muun vastaavan kationin (esim. Mg++, Na+, K+, NH4+ jne.) kanssa. Kalsium ei ole kovin liikkuvainen maaperässä tai kasvikudoksessa, joten jatkuva saanti on välttämätöntä.

Tekijät, jotka vaikuttavat Ca:n saatavuuteen

Kalsiumia on monissa maaperän primääri- tai sekundäärimineraaleissa. Tässä tilassa se on suhteellisen liukenematonta. Kalsiumia ei pidetä huuhtoutuvana ravinteena. Satojen vuosien kuluessa se kuitenkin siirtyy syvemmälle maaperään. Tämän vuoksi ja siksi, että monet maaperät ovat peräisin kalkkikivisestä kallioperästä, monissa maaperissä on korkeampi Ca-pitoisuus ja korkeampi pH-arvo pohjamaassa.

• Maaperän pH: Happamassa maaperässä on vähemmän Ca:ta, ja korkean pH:n maaperässä sitä on yleensä enemmän. Kun maaperän pH nousee yli pH 7,2:n, maaperän ylimääräisen Ca:n vuoksi ylimääräinen “vapaa” Ca ei adsorboiudu maaperään. Suuri osa vapaasta Ca:sta muodostaa lähes liukenemattomia yhdisteitä muiden alkuaineiden, kuten fosforin (P), kanssa, jolloin P:tä on vähemmän saatavilla.
• Maaperän CEC: Matalan CEC:n maaperässä on vähemmän Ca:ta ja korkean CEC:n maaperässä enemmän.
• Kationikilpailu: Muiden kationien epätavallisen korkeat pitoisuudet tai käyttömäärät alhaisen tai kohtalaisen alhaisen Ca-pitoisuuden läsnä ollessa vähentävät Ca:n hyväksikäyttöä.
• Emäksinen natriummaa (korkea natriumpitoisuus): Ylimääräinen natrium (Na) maaperässä kilpailee Ca:n ja muiden kationien kanssa vähentäen niiden saatavuutta viljelykasveille.
• Maaperän alapuolinen maaperä tai perusaine: Kalkkikivestä, mergelistä tai muista runsaasti Ca:ta sisältävistä mineraaleista peräisin olevilla mailla on yleensä korkeat Ca-pitoisuudet, kun taas liuskekivestä tai hiekkakivestä peräisin olevilla mailla on yleensä alhaisemmat Ca-pitoisuudet.

Vuorovaikutukset

• Muut kationit: Se kilpailee muiden tärkeimpien kationien, kuten natriumin (Na+), kaliumin (K+), magnesiumin (Mg++), ammoniumin (NH4+), raudan (Fe++) ja alumiinin (Al+++), kanssa viljelykasvin saannista. Suurten K-annosten tiedetään vähentävän Ca:n hyväksikäyttöä omenoissa, jotka ovat erittäin alttiita huonolle Ca:n hyväksikäytölle ja siirtymiselle puun sisällä.
• Natrium (Na+): Korkeat Na-pitoisuudet maaperässä syrjäyttävät Ca:n ja johtavat Ca:n huuhtoutumiseen. Tämä voi johtaa huonoon maan rakenteeseen ja mahdolliseen Na-myrkyllisyyteen viljelykasveille. Sitä vastoin liukoisen Ca:n levittämistä, tyypillisesti kipsinä, käytetään yleisesti suolanpoistoon natriumhappipitoisissa maaperissä syrjäyttämisperiaatteen käänteisellä tavalla.
• Fosfori(P): Kun maan pH-arvo nousee yli pH 7,0:n, maaperään alkaa kertyä vapaata tai sitoutumatonta Ca:ta. Tämä Ca on käytettävissä vuorovaikutuksessa muiden ravinteiden kanssa. Liukoinen P on anioni, eli sillä on negatiivinen varaus. Kaikki vapaa Ca reagoi P:n kanssa muodostaen liukenemattomia (tai hyvin hitaasti liukenevia) Ca-P-yhdisteitä, jotka eivät ole helposti kasvien saatavilla. Koska maaperässä on yleensä paljon enemmän saatavilla olevaa Ca:ta kuin P:tä, tämä vuorovaikutus johtaa lähes aina siihen, että P:tä on vähemmän saatavilla.
• Rauta(Fe++) ja alumiini(Al+++): Maaperän pH:n laskiessa useammat näistä alkuaineista liukenevat ja yhdistyvät Ca:n kanssa olennaisesti liukenemattomiksi yhdisteiksi.
• Boori(B-): Korkeat maaperän tai kasvien kalsiumpitoisuudet voivat estää B:n imeytymistä ja hyödyntämistä. Kalsiumruiskutuksia ja maaperään tehtäviä levityksiä on käytetty tehokkaasti auttamaan B:n liiallisen käytön poistamisessa.

Tasapainot ja suhdeluvut

Monien vuosien ajan on ollut muutamia henkilöitä, jotka ovat väittäneet, että maaperän kolmelle tärkeimmälle kationiravinteelle (K, Ca ja Mg) on olemassa “ihanteellinen” suhde. Tämä käsite on luultavasti peräisin Bearin vuonna 1945 New Jerseyssä tekemästä työstä, jonka mukaan ihanteellinen maaperä olisi sellainen, jossa vaihdettavien kationien kyllästysasteet olisivat seuraavat: 65 % Ca, 10 % Mg, 5 % K ja 20 % H. Näistä ihanteellisista pitoisuuksista johtuvat kationisuhteet ovat Ca:Mg 6,5:1, Ca:K 13:1 ja Mg:K 2:1. Nämä kationisuhteet ovat seuraavat: Ca:Mg 6,5:1, Ca:K 13:1 ja Mg:K 2:1.

Yleisesti hyväksytään, että maaperän ravinteiden välillä on joitakin suositeltavia yleisiä suhteita ja tasapainoja. On myös olemassa huomattava määrä työtä, joka osoittaa, että joidenkin ravinteiden ylimäärät ja puutteet vaikuttavat muiden ravinteiden imeytymiseen (ks. tämän asiakirjan myöhemmät osat). Mikään luotettava tutkimus ei kuitenkaan ole osoittanut, että maaperässä olisi jokin tietty ravinteiden suhde.

Vuosien mittaan huomattava määrä keskustelua ja myyntiä on pyörinyt ihanteellisen maaperän Ca:Mg-suhteen käsitteen ympärillä. Useimmat ihanteellista suhdetta koskevat väitteet vaihtelevat välillä 5:1-8:1.

Joidenkin väitteiden mukaan oikea maaperän Ca:Mg-suhde

• parantaa maaperän rakennetta.
• vähentää rikkakasvikantoja, erityisesti ketunhäntä- ja pelto-ohdaketta, sekä parantaa rehun laatua.
• Vähentää muiden kasviravinteiden huuhtoutumista.
• Yleisesti parantaa useimpien maaperän ravinteiden tasapainoa.

Tohtori Stanley Barber, Purdue Univ, “Maaperän Ca:Mg-suhteen määrittämisestä aiheutuville lisäkustannuksille ei ole tutkimuksellisia perusteita. Tutkimukset osoittavat, että kasvien satoon tai laatuun ei ole merkittävää vaikutusta maaperän Ca:Mg-suhteiden laajalla vaihteluvälillä.”

Wisconsinissa tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että maissin ja sinimailasen satoon eivät vaikuttaneet merkittävästi Ca:Mg-suhteet, jotka vaihtelivat 2,28:1:stä 8,44:1:een.Kaikissa tapauksissa, kun kumpikaan ravinteista ei ollut puutteellinen, viljelykasvien sisäinen Ca:Mg-suhde pysyi suhteellisen kapealla alueella, joka vastasi kasvin tarpeita. Useimmat muut viranomaiset tukevat näitä havaintoja. Maaperä, jossa on edellä luetellut suhteet, on todennäköisesti hedelmällinen. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että hedelmällinen maaperä edellyttäisi näitä erityisiä arvoja (tai muita arvoja). Kasvien riittävä ravitsemus riippuu monista muista tekijöistä kuin tietystä ravinteiden suhteesta. Maaperän Ca:Mg-suhteen säätäminen on harvoin kannattavaa.

Tämän asiakirjan myöhemmissä osissa on viittauksia ravinnesuhteisiin. Useimmissa tapauksissa näihin suhteisiin ei kuitenkaan liity erityisiä numeerisia suhdelukuja. Tarkoituksena on osoittaa, että kun ravinteiden suhteellinen runsaus muuttuu merkittävästi, se voi vaikuttaa toisen ravinteen saatavuuteen. Tämä käsite on paljon epäselvempi kuin väite, että tietylle numeeriselle suhteelle on olemassa arvo.

Korkeasti reagoivat viljelykasvit

Ka on kaikille kasveille välttämätön elementti, mutta seuraavien viljelykasvien on todettu reagoivan siihen erityisen herkästi.

Omenat, parsakaali, ruusukaali, kaali, porkkanat, kukkakaali, selleri, kirsikat, sitrushedelmät, havupuut, puuvilla, kurpitsat, melonit, viinirypäleet, palkokasvit, salaatti, persikat, maapähkinät, päärynät, paprika, perunat, tupakka ja tomaatit.

Puutosoireet

Kalsiumin puutosoireet voivat olla melko epämääräisiä, koska tilanteeseen liittyy usein maan alhainen pH. Näkyviä puutosoireita esiintyy harvoin viljelykasveilla, mutta niihin kuuluu tyypillisesti se, että uusi kasvu ei kehity kunnolla. Yksivuotisilla heinäkasveilla, kuten maissilla, on epämuodostuneita kasvulehtiä, jotka eivät pääse rullautumaan irti kiehkurasta. Uudet lehdet ovat usein kloroottisia. Erittäin happamat maaperät voivat aiheuttaa aivan uusia oireita, jotka johtuvat usein erilaisista myrkyllisistä vaikutuksista ja puutteista. Monissa hedelmissä ja vihanneksissa esiintyy dramaattisia oireita, kuten mustaa sydäntä sellerissä ja parsakaalissa, kärkipoltetta salaatissa ja kaalissa, valkoista sydäntä tai onttoa sydäntä kurkkuhedelmissä, kukintamätää tomaateissa ja paprikoissa sekä poppia maapähkinöissä. Puuhedelmissä, joiden kalsiumpitoisuus on alhainen, esiintyy lisääntyneitä varastointiongelmia, kuten omenoiden kitkeryyttä, omenoiden ja päärynöiden korkkilaikkua, kirsikoiden halkeilua ja muita hedelmien hajoamisia varastoinnin aikana. Kaikissa viljelykasveissa kaliumin puute heikentää usein myös juurten kasvua ja aiheuttaa toissijaisesti muita oireita. Kalsiumin puutteessa olevat havupuut kellastuvat, sitten ne kuolevat ja uuden kasvun neulaset putoavat. Uusi kasvu voi myös epämuodostua.

Myrkyllisyys

Kalsiumilla ei käytännössä katsota olevan suoraan myrkyllistä vaikutusta kasveihin. Suurin osa maaperän liiallisen Ca:n aiheuttamista ongelmista on seurausta maaperän korkean pH:n toissijaisista vaikutuksista. Toinen liiallisen Ca:n aiheuttama ongelma voi olla muiden kationiravinteiden heikentynyt imeytyminen. Ennen kuin myrkylliset pitoisuudet kasvissa lähestyvät, kasvit kärsivät usein muiden ravinteiden, kuten fosforin, kaliumin, magnesiumin, boorin, kuparin, raudan tai sinkin puutteesta.

Kalsiumin käyttö hedelmällisyysohjelmassa

Kalsiumlähteet voivat palvella jompaakumpaa tai molempia kahdesta tehtävästä.

• Ravinnelähteenä
• Kalkkina (CaCO3), joka neutraloi maan happamuutta

Kalsiumongelmien korjaaminen ei yleensä ole vaikeaa. Kalkitus oikeaan pH-arvoon on ensimmäinen vaihe Ca:n syöttämiseksi viljelykasveille. Jos Ca:ta tarvitaan lisää ja maan pH on jo oikea, käytettävissä on neutraaleja lisäaineita, kuten kipsiä (CaSO4.7H2O) tai muita lannoitevalmisteita. Kipsillä voidaan myös korjata maaperän korkeaa suolapitoisuutta. Tällaiset olosuhteet voivat johtua maaperän luonnollisista olosuhteista, nykyisten tai aiempien öljylähteiden ympärillä olevasta suolavedestä tai talvisin käytetystä jäänpoistosuolasta.

Suositellut kalsiummäärät:			Suositusmäärä
Kalsiittinen kalkkikivi	32	1,000-15,000lb./A
Dolomiittinen kalkkikivi	22	1,000 – 15,000 lb./A
Hydratoitu kalkkikivi	46	750 – 10,000 lb./A
Sakatettu kalkki	60	500 – 10,000 lb./A
Uunikuona	29	100-2 000 lb./A
Lannoitteet	Lannoitevalmisteet	Noin. % Ca.	Tuotteen suositeltavat määrät
Kipsi	22	500 – 1500 lb./A
CaCI2	36	5-8 lb./A Foliar
Ca(NO3) 2	19	10-15 lb./A Foliar
Ca-Chelates	3-5	0.25-3 gal/A Foliar

* Kalsiumpitoisuus ei ole sama kuin neutralointiarvo. Neutraloiva arvo määräytyy kalsiumkarbonaatin (CaCO3), magnesiumkarbonaatin (MgCO3) ja muiden neutraloivien ainesosien yhteenlaskettujen määrien perusteella kalkitusaineessa.

Kipsitarpeen laskeminen

Kipsin levittämiseen on erilaisia tarkoituksia, ja kullakin tarkoituksella on oma menetelmänsä suosituksen laatimiseksi. Kunkin käyttötarkoituksen suositusten laatimiseen voidaan käyttää myös useampaa kuin yhtä laillista menetelmää. Seuraavassa on lueteltu joitakin näistä menetelmistä.

Kipsiä suositellaan kahteen ensisijaiseen tarkoitukseen. Ne ovat

1. Ylimääräisen natriumin (Na)
2. poistamiseksi
   1. Maaperän kalsiumpitoisuuden (Ca) kasvattamiseksi silloin, kun pH:n muutosta ei haluta.

   Maaperän natriumin (Na)

   1. Vähentää Na:ta yleisesti hyväksyttävälle tasolle:
   2. Na:n vähentäminen tiettyyn kyllästysprosenttiin:
   3. Esim: Oletetaan, että maaperän CEC on 20 (meq/100 grammaa) ja Na-pitoisuus on 40 %. Haluat alentaa Na-pitoisuutta 10 %:iin tai poistaa 30 % Na-kyllästyneisyydestä (30 % 20 meq/100 grammaa = 6 meq vaihdettavaa Na:ta/100 grammaa maaperää). Kerro vaihdettavissa olevan Na:n milliekvivalentit 0,85 kipsitonnilla, niin saat tarvittavan kipsimäärän ( 6 x 0,85 = 5,1 tonnia kipsiä hehtaaria kohti). Tyypillisesti kaupallinen kipsi ei ole 100-prosenttisen tehokas Na:n syrjäyttäjä, ja jotkut viranomaiset suosittelevat 80 prosentin tehokertoimen käyttämistä. Tämä johtaa siihen, että esimerkkimme muuttuu seuraavasti… 5,1 jaettuna 0,80:llä = 6,38 tonnia hehtaaria kohti. Jos kasteluvetesi sisältää kipsiä tai maaperässäsi on kipsiä, voit vähentää nämä määrät tarvittavasta kipsimäärästä.
   4. Kasteluveden Na:n korvaavan kipsin laskeminen: Kipsitarpeet voidaan laskea kasteluveden jäännösnatriumkarbonaattiarvosta (RSC) seuraavasta yhtälöstä.
   5. RSC x 234 = kiloa kipsiä, joka tarvitaan kompensoimaan ylimääräinen natrium 1 acre foot (325,852 gallonaa) kasteluvedessä

   Muista, että kipsi ei yksinään ratkaise korkeaa Na-ongelmaa, vaan sinun on käytettävä riittävästi kasteluvettä, jotta syrjäytynyt Na huuhtoutuu juuristovyöhykkeestä.

   Maaperän kalsiumin (Ca) kylläisyyden lisääminen

   Lb. kipsiä/ha = C.E.C. x (haluttu %Ca sat. – nykyinen %Ca sat.) x 18