Calcium in de bodem

Calcium is in de meeste bodems in voldoende hoeveelheden aanwezig. Calcium is een bestanddeel van verscheidene primaire en secundaire mineralen in de bodem, die voor de landbouw in wezen onoplosbaar zijn. Deze materialen zijn de oorspronkelijke bronnen van de oplosbare of beschikbare vormen van Ca. Calcium is ook aanwezig in relatief oplosbare vorm, als een kation (positief geladen Ca++) dat aan het bodemcolloïdaal complex is geadsorbeerd. De ionische vorm wordt geacht beschikbaar te zijn voor gewassen.

Functie

Calcium is essentieel voor veel functies van planten. Enkele daarvan zijn

• Een goede celdeling en -strekking
• Een goede celwandontwikkeling
• Nitraatopname en -metabolisme
• Enzymactiviteit
• Stijfselmetabolisme

Calcium wordt in het xyleem getransporteerd via een ionenuitwisselingsmechanisme. Het hecht zich aan ligninemoleculen en uitwisseling moet plaatsvinden met calcium of een ander soortgelijk kation (b.v. Mg++, Na+, K+, NH4+, enz.). Calcium is niet erg mobiel in de bodem of in plantenweefsel, daarom is een voortdurende toevoer essentieel.

Factoren die van invloed zijn op de beschikbaarheid van Ca

Calcium wordt aangetroffen in veel van de primaire of secundaire mineralen in de bodem. In deze toestand is het betrekkelijk onoplosbaar. Calcium wordt niet beschouwd als een uitloogbare voedingsstof. In de loop van honderden jaren zal het echter dieper in de bodem doordringen. Daarom, en omdat veel bodems uit kalkgesteente zijn ontstaan, hebben veel bodems een hoger Ca-gehalte en een hogere pH-waarde in de ondergrond.

• pH van de bodem: Zure bodems hebben minder Ca, en bodems met een hoge pH hebben gewoonlijk meer. Wanneer de pH-waarde van de bodem boven pH 7,2 stijgt, als gevolg van extra Ca in de bodem, wordt het extra “vrije” Ca niet aan de bodem geadsorbeerd. Veel van het vrije Ca vormt bijna onoplosbare verbindingen met andere elementen zoals fosfor (P), waardoor P minder beschikbaar wordt.
• Bodem CEC: Lagere CEC bodems houden minder Ca vast, en hoge CEC bodems houden meer vast.
• Kationenconcurrentie: Abnormaal hoge niveaus, of toedieningshoeveelheden van andere kationen, in de aanwezigheid van lage tot matige Ca-niveaus in de bodem hebben de neiging om de opname van Ca te verminderen.
• Alkalische sodische bodem (hoog natriumgehalte): Overtollig natrium (Na) in de bodem concurreert met Ca, en andere kationen om hun beschikbaarheid voor gewassen te verminderen.
• Ondergrond of moedermateriaal: Bodems die zijn afgeleid van kalksteen, mergel, of andere mineralen met een hoog Ca-gehalte zullen over het algemeen een hoog Ca-gehalte hebben, terwijl bodems die zijn afgeleid van leisteen of zandsteen over het algemeen een lager Ca-gehalte zullen hebben.

Interacties

• Andere kationen: Omdat het een belangrijk kation is, is de beschikbaarheid van calcium gerelateerd aan de bodem CEC, en het concurreert met andere belangrijke kationen zoals natrium (Na+), kalium (K+), magnesium (Mg++), ammonium (NH4+), ijzer (Fe++), en aluminium (Al+++) voor opname door het gewas. Van hoge K-toepassingen is bekend dat ze de Ca-opname in appels verminderen, die zeer gevoelig zijn voor slechte Ca-opname en translocatie binnen de boom.
• Natrium(Na+): Hoge niveaus van bodem-Na zullen Ca verdringen en leiden tot Ca-uitloging. Dit kan resulteren in een slechte bodemstructuur en mogelijke Na-toxiciteit voor het gewas. Omgekeerd worden toepassingen van oplosbaar Ca, meestal in de vorm van gips, vaak gebruikt om verzadigde bodems te ontzouten via het verdringingsprincipe in omgekeerde richting.
• Fosfor(P): Als de pH van de bodem boven pH 7,0 wordt verhoogd, begint vrij of ongebundeld Ca zich in de bodem op te hopen. Dit Ca is beschikbaar voor interactie met andere voedingsstoffen. Oplosbaar P is een anion, wat betekent dat het een negatieve lading heeft. Al het vrije Ca reageert met P tot onoplosbare (of zeer langzaam oplosbare) Ca-P verbindingen die niet gemakkelijk beschikbaar zijn voor planten. Aangezien er doorgaans veel meer beschikbaar Ca in de bodem is dan P, resulteert deze interactie bijna altijd in minder beschikbaarheid van P.
• IJzer(Fe++) en Aluminium(Al+++): Als de pH van een bodem daalt, worden meer van deze elementen oplosbaar en combineren ze met Ca tot in wezen onoplosbare verbindingen.
• Boor (B-): een hoog calciumgehalte in de bodem of in de plant kan de opname en het gebruik van B belemmeren. Calciumbespuitingen en bodemtoepassingen zijn doeltreffend gebruikt om te hoge B-toepassingen te helpen ontgiften.

Balansen en verhoudingen

Sinds vele jaren zijn er een paar mensen die beweren dat er een “Ideale” verhouding bestaat tussen de drie belangrijkste kationen in de bodem (K, Ca, en Mg). Dit concept is waarschijnlijk voortgekomen uit het werk van Bear in New Jersey in 1945, die een ideale bodem voorstelde als een bodem met de volgende verzadigingen van uitwisselbare kationen: 65% Ca, 10% Mg, 5% K, en 20% H. De kationenverhoudingen die uit deze ideale concentraties voortvloeien zijn een Ca:Mg van 6,5:1, Ca:K van 13:1, en Mg:K van 2:1.

Het is algemeen aanvaard dat er een aantal geprefereerde algemene relaties en evenwichten tussen bodemnutriënten bestaan. Er is ook veel onderzoek verricht waaruit blijkt dat een teveel aan of een tekort aan bepaalde nutriënten de opname van andere nutriënten beïnvloedt (zie verderop in dit document). Uit geen enkel betrouwbaar onderzoek is echter gebleken dat er een bepaalde bodemverhouding van nutriënten bestaat.

In de loop der jaren is er veel gepraat en verkocht over het concept van de ideale Ca:Mg-verhouding in de bodem. De meeste beweringen over de ideale verhouding liggen tussen 5:1 en 8:1.

Enkele beweringen zijn dat de juiste Ca:Mg-verhouding van de bodem de bodemstructuur

• verbetert.
• De onkruidpopulaties vermindert, vooral vossenstaart en quackgrass, en de kwaliteit van het voeder verbetert.
• Vermindering van uitspoeling van andere voedingsstoffen voor planten.
• In het algemeen verbetering van de balans van de meeste voedingsstoffen in de bodem.

Volgens Dr. Stanley Barber, Purdue Univ, “Er is geen onderzoeksrechtvaardiging voor de extra kosten van het verkrijgen van een definitieve Ca:Mg-verhouding in de bodemOnderzoek wijst uit dat de opbrengst of kwaliteit van planten niet merkbaar wordt beïnvloed over een breed scala van Ca:Mg-verhoudingen in de bodem.”

Uit onderzoek in Wisconsin bleek dat de opbrengst van maïs en luzerne niet noemenswaardig werd beïnvloed door Ca:Mg-verhoudingen variërend van 2,28:1 tot 8,44:1. In alle gevallen, wanneer aan geen van beide voedingsstoffen een tekort bestond, werd de interne Ca:Mg-verhouding van het gewas binnen een betrekkelijk smal bereik gehouden dat in overeenstemming was met de behoeften van de plant. Deze bevindingen worden door de meeste andere instanties ondersteund. Een bodem met de hierboven vermelde verhoudingen zou hoogstwaarschijnlijk vruchtbaar zijn. Dit betekent echter niet dat voor een vruchtbare bodem deze specifieke waarden (of enige andere) vereist zijn. Een adequate voeding van de gewassen hangt af van vele andere factoren dan een specifieke verhouding van nutriënten. Het zal zelden rendabel zijn om de Ca:Mg-verhouding van de bodem aan te passen.

In latere delen van dit document vindt u verwijzingen naar verhoudingen van voedingsstoffen. In de meeste gevallen zullen er echter geen specifieke numerieke verhoudingen aan deze relaties verbonden zijn. De bedoeling is aan te geven dat als de relatieve abundantie van de nutriënten sterk verandert, dit gevolgen kan hebben voor de beschikbaarheid van de andere nutriënt. Dit concept is veel minder specifiek dan beweren dat er een waarde is voor een specifieke getalsverhouding.

High Response Crops

Hoewel Ca een essentieel element is voor alle planten, blijken de volgende gewassen bijzonder responsief te zijn.

appels, broccoli, spruitjes, kool, wortelen, bloemkool, selderij, kersen, citrusvruchten, coniferen, katoen, curcurbitaceae, meloenen, druiven, peulvruchten, sla, perziken, pinda’s, peren, paprika’s, aardappelen, tabak, en tomaten.

Symptomen van calciumgebrek

De symptomen van calciumgebrek kunnen nogal vaag zijn, omdat de situatie vaak gepaard gaat met een lage pH-waarde van de bodem. Zichtbare deficiëntieverschijnselen worden zelden waargenomen bij landbouwgewassen, maar omvatten meestal het uitblijven van een goede ontwikkeling van de nieuwe groei. Eenjarige grassen zoals maïs hebben misvormde opkomende bladeren die zich niet van de bladkrans kunnen ontrollen. De nieuwe bladeren zijn vaak chlorotisch. Extreem zure bodems kunnen leiden tot een geheel nieuwe reeks symptomen, vaak als gevolg van verschillende toxiciteiten en tekortkomingen. Veel groenten en fruit vertonen dramatische symptomen, zoals zwart hart in selderij en broccoli, tipburn in sla en kool, wit hart of hol hart in komkommers, blossom end rot in tomaten en paprika’s, en pops in pinda’s. Boomvruchten met een laag calciumgehalte zullen meer opslagproblemen vertonen, zoals bittere pit in appels, kurkvlek in appels en peren, barsten in kersen, en andere aantasting van het fruit tijdens de opslag. Een tekort in alle gewassen belemmert vaak ook de wortelgroei en leidt als neveneffect tot bijkomende symptomen. Naaldbomen met een tekort aan calcium zullen vergeling vertonen en vervolgens afsterven en de naalden van de nieuwe aanwas laten vallen. De nieuwe groei kan ook misvormd zijn.

Toxiciteit

Calcium wordt, voor alle praktische doeleinden, niet geacht een direct toxisch effect op planten te hebben. De meeste problemen die door een teveel aan Ca in de bodem worden veroorzaakt, zijn het gevolg van secundaire effecten van een hoge pH-waarde van de bodem. Een ander probleem van een teveel aan Ca kan de verminderde opname van andere kationenvoedingsstoffen zijn. Voordat toxische niveaus in de plant worden benaderd, zullen gewassen vaak tekorten aan andere voedingsstoffen vertonen, zoals fosfor, kalium, magnesium, borium, koper, ijzer of zink.

Calcium gebruiken in een vruchtbaarheidsprogramma

Calciumbronnen kunnen één van beide of beide functies dienen.

• Als bron van voedingsstoffen
• Als kalk (CaCO3), om de zuurgraad van de bodem te neutraliseren

Het verhelpen van calciumproblemen is meestal niet moeilijk. Bekalking tot de juiste pH is de eerste overweging om Ca aan het gewas te leveren. Als extra Ca nodig is, en de pH-waarde van de bodem is al correct, zijn neutrale toevoegingen zoals gips (CaSO4.7H2O) of andere kunstmestproducten beschikbaar. Gips kan ook worden gebruikt om hoge zoutgehalten in de bodem te corrigeren. Dergelijke omstandigheden kunnen een natuurlijke toestand van de bodem zijn, het resultaat van pekelwater rond huidige of vroegere oliebronnen, of te wijten aan het gebruik van winterontdooizout.

Aanbevolen hoeveelheden Calcium: (volg de aanbevelingen van bodemonderzoek of plantanalyse)
Beperkingsmateriaal	Aanbevolen % Ca*.	Aanbevelingsgraad
Calcitische kalksteen	32	1,000 tot 15,000lb./A
Dolomitische kalksteen	22	1.000 tot 15.000 lb./A
Hydrated Limestone	46	750 tot 10.000 lb./A
geprecipiteerde kalk	60	500 tot 10.000 lb./A
Blastovenslakken	29	100 tot 2.000 lb./A
Meststoffen	Grootte Ca.	Grootte Ca.	100 tot 2.000 lb. % Ca.	Aanbevolen producthoeveelheden
Gips	22	500 tot 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

* Calciumgehalte is niet hetzelfde als neutraliserende waarde. De neutraliserende waarde wordt bepaald door de gecombineerde hoeveelheden calciumcarbonaat (CaCO3), magnesiumcarbonaat (MgCO3), en andere neutraliserende bestanddelen in het kalkhoudende materiaal.

Berekening van de gipsbehoefte

Er zijn verschillende doeleinden voor de toepassing van gips en elk heeft een specifieke methode voor het ontwikkelen van een aanbeveling. Er kan ook meer dan een legitieme methode worden gebruikt om aanbevelingen voor elk doel te maken. De volgende zijn enkele van deze methoden.

Gips wordt aanbevolen voor twee primaire doeleinden. Deze zijn

1. Om overtollig natrium (Na) te verwijderen
2. Om het calciumgehalte (Ca) van de bodem op te bouwen wanneer een pH-verandering niet gewenst is.

Vermindering van natrium in de bodem (Na)

1. Vermindering van natrium tot een algemeen aanvaardbaar niveau: Lb. gips/acre = C.E.C. x (%Na sat. – 5) x 18
2. Reductie van Na tot een bepaald verzadigingspercentage:
3. Voorbeeld: Stel dat de bodem CEC 20 (meq/100 gram) is en de Na-concentratie 40%. U wilt de Na-concentratie verlagen tot 10%, of 30% van de Na-verzadiging elimineren (30% van 20 meq/100 gram = 6 meq uitwisselbaar Na/100 gram grond). Vermenigvuldig de milli-equivalenten uitwisselbaar Na met 0,85 ton gips om de vereiste hoeveelheid gips te krijgen ( 6 x 0,85 = 5,1 ton gips/ acre). In de handel verkrijgbaar gips is doorgaans niet 100% efficiënt in het vervangen van Na, en sommige instanties stellen voor een efficiëntiefactor van 80% te gebruiken. Als we dit doen, verandert ons voorbeeld als volgt… 5.1 gedeeld door 0.80 = 6.38 ton per acre. Als uw irrigatiewater een gipsgehalte heeft, of uw bodem gips bevat, kunt u deze bedragen aftrekken van de vereiste hoeveelheid toe te passen gips.
4. Berekening van gips om Na in irrigatiewater te compenseren:De gipsvereisten kunnen worden berekend op basis van de residuele natriumcarbonaatwaarde (RSC) van het irrigatiewater met behulp van de volgende vergelijking.
5. RSC x 234 = pond gips dat nodig is om het teveel aan natrium in 1 acre foot (325,852 gallons) irrigatiewater te compenseren

Bedenk dat gips alleen een hoog Na-probleem niet oplost, u moet voldoende irrigatiewater toepassen om het verplaatste Na uit de wortelzone uit te logen.

Verhogen bodem Calcium (Ca) verzadiging

Lb. gips/acre = C.E.C. x (gewenste %Ca verzadigd – huidige %Ca verzadigd) x 18