Na przestrzeni ostatnich lat, naturalna kreda nawozowa przyciąga coraz więcej uwagi. Produkt robi się coraz bardziej popularny i niejednokrotnie staje się stałym elementem agrotechniki w gospodarstwie.
Czy nawozy do utrzymania optymalnego pH gleby produkowane z naturalnej kredy, stanowią wzbogacenie oferty produktowej producentów, czy też jedyne właściwe rozwiązanie w sytuacji szybkiej neutralizacji kwasowości gleby?
Przyjrzyjmy im się nieco bliżej i ocenimy sami.
Optymalne pH gleby stanowi zasadniczy czynnik plonotwórczy.
pH gleby wywiera znaczący wpływ na dostępność większości składników odżywczych, bowiem wpływa zarówno na formy chemiczne jak i na rozpuszczalność składników pokarmowych w roztworze glebowym. Idealne pH gleby dla wielu roślin jest lekko kwaśne, zbliżone do obojętnego, pomiędzy 6,0 a 7,0, ponieważ w tym zakresie zrównoważona jest dostępność wszystkich składników odżywczych. Ten zakres pH promuje również aktywny i zróżnicowany wzrost populacji drobnoustrojów glebowych i jest to optymalny (zdrowy) zakres dla rozwoju dżdżownic i innych organizmów żyjących w glebie.
Zabieg wapnowania może doprowadzić pH gleby do optymalnego poziomu dla produkcji roślinnej, pod warunkiem, że będzie prawidłowo dobrany i odpowiednio wykonany. Dlatego też, każdy program wapnowania, oparty powinien być na teście glebowym, który określa stopień zakwaszenia gleby i wyznacza odpowiednią ilość i rodzaj środka wapnującego, potrzebnego do zobojętnienia tej kwasowości.
Na rynku dostępnych jest dużo różnych nawozów wapniowych, na co zatem warto jest zwrócić uwagę, aby wybrać te najbardziej efektywne?
Skoncentrujmy wspólnie uwagę tylko na nawozach wapniowo- węglanowych. Efektywność tych nawozów określają następujące cechy fizyczne i chemiczne:
Prześledźmy zjawiska i procesy mające wpływ na ostateczną wartość surowca, z którego produkowany będzie nawóz wapniowy oraz metody wydobycia i przetwarzania skał wapniowych.
Duże różnice w skuteczności działania odkwaszającego, pomiędzy różnymi nawozami zawierającymi węglan wapnia, wynikają z wieku geologicznego skały stanowiącej surowiec do produkcji nawozów wapniowych. Skały wytworzone w młodszych epokach geologicznych, jak kreda, są miękkie, gąbczaste i porowate. Cechy te umożliwiają osiągnięcie dużej rozpuszczalności w roztworze glebowym oraz szybkie działanie odkwaszające. Mała gęstość kredy i niewielka wytrzymałość na ściskanie, wskazuje, iż wytwarzane z tej skały nawozy odznaczają się dobrą rozpuszczalnością w roztworze glebowym ze względu na dużą nasiąkliwość.
Wapienie wykształtowane w starszych okresach geologicznych są mocno skrystalizowane, odznaczają się wysoką twardością i dużą mrozoodpornością, są to cechy, które pogarszają przydatność tych surowców do produkcji nawozów wapniowych.
Kreda jest to miękka, biała, porowata skały osadowa – węglan wapnia, składający się z bardzo drobnych bezpostaciowych form kalcytu o średnicy mniejszej niż 1 mikron. Drobiny te pochodzą z rozkładu kompleksu pierścieni szkieletowych skamieniałości mikroorganizmów morskich. Małych, wapiennych elementów szkieletowych, określanych, jako organizmy skałotwórcze.
Natura rzeczy.
Naturalna kreda posiada budowę amorficzną, czyli bezpostaciową o strukturze porowatej. Cząsteczki kredy pozbawione są struktury krystalicznej i nie posiadają sieci uporządkowanych atomów lub cząsteczek, co powoduje, że kreda jest luźną, niescementowaną skałą. Jest to jedna z wielu cech różniących ten surowiec od skał wapiennych.
Dzięki tym właściwością, kreda posiada niespotykane wśród innych nawozach wapniowych działanie odkwaszające.
Nawozy wytwarzana z kredy posiadają również dużą nasiąkliwość, czyli zdolność do wchłaniania wody. Właściwość ta jest powiązana z porowatością skał i zależy od wieku geologicznego. Im większa zdolność do wchłaniania wody, tym powierzchnia reakcji z roztworami glebowymi stanowiącymi główny czynnik rozpuszczający jest większa. Rozpuszczanie a zatem działanie odkwaszające takiego nawozu jest bardzo szybkie.
Aby to lepiej zrozumieć, należy spojrzeć dokładniej na powierzchnię kredy.
Miękka kreda ma powierzchnię wewnętrzną i zewnętrzną, czyli jest porowata. Jest to wskaźnik charakteryzujący objętość wewnętrznych porów (pustych przestrzeni) w materiale skalnym, który zapewnia dużo większą powierzchnię reakcji nawozu z roztworem glebowym w glebie. W te wewnętrzne otwory wpływa roztwór glebowy, powodując szybsze rozpuszczanie drobin kredy i uwalnianie węglanu wapnia. Większa powierzchnia reakcji może szybciej zneutralizować kwasowość w glebie.
Naturalna kreda pochodzenia organicznego, która została wytworzona w najmłodszym okresie geologicznym – kredzie, składa się głównie z węglanu wapnia i niewielkich ilości iłu i gliny oraz drobnych wtrąceń krzemionki, tworzącej guzki krzemienne.
W górnictwie odkrywkowym jest kilka mechanicznych metod urabiania złóż skalnych.
Kluczowym czynnikiem, który decyduje o wyborze metody eksploatacji złoża jest zwięzłość skał, czyli wytrzymałość na ściskanie. Jest to parametr, którego wartość waha się od 8 MPa dla skał młodych, luźnych i porowatych, jak kreda do powyżej 160 MPa dla skał wytworzonych w starszych epokach geologicznych, do których możemy zaliczyć stare wapienie prekambryjskie i dolomity.
Skały zwięzłe i bardzo zwięzłe (wyżej wymienione wapienie i dolomity), które zazwyczaj są wytrzymałe na ściskanie, urabia się metodą robót wiertniczo-strzałowych, czyli czynnikiem rozluźniającym są materiały wybuchowe. Kolejnymi etapami obróbki tego rodzaju surowca są kruszenie, mielenie i przesiewanie, aż do momentu uzyskania dostatecznie rozdrobnionego nawozu.
Natomiast kreda pochodzenia organicznego jest skałą miękką, luźną, co powoduje, że sposób wydobywania tego surowca, polega jedynie na zrywaniu (kopaniu) wierzchniej warstwy pokładu koparką. Technika ta najczęściej stosowana jest do rozluźniania gleb i słabo zwięzłych skał.
Skały bardzo nasiąkliwe i porowate, wytworzone w okresie kredy czwartorzędowej, charakteryzują się brakiem wytrzymałości na ściskanie i ulegają już szlamowaniu w kontakcie z wodą. Wytworzone z takich złóż nawozy wapniowe, cechuje bardzo duża rozpuszczalność w środowisku glebowym i dobre działanie odkwaszające.
Rozdrobnienie nawozu określa się za pomocą analizy sitowej, która jest tradycyjną metodą charakteryzowania składu granulometrycznego poprzez wyznaczenie procentowego udziału masowego cząstek o różnych rozmiarach w mieszaninie nawozu.
Rozmiar ma znaczenie.
Przetwarzanie wapienia określa stopień rozdrobnienia cząstek w gotowym produkcie. Rozdrobnienie nawozu determinuje szybkość reakcji z kwasami w glebie i zwiększenie wartości pH gleby. Stopień rozdrobnienia nawozu wapniowego w bardzo dużym stopniu wpływa na szybkość rozpuszczenia w środowisku glebowym, a zatem warunkuje działanie odkwaszające.
Stopień rozdrobnienia nawozu wapniowego, jest zasadniczym parametrem decydującym o skuteczności odkwaszania. Nawozy wapniowe produkowane z kredy, posiadają naturalne cząsteczki mniejsze niż 0,147 mm bez mechanicznego rozdrabniania, dlatego w środowisku glebowym rozpuszczają się szybko, a ich działanie odkwaszające jest widoczne już w pierwszym roku po zastosowaniu.
Im w nawozie znajduje się więcej frakcji pylistej, tym bardziej zwiększa się jego powierzchnia reakcji z roztworami glebowymi stanowiącymi główny czynnik rozpuszczający w środowisku glebowym. Nawozy kredowe zawierają tylko frakcję pylistą, która zwiększa jego powierzchnię reakcji z roztworami glebowymi do wręcz astronomicznej.
W przypadku konwencjonalnych nawozów wapniowych, produkowanych ze starszych skał wapniowych, nie jest łatwo osiągnąć drobną wielkość cząstek, a tym bardziej tanie. Pokruszony kamień wapniowy, przesiewa się przez serię sit, aż zostanie osiągnięty wymagany stopień rozdrobnienia. Produkt końcowy jest często mieszaniną drobnych cząstek nawozu i nieco grubszych (od 0,01 do 2,00 mm), które razem tworzą produkt końcowy o oczekiwanym poziomie neutralizacji kwasowości w glebie.
Dla tego samego rozmiaru cząstek i ilości tych cząstek w masie nawozu, mogą być znaczne różnice w reaktywności i aktywności nawozów, wynikające jedynie z wieku skały stanowiącej surowiec do produkcji nawozów wapniowych.
Prędkość bezpieczna.
Szybkość, z jaką środek wapnujący reaguje z glebą z zamiarem zobojętnienia kwasowości, a tym samym zwiększenia pH gleby, nazywamy aktywnością chemiczną. Szybkość reakcji nawozu z roztworem glebowym, w dużym stopniu zależy od stopnia rozdrobnienia nawozu. Drobniejszy materiał, jakim jest kreda, szybciej będzie reagować, ponieważ zwiększa się rozpuszczalność wapienia, przez zwiększenie powierzchni kontaktu z glebą. Ponadto, wapień jest dostępny dla każdej cząstki gleby, więc drobniejszy materiał tworzy większy łączny obszar powierzchni, która jest dostępna do kontaktu z glebą i zneutralizowania jonów wodorowych (przy założeniu odpowiedniego wymieszania nawozu z gleby).
Wartością określającą miarę szybkości reakcji nawozu wapniowego z glebą jest liczba całkowita, wyrażona w % w jednostce czasu, np.: 50 % w ciągu sześciu miesięcy.
Aktywność chemiczna nawozu wapniowego, w dużym stopniu uzależniona jest również od wieku geologicznego surowca, z którego jest produkowany. Najstarsze wapienie i dolomity z okresu prekambryjskiego będą posiadały aktywność w granicach kilkunastu %, natomiast nawozy produkowane z miękkich skał z okresu kredowego będą miały nawet 100 %.
Tymczasem, zdolność związków i pierwiastków chemicznych do wejścia w reakcję chemiczną z innym związkiem lub pierwiastkiem chemicznymi nazywamy reaktywnością chemiczną nawozów wapniowych. Jest to parametr, który określa, jak łatwo związek chemiczny wchodzi w reakcję z innym związkiem chemicznym.
Reaktywność nawozów wapniowych zależy od pochodzenia geologicznego surowca do produkcji nawozu oraz od stopnia rozdrobnienia tego nawozu.
Nawozy wytwarzane ze starszych wapieni i dolomitów z okresu prekambryjskiego będą posiadały reaktywność w granicach kilkunastu %, natomiast nawozy produkowane z młodych skał z okresu kredowego będą miały nawet 100 %.
Porównując obie cechy i metody analizy, możemy stwierdzić, że reaktywność jest zbliżonym parametrem do aktywności chemicznej tylko, że dodano tutaj rygor czasowy.
Siła to moc.
Siła zobojętniająca nawozu wapniowego, pomaga nam określić potencjał tego nawozu do zneutralizowania kwasowości gleby. Wskazuje, ile nawozu jest potrzebne do zobojętniania określonej ilości kwasu w glebie. Określa się ją w % w stosunku do siły zobojętniającej 1 g CaO przyjętej za 100%.
Siła zobojętniająca powinna być teoretycznie równa procentowej zawartości CaO w nawozie. W praktyce jednak, siła zobojętniająca nawozu wapniowego może być większa niż procentowa zawartość CaO w nawozie. Dzieje się tak w dwóch przypadkach:, gdy w nawozie obok wapnia występuje magnez oraz w przypadku nawozów kredowych. W pierwszej sytuacji wynika to z faktu, że tlenek magnezu ma o 40 % większą siłę zobojętniającą niż tlenek wapnia, natomiast w przypadku nawozów kredowych, takie zjawisko ma miejsce, gdy nawóz zawiera bardzo dużą ilość frakcji pylistej, która zwiększa jego powierzchnię reakcji z roztworami glebowymi, skutkując zwiększeniem rozpuszczalności wapienia.
Środki wapnujące, posiadające mniejszą niż 30 % siłę zobojętniającą, przedstawiają cechy, które charakteryzują produkty o słabym działaniu odkwaszającym.
