Odżywcza rola wapnia

Nawożenie nawozami wapniowymi najczęściej związane jest z regulacją pH gleby, ale warto poznań również odżywczą rolę wapnia. Należy jednak wiedzieć, że wapń jest niezbędny do prawidłowego wzrostu i funkcjonowania roślin. Co powinniśmy wiedzieć o odżywczej roli wapnia?

Stosując nawozy zawierające wapń w pierwszej kolejności chcemy zadbać o prawidłowe pH gleby i prawidłowo, gdyż udział gleb kwaśnych i bardzo kwaśnych w Polsce nadal utrzymuje się na bardzo dużym poziomie. Jednak pamiętajmy również, że wapń wraz z siarką i magnezem pełni drugoplanową rolę w odżywianiu roślin. Jest to pierwiastek, który nie jest przemieszczany ze starszych organów rośliny do młodszych i nie ulega remobilizacji. Stąd też nawożenie klasycznymi nawozami wapniowymi nie zawsze dostarczy odpowiednią ilość wapnia odżywczego roślinom. W przypadku upraw o dużym zapotrzebowaniu na wapń odżywczy w pierwszej kolejności należy zadbać o prawidłową jego zawartość w glebie, ponieważ nie jesteśmy w stanie dużych dawek dostarczyć dolistnie. Odżywczą rolę wapnia docenili już warzywnicy i sadownicy, którzy coraz chętniej badają glebę również pod kątem zasobności w ten pierwiastek. Pierwiastek ten powinni docenić również rolnicy, gdyż uzyskiwanie wysokich plonów, szczególnie w warunkach stresowych, staje się możliwe.

Funkcje wapnia w roślinie

Wapń pełni ważne funkcje strukturalne i biochemiczne, a także wspomaga wiele procesów metabolicznych w roślinie oraz aktywuje wiele enzymów, od których zależy wzrost oraz prawidłowe funkcjonowanie organizmu roślinnego. Jedną z jego ważnych funkcji jest stabilizacja komórek i błon cytoplazmatycznych. Wapń stabilizuje błony komórkowe poprzez łączenie się z grupami fosforanowymi i grupami karboksylowymi fosfolipidów i białek obecnych na powierzchni błon. W warunkach niedoboru wapnia komórki tracą swoją zdolność do kompartmentacji (zjawisko odpowiedzialne za prawidłowe biochemiczne, przestrzenne i funkcjonale właściwości komórek) oraz prawidłową strukturę ściany i błon komórkowych. Stąd też przejawem deficytu mogą być wszelkie pęknięcia tkanek, pojawiające się w fazie szybkiego wzrostu komórki np. obserwowane pęknięcia łodyg rzepaku. Warto zaznaczyć, że ok 60% wapnia znajduje się w ścianach komórkowych, co wpływa na przepuszczalność i selektywność błon komórkowych. Pierwiastek ten wiąże ze sobą długie łańcuchy kwasu D- galakturonowego budujące pektyny, które materiałem budulcowym blaszki środkowej. Im roślina jest lepiej odżywiona wapniem tym silniejsze są wiązania wapnia z pektynami, co wpływa ma stabilność i wytrzymałość mechaniczną komórek. Rośliny lepiej odżywione wapniem są bardziej odporne na wyleganie, co pomaga obniżyć koszty związane z regulacją. Pierwiastek ten bierze również udział w podziałach komórek merystemów wierzchołkowych, czyli procesach wzrostu, a także wzroście wydłużeniowym korzeni. Zbyt niski poziom wapnia w glebie blokuje anafazę – jeden z etapów mitozy, czyli podziału komórek. Stąd też objawem niedoboru wapnia może być zahamowany wzrost roślin i korzeni. Wapń wpływa na kiełkowanie pyłku i wzrostu łagiewki pyłkowej, co wpływa na zawiązywanie nasion. W przypadku kukurydzy obserwowane nieprawidłowe zaziarnienie kolb kukurydzy często przypisuje się niedoborom cynku lub też wystąpieniu wysokich temperatur w okresie kwitnienia. Jednak w takim przypadku warto również rozważyć niedobór wapnia odżywczego. Pierwiastek ten pełni rolę także w mechanizmach otwierania i zamykania aparatów szparkowych, co pomaga ograniczać transpirację w niekorzystnych warunkach, co z kolei wpływa na efektywne gospodarowanie wodą. Wapń wpływa korzystnie na proces fotosyntezy i akumulację skrobi oraz uczestniczy w metabolizmie azotowym. Poprzez uczestnictwo w syntezie białek stresu termicznego, ogranicza skutki wystąpienia wysokich temperatur, które wraz z deficytem wody występują coraz częściej w naszym kraju. Nieodzowna jest również rola wapnia w pobieraniu składników mineralnych przez korzenie. Uważa się, że pobieranie kationów zależy zarówno od ich dostępności, jak również stężenia jonów wapnia. U roślin odżywionych wapniem wzrasta pobieranie składników mineralnych z gleby. Stąd też suplementacja tego pierwiastka w fazach intensywnego wzrostu może wpłynąć na lepsze odżywienie roślin. Warto zwrócić uwagę również na rolę wapnia w ochronie przed wnikaniem patogenów oraz wystąpieniu uszkodzeń pomrozowych poprzez poprawę struktury i przepuszczalności ścian komórkowych. Wpływa to na poprawę zdrowotności łanu. Pierwiastek ten uczestniczy także w tworzeniu się i wzroście brodawek korzeniowych u roślin motylkowatych.

To co zasługuje na szczególną uwagę jest udział wapnia w przekazywaniu sygnałów odpowiedzi ma wiele czynników wewnętrznych i zewnętrznych. Z tego powodu nosi on miano głównego wtórnego przekaźnika wewnątrzkomórkowego w komórkach roślinnych i zwierzęcych. Rośliny są bardzo wrażliwe na wszelkie zmiany zachodzące w jej otoczeniu, stąd też w komórce znajduje się wiele receptorów oraz dróg przekazywania informacji do miejsc odpowiedzialnych za regulację funkcjonowania komórki. Takim przekaźnikiem jest wapń, który jest zmagazynowany w licznych strukturach komórkowych tj. wakuola, mitochondria, apoplast, otoczenie jądrowe czy siateczka śródplazmatyczna. W komórce występują również liczne „czujniki” wapnia tj. białka wiążące wapń, które rozpoznają cząsteczkę wapnia i przenoszą informację o wystąpieniu zmian do miejsc regulujących. Do najistotniejszych bodźców, w których przekazywaniu uczestniczy wapń, należą: światło, temperatura, zranienia, atak patogenu, stres hiperosmotyczny i oksydacyjny, bodźce mechaniczne czy fitohoromony. Stąd też rośliny lepiej odżywione w wapń lepiej radzą sobie w warunkach stresowych, ponieważ szybciej reagują na wystąpienie czynników stresowych i aktywację mechanizmów obronnych.

Zapotrzebowanie roślin względem wapnia

Rośliny uprawne różnią się zapotrzebowaniem na wapń odżywczy. Największe zapotrzebowanie ma rzepak. Wysokie wymagania mają również rośliny bobowate. Jednak niedobór wapnia może negatywnie wpłynąć na plony wszystkich roślin uprawnych.

Tab.1. Pobranie jednostkowe wapnia, kg Ca²⁺ i CaO/1 tonę plonu użytkowego wraz z odpowiednią masą plonu ubocznego  (Grzebisz i in., 2005)

Deficyt wapnia

Wapń pobierany jest przez rośliny w postaci jonu Ca²⁺ i transportowany jest przez ksylem, natomiast we floemie jest całkowicie niemobilny. Pierwiastek ten bardzo słabo przemieszcza się ze starszych organów do młodszych, stąd objawy niedoboru w pierwszej kolejności będą obserwowane na młodszych organach roślin. Prawidłowe odżywienie roślin zakłóca również deficyt wody, stąd też objawy niedoborów będziemy obserwować w tkankach najbardziej wrażliwych na dopływ wody np. szybko rosnących liściach w postaci brunatnienia ich wierzchołków krawędzi blaszki liściowej, w stożkach wzrostu jako brunatnienia, w szybko rosnących pędach (pękanie, więdnięcie) czy pękanie łuszczyn.

Niedobór tego pierwiastka i jego specyficzne objawy występują bardzo rzadko. Natomiast najczęściej obserwujemy skutki niedożywienia tym pierwiastkiem związane z nieprawidłowym rozwojem systemu korzeniowego, glebowymi czynnikami ograniczającymi pobieranie wapnia, czynnikami stresowymi czy niewłaściwym nawożeniem innymi pierwiastkami. Gleby piaszczyste, ubogie w próchnicę czy też w resztki pożniwne zbóż są z natury uboższe w przyswajalny wapń. Więcej wapnia przyswajalnego znajduje się natomiast na glebach cięższych i mineralno-organicznych. Na przyswajalność tego pierwiastka wpływa również odczyn gleby. Badania gleby pod kątem zasobności gleby w wapń rozpowszechniło się wśród sadowników i warzywników, rolnicy rzadko korzystają z tego typu badań. Badania takie można przeprowadzić z wykorzystaniem metody Mehlich 3 lub prób ogrodniczych, niektóre firmy nawozowe oferują tego typu badania, z których warto skorzystać.

Tab.2. Klasy zasobności gleb uprawnych w wapń (mg/kg gleby)

Wg metody Merlich 3 (Heckman, www.rca.rudgers.edu) – na podstawie wyników amerykańskich, po dostosowaniu do warunków polskich wartości mogą ulec zmianie.