Takaisin blogiin

Maaperän parantaminen kalsiumkloridiliuoksella

By Suren Mishra, Ph.D | Business Development, Chemicals | 26 heinäkuu, 2021

Osa I: Maaperän tiivistyminen

Ongelma: maaperän tiivistyminen

Maataloudessa ja nurmikon ylläpidossa ongelmallinen tila on maaperän tiivistyminen. Kun maaperä tiivistyy liikaa, sen kyky pidättää ilmaa ja vettä ja helpottaa niiden virtausta heikkenee - maaperän huokoisuus ja läpäisevyys heikkenevät haitallisesti. Maaperän tiivistyminen estää juuristovyöhykettä saamasta riittävästi kosteutta ja ilmaa, mikä hidastaa juurten kasvua ja vähentää näin ollen sadon määrää. Koska tiivistetty maa ei pysty imemään vettä, se voi myös kovettua niin paljon, että maan muokkaaminen ja istuttaminen vaatii paljon enemmän aikaa ja vaivaa.

Kaksi yleistä maaperän tiivistymisen aiheuttajaa

Viljelty savi koostuu tyypillisesti 50 prosenttisesti maahiukkasista, 30 prosenttisesti vedestä ja 20 prosenttisesti ilmasta, ja ilman ja veden osuus vaihtelee jatkuvasti. Koska kiinteät hiukkaset ja vesi ovat suhteellisen kokoonpuristumattomia, tiivistäminen vähentää ilmataskuja - maaperän rakenteen huokoisuutta ja läpäisevyyttä - suuntaamalla maaperän hiukkaset uudelleen ja estämällä siten ilman ja veden virtauksen ja pidättymisen maaperässä.

Maaperän tiivistymisen aiheuttaja voi olla joko mekaaninen tai kemiallinen - tässä artikkelissa käsitellään jälkimmäistä. Tärkeä ero näiden kahden välillä on se, että kemiallisista tekijöistä johtuva maaperän tiivistyminen on harvoin toivottavaa ja vaatii yleensä kunnostusta, kun taas mekaaninen maaperän tiivistyminen on usein tarkoituksellista ja se tehdään raskaalla kalustolla esimerkiksi teiden ja rakenteellisten perustusten rakentamista varten.

KUVA 1. Kovettunut, tiivistetty maa ei pysty imemään riittävästi vettä.

Maaperän kemiallisen tiivistymisen syyt

Yleisin syy maaperän kemialliseen tiivistymiseen on liian vähäsuolaisen tai liian suolaisen veden eli natriumpitoisuuden liiallinen määrä. Korkeat natriumpitoisuudet suolapitoisessa vedessä syrjäyttävät toivottuja kalsium- ja magnesiumioneja maaperän rakenteessa, mikä aiheuttaa maaperän rakenteen romahtamisen ja hajoamisen.

Usein toistuvien sateiden ja lumen sulamisen aiheuttamalla vähäsuolaisella vedellä on samanlainen vaikutus, sillä se huuhtoo pinnalta elintärkeitä liukoisia mineraaleja ja suoloja, erityisesti kalsiumia ja magnesiumia, jotka vakauttavat maaperän rakennetta. Positiivisesti varautuneiden kalsiumkationien puuttuessa maaperän rakenne romahtaa ja kuivatuskyky heikkenee, mikä johtaa kuoren muodostumiseen ja lopulta tiivistymiseen.

Kummassakin tapauksessa, riippumatta siitä, onko vaurion aiheuttanut vähäsuolainen vai runsassuolainen vesi, maaperän hiukkaset on kunnostettava, jotta maaperän rakenne ja tehokas kuivatus sekä kosteuden ja ilman virtaus juuristovyöhykkeelle voidaan palauttaa.

Kalsium korjaa tiivistettyä maaperää

Liukoinen kalsium on osoittautunut yhdeksi parhaista keinoista korjata tiivistyneitä maita. Kuten taulukosta 1 käy ilmi, viidestä yleisestä kalsiumyhdisteestä kalsiumkloridi on tehokkain sen veteen liukenevuuden ja kylläisessä liuoksessa käytettävissä olevan kalsiumin määrän perusteella.

TAULUKKO 1 - Eri kemiallisista yhdisteistä saatavissa oleva kalsium.

†Nämä luvut edustavat yleisiä vaihteluvälejä, sillä sekä kalkkikiven että kipsin liukoisuus veteen vaihtelee merkittävästi pH:n, suolapitoisuuden ja_{hiilidioksidin} paineen vaihteluiden mukaan.

TETRA Hi-Cal nestemäinen kalsiumkloridi

TETRA Hi-Cal^™ kalsiumkloridiliuos on 100-prosenttisesti vesiliukoinen kirkas liuos, joka on suunniteltu erityisesti kalsiumlisäksi maatalouteen ja nurmikon ylläpitoon - se on suunniteltu korjaamaan tiivistyneitä maakerroksia ja palauttamaan maaperän mineraalitasapaino. Koska Hi-Cal on nestemäinen, se aloittaa toimintansa välittömästi, kun se levitetään maaperään, ja sen Ca²⁺ ionit syrjäyttävät nopeasti haitalliset natriumionit maan rakenteesta ja juuristovyöhykkeestä. Kasteluvesi tai sadevesi kuljettaa sitten natriumin pois yhdessä Hi-Calin kloridipuolikkaan kanssa, jota kasvit eivät absorboi, ja jäljelle jää mineraalitasapainoinen maaperä, jossa on hyvä salaojitus sekä ilman ja kosteuden virtaus juuristoon.

Hi-Cal-hoito tiivistyvälle maaperälle

Paras tapa toimittaa Hi-Cal on yksinkertaisesti lisätä sitä kasteluveteen, jotta se peittyy tasaisesti, riippumatta siitä, käytetäänkö kastelua pinta-, tippu- tai sadetusjärjestelmällä. Hi-Cal voidaan levittää tasaisesti myös maanmuokkauksen yhteydessä, esimerkiksi kun maata muokataan ennen istutusta. Hi-Calin tarvittava annostus vaihtelee tapauskohtaisesti maaperän ja kasteluveden kemiallisista ominaisuuksista riippuen, mutta tyypillinen annostus voi olla seuraava:

1. ensimmäinen levitys 20 gallonaa hehtaarituumaa kohti Hi-Calia;
2. toinen levitys, jossa Hi-Cal-valmistetta levitetään 10 gallonaa hehtaarituumaa kohti; ja
3. jos maa on edelleen liian tiivistynyt, kolmas levitys 10 gallonaa/ha tuumaa kohden.

Hi-Cal nestemäinen kalsiumkloridi on turvallista ja tehokasta maissin, puuvillan, melonien, sipulien, maapähkinöiden, perunoiden, vehnän ja muiden yleisten viljelykasvien sekä yleisten ruohojen ja maisemakasvien viljelyssä.

Osa II: Alumiinin myrkyllisyys maaperässä

Ongelma: maaperän alumiinimyrkyllisyys

Toinen maataloudessa ja nurmikon ylläpidossa esiintyvä epätoivottu tila on alumiinin myrkyllisyys maaperässä. Alumiinia on runsaasti ja sitä on yli 8 prosenttia maankuoren massasta, mutta se ei ole välttämätön kasvien kasvulle, ja jos sitä on liikaa ja se on liukoista, se on myrkyllistä viljelykasveille, kasveille, ruohoille ja puille. Alumiinimyrkyllisyys hidastaa juurten kasvua, ja juurten pienempi massa ja pituus vähentävät veden ja elintärkeiden ravinteiden imeytymistä. Itse asiassa keskeiset ravinteet, kuten rikki ja fosfori, sitoutuvat liukoiseen alumiiniin sen sijaan, että ne imeytyisivät juurirakenteeseen.

Maaperän pH-arvo alumiinin myrkyllisyyden funktiona

Maaperän pH-arvo - happamien ja emäksisten pitoisuuksien mittaaminen - on tärkeä tekijä maaperän liukoisen alumiinin määrän mittaamisessa ja hallinnassa. Kun maaperän pH-arvo laskee alle 5,0:n, mikä viittaa liian happamiin olosuhteisiin, liukoisten alumiiniionien saatavuus lisääntyy dramaattisesti, mikä on huono asia kasvien terveyden kannalta. Maaperän asianmukaiseen kunnossapitoon kuuluu siksi sen varmistaminen, että pH-arvo pidetään neutraalissa 6,0-7,0:ssa, jotta liukoiset alumiiniionit muuntuvat kemiallisesti vakaaksi alumiinihydroksidiksi, joka toimii happamuudensäätöaineena.

Maanviljelijät ja puutarhurit käyttävät usein kalkkia maaperään pH:n tasapainottamiseksi ja alumiinin myrkyllisyyden poistamiseksi. Kalkki on yksinkertainen ja suhteellisen edullinen käsittely, joka on yksinkertaisesti jauhettua kalkkikiveä ja joka koostuu pääasiassa kalsiumoksidista ja kalsiumhydroksidista. Kalkin käytön haittapuolena on kuitenkin, erityisesti laajamittaisessa käytössä, sen alhainen liukoisuus ja asteittainen vaikutus, joka kestää jopa kolme vuotta (tai pidempään) maan pH:n neutraloimiseksi.[1]

KUVIO 2. Maaperän alumiinimyrkyllisyys haittaa juurten kasvua.
Vasemmalla oleva vehnän taimi altistui korkeimmalle alumiinipitoisuudelle.

Kalkin täydentäminen nestemäisellä kalsiumkloridilla

Oikea-aikainen ja kustannustehokas keino nopeuttaa maan pH:n tasapainottamista on käyttää kalkin ohella hyvin liukenevaa kalsiumvalmistetta, kuten TETRA ^Hi-Cal™ nestemäistä kalsiumkloridia. Kalkin liukoisuus on alhainen, mutta Hi-Cal on 100-prosenttisesti liukoinen, joten sen vaikutus on välitön ja tehokas. (Katso viitteistä kaksi tutkimusta kalsiumin käytöstä alumiinin myrkyllisyyden lievittämiseksi maaperässä).

Kun Hi-Cal levitetään, Hi-Calin liuokoiset Ca²⁺  -ionit pääsee nopeasti tunkeutumaan syvemmälle maaperään ja syrjäyttää alumiini-ionit, jotka siirtyvät syvemmälle pois juuristovyöhykkeestä. Vaikka pelkkä kalkin käyttö on välttämätöntä ja hyödyllistä maaperän pH:n vakauttamiseksi pitkällä aikavälillä, sillä ei ole tätä välitöntä vaikutusta.

Hi-Cal-hoito alhaisen pH:n ja alumiinin myrkyllisyyden hoitoon

Kun otetaan huomioon, että hoito-ohjelmat voivat vaihdella pH-tason ja alumiinin myrkyllisyyden asteen mukaan, tyypillinen käyttötapa on 20 gallonaa hehtaarituumaa kohti Hi-Cal-valmistetta, joka levitetään joko ruiskuttamalla ennen istutusta tai kasteluveden mukana kastelujärjestelmän kautta. Kannattaa huomata, että vain 20 gallonaa hehtaarituumaa kohti Hi-Calia kalsiumin lisäämiseen on kustannustehokkaampaa kuin kipsi, joka vaatii valtavia määriä saman tuloksen saavuttamiseksi.

Kuten useimmat muutkin käsittelyt, Hi-Cal ei ole pysyvä ratkaisu maaperän alhaisen pH:n ja alumiinimyrkytyksen ongelmaan, mutta se on erittäin tehokas keino käynnistää maaperän kunnostaminen, joten aikaa ei menetetä kalkin vaikutusten odotteluun. Hi-Calin käyttö on enemmän kuin pelkkä tilapäistoimenpide; se on valtava parannus.

[1] Joko kalsiumoksidista tai kalsiumhydroksidista (tai molemmista) koostuvan kalkin liukoisuus on noin 0,120-0,165 g/100 g 20 °C:ssa.

Viitteet

T. Guo, Y. Chen, Y. Zhang, Y. Zin, 2006. "Al-myrkyllisyyden lieventäminen ohrassa lisäämällä kalsiumia", Agricultural Sciences in China, Vol. 5: 828-833.

C. Sanzonowicz, T.J. Smith, D.W. Israel, 1998. "Calcium Alleviation of Hydrogen and Aluminum Inhibition of Soybean Root Extension from Limed Soil into Acid Sub-surface Solution," Journal of Plant Nutrition, Vol. 21: 785-804.