Gips: stary produkt o nowym zastosowaniu

Gips to siarczan wapnia (CaSO₄). Gips rafinowany w postaci anhydrytu (bez wody) zawiera 29,4% wapnia (Ca) i 23,5% siarki (S). Zwykle gips ma wodę związaną w strukturze molekularnej (CaSO₄·2H2O) i zawiera około 23,3% Ca i 18,5% S (gips modelarski). Nawóz gipsowy zwykle zawiera inne zanieczyszczenia, więc stopnie wynoszą około 22 procent Ca i 17 procent S. Gips jest słabo rozpuszczalny (powód, dla którego płyta ścienna staje się miękka, ale nie rozpuszcza się natychmiast po zamoczeniu, przynajmniej jeśli tylko od czasu do czasu jest wilgotna). Gips jest obojętną solą mocnego kwasu i mocnej zasady i nie zwiększa ani nie zmniejsza kwasowości. Rozpuszczenie gipsu w wodzie lub glebie powoduje następującą reakcję: CaSO₄·2H₂O=Ok₂plus plus SO₄2- plus 2H₂O. Dodaje jony wapnia (Ca₂plus) i jony siarczanowe (SO₄2-), ale nie dodaje ani nie odbiera jonów wodoru (H plus ). Nie działa zatem jako materiał wapnujący ani zakwaszający. Ca₂jony plus po prostu wchodzą w interakcje z miejscami wymiany w glebie, a pozostałości siarczanów rozpuszczone w wodzie glebowej.

Gips jako nawóz?

Gips jest produktem nawozowym i dostarcza przyswajalną dla roślin formę wapnia (Ca₂plus) i siarki (SO₄2-). Jeśli te formy są ubogie w glebę, wydajność upraw będzie korzystna, jeśli zastosuje się gips. To duże „jeśli” dla gleb Iowa. Badania nie wykazały niedoboru Ca i zwykle każdy potencjalny problem z niskim poziomem Ca rozwiązuje się stosując wapień (CaCO3). Problemy z kwasowością pojawią się przed niedoborem Ca, więc wapnowanie skutecznie zadba również o Ca. Tabela 1 zawiera typowe wymienne poziomy Ca w kilku glebach stanu Iowa i są one bardzo wysokie. W przypadku gleb wapiennych (zawierających wapno wolne) system glebowy jest nasycony Ca, a dopływ Ca i pH gleby są kontrolowane przez wapno wolne.

W przypadku S jest to w zasadzie to samo. Badania prowadzone przez ponad 35 lat w licznych próbach polowych w całym stanie Iowa wykazały jedynie izolowaną i bardzo małą reakcję plonów kukurydzy lub soi na nawożenie S (dwa pozytywne i jeden negatywny). Tabela 2 przedstawia wyniki ostatnich prób S na kukurydzy i soi przeprowadzonych w latach 2000 i 2001 w sześciu miejscach w stanie Iowa. Wyniki te są typowe dla badań prowadzonych od wielu lat, w których nie stwierdzono wzrostu wydajności zastosowanego S, gipsu czy Ca. Jeśli więc nie ma potrzeby aplikacji nawozów Ca lub S, to aplikacja gipsu po prostu nie jest potrzebna ze względów nawozowych.

Gips jako dodatek do gleby

Na strukturę gleby mają wpływ wymienne kationy (jony naładowane dodatnio). Wielowartościowe kationy (więcej niż jeden ładunek dodatni) pomagają utrzymać cząstki gleby razem, ponieważ mogą przyciągać elektrostatycznie (magnetycznie) między dwoma lub więcej miejscami naładowanymi ujemnie (glina glebowa i materia organiczna mają ładunek ujemny netto). Wielowartościowe kationy obejmują Ca₂plus, mgr₂dodatkowo Zn₂plusa i Al₃plus . Jednowartościowe kationy (tylko jeden ładunek dodatni) nie mogą pomóc w strukturze gleby z powodu tylko jednego ładunku dodatniego, a na przykład sód (Na plus ) może degradować strukturę gleby, gdy duże ilości zajmują miejsca wymiany gleby (również pod wpływem dużych rozmiarów jonów Na); w związku z tym gleby o niskim poziomie soli, ale wysokim poziomie wymiennego sodu (Na plus ) mają słabą strukturę gleby. Z wyjątkiem bardzo małego obszaru gleby Napa w dolinie rzeki Missouri, nadmiar Na nie stanowi problemu na glebach stanu Iowa, w tym na glebach o wysokim pH. W suchych regionach, w których gromadzi się sól i Na (gleby solankowo-sodowe), rekultywacja może obejmować użycie gipsu. Gips służy do dodawania dużych ilości Ca₂jony dodatnie, które wypierają jony Na plus z miejsc wymiany, a po spłukaniu czystą wodą usuwane są z gleby zarówno sole, jak i Na (zamiast wapienia stosuje się gips ze względu na wyższą rozpuszczalność i brak wzrostu pH gleby). Jednak nawet w tych miejscach praktyka ta nie jest skuteczna, gdy podłoża mają niską przepuszczalność wody. Jeśli gleba zawiera tylko dobrze rozpuszczalną sól, gips nie jest używany, ponieważ zwiększyłby problem soli.

Struktura gleby jest również znacznie poprawiona przez materiał organiczny gleby, który pomaga „sklejać” ze sobą cząsteczki gleby. Gleby stanu Iowa charakteryzują się wysoką zawartością materii organicznej, która jest równie ważna dla dobrej struktury gleby jak wymienne kationy wielowartościowe. Najbardziej szkodliwy wpływ na strukturę gleby powierzchniowej ma fizyczny wpływ kropel deszczu. Resztki pożniwne są najlepszą obroną przed tym wpływem i nie ponoszą żadnych kosztów z resztek pożniwnych. Zatem poprawę infiltracji wody można najlepiej osiągnąć poprzez ograniczenie orki tak, aby pozostawić jak najwięcej resztek pożniwnych, zamiast stosowania gipsu. W tabeli 2 przedstawiono brak odpowiedzi plonu kukurydzy i soi na zastosowany gips.

Podsumowując, gips jest doskonałym źródłem nawozów Ca i S. Jeśli konieczne jest zastosowanie tych niezbędnych dla roślin składników pokarmowych, to się sprawdza. Jednak w przypadku gleb stanu Iowa zarówno Ca, jak i S są dobrze zaopatrzone. Gleby Iowa z natury mają zdolność dostarczania odpowiednich poziomów wymiennego Ca i S do produkcji roślinnej. Zatem więcej niekoniecznie znaczy lepiej.