Wapń jest jednym z niezbędnych makroelementów warunkujących prawidłowy wzrost i rozwój roślin. Oprócz funkcji składnika pokarmowego pełni również istotną rolę w kształtowaniu właściwości gleby. Wpływa m.in. na jej strukturę, właściwości fizyczne i chemiczne oraz zdolność do zatrzymywania składników pokarmowych, przyczyniając się tym samym do tworzenia korzystnych warunków dla wzrostu roślin.

• Wapń decyduje nie tylko o prawidłowym wzroście roślin, ale również o żyzności i strukturze gleby.
• Jony wapnia stabilizują kompleks sorpcyjny i sprzyjają tworzeniu trwałej struktury gruzełkowatej, poprawiając warunki wodno-powietrzne gleby.
• Odpowiada za budowę ścian komórkowych oraz rozwój systemu korzeniowego, a jego niedobór najszybciej uwidacznia się w młodych tkankach.
• Badania laboratoryjne umożliwiają ocenę zawartości wapnia i stanowią podstawę racjonalnego nawożenia oraz wapnowania.

Wapń jako budulec roślin

W roślinach wapń pełni przede wszystkim funkcję budulcową. Stanowi ważny składnik ścian komórkowych, odpowiadając za ich wytrzymałość mechaniczną i stabilność. Bierze udział w podziałach komórkowych, wzroście korzeni oraz rozwoju najmłodszych organów. Wpływa również na prawidłowe funkcjonowanie błon komórkowych oraz uczestniczy w przekazywaniu sygnałów pomiędzy komórkami, regulując wiele procesów fizjologicznych.
W przeciwieństwie do potasu czy magnezu, wapń jest pierwiastkiem o małej mobilności w roślinie. Po pobraniu przez korzenie jest transportowany do różnych części rośliny, jednak po wbudowaniu w tkanki jego ponowny transport do innych organów jest ograniczony. W efekcie wapń zgromadzony w starszych tkankach nie może być łatwo przekazany młodym, intensywnie rosnącym strukturom. Dlatego jego niedobór obserwuje się przede wszystkim w najmłodszych częściach roślin. Z tego względu stały dopływ tego makroelementu do roztworu glebowego jest niezbędny przez cały okres wzrostu i rozwoju.

Wapń jako stabilizator gleby

Rola wapnia w glebie jest równie istotna jak jego funkcja w roślinach. Występuje on jako jeden z podstawowych kationów kompleksu sorpcyjnego, czyli układu odpowiedzialnego za magazynowanie i wymianę składników pokarmowych.
Jony wapnia sprzyjają łączeniu drobnych cząstek mineralnych oraz materii organicznej w trwałe agregaty glebowe. Proces ten, określany mianem flokulacji, prowadzi do powstawania struktury gruzełkowatej – najbardziej korzystnej z punktu widzenia uprawy roślin.
Gleba o dobrze rozwiniętej strukturze gruzełkowatej łatwiej magazynuje wodę, jest lepiej napowietrzona, mniej podatna na zaskorupianie i erozję oraz stwarza korzystniejsze warunki do rozwoju systemu korzeniowego.
Odpowiednia zawartość wapnia wpływa również na stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi, dzięki czemu ogranicza wymywanie składników pokarmowych i zwiększa ich dostępność dla roślin. W praktyce rolniczej poprawę właściwości chemicznych gleb kwaśnych uzyskuje się poprzez wapnowanie, czyli stosowanie nawozów wapniowych w celu podwyższenia odczynu (pH) gleby. Zabieg ten poprawia dostępność wielu składników pokarmowych oraz stwarza korzystniejsze warunki dla wzrostu i rozwoju roślin.

Jak rozpoznać niedobór?

Ze względu na niewielką ruchliwość wapnia pierwsze objawy jego niedoboru pojawiają się na najmłodszych organach roślin. Charakterystyczne są deformacje liści, zamieranie stożków wzrostu oraz słabszy rozwój systemu korzeniowego.
W uprawach sadowniczych i warzywniczych niedobór wapnia prowadzi do występowania charakterystycznych zaburzeń fizjologicznych, takich jak gorzka plamistość podskórna jabłek (widoczna na zdjęciu niżej) czy sucha zgnilizna wierzchołkowa owoców pomidora. Pogorszeniu ulega również jakość oraz trwałość przechowalnicza plonów.

Jak oznacza się zawartość wapnia?

W Okręgowej Stacji Chemiczno-Rolniczej z siedzibą w Poznaniu zawartość wapnia w glebach rolniczych oznacza się z wykorzystaniem dwóch procedur analitycznych. 
W metodzie Pallmanna próbkę gleby ekstrahuje się roztworem octanu amonu o pH 7,0, co umożliwia przejście wymiennych kationów wapnia (Ca²⁺) do roztworu. Otrzymany wyciąg analizowany jest następnie przy użyciu płomieniowego absorpcyjnego spektrometru atomowego (F-AAS). Uzyskany wynik, w połączeniu z oznaczeniami wymiennych kationów magnezu, potasu i sodu, pozwala na wyznaczenie sumy kationów zasadowych. W zestawieniu z kwasowością hydrolityczną parametr ten może być następnie wykorzystany do określenia pojemności kompleksu sorpcyjnego oraz stopnia jego wysycenia kationami zasadowymi.
Drugą możliwością jest oznaczanie wapnia po ekstrakcji roztworem Mehlich 3. Uzyskane wyciągi analizowane są techniką spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP-OES), która umożliwia jednoczesne oznaczanie wielu pierwiastków z wysoką dokładnością i czułością. Otrzymany wynik służy do oceny zasobności gleby w wapń i może stanowić jeden z elementów wykorzystywanych przy opracowywaniu zaleceń dotyczących nawożenia. 
Charakterystyka kompleksu sorpcyjnego gleby oraz  zasada działania technik F-AAS, ICP-OES zostały szerzej omówione w poprzednich artykułach serii „Z laboratorium na pole”.

Plazma indukcyjnie sprzężona (ICP), określana jako czwarty stan skupienia materii, osiąga temperaturę około 6000–9700°C, porównywalną z temperaturą powierzchni Słońca. W tak wysokiej temperaturze atomy pierwiastków ulegają wzbudzeniu, emitując promieniowanie o charakterystycznych długościach fal, które jest wykorzystywane do oznaczania ich zawartości.

Podsumowanie

Wapń jest jednym z najważniejszych pierwiastków warunkujących wysoką żyzność gleby oraz prawidłowe funkcjonowanie roślin. Jest niezbędny do prawidłowej budowy ścian komórkowych, wspomaga rozwój systemu korzeniowego oraz uczestniczy w wielu procesach fizjologicznych. Jednocześnie stabilizuje kompleks sorpcyjny, sprzyja tworzeniu trwałej struktury gruzełkowatej i poprawia warunki wodno-powietrzne oraz właściwości fizyczne i chemiczne gleby. Regularne badania agrochemiczne pozwalają ocenić zasobność gleby w wapń oraz podejmować racjonalne decyzje dotyczące nawożenia i wapnowania, stanowiące podstawę efektywnej i zrównoważonej produkcji rolniczej.

mgr inż. Wiktor Michnej-Zakrzewski specjalista laboratoryjny OSChR z siedzibą w Poznaniu