'Gratis aluminium' kan kosta dig tusentals dollar i avkastning och kvalitet

Saker som är osynliga är inte nödvändigtvis oviktiga:syre, kolmonoxid och gravitation, för att nämna några. Detta är lika sant i jorden som det är ovan jord. Medan vi tenderar att tänka på jord som "sand, silt och lera", finns det många oerhört viktiga saker i den som är osynliga eller knappt synliga för blotta ögat. Detta gäller för mycket av jordens ekosystem:bakterier, virus, massiva nät av mikroskopiska svampar, fruktansvärda jordinsekter, otäcka kvalster, vidsträckta växtrötter, ruttnande växtmaterial, alla möjliga [naturligt förekommande] kemikalier. Jordorganismpopulationer svänger vilt, beroende på miljöförhållanden, komplexa kemiska reaktioner inträffar överallt – det är ett krig där kemiska och biologiska vapen är normen, och ändå finns det ordning, skönhet och lite förutsägbarhet i det! Och ändå är det mesta osynligt.

Låt oss zooma in på ett ekonomiskt viktigt men underskattat element som finns i jord:aluminium. Om inte någon tidigare har uppmärksammat dig på jordaluminium har du kanske inte tänkt så mycket på det tidigare. Det låter fruktansvärt ointressant, eller hur?! Läs bara vidare om du tycker att skörd, kvalitet och lönsamhet är intressant, eftersom aluminium är inblandat i dem alla.

Hur kom aluminium in i min jord?

För flera år sedan hade jag ett samtal med en person som var förvånad och inte så lite störd över att aluminium på något sätt hade gjort sin väg in i deras jordar! Det var förmodligen en tröst för dem att lära sig att aluminium är naturligt och rikligt i jordskorpan och inte bara är resultatet av nedskräpning, statliga konspirationer, industriella föroreningar eller den ryska regeringen. Faktum är att aluminium står för 8 % av vikten av jordskorpan, vilket gör det till det tredje vanligaste grundämnet på jorden, som kommer in bakom syre och kisel.

Kanske kommer någon att hitta ett undantag en dag, men så vitt jag vet är aluminium inte ett viktigt näringsämne för alla levande organism . För det mesta är aluminium en komponent i många stabila jordmineraler som är helt säkra att hantera och för växter att växa i.  Jordaluminium blir problematiskt i många odlingssystem när jorden är sur (dvs lågt pH). Under sura markförhållanden övergår aluminium alltmer från den olösliga mineralfasen till lösliga faser som ofta kallas "fritt aluminium" och betecknas "Al ³⁺ ’. Gratis aluminium ger flera dyra agronomiska problem.

Om gratis aluminium verkligen är ett problem, varför har jag aldrig hört talas om det?

Fri aluminium finns på nivåer som är giftiga för grödor i 1,7 miljarder tunnland enbart i tropikerna, och kan vara inblandad, åtminstone på ett sekundärt sätt, i utbredd fattigdom, undernäring och svält i dessa regioner. I nordöstra USA kan jordens bördighetsproblem (jag uppskattar) resultera i skördeförluster på mer än 30 % när de inte hanteras på lämpligt sätt. Ytterligare förluster uppstår på grund av minskad foderkvalitet. Mellan förlorad skörd och minskad foderkvalitet kan den totala ekonomiska effekten av fritt aluminium i jorden lätt överstiga 200 USD/ac/år i mejeriodlingssystem. Det är säkert att säga att gratis aluminium har gjort att vissa gårdar/åkrar har presterat dåligt och till och med misslyckats.

Den främsta anledningen till att vi inte hör mer om fritt aluminium i jorden i USA är för att vi tenderar att prata mer om jordens pH än om aluminium. Markens pH har en stark inverkan på markens kemi. Ökande surhet gör att fritt aluminium blir mycket mer rikligt, och detta orsakar många "nedströms" agronomiska effekter.

För det mesta är fokus på pH snarare än aluminium lämpligt eftersom 1) vi inte fysiskt kan ta bort aluminium från jorden; 2) aluminiumrelaterade problem är starkt korrelerad med jordens pH; 3) de aluminiumrelaterade problemen kan generellt, över tiden, mildras genom att justera pH; och 4) pH påverkar mer än bara aluminiumförmåga:medan alla är viktiga växtnäringsämnen, kan järn, mangan och kalcium alla orsaka näringsrelaterade problem vid vissa pH-intervall i jorden.

Vid ett måttligt lågt pH (4,5-6,2) är de primära problemen som fritt aluminium ger växande grödor:

• Binder (immobiliserar) lösligt fosfat, vilket gör det otillgängligt för gröda upptagning . Lika mycket väsen som vi gör om fosforhantering där jag bor i Vermont, MÅNGA tunnland odlingsmark i delstaten har allvarlig brist på fosfor. Till stor del orsakas detta problem av markens surhet. Det fria aluminiumet som frigörs som ett resultat av markens surhet binder gärna och starkt lösligt fosfat, vilket gör det otillgängligt för grödan.

• Att ersätta andra positivt laddade växtnäringsämnen som, till skillnad från aluminium, ÄR väsentliga . "Katjonbyteskapacitet" (CEC på din jordtestrapport) är en indikation på förmågan hos en viss jord att lagra positivt laddade atomer (joner) som kalcium (Ca ²⁺ ), kalium (K ⁺ ), och magnesium (Mg ²⁺ ). Tänk på CEC som jordens "skafferi" . Typiska CEC-nivåer i jordbruksjordar i Vermontjordar varierar från 4 till 25 mekv/100g. Lera och organiskt material i jorden ökar CEC och är i huvudsak hyllorna i skafferiet. Under sura förhållanden upptar fritt aluminium resolut fler av CEC-positionerna och tränger undan en varierande andel av de andra näringsämnen som annars skulle vara i dessa positioner.

Goda nyheter och dåliga nyheter

Med tanke på att gratis aluminium är och alltid har varit 1) rikligt; 2) icke väsentligt; 3) biologiskt problematiskt är det inte förvånande att många organismer har sätt att hantera sin närvaro i sin miljö. Ett av de bäst förstådda försvaret som växtrötter har är utsöndringen av organiska syror (som citron- och äppelsyror) som "kelerar" (dvs binder) fritt aluminium. Det är de goda nyheterna .

De dåliga nyheterna är att 1) ​​alla försvar har gränser; och 2) vissa växtarter har bättre försvar mot aluminiumtoxicitet än andra. Under ett pH på 4,5 är mängden fritt aluminium så överväldigande för många växtarter att de normala växtförsvarsmekanismerna ofta inte är tillräckliga. I dessa situationer inkluderar direkt och indirekt toxicitet för växtrötter och växtsystem vanligtvis:

• Hämmade primär rottillväxt genom att hämma celldelning och förlängning
• Hämning av lateral rotbildning.
• Minskad rotdiameter och ökad rotskörhet.
• Reducerar rothårutveckling.
• Skadad struktur och störd funktion av cellmembran nes.
• Mer slumpmässiga rotförgreningsmönster.
• Störda signal-/kommunikationsvägar inom och mellan växtceller.
• Interferens med upptag och metabolism av essentiella näringsämnen (vid molekylen nivå, inte bara på grund av dålig rotutveckling).
• Ökad mottaglighet för sekundära (opportunistiska) sjukdomar.
• Inte överraskande minskat vatten- och näringsupptag, och i slutändan minskat skördeavkastning.

Mitt jord-pH är 5,6, vilket är tillräckligt högt för att fri aluminiumtoxicitet inte ska vara ett problem.

Det finns två saker att tänka på innan du drar slutsatsen att din måttliga surhet inte är ett agronomiskt och ekonomiskt problem på din odla. Först Under sådana förhållanden påverkas fosfortillgången negativt av fritt aluminium. Medan höga fosfornivåer är ett problem i vissa fält i Vermont, är många av jordtestrapporterna som jag ser alltifrån Eastern Vermont finnas på den låga sidan. Vissa är extremt låga. Eftersom det finns ett mycket starkt samband mellan tillgängligt markfosfat och skörd bör jordbrukare bli oroliga när deras marktestrapporter indikerar att extraherbart fosfat ligger under den optimala nivån. För det andra , om det genomsnittliga pH-värdet i jorden är 5,6, har du förmodligen många zoner (stora och små) där pH är mycket lägre och där aluminiumrelaterade agronomiska problem är mer uppenbara. Vissa av dessa zoner kommer att ha toxiska effekter på rötterna - vilket gör näringsämnena och vattnet i dessa zoner mindre tillgängliga för upptag av den drabbade växten. Bilden nedan visar ett fält som i genomsnitt var över 6,2, men hörnet på bilden varierade från pH 4,0 (vetet som nästan är dött) till 4,4 (desto hälsosammare vete).

För många fält i nordöstra USA bör mildring och förhindrande av utvecklingen av svår marksurhet vara en högsta prioritet. Om inte kalk införlivas i jorden, kan det ta år för kalken att flytta in i och neutralisera pH i den översta flera centimeter av jorden. Så om du har en svår marksurhetssituation och markförhållandena är väl lämpade för det, överväg att inkorporera kalken för att påskynda effekten.

Referensmaterial:

Delhaize, E. och P. Ryan. Aluminiumtoxicitet och tolerans i växter. Plant Physiol. (1995) 107:315-321. Online.

Dragana Krstic, Ivica Djalovic, Dragoslav Nikezic och Dragana Bjelic (2012). Aluminium i sura jordar:kemi, toxicitet och påverkan på majsväxter. Livsmedelsproduktion – tillvägagångssätt, utmaningar och uppgifter, Prof. Anna Aladjadjiyan (Red.), ISBN:978-953-307-887-8, InTech. Tillgänglig online.

Harter, R. D., Acid Soils of the Tropics. ECHO teknisk anmärkning. 2007.  Online.

University of Hawaii i Manoa. Mycket väderbitna tropiska jordar. Online

University of Hawaii i Manoa. Jordmineralologi. Online

Panda, S.K., Baluska, F. och H. Matsumoto. Aluminiumspänningssignalering i växter. i Plant Signal Behavior. juli 2009; 4(7):592-597.

Scheffer-Basso, S., B. Prior. Aluminiumtoxicitet i rötter från baljväxtplantor bedömd med topologisk analys. Acta Sci., Agron. vol.37 nr.1. jan/mars. 2015. Online.

Schulte, E.E. och K.A. Kelling. A2520 – Jord och tillförd fosfor. Förstå växtnäringsämnen. 1996. University of Wisconsin Extension. Online.

Victoria jordbruk. Sura jordar. April 2005. Notnummer:AG1182. Online.

Spara