Kasvien ravinteiden saanti riippuu siitä, miten ne imevät ravinteita maaperän vesiliuoksesta eri prosessien kautta. Yksinkertaistettuna ravinteiden otto tapahtuu kolmen päämekanismin kautta: massavirtaus (mass flow), diffuusio (diffusion) ja juurten kontakti (interception). Näiden prosessien ymmärtäminen on tärkeää viljelijöille, jotka haluavat optimoida lannoituksen ja parantaa satoja. Tässä artikkelissa tarkastelemme, miten nämä ravinteiden imeytymismekanismit toimivat ja mitkä tekijät vaikuttavat niiden tehokkuuteen.
Kasvien ravinteiden otto maaperästä
Kasvit ottavat maaperän ravinteita pääasiassa kolmen prosessin kautta:
Massavirtaus (mass flow)
Massavirtauksessa kasvi imee maaperän vettä haihdutuksen (transpiraation) yhteydessä, jolloin liuenneet ravinteet kulkeutuvat mukana. Tämän prosessin kautta kasvit ottavat jopa 99 % tarvitsemastaan typestä nitraattimuodossa (NO3-), kun taas vain noin 20 % kaliumista (K) imeytyy massavirtauksen mukana. Koska nitraatti-ionit (NO3-) ovat negatiivisesti varautuneita, ne eivät sitoudu maahiukkasten negatiivisesti varautuneisiin pintoihin, vaan pysyvät täysin liuenneina ja liikkuvat vapaasti maaperän vesiliuoksessa.
Diffuusio
Diffuusiossa ravinteet siirtyvät hitaasti kohti juurialuetta pitoisuuserojen vaikutuksesta. Diffuusion kautta kasvit ottavat suuren osan kaliumista (K) sekä useita mikroravinteita. Negatiivisesti varautuneet maahiukkaset, kuten savipartikkelit ja orgaaninen aines, sitovat ravinteiden kationeja, ja niiden liikkuvuus maahiukkasten, maaveden ja kasvien välillä riippuu maaperän rakenteesta, kationinvaihtokapasiteetista (CEC), kosteudesta ja lämpötilasta.
Fosfori (P) imeytyy myös pääosin diffuusion kautta, koska se on erittäin liikkumaton ja huonosti veteen liukeneva ravinne. Fosforin saatavuus kasveille riippuu maaperän pH-tasosta ja kemiallisista reaktioista.
Juurten kontakti (interception)
Juurten kontaktissa kasvin juuret kasvavat suoraan kosketuksiin maaperän ravinteiden kanssa. Tämän mekanismin merkitys ravinteiden kokonaissaannissa on kuitenkin pieni, sillä juuristo pääsee kosketuksiin vain 1–2 % maaperän hiukkasten kokonaispinta-alasta.
Sekundaariset ravinteet ja ympäristötekijät
Toissijaisten ravinteiden, kuten magnesiumin (Mg) ja kalsiumin (Ca), imeytyminen ja liikkuminen riippuvat merkittävästi maaperän kosteudesta. Korkeassa kosteudessa massavirtaus on niiden pääasiallinen kuljetusmekanismi, kun taas kuivemmissa olosuhteissa diffuusio on hallitseva prosessi.
Magnesium ja kalsium ovat tärkeitä vaihdettavia kationeja, jotka voivat esiintyä joko liuenneina maaperän vesiliuoksessa tai sitoutuneina maahiukkasten pintoihin. Niiden pitoisuus riippuu maaperän rakenteesta, CEC-arvosta, kosteuspitoisuudesta ja lämpötilasta.
Koska Mg- ja Ca-pitoisuudet pysyvät maaperän vesiliuoksessa suhteellisen vakaina, ne muodostavat alkuperäisen ravinnepitoisuuden (INL), joka mitataan keväällä ennen lannoitusta. Tämä arvo pysyy lähes muuttumattomana koko kasvukauden ajan.
Maaperän vesi toimii vaihdettavien kationien puskurina, joka auttaa pitämään ionien pitoisuudet tasaisina ja estää äkilliset muutokset maaperän sähkönjohtavuudessa.
Typen merkitys kasvien kasvulle
Typpi on kasvien tärkein makroravinne, ja se imeytyy pääasiassa nitraattimuodossa (NO3-). NO3-N on erittäin liikkuva ja nopeasti reagoiva ravinne – se joko imeytyy kasviin tai huuhtoutuu veden mukana pois maaperästä.
Paul-Techin ravinneindikaattorit seuraavat kasvukauden aikana NO3-N-pitoisuuden vaihteluita suhteessa alkuperäiseen ravinnepitoisuuteen (INL). Näiden muutosten perusteella voidaan arvioida, kuinka paljon maaperässä on kasveille käyttökelpoista liuennutta NO3-N:ää. Tämä tieto esitetään mg/kg tai kg/ha yksiköissä.
Ammoniumtyppi (NH4+) esiintyy maaperässä kationina, joka on hyvin liikkumaton ja sitoutunut maahiukkasiin, eikä siksi juurikaan vaikuta maaperän sähkönjohtavuuteen. NH4+ muuttuu kasveille käyttökelpoiseksi vasta nitrifikaatioprosessin kautta, kun maaperän mikrobit muuntavat sen NO3–muotoon.
Maaperän sähköiset indikaattorit
Maaperän sähkönjohtavuuteen (EC) vaikuttavat useat ravinteet, mutta erityisesti nitraatti (NO3-) ja sulfaatti-ionit (SO4²⁻). Nämä ionit eivät sitoudu maahiukkasiin ja liikkuvat vapaasti maaperän vesiliuoksessa.
Paul-Techin ravinneindikaattoreilla voidaan arvioida NO3- ja SO4-tasojen muutoksia kasvukauden aikana ja seurata, miten eri lannoitteet vaikuttavat maaperän ravinnetasapainoon.
Fosforin liikkuvuus maaperässä
Fosfori (P) on erittäin liikkumaton ja veteen huonosti liukeneva ravinne. Sen hidas liikkuminen maaperässä ja kasvien imeytys eivät suoraan heijastu maaperän sähkönjohtavuuteen tai Paul-Techin ravinneindikaattoreihin.
Yhteenveto
Paul-Techin ravinneindikaattorit mittaavat kaikki ravinteet, jotka ovat tällä hetkellä liuenneina maaperän vesiliuoksessa. Ravinneindikaattoriin vaikuttavien alkuaineiden osuus määräytyy niiden osallistumisesta massavirtausmekanismiin.
Alkuperäinen ravinnepitoisuus (INL) kuvaa maaperän hedelmällisyyttä eli ravinteiden kokonaismäärää ilman lisättyä mineraalilannoitetta (NO3). Tämä arvo on maaperän ominaisuus, joka ei muutu merkittävästi kasvukauden aikana.
Ravinneindikaattorin vaihtelut kasvukauden aikana johtuvat suurelta osin NO3-N-pitoisuuden muutoksista maaperässä, jotka voivat johtua lannoitteiden liukenemisesta, kasvien ravinteiden otosta tai huuhtoutumisesta.
Paul-Techin ravinneindikaattorien ja kaavioiden perusteella maaperän NO3-N-määrä voidaan ilmaista mg/kg tai kg/ha. Jos lannoitteet sisältävät SO4:ää, myös sulfaatti-ionitasot ja niiden muutokset näkyvät ravinneindikaattorissa.