Fisiese vereistes vir landboukalk

Fertasa se grondsuurheidswerkgroep* in same­werking met Graan SA, kyk in hierdie reeks artikels na die oorsake, slaggate, invloed van en oplossing vir grondsuurheid.

Hierdie is die sewende artikel in die reeks en is een van twee artikels oor die vereistes van Wet Nr. 36 van 1947 vir landboukalk. Die eerste deel, wat handel oor die chemiese vereistes van landbou­kalk, het in die Februarie-uitgawe van SA Graan/Grain verskyn en is beskikbaar op www.sagrainmag.co.za.

Bekalkingsprodukte moet in staat wees om grondsuurheid te neutraliseer en word in Wet Nr. 36 van 1947 geklassifiseer as landboukalk met sekere vereistes daaraan gekoppel.

Die chemiese eienskappe het te doen met die suiwerheid en werking in die grond om grondsuurheid te neutraliseer, met ander woorde die potensiaal van die produk. Die fisiese eienskappe het te doen met die vermoë van die bekalkingsproduk om die chemiese potensiaal in die grond teweeg te bring.

Basiese fisiese beginsels
Alvorens die regulasies bespreek kan word, is daar enkele fisiese aspekte wat uitgeklaar moet word:

Oplosbaarheid van landboukalk in water
Die karbonate van kalsium en magnesium is vir alle praktiese doeleindes onoplosbaar in suiwer water. Dit geld ook vir die hidroksiede. Die prentjie is anders in die natuur waar koolsuur gevorm word wanneer koolsuurgas (CO₂) in water oplos. Oor tyd het groot spelonke soos die Kango- en Sudwala-grotte ontstaan in kalksteenformasies. Dit moet egter gesien word teen die agtergrond van die honderde miljoene jare wat
dit geneem het om te vorm. Koolsuur in die grond asook uitruilbare suurheid op die grondoppervlak is ongetwyfeld ook verantwoordelik vir die oplosbaarheid van landboukalk in die grond.

Kan landboukalk in die grond ingespoel word?
Omdat landboukalk bykans onoplosbaar is in water, kan dit nie in die grond inbeweeg of inspoel soos byvoorbeeld opgeloste ureum nie. Dit is onmoontlik vir partikels om in die grond in te beweeg vanweë die geweldig klein porieë in die grond. ’n Eenvoudige toets kan gedoen word om dit bewys.

Indien daar “vloeibare” kalk beskikbaar is, kan die volgende gedoen word. Neem ongeveer 1 ℓ van die vloeibare kalk en meng dit met sowat 10 ℓ water. Plaas ’n 10 ℓ- plastiese kan sonder bodem in die grond – ongeveer 5 cm diep ingedruk. Skink die 10 ℓ-kalksuspensie terwyl daar geroer word in die boomlose kan tot alles oorgegooi is. Wanneer al die oortollige water weggedreineer het, kan die boomlose kan verwyder word. Met noukeurige ondersoek sal gemerk word dat die kalk beperk is tot die boonste enkele millimeter grond. Dit kan herhaal word met minder kalk in die suspensie om dieselfde resultate te gee.

Dr Arrie van Vuuren het hierdie proefneming onder gekontroleerde toestande in kolomme grond in ’n kweekhuis (Greenhouse Trial and Research Centre) gedoen. Hulle het vasgestel dat selfs die fynste (nanofyn) kalk nie in die grond inbeweeg nie. Dit word toegeskryf aan Van der Waals- en hidrasiekragte wat die kalk laat vaskleef aan die groter gronddeeltjies en verhoed dat dit afbeweeg in die grond in.

Hoe beweeg kalk in grond in?
Kalk moet met die grond reageer. Wanneer landboukalk in die grond gemeng word, begin deeltjies daarvan onmiddellik oplos. Die opgeloste CaCO₃ en MgCO₃ reageer soos uiteengesit in die vorige artikel en uitruilbare H⁺ en Al^³+ word met Ca^²+ vervang op die grond se uitruilkompleks.

Neutralisasie van die H⁺-ione deur die bikarbo­naat-ioon (HCO₃^-¹) langs die kalksteenpartikeloppervlak veroorsaak ’n toename in Ca-konsentrasie by hierdie punt. Dus vorm ’n konsentrasiegradiënt wat diffusie van Ca weg vanaf die oppervlak van die partikel veroorsaak. Die Ca^²+ sal of vergesel word van die anioon HCO₃^-¹ of ’n teen-diffusie van H⁺ en Al^³+ na die kalkpartikel sal plaasvind om die ladings te balanseer.

Die oplosbaarmaking van kalksteenpartikels word beïnvloed deur beide die tempo van oplossing van die kalkdeeltjies, wat hoogs sensitief vir pH is, en deur die diffusietempo van Ca^²+ weg vanaf die kalkdeeltjie se oppervlak.

Hierdie tempo waarteen die grondmassa beïn­vloed word deur ’n kalktoediening, is afhanklik van die afstand wat die diffunderende Ca^²+ en HCO₃^-¹ moet beweeg om die sones van neutralisasie rondom kalkpartikels van individuele kalksteenpartikels te laat oorvleuel.

Die tempo van diffusie in die grond is egter uiters stadig. Fyn gemaalde kalksteen, wat deeglik gemeng is met die grond, verskaf meer partikels per volume grond, ’n kleiner afstand tussen kalkpartikels en dus vinniger neutralisasie van die suurheid in die grond as growwer partikels.

’n Redelike diffusiekoëffisiënt vir Ca in ’n slikleemgrond is De = 7 x 10^-9 cm/s. Die gemiddelde diffusie-afstand van ’n ioon is (2 De t)½, waar “t” tyd in sekondes is (Barber, 1984). Wanneer hierdie vergelyking toegepas word, word vasgestel dat Ca 0,35 cm in 100 dae en 0,78 cm in 500 dae kan diffundeer in die slikleemgrond. Indien alle kalkpartikels 0,60 mm in deursnit is (30 maas) en ’n soortlike gewig van 2,54 het, sal daar 1 820 partikels in 1 g wees. Indien kalksteen teen 6 t/ha of 3 g/kg grond toegedien sou wees, sou die gemiddelde afstand tussen partikels (wanneer die bruto digtheid van die grond 1,25 kg/m is) 1,04 cm wees of ’n halfafstand van 0,52 cm. Die neutralisasiesone sal dus binne effens meer as 100 dae oorvleuel.

Indien die kalkpartikels 0,25 mm in deursnit is, is daar 23 000 partikels kalk per gram. Teen dieselfde toediening as vir bogenoemde voorbeeld, sal die kalkdeeltjies gemiddeld 0,08 cm uitmekaar wees indien dit goed gemeng is met die grond. Die neutralisasiesone sal dan in hierdie geval binne 30 dae oorvleuel.

Hierdie voorbeeld illustreer waarom kalkpartikels baie fyn moet wees om uniform met grond te kan reageer. Hierdie berekening neem verder aan dat die oplosbaarmaking van die partikel nie die reaksie van die kalksteenpartikel met die grond beperk nie.

Die vraag kan gevra word of die Ca bykomend tot diffusie vinniger weggevoer (gespoel) kan word vanaf die partikel deur massavloei van water. Die meeste suurgronde bevat egter relatief min soute en daarom is die hoeveelheid Ca in oplossing ’n baie klein persentasie van die uitruilbare Ca²+ teenwoordig. Dit is in die orde van 30 mg/ℓ volgens Barber et al (1984).

Barber (1984) het verder vasgestel dat indien die grond 2 000 mg/kg uitruilbare Ca bevat en ’n waterinhoud van 33%, Ca in oplossing slegs 0,5% van die Ca in uitruilbare en oplosbare vorms sou uitmaak. Daar is ook eksperimentele bewyse (Langenecker & Sprague, 1940) aangehaal deur Barber (1984) dat toegediende Ca nie so vinnig in grond beweeg as wat dit sou kon indien beweging primêr massavloei was nie.

Die gevolgtrekking is daarom dat die effek van kalk uiters stadig afwaarts en sywaarts beweeg en dat dit eerder dieper geplaas en deeglik vermeng moet word met die grond. Dit is ook duidelik dat daar voortdurend kalk in die profiel moet wees om te sorg dat die kalkeffek mettertyd dieper afbeweeg.

Partikelgrootte en reaksietempo van landboukalk met grond
Dit is belangrik dat landboukalk so fyn as moontlik moet wees om grondsuurheid vinnig genoeg te neutraliseer vir gewasreaksie. Barber (1984) het verskeie navorsingsbevindings gedek met die volgende:

• Alhoewel daar nie duidelike grootteklasse wat “effektiewe” van “nie-effektiewe” kalke onderskei, vasgestel kon word nie, was die bevinding dat partikels growwer as 0,85 mm relatief oneffektief was teenoor partikels van 0,25 mm wat hoogs effektief was.
• Die navorsing het ook aangedui dat kalksteen wat 50% fyner as 0,25 mm is, ewe effektief is as ’n kalksteen wat 100% fyner as 0,25 mm is. Verskeie navorsers het vasgestel dat die tempo van vermindering in deursnit van kalkdeeltjies dieselfde is vir alle deeltjiegroottes. Dit wil sê, indien deeltjie A se deursnit twee maal dié van deeltjie B is, deeltjie A twee maal langer as deeltjie B sal neem om heeltemal op te los.

Fisiese vereistes van Wet Nr. 36 van 1947 vir bekalkingsprodukte
Alle kalksoorte moet so fyn wees dat 100% daarvan deur ’n sif van 1,70 mm (1700 µm) kan gaan. Bykomend word die volgende minimum vereistes gestel:

• Gewone landboukalk: 50% fyner as 0,25 mm (250 µm)
• Skulpkalk: 60% fyner as 0,50 mm (500 µm)
• Mikrofyn landboukalk: 90% fyner as 0,25 mm en 80% fyner as 0,106 mm (106 µm)

Dit is dus grootliks in ooreenstemming met die vereistes wat deur Barber (1984) voorgestel word. Indien landboukalk fyner gemaal word, sal die reaksietempo vinniger wees. Dieselfde hoeveelheid landboukalk moet egter steeds toegedien word soos deur die kalkbehoefte bepaal is.

Soorte landboukalk: vloeibaar en verkorrel
Dit is belangrik om te besef dat hierdie landboukalkprodukte slegs kan bestaan uit karbonate, oksiede of hidroksiede.

As sodanig moet hulle neutralisasievermoë uitgedruk word volgens kalsiumkarbonaatekwivalent (KKE). Ekwivalente waardes beteken dat hoewel hierdie produkte as baie reaktief beskou word (uiters fyn of nanofyn), hulle nie teen peile van enkele kilogram per hektaar toegedien kan word om dieselfde reaksie of beter te lewer­ as toedienings van 500 kg/ha tot 1 300 kg/ha van die produkte gegee in Hoofstuk 4.8.1 van die Fertasa-bemestingshandleiding (2016) nie.

Die regulasies vir bogenoemde wet is beskikbaar op die Fertasa-webblad by www.fertasa.co.za onder Legislations and Regulations.

Bronne

1. Barber, SA. 1984. Hoofstuk 4 in: Soil acidity and liming. Nommer 12 in die reeks: Agronomy. Red: Adams, F. Uitgewer: Madison, Wisconsin. VSA.
2. Bemestingshandleiding. 2016. Agtste hersiene uitgawe. Fertasa. Posbus 75510, Lynnwoodrif, 0040, Suid-Afrika.
3. Dr JAJ Van Vuuren; persoonlike mededeling.