Wapń w owocach

Skład mineralny owoców wpływa na wiele cech jakościowych, które z kolei decydują o ich konkurencyjności rynkowej. Szczególnie ważną pozycję w kształtowaniu owoców wysokiej jakości odgrywa wapń. O jego roli w procesach biochemicznych, czynnikach wpływających na jego zawartość w owocach oraz o wielu innych nurtujących producentów owoców kwestiach dotyczących gospodarki wapniem w roślinach opowiedział dr Janusz Mazurek, doradca rolniczy firmy Agrosimex.

Rola wapnia w procesach zachodzących podczas okresu wegetacyjnego roślin jest nie do przecenienia. Jakie właściwości roślin i plonu są warunkowane zawartością wapnia? Stymulacja których procesów jest związana z jego występowaniem?

Wpływ wapnia na wielkość i jakość plonów kojarzy się najczęściej z regulacją odczynu, jak również z zaburzeniami w okresie dojrzewania i przechowywania owoców, kiedy to jego niedostatek uwidacznia się w postaci objawów gorzkiej plamistości podskórnej. Tymczasem rola wapnia w nawożeniu jest znacznie szersza i najczęściej bagatelizowana na rzecz roli makroelementów jak i niektórych mikroelementów. Z reguły nawożenie tym składnikiem jest pomijane i rozważane wyłącznie w kontekście jego ekonomicznego znaczenia w sytuacji niedoborów wpływających na obniżenie produktywności roślin. Tymczasem jego rola w „sterowaniu” różnymi procesami u roślin jest znacznie szersza.

Wapń wpływa wszechstronnie na wiele procesów fizjologicznych, występuje jako mediator odpowiedzi roślin na czynniki stresowe, jak również składnik o wielkim znaczeniu w procesach hormonalnych. Wapń poruszając się wraz z prądem transpiracyjnym aktywuje transport takich hormonów jak auksyny, które przeciwnie są transportowane z miejsca ich produkcji w stożkach wzrostu w dół rośliny, co wpływa na poprawną rozbudowę systemu korzeniowego. Obecność wapnia w formach rozpuszczalnych w prądzie transpiracyjnym stymuluje transport składników pokarmowych, w tym niektórych form azotu. Przykładowo w obecności saletry wapniowej ograniczone jest ulatnianie się amoniaku z mocznika, co znacznie poprawia efektywność nawożenia.

Wapń w znaczący sposób wpływa również na usztywnienie ścian komórkowych i tym samym przyczynia się do wzmocnienia mechanicznej bariery ograniczającej wnikanie do roślin niektórych patogenów. Wiele bakterii i grzybów produkuje specjalne enzymy, takie jak: poligalakturonaza i enzymy pektolityczne. Ich rola polega na rozpuszczaniu blaszki środkowej łączącej ze sobą sąsiednie komórki roślin. Tymczasem wapń tworzy silne połączenie z pektynami i jego wysoka zawartość w znaczący sposób osłabia niepożądaną aktywność wspomnianych enzymów. W badaniach odnotowano wpływ wapnia na ograniczenie grzybów z rodzaju Botrytis wywołujących szarą pleśń, jak również pozytywny wpływ wapnia na ograniczenie bakterii z rodzaju Erwinia.

W okresie intensywnego wzrostu wapń zapewnia mechaniczną integralność w podtrzymywaniu połączenia pomiędzy pniem i kwiatami, a później również i owocami. W tym miejscu nie trzeba chyba nikogo przekonywać jak wielkie ma to znaczenie dla zdolności przyswajania wapnia przez owoce i osiągania plonów o odpowiedniej jakości.

W związku z ilością procesów, w których istotną rolę odgrywa wapń nie trudno się domyśleć jak ogromne problemy może powodować jego niedobór. Występowanie jakich chorób i zaburzeń jest związane z zawartością wapnia w owocach?

Oczywiście w pierwszej kolejności najwyraźniej występującym symptomem zaburzeń wynikających z niedoboru wapnia jest występowanie wspomnianej już wcześniej gorzkiej plamistości podskórnej. Zaburzenie to objawia się w postaci małych, zagłębionych plamek. Początkowo są to zmiany w kolorze szarym, które z czasem przybierają zabarwienie czerwone a nawet brązowe.

Ponadto niedobór wapnia wpływa na występowanie innych chorób przechowalniczych takich jak: rozpad wewnętrzny, rozpad chłodniczy, zbrązowienie przygniezdne, rozpad miąższu, plamistość Jonatana i Elisy oraz plamistość przetchlinkowa. W trakcie wegetacji niedobór tego pierwiastka zwiększa także podatność owoców na korkowacenie, oparzenia słoneczne czy też podatność na pękanie.

Wyżej wymienione problemy powodowane niedoborem wapnia znacznie obniżają jakość plonu. Jak ustrzec się przed wystąpieniem zaburzeń rozwojowych i chorób spowodowanych niedoborem wapnia? Jakie czynniki wpływają na zawartość wapnia w owocach?

Na stopień pobierania wapnia wpływa bardzo wiele czynników. Przede wszystkim pierwiastek ten musi występować w glebie w odpowiedniej ilości. Sama jego obecność to jednak zbyt mało. Wapń powinien bowiem zostać efektywnie pobrany przez korzenie i następnie skutecznie transportowany do liści i owoców. Żeby to nastąpiło w glebie musi być utrzymana właściwa temperatura i wilgotność, a system korzeniowy powinien być odpowiednio rozbudowany. Tymczasem chłodna i nadmiernie mokra wiosna ograniczają rozwój i aktywność systemu korzeniowego. Z kolei okres suszy powoduje zahamowanie pobierania wapnia i jego transport w roślinie. Niektóre pierwiastki, takie jak potas, magnez czy nawet jon amonowy NH4, gdy występują w nadmiernej ilości mogą skutecznie ograniczać pobieranie wapnia. W kwaśnych glebach pierwiastkiem silnie ograniczającym pobieranie wapnia jest glin.

Okazuje się, że wapń wraz z auksynami odpowiada za właściwe tworzenie się naczyń na samym początku rozwoju owoców, czyli już w trakcie kwitnienia. Auksyny funkcjonują najlepiej w temperaturze ok 24C, więc w przypadku nadmiernego wzrostu jak i spadku temperatury ich rola zostaje znacznie ograniczona. Z badań wynika, że w takich stresowych warunkach spadek produkcji auksyn jest znacznie bardziej ograniczony jeżeli roślina została właściwie zaopatrzona w bor, cynk oraz właśnie wapń. Tworzenie dobrze ukształtowanych naczyń w początkowym okresie wzrostu owoców gwarantuje trwałe połączenie pomiędzy pędami a owocami i jest niezwykle istotne w kontekście zaopatrzenia zawiązków owoców w wapń. Nie eliminuje to konieczności wykonywania dokarmiania dolistnego wapniem w późniejszym okresie, ale czyni je znacznie bardziej efektywnym.

W okresie silnego wzrostu, stosunkowo sztywne naczynia mogą ulegać rozerwaniu czy deformacji w okresie ok. 45 dni od kwitnienia. Tak więc właściwe ich ukształtowanie wpływa na poprawne dostarczenie wapnia już w początkowym okresie wzrostu zawiązków. Tym samym od pewnego czasu zmieniła się strategia odżywiania roślin wapniem. Kiedyś zabiegi wykonywało się w momencie, gdy owoce miały wielkość orzecha włoskiego. Obecnie pierwsze porcje nawożenia dostarcza się już w momencie kwitnienia. Oczywiście nie każdy rodzaj nawozu wapniowego nadaje się do podania w tej fazie rozwoju roślin, bez ryzyka uszkodzeń pręcików, słupków czy płatków. Do takich nawozów należy z pewnością Metalosate Calcium, ponieważ wapń zawarty w tym nawozie jest skompleksowany zestawem aminokwasów pochodzenia wyłącznie roślinnego. Zawarte w nawozie aminokwasy przyśpieszają znacząco transport wapnia i zapewniają praktycznie jego 100% wykorzystanie.

Należy także pamiętać, że każde warunki stresowe prowadzą w roślinie do nadmiernego wydzielania etylenu. Jest to tzw. etylen stresowy, który pojawia się także jako odpowiedź roślin na porażenie przez patogeny. W konsekwencji tego zjawiska w komórkach jest produkowany kwas szczawiowy, który niejako wyłapuje jony wapnia i przekształca wapń do nierozpuszczalnego szczawianu wapnia gromadzącego się następnie w wakuolach. Tak więc obecność nadmiernej ilości etylenu, spowodowanej różnymi czynnikami stresowymi może przyczyniać się do niedoborów wapnia w trakcie rozwoju owoców.

Na jakim poziomie niedobory wapnia są zagrożeniem dla jakości plonu i ogólnej kondycji roślin?

Generalnie przyjmuje się, że w przypadku uregulowanego odczynu gleby zawartość wapnia w glebie, z reguły wystarcza do zaspokojenia potrzeb pokarmowych roślin. Z drugiej strony ustalenie ilości wapnia w samych owocach bezpośrednio przed ich zbiorem jest pomocne przy określaniu przydatności jabłek do długiego przechowywania. Przyjmuje się, że zawartość wapnia w jabłkach podczas zbioru powinna być większa od 300 mg Ca·kg-1 s.m. Innym parametrem wskazującym na dostateczną zawartość tego pierwiastka uważa się co najmniej zawartość 5 mg Ca w 100 g miąższu. Oprócz ilości wapnia w owocach ważna jest również zawartość azotu,  magnezu, a w szczególności potasu stanowiące istotne wskazówki co do możliwości wystąpienia chorób fizjologicznych podczas przechowywania jabłek. Bardzo ważna jest relacja ilościowa pomiędzy wapniem i potasem, ponieważ w ich przypadku występuję silny antagonizm jonowy. Za optymalną przyjmuje się relację potasu do wapnia wynoszącą 20-30:1. Gdy stosunek wapnia do potasu jest większy, to występuje nieodpowiednie zaopatrzenie roślin w wapń lub nadmierne gromadzenie potasu, co może skutkować pogorszeniem jakości przechowalniczej.

Dlaczego więc dostarczając kilkanaście kilogramów wapnia w standardowym programie nawożenie dolistnego, nie jesteśmy w stanie zapobiec występowaniu niedoborów?

Przede wszystkim w jabłoni obserwujemy ograniczony transport jonów Ca2+, które są transportowane głównie do liści. Zaledwie 5-10% Ca trafia do owoców. Stosunek pobierania wapnia przez liście i owoce jest jak 10:1. Jest to zdecydowanie zbyt mało aby zapewnić owocom ilość wystarczająca do prawidłowego wzrostu, jak również do długotrwałego przechowywania. Jabłonie mają zbyt wąskie naczynia dla efektywnego transportu wapnia. Ponadto większość wapnia jest transportowana w górę rośliny, w okresie zaledwie od 4 do 6 tygodni od kwitnienia. Jest to okres w którym następują intensywne podziały komórkowe. Ten okres ma również szczególne znaczenie dla wzrostu przyszłych owoców. Wapń jest bowiem antagonistą hormonów – auksyn, które wraz z cytokininami odpowiadają za wzrost komórek.  Krótko mówiąc przy niedoborze wapnia auksyny nie są transportowane na zewnątrz komórek we właściwej ilości , co skutkuje wystąpieniem zaburzeń we wzroście owoców.

Po upływie ok. 1,5 miesiąca od kwitnienia transport składników pokarmowych niejako przestawia się kierunkowo i duża cześć z nich, w tym węglowodany, jest transportowana z asymilujących liści do owoców. Tymczasem wiadomo, że ten rodzaj transportu jest mało efektywny i stąd konieczność wykonywania zabiegów bezpośrednio na owoce. Tak więc nawet wysoka zawartość wapnia w glebie nie gwarantuje dobrego zaopatrzenia w Ca owoców. Pozostaje oczywiście kwestia jaka forma wapnia jest najlepiej wykorzystywana w zabiegach dolistnych. Tutaj opinie są podzielone, chociaż z pewnością jednym z bardziej efektywnych sposobów transportu wapnia jest zastosowanie mrówczanu wapnia, który znajdziemy w preparacie Folanx 29 Ca, zawierającym aż 29% mrówczanu wapnia, co odpowiada zawartości 40,6% CaO. W takiej formie dostarczenie tego pierwiastka może wystąpić w wysokiej koncentracji bez ryzyka pojawienia się ordzewień.

Rozmawiała: Beata Konewka.