INLIGTINGSENTRUM

Medical [photo] 

Die verskuilde angel in swaelbemesting

Verskeie moontlik onbekende aspekte van swaelvoeding wat die risiko van voedingverbruiksdoeltreffendheid, opbrengs en gehalte van gewasse kan verlaag

Hierdie artikel moet verkieslik saam met die artikel “Alles wat jy ooit oor swael wou weet” gelees word.

Die wêreld gebruik ongeveer 55 miljoen ton swael in kunsmisvervaardiging (IFA, 2015). Ongelukkig beland slegs 10 miljoen ton daarvan in landbougrond (The Sulphur Institute, 2010). Drie-en-negentig persent swael word as swaelsuur gebruik, meestal in die vervaardiging van fosfaatkunsmis, waarvan die swael-byproduk dan uiteindelik op gipshope beland. Daar was tot en met 2010 'n bestendige afname in swaelverbruik vir landboukundige doeleindes, maar sedertdien het die wêreldverbruik toegeneem. As die huidige gewasbehoefte aan swael bereken word, wil dit voorkom of daar 'n wêreldwye behoefte van omtrent 25 miljoen ton swael as plantvoedingselement bestaan. Ongelukkig lyk dit, op grond van huidige tendense, asof daar in werklikheid 12.2 miljoen ton minder swael as kunsmis toegedien word (Messick, uit The Sulphur Institute, 2015). Wat nog meer ontstellend is, is dat die gebruik van swael in kunsmis in Suid-Afrika sedert 2008 amper gehalveer het, terwyl verbruik in die res van die wêreld met 14% toegeneem het (Internet-beskikbare statistieke, The International Fertilizer Association (IFA), 2015). Sien Figuur 1.

Die wêreldwye agterstand in swaelverbruik op landboukundige gewasse

Figuur 1: Die wêreldwye agterstand in swaelverbruik op landboukundige gewasse

Sonder die swaelbevattende aminosure sisteïen en metionien, asook ander organiese verbindings, sal daar geen lewe wees soos ons dit ken nie. Dit speel 'n groot en noodsaaklike rol as plantvoedingselement en word dikwels as die vierde makro-element beskou, na stikstof, fosfor en kalium, as gevolg van die belangrikheid daarvan in plantfisiologie en -metabolisme. Trouens, in die mielie- en sojaboonproduserende gebiede van die VSA word swael as die derde grootste beperkende plantvoedingselement na stikstof en fosfor beskou.

Die uiterste belangrikheid van swael as plantvoedingstof word tans meer beklemtoon as gevolg van die volgende drie faktore:

  1. Die klem op omgewingsbeskerming, veral met betrekking tot die vrystelling van swaelgasse vanaf steenkool-aangedrewe aanlegte, het veral in Europa omvattend verskerp. Die probleem is sedert die vroeë 1980's drasties aangespreek. Moderne lugsuiweraars verwyder nou sodanige gasse hoogs doeltreffend. Steenkool-aangedrewe kragstasies het in die verlede swael oor landbougrond versprei, maar het ook ernstige besoedeling in die vorm van swaelsuur veroorsaak, wat swael die bynaam van "geel gif" laat kry het.
  2. Die vraag na swael het eksponensieel gegroei as gevolg van hoër opbrengste wat per eenheid landbougrond verwyder word. Vooruitgang in genetiese materiaal en moderne verbouingsmetodes het tot hierdie verskynsel bygedra.
  3. Die kunsmisbedryf het, weens verskeie redes, na hoogs gekonsentreerde produkte beweeg wat min of geen swael bevat nie. Klassieke lae-konsentrasie produkte soos superfosfaat is skaars in wêreldmarkte.

Voortspruitend hieruit, besef Omnia inderdaad die belangrikheid van hierdie plantvoedingselement, nie slegs vir gewasproduksie nie, maar ook vir die voeding van mens en dier.

Simptome van swaeltekorte in gewasse

Figuur 6 toon die tipiese simptome van swaeltekorte op verskillende gewasse. Dit sluit gewoonlik 'n algehele ligte vergeling van die jonger blare in as gevolg van die gebrek aan chlorofilvorming.

Reaksie van mielies op stikstof, met en sonder toegediende swael. De Gomez, 2002 (Argentinië).

Figuur 6 Reaksie van mielies op stikstof, met en sonder toegediende swael. De Gomez, 2002 (Argentinië)

Swael word in die vroeë groeiseisoen benodig. Dit is egter ironies dat, teen die tyd wanneer swaeltekortsimptome deur kundige waarneming uitgeken kan word, nie veel gedoen kan word om die situasie aan te spreek nie.

Die feit dat die jonger blare as gevolg van swaeltekorte laag in chlorofil is, terwyl stikstoftekorte 'n gebrek aan chlorofil op die ouer blare teweegbring, bied 'n geleentheid om die SPAD 502 chlorofilmeter doelmatig te gebruik om swaeltekorte in die land uit te ken. Omnia het verwante normes vir verskeie gewasse ontwikkel.

Swaeltekortsimptome kan ook die verbleking van blomkleur, vou van blare en 'n rooi skynsel op die blare veroorsaak. Laasgenoemde is nie 'n definitiewe swaeltekortsimptoom nie omdat die teenwoordigheid van antosianien, verantwoordelik vir die rooi verkleuring van blare, ook deur fosfortekorte, meganiese skade of kouestremming veroorsaak kan word.

Gewasreaksie op beskikbare grondswael en verwante ekonomie

Sedert die ontdekking van swael as plantvoedingstof, is 'n magdom produksiefunksies vir verskeie gewasse in talle lande gepubliseer.

Meer as 100 sodanige produksiefunksies regoor die wêreld vir verskeie gewasse is in Figuur 3 opgesom. Dit is belangrik om te let op die waardes van die X-as. Beskikbare swael in die sulfaatvorm is as kilogram per hektaar weergegee. Hierdie waarde is bereken deur die vars toegediende swael (as sulfaat) by die grondontledingswaarde, in kilogram (kg) swael uitgedruk, weer as sulfaat, per hektaar (ha) te tel. Die kg per hektaar (ha) swaelwaarde op 'n grondontleding word bereken uit die swaelkonsentrasie wat met behulp van monokalsiumfosfaat (mg/kg grond) ekstraheer word, asook die gronddigtheid. Die effektiewe gronddiepte van die ontleding en toediening (20 cm in hierdie geval) is ook belangrik in die berekening.

Gemiddelde RSA opbrengs en huidige prysverhoudings is gebruik om potensiële marge-verlies vir graangewasse aan te toon indien swael nie op swaelarm gronde toegedien word nie.

Figuur 3: Gemiddelde RSA opbrengs en huidige prysverhoudings is gebruik om potensiële marge-verlies vir graangewasse aan te toon indien swael nie op swaelarm gronde toegedien word nie

Figuur 2 toon dat, vir al die gewasreaksies wat bestudeer is, elkeen 'n relatiewe opbrengs van meer as 95% sou oplewer indien 'n vlak van beskikbare swael (as sulfaat) van meer as 40 kg/ha gehandhaaf word. Vir die meeste graangewasse en weidings is hierdie waarde 25 kg/ha.

Beskikbare grondswael beïnvloed die relatiewe opbrengs van verskeie gewasse. Data is uit meer as 50 proefjare oor vyf kontinente (insluitend RSA/Omnia data) saamgestel. Grafieke toon die mediaanreaksies.

Figuur 2: Beskikbare grondswael beïnvloed die relatiewe opbrengs van verskeie gewasse. Data is uit meer as 50 proefjare oor vyf kontinente (insluitend RSA/Omnia data) saamgestel. Grafieke toon die mediaanreaksies

Dit is duidelik dat die grootte van die gewasreaksie, afhangend van die gewastipe, verskil. Koring en sojabone reageer waarskynlik nie so beduidend soos mielies en kanola nie, terwyl weidings drasties op swael reageer. Gepubliseerde data wys dat 'n gemiddelde 25% gewasreaksie op swaeltoediening vir alle gewasse verwag kan word indien daar 'n ernstige tekort aan hierdie element is.

Image
Reaksie van kanola op bentonietswaelpastelle (links) en 'n chemies-verkorrelde sulfaatbevattende produk (regs). (McKenzie, 2013)

Figuur 3, 4 en 5 toon die potensiële margeverlies per ha per gewas indien swaelbemesting nie doeltreffend aangewend word nie. Gemiddelde Suid-Afrikaanse opbrengste en huidige prysverhoudings (swaelprys teenoor gewaswaarde as Rand per kg) is gebruik om hierdie grafiek saam te stel. Dit is interessant om te merk dat, indien die meeste graangewasse en weidings op gronde met meer as 35 kg beskikbare swael per ha (in sulfaatvorm) verbou word, die risiko van inkomsteverlies as gevolg van swaelvoeding minimaal sal wees. Gewasse soos aartappels en suikerriet kan toedienings van tot 60 en 80 kg/ha onderskeidelik ekonomies regverdig. Die feit bly staan dat, teen die huidige prysverhoudings, 'n potensiële margeverlies van tussen R1 000 en R40 000 per ha moontlik is, afhangend van die gewas, indien voldoende hoeveelhede swael nie toegedien word nie.

Gemiddelde RSA opbrengs en huidige prysverhoudings is gebruik om potensiële margeverlies vir suikerriet en aartappels onderskeidelik aan te toon indien swael nie op gronde met swaeltekorte toegedien word nie.

Figuur 4 and 5: Gemiddelde RSA opbrengs en huidige prysverhoudings is gebruik om potensiële margeverlies vir suikerriet en aartappels onderskeidelik aan te toon indien swael nie op gronde met swaeltekorte toegedien word nie.

Die beste manier om doeltreffende swaelvoeding te verseker is deur grondtoediening. Vroeë-seisoen toediening terwyl die gewas nog aktief groei en voor die reproduktiewe stadium, is die beste tyd om swael, verkieslik in die sulfaatvorm, toe te dien. Omnia het 'n omvattende model ontwikkel om die swaelbehoefte te bereken. Dit neem talle faktore in ag, onder andere die grondkoolstof tot swaelverhouding wat minder as 200 moet wees om mineralisasie van swael vanaf organiese materiaal te inisieer.

Dit is belangrik om kennis te neem dat, soortgelyk aan kalium, enige wortelbeperking 'n groot invloed op swaelbeskikbaarheid en -opname het. Hierdie aspek moet eers aangespreek word voordat swaeltoediening oorweeg kan word.

Die interaksie van swael met ander voedingstowwe

Die verbetering van stikstofverbruiksdoeltreffendheid op verskeie gewasse is al baie bewys en die invloed van swael in hierdie verband is omvattend (Figuur 6). 'n Verbetering van tot 30% is nie ongewoon op grane nie.

In suurgronde kan sulfaat die positiewe aard van die klei-minerale en gehidreerde samestellings van yster en aluminiumoksiede neutraliseer. Dit verminder die sorpsie van anione soos fosfor, molibdeen en boor. Figuur 7 toon hoe swaeltoediening fosforopname deur sojabone kan verbeter.

Response of maize to nitrogen with and without sulphur applied. De Gomez, 2002 (Argentina).

Figuur 7: Die duidelike interaksie tussen sulfaat- en fosfaatvoeding van sojabone. Pasricha en Aulakh, 1990. in Kleinhenz, 1999

Swael mag selfs die opname van mikro-elemente direk of indirek verbeter. Die verlaging van grond pH as gevolg van oksidasie van swael na swaelsuur verbeter die oplosbaarheid en daardeur die opname van verskeie mikro-elementkatione. Dieselfde effek word met die opname van fosfor verkry. Die fisiologiese versuring van grond deur die differensiële opname van anione teenoor katione, soos in die geval van ammoniumsulfaat, het dieselfde gevolg.

Oormatige toediening van sulfate, veral in die vorm van gips, kan anioonkompetisie veroorsaak. Hierdie onderdrukkende effek is veral vir mikro-elemente soos boor en molibdeen, maar ook vir fosfaat en selfs nitraat, gedokumenteer.

Swaelvoeding vir gewasgehalte

Swael het 'n beduidende impak op die gehalte-aspekte van verskeie gewasse. Die gehalte-aspek wat beïnvloed word is redelik divers en sluit in die broodbakgehalte van koringmeel, die verbetering in smaak van uie en koolgewasse, die verhoging in proteïenvlakke in grane en peulgewasse en die verhoging in olie-inhoud in olie-produserende gewasse. Die toediening van swael vir gehaltedoeleindes oorskry gewoonlik die behoefte vir opbrengsverbetering by verre. Sien Figuur 8 en 9.

Swaelvoeding verbeter die proteïen-inhoud van mielies. 150 kg stikstof is per ha toegedien. Die maksimum opbrengs was 8 ton mielies per ha. Rasheed en Mahood, 2004.

Figuur 8: Swaelvoeding verbeter die proteïen-inhoud van mielies. 150 kg stikstof is per ha toegedien. Die maksimum opbrengs was 8 ton mielies per ha. Rasheed en Mahood, 2004

Swaelvoeding verhoog kanola olie-inhoud. Mansoori, 2012.

Figuur 9: Swaelvoeding verhoog kanola olie-inhoud. Mansoori, 2012

Die invloed op gehalte is dikwels subtiel, soos die feit dat die swaelinhoud in voer herkouers se vermoë om dit te verteer, verbeter. Die stikstof tot swaelverhouding is 'n belangrike aanwyser en groter as normale swaeltoedienings is gewoonlik nodig om voergehalte te verhoog. Antagonisme tussen sulfaat en selenaat, sowel as molibdaat, is moontlik 'n aspek wat in weidingsproduksie bestuur moet word (Figuur 10).

Impak van anioonkonsentrasie op Mo-opname deur pIante (Stout et al, 1951). 'n 40-60% onderdrukking van Mo-opname in mielies deur hoë sulfaatkonsentrasie in ongebufferde gronde is deur Bornman (1993) gerapporteer. Dit het die werk van Haynes (1983) bevestig.

Figuur 10: Impak van anioonkonsentrasie op Mo-opname deur pIante (Stout et al, 1951). 'n 40-60% onderdrukking van Mo-opname in mielies deur hoë sulfaatkonsentrasie in ongebufferde gronde is deur Bornman (1993) gerapporteer. Dit het die werk van Haynes (1983) bevestig.

Voorheen was daar is nie baie navorsing aangaande die verbetering van WVD deur swaelvoeding op plante beskikbaar nie. In die afgelope aantal jare is daar egter al hoe meer feite oor die hoogs betekenisvolle bydrae van swael tot WVD geplubliseer. ‘n Klassieke voorbeeld is die werk wat op grasspesies in die VSA gedokumenteer is waar dit bewys is dat WVD amper verdubbel waar swael saam met genoegsame stikstofvlakke toegedien is.

Selfs plaaslike navorsing het hierdie tendens bevestig. Werk wat op verskillende persele in die Wes-Kaap op kanola gedoen is, het verhogings in WVD van tussen 10% en 14% getoon. Sien Figuur 11. Wat egter belangrik is, is dat genoegsame hoeveelhede stikstof ook toegedien moet word.

Suid-Afrikaanse navorsing bevestig die verhoging in waterverbruiksdoeltreffendheid deur die gebruik van die regte swaelbron op kanola in die Wes-Kaap. (Ngezimana en Agenbag, 2015)

Figuur 11: Suid-Afrikaanse navorsing bevestig die verhoging in waterverbruiksdoeltreffendheid deur die gebruik van die regte swaelbron op kanola in die Wes-Kaap. (Ngezimana en Agenbag, 2015)

Die doeltreffendheid van swaelbevattende produkte

Die angel wat die seerste maak, is moontlik die gebruik van ondoeltreffende swaelbronne vir plantvoeding. Dit is reeds genoem dat die neiging in huidige kunsmisprodukte in die produksie van hoë konsentrate met ureum en diammoniumfosfaat (DAP) lê, hoofsaaklik as gevolg van skaal-ekonomie en vervoervoordele. Sulke materiale word dan nader aan die verbruikspunt vermeng. Die probleem is egter dat hierdie tipes materiale gewoonlik nie genoeg sekondêre elemente soos swael bevat nie. Die goedkoop oplossing vir vermengers is om elementêre swael by te voeg op grond van die konsentrasie, beskikbaarheid en gunstige prys daarvan. Daar is egter ongelukkig 'n paar verborge nadele in die gebruik van hierdie produkte.

Plante kan slegs swael as sulfaat uit grond opneem. Dit beteken dat elementêre swael nog na sulfaat geoksideer moet word voordat dit beskikbaar is. Die uiteinde van swael-oksidasie is swaelsuur, wat 'n hoogs aggressiewe suur is. Die gebruik van elemenêre swael is daarom welbekend onder sout- en braktoestande. Onder neutrale en suurgrondtoestande, veral waar die elementêre swael in gekonsentreerde rye toegedien word, sal die negatiewe effek van versuring egter ongelukkig enige moontlike bydrae van swaelvoeding by verre oorskry.

Die tweede aspek, wat nie altyd gekommunikeer word nie, is die ondoeltreffendheid van die omskakeling van swael na sulfaat in die meeste gronde. Die oksidasie-tempo van swael hang van 'n aantal faktore af, onder andere die fynheid van die produk, die teenwoordigheid van mikrobes soos Thiobacillis in die grond, genoegsame, maar nie te veel vog nie, naby neutrale grond-pH en matige grondtemperature. Die fynheid van kommersiële produkte is nie altyd aanvaarbaar nie en die oksidasie van tipiese produkte kan dus tot twee jaar en meer neem (Figuur 12). Onder droë, koue toestande in gronde arm aan organiese materiaal, mag langer tydperke vir redelike oksidasie nodig wees.

Oksidasietempo van elementêre swael is hoogs afhanklik van partikelgrootte, alhoewel beskikbare water, mikrobes en temperatuur ook 'n sleutelrol speel (Elmeades et al., 1994).

Figuur 12: Oksidasietempo van elementêre swael is hoogs afhanklik van partikelgrootte, alhoewel beskikbare water, mikrobes en temperatuur ook 'n sleutelrol speel (Elmeades et al., 1994).

‘n Derde aspek word ook gewoonlik nie versyfer nie. Dit is die ondoeltreffende verspreiding van hoogs gekonsentreerde swaelbevattende produkte wanneer dit aan gewasse toegedien word. Elementêre swaelgebaseerde produkte bevat gewoonlik meer as 90% swael. Daarom is die hoeveelheid daarvan wat by massamengsels gevoeg word, minimaal. Uit die digtheid van roumateriale is bereken dat 'n 3% swaelbevattende massamengsel van algemene roumateriale soos ureum, DAP en kalsiumchloried (KCl) slegs 1.4% swael, op 'n volume-basis van 'n 90% swaelbevattende roumateriaal sal bevat. In 'n een-meter ryspasiëring sal slegs vyf korreltjies met swael per meter toegedien word wanneer 10 kg swael per hektaar bemes word. Indien 'n 3% swaelbevattende chemies-verkorrelde produk toegedien word, sal daar 250 korreltjies, wat swael in die beskikbare sulfaatvorm bevat, per meter toegedien word.

Die bogenoemde lei tot swak landboukundige doeltreffendheid van elementêre swaelprodukte. Omvattende werk wat in Kanada (Figuur 14) en Nieu-Seeland gedoen is, het bewys dat 'n kommersiële swaelbevattende bentonietkleiproduk slegs 'n swaelverbruiksdoeltreffendheid (SVD) van gemiddeld 19% het, terwyl die SVD van sulfaatbevattende korrels 50% oortref.

Gewasreaksie op swaelbevattende samestellings (Stefan de Jager, Omnia, 2007, Schweizer- Reneke)

Figuur 14: Gewasreaksie op swaelbevattende samestellings (Stefan de Jager, Omnia, 2007, Schweizer- Reneke)

Tabel 1 dui sommige algemeen-beskikbare swaelbevattende produkte aan wat swaelbeskikbaarheid sal verseker. Omnia bemark etlike sleutel sulfaatbevattende produkte soos Greensulf™ en Maxiphos™ wat beide 4% swael bevat en wat ook in kunsmismengsels gebruik kan word. Onlangse proewe met mielies as toetsgewas het bewys dat daar 'n 90% waarskynlikheid is dat ten minste 'n kwart ton mieliegraan per ha meer verwag kan word wanneer Greensulf™ in plaas van gewone kalksteen-ammoniumnitraat (KAN) as stikstofkunsmis gebruik word.

Misstof/Fertilizer S-inhound (%)
S-Content (%)
Gips 18
Ammoniumsulfaat (21-0-0-24) 24
Ammonium-tiosulfaat (12-0-0-26) 26
Kaliumsulfaat (0-0-42) 18
Kopersulfaat 12.8
Sinksulfaat 18
Magnesiumsulfaat 14
Lae-konsentrasie korrels (bv. Omnia) 3-12
Omnia vloeibare kunsmis 1-3

Tabel 1: Die swaelinhoud van sommige sulfaat-bevattende kunsmisprodukte

Figuur 15 toon die voordeel in die gebruik van Omnia se chemies-verkorrelde produk teenoor 'n hoë-konsentrasie massamengsel.

Na aanleiding van die bostaande is daar geen twyfel dat daar 'n hoë risiko is indien swael nie in die regte vorm in 'n kunsmisaanbeveling op enige gewas oorweeg word nie. Vermy dus die pyn van die potensiële swael-angel en praat met 'n Omnia-spesialis wanneer so 'n kunsmisprogram oorweeg word.

Deur Dr Koos Bornman (Algemene Bestuurder - Strategiese Landboukundige Dienste)