Żyzna gleba to jaka gleba?
W przeliczeniu na 1 g świeżej masy gleby może w niej żyć nawet miliard bakterii. Dlatego też mikroorganizmy glebowe są jednym z najważniejszych czynników decydujących o żyzności i produktywności gleb. Jeśli brakuje ich w glebie, można sięgnąć po nawozowe produkty mikrobiologiczne, wykazujące działanie stymulujące wzrost roślin oraz poprawiające jakość gleby.
Bez względu na gatunek gleby, w każdej znajdują się różne rodzaje mikroorganizmów, które są niezbędne do przeprowadzania szeregu procesów glebowych, udostępniają również roślinom składniki pokarmowe, ograniczają rozwój patogenów glebowych i poprawiają strukturę gleby. Warunkują też obieg materii (cykliczne przechodzenie ze środowiska abiotycznego do organizmów żywych i z powrotem do środowiska abiotycznego). Zatem żyzna gleba, to gleba zasiedlona przez różne gatunki mikroorganizmów, m.in. bakterie właściwe, promieniowce, drożdże, bakterie amonifikacyjne, bakterie rozkładające fosforany i bakterie kwasu mlekowego oraz grzyby. Uczestniczą one głównie w przemianach materii organicznej, procesach rozkładu i ponownej syntezy, zwiększając zawartość trwałej próchnicy, czyli humusu.
Jak zwiększyć urodzajność gleby?
Spośród mikroorganizmów glebowych najważniejsze są bakterie i grzyby, gdyż te grupy drobnoustrojów związane są z przepływem energii i obiegiem podstawowych pierwiastków w ekosystemach lądowych. Bakterie beztlenowe na przykład rozkładają celulozę i ligniny do cukrów prostych, które są z kolei utleniane przez bakterie tlenowe. Szczególnie duże znaczenie dla żyzności gleby mają bakterie wiążące wolny azot, są to bakterie współżyjące z roślinami – Rhizobium oraz wolno żyjące w glebie – Azotobacter i Clostridium. Wzbogacają one glebę w azot pobierany z powietrza. Dominują tu bakterie z rodzaju Rhizobium żyjące w symbiozie z roślinami bobowatymi, tj. łubin, groch, fasola, koniczyna i lucerna.
Grzyby odgrywają natomiast bardzo ważną rolę w procesach zwiększania urodzajności gleby, głównie dzięki zdolności do akumulacji wody i wytarzania różnych kwasów organicznych oraz intensywnemu udziałowi w mineralizacji materii organicznej. Biorą także udział w rozkładzie błonnika, pektyn, związków aromatycznych, ligniny, keratyny. Wytwarzają również duże ilości antybiotyków, substancji humusowych, witamin, mikotoksyn oraz substancje czynne (gibereliny). Ma to duże znaczenie w procesach glebotwórczych i odżywianiu roślin. Promieniowce, obok grzybów, są również bardzo aktywnymi mineralizatorami próchnicy. Liczne promieniowce są zdolne do rozkładu celulozy i chityny, a większość z nich może żywić się związkami, które z trudnością są rozkładane przez inne bakterie.
Obecność mikroorganizmów w glebie jest związana przeważnie z fazą stałą gleby, a ich liczba zależny od gatunku gleby. Najważniejsze dla bytowania mikroorganizmów są koloidy glebowe, gdyż charakteryzują się dużą powierzchnią sorpcyjną i gromadzą na swej powierzchni związki mineralne i substancje organiczne, stanowiąc pokarm dla mikroorganizmów. Bakterie na przykład występują przeważnie na powierzchni granul elementarnych (cząstki mineralne zlepione przez substancje humusowe i śluz), w bezpostaciowej substancji humusowej oraz w kompleksach organiczno-mineralnych gleby.
- Dla żyzności gleby duże znaczenie ma uprawa bobowatych i symbiotyczne bakterie wiążące wolny azot. W naszych glebach nie występują jednak bakterie symbiotyczne soi i dlatego przy uprawie tej rośliny zalecane jest przedsiewne szczepienie nasion szczepionką zawierającą symbionty soi
W naszych glebach nie występują na ogół bakterie symbiotyczne soi
Głównym czynnikiem ograniczającym rozwój mikroorganizmów glebowych jest dostępność świeżej materii organicznej oraz wody. Wpływ z kolei roślin uprawnych na mikroorganizmy glebowe może być zarówno korzystny, stymulujący albo wręcz szkodliwy – toksyczny w zależności od charakteru chemicznego substancji wydzielanych do ryzosfery przez system korzeniowy roślin. Wraz ze wzrostem na przykład udziału zbóż w zmianowaniu, wzrasta w glebach ilość resztek pożniwnych zainfekowanych przez grzyby powodujące choroby korzeni i podstawy pędów zbóż i w związku z tym nasilają się choroby podsuszkowe, a plony zbóż obniżają się, np. w stosunku do plonów tych roślin w prawidłowym zmianowaniu (norfolskim). Im więcej drobnoustrojów chorobotwórczych w glebie, tym plony roślin uzyskuje się oczywiście niższe. Z kolei mikroorganizmy symbiotyczne, głównie bakterie wiążące N w symbiozie z roślinami motylkowatymi są pożyteczne dla roślin. Przy braku tych bakterii w glebach rośliny bobowate (dawniej motylkowate) gorzej plonują, zwłaszcza przy braku nawożenia azotowego.
W naszych glebach nie występują na ogół bakterie symbiotyczne soi, dlatego zalecane jest, i bardzo efektywne, przedsiewne szczepienie jej nasion szczepionką zawierającą symbionty soi. Z kolei bakterie symbiotyczne koniczyny powszechnie wstępują w glebach Polski i stosowanie szczepionek tymi bakteriami nie powoduje już przyrostów plonów koniczyny. Warto pamiętać, że zawsze większe plony roślin uprawnych to też większa masa świeżej materii organicznej pozostająca w glebie w postaci ich resztek pozbiorczych (korzeni i części nadziemnych), które są podstawowym źródłem składników odżywczych dla mikroorganizmów. Z tych resztek dzięki działalności mikroorganizmów uwalniane są składniki mineralne pobierane przez rośliny następcze i tworzona jest próchnica.
Funkcjonujące obecnie w praktyce uproszczone płodozmiany, przewaga monokultur zbożowych, nieregularne wapnowanie gleb, zmniejszenie stosowania nawozów naturalnych i organicznych, jak również znaczny wzrost efektywności produkcji rolniczej obserwowany w ostatniej dekadzie, głównie dzięki stosowaniu nawozów mineralnych wpłynęły i prowadzą do wyczerpywania się zapasów materii organicznej w glebie. W rezultacie obniża się żyzność gleb, szczególnie tych lżejszych oraz znacznie zubaża ich życie biologiczne. Dlatego tak ważne jest regularne dostarczanie do gleby świeżej materii organicznej w postaci obornika, kompostów, słomy czy nawozów zielonych (gorczyca) oraz regulowanie odczynu gleby przynajmniej raz na cztery lata.
Spośród mikroorganizmów glebowych uczestniczących w rozkładzie świeżej materii organicznej i procesach próchnicotwórczych najważniejsze są bakterie (nawet 1 mld w 1 g gleby) i grzyby. Aktywnymi mineralizatorami próchnicy są także promieniowce
W jaki sposób stymulować rozwój mikroorganizmów poprzez nawożenie?
Regularne stosowanie nawozów naturalnych i organicznych jest bardzo ważne, bo stymuluje namnażanie się mikroorganizmów. Od ich liczebności i wydzielanych przez mikroorganizmy enzymów zależą przecież procesy rozkładu i mineralizacji materii organicznej. Transformacja materii organicznej jest ściśle powiązana z aktywnością mikrobiologiczną gleb. Przyjmuje się, że sucha masa mikroorganizmów w glebach użytkowanych rolniczo wynosi od 110 do 1940 kg/ha. Znaczna część mikroorganizmów jest aktywna jedynie w określonych warunkach fizykochemicznych gleby. Warto nadmienić, że prawidłowe nawożenie to nie tylko zapobieganie spadkowi żyzności gleb, ale i możliwość uzyskiwania wysokich i dobrej jakości plonów roślin oraz możliwość zwiększenia zawartości próchnicy w glebie. Ilość dostającej się do gleb uprawnych materii organicznej zależy przecież nie tylko od ilości i częstotliwości stosowanych nawozów naturalnych czy organicznych, ale także od zmianowania roślin i wielkości dawek nawozów mineralnych, zwłaszcza azotu mineralnego. Również wilgotność gleby ma duże znaczenie dla rozwoju mikroorganizmów, bo z zawartością wody nierozerwalnie związana jest aktywność mikroorganizmów glebowych, uzależniona dodatkowo od takich właściwości gleby jak: odczyn, skład granulometryczny, zawartość próchnicy oraz od warunków klimatycznych, m.in. opadów, temperatury i pory roku.
Skutki oddziaływania wyżej wymienionych czynników na właściwości gleby i plonowanie roślin można ocenić precyzyjnie tylko w oparciu o wyniki wieloletnich doświadczeń polowych. Wieloletnie statyczne doświadczenia nawozowe, płodozmianowe, monokulturowe są cenne dla praktyki rolniczej ze względu na możliwość śledzenia zmian różnych właściwości gleb. W Polsce najstarszym prowadzonym do dziś doświadczeniem, kontynuowanym nawet w czasie trwania II wojny światowej, jest nawozowo-płodozmianowe doświadczenie założone w 1923 roku w Stacji Doświadczalnej w Skierniewicach, należące do Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Podobne doświadczenie zostało założone w 1979 roku w Grabowie, w celu zbadania wpływu stosowania obornika i azotu mineralnego na produktywność roślin. W tymże doświadczeniu polowym w Stacji Doświadczalnej IUNG – PIB w Grabowie badano m.in. wpływ doboru różnych gatunków roślin w zmianowaniu, nawożenia obornikiem w zróżnicowanych dawkach i różnymi dawkami azotu na właściwości mikrobiologiczno-biochemiczne gleby lekkiej (tabela).
Im więcej próchnicy, tym więcej korzystnych mikroorganizmów
Wyniki przedstawione w tabeli wyraźnie pokazują, że wzrost zawartości węgla organicznego w glebie nastąpił nie tylko w wyniku nawożenia obornikiem, ale także pod wpływem odpowiedniego doboru roślin w zmianowaniu (włączenia do płodozmianu koniczyny – rośliny bobowatej) i nawożenia mineralnego. W płodozmianie A zawartość węgla organicznego wynosiła 0,67%, a w zmianowaniu B, z rośliną bobowatą – 0,76%. Większa była w tym zmianowaniu też biomasa mikroorganizmów. W obiekcie z dawką obornika 40 t/ha oraz nawożeniem azotem mineralnym w dawce 120 kg/ha wyniosła 249 µgC/g gleby. W zmianowaniu bez uprawy rośliny bobowatej, biomasa mikroorganizmów była niższa i oscylowała wokół 177 µgC/g gleby.
Czynniki te wpływały również na liczebność mikroorganizmów oraz ich aktywność w glebie. Liczebność bakterii i grzybów były najniższe w nienawożonej obornikiem glebie pod zmianowaniem A. Natomiast w takim samym obiekcie (gleba nienawożona) w zmianowaniu B (z rośliną bobowatą), bogatszym w resztki roślinne z traw i przyoraną jako międzyplon zieloną masą gorczycy), zarówno populacje drobnoustrojów, jak i ich aktywność (enzymy) były znacznie wyższe. Wyniki te potwierdzają jak ważne dla mikroorganizmów glebowych, a także dla innych organizmów żyjących w glebach, są zarówno ilość, jak i jakość resztek roślinnych. Wyniki prezentowane w tabeli 1 potwierdziły prawidłowość, że im więcej próchnicy w glebie, tym więcej mikroorganizmów.
Największą liczebność oraz biomasę bakterii i grzybów, a zwłaszcza enzymów z grupy dehydrogenaz i fosfataz stwierdzano na ogół w glebie nawożonej obornikiem i azotem mineralnym w zmianowaniu B. Warto też zwrócić uwagę na fakt, że nawet największa dawka N mineralnego stosowana w tzw. gorszym pod względem doboru gatunku roślin zmianowaniu A nie spowodowała spadku wartości badanych parametrów aktywności mikrobiologicznej gleby poniżej wartości tych wskaźników stwierdzanych w glebie nienawożonej. Wyniki te potwierdzają więc dodatkowo nieprawdziwość opinii o silnie degradującym oddziaływaniu intensywnego rolnictwa na mikroorganizmy glebowe i inne właściwości gleby, o którym często się słyszy lub czyta.
Należy też pamiętać, że w praktyce rolnicy stosują nawozy azotowe głównie w formie saletry amonowej, mocznika lub mieszanek wieloskładnikowych, czyli nawozów o słabszych właściwościach zakwaszających niż siarczan amonu. Siarczan amonu jest stosowany w praktyce rzadko. Ponadto rolnicy coraz częściej wykonują wapnowanie gleb, które jest zabiegiem nie tylko niwelującym zakwaszający efekt nawozów mineralnych, ale także znanym od dawna z korzystnego oddziaływania na wiele innych właściwości gleby, w tym poprawiającym życie biologiczne gleby.
Nawozowe produkty mikrobiologiczne - co znajduje się na tej liście?
Aktualnie projektowana zmiana ustawy z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu, zwanej dalej "ustawą o nawozach i nawożeniu", ma na celu wprowadzenie do polskiego porządku prawnego postanowień rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1009 z dnia 5 czerwca 2019 r. ustanawiającego przepisy dotyczące udostępniania na rynku produktów nawozowych UE, zmieniającego rozporządzenia (WE) nr 1069/2009 i (WE) nr 1107/2009 oraz uchylającego rozporządzenie (WE) nr 2003/2003, zwanego dalej "rozporządzeniem nr 2019/1009", które zastąpiło dotychczas obowiązujące rozporządzenie nr 2003/2003 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 13 października 2003 r. w sprawie nawozów, zwane dalej "rozporządzeniem nr 2003/2003".
W rozporządzeniu nr 2019/1009 rozszerzono w stosunku do uchylonego rozporządzenia nr 2003/2003 katalog produktów nawozowych, który obejmuje teraz nie tylko nawozy mineralne, ale także wszystkie inne produkty nawozowe, takie jak: podłoża do upraw, biostymulatory, polepszacze gleby, inhibitory, w tym organiczne i mikrobiologiczne, charakteryzujące się działaniem stymulującym wzrost roślin oraz poprawę jakości gleby (Źródło: https://www.sejm.gov.pl).
Nawozowe produkty mikrobiologiczne o działaniu biostymulującym zawierają określone mikroorganizmy i stymulują naturalne procesy odżywiania roślin oraz poprawiają właściwości gleby. Ich działanie uzupełnia działanie nawozów mineralnych w kontekście zwiększenia optymalizacji skuteczności tych nawozów, jak również ograniczenia ilości używanych składników pokarmowych. W związku powyższym planuje się prowadzenie dodatkowego wykazu nawozowych produktów mikrobiologicznych, co ułatwi w praktyce rolnikom korzystanie z tych produktów.
Na stronie IUNG – PIB (https://www.iung.pl/wp-content/uploads/2022/09/Wykaz-produktow-naturalnych_2022-08-31.pdf) w wykazie produktów naturalnych można już znaleźć gamę preparatów mikrobiologicznych zawierający bakterie z rodz. Bacillus, grzyby Trichoderma sp., bakterie z rodzaju Pseudomonas, Lactobacillus, Streptomyce, Rhizobium vicia itp. Preparaty z tej listy dedykowane są rolnictwu ekologicznemu, ale można je także stosować w rolnictwie konwencjonalnym, szczególnie w uprawach monokultur w celu poprawy/utrzymania żyzności gleby oraz poprawy kondycji roślin.
Dr hab. Dorota Pikuła
IUNG – PIB Puławy
fot. Marek Kalinowski
