Powód dominacji na kwaśnych glebach tylko niektórych gatunków wynika z tego, że mają one zdolność do przeciwstawienia się negatywnym skutkom zakwaszenia. Zdolność ta powstała u nich w wyniku tysięcy lat ewolucji, w wyniku której ich korzenie są w stanie w miarę dobrze egzystować w środowisku kwaśnym. Tych gatunków nie ma zbyt wiele i mało który z nich nadaje się do wykorzystania.
Skutki kwaśnych gleb to nie tylko dominacja chwastów i niskie, a nawet zerowe plony roślin uprawnych. To także negatywne efekty środowiskowe. Przeciwdziałanie temu ma też odzwierciedlenie w przepisach o ekoschematach w ramach WPR. Mamy wśród nich przecież dopłaty za wapnowanie. Jednak po kolei – jakie są skutki zakwaszenia gleb i jak je zaobserwować? Skutki te można podzielić na rolnicze oraz środowiskowe. Choć te drugie wydają się nie mieć znaczenia ekonomicznego, to jednak długofalowo mogą wypływać negatywnie na dochody rolników.
Przeczytaj również: Które nawozy zakwaszają glebę?
Skutki agronomiczne
- Toksyczność jonów glinu i manganu. W glebie ma miejsce tzw. sorpcja wymienna. W skrócie – polega ona na tym, że pomiędzy stałymi częściami gleby (konkretnie kompleksem sorpcyjnym), a ciekłą częścią (roztworem glebowym) zachodzi ciągła wymiana jonów. Kompleks sorpcyjny ma w większości ładunek ujemny i przyciąga jony dodatnie, w tym wodorowe, potasowe, ale także jony glinu czy manganu. To głównie jony glinu, gdy odrywają się od stałego kompleksu sorpcyjnego i przedostają do roztworu są szczególnie szkodliwe dla korzeni roślin – działają na nie toksycznie. Korzenie gatunków wrażliwych, a szczególnie jęczmienia, buraka, pszenicy, grochu, soi i lucerny przestają rosnąć, a nawet zamierają. Przy wysokiej koncentracji wolnych jonów glinu negatywnie reagują też koszenie innych gatunków uprawnych. Zjawisko toksyczności jonów glinu jest tym silniejsze, im gleba zawiera więcej tego pierwiastka. Jest to powiązane z ilością gliny w glebie – czyli im gleba cięższa, tym toksyczność glinu (na glinie) wyższa (ciekawostka – polska nazwa pierwiastka glin, czyli aluminium, pochodzi właśnie od gliny, w której jest go więcej niż w innej glebie).
- Zmniejszenie przyswajalności składników pokarmowych. Znany jest schemat przyswajalności składników pokarmowych w zależności od pH (patrz niżej). Jeżeli przeanalizujemy go wzdłuż pionowych linii na wysokości pH 5,0, to widzimy, że poza żelazem żaden ze składników pokarmowych nie jest w optimum przyswajalności (najszerszy pas wykresu). Sytuacja zmienia się dopiero od pH rzędu 6,0. I chociaż przeskok z 5,0 na 6,0 jest to tylko jeden stopień pH, to trzeba zauważyć, że w glebie jest to sytuacja, gdy mamy aż 10 razy mniej jonów wodorowych (taka jest idea logarytmicznej skali pH).
- Kompensacja chwastów odpornych na niskie pH. W zasadzie poza łubinem żółtym i seradelą, żaden uprawiany w Polsce gatunek nie toleruje kwaśnego odczynu gleb. Dlatego gdy siejemy inne rośliny, to rozwijają się one słabiej, a w miejsce wolne pojawiają się chwasty odporne na niskie pH i z czasem zwiększa się ich ilość. Mamy do czynienia ze zjawiskiem tzw. kompensacji chwastów – zastępują one inne gatunki, bo lepiej tolerują istniejące warunki. Jednak, jeśli nawet pole z kwaśną glebą zwapnujemy i z czasem podniesiemy pH do poziomu nawet 6,5–7,0, to takie chwasty jak np. skrzyp plony nie znikną, gdyż rosną one dobrze nawet na pryzmie wapna.
- Degradacja struktury gleby. Kwaśny odczyn związany jest często z brakiem w glebie wapnia. Wapń to składnik pokarmowy, ale także element fizyki gleb. Występuje on w formie dwuwartościowej. Jon wapniowy zatem ma dwa dodatnio naładowane „uchwyty” którymi jest zdolny przytrzymać inne (ujemnie naładowane) składniki, nawet minerały ilaste. W ten sposób jon wapniowy pozwala na budowanie i stabilizowanie przestrzennej struktury gleby w skali mikroskopowej. Drugie destrukcyjne działanie kwaśnej gleby na strukturę gleby polega na zmniejszeniu aktywności biologicznej gleby. Za sklejanie gleby w układy strukturalne odpowiadają m.in. śluzy wydzielane przez bakterie. Zatem niskie pH = mniej bakterii = mniej śluzów = brak lepiszcza gruzełek.
- Degradacja próchnicy. Zbyt niskie pH gleby mineralnej (a takie dominują w Polsce) prowadzi do większej intensywności mineralizacji substancji organicznej bezpośrednio do dwutlenku węgla i wody w bilansie materii organicznej pominięciem z substancji pośrednich, jakimi są kwasy próchniczne. W efekcie zawartość próchnicy zamiast utrzymywać się na stałym poziomie, a tym bardziej rosnąć, z roku na rok spada. Na glebie kwaśnej o pH 4,5 w ciągu 10 lat zawartość próchnicy może spaść z 3% do 1,5%. Odbudowanie tego będzie wymagało czasu nie 10 lat, ale co najmniej 30!
- Zmniejszenie polowej pojemności wodnej. Kwaśna gleba na skutek utraty struktury oraz zawartości próchnicy traci zdolność magazynowania wody. Zjawisko to potęguje zamulenie, czyli przemieszczanie się drobnych części gleby w jej głąb – w glebie z zaburzoną strukturą. W wyniku tego tworzy się na głębokości ok. 20–30 cm zagęszczona, nieprzepuszczalna warstwa. Woda z opadów zimowych czy intensywnych w okresie wegetacji zamiast wnikać w głąb i tworzyć magazyn na czas posuchy, spływa powierzchniowo i tracimy ją do wykorzystania rolniczego.
- Spowolnienie procesów biologicznych. Kwaśna gleba tworzy niekorzystne warunki do rozwoju bakterii, o czym wspomniałem wyżej, ale także dla większych organizmów, jak pierwotniaki, lęgniowce, skoczogonki czy dżdżownice. Przy niskim pH rozwijają się tylko niektóre grzyby i nie zawsze są to gatunki mikoryzowe dla roślin uprawnych. Tymczasem z rolniczego punktu widzenia warto pobudzać życie biologiczne gleby, choćby z powodu udostępniania związanych składników pokarmowych, wiązania azotu, mineralizacji resztek pożniwnych, tworzenia naturalnych barier ochronnych itd.
- Słaby rozwój korzeni. Konsekwencją rolniczą kwaśnej gleby jest słaba penetracja gleby przez korzenie. To skutek nie tylko toksycznego działania jonów glinu i manganu, ale także zniszczonej struktury, powstającego w glebie nadmiernego zagęszczenia czy osłabionego życia biologicznego. W ostateczności słabe korzenie słabiej odżywiają roślinę, tworzy się niższy plon, a w warunkach stresowych (susza, mróz, zalanie, wiatr, gradobicie) rośliny szybciej giną lub mają mniejszy potencjał regeneracji.
- Wyższe koszty uprawy mechanicznej. Rzadko na zbyt niskie pH patrzy się przez pryzmat kosztów uprawy roli. Tymczasem dotyczy to wielu stanowisk, zwłaszcza gleb ciężkich. Gleba kwaśna, o zaburzonej strukturze, pozbawiona materii organicznej jest cięższa w uprawie, a zatem koszt paliwa na jej uprawę jest wyższy. Obliczono, że ciążka kwaśna gleba kosztuje w sezonie nawet 15 l/ha więcej oleju napędowego niż gleba o ustabilizowanym pH.
- Mniejsza symbioza z bakteriami brodawkowymi. Dodatkową konsekwencją rolniczą kwaśnych gleb jest wolniejsze lub zatrzymane nawiązanie symbiozy roślin bobowatych z bakteriami brodawkowymi. Niebezpieczeństwo takie jest na glebach mineralnych i dotyczy niektórych gatunków bobowatych, szczególnie lucerny, soi, grochu, bobiku, wyki siewnej, a spośród warzyw fasoli i soczewicy.
Skutki środowiskowe
- Erozja gleb. Kwaśne gleby, które tracą strukturę są narażone na erozję wietrzną i wodną. Niesie to niekorzystne skutki środowiskowe. Mamy wówczas do czynienia z wywiewaniem drobnych części i ich przemieszczaniem czy spływem powierzchniowym zamulonych gleb. Dochodzi także do utraty zawartości próchnicy w glebie.
- Wypłukanie składników pokarmowych. Ważnym z punktu widzenia ochrony wód zjawiskiem wywoływanym przez niskie pH jest łatwiejsze wypłukiwanie związków azotu (w mniejszym stopniu siarki, magnezu i potasu). Dochodzi do tego zarówno na powierzchni pola, ale także ma miejsce wsiąkanie azotanów w głąb gleby, skąd dostają się do wód gruntowych lub do drenarki. Następnie dostają się do wód powierzchniowych oraz do mórz i oceanów.
- Zmniejszenie ilości węgla organicznego w glebie i uwolnienie z gleby gazów cieplarnianych. Niskie pH to przyspieszona mineralizacja materii organicznej bezpośrednio do wody i dwutlenku węgla. Ten ostatni zamiast być sekwestrowany w glebie trafia powrotem do atmosfery. Niskie pH sprzyja także ulatnianiu metanu z nawozów naturalnych. Natomiast na glebach zamulonych metan tworzy się przy niskim pH w warunkach beztlenowych bezpośrednio z materii organicznej. Metan to także istotny gaz cieplarniany o działaniu silniejszym niż dwutlenek węgla (potencjał tworzenia efektu cieplarnianego metanu jest 23 razy większy niż dwutlenku węgla).
- Zmniejszenie bioróżnorodności gleb i środowiska rolniczego. W warunkach niskiego pH rozwijają się w zasadzie tylko niektóre grzyby. Bakterie, promieniowce, pierwotniaki oraz makroorganizmy rozwijają się słabo, a z czasem wiele z nich ginie. Zmniejsza się wówczas bioróżnorodność nie tylko gleby, ale całego otoczenia pola.
Tomasz Czubiński
