Czy resztki pożniwne zastąpią obornik?
Dodatkowo nastąpił spadek produkcji obornika, a to skutkuje zmniejszaniem się zasobu próchnicy w glebach. Podejmowane są badania nad sposobami zahamowania tego zjawiska. Resztki pożniwne są ważnym i znaczącym źródłem składników pokarmowych oraz węgla organicznego powracającego do gleby.
Istotnym argumentem świadczącym o konieczności utrzymywania dodatniego salda próchnicy w glebie jest fakt, że obniżenie zawartości materii w glebie o zaledwie 0,5% zmniejsza pojemność sorpcyjną gleby pylasto-ilastej o 4%, a piaszczysto-gliniastej o aż 15%. Trendy spadku materii organicznej w glebach w warunkach ornego ich użytkowania, jak również możliwości złagodzenia degradacji próchnicy w glebach potwierdzają liczne doświadczenia wieloletnie. W gospodarstwach z deficytem obornika proces ten można złagodzić włączając do obiegu z powrotem resztki pozbiorowe, które obecnie są najważniejszym źródłem materii organicznej na terenach intensywnej uprawy zbóż.
Reszki pozbiorowe nie są zarejestrowane formalnie jako nawozy organiczne, ale w zrównoważonej gospodarce glebową materią organiczną pełnią istotną funkcję. Materiał roślinny wniesiony do gleby w postaci resztek po zbiorach roślin jest naturalnym źródłem materii organicznej gleb. W pewnych warunkach resztki pozbiorowe mogą w dużym stopniu zastąpić, a przynajmniej uzupełnić tradycyjne nawożenie obornikiem, którego mamy obecnie deficyt. Ilość i jakość resztek pozbiorowych nie jest jednakowa i zależy od warunków klimatycznych, rzeźby terenu, gatunku gleby, zabiegów agrotechnicznych oraz zmianowania roślin. Jednak jest niewiele wyników doświadczeń wieloletnich badań dotyczących resztek pożniwnych, mimo iż stanowią one ponad połowę produkcji rolniczej fitomasy.
Do resztek pożniwnych w zależności od gatunku rośliny i technologii jej zbioru, zalicza się: korzenie i ścierń, opadłe liście, a w technologii kombajnowej plewy, łuszczyny i strąki. Według różnych źródeł udział resztek pożniwnych w masie organicznej wytworzonej przez roślinę wynosi w przypadku ziemniaków od poniżej 10% do 20–25% w przypadku zbóż i rzepaku. Biorąc pod uwagę całą masę organiczną, łącznie z organami generatywnymi pozostawianymi na polu po zbiorze roślin może ona stanowić nawet do 33% biomasy wyprodukowanej przez rośliny uprawiane z przeznaczeniem na nasiona lub ziarno. Masę resztek pożniwnych i korzeniowych głównych roślin uprawnych przedstawiono w tabeli 1.
Dlaczego płynne zmianowanie to konieczność?
Obecnie w praktyce rolniczej głównymi źródłami materii organicznej są resztki roślinne i nawozy naturalne, z których największe znaczenie ma obornik. Jego produkcja zmalała, jak również zapotrzebowanie na słomę wykorzystywaną bezpośrednio w produkcji zwierzęcej. Wzrosła natomiast rola słomy: zbóż, strączkowych i rzepaku jako ważnego źródła materii organicznej w glebie. Współczynnik reprodukcji materii organicznej dla 1 tony masy słomy wynosi średnio +0,175–0,210. Dla porównania 1 tony obornika +0,070, a dla 1 m3 gnojowicy wynosi +0,014–0,028. Wielką różnicę zauważymy porównując te współczynniki dla plonu słomy z hektara i pełnej dawki obornika na hektar.
Przyorywana słoma jest głównie źródłem składników pokarmowych dla roślin, jak również wpływa korzystnie w postaci przyrostu próchnicy w glebie. Odgrywa zatem dużą rolę jako źródła materii organicznej. Natomiast korzenie roślin uprawnych są często pomijane jako dosyć ważne źródło węgla organicznego w glebie. Masę resztek pozbiorowych (ścierń i korzenie), gdzie masę s.m. obliczano z korzeni w warstwie ornej do głębokości 25 cm i ścierni przy wysokości koszenia 10 cm zamieszczono w tabeli 2. Obecnie w uprawie rolniczej przeważają monokultury zbożowe. Wielkość biomasy korzeni i ścierni podstawowych zbóż pozostawionych na polu po zbiorze waha się od 1,5 do 2,5 t/ha. To niezbyt dużo świeżej materii organicznej.
Badania naukowe potwierdzają, że uproszczone zmianowanie, zwłaszcza uprawa roślin w monokulturze, nawet w przypadku roślin bobowatych, prowadzi do,,zmęczenia gleb” oraz do pogorszenia zmian jakościowych i ilościowych związków próchnicznych. Wynika to z pozostawiania po ich sprzęcie mało zróżnicowanych pod względem chemicznym resztek pozbiorowych.
Lucerna i koniczyna z trawami ratują glebę
Odpowiednia konstrukcja zmianowania ma ogromne znaczenie w zapewnieniu optymalnej ilości i jakości zróżnicowanych pod względem chemicznym resztek pozbiorowych, z których następnie wytworzy się humus w glebie. Rośliny po obumarciu ulegają w glebie złożonym zachodzącym równocześnie procesom mineralizacji i humifikacji. Tempo tych przemian zależy od właściwości gleby i dostępnego źródła węgla dla mikroorganizmów. Rozkład materiału roślinnego uzależniony jest od składu chemicznego danej rośliny.
W składzie resztek roślinnych przeważają: celuloza, hemiceluzoa i ligniny. Ligniny i polifenole rozkładają się powoli, natomiast celuloza szybciej. Po rozkładzie masy roślinnej jej część jest wykorzystywana przez roślinożerców i przetworzona w wyniku ich działań i mikroorganizmów wraca do gleby. W związku z tym niezwykle ważna jest nie tylko ilość, ale i jakość resztek roślinnych trafiających do gleby, gdyż powstałe z materii organicznej cenne substancje humusowe kształtują pozytywnie fizyczne, fizykochemiczne i biologiczne właściwości gleb. Najcenniejsze pod względem odbudowy utraconej materii organicznej są resztki pozbiorowe lucerny i koniczyny z trawą.
Korzenie roślin uprawnych odgrywają istotną rolę w odtwarzaniu ubytków glebowej materii organicznej, gdyż niezależnie od sposobu uprawy gleby i technologii produkcji, masa korzeniowa zawsze pozostaje w glebie. Rośliny uprawne różnią się zależnie od gatunku budową systemu korzeniowego, wielkością masy korzeni jak również zawartością węgla i azotu w biomasie i korzeniach. W związku z tym w literaturze można znaleźć duże rozpiętości w ocenie produkcji biomasy dostającej się do gleby. W warunkach naturalnych i antropogenicznych produkcja biomasy zależy od klimatu, typu i gatunku gleby, gatunku rośliny oraz zabiegów agrotechnicznych, np. nawożenia. Z badań zagranicznych wynika, że największą masę korzeni w glebie pozostawiają lucerna i koniczyna, a ze zbóż: pszenica ozima, jęczmień ozimy oraz kukurydza na kiszonkę (Jurcova i Bielek, 1996). Literatura przedmiotu potwierdza, że korzenie roślin uprawnych pozostawiają w glebie od 1,3 do ponad 5 t C na ha, co ma szczególne znaczenie na obszarach intensywnej uprawy zbóż w monokulturze, w warunkach regularnego zabierania słomy z pola.
Stosunek C:N jako klucz do tworzenia humusu
Wartość stosunku C:N ma duże znaczenie, gdyż od niego zależy szybkość rozkładu materiału organicznego. Zawartość N w słomie zbóż waha się od 0,4 do 1,3%, tylko słoma strączkowych jest relatywnie bogatsza w azot (1,99% do 2,1%). Jurcova i Bielek dzielą reszki pozbiorowe na części nadziemne (słoma) oraz podziemne (korzenie). Wyróżniają 4 kategorie źródeł węgla organicznego. Najlepsze resztki pozbiorowe pozostawiają rzepak ozimy, bób, lucerna w 3–4 roku uprawy, gorczyca biała, słonecznik i zboża. Najmniej Corg. <1 t/ha pozostawiają rośliny okopowe.
Duże znaczenie przy bilansowaniu materii organicznej oraz ocenie jakości resztek jest wyznaczenie i uwzględnienie stosunku C:N w słomie, jak i korzeniach roślin najczęściej włączanych do zmianowań. Pozwala to prognozować kierunki rozkładu masy organicznej w glebie i tworzenie humusu w glebie. Zawartość azotu w słomie zbóż waha się najczęściej w przedziale 0,4–1,3%. Słoma natomiast strączkowych jest bogatsza w azot (tabela 3). Ze względu na to, czynnikiem decydującym o intensywności zachodzenia procesu mineralizacji jest stosunek C:N. Dane wskazują na znaczne różnice w zawartości C i N w resztkach pozbiorowych oraz wartości stosunku C:N.
Korzenie roślin uprawnych zawierają zdecydowanie mniej N i C niż części nadziemne. Dane odnośnie najkorzystniejszego działania wprowadzonej masy organicznej do gleby, zapewniającej tzw. względną równowagę procesów mineralizacji i immobilizacji są rozbieżne. Stosunek ten powinien oscylować w granicach 20–25:1. Równowagę procesów mineralizacji i immobilizacji spełniają więc rośliny bobowate i okopowe. Rośliny okopowe pomimo korzystnego stosunku C:N wnoszą jednak znacznie mniej węgla do gleby.
Strażnicy jakości i ochrony gleby
Korzenie mieszanki koniczyny z trawami są najbogatszym źródłem węgla i azotu w glebie. Niemożliwe jest dokładne prognozowanie wielkości produkcji resztek pozbiorowych, gdyż jest uwarunkowana głównie czynnikami środowiskowymi i agronomicznymi. Nie mniej jednak rozpatrując najprostszy bilans węgla organicznego przyjmując, że przy masie warstwy ornej 3000 t/ha i zawartości Corg-1%, zawartość Corg. w tej warstwie wynosi 30 t/ha. Przy szybkości mineralizacji 2% zasobów humusu, w ciągu roku uwolni się 600 kg C i 60 kg N. Wyliczenia te przedstawiają jak ważne jest znaczenie słomy i korzeni roślin uprawnych jako źródła świeżej materii organicznej powracającej po uprawie roślin do gleby.
Prawidłowy płodozmian, z przewagą roślin pozostawiających w glebie duże ilości resztek pozbiorowych może zagwarantować poprawę gospodarki wodnej w glebach, przede wszystkim poprzez poprawę bilansu materii organicznej oraz korzystny wpływ na poprawę struktury gleby oraz jej porowatość. Resztki pozbiorowe roślin zwiększają i chronią zatem jakość gleb. Niepodważalna jest także ich rola w ochronie gleb przed erozją, zapobieganiu stratom humusu z gleby, kształtowanie jakości glebowej materii organicznej oraz dopływie składników pokarmowych do gleby.
Dr hab. Dorota Pikuła
IUNG–PIB Puławy
