Dawniej gospodarkę materią organiczną traktowano głównie jako element żyzności gleby decydujący o jej strukturze, aktywności biologicznej gleby i plonowaniu roślin. Współcześnie zagadnienie to nabiera szczególnej rangi ponieważ spadek próchnicy w glebie oznacza wzrost jej podatności na erozję wodną i wietrzną, ogranicza zdolność retencyjną gleby, zwiększa niebezpieczeństwo rozproszenia biogenów w środowisku, a także emisję CO2 do atmosfery, potęgując efekt cieplarniany, ponadto obniża żyzność gleby i zmniejsza bioróżnorodność.
Zachowanie zasobów glebowej materii organicznej jest więc niezwykle istotne z punktu widzenia sekwestracji węgla (wiązanie węgla przez rośliny i ich rozkład, co zwiększa zawartość węgla organicznego w glebie, a obniża stężenie CO2 w atmosferze.
W Polsce 56% gruntów ornych charakteryzuje się niską i średnią zawartością materii organicznej, w granicach 1-2%!
W latach 2002-2009 w IUNG-PIB przeprowadzono badania porównawcze zawartości materii organicznej w ok. 1000 profili wzorcowych gleb analizowanych w latach 60. i 70. Dodatkowo w oparciu o współczynniki reprodukcji i degradacji materii organicznej wyliczono bilans materii organicznej w Polsce. Ujemne salda bilansu glebowej materii organicznej charakteryzują gospodarstwa o roślinnym profilu produkcji. W tych gospodarstwach źródło materii organicznej stanowi słoma.
W gospodarstwach o zwierzęcym profilu produkcji (ponad 2,5 DJP/ha) występuje dodatnie saldo materii organicznej, a nawet zbyt wysokie zawartość tej substancji, co powoduje duże straty azotu i fosforu do środowiska glebowego.
W gospodarstwach z mieszaną produkcją roślinną i zwierzęcą nie ma problemu z utrzymaniem bilansu materii organicznej na poziomie zbliżonym do optymalnego.
W ciągu 30 lat nastąpiło pogorszenie salda bilansu materii organicznej w Polsce, mimo spadku udziału upraw ziemniaka, buraka cukrowego, warzyw w zasiewach z 25,8% do 14,2%. Główną przyczyną spadku MO jest spadek pogłowia zwierząt w Polsce w latach (1980-2010).
Wpływ różnych praktyk na przyrost zasobów materii organicznej
Bilans danego zmianowania wylicza się z różnicy przychodu materii organicznej dostarczonej w wyniku uprawy roślin, stosowanych nawozów oraz specyfiki przemian próchnicy w glebie i agrotechniki roślin:
Saldo próchnicy = dostawa (reprodukcja )- potrzeby roślin w zależności od specyfiki uprawy (degradacja)
Metoda polega na przyporządkowaniu poszczególnym grupom roślin oraz nawozom naturalnym i organicznym – współczynników, które określają czy dany komponent oddziałuje korzystnie (+) czy negatywnie (-) na glebową materię organiczną. Przy ich wyznaczaniu wzięto pod uwagę również kategorię agronomiczną gleby, według zasady, że im gleba cięższa tym oddziaływanie degradacyjne lub reprodukcyjne jest większe.
Rośliny wzbogacające glebę w materię organiczną: wieloletnie bobowate i ich mieszanki oraz trawy. Dzięki wydzielinom korzeniowym i głębokiemu korzeniowi poprawiają strukturę gleby. Rośliny strączkowe i międzyplony przyorywane jako nawozy zielone mają niewielki dodatni wpływ na próchnicę.
Rośliny zubożające glebę: są to okopowe, warzywa, korzeniowe i kukurydza. Pozostawiają mało resztek pożniwnych. Wysiew ich w szerokie rzędy, zabiegi pielęgnacyjne i późne zwarcie międzyrzędzi zwiększają rozkład próchnicy. W ciągu roku w trakcie ich uprawy ulega mineralizacji ok. 1,1 do 1,5 t/ha próchnicy, którą trzeba zrekompensować 15-16 t/ha obornika.
Rośliny neutralne lub o małym ujemnym wpływie: do tej grupy należą zboża i oleiste (skrócenie słomy, duża ilość resztek pozbiorowych, kombajnowy zbiór zmniejszyły ich negatywny wpływ na bilans próchnicy)
Gospodarowanie glebową materią organiczną w każdym gospodarstwie wymaga szczególnej uwagi. Niestety ze względu na duże rozdrobnienie gospodarstw i małą ich rentowność rolnicy często rezygnują z jakichkolwiek analiz glebowych. W gospodarstwach większych najczęściej oznacza się tylko podstawowe parametry: odczyn i zasobność gleby w potas, fosfor i magnez. Analizy te wykonywane są na ogół w Okręgowych Stacjach Chemiczno−Rolniczych. Cena wykonania jednego badania zawartości próchnicy w glebie to koszt parudziesięciu złotych. Z badań ankietowych wynika, że pełny zestaw analiz wykonywany jest najczęściej w dużych, nowoczesnych gospodarstwach w odstępach dwuletnich, a nawet rocznych.
Alternatywą dla analiz chemicznych, jest samodzielne sporządzenie bilansu glebowej materii organicznej.
- Aktualnie zapotrzebowanie na słomę wykorzystywaną bezpośrednio w produkcji zwierzęcej znacznie zmalało. W tym kontekście wzrasta 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.
- Słoma zawiera 42-47% Corg.
- Przyorywana słoma oprócz korzyści w postaci przyrostu próchnicy w glebie, ma także wartość nawozową, która zależy od jej składu chemicznego. Korzystne oddziaływanie słomy na właściwości gleby rozkłada się na kilka lat i uwidacznia przez 3–4 lata po jej zastosowaniu.
- Z badań przeprowadzonych na Słowacji wynika, że najcenniejsze pod względem masy i zawartości węgla organicznego są resztki pozbiorowe rzepaku ozimego, bobu, lucerny w 3 i 4 roku uprawy, słonecznika oraz gorczycy. Najmniejsze ilość resztek pozbiorowych wnosi się do gleby po uprawie zbóż i okopowych.
- Wprowadzając na 4,5 t∙ha – 1 słomy zbóż, która zawiera średnio 42% Corg., wzbogacamy glebę o prawie 2 t∙ha -1 węgla organicznego (4500 kg × 0,42 = 1890 kg).
- Zakładając, że współczynnik humifikacji (przemian materiału organicznego w trwałą próchnicę) wynosi dla słomy 0,25, to w glebie pozostanie prawie 0,5 t∙ha -1 nowo utworzonej próchnicy (1890 × 0,25 = 472,5).
Do zwiększenia zawartości glebowej materii organicznej można też wykorzystywać komposty: gospodarczy, torfowo-obornikowy, torfowo-gnojówkowy, trocinowy i wermikomposty.
Niekonwencjonalne nawozy organiczne- (odpady komunalne i przemysłowe, ścieki komunalne i przemysłowe organiczne, osady ścieków komunalnych i przemysłu rolno-spożywczego) są również przydatne, pod warunkiem, że spełniają pod względem zawartości masy organicznej i składników nawozowych wymagania rolnicze i ekologiczne (normy zawartości metali ciężkich i skażeń sanitarnych).
Można również stosować preparaty oparte na substancjach humusowych wyekstrahowanych z węgli brunatnych, torfu, leonardytu lub oksyhumolitów oraz preparaty mikrobiologiczne i nawozy organiczno-mineralne z węgla brunatnego.
Innowacyjne nawozy do zwiększania zawartości materii organicznej w glebie
Produkty te zyskują w ostatnich latach coraz większe zastosowanie w rolnictwie, głównie ze względu na pozytywny wpływ na wielkość i jakość plonów oraz żyzność gleb (trwają badania). Wzrost zawartości substancji humusowych w glebie o 0,5% pozwala zatrzymać na powierzchni 1 ha ok. 80 m3 wody (Źródło: Morris, 2004). Preparaty wyprodukowane na bazie substancji humusowych pozyskiwanych z torfu, węgla brunatnego czy leonardytów, zawierające znaczne ilości składników pokarmowych mogą stanowić alternatywne źródło materii organicznej.
Podsumowanie
- Żyzność gleby buduje się latami stosując płodozmian. Gospodarka polegająca na chwilowych korzyściach materialnych – sprzedaż słomy lub uprawa roślin w monokulturze, jednostronne nawożenie azotem mineralnym prowadzi nieuchronnie do spadku materii organicznej w glebie, a tym samym degradacji gleb.
- Wieloletni, duży dopływ materii organicznej, w tym świeżej (darń, poplon gorczycy, jak w zmianowaniu B) korzystnie wpływa na zawartość próchnicy w glebie.
- Trwałe zwiększanie zawartości materii organicznej w glebie w warunkach tradycyjnej płużnej uprawy, bez przyorywania słomy jest trudne nawet przy regularnym stosowaniu średnich dawek obornika.
Stosowanie innych form zwiększania zawartości glebowej materii organicznej (słoma, komposty, osady ściekowe, preparaty na bazie leonardytów) w naszej strefie klimatycznej nie zapewni utrzymywania próchnicy na poziomie optymalnym, szczególnie na glebach lekkich. W warunkach wzrostu areału upraw zbóż w monokulturach, przy jednoczesnym spadku areału roślin strączkowych należy oczekiwać spadku zawartości materii organicznych w glebach. Szacuje się, że przewidywany średni spadek zawartości materii organicznej o 0,8% do roku 2030 skutkować będzie na obszarze 19 mln ha w Polsce utratą zdolności okresowej retencji wód na poziomie ok. 245 milionów ton wody. Idealnie byłoby, gdyby co najmniej ¼ pól w Polsce corocznie mogła być nawożona obornikiem lub kompostami na bazie obornika.
Artykuł opracowano na podstawie wykładu Dr hab Doroty Pikuły z Zakładu Nawożenia Roślin i Żywienia IUNG w Puławach