Od czego zależy żyzność gleby?

Problem zachowania żyzności i urodzajności gleb w Polsce, ale i na całym świecie, w ostatnich latach nabiera dużego znaczenia. Ochrona gleb przed degradacją została zawarta w wielu dokumentach i deklaracjach, co niewątpliwie napawa optymizmem. Problemem jest jednak przełożenie tego zagadnienia na język praktyki rolniczej i wprowadzenia działań naprawczych.

Czynniki kształtujące żyzność gleb w Polsce

Głównym zagrożeniem dla żyzności gleb w Polsce jest wyraźny spadek zawartości materii organicznej, erozja wodna i wietrzna, spadek bioróżnorodności oraz zanieczyszczenia ze źródeł lokalnych i rozproszonych. Dodatkowo w wielu gospodarstwach, a nawet całych rejonach kraju dominuje system produkcji oparty jedynie o uprawę roślin technologicznie podobnych, tj. zbóż, kukurydzy i rzepaku, a ponad 40% gospodarstw nie prowadzi żadnej produkcji zwierzęcej.

W związku z powyższym, szczególnie ze względu na utrzymanie zrównoważonego bilansu próchnicy w glebie oraz poprawę życia biologicznego, koniecznym staje się stosowanie odpowiedniego poziomu nawożenia nawozami naturalnymi i organicznymi.

Co składa się na żyzność gleby?

Podstawowym wskaźnikiem żyzności gleby jest zawartość próchnicy, która stabilizuje jej strukturę, zmniejsza podatność gleby na zagęszczenie oraz erozję, sprzyja gromadzeniu wody łatwo dostępnej dla roślin. Z mineralizacją glebowej materii organicznej wiąże się również zwiększona emisja CO₂ do atmosfery, co nasila efekt cieplarniany. Czynniki te powodują, że zawartość próchnicy w glebach jest powszechnie traktowana jako ważny wskaźnik poprawności gospodarowania w rolnictwie.

Z żyznością gleby wiąże się nierozerwalnie także życie biologiczne. Organizmy glebowe (bakterie, promieniowce, grzyby) pełnią wiele bardzo ważnych funkcji w środowisku, wśród których najważniejszym jest rozkład resztek pozbiorowych roślin uprawnych, w tym słomy. W wyniku ich działalności uwalniane są mineralne formy składników odżywczych dla roślin. W rezultacie przemian mikrobiologicznych tworzona jest również próchnica glebowa, której zawartość jest jednym z ważniejszych czynników decydujących o zdolności gleby do magazynowania wody (retencja glebowa) i jej zasobności w składniki pokarmowe, a to ma swoje przełożenie na żyzność i urodzajność gleby.

Bilans glebowej materii organicznej

Z badań przeprowadzonych przez IUNG-PIB w Puławach jednoznacznie wynika, że saldo bilansu glebowej materii organicznej w Polsce jest ujemne i na poziomie kraju wynosi około -200 kg/ha gruntów ornych. Jest ono zróżnicowane regionalnie, a wynika to ze struktury zasiewów oraz poziomu produkcji roślinnej i zwierzęcej, co bezpośrednio przekłada się na ilość nawozów naturalnych i organicznych.

Stwarza to określone problemy agrotechniczne, przyrodnicze i środowiskowe. W związku z powyższym dla utrzymania zrównoważonego bilansu próchnicy w glebie konieczne jest przyorywanie/stosowanie pewnej ilości słomy.

Wielkość ta jest zróżnicowana regionalnie, natomiast w skali całego kraju powinno się w ten sposób zagospodarować około 5-8 mln ton słomy zbóż, rzepaku, kukurydzy i roślin bobowatych.

Właściwe gospodarowanie słomą – co daje przyoranie słomy?

W gospodarstwach bezinwentarzowych, prowadzących jedynie produkcję roślinną i specjalizujących się w uprawie roślin technologicznie podobnych (zboża, rzepak, kukurydza, bobowate) nasuwa się pytanie: jak właściwe zagospodarować słomę? Pozostawić na polu, wzbogacając glebę w substancję organiczną czy raczej zebrać (przeznaczyć na sprzedaż lub wykorzystać na cele energetyczne) i nie mieć problemów chociażby z chorobami podstawy źdźbła? Decyzja powinna być oczywiście dobrze przemyślana i skalkulowana ekonomicznie. Rozpatrując jednak zagadnienie w sposób racjonalny wydaje się, że w dłuższej perspektywie czasowej wszelkie działania mające na celu wzrost żyzności i urodzajności gleb oraz utrzymanie ich w wysokiej kulturze również dla przyszłych pokoleń powinny mieć znaczenie priorytetowe.

Wyniki wieloletnich badań przeprowadzonych w IUNG nad wykorzystaniem słomy jako nawozu organicznego wskazują, że korzystne rezultaty można uzyskać tylko wtedy, gdy słoma jest dobrze rozdrobniona i równomiernie rozprowadzona na powierzchni pola. W systemie orkowym, który dominuje w rolnictwie naszego kraju, słoma i wszelkie resztki pożniwne pozostające po zbiorze rośliny przedplonowej powinny być dobrze wymieszane z glebą, by mogły zostać szybko rozłożone przez mikroorganizmy glebowe (bakterie, promieniowce, grzyby) i nie oddziaływały inhibicyjnie (fitotoksycznie) na rośliny następcze. Praktycznie nie stwierdzamy wówczas ujemnego wpływu takiego nawożenia na produkcyjność roślin, co przedstawiono na przykładzie pszenicy ozimej (tab. 1).

Tabela 1. Plon ziarna i elementy plonowania pszenicy ozimej w zależności od częstotliwości nawożenia słomą (RZD Grabów, średnie za lata 2017-2020)

^a/słoma 1x – słoma przyorywana jeden raz w 3-letniej rotacji zmianowania (słoma rzepaku); ^b/słoma 2x – słoma przyorywana 2 razy w 3-letniej w rotacji (słoma rzepaku i pszenicy);
^c/słoma 3x – słoma przyorywana każdego roku (słoma rzepaku, pszenicy i pszenżyta)

Wartość nawozowa słomy zbóż, rzepaku i kukurydzy

W przyorywanej słomie wnoszone są wszystkie podstawowe makroskładniki, które po ich uruchomieniu w miarę postępującego rozkładu substancji organicznej w glebie, mogą być ponownie wykorzystywane przez rośliny uprawne (tab. 2).

Tabela 2. Przeciętna zawartość podstawowych makroskładników w słomie wybranych gatunków roślin uprawnych – wartość nawozowa słomy

Czy wieloletnie przyorywanie słomy jest szkodliwe dla gleby?

Wyniki wieloletnich badań przeprowadzonych przez IUNG-PIB w Puławach wskazują również, że stosowanie płodozmianów z dużym udziałem zbóż w strukturze zasiewów nie musi prowadzić do niekorzystnych zmian chemicznych właściwości gleby.

Na podstawie wieloletnich badań stwierdzono tendencję do większej zawartości próchnicy w warstwie ornej gleby w płodozmianach, gdzie zboża stanowiły 75-100% w strukturze zasiewów. Stwierdzono również istotnie większe zawartości przyswajalnego fosforu, potasu i magnezu, co jest zjawiskiem korzystnym – nie następuje degradacja gleby.

Potwierdzają to również wieloletnie obserwacje nad wpływem różnej częstotliwości przyorywania słomy na chemiczne właściwości gleby. W warstwie ornej wyraźnie zwiększała się zawartość przyswajalnych form składników pokarmowych oraz próchnicy w porównaniu z obiektem, gdzie nie stosowano takiego nawożenia (tab. 3).

Tabela 3. Wybrane chemiczne właściwości gleby w zależności od częstotliwości nawożenia słomą (RZD Grabów, po 21 latach badań)

^a/słoma 1x – słoma przyorywana jeden raz w 3-letniej rotacji zmianowania (słoma rzepaku); ^b/słoma 2x – słoma przyorywana 2 razy w 3-letniej w rotacji (słoma rzepaku i pszenicy);
^c/słoma 3x – słoma przyorywana każdego roku (słoma rzepaku, pszenicy i pszenżyta)

Co wpływa na rozkład słomy w glebie?

Na rozkład słomy w glebie mają wpływ takie czynniki, jak: temperatura, wilgotność i odczyn gleby, dostępność azotu oraz głębokość przyorania. Optymalny rozkład słomy zachodzi przy wilgot­ności gleby 60-70%, odczynie pH 6,0-7,0 i temperaturze wynoszącej co najmniej 15°C.

Jak przyśpieszyć rozkład słomy?

Przyoranie słomy na głębokość około 8-12 cm powoduje szybki jej rozkład. Na glebach lekkich słomę można przyorać nieco głębiej. Należy natomiast unikać zbyt głębokiego przyorywania słomy na glebach cięższych z powodu braku tlenu w głębszych jej warstwach, którego deficyt hamuje procesy rozkładu.

Istotnym zagadnieniem jest również podanie dodatkowej dawki azotu na rozkład słomy, ponieważ przy braku takiego nawożenia azot zawarty w glebie ulega biologicznemu uwstecznieniu i wówczas często obserwujemy wyraźne obniżki w plonowaniu roślin.

Dolna granica zawartości azotu w nawozach organicznych, chroniąca przed trwa­łym unieruchomieniem azotu mineralnego gleby, wynosi 12 kg·t^-1. Oznacza to, że wprowadzane do gleby nawozy organiczne o mniejszej zawartości azotu wymagają zastosowania odpowiedniej korygującej dawki azotu mineralnego.

Ile azotu na rozkład słomy?

W związku z powyższym, aby tempo rozkładu słomy było jak najszybsze i odpowiadało potrzebom pokarmowym roślin, na każdą tonę przyorywanej słomy na glebach średnich należy zastosować około 6-8 kg N w czystym składniku. Zwiększa to pulę azotu przypa­dającą na 1 t słomy do 12–14 kg (6 kg azotu zawartego w słomie + 6-8 kg wprowa­dzonego w nawozach mineralnych) i obniża stosunek C:N do około 35:1, co korzystnie wpływa na rozkład słomy. Większe dawki azotu należy zastosować na glebach lżejszych, natomiast mniejsze na ciężkich, gdyż gleby te są zazwyczaj bardziej zasobne w azot pochodzący z rezerw naturalnych gleby, a także z zastosowanych wcześniej nawozów.

Należy również podkreślić, że to właśnie niedobór azotu może być czynnikiem ograniczającym powstawanie związków próchnicznych w glebie, pomimo znacznego dopływu do gleby nawozów organicznych zasobnych w węgiel.

Jak słoma wpływa na zawartość materii organicznej i żyzność gleby?

W doświadczeniach wieloletnich prowadzonych w Niemczech nie uzyskano jednoznacznej zależności pomiędzy ilością zastosowanej słomy w celach nawozowych a przyrostem zasobów glebowej materii organicznej.

Na ogół więk­sze przyrosty glebowej materii organicznej uzyskiwano na glebach cięższych, o większej zawartości próchnicy i większej aktywności biologicznej, a mniejsze na glebach lekkich, na których roz­kład słomy z uwagi na deficyt wody jest spowolniony.

Również dodatnie saldo azotu sprzyjało wzrostowi transformacji związków organicznych słomy w glebową materię organiczną.

Można przyjąć, że w gospodarstwach bezinwentarzowych, specjalizujących się w produkcji zbóż i rzepaku (90-100% w strukturze zasiewów) dla utrzymania względnie stałego poziomu zawartości próchnicy w glebie powinno być przyorywane minimum 4 tony słomy, co wynika ze współczynnika degradacji glebowej materii organicznej dla tej grupy roślin uprawianych na glebie w dobrej kulturze przy poprawnej gospodarce nawozowej.

Ile materii organicznej powstaje z 1 tony słomy?

Każda ilość ponad wskazaną wartość sprzyja sekwestracji węgla organicznego w glebie. Z jednej tony wprowadzonej do gleby słomy powstaje 100 kg glebowej materii organicznej (wg VDLUFA – Stowarzyszenie Niemieckich Instytutów Naukowych i Badawczo-Wdrożeniowych), co przekłada się na 58 kg węgla organicznego. Brak stosowania nawozów organicznych i naturalnych, w tym uprawy międzyplonów na przyoranie prowadzi nieuchronnie do spadku żyzności gleby, jej degradacji i ubytku glebowej materii organicznej.

Ochrona żyzności gleb musi być priorytetem

Podsumowując należy stwierdzić, że dbałość o żyzność i urodzajność gleb jest obecnie zadaniem priorytetowym, a jednocześnie dużym wyzwaniem dla producentów rolnych. Poprzez wybrane zabiegi agrotechniczne, tj. właściwą uprawę roli, w tym stosowanie uprawy konserwującej (systemy bezorkowe, uprawa pasowa, siew bezpośredni), wykorzystanie słomy i międzyplonów na przyoranie lub w formie mulczu, pełne nawożenie organiczno-mineralne dostosowane do potrzeb pokarmowych roślin uprawnych oraz odpowiedni płodozmian można korzystnie oddziaływać na wzrost biologicznej aktywności gleby i gromadzenie węgla organicznego w przypowierzchniowej jej warstwie.

Takie rozwiązania mogą być skutecznie wdrażane do szerokiej praktyki rolniczej, szczególnie w gospodarstwach rolnych specjalizujących się między innymi w produkcji zbóż, rzepaku i kukurydzy. Jest ku temu dobra okazja, bowiem Plan Strategiczny dla Wspólnej Polityki Rolnej na lata 2023-2027 zakłada wsparcie rolnictwa m.in. poprzez ekoschematy.

Jest to nowy prośrodowiskowy element płatności bezpośrednich, które są obowiązkowe dla państwa członkowskiego, ale dobrowolne dla rolnika. Można tu skorzystać m.in. z Ekoschematu – Rolnictwo węglowe i zarządzanie składnikami odżywczymi: praktyka – Wymieszanie słomy z glebą oraz praktyka – Uproszczone systemy uprawy.

Zachowanie żyzności i urodzajności gleb dla przyszłych pokoleń producentów i konsumentów powinno być priorytetem wszelkiej działalności rolniczej, niezależnie od przyjętych dyrektyw i regulacji prawnych. Gleba jest naszym dobrem nieodnawialnym i dlatego jest to nasz moralny obowiązek.

Autor: Dr hab. inż. Janusz Smagacz, prof. nadzw. IUNG-PIB w Puławach

Artykuł ukazał się w miesięczniku Agro Profil 09/2023