EKSPERT RADZI
Kilka dni temu miałem spotkanie z moimi studentami. Wypełnialiśmy pewne dokumenty. W dobie pandemii nie mogliśmy odbyć dłuższej rozmowy. Odniosłem jednak wrażenie, że trochę się spieszą. Na odchodne rzucili tylko, że jadą do domu siać pszenicę. Na przełomie września i października możemy więc na chwilę odłożyć kwestie bieżącego nawożenia mineralnego. Zgodnie z obietnicą, dzisiaj zajmiemy się próchnicą glebową. Tylko pozornie to nie jest problem związany z żywieniem roślin. Prawdą jest, że poziom próchnicy jest charakterystyczny dla danej gleby, lecz z sugerowaniem braku związku z nawożeniem mineralnym nie mogę się zgodzić. W rzeczywistości jest dokładnie odwrotnie. Potrzebna jest tylko świadomość i konsekwencja.
Jakie są zasoby próchnicy w polskich glebach?
Zanim odpowiemy sobie na to pytanie – drobne, choć istotne rozróżnienie. Materia organiczna i próchnica to nie są tożsame pojęcia. Mówiąc o materii organicznej należy mieć na uwadze wszystkie związki organiczne w glebie, które – upraszczając trochę – można podzielić na trzy frakcje: (1) żyjące mikroorganizmy i korzenie roślin; (2) martwe, lecz nierozłożone resztki roślinne i zwierzęce; (3) związki organiczne przetworzone = zhumifikowane. Próchnicę glebową stanowią związki organiczne, które uległy przemianom z udziałem mikroorganizmów czyli humifikacji, a to oznacza, że stanowią część puli materii organicznej (opisanej wcześniej jako frakcja numer 3). Nie jest to mała pula, stanowi około 80-85% materii organicznej.
Istnieją dwa naturalne i jednocześnie stabilne w czasie czynniki glebowe decydujące o wykorzystaniu przez rośliny uprawne potencjału plonotwórczego. Mam na myśli skład granulometryczny (mechaniczny) gleby oraz zawartość próchnicy. O ile w przypadku pierwszego z wymienionych czynników powiemy, że jest niezmienny (nawet przy założeniu długowieczności rolnika), to w odniesieniu do próchnicy możemy optymistycznie założyć możliwą modyfikację poziomu zawartości. Mówiąc możliwą musimy pamiętać, że w ograniczonym zakresie i w dłuższym przedziale czasu – mierzonym w latach, w dodatku nie kilku, lecz co najmniej kilkunastu. Stąd w tytule dzisiejszego wpisu pojawiło się słowo konsekwencja (ważne, nie tylko w rolnictwie). Z dalszych rozważań wyłączam jeszcze jeden ważny czynnik glebowy – odczyn, ponieważ akurat w przypadku tej cechy gleby ingerencja rolnika bardzo szybko przyniesie pożądane efekty.
Generalnie zasoby próchnicy w polskich glebach są niewielkie. Kilka lat temu podczas pewnego szkolenia usłyszałem, że nie ma co narzekać, w innych krajach też tak mają i jakoś sobie radzą. To bardzo złożona kwestia i ciekawy temat do dyskusji. W Europie rzeczywiście coraz większą wagę przywiązuje się do gospodarowania zasobami materii organicznej, głównie z przesłanek ekologicznych. Jednak gdyby spojrzeć na mapę zamieszczoną na rycinie 1 okaże się, że w porównaniu z państwami ościennymi, w wielu regionach Polski pod względem zawartości węgla organicznego – głównej składowej kwasów próchnicznych – sytuacja wygląda zdecydowanie gorzej (sporo obszarów z kolorem ciemno-zielonym).
Rycina 1. Zasoby węgla organicznego w glebach do głębokości 100 cm. Źródło: Kristensen i in. (2019): Development of a harmonized soil profile analytical database for Europe: A resource for supporting regional soil management.
Od lat uczymy, że w Polsce przeciętna zawartość próchnicy to poziom około 1,5 – 2%, co oczywiście nie wyklucza obszarów, w których wartość ta może wynosić 3% i więcej. Gdy, jako Wielkopolanin, spoglądam na rycinę 2 mogę tylko pozazdrościć mieszkańcom regionów oznaczonych na mapie kolorem pomarańczowym, o czerwonym nie wspominając. Dla laika różnica 1,5% może wydawać się niewielka. W przypadku próchnicy i jej wpływu na żyzność gleby, to ogromna ilość.
Rycina 2. Zawartość substancji organicznej w glebach użytków rolnych w Polsce
Dlaczego w ogóle zajmujemy się próchnicą?
Zwykle żeby odpowiedzieć na powyższe pytanie potrzebuję co najmniej 1,5 godzinnego wykładu. Najważniejsze funkcje próchnicy glebowej zamieszczam na rycinie 3, tylko niektóre z nich omówię.
Rycina 3. Najważniejsze funkcje próchnicy glebowej (źródło grafiki: https://fertialive.com/blog/f/importance-of-organic-matter-in-agriculture, w modyfikacji własnej)
Mówiąc bardzo ogólnie – próchnica to jeden wielki magazyn. Dodam, wszechstronny magazyn. Z literatury wynika, że w zależności od budowy chemicznej kwasów próchnicznych wchodzących w skład materii organicznej, w stosunku do swojej masy związki te mogą zatrzymać 3-6 -krotnie więcej wody. Jest to woda dobrze dostępna dla roślin. Uwzględniając kilka zmiennych charakteryzujących profile glebowe, Polskę określono jako kraj o ekstremalnie małej pojemności wodnej gleby (rycina 4). W tej sytuacji każdy promil wzrostu zawartości próchnicy jest nie do przecenienia.
Rycina 4. Pojemność wodna gleb (AWC). Źródło: Ballabio i in. (2016); Mapping topsoil physical properties at European scale using the LUCAS database. Metodykę wyznaczenia AWC przedstawiono w źródłowej publikacji.
Wracając do wcześniejszej terminologii – poza zasobami wody, próchnica magazynuje składniki mineralne. Wynika to z ilości i różnorodności grup funkcyjnych, które wykazują dużą reaktywność. Mówiąc najprościej – związki próchniczne łatwo uzyskują ładunki (głównie ujemne, ale też dodatnie), co oznacza, że możliwa jest sorpcja czyli zatrzymywanie jonów. To z kolei ma ogromne znaczenie praktyczne, gdyż: (1) ograniczeniu ulega wymywanie czyli tracenie składników mineralnych z warstw gleby penetrowanych przez korzenie, (2) możliwe staje się gospodarowanie składnikami w taki sposób aby stosować nawozy z pewnym wyprzedzeniem, celem korekty zasobności gleby z myślą o najbardziej wymagającym gatunku w zmianowaniu. Dbałość o odpowiednie zasoby materii organicznej nabiera szczególnie dużego znaczenia, w sytuacji gdy uświadomimy sobie jaki jest skład mechaniczny większości polskich gleb. Jak pewnie zauważył mój Czytelnik, dzisiaj prezentuję wiele dowodów (argumentów) na poparcie tego o czym piszę, naukowcy tak mają. Z ryciny 5 wynika dominacja piasku i bardzo niewielki udział frakcji ilastej. To właśnie minerały ilaste wraz z próchnicą budują tak zwany kompleks sorpcyjny czyli magazyn. Dlatego na kolejnej rycinie (numer 6) pojemność względem kationów (PWK, wyrażona na mapie jako CEC) znajduje się w Polsce w najniższym z wyznaczonych przedziałów, zaznaczonym na mapie kolorem niebieskim. Zatem niewielka zawartość próchnicy i mały udział koloidów glebowych zmuszają do myślenia o zwiększeniu pojemności magazynu, choć perspektywa odczuwalnej poprawy wydaje się odległa.
Rycina 5. Udział frakcji piasku (po prawej) i iłu (po lewej) w glebach. Źródło: Ballabio i in. (2016); Mapping topsoil physical properties at European scale using the LUCAS database.
Rycina 6. Pojemność wymienna gleby względem kationów (CEC). Źródło: Ballabio i in. (2019); Mapping LUCAS topsoil chemical properties at European scale Rusing Gaussian process regression.
Fosfor staje się lepiej dostępny
Podczas wykładów z przedmiotu dotyczącego gospodarki składnikami mineralnymi omawiam przemiany fosforu w glebie. Składnik ten, jak żaden inny, bardzo łatwo się uwstecznia czyli przechodzi w związki trudnorozpuszczalne. Powodem jest obecność kationów uwsteczniających fosfor, takich jak: Al, Fe, Mn a w glebach zasadowych także Ca. Pierwiastki te łącząc się z anionami fosforanowymi tworzą połączenie praktycznie nieprzyswajalne. Dodatnia rola próchnicy polega na sorbowaniu/wiązaniu/przyłączaniu tych kationów, co z kolei przekłada się na mniejszą ich aktywność. W literaturze anglojęzycznej mówi się, że fosfor „zostaje wypuszczony na wolność”. Zjawisko to przedstawiono na schemacie poniżej (rycina 7). Ponadto pośrednie produkty rozkładu związków organicznych wprowadzonych do gleby (bez względu na ich pochodzenie) zwiększają rozpuszczalność nie tylko fosforu glebowego, lecz także zastosowanego w nawozach mineralnych. Dochodzi wówczas do współdziałania nawożenia mineralnego i naturalnego lub organicznego. W takim systemie bardzo dobre efekty uzyskuje się po zastosowaniu nawozów typu Lubofos, które wykazują szczególnie dużą efektywność w środowisku lekko kwaśnym i kwaśnym.
Rycina 7. Zwiększenie przyswajalności fosforu – efekt próchniczny
Czy rzeczywiście nawożenie mineralne może mieć wpływ na kształtowanie próchnicy?
Owszem, choć nie bezpośredni. Rozumiem, że trudno sobie wyobrazić aby po zastosowaniu nawozu granulowanego lub pylistego oczekiwać, że z tego zrobi się próchnica. Pamiętajmy jednak, że choć celem nawożenia jest pozyskanie plonu głównego (ziarno, nasiona, korzenie buraków, bulwy), to przecież każda roślina uprawna pozostawia w glebie określoną ilość resztek korzeniowych + plon uboczny. Oczywistym jest, że im większe zbiory, tym więcej materii organicznej pozostaje w glebie, a są to przecież substraty dla związków próchnicznych. Ciekawym przykładem jest kukurydza uprawiana na ziarno. Po zbiorze roślin pozostaje na polu ogromna masa organiczna, bogata przede wszystkim w potas i azot, ale także inne składniki mineralne. Istnieje więc prosta zależność – inwestując w nawożenie mineralne, inwestujemy także w gospodarkę materią organiczną.
Zapamiętajmy!!!
O tym, że obornik i nawozy organiczne są źródłem próchnicy nie trzeba chyba nikogo przekonywać. Warto jednak pamiętać, że nawozy te są zwykle mniej zasobne w fosfor. Dlatego zwracam uwagę na uzupełnienie tego pierwiastka, aby zrównoważyć składniki pierwszoplanowe. Może to być na przykład klasyczny superfosfat prosty. Słoma, liście buraczane, poplony – to materia organiczna, bezcenna dla gleby. Jako przyrodnik, nie wyobrażam sobie sytuacji, w której słoma jest sprzedawana i opuszcza gospodarstwo. To wręcz barbarzyństwo dla gleby, która jest przecież warsztatem pracy rolnika.
