Rośliny niedoceniane i niechciane?!

Przez wielu niedoceniane, bo ciągle za mało o nich wiemy. Niechciane, bo ich uprawa jest mało opłacalna, a jedną z przyczyn jest niestabilność plonów. Plony są niestabilne, bo wykazują dużą zależność od warunków wilgotnościowych. Mowa o strączkowych czyli roślinach z rodziny bobowatych (dawnej motylkowych). Czy w firmie oferującej nawozy da się to zmienić? Wszystkie problemy nie sposób rozwiązać ale stabilność plonów z pewnością można poprawić.

Dobroczynny wpływ na glebę

Udomawianie tej grupy roślin następowało na różnych etapach rozwoju rolnictwa. Najstarszymi gatunkami uprawianymi w Polsce są groch, bób i soczewica (około VIIw p.n.e.) a „najmłodszymi” łubiny (XIXw) i soja (XXw). Prawdą jest, że ze względu na zawartość substancji antyżywieniowych wpływ nasion strączkowych na zdrowie człowieka i kondycję zwierząt nie zawsze był jednoznacznie pozytywny. Jednak bez względu na cechy wyróżniające poszczególne gatunki zawsze nadrzędnym celem uprawy strączkowych było pozyskanie pożywienia i pasz bogatych w białko. Dopiero wtórną obserwacją poczynioną przez rolników była poprawa właściwości stanowiska, w którym uprawiano bobowate. Wszechstronność tych roślin, w kontekście pozytywnego wpływu na roślinę następczą, nie ma sobie równych. Gdyby zapytać z czego wynika dobroczynne działanie strączkowych, pewnie jako pierwszą usłyszymy odpowiedź związaną z gospodarką azotem, ściślej zdolnością wiązania azotu atmosferycznego w symbiozie z bakteriami glebowymi. Myślę, że na ten temat powiedziano i napisano wystarczająco dużo. Spójrzmy jednak na poniższą tabelę, po to by uświadomić sobie lepiej powagęsytuacji 🙂 (tab. 1). Nie trzeba chyba dodawać jak duże znaczenie ma proces wiązania azotu w gospodarstwach ekologicznych.

Tabela 1. Wiązanie symbiotyczne azotu (źródło: Kotecki i Jasińska 2003)

Sceptykom raz jeszcze przypomnę o dużej zawartości azotu w resztkach roślinnych, która decyduje o podatności na mineralizację, co oznacza, że w krótkim czasie część składników pokarmowych zawartych w materii organicznej pozostałej na polu stanie się dostępna dla roślin. Warto przypomnieć, że to nie tylko kwestia zawartości azotu lecz także ogromnej masy korzeniowej, wynoszącej w zależności od uprawianego gatunku 3-6 ton s.m./ha. Tak duża biomasa to przecież substrat do powstania próchnicy, z wszystkimi pozytywnymi konsekwencjami, o czym pisałem tutaj. Pozostawienie w glebie przez bobowate ogromnych zasobów związków organicznych czyli energii prowadzi do zwiększenia liczebności i aktywności mikroorganizmów glebowych wykonujących przecież ogromną pracę w wielu procesach kształtujących produktywność gleb. Wszystkie rośliny bobowate rozwijają głęboki, palowy system korzeniowy dokonując w ten sposób naturalnej melioracji podglebia i przyczyniając się do poprawy struktury gleby – o przemieszczaniu składników z głębszych warstw profilu glebowego nie wspominając. Stwierdzenie to dotyczy zwłaszcza łubinów (ryc. 1).

Rycina 1. Pionowy zasięg systemu korzeniowego roślin strączkowych (wg różnych autorów)

Różne wymagania glebowe

Mówiąc o wymaganiach glebowych podstawową kwestią, którą trzeba poruszyć jest odczyn. Wrażliwość strączkowych na zakwaszenie gleby jest bardzo zróżnicowana. Najbardziej tolerancyjne są łubin żółty i seradela a w dalszej kolejności łubin wąskolistny, natomiast do szczególnie wymagających należą soja, bobik i fasola. Istota problemu polega na zawiązywaniu brodawek korzeniowych (ryc. 2) czyli efektywności asymilacji azotu, a to przekłada się na plon biologiczny. W podobny sposób można uszeregować rośliny strączkowe odnośnie kategorii agronomicznych, zakładając, że łubin żółty jest rośliną gleb bardzo lekkich i lekkich a fasola średnich. Ponadto stanowisko pod strączkowe powinno być umiarkowanie zasobne w azot mineralny, gdyż nadmiar tego składnika będzie czynnikiem ograniczającym uruchamianie symbiozy.

Rycina 2. Odczyn gleby a zawiązywanie brodawek korzeniowych (wg Gatualina 1990, źródło: Grzebisz 2011)

Na które składniki zwrócić szczególną uwagę i dlaczego

Odnosząc średnie plony uzyskiwane w Polsce do efektów uzyskiwanych w badaniach COBORU dochodzimy do wniosku, że potencjał plonotwórczy strączkowych nie jest w pełni wykorzystywany, co zresztą dotyczy także innych grup roślin (ryc. 3).

Rycina 3. Plony strączkowych w badaniach COBORU na tle średnich krajowych w Polsce (wg GUS)

Jednak w przypadku strączkowych jedną z ważniejszych przyczyn uzyskiwanie mniejszych plonów jest niedostateczna wilgotność gleby, zwłaszcza w okresie wschodów i w początkowych stadiach rozwojowych. W pewnym zakresie problem podatności na stres wodny można ograniczyć poprzez odpowiednie nawożenie. Wrócimy jeszcze do tego ale tą chwilę wymienię fosfor, potas i wapń jako pierwiastki od których zależy gospodarka wodna roślin.

Znaczenie składników mineralnych w żywieniu strączkowych, jak w większości upraw, można byłoby rozpatrywać tylko w kontekście plonu i jakości. W odniesieniu do strączkowych zróbmy inaczej i popatrzmy na stan zaopatrzenia roślin przez pryzmat symbiozy, jako procesu decydującego przecież o sprawności asymilacji azotu czyli głównego czynnika plonotwórczego. Proces symbiozy jest kontrolowany co najmniej przez 12 genów bakteryjnych, jak również przez szereg genów roślinnych. Przypomnę, że symbioza zachodzi w trzech zasadniczych etapach, zwanych fazami:

1. Pasożytnicza – powstający bakteroid rozwija się kosztem energii i asymilatów rośliny żywicielskiej;
2. Symbiotyczna – organizmy „współpracują” z sobą wymieniając energię i azot;
3. Deklinacyjna – występuje najczęściej po kwitnieniu – roślina ogranicza intensywność pracy brodawek, co prowadzi do ich zamierania.

Biologiczne wiązanie azotu katalizuje enzym nitrogeneza. Jest to kompleks złożony z dwóch białek (Fe-białka czyli reduktaza nitrogenezy oraz MoFe-białka – właściwa nitrogeneza, która wiąże i redukuje N₂). W procesie tym czynnie uczestniczą MgATP i ferredoksyna. Myślę, że nie będziemy wchodzić w dalsze zawiłości natury biochemicznej. Wystarczy tylko rzut oka na rycinę pokazującą schemat kompleksu symbiotycznego i zwrócenie uwagi na pięć pierwiastków niezbędnych do optymalnego przebiegu wiązania azotu (rycina 4). Co ciekawe, oprócz makroskładników (fosforu, magnezu i siarki) na schemacie widzimy także dwa mikroelementy, a mianowicie żelazo i molibden. Drugi z wymienionych mikroelementów określany jest jako składnik niedoceniany w żywieniu strączkowych.

Rycina 4. Znaczenie składników mineralnych w funkcjonowaniu kompleksu nitrogenezy (opracowano na podstawie ryciny Grzebisz 2008)

Dokonajmy więc krótkiego podsumowania roli ważniejszych składników mineralnych w uprawie strączkowych:

Azot:

• wskazana umiarkowana zawartość w glebie;
• często nawożenie tym składnikiem jest pomijane;
• jeśli stwierdzimy potrzebę nawożenia to maksymalnie w dawce 30-40 kg N/ha, celem inicjacji nodulacji – faza pasożytnicza.

Potas:

• nodulacja korzeni roślin motylkowych – faza pasożytnicza;
• synteza węglowodanów w korzeniach (i/lub transport do korzeni) stanowiących materiał energetyczny dla bakterii – faza symbiotyczna (tab. 2);
• racjonalne gospodarowanie wodą (kontrola pracy aparatów szparkowych) – cały sezon wegetacyjny;
• kontrola procesu fotosyntezy – cały sezon wegetacyjny.

Tabela 2. Znaczenie potasu w procesie wiązania azotu w procesie symbiozy (źródło: Sangakkara i in. 1996)

Fosfor:

• zwiększenie liczby brodawek korzeniowych – faza symbiotyczna;
• kontrola mechanizmów warunkujących redukcję azotu atmosferycznego w brodawkach korzeniowych, procesy energetyczne związane z funkcjonowaniem nitrogenezy – faza symbiotyczna;
• znaczenie w zawiązywaniu mikoryzy (jednak nadmiar P proces ten ogranicza);
• wzrost powierzchni aktywnej korzeni czyli zwiększenie potencjału roślin do pobierania wody i składników mineralnych – cały sezon wegetacyjny;
• rozwój silnego, głębokiego systemu korzeniowego (podział komórek w strefie wierzchołkowej korzenia, rozwój włośników), nie bez znaczenia także ze względów środowiskowych;
• zawiązywanie strąków, zwiększenie masy nasion i akumulacji białka – fazy symbiotyczna i deklinacyjna.

Wapń:

• wzrost i budowa systemu korzeniowego – łagodzenie skutków niedoboru wody; rozwój stożków wzrostu korzeni oraz większe prawdopodobieństwo zawiązania brodawek korzeniowych, które do prawidłowego wzrostu w pierwszej kolejności wymagają dużych ilości, łatwo przyswajalnego wapnia – fazy pasożytnicza i symbiotyczna;
• kontrola toksycznego glinu; niektóre gatunki roślin strączkowych (groch pastewny, a zwłaszcza łubiny żółty i wąskolistny) tolerują niski odczyn gleby, lecz pod warunkiem dobrego zaopatrzenia w wapń – cały sezon wegetacyjny;
• niezbędny w okresie wzrostu strąków, w których akumuluje się wapń – faza deklinacyjna.

Magnez:

• uczestniczy w procesie fotosyntezy – cały okres wegetacji;
• odpowiada za transport węglowodanów do korzeni, kontrolując w ten sposób procesy energetyczne – faza symbiotyczna;

Siarka:

• stymulowanie zawiązywania i wzrostu brodawek korzeniowych – fazy pasożytnicza i symbiotyczna;
• wpływ na zawartość i jakość białka w nasionach (więcej aminokwasów siarkowych).

Molibden:

• składnik kompleksu enzymatycznego nitrogenezy (ryc. 4) – faza symbiotyczna;
• zwiększenie liczby brodawek czyli większa wydajność wiązania azotu – fazy pasożytnicza i symbiotyczna;
• dodatni wpływ na liczbę strąków i nasion w strąkach.

Uwaga! Rośliny uprawne wykazują dużą tolerancję na nadmiar molibdenu. Jednak skutkiem nadmiaru tego mikroelementu może być silna zootoksyczność (dotyczy bydła i owiec). Stąd konieczność precyzyjnego ustalenia dawki składnika – niebezpieczny zakres wynosi 5-10 mg kg s.m.

Żelazo:

• składnik kompleksu enzymatycznego nitrogenezy (ryc. 4) – faza symbiotyczna.

Bor:

• duże znaczenie w procesie nodulacji – faza pasożytnicza;
• kontrola prawidłowego funkcjonowania brodawek korzeniowych – faza symbiotyczna.

Kobalt:

Jako składnik koenzymu witaminy B12, warunkuje:

• zawiązywanie i wzrost brodawki korzeniowej;
• syntezę leghemoglobiny (białko wiążące tlen w brodawce, jako warunek redukcji azotu N₂) – faza symbiotyczna;

Powyżej zamieściłem charakterystyki 10 składników, które moim zdaniem są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania strączkowych. Zasygnalizowałem tylko najważniejsze funkcje, lecz nawet taka pobieżna ocena wywołała pewnie u niektórych Czytelników znużenie. Czasem jednak warto posiąść wiedzę nie tylko o tym co trzeba zrobić ale także dlaczego. Gdyby przyjrzeć się powyższym opisom zwrócimy pewnie uwagę na fosfor, gdyż w przypadku tego pierwiastka wymieniono najwięcej funkcji. Rzeczywiście – to kluczowy składnik dla roślin bobowatych. Skoro tak, to kolejnym krokiem musi być wybór nośnika fosforu w nawozie mineralnym.

Pytanie o nośnik fosforu – niby proste ale wymagające wyjaśnienia

Wybór nawozów zawierających fosfor jest spory, przy czym najczęściej używanym kryterium jest rozpuszczalność czyli szybkość działania. Nie będę charakteryzował szczegółowo wszystkich nawozów obecnych na rynku. Zauważę rzecz jasna nawozy wieloskładnikowe z fosforem typu amofos i nitrofos czy produkty z nośnikami mineralno-organicznymi. Skupię się jednak na źródłach fosforu zawartych w nawozach produkowanych w firmie Luvena. Zacznijmy od superfosfatu prostego – klasycznego nawozu, w którym fosfor występuje w formie bardzo dobrze rozpuszczalnego fosforanu wapnia. Nie raz, w różnych publikacjach pisałem, że superfosfat prosty to nawóz fosforowo-siarkowy z wapniem – idealna kompozycja składników dla roślin strączkowych. Kto przeczytał ten teks pobieżnie lub ma jakiekolwiek wątpliwości niech raz jeszcze spojrzy na wymienione wyżej funkcje plonotwórcze składników, skupiając się na fosforze, wapniu i siarce. W tym miejscu musi pojawić się pewne ograniczenie dotyczące stanowisk silnie zakwaszonych. Jeśli mamy do czynienia z taką glebą i chcemy stosować superfosfat prosty wybierzmy formę granulowaną. Uwalnianie fosforu z granuli przebiega wolniej niż w przypadku formy pylistej, bo mniejsza jest powierzchnia rekcji składników nawozu z roztworem glebowym, co oznacza wolniejsze uwstecznianie i większe prawdopodobieństwo pobrania anionów fosforanowych przez roślinę. W stanowiskach kwaśnych mam jednak lepszą propozycję. Myślę, że warto rozważyć wprowadzenie do gleby nawozów opartych o fosforyt miękki (Lubofos 12 lub Lubofos PK), które są bardzo efektywne właśnie w glebach kwaśnych. Dodam, że rośliny bobowate są szczególnie predysponowane do pobierania składników z miękkich fosforytów i częściwo-rozłożonych fosforytów. Wynika to z faktu, że korzenie większości gatunków bobowatych posiadają zdolność do zakwaszania rizosfery (strefy oddziaływania roślina-gleba), przez co łatwo pobierają składniki ze związków fosforu o mniejszej rozpuszczalności. Mechanizm ten działa zresztą także w glebach obojętnych. Zainteresowanych interpretacją tego zjawiska odsyłam do poniższej ryciny.

Rycina 5. Schemat uruchamiania fosforu w rizosferze roślin strączkowych (źródło: Potarzycki 2012)

… i pozostałe składniki

Pytanie o pozostałe składniki nie wymaga już szczegółowego wyjaśniania. Nośnikiem potasu dla strączkowych może być każdy z wymienionych wyżej Lubofosów. Ponadto bardzo polecanym rozwiązaniem jest stosowanie Luboplonu Kalium lub Luboplonu potasowo-siarczanowego (nowość), zawierających oprócz potasu także siarkę, wapń i magnez. Ciekawym pomysłem może być także uwzględnienie w strategii nawożenia kombinacji soli potasowej w połączeniu z Luboplonem magnezowo-siarczanowym. W stanowiskach, w których spodziewamy się niedostatecznej zawartości wapnia i zależy nam ograniczeniu działania toksycznego glinu oraz stabilizacji odczynu warto zastosować Luboplon wapniowo-magnezowy.

Gdy stwierdzimy potrzebę przedsiewnego wprowadzenia azotu do gleby, zarówno w grupie Lubofosek jak i Lubofosów, znajdziemy odpowiedni nawóz, tym bardziej, że ilość azotu wniesiona z takim nawozem będzie wystarczająca. Nie będzie więc potrzeby poszukiwania innego nośnika azotu.

Podsumowując – jeśli decydujemy się na uprawę roślin strączkowych i zależy nam na stabilizacji plonu w oparciu o racjonalną gospodarkę składnikami mineralnymi, w firmie Luvena z pewnością znajdziemy nawozy bardzo dobrze nadające się do nawożenia tej specyficznej i wymagającej grupy roślin.