EKSPERT RADZI

Strączkowe same sobie nie poradzą


Bobowate (dawniej motylkowe) są rodziną bardzo zróżnicowaną pod względem gatunkowym, a to sprawia, że wymagania względem stanowiska są odmienne dla poszczególnych upraw. W praktyce rolniczej bobowate dzieli się na dwie grupy użytkowe obejmujące: (1) grubonasienne czyli strączkowe i (2) drobnonasienne, jednoroczne lub wieloletnie. Skupmy się dzisiaj na pierwszej grupie.

Głównym celem uprawy strączkowych jest pozyskanie nasion będących cennym źródłem białka w żywieniu zwierząt, choć zapotrzebowanie przemysłu spożywczego też jest niemałe. O ile w nasionach grochu, bobu czy fasoli zawartość białka kształtuje się na poziomie 22-27%, to w przypadku łubinu białego i soi są to wartości na poziomie 35-38%. Produkcja tak „dużych ilości” białka wymaga:

  1. azotu, w tym przypadku powiemy azotu a nie nawozów azotowych, choć te rzecz jasna mogą być także stosowane w uprawie bobowatych, lecz w ograniczonych ilościach nie przekraczających zwykle 30 kg N/ha;
  2. wydajnego metabolizmu i dużych zasobów energii, po to by sprawnie wiązać azot a następnie przekształcać proste związki azotu w białka;

Żywienie roślin strączkowych musi być zatem nakierowane najpierw na efektywne pozyskiwanie azotu, potem na jego przemieszczanie między organami i ostatecznie na szlak procesów fizjologicznych, których zwieńczeniem jest rozwój nasion bogatych w wartościowe białka roślinne.

Nie trzeba nadzwyczajnej wiedzy biologicznej żeby wiedzieć, że pozyskiwanie azotu odbywa się w symbiozie roślin bobowatych z mikroorganizmami wiążącymi azot atmosferyczny. Zrozumienia istoty symbiozy i funkcji poszczególnych składników wymaga zapoznania się z fazami tego procesu:

  1. Faza pasożytnicza –  powstający bakteroid rozwija się kosztem energii i asymilatów rośliny żywicielskiej
  2. Faza symbiotyczna – organizmy „współpracują” ze sobą wymieniając energię i azot
  3. Faza deklinacyjna  –  występuje najczęściej po kwitnieniu, roślina ogranicza intensywność pracy brodawek, co prowadzi do ich zamierania

Wydajność tych złożonych przemian nie jest stała i zależy od bardzo wielu czynników: glebowych i pogodowych, lecz także od zmianowania, presji patogenów i innych. Zajmijmy się teraz czynnikami glebowymi, a konkretnie właściwościami agrochemicznymi stanowiska. Zwykle rośliny strączkowe wymagają stanowisk żyznych ze względu na duże potrzeby wodne oraz zapotrzebowanie na wapń, o czym będzie mowa później. Wyjątek pod tym względem stanowi łubin żółty.

Jak zwykle zaczniemy od odczynu. Wymagania strączkowych pod tym względem są dość wysokie, choć zróżnicowane (ryc. 1). Zwróćmy szczególną uwagę na łubiny – dla form żółtych optymalny jest odczyn kwaśny/lekko kwaśny, natomiast formy białe preferują gleby obojętne, na granicy wartości charakterystycznych dla stanowisk zasadowych. Warto wiedzieć, że to nie jest kwestia warunków wzrostu samej rośliny, lecz warunków optymalnych dla bakterii i zawiązywania brodawek korzeniowych (warunek konieczny wiązania azotu). Pamiętajmy, że poszczególnymi gatunkami roślin symbiozę zawiązują rożne szczepy bakterii, posiadające określone wymagania, także pod względem odczynu.

 

Rycina 1. Wpływ odczynu na zawiązywanie brodawek przez strączkowe (źródło: Grzebisz 2011)

Jeśli występuje konieczność odkwaszenia gleby ciekawym rozwiązaniem będzie użycie nawozów węglanowych typu kreda, które z jednej strony nie wywołują gwałtownych egzotermicznych reakcji w glebie, z drugiej wykazują dużą reaktywność. Dobrym wyborem będzie na przykład nawóz Kreda Mg+.

Trzymając się standardowych schematów opisu potrzeb żywieniowych roślin uprawnych teraz należałoby napisać o nawożeniu azotem. Ten wątek celowo jednak pominę, ze względu na specyfikę omawianej grupy roślin. Zwrócę tylko uwagę, że dynamika pobierania azotu przez strączkowe jest bardzo duża w całym okresie wegetacji, co oznacza duży dopływ azotu w czasie rozwoju strąków. Jeśli zaspokojenie potrzeb na azot oparte jest głównie o wiązanie w brodawkach korzeniowych, wzrost organów wegetatywnych i generatywnych (strąków) przebiega równomiernie – powiemy, że rozwój jest zrównoważony, a w pod koniec wegetacji tempo wzrostu biomasy wegetatywnej jest spowolnione na korzyść rozwoju strąków. Gdy jednak z jakiś powodów po kwitnieniu pojawią się duże ilości azotu mineralnego w środowisku wzrostu (mineralizacja azotu organicznego pochodzącego z gleby i/lub obornika albo z nawozu mineralnego) następuje silny przyrost masy wegetatywnej kosztem rozwoju strąków i plon zmniejsza się. Żeby lepiej zrozumieć wagę problemu warto spojrzeć na poniższą tabelę, zwracając uwagę na zakresy wartości, które są bardzo szerokie ze względu na warunki glebowe i dostępność azotu w glebie.

Tabela 1. Wydajność wiązania azotu przez bakterie symbiotyczne (źródło: Jasińska i Kotecki 2003)

Wszystkie bobowate wykazuję bardzo duże zapotrzebowanie na fosfor. Specyficzna rola fosforu dla gatunków wiążących azot z atmosfery polega na udziale w kontroli mechanizmów redukcji N2, które zachodzą w brodawkach korzeniowych. Jest to podstawowy warunek sprawnej gospodarki azotem rośliny. Fosfor warunkuje rozwój dużego ekstensywnego systemu korzeniowego. To wprawdzie cecha niespecyficzna, gdyż dotyczy wszystkich roślin uprawnych, lecz w przypadku strączkowych jest szczególnie ważna, ponieważ wiąże się z możliwością zawiązywania większej liczby brodawek korzeniowych. Trudno wyobrazić sobie nawet jak duże zasoby energii wydatkuje roślina na rozwój i utrzymanie pełnej sprawności brodawek korzeniowych oraz funkcjonowanie nitrogenazy, a energia ta jest akumulowana w ATP, w skład którego wchodzi fosfor.  Poza tym od stanu zaopatrzenia roślin w fosfor zależy rozwój pędów bocznych i zawiązywanie strąków, a także akumulacja białka w nasionach.

Najważniejsze funkcje plonotwórcze potasu wiążą się z dwoma zasadniczymi grupami procesów, a mianowicie:

  1. nodulacją korzeni roślin – faza pasożytnicza;
  2. syntezą węglowodanów w korzeniach (i/lub transport do korzeni) stanowiących materiał energetyczny dla bakterii – faza symbiotyczna.

Niezależnie od tego, znaczenie potasu wynika z większej odporności roślin na stresy abiotyczne (rośliny racjonalniej gospodarują wodną) i biotyczne (stymulowanie mechanizmów obronnych po pojawieniu się patogena). Dla strączkowych szczególnie ważne jest lepsze przystosowanie się do stresu wynikającego z deficytu wody, ze względu na duże wymagania wilgotnościowe, zwłaszcza w w okresie kwitnienia, gdy ustalana jest liczba strąków. Potas uczestnicząc w procesie fotosyntezy zwiększa produkcję asymilatów, co skutkuje większą masą nasion i zawartością białka. Procesy te są także kontrolowane przez magnez, którego rola polega na załadunku i rozładunku floemu, a więc transporcie węglowodanów zarówno do korzeni (asymilacja azotu w fazie symbiotycznej) jak i rozwijających się strąków. Skutkiem niedoboru magnezu może być zatem mało efektywne funkcjonowanie nitrogenezy.

Rośliny strączkowe wykazują szczególnie duże zapotrzebowanie na wapń, znacznie przewyższające zboża. Plonotwórcze znaczenie wapnia dla tej grupy roślin wiąże się:

  1. z rozwojem systemu korzeniowego (wzrost stożków wzrostu korzeni, a także większe prawdopodobieństwo zawiązania brodawek korzeniowych);
  2. ze wzrostem brodawek korzeniowych;
  3. z kontrolą 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;
  4. z odpornością na wnikanie patogenów do tkanek roślinnych;
  5. ze rozwojem strąków, w których akumulują się duże ilości kationów Ca2+.

Plonotwórcza rola siarki w roślinach strączkowych jest, jak dotąd, słabo rozpoznana. Wiadomo jednak, że to właśnie aminokwasy siarkowe warunkują jakość białka w nasionach. Należy także pamiętać o efektywnym funkcjonowaniu kompleksu nitrogenezy w fazie symbiotycznej. Rolę składników mineralnych w tym procesie przedstawia rycina 2.

Rycina 2. Kompleks enzymatyczny nitrogenezy (opracowano na podstawie Grzebisz 2008)

Dobór nawozów do stosowania w uprawie strączkowych – dostępnych w firmie Luvena – jest dość szeroki, przy czy jedną bardzo ważną cechą wspólną tych produktów jest obecność wapnia i siarki, co nie jest regułą w nawozach produkowanych przez inne firmy. Zawsze decyzję odnośnie wyboru konkretnego nawozu należy poprzedzić analizą chemiczną gleby. Jednak dokonując pewnego uogólnienia warto zapamiętać, że relacja K2O/P2O5 powinna wynosić co najmniej 2, co obrazuje rycina 3.

Rycina 3. Pobranie jednostkowe fosforu i potasu przez strączkowe

Potrzeby te można zrealizować w oparciu o nawozy pojedyncze, stosując superfosfat prosty (P, Ca, S) i sól potasową (K) z dodatkiem Luboplonu wapniowo-magnezowego (Ca, Mg). W takim systemie nawożenia sól potasową można zastąpić nawozem o szerszym spektrum działania, a mianowicie Luboplonem potasowo-siarczanowym (K, Ca, Mg, S). Wprawdzie w nawożenia strączkowych stosowanie azotu musi być ograniczone (o czym była mowa wcześniej), lecz do nawożenia startowego można rekomendować jeden z nawozów wieloskładnikowych z grupy Lubofosek lub Lubofosów, które zawierają przecież niewielkie ilości azotu. W przypadku strączkowych rozpuszczalność fosforu w nawozie ma niewielkie znaczenie, ze względu na zdolność korzeni do zakwaszania rizosfery czyli uwalniania fosforu także z miękkich fosforytów i fosforytów częściowo rozłożonych.

Jeśli występuje konieczność znacznej regulacji zasobności gleby część planowanej dawki fosforu i potasu należy zastosować jesienią celem wysycenia gleby fosforem i/lub potasem, a wiosną wprowadzić startowe ilości składników.

Podsumowując i nawiązując do tytułu wpisu – strączkowe mimo że potrafią wiązać z atmosfery duże ilości azotu same sobie nie poradzą. Dlatego trzeba zapewnić roślinom i bakteriom warunki do symbiozy poprzez uzupełnienie pozostałych składników mineralnych.