Uprawa bezorkowa a bilans substancji organicznej

Materia organiczna to jeden ze wskaźników żyzność gleby. W skład materii organicznej wchodzą organizmy żywe (miko- i makroorganizmy oraz rośliny) oraz obumarłe składniki substancji organicznej (szczątki organiczne i substancje próchnicze (próchnica). Materia organiczna w glebie ulega ciągłym przemianom, których charakter i intensywność uzależnione są od wielu czynników. Procesy te to mineralizacja i humifikacja, czyli rozkład resztek roślinnych i tworzenie próchnicy.

Próchnica, zwanej też humusem, może stanowić nawet 80% glebowej substancji organicznej. Jednak warty podkreślenia jest fakt, że tylko 1/4 do 1/5 substancji organicznej przekształca się w związki próchniczne, natomiast 3/4 do 4/5 ulega mineralizacji. W wyniku mineralizacji w naszych warunkach klimatycznych ubywa średnio rocznie od 2 do 4% glebowej materii organicznej. 

Zawartość próchnicy, w glebach na obszarze Polski jest zróżnicowana. Według badań przeprowadzonych w 2017 r.  przez IUNG-PIB wartość ta waha się w przedziale 0,6-6,6% i średnio kształtuje się na poziomie 1,9%. Najbogatsze w próchnicę są czarnoziemy, czarne ziemie, rędziny i mady, a najuboższe gleby bielicowe i brunatnych. Niestety większość polskich gleb jest uboga w próchnicę i zawiera do 2% próchnicy. W zależności od regionu, gleby takie stanowią 40-72% gruntów ornych.

Jednym ze sposobów na poprawę bilansu substancji organicznej jest zmiana systemu uprawy roli z uprawy tradycyjnej, orkowej i wprowadzenie uproszczeń. Uprawa bezorkowa spowalnia tempo mineralizacji, prowadząc do wzrostu poziomu próchnicy w glebie. Badania przeprowadzone w Niemczech, krajach skandynawskich, Francji, Stanach Zjednoczonych czy Argentynie pokazują, że w porównaniu z sąsiednimi polami uprawianymi orkowo, na polach uprawianych bez pługa, niezależnie od typu gleby (gleby brunatne, płowe, czarnoziemy), następował wzrost zawartości materii organicznej o 30-50%.

Ciekawe badania dotyczące tego zagadnienia były prowadzone na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu [Zimny i in. 2015]. Celem badań było określenie wpływu wprowadzania plonów ubocznych roślin uprawnych w zmianowaniu i międzyplonów ścierniskowych na bilans substancji organicznej w glebie. Do analizy bilansu s.o. wykorzystano metody Eicha i Kundlera oraz Heylanda. Doświadczenia realizowano dla 4 systemów uprawy a płodozmian obejmował buraka cukrowego, pszenicę jarą i jęczmień jary. Plonami ubocznymi, wprowadzanymi do gleby w analizowanych systemach uprawy były: słoma – 5 t·ha–1 + 50 kg N·ha–1 oraz liście buraczane – 40 t/ha.
Rośliny były uprawiane w wariantach:
- system A - (obiekt kontrolny) plony uboczne przedplonów zostały zebrane z pola, po zbiorze zbóż wykonano podorywkę, pod wszystkie rośliny stosowano orkę przedzimową na głębokość 25 cm;
- system B - podorywką przykrywano słomę, a spłyconą do 15 cm zięblą międzyplon (gorczycę białą) oraz liście buraczane;
- system C - słomę przyorano podorywką, a międzyplon oraz liście buraczane pozostawiono do wiosny w postaci mulczu, po czym przemarzniętą biomasę wymieszano z glebą za pomocą agregatu uprawowego;
- system D - zrezygnowano z uprawy roli, wiosną zastosowano siew bezpośredni w mulcz ze słomy (burak cukrowy), ze słomy i międzyplonu (jęczmień jary) lub mulcz z liści buraczanych (pszenica jara).

Metoda Eicha i Kundlera
Metoda ta pozwala oszacować, czy w danym płodozmianie materia organiczna jest degradowana czy następuje jej przyrost. W metodzie tej grupom roślin oraz nawozom naturalnym i organicznym przyporządkowuje się współczynniki, które określają czy oddziałują one korzystnie (+) czy negatywnie (-) na glebową materię organiczną. Współczynniki ujemne mają np. rośliny zbożowe, oleiste, okopowe, a dodatnie – strączkowe, trawy, motylkowe, międzyplony na przyoranie. Dodatkowo współczynniki ustala się biorąc pod uwagę kategorię agronomiczną gleby, według zasady, że im gleba cięższa tym oddziaływanie degradacyjne lub reprodukcyjne jest większe.
Wyniki analizy bilansu przeprowadzone przez autorów pokazały, że standardowa uprawa orkowa, przyczynia się do znacznej degradacji glebowej materii organicznej. W systemie A uzyskano ujemny bilans (–2,46). W systemie B pozostawienie słomy na polu oraz dodatkowe wprowadzenie międzyplonu ścierniskowego pozwoliło na odbudowanie się glebowej materii organicznej i w tym przypadku bilans był dodatni. W analizie wskaźnik bilansu w systemie B i C wyniósł + 1,56. Jak podają autorzy wynika to z wady tej metody, ponieważ nie bierze się tu pod uwagę głębokości uprawy, która też ma wpływ na ostateczny wynik. W uprawie zerowej bilans był na poziomie +0,88, co wynikało z ograniczenia uprawy międzyplonów

Wynik bilansu we wszystkich 4 systemach był nieznacznie dodatni lub ujemny. Na wynik wpłynęła krótka rotacja (3 lata) oraz brak roślin z rodziny bobowatych w płodozmianie i stosowania obornika. Autorzy badań podają, że aby poprawić bilans i nie doprowadzić do degradacji gleby, w takich zmianowaniach zbożowych bez obornika należy uprawiać międzyplony i pozostawiać na polu plony uboczne.

Metoda Heylanda
Druga z analizowanych metod opiera się na intensywności uprawy roli, obecności pozostawionych resztek pożniwnych i dawki nawożenia naturalnego lub organicznego. Zastosowane w niej wskaźniki degradacji uzależnione są od głębokości uprawy roli, a w bilansie można ująć częstotliwość jej wykonywania. Każdy 1 cm uprawy to –1 pkt degradacji, przykładowo: podorywka na 10 cm to –10 pkt. w bilansie. Ujemne punkty wynikają z przyśpieszonej mineralizacji substancji organicznej w wyniku jej natlenienia, i tak np. za orkę głęboką uzyskuje się -25 pkt. Z kolei dodatnie punkty dotyczą nawozów naturalnych i organicznych. Przykładowo za stosowanie obornika można uzyskać +16 pkt, a za pozostawienie słomy na polu aż + 77 pkt.
Wyniki bilansu przeprowadzone przez autorów w tej metodzie pokazały, że najsłabszy wynik uzyskano w systemie A, w którym wykonano zięblę na 25 cm. W pozostałych trzech systemach wyniki były dodatnie. W systemie B spłycenie orki z 25 na 15 cm i wprowadzenie międzyplonu ścierniskowego pozwoliło zwiększyć wskaźnik reprodukcji glebowej materii organicznej ponad 2,5-krotnie w stosunku do systemu A. W przypadku uprawy konserwującej (C) zastąpienie pługa agregatem uprawowym przyczyniło się do dalszego wzrostu zawartość materii organicznej w glebie (+176). W systemie D, a więc w przypadku no-till uzyskano najkorzystniejszy współczynnik (+191). Gleba w uprawie zerowej jest w najmniejszym stopniu wzruszona, a dzięki zwiększonej populacji organizmów glebowych (głównie dżdżownic) w tym systemie obserwuje się wysoką zawartość próchnicy.

Obie metody są prostymi i beznakładowymi rozwiązaniami pozwalającymi określić bilans substancji organicznej w glebie. Mogą być one pomocne w optymalizacji sposobu gospodarowania. Stosując metodę Eicha i Kundlera najkorzystniejszy bilans substancji organicznej wykazano w warunkach uprawy uproszczonej, a prowadząc analizę metodą Heylanda, po zastosowaniu uprawy zerowej.

Podsumowując, jak podkreślają autorzy badań, jeśli w gospodarstwie występuje ujemne saldo bilansu substancji organicznej, do gleby należy wprowadzić nawozy naturalne i/lub organiczne. Jednocześnie, na bilans korzystnie wpływa zredukowanie częstotliwości wykonywania zabiegów uprawowych oraz zmniejszenie ich głębokości.

Źródło: Zimny L., Wacławowicz R., Zych A. 2015. Porównanie bilansu substancji organicznej w glebie metodami Eicha i Kundlera oraz Heylanda. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych nr 582, 2015, 137–146.