Jak zwiększyć zawartość materii organicznej w glebie?

Od kilkunastu lat mamy już zauważalny deficyt wody wczesną wiosną i jesienią, ponadto przeważają lekkie i bardzo lekkie gleby, co ogranicza gromadzenie się próchnicy w glebie. W strukturze siewu dominują zboża uprawiane w monokulturach. Na spotkaniach z rolnikami zadajemy sobie wspólnie pytanie: czy w praktyce jest łatwo czy bardzo trudno zwiększyć zawartość materii organicznej w glebie? 



To najważniejszy wskaźnik jakości gleby

Ochrona gleb jest obecnie tematem międzynarodowych konwencji ochrony środowiska w ramach Agendy 21 ONZ, których celem jest zrównoważone użytkowanie ziemi oraz ochrona ziemi przed degradacją i zanieczyszczeniem. Szczególne miejsce wśród 8 głównych zagrożeń wymienionych w strategii ochrony gleb zajmuje spadek zawartości materii organicznej w glebie. Zawartość glebowej materii organicznej stanowi integracyjny i najczęściej wymieniany wskaźnik jakości gleb, dlatego też zachowanie i przeciwdziałanie jej ubytkom jest ważne nie tylko z punktu widzenia zmniejszenia żyzności gleb, ale i limitowania plonów roślin uprawnych.

Według prognoz Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu, globalnie możliwe zakumulowanie materii organicznej w glebach użytkowanych rolniczo szacowane jest na 0,3 t C/ ha, a na użytkach zielonych 0,5–0,7 t C/ha rocznie. To bardzo dużo. Utrzymanie, a najlepiej systematyczny wzrost zawartości materii organicznej staje się zatem niezwykle ważny nie tylko w kontekście ochrony gleb, ale jako znaczącego rezerwuaru węgla organicznego. Zasoby materii organicznej w ekosystemach nie są jednak stałe i ciągle ulegają wahaniom. Determinowane są przez dwa główne czynniki, a mianowicie, dopływ świeżego materiału organicznego z nawozów naturalnych, zielonych i organicznych w określonym odcinku czasu i intensywności mineralizacji, czyli części dopływu, która ulega rozkładowi w tym czasie i zwana jest współczynnikiem mineralizacji.

W zależności od warunków siedliskowych i rodzaju świeżej masy organicznej trafiającej do gleby mineralizacji ulega aż od 40 do 70% materii organicznej w pierwszym roku!. To bardzo dużo. W kolejnych latach w glebie pozostają materiały organiczne trudniej rozkładane przez mikroorganizmy i tempo mineralizacji maleje na rzecz pożądanej humifikacji, czyli akumulacji materii organicznej w glebie.



Susza glebowa spowalnia mineralizację

Z badań naukowych, również moich własnych wynika, że istotnym czynnikiem regulującym intensywność procesu mineralizacji, czyli rozkładu próchnicy jest klimat, bo najsilniej na ten proces oddziałuje temperatura powietrza i wilgotność gleby. Każdy wzrost temperatury wiąże się ze zwiększeniem parowania i zwiększeniem się deficytu wodnego, co wpływa na zmniejszenie zawartości węgla w glebie. Uczony Berg już w 1984 roku stwierdził, że 85% ubytków masy organicznej w procesie mineralizacji spowodowane jest zmianami klimatu.

Niska wilgotność gleby spowalnia proces mineralizacji, gdyż w warunkach braku wody aktywność mikroorganizmów spada, zatem w naszych warunkach klimatycznych występujące susze mogą ograniczać tempo mineralizacji. Jednak z drugiej strony, wilgotność też jest pożądana, gdyż stymuluje przekształcanie się świeżej masy organicznej w trwałą próchnicę. Procesy mineralizacji i humifikacji, czyli rozkładu i syntezy zachodzą równocześnie.

Lekko na plusie

Mimo iż w ciągu ostatnich 30 lat w dużej części gleb lekkich stwierdza się lekką tendencję wzrostu akumulacji węgla organicznego, to wciąż bilans materii organicznej w wielu województwach Polski jest nadal niekorzystny. Główną tego przyczyną jest brak obornika. Z badań naukowych wynika, że zwiększenie zawartości węgla organicznego w glebach będących w użytkowaniu ornym, szczególnie lżejszych, jest długotrwałe i trudne. 

Gleby orne w porównaniu do gleb leśnych i łąkowych zawierają mniej węgla organicznego, ponieważ praktykowany powszechnie system uprawy płużnej powoduje większe straty węgla organicznego. Ponadto w glebach lekkich i bardzo lekkich zdolności akumulacji węgla organicznego są ograniczone ze względu na mniejszy kompleks sorpcyjny w stosunku do kompleksu, jakie mają gleby cięższe. W związku z tym faktem nawet przy stałym dopływie świeżej materii organicznej do gleby lekkiej na gruntach ornych procesy rozkładu i akumulacji nie będą przebiegać jednakowo. W miarę upływu czasu rosną nie tylko zasoby próchnicy w glebie, ale też i straty, gdyż proporcjonalnie rośnie również ilość materii organicznej, która corocznie ulega rozkładowi, czyli mineralizacji.

Jak zatem skutecznie zatrzymać materię organiczną w glebie? Istnieje wiele metod zwiększających akumulację węgla organicznego w glebie. Do najpowszechniejszych należy zaliczyć: uprawę zerową, uproszczoną, stosowanie nawozów naturalnych i organicznych, uprawę roślin w międzyplonie i głęboko korzeniących się oraz wprowadzanie zróżnicowanego płodozmianu roślin. Wprowadzenie do gleby kompostów gospodarskich, torfu oraz węgla brunatnego jest także zabiegiem prowadzącym do zwiększenia w nich zawartości węgla organicznego. 

Międzyplony na deficyt obornika

W latach 80. XX w. stosowany powszechnie w gospodarstwach obornik rekompensował ubytki materii organicznej z gleb. Od początku lat 90. XX drastyczne zmniejszyło się pogłowie zwierząt. Spowodowało to zmniejszenie, a w niektórych województwach wyraźny deficyt obornika, w związku z tym pojawił się problem ubytku zawartości węgla organicznego w glebie. Ubytek materii organicznej jest ważnym wskaźnikiem pogorszenia warunków siedliskowych oraz żyzności gleby! Obecnie możliwości zwiększenia akumulacji materii organicznej można poszukiwać zarówno w obszarze zalesień i trwałych użytków zielonych, jak i gruntów ornych.

Warto też przypomnieć, że w Polsce jedynym i praktykowanym instrumentem mającym na celu przeciwdziałanie stratom węgla organicznego z gleby są programy rolnośrodowiskowe, w których rolnicy w zamian za poprawę bilansu materii organicznej w gospodarstwie otrzymują wsparcie finansowe na uprawę międzyplonów. Jednak nie zawsze te działania równoważą straty węgla w wyniku mineralizacji i uprawy roślin. W kolejnych artykułach przedstawię dotychczasową wiedzę na temat praktycznych metod zapobiegania stratom węgla organicznego i zwiększenia jego sekwestracji (akumulacji) w glebach.

Dr hab. Dorota Pikuła
IUNG-PIB Puławy