Tylko prawidłowy płodozmian pozwala utrzymać żyzność i urodzajność gleby, utrzymać próchnicę w glebie, a co za tym idzie, wysoką efektywność produkcji roślinnej. Badania naukowe potwierdzają, że wysokie plony są możliwe głównie w wielopolowym płodozmianie, złożonym z różnych gatunków roślin.
Uprawa roślin w zmianowaniu
może powodować straty lub akumulację materii organicznej. Możliwości sekwestracji węgla organicznego (Corg) w glebie lekkiej badałam w wieloletnim doświadczeniu założonym w 1979 roku w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym w Grabowie. Eksperyment obejmuje dwa czteropolowe zmianowania. W zmianowaniu A, określonym jako „zubożające” glebę w materię organiczną uprawiane są: kukurydza na ziarno (do 2007 r. ziemniak), pszenica ozima, jęczmień jary i kukurydza na kiszonkę. W zmianowaniu B, określanym jako „wzbogacające” glebę w materię organiczną uprawia się: kukurydzę na ziarno (do 2007 r. ziemniak), pszenicę ozimą + gorczycę na przyoranie jako międzyplon ścierniskowy, jęczmień z wsiewką koniczyny i mieszankę koniczyny z trawami. W doświadczeniu stosuje się obornik w obu zmianowaniach pod ziemniaki w dawkach 0, 20, 40, 60 i 80 t/ha co 4 lata. Dwie ostatnie dawki są już poza praktyką rolniczą, ale są niezbędne do kontynuowania badań naukowych. Pod każdą roślinę stosuje się nawożenie azotem mineralnym w 4 wzrastających dawkach: (N0, N1, N2, N3), dostosowany do wymagań pokarmowych roślin. Dawki N2 i N3 są wielokrotnościami dawki N1, która w zmianowaniu A wynosi odpowiednio: 50 kg pod kukurydzę na ziarno, 50 kg pod pszenicę ozimą, 30 kg pod jęczmień jary a w zmianowaniu B: 50 kg pod kukurydzę na ziarno, 50 kg pod pszenicę ozimą, 30 kg pod jęczmień jary z wsiewką oraz 50 kg pod każdy pokos mieszanki koniczyny z trawami.
Z ponad 30-letnich badań wynika, że na akumulację materii organicznej w glebie największy wpływ miało zmianowanie, następnie nawożenie obornikiem. W zmianowaniu A w skrajnych obiektach doświadczalnych (bez obornika i azotu mineralnego) zawartość węgla organicznego po 33 latach prowadzenia doświadczenia wynosiła 6,1 g Corg. kg gleby. Natomiast największą ilość węgla organicznego – 8,5 g/kg stwierdzono w zmianowaniu B, w glebie nawożonej obornikiem i najwyższą dawką azotu mineralnego. Korzystny wpływ zmianowania B zapewniały głównie uprawa mieszanki koniczyny z trawami i uprawa gorczycy na przyoranie. Po 33 latach stosowania obornika w dawce 20 t/ha w zmianowaniu A nie uzyskano zwiększenia zawartości Corg. w glebie. Wzrost ten o 8,1% nastąpił dopiero po zastosowaniu dawki 40 t/ha. W zmianowaniu B z rośliną bobowatą już zastosowanie dawki 20 t/ha obornika powodowało wzrost o 7,2% zawartości węgla organicznego.
Wpływ wsiewek międzyplonowych
życicy wielokwiatowej i koniczyny czerwonej na zawartość węgla organicznego w glebie badano m.in. w doświadczeniu polowym założonym w 1989 roku w Bałcynach. Doświadczenie zlokalizowane było na glebie średniej. Pierwszym czynnikiem doświadczenia badanym był sposób siewu jęczmienia jarego, tj. w siewie czystym i uprawa z wsiewkami międzyplonowymi życicy wielokwiatowej i koniczyny czerwonej. Drugim czynnikiem było usytuowanie jęczmienia w trzech, czteropolowych płodozmianach: A-25% (ziemniak–jęczmień jary w siewie czystym lub z wsiewką życicy wielokwiatowej, groch siewny – pszenica jara), B–50% (ziemniak–jęczmień jary w siewie czystym lub wsiewką koniczyny czerwonej–pszenica jara–jęczmień jary w siewie czystym lub z wsiewką życicy wielokwiatowej) i C–75% (ziemniak–jęczmień jary w siewie czystym lub wsiewką życicy wielokwiatowej – jęczmień jary w siewie czystym lub z wsiewką koniczyny czerwonej – jęczmień jary w siewie czystym lub z wsiewką życicy wielokwiatowej). Po upływie 4 lat nie stwierdzono średnio dla pól płodozmianowych zmian zawartości węgla organicznego w obiektach z siewem czystym jęczmienia. W obiektach z wsiewkami nastąpił wzrost jego zawartości. Wsiewki międzyplonowe życicy wielokwiatowej i koniczyny czerwonej zapobiegały zatem obniżeniu węgla organicznego w stanowiskach po pszenicy jarej i jęczmieniu jarym.
Bioróżnorodność gatunkowa
ma dużą rolę w akumulacji węgla organicznego w glebie poprzez zwiększanie. W 22-letnim doświadczeniu badano wpływ sukcesji roślin trawiastych uprawianych w monokulturze oraz w mieszankach ze strączkowymi na glebach zdegradowanych. Wytwarzana większa masa korzeni mieszanek wykazuje szybszą tendencję do gromadzenia w glebie węgla, w porównaniu z poletkami, na których uprawiano tylko same trawy. Ponadto w przeprowadzonych doświadczeniach udowodniono, że roczne tempo magazynowania węgla w glebie było zróżnicowane w zależności od czasu uprawy roślin i było o 90% większe w drugim okresie trwania doświadczenia (14–22 lat) niż w pierwszym okresie (1–13 lat). Również w drugim okresie prowadzenia doświadczenia uzyskano o 200% większą akumulację węgla w glebie, związaną z większą sukcesją roślin o największej bioróżnorodności (traw C4 i roślin strączkowych). W przeprowadzonych badaniach, w kombinacjach z roślinami o największej bioróżnorodności akumulowało się ponadto o 178% więcej węgla w glebie niż w glebie pod monokulturą traw. Bioróżnorodność ma zatem wielkie znaczenie.
Wyniki przedstawionych wieloletnich doświadczeń dowodzą, że zarówno duża bioróżnorodność roślin, prawidłowy płodozmian połączony ze stosowaniem azotu mineralnego i obornika, jak i przyorywanie są konieczne, aby zwiększyć tempo gromadzenia węgla organicznego w glebach lekkich, średnich i zdegradowanych.
Dr hab. Dorota Pikuła
IUNG-PIB Puławy
