Na pierwszym planie należy postawić odkładaną przez lata dbałość o glebę, najważniejszy warsztat rolnika. Od gleby wszystko zależy. Z jakością gleby nierozłącznie związana jest w niej zawartość materii organicznej. Dbałość o glebową materię organiczną wpisuje się w idę Zielonego Ładu (COM(2019)640).

Wyhamować mineralizację

Z badań naukowych wynika, że w ciągu 150 lat temperatura na całej planecie wzrosła średnio o 0,7°C, co skutkuje stele obserwowanymi w ostatnich latach anomaliami pogodowymi w postaci powodzi przeplatających się naprzemiennie z suszami. Zjawiska takie niszcząc uprawy wpływają na obniżenie plonowania roślin uprawnych, a w efekcie na wydajność zbiorów. W Polsce dodatkowo sytuację pogarsza wciąż duże zakwaszenie gleb i niska zawartość glebowej materii organicznej. Troska o zawartość materii organicznej w glebie jest zatem priorytetowa.
O zawartości materii organicznej w glebie decydują czynniki środowiskowe – ilość opadów atmosferycznych oraz temperatura powietrza, zwłaszcza w okresie wegetacyjnym, właściwości fizykochemiczne i odczyn gleby, jak również stopień nasilenia antropopresji, np. wszystkie zabiegi, które zwiększają dopływ powietrza do gleby. Większa ilość powietrza w glebie powoduje też wzrost jej temperatury, co przyspiesza mineralizację, czyli rozkład próchnicy. W efekcie powoduje straty węgla organicznego z gleby. Mineralizacja materii organicznej, oprócz gazowych związków węgla (CO₂), jest również źródłem emisji tlenków azotu (NO_x, N₂O). Dlatego też celem rolnika jest proces przeciwny, a mianowicie humifikacja materii organicznej, czyli zakumulowanie w glebie jak najwięcej węgla organicznego – komponentu materii organicznej.

Węgiel organiczny (C_org.) – straty i zyski

Węgiel organiczny (C_org.) występuje w glebie w postaci substancji humusowych, które są odporne na rozkład, czyli próchnicy oraz substancji niehumusowych – tłuszczowców, węglowodanów i ligniny, z których w wyniku humifikacji tworzy się w efekcie próchnica. Związki węgla oraz ich połączenia organiczno-mineralne mogą występować w formie nierozpuszczalnej (C_org.) oraz rozpuszczalnej tzw. RWO. Biorąc to pod uwagę, sposób użytkowania gruntów może skutkować jego zachowaniem lub utratą. W procesie mineralizacji świeżo wprowadzonej masy organicznej, np. w postaci obornika czy przyoranej słomy, węgiel organiczny w warunkach tlenowych ulega reakcji utlenienia. Straty węgla organicznego następują więc w wyniku tego procesu – to emisje gazowe CO₂ i CH₄ oraz wymywania formy rozpuszczalnej węgla (RWO) do wód gruntowych. Rozpuszczalna forma węgla jest częścią jednej z najbardziej mobilnych i najszybciej rozkładającej się frakcji glebowej materii organicznej, czyli rozpuszczalnej materii organicznej RMO. Mimo iż stanowi jej niewielki %, to odgrywa znaczącą rolę w środowisku, gdyż zwiększa straty węgla z gleby. Rozpuszczalne frakcje materii organicznej mogą być bowiem wymywane i wpływać niekorzystnie na jakość wód powierzchniowych i podziemnych.
Z badań naukowych wynika, że duża zawartość materii organicznej w glebach łąkowych przyczynia się do powstawania RWO, co stwarza ryzyko jego wymywania wraz ze składnikami mineralnymi do wód gruntowych, a więc ich straty. Słowaccy naukowcy podają, że czynnikiem, który decyduje o nasileniu procesów mineralizacji w danej glebie jest jej potencjał produkcyjny. Intensywność tego procesu jest większa na glebach słabszych, o tzw. niższym potencjale produkcyjnym. W zależności od potencjału produkcyjnego danej gleby badacze ci oszacowali następująco straty węgla organicznego. Do I kategorii, w której roczne straty węgla wynoszą 2,81 t/ha zaliczyli gleby charakteryzujące się wysokim potencjałem produkcyjnym. Odpowiednio II i III kategorię stanowią gleby w których roczne straty węgla wynoszą 4,27 i 4,49 t/ha. Podane średnie roczne straty tego składnika mogą być modyfikowane gatunkiem uprawianej rośliny. Jest to dobra informacja dla rolnika. Przeciwstawnym procesem jest humifikacja.

Pożądana humifikacja

Humifikacja prowadzi do nagromadzenia w glebie specyficznych związków organicznych zwanych substancjami humusowymi. Charakterystyczną cechą tych związków jest podwyższona ich stabilność w środowisku glebowym. Przemiana materii organicznej w glebie w trwały humus uzależniona jest jednak od właściwości fizycznych i chemicznych gleby, aktywności mikroorganizmów glebowych oraz gatunku gleby. Dostarczona do gleby świeża materia organiczna – zawierająca cukry, skrobię, białka proste i złożone, hemicelulozę, celulozę, ligniny, tłuszcze oraz woski jest rozkładana równocześnie. Natomiast tempo rozkładu jej substratów zależy jest od ich budowy chemicznej.
O akumulacji węgla organicznego w glebie, jak wspomniano na początku decyduje także temperatura powietrza i wilgotność gleby. Każdy wzrost temperatury powietrza wiąże się ze zwiększeniem ewaporacji i zwiększeniem się deficytu wodnego, co wpływa na zmniejszenie zawartości węgla w glebie. Tę zależność potwierdzono w badaniach prowadzonych w Polsce w województwach podlaskim i dolnośląskim. W gruntach ornych tych województw odnotowano statystycznie istotne zmniejszenie się puli węgla w glebie. W tym samym czasie zaobserwowano także podniesienie się średniej rocznej temperatury w stosunku do obserwowanej w poprzednich wieloleciach.

Ważne źródło węgla – słoma

Mimo tych wszystkich niezależnych od człowieka czynników, rolnik może zapobiegać stratom węgla organicznego z gleby. W gospodarstwach bezinwentarzowych lub charakteryzujących się małą obsadą zwierząt jednym ze sposobów zwiększenia zawartości węgla organicznego w glebach jest przyorywanie słomy. Stosowanie słomy w uprawie roślin nie jest czymś nowym, a znanym już w końcu XIX i początku XX wieku. Nawożenie słomą szersze zainteresowanie zyskało jednak po akcesji Polski do UE, gdyż w wyniku zmiany żywienia zwierząt i budowy pomieszczeń bezściołowych zaczęły powstawać jej nadwyżki. Wpływ długotrwałego stosowania słomy na tworzenie się próchnicy nie jest jednak do końca poznany i wciąż ta tematyka badawcza jest aktualna. Wiemy na pewno, że przy rozkładzie substancji organicznej w glebie istotny jest stosunek celulozy do ligniny. Przy stosunku obu tych substratów w oborniku 1,2:1,8 pozostaje zatem więcej węgla w glebie (o 10 do 15%) niż z substancji organicznej o stosunku >2, który jest w słomie. Wartość reprodukcyjną słomy określa się przy wykorzystaniu współczynników reprodukcji/odnowy, które informują o ilości w kg/ha glebowej materii organicznej o którą zostanie wzbogacona gleba w wyniku wprowadzania do niej słomy określonego gatunku roślin. Zgodnie ze stosowanymi w Polsce współczynnikami reprodukcji i degradacji materii organicznej, współczynnik odnowy materii organicznej dla 1 tony masy słomy wynosi średnio +0,175–0,210, dla porównania 1 tony obornika wynosi +0,070, a dla 1 m³ gnojowicy +0,014–0,028. Natomiast według niemieckich, zaktualizowanych współczynników rekomendowanych przez VDLUFA, współczynnik odnowy dla słomy wynosi 100 kg/t nawozu. W 5 t suchej masy słomy znajduje się przeciętnie około 4,8 t materii organicznej, w tym 3,1 t substancji organicznej porównywalnej pod względem oddziaływania na odnowę puli próchnicy w glebie podobnej do substancji organicznej obornika.
Większość badań prowadzanych w Polsce potwierdza, że nawożenie słomą powoduje wzrost materii organicznej w glebie lub wskazuje na jej dużą rolę w stabilizacji zawartości węgla organicznego w glebie. Ponadto wraz z przyoraną słomą zwiększa w warstwie ornej gleby zawartość przyswajalnych składników pokarmowych. Pomimo pozytywnego oddziaływania słomy na zawartość próchnicy w glebie panuje jednak przekonanie, że przyorana słoma zmniejsza plony roślin w pierwszym roku po przyoraniu. W latach 30. XX w. tę zależność tłumaczono tym, że po przyoraniu słomy bardzo szybko namnażają się drobnoustroje, które do budowy własnego ciała pobierają znaczne ilości azotu mineralnego z gleby. Rozwój bakterii po przyoraniu słomy jest tym intensywniejszy, im szerszy jest stosunek C:N w słomie i im większa masa słomy zostanie przyorana. Z tego powodu rekomendowane jest stosowanie razem ze słomą określonej ilości azotu mineralnego. Najczęściej w praktyce rekomendowana jest dawka 8 kg azotu na tonę przyoranej słomy.
Warte podkreślenia jest to, że słoma rozkłada się jednak długo w glebie, a występujące obecnie częste susze w okresie pożniwnym stanowią duże ograniczenie w jej przyorywaniu. Mimo tego, według badań naukowców z Instytutu Ekonomiki Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej PIB, przeznaczenie nadwyżek słomy na przyoranie jest alternatywą poprawy potencjału plonotwórczego polskich gleb, których przeciętna jakość należy do najniższych w UE, bowiem Polsce ponad 3,7 mln ha potencjalnej powierzchni użytków rolnych posiada przeciętny Wskaźnik Waloryzacji Rolniczej Przestrzeni Produkcyjnej (WWRPP) na poziomie niższym niż 52 pkt. na 120 pkt. możliwych do osiągnięcia. Oznacza to, że w naszym kraju istnieje znaczący obszar UR o szczególnie niekorzystnych warunkach gospodarowania – gleby w niskiej kulturze.

Dr hab. Dorota Pikuła
IUNG-PIB Puławy