Anna Giera - WODR Poznań
Email: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

Celem przeprowadzania bilansu materii organicznej jest ocena zasobności gleby w masę organiczną. Aktualna zawartość materii organicznej w glebie jest wynikiem równowagi procesów prowadzących do jej nagromadzania i rozkładu. Procesy te mają charakter mikrobiologiczny, aczkolwiek duży wpływ ma również sposób gospodarowania stosowany przez rolnika. Oddziaływanie rolnika na zawartość glebowej substancji organicznej uwzględniane w bilansie zależy od rodzaju uprawianych roślin oraz stosowanych nawozów organicznych.

Wpływ roślin uprawnych na bilans glebowej substancji organicznej

Uprawiane rośliny ze względu na rodzaj wpływu na bilans glebowej substancji organicznej można podzielić na trzy grupy:

  • wzbogacające glebę w substancję organiczną,
  • zubożające glebę,
  • rośliny o małym, ujemnym wpływie na bilans próchnicy lub neutralne.

Różnią się one przede wszystkim ilością i jakością resztek pożniwnych.

Do roślin wzbogacających glebę w substancję organiczną zalicza się wieloletnie rośliny pastewne motylkowe i ich mieszanki z trawami oraz trawy w uprawie polowej. Dodatnio na bilans oddziałują również rośliny strączkowe oraz międzyplony przeznaczone na zielony nawóz choć ich wpływ jest mniejszy od pozostałych wymienionych grup roślin. Uważa się iż rośliny motylkowe z trawami pozostawiają 6-krotnie więcej resztek pożniwnych niż rośliny okopowe. Ponadto mają optymalny stosunek węgla do azotu (C:N). Rośliny motylkowe oraz rośliny strączkowe należą do grupy roślin motylkowatych (Fabacae) charakteryzujących się dodatkowymi cechami pozytywnie wpływającymi na środowisko glebowe. Posiadają one zdolność do wiązania azotu atmosferycznego dzięki symbiotycznemu współżyciu z bakteriami z rodzaju Rhizobium, zdolność zwiększania biologicznej aktywności gleby oraz spulchniania jej głębszych warstw. Mieszanki roślin motylkowych z trawami zapobiegają w znacznym stopniu erozji wodnej i wietrznej czyli zjawiskom wpływającym ujemnie na bilans glebowej substancji organicznej.

Do roślin zubożających glebę zalicza się rośliny okopowe, kukurydzę oraz warzywa korzeniowe. Pozostawiają one na polu niewielką ilość resztek pożniwnych. Ponadto ich wysiew w szerokie rzędy, międzyrzędowe zabiegi pielęgnacyjne oraz późne zwarcie łanu nasilają zjawiska rozkładu materii organicznej w glebie oraz erozji.

Do roślin o małym, ujemnym wpływie na bilans próchnicy lub neutralnych należą zboża i rośliny oleiste. Zboża uważane są jako negatywnie oddziałujące na zasobność gleby w substancję organiczną aczkolwiek obecnie w mniejszym stopniu niż w przeszłości. Wiąże się to ze zmianami dotyczącymi uprawy tej grupy roślin. Zarówno zagęszczenie łanów poprzez skrócenie słomy oraz kombajnowy zbiór umożliwiający wysokie cięcie powoduje zwiększenie ilości pozostawianych na polu resztek pożniwnych. Ocenia się, iż ilość resztek pożniwnych zbóż jest 3-krotnie większa niż okopowych. Pod względem ich jakości zboża cechują się niekorzystnym stosunkiem węgla do azotu (C:N).

Wpływ stosowania nawozów organicznych na bilans glebowej substancji organicznej

Nagromadzeniu glebowej substancji organicznej sprzyja stosowanie nawozów organicznych zarówno pochodzenia zwierzęcego (obornik, gnojowica, gnojówka) jak i roślinnego (słoma, liście buraków). Odnotowuje się systematyczny spadek wielkości obsady zwierząt, dlatego też coraz większego znaczenia jako źródło substancji organicznej nabiera słoma.

Jak sporządzić bilans glebowej substancji organicznej w gospodarstwie?

Bilans sporządza się na podstawie współczynników reprodukcji i degradacji glebowej substancji organicznej (tab. 1 i 2). Współczynnik reprodukcji (ze znakiem „+”) oznacza ilość ton materii organicznej, o jaką gleba zostaje wzbogacona w ciągu roku na 1 ha użytków rolnych. Współczynnik degradacji (ze znakiem „-”) oznacza ilość ton materii organicznej, o jaką gleba zostaje zubożona w ciągu roku na 1 ha użytków rolnych. Współczynniki te różnią się w zależności od gleb, od rodzaju upraw i stosowanych nawozów organicznych.

 

Tab. 1. Współczynniki reprodukcji (+) lub degradacji (-) glebowej substancji organicznej dla poszczególnych grup roślin uprawnych

Rośliny uprawne

Współczynniki reprodukcji (+) lub degradacji (-) dla gleb

lekkich

średnich

ciężkich

Okopowe

- 1,26

- 1,40

- 1,54

Kukurydza

- 1,12

- 1,15

- 1,22

Zboża, oleiste

- 0,49

- 0,53

- 0,56

Strączkowe

+ 0,32

+ 0,35

+ 0,38

Międzyplony na zielony nawóz

+ 0,63

+ 0,70

+ 0,77

Trawy w polu

+ 0,95

+ 1,05

+ 1,16

Motylkowe, mieszanki

+ 1,89

+ 1,96

+ 2,10

 

Tab. 2. Współczynniki reprodukcji (+) glebowej substancji organicznej dla nawozów organicznych

Nawóz

Współczynniki reprodukcji (+)

Obornik

+ 0,07

Gnojowica

+ 0,028

Liście buraka

+ 0,14

Słoma

+ 0,18

 

Uprawiane rodzaje roślin należy przyporządkować do odpowiedniej grupy roślin o określonym współczynniku. Następnie przemnożyć powierzchnie upraw danej grupy roślin przez odpowiedni współczynnik reprodukcji lub degradacji.

W przypadku nawozów organicznych należy przemnożyć ilość zastosowanego nawozu przez przyporządkowany współczynnik reprodukcji.

Ostateczny wynik bilansu stanowi sumę przychodu oraz rozchodu. Na przychód w bilansie składają się uprawa grupy roślin o dodatnim współczynniku oraz stosowanie nawozów organicznych a na rozchód uprawa grupy roślin o ujemnym współczynniku.

W przychodzie jak i rozchodzie należy wziąć pod uwagę również zakup oraz sprzedaż produktów mogących wpływać na bilans (obornik, gnojówka, gnojowica, słoma, liście buraków).

 

Przykład obliczania bilansu glebowej substancji organicznej

Zmianowanie na glebie lekkiej: ziemniak (5ha), burak cukrowy (3ha), kukurydza (2ha), jęczmień jary (8ha). Zastosowano 150t obornika.

Obliczenia bilansu w przykładowym gospodarstwie zostały przedstawione w tabelach 3, 4 i 5.

 

Tab. 3. Obliczanie rozchodu substancji organicznej

Rozchód

Roślina uprawna

Grupa roślin

Powierzchnia w ha

Współczynnik

Wynik

Ziemniak

okopowe

5

-1,26

= 5 · (-1,26) = - 6,30

Burak cukrowy

okopowe

3

-1,26

= 3 · (-1,26) = -3,78

Kukurydza

kukurydza

2

-1,12

= 2 · (-1,12) = -2,24

Jęczmień jary

zboża

8

-0,49

= 8 · (-0,49) = -3,92

Razem

-16,24

 

Tab. 4. Obliczanie przychodu substancji organicznej

Przychód

Nawóz organiczny lub roślina uprawna

Grupa roślin

Ilość w t lub powierzchnia w ha

Współczynnik

Przychód

obornik

-

150

+ 0,07

= 150 · 0,07 = 10,5

Razem

10,5

 

Tab. 5. Obliczanie ostatecznego wyniku bilansu glebowej substancji organicznej

Rozchód

Przychód

Saldo

-16,24

+ 10,5

(-16,24) +10,5 = -5,74

 

Co dalej?

Przy ujemnym wyniku bilansu (tak jak w przedstawionym przykładzie) Kodeks Dobrej Praktyki Rolniczej zaleca zmianę gospodarowania. Może ona obejmować zwiększenie udziału roślin wieloletnich w zmianowaniu, zwiększenie ilości nawozów naturalnych oraz masy poplonów.

Jest to istotne, gdyż utrzymujące się od kilku do kilkunastu lat ujemne saldo może spowodować degradację gleby, utratę jej żyzności i produkcyjności. Ponadto przyspieszone tempo rozkładu glebowej materii organicznej spowodowane działalnością człowieka skutkuje uwalnianiem się dużej ilości składników mineralnych, te z kolei, zwłaszcza azot, dostając się do wód powierzchniowych i gruntowych mogą doprowadzić do ich zanieczyszczenia.

Istnieją również działania utrwalające zawartość substancji organicznej. Zaliczyć można do nich ochronną uprawę gleby. Polega ona na stosowaniu zasady: „tak dużo zabiegów uprawowych jak to jest konieczne, tak mało jak to jest możliwe”. Kolejne działania tego typu to zabiegi przeciwerozyjne obejmujące m.in. mulczowanie, uprawę roślin ochronnych oraz tworzenie stref buforowych (pasy roślinności zwykle o 5-20 m szerokości  tworzone wzdłuż granic pól). Utrzymywaniu właściwego bilansu sprzyja również regularne wapnowanie.

 

Opracowała

Anna Giera

 

Na podstawie literatury:

Buckman H. C., Brady N. C. (1971): Gleba i jej właściwości. Państw. Wyd. Rol. i Leś. Warszawa

Fotyma M., Mercik S. (1992): Chemia rolna. Wyd. PWN. Warszawa

Jończyk K. (2005): Płodozmiany w gospodarstwie ekologicznym. Red. Krysztoforski M. Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie Oddział w Radomiu

Kodeks Dobrej Praktyki Rolniczej. 2002. Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Ministerstwo Środowiska. (red.) Duer I., Fotyma M., Madej A., Warszawa

Lasocki W. (1998): Bilans substancji organicznej w glebie. ODR, Olecko

Szukała J. (1997): Rośliny motylkowe. W: Szczegółowa uprawa roślin rolniczych. Red. Dubas A., Gladysiak S. Wyd. AR, Poznań: 119-175.

Trybała M. (1999): Produkcja i przechowywanie płodów rolniczych. Wyd. AR Wrocław

 

 

 

 

 

Gleba jest układem składającym się z trzech faz: stałej, ciekłej i gazowej. Na całkowitą objętość gleby składa się objętość fazy stałej gleby oraz objętość wolnych przestrzeni inaczej porów. Pory wypełnione mogą być częściowo przez wodę a częściowo przez powietrze glebowe. Natomiast w fazie stałej dominują przeważnie składniki mineralne (90-95 % fazy stałej), a pozostałą jej część stanowi substancja organiczna. Wzajemny układ faz może się zmieniać w wyniku procesów glebotwórczych i ingerencji człowieka.

Co to jest glebowa substancja organiczna?

Pojęcie glebowej substancji organicznej jest trudne do zdefiniowania. Świadczą o tym liczne  próby sformułowania przez naukowców właściwej definicji. Elementem wspólnym jest próchnica (stanowi 80-90% całkowitej glebowej materii organicznej), która uznawana jest za synonim materii organicznej (w szczególności przez gleboznawców). Do pozostałych wymienianych elementów glebowej substancji organicznej zalicza się:

  • resztki roślinne i zwierzęce (częściowo rozłożone lub nierozłożone),
  • żywe makroorganizmy,
  • żywe mikroorganizmy oraz produkty uboczne ich rozwoju.

Znaczenie glebowej substancji organicznej

Wpływ glebowej substancji organicznej nie ogranicza się tylko do środowiska glebowego, ale obejmuje również florę i faunę, gdyż substancja ta oddziałuje na nie w sposób pośredni jak i bezpośredni.

Już na bardzo wczesnym etapie w historii człowiek odkrył, że ciemne zabarwienie gleby wiąże się z jej zasobnością w materię organiczną. Taka barwa gleby powoduje silniejsze pochłanianie przez nią promieni słonecznych. W ten sposób substancja organiczna wpływając na właściwości cieplne gleby może przedłużyć okres wegetacyjny roślin.

Materia organiczna stanowi istotny element budulcowy gleby. Sprzyja ona powstawaniu tzw. struktury gruzełkowatej o dużej porowatości. Tworzy stabilne agregaty sklejając elementarne cząstki gleby. Ten rodzaj struktury wpływa korzystnie na rozwój roślin a w szczególności ich korzeni. Ponadto ułatwia ona mechaniczną uprawę roli.

Substancja organiczna ogranicza proces degradacji gleby. Detoksykuje środowisko glebowe (unieszkodliwia zawarte w nim zanieczyszczenia). Immobilizuje (czyli unieruchamia) pestycydy tworząc z nimi połączenia, tym samym łagodząc ich toksyczne działanie. Posiada również zdolność tworzenia stabilnych kompleksów z metalami ciężkimi. Inaktywując je ogranicza ich szkodliwe oddziaływanie.

Substancja organiczna w swoim składzie posiada grupy funkcyjne, które w zależności od warunków potrafią wiązać lub uwalniać jony wodorowe. Dzięki temu przeciwdziała ona gwałtownym zmianom pH gleby, a zatem stanowi swego rodzaju bufor. Cecha ta jest szczególnie istotna w procesie niwelowania skutków zakwaszenia gleby.

Dzięki dużej pojemności sorpcyjnej (sorpcja to całokształt zjawisk, w wyniku których gleba zatrzymuje drobne zawiesiny, mikroorganizmy, molekuły, jony, pary i gazy) materia organiczna zwiększa zdolność zatrzymywania wody przez glebę, tym samym chroniąc ją przed wysuszeniem. Ma to ogromne znaczenie na glebach piaszczystych, gdzie pojemność wodna gleby zależy przede wszystkim od jej zasobności w materię organiczną. Ponadto zwiększa zdolność gleby do infiltracji (czyli inaczej wchłaniania wody przez grunt), co powoduje ograniczanie występowania takich zjawisk jak: erozja, zagęszczanie i powstawanie osuwisk. Większa pojemność sorpcyjna gleby oznacza również lepsze przeciwdziałanie wymywaniu składników pokarmowych. Zatem materia organiczna chroni wody powierzchniowe i gruntowe przed zanieczyszczeniem w szczególności azotem i fosforem.

Substancja organiczna zawiera składniki odżywcze (w tym azot, fosfor i siarkę), a ponieważ cechuje się dużą pojemnością sorpcyjną, powoduje znaczne zwiększenie ich dostępności dla organizmów. Reguluje w ten sposób pobieranie składników pokarmowych przez rośliny. Stanowi również źródło pokarmu dla fauny glebowej i przez to przyczynia się także do zwiększania różnorodności biologicznej.

Glebowa substancja organiczna a klimat

Zagadnienia dotyczące glebowej substancji organicznej są istotne nie tylko dla obszaru rolnictwa. Procesy jakim ulega ta substancja mają wpływ na klimat. Rozkład substancji organicznej powoduje uwalnianie do powietrza CO2 czyli jednego z tzw. gazów szklarniowych (cieplarnianych) przyczyniających się do globalnego ocieplenia. Ponadto uważa się, iż globalne ocieplenie może z kolei przyspieszyć rozkład glebowej substancji organicznej,  co spowoduje dalsze nasilenie zmian klimatu.

Czynniki mające wpływ na zasobność gleby w substancje organiczną

Zawartość materii organicznej zależy od czynników naturalnych i antropogenicznych  (wynikających z działalności człowieka) (tab.1). Do czynników naturalnych zalicza się: klimat, typ gleby, roślinność naturalną oraz ukształtowanie powierzchni. Jednak należy zwrócić uwagę przede wszystkim na czynniki związane z działalnością człowieka zwłaszcza obecnie, kiedy odnotowuje się spadek zawartości substancji organicznej zarówno w Polsce jak również w innych rejonach Europy.

Do przyczyn tego zjawiska zalicza się:

  • spadek udziału upraw roślin motylkowych w zmianowaniu,
  • uprawy monokulturowe i wykonywanie orki,
  • spadek pogłowia inwentarza żywego, co skutkuje również zmniejszeniem produkcji nawozów organicznych,
  • brak stosowania nawozów organicznych i nawozów zielonych,
  • mechanizacja i chemizacja rolnictwa.

 

Tab. 1. Czynniki mające wpływ na zasobność gleby w substancję organiczną

Czynniki mające wpływ na zasobność gleby w substancję organiczną

naturalne

antropogeniczne

klimat

zmianowanie

typ gleby

uprawa

roślinność naturalna

inwentarz

ukształtowanie powierzchni

nawozy

mechanizacja

chemizacja

 

 

Opracowała

Anna Giera

na podstawie literatury:

Barry P., Merfield Ch. (2008): Nutrient Management on Organic Farms. Teagasc Moorepark Advisory, Fermoy, Co Cork. Teagasc Environmental Research Centre. Johnstown Castle, Co. Wexford. Agriculture and Food Development Authority: 38 ss.
Beare M.H., Hendrix P.H., Coleman D.C. (1994): Water-stable aggregates and organic matter fractions in conventional and no-tillage soils. Soil Sci. Soc. Am. J.: 58, 777-786.
Buckman H. C., Brady N. C. (1971): Gleba i jej właściwości. Państw. Wyd. Rol. i Leś. Warszawa
Gorlach E., Mazur T. (2001): Chemia rolna. Wyd. PWN. Warszawa
Kowaliński S., Gonet S. (1999): Materia organiczna gleb. W: Gleboznawstwo. Red. Zawadzki S. Wyd. Państw. Wyd. Rol. I Leś., Warszawa: 237-263.
Mocek. A., Drzymała S., Maszner P. (2006): Geneza, analiza i klasyfikacja gleb. Wyd. AR, Poznań
Organic matter decline (2009): Directorate-General for Agriculture and Rural Development; Joint Research Centre's Institute for Prospective Technological Studies, Institute for Environment and Sustainability; The Directorate-General for Environment, European Communities 4 ss. (http://soco.jrc.ec.europa.eu)
Waters A.G., Oades J.M. (1991): Organic matter in water stable aggregates. In: W.S. Wilson (ed), Advances in Soil Organic Matter Research: The Impact on Agriculture and the Environment. Royal. Society of Chemistry, Cambridge: 163- 174.
Stevenson F.J. (1994): Humus Chemistry: genesis, composition, reactions. 2nd ed. Wiley, New York: 496 ss.
Tate R. L. (1995): Soil Microbiology. John Wiley & Sons, Inc. New York
Zdruli, P., Jones, R.J.A., Montanarella, L. (2004): Organic Matter in the Soils of Southern Europe. European Soil Bureau Technical Report, EUR 21083 EN, Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg