Z artykułu dowiesz się
Podstawowym wskaźnikiem, który determinuje jakość gleb i decyduje o ich właściwościach jest zawartość materii organicznej. Optymalna zawartość tego komponentu glebowego stabilizuje nie tylko strukturę gleby, poprawia kompleks sorpcyjny gleby, ale także zmniejsza jej podatność na degradację, erozję, zakwaszenie oraz utratę związków mineralnych azotu i fosforu.
Zasadniczą funkcję w sorbowaniu lub wymywaniu składników pokarmowych odgrywa kompleks sorpcyjny gleby, który tworzą mineralne i organiczne składniki stałej fazy gleby, przeważnie minerały ilaste (np. illit) i materia organiczna wraz z humusem (kwasy huminowe, kwasy fulwowe, huminy). Wymienione swoiste związki próchniczne stanowią organiczną część składową kompleksu sorpcyjnego, a ich pojemność sorpcyjna w miligramorównoważnikach (300–1400 meq/100 g) przewyższa nawet 12 razy pojemność części mineralnej. To sprawia, że próchnica może odpowiadać aż za 70% całkowitej pojemności sorpcyjnej gleby i wykazuje nawet 30 razy większą pojemność niż koloidy mineralne.
Próchnica glebowa ma zatem znaczący wpływ na gospodarkę azotem i fosforem. Z jednej strony podlegając mineralizacji jest źródłem tych składników dla roślin, a z drugiej strony, poprzez sorpcję wymienną może akumulować składniki pokarmowe, chroni je przed wymywaniem.
W naszych warunkach klimatyczno-glebowych kompleks sorpcyjny jest naładowany ujemnie, dlatego dominuje sorpcja kationów (np. K+). Aniony (np. NO3-) są natomiast sorbowane w stosunkowo niewielkich ilościach i ulegają wypłukaniu w głąb profilu glebowego. W ten sposób tracony jest wraz z wymywaniem azotu. W przypadku fosforu z punku widzenia rolniczego istotna jest także sorpcja chemiczna jonów fosforowych, które wchodząc w reakcje z kationami wapnia, żelaza i glinu tworzą trudno rozpuszczalne fosforany. W zależności od odczynu gleby fosfor może być dostępny lub niedostępny dla roślin. Przy pH (H2O) wynoszącym 6,8 fosforany występują w glebie w dwóch formach jonowych: w postaci H2PO4- i w postaci HPO4-. Podwyższenie odczynu gleby powyżej pH 6,8 daje przewagę jonów HPO4-. To zjawisko jest niekorzystne, ponieważ powoduje zmniejszenie przyswajalności fosforu dla roślin, ale z drugiej, zmniejsza straty fosforu w wyniku jego wymywania.
Niepobrany/niedostępny dla roślin fosfor, mimo małej ruchliwości w glebie (wynikającej z niskiej wartości współczynnika dyfuzji w glebie oraz bardzo dużej sorpcji przez stałą fazę gleby) może stanowić realne zagrożenie dla ekosystemów zlokalizowanych terenów użytkowanych rolniczo. Podatnymi na tego typu straty pierwiastka są gleby kwaśne i bardzo lekkie, szczególnie w okresie jesienno-zimowym przy wysokim poziomie wód.
Fosfor wprowadzony do gleby z masą organiczną resztek roślinnych, w nawozach naturalnych i organicznych ulega mineralizacji biologicznej i biochemicznej. Biomasa glebowa gleb ornych zawiera do 5% fosforu ogólnego. Resztki roślinne zbóż (słoma) zawierają mało fosforu i po wprowadzeniu do gleby dochodzi do jego uwsteczniania. Z kolei nawozy zielone z roślin młodych i nawozy naturalne zawierają dużo fosforu i ulegają procesom mineralizacji.
Korzystny wpływ materii organicznej na wzrost ilości w glebie przyswajanego fosforu pod wpływem nawożenia obornikiem i gnojowicą określa się terminem tzw. efektu plonotwórczego. Efekt ten jest związany ze znaczną zawartością związków próchniczych (szczególnie kwasów huminowych). To właśnie one wywierają znaczący wpływ na utrzymanie optymalnej dostępności fosforu w glebie.
Kwasy humusowe mają silne właściwości chelatujące. Neutralizują toksyczny mangan, żelazo i glin oraz wapń, dzięki czemu fosfor nie wytrąca się w postaci nierozpuszczalnych związków. Substancje humusowe zabezpieczają także fosfor przed uwstecznieniem oraz utrzymują wysoką aktywność mikrobiologiczną gleby.
Azot wprowadzony do gleby z nawozów naturalnych i organicznych oraz reszek roślinnych uwalniany jest w dłuższym czasie w wyniku mineralizacji materii organicznej. Prawie cała zawartość azotu w glebie występuje w glebowej materii organicznej. Wykorzystanie zatem azotu przez rośliny z nawozów naturalnych jest niewielkie i przekłada się na duże konsekwencje środowiskowe, ponieważ azot wchodzi w obieg składników w agrosystemie i ulega stratom w wyniku ulatniania gazowych i wymywania jonowych połączeń azotu.
Wyróżnia się trzy główne fazy mineralizacji azotu organicznego:
W zależności od rodzaju materiału organicznego wprowadzonego do gleby w postaci świeżej materii organicznej (nawozy zielone, resztki rośliny) będzie on zawierał różną % zawartość azotu od poniżej 1% do 6%. Po wprowadzeniu do gleby nawozów zielonych, ze względu na znaczą ilość związków azotu łatwo rozpuszczalnych w wodzie (azotany, białka, aminokwasy) będzie zachodził proces wymywania azotu. Druga faza, czyli akumulacja azotu wymaga określenia zawartości azotu w materiale roślinnym ulegającym rozkładowi. Faza związana jest ze zwiększeniem zawartości azotu. Trzecia faza, czyli uwalniania azotu zachodzi, gdy stosunek zawartości C:N rozkładającej się masy organicznej oscyluje wokół 22:1. W tej fazie nie występuje wzrost zawartości azotu.
Obornik, gnojowica i nawozy zielone (z dużą zawartością azotu), jeśli są, trafiają do gleby o optymalnej zawartości wody i temperaturze, ulegają szybko rozkładowi i przechodzą tylko dwie pierwsze fazy, uwalniając azot do gleby.
Jak już wspomniano, materia organiczna nawozów naturalnych, organicznych oraz resztek roślinnych trafiających do gleby po zbiorach roślin jest znaczącym źródłem azotu i fosforu. Dwa składniki pokarmowe, z jednej strony niezbędne do wzrostu i rozwoju roślin oraz żyzności gleby, mogą stać się w wyniku złych praktyk związkami biogennymi, czyli po dostaniu się do wód mogą powodować ich eutrofizację.
Zwiększenie materii organicznej w glebie jest niezbędną praktyką agrotechniczną, która zwiększa kompleks sorpcyjny gleby i dostarcza składników pokarmowych, ale działanie to powinno być poprzedzone oznaczeniem zawartości węgla organicznego w glebie, oszacowaniem ilości azotu i fosforu w resztkach roślinnych, nawozach organicznych i naturalnych, oceną aktualnego odczynu gleby, zawartości przyswajalnego fosforu w glebie i azotu mineralnego oraz wymagań pokarmowych roślin.
Zabiegi agrotechniczne, szczególnie ich poprawność wykonania, dostosowane do aktualnych warunków glebowych, klimatycznych mają decydujące znaczenie dla wielkości strat azotu i fosforu. Ryzyko zagrożenia strat fosforu i azotu do wód w zależności od zabiegów agrotechnicznych zamieszczono w tabeli.
Dr hab. Dorota Pikuła
IUNG – PIB Puławy
fot. Marek Kalinowski
Artykuł ukazał się w Tygodniku Poradniku Rolniczym 34/2022 na str. 24. Jeśli chcesz czytać więcej podobnych artykułów, już dziś wykup dostęp do wszystkich treści na TPR: Zamów prenumeratę.
Marek Kalinowski
Zastępca redaktora naczelnego „Tygodnika Poradnika Rolniczego” i szef działu „Agroporady”
<p class="MsoNormal" style="margin: 0cm 0cm 0.0001pt; font-size: medium; font-family: Cambria;">Zastępca redaktora naczelnego „Tygodnika Poradnika Rolniczego” i szef działu „Agroporady”.</p>
Najważniejsze tematy
