Resztki pożniwne: humifikacja czy mineralizacja ?

Aby właściwie wykorzystać resztki pożniwne, trzeba być świadomym, że w glebie ulegają one rozkładowi i przemianom:

• w procesie mineralizacji do prostych związków mineralnych,
• w procesie humifikacji do złożonych związków organicznych.

Mineralizacja a humifikacja

W glebach przeważają procesy mineralizacji resztek roślinnych, pozostałych po zbiorze roślin uprawnych. Jest to proces tylko częściowo korzystny dla żyzności gleby, bo dostarcza składniki mineralne, przyswajalne dla roślin. Niestety, mineralizacja to także bezpowrotny degradacja substancji organicznej, z której już nie powstanie próchnica. Z punktu widzenia żyzności gleby, korzystniejsza jest humifikacja substancji organicznej, czyli przekształcenie jej w związki próchniczne. Według prof. Webera (UP Wrocław) od 3/4 do 4/5 substancji organicznej ulega procesom mineralizacji, a tylko 1/4 do 1/5 przekształca się w związki próchniczne. Humifikacja substancji organicznej łączy się z rozkładem zawartych w nich związków, z syntezą połączeń przez mikroorganizmy, autolizą obumarłych komórek tych organizmów oraz ze zmianami fizykochemicznymi i chemicznymi związków bardziej odpornych na rozkład. Towarzyszą temu procesy polimeryzacji i kondensacji powstających produktów.

Rozkład enzymatyczny substancji organicznej (słomy)

Dla prawidłowego przebiegu rozkładu resztek pożniwnych muszą być spełnione określone warunki. Substancja organiczna zawarta w resztkach pożniwnych ulega rozkładowi przy pomocy enzymów: celulazy, proteazy, hydrolazy, katalazy i innych. Czy mówimy o mineralizacji, humifikacji, czy o fermentacji beztlenowej substancji organicznej, we wszystkich tych przypadkach, katalizatorem przemian są enzymy. Bez nich nie zachodziłyby te procesy, z którymi mamy do czynienia w glebie. Oczywiście, można słomę spalić, wtedy enzymy nie są potrzebne. Ale jest to najgorsze rozwiązanie, które na dodatek, podlega sankcjom karnym.

Enzymy są wytwarzane przez drobnoustroje tworzące mikrobiom gleby (dla ścisłości, enzymy są wydzielane do gleby także przez korzenie roślin). Na powierzchni jednego hektara, w warstwie ornej gleby, może znajdować się 1,5 do 7,2 ton, a nawet 15 ton biomasy mikroorganizmów (bakterii, grzybów, glonów, pierwotniaków). W jednym gramie gleby może znajdować się kilka miliardów komórek bakterii i kilka milionów zarodników grzybów. Wyliczono, że mikroorganizmy stanowią ok. 0,2% masy gleby. W glebach intensywnie użytkowanych rolniczo, z ubogim płodozmianem lub w monokulturze, z dużym zużyciem ŚOR i nawozów mineralnych, aktywność biologiczna gleby jest niska i bardzo niska. Z tego powodu, bardzo często rozkład resztek pożniwnych, na takich glebach jest bardzo wolny. Na takich glebach występuje konieczność wspomagania się preparatami zawierającymi mikroorganizmy rozkładające substancję organiczną lub preparatami stymulującymi namnażanie się i aktywność takich mikroorganizmów. Wybierając środek, który ma stymulować rozkład resztek pożniwnych, warto zwrócić uwagę, czy będzie on stymulował procesy mineralizacji, czy bardziej procesy humifikacji substancji organicznej.

Rola mikroorganizmów glebowych w rozkładzie resztek pożniwnych

Drobnoustroje to grzyby, promieniowce i bakterie, które dla swojego rozwoju potrzebują ściśle określonych warunków środowiska, w tym dostępu do powietrza i odpowiedniego pH gleby (patrz tabela 1). Dostęp do powietrza, to jest dostęp do tlenu. W glebie mamy mikroorganizmy, które korzystają z tlenu z wiązań organicznych (tzw „beztlenowce”) i takie, które wykorzystują tlen atmosferyczny do syntezy potrzebnych im związków. Z punktu widzenia rolniczego ważne są obie grupy, przy czym ta druga grupa „tlenowców” przekształca substancję organiczną w związki, które są prekursorami i substratami do tworzenia próchnicy glebowej. Do tej grupy należą też grzyby endomikoryzowe produkujące glomaliny, czyli złożone związki glikoproteinowe, spajające cząsteczki mineralne gleby i chroniące agregaty glebowe przed erozją. Różne grupy mikroorganizmów potrzebują różnego odczynu gleby. Grzyby, które jako pierwsze „atakują” resztki pożniwne, dobrze rozwijają się zadowalając się środowiskiem lekko kwaśnym i kwaśnym. Nie potrzebują więc wapnowania gleby. Ale, częściowo rozdrobnione resztki roślin są później rozkładane przez saprofity – bakterie, które zdecydowanie preferują środowisko obojętne, do lekko zasadowego. To dla nich, ściernisko musi być zwapnowane, szczególnie na glebach kwaśnych.

Znaczenie odczynu gleby (pH) dla rozkładu resztek pożniwnych

Tabela 1. Optymalny odczyn dla rozwoju mikroflory w glebie (źródło: Hołubowicz-Kliza, IUNG 2006)

Ściernisko należy wapnować nie tylko dla stworzenia optymalnych warunków życia dla mikroorganizmów gleby. Ponad 90% obszaru Polski zajmują gleby wytworzone ze skał osadowych, głównie okruchowych luźnych. Gleby te mają małą pojemność wodną, a ponadto silnie ulegają procesom zakwaszenia. Nasz klimat charakteryzuje się krótkim okresem nasłonecznienia i niewystarczającą ilością opadów, które w większości przypadają na okres jesienno-zimowy, gdy gleba nie jest wystarczająco chroniona przez okrywę roślinną. Skutkuje to tym, że przesiąkająca woda wymywa składniki pokarmowe, a przede wszystkim kationy wapnia Ca²⁺ i magnezu Mg²⁺. W wyniku tych procesów, szacuje się, że ogólnie straty wapnia z gleby wynoszą około 150 kg CaO, a magnezu około 50 kg MgO rocznie z każdego hektara użytków rolnych.  Skutkuje to także stopniową degradacją pH gleby, czyli postępującym zakwaszeniem.

Azot a procesy rozkładu i przemian resztek pożniwnych

Drobnoustroje, aby się namnażać i aktywnie rozkładać substancję organiczną wymagają odpowiednich proporcji pomiędzy składnikami pokarmowymi w glebie, głownie chodzi o stosunek azotu do węgla organicznego, czyli C:N (patrz tabela 2).

Bakterie potrzebują około 1 g azotu na każdy 5 g zasymilowanego węgla. To dużo. Jeśli będą miały dużo węgla organicznego w glebie, w postaci resztek pożniwnych, to zapotrzebowanie na azot będzie rosło gwałtownie. Szacuje się, że na rozłożenie 100 kg słomy bakterie potrzebują około 0,8 kg N.

Tabela 2. Wartość współczynnika C:N dla różnych substancji organicznych (Źródło: Fundamentals of Soil Science 8th Edition - Henry Foth, 1990)

Bakterie będą szukały azotu w glebie, co spowoduje szybkie wyczerpanie zasobów azotu przyswajalnego. Może to doprowadzić do zahamowanie namnażania i rozwoju bakterii, a w konsekwencji zmniejszenie tempa rozkładu i transformacji resztek pożniwnych.

Co więcej, przyczyni się to do wyczerpania gleby z azotu i oziminy zasiane po zbiorze zbóż lub rzepaku będę odczuwały głód azotowy. Z tego powodu, zastosowanie azotu w postaci mineralnej, na resztki pożniwne, z pewnością przyniesie skutek pozytywny.

Do przyspieszenia rozkładu słomy mogą być stosowane wszystkie nawozy azotowe. Najbardziej przydatne są jednak nawozy płynne, np. RSM, RSMS lub roztwór mocznika, które umożliwiają równomierne pokrycie słomy i są najszybciej przyswajalne. Oprysk należy wykonać opryskiwaczem o małych otworach dyszy, używanych do stosowania środków ochrony roślin i jak najszybciej płytko wymieszać resztki pożniwne z wierzchnią warstwą gleby.

Nie należy zapomnieć o właściwym mechanicznym zniszczeniu słomy. Najlepiej aby słoma była zgnieciona i pocięta na możliwie jak najkrótsze kawałki. Zwiększa to znacznie powierzchnię dostępu dla  mikroorganizmów i czas rozkładu resztek pożniwnych. Wszystkie współczesne kombajny posiadają wyposażenie do rozdrabniania i zgniatania słomy. Wykonanie podrywek przy pomocy pługów talerzowych lub kultywatorów talerzowych także dobrze niszczy strukturę źdźbeł słomy i doskonale mieszą ją z glebą.

J_G