Drogi do zdrowej gleby
Autor: Joel Williams
Temat gleby jest ostatnio gorąco dyskutowany. Do tego stopnia, że praktycznie wszyscy znajdujemy się w centrum “Ruchu Powrotu do Zdrowej Gleby”. Rolnicy na całym świecie coraz poważniej zaczęli zajmować się znaczeniem i potencjałem ich najcenniejszego Dobra.
A ta gleba jest nie tylko cenna, ale również wrażliwa. Niektóre statystyki dotyczące globalnej erozji i degradacji gleby są, delikatnie mówiąc, alarmujące. Zdrowie gleby krystalizuje się jako stan stanowiący przeciwwagę do wszystkich innych działań z nią związanych. Próbując zrozumieć, zdefiniować, a tym samym chronić glebę, istnieje wiele metod pogłębiających nasze zrozumienie tego tak bardzo złożonego świata znajdującego się pod naszymi stopami – poczynając od technologii pomiarowej o wysokiej rozdzielczości, która skanuje ziemię z kosmosu, po badanie gleby prostą łopatą i za pomocą ludzkich zmysłów.
Zdrowie gleby jednoczy
Podczas moich podróży wielokrotnie zauważałem, że kwestie gleby i jej zdrowia zbliżają rolników do siebie i pozwalają znaleźć wspólny fundament do rozmów – być może nawet bardziej niż wiele innych zagadnień podejmowanych w ostatnich dziesięcioleciach. Wydaje się, że pojawia się kompromis między modelem „konwencjonalnym” i „bio”. Oba systemy uprawy nakładają się na siebie i zlewają ze sobą. Zdarza się też, że ewoluują w wiele hybrydowych systemów uprawy, jakkolwiek by ich nie nazwać. To systemy uprawy, które są elastyczne, adaptowalne i dynamiczne, a ponadto nadają się do różnych typów gleb, warunków klimatycznych i środowiskowych. Opierają się one na naturalnych podstawach i nie oferują uniwersalnych rozwiązań. Nie są też „rolnictwem według receptury”, gdzie koncepcja uprawy jest zawsze taka sama, niezależnie od warunków lokalnych czy krajobrazowych. Ekologia agrarna, zarządzanie holistyczne, rolnictwo ekologiczne lub rolnictwo regeneracyjne – wszystkie te koncepcje na swój własny sposób koncentrują się na glebie, coraz częściej stając się ogólnym trendem i tyglem pomysłów, innowacji i praktycznego zastosowania na polu.
O osobie: Joel Williams
Cieszę się, że mogę napisać kilka artykułów dla terraHORSCH. Jestem niezależnym konsultantem ds. zdrowia roślin i gleby ze szczególnym uwzględnieniem biologii gleby, odżywiania roślin i holistycznego podejścia do produkcji żywności. Większość mojej pracy polega na doradztwie. Wygłosiłem wiele wykładów dla rolników z różnych części świata. Pracuję głównie w Europie, Australii i Kanadzie (gdzie obecnie mieszkam). Pochodzę z Australii. Tam studiowałem nauki rolnicze i pracowałem jako konsultant w zakresie chemii gleby i programów żywienia roślin, a także stosowania nawozów organicznych. Po przeprowadzce do Wielkiej Brytanii w ramach mojej działalności w Europie zacząłem intensywnie zajmować się biologią gleby, zasadami systemów kompostowania i systemami upraw, np. rolnictwem chroniącym glebę i agroekologią. Dzisiaj próbuję połączyć wszystkie te koncepcje w jednym wspólnym podejściu, które koncentruje się na różnych aspektach zdrowia gleby, zdrowia roślin i ekologicznej produkcji holistycznej.
Planowanie z różnorodnością
Inną wspólną cechą systemów hybrydowych jest przeprojektowywanie dotychczasowych metod upraw w celu osiągnięcia wielofunkcyjnej orientacji, która wykracza poza czystą produkcję żywności. Metody uprawy mogą rzeczywiście dawać różne wyniki. Produkcja żywności i wspieranie ekosystemu nie muszą się wzajemnie wykluczać. Oba warianty muszą być dostosowane do konkretnych wyników, a to oznacza, że musi być planowana różnorodność. Dyskusja nie powinna ograniczyć się do tego, który kierunek produkcji jest lepszy lub gorszy, ale po prostu uwzględniać, że można poprawić praktycznie wszystko, planując większą różnorodność. Koncepcję tę ilustruje rys. 1. Wynika z niego, że tak naprawdę nie ma znaczenia, gdzie na tej grafice znajduje się nasza metoda produkcji ani czy jest zdefiniowana gdzieś na dole trójkąta (między konwencjonalną a biologiczną uprawą). Kluczem jest odpowiedź na pytanie, na ile dobrze nasza metoda produkcji może zintegrować więcej różnorodności (końcówka trójkąta). Przykładowo może to obejmować uprawę międzyplonów i upraw mieszanych lub przekształcanie marginesów pól bądź obszarów nieprodukcyjnych w siedliska dzikich zwierząt. Niektóre z tych koncepcji omówię bardziej szczegółowo w ostatniej części tego artykułu.
Optymalizacja prac polowych (input)
Od czego zacząć? Pierwszym i decydującym krokiem na drodze do zdrowej gleby jest zmniejszenie ilości środków. Istnieje wiele korzyści wynikających ze zmniejszenia dawek i/lub częstotliwości stosowania nawozów i środków ochrony roślin. Zmniejszenie ilości środków oznacza również niższe koszty czynników produkcji. Dodatkowy zysk rentowności operacyjnej i mniejsze wykorzystanie zasobów operacyjnych może zatem mieć również pozytywny wpływ na środowisko2.
Dane z ponad 800 doświadczeń wykazały, że średnio tylko 51% nawozu azotowego (N) stosowanego w produkcji zbóż jest wchłaniane przez rośliny. Chociaż fosfor (P) nie ulatnia się tak szybko jak azot (N), jest jednak bardzo reaktywny – zastosowane ilości są szybko wchłaniane przez powierzchnię gleby i wiązane w związki organiczno-mineralne oraz kationowo-anionowe.
Może się zdarzyć, że ponad 80% nawozu zastosowanego jako nawóz P wkrótce po zadozowaniu nie jest już dostępne dla rośliny4, co prowadzi do szokująco niskiej wydajności nawozu P wynoszącej 10 do 15%5.
Istnieje niezliczona ilość strategii, które rolnicy mogą zastosować w celu poprawy wydajności nakładów. Poniżej chciałbym omówić cztery z nich:
- całościowe zarządzanie składnikami pokarmowymi,
- środki z dużą zawartością węgla,
- zaprawianie materiału siewnego
- rozpuszczone substancje aplikowane dolistnie.
Oczywiście każde gospodarstwo – niezależnie od tego, czy koncentruje się na zdrowiu gleby czy nie – powinno pracować nad poprawą wydajności stosowanych składników odżywczych. Dlatego strategie te mogą być wdrażane uniwersalnie w prawie wszystkich systemach produkcyjnych. Pierwsza strategia, holistyczne zarządzanie składnikami odżywczymi, ma na celu połączenie wielu metod i wszystkich możliwych środków wykorzystywanych do zarządzania produkcją. Może obejmować: wykorzystanie i łączenie nieorganicznych składników pokarmowych, dodatków organicznych, bionawozów, biostymulatorów, odpadów i produktów ubocznych, zielonego nawozu, międzyplonów i upraw mieszanych (zwłaszcza warzyw)6. Holistyczne zarządzanie składnikami pokarmowymi oznacza wykorzystanie różnych rodzajów środków, dostosowanie ilości składników pokarmowych i czasu ich dozowania do wymagań rośliny, a także – często – monitorowane i oceniane za pomocą kombinacji analiz gleby i liści w celu precyzyjnego dostrojenia ilości nawozu i czasu, a jednocześnie zmniejszania strat i zwiększania wydajności środków i plonu.
Stosowanie środków opartych na węglu wiąże się z włączeniem źródła węgla (C) do wszystkich środków – przede wszystkim nawozów i pestycydów. Znany gleboznawca, Rattan Lal z Carbon Management i Sequestration Center na Ohio State University, często twierdził, że rewolucja NPK powinna być właściwie rewolucją CNPK, która obejmuje również bardziej zrównoważone spojrzenie na rolę C w zarządzaniu żyznością gleby.
Klasycznym przykładem tego może być stosowanie nawozów mineralnych razem z nawozami organicznymi. Innymi źródłami węgla, które są często mieszane z innymi środkami, są melasa, kwasy humusowe i fulwowe, ekstrakty z wodorostów, aminokwasy, hydrolizaty rybne i inne ekstrakty roślinne7. Te źródła węgla można mieszać z płynami, które są później wstrzykiwane do bruzdy nasiennej lub aplikowane na liście, lub stosowane w postaci granulatu. Źródła węgla można również mieszać z konwencjonalnymi syntetycznymi składnikami pokarmowymi i wysiewać gotowe do użycia pełne nawozy na bazie węgla w formie granulatu8,9.
Trzecia opcja – zaprawianie materiału siewnego to szczególnie skuteczna metoda dostarczania składników pokarmowych poprzez umieszczanie bardzo małych ilości substancji pokarmowych bezpośrednio na nasionach, co może ogromnie zwiększyć wydajność pobierania środków w porównaniu z substancjami, które są po prostu aplikowane do gleby. Powstało już dużo prac na temat stosowania środków odżywczych10,11. Jednak wśród rolników dostrzegam tendencję do stosowania większej ilości bionawozów i biostymulatorów, ponieważ środki na bazie biologicznej wydają się bardziej skuteczne we wspieraniu mikroflory glebowej, o czym świadczą fantastyczne okrywy kłączowe, które sam widziałem po takich biologicznych środkach. Przykłady obejmują nawozy organiczne, takie jak ekstrakty z kompostu i ekstrakty z kompostu robaczkowego (vermikompostu), specjalne szczepionki mikrobiologiczne (takie jak mikoryzy lub bakterie wiążące azot) bądź mieszanki różnych znanych gatunków drobnoustrojów. Opcje biostymulatorów często obejmują materiały, takie jak melasa, kwasy humusowe i ekstrakty z wodorostów.
Stosowanie dolistne, czwarta strategia, jest powszechnie uznawane za metodę bardziej wydajną i ekonomiczną niż środki stosowane doglebowo12. Te ostatnie mają tendencję do wypłukiwania, ulatniania się lub łączenia z innymi minerałami, które przynoszą skutki odwrotne do zamierzonych. Dlatego, jeśli składniki pokarmowe są podawane bezpośrednio na liść rośliny, można uniknąć niechcianych wiązań i braku równowagi w glebie. Chociaż środki dolistne mogą być bardziej efektywne, to skutek ich stosowania może ulegać znacznym wahaniom. Istnieją w tym względzie pewne ograniczenia, dlatego trzeba dobrze wszystko rozważyć, aby zapewnić odpowiednie i skuteczne przyswajanie. Przyjrzyjmy się bliżej niektórym z tych czynników.
Ukierunkowana wydajność przy stosowaniu aplikacji dolistnych
Na powodzenie aplikacji dolistnej ma wpływ wiele zmiennych. Dlatego przy podejmowaniu decyzji o dozowaniu dolistnym należy wziąć pod uwagę wiele czynników. Temat ten jest wystarczająco obszerny i mógłby wypełnić cały artykuł, jednak w ramach wstępu chciałbym w dużym skrócie nakreślić niektóre kluczowe związane z nim idee: składniki pokarmowe są wchłaniane przez liść głównie na dwa sposoby: przez aparaty szparkowe i mikropory w kutikuli. Jeśli rozumie się tę kwestię, to można efektywniej planować aplikacje. Ze względu na to, że aparaty szparkowe znajdują się na spodniej stronie liścia, zaś mikropory po obu stronach (a zwłaszcza u podstawy trichomy), ważne jest, aby podczas opryskiwania dotrzeć do obu stron liści, co ostatecznie oznacza większą powierzchnię wchłaniania dla obu metod. Aparaty szparkowe i mikropory otwierają się szerzej, im jest wilgotniej, dlatego dolistną aplikację środka najlepiej wykonywać wczesnym rankiem lub późnym wieczorem13 (zob. ryc. 2). Należy unikać opryskiwania przy wysokich temperaturach lub w ciągu dnia.
Może to być oczywiście trudne dla dużych gospodarstw – dlatego oprysk rano i wieczorem powinien być stosowany priorytetowo na obszarach ze słabszym łanem, aby rośliny miały optymalną szansę na dobry rozwój. Jeśli chodzi o skład cieczy roboczej, należy wziąć pod uwagę takie czynniki jak: rozpuszczalność składników pokarmowych, chelatacja, koncentracja składników pokarmowych, wartość pH cieczy roboczej oraz adiuwant zwiększający przyczepność:
- Rozpuszczalność: aby zapewnić optymalną penetrację liści, środki muszą być rozpuszczalne w wodzie.
- Chelatacja: Zawsze łączyć ze środkiem, który jest źródłem węgla, mineralne składniki pokarmowe łączyć kompleksowo. Poprawia to penetrację i zapobiega szkodliwym korelacjom między składnikami pokarmowymi. Bardzo dobrze sprawdza się melasa, kwasy fulwowe, aminokwasy i wodorosty.
- Koncentracja składników pokarmowych: Jeśli stężenie cieczy roboczej jest zbyt słabe, wchłanianie przez powierzchnię liści jest powolne. Przewodnictwo właściwe (EC) cieczy roboczej od 1,5 do 3 mS/cm jest dobrą wytyczną i można ją łatwo zmierzyć za pomocą miernika ec.
- Wartość pH cieczy roboczej: ogólnie patrząc, idealna jest wartość około 6 pH, niezależnie od maksymalnych lub minimalnych wartości specjalnych środków lub funkcji. Bardzo twardą wodę o wysokim pH należy przed mieszaniem uzupełnić substancjami odżywczymi.
- Adiuwant zwiększający przyczepność: wydłuża czas przyczepności i chroni przed deszczem.
Staranny dobór mieszanki oprysku i czasu aplikacji może znacznie poprawić reakcję rośliny na stosowanie dolistne. Zrozumienie czynników, które wpływają na wchłanianie i wykorzystanie rozpuszczonych substancji zaaplikowanych dolistnie, pomaga zmienić postawę wyrażającą się w słowach: „miejmy nadzieję, że będzie dobrze” lub „módlmy się, by się udało” na bardziej aktywną.
I co dalej?
Poprawa wydajności środków, a tym samym zmniejszenie ich ilości w całym systemie produkcji, jest idealnym punktem wyjścia do przestawienia się w kierunku zdrowej gleby. Proces ten ma zarówno korzyści ekonomiczne, jak i środowiskowe. Rolnicy będący na tym pierwszym etapie przemian mogą również włączyć proces zamiennika środków – nawozy i pestycydy zostaną zastąpione środkami biologicznymi. Na przykład nawozy azotowe można zastąpić bakteriami wiążącymi azot lub fungicydy zastąpić grzybobójczymi wyciągami roślinnymi. W obrębie tych biologicznych alternatyw istnieje wiele mieszanin i substancji. W następnym artykule, który ukaże się online, będziemy analizować zastosowanie tych materiałów. Trzeci artykuł z tej serii, który również zostanie opublikowany online, będzie dotyczył organicznych substancji glebowych, ze szczególnym uwzględnieniem koncepcji tworzenia się organicznych substancji glebowych. Idea ta obecnie się krystalizuje. W ostatnich latach rosło zainteresowanie tą dziedziną, w związku z czym pojawiło się wiele nowych badań i pomysłów dotyczących natury materii organicznej gleby, które podważają nasze dotychczasowe myślenie. Te pierwsze trzy artykuły będą dotyczyły poprawy zdrowia gleby. Ich celem jest stworzenie podstaw do czwartego i ostatniego artykułu, który zostanie opublikowany w terraHORSCH. Będzie on dotyczył reorganizacji systemu produkcyjnego dzięki integracji większej różnorodności biologicznej z myśleniem ekologicznym. Przede wszystkim będzie to dyskusja na temat zwiększania różnorodności gatunków w obszarach produkcyjnych różnych roślin uprawnych. Artykuł będzie również dotyczył roli pastwisk, drzew i zarządzania obszarami nieprodukcyjnymi, takimi jak obrzeża pól.
Tutaj znajdziesz więcej informacji dotyczących badań gleby i jej aktywności.
Przypisy
- Organic and Conventional Agriculture: A Useful Framing? (2017). doi: 10.1146/annurev-environ-110615-085750
- Reducing pesticide use while preserving crop productivity and profitability on arable farms. (2017). doi: 10.1038/nplants.2017.8
- Recent Developments of Fertilizer Production and Use to Improve Nutrient Efficiency and Minimize Environmental Impacts. (2009). doi: 10.1016/S0065-2113(09)01008-6
- Phosphorus activators contribute to legacy phosphorus availability in agricultural soils: A review. (2018). doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.08.095
- Phosphorus cycling in UK agriculture and implications for phosphorus loss from soil. (2006). doi: 10.1111/j.1475-2743.2001.tb00020.x
- Integrated nutrient management (INM) for sustaining crop productivity and reducing environmental impact: A review. (2015). doi: 10.1016/j.scitotenv.2014.12.101
- The Use of Biostimulants for Enhancing Nutrient Uptake. (2015). doi: 10.1016/bs.agron.2014.10.001
- A slow release brown coal-urea fertiliser reduced gaseous N loss from soil and increased silver beet yield and N uptake. (2019). doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.08.145
- Nitrogen Dynamics in Soil Fertilized with Slow Release Brown Coal-Urea Fertilizers. (2018). doi: 10.1038/s41598-018-32787-3
- Micronutrient application through seed treatments - a review. (2012). doi: 10.4067/S0718-95162012000100011
- Seed treatments for sustainable agriculture-A review. (2015). doi: 10.31018/jans.v7i1.641
- Foliar fertilization of crop plants. (2009). doi: 10.1080/01904160902872826
- Uptake and Release of Elements by Leaves and Other Aerial Plant Parts. (2011). doi:10.1016/B978-0-12-384905-2.00004-2