Materia organiczna jako wskaźnik jakości gleb. Radosław Kaczyński

Transkrypt

1 Materia organiczna jako wskaźnik jakości gleb Radosław Kaczyński

2 Zagrożenie gleb wymienione w Dyrektywie Glebowej Spadek zawartości materii organicznej w glebie (SOM) został określony w strategii UE w dziedzinie ochrony gleby jako główne zagrożenie dla jakości gleby. Bilans SOM jest głównym kryterium stabilności systemu rolniczej.

3 Najważniejszym wskaźnikiem jakości chemicznej i biologicznej gleb jest zawartość węgla organicznego, względnie zawartość materii organicznej. Materia organiczna bierze udział w tworzeniu gleb i kształtuje ich właściwości chemiczne, sorpcyjne, buforowe i biologiczne. Jest dla roślin źródłem składników pokarmowych, dostarcza mikroorganizmom glebowym energii i węgla, bierze udział w wymianie jonowej, oddziałuje na wzrost i rozwój roślin, wiąże pierwiastki toksyczne dla roślin i pestycydy oraz hamuje rozwój niektórych patogenów roślin. (Paluszek J., 2011) Zawartość materii organicznej w glebie (MO) jest prawdopodobnie najbardziej użytecznym pojedynczym wskaźnikiem trwałości zasobów glebowych, a zatem może być potencjalnie wykorzystany jako wskaźnik zmian zdolności gleby do utrzymania aktualnych plonów i innych funkcji pozaprodukcyjnych. Jest to związane z kluczowymi funkcjami zarówno pod względem chemicznym i fizycznym ogólnej funkcji gleby. (King J., A., 2005)

4 Definicja materii organicznej i jej źródła w glebie Ze względu na złożony charakter substancji próchnicznych oraz wciąż niedostatecznie wyjaśnioną ich budowę, nie istnieje ścisła i uniwersalna definicja próchnicy. Podsumowując te definicje, próchnicę- czyli humus można określić jako: - Mieszaninę amorficznych, ciemno zabarwionych substancji o charakterze koloidalnym, powstającym w glebie w wyniku procesów humifikacji, - Produkt zachodzącej w środowisku glebowym kondensacji polifenoli i aminokwasów - Naturalny produkt biologicznej aktywności środowiska glebowego, powstający w wyniku transformacji resztek organicznych pod wpływem oddziaływania makro- i mikroorganizmów

5 Materię organiczną gleby definiuje się jako: wszystkie występujące w glebie związki zawierające węgiel pochodzenia organicznego. Zalicza tu się zarówno żywe organizmy, jak też obumarłe szczątki organiczne wraz z produktami ich rozkładu i humifikacji, określane mianem substancji organicznej gleby. Materia organiczna gleby Żywe organizmy (edafon) Substancja organiczna gleby Szczątki organiczne Substancje próchniczne (próchnica, humus) Substancje nieswoiste Substancje swoiste

6 Źródła materii organicznej w glebie Najistotniejszym źródłem substancji organicznej w glebie są resztki roślinne. Są to obumarłe części nadziemne roślin, które opadły w czasie wegetacji (ściółka szpilkowa, liściasta, trawiasta), resztki pozbiorowe i obumarłe korzenie. Źródłem substancji organicznej w glebie są również obumarłe ciała makroi mezofauny, ich ekskrementy oraz obumarłe mikroorganizmy. Ważnym źródłem substancji organicznej są nawozy organiczne w postaci obornika, gnojowicy, gnojówki, kompostu. W ostatnich latach rośnie znaczenie egzogennej materii organicznej w postaci np. pofermentów z biogazowni czy tez odpadów poprodukcyjnych z różnych gałęzi przemysłu czy też gospodarki komunalnej.

7 Rola i znaczenie próchnicy w glebie Próchnica dostarcza wiele składników pokarmowych niezbędnych dla wzrostu i rozwoju roślin, co sprawia, że jej zawartość w glebach mineralnych jest powszechnym wskaźnikiem żyzności. W naturalnych warunkach, gdzie człowiek nie ingeruje w środowisko glebowe, podstawowe warunki do prawidłowej wegetacji oraz rolę regulatora większości czynników wzrostu w glebie pełni próchnica.

8

9 Rola i znaczenie próchnicy w glebie - Potencjał produkcyjny glebowa materia organiczna jest głównym źródłem składników pokarmowych roślin, - Właściwości fizyczne - retencja, struktura, podatność na erozję i zagęszczanie, - Właściwości chemiczne - pojemność sorpcyjna, właściwości stabilizacji ph, filtracja zanieczyszczeń - Zapewnienie różnorodności biologicznej, wzmocnienie stanu zdrowia gleby i roślin (funkcje biologiczne).

10 Wpływ MO na właściwości fizyczne i wodne gleb Próchnica sprzyja tworzeniu się wodoodpornej struktury gleb, zapewniając korzystne warunki powietrzno- wodne i cieplne W glebach piaszczystych jedynie próchnica odpowiada za tworzenie agregatów tworzących korzystną strukturę Związki próchniczne mają wysoką pojemność wodną, przez co podnoszą zdolności retencyjne, zwłaszcza w glebach piaszczystych Wysoka zawartość próchnicy wpływa na pochłanianie promieni słonecznych i szybsze ogrzewanie się gleby wiosną, przyspieszając wegetację roślin

11 Wpływ MO na właściwości fizykochemiczne i chemiczne gleby Substancje próchniczne stanowią istotną część glebowego kompleksu sorpcyjnego- odpowiadają za regulowanie stężenia roztworów glebowych Substancje próchniczne sorbują duże ilości jonów Ca, Mg, NH 4, Na, K i H, przez co odpowiadają za magazynowanie w glebie składników pokarmowych dla roślin, pochodzących np. z nawozów Dzięki właściwościom sorpcyjnym, próchnica zwiększa właściwości buforowe gleby, tj. odporność na gwałtowne zmiany ph (zakwaszanie)

12 Wpływ MO na mikroorganizmy i rozwój roślin Związki próchniczne są bardzo ważnym źródłem węgla i azotu, uwalnianych w procesie mineralizacji w formie dwutlenku węgla, amoniaku i innych składników prostych Oprócz węgla i azotu, związki próchniczne uwalniają także inne składniki jak fosfor, potas, wapń, itd., z których korzystają rośliny oraz mikroorganizmy glebowe Gleby uprawne zasobne w próchnicę są bardziej aktywne biologicznie występujące w nich populacje mikroorganizmów są liczniejsze, bardziej czynne i ustabilizowane w swoim składzie gatunkowym. Substancje próchnicze pozytywnie wpływają na nitryfikację wprowadzonego do gleby azotu amonowego i związków azotowych zawartych w samej glebie oraz zmniejszają znacząco straty tego składnika.

13 Wpływ MO na ochronę gleb przed degradacją chemiczną Przy nawożeniu organicznym gleby, fitosanitarne działanie spowodowane jest silnym namnażaniem się w tych warunkach mikroorganizmów saprofitycznych, które są antagonistami fitopatogenów Dzięki wysokim zdolnościom sorpcyjnym materia organiczna chroni glebę przed degradację sorbując m.in. pestycydy, czy też zanieczyszczenia przemysłowe Dzięki zdolnościom buforowym materia organiczna chroni glebę przed zakwaszeniem np. wskutek kwaśnych deszczy

14 Spadek zawartości materii organicznej Jest powodowany przez: - uproszczenie zmianowań, - zaniechanie uprawy roślin wieloletnich z motylkowatymi, które to pozostawiają dużą ilość biomasy w formie resztek, - zaniechanie uprawy międzyplonów z przeznaczeniem na zieloną masę, - niedostateczne nawożenie lub brak nawożenia organicznego w gospodarstwach bezinwentarzowych, - zmianę stosunków wodnych spowodowaną wadliwymi melioracjami

15 Spadek zawartości materii organicznej prowadzi do: - pogorszenia właściwości fizycznych gleb, obniżenia pojemności wodnej, pogorszenia struktury, - zwiększenia podatności gleb na erozję, - zmniejszenia pojemności sorpcyjnej gleb- co wpływa na mobilność substancji szkodliwych w środowisku, - obniżenia aktywności biologicznej gleb, - materia organiczna jest jednym z podstawowych elementów budujących żyzność gleby i jej potencjał produkcyjny

16

17 Sporządzanie bilansu próchnicy w gospodarstwie Aktualna zawartość próchnicy w glebie jest wynikiem równowagi procesów prowadzących do jej nagromadzenia i rozkładu. Procesy te mają charakter mikrobiologiczny, aczkolwiek duży wpływ ma również sposób gospodarowania stosowany przez rolnika. Mając na uwadze potrzebę utrzymania lub podnoszenia żyzności naszych gleb, należy dążyć do dodatniego bilansu materii organicznej w glebie. Przychód (reprodukcja) próchnicy zależy od ilości i jakości resztek pożniwnych oraz dawek nawozów naturalnych i organicznych. Rozchód (mineralizacja lub degradacja) jest efektem jej rozkładu w trakcie uprawy roślin i zależy od ilości i intensywności mechanicznych zabiegów uprawowych i pielęgnacyjnych, płodozmianu itp.

18 Na podstawie struktury zasiewów w gospodarstwie oraz znanej wielkości corocznie stosowanych nawozów organicznych można sporządzić bilans próchnicy. Jego obliczanie przeprowadza się na podstawie współczynników wzbogacania i degradacji gleby w substancję organiczną. Współczynniki określają, czy na przestrzeni roku dana uprawa i stosowany nawóz organiczny powodują wzrost czy też spadek ilości próchnicy w glebie. Niezależnie od stosowanej metody bilansu próchnicy jego zasada ideowa może być przedstawiona następującym równaniem: gdzie: SD - saldo SD = (a b) (Pałosz 2009) a - przychód próchnicy w glebie b - ubytek próchnicy w wyniku jej mineralizacji W Polsce do bilansu próchnicy wykorzystuje się metodę opartą o współczynniki reprodukcji i degradacji z lat osiemdziesiątych zapożyczone z Niemiec, a oficjalnie przyjęte w 2004 roku przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi w Kodeksie Dobrej Praktyki Rolniczej.

19

20 Zawartość materii organicznej- stale badany parametr glebowy w programie Monitoring Chemizmu Gleb Ornych Polski

21 Zagadnienie glebowej materii organicznej w projektach naukowych na szczeblu europejskim Integracja produkcji roślinnej i zwierzęcej projekt Cantogether

22 Wpływ wieloletnich zmian organizacyjno- ekonomicznych w rolnictwie na trend zmian zawartości MO w glebach

23 Projekt polsko- czeski: Gospodarka glebową materią organiczną w regionie nadgranicznym zmiany zawartości i potencjał aplikacyjny egzogennej materii organicznej

24 Niska zawartość próchnicy jako jedno z kryteriów wydzielania OPR (obszarów problemowych rolnictwa) Obszary Problemowe Rolnictwa (OPR) to obszary o ograniczonym potencjale produkcji rolniczej niekorzystnych warunkach glebowo-klimatycznych, nasilonych procesach degradacji gleby i rozdrobnionej strukturze gruntów, a w konsekwencji obszary o małej konkurencyjności gospodarstw, narażone na marginalizację oraz zachwianie procesów społecznych. Do oceny obszarów wiejskich wykorzystano 6 podstawowych czynników mających wpływ na poziom i jakość produkcji rolniczej, degradację gleby i racjonalne wykorzystanie obszarów wiejskich. Obejmowały one obszary m. in. o niskiej zawartości próchnicy < 1,3%,

25 Zmiany zawartości materii organicznej emisja ditlenku węgla OM f OM t i a OM i b gdzie a = -0,0221; b = 0,0406; R2 =0,39; n = 371 t - okres czasu pomiędzy pomiarami; symbole OM z indeksami i i f oznaczają odpowiednio wartości próchnicy pomierzone w latach i 03.

26 Zagęszczenie gleb model ALCOR

27 Dziękuję za uwagę