Deficyt próchnicy
Najważniejsze znaczenie praktyczne w przywróceniu żyzności gleby ma nawożenie organiczne i masa resztek pożniwnych, jeśli taka pozostaje na polu. W biochemicznych procesach mikrobiologicznego rozkładu związków organicznych tworzy się próchnica, czyli inaczej humus glebowy, nadający podłożu ciemne zabarwienie, które świadczy o żyzności i produktywności gleby. Próchnica glebowa jest złożoną substancją organiczną, składa się z wielu frakcji o różnej barwie, rozpuszczalności w wodzie i łatwości mineralizacji. Niestety stwierdza się jej wyraźny deficyt w polskich glebach. Zależnie od regionu Polski gleby ubogie w próchnicę i słabo próchniczne (< 2% próchnicy) stanowią 40-72% gruntów rolnych. W ostatnich 10 latach zawartość próchnicy w naszych glebach spadła średnio o ok. 40% i jest najniższa w krajach Unii Europejskiej. W rejonie grójeckim, wg K. Zachaja, gleby próchniczne (> 4% próchnicy) stanowią zaledwie 1,5% tych badanych, średnio próchniczne (2,01-4%) – 14,5%, słabo próchniczne (1,01-2% próchnicy) – aż 73,9%, a ubogie w próchnicę (0,1-1%) – 10,1%.
Zapas próchnicy w glebie można i należy regulować, np. przez racjonalny system uprawy roślin, ich prawidłowe zmianowanie oraz nawożenie organiczne. Stwierdzono, że uprawa roślin okopowych, przemysłowych i zbóż działa ujemnie na bilans glebowej materii organicznej, natomiast traw i roślin motylkowych wieloletnich – dodatnio. Płodozmiany o dużym udziale roślin okopowych pozostawiają małą masę resztek pożniwnych o niskim współczynniku humifikacji, a to może prowadzić do spadku ilości próchnicy, jeżeli nie będzie się używać nawozów organicznych. W sadach płodozmian ma jednak małe zastosowanie, a źródłem próchnicy są tam przede wszystkim materiały organiczne wprowadzane do gleby: nawozy naturalne (obornik, gnojowica), resztki pożniwne (słoma), nawozy zielone, komposty, odpady z gospodarki komunalnej oraz przemysłu (osady ściekowe, trociny). Materiały te różnią się szybkością humifikacji, czyli zdolnością do odtwarzania próchnicy.
Kwasy humusowe (KH)
Są naturalnym składnikiem próchnicy w glebie i tworzą tzw. swoiste substancje próchniczne, czyli kompleks bezpostaciowych substancji organicznych o barwie od żółtej poprzez brunatną do czarnej. Do kwasów humusowych (są różnorodne pod względem chemicznym) zalicza się kwasy huminowe i fulwowe oraz huminy. Obok naturalnych źródeł kwasów humusowych (KH), czynnikiem regulującym zapas próchnicy w glebie mogą być także preparaty humusowe, które są na rynku od kilku lat. Zainteresowanie nimi sadowników będzie prawdopodobnie rosło, gdyż w rejonach o intensywnej produkcji sadowniczej przybywa wyeksploatowanych kwater, a możliwość zakupu ziemi nieużytkowanej sadowniczo jest ograniczona. Utrudniona jest też dostępność nawozów naturalnych, np. obornika. Nie bez znaczenia jest również fakt, że substancja organiczna w oborniku czy kompoście w większości ulega mineralizacji, w mniejszej zaś części – humifikacji, prowadzącej do powstania próchnicy, w tym kwasów humusowych (jest szybko mineralizowana bez tworzenia żyznego humusu), a naturalny proces humifikacji materii organicznej w glebie jest powolny i długotrwały. W takiej sytuacji warto skorzystać z gotowych nawozów organiczno-mineralnych, tzw. polepszaczy glebowych, nazywanych też koncentratami próchnicy. Mogą być one nieodzowne, jeśli sadownik podejmuje decyzję o zakładaniu nowego sadu na glebie, do której wcześniej nie wprowadzono odpowiednio dużej ilości materii organicznej.
Źródła kwasów humusowych
Kwasy humusowe mogą pochodzić z różnych źródeł, jednak najlepszymi parametrami dotyczącymi gęstości, stosunku C : N i jednorodności charakteryzują się te uzyskane z leonardytów (kopaliny będące formą pośrednią między torfem a węglem brunatnym). Zawierają one ponad 50% kwasów humusowych. Ich bogatym źródłem jest również węgiel brunatny (do 30% tych związków). Technologia pozyskiwania kwasów humusowych z węgla polega na kompleksowej ekstrakcji kwasu huminowego w podziemnym procesowaniu węgla brunatnego, co pozwala na zamianę pod ziemią części miękkich węgla brunatnego (z pomocą kultur bakterii) na kwas huminowy. Kilogram koncentratu stałego zawiera tyle samo KH, co 30 ton obornika, przy czym KH działają szybciej i czas ich oddziaływania na glebę jest dwukrotnie dłuższy niż obornika.
Można wydzielić trzy frakcje organiczne kwasów humusowych, ze względu na ich różnorodność i zmienność strukturalną.
■ Kwasy huminowe to frakcja związków próchnicznych o barwie ciemnobrązowej do czarnej, które mogą być ekstrahowane z gleby tylko za pomocą rozpuszczalników alkalicznych (NaOH, KOH). Są nierozpuszczalne w wodzie w warunkach kwaśnych (pH < 2), a więc w dużo mniejszym stopniu wymywane z gleby, dlatego można je w sadach stosować jednorazowo na początku okresu wegetacji. Obok minerałów ilastych kwasy huminowe są jednymi z ważniejszych elementów kompleksu sorpcyjnego gleby.
■ Kwasy fulwowe to frakcja związków próchnicznych o barwie żółtej do żółtobrązowej. Ich cząsteczki są mniejsze, a budowa jest bardziej złożona od kwasów huminowych. Kwasy fulwowe cechują się wysoką zdolnością sorpcyjną – zwiększają zatrzymywanie jonów w kompleksie sorpcyjnym we wszystkich rodzajach gleb, co sprawia, że dostępność składników mineralnych dla roślin jest zwiększona. Frakcja ta ogranicza proces bielicowania gleb (wypłukiwania tlenków żelaza, krzemionki, fosforu i manganu w głąb gleby, co pogarsza jej właściwości fizyczne i sprzyja wymywaniu składników pokarmowych poza obręb korzeni). Kwasy fulwowe są rozpuszczalne w wodzie w całym zakresie pH i w warunkach naturalnych szybko przemieszczają się w głąb gleby. Wykorzystując je w praktyce sadowniczej trzeba uwzględnić konieczność ich uzupełniania w postaci kolejnych dawek preparatów. Kwasy fulwowe są szczególnie przydatne do podawania poprzez systemy fertygacji.
■ Huminy i ulminy to trzecia grupa, prawie nierozpuszczalna w żadnych odczynnikach chemicznych – frakcja związków próchnicznych o barwie czarnej nierozpuszczalnych w wodzie w całym zakresie pH. Huminy należą do najmniej zbadanych substancji próchnicznych.
[NEW_PAGE]Wpływ kwasów humusowych na właściwości fizyczne gleb
Kwasy humusowe wpływają przede wszystkim na poprawę struktury gleby i jej utrwalenie. Mając właściwości sklejania cząstek szkieletowych gleby w większe tzw. agregaty wpływają na tworzenie się struktury gruzełkowatej, poprawiając stosunki powietrzne. Jest to korzystne zarówno dla gleb piaszczystych (zwiększenie zwięzłości), jak i ciężkich (rozluźnienie i napowietrzanie). Dzieje się to głównie za sprawą kwasów fulwowych, które mają właściwości elektrodynamicze i „rozdrabniają” nadmiernie zagęszczone koloidy glebowe. W obecności kwasów fulwowych nawet bardzo wilgotna gleba zachowuje strukturę gruzełkowatą (również na glebach zalanych, podmokłych i ciężkich poprawia się ich napowietrzenie).
Związki próchniczne mają wysoką pojemność wodną, co jest właściwością cenną głównie dla gleb piaszczystych. Mogą zatrzymać 3-, a nawet 5-krotnie więcej wody niż same ważą i to w formie dostępnej dla roślin. Zmniejszają tym samym zagrożenie suszą. Użycie skoncentrowanego preparatu próchnicowego wprowadza do gleby olbrzymią ilość cząstek koloidalnych, co obniża ilość niekorzystnych przestworów ponadkapilarnych w glebie (takich, w których roztwór glebowy podlega prawom grawitacji i spływa do wód gruntowych), a zwiększa się znaczenie przestworów mniejszych – kapilarnych (te zatrzymują roztwór glebowy w kapilarze, efektem tego jest zwiększenie pojemności wodnej warstwy uprawnej). Na glebach lekkich zwiększa się więc retencja wody (gleba dłużej utrzymuje wilgoć). Poprzez zwiększenie zdolności koloidów do wiązania wody KH zapobiegają również powierzchniowemu odpływowi wody, pękaniu i erozji gleby. Dzięki ciemnemu zabarwieniu, gleby bogate w próchnicę silniej pochłaniają promienie słoneczne i mają również lepsze właściwości termiczne.
Wpływ kwasów humusowych na właściwości chemiczne gleb
Kwasy huminowe tworzą kompleksy z minerałami ilastymi, tworząc kompleksy organiczno-mineralne poprawiające sorpcję gleby. Kwasy fulwowe mają większą niż huminowe zdolność sorpcyjną w stosunku do jonów metali (m.in. Mg, Mn, Fe, Al) oraz fosforu i uwalniają je w miarę zapotrzebowania roślin. Dzięki temu zawarte w nawozach składniki mineralne są zatrzymywane w strefie korzeniowej i zmniejsza się ich wypłukiwanie w głąb gleby. Na glebach lekkich kwasy humusowe ograniczają wymywanie azotu i potasu (nawet o 50%), magnezu i wapnia (również poprzez stymulowanie rozwoju włośników korzeniowych i pobierania nawozów z większej powierzchni korzeni). Mogą znacznie poprawić pobieranie fosforu (nawet o 60%), redukując jego wiązanie w glebie.
Związki próchniczne i zawarte w nich kwasy humusowe wpływają bowiem na zdolności buforowe gleb, regulując i stabilizując ich odczyn (zarówno zbyt kwaśny, jak i zbyt zasadowy). Buforowość to zdolność gleby do przeciwstawiania się zmianom odczynu, mimo działania czynników zakwaszających i zależy ona głównie od obecności w glebie części ilastych, próchnicy i węglanu wapnia. Kwasy humusowe zapobiegają w ten sposób uwstecznianiu składników oraz umożliwiają przechodzenie ich w formy przyswajalne, przez co zwiększa się znacznie dostępność dla roślin wielu mikro- i makroskładników. Działając chelatująco na jony metali ograniczają też ich wzajemne antagonizmy i również w ten sposób ułatwiają ich pobieranie przez system korzeniowy (jednocześnie ograniczają też mobilność niekorzystnych metali ciężkich – kadmu, ołowiu, zmniejszając ich pobieranie przez rośliny). Próchnica jest też podstawowym źródłem azotu i fosforu, które w tej postaci są magazynowane w glebie, a po mineralizacji stają się dostępne dla roślin wyższych. Wiedząc o tych właściwościach KH można więc obniżyć dawki nawozów mineralnych, bez negatywnych skutków dla plonu. Na potwierdzenie tej tezy można przytoczyć stwierdzenie, że związki próchnicy są w stanie zmagazynować 4-12 razy więcej składników pokarmowych niż część mineralna gleby (odpowiadają za 20-70% całkowitej pojemności sorpcyjnej gleby). Stosowanie intensywnego nawożenia doglebowego na stanowiskach ubogich w kwasy humusowe jest więc z pewnością mało efektywne.
Wpływ kwasów humusowych na właściwości biologiczne gleb
Kwasy humusowe mogą stymulować wzrost i namnażanie się pożytecznych mikroorganizmów glebowych (m.in. bakterii z rodzajów Azotobacter i Nitrosomonas), wpływając między innymi na polepszenie wymiany gazowej w glebie. Ponadto makro- i mikroorganizmy glebowe czerpią z substancji organicznej niezbędną energię i mineralne składniki pokarmowe. Gleby zasobne w próchnicę odznaczają się zdecydowanie wyższą aktywnością biologiczną. Dzięki niej szybsza jest mineralizacja opadłych liści, skoszonej trawy czy każdej innej materii organicznej stanowiącej resztki pożniwne.
Wpływ kwasów humusowych na procesy fizjologiczne drzew i krzewów
Związki próchniczne zawierają wiele tzw. substancji wzrostowych, np. witamin, auksyn, niektórych innych kwasów organicznych czy substancji o charakterze antybiotyków, które intensyfikują ważne procesy fizjologiczne roślin (gospodarkę wodną, oddychanie i fotosyntezę, m.in. przez uaktywnienie enzymów roślinnych) oraz działają jako organiczne katalizatory wielu procesów biologicznych. Korzenie roślin w glebie z dużą zawartością próchnicy mają optymalne warunki do wzrostu (fot. 1, 2), oddychania, pobierania wody i łatwy dostęp do składników pokarmowych.
Doświadczenia z Rosahumusem na nowozałożonej plantacji truskawek ‘Elsanta’ w SZD w Brzeznej – po prawej sadzonka z poletka z Rosahumusem, fot. K. Zachaj, Agrosimex
Próchnica i zawarte w niej kwasy stymulują rozwój włośników korzeniowych, ułatwiając sprawniejsze pobieranie składników pokarmowych z gleby (z większej powierzchni). Na stanowiskach wzbogaconych w kwasy humusowe stwierdza się zwiększenie produktywności drzew owocowych (plony są o 10-20% wyższe – fot. 3), poprawę jakości i wartości biologicznej plonu. Lepsza jest też kondycja drzew i ich odporność na stres. Ponadto substancje próchniczne mogą przeciwdziałać występowaniu niektórych chorób (fitosanitarne działanie jest spowodowane silnym mnożeniem się mikroorganizmów saprofitycznych, które są antagonistami fitopatogenów).
Z prawej drzewko nawożone Rosahumusem (3 rok po zastosowaniu), z lewej – kontrola, fot. K. Zachaj, Agrosimex
Kwasy humusowe w praktyce
Kwasy humusowe są szczególnie pożądane i efektywne w młodych nasadzeniach i na glebach ubogich w próchnicę oraz tam, gdzie zaniedbano nawożenie obornikiem. KH przywracają żyzność również „zmęczonej glebie”. Inne praktyczne wykorzystanie KH to zastosowanie ich na stanowiskach, które były podtopione przez intensywne opady deszczu, z czym zawsze wiąże się pogorszenie żyzności gleby, którą powinno się szybko przywrócić. Woda dłużej zalegająca niszczy strukturę gleby, wymywa składniki pokarmowe i powoduje zamulenie gleby, a przez to śmierć tlenowych mikroorganizmów i uszkodzenia systemu korzeniowego roślin. Zastosowanie wówczas kwasów humusowych może szybko przywrócić glebie jej funkcje.
Roztwory preparatów próchnicowych, (te dobrze rozpuszczalne w glebie), podaje się w formie opryskiwania gleby (np. za pomocą belki herbicydowej), przez moczenie w nich korzeni lub poprzez systemy nawadniające. Produkty sypkie rozsiewa się łącznie z nawozami mineralnymi. Środki te podaje się przed sadzeniem drzewek lub pogłównie.
[NEW_PAGE]Preparaty zawierające kwasy humidowe dostępne na rynku
Rosahumus produkowany przez belgijską firmę Rosier (sprzedawany przez Agrosimex) jest nawozem organiczno-mineralnym, zawierającym 56% materii organicznej, w której skład wchodzą: kwasy humusowe (85%), potas (12% K2O) i żelazo (0,6% Fe). Otrzymywany jest w procesie alkalicznej ekstrakcji kopalin. Ma postać czarnych błyszczących, małych płytek dobrze rozpuszczalnych w wodzie i tworzących ciemnobrązowy i klarowny roztwór, niezatykający dysz opryskiwaczy. Stosuje się go w formie opryskiwania doglebowego przed sadzeniem drzew na całą powierzchnię uprawy. Po oprysku nawóz najlepiej wymieszać z glebą. Bardzo ciekawe wyniki uzyskano również mocząc korzenie drzewek tuż przed ich sadzeniem w 1% roztworze Rosahumusa (wystarczy krótkie umieszczenie korzeni w roztworze preparatu). W sadach już posadzonych nawóz stosuje się w formie oprysku doglebowego – w rzędach późną jesienią lub wczesną wiosną na mokrą glebę w dawce 3-6 kg/ha w 300-500 l wody. Wyższą dawkę nawozu podaje się na glebach lekkich, ubogich w próchnicę. Ponadto na takich glebach nawóz najlepiej stosować przez kolejne 2-3 lata po posadzeniu drzew (tylko w ich rzędy). Preparat poprawia żyzność gleby na okres do 5 lat. Rosahumus posiada świadectwo kwalifikacji produktu do stosowania w rolnictwie ekologicznym.
Inne preparaty zawierające kwasy humusowe i fulwowe dostępne w handlu to produkty hiszpańskie.
Solum H80 (76% kwasów huminowych oraz 4% kwasów fulwowych i 12% potasu), jest sypkim produktem i trudno wymywanym z gleby a więc dłużej poprawiającym jej właściwości. Preparat ten należy stosować na początku okresu wegetacji w dawce 3-10 kg/ha.
Zaleca się używanie go oddzielne ( fot. 3) lub po wymieszaniu z nawozami (fot. 4) sypkimi lub granulowanymi.
Solum H80 jest sypkim produktem…
… który zaleca się używać po wymieszaniu z nawozami sypkimi lub granulowanymi, fot. K. Krupa, Azelis
Solum F30 to z kolei płynna materia organiczna zawierająca 30% ekstraktu humusowego – w litrze preparatu (1,16 kg) znajduje się 348 g kwasów fulwowych. Ten płynny polepszacz glebowy jest w 100% rozpuszczalny w wodzie, odpowiedni do stosowania z wykorzystaniem systemów nawadniających lub za pomocą opryskiwania gleby. Zalecany jest do upraw sadowniczych w dawce 3-6 l/ha co 7-10 dni (około 40-80 l/ha rocznie, w ciągu całego okresu wegetacyjnego – niższe dawki są zalecane w uprawach młodych). Solum F30 może być używany z większością nawozów używanych w fertygacji. Działanie kwasów fulwowych jest szybsze niż kwasów huminowych, dlatego polecany jest głównie dla gatunków o krótkim okresie wegetacji np. warzyw.
Radix-Cal – to płynny preparat zawierający wapń (15%), skompleksowany kwasami organicznymi, fulwowymi, całkowicie rozpuszczalny w wodzie. Można go stosować poprzez systemy nawadniające lub w formie opryskiwań. Jako uzupełnienie wapnia w glebie poleca się go stosować raz w tygodniu w dawce 5-6 l/ha, a jako polepszacz gleby – w dawce większej 10-20 l/ha (2-3 razy w roku). Preparaty te są oferowane w Polsce przez firmę Azelis Poland Sp. z o.o.
Humistar to kolejny hiszpański koncentrat próchnicy, którego dystrybutorem w Polsce jest firma Tradecorp. Całkowita zawartość ekstraktu humusowego w Humistarze to 15%, w tym kwasów huminowych 12%, a fulwowych 3% (wagowo). Jest to jednorodna, czarnobrązowa, gęstawa ciecz. Rozcieńczona wodą tworzy w każdej proporcji klarowne roztwory. Preparat stosuje się poprzez moczenie korzeni w 3% roztworze, podlewanie dołków, w które sadzi się drzewka lub fertygację po posadzeniu, w dawce 4 razy po 8 l/ha. Z kolei w kwaterach drzew 2-letnich i starszych – poleca się opryskiwanie gleby w pasach herbicydowych na wiosnę, po jej rozmarznięciu – w dawce
20 l/ha z maksymalną ilością wody (a jeśli na całą powierzchnię sadu to w dawce większej – 40-50 l/ha). Humistaru nie należy mieszać z glifosatami.
Mgr Barbara Błaszczyńska, Kujawsko-Pomorski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Minikowie, Oddział Zarzeczewo
