Organizmy pożyteczne w gospodarstwie ekologicznym i ogrodzie przydomowym (pełnione funkcje i sposoby ochrony)

Tegoroczny cykl audycji zamierzamy poświęcić omówieniu wszystkich tych elementów środowiska, które mają naturę biologiczną i wspierają działania rolnika na polu uprawnym. Organizmów tych jest bardzo dużo, a poza tym istnieją między nimi złożone relacje, które wymagają głębszego omówienia oraz ukazania ich natury, różnych uwarunkowań i pełnionych funkcji. Z racji złożoności procesów biologicznych będzie to z pewnością wiedza wymagająca pewnego uproszczenia, tak by mogli z niej skorzystać nie tylko rolnicy, ale także posiadacze działek i ogrodów przydomowych.

Wszelkie dotychczasowe poczynania w ochronie roślin, ochronie krajobrazu i urządzaniu środowiska pól uprawnych miały w głównej mierze charakter defensywny. W ochroŹnie roślin zajmowaliśmy się dotąd głównie populacjami szkodników, mniej budowaniem silnej pozycji ich wrogów naturalnych. Dzisiaj i w przyszłości dążyć musimy do tego, aby układy biocenotyczne miały możliwie wysoki stopień stabilności, wewnętrznej rówŹnowagi i aby posiadały w miarę duże rezerwy biologiczne, które mogą być uruchaŹmiane w przypadkach gradacji szkodników, bądź nasilonego oddziaływania innych czynników negatywnych.

Dzisiaj zajmiemy się kwestią podstawową jaką stanowi życie gleby. Co prawda gleba uprawna nie żyje w sensie dosłownym, nie mniej jednak powstaje dzieki organizmom żywym i cała wypełniona jest nimi lub produktami ich działalności. Bez wnikania w klasy bonitacyjne i kompleksy uprawowe, które określają jej przydatność rolniczą zwrócimy uwagę na te jej składniki, dzieki którym otrzymujemy zdrowe produkty żywnościowe.

Gleba jest jednym z podstawowych elementów wspierających życie na Ziemi. Większość funkcji i procesów występujących w glebie napędzana jest przez organizmy żywe. Zdrowotność gleb zależy od szeregu różnych podziemnych form życia, od bakterii i grzybów po owady, dżdżownice i krety. Bogata różnorodność biologiczna jest źródłem korzyści dla żyzności i wartości produkcyjnej gleb, a także odgrywa pewną rolę w łagodzeniu zmian klimatycznych, magazynowaniu i oczyszczaniu wody, dostarczaniu antybiotyków oraz zapobieganiu erozji.

W rolnictwie często mówimy o urodzajności gleby i zastanawiamy się czym ona jest. Czy jest czymś stałym, czy podlega zmianom? Wiemy, że miarą urodzajności jest urodzaj, czyli PLON. Często się on zmienia. Zależy on w dużym stopniu od kultury gleby, w tym w szczególności od: odczynu, stosunków powietrzno-wodnych, akumulacji próchnicy i składników pokarmowych, a także aktywności biologicznej gleby.

Jednym z czynników który występuje w niedoborze w naszych glebach uprawnych jest niska zawartość próchnicy. Gleby ubogie w próchnicę o zawartości poniżej 2% stanowią w Polsce około 40-72 % gruntów rolnych (byłoby dobrze gdyby ten poziom kształtował się powyżej 3%). Zawartość próchnicy w glebach na terenie naszego kraju spadła w ostatnich dziesięcioleciach o około 40% i jest najniższa w UE. Trzeba dodać, że wysokie nawożenie mineralne przyspiesza rozkład materii organicznej w glebie.

• spadek właściwości fizykochemicznych gleby,
• osłabienie zdolności gromadzenia wody z opadów atmosferycznych,
• przy dużej ilości opadów negatywnym skutkiem jest łatwe wypłukiwanie składników pokarmowych w głąb profilu glebowego (głównie azotu i potasu),
• zaburzenia w pobieraniu składników pokarmowych,
• ograniczenie wzrostu i plonowania roślin uprawnych.

• resztki pożniwne - obumierające części systemu korzeniowego i strefy nadziemnej,
• nawozy zielone - uprawiane na przyoranie mieszanki roślin nawozowych i fitosanitarnych o szybkim przyroście masy,
• ściółki organiczne - ściółki przeciwdziałają-ce zachwaszczeniu, ogranicza-jące nadmierne parowanie, podnoszące temperaturę gleby,
• nawozy organiczne: obornik, gnojowica, pomiot, komposty - stosowane doglebowo lub na jej powierzchnię
• wprowadzane do gleby organiczne pozostałości technologicznych procesów przetwórczych,
• podlegające rozkładowi szczątki mikro- i mezofauny glebowej oraz innych organizmów,
• różne frakcje próchnicy glebowej powstające w procesie mineralizacji i humifikacji materii organicznej.

• dostarczaniu składników pokarmowych - materia organiczna gleby jest poważnym źródłem makro- i mikroskładników pokarmowych dla roślin i drobnoustrojów (N, P, S, Zn, B, Cu),
• regulowaniu dostępności i stężenia składników pokarmowych oraz regulowanie odczynu gleby (produkty przemian materii organicznej są istotnym składnikiem kompleksu sorpcyjnego, które znacznie powiększają zdolności sorpcyjne gleb; organiczna część tego kompleksu może "wchłonąć" 12 razy więcej kationów niż część mineralna; kationy wymienne: Ca++, Mg++, Na+, K+, NH4+ i inne zasorbowane przez frakcje organiczne są łatwiej z nich wypierane niż kationy zasorbowane przez mineralne części gleby; w glebach lekkich, zawierających małe ilości iłu koloidalnego, tylko frakcje próchnicy wykazują właściwości sorpcji wymiennej; dzięki zdolnościom sorpcyjnym, substancje organiczne regulują odczyn gleb oraz stężenie składników pokarmowych w roztworze glebowym),
• ochronie roślin uprawnych i produktów rolniczych przed nadmiernym skażeniem metalami ciężkimi i pestycydami.

• chemicznym wiązaniu związków toksycznych - Substancje próchnicowe mogą tworzyć stosunkowo trwałe połączenie z metalami ciężkimi - Cu, Ni, CO, Zn, Pb i innymi. Trwałe połączenia mogą powstawać też między odpowiednimi frakcjami próchnicy glebowej a herbicydami. Przyłączone związki tracą swoje właściwości toksyczne
• mikrobiologicznym rozkładzie substancji szkodliwych - Duża ilość materii organicznej w glebie, sprzyjająca silnemu namnożeniu się drobnoustrojów, wzmaga proces wykorzystania szkodliwych pestycydów, które stają się dla mikroorganizmów źródłem węgla i innych pierwiastków potrzebnych do życia,
• biologicznej kumulacji toksyn i skażeń w organizmach glebowych,
• oddziaływaniu strukturotwórczym na glebę - substancje próchnicowe, produkty działalności drobnoustrojów i fauny glebowej wpływają na tworzenie się gruzełków glebowych o średnicy 0,5-3,0 mm. Ważną rolę w tworzeniu agregatów glebowych spełniają produkty działalności drobnoustrojów o konsystencji śluzów. Gruzełkowatość warunkuje korzystny układ powietrzno-wodny w glebie. W glebach luźnych substancje organiczne działają jako lepiszcze strukturotwórcze (zwiększa się zwięzłość tych gleb). W glebach cięższych, pod wpływem produktów przemiany materii organicznej, zwięzłość się zmniejsza,
• oddziaływaniu fitosanitarnym na glebę - materia organiczna wzmaga rozwój organizmów antagonistycznych, stanowiących istotny element oporu środowiska wobec patogenów:
- bakterii i grzybów pasożytujących na mikroorga-nizmach chorobotwórczych,
- bakterii i grzybów owadożernych,
- nicieni entomofilnych porażających glebowe stadia szkodników
- korzystnie oddziaływującej mezofauny glebowej,
• podnoszeniu temperatury gleby - wydzielająca się w glebie podczas rozkładu substancji organicznych przez mikroorganizmy energia termiczna wpływa na ocieplenie się środowiska glebowego. Z 1 tony suchej masy nawozów zielonych drobnoustroje wytwarzają około 5 mln kcal ciepła. Jest to ilość jaką można otrzymać ze spalenia 0,5 tony węgla kamiennego. Ziemie nawożone materią organiczną wytwarzają 15 razy więcej ciepła niż takie, które są nawożone wyłącznie nawozami mineralnymi. Zwykle ciemno zabarwione gleby o większej zawartości frakcji humusowych pochłaniają też bardziej energię słoneczną, co podnosi dodatkowo temperaturę gleby. Należy pamiętać, że gleby cieplejsze są bardziej produktywne.

• Fauna glebowa odpowiada za obróbkę "grubą". - jej główna rola to rozdrobnienie resztek roślinnych, dzięki czemu ułatwione są procesy rozkładu i tworzenia próchnicy pod wpływem drobnoustrojów.
• Mikroflora glebowa - odgrywa decydującą rolę w procesach mineralizacji i humifikacji materii organicznej.

Próchnica, czyli humus to: bezpostaciowa substancja organiczna, zwykle ciemna, stanowiąca układ koloidalny o bardzo dużej powierzchni, zdolnej do adsorpcji jonów pierwiastków odżywczych dla roślin oraz wody i gazów. Obejmuje ona 70-80% całości substancji organicznej gleby. W glebach płowych jej masa wynosi zwykle ok. 40 t/ha, w glebach brunatnych - 80 t/ha, a leśnych - 80-100 t/ha.

Materia organiczna jest pojęciem szerszym, obejmującym oprócz próchnicy wszystkie inne glebowe składniki organiczne, takie jak: nawozy organiczne, resztki pożniwne i zwierzęce oraz produkty działalności życiowej organizmów glebowych.

Koloidalna struktura próchnicy sprawia, że olbrzymie powierzchnie wewnętrzne cząstek próchnicy są zdolne zatrzymać wodę w ilości kilkakrotnie większej od swojej masy. Struktura taka pozwala także na sorpcję wielu składników pokarmowych w stopniu 4-12 razy większym niż w przypadku części mineralnych. Próchnica wraz z wydzielinami śluzowymi drobnoustrojów stanowi lepiszcze strukturotwórcze dla fazy stałej gleby (jest to ważne w przypadku gleb luźnych), ale także rozluźnia gleby zbite przez co poprawia ich strukturę.

Próchnica posiada dużą zdolność do przytrzymywania/adhezji na swej powierzchni wielu substancji szkodliwych (np. pestycydów) aż do momentu ich rozkładu przez mikroorganizmy. Ze względu na ciemne zabarwienie próchnica absorbuje promienie cieplne i przyspiesza nagrzewanie się gleby. Dzięki swoim własnościom próchnica zwiększa zdolności buforowe gleb, regulując i stabilizując ich odczyn. Trzeba pamiętać, że próchnica jest rezerwuarem wszystkich niezbędnych dla roślin składników pokarmowych.

Związki próchnicze mają istotny wpływ na procesy fizjologiczne roślin, w ich skład wchodzi bowiem wiele substancji tzw. substancji wzrostowych, które intensyfikują szereg ważnych procesów fizjologicznych, takich jak: gospodarka wodna, aktywność enzymatyczna, oddychanie i fotosynteza. Próchnica wpływa na podniesienie naturalnej odporności gleb na rozwój czynników chorobotwórczych, co uwidacznia się m.in. przez stwarzanie dogodnych warunków dla rozwoju mikroorganizmów antagonistycznych wobec wielu gatunków bakterii i grzybów chorobotwórczych dla roślin uprawnych.

Zasoby substancji organicznej gleby, w tym próchnicy podlegają ciągłym, dynamicznym przemianom ilościowym i jakościowym. Sytuację optymalną mamy wtedy, gdy istnieje stan równowagi między dopływem substancji organicznej i stopniem jej mineralizacji. Zapewnienie ciągłości przemian próchnicy jest możliwe: przy wysokiej aktywności mikrobiologicznej gleb i cyklicznym dostarczania świeżej masy organicznej.

Tworzenie próchnicy dokonuje się na drodze humifikacji. W wyniku tego procesu tworzą się nowe zapasy próchnicy w miejsce tych, które uległy mineralizacji. W przypadku stosowania zwiększonych dawek świeżej materii organicznej następuje stopniowy wzrost zasobów próchnicy w stosunku do stanu wyjściowego. W końcu procesu humifikacji dochodzi do zawężenia stosunku C:N do wartości 10:1 i jego stabilizacji. Efektywność tworzenia się próchnicy z materii organicznej zależy m.in. od rodzaju tych substancji, co wyrażane jest w tzw. współczynniku humifikacji, i wynosi około 8% - dla resztek pożniwnych z roślin okopowych, 15% - dla resztek z kukurydzy, 20-25% - dla słomy zbóż, 35% - dla obornika, 40% - dla łubinu i seradeli uprawianych na zielony nawóz.

Proces degradacji próchnicy zachodzi szczególnie intensywnie m.in. w warunkach: braku świeżej materii organicznej, niedostatecznego zaopatrzenia gleby w azot (im większy deficyt dostępnego dla roślin azotu w glebie, tym większa część zasobów próchnicy ulega procesowi mineralizacji), wahań temperatury i wilgotności gleby, a także zbytniego natlenienia i intensywnej uprawy mechanicznej gleby.

Rośliny mają bardzo wyraźny wpływ na poziom próchnicy w glebie, gdyż wydzieliny korzeniowe mogą działać stymulująco lub hamująco na rozwój drobnoustrojów syntetyzujących i rozkładających związki humusowe. Przyspieszony rozkład próchnicy ma miejsce w przypadku uprawy roślin zbożowych i okopowych, zaś jej przyspieszone odtwarzanie w przypadku uprawy roślin wieloletnich i posiadajacych bogaty system korzeniowy. Niemały wpływ na zawartość próchnicy w glebach uprawnych mają zabiegi uprawowe, np. orka (zmiana systemu orkowego na system bezorkowy lub z ograniczoną liczbą zabiegów uprawowych pozwala zwiększyć zasoby materii organicznej w poziomie próchniczym nawet o 10-15%).