Systemy pełnej uprawy roli, stosowane w wielu gospodarstwach w ramach intensywnego rolnictwa, w znacznym stopniu wpływają na wydajność upraw rolnych, zwłaszcza w zmiennych warunkach pogodowych, jakie obecnie występują.

Wpływ zmian klimatycznych w ostatnim czasie i w przyszłości zmusza i będzie zmuszał rolników do zmiany technologii/metodologii uprawy roślin od A do Z, w tym praktyk uprawowych.

Aby bezpiecznie przejść z jednej technologii na drugą i bez znaczących strat w gospodarstwie spowodowanych ogromnymi inwestycjami w specjalistyczny sprzęt uprawowy, konieczne jest zrozumienie, jak gleby, a ostatecznie produkcja roślinna, będą reagować na nowe technologie/praktyki w połączeniu ze zmieniającymi się warunkami mikroklimatycznymi, takimi jak:

• the ilość rocznych opadów i ich sezonowy rozkład, zmiany temperatur, a dokładniej temperatury gleby, w roku kalendarzowym
• teksturę gleby w całym jej żyznym profilu, pojemność pola (FC) i stopień zagęszczenia gleby

Biorąc pod uwagę, że sprzęt do technologii zachowawczych "No-Till" i "Strip-Till" wymaga znacznie wyższych nakładów inwestycyjnych w porównaniu z metodyką konwencjonalną, zwrot z inwestycji, w tym przypadku, jest ważnym priorytetem dla rolnika, dlatego należy wziąć pod uwagę wszystkie warunki uprawy, które mają wpływ na plon.

BADANIA I ANALIZY

Wprawdzie badania porównawcze różnych technologii uprawy roli w ostatnich latach rzuciły wiele światła na zrozumienie i techniki stosowania, jednak analizowano parametry globalne, plon, efektywność ekonomiczną, wpływ jakościowy na glebę itp. ale nie przyczyny leżące u podstaw tych zmian jakościowych, które w różnych warunkach mogą negatywnie wpływać na produktywność i efektywność stosowanych technologii uprawy roli.

Wilgotność gleby, w szczególności FC (skrót na końcu dokumentu) i WP, to podstawowe parametry gleby potrzebne do oceny jej zdolności do magazynowania i dostarczania wody roślinom uprawnym.

Decyduje o tym tekstura gleby, która jest punktem wyjścia do najlepszego wyboru metody uprawy roli.

Jak opisano w tabeli 1, tekstura gleby wpływa na zdolność do zatrzymywania i ochrony wody. Gleby luźne, niezależnie od ich tekstury, mają wyższy FC niż gleby zbite, co oznacza, że te luźne gleby mogą zatrzymać większą objętość wody na jednostkę gleby.

Nie zawsze jednak gleby o dużej zdolności do zatrzymywania wody zagwarantują wystarczającą rezerwę wodną w całym okresie wegetacji, ze względu na szybką utratę objętości wody zgromadzonej między cząstkami gleby, przez ewapotranspirację i grawitacyjny ruch wody do dolnych profili gleby.

Zdjęcie 1 ilustruje, że korzenie niektórych roślin mogą wnikać na głębokość ponad 2,5 m. Jednak większość wody glebowej zużywana jest przez główny system korzeniowy, który znajduje się w warstwie o głębokości od 1 do 1,5 metra. Dlatego należy analizować glebę na głębokości co najmniej 0,6 m, aby zapewnić roślinie warunki do wzrostu i pobierania składników pokarmowych i wody.

EKSPERYMENT

W celu zbadania powyższych stwierdzeń przeprowadzono doświadczenie polowe w okresie od 11.11.2020 r. do 27.07.2021 r. pod uprawę pszenicy ozimej. Zainstalowano czujniki wilgotności i temperatury gleby do głębokości 60 cm, a także ewapotranspiracji i opadów atmosferycznych. Monitorowano również dwa sąsiednie poletka o różnej technologii uprawy roli.

Pierwsze poletko zostało zaorane jesienią (2020) na głębokość 28 cm, a przed siewem spulchnione na głębokość 60 cm.

Druga działka nie była uprawiana.

Tekstura gleby na obu poletkach: gliniasta, z kukurydzą zasianą w poprzednim okresie uprawy.

Suma opadów atmosferycznych (wykres 1) w okresie wegetacji pszenicy ozimej z sezonu 2020/2021 wyniosła 482 mm. Poniższy wykres przedstawia miesięczny rozkład opadów.

Powyższe parametry środowiska i gleby mierzono w sposób ciągły, z częstotliwością 5 minut. Temperatura i wilgotność gleby mierzone były na różnych głębokościach, a mianowicie: 10, 20, 30, 40, 50 i 60 cm.

Na podstawie tych pomiarów analizowano zmiany wilgotności gleby i ruch wody w obu poletkach.

Na stronie główny cel eksperymentu było ustalenie informacji o:

• Zdolność gleby do zatrzymywania wody na obu badanych poletkach (no-Tillage i Tillage).
• Ilość deszczu potrzebna do osiągnięcia optymalnego poziomu FC na poletkach z różnymi technologiami uprawy roli.
• Szybkość infiltracji wody do gleby w obu przypadkach.
• Warunki i szybkość, w jakich gleba traci wodę w wyniku ewapotranspiracji.

WYNIKI

Wyniki uzyskane w tym eksperymencie potwierdzić korzyści płynące z zastosowania technologii No-tillage w stosunku do konwencjonalnej technologii uprawy roli, ilustrując to:

• Redukcja kosztów oleju napędowego i czasu pracy nawet o 50%.
• Wzrost produkcji nawet o 10% w pierwszych latach (ma skumulowany wpływ na produkcję długoterminową).
• Zachowanie żyzności gleby.
• Zwiększenie ilości materii organicznej w glebie.
• Zachowanie wody w glebie (więcej wody zatrzymanej w glebie).

Wymienione powyżej korzyści nie są maksymalnymi, jakie można uzyskać dzięki zastosowaniu tej technologii. Może ona przynieść więcej zysków rolnikom i środowisku, dzięki stałemu monitorowaniu parametrów środowiska i gleby, które bezpośrednio wpływają na wydajność upraw rolnych.

Na stronie analiza wilgotności gleby w profilu od 0 do 60 cm (wykres 2), na obu poletkach w całym okresie wegetacyjnym, świadczy o:

• Objętość wody zatrzymywanej przez glebę na działce uprawianej jest większa przez cały sezon wegetacyjny.
• Uprawiana gleba szybciej reaguje i zatrzymuje więcej wody z opadów.
• Gleba nieuprawiana skuteczniej absorbuje wodę z topniejącego śniegu (rys. 2).

W przypadku braku opadów atmosferycznych nieuprawiana gleba lepiej zatrzymuje wodę ze względu na niższy poziom ruchu grawitacyjnego.

• Temperatura gleby bez uprawy w ciepłych okresach roku jest niższa, co prowadzi do mniejszego poziomu ewapotranspiracji w porównaniu z ewapotranspiracją w glebie uprawianej.
• W czasie intensywnych opadów deszczu gleba uprawiana absorbuje większą objętość wody, ale traci ją szybciej niż gleba nieuprawiana, dzieje się tak z powodu większego parowania i głębokiej perkolacji.
• Zawartość wody w glebie należy zawsze analizować jakościowo i ilościowo, na różnych głębokościach, upewniając się, że wilgotność gleby mieści się w optymalnych granicach, zgodnie z FC i WP gleby.

Analizując dynamikę i zawartość wody w glebie 0 do 30 cm głębokości (wykres 3) obserwujemy co następuje:

• Zdolność do zatrzymywania wody i konserwacji gleby uprawianej jest większa niż gleby nieuprawianej.
• W warunkach suszy gleby na poletku uprawianym mają większe straty ewapotranspiracyjne niż w warunkach deszczowych.
• Warstwa 30 cm na poletku bez orki traci wodę aż do punktu Wiltinga (stres) kilka razy w okresie wegetacji.
• Gleby na poletkach bez uprawy w warunkach suszy wolniej tracą wodę.

Na stronie zachowanie się wody glebowej na głębokości od 40 do 60 cm jest zupełnie inna w porównaniu z warstwą wierzchnią na obu analizowanych poletkach (wykres 4).

Dane na wykresie (wykres 4) ilustrują co następuje:

• Gleba nie uprawiana zatrzymuje większą ilość wody w porównaniu z glebą uprawianą na tej samej głębokości.
• Grawitacyjny ruch wody zmniejszył zawartość wody w uprawianym poletku, do punktu więdnięcia kilkakrotnie w okresie obserwacji.
• Podczas suszy objętość wody w uprawianej glebie zmniejsza się do poziomu krytycznego (Extreme stress), co nie zdarza się w przypadku gleby nieuprawianej.
• Nawet w warunkach suszy gleba na poletku bez uprawy utrzymywała wodę w punkcie więdnięcia przez kilka dni dłużej niż gleby uprawiane.

Wyniki doświadczeń oraz powyższe ustalenia pozwalają na sformułowanie istotnych wniosków i propozycji dotyczących adaptacji technologii i metodyki "No-tillage".

PODSUMOWANIE

Zawartość wody w profilu glebowym od 0 do 30 cm

Głównym wnioskiem jest to, że gleba na poletku uprawnym może dostarczyć roślinie większą ilość wody w ciągu całego okresu wegetacyjnego uprawy, ale tylko przy wystarczającej ilości opadów.

W warunkach suszy oba poletka tracą wodę w wyniku grawitacyjnego ruchu wody i ewapotranspiracji z taką samą prędkością, osiągając poziom ekstremalnego stresu dla uprawy.

W tym przypadku możemy powiedzieć, że gleba bez uprawy jest gorsza, jakościowo i ilościowo, w różnych warunkach klimatycznych.

Dlatego dla gleb o strukturze gliniastej zalecamy stosowanie technologii Mini-Till, polegającej na urabianiu jedynie warstwy powierzchniowej w celu zwiększenia pojemności polowej gleby (FC), aby zapewnić uprawom odpowiednią ilość wody w okresie bezpośrednio po siewie i aktywnym wzroście wegetatywnym.

Zawartość wody w profilu glebowym od 40 do 60 cm

Zawartość wody w tym profilu glebowym zachowuje się zupełnie inaczej niż w profilu od 0 do 30 cm.

Śledząc wykres 4, stwierdzamy, że objętość wody zatrzymanej w warstwie od 40 do 60 cm na poletku bez uprawy jest znacznie większa w całym okresie wegetacji, w tym także w czasie suszy.

W tym miejscu potwierdza się wyższość technologii/metodyki uprawy zerowej nad technologią/metodyką uprawy konwencjonalnej.

Wyjaśnienie tego zjawiska polega na tym, że zagęszczona gleba lepiej zatrzymuje wodę grawitacyjną i ogranicza jej spływ w niższych warstwach.

Tym samym warstwa od 40 do 60 cm staje się ważnym źródłem wody i składników pokarmowych roślin przez cały okres wegetacji dla pszenicy ozimej.

Jeśli weźmiemy pod uwagę morfologię korzeni (Fot. 1), to zobaczymy, że warstwa o głębokości 40-60 cm jest żywicielką głównego systemu korzeniowego i pełni podstawową rolę w dostarczaniu wody w fazach aktywnego wzrostu wegetatywnego.

W tym doświadczeniu gleba bez orki na głębokości 40-60 cm okazała się glebą o szczególnych właściwościach zatrzymywania i konserwacji wody.

Nie oznacza to, że zjawisko będzie takie samo na innych polach o innej strukturze, czy uprawach i w innych regionach.

Aby zapewnić, że gleba ma dobre właściwości w zakresie ochrony wody, konieczne jest monitorowanie wilgotności w profilu glebowym od 0 do 100 cm, przynajmniej w trakcie sezonu rolniczego (od okresu przedsiewnego do okresu po zbiorach). Aby w pełni zrozumieć wilgotność gleby na różnych głębokościach, należy również zbadać inne ważne zmienne środowiskowe, takie jak opady, ewapotranspiracja, temperatura powietrza i temperatura gleby.

Tekstura i profil glebowy

Ponieważ na FC może mieć wpływ zagęszczenie gleby zalecamy regularne sprawdzanie poziomu FC, aby uniknąć nadmiernego zagęszczenia gleby, tak aby zminimalizować spadki objętości wody w glebie.

Znając wymienione parametry, można dostosować technologię uprawy roli do efektywnego wykorzystania wszystkich zasobów.

W przypadku gleby o strukturze gliniastej, zalecana jest uprawa powierzchniowa w celu zwiększenia pojemności polowej warstwy powierzchniowej i mieć warstwę gleby, która pozwoli na powolne przenikanie wody do warstw poniżej.

Dolne warstwy gleby muszą pozostać nienaruszone, dopóki gleba ma dobre właściwości retencji wody, co oznacza, że zatrzymuje odpowiednią ilość wody w optymalnych granicach pojemności polowej związanej z jej strukturą.

Jeśli gleba nie ma już wystarczającej zdolności do zatrzymywania i wchłaniania wody, co można sprawdzić za pomocą czujników wilgotności gleby, zaleca się głębokie spulchnienie gleby w celu przywrócenia jej właściwości fizycznych.

Podsumowując, możemy powiedzieć, że technologia/metodyka uprawy zerowej nie jest uniwersalnym narzędziem, które można zastosować wszędzie aby uzyskać korzyści przypisywane tej technologii/metodologii.

Aby stale czerpać korzyści z zastosowania tej technologii, konieczne jest stałe monitorowanie szeregu parametrów gleby i środowiska, które są podstawowymi jakościowymi i ilościowymi wskaźnikami obiegu wody w tym ekosystemie.

Biorąc pod uwagę wszystkie te ustalenia, widzimy, że gdy Wybierając technologię/metodologię uprawy roli, czy to bez uprawy czy z minimalną uprawą, należy wziąć pod uwagę wszystkie powyższe rozważania i zastosować je z uwzględnieniem właściwości fizycznych gleby, które mogą być różne nawet w obrębie jednego gospodarstwa. Może to doprowadzić do powstania map strefowych dla uprawy zerowej lub minimalnej.

Oznaczałoby to, że dopiero po szczegółowym i na całym profilu zbadaniu właściwości fizycznych gleby możemy określić, która technologia/metodyka uprawy roli jest najbardziej odpowiednia i ekonomiczna dla danego gospodarstwa.