Zarządzanie międzyplonami i mikrobiomem glebowym wspiera uprawę ziemniaka

Jednym ze sposobów na jednoczesne zaspokojenie potrzeb pokarmowych roślin i ograniczenie presji chorób oraz szkodników jest uprawa międzyplonów. Zasadniczo ich stosowanie wpływa pozytywnie na glebę – chroni ją przed erozją, zwiększa zawartość materii organicznej, a także ogranicza występowanie chwastów i patogenów.

Wieloletni eksperyment na Nizinie Dolnoreńskiej

W celu określenia odpowiednich płodozmianów dla intensywnej uprawy ziemniaka, Izba Rolnicza Nadrenii Północnej-Westfalii założyła w 2001 roku doświadczenie polowe w ośrodku Haus Riswick w Kleve. Badania prowadzone były na glebie typu pseudoglejowa para-brunatna (gliniasty pył). Eksperyment trwał do 2019 roku i obejmował sześć pełnych cykli trójczłonowego płodozmianu. W końcowej fazie badania zostały objęte nadzorem naukowym przez Hochschule Rhein-Waal w Kleve, w ramach grupy badawczej Gleboznawstwo i Żywienie Roślin.

Analizowano wpływ przedplonu (kukurydzy na kiszonkę lub pszenicy ozimej) oraz efekt międzyplonu z rzodkwi oleistej na plon i jakość ziemniaka. Międzyplon był wysiewany jedynie po pszenicy ozimej. Dodatkowo uwzględniono sposób nawożenia międzyplonu: nawozem mineralnym, obornikiem, słomą lub słomą z gnojowicą.

Rzodkiew oleista zwiększa plony

W przypadku, gdy po pszenicy ozimej wysiewano rzodkiew oleistą, plony ziemniaka były wyższe o 11–16% w porównaniu z wariantem bez międzyplonu (zob. Grafika 1). Sposób nawożenia rzodkwi nie miał istotnego wpływu na ten efekt. W płodozmianie bez międzyplonu odpadało jedno nawożenie, co oznaczało łącznie trzy zamiast czterech aplikacji w cyklu.

Kukurydza na kiszonkę jako przedplon dawała podobnie niskie lub nawet o 8% mniejsze plony ziemniaka w porównaniu z pszenicą ozimą bez międzyplonu. Natomiast w przypadkach, gdy rzodkiew oleista rosła bezpośrednio przed kukurydzą, uzyskano wzrost plonu kukurydzy o 4%. Dla pszenicy ozimej nie stwierdzono istotnych różnic plonowania pomiędzy wariantami płodozmianu.


Rola rzodkwi jako magazynu azotu

Rzodkiew oleista pełniła funkcję tymczasowego magazynu azotu. Jesienią, w latach jej uprawy przed ziemniakami lub kukurydzą, zawartość azotu mineralnego (Nmin) w glebie była trzykrotnie niższa niż w wariancie bez międzyplonu, mimo że gleba była wcześniej nawożona. Oznacza to, że rzodkiew pobierała azot zarówno z nawozu, jak i z zasobów glebowych, wiążąc go w swojej biomasie. Wiadomo, że roślina ta może pobrać ponad 200 kg N/ha. Dzięki temu ograniczano straty azotu w formie azotanów lub podtlenku azotu i zachowywano go dla roślin następczych.

Wpływ przedplonu i nawożenia międzyplonu na jakość ziemniaków

W ramach doświadczenia oceniano również jakość bulw ziemniaka na podstawie

występowania chorób takich jak parch zwykły, plamistość, oraz rizoktonioza. Największy poziom porażenia odnotowano po kukurydzy. W przypadku pszenicy ozimej jako przedplonu istotny wpływ miało nawożenie międzyplonu. Rzodkiew nawożona obornikiem lub słomą z gnojowicą ograniczała występowanie parcha zwykłego o 63% i plamistości o 43% w porównaniu z wariantem po kukurydzy. W przypadku ryzoktoniozy spadek porażenia wyniósł aż 58%.

Za rozwój parcha ziemniaczanego odpowiadają bakterie z rodzaju Streptomyces (najczęściej S. scabiei), natomiast plamistość i rizoktonioza są powodowane przez podgrupy grzyba Rhizoctonia solani. Mikroorganizmy te współistnieją z innymi organizmami glebowymi, tworząc tzw. mikrobiom glebowy. Aby zrozumieć wpływ przedplonu i nawożenia międzyplonu na jakość bulw, po ostatnich zbiorach przeprowadzono analizę mikrobiomu gleby.


Zależność jakości ziemniaków od mikrobiomu gleby

Okazało się, że skład mikrobiomu i częstość występowania poszczególnych grup mikroorganizmów odzwierciedlały jakość plonu.

Największe różnice obserwowano między glebami po kukurydzy a tymi, gdzie pszenica ozima z rzodkwią nawożoną obornikiem lub słomą z gnojowicą stanowiły poprzednie uprawy. W mikrobiomach o najwyższej jakości ziemniaka – czyli przy najmniejszym porażeniu – dominowały mikroorganizmy znane z działania fitosanitarniego i stymulującego wzrost roślin, takie jak bakterie z grupy Bacilliota (dawniej Firmicutes), grzyby Mortierellales oraz drapieżne pierwotniaki z grupy Lobosa. Ich rozwój był wspierany przez nawożenie organiczne (obornik, słoma + gnojowica).

Wnioski

Badania prowadzone na Nizinie Dolnoreńskiej wykazały, że wysiew rzodkwi oleistej jako międzyplonu bezpośrednio przed ziemniakiem zwiększa plon bulw. Odpowiedni dobór przedplonu i nawożenia międzyplonu pozwala również kształtować mikrobiom gleby w sposób sprzyjający rozwojowi pożytecznych mikroorganizmów, które ograniczają występowanie chorób i poprawiają jakość ziemniaków.

Autorzy: Dr Michael Hemkemeyer (Hochschule Rhein-Waal, Wydział Gleboznawstwa i Żywienia Roślin) oraz Prof. Dr Florian Wichern (Hochschule Rhein-Waal, współpraca z Bergische Universität Wuppertal, Zakład Zarządzania Glebą i Wodami Podziemnymi).