Projekt badawczy CATCHY

Mieszanki międzyplonowe dają większe korzyści

w porównaniu do ugoru

  • +11% plonów kukurydzy na kiszonkę w latach suchych
  • +11,5% wilgotności gleby dostępnej podczas siewu kukurydzy
  • +19% stabilnych wodnych agregatów glebowych
  • -80% wypłukiwania składników pokarmowych
  • +4% plonów pszenicy ozimej

Oto niektóre z wyników projektu naukowego CATCHY*, przedstawione w postaci przykładów liczbowych.

Przez dziewięć lat (od 2015 r.) porównywano pojedyncze komponenty w czystym siewie oraz mieszanki międzyplonowe z polem ugorowanym w ramach doświadczeń płodozmianowych, badając ich działanie. Wyniki pokazały, że celowe połączenie gatunków w mieszankach prowadzi do jeszcze większej odporności systemu uprawy.

Prof. Dr Matthias Westerschulte, kierownik zespołu ds. bioróżnorodności w okresie realizacji projektu, współnadzorował projekt CATCHY w imieniu DSV.

Podsumowanie wyników

Udowodniono, że rośliny międzyplonowe poprawiają tworzenie stabilnych wodnych agregatów glebowych (średnio +19%). Mieszanki różnych gatunków oferują znacznie lepsze rozwiązania niż pojedyncze składniki. Wynikająca z tego poprawa struktury gleby stanowi fundament dla jej zdrowia i późniejszej uprawy. Ponadto, międzyplony mogą długoterminowo zwiększyć zawartość próchnicy, jeśli są na stałe włączane do płodozmianu. Ze względu na korzystny stosunek węgla do azotu, mieszanka 12 gatunków (TerraLife®-MaisPro) wykazała największy potencjał w testach CATCHY.
Mikroorganizmy wpływają na wszystkie funkcje gleby. Im bardziej zróżnicowany mikrobiom (ogół mikroorganizmów), tym bardziej odporny na zaburzenia (takie jak ekstremalne warunki pogodowe) może być agroekosystem. Projekt CATCHY wykazał, że każdy gatunek rośliny rozwija swój własny, unikalny mikrobiom. Połączenie różnych gatunków w mieszankach może, w zależności od lokalizacji i roku, skutkować większą różnorodnością mikrobiomu. W związku z tym istotne jest, czy gleba pozostanie ugorem, czy międzyplony będą uprawiane jako pojedyncze gatunki czy mieszankach.
 
Wykazano również, że międzyplony wpływają na mikrobiom kolejnej rośliny głównej: na przykład uprawiano różne gatunki roślin międzyplonowych i mieszanki, a następnie badano korzenie rosnącej po nich kukurydzy. Najwięcej pożytecznych grzybów stwierdzono po facelii w siewie czystym i po mieszance TerraLife®-MaisPro. Szkodliwe grzyby Fuzarium były najliczniej obecne po ugorze lub gorczycy.
 

Udane zbiory zaczynają się od życia w glebie

 

Wszystkie rośliny żyją w symbiozie z niezliczoną liczbą mikroorganizmów. Ta zbiorowa społeczność znana jest jako mikrobiom. Mikroorganizmy te wspomagają roślinę w pobieraniu składników pokarmowych, obronie immunologicznej i radzeniu sobie ze stresem. Rośliny międzyplonowe są skutecznym narzędziem pozytywnego wpływania na skład mikrobiomu gleb rolniczych. Im większa różnorodność mikroorganizmów zostanie napotkana przez roślinę w glebie, tym jest to korzystniejsze dla pobierania składników pokarmowych i zdrowia roślin. Celem inteligentnych zbiorowisk roślinnych jest odżywianie różnych mikroorganizmów w glebie.

Poniższe wykresy pudełkowe przedstawiają wyniki eksperymentu CATCHY, badającego różnorodność bakterii i grzybów po roślinach międzyplonowych w uprawie kukurydzy. Wykresy pudełkowe należy interpretować w następujący sposób:

  

Oznacza to, że w przypadku poniższych wykresów pudełkowych: im bardziej zwarte jest pudełko, tym niższa jest wariancja. Zatem, jeśli wykres pudełkowy znajduje się wysoko na osi Y i jest krótki (maksimum i minimum blisko siebie), występuje duża różnorodność bakterii i grzybów glebowych. Na poniższych wykresach istotność wyników jest przedstawiona za pomocą gwiazdek.

 

Różnorodność bakterii

TerraLife® robi różnicę

Podczas testu CATCHY w porównaniu z ugorem, pojedynczym gatunkiem (koniczyna, gorczyca, owies szorstki i facelia) oraz prostą 4-gatunkową, mieszanką (Mix4), bogata w 12 gatunków mieszanka międzyplonowa TerraLife®-MaisPro (Mix12) zapewniła znacznie większą różnorodność bakterii w glebie. Wspomaga to wzrost, odporność i plonowanie uprawy głównej. 

Rys. 1: Różnorodność bakterii w glebie po międzyplonach w uprawie kukurydzy

Źródło: Broszura CATCHY, Reinhold-Hurek i in. 2024; Wskaźnik różnorodności Shannona to miara ekologiczna służąca do obliczania różnorodności biologicznej w danym siedlisku, która uwzględnia liczbę gatunków (bogactwo), jak i ich względną liczebność (wyrównanie).

 

Różnorodność grzybów
Grzyby są również częścią zdrowego mikrobiomu.

Oprócz np. grzybów mikoryzowych, wiele różnych gatunków kolonizuje korzenie rośliny. Różnorodność pożytecznych grzybów mikoryzowych jest również pozytywnie stymulowana przez międzyplony. W badaniu CATCHY, po uprawie TerraLife®-MaisPro (Mix12), była ona najwyższa w korzeniach kukurydzy. Korzyści dla zbiorowisk mikrobiologicznych są zatem znacznie większe w przypadku uprawy zróżnicowanego międzyplonu w porównaniu z nawozem zielonym z pojedynczych gatunków międzyplonów lub ugorów bez roślinności.

Rys. 2: Różnorodność grzybów w kukurydzy wysiewanej po międzyplonach

Źródło: Broszura CATCHY, Reinhold-Hurek i in. 2024; Wskaźnik różnorodności Chao to miara statystyczna z zakresu ekologii, służąca do szacowania rzeczywistej liczby gatunków (bogactwa gatunkowego) w danym siedlisku.

 
Międzyplony w znacznym stopniu przyczyniają się do zamykania cykli obiegu składników pokarmowych w uprawie roli. Należy pamiętać, że poszczególne gatunki roślin potrafią bardzo precyzyjnie gromadzić różne składniki pokarmowe. Kluczowymi czynnikami są tutaj produkcja biomasy, struktura korzeni oraz specyficzne mechanizmy gromadzenia (np. wydzielanie określonych kwasów organicznych lub enzymów poprzez wydzieliny korzeniowe). Właściwości te można łączyć w mieszankach, aby zoptymalizować gospodarowanie składnikami pokarmowymi. Prowadzi to do stabilniejszej produkcji biomasy i pobierania składników pokarmowych w zróżnicowanych środowiskach.
 
Długoterminowe badania płodozmianu wykazały, że wypłukiwanie i utrata składników pokarmowych jest o 80–90% niższe w przypadku międzyplonów w porównaniu z ugorami. Ponadto zaobserwowano, że uwalnianie składników pokarmowych z międzyplonu następuje nie tylko w kolejnej uprawie, ale także w całym płodozmianie, dzięki sukcesywnemu rozkładowi materii organicznej z tego międzyplonu! Przekłada się to na potencjalne oszczędności nawozów w całym systemie uprawy.
„Czy międzyplony nie kradną wody z mojej uprawy głównej?” – zastanawia się wielu rolników. Nie, to założenie jest zazwyczaj błędne. Wyniki projektu pokazują, że międzyplony mogą być wykorzystywane do aktywnego gospodarowania bilansem wodnym na danym stanowisku.
 
Wymarzające międzyplony mogą dostarczyć więcej wody do kolejnej uprawy głównej niż ugór (więcej o 11,3% rezerw wody glebowej podczas siewu kukurydzy), a zatem są szczególnie korzystne w obliczu nasilających się susz wczesnoletnich. W suchych latach objętych projektem efekt ten doprowadził do wzrostu plonów kukurydzy na kiszonkę nawet o +11%.
 

Należy pamiętać, że międzyplony, które nie wymarzły, również pobierają wodę zimą, a zwłaszcza wiosną, gdy wegetacja powraca. Na suchych glebach może to prowadzić do niedoborów wody dla kolejnej uprawy głównej. (W tej sytuacji warto rozważyć wcześniejsze zniszczenie międzyplonów, które może zahamować dalsze straty wody.) 

Na wilgotnych glebach można to jednak wykorzystać strategicznie, aby zapewnić udany wiosenny siew uprawy głównej.

Z powyżej opisanych różnorodnych czynników krytycznych wynika kompleksowy wpływ międzyplonów na plony upraw głównych. Przy odpowiednim gospodarowaniu efekt ten jest pozytywny. Krótkoterminowy wpływ na plony bezpośrednio po nich następujących roślin jest raczej niewielki (wzrost plonów o 0,8% w przypadku kukurydzy kiszonkowej). Wykazano jednak, że występują również skutki wykraczające poza uprawę następczą, działające na cały płodozmian: w długoterminowych badaniach zaobserwowano wzrost plonów pszenicy ozimej o 1–4% po kukurydzy kiszonkowej.

Miejsca doświadczenia:
Asendorf, Dolna Saksonia
Triesdorf, Bawaria

Projekt doświadczenia:

  • Badania lustrzane i dokładne zrandomizowanie
  • Dwa płodozmiany w dwóch powtórzeniach, każde z rocznym przesunięciem daty rozpoczęcia płodozmianu
  • Powierzchnia doświadczenia: 1,2 ha
  • Rozmiar poletka: 9 x 9 m

Płodozmian:
A) pszenica ozima, międzyplon, kukurydza na kiszonkę
B) pszenica ozima, międzyplon, kukurydza kiszonkowa, pszenica ozima, międzyplon, bobik

Warianty doświadczenia:
Ugór, gorczyca, koniczyna aleksandryjska, facelia, owies szorstki,
Mix4 (gorczyca, koniczyna aleksandryjska, facelia, owies szorstki),
Mix12 (groch, sorgo, facelia, len oleisty, wyka panońska, rzodkiew oleista, ramtil, słonecznik, lnianka, koniczyna perska, koniczyna szwedzka i koniczyna inkarnatka)

Projekt CATCHY znacząco pogłębił naszą wiedzę na temat różnorodnych korzyści płynących ze stosowania międzyplonów w uprawach rolnych. Właściwości i wpływ różnych gatunków roślin i ich zbiorowisk są niezwykle złożone. Biorąc pod uwagę wszystkie parametry, staje się jasne, że celowe dobieranie gatunków w mieszankach prowadzi do większej odporności systemu upraw. Aby osiągnąć te liczne korzyści, niezbędna jest ciągła integracja odpowiednich międzyplonów z płodozmianem.

*CATCHY - Informacje i tło projektu

asset_imageWpływ międzyplonów na płodozmian nie jest łatwy do zmierzenia. Projekt CATCHY, wykorzystujący zaawansowane metody badawcze, dostarczył nowych spostrzeżeń na temat wpływu międzyplonów.

Projekt CATCHY dotyczący międzyplonów jest częścią inicjatywy „Gleba jako zrównoważone zasoby dla biogospodarki – BonaRes” i został uruchomiony przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych (BMBF) w 2015 roku. Przez dziewięć lat projekt badał wpływ międzyplonów na glebę i jej biologię, a tym samym na plony upraw głównych, stosując dwa różne płodozmiany. Oprócz DSV, w projekcie uczestniczyli mikrobiolodzy z Bremy, gleboznawcy z Hanoweru, specjaliści ds. odżywiania roślin z Gatersleben, plantatorzy z Triesdorfu oraz socjoekonomiści z Giessen. DSV wnosi swoje wieloletnie doświadczenie w zakresie międzyplonów i komponowania inteligentnych mieszanek do uprawy międzyplonowej.