W jaki sposób płodozmian wpływa na poprawę bezpieczeństwa żywnościowego?

Należy dostosować systemy produkcji roślinnej do zmian zachodzących w przyrodzie

Dlaczego sytuacja związana z produkcją roślinną jest daleka od zadowalającej? Otóż, mimo ogólnego wzrostu poziomu plonów, w wielu przypadkach tak się nie dzieje, poprawy nie ma. Jest związane przede wszystkim ze stagnacją roślin albo nawet załamaniem upraw. Takie straty dotknęły powierzchnię nawet 1/3 głównych upraw. Należy dostosować systemy produkcji roślinnej do zachodzących zmian, tak aby rośliny lepiej sobie z nimi radziły. Jakie czynniki mają wpływ na gorsze plonowanie? Przyczyn można szukać w:

• zmianach klimatycznych, które wynikają ze wzrostu temperatur oraz częstszych i przedłużających się susz, np. jak ta w 2018 r. w Europie Północnej i Środkowej;
• wykorzystywaniu gruntów rolnych pod uprawy monokulturowe, a tym samym spadku żyzności gleby, wzrosty jej zasolenia i procesów erozyjnych, a także w zubożeniu w mikroorganizmy;
• presji chorób i szkodników roślin uprawnych, które te choroby wywołują, przenoszą patogeny i osłabiają rośliny.

Rozwiązaniem wielu tych problemów, a na pewno zmniejszających ich skalę, jest zmianowanie upraw, czyli dobrze wszystkim znany płodozmian.

Niestety obowiązujący trend sprawia, że sposoby upraw stają się coraz prostsze, mniej zróżnicowane, wręcz monokulturowe. A oznacza, że podstawą działań agrotechnicznych jest wieloletnia uprawę jednego gatunku rośliny na tym samym obszarze. Warto mieć jednak na uwadze, że to płodozmian zapewnia większe plonowanie roślin aniżeli monokultura. Jest to szczególnie zauważalne podczas lat z niewielką ilością opadów i wysokimi temperaturami.

Płodozmian jako czynnik poprawiający plonowanie roślin

Badacze ze Szwecji, Polski i Włoch przeanalizowali dane dotyczące plonów, które gromadzone były przez dekady podczas wieloletnich doświadczeń polowych w klimacie umiarkowanym od Europy Północnej poprzez Europę Środkową, aż do Europy Południowej. Wnioski z tych analiz są następujące: zróżnicowanie uprawy stanowi główny powód adaptacji roślin, czyli ich przystosowania do zmieniających się warunków atmosferycznych na ciepłe i suche środowisko.

Naukowcy proponują, aby płodozmian został przyjęty jako ogólna strategia utrzymania plonów, która skutecznie minimalizuje ryzyko ich utraty. Dlaczego? W jaki sposób miałoby się to odbywać?

Zróżnicowanie upraw w kontekście niekorzystnych zmian klimatycznych wpływa na:

1. poprawę żyzności gleby,
2. wzbogacenie gleby w korzystną faunę i florę,
3. zahamowanie gromadzenia się nasion chwastów, szkodników i chorób.

Zebrano i zanalizowano dane dotyczące upraw z ostatnich 60 lat

Zespół polsko-włosko-szwedzkich badaczy pozbierał dane z eksperymentów rolniczych przeprowadzonych w ich krajach, a więc w gradiencie północ – południe Europy. Zanalizowano siedem wieloletnich doświadczeń, począwszy od 1958 r., w czasie których rok rocznie porównywano wielkość plonów zbóż uprawnianych w monokulturze z plonami takich samych zbóż z różnych płodozmianów.

Wspomniani badacze zestawili te informacje z danymi pogodowymi z badanych miejsc i porównali wysokość uzyskanych plonów podczas lat suchych i gorących oraz mokrych i zimnych.

– Niestety obecny trend uprawy na całym świecie polega na tym, że uprawiamy zboża w coraz krótszych rotacjach, a w niektórych miejscach nawet w ciągłej monokulturze. Musielibyśmy to zmienić. Nasze wyniki jasno pokazują, że zróżnicowany płodozmian jest obiecującym sposobem na utrzymanie produkcji roślinnej i bezpieczeństwa żywnościowego w zmieniającym się klimacie - informuje profesor Lorenzo Marini z Uniwersytetu w Padwie we Włoszech, jeden z autorów publikacji.

Wzrost plonów zbóż jarych aż o 390 kg/ha, a zbóż ozimych – 860 kg/ha

Jakie korzyści daje stosowanie upraw rotacyjnych w porównaniu z ciągłą monokulturą?

Potencjalnych zysków wynikających ze zróżnicowania upraw jest wiele. Naukowcy wskazują m.in na.:

• wyższe o 20–25% plony zbóż jarych i ozimych; z tym, że:

1. przyrost plonów zbóż jarych wzrasta na początku niewiele, a z upływem czasu rośnie jednolicie nawet do 500 kg/ha (po 50-60 latach);
2. przyrost plonów zbóż ozimych jest znacznie zauważalny już po kilku latach płodozmianu, a potem utrzymuje się na stałym poziomie;

• średni przyrost plonu wynosił 860 kg/ha dla zbóż ozimych i 390 kg/ha dla zbóż jarych;

• znaczne zauważalne wzrosty plonów podczas gorących i suchych lat; dzięki czemu można zapobiec znacznej wrażliwości upraw na takie warunki;

• średni przyrost plonów zbóż jarych wyniósł 800 kg/ha w okresach suchych i gorących, charakteryzujących się niską sumą opadów (poniżej 143 mm) i wysokimi temperaturami (powyżej 17oC w średniej temperaturze dobowej);

• średni przyrost plonów zbóż ozimych wyniósł 1100 kg/ha w latach suchych, przy czym wysokie temperatury w znacznym stopniu obniżały przyrost plonów (podobnie na upały reagują oziminy w systemach monokulturowych).

Powyższe rezultaty pozwalają stwierdzić, że zmianowanie upraw może stanowić ważny czynnik poprawiający bezpieczeństwo żywnościowe w zmieniającym się klimacie.

Nie jest łatwo zrekompensować skutki monokulturowych upraw

Profesor Zuzanna Sawińska z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, jedna ze współautorek publikacji, informuje, że wieloletnie doświadczenia polowe jasno pokazują, że podejmowane kroki rekompensujące ciągłe stosowanie jednostajnych upraw są nieskuteczne. Takie jednowymiarowe zasiewy i stosowanie w ich ramach intensywnej agrotechniki w postaci środków ochrony roślin czy łącznego nawożenia mineralno-organiczne, sprawiają, że plonowanie upraw jest silnie związane z zachodzącymi zmianami w pogodzie.

Dużą zaletą prowadzenia wieloletnich eksperymentów polowych, które generują ogromną ilość ważnych informacji, a zatem i wniosków, jest monitoring zmian warunków klimatycznych. Profesor Giulia Vico ze Szwedzkiego Uniwersytetu Nauk Rolniczych, podkreśla, że uzyskanie takiego typu danych nie jest za bardzo możliwe w eksperymentach krótkoterminowych.

Według profesora Riccardo Bommarco ze Szwedzkiego Uniwersytetu Nauk Rolniczych istnieje zapotrzebowanie na wprowadzenie nowej polityki rolnej i zastosowanie zachęt dla rolników, które przekonają gospodarzy do częstszych płodozmianów. W konsekwencji przyczyni się to do zabezpieczenia dostaw żywności dla wciąż zwiększającej się populacji ludzi.

Płodozmian łagodzi skutki suszy i upałów

Rolnicy na co dzień mierzą się z wieloma wyzwaniami dotyczącymi uprawy roli, plonowania roślin, stanu gleby, stosowanej agrotechniki. Płodozmian pozwala na łagodzenie skutków panującej suszy poprzez:

• wzbogacenie gleby w pożyteczną faunę i florę;
• zwiększenie zawartości materii organicznej w glebie i jej zdolności do retencji wody;
• zwiększenie dostępność pozostałych składników odżywczych;
• niwelowanie negatywnych skutków chorób korzeni i suszy na rośliny.

Już niewielkie zmiany w ilości i składzie materii organicznej gleby, mogą zwiększyć jej chłonność i zdolność do magazynowania wody na różnych poziomach głębokości. Jest to bardzo ważne zwłaszcza dla zbóż jarych, których system korzeniowy jest krótszy, a dojrzewanie odbywa się później niż u ozimin.

Tak naprawdę efekty wszelkich praktyk są odczuwalne po latach, dlatego długotrwałe doświadczenia i dane z nich uzyskiwane, są bardzo ważne. Pozwalają one przewidywać żywotność upraw i utrzymywać produktywność gleby na lat. Wpływają także na lepszą aklimatyzację roślin na warunki atmosferyczne w danym okresie. Takie informacje wraz z danymi klimatycznymi pozwolą na spójne działania w rolnictwie.

Oprac. Natalia Marciniak-Musiał

Na podstawie notatki biura prasowego UP w Poznaniu oraz publikacji:

Lorenzo Marini et al. 2020. Crop rotations sustain cereal yields under a changing climate. Environ. Res. Lett. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/abc651

Zdjęcie: Pixabay