WARUNKI WZROSTU I PLONOWANIE BURAKA CUKROWEGO W RÓŻNYCH SYSTEMACH UPRAWY

 

1. WSTĘP

      Uprawa buraka cukrowego należy do jednej z najbardziej opłacalnych, ale i zarazem najbardziej kosztochłonnych upraw. Sytuacja w sektorze cukrowym wymusza na rolnikach konieczność poszukiwania oszczędności. Wynika to z jednej strony z zapowiadanej likwidacji płatności cukrowej, z drugiej zaś koszt paliwa i nawozów w całokształcie kosztów stanowi znaczną część. Jest to możliwe przez zastępowanie paliwochłonnej orki przedzimowej uprawą uproszczoną lub konserwującą. Również możliwa jest redukcja dawki azotu, w szczególności na polach, gdzie nie używa się pługa. Zniesienie kwot cukrowych może przyczynić się do ograniczenia powierzchni uprawy buraka cukrowego, przez co cukrownie będą chciały współpracować tylko z najlepszymi rolnikami (osiągającymi najwyższe plony).
      Różne metody uprawy uproszczonej są dość dobrze przebadane, zarówno w literaturze zagranicznej i krajowej, jednakże zainteresowanie rolników takimi metodami wciąż jest  niskie [Zimny i in. 2015]. Wynika to głównie z mylnego przekonania rolników o konieczności wykonywania głębokiej orki pod burak. Niestety według służb surowcowych koncernów cukrowych funkcjonujących w Polsce zainteresowanie uprawą konserwującą szybko w znaczącym stopniu nie wzrośnie. W Niemczech udział plantacji, gdzie stosuje się uprawę konserwującą jest około dwukrotnie większy.
     Mimo różnych przeciwności i poglądów o redukcji areału buraka cukrowego w Polsce – z racji ogromnych możliwości produkcji biomasy przez tę roślinę i jej wysokiej wartości energetycznej – nowym kierunkiem w przyszłości będzie wykorzystanie tego gatunku w bioenergetyce [Ziemiński i in. 2014, Patelski i in. 2015]. Jest to nowe wyzwanie, jakie zostało postawione także przed agronomami i naukowcami.    

2. CEL BADAŃ
      Uproszczenia w uprawie buraka cukrowego są wprowadzane do praktyki rolniczej od kilkudziesięciu lat. Jednakże rolników zniechęca do całkowitej rezygnacji z pługa brak wieloletnich naukowych badań płodozmianowych, zazwyczaj analizowany jest wpływ systemów uprawy po jedno–dwuletnim okresie uprawy bezpłużnej. W badaniach własnych wybrane systemy uprawy były niezmienne od 2007 roku.
Dodatkowo rośliny przedplonowe, uprawiane były również w podobnych systemach uprawy, a ich plony uboczne wprowadzane do gleby.
Celem badań było:
– określenie oddziaływania systemów uprawy na właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne gleby,
– sprawdzenie reakcji buraka cukrowego na spłycenie uprawy po polowym zagospodarowaniu międzyplonu, liści oraz słomy w roślinach przedplonowych
– ustalenie dawki azotu uzależnionej od sposobu zagospodarowania materii organicznej.

3. OPIS DOŚWIADCZENIA
       Doświadczenie płodozmianowe założono w 2007 roku w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym Swojec we Wrocławiu. Badania przeprowadzono w latach 2013–2015. W każdym roku przedplonem dla buraka cukrowego był jęczmień jary, natomiast przedprzedplonem pszenica jara.

3.1. Schemat doświadczenia
     Ścisłe dwuczynnikowe doświadczenie polowe założono metodą losowanych podbloków w trzech powtórzeniach. Powierzchnia jednego poletka wynosiła 27,5 m².

Tabela 1. Schemat doświadczenia

  ♣ – międzyplon ścierniskowy (gorczyca biała)

        Czynnikiem doświadczalnym pierwszego rzędu były systemy uprawy, które uszeregowano według malejącej ingerencji narzędzi uprawowych w glebę, od uprawy tradycyjnej z zięblą, aż do zminimalizowanego systemu uprawy, w którym zrezygnowano z jakiejkolwiek uprawy jesiennej. Na obiekcie z uprawą tradycyjną (A) w trakcie zbioru przedplonu (jęczmienia jarego) pocięto słomę i pozostawiono ją na polu. Tak pozostawione stanowisko zaorano zięblą na głębokość 20 cm bezpośrednio przed zimą. Wiosną pole doprawiono agregatem składającym się z brony wirnikowej i wału strunowego, po czym wykonano siew. W przypadku uproszczonego systemu uprawy (B) po zbiorze przedplonu wykonano podorywkę kultywatorem i wysiano międzyplon – mątwikobójczą odmianę gorczycy białej Bardena w ilości 20 kg · ha-1. Przed zimą pole zaorano na głębokość 15 cm. Przed siewem buraka cukrowego pole doprawiono w taki sam sposób jak na obiekcie z uprawą tradycyjną. W konserwującym systemie uprawy (C) zrezygnowano z jakiejkolwiek orki. W tym przypadku po zbiorze przedplonu wykonano zrywkę ścierniska po czym wysiano międzyplon, identyczny jak na stanowisku z uprawą uproszczoną. Tak przygotowane poletka pozostawiono do wiosny z okrywą z międzyplonu w formie mulczu. Wiosną w celu wymieszania mulczu z glebą i przygotowania stanowiska do siewu zastosowano agregat składający się z brony wirnikowej i wału strunowego. Na obiekcie z uprawą zminimalizowaną (D) po zbiorze przedplonu nie wykonywano żadnych zabiegów uprawowych, a pozostała na polu słoma wraz ze ścierniskiem stanowiła mulcz chroniąc glebę przed erozją. Bezpośrednio przed siewem pole przygotowano w identyczny sposób jak na pozostałych obiektach.

       Czynnikiem drugiego rzędu było nawożenie azotowe: 80 kg · ha^-1 (dawka obniżona), 120 kg · ha^-1 (dawka optymalna) i 160 kg · ha^-1 (dawka podwyższona).

Doświadczenie podczas wschodów i w pełni wegetacji: A – uprawa tradycyjna, B – uprawa uproszczona, C – uprawa konserwująca, D – uprawa zminimalizowana

4.  METODYKA BADAŃ 

4.1. Badania dotyczące międzyplonu ścierniskowego

Gorczycę białą pobierano w trzech powtórzeniach z powierzchni 0,5 m2 na obiekcie z uprawą uproszczoną i uprawą konserwującą. Termin pobierania prób był uzależniony od wykonywania orki przedzimowej, jednakże zawsze następował po pierwszych przymrozkach, które w istotny sposób przyczyniają się do ograniczenia dalszego wzrostu. W pobranym międzyplonie oznaczono zawartość azotu ogólnego, fosforu i potasu.

 

4.2. Badania glebowe

        Badania glebowe wykonano w dwóch terminach – w okresie wschodów oraz w okresie zbioru. Aby określić zmiany zachodzące w glebie pod wpływem spłycania uprawy glebę do analiz pobierano z dwóch warstw: 5–10 cm i 15–20 cm.
      Strukturę gleby oznaczono metodą separacji na sucho oraz na mokro w aparacie Bakszejewa. Pobraną glebę z doświadczenia wysuszono i przesiano na sitach o średnicy oczek: 0,25; 0,5; 1; 3; 5; 7 i 10 mm. Po zważeniu gleby z poszczególnych frakcji wyliczono wskaźniki strukturalności gleby: zbrylenia B, rozpylenia S i struktury W. Następnie agregaty przesiano na mokro celem określenia średniej ważonej średnicy gruzełka (MWDg). Do tych badań użyto sit o średnicy oczek 0,25; 0,5; 1; 3; 5 i 7 mm.
     W tych samych terminach oznaczono za pomocą cylinderków glebowych o pojemności 100 cm³ w sześciu powtórzeniach na obiekcie wilgotność, gęstość, porowatość gleby oraz zapas wody. W okresie wschodów i zbioru określono zwięzłość gleby elektronicznym penetrometrem do głębokości 25 cm co 5 cm w dwóch powtórzeniach na poletku.  
    W okresie wschodów i zbioru w prezentowanych wcześniej warstwach oznaczono zawartość składników chemicznych: węgla organicznego – analizatorem węgla elementarnego, azotu ogólnego – metodą Kjeldahla, fosforu metodą Egnera-Riehma oraz potasu za pomocą fotometru płomieniowego. Dodatkowo oznaczono elektrometrycznie odczyn gleby w wodzie oraz w 1 M roztworze KCl.

4.3. Zachwaszczenie łanu 

        Badania zachwaszczenia łanu przeprowadzono około miesiąca po ostatnim zabiegu herbicydowym metodą ilościowo-jakościową za pomocą ramki o powierzchni 0,2 m2 w dwóch powtórzeniach na poletku.

4.4. Badania populacji dżdżownic

         Populację dżdżownic badano wiosną w okresie ich największej aktywności. Do tego celu posłużono się metalowym sześciennym próbnikiem o boku 0,2 m (0,008 m3). Tak pobrane monolity glebowe rozdzielono ręcznie, jednocześnie wybierając dżdżownice. Oznaczono ich liczebność i masę, po czym wypuszczono je do gleby.

4.5.  Badania dotyczące buraka cukrowego

           Po siewie zdefiniowano dynamikę wschodów przez określenie obsady buraka cukrowego od pojawienia się siewek do ustalenia się stałej obsady. Badania te wykonano na 5 m b rzędu w 5 powtórzeniach na poletku. Na podstawie polowej zdolności wchodów (PZW) i laboratoryjnej zdolności kiełkowania obliczono wskaźnik wschodów (W). W okresie zbioru ponownie policzono obsadę, ustalając poziom ubytków letnich. Buraki po ogłowieniu wykopano w środkowym rzędzie na całej długości poletka. Policzono liczbę korzeni i zważono ich masę. Mnożąc średnią masę korzenia przez obsadę końcową wyliczono plon korzeni. Podobnie postąpiono z liśćmi.  
         Cechy morfologiczne korzeni (długość, grubość, wystawanie) określono na podstawie 10 losowo wybranych roślinach. Na liściach tych roślin oznaczono powierzchnię asymilacyjną, mierząc długość i szerokość blaszki liściowej. Uzyskane wyniki pomnożono przez siebie, a iloczyn przez współczynnik 0,76 podany przez Lazarova [1965]. Policzono też ogólną liczbę liści z rośliny. Na podstawie powierzchni asymilacyjnej odpowiadającej jednostce powierzchni obliczono wskaźnik pokrycia liściowego (LAI) i wskaźnik ulistnienia. Wykopane uprzednio buraki z każdego poletka przeznaczono do badań jakościowych. Zawartość cukru, sodu, potasu i azotu alfa-aminowego oznaczono na automatycznej linii Venema w KHBC w Straszkowie.  Do obliczenia plonu technologicznego cukru posłużył wzór Reinefelda.
         W liściach oznaczono zawartość azotu – metodą Kjeldahla, fosforu – metodą molibdenianową (oznaczenie spektrofotometryczne), potasu – metodą fotometrii płomieniowej.
 
        Większość uzyskanych wyników poddano analizie wariancji na poziomie istotności 0,05.

      5. WNIOSKI  

             Na podstawie trzyletnich badań płodozmianowo-nawozowych, przeprowadzonych na czarnej ziemi właściwej zaliczanej do kompleksu glebowego IIIa w warunkach Dolnego Śląska, wyciągnięto następujące wnioski:

1. Najwyższe plony korzeni buraka cukrowego (65,8 t · ha^-1) uzyskano po zastosowaniu uprawy tradycyjnej. Rezygnacja z głębokiej orki przedzimowej na rzecz uprawy konserwującej przyczyniła się do nieistotnego spadku plonów. Najniższe plony korzeni uzyskano na poletkach z uprawą zminimalizowaną, w której rośliny przedplonowe uprawiano w siewie bezpośrednim.
2. Stosowanie uproszczeń w uprawie roli prowadziło do istotnej redukcji obsady buraka cukrowego. Najwyższą obsadę końcową stwierdzono w uprawie tradycyjnej (102,9 tys. szt. · ha^-1) a najniższą – w uprawie zminimalizowanej (67,5 tys. szt. · ha^-1 ).
3. Najwyższą zawartością cukru charakteryzowały się korzenie buraka cukrowego z uprawy zminimalizowanej (18,2%) i konserwującej (17,1%) a najniższą – w burakach uprawianych tradycyjnie (14,5%). Wzrost dawek azotu (80, 120 i 160 kg · ha^-1) powodował obniżenie zawartości cukru w korzeniach.
4. Plon technologiczny cukru był istotnie warunkowany przez systemy uprawy. Najwięcej cukru uzyskano z buraków uprawianych w systemie konserwującym (9,4 t · ha^-1) i w zminimalizowanym (9,1 t · ha^-1).
5. Zastosowanie uprawy bezorkowej prowadziło na ogół do uzyskania istotnie lepszych parametrów struktury gleby.
6. Płytsze jesienne przyoranie międzyplonu ścierniskowego prowadziło w okresie wschodów do nieistotnego wzrostu respiracji gleby. Pod koniec wegetacji istotnie mniejsze wydzielanie CO2 stwierdzono w uprawie uproszczonej. W okresie tym wzrost dawek azotu skutkował większym oddychaniem gleby.
7. Populacja dżdżownic była istotnie warunkowana przez systemy uprawy. Siew w mulcz ze słomy stworzył najkorzystniejsze warunki do rozwoju tych organizmów (119,8 szt. · m^-2). Nieco mniej dżdżownic (96,3 szt. · m²) odłowiono w uprawie konserwującej. Przyoranie międzyplonu na głębokość 15 cm prowadziło do istotnej obniżki ich liczby i biomasy w stosunku do bezorkowych systemów uprawy.
8. Mimo istotnie bardziej zwięzłej gleby w uprawie bezorkowej buraki cukrowe wytworzyły dłuższe, grubsze oraz cięższe korzenie w uprawie konserwującej i zminimalizowanej. Dzięki tym morfologicznym parametrom straty obsady zostały w dużej części zniwelowane.
9. Stosowanie siewu w mulcz prowadziło do zwiększenia zachwaszczenia łanu buraka cukrowego. Największe zachwaszczenie stwierdzono na poletkach uprawianych w sposób zminimalizowany (92,3 szt. · m^-2), a najmniejsze – z uprawą tradycyjną (62,3 szt. · m^-2). Wieloletnie stosowanie systemów bezorkowych z siewem w mulcz prowadziło do masowego wystąpienia skrzypu polnego.
10. Najbardziej optymalnym systemem uprawy, proponowanym do wdrożenia do praktyki rolniczej, jest uprawa konserwująca połączona z aplikacją 80 kg N · ha^-1.