Zdrowa gleba to nasze zdrowie i stabilny klimat

Monika Mazurczak-Kaczmaryk, FWW
16 listopada 2023

Gleba żywi nas wszystkich, zapewniając większość tego, czego potrzebujemy na co dzień. Zresztą mało jest dziedzin życia, które nie są związane z glebą. Poza roślinami, które są źródłem pożywienia i pasz, zapewnia nam surowce, bioróżnorodność gatunków i stanowi bank nasion. Jest siedliskiem życia dla wielu zwierząt i mikroorganizmów. Dzięki glebie mamy czyste powietrze, wodę. Gleba „potrafi” przetwarzać organiczne odpady, a także odtruwać skażenia. Reguluje obieg węgla, fosforu, azotu i siarki w przyrodzie. Jest drugim po oceanach magazynem dwutlenku węgla, dzięki czemu osłabia skutki podnoszenia temperatury Ziemi i zmian klimatu. Gleba o odpowiedniej strukturze i składzie jest także magazynem wody[1].

Pomimo wszelkich naszych ludzkich wysiłków, życie na Ziemi zależy wyłącznie od 30 cm wierzchniej warstwy gleby oraz faktu, że pada deszcz”. Paul Harvey

Znaczenie gleby dla życia na Ziemi

O samej glebie myślimy zwykle powierzchownie, jako o podłożu dla roślin, budynków czy dróg. Tymczasem to, co widzimy „gołym okiem”, kiedy spoglądamy na ogród, uprawne pole, sad, las czy łąkę, a także pas zieleni miejskiej jest dziełem skomplikowanego organizmu, jakim jest gleba. Gleba to „żywy organizm”. I aby żyć i funkcjonować, tak jak każdy żywy organizm, musi mieć zaspokojone podstawowe potrzeby: pożywienie i odpowiednie warunki fizyczne. Tylko wówczas będzie zdrowa i będzie mogła realizować swoje funkcje.

Czym właściwie jest gleba?

Gleba to około 1,5 metrowa skorupa Ziemi, nazywana także żywą skórą naszej planety. Składa się z okruchów skał, drobinek piasku, cząstek gliny, powietrza i wody mieszczących się w porach glebowych, z pozostałości roślin i szczątków zwierząt oraz z żyjących organizmów glebowych. [2]

Nieorganiczne składniki ziemi to substancje mineralne pochodzące m.in. z wietrzenia skał macierzystych oraz gazy (powietrze, tlenek węgla, metan, siarkowodór, amoniak) i woda. Na organiczną substancję gleby składa się próchnica, mikroorganizmy i większe zwierzęta zamieszkujące powierzchniowe warstwy gleby. [3]

Fot. Przekrój gleby. Źródło: zpe.gov.pl/a/gleby/DWvWgWYNR

Gleba to złożony system powiązań między tym co organiczne i nieorganiczne, żywe i martwe. Gleba cały czas się tworzy i zmienia, zarówno w historii życia Ziemi, jak i obecnie, w różnych miejscach na świecie, podlegając przede wszystkim czynnikom klimatycznym (nasłonecznienie, opady, temperatura, wiatr i wilgoć), aktywności mikroorganizmów i innych organizmów żywych, a także działalności człowieka.

Standardowy skład gleby: 45% minerały, 25% woda, 15% powietrza, 10% pozostałe składniki, 5% materia organiczna. [4]

Jeden centymetr gleby może powstawać 500 lat

Warstwa, z której korzystamy uprawiając pole czy ogródek to zazwyczaj zaledwie 20 – 30 centymetrów od powierzchni ziemi. Dobrze jest mieć świadomość tego, że do wytworzenia 1 cm gleby w naturalnych warunkach potrzeba 100-500 lat, co oznacza, że powstanie 20 cm gleby zajmuje średnio 2.000-10.000 lat. Ta warstwa gleby zawiera największą ilość węgla organicznego, który jest ważnym wskaźnikiem żyzności gleby, jej zdrowia i możliwości amortyzowania gwałtownych zmian klimatycznych. Jest jednak warstwą wyczerpywalną.

Rys.: Co grzebie w glebie? Źródło: Lasy Państwowe

Bogaty świat podziemnych organizmów

Gleba to jeden z najbardziej bogatych w gatunki ekosystemów na Ziemi. Wg naukowców ¼ wszystkich ziemskich organizmów żyje właśnie w glebie. Są to niezliczone rzesze widocznych pod mikroskopem mikroorganizmów takich jak bakterie, archeony, protisty, glony, grzyby i pierwotniaki oraz inne małe i duże bezkręgowce (dżdżownice, wije, mrówki, chrząszcze, stonogi, ślimaki etc.), a także kręgowce, takie jak krety, króliki, gryzonie. Praca mikroorganizmów i innych zwierząt to skoordynowany wysiłek, który trwa od milionów lat, by pomagać roślinom żyć. To robotnicy w fabryce gleby, która mieści się w jej wierzchniej warstwie.[5].

„Łyżeczka gleby może zawierać miliard komórek bakteryjnych (…), do miliona pojedynczych grzybów, około miliona komórek protistów i kilkaset nicieni”.[6]

Gleba to tętniący życiem świat miliardów mikroorganizmów i organizmów większych, które powiązane są nićmi wzajemnej współpracy. Wszystko to składa się na glebowy organizm. Harmonijne funkcjonowanie tego podziemnego świata świadczy o jakości gleby, żyzności, o jej zdrowiu. Zapewnia stabilność wielu niezbędnych dla życia cykli w przyrodzie, co ma bezpośredni wpływ na stan środowiska naturalnego i zdrowie wszystkich organizmów.

Żyjemy w świecie materii i zjawisk. Obieg materii w przyrodzie dokonuje się dzięki cyklom środowiska. Najważniejsze z nich to: cykl energetyczny, cykl hydrologiczny, cykle biogeochemiczne. Do pierwiastków biogennych zalicza się: węgiel, wodór, tlen, azot, fosfor i siarkę. Cykl biogeochemiczny jest to ciągle zachodząca przemiana materii organicznej w nieorganiczną i odwrotnie pod wpływem organizmów żywych. Proces ten zachodzi, gdy do organizmów żywych dostarczona jest energia (głównie energia słoneczna). Cykle biogeochemiczne wynikają z potrzeb biologicznych żywych organizmów. Za najważniejsze cykle biogeochemiczne, uważa się obiegi: wody, węgla, azotu, fosforu, siarki, fotosyntezę. Cykle biogeochemiczne określają drogi mniej lub bardziej zamkniętego obiegu poszczególnych makro składników i pierwiastków śladowych, które zwykle nie tworzą samodzielnych cykli, lecz uczestniczą w obiegu ze składnikami głównymi [7].

Absorpcja i magazynowanie CO2 przez glebę

„Organizmy znajdujące się w glebie biorą udział w kluczowych cyklach na ziemi, w tym w cyklu sekwestracji <magazynowania >węgla oraz wymiany składników odżywczych”.[3] Odbywa się to dzięki współpracy roślin, mikroorganizmów i zwierząt glebowych. W uproszczeniu – w trakcie fotosyntezy rośliny pobierają CO2 z atmosfery i wbudowują go w swoje tkanki. „Jeśli atmosferyczny CO2 nie jest wykorzystywany na potrzeby wzrostu nadziemnych części roślin, jest rozprowadzany przez korzenie, które składują go w glebie. Jeśli nic tego nie zakłóci, CO2 może się ustabilizować i pozostać związany przez długi okres, nawet przez tysiące lat”.[8]

Rys.: Cykl węglowy. Autorstwa Diagram adapted from U.S. DOE, Biological and Environmental Research Information System. – Ten plik jest pochodną pracą: Carbon cycle.jpg, Domena publiczna, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29554602

Pomagają w tym właśnie mikroorganizmy glebowe, dla których pokarmem jest zarówno materia organiczna (obumarłe części roślin i szczątki zwierząt zawierające węgiel), jak i węgiel, azot, fosfor i siarka dostarczane bezpośrednio do gleby przez korzenie żyjących roślin. Pierwiastki te są w glebie pod postacią złożonych związków chemicznych. Mikroorganizmy przetwarzają je w taki sposób, że stają się one dostępne dla roślin i innych organizmów żyjących w glebie.

Dzięki pracy mikroorganizmów i innych organizmów glebowych powstaje drogocenna próchnica. W ten sposób węgiel jest składowany w glebie.

Rys. Gleba a zmiany klimatu. Źródło: https://www.eea.europa.eu/pl/pressroom/infografika/gleba-a-zmiany-klimatu/image/image_view_fullscreen

Znaczenie próchnicy w glebie

Rozkładane przez mikroorganizmy resztki roślinne i zwierzęce w glebie podlegają przemianom, prowadzącym m.in. do powstania związków próchnicowych. W tym skomplikowanym procesie duża część materii organicznej tj. ¾ do 4/5 ulega procesom mineralizacji (rozkład do prostych cząsteczek mineralnych – nieorganicznych), częściowo tylko korzystnej dla żyzności gleby. Tylko ¼ do 1/5 materii organicznej zostaje przekształcone w cenne dla gleby związki próchnicowe [9].

„Próchnica jest uniwersalnym dobrem, które zawsze glebom pomaga” – mówi prof. Rafał Wawer z Instytutu Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa PIB [10]. To dzięki próchnicy gleba ma większą chłonność wody. Próchnica jest też źródłem energii dla mikroorganizmów. Wpływa na wzrost i rozwój roślin oraz zwiększenie różnorodności biologicznej gleby. Materia organiczna stabilizuje odczyn gleby (pH). Pełni funkcję ochronną, zatrzymując metale ciężkie i pestycydy, co znacznie ogranicza ich przyswajanie przez rośliny. Materia organiczna wpływa także na strukturę gleby, np. zapobiega rozmywaniu, w glebach ciężkich – rozluźnia ich strukturę, co ułatwia uprawy. Gleby ciężkie stają się mniej gęste, ubite, bo próchnica zwiększa ich pulchność. Lekkim glebom próchnica poprawia warunki wodne i jakość samej gleby.[11]

Największymi pochłaniaczami C02 na Ziemi są lasy, gleba i oceany. Węgiel jest gromadzony w biomasie nadziemnej i podziemnej roślin oraz w glebie pod postacią materii organicznej.

Gleba a dokładniej – zdrowa gleba – odgrywa zatem znacznie większą rolę, niż sądziliśmy. Wpływając na zdrowie roślin, zapewnia wysokiej jakości żywność. Regulując przepływ gazów cieplarnianych – równoważy klimat, przeciwdziała podnoszeniu temperatury Ziemi. Im więcej materii organicznej zawiera w sobie, tym lepszym jest magazynem węgla. Potrafi przetwarzać organiczne odpady, a także odtruwać skażoną ziemię. Jest odporna na wywiewanie i erozję wodną. Zdrowa gleba potrafi zatrzymywać wodę.

Fot. Materia organiczna w gospodarstwie

Najcenniejszą substancją we wszechświecie jest materia organiczna. Skała macierzysta będzie istniała, ale materii organicznej nie uda się ocalić, jeśli o nią nie zadbamy”[12]

Materia organiczna i organizmy glebowe na wagę złota

Współcześnie, kiedy już więcej wiemy o powiązaniach przyrodniczo-klimatycznych, częściej mówimy o potrzebach gleby niż o jej wydajności, o zdrowiu gleby, niż o jej jakości czy żyzności. Na zdrowie gleby składa się wiele czynników, takich jak np. odpowiednia jej struktura, nawodnienie, równowaga (bilans) wszystkich składników i związków chemicznych, w tym właściwy odczyn (pH). Strażnikami zdrowia gleby są przede wszystkim różnorodne mikroorganizmy glebowe i mniejsze zwierzęta zamieszkujące powierzchniowe warstwy ziemi. Biorąc pod uwagę potrzeby gleby, uważa się, że dla jej zdrowia najważniejsza jest materia organiczna. Choć stanowi zaledwie 5% składu gleby, bierze udział w jej tworzeniu, kształtuje jej właściwości chemiczne, sorpcyjne (pochłaniania wody), buforowe i biologiczne, stanowi źródło składników pokarmowych, oddziałuje na wzrost i rozwój roślin. Dostarcza mikroorganizmom glebowym energii i węgla, bierze udział w wymianie jonowej, stabilizuje odczyn gleby, wiąże pierwiastki toksyczne dla roślin i pestycydy oraz hamuje rozwój niektórych patogenów roślin.[13]

Foto: Dżdżownice w kompoście

Dżdżownice to sprzymierzeńcy rolników w trosce o żyzność gleby. Nie tylko transportują materię organiczną i łączą ją z odchodami. Przyspieszają rozkład materii organicznej. Potrafią w ciągu roku przepracować do 35 ton gleby na 1 ha. Drążą w glebie korytarze przez co napowietrzają ziemię i tworzą miejsca, do których może spływać woda opadowa.

Źródło materii organicznej w glebie

Źródłem materii organicznej w glebie są resztki roślinne (np. resztki pożniwne, słoma), obumarłe korzenie i szczątki zwierząt, mikroorganizmów oraz ich ekskrementy. Są nim także nawozy naturalne: obornik, gnojowica, gnojówka, pomiot ptasi i kompost, pofermenty (pozostałości po procesie beztlenowej fermentacji metanowej jaka powstaje w biogazowniach rolniczych) i odpady poprodukcyjne [14].

Stan gleb na świecie, w Europie i w Polsce

Choć zdrowa gleba uczestniczy w procesie stabilizacji klimatu, sama podlega niekorzystnym jego zmianom. Degradacja gleb z kolei napędza gwałtowność zmian klimatycznych i tak koło niekorzystnych zmian dla zdrowia gleby się nakręca.

Rys.: Degradacja gleb na świecie. Źródło: zpe.gov.pl

Gleba jest bardzo wrażliwa na degradację, bardziej podatna niż woda i powietrze, a np. jej oczyszczanie jest znacznie trudniejsze i droższe. Na skutek burz piaskowych, ulega erozji. Z powodu niedostatków wody – wysycha. Trawią ją pożary, susze, degradują podtopienia, zawodnienia. Gleby są przenawożone i zatruwane środkami ochrony roślin (pestycydami), te z kolei źle wpływają na mikroorganizmy glebowe i poziom próchnicy. Na świecie aż 75% gleb jest już zdegradowanych w różnym stopniu z powodu działalności człowieka, a zmiany klimatu przyspieszają ten proces [15].

W Unii Europejskiej 2/3 gleb rolniczych, naturalnych, wiejskich jest zdegradowanych z powodu niezrównoważonego gospodarowania nimi, ich zanieczyszczania bądź uszczelniania.

Warto sobie uświadomić, że 95% żywności jest związane i uprawiane w wierzchniej warstwie gleby, tymczasem każdego roku świat traci 24 mld ton gleby z powodu erozji. [16] Z powodu złego stanu gleb na świecie, gwałtownych zmian klimatu związanych z podnoszeniem temperatury Ziemi oraz nadziei jaką naukowcy widzą w regenerującej mocy samej gleby, powstają na świecie międzynarodowe programy naprawcze, zmieniające podejście do traktowania gleby.

W Europie mamy inicjatywę pod nazwą Misja na rzecz Zdrowia Gleby UE (A Soil Deal for Europe), która obrała sobie za cel przywrócenie zdrowia wszystkim glebom w UE do 2030 roku. To bardzo ambitny cel, wymagający nie tylko środków finansowych, ale mobilizacji naukowców i praktyków, którzy na co dzień mają do czynienia z glebą. Misja ta stanowi sedno Zielonego Ładu i jest jedną z pięciu misji UE na najbliższe lata. Zakłada 8 celów strategicznych:

ograniczanie pustynnienia;
ochrona i zwiększanie zasobów węgla organicznego w glebie;
powstrzymanie procesu zasklepiania gleb i zwiększenie ponownego wykorzystania gleb miejskich;
zmniejszenie zanieczyszczenia gleby i wspomaganie procesu rekultywacji;
zapobieganie erozji;
poprawa struktury gleby, w celu zwiększenia jej różnorodności biologicznej;
zmniejszenie globalnej degradacji gleb w UE;
zwiększenie wiedzy społeczeństwa na temat gleby.

Polskie gleby: lekkie, średnie, zakwaszone, zagrożone erozją wodną i wietrzną

W Polsce przeważają gleby lekkie i średnie, podatne na wysychanie i wywiewanie. Dodatkowo 70% naszych gleb ma odczyn kwaśny, co wynika nie tylko z niewłaściwych praktyk rolniczych, ale z historii pochodzenia gleb w tej części Europy (gleby polodowcowe wytworzone ze skał osadowych, głównie okruchowych). Odczyn kwaśny niekorzystnie wpływa na mikroorganizmy, a w konsekwencji na zawartość próchnicy. Nasze gleby są w dużej części wyjałowione i przenawożone.[17] Nawozy sztuczne i pestycydy są toksyczne dla mikroorganizmów i innych organizmów glebowych. Z kolei ubytek materii organicznej powoduje niekorzystne zjawiska związane z zaburzeniami procesów chemicznych, fizycznych i biologicznych w glebie. „Próchnica glebowa jest na poziomie poniżej 1% na blisko połowie gleb w Polsce, a między 1-2% na pozostałej części terenów uprawnych”.[18] Naukowcy mówią o zjawisku stepowienia gleb w Polsce, które jest wstępem do procesu pustynnienia, obserwowanego już w Europie południowej.

Foto: Gleba na polu

Jak wynika z badań IUNG w Puławach, około 33% obszaru Polski, jest zagrożonych erozją wodną, szczególnie w woj. małopolskim, podkarpackim, lubelskim i świętokrzyskim. Natomiast ze względu na to, że 2/3 polskich gleb, to gleby piaszczyste – około 36% obszaru Polski, w tym aż 51,8% użytków rolnych jest zagrożonych erozją wietrzną (woj. wielkopolskie, łódzkie i mazowieckie: powyżej 70% obszarów poszczególnych województw). Burze pyłowe, które obserwowaliśmy 3 – 4 lata temu podczas suszy, zwłaszcza w Wielkopolsce były właśnie objawem erozji wietrznej. Przynosi ona glebie ogromne straty [19].

W Polsce średni poziom węgla w glebie rolnej to 21 gramów na kilogram, gdzie średnia europejska to 43,1 na kilogram – mówi Mateusz Ciasnocha, aktywny rolnik i promotor rolnictwa przyjaznego klimatowi.

Nadzieja w rolnictwie regeneratywnym, węglowym i agroleśnictwie

Od lat 70. XX wieku za sprawą rolnictwa, jego chemizacji oraz głębokiej orki straciliśmy 1/3 poziomu próchniczego w glebach i uwolniliśmy węgiel z gleby do atmosfery. To udowodniona „zasługa” rolnictwa w podgrzewaniu atmosfery ziemskiej. Jednak równocześnie, to właśnie rolnictwo posiada zdolność pochłaniania dużej części dwutlenku węgla z atmosfery.

Foto: Młody jeż żerujący w ogrodzie

Najprostszą metodą, która jest w zasięgu rolników, a która ogranicza emisję CO2 do atmosfery jest biosekwestracja [20], czyli gromadzenie i usuwanie węgla z atmosfery przez fotosyntetyzujące rośliny lub bakterie. Niby to wszystko dzieje się naturalnie, przecież fotosynteza zachodzi od prawie 4 mld lat i wspomaga proces usuwania CO2 z atmosfery ziemskiej. Jednak drastycznie zmieniły się proporcje węgla, który mamy w postaci dwutlenku w atmosferze do tego, który pozostał w glebie. Potrzebne jest pilnie odwrócenie tych proporcji.

Foto: Łąka kośna w Bieszczadach

Jeśli uda się wprowadzić odpowiednie praktyki rolnicze – dobrze zresztą znane rolnikom, jak chociażby naturalne nawożenie, ograniczenie stosowania nawozów sztucznych, zaniechanie głębokiej orki, stosowanie poplonów, zwiększanie nasadzeń drzew, krzewów, bylin na polach, czy wprowadzanie rotacyjnych technik wypasu zwierząt – rolnicy mogą znacząco zwiększyć działanie tego naturalnego mechanizmu wychwytywania węgla i składowania go w glebie. W ten sposób rolnictwo może pomóc w zmniejszeniu globalnego ocieplenia. Te nowe, a zarazem znane praktyki, nazywane obecnie rolnictwem regeneratywnym (lub regeneracyjnym czy agroleśnictwem) oraz węglowym znajdują już odzwierciedlenie w unijnych płatnościach bezpośrednich z puli na lata 2023-2027, poprzez tzw. ekoschematy.

Rys.: Zdrowa gleba dla zdrowego życia. Źródło: FAO

Zdrowie gleby to obecność w niej różnorodnych organizmów żywych i próchnicy. Od zawartości próchnicy z kolei zależą możliwości zatrzymywania wody przez glebę, ilość pochłanianego węgla, składniki odżywcze dla roślin i jakość żywności. W glebie tkwi nasze bezpieczeństwo klimatyczne, żywnościowe i zdrowie pokoleń. Ale tylko w zdrowej glebie. Aby przetrwać w zdrowiu i zatrzymać kryzys klimatyczny, musimy zmienić sposób, w jaki dotychczas traktowaliśmy ziemię w swoich ogrodach, na polach, w sadach i lasach, a także w miastach. Jak to zrobić, w kolejnym artykule.

***

Bibliografia:

[1][2] Ogólnopolskie Spotkanie dotyczące Zaangażowania w Misję Glebową UE w Polsce | NATI00NS

[3][4] Zintegrowana Platforma Edukacyjna zpe.gov.pl

[5] Centrum Nauki Keplera – Film o glebie pt. Fabryka życia

[6] Źródło: Grzegorz Siebielec, Sylwia Siebielec, Bioróżnorodność gleb, Zeszyt 64 IUNG

[7] Procesy Cykliczne w przyrodzie (szkolnictwo.pl) – o obiegu węgla, azotu, o cyklach biogeochemicznych

[8] Wielkopolska Izba Rolnicza, www.wir.org.pl, Grzegorz Wysocki, Czy rolnictwo może pomóc uratować klimat?

[9] Ogólnopolskie Spotkanie dotyczące Zaangażowania w Misję Glebową UE w Polsce | NATI00NS

[10] Ogólnopolskie Spotkanie dotyczące Zaangażowania w Misję Glebową UE w Polsce | NATI00NS

[11] mgr Ewa Trzcińska, Charakterystyka egzogennej materii organicznej oraz jej przemiany w glebie, Trzcinska Ewa (1).pdf

[12] Maciej Podyma, Fundacja Łąka, wypowiedź podczas spotkania organizowanego przez European Carbon Farmers w Sejmie w czerwcu 2023 roku

[13] Dr Robert Borek, IUNG warsztaty pt. Rolnictwo węglowe – metody monitoringu, 23 października 2023

[14] Dr Robert Borek, IUNG warsztaty pt. Rolnictwo węglowe – metody monitoringu, 23 października

[15] Dr Barbara Baj Wójtowicz, Agroleśnictwo. Prezentacja do pobrania ze strony CODR w Brwinowie

[16] Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, Stypińska P, Mastalerczuk G., Pietkiewicz S. 2005

[17](Źródło: FAO – 2020). [Źródło: FAO – 2020]

[18] Anna Danylczenko, Fundacja Grunt od Nowa, prezentacja podczas spotkania Regionalnej Grupy Doradczej Projektu Midas w Polsce, ODR Brwinów, 30 października 2023

[19] Ochrona bioróżnorodności gleby warunkiem zdrowia obecnych i przyszłych pokoleń” pod red. prof dr hab. Janusz Podleśny, dr Beata Kowalska, IUNiG PIB, Puławy 2019

[20] https://www.wikiwand.com/pl/Biosekwestracja

INNE WAŻNE ŹRÓDŁA INFORMACJI:

Wszechnica, rozmowa Piotra Szczepańskiego z dr Ryszardem Kamińskim. Co znaczy prowadzić gospodarstwo rolne w Polsce? – Fundacja Wspomagania Wsi

Centrum Nauki Keplera – Film o glebie pt. Fabryka życia

Film: Kiss the Ground

Europejska Agencja Środowiska/ European Environment Agency, Grunty i gleby: w kierunku zrównoważonego gospodarowania tymi niezbędnymi zasobami

Cykl Węglowy w przyrodzie, Portal Ziemia na Rozdrożu

Siedem Celów Zrównoważonego Rozwoju ONZ

Europejski Zielony Ład (European Green Deal)

https://susza.iung.pulawy.pl/

https://witrynawiejska.org.pl/2023/03/05/permakultura-nadzieja-dla-ludzkosci/

https://dzikiezycie.pl/archiwum/2014/luty-2014/ile-jest-zycia-pod-moja-stopa