Wieloletnie doświadczenie w Bałcynach, czyli badania nad monokulturową uprawą roślin

Podobne doświadczenia funkcjonują w Niemczech (Göttingen — rok założenia 1873, Halle — 1878), Danii (Ascov — 1894), Belgii (Gembloux 1909) i Rosji (Moskwa — 1912). W Polsce najstarsze takie badania są kontynuowane od 1923 r. w Stacji Badawczej w Skierniewicach (Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie), od 1957 w Zakładzie Doświadczalnym w Brodach (Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu) i od 1967 w Zakładzie Produkcyjno-Doświadczalnym w Bałcynach (Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie).

Prawie 50 lat badań

Doświadczenie dotyczące uprawy roślin w monokulturach założono jesienią 1967 r. w Bałcynach koło Ostródy. Była to inicjatywa profesorów: Witolda Niewiadomskiego, Jerzego Krzymuskiego i Kazimiery Zawiślak, pracowników ówczesnej Katedry Ogólnej Uprawy Roli i Roślin (obecnie Agroekosystemów) ówczesnej Wyższej Szkoły Rolniczej. Eksperyment polowy o powierzchni ok. 1 ha zlokalizowano na glebie płowej, wytworzonej z gliny zwałowej lekkiej pylastej, którą zakwalifikowano do klasy bonitacyjnej IIIb-IVa, kompleksu pszennego dobrego i żytniego bardzo dobrego.
Przez pierwszych pięć lat rośliny uprawiano wyłącznie w monokulturach. Jesienią 1972 r. pola monokultur podzielono na dwie części: na jednej kontynuowano następstwo roślin po sobie, a z pozostałych wyodrębniono dziesięć pól w celu utworzenia dwóch płodozmianów 5-polowych: burak cukrowy — jęczmień jary — rzepak ozimy — pszenica ozima — bobik oraz ziemniak — owies — len włóknisty — kukurydza — żyto ozime.

Porównywanie dwóch odmian z gatunku

W latach 1973-1982 rośliny uprawiano wyłącznie na nawozach mineralnych, a głównym czynnikiem badawczym (oprócz systemu następstwa roślin) były dwa poziomy nawożenia — podstawowy (zalecany) oraz zwiększony o 50 proc. Z uwagi na postępujący proces wyczerpywania składników pokarmowych z gleby od 1983 r. przywrócono nawożenie organiczne, a nowymi czynnikami badawczymi były: porównywanie dwóch odmian z każdego gatunków oraz poziom chemicznej ochrony roślin. Ostatnią modyfikacją opisywanego eksperymentu było wydłużenie rotacji płodozmianowej z 5 do 6 lat. W tym celu od 1993 r. wprowadzenie do badań po dwie odmiany grochu siewnego oraz pszenżyta ozimego.

Założenia i cel badań w Bałcynach

W doświadczeniu od 48 lat prowadzi się tradycyjną (płużną) uprawę roli. Nawozy mineralne stosowane są w ilościach i dawkach zgodnie z zaleceniami Instytutu Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa — Państwowy Instytut Badawczy w Puławach. Obornik w płodozmianie stosuje się pod burak cukrowy i ziemniak w dawce 30 t/ha, zaś w monokulturach, co trzy lata po 15 t/ha. Zasadą jest cykliczna wymiana porównywanych odmian oraz stosowanie herbicydów i fungicydów aktualnie dostępnych na rynku (zgodnie z zaleceniami Instytutu Ochrony Roślin — w Poznaniu).

Przede wszystkich spadek wydajności

Wyniki badań uzyskane w 2014 r. wskazują, że w warunkach uprawy po sobie wszystkie rośliny zareagowały spadkiem wydajności. Obniżyły one plon w następującej skali: burak cukrowy (korzenie) — 82 proc.; ziemniak — 50 proc.; groch siewny i owies — 47 proc.; len włóknisty: nasiona — 44 proc. i słoma — 36 proc.; pszenica ozima i pszenżyto ozime — 34 proc., bobik — 31 proc.; kukurydza — 23 proc.; jęczmień jary — 16 proc.; żyto ozime — 13 proc., a rzepak ozimy — 10 proc.

Ujemna reakcja roślin na siew po sobie, z reguły była największa na obiektach bez ochrony. Wprowadzenie zabiegów plonochronnych (herbicydów lub herbicydów i fungicydów) istotnie zapobiegało spadkom plonów, a najlepsze efekty osiągnięto w monokulturach pszenicy ozimej, pszenżyta ozimego, jęczmienia jarego, żyta ozimego, rzepaku ozimego oraz kukurydzy. Stwierdzono także, że niektóre odmiany charakteryzowały się różną reakcją na uprawę w monokulturze. W przypadku takich gatunków, jak bobik i pszenżyto ozime różnice wrażliwości odmian przekraczały 10 proc., zaś w pszenicy ozimej, życie, owsie, kukurydzy, buraku cukrowym i lnie włóknistym ich reakcja na wieloletni siew po sobie była zbliżona.

Ciągi tolerancyjności gatunków

O wiele bardziej cennych informacji dostarczają syntezy wyników badań wieloletnich. Długi cykl badawczy umożliwia prześledzenie trendów zmian plonowania roślin zarówno w zależności od czynników badawczych jak i warunków pogodowych. To właśnie tłumaczy potrzebę prowadzenia wieloletnich doświadczeń nad monokulturową uprawą roślin i konsekwencjami takiej uprawy dla gleby i roślin, a w końcowym efekcie — dla uzyskiwanego plonu i jego jakości. Celowość prowadzenia tak długotrwałych, kosztochłonnych i pracochłonnych doświadczeń nad monokulturami może budzić zastrzeżenia skoro a priori wiadomo, że w wielu regionach uprawa roślin w monokulturach nie ma żadnych perspektyw, jednak naszym zdaniem ich prowadzenie dla wiarygodnej oceny jest niezbędne.

To właśnie dzięki takim eksperymentom już udało się ustalić tzw. ciągi tolerancyjności gatunków na uprawę po sobie. Na bazie wyników badań pochodzących z eksperymentu prowadzonego w Bałcynach udowodniono m. in., że ze zbóż najbardziej wrażliwa na siew po sobie jest pszenica ozima, a najbardziej odporne — żyto. Ciąg tolerancyjności zbóż na uprawę po sobie przedstawia się następująco: pszenica — jęczmień — pszenżyto — kukurydza — owies — żyto. Należy tu podkreślić wieloletniość tych obserwacji. Natomiast w poszczególnych sezonach wegetacyjnych, często zdarzają się odstępstwa od powyższego układu, powodowane przede wszystkim przebiegiem warunków pogodowych.

Spadek a potem stabilizacja

Jednym z ważniejszych rezultatów badań nad monokulturami jest powszechnie już dziś znane zjawisko określane w literaturze angielskiej jako „decline effect”, wyrażający się znacznym spadkiem plonów w pierwszych latach uprawy monokulturowej i stabilizacją plonowania w dalszych latach jej trwania, jednak na poziomie o wiele niższym niż przy poprawnym następstwie roślin w zmianowaniu. Przyczyny spadku plonów gatunków uprawianych po sobie (w monokulturze) nie zawsze dają się całkowicie wyjaśnić zmianami właściwości fizyko-chemicznych gleby, poziomem zachwaszczenia, występowaniem chorób i szkodników, stanem mikrobiologicznym gleby czy obecnością substancji fitotoksycznych.

Wyniki prac naukowych są jednoznaczne

Pracochłonne i kosztochłonne, bo wieloletnie badania płodozmianowe, realizowane na tle uprawy monokulturowej są dziś unikalnym źródłem wiedzy rolniczej w aspekcie, naukowym, historycznym i społecznym. Od lat pełnią one ważną funkcję poznawczą i informacyjną. Nie do podważenia i zaprzeczenia jest ich rola w wyjaśnianiu i zrozumieniu wielu procesów dokonujących się w produkcji rolniczej w dłuższym okresie czasu. Wyniki prac naukowych jednoznacznie wskazują, że większość gatunków negatywnie reaguje na uprawę po sobie, nawet w warunkach stosowania intensywnej agrotechniki jak zwiększone nawożenie, środki ochrony roślin.

W aktualnej sytuacji polskiego rolnictwa uprawa niektórych gatunków, zwłaszcza zbóż, w krótkotrwałych monokulturach jest dla wielu rolników ważną alternatywą wynikającą przede wszystkim z uwarunkowań ekonomicznych i zapewnienia opłacalności produkcji. Prowadzone wielowątkowe badania pozwoliły na określenie skali negatywnej reakcji roślin na ciągłą uprawę po sobie w oparciu o blisko 50-letni okres badawczy. Jest to ogromny, niepodważalny, a w dzisiejszych warunkach gospodarczych i ekonomiczno-społecznych, niepowtarzalny wkład pracowników Katedry Agroekosystemów UWM w Olsztynie i Stacji Doświadczalnej w Bałcynach, w rozwój nauk rolniczych w Polsce, szczególnie w zakresie monokulturowej uprawy roślin.

Badania nad tolerancyjnością roślin na siew po sobie mają licznych zwolenników, a jednym z ważniejszych argumentów w ich utrzymywaniu jest bogaty materiał dokumentacyjny mówiący o zmiennej skali reakcji poszczególnych gatunków (odmian) na uprawę po sobie. Zdaniem jednego ze współzałożycieli „bałcyńskich monokultur”, profesora W. Niewiadomskiego „(…) jeśli nauka ma w praktyce świadczyć wiarygodną informację musi dysponować liczbowo wymierną reakcją gatunków (a w ich obrębie odmian) na najgorszy z możliwych przedplonów”, czyli uprawianych w monokulturze.

Nawiązując do słów profesora, wieloletnie statyczne doświadczenia dotyczące systemów następstwa roślin (płodozmian, monokultura) obok aspektów sensu stricte naukowych i poznawczych umożliwiają formułowanie zaleceń praktycznych, które upowszechniane są na wykładach dla studentów i szkoleniach dla praktyki rolniczej. Dzięki przychylności i ogromnemu zaangażowaniu dyrektora Spółki „Bałcyny” dr inż. Wojciecha Strumiłło i kierownika pól doświadczalnych dr inż. Andrzeja Koseckiego poletka w Bałcynach pełnią od lat bardzo ważną funkcję poznawczą i informacyjną w zakresie monokulturowej uprawy roślin, doboru odmian, chemicznej ochrony zasiewów, stąd też są bardzo często odwiedzane przez osoby związane z rolnictwem przy okazji konferencji, sympozjów, zjazdów, pokazów, dni pola itp. Bezpośrednia obserwacja skutków nieprzestrzegania gospodarki płodozmianowej robi na odwiedzających duże wrażenie i skłania do refleksji, że przyrody (rośliny, gleby) nie da się oszukać.