Monokultura – „system rolniczy lub leśny polegający na ciągłej uprawie roślin tego samego gatunku przez okres wielu lat na tym samym obszarze, którego skutkiem jest stopniowe wyczerpywanie się zasobów mineralnych gleby, zmiana jej struktury oraz wzrost częstości występowania chorób roślin, masowe pojawianie się szkodników oraz nadmierny rozwój chwastów, co przekłada się na obniżenie plonów” [1].

Już z samej definicji monokultury wynikają zagrożenia związane z monokulturowymi systemami. Agroekosystemy są to ekosystemy otwarte, czyli wytworzona tam biomasa nie pozostaje w nim, ale jest wyprowadzana w całości lub częściowo (np. zboża, okopowe, oleiste, warzywa) i do agrosystemu już nie wraca. Skutkiem tego jest obniżenie produkcyjności i degradacja siedliska [2]. Gleby z roku na rok tracą swoją naturalną zdolność do absorpcji składników pokarmowych i zatrzymywania wód opadowych – dzieje się tak, bo wytworzona przez nie materia organiczna nie jest zwracana ziemi i nie poprawia jej struktury ani jej nie nawozi.

Związek między roślinami wyższymi a mikroflorą gleby

Współpraca roślin wyższych i mikroorganizmów glebowych prowadzi do pewnego stanu równowagi biologicznej, co jest warunkiem dobrych plonów [3]. Rośliny wyższe dostarczają drobnoustrojom pokarmu – nie tylko zawartego w resztkach pożniwnych, ale i w substancji organicznej zawartej w obumarłych w czasie wegetacji komórkach i wydzielinach korzeni. Z kolei cała masa organizmów glebowych (edafon: mikroorganizmy, mikrofauna) tworzy system metaboliczny przerabiający wiele substancji organicznych i mineralnych, czego skutkiem jest wzbogacenie gleby w azot, substancje wzrostowe, antybiotyczne i biologicznie czynne [4].

Zwłaszcza dzięki rozwojowi mikroflory ryzosfery (przestrzeń obejmująca powierzchnię korzeni i otaczającej gleby) substancje organiczne i mineralne stają dostępne dla roślin uprawnych. Edafon jest także zasobnikiem wody, azoty i węgla dla tych roślin. Jednym słowem: owocem tej współzależności roślin wyższych i mikroflory jest dobry plon i zdrowa gleba.

Jednak aby różnorodne procesy biochemiczne; np. mineralizacja materii organicznej, utlenianie związków, wbudowywanie nieorganicznych pierwiastków w kompleksy organiczne komórek itd. zachodziły w pełni, konieczna jest różnorodność mikroorganizmów glebowych. Warunkiem tej różnorodności jest różnorodność roślin wyższych.

Według długoletnich badań [4] monokulturowe uprawy są źródłem niepożądanych selekcji drobnoustrojów, ponieważ otrzymują one stale jednakowy pokarm i są pod wpływem zawsze tych samych związków toksycznych. Prowadzi to do zubożenia składu gatunkowego mikroflory i namnażania form pasożytniczych, a więc pojawia się konieczność stosowania masowego stosowania środków chemicznych ochrony, co dodatkowo zakłóca równowagę gatunkową drobnoustrojów.

W efekcie zmian patologicznych w glebie, pomimo stosowania właściwej agrotechniki, występuje zjawisko zmęczenia gleby, polegającego na zmianach w stosunkach ilościowych i jakościowych w obrębie populacji drobnoustrojów – co skutkuje z kolei zmniejszeniem plonów. Stwierdza się również, że z monokulturowych upraw biogeny są wypłukiwane w większych ilościach niż przy uprawach wielogatunkowych.

Przyczyny stosowania upraw jednogatunkowych i monokulturowych

Użytki rolne na świecie stanowią około 50% powierzchni lądów, z czego 77% stanowią pastwiska i łąki, a około 23% to pola uprawne (11 mln km2) [5]. Agroekosystemy w swym zasięgu geograficznym dochodzą do 60° szerokości geograficznej północnej, do 40° szerokości geograficznej południowej oraz do wysokości prawie 3500 m n.p.m.

Agroekosystemy (użytki rolne) spełniają priorytetową rolę w wyżywieniu populacji ludzkiej, a więc wraz z jej wzrostem uprawy obejmują coraz większe powierzchnie – kosztem lasów i naturalnych ekosystemów. Ze zbiorowisk wielogatunkowych selekcjonowano rośliny do upraw monokulturowych oraz do dalszej uprawy i hodowli. Wraz z upływem czasu ich uprawy te obejmowały coraz większe obszary i umiejscowione były coraz dalej od pierwotnych ośrodków ich pochodzenia.

Wielowiekowa praktyka doprowadziła do monokulturowego sposobu uprawy, gdyż umożliwia uzyskanie większych plonów – jednak kosztem degradacji gleby , co po pewnym czasie czyni te gleby nieproduktywnymi. Uprawy roślin jednogatunkowych, które pochodzą na ogół z południa planety, a które zaaklimatyzowaliśmy do naszych warunków nie są przyjazne dla środowiska przyrodniczego, jednak umożliwiają uzyskanie lepszych wydajności, a więc trudno byłoby z nich zrezygnować.

Zresztą wielu gatunków roślin uprawnych nawet nie dałoby się razem uprawiać. Monokultury upraszczają prace rolnicze i zmniejszają rozdrobnienie działań. Rolnik dbając o jeden gatunek, minimalizuje koszty uprawy (przy założeniu stosowania prawidłowej agrotechniki) i uzyskuje większy zysk z plonu. Poza tym monokultura pozwala na duże zmechanizowanie i wyspecjalizowanie upraw.

Niemniej jednak należy sobie zdawać sprawę z niekorzystnego oddziaływania monokultur roślin uprawnych na środowisko przyrodnicze!

Metody ograniczania negatywnych skutków upraw monokulturowych

Płodozmian

Podstawowym sposobem ograniczania skutków upraw w monokulturze jest stosowanie płodozmianu, czyli zaplanowanie na wiele lat następstwa roślin po sobie na danym polu (w obrębie danego kompleksu glebowo–uprawowego). Wiedza na temat rodzajów płodozmianów ewaluowała od trójpolówki do czasów współczesnych, gdzie ustalamy rotację roślin w cyklach kilkuletnich czy nawet kilkunastoletnich [6]. Ze względu na strukturę zasiewów stosujemy płodozmiany polowe (np. zbożowe, okopowe, przemysłowe, buraczane), paszowe lub specjalne (np. nasienne, warzywne, przeciwerozyjne).

Przykład płodozmianu zbożowego

Najpowszechniej stosowane są płodozmiany zbożowe. Udział zbóż w prawidłowym zmianowaniu powinien stanowić około 60%, buraki i ziemniaki – 25% powierzchni, roślin strączkowych i bobowatych 20%. Jednak w praktyce taki model płodozmianu to rzadkość, a uproszczenia w zmianowaniu prowadzą do degradacji gleby oraz zwiększenia presji chorób i szkodników. Częstym zjawiskiem jest ograniczanie stosowania płodozmianu, pozwalającego na odrodzenie się naturalnej produktywności gleby.

Poza tym genetycznie skróciliśmy słomę zbóż (w hodowli przeszliśmy na chów klatkowy, bezściółkowy) i słoma jest rzadko stosowana do polepszania struktury i gleby. Szczególnie korzystne jest przełamanie monokultury zbożowej przez rośliny bobowate. Dzięki wysiewaniu grochu, łubinu i bobiku, dodatkowo zyskujemy duże ilości bardzo wartościowej biomasy (bogatej w NPK) a poza tym rośliny te mają działanie fitosanitarne.

Nawożenie

Rośliny pobierając składniki pokarmowe wyjaławiają glebę, tak więc uzupełnianie ich jest konieczne. Nawozy mineralne są na ogół jednogatunkowe (NPK) i nie dostarczają roślinie wszystkich biogenów, więc stosujemy też nawozy organiczne, które uzupełniają mikroelementy. Szczególnie nieprzyjazne dla środowiska jest nawożenie mineralne, gdyż stosowane często w nadmiarze zatruwa glebę , wodę i rośliny. Na przykład plonotwórczy azot stosowany jest na ogół w nadmiarze i powoduje zjawiska szkodliwe dla środowiska, pogłębiając negatywne skutki monokultury. Duże perspektywy w uprawie zwłaszcza monokulturowych upraw mają nawozy mikrobiologiczne.

Przykładem bardzo dobrych działań w uprawach monokulturowych jest wykorzystania ścieków po produkcji drożdży na plantacjach kukurydzy (nawet 12 letnich) i pszenicy w Spółce Lesaffre w Wołczynie. Ścieki z produkcji drożdże pełniły dwojakie funkcje. Z jednej strony były nawozami, a z drugiej, w pewnym zakresie, zapewniały ochronę biologiczną. Brak przekroczeń dopuszczalnych norm mykotoksyn oraz wysokie parametry jakości ziarna pszenicy świadczą o tym, że technologia produkcji oparta o ścieki i odpady po produkcji drożdży gwarantowała wysoką jakość plonu pszenicy i kukurydzy [7].

Pestycydy – są zagrożeniem dla środowiska. Z jednej strony niszczą szkodniki i choroby roślin, ale jednocześnie niszczą też florę glebową, zmniejszają bioróżnorodność systemów lądowych i wodnych. Duże perspektywy mają mikro i makrobiologiczne środki ochrony roślin.

Chociaż monokultura ułatwia walkę z chwastami ale wcale nie zmniejsza konkurencyjności chwastów w stosunku do roślin uprawnych . Na przykład liczba chwastów występujących w monokulturze pszenżyta ozimego była wyższa o ponad 200%, a ich sucha masa o 180%, w porównaniu do płodozmianu [8].

Konieczność niwelowania negatywnych skutków upraw jednogatunkowych i monokultury, zachowania bioróżnorodności jest wyraźnie zaakcentowana w Dyrektywach Parlamentu Europejskiego Rady 2009/128/WE z dnia 21 października 2009 r., założeniach Europejskiego Zielonego Ładu [9], wytycznych Integrowanej Produkcji Roślinnej [10], a także w wytycznych Wspólnotowej Polityki Rolnej. Niestosowanie się do zasad uprawy określonych w wyżej wymienionych dokumentach może doprowadzić do degradacji terenów uprawnych – w tym i pustynnienia.

Podsumowanie

Mając na uwadze niemożliwość rezygnacji z upraw jednogatunkowych ze względu na konieczność produkcji odpowiedniej ilości żywności, i – niezależnie od uproszczeń możliwych w technice uprawy monokultur – należy pamiętać o zagrożeniach, które niosą uprawy monokulturowe:

• ukorzenienie roślin jednego gatunku na jednej głębokości prowadzi do wyczerpania składników w warstwie ryzosfery,
• utrata naturalnej zdolności do absorpcji składników pokarmowych i zatrzymywania wód opadowych,
• namnażanie osobników fitopatogennych  i toksynotwórczych (produkcja szkodliwych fitoncydów),
• zmęczenie gleby i pogorszenie jej urodzajności,
• brak mechanizmów homeostatycznych utrzymujących względną stabilność właściwości gleb,
• silne zubożenie roli w wyniku długiego i intensywnego eksploatowania przez ten sam gatunek roślin,
• warstwowe przesuszenie ziemi, będące efektem ciągłego pobierania wody z jednego jej poziomu,
• patologiczny rozwój mikroorganizmów i szkodników, charakterystycznych dla danego gatunku roślin.

Bibliografia

1. Ekologia.pl, Monokultura. Pobrano z: https://www.ekologia.pl/szukaj/?q=monokultura, (11.01.2024).
2. Kostuch R. 2007. Rolnictwo uprawowe – konflikt pomiędzy środowiskiem przyrodniczym a produkcją żywności. Państwo i Społeczeństwo VII: 2007 nr 4.
3. Curtis O.F., D.G. Clark. 1958. Wstęp do fizjologii roślin. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne.
4. Barabasz W., B. Smyk , 1997. Mikroflora gleb zmęczonych. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Z. 452. s.37-50.
5. Pozyskiwanie obszarów pod użytki rolne, Zintegrowana Platforma Edukacyjna. Pobrano z: https://zpe.gov.pl/a/przeczytaj/D1DPVNyyO, (11.01.2024).
6. Marks N., M. Jastrzębska, K.Kostrzewska. 2018. Eksperymenty wieloletnie w badaniach rolniczych w Polsce.
7. Bzowska-Bakalarz M., A.Bieganowski . 2021. Opinia „Wpływ rolniczego wykorzystania ścieków po produkcji drożdży na właściwości fizyczne i chemiczne nawadnianej gleby, oraz na uprawiane rośliny”. Oprac. Lesaffre Sp. z. o. Wołczyn.
8. Szymankiewicz K., D. Jankowska, St. Deryło.2003. Wpływ płodozmianu i monokultury oraz sposobu uprawy roli na bioróżnorodność flory zachwaszczającej pszenżyto ozime. Acta Agrophysica, 2003, 1(4), 767-772.
9. Strategia „Od pola do stołu” Wspólna Polityka Rolna po 2020 roku, portal gov.pl/. Pobrano z: https://www.gov.pl/web/wprpo2020/strategia-od-pola-do-stolu, (11.01.2024).
10. Integrowana produkcja roślin – Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, portal gov.pl. Pobrano z: https://www.gov.pl/web/rolnictwo/integrowana-produkcja-roslin, (11.01.2024).