Autor: Paweł Orliński

Rośliny zajmujące to samo siedlisko wzajemnie na siebie oddziałują. Z uwagi na charakter w jaki jedna roślina wpływa na drugą można wyróżnić oddziaływania specyficzne – zależne od gatunków oraz niespecyficzne, czyli takie, w których jedna roślina oddziałuje na drugą. Do oddziaływań specyficznych można zaliczyć m.in. allelopatię i konkurencję, natomiast do niespecyficznych – zacienienie, ochronę przed wiatrem lub mechaniczną ochronę przed szkodnikami (np. ciernie). Oddziaływania te na naturalnych stanowiskach występowania roślin zielarskich odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy i stanowią o trwałości siedliska.
W uprawie polowej, gdzie przeważnie utrzymywana jest monokultura, trwałość siedliska jest mała, co jest powodem wysokiej presji chwastów, chorób i szkodników. Prowadzenie uprawy większej liczby gatunków na jednym miejscu, poza negatywnym wpływem (konkurencja pomiędzy roślinami) może przynieść wiele korzyści (wzrost bioróżnorodności, zwiększenie liczby mikroorganizmów i owadów pożytecznych, zmniejszenie nasilenia patogenów glebowych charakterystycznych dla jednego gatunku/rodziny). Z naukowego, poznawczego ale również gospodarczego punktu widzenia ważne jest opracowanie metod pozwalających na zaprojektowanie stabilnej agrocenozy, w której uprawiane gatunki roślin zielarskich będą znajdować się w stanie dynamicznej równowagi wraz z zoocenozą i mikrobiocenozą. Cel taki osiągnąć można stosując uprawy polikulturowe, w tym w szczególności uprawy agroleśne.

Polikultura

Polikultura jest szerokim pojęciem opisującym różne uprawy mieszane. W Polsce najczęściej wykorzystywaną tego typu uprawą jest uprawa współrzędna, która łączy w sobie korzyści wynikające z uprawy kilku gatunków na jednym polu z prostotą zbioru. Na świecie, w tym również w naszym kraju, było i jest prowadzonych wiele prac dotyczących m.in. uprawy współrzędnej roślin z rodziny bobowatych ze zbożami. Towarzystwo roślin z tej rodziny zwiększa pobieranie azotu i fosforu u zbóż, rośliny bobowate natomiast charakteryzują się zwiększoną zawartością żelaza (Zhang i Li 2003). Występuje tu oddziaływanie pomiędzy roślinami za pośrednictwem mikroorganizmów strefy korzeniowej. Są to najczęściej bakterie z rodzaju Rhizobium mające zdolność wiązania azotu atmosferycznego i przekształcania go do form dostępnych dla roślin, jak również bakterie z grupy PSB (ang. Phosphate solubilizing bacteria) przekształcające związki fosforu w glebie do form przyswajalnych dla roślin. Bakterie te bardzo często produkują również siderofory zwiększając dostępność żelaza w glebie (Khan i.in. 2009). Poza uprawą współrzędną na świecie, zwłaszcza w rejonach o wysokim natężeniu promieniowania słonecznego, wykorzystuje się również uprawy mieszane drzew lub krzewów z roślinami o niższym wzroście. Taki system uprawy określany jest mianem agroleśnictwa. Główną korzyścią z jego stosowania jest wyższa stabilność ekonomiczna wynikająca z posiadania przynajmniej dwóch niezależnych plonów, ponadto rośliny uprawiane pod drzewami zapewniają plon do czasu, aż drzewa osiągną wystarczające rozmiary do sprzedaży na drewno (np. dąb korkowy), bądź też do czasu gdy osiągną pełnię owocowania (np. oliwka europejska). Istotne jest również lepsze wykorzystanie areału uprawy, poprzez wykorzystanie części pola pod koroną drzew na uprawę drugiego gatunku (Hoekstra 1987). W Hiszpanii bardzo często uprawia się jednocześnie migdałowca pospolitego i rośliny olejkowe. Zuazo i in. (2008) w swoich badaniach wykazali znaczny spadek erozji ziemi w uprawie migdałowca pospolitego z tymiankiem (95%). Choć w tym przypadku obserwowany był spadek plonu migdałów oraz niezadowalający plon ziela tymianku, jednakże taka uprawa była ekonomicznie opłacalna nawet w krótkiej perspektywie czasu z uwagi na wysoką cenę olejku eterycznego uzyskanego z uprawy. Spadek plonu w przypadku tej uprawy możliwy był jednak do przewidzenia, przede wszystkim z uwagi na wymagania świetlne tymianku pospolitego, które są wysokie (Letchamo i in.1995; Letchamo i Gosselin 1995). Kolejnym powodem uzyskania takich wyników było oddziaływanie allelopatyczne pomiędzy tymiankiem a migdałowcem. Choć brakuje informacji dotyczących oddziaływania allelopatycznego pomiędzy tymi gatunkami, to jednak liczne publikacje wskazują na silne oddziaływanie allelopatyczne tymianku na inne gatunki, głównie chwasty, ograniczające ich wzrost (Arouiee i in. 2010; Eom i in. 2006).

Allelopatia

Allelopatia w ogólnym znaczeniu jest oddziaływaniem chemicznym jednego organizmu na drugi. W odniesieniu do roślin dotyczy ona przede wszystkim wydzielin korzeniowych, jednak duże znaczenie mają również substancje wymywane z liści, resztek pożniwnych lub pyłku (Rice 1979). W ostatnich latach pojawiły się również doniesienia o przesyłaniu sygnałów pomiędzy roślinami za pośrednictwem lotnych związków organicznych (LZO), które były wydzielane przez rośliny zaatakowane przez szkodniki. Związki te były odbierane następnie przez rośliny zdrowe, co inicjowało uruchomienie systemicznych mechanizmów obronnych (Baldwin i in. 2006). Brakuje jednak szczegółowych wyników badań dotyczących wpływu zarówno całego kompleksu jak i pojedynczych składników wydzielin korzeniowych na inne rośliny.
Innym bardzo istotnym rodzajem oddziaływania bezpośredniego pomiędzy roślinami jest konkurencja, głównie o składniki pokarmowe, miejsce i wodę (Casper i Jackson 1997), a także światło. Zacienienie (dostęp promieniowania słonecznego) jest oddziaływaniem, które z uwagi na klasyfikację roślin na rośliny światłożądne i cieniolubne mogłoby zostać zaliczone do oddziaływań niespecyficznych. Podobnie bywa traktowane również w uprawach towarowych (np. żeń-szenia), w których wykorzystywane są siatki cieniujące, zmieniające intensywność światła nie zmieniając przy tym jego widma. Z jednej strony zacienienie jest formą konkurencji roślin o światło, jednak z drugiej strony jest przykładem komensalizmu np. pomiędzy drzewami w lesie a roślinami runa mogącymi rosnąć jedynie na stanowiskach cienistych.

Nowe podejście do uprawy roślinnej

Wraz ze zwiększającym się poziomem wiedzy, jak również z rosnącą świadomością społeczeństwa zmienia się również podejście, jakie muszą przyjąć rolnicy i ogrodnicy na temat uprawy roślin. Zmniejszająca się liczba zarejestrowanych i dozwolonych środków ochrony roślin, jak również zwiększone wymagania konsumentów co do bezpieczeństwa żywności stwarzają konieczność poszukiwania nowych metod uprawy, bezpieczniejszych dla zdrowia ludzi i środowiska. Jedną z takich metod jest uprawa roślin w polikulturze, skupiająca się na korzyściach, jakie jedna roślina zapewnia drugiej. Potencjalnie uprawy takie mogą wywierać bardzo korzystny wpływ na środowisko przede wszystkim poprzez zwiększenie bioróżnorodności, ale również przez optymalne wykorzystanie nawozów z różnych warstw gleby, co ogranicza zanieczyszczenie wód gruntowych (Jose 2009). Jednocześnie wykorzystanie naturalnych substancji allelopatycznych wydzielanych przez rośliny pozwoli na ograniczenie wykorzystania w uprawie środków ochrony roślin (Khanh i in. 2005). Konieczne jest jednak w tym przypadku znalezienie takich gatunków roślin uprawnych, które stymulują wzajemnie swój rozwój. Rośliny zielarskie stanowią pod tym względem szczególnie interesującą grupę roślin z uwagi na bardzo zróżnicowane wymagania siedliskowe, a zwłaszcza wymagania świetlne. Możliwe wydaje się zatem stworzenie warstwowego systemu uprawy, pozwalającego na jeszcze pełniejsze wykorzystanie pola uprawnego.

Zwiększenie bioróżnorodności w uprawie, daje wiele korzyści. Przyczynia się do zwiększenia liczby owadów pożytecznych, wyższej tolerancji roślin na porażenia przez choroby i szkodniki, a także wyższej stabilności uprawy. Nowatorski charakter planowanych badań przejawia się przede wszystkim w zwiększeniu bioróżnorodności, bez konieczności wyłączania z uprawy fragmentu pola na ugory, odłogi czy poszerzenie miedzy. Do tej pory systemy takie nie zostały skutecznie wprowadzone, z uwagi na trudność w połączeniu uprawy kilku gatunków w jednym miejscu. Uzyskane w projekcie wyniki pozwolą na znaczne zwiększenie liczby gatunków uprawianych w gospodarstwach ekologicznych. Pozwolą również na prowadzenie upraw konwencjonalnych o dużo mniejszym negatywnym wpływie na środowisko, przez zmniejszenie konieczności stosowania środków ochrony roślin i nawozów.

Literatura:

Arouiee, H. et al., 2010. Allelopathic Effects of Some Medicinal Plants Extracts on Seed Germination and Growth of Common Weeds in Mashhad Area. The 8th International …, pp.139–147. Available at: http://sci.kmitl.ac.th/Downloads/proceeding_2/BCBT2010  PDF/24 page139-147.pdf [Accessed November 11, 2014].

Baldwin, I.T. et al., 2006. Volatile signaling in plant-plant interactions: “talking trees” in the genomics era. Science (New York, N.Y.), 311(5762), pp.812–5. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16469918 [Accessed October 13, 2014].

Casper, B. & Jackson, R., 1997. Plant competition underground. Annual Review of Ecology and Systematics, 28(1997), pp.545–570. Available at: http://www.jstor.org/stable/2952504 [Accessed November 20, 2014].

Eom, S.H., Yang, H.S. & Weston, L. a, 2006. An evaluation of the allelopathic potential of selected perennial groundcovers: foliar volatiles of catmint (Nepeta x faassenii) inhibit seedling growth. Journal of chemical ecology, 32(8), pp.1835–48. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16900434 [Accessed November 19, 2014].

Hoekstra, D., 1987. Economics of agroforestry. Agroforestry systems, 300, pp.293–300. Available at: http://link.springer.com/article/10.1007/BF00119127 [Accessed November 20, 2014].

Jose, S., 2009. Agroforestry for ecosystem services and environmental benefits: an overview. Agroforestry Systems, 76(1), pp.1–10. Available at: http://link.springer.com/10.1007/s10457-009-9229-7 [Accessed July 12, 2014].

Khan, A. et al., 2009. Phosphorus solubilizing bacteria: occurrence, mechanisms and their role in crop production. J Agric Biol …, 1(1), pp.48–58. Available at: http://www.researchgate.net/publication/228612450_Phosphorus_solubilizing_bacteria_occurrence_mechanisms_and_their_role_in_crop_production/file/79e41509fc348b15a8.pdf [Accessed November 4, 2014].

Khanh, T.D. et al., 2005. The exploitation of crop allelopathy in sustainable agricultural production. Journal of Agronomy and Crop Science, 191(3), pp.172–184. Available at: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1439-037X.2005.00172.x/full [Accessed November 20, 2014].

Letchamo, W. i Gosselin, A., 1995. Effects of HPS supplemental lighting and soil water levels on growth, essential oil content and composition of two thyme (Thymus vulgaris L.) clonal selections. Canadian journal of plant science, (Verlet 1993), pp.231–238. Available at: http://pubs.aic.ca/doi/abs/10.4141/cjps95-044 [Accessed November 19, 2014].

Letchamo, W., Xu, H.L. i Gosselin, A., 1995. Photosynthetic potential of< i> Thymus vulgaris</i> selections under two light regimes and three soil water levels. Scientia horticulturae, 62(1), pp.89–101.

Rice, E.L., 1979. Allelopathy—An update. The Botanical Review, 45(1), pp.15–109. Available at: http://link.springer.com/10.1007/BF02869951.

Zhang, F. & Li, L., 2003. Using competitive and facilitative interactions in intercropping systems enhances crop productivity and nutrient-use efficiency. Plant and Soil, 248(1/2), pp.305–312. Available at: http://link.springer.com/10.1023/A:1022352229863.

Zuazo, V.H.D. et al., 2008. Environmental and Agronomic Benefits of Aromatic and Medicinal Plant Strips for Rainfed Almond Orchards in Semiarid Slopes (SE, Spain). Open Agriculture Journal, pp.15–21. Available at: http://www.benthamsciencepublishers.org/open/toasj/articles/V002/15TOASJ.pdf [Accessed November 5, 2014].