Praktyka nr 10. Precyzyjne nawożenie zmniejszenie zużycia mineralnych nawozów azotowych

Opis praktyki

W wyniku stosowania nawozów azotowych w produkcji roślinnej do atmosfery przedostają się tlenki azotu (NO_x – NO + NO₂), amoniak (NH₃) oraz tlenek diazotu (N₂O). Zmniejszenie rozprzestrzeniania się w środowisku związków azotu, zwłaszcza ich gazowych form oraz azotanów w głąb gleby, do wód gruntowych i powierzchniowych, może być skuteczne w warunkach dostosowania dawek nawozów azotowych do możliwości włączenia N w związki organiczne przez rośliny uprawne w agroekosystemach.

Najważniejszymi działaniami w zakresie ograniczania dyspersji azotu ze źródeł rolniczych są:

• Dostosowanie dawek mineralnych nawozów azotowych do możliwości produkcyjnych agroekosystemów i roślin uprawnych,
• Określenie warunków i okresów, kiedy stosowanie nawozów azotowych jest zabronione,
• Uzależnienie pojemności zbiorników od masy i objętości przechowywanych nawozów naturalnych.

Odbywa się to między innymi poprzez stosowanie zasad DOBREJ PRAKTYKI ROLNICZEJ w zakresie gospodarki i zarządzania mineralnymi składnikami pokarmowymi roślin (Nutrient Management), zwłaszcza azotem [Dickie i in.2014, Domingo i in. 2014, Duer i in. 2004].

Działania powyższe powinny uwzględniać nie tylko migrację związków azotu z rolnictwa do wód, ale także ochronę użytków rolniczych, powietrza, krajobrazu, zachowania bioróżnorodności, utrzymania należytej infrastruktury na obszarach wiejskich oraz generalnie rzecz ujmując prośrodowiskowe zarządzanie gospodarstwem rolnym zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju. W praktyce nowoczesnego, wysoce efektywnego rolnictwa zasadniczym zadaniem dla produkcji roślinnej staje się dostosowanie zużycia m. in. nawozów naturalnych i mineralnych azotowych do potrzeb pokarmowych roślin i produkcyjnych agroekosystemów poprzez ich efektywniejsze wykorzystanie [Cameron i in. 2013].

Ograniczenia rolniczego wykorzystania nawozów azotowych

Restrykcje wykorzystywania nawozów azotowych w rolnictwie dotyczą w szczególności stosowania na terenach o dużym nachyleniu (powyżej 10%), gdzie proponuje się:

• Dzielić dawki nawozów azotowych tak, aby jednorazowo nie przekraczały 100 kg N ha^-1,
• Stosować nawozy azotowe doglebowo lub wymieszać z glebą w ciągu 4 godz. od zastosowania, najpóźniej następnego dnia,
• Pogłówne nawożenie roślin stosować w okresie największej dynamiki pobierania azotu przez rośliny.

Poza tym zabrania się stosowania nawozów azotowych i zawierających azot na glebach nasyconych wodą, zalanych, zamarzniętych lub pokrytych śniegiem z uwagi na zwiększone prawdopodobieństwo bezpośredniego przenikania N do wód powierzchniowych, lub zmycia powierzchniowego, nawet przy nachyleniu znacznie mniejszym niż 10%.

Stosowanie nawozów azotowych i zawierających azot na użytkach rolniczych w pobliżu wód powierzchniowych jak: jeziora i zbiorniki wodne, cieki i rowy odprowadzające nadmiary wody, ujęć wody, obszarów morskich i pasa nadbrzeżnego powinno być traktowane ze szczególną ostrożnością przy zachowaniu odpowiednich odległości: od 5 m od brzegu w przypadku nawozów naturalnych stałych (obornika) poprzez 10 m w przypadku gnojowicy i gnojówki, do 20 m pozostałych nawozów zawierających azot mineralny. Strefy ochronne wokół ujęć wody pitnej precyzyjnie określają sposób wykorzystania gruntów, a zwłaszcza stosowanie nawozów i środków ochrony roślin.

Określanie maksymalnych dawek mineralnych nawozów azotowych

W gospodarstwach towarowych o powierzchni przeznaczonej na produkcję roślinną powyżej: 100 ha upraw rolniczych, 50 ha upraw warzywniczych lub prowadzących produkcję zwierzęcą w skali roku powyżej 60 DJP (Duża Jednostka Przeliczeniowa) należy opracować plan nawożenia azotem. Plan taki powinien być przygotowany corocznie i dotyczyć każdego pola. Ilość azotu wprowadzona z nawozami naturalnymi (obornik, gnojowica, gnojówka) nie może przekroczyć dawki 170 kg N ha^-1 rocznie. W przypadku nadwyżki azotu z nawozów naturalnych wynikającej z tego ograniczenia, co może się zdarzyć w fermach bazujących głównie na paszach zakupionych w innych gospodarstwach lub przemysłowych, nadmiar nawozów naturalnych należy zbyć i posiadać potwierdzenie tego faktu odpowiednią umową kupna-sprzedaży.

W gospodarstwach o mniejszej skali produkcji, gdzie nie ma obowiązku opracowania planu nawożenia, dawki nawozów azotowych powinny wynikać z zasad racjonalnego nawożenia uwzględniającego: wielkość spodziewanego plonu w danym agroekosystemie, pobranie azotu przez plon wyniesiony z powierzchni pola oraz inne źródła azotu w glebie.

Zarówno w gospodarstwach prowadzących planową gospodarkę nawozową, jak i nieposiadających obowiązku sporządzania planu nawożenia, istnieje konieczność prowadzenia dokumentacji nawożenia obejmującej:

• terminy stosowania nawozów azotowych,
• rodzaj stosowanych nawozów,
• wielkość dawki [kg N ha^-1],
• termin wprowadzenia nawozu naturalnego do gleby,
• wielkość plonu rośliny uprawnej wyniesionego z pola.

Dawki azotu zbliżone dla danej rośliny do maksymalnych powinny być stosowane w warunkach przestrzegania wysokiej kultury rolniczej oraz prowadzenia plantacji według nowoczesnych technologii uprawy na kompleksach przydatności rolniczej dobrych i średnich (kompleksy – 1, 2, 3, 4, 8, 10, 11), na których możliwe jest uzyskiwanie wysokich plonów (tab. 2).

Niekiedy w warunkach pozwalających na uzyskanie średnich plonów podstawowych roślin uprawnych, w polskich gospodarstwach prowadzonych przez profesjonalistów można osiągać blisko dwukrotne ich podwyższenie. W takich gospodarstwach najczęściej stosuje się również zdecydowania wyższe nawożenie, zwłaszcza azotowe, i w takich przypadkach ograniczenia nawożenia mineralnego, w tym szczególnie zmniejszenie zużycia mineralnych nawozów azotowych przez ich efektywniejsze wykorzystanie, jest szczególnie uzasadnione. Dolne wartości dawek azotu zalecane są na glebach słabszych, na których możliwy do uzyskania plon jest zdecydowanie niższy. Odejście od tych zasad albo nie pozwoli na uzyskanie optymalnych ilościowo i jakościowo plonów (słaba efektywność wykorzystania naturalnych zasobów środowiska), albo może skutkować zagrożeniem dla środowiska (eutrofizacja) i emisją do atmosfery zwiększonej ilości gazów cieplarnianych (GHG).

Potencjał redukcyjny

Zmniejszenia zużycia mineralnych nawozów azotowych może sięgać 20 – 30% stosowanych dawek. Daje to efekt zmniejszenia kosztów nawożenia o około 180 – 230 zł na hektar. Ograniczenie dyspersji azotu z agroekosystemu w postaci N₂O w wyniku zmniejszenia dawek nawozów azotowych może sięgać 0,75 kg z hektara.

Ocena potencjału redukcji

Mitygacja emisji N₂O z hektara może osiągnąć poziom 30% stanu sprzed ograniczenia nawożenia azotem (tab. 11).

Koszty wdrożenia

Zmniejszenie zużycia mineralnych nawozów azotowych przez ich efektywniejsze wykorzystanie może dać efekt zmniejszenia kosztów tylko nawożenia o około 180 – 230 zł na hektar. Dodać do tego należy kosztową ocenę efektów środowiskowych, która jest trudna do precyzyjnego określenia.

Możliwość aplikacji

Wdrożenie działań mających na celu ograniczenie nawożenia azotowego ma największe możliwości w gospodarstwach z prowadzoną na dużą skalę produkcją zwierzęcą, gdzie nawozy naturalne stosowane w dużych ilościach pokrywają niejednokrotnie w całości potrzeby pokarmowe roślin, a mimo to stosowane są jeszcze w znacznych ilościach nawozy azotowe mineralne. W takich przypadkach możliwość aplikacji należy ocenić jako łatwą. Należy jeszcze dodać fakt, że wykorzystanie azotu z nawozów naturalnych, zwłaszcza obornika trwa przez około 3 lata, a w planowaniu nawożenia uwzględnia się tylko działanie przez jeden rok.

Konsekwencje wdrożenia

Zmniejszenie zużycia mineralnych nawozów azotowych przez ich efektywniejsze wykorzystanie i określenie maksymalnych dawek azotu [kg N ha^-1] ze wszystkich źródeł proponowane dla upraw w plonie głównym, uwzględniające produktywność agroekosystemów oraz kompleksy przydatności rolniczej przyniosą pozytywne efekty prośrodowiskowe i ekonomiczne. Zostanie przede wszystkim ograniczona dyspersja związków azotu z rolnictwa do:

• atmosfery, gdzie amoniak (NH₃), tlenek diazotu (N₂O) i tlenki azotu (NO_x) mogą wpływać m.in. na globalne ocieplenie, zubożenie warstwy ozonowej czy powstawanie opadów zakwaszających,
• hydrosfery, w której stymulują eutrofizację, pogarszają jakość wód, a podczas przemieszczania się mogą stanowić źródło N₂O,
• ekosystemów lądowych, gdzie mogą zwiększać ich trofię i zakwaszenie oraz nasilać mineralizację glebowej substancji organicznej.

Ograniczone i ukierunkowane stosowania nawozów zmniejszy ich negatywny wpływ na dziko żyjące gatunki, co korzystnie wpłynie na bioróżnorodność.

„Zrównoważona intensyfikacja” pozwoli na zwiększenie wydajności gruntów rolnych z zachowaniem jak największej ilości usług ekosystemowych. Mniejsze zapotrzebowanie na nawozy wpłynie także na redukcję stałych, ciekłych i gazowych zanieczyszczeń emitowanych przez zakłady produkujące nawozy mineralne. Korzystne oddziaływanie tej praktyki na jakość środowiska poprawi warunki zdrowotne i zmniejszy koszty ochrony zdrowia.

Należy przy tym pamiętać, że efektywniejsze wykorzystanie nawozów mineralnych może przyczynić się do poprawy stanu środowiska i zmniejszenia kosztów produkcji roślinnej, wymaga jednak akceptacji społecznej, odpowiedniej wiedzy („more knowledge per hectare”) i środków pomocnych w zarządzaniu nutrientami na poziomie pola i gospodarstwa. Nadmierne (niedostosowane do potrzeb nawozowych agroekosystemów) obniżenie dawek nawozów azotowych może skutkować spadkiem wielkości i/lub jakości plonów roślin uprawnych.

Możliwość szacowania

Badania monitoringowe emisji gazów cieplarnianych ze źródeł rolniczych w Polsce powinny dokonywać posiadające akredytację laboratoria Okręgowych Stacji Chemiczno-Rolniczych, Wojewódzkich Inspektoratów Ochrony Środowiska oraz uniwersytetów przyrodniczych i instytutów badawczych z zakresu nauk rolniczych i ochrony środowiska.

Sposób wdrożenia i promocji

Wdrożenie praktycznych rozwiązań mających na celu redukcję emisji gazów cieplarnianych w polskim rolnictwie poprzez ograniczenie dawek nawozów może odbywać się w ramach WPR (filar I i II). W procesie tym powinny aktywnie uczestniczyć Wojewódzkie Ośrodki Doradztwa Rolniczego poprzez:

• współpracę z nauką i techniką w tworzeniu innowacji postępu rolniczego,
• upowszechnianie informacji o innowacjach postępu,
• upowszechnianie wiedzy o innowacjach rolniczych,
• wprowadzenie innowacji do praktyki w gospodarstwach rolnych i domowych.

Proponowana praktyka pozytywnie wpłynie na wdrożenie między innymi Dyrektywy azotanowej, Dyrektywy w sprawie krajowych poziomów emisji dla niektórych rodzajów zanieczyszczenia powietrza, Ramowej dyrektywy wodnej i Dyrektywy siedliskowej.

Literatura

• Borzęcka-Walker M., Faber A., Jarosz Z., Syp A., Pudełko R., 2013a: Greenhouse gas emissions from rape seed cultivation for FAME production in Poland. Journal of Food, Agriculture & Environment, 11(1): 1064-1068.
• Borzęcka-Walker M., Faber A., Pudełko R., Jarosz Z., Syp A., Kozyra J., 2013b: Optimisation and risk analysis of greenhouse gas emissions depending on yield and nitrogen rates in rapeseed cultivation. Journal of Food, Agriculture & Environment 11 (3&4): 1002-1004.
• Buckingham S. Anthony S., Bellamy P.H., Cardenas L.M., Higgins S., McGeough K., Topp C.F.E., 2014: Review and analysis of global agricultural N₂O emissions relevant to the UK. Science of the Total Environment 487, 164-172.
• Cameron K.C., Di H.J., Moir J.L., 2013: Nitrogen losses from the soil/plant system: a review. Ann Appl Biol 162, 145-173.
• Dickie A., Streck C., Roe S., Zurek M., Haupt F., Dolginow A., 2014: Strategies for mitigating climate change in agriculture: Abridged Report. Climate Focus and California Environmental Associates, prepared with the support of the Climate and Land Use Alliance, 87 ss.
• Domingo J., De Miguel E., Solagro B.H, Métayer N., Bochu J.-L., Pointereau P., 2014: Measures at farm level to reduce greenhouse gas emissions from EU agriculture. Directorate-General for Internal Policies Policy Department B: Structural and Cohesion Policies, Agriculture and Rural Development. Europen Parliament, IP/B/AGRI/IC/2013154, ss. 29.
• Duer I., Fotyma M., Madej A., 2004: Kodeks dobrej praktyki rolniczej. MRiRW, MŚ, ss. 96.
• Faber A., Jarosz Z., 2006: Emisja gazów cieplarnianych na poziomie gospodarstwa. Fragm. Agron., 4.
• Faber A., 2001: Emisja gazów cieplarnianych oraz retencjonowanie węgla przez rolnictwo. Frag. Agron., 4 (72).
• Krasuska E., Pudełko R., Faber A., Jarosz Z., Borzęcka-Walker M., Syp A., Kozyra J., 2013: Optimization and risk analysis of greenhouse gas emissions depending on yield and nitrogen rates in winter wheat cultivation. Journal of Food, Agriculture and Environment, 11 ( 3,4), 2217-2219.