Produkcja roślinna

  2. Start
  4. Metody mitygacji i sekwestracji
  6. Produkcja roślinna
  8. Nawożenie
  10. Praktyka nr 11. Nawozowe stosowanie inhibitorów nitryfikacji

Praktyka nr 11. Nawozowe stosowanie inhibitorów nitryfikacji

Opis praktyki

Wprowadzony do gleby azot w postaci nawozów naturalnych i mineralnych ulega skomplikowanym przemianom: ze związków organicznych do azotu amonowego i dalej w wyniku nitryfikacji do azotanów lub podczas denitryfikacji do tlenku diazotu lub azotu cząsteczkowego. Tlenki azotu (NOx – NO i NO2) oraz tlenek diazotu N2O powstają w glebach przede wszystkim podczas nitryfikacji/denitryfikcji. O ile procesy utleniania (nitryfikacji) są najczęściej głównym źródłem tlenków azotu NOx, to w czasie procesów redukcji powstaje przede wszystkim tlenek diazotu N2O [Farquharson i Baldock 2008, Mørkved i in. 2007, Szarlip i in. 2010].

W praktyce proponuje się stosowanie nawozów zawierających dodatek inhibitorów nitryfikacji [Mørkved i in.2007, Olesen i in. 2010]. Związki te blokują czasowo aktywność bakterii Nitrosomonas, czego efektem jest znaczne ograniczenie wymywania azotu oraz wydłużona w czasie dostępność tego składnika. Rośliny nawożone z inhibitorami nitryfikacji otrzymują głównie azot w formie amonowej, co ogranicza zawartość azotanów w glebie i ich wymywanie w głąb gleby oraz zmniejsza stężenie N-NO3 w roślinach i wpływa pozytywnie na większość parametrów jakościowych plonu. Inhibitory nitryfikacji zawarte w nawozach azotowych np. (3,4-dimetylopyrazolfosfat, w skrócie DMPP) stabilizują w środowisku glebowym formę NH4+, poprzez blokowanie działania bakterii z rodzaju Nitrosomonas, biorących udział w procesie nitryfikacji. Równocześnie DMPP nie wpływa na funkcjonowanie bakterii Nitrobacter spp., powodujących utlenienie formy azotanowej(III) (N-NO2) do azotanowej(V) (N-NO3). W związku z dużą odpornością azotu amonowego na wymywanie, nawozy te szczególnie polecane są na stanowiska słabe o lekkiej i przepuszczalnej glebie.

Oprócz sterowania, zarządzania procesami nitryfikacji/denitryfikacji szuka się innych sposobów regulacji procesów nitryfikacji poprzez dodawanie do mocznika lub innych nawozów azotowych zawierających azot w formie amidowej inhibitorów urolizy. Inhibitor to związek chemiczny powodujący zahamowanie bądź spowolnienie reakcji chemicznej, a w tym konkretnym przypadku chodzi o ureazę, enzym odpowiedzialny za hydrolizę mocznika i ewentualne straty azotu z gleby. Badania Winiarskiego [1990] nad ograniczeniem strat azotu NH3 z mocznika poprzez stosowanie inhibitorów urolizy dowiodły, że ulatnianie się amoniaku w przypadku mocznika są na poziomie 40-50%, a w przypadku saletry amonowej wynoszą 8-10%. Zastosowanie inhibitorów urolizy zmniejsza hydrolizę mocznika i tempo powstawania amoniaku oraz jego wolatalizację a także może ograniczać nitryfikację w wyniku mniejszej ilości substratu do tego procesu w glebie [Watson 2000].

Potencjał redukcyjny

Ograniczenie emisji tlenku diazotu (N2O) w wyniku stosowania inhibitorów nitryfikacji są znaczące.

Ocena potencjału redukcji

Zastosowanie inhibitorów nitryfikacji może przyczynić się do ograniczenia emisji tlenku diazotu N2O o około 80%, jednak w praktyce rolniczej w Polsce technologia ta dotychczas jest stosowana w małym stopniu.

Koszty wdrożenia

Wdrożenie praktyki nawozowego stosowania inhibitorów nitryfikacji pociągnie za sobą znaczący wzrost kosztów nawożenia z uwagi na małe upowszechnienie technologii produkcji i stosowania takich nawozów.

Możliwość aplikacji

Możliwość aplikacji tej praktyki jest co prawda możliwa, ale trudna do realizacji, zwłaszcza w krótkim przedziale czasowym.

Konsekwencje wdrożenia

Stosowanie inhibitorów nitryfikacji stanowi jeden z czynników wpływających na efektywniejsze wykorzystanie nawozów. Należy jednak zaznaczyć, że w przypadku stosowania nawozów azotowych zawierających amonową lub amidową formę azotu z dodatkiem inhibitorów nitryfikacji może niekiedy dochodzić do ograniczenia mobilności azotu w glebie, jego słabszego wykorzystania przez rośliny i nasilenia strat tego składnika (gazowych i poprzez wymywanie). Dotyczy to zwłaszcza nawożenia pogłównego i obecnie coraz częściej występujących warunków związanych z ekstremalnymi zjawiskami atmosferycznymi – na przemian pojawiających się okresów suszy i obfitych opadów prowadzących do podtopień i powodzi. Wprowadzenie tej praktyki może spowodować wzrost kosztów nawożenia.

Możliwość szacowania

  1. Badania monitoringowe emisji gazów cieplarnianych.
  2. Ocena potencjału redukcji w wyniku zmniejszenia zużycia mineralnych nawozów, w tym zwłaszcza azotowych oraz racjonalnego stosowania nawozów naturalnych profesjonalistów zajmujących się chemią rolną i środowiskową oraz nawożeniem roślin.

Sposób wdrożenia i promocji

Wdrożenie nawozowego stosowania inhibitorów nitryfikacji może odbywać się w ramach WPR (filar I i II). Promocją tej praktyki powinni zająć się producenci nawozów azotowych oraz Wojewódzkie Ośrodki Doradztwa Rolniczego. 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

  • 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.
  • Farquharson R., Baldock J., 2008: Concepts in modelling N2O emissions from land use. Plant Soil 309, 147-167.
  • 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.
  • Mazur. T., Mazur Z., Gorlach E., Kalembasa S., Łoginow W., 1991: Azot w glebach uprawnych. PWN, Warszawa, 55-121.
  • Mørkved P.T., Dörsch P., Bakken L.R., 2007: The N2O product ratio of nitrification and its dependence on long-term changes in soil pH. Soil Biology & Biochemistry 39, 2048–2057.
  • Olesen J.E., Trnka M., Kersebaum K.C., Skjelvag A.O., Seguin B., Peltonen-Sainio P., Rossi F., Kozyra J., Micale F., 2010: Impacts and adaptation of European crop production systems to climate change. European Journal of Agronomy 34, 96-112.
  • Page K.L., Allen D.E.,. Dalal R.C,, Slattery W., 2009: Processes and magnitude of CO2, CH4, andN2O fluxes from liming of Australian acidic soils: a review. Australian Journal of Soil Research 47, 747-762.
  • Sapek A., 2008: Emisja tlenków azotu (NOx) z gleb uprawnych i ekosystemów naturalnych do atmosfery. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 8,1, 283-304.
  • Snyder C.S., Davidson E.A., Smith P., Venterea R.T., 2014: Agriculture: sustainable crop and animal production to help mitigate nitrous oxide emissions. Current Opinion in nvironmental Sustainability 9-10, 46-54.
  • Szarlip P., Włodarczyk T., Brzezińska M., Gliński J., 2010: Production and Uptake of Nitrous Oxide as Affected by Soil Conditions. Acta Agroph., Rozprawy i Monografie, ss. 66.
  • Watson, C.J., 2000: Urease activity and inhibition – principles and practice. Proceedings 454, International Fertiliser Society, York, UK. pp 40.
  • Winiarski A. 1990: Badania nad ograniczeniem strat azotu z mocznika poprzez stosowanie inhibitorów urolizy wyd. IUNG Puławy, ss. 123.