Gleba jako źródło życia – ochrona oraz jej racjonalne …ksow.pl/fileadmin/user_upload/ksow.pl/PROJEKTY_2018... · 2018. 10. 15. · Gleba jako źródło życia –ochrona oraz

Gleba jako źródło życia – ochrona oraz jej racjonalne wykorzystanie

Lubelska Izba Rolnicza w konsorcjum z Mazowiecką Izbą Rolniczą, Podkarpacką Izbą Rolniczą, Podlaską Izbą Rolniczą, Łódzką Izbą Rolniczą oraz Krajową Radą Izb Rolniczych i Instytutem Upraw

Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach realizuje operację:

„Europejski Fundusz Rolny na rzecz Rozwoju Obszarów Wiejskich: Europa inwestująca w obszary wiejskie”.

Operacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Schematu II Pomocy Technicznej

„Krajowa Sieć Obszarów Wiejskich” Programu Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2014 – 2020

Instytucja Zarządzająca Programem Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2014-2020 - Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi.

Materiał opracowany przez Lubelską Izbę Rolniczą

Racjonalna gospodarka nawozowa, wykorzystanie

zasobów naturalnych i ich wpływ na środowisko

przyrodnicze i zmiany klimatu

„Europejski Fundusz Rolny na rzecz Rozwoju Obszarów Wiejskich: Europa inwestująca w obszary wiejskie”.

Operacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Schematu II Pomocy Technicznej

„Krajowa Sieć Obszarów Wiejskich” Programu Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2014 – 2020

Instytucja Zarządzająca Programem Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2014-2020 - Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi.

Materiał opracowany przez Lubelską Izbę Rolniczą

prof. dr hab. Alicja PecioInstytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach

40% - odczyn bardzo kwaśny lub kwaśny,34% - odczyn lekko kwaśny,26% - obojętny lub zasadowy

Istota problemu zakwaszenia gleb w Polsce

NawózRównoważnik kg CaCO3

kwasowy zasadowy

Siarczan amonu 110 --

Mocznik 82 -

Saletra amonowa 61 -

Saletrzak 30 -

Saletra wapniowa - 21

Saletra sodowa - 28

Zużycie nawozów wapniowych:niespełna 40 kg CaO∙ha-1∙rok-1

Przyczyny zakwaszenia gleb w Polsce

1. Zakwaszenie gleb ma charakter przede wszystkim naturalny i wynika ze specyfiki

procesu glebotwórczego i rodzaju skał macierzystych:

• gleby polodowcowe, wytworzone ze skał osadowych,

głównie okruchowych luźnych przyniesionych przez lodowce ze Skandynawii

• skały macierzyste wykazują bardzo często odczyn kwaśny i bardzo kwaśny

2. Klimat Polski charakteryzujący się przewagą opadów nad parowaniem

3. Pokrywa glebowa

dominują gleby lekkie, z natury silnie lub umiarkowanie zakwaszone,

o małej zdolności zatrzymywania wody i składników pokarmowych (w tym Ca, Mg)

oraz o niskiej zawartości substancji organicznej (zajmują ok. 56,6%)

4. Procesy antropogenicznego zakwaszania gleb

• zakwaszające działanie nawozów mineralnych,

szczególnie saletry amonowej i nawozów siarczanowych

• zbyt małe zużycie nawozów o działaniu odkwaszającym, głównie nawozów

wapniowych i wapniowo-magnezowych 39,0 kg ha-1 rok-1 CaO i nie pokrywa nawet

ubytku wapnia wynoszonego z plonami roślin uprawnych

• działalność przemysłu i emisja związków SO2, NOx i NH4

Procentowy udział próbek w klasach odczynu gleb w Polsce w latach 2014-2015(n=54 656)

Województwo

Odczyn gleby

bardzo kwaśny

pH<4,5

kwaśny

pH 4,6-5,5

lekko kwaśny

pH 5,6-6,5

obojętny

pH 6,6-7,2

zasadowy

pH>7,2Dolnośląskie 23,1 29,4 32,0 11,7 3,8

Kujawsko-pomorskie 14,2 21,9 25,8 20,5 17,6

Lubelskie 29,7 28,0 20,9 11,5 9,9

Lubuskie 27,6 30,5 24,1 10,6 7,2

Łódzkie 40,0 32,9 18,1 5,8 3,2

Małopolskie 46,1 28,1 12,8 8,0 5,0

Mazowieckie 38,0 27,5 19,4 10,1 5,1

Opolskie 10,2 24,3 37,3 19,3 8,9

Podkarpackie 46,3 29,5 13,0 7,7 3,5

Podlaskie 35,0 29,7 17,4 10,1 7,9

Pomorskie 22,7 34,2 24,2 12,0 6,9

Śląskie 25,8 26,3 27,3 14,8 5,8

Świętokrzyskie 27,3 23,7 17,8 18,0 13,2

Warmińsko-mazurskie 26,9 33,2 21,1 13,1 5,8

Wielkopolskie 19,1 25,0 27,3 16,2 12,4

Zachodnio-pomorskie 19,4 28,5 27,4 15,3 9,4

Polska 28,9 28,3 22,4 12,5 7,9

Źródło: Smreczak i Łysiak 2017

Stan zakwaszenia gleb w Polsce

Przestrzenne zróżnicowanie próbek glebw klasach odczynu bardzo kwaśnego i kwaśnego


Stan zakwaszenia gleb w Polsce

Przestrzenne rozmieszczenie gleb wykazujących w górnej warstwie (0-20 cm) odczyn silnie kwaśny (pHKCl ≤ 4,5 n=31 255)

WojewództwoPotrzeby wapnowania

konieczne potrzebne wskazane ograniczone zbędneDolnośląskie 38,9 16,8 15,1 14,4 14,8

Kujawsko-pomorskie 13,4 13,1 12,6 14,2 46,7

Lubelskie 36,5 16,0 12,7 11,5 23,2

Lubuskie 26,8 20,6 14,6 13,4 24,6

Łódzkie 36,7 23,0 16,0 10,7 13,6

Małopolskie 69,0 8,5 6,6 5,1 10,8

Mazowieckie 33,4 20,8 13,0 11,0 21,8

Opolskie 20,0 14,7 22,7 19,4 23,1

Podkarpackie 59,0 14,4 8,4 5,9 12,2

Podlaskie 30,5 22,3 12,6 9,3 25,3

Pomorskie 24,8 22,1 15,5 13,5 24,1

Śląskie 37,3 16,1 13,7 13,0 20,0

Świętokrzyskie 28,7 14,1 12,1 10,4 34,9

Warmińsko-mazurskie 31,3 19,6 14,6 11,8 22,8

Wielkopolskie 18,2 13,9 13,5 14,8 39,6

Zachodnio-pomorskie 20,4 15,7 14,4 15,5 34,0

Polska 32,5 17,2 13,4 12,0 25,0

Procentowy udział próbek w kategoriach potrzeb wapnowania gleb w Polsce w latach 2014-2015 (n=54 656)


Potrzeby wapnowania oraz zużycie nawozów wapniowych w Polsce

Rozmieszczenie próbek gleb wymagających wapnowania koniecznego


Potrzeby wapnowaniaoraz zużycie nawozów wapniowych w Polsce

Zużycie wapna nawozowego (kg CaO∙ha-1∙rok-1)

Źródło: Ochal 2017 na podstawie danych GUS

Zużycie wapna nawozowego

średnio 42 kg CaO ha-1 rok-1

Średnie zużycie wapna nawozowego w latach 2012/2015 (kg∙ha-1)

Źródło: Ochal 2017 na podstawie danych GUS

Zużycie wapna nawozowego

Powierzchnia gleb użytków rolnych wymagająca wapnowania (ha) dla użytków rolnych o łącznej powierzchni 14 545 270 ha (GUS)

Źródło: Ochal 2017 na podstawie danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)

Kategoria gleby

Odczyn pHKClRazem

<4.5 4.5-5.1 5.2- 5.6 5.7-6.1 6.2-6.6

B. lekkie 932 285,0 328 985,5 - - - 1 261 270,5

Lekkie 2 019 311,4 1 292 255,3 874 399,8 - - 4 185 966,5

Średnie 873 117,9 727 891,3 580 699,4 597 811,3 - 2 779 520,0

Ciężkie 285 851,6 242 858,5 210 384,2 212 229,0 216 349,7 1 167 673,0

Razem 4 110 566 2 591 991 1 665 483 810 040 216 350 9 394 429,9

Zapotrzebowanie na wapno w kraju

Zapotrzebowanie na wapno nawozowe (tony) dla gleb użytków rolnych w zależności od odczynu i kategorii agronomicznej

Źródło: Ochal 2017 na podstawie danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)

Kategoria gleby

Odczyn pHKClRazem

<4.5 4.5-5.1 5.2- 5.6 5.7-6.1 6.2-6.6

B. lekkie 1 864 570,0 246 739,1 - - - 2 111 309,2

Lekkie 10 096 557,1 4 109 371,7 786 959,8 - - 14 992 888,7

Średnie 5 238 707,6 3 348 300,1 1 393 678,6 47 8249,0 - 10 458 935,4

Ciężkie 1 715 109, 1 287 150,2 378 691,5 29 712,1 21 635,0 3 432 298,2

Razem 18 914 944,0 8 991 561,0 2 559 330,0 507 961,0 21 635,0 30 995 431,3


Zapotrzebowanie na wapno w województwach (mln ton)

Źródło: Ochal 2017, na podstawie danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)


Zapotrzebowanie na wapno (tony CaO) w celu regulacji odczynu gleb do pH5,1

Źródło: Ochal 2017, na podstawie danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)

Kategoria gleby

Odczyn pHKClRazem

<4.5 4.5-5.1 5.2- 5.6 5.7-6.1 6.2-6.6

B. lekkie 1 864 570,0 246 739,1 - - - 2 111 309,0

Lekkie 8 077 246,0 2 054 686,0 - - - 10 131 932,0

Średnie 2 619 354,0 1 674 150,0 - - - 4 293 504,0

Ciężkie 1 286 332,0 643 575,1 - - - 1 929 907,0

Razem 13 847 502,0 4 619 150,0 - - - 18 466 652,0


Zapotrzebowanie na wapno nawozowe w województwach (mln ton)

Źródło: Ochal 2017 na podstawie bazy danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)


Współczynniki utraty plonu zależnie od pH gleb

Ocena zakwaszenia gleb Zakres pHWspółczynnik utraty plonu

(%)

Bardzo kwaśne <4,5 25

Kwaśne 4,6-5,5 15

Lekko kwaśne 5,6-6,5 5

Obojętne 6,6-7,2 1

Zasadowe >7,2 2

Zakwaszenie a produkcyjność roślin

Dostępność większości składników mineralnych z gleby jest najlepsza, gdy pH wynosi 6,5

Zakwaszenie gleby zakłóca pobieranie przez rośliny uprawne składników pokarmowych, głównie:• fosforu i wapnia,• magnezu i molibdenu

Stąd też często obserwowane objawy niedoboru składników mineralnych w powiązaniu z nietypowym wyglądem roślin


Gleba kwaśna – rozwój roślin i stan łanu w sezonie wegetacyjnym

Ujemny wpływ zakwaszenia gleby ujawnia się poprzez:• Słaby system korzeniowy• Słabe krzewienie roślin• Żółknięcie dolnych liści

• Zahamowanie wzrostu, karłowacenie roślin• Stan łanu - rzadki

Wapń jest potrzebny roślinom do prawidłowego wzrostu i plonowania


Skutki zakwaszenia gleb użytkowanych rolniczo

• zwiększone wymycie azotanów, chlorków, siarczanów

• Ograniczenie przyswajalności dla roślin składników pokarmowych:

P, Mo, Mg, Ca, K, N, C (pH<5,5)

• Niedostateczne pobieranie przez rośliny wapnia zwiększa podatność roślin na choroby grzybowe

• Ograniczenie aktywności pestycydów

• Zwiększenie toksyczności glinu, manganu, metali ciężkich (pH<4,2)

• Zmniejszenie aktywności biologicznej gleb (pH<5,5)

• Destrukcja właściwości fizycznych gleb (pH<5,5; pH> 8,0)

• Ograniczenie funkcji produkcyjnych gleb:

➢ ciężkich (pH,6,0)

➢ średnich (pH,5,5)

➢ lekkich (pH<5,0)

Zmiany efektywności wykorzystania azotu brutto w produkcji rolniczej Polski na tle wybranych wskaźników stanu agrochemicznego gleb

Wyszczególnienie

Okres lat

Zmiana*2000-2003 2004-2007 2008-2001 2012-2015

Efektywność wykorzystania N (%) 56,8 57,0 58,6 64,0** 7,2

Udział (%) gleb o:

niskim i bardzo niskim odczynie pH 52 49 45 39 -13

niskiej i bardzo niskiej zasobności w fosfor 34 33 32 31 -3

niskiej i bardzo niskiej zasobności w potas 46 43 42 39 -7

Zakwaszenie a produkcyjność roślin i ochrona środowiska

* różnica wielkości bezwzględnych pomiędzy latami 2012-2014 a 2002-2004 ** - dotyczy lat 2012-2014

Źródło: Kopiński 2017, na podstawie danych GUS

Wzrost intensywności produkcji roślinnej a globalna produkcja roślinna

Źródło: opracowanie na podstawie danych GUS (Środki produkcji; Produkcja upraw rolnych i ogrodniczych, 2003-2016


Wzrost zużycia min nawozów azotowych – 40%, tj. 2,2 kg N ha-1 UR w dkWzrost globalnej produkcji roślinnej – 6%

Zmiany relacji zużycia fosforu i potasu w odniesieniu do azotuw produkcji rolniczej Polski

Wyszczególnienie

Okres lat

Zmiana*2000-2003 2004-2007 2008-2001 2012-2015

Relacja w nawozach mineralnychN 1 1 1 1 -

P2O5 0,36 0,39 0,37 0,32 -0,04

K2O 0,45 0,48 0,42 0,41 -0,04


Źródło: Kopiński 2017, na podstawie danych GUS

* różnica wielkości bezwzględnych pomiędzy latami 2012-2014 a 2002-2004

Zużycie nawozów azotowych w latach 2010-2014 w wybranych krajach UE

Źródło: Kopiński 2017 na podstawie danych EF (Forecast… 2011-2015)



Zużycie nawozów wapniowych

Źródło: opracowanie na podstawie danych GUS (Środki produkcji (28); Produkcja upraw rolnych i ogrodniczych, 2003-2016

WojewództwoZużycie nawozów wapniowych

(kg CaO ha-1 UR w dk)2001-2005 2006-2011 2012-2015 Zmiana* %

Dolnośląskie 175,6 75,2 73,6 -58,1

Kujawsko-pomorskie 98,9 49,1 61,5 -37,8

Lubelskie 70,2 34,3 36,8 -47,5

Lubuskie 31,7 39,9 36,3 14,7

Łódzkie 112,7 35,3 37,3 -66,9

Małopolskie 84,5 10,7 14,6 -82,7

Mazowieckie 53,6 27,4 26,4 -50,7

Opolskie 199,8 104,8 98,2 -50,8

Podkarpackie 70,9 13,7 18,4 -74,0

Podlaskie 58,6 14,7 16,2 -72,3

Pomorskie 90,5 52,1 57,5 -36,5

Śląskie 290,9 43,2 44,5 -84,7

Świętokrzyskie 65,0 10,0 18,9 -71,0

Warmińsko-mazurskie 160,1 40,3 42,2 -73,7

Wielkopolskie 74,8 51,8 58,4 -21,9

Zachodniopomorskie 114,3 71,8 66,4 -41,9

Polska 93,6 41,1 44,0 -53,0

Zużycie nawozów wapniowych w województwach Polski w różnych okresach lat XXI wieku

* Zmiana w latach 2012-2015 w odniesieniu do lat 2001-2005

Źródło: opracowanie Jerzy Kopiński (IUNG-PIB) na podstawie danych GUS

Województwo

Nawożenie

mineralne i naturalne razem

(kg NPK ha-1 UR w dk)

Nawożenie mineralne

(kg NPK ha-1 UR w dk)

2006-2011 2012-2015 2006-2011 2012-2015Dolnośląskie 185,2 190,6 151,8 164,1

Kujawsko-pomorskie 277,4 265,2 175,1 174,9

Lubelskie 179,0 185,1 115,7 133,7

Lubuskie 172,9 172,9 126,8 126,9

Łódzkie 242,3 238,7 137,8 140,4

Małopolskie 154,2 149,0 73,1 80,0

Mazowieckie 212,7 212,1 107,8 105,1

Opolskie 250,8 259,6 186,7 204,7

Podkarpackie 124,1 119,7 66,2 76,1

Podlaskie 239,3 249,5 96,3 101,7

Pomorskie 204,2 206,6 134,9 143,0

Śląskie 199,7 207,5 118,3 126,6

Świętokrzyskie 179,2 180,6 101,3 114,7

Warmińsko-mazurskie 221,2 192,9 125,4 106,3

Wielkopolskie 296,1 286,9 163,4 158,4

Zachodniopomorskie 163,8 178,2 130,4 148,7

Polska 215,2 215,5 127,4 132,6

Zużycie nawozów mineralnych NPK i naturalnych w województwach Polskiw różnych okresach lat XXI wieku


Województwo

Globalna produkcyjność

roślinna rzeczywista

(j.zb.ha-1UR w dk)

(x)

Globalna produkcyjność

roślinna potencjalnie

możliwa

(j.zb.ha-1UR w dk)

(y=x+z)

Produkcja roślinna

potencjalnie utracona przez

zakwaszenie gleb

(j.zb.ha-1UR w dk)

(z)

2006-2011 2012-2015 2006-2011 2012-2015 2006-2011 2012-2015

Dolnośląskie 45,4 49,7 49,9 54,0 4,5 4,3

Kujawsko-pomorskie 43,1 48,0 46,4 51,5 3,3 3,5

Lubelskie 34,5 39,3 38,8 43,6 4,3 4,3

Lubuskie 32,3 38,7 36,1 42,4 3,8 3,7

Łódzkie 34,6 36,5 40,3 41,8 5,7 5,2

Małopolskie 31,8 33,3 36,0 37,6 4,2 4,3

Mazowieckie 31,1 32,8 35,9 37,4 4,7 4,5

Opolskie 54,0 60,2 57,8 64,3 3,9 4,0

Podkarpackie 32,7 33,2 38,1 38,1 5,3 4,9

Podlaskie 29,5 29,9 33,8 33,8 4,3 4,0

Pomorskie 38,2 41,7 42,8 46,1 4,6 4,4

Śląskie 38,7 39,3 42,9 43,2 4,2 3,9

Świętokrzyskie 32,8 33,7 36,3 37,1 3,4 3,4

Warmińsko-mazurskie 33,7 34,6 37,6 38,1 3,9 3,5

Wielkopolskie 41,0 46,1 45,4 50,2 4,4 4,1

Zachodniopomorskie 38,5 44,6 42,7 48,7 4,2 4,2

Polska 36,7 39,5 41,0 43,5 4,3 4,0

Rzeczywista i potencjalnie możliwa produkcyjność roślinna

w województwach w okresach lat 2006-2001 i 2012-2015



Nawozochłonność i możliwe straty składników nawozowych powodowane

przez zakwaszenie gleb w województwach Polski w okresach lat 2006-2011 i 2012-2015

Województwo

Rzeczywista

całkowita

nawozochłonność

produkcji roślinnej

(kg NPK j.zb.-1)

Potenjalna możliwa

całkowita

nawozochłonność

produkcji roślinnej

(kg NPK j.zb.-1)

Możliwe straty składników

nawozowych powodowane przez

zakwaszenie gleb

[kg NPK∙ha-1 UR w dk] %

2006-2011 2012-2015 2006-2011 2012-2015 2006-2011 2012-2015Dolnośląskie 4,1 3,8 3,5 3,5 18,5 15,1 7,9

Kujawsko-pomorskie 6,4 5,5 5,7 5,1 21,3 17,9 6,8

Lubelskie 5,2 4,7 4,5 4,2 22,4 18,4 9,9

Lubuskie 5,4 4,5 4,2 4,1 20,3 15,2 8,8

Łódzkie 7,0 6,5 5,8 5,7 39,9 29,9 12,5

Małopolskie 4,8 4,5 3,9 4,0 20,4 16,9 11,4

Mazowieckie 6,8 6,5 5,8 5,7 32,3 25,7 12,1

Opolskie 4,6 4,3 4,0 4,0 18,0 16,3 6,3

Podkarpackie 3,8 3,6 3,0 3,1 20,3 15,4 12,8

Podlaskie 8,1 8,4 7,1 7,4 35,0 29,3 11,7

Pomorskie 5,3 5,0 4,6 4,5 24,8 19,9 9,6

Śląskie 5,2 5,3 4,4 4,8 21,5 18,7 9,0

Świętokrzyskie 5,5 5,4 4,8 4,9 18,8 16,7 9,3

Warmińsko-mazurskie 6,6 5,6 5,9 5,1 25,3 17,5 9,1

Wielkopolskie 7,2 6,2 6,0 5,7 31,8 23,5 8,2

Zachodniopomorskie 4,3 4,0 3,6 3,7 17,9 15,2 8,5

Polska 5,9 5,5 5,0 5,0 25,1 19,9 9,2



Względna efektywność plonotwórcza NPK w zależności od odczynu gleby

Źródło: Grzebisz i in. 2013

Odczyn gleb a efektywność wykorzystania składników pokarmowych

Odczyn gleby a gazowe straty azotu

Azot niewykorzystany przez rośliny jest źródłem emisji gazów do atmosfery (N-NH4)

Ogólny schemat przemian azotu w środowisku naturalnym

Wymywanie azotanów

nitryfikacja

ula

tnia

nie

NH3

N2, NO, N2O

de

nit

ryfi

kacj

a

Średnie zużycie mineralnych nawozów azotowych ogółem w latach 2011-2015oraz prognoza zużycia na lata 2020 i 2030 (tys. ton N)

Źródło: Faber i Jarosz 2017

Lata ŚredniaPrzedział ufności

dolny górny

2011-2015 1 098 - -

2020 1 122 (2,1%) 1 069 1 176

2030 1 183 (7,2%) 1 118 1251


Zużycie asortymentów nawozów azotowych w latach 2011-2015oraz prognoza zużycia na lata 2020 i 2030 (tys. ton N)

Źródło: Nawozy ogółem – GUS; asortymenty nawozów – Kopiński, 2017

NawózRok

EF(% zużytego nawozu)

2005 2015 2020 2030 pH gleby<7 pH gleby>7

Saletra amonowa 308 334 373 394 1,6 3,3

Fosforan amonu 22 18 20 21 5,2 9,4

Siarczan amonu 22 2831

(40,9%)33

(50,0%)9,2 17,0

Saletra wapniowa 165 168 188 198 0,8 1,7

RSM 40 43 48 51 10,0 9,7

Mocznik 250 300335

(34%)353

(41,2%)15,9 16,8

Nawozy wieloskładnikowe (NPK)

88 113126

(43,2%)133

(51,1%)6,7 9,4

Razem 2005: 895 tys ton odpowiadało emisji NH3 60 429 ton


EF – współczynnik emisji amoniaku z mineralnych nawozów azotowych

Emisje amoniaku (t) oraz ograniczenia emisji (%)dla badanych scenariuszy modyfikacji stosowania mocznika

w latach 2015, 20120 i 2030

Źródło:Faber i Jarosz, 2017


Rok Jednostka

Modyfikacja sposobu stosowania mocznika

brak modyfikacji

przedsiewnie pod jare i wymieszany

z glebąoraz pogłównie

tylko w kwietniu

zwiększenie wielkości

granuldo ok. 4 mm

pokrycie granul

inhibitorem ureazy

zastąpienie mocznika równoważną ilością N w saletrze amonowej

2015tona 71 330 53 336 47 345 52 142 30 529

% 100,0 25,2 33,6 26,9 57,2

2020tona

79 713 (11,7%)

59 631 52 909 58 270 34 117

% 100,0 25,2 33,6 26,9 57,2

2030tona

84 047 (17,8%)

62 873 55 786 61 438 35 971

% 100,0 25,2 33,6 26,9 57,2

optymalne pH dla pobierania fosforu wynosi 6,5 a dla azotu powyżej pH 5

Odczyn gleb a emisja biogenów do wód

Drogi „ucieczki” azotu z rolnictwa do wód

Azot niewykorzystany przez rośliny przyczynia się do eutrofizacji środowiska wodnego (N-NH3)

Odczyn gleb a emisja biogenów do wód c.d.

Wapnowanie „środowiskowe”

• poprawia strukturę gleby i związane z nim zwiększenie penetracji gleby przez korzenie

• znacząco usprawnia pobranie składników przez rośliny i ogranicza zmyw powierzchniowy

• pozwala na uzyskiwanie zadowalających plonów na glebach kwaśnych przy stosowaniu obniżonych dawek fosforu

• zwiększona efektywność wykorzystania składnika, jak również samo ograniczenie ilości fosforu wnoszonego do gleby, bezpośrednio zmniejsza ryzyko przedostania się szkodliwych ilości fosforu do wód

Uregulowanie odczynu gleby jest zabiegiem zmniejszającympoziom strat azotu i fosforu do wód

Odczyn gleb a emisja biogenów do wód c.d.

Komisja Ochrony Środowiska Morskiego Bałtyku HELCOM,działająca na rzecz ochrony wód Bałtyku, m.in. przed eutrofizacją,

mając na uwadze skuteczność wapnowaniaw ograniczaniu emisji biogenów do atmosfery i wód,

wskazała wapnowanie

jako jedno z podstawowych, rekomendowanych działańograniczających straty azotu i fosforu do wód

Najbardziej podatne na obniżenie odczynu gleby do lekko kwaśnego i kwaśnego są: Cd i Zn - ich mobilność rośnie już przy spadku pH poniżej 6-6,5Cu i Pb ich mobilność rośnie dopiero przy pH < 5,0

Odczyn uważany jest za jeden z głównych czynników wpływających na formę, w jakiej metale ciężkie występują w środowisku glebowym

oraz na ich dostępność dla roślin

Zakwaszenie gleb a toksyczność metali ciężkich

Obniżenie odczynu gleby do lekko kwaśnego i kwaśnegopowoduje wzrost stężenia w roztworze glebowym,

dostępnych dla roślin, ruchomych form metali ciężkich,a tym samym ryzyko podwyższenia wskaźnika ich akumulacji w roślinach

Inni autorzy:Cd i Mn - aktywność rośnie przy pH 5,5- 6,0Zn, Ni, Cu - przy pH 5,5-5,0Pb - przy pH < 4,5

Zakwaszenie gleb a toksyczność metali ciężkich c.d.

• Zakwaszenie gleb zwiększa mobilność metali ciężkich w środowisku glebowym, w związku z czym mogą być one łatwiej pobierane przez rośliny uprawne

• Akumulacja metali ciężkich może powodować objawy toksyczności u roślin, a nawet powodować obniżenie jakości plonów

• Najczęściej objawy toksyczności powoduje glin. Pierwotna reakcja rośliny na toksyczność glinu ujawnia się w korzeniu i polega na zahamowaniu jego wzrostu. Istotą toksycznego wpływu glinu na system korzeniowy jest zastępowanie w apoplaściekorzenia kationów zasadowych, głównie wapnia Ca2+ przez kationy glinu Al3+

• Każde zjawisko zaburzające wzrost systemu korzeniowego w głąb profilu glebowego ogranicza możliwość wykorzystania przez roślinę lokalnych zapasów wody i zawartych w niej ruchliwych składników mineralnych takich jak azotany, a jednocześnie redukuje pobieranie składników mało ruchliwych z gleby takich jak fosfor i potas, warunkujących wykorzystanie przez roślinę pobranego azotu

Konsekwencją niskiego odczynu gleb zanieczyszczonych metalami jest:

• migracja zanieczyszczeń do wód gruntowych• nadmierne pobieranie przez rośliny, które oznacza zwiększone ryzyko

przechodzenia pierwiastków do łańcucha pokarmowego człowieka i innych organizmów żywych

• ograniczenie aktywności mikrobiologicznej gleb wskutek toksycznego działania metali ciężkich

Zakwaszenie gleb a toksyczność metali ciężkich c.d.

Problem silnego zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimiwystępuje głównie na obszarach przemysłowych naszego kraju,

w glebach użytkowanych rolniczo ma znaczenie regionalne

Wapnowanie powinno być stosowane bezwzględniejako praktyka zmniejszająca ryzyko narażenia środowiska

na oddziaływanie metali ciężkich

Czynniki antropogeniczne a zakwaszanie gleb

Gdy przyrodnicze procesy zostaną wsparte czynnikami antropogenicznymi,pojawia się zazwyczaj

degradacja chemiczna gleb, której pierwotnym skutkiem jest zakwaszenie

Za główne przyczyny antropogenicznego zakwaszenia uznaje się:• nawożenie azotem • oraz emisje kwasotwórczych zanieczyszczeń powietrza SO2, NOx i NH3,

które opadają na gleby w postaci suchego bądź mokrego depozytu, tzw. „kwaśnych deszczy”

Czynniki antropogeniczne a zakwaszanie gleb c.d.

Do zakwaszenia przyczynia się azot w formie:• amonowej NH4

+

• mocznika CO(NH2)2, który w wyniku urolizy również przechodzi w formę amonową

Ponadto, jon NH4+ podlega nitryfikacji, zachodzącej dwustopniowo przy udziale bakterii

Nitrosomonas i Nitrobacter.

Stosowanie nawozów azotowych powoduje zakwaszenie glebw stopniu tym większym im wyższe są dawki N

i im wyższy jest udział formy amonowej w nawozach


Kwaśne opady i suchy depozyt zanieczyszczeń powietrzajako skutek emisji gazowych głównie w postaci SO2, NOx i NH3 powstających ze:

• spalania paliw w elektrowniach, • zakładach przemysłowych i silnikach, • w pojazdach mechanicznych,

zmniejszył się w stosunku do lat 80.,ale nadal stanowi znaczne źródło protonu w glebach

Pomimo znacznego obniżenia ładunku protonu, które w ostatnim 25-leciu zmniejszyło się o około 40%

presja zakwaszania gleb w Polsce nie uległa znacznemu zahamowaniu


Łączny depozyt protonów wodoru pochodzący z:• stosowania nawozów azotowych• emisji SO2 i NOx

do zneutralizowania wynosi :1900 moli H+

(nawożenie N – 570; SO2 – 828; NOx – 502 H+/ha/rok)

Po uwzględnieniu aktualnego zużycia wapna nawozowegodo zneutralizowania protonów pochodzących ze źródeł antropogenicznych,

należałoby zastosować jeszcze56,2 kg/CaO/rok

Rodzaj nawozu wapniowegoDawka CaO

(t)Wartość łączna

(zł/ha)Wartość łączna wapnowania

w przeliczeniu na rok*(zł/ha)

Wapno węglanowe (50% CaO)1,0 914 229

2,0 1 828 457

Wapno tlenkowe (60% CaO)1,5 1 884 471

3,0 3767 942

* - koszt wapnowania rozliczono na okres 4-letni Źródło: opracowanie Madej 2017

Koszt wapnowania w ujęciu rocznym

Koszt wapnowania

Na koszt wapnowania składają się:

✓ koszt samego zakupu wapna✓ oraz nakłady poniesione na:

• transport, • pracochłonność, • a także w niektórych gospodarstwach koszt usługi rozsiewu wapna

Podsumowanie i wnioski

Spośród czynników antropogenicznych, • nawożenie azotem odpowiada za dostarczenie 30% H+, • emisje przemysłowe - 70% H+ , z czego:✓ depozyt dwutlenku siarki stanowi – 43,6%,✓ dwutlenku azotu – 26,4%

Zakwaszenie stanowi jeden z ważniejszych elementów chemicznej degradacji glebpomimo zmniejszonej ostatnio presji antropogenicznych przyczyn zakwaszenia

Gleby użytkowane rolniczo w Polsce cechują się naturalnie bardzo kwaśnym i kwaśnym odczynem, wynikającym z:

• przebiegu procesów glebotwórczych, • oddziaływań antropogenicznych✓ nawozy azotowe, ✓ emisja tlenków SO2, NOx i NH3 pochodzących ze spalania surowców energetycznych,

głównie węgla i pochodnych ropy naftowej przez przemysł i transport

Uwzględniając aktualne zużycie wapna nawozowego 39 kg CaO ha-1 UR do zneutralizowania protonów pochodzących ze źródeł antropogenicznych,

należałoby zastosować jeszcze 56,2 kg/CaO/rok

Produkcyjne, a także ekologiczne skutki zakwaszenia gleby przedstawiają wypadkowy efekt działania szeregu procesów, często współzależnych,a więc trudnych do jednoznacznego zdefiniowania

Dlatego obserwowane niekorzystne zjawiska mierzone są najczęściej:✓ wielkością utraconego plonu uprawianej rośliny✓ małą zawartością składników mineralnych w glebie✓ zwiększonym wymywaniem składników mineralnych z gleby

Podsumowanie i wnioski c.d.

Zakwaszenie gleb pozostaje dużą barierą w produkcji roślinneji stanowi zagrożenie dla środowiska

Zakwaszenie gleb powoduje szereg ujemnych skutków dla środowiska,do których zaliczyć należy:

✓ niską efektywność wykorzystania azotu i fosforu✓ zwiększenie gazowych strat azotu✓ mobilność glinu i manganu oraz innych metali ciężkich w glebie ✓ pogorszenie jakości wód powierzchniowych wskutek strat niewykorzystanego

przez rośliny azotu i fosforu

Oszacowane sumaryczne zapotrzebowania rolnictwa w Polsce na wapno wynosi około 31,0 milionów ton CaO

(około 62 mln ton w masie nawozów),

w tym dla:gleb bardzo kwaśnych o pH poniżej 5,1 – około 18,5 mln ton CaO

(ok. 37 mln ton w masie nawozów)

Zapotrzebowanie to powinno być zrealizowane w przeciągu najbliższych 4 - 6 lat


Około 50% gleb użytków rolnych charakteryzuje siębardzo kwaśnym i kwaśnym odczynem,

a zużycie nawozów wapniowych jest zbyt niskie w stosunku do potrzeb

Koszty zabiegu wapnowania gleb nie mogą być w całości przerzucone,tak jak to dzieje się obecnie,

na rolnikówszczególnie dotyczy to małych gospodarstw na glebach lekkich i bardzo lekkich


Dlatego też powinno się umożliwić dofinansowanie zabiegów wapnowaniagleb o odczynie poniżej pH 5,5

W obecnych warunkach ekonomicznych rolnicy użytkujący te glebynie są w stanie podołać wysokim nakładom na zabieg,

którego koszt na 1 ha oszacowano na450 zł∙rok-1

Bez uregulowania odczynu trudno spodziewać się wzrostu konkurencyjności uzyskiwanych produktów rolnych i zapewnienie odpowiedniej jakości


Programem wapnowania powinny być objęte wszystkie gleby użytkowane rolniczo w naszym kraju,

przede wszystkim gleby wykazujące odczyn bardzo kwaśny i kwaśny,niezależnie od położenia administracyjnego

Nawozy wapniowe, mogą pochodzić z bardzo dobrych i bogatych złóż krajowych Zwiększenie ich eksploatacji nie stanowi większego problemu technicznego

Gleba stanowi dobro ogólnonarodowe i jest zasobemw tym wypadku – odnawialnym,

jednak pod warunkiem należytego w nią inwestowania

Wapnowanie jest jedną z inwestycji w glebę

Documents

Gleba jako źródło życia – ochrona oraz jej racjonalne …ksow.pl/fileadmin/user_upload/ksow.pl/PROJEKTY_2018... · 2018. 10. 15. · Gleba jako źródło życia –ochrona oraz