Gleba jako źródło życia ochrona oraz jej racjonalne wykorzystanie

Transkrypt

1 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: Gleba jako źródło życia ochrona oraz jej racjonalne wykorzystanie 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 Instytucja Zarządzająca Programem Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Materiał opracowany przez Lubelską Izbę Rolniczą

2 Racjonalna gospodarka nawozowa, wykorzystanie zasobów naturalnych i ich wpływ na środowisko przyrodnicze i zmiany klimatu prof. dr hab. Alicja Pecio Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa Państwowy Instytut Badawczy w Puławach 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 Instytucja Zarządzająca Programem Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Materiał opracowany przez Lubelską Izbę Rolniczą

3 Istota problemu zakwaszenia gleb w Polsce Nawóz Równoważnik kg CaCO 3 kwasowy zasadowy Siarczan amonu Mocznik 82 - Saletra amonowa 61 - Saletrzak 30 - Saletra wapniowa - 21 Saletra sodowa - 28 Zużycie nawozów wapniowych: niespełna 40 kg CaO ha -1 rok -1 40% - odczyn bardzo kwaśny lub kwaśny, 34% - odczyn lekko kwaśny, 26% - obojętny lub zasadowy

4 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 SO 2, NO x i NH 4

5 Procentowy udział próbek w klasach odczynu gleb w Polsce w latach (n=54 656) Województwo bardzo kwaśny ph<4,5 kwaśny ph 4,6-5,5 Stan zakwaszenia gleb w Polsce Odczyn gleby lekko kwaśny ph 5,6-6,5 obojętny ph 6,6-7,2 zasadowy ph>7,2 Dolnośląskie 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

6 Stan zakwaszenia gleb w Polsce Przestrzenne zróżnicowanie próbek gleb w klasach odczynu bardzo kwaśnego i kwaśnego Przestrzenne rozmieszczenie gleb wykazujących w górnej warstwie (0-20 cm) odczyn silnie kwaśny (ph KCl 4,5 n=31 255) Źródło: Smreczak i Łysiak 2017

7 Województwo Potrzeby wapnowania oraz zużycie nawozów wapniowych w Polsce Procentowy udział próbek w kategoriach potrzeb wapnowania gleb w Polsce w latach (n=54 656) Potrzeby wapnowania konieczne potrzebne wskazane ograniczone zbędne Dolnośląskie 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 Źródło: Smreczak i Łysiak 2017

8 Potrzeby wapnowania oraz zużycie nawozów wapniowych w Polsce Rozmieszczenie próbek gleb wymagających wapnowania koniecznego Źródło: Smreczak i Łysiak 2017

9 Zużycie wapna nawozowego Zużycie wapna nawozowego (kg CaO ha -1 rok -1 ) średnio 42 kg CaO ha -1 rok -1 Źródło: Ochal 2017 na podstawie danych GUS

10 Zużycie wapna nawozowego Średnie zużycie wapna nawozowego w latach 2012/2015 (kg ha -1 ) Źródło: Ochal 2017 na podstawie danych GUS

11 Zapotrzebowanie na wapno w kraju Powierzchnia gleb użytków rolnych wymagająca wapnowania (ha) dla użytków rolnych o łącznej powierzchni ha (GUS) Kategoria gleby Odczyn ph KCl < Razem B. lekkie , , ,5 Lekkie , , , ,5 Średnie , , , , ,0 Ciężkie , , , , , ,0 Razem ,9 Źródło: Ochal 2017 na podstawie danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)

12 Zapotrzebowanie na wapno w kraju Zapotrzebowanie na wapno nawozowe (tony) dla gleb użytków rolnych w zależności od odczynu i kategorii agronomicznej Kategoria gleby Odczyn ph KCl < Razem B. lekkie , , ,2 Lekkie , , , ,7 Średnie , , , , ,4 Ciężkie , , , , , ,2 Razem , , , , , ,3 Źródło: Ochal 2017 na podstawie danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)

13 Zapotrzebowanie na wapno w kraju Zapotrzebowanie na wapno w województwach (mln ton) Źródło: Ochal 2017, na podstawie danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)

14 Zapotrzebowanie na wapno w kraju Zapotrzebowanie na wapno (tony CaO) w celu regulacji odczynu gleb do ph 5,1 Kategoria gleby Odczyn ph KCl < Razem B. lekkie , , ,0 Lekkie , , ,0 Średnie , , ,0 Ciężkie , , ,0 Razem , , ,0 Źródło: Ochal 2017, na podstawie danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)

15 Zapotrzebowanie na wapno w kraju Zapotrzebowanie na wapno nawozowe w województwach (mln ton) Źródło: Ochal 2017 na podstawie bazy danych odczynu gleb (Smreczak i Łysiak 2017)

16 Zakwaszenie a produkcyjność roślin Współczynniki utraty plonu zależnie od ph gleb Ocena zakwaszenia gleb Zakres ph Współczynnik 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

17 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

18 Zakwaszenie a produkcyjność roślin Wapń jest potrzebny roślinom do prawidłowego wzrostu i plonowania 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

19 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)

20 Zakwaszenie a produkcyjność roślin i ochrona środowiska Zmiany efektywności wykorzystania azotu brutto w produkcji rolniczej Polski na tle wybranych wskaźników stanu agrochemicznego gleb Wyszczególnienie Okres lat Zmiana* Efektywność wykorzystania N (%) 56,8 57,0 58,6 64,0** 7,2 Udział (%) gleb o: niskim i bardzo niskim odczynie ph niskiej i bardzo niskiej zasobności w fosfor niskiej i bardzo niskiej zasobności w potas * różnica wielkości bezwzględnych pomiędzy latami a ** - dotyczy lat Źródło: Kopiński 2017, na podstawie danych GUS

21 Zakwaszenie a produkcyjność roślin i ochrona środowiska Wzrost intensywności produkcji roślinnej a globalna produkcja roślinna Wzrost zużycia min nawozów azotowych 40%, tj. 2,2 kg N ha -1 UR w dk Wzrost globalnej produkcji roślinnej 6% Źródło: opracowanie na podstawie danych GUS (Środki produkcji; Produkcja upraw rolnych i ogrodniczych,

22 Zakwaszenie a produkcyjność roślin i ochrona środowiska Zmiany relacji zużycia fosforu i potasu w odniesieniu do azotu w produkcji rolniczej Polski Wyszczególnienie Okres lat Zmiana* Relacja w nawozach mineralnych N P 2 O 5 0,36 0,39 0,37 0,32-0,04 K 2 O 0,45 0,48 0,42 0,41-0,04 * różnica wielkości bezwzględnych pomiędzy latami a Źródło: Kopiński 2017, na podstawie danych GUS

23 Zakwaszenie a produkcyjność roślin i ochrona środowiska Zużycie nawozów azotowych w latach w wybranych krajach UE Źródło: Kopiński 2017 na podstawie danych EF (Forecast )

24 Zakwaszenie a produkcyjność roślin i ochrona środowiska Zużycie nawozów wapniowych Źródło: opracowanie na podstawie danych GUS (Środki produkcji (28); Produkcja upraw rolnych i ogrodniczych,

25 Województwo Zużycie nawozów wapniowych w województwach Polski w różnych okresach lat XXI wieku Zużycie nawozów wapniowych (kg CaO ha -1 UR w dk) 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 * Zmiana w latach w odniesieniu do lat Źródło: opracowanie Jerzy Kopiński (IUNG-PIB) na podstawie danych GUS

26 Województwo Zakwaszenie a produkcyjność roślin i ochrona środowiska Zużycie nawozów mineralnych NPK i naturalnych w województwach Polski w różnych okresach lat XXI wieku Nawożenie mineralne i naturalne razem (kg NPK ha -1 UR w dk) Nawożenie mineralne (kg NPK ha -1 UR w dk) Dolnośląskie 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

27 Województwo Globalna produkcyjność roślinna rzeczywista (j.zb.ha -1 UR w dk) (x) Zakwaszenie a produkcyjność roślin i ochrona środowiska Rzeczywista i potencjalnie możliwa produkcyjność roślinna w województwach w okresach lat i Globalna produkcyjność roślinna potencjalnie możliwa (j.zb.ha -1 UR w dk) (y=x+z) Produkcja roślinna potencjalnie utracona przez zakwaszenie gleb (j.zb.ha -1 UR w dk) (z) 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 Źródło: opracowanie Jerzy Kopiński (IUNG-PIB) na podstawie danych GUS

28 Zakwaszenie a produkcyjność roślin i ochrona środowiska Nawozochłonność i możliwe straty składników nawozowych powodowane przez zakwaszenie gleb w województwach Polski w okresach lat i 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] % Dolnośląskie 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 Źródło: opracowanie Jerzy Kopiński (IUNG-PIB) na podstawie danych GUS

29 Odczyn gleb a efektywność wykorzystania składników pokarmowych Względna efektywność plonotwórcza NPK w zależności od odczynu gleby Źródło: Grzebisz i in. 2013

30 ulatnianie denitryfikacja Odczyn gleby a gazowe straty azotu Azot niewykorzystany przez rośliny jest źródłem emisji gazów do atmosfery (N-NH 4 ) NH 3 N 2, NO, N 2 O nitryfikacja Wymywanie azotanów Ogólny schemat przemian azotu w środowisku naturalnym

31 Odczyn gleby a gazowe straty azotu Średnie zużycie mineralnych nawozów azotowych ogółem w latach oraz prognoza zużycia na lata 2020 i 2030 (tys. ton N) Lata Średnia Przedział ufności dolny górny (2,1%) (7,2%) Źródło: Faber i Jarosz 2017

32 Nawóz Zużycie asortymentów nawozów azotowych w latach oraz prognoza zużycia na lata 2020 i 2030 (tys. ton N) Źródło: Nawozy ogółem GUS; asortymenty nawozów Kopiński, 2017 Rok EF (% zużytego nawozu) ph gleby<7 ph gleby>7 Saletra amonowa ,6 3,3 Fosforan amonu ,2 9,4 Siarczan amonu (40,9%) 33 (50,0%) 9,2 17,0 Saletra wapniowa ,8 1,7 RSM ,0 9,7 Mocznik Nawozy wieloskładnikowe (NPK) (34%) 126 (43,2%) Odczyn gleby a gazowe straty azotu 353 (41,2%) 133 (51,1%) 15,9 16,8 6,7 9,4 Razem 2005: 895 tys ton odpowiadało emisji NH ton EF współczynnik emisji amoniaku z mineralnych nawozów azotowych

33 Odczyn gleby a gazowe straty azotu Emisje amoniaku (t) oraz ograniczenia emisji (%) dla badanych scenariuszy modyfikacji stosowania mocznika w latach 2015, i 2030 Rok Jednostka brak modyfikacji Modyfikacja sposobu stosowania mocznika przedsiewnie pod jare i wymieszany z glebą oraz pogłównie tylko w kwietniu zwiększenie wielkości granul do ok. 4 mm pokrycie granul inhibitorem ureazy zastąpienie mocznika równoważną ilością N w saletrze amonowej tona % 100,0 25,2 33,6 26,9 57,2 tona (11,7%) % 100,0 25,2 33,6 26,9 57,2 tona (17,8%) % 100,0 25,2 33,6 26,9 57,2 Źródło:Faber i Jarosz, 2017

34 Odczyn gleb a emisja biogenów do wód Azot niewykorzystany przez rośliny przyczynia się do eutrofizacji środowiska wodnego (N-NH 3 ) optymalne ph dla pobierania fosforu wynosi 6,5 a dla azotu powyżej ph 5 Drogi ucieczki azotu z rolnictwa do wód

35 Odczyn gleb a emisja biogenów do wód c.d. Uregulowanie odczynu gleby jest zabiegiem zmniejszającym poziom strat azotu i fosforu do wód 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

36 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 wapnowania w ograniczaniu emisji biogenów do atmosfery i wód, wskazała wapnowanie jako jedno z podstawowych, rekomendowanych działań ograniczających straty azotu i fosforu do wód

37 Zakwaszenie gleb a toksyczność metali ciężkich 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 Obniżenie odczynu gleby do lekko kwaśnego i kwaśnego powoduje wzrost stężenia w roztworze glebowym, dostępnych dla roślin, ruchomych form metali ciężkich, a tym samym ryzyko podwyższenia wskaźnika ich akumulacji w roślinach Najbardziej podatne na obniżenie odczynu gleby do lekko kwaśnego i kwaśnego są: Cd i Zn - ich mobilność rośnie już przy spadku ph poniżej 6-6,5 Cu i Pb ich mobilność rośnie dopiero przy ph < 5,0 Inni autorzy: Cd i Mn - aktywność rośnie przy ph 5,5-6,0 Zn, Ni, Cu - przy ph 5,5-5,0 Pb - przy ph < 4,5

38 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 apoplaście korzenia kationów zasadowych, głównie wapnia Ca 2+ przez kationy glinu Al 3+ 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

39 Zakwaszenie gleb a toksyczność metali ciężkich c.d. 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 Wapnowanie powinno być stosowane bezwzględnie jako praktyka zmniejszająca ryzyko narażenia środowiska na oddziaływanie metali ciężkich Problem silnego zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi występuje głównie na obszarach przemysłowych naszego kraju, w glebach użytkowanych rolniczo ma znaczenie regionalne

40 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 SO 2, NO x i NH 3, które opadają na gleby w postaci suchego bądź mokrego depozytu, tzw. kwaśnych deszczy

41 Czynniki antropogeniczne a zakwaszanie gleb c.d. Stosowanie nawozów azotowych powoduje zakwaszenie gleb w stopniu tym większym im wyższe są dawki N i im wyższy jest udział formy amonowej w nawozach Do zakwaszenia przyczynia się azot w formie: amonowej NH + 4 mocznika CO(NH 2 ) 2, który w wyniku urolizy również przechodzi w formę amonową Ponadto, jon NH 4+ podlega nitryfikacji, zachodzącej dwustopniowo przy udziale bakterii Nitrosomonas i Nitrobacter.

42 Czynniki antropogeniczne a zakwaszanie gleb c.d. Kwaśne opady i suchy depozyt zanieczyszczeń powietrza jako skutek emisji gazowych głównie w postaci SO 2, NO x i NH 3 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

43 Czynniki antropogeniczne a zakwaszanie gleb c.d. Łączny depozyt protonów wodoru pochodzący z: stosowania nawozów azotowych emisji SO 2 i NO x do zneutralizowania wynosi : 1900 moli H + (nawożenie N 570; SO 2 828; NO x 502 H + /ha/rok) Po uwzględnieniu aktualnego zużycia wapna nawozowego do zneutralizowania protonów pochodzących ze źródeł antropogenicznych, należałoby zastosować jeszcze 56,2 kg/cao/rok Pomimo znacznego obniżenia ładunku protonu, które w ostatnim 25-leciu zmniejszyło się o około 40% presja zakwaszania gleb w Polsce nie uległa znacznemu zahamowaniu

44 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 Koszt wapnowania w ujęciu rocznym Rodzaj nawozu wapniowego Wapno węglanowe (50% CaO) Wapno tlenkowe (60% CaO) Dawka CaO (t) Wartość łączna (zł/ha) Wartość łączna wapnowania w przeliczeniu na rok* (zł/ha) 1, , , , * - koszt wapnowania rozliczono na okres 4-letni Źródło: opracowanie Madej 2017

45 Podsumowanie i wnioski Zakwaszenie stanowi jeden z ważniejszych elementów chemicznej degradacji gleb pomimo 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 SO 2, NO x i NH 3 pochodzących ze spalania surowców energetycznych, głównie węgla i pochodnych ropy naftowej przez przemysł i transport 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% 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

46 Podsumowanie i wnioski c.d. Zakwaszenie gleb pozostaje dużą barierą w produkcji roślinnej i stanowi zagrożenie dla środowiska 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 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

47 Podsumowanie i wnioski c.d. Około 50% gleb użytków rolnych charakteryzuje się bardzo kwaśnym i kwaśnym odczynem, a zużycie nawozów wapniowych jest zbyt niskie w stosunku do potrzeb 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

48 Podsumowanie i wnioski c.d. Koszty zabiegu wapnowania gleb nie mogą być w całości przerzucone, tak jak to dzieje się obecnie, na rolników szczególnie dotyczy to małych gospodarstw na glebach lekkich i bardzo lekkich W obecnych warunkach ekonomicznych rolnicy użytkujący te gleby nie są w stanie podołać wysokim nakładom na zabieg, którego koszt na 1 ha oszacowano na 450 zł rok -1 Dlatego też powinno się umożliwić dofinansowanie zabiegów wapnowania gleb o odczynie poniżej ph 5,5

49 Podsumowanie i wnioski c.d. Bez uregulowania odczynu trudno spodziewać się wzrostu konkurencyjności uzyskiwanych produktów rolnych i zapewnienie odpowiedniej jakości Gleba stanowi dobro ogólnonarodowe i jest zasobem w tym wypadku odnawialnym, jednak pod warunkiem należytego w nią inwestowania Wapnowanie jest jedną z inwestycji w glebę Nawozy wapniowe, mogą pochodzić z bardzo dobrych i bogatych złóż krajowych Zwiększenie ich eksploatacji nie stanowi większego problemu technicznego 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