WPŁYW WIELOLETNIEGO NAWOŻENIA GNOJÓWKĄ BYDLĘCĄ PASTWISKA NA JAKOŚĆ WODY GRUNTOWEJ

Transkrypt

1 WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE 005: t. 5 z. () WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS s Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, 005 WPŁYW WIELOLETNIEGO NAWOŻENIA GNOJÓWKĄ BYDLĘCĄ PASTWISKA NA JAKOŚĆ WODY GRUNTOWEJ Tadeusz SIERADZKI Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, Dolnośląski Ośrodek Badawczy we Wrocławiu Słowa kluczowe: gnojówka, pastwisko, woda gruntowa, wpływ nawożenia S t r e s z c z e n i e W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu wieloletniego nawożenia pastwiska gnojówką bydlęcą na jakość wody gruntowej. W badaniach zwrócono szczególną uwagę na stężenie związków azotu i fosforu. Stwierdzono niewielki wpływ nawożenia na stężenie tych związków w wodzie gruntowej, które odpowiadały II i III klasie jakości wód podziemnych, podobnie jak na terenie nienawożonym gnojówką. Badania wykazały również większe zanieczyszczenie wody gruntowej azotem amonowym niż azotanowym oraz obecność w niej zanieczyszczeń organicznych. WSTĘP Gnojówka jest płynnym nawozem organicznym, odgrywającym ważną rolę w żywieniu roślin i kształtowaniu żyzności gleby. Jak inne nawozy organiczne, zawiera składniki pokarmowe, łącznie z mikroelementami, występuje w niej mało fosforu i dlatego wykorzystując ją rolniczo, należy stosować uzupełniające nawożenie tym pierwiastkiem. Pełne wykorzystanie składników pokarmowych, bez szkody dla wód gruntowych, następuje gdy przestrzega się zasad racjonalnej gospodarki nawozami. Zasady te zostały zawarte w odpowiednich przepisach prawnych, takich jak: Ustawa o nawozach i nawożeniu [000], Ustawa o zmianie ustawy o nawozach i nawożeniu [004], Rozporządzenie MŚ w sprawie szczegółowego stosowania nawozów oraz prowadzenia szkoleń z zakresu ich stosowania Adres do korespondencji: dr inż. T. Sieradzki, Dolnośląski Ośrodek Badawczy IMUZ, ul. Powstańców Śl. 98, 5- Wrocław; tel. +48 (7) , mko@dob-imuz.pl

2 7 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 5 z. () [00]. Do najważniejszych zasad należą: dostosowanie dawek azotu, fosforu i potasu do potrzeb pokarmowych uprawianych roślin oraz przestrzeganie optymalnych terminów nawożenia. Pominięcie ich prowadzi do wymycia składników pokarmowych z gleby do wód gruntowych lub zmycie z powierzchni gleby do cieków i zbiorników wodnych. Dla wód powierzchniowych i gruntowych szczególnie niebezpieczne są tak zwane składniki biogenne, do których zalicza się azot i fosfor. Powodują one rozwój fitoplanktonu i zarastanie stawów oraz jezior. W wodach przeznaczonych do picia niebezpieczne są azotany, które mogą wywoływać groźne choroby ludzi i zwierząt. W trosce o czystość wód przepisy ustawy o nawozach i nawożeniu ograniczają łączną ilość azotu całkowitego wniesionego w ciągu roku do gleby w nawozach naturalnych do 70 kg na ha użytków rolnych. Taka ilość azotu znajduje się w przybliżeniu w 40 m gnojówki [MAĆKOWIAK, 00]. Istnieje wiele sposobów przeciwdziałających stratom azotu na skutek wymywania. Na gruntach ornych skutecznym zabiegiem jest pozostawianie w glebie materiału wysokoenergetycznego, na przykład słomy lub resztek pożniwnych. Najskuteczniejszy sposób przechwytywania nadmiaru zgromadzonych w glebie azotanów to utrzymanie całorocznej okrywy roślinnej na powierzchni gleby i taki warunek spełniają trwałe użytki zielone, na których straty azotu w wyniku wymywania są najmniejsze [SAPEK, 995]. Badania podjęto w celu oceny skuteczności trwałego użytku zielonego (pastwiska) nawożonego gnojówką bydlęcą w ograniczaniu zanieczyszczeń, głównie azotu i fosforu, w wodzie gruntowej. CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU I METODY BADAŃ Badania przeprowadzono w latach w Paruszowicach, w woj. opolskim, na pastwisku o powierzchni 5 ha, położonym na glebach nizinnych piaskowych, średnio wilgotnych, zaliczanych do III klasy bonitacyjnej. W poziomie darniowym profilu glebowego stwierdzono: g N kg, 5 g P kg,,7 g K kg oraz 5,95 g C org kg. Powierzchnia pastwiska miała niewielki spadek w kierunku płynącej u jego podstawy rzeki Pratwa (o szerokości dna,0 m). W latach poprzedzających badania (995000) było ono nawożone gnojówką bydlęcą w dawce 50 m na ha, zawierającej 60 kg azotu ogólnego, poza tym wypasano na nim przez pięć miesięcy w roku 00 SD bydła. Na podstawie danych z literatury szacuje się, że w związku z wypasem wnoszono dodatkowo ok. 0 kg azotu na ha [KUTERA, 994; MAZUR, MAĆKOWIAK, 978; ROMANIUK, 995]. Łączna dawka azotu na ha wynosiła rocznie 80 kg. Od 00 r. zmniejszono dawkę gnojówki do 5 m ha rok, zwiększono natomiast liczbę wypasanego bydła do 0 SD. Skład chemiczny gnojówki pobranej do badań trzykrotnie w latach nie różnił się znacznie. Zawierała ona średnio: 4, kg azotu, 0,9 kg fosforu i,4 kg potasu

3 T. Sieradzki: Wpływ wieloletniego nawożenia gnojówką bydlęcą pastwiska... 7 w m. Oprócz nawożenia organicznego w okresie badań stosowano również nawożenie mineralne w ilości: 60 kg N ha rok, 7 kg P ha rok i 50 kg K ha rok. Łączne roczne dawki azotu, fosforu i potasu wnoszone na pastwisko z gnojówką, nawozami mineralnymi i na skutek wypasu wynosiły odpowiednio: 80, 67 i kg. Dawki te dwukrotnie przekraczały potrzeby pokarmowe traw względem azotu, odpowiadały tym potrzebom względem fosforu oraz wielokrotnie przekraczały zapotrzebowanie na potas [CZUBA, 996]. W celu prowadzenia badań jakości wody gruntowej oraz wahań poziomu jej zwierciadła zainstalowano trzy piezometry o średnicy 80 mm na terenie obiektu i jeden kontrolny poza jego granicami. Próbki wody gruntowej do badań pobierano co dwa miesiące przez lata. Analizy chemiczne wód obejmowały oznaczenia 6 podstawowych wskaźników charakteryzujących: zawiesinę, stężenie substancji organicznej (BZT 5 i ChZT), azotu amonowego (N-NH 4 ) i azotanowego (N-NO ) oraz fosforu ogólnego (P). Oznaczenia próbek wykonywano metodami powszechnie stosowanymi w laboratoriach [DROZD, LICZNAR, WEBER, 00; HERMANO- WICZ i in., 976; Zestaw norm, 999], tzn.: ph metodą potencjometryczną, zawiesiny metodą wagową bezpośrednią, BZT 5 metodą redukcji jonów jodkowych, ChZT metodą dwuchromianową, N-NH 4 i N-NO metodą kolorymetryczną indofenolową, P metodą kolorymetryczną z molibdenianem. Wszystkie wyżej wymienione analizy wykonano w laboratorium wodno-ściekowym Dolnośląskiego Ośrodka Badawczego IMUZ we Wrocławiu. WYNIKI BADAŃ Azot dostarczany na pastwisko w ilości dwukrotnie większej od potrzeb pokarmowych traw nie był wykorzystywany w całości. Rośliny pobierały go w formie azotanowej w ilościach zgodnych z wymaganiami pokarmowymi, pozostała niewykorzystana część tego związku ulegała przemieszczaniu z prędkością około m rocznie poza strefę korzeniową [SAPEK, 996] w kierunku wody gruntowej. W czasie badań stężenie azotu azotanowego w wodzie gruntowej na pastwisku było nieznacznie większe (z wyjątkiem studzienki nr ) od stężenia w studzience kontrolnej, usytuowanej powyżej jego granicy. Maksymalne stężenie, wynoszące 6,4 mg N-NO dm, wystąpiło dwukrotnie wiosną w studzience nr w warunkach wysokiego poziomu wody gruntowej. Przekraczało ono minimalnie stężenie graniczne dla II klasy jakości wód podziemnych, tj. 5,6 mg N-NO dm [Rozporządzenie..., 004]. Najmniejsze stężenie azotu azotanowego, w granicach,8,5 mg dm, stwierdzono w lipcu w warunkach niskiego poziomu wody gruntowej (,7,0 m) tabela. Druga z form mineralnych azotu azot amonowy dobrze sorbowana przez kompleksy sorpcyjne gleb zwięzłych w warunkach lekkich gleb pastwiska nie była zatrzymywana w całości. Dawki azotu, nie powodujące przekroczeń w wodzie

4 74 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 5 z. ()

5 T. Sieradzki: Wpływ wieloletniego nawożenia gnojówką bydlęcą pastwiska... 75

6 76 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 5 z. ()

7 T. Sieradzki: Wpływ wieloletniego nawożenia gnojówką bydlęcą pastwiska gruntowej stężenia granicznego azotu azotanowego dla III klasy jakości wód podziemnych, przyczyniały się do dużego stężenia azotu amonowego największe wystąpiło w pierwszym miesiącu badań, tj. w maju 00 r. We wszystkich studzienkach przekraczało ono, a w studzience kontrolnej nawet mg N-NH 4 dm. W pozostałym okresie stężenie N-NH 4 w wodzie gruntowej było już mniejsze w granicach,7 mg dm i odpowiadało wartościom od II do IV klasy jakości wód podziemnych. Trudno o podanie dokładnej przyczyny dużego stężenia azotu amonowego w badanych wodach w maju 00 r. Mogło ono być spowodowane przenikaniem tego związku z górnych warstw profilu glebowego do wody gruntowej poprzez naruszoną strukturę gleby w sąsiedztwie niedawno zainstalowanych studzienek. Inny badany biogenny wskaźnik jakości wody gruntowej to fosfor. Związki fosforu, mimo że nie są szkodliwe dla zdrowia, są niepożądane w wodzie do picia, gdyż sprzyjają rozwojowi mikroorganizmów. Poza tym ich obecność w wodzie do spożycia przez ludzi budzi obawy natury higieniczno-sanitarnej, tym bardziej jeśli związki fosforu występują jednocześnie ze związkami azotowymi. Wówczas fosforany i azotany mogą pochodzić z rozkładu związków organicznych i świadczyć o zanieczyszczeniu wody. Fosfor jednak, w przeciwieństwie do azotu, przemieszcza się w glebie w niewielkich ilościach w razie stosowania nadmiernych dawek płynnych nawozów organicznych przez wiele lat [CZUBA, 996]. Dlatego też należy sądzić, że dawki fosforu, wynoszące 67 kg ha rok, wprowadzone na pastwisko w Paruszowicach nie przyczyniały się do zanieczyszczenia tym składnikiem wody gruntowej. Stężenie fosforu w badanych wodach gruntowych na pastwisku i poza jego granicami w okresie badań nie przekraczało 0,5 mg P dm i odpowiadało stężeniu dopuszczalnemu dla III klasy jakości wody podziemnej. Maksymalne wartości tego stężenia ( mg Pdm ) wystąpiły w lipcu 00 r. (tab. ). Kolejnym badanym wskaźnikiem jakości wody była zawiesina ogólna. Zawiesiny należą do grupy wskaźników organoleptycznych. Zawierają substancje pochodzenia naturalnego, takie jak: cząstki gliny, drobnego piasku oraz mikroorganizmy wodne. Szczególną cechą substancji zawieszonych w wodzie jest ich zdolność do sorbowania jonów metali i występujących w niej związków organicznych. Z tego względu woda zawierająca dużą ilość zawiesin i koloidów może równocześnie zawierać znaczną ilości substancji toksycznych. W związku z tym, zgodnie z przepisami, woda do picia nie powinna zawierać zawiesin [Rozporządzenie..., 004]. W wodzie gruntowej badanego obiektu w Paruszowicach zawiesiny występowały, lecz ich zawartość, poza zanotowanymi we wrześniu 00 r., w maju 00 r. i listopadzie 004 r., nie różniła się zbytnio od stwierdzonej w studzience kontrolnej (tab. ). Badano również zanieczyszczenie wody gruntowej substancją organiczną. Wskaźników tego zanieczyszczenia (BZT 5 i ChZT) nie uwzględniono jednak w aktualnie obowiązujących przepisach [Rozporządzenie, 004], dlatego wyniki badań odniesiono również do przepisów z 000 r. [Rozporządzenie..., 000].

8 78 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 5 z. () W załączniku tego rozporządzenia, w którym zamieszczono normy jakości dla wody w kąpieliskach, wartość graniczną BZT 5 ustalono na 6 mg O dm. W wodzie gruntowej pastwiska w Paruszowicach BZT 5 było, z wyjątkiem maja 00 i lipca 00 r., mniejsze od 6 mg O dm. W celu ściślejszego scharakteryzowania zanieczyszczeń organicznych w wodzie gruntowej badano również wartość ChZT, oznaczaną metodą dwuchromianową. Stosując tę metodę, uzyskuje się wysoki stopień utlenienia związków organicznych, tj. od 95 do 00% wartości teoretycznej. Utlenianiu ulegają w niej również związki odporne na działanie drobnoustrojów. Zgodnie z Rozporządzeniem... [000] wartość tego wskaźnika nie mogła przekraczać 5000 μg O dm (tj. 5 mg O dm ). W wodzie gruntowej na pastwisku i poza jego granicami w studzience kontrolnej wartości ChZT kilkakrotnie przekraczały wartość graniczną. Źródłem substancji organicznej w badanej wodzie gruntowej mogły być odchody wydalane przez zwierzęta. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Dawki azotu dwukrotnie większe od potrzeb pokarmowych traw (z gnojówki od bydła, wypasu zwierząt i z nawozów mineralnych) stosowane na pastwisku w Paruszowicach nie spowodowały nadmiernego zanieczyszczenia wody gruntowej azotem azotanowym. Stężenie tej formy azotu dwukrotnie w okresie badań przekroczyło nieznacznie wartość graniczną dla II klasy jakości wód podziemnych. W pozostałym okresie było mniejsze, a w porównaniu ze stężeniem azotu azotanowego w studzience kontrolnej nieznacznie większe. Stężenie azotu amonowego w wodzie gruntowej na pastwisku odpowiadało II IV klasie jakości wód podziemnych. W ostatnim roku badań było ono wyraźnie większe od stężenia tego związku w studzience kontrolnej, co wskazywało na powolne i stopniowe przenikanie tej formy azotu w profilu glebowym do wody gruntowej. Nie badano zanieczyszczenia wody gruntowej potasem. Związki potasu występujące w wodzie nie mają większego znaczenia technologicznego ani szkodliwego wpływu na zdrowie ludzi. Przeprowadzone badania upoważniają do sformułowania poniższych wniosków.. W ciągu lat badań pastwiska nawożonego od 995 r. gnojówką bydlęcą nastąpiło zanieczyszczenie wody gruntowej związkami mineralnymi azotu większe formą amonową (IIIV klasa jakości wody), a azotanową mniejsze (II klasa jakości wody).. W okresie badań nie stwierdzono wyraźnego wpływu nawożenia gnojowicą na stężenie fosforu w wodzie gruntowej. Stężenie tego pierwiastka było w niej zbliżone do występującego w studzience kontrolnej usytuowanej na terenie nienawożonym i odpowiadało III klasie jakości wody.

9 T. Sieradzki: Wpływ wieloletniego nawożenia gnojówką bydlęcą pastwiska Woda gruntowa na pastwisku zawierała zawiesinę ogólną oraz zanieczyszczenia organiczne, o których świadczą stwierdzone wartości BZT 5 i ChZT. W aktualnie obowiązujących przepisach nie określa się wartości granicznych dla tych wskaźników, w związku z czym wody podziemne przeznaczone do spożycia nie powinny zawierać zanieczyszczeń organicznych. LITERATURA CZUBA R., 996. Nawożenie mineralne roślin uprawnych. Police: Zakł. Chemiczne POLICE S.A. ss. 4. DROZD J., LICZNAR M., WEBER J., 00. Gleboznawstwo z elementami mineralogii i petrografii. Wrocław: AR ss. 0. HERMANOWICZ W., DOŻAŃSKA W., DOJLIDO J., KOZIOROWSKI B., 976. Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków. Warszawa: Arkady ss. 59. KUTERA J., 994. Gospodarka gnojowicą. Wrocław: AR ss. 70. MAĆKOWIAK CZ., 00. Nawozy organiczne, jak stosować zgodnie z Ustawą. Agrochemia nr s. 0. MAZUR T., MAĆKOWIAK CZ., 978. Nawożenie gnojowicą. Warszawa: PWRiL ss. 0. ROMANIUK W., 995. Gospodarka gnojowicą i obornikiem. Warszawa: NFOŚiGW ss. 89. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 4 września 000 r. w sprawie warunków, jakim powinna odpowiadać woda do picia i na potrzeby gospodarcze, woda w kąpieliskach, oraz zasad sprawowania kontroli jakości wody przez organy Inspekcji Sanitarnej. Dz.U. 000 nr 8 poz. 97. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia czerwca 00 r. w sprawie szczegółowego sposobu stosowania nawozów oraz prowadzenia szkoleń z zakresu ich stosowania. Dz.U. 00 nr 60 poz. 66. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia lutego 004 r. w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód. Dz.U. 004 nr poz. 84. SAPEK A., 996. Zagrożenia zanieczyszczenia wód w wyniku działalności rolniczej. Post. Nauk Rol. z. 440 s SAPEK B., 995. Wymywanie azotanów oraz zakwaszanie gleby i wód gruntowych w aspekcie działalności rolniczej. Mater. Inf. 0. Falenty: IMUZ ss.. Ustawa z dnia 6 lipca 000 r. o nawozach i nawożeniu. Dz.U. 000 nr 89 poz. 99. Ustawa z dnia kwietnia 004 r. o zmianie ustawy o nawozach i nawożeniu. Dz.U. 004 nr 9 poz Zestaw norm, 999. Woda i ścieki. Warszawa. Wydaw. Norm Alfa-Wero.

10 80 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 5 z. () Tadeusz SIERADZKI THE INFLUENCE OF LONG-TERM FERTILISATION OF A PERMANENT PASTURE WITH LIQUID MANURE ON THE GROUND WATER QUALITY Key words: influence, fertilisation, pasture, cattle liquid manure, ground water S u m m a r y The paper presents results of studies on the influence of long-term fertilisation of a permanent pasture with cattle liquid manure on the ground water quality with special reference to nitrogen and phosphorus content. The study showed a negligible effect of fertilisation on nitrate nitrogen and phosphorus concentrations in the ground water. Concentrations of these components met the standards for the II and III class ground water quality. Both the components occurred in ground waters in quantities similar to those found in non-fertilized areas. The studies also showed greater ground water contamination with ammonium nitrogen than with nitrate nitrogen and the presence of organic pollutants in this water. Recenzenci: prof. dr hab. Andrzej Sapek prof. dr hab. Zdzisław Zabłocki Praca wpłynęła do Redakcji r.

11 Tabela. Wskaźniki jakości wody gruntowej w okresie badań (00004) Table. Indices of ground water quality in the study period (00004) Nr studzienki Well No 0 ) 0 ) 0 ) 0 ) 0 ) Data badań Date Zawiesina ogółem Total suspension BZT 5 BOD 5 ChZT Cr COD Cr Azot ogółem Total nitrogen mg dm Azot amonowy Ammonium nitrogen Azot azotanowy Nitrate nitrogen Fosfor Phosphorus Poziom wody gruntowej Level of ground water m ,4 4,, 4, ,0 5,0 5,5 5, ,0,0 9,0..0,0 7,0,0 4,0.0.0, 8,9 7,5 6,0 8,0 4,5,0,4 7,0,6,4,4,4, 4,0 5,5 4,0,8 9,0,8,8 4,0 7, 4,0 40,0 9,8 4,9,,4 7,5 7,4 9,9 9,9,7,,7 9, 6,0 8,8 6,,0 5,9,4, 7,6 7,4 6,9 9, 7,0 6,6 8,,,5,,4,,0,6 0,9,,7 0,5,0,,4 5,8,0,5,5,4,8 4,8,4,,4,5 6, 0, 0, 0,,4,5,50 5,5,4,45,60,8 0,67,6,4 0,0,66,7

12 cd. tab. 0 ) 0 ) 0 ) 0 ) 0 ) 0 ) , 6,9 7, ,8 8,6 7,0.07.0, 4,8,6, ,0,5 8,8 9, ,0 5,0 7,0, ,0 8,9,9,0,,0,4,7,6, 7,0,8,5,6,4,4,8,,6,8,6,9, 5,6, 6,8 9,0,0 7,,0 9,8 40,9,9, 6,6 9,8,6 7,,4 8,6 4,5 7,7, 9, 6,8 9, 5,0 5,8 5,6 6,,7 8, 7,6 7,8 7,0,0,9, 6,8 8,7 7,,9, 7,9 7, 0,5,, 0,,8,,,4,0 0,,,4 6,4,, 6,4,,0,,8,,6 4,8 4,,4,0 5,,6,5 4,9 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,,8,5,4,0,96,7,74,8,9,77 0,9,0,85 0,4,9,60,55,78

13 cd. tab. 0 ) 0 ) 0 ) 0 ) 0 ) , 9, ,0 5,0,5, ,0 8,0 7,0 5, ,,, ,,0, ,5 9, 6,4,4 9,6,, 5,5,,,6,4 0,9,7,6 0,9,,8,4,8 4,9 4,8 9, 4, 9, 9,0 8,6 44,6 9,7, 8,9 7,7 8,6 9,9,7 48,7 9,7 4,,6 6,5 4,7 6,,,4 4,6,7, 4,5 4,,0 6, 5,0 5,7 6,4 9, 8, 6,7 7,,4 0,,,0 0,,, 0,5,,0,,5 4,,5 5,5 4,4 0,5,4 5,,, 4,7,8 4,7,7,7 4,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 4 0,08,0 0,55 4 0,05,4,6,4 5,65,8,08,77,78 5,88,50 0 ) Studzienka kontrolna. ) The control well.