wapnowania regeneracyjnego gleb w Polsce

Transkrypt

1 Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa Państwowy Instytut Badawczy w Puławach Zakład Żywienia Roślin i Nawożenia Ocena zapotrzebowania na środki wapnujące oraz kosztów wapnowania regeneracyjnego gleb w Polsce Opracował zespół autorów: Doc. dr hab. Janusz Igras Prof. dr hab. Mariusz Fotyma mgr inż. Piotr Ochal K i e r o w n i k Z a k ł a d u Żywienia Roślin i Nawożenia Doc. dr hab. Janusz Igras Puławy, czerwiec

2 Regeneracyjne wapnowanie gleb w Polsce Wprowadzenie Wapnowanie regeneracyjne, określane również jako wapnowanie rekultywacyjne dotyczy zabiegu wapnowania gleb o bardzo kwaśnym i silnie kwaśnym odczynie, którego granicę stanowi ph 5,0. W przyjętej obecnie klasyfikacji odczynu wydziela się gleby bardzo kwaśne o ph poniżej 4,5 i gleby kwaśne o ph 4,6 5,5. Dla potrzeb wapnowania regeneracyjnego konieczne jest wydzielenie nowej kategorii gleb o odczynie ph poniżej 5,0. Wyróżnikiem gleb o odczynie ph poniżej 5.0 jest występowanie w wysokich stężeniach szkodliwych dla roślin, a pośrednio dla zwierząt i ludzi, związków manganu i przede wszystkim glinu. Gleby takie wykazują ponadto szereg ujemnych właściwości biologicznych, fizycznych i chemicznych. Można tu wymienić, ograniczoną aktywność pożytecznych mikroorganizmów (bakterie nitryfikacyjne), podatność na procesy rozmywania i utłaczania, zmniejszoną przyswajalność większości składników pokarmowych roślin (głównie fosforu, potasu i molibdenu) oraz zwiększoną dostępność dla roślin metali ciężkich (głównie kadmu i ołowiu). Dla przykładu, jak wynika z najnowszych badań okręgowych stacji chemiczno rolniczych w grupie gleb bardzo kwaśnych (ph poniżej 4,5) ponad 50% gleb charakteryzuje się bardzo niską i niską zawartością przyswajalnego fosforu, a ponad 65% - bardzo niską i niską zawartością przyswajalnego potasu. W grupie gleb o odczynie obojętnym taką zawartość fosforu wykazuje zaledwie 14% gleb, a potasu ok. 25% gleb. Gleby o ph poniżej 5,0 wykazują ponadto bardzo małą odporności na procesy degeneracyjne, erozję, ubytek zawartości substancji organicznej, a przede wszystkim na dalsze zakwaszanie wynikające z przyczyn antropogenicznych. Na przyczyny antropogeniczne składają się opad kwaśnych substancji z atmosfery (tlenki siarki i azotu oraz amoniak) i zakwaszające działanie nawozów mineralnych, głównie azotowych. Łączny ładunek tych substancji zakwaszających sprowadzony do wspólnego mianownika jonów wodorowych szacowany jest obecnie na około 5 kmol H + ha -1. Dla przybliżenia tej liczby warto przypomnieć, że do zobojętnienia 1 kmol H + konieczne jest zastosowanie 28 kg CaO ha -1. Roczny opad 5 kmol H + ha -1 gleb o ph poniżej 5,0 może doprowadzić w krótkim czasie do całkowitej degradacji takich gleb wyrażającej się rozpadem minerałów ilastych i nagromadzaniem kwaśnych związków próchnicowych. Gleby stanowią zasób nieodnawialny i utrzymanie ich w należytej kulturze stanowi jedno z podstawowych zadań całego społeczeństwa. Utrzymywanie gleb o odczynie ph 2

3 poniżej 5,0 stanowi również zagrożenie dla bezpieczeństwa żywnościowego kraju. Uzyskiwane tutaj plony roślin są małe lub bardzo małe, a produkty roślinne odznaczają się mierną jakością lub są nawet szkodliwe dla zdrowia ludzi i zwierząt gospodarskich. Z powyższych względów poprawa odczynu tych gleb, a przynajmniej doprowadzenie ich do odczynu ph powyżej 5,0 powinno stanowić wyzwanie dla całego społeczeństwa, gdyż sami rolnicy zadaniu takiemu nie podołają. Celem opracowania jest oszacowanie powierzchni użytków rolnych o ph poniżej 5,0 oraz określenie zapotrzebowania na środki wapnujące w rozmiarze koniecznym dla doprowadzenia odczynu tych gleb przynajmniej do bezpiecznej granicy ph powyżej 5,0. Podjęto również próbę wstępnej oceny kosztów zabiegu wapnowania regeneracyjnego gleb w Polsce. Oszacowanie udziału gleb wymagających wapnowania regeneracyjnego Powierzchnia użytków rolnych według GUS w naszym kraju wynosi około 16,2 miliona ha. W opracowaniu dokonano wyliczenia zapotrzebowania na środki wapnujące do wapnowania regeneracyjnego gruntów ornych łącznie z sadami (powierzchnia ok. 12,2 miliona ha) oraz użytków zielonych (powierzchnia ok. 3,3 miliona ha). Udział gleb o odczynie poniżej ph 5,0 z uwzględnieniem kategorii agronomicznej oszacowano na podstawie analizy wyników badań ok. 932 tysięcy próbek gleby z gruntów ornych oraz ok. 59 tysięcy próbek z użytków zielonych zgromadzonych w bazie danych Krajowej Stacji Chemiczno Rolniczej za lata W tabelach 1 i 2 przedstawiono oszacowany udział i powierzchnie gleb gruntów ornych oraz użytków zielonych w przedziałach ph z uwzględnieniem kategorii agronomicznych gleb gruntów ornych. 3

4 Tabela 1. Oszacowany udział i powierzchnie gleb gruntów ornych w ha w przedziałach odczynu o ph poniżej ph 5,0 w grupach kategorii agronomicznych Użytki rolne ha Kategorie ph agronomiczne < 4,0 4 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 suma Bardzo lekkie ,48% 6,27% 5,92% 5,77% 5,30% 4,93% 4,29% 3,90% 3,33% 47,19% Lekkie ,00% 3,24% 3,32% 3,59% 3,52% 3,40% 3,33% 3,25% 3,20% 30,86% Średnie ,13% 2,30% 2,40% 2,57% 2,67% 2,65% 2,75% 2,73% 2,76% 23,96% Ciężkie ,75% 1,15% 1,24% 1,44% 1,58% 1,68% 1,70% 1,83% 1,85% 14,22% ogółem 4,31% 3,44% 3,43% 3,56% 3,47% 3,35% 3,20% 3,09% 2,95% 30,80% Tabela 2. Oszacowany udział w % i powierzchnie użytków zielonych w przedziałach odczynu o ph poniżej 5,0 ph < 4,0 4 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 ogółem Użytki zielone ,64% 4,13% 4,14% 4,48% 4,36% 4,13% 4,18% 3,94% 4,00% 39,00% Największy udział gruntów ornych o odczynie poniżej ph 5,0 stanowiły gleby bardzo lekkie i lekkie odpowiednio 47,2% i 30,9%. Natomiast w grupach gleb średnich i ciężkich udział tych gleb wynosi odpowiednio 24,0% i 14,2%. Z ogólnej powierzchni gleb gruntów ornych ponad 30% tzn. około 3,7 miliona ha wymaga wapnowania regeneracyjnego. Z ogólnej powierzchni użytków zielonych wapnowania regeneracyjnego wymaga 39% tzn. około 1,1 miliona ha. Jak wynika z tabeli 1 i 2 problem gleb wymagających wapnowania 4

5 regencyjnego dotyczy przede wszystkim gleb bardzo lekkich i lekkich oraz użytków zielonych. Oszacowane zapotrzebowanie na środki wapnujące do wapnowania regeneracyjnego Wielkość zalecanych dawek nawozów wapniowych na gleby gruntów ornych jest uzależniona od odczynu gleby i jej składu granulometrycznego (kategorii agronomicznej). Oszacowane zapotrzebowanie na nawozy wapniowe dla gruntów ornych i użytków zielonych oszacowano na podstawie udziału gleb w przedziałach ph z uwzględnieniem kategorii agronomicznej. W tabeli 3 wyliczono wielkość zalecanych dawek nawozów wapniowych na użytki rolne w tonach CaO/ha konieczne dla doprowadzenia wartości odczynu do docelowej wartości ph 5,0. Wielkość dawek CaO/ha wyliczono za pomocą algorytmów programu NawSald. Program ten jest narzędziem aktualnie zalecanym do doradztwa nawozowego, sporządzania planów nawożenia w gospodarstwach rolnych w tym także do ustalania dawek nawozów wapniowych. Tabela 3. Dawki CaO potrzebne do doprowadzenia odczynu gleb do ph 5,0 (t ha -1 ) Ilość CaO potrzebna do doprowadzenia odczynu do ph 5,0 przy odczynie wyjsciowym ph Kategoria agronomiczna gleby < 4,0 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 Bardzo lekkie 4,89 4,07 3,65 3,24 2,83 2,41 2 1,58 1,16 Lekkie 3,92 3,28 2,95 2,62 2,29 1,96 1,62 1,28 0,94 Średnie 3,17 2,73 2,52 2,31 2,1 1,89 1,67 1,48 1,28 Ciężkie 4,46 3,22 2,65 2,11 1,6 1,11 0,66 0,23 - Mnożąc powierzchnie gruntów z tabeli 1 przez zalecane dawki wapna (CaO) z tabeli 3 uzyskano zapotrzebowanie na środki wapnujące w tonach CaO na całą powierzchnię gleb gruntów ornych o określonym odczynie (tabela 4). 5

6 Tabela 4. Oszacowane zapotrzebowanie na środki wapnujące do wapnowania regeneracyjnego gruntów ornych w przedziałach ph (t CaO) Przedziały ph Kategorie agronomiczne Zapotrzebowanie na wapno w tonach CaO < 4,0 4 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 Ogółem Bardzo lekkie Lekkie Średnie Ciężkie Ogółem Mnożąc powierzchnie gruntów z tabeli 2 przez zalecane dawki wapna (CaO) dla gleb lekkich z tabeli 3 uzyskano zapotrzebowanie na środki wapnujące w tonach CaO na całą powierzchnię gleb użytków zielonych w przedziałach ph w tonach CaO na hektar o określonym odczynie (tabela 5). Tabela 5. Oszacowane zapotrzebowanie na środki wapnujące do wapnowania regeneracyjnego użytków zielonych w przedziałach ph (t CaO) Przedziały ph Użytki zielone Zapotrzebowanie na wapno w tonach CaO < 4,0 4 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 Ogółem ton CaO Jak wynika z tabel 4 i 5 ogólne zapotrzebowanie na środki wapnujące dla gleb o ph poniżej 5,0 wynosi około 12,5 mln ton CaO, w tym dla gleb gruntów ornych około 9,6 miliona ton CaO i gleb użytków zielonych około 3 mln ton CaO. Taką ilość środków wapnujących można określić jako maksymalną dla pełnego zrealizowania programu wapnowania regeneracyjnego. Zapotrzebowanie na środki wapnujące na gruntach ornych może ulec zmniejszeniu jeżeli wyłączy się z użytkowania część gleb bardzo lekkich i lekkich. Gleby te w pewnej części są odłogowane, a w części przeznaczone pod zalesienie. Natomiast wapnowanie użytków zielonych jest zabiegiem rzadko stosowanym co można uzasadnić mniejszą szkodliwością bardzo kwaśnego odczynu, niż w glebach gruntów ornych. Specyfika 6

7 użytków zielonych, wiąże się z rodzajem gleb (dominują gleby pochodzenia organicznego), składem botanicznym runi (przewaga traw mniej wrażliwych na kwaśny odczyn gleby) oraz stosunkami wodnymi (wysoki poziom wód gruntowych). Zakładając wyłączenie z programu wapnowania regeneracyjnego części bardzo lekkich i lekkich gleb gruntów ornych oraz znacznej części gleb pod użytkami zielonymi zapotrzebowanie na środki wapnujące w wymiarze minimalnym (absolutnie koniecznym) można przyjąć na ok. 8 milionów ton CaO. Wycena kosztów wapnowania Oszacowane zapotrzebowanie na środki wapnujące do wapnowania regeneracyjnego dla gleb gruntów ornych oraz użytków zielonych wynosi w wymiarze maksymalnym 12,5 miliona ton CaO, a w wymiarze minimalnym 8 milionów ton CaO. Jest to ilość potrzebna do uregulowania odczynu gleb o ph < 4,8 oraz doprowadzenia ich do bezpiecznej granicy odczynu ph > 5,0. Przy średniej cenie jednostki CaO 250 zł/tonę, koszt zakupu środków wapnujących w wymiarze maksymalnym oszacowano na około 3,1 mld zł, a w wymiarze minimalnym na około 2,0 mld zł. Koszt ten nie obejmuje transportu i rozsiewu środków wapnujących na pola. Podsumowanie Gleby gruntów ornych i użytków zielonych Polski wykazują znaczne zakwaszenie wynikające z przebiegu procesów glebotwórczych, oddziaływań antropogenicznych i zbyt małego zużycia nawozów wapniowych. Zakwaszenie gleb powoduje szereg ujemnych skutków polegających na zmniejszeniu ich produktywności i żyzności oraz zmniejszeniu odporności gleb na procesy prowadzące ostatecznie do ich degradacji. Skutki zakwaszenia dotyczą w szczególności gleb o ph < 5,0. Do uregulowania odczynu gleb gruntów ornych i użytków zielonych o odczynie poniżej 5,0 ph konieczne jest dostarczenie rolnictwu odpowiednio ok. 9,6 mln ton CaO oraz około 3 mln ton CaO. Koszt zakupu środków wapnujących przy średniej cenie CaO 250 zł za tonę oszacowano wówczas na 3,125 mld. Oszacowane zapotrzebowanie na wapno może ulec zmniejszeniu jeżeli wyłączy się z użytkowania część gleb bardzo lekkich stanowiących duży udział w ogólnej powierzchni gleb wymagających wapnowania regeneracyjnego, oraz części użytków zielonych. W wymiarze minimalnym zapotrzebowanie na środki wapnujące wyniesie wtedy około 8 milionów ton CaO, a koszt zakupu tych nawozów ulegnie obniżeniu do ok. 2 mld zł. 7