Technologie mikrobiologiczne jako wyzwanie dla nowoczesnego rolnictwa

Transkrypt

1 Technologie mikrobiologiczne jako wyzwanie dla nowoczesnego rolnictwa Dr Izdebski Roman Doradca Polskiej Izby Technologii i Wyrobów Naturalnych III Edycja Europejskiego Kongresu Menedżerów Agrobiznesu r., Bydgoszcz

2 Plan prezentacji 1. Polska Izba Technologii i Wyrobów Naturalnych (PITiWN) 2. Fakty o rolnictwie. 3. Biologizacja i probiotechnologia 4. Korzyści ze stosowania metod mikrobiologicznych w rolnictwie - mechanizmy.

3 Polska Izba Technologii i Wyrobów Naturalnych (PITiWN) Polska Izba Technologii i Wyrobów Naturalnych jest organizacją samorządu gospodarczego działającego na rzecz poprawy jakości żywności, środowiska i zdrowia człowieka poprzez: upowszechnianie, edukację oraz promocję przyjaznych człowiekowi i środowisku technologii i wyrobów naturalnych.

4 PITiWN struktura członkostwa (liczba podmiotów) Producenci, dostawcy środków produkcji rolniczej - 31 Przetwórcy i dystrybutorzy żywności - 12 Producenci rolni - 33 Doradcy, jednostki szkoleniowe, naukowe - 17 Inni (maszyny rolnicze, biomasa, zdrowie) - 32 Fundacje, stowarzyszenia izby rolnicze - 9 Razem 134

5 Zadania rolnictwa zagrożone... "Każda wielka cywilizacja zaczyna upadek od tego, że zapomina o prawdach oczywistych [G.K. Chesterton] Podstawowym zadaniem rolnictwa w każdym państwie jest dostarczanie żywności w wystarczającej ilości i jakości. Bazą dla rolnictwa są żyzne gleby, których zasoby się kurczą; zagrożone jest nawet ich istnienie jeśli nic nie zmienimy; ~1/3 jest zdegradowana [Raport FAO z XII.2016] Błędy w rolnictwie doprowadziły do ponad 2 tys. klęsk głodu, a nawet do upadku cywilizacji.

6 FAKTY znaczenie rolnictwa (1) Świat Na świecie, mln gospodarstw rolnych, 1,5 mld UR (12% pow. Ziemi), 1/3 ogółu zatrudnionych (FAOSTAT). UE-27: 12 mln gospodarstw, 172 mln ha UR, 25 mln zatrudnionych; średnia pow. gosp. 14,3 ha (korporacyjnych 152 ha), 69% gospodarstw <5 ha, a 2,7% ma >100 ha i użytkuje 50% UR [FSS 2010] W 2013 r. w Polsce [GUS 2013]: powierzchnia UR: 16,5 mln ha, śr. gosp. = 10,25 ha (11,79 ha) ogólna liczba gospodarstw 1,459 mln (>1 ha), w tym tych 100 ha było 04,%, ale użytkowały 21,2% UR!

7 FAKTY (2) Od 1990 r. na całym świecie utracono 75% różnorodności genetycznej upraw rolnych [COM/2011/0244 końcowy]; z ok. 50 tys. gatunków roślin jadalnych ryż, pszenica i kukurydza zaspakajają aż 2/3 potrzeb żywieniowych [Mayor F., 2011], a w przemysłowym chowie świń wykorzystuje się jedynie 5 ras [Seedling 2010], 70% światowych zasobów wody słodkiej jest zużywane przez rolnictwo [Nellemann C. et al. UNEP 2009] W okresie zużycie nawozów syntetycznych wzrosło prawie 13-stokrotnie (z 14 do 180 mln ton) [Brown L.R., 2014], a produkcja pestycydów prawie 9- cio krotnie ( ) [Green et al., 2005] Przemysłowe rolnictwo zwiększa emisję GHG, łącznie z wylesianiem pod uprawy rolne, przetwórstwem żywności, jej pakowaniem, dystrybucją, transportem, marnotrawstwem daje to 40% [Steinfeld, H., et al. 2006]

8 FAKTY (3) Roczne koszty środowiskowe związane ze stratami biologicznie czynnych związków azotu tzw. reaktywnego azotu w Europie szacowane są na mld [The European Nitrogen Assessment] Ok. 45% gleb w Europie charakteryzuje się niską lub bardzo niską zawartością materii organicznej [The European environment state and outlook 2010] Roczne koszty degradacji gleb dla państw UE-25 szacuje się na 39 mld EUR [Land degradation and Desertification, 2009]; w Polsce w okresie ostatnich 30 lat w polskich glebach zawartość węgla organicznego zmniejszyła się o 10-20% [Skłodowski P.,Bielska A., 2009] Niska jakość odżywcza żywności, w tym do 100% mniejsza zawartość witamin, minerałów i pierwiastków śladowych niż ta z lat 80-tych ub. wieku [Davies D.R., 2009, Barański M. et al., 2014]

9 FAKTY (4) Przemysłowy chów zwierząt i wzrost antybiotykooporności (AMR); 50 tys. ludzi w Europie i w USA umiera co roku z braku skutecznych antybiotyków [The Guardian 2016, EMA ] Wzrasta znaczenie ilości zasobów zużytych do wytworzenia produktu i redukcji odpadów przy jego wytworzeniu (= ślad ekologiczny) Konkluzja: Obecny model rolnictwa nie jest w stanie zaspokoić potrzeb żywnościowych rosnącej populacji [IAASTD Synthesis report,2009]

10 Biologizacja rolnictwa dla zrównoważonego rozwoju... Biologizacja rolnictwa: zastosowanie w rolnictwie praw biologicznych rządzących procesami zachodzącymi w organizmach żywych w rolnictwie [Słownik jęz. polsk. PWN, PITiWN] To operowanie w rolnictwie głównie biologicznymi czynnikami plonotwórczymi, takimi jak komposty, obornik, biopreparaty, racjonalne płodozmiany, fitomelioracje, wysokoplenne odmiany odporne na agrofagi, retencja azotu biologicznego przez rośliny motylkowate, w celu wyprodukowania zdrowszej żywności oraz dla ochrony środowiska [Leksykon przyrodniczy polsko-angielski, 2014] Do biopreparatów zaliczamy technologie mikrobiologiczne!

11 Probiotechnologia jako jedna z metod biologizacji Probiotechnologia (gr. pro bios dla życia oraz techne sztuka, umiejętność) to sposób wytwarzania i stosowania niemodyfikowanych genetycznie kompozycji (konsorcjów) pożytecznych mikroorganizmów i ich metabolitów zawartych łącznie w fermentowanej mieszaninie z naturalnych składników, w celu poprawy efektywności i bioasekuracji w rolnictwie, w rewitalizacji i ochronie środowiska, jak również w gospodarstwie domowym i życiu człowieka w celu poprawy zdrowotności i jakości życia [Leksykon..2014] Sposób wytwarzania i stosowania kompozycji pożytecznych mikroorganizmów, ich metabolitów i naturalnych komponentów w rolnictwie, ochronie środowiska, i innych ekosystemach.

12 Rola mikroorganizmów bez nich nie byłoby życia (1) Mikroorganizmy pojawiły się jako pierwsze organizmy na naszej planecie ok. 3,5 mld lat temu strażnicy życia. Można je spotkać w każdym zakątku Ziemi: w powietrzu, ziemi i wodzie, na i w roślinach, zwierzętach i człowieku. Stanowią one ponad 80% wagi całego świata ożywionego, co samo w sobie określa ich wagę w funkcjonowaniu łańcucha życia. [

13 Rola mikroorganizmów w przyrodzie (2) 1. Udział w obiegu pierwiastków (rozkład biologiczny): mineralizacja martwych organizmów i resztek organicznych asymilacja wolnego azotu z powietrza (bakterie brodawkowe, promieniowce, sinice) 2. Działanie glebotwórcze 3. Tworzenie symbioz z wieloma organizmami 4. Kontrola rozwoju innych organizmów (np. mikroorganizmy pożyteczne i chorobotwórcze) 5. Unieszkodliwianie toksycznych związków chemicznych i jonów metali [Sas Paszt et al. 2014]

14 Świat pożytecznych mikroorganizmów: jak to działa? Dominujące patogenne FAKULTATYWNE Dominujące pożyteczne 5% 90% 5% [Higa 2003, 2004] Kompletny bank genów dla świata wyższego, ponad 80% wagi całego świata ożywionego, fundament przemiany materii, gigantyczny potencjał rozwiązań rolnictwie i nie tylko...

15 Mikroorganizmy w glebie Najwięcej mikroorganizmów znajduje się: na korzeniach roślin ze względu na wydzieliny korzeniowe w warstwie próchnicznej gleby ze względu na jej zasobność w składniki pokarmowe Wśród zabiegów agrotechnicznych takich jak orka, płodozmian i wzbogacanie gleby w masą organiczną szczepienie gleby inokulantami mikroorganizmów najszybciej wpływa na jakość gleb [Sharma Sushil K. et al., 2010]

16 Technologie mikrobiologiczne - korzyści w uprawie gleby Poprawa struktury gleby - niższe koszty jej uprawy Wzrost przyswajalności składników pokarmowych - niższe koszty nawożenia Większa różnorodność biologiczna więcej PM zwalczających agrofagi Obniżenie kwasowości gleb [Tyburski J., Łachacz A. 2007, Marczakiewicz J. 2010, Gacka S., Izdebski R. i Kolbusz S., 2013, Kud et al. 2015, ProBio Emy. Pożyteczne mikroorganizmy , Serafinowicz M. Izdebski R. 2016]

17 Technologie mikrobiologiczne - korzyści w uprawie roślin Wzrost plonów i ich jakości (ziemniak, zboża, rzepak, warzywa, owoce) Wzrost naturalnej odporności roślin na choroby i szkodniki i zwalczanie patogenów glebowych np. Bacillus spp. i Pseudomonas spp. i Trichoderma spp. Lepsze przystosowanie się roślin do zmiennych warunków środowiskowych takich jak susze, przymrozki, zasolenie gleby, choroby i szkodniki czy nadmiar pestycydów Korzyści ekonomiczne: w zależności od uprawy, rodzaju chowu, roku [Song D. et. all., 2012., Zarzecka K. i Gugała M., 2012, Berg G. 2009, Solarska e. 2012, Kosakowski K. et al. 2014, Pożyteczne mikroorganizmy , Herbinger G., 2015, Sas Pasz et al., 2015, Solarska W, Marzec M., 2015, Izdebski R r.]

18 Technologie mikrobiologiczne - korzyści w chowie zwierząt Bioasekuracja wybiegów i pastwisk Poprawa mikroklimatu w budynkach inwentarskich (higienizacja) Poprawa jakości pasz i wody (zaszczepianie, dodatki) Wzrost naturalnej odporności zwierząt na choroby i szkodniki i obniżenie kosztów leczenia zwierząt Wyższa jakość produktów zwierzęcych (mleka, mięsa) Likwidacja odorów i redukcja GHG (uszlachetnianie obornika, gnojówki, gnojowicy [Kosakowski K. 2016, Mandecki et al. 2016, Warych E. 2016, Skonieczny A., Skonieczny P. 2016, Pożyteczne mikroorganizmy ]

19 Rola mikrobiomu. Mikrobiom to: ogół mikroorganizmów występujących w danym siedlisku Może to być mikrobiom gleby, roślin, zwierzęcia, człowieka Dopiero poznajemy jego olbrzymie znaczenie, wzajemne relacje między mikroorganizmami i ich wpływ na zdrowie gleby, roślin, zwierząt i człowieka. Optymizm związany z poznaniem genomów żywych organizmów uległ znacznemu osłabieniu.

20 Szanse technologie mikrobiologiczne wg nauki Mikroorganizmy, mogą stać się niebawem nową alternatywą dla produkcji rolniczej. W przyszłości mogą one umożliwić przejście z rolnictwa konwencjonalnego (bazującego na chemii) do rolnictwa, które poprawnie rozwijając się byłoby przy tym ekonomiczne, ekologiczne i społecznie opłacalne. [Kaczmarek Z. et al. 2007]

21 Wnioski Konieczność dokonania zasadniczych zmian w polityce i praktyce, które zatrzymają tendencję dalszej utraty różnorodności biologicznej, w tym przede wszystkim jakości gleb [IAASTD, 2009] Dostarczać glebie, roślinom, zwierzętom tego co potrzebują i usuwać to, co toksyczne Docierać do przyczyn, a nie zwalczać skutki! Technologie mikrobiologiczne odbudowują korzystne relacje gleba - roślina- zwierzęta człowiek i ratują nasze zdrowie.

22 Ważne jak będziecie Państwo traktować glebę, jak o nią zadbacie, by dała zdrowe płody, które będą potem służyć zdrowiu ludzi. Jesteście lekarzami gleby. A dobry lekarz zapobiega chorobie, a tabletkę daje tylko wtedy, gdy inne metody zawiodą. Czego Wam wszystkim życzę Roman Izdebski roman.izdebski@ wp.pl

23 Żródło: Korzyści: obliczenia R. zmniejszone Izdebski na podstawie nawożenie danych dostarczonych np. przez w Mgr uprawie inż. Jan Marczakiewicza. ziemniaków Żródło: obliczenia R. Izdebski na podstawie danych dostarczonych przez Mgr inż. Jana Marczakiewicza. Zalecane Redukcja w % N w kg/ha ,0 P 2 O 5 w kg/ha ,8 K 2 O w kg/ha ,1 Wysoka jakość ziemniaków potwierdzona przez odbiorcę (Frito Lay w Grodzisku Mazowieckim) Dodatkowa korzyść w latach o niekorzystnych warunkach pogodowych (np. przy suszy w 2015 r. przyspieszony rozwój wczesnych ziemniaków, które zdążyły jeszcze skorzystać z wiosennej zawartości wody w glebie). Na słabych glebach przy uprawie roślin o dużych potrzebach pokarmowych trudno zrezygnować z nawożenia mineralnego.

24 Stosowane naturalne technologie Żródło: obliczenia R. Izdebski na podstawie danych dostarczonych przez Mgr inż. Jan Marczakiewicza. Żródło: obliczenia R. Izdebski na podstawie danych dostarczonych przez Mgr inż. Jan Marczakiewicza. Ziemniaki Zaprawianie EM Farma w l/ha Zabiegi profilaktyczne w l/ha 2 x 20 2 x 15 2 x 20 2 x 20 2 x 20 Razem ProBioEmy w l/ha Herbagreen Biogen Kukurydza Razem ProBioEmy w l/ha Herbagreen Oraz: poplony ozime (głównie żyto oraz gorczyca) - działają fitosanitarnie, sfermentowane obierki i odpady ziemniaczane, pofermentacyjna biomasa z kukurydzy.

25 Korzyści ekonomiczne: ziemniak i kukurydza Żródło: obliczenia R. Izdebski na podstawie danych dostarczonych przez Mgr inż. Jan Marczakiewicza. Ziemniak: korzyści ekonomiczne po zastosowaniu technologii mikrobiologicznych w zależności od roku zł/ha Kukurydza na ziarno: korzyści w zależności od roku zł/ha