Funkcje i zadania uprawy roli do lat 60-tych XX wieku (rolnictwo bez agrochemii) Zadania uprawy roli: redukcja zachwaszczenia; zwiększenie dostępności

Transkrypt

1 UPRAWA BEZPŁUŻNA KORZYŚCI EKONOMICZNE I ENERGETYCZNE Janusz Smagacz Plan prezentacji 1. Zadania uprawy roli w przeszłości. 2. Przesłanki do wprowadzenia modyfikacji w uprawie roli. 3. Plonowanie roślin w rożnych systemach uprawy roli. 4. Przyczyny spadku plonów. 5. Wpływ systemów uprawy roli na wybrane właściwości gleby. 6. Porównanie efektywności ekonomicznej i energetycznej różnych technik uprawy roli. 7. Podsumowanie.

2 Funkcje i zadania uprawy roli do lat 60-tych XX wieku (rolnictwo bez agrochemii) Zadania uprawy roli: redukcja zachwaszczenia; zwiększenie dostępności składników nawozowych poprzez przyśpieszenie mineralizacji próchnicy i minerałów glebowych; stworzenie warunków do uzyskania szybkich i równomiernych wschodów, co zwiększało konkurencyjność łanu w stosunku do chwastów. (Pierwszy herbicyd 2,4-D zastosowano w końcu lat 40-tych, triazyny lata 50-te, glifosat 1974 (wcześniej Orange Agent), pierwsze fabryki nawozów azotowych powstawały w latach 30-tych, systemiczne fungicydy wprowadzono w latach 70- tych). Wahania plonów zbóż w Polsce pod wpływem wybranych czynników (Krzymuski 1980) Wyszczególnienie Zakres wahań ( %) Średnie Min. Maks. Przebieg pogody w latach Jakość gleby Nawadnianie Odmiany Nawożenie mineralne Uprawa roli Termin siewu Gęstość siewu Dobór przedplonu Chemiczna ochrona zasiewów

3 Konserwująca zachowawcza roli W ujęciu amerykańskim to taka, która w porównaniu do konwencjonalnej (płużnej) uprawy roli pozostawia na powierzchni gleby przynajmniej 30% resztek roślinnych (Mannering i Fenster, 1983). W ujęciu niemieckim konserwująca obejmuje tylko te uprawy, których intensywność jest mniejsza od uprawy konwencjonalnej, a większa od zerowej (Sommer i in., 1981). W literaturze polskiej to sposób uprawy z wykorzystaniem mulczowania i mający na celu ochronę gleby przed degradacją oraz zachowanie jej produktywności (Zimny, 1999). Podstawowe założenia konserwującej (zachowawczej) uprawy roli Pozostawienie na powierzchni gleby resztek pożniwnych lub międzyplonów w formie mulczu (również na okres zimy) w celu ochrony przed erozją wodną i wietrzną, poprawy jej struktury oraz ograniczenia zlewności i podatności na zaskorupianie się. Dodatkowo: 1) zwiększa to biologiczną aktywność gleby i zasiedlenie jej przez różnorodną faunę glebową, w tym głównie dżdżownice; 2) poprawia porowatość gleby, co w pewnym sensie zastępuje zabiegi uprawowe; 3) poprawia także wsiąkalność wody w głąb profilu glebowego i ogranicza jej spływy oraz parowanie z powierzchni pola.

4 Założenia konserwującej uprawy roli cd. zastępowanie, w miarę możliwości, pługa narzędziami nie odwracającymi roli; ograniczenie do niezbędnego minimum ilości i głębokości zabiegów uprawowych; osiągnięcie optymalnego zagęszczenia poszczególnych warstw gleby z płynnym przejściem warstwy ornej w podglebie; mniejsze zużycie paliwa (koszty i emisja CO 2 ) i większa wydajność pracy (szczególnie sezonowa). Światowy trend zmian w uprawie roli Uprawa typowa płużna (pełna) Uprawa uproszczona (ograniczenie liczby zabiegów i głębokości uprawy) Uprawa konserwująca Siew bezpośredni ( zerowa) Cel: ograniczenie energii - czasu - kosztów - ochrona gleby

5 Powierzchnia uprawy zachowawczej wg kontynentów (Derpsch i Friedrich 2010) Kontynent Powierzchnia (mln ha) Udział (%) Ameryka Południowa 55,6 47,6 Ameryka Północna 40,0 34,1 Australia i Nowa Zelandia 17,2 14,7 Azja 2,6 2,2 Europa 1,2 1,0 Afryka 0,4 0,3 Świat razem 117,0 100 Powierzchnia (mln ha) w świecie uprawy zachowawczej w latach 2007/2008 [Derpsch, Friedrich 2010] 1)USA 26,5 2)Brazylia 25,5 3)Kanada 13,5 4)Argentyna 25,8 5)Australia 17,0 6)Paragwaj 2,4 7)Chiny 1,33 8)Kazachstan 1,30 9)Boliwia 0,706 10)Urugwaj 0,655

6 Powierzchnia uprawy konserwującej i zerowej w Europie(wg ECAF, 1999) Państwo Uprawa konserwująca Uprawa zerowa tys. ha % tys. ha % Francja ,3 Niemcy Hiszpania Anglia Włochy Węgry ,1 Dania Słowacja Belgia Szwajcaria Portugalia 39 1,3 25 0,8 Irlandia ,1 0,3 Razem x 960,1 x Zadania uprawy roli we współczesnym rolnictwie 1. Ograniczenie strat glebowej materii organicznej (wzrost sekwestracji węgla organicznego w glebie). 2. Ograniczanie erozji wodnej i wietrzej. 3. Poprawa struktury gleby i zmniejszenie zlewności i skłonności gleby do zaskorupiania się. 4. Poprawa zdolności infiltracyjnej gleby. 5. Ograniczenie bezproduktywnych strat wody z gleby. 6. Ograniczenie spływów i wymycia składników nawozowych. 7. Ograniczenie kosztów uprawy (paliwo i robocizna)

7 Stopień pokrycia powierzchni gleby resztkami pożniwnymi w zależności od systemu uprawy roli Resztki pożniwne Wierzchnia warstwa gleby Głębokość (cm) Siew bezp. Upr. płużna Mulcz głęboki Mulcz płytki Pokrycie gleby Źródło: Luetke i Entrup 2007 Infiltracja i erozja wodna na glebie uprawianej płużnie oraz wieloletniej uprawie konserwującej (opad symulacyjny: 38 mm w ciągu 20 min) Upr. płużna Upr. konserwująca Czas opadu [min] Infiltracja: Uprawa płużna: 55% Uprawa konserwująca: 93% Erozja wodna: Uprawa płużna: 246 g/m 2 Uprawa konserwująca: 36 g/m 2 Źródło: Schmidt 2001

8 Wpływ pokrycia gleby resztkami roślinnymi na proces erozji wodnej Źródło: Kuś 1998 Skuteczność różnych sposobów ochrony gleby przed erozją w uprawie kukurydzy Długość stoku Spadek Źródło: Frielinghaus i in. 1999

9 Biomasa i liczba dżdżownic w wierzchniej warstwie gleby w zależności od systemu uprawy ( , Klik i Moitzi) Upr. Płużna Upr. Konserwująca Upr. Konserwująca Siew głęboka płytka bezpośredni Biomasa Liczebność Sposób uprawy a wielkość emisji CO 2 Współczynnik emisji CO 2 : 3,15 180,76 kg CO 2 /ha 89,36 kg CO 2 /ha 19,50 kg CO 2 /ha Zestaw uprawowo-siewny (UT, UU) (3 m) Siewnik do siewu bezpośredniego (3 m) Pług 4-skibowy (1,5 m) Brona talerzowa (3 m) Upr. tradycyjna Upr. uproszczona Siew bezpośredni Źródło: Goebel 2010

10 Ilość węgla w glebach Polski (Kuś 2013) Grunty orne: Zawartość próchnicy 2%, warstwa gleby 0-30 cm, gęstość 1,6 g/m 3 Masa próchnicy 96 t/ha = 56 t/ha węgla i 5,6 t/ha N. 11 mln ha GO x 56 t/ha = 616 mln ton węgla Wzrost zaw. próchnicy o 0,01% = 6,2 mln t C = 22,7 mln t CO 2. TUZ na glebach mineralnych : Zaw. próchnicy 3,5% - masa 160 t/ha - 93 t/ha węgla i 9,3 t/ha N. 3 mln ha TUZ x 93 t/ha = 279 mln ton węgla Gleby organiczne: Zawartość materii organicznej 80%, gęstość gleby 0,25 g/m 3, warstwa gleby 0-30 cm: Materia organiczna t/ha : 1,72 = 349 t/ha węgla. 0,8 mln ha TUZ na glebach organicznych = 279 mln ton węgla (tylko w warstwie 0-30 cm) Plony (t ha -1 ) różnych gatunków roślin w zależności od przedplonu i techniki uprawy roli (Entrup i Schneider, 2003) Roślina uprawna Pszenica ozima Pszenica ozima Pszenica ozima Przedplon Uprawa płużna Uprawa uproszczona Siew bezpośredni bobik 9,5 9,7 10,0 burak c. 10,1 10,2 10,8 pszenica oz. 9,8 9,8 8,3 Bobik pszenica oz. 5,2 5,6 6,0 Burak cukrowy pszenica oz. 73,4 77,4 64,6

11 Wpływ systemu uprawy roli na plony roślin System uprawy Roślina uprawna Burak c. (lata ) (Dzienia i Wereszczaka 2004) Pszenica oz.(lata ) (Dzienia i in. 2003) Pszenica oz.(lata ) (Blecharczyk i in. 2004) Pszenżyto oz.(lata ) (Małecka i Blecharczyk 2002) Pszenica oz. (lata ) (Kordas 1999) płużny siew bezpośredni t ha -1 = 100 t ha -1 % 48,3 48, ,3 5,0 94 6,1 5,1 84 7,4 7,0 95 5,2 5,4 103 Plonowanie pszenicy ozimej (t ha -1 ) w zależności od sposobu uprawy roli (średnio za lata )

12 Plonowanie jęczmienia jarego (t ha -1 ) w zależności od sposobu uprawy roli (średnio za lata ) Plonowanie rzepaku ozimego i kukurydzy (t ha -1 ) w zależności od sposobu uprawy roli

13 Obsada roślin (szt./m 2 ) po wschodach pszenicy ozimej w zależności od sposobu uprawy roli (Gosp. Ind. Rogów; pszenica po pszenicy) Obsada roślin (szt./m 2 ) po wschodach pszenicy ozimej w zależności od sposobu uprawy roli w SD Jelcz-Laskowice szt (m 2 ) Średnio TT TU TSB

14 Zachwaszczenie pszenicy ozimej (szt./m 2 ) w zależności od sposobu uprawy roli (Gosp. Ind. Rogów; pszenica po pszenicy) Zachwaszczenie pszenicy ozimej (szt./m 2 ) w zależności od sposobu uprawy roli w SD Jelcz-Laskowice

15 Indeks porażenia dolnych międzywęźli pszenicy ozimej w zależności od sposobu uprawy roli (Gosp. Ind. Rogów) (faza dojrzałości mleczno-woskowej, przedplon pszenica oz.) Indeksy porażenia dolnych międzywęźli pszenicy ozimej w zależności od sposobu uprawy roli w SD Jelcz-Laskowice (faza dojrzałości mleczno-woskowej)

16 Indeks porażenia systemu korzeniowego pszenicy ozimej w zależności od sposobu uprawy roli (Gosp. Ind. Rogów) (faza dojrzałości mleczno-woskowej, przedplon pszenica oz.) Indeksy porażenia systemu korzeniowego pszenicy ozimej w zależności od sposobu uprawy roli w SD Jelcz-Laskowice (faza dojrzałości mleczno-woskowej)

17 Wpływ systemu uprawy roli na zawartość próchnicy (%) w glebie (Gosp. Ind. Rogów, rok 2012 po 10 latach badań) Wpływ systemu uprawy roli na zawartość próchnicy (%) w glebie (SD Jelcz-Laskowice, rok 2012 po 18 latach badań)

18 Wpływ systemu uprawy roli na zawartość przyswajalnego fosforu w glebie (mg/100g gleby) (Gosp. Ind. Rogów, rok 2012 po 10 latach badań) Wpływ systemu uprawy roli na zawartość przyswajalnego fosforu w glebie (mg/100g gleby) (SD Jelcz-Laskowice, rok 2012 po 18 latach badań)

19 Wpływ systemu uprawy roli na zawartość przyswajalnego potasu w glebie (mg/100g gleby) (Gosp. Ind. Rogów, rok 2012 po 10 latach badań) Wpływ systemu uprawy roli na zawartość przyswajalnego potasu w glebie (mg/100g gleby) (SD Jelcz-Laskowice, rok 2012 po 18 latach badań)

20 Wpływ systemu uprawy na uwilgotnienie gleby (% V) (Gosp. Ind. Rogów, średnio za lata ) Źródło: Czyż i in., 2010 Wpływ systemu uprawy na uwilgotnienie gleby (% V) (SD Jelcz-Laskowice, średnio za lata )

21 Zawartość C w biomasie mikroorganizmów w glebie pod pszenicą ozimą w różnych systemach uprawy roli GI Rogów TT Biomasa C, ug C-CO2 g -1 s.m. gleby b a b b a b a b b TU TSB Lata Źródło: Gajda 2009 Zawartość C w biomasie mikroorganizmów w glebie pod pszenicą ozimą w różnych systemach uprawy roli SD Jelcz-Laskowice TT TU Biomasa C, ug C-CO2 g -1 s.m. gleby bb b bb a b a a TSB Lata Źródło: Gajda 2009

22 Charakterystyka erozji (GI Rogów) System uprawy Wyszczególnienie tradycyjny uproszczony siew bezpośredni Mulcz pokrycie gleby (%) 12,5 14,2 44,6 Obj. spływu pow. (ml/m 2 ) Erozyjne straty gleby (g/m 2 ) Wilgotność objęt cm (%) 17,9 18,5 21,3 Źródło: Jadczyszyn J., 2005 Erozyjne łączne straty składników mineralnych i próchnicy (GI Rogów) System uprawy Wyszczególnienie tradycyjny uproszczony siew bezpośredni Próchnica (g/m 2 ) 6,6 2,4 1,8 Fosfor (mg /m 2 ) Potas (mg /m 2 ) N-NO 3 (mg /m 2 ) Wapń (mg /m 2 ) Źródło: Jadczyszyn J., 2005

23 Nadwyżka bezpośrednia oraz pracochłonność uprawy pszenicy ozimej w różnych systemach uprawy roli (SD Jelcz-Laskowice, gleba lekka) Wyszczególnienie Koszty bezpośrednie razem (zł ha -1 ) - (%) Nakłady pracy: -żywej (rbh ha -1 ) - uprzedmiotowionej (cnh ha -1 ) tradycyjna ,9 6,7 System uprawy uproszczona ,1 6,0 siew bezpośredni ,7 4,8 Nadwyżka bezpośrednia (zł ha -1 ) Plon (t ha -1 ) 5,15 4,88 4,17 Plon równoważący koszty bezpośrednie (t ha -1 ) 2,71 2,59 2,64 Nadwyżka bezpośrednia oraz pracochłonność uprawy jęczmienia jarego w różnych systemach uprawy roli (SD Jelcz-Laskowice, gleba lekka) Wyszczególnienie Koszty bezpośrednie razem (zł ha -1 ) - (%) Nakłady pracy: -żywej (rbh ha -1 ) - uprzedmiotowionej (cnh ha -1 ) tradycyjna ,7 6,5 System uprawy uproszczona ,6 5,5 siew bezpośredni ,9 4,9 Nadwyżka bezpośrednia (zł ha -1 ) Plon (t ha -1 ) 3,40 2,98 2,29 Plon równoważący koszty bezpośrednie (t ha -1 ) 2,59 2,46 2,53

24 Nadwyżka bezpośrednia oraz pracochłonność uprawy kukurydzy na ziarno w różnych systemach uprawy roli (SD Jelcz-Laskowice, gleba lekka) Wyszczególnienie Koszty bezpośrednie razem (zł ha -1 ) - (%) Nakłady pracy: -żywej (rbh ha -1 ) - uprzedmiotowionej (cnh ha -1 ) tradycyjna ,2 8,2 System uprawy uproszczona ,1 6,8 siew bezpośredni ,3 6,4 Nadwyżka bezpośrednia (zł ha -1 ) Plon (t ha -1 ) 7,80 7,43 5,80 Plon równoważący koszty bezpośrednie (t ha -1 ) 3,07 2,93 3,09 Nadwyżka bezpośrednia oraz pracochłonność uprawy pszenicy ozimej w różnych systemach uprawy roli (SD Baborówko, gleba średnia) Wyszczególnienie Koszty bezpośrednie razem (zł ha -1 ) - (%) Nakłady pracy: -żywej (rbh ha -1 ) - uprzedmiotowionej (cnh ha -1 ) tradycyjna ,4 3,8 System uprawy uproszczona ,8 3,0 siew bezpośredni ,5 2,6 Nadwyżka bezpośrednia (zł ha -1 ) Plon (t ha -1 ) 6,50 6,38 5,91 Plon równoważący koszty bezpośrednie (t ha -1 ) 2,84 2,74 2,75

25 Nadwyżka bezpośrednia oraz pracochłonność uprawy jęczmienia jarego w różnych systemach uprawy roli (SD Baborówko, gleba średnia) Wyszczególnienie Koszty bezpośrednie razem (zł ha -1 ) - (%) Nakłady pracy: -żywej (rbh ha -1 ) - uprzedmiotowionej (cnh ha -1 ) tradycyjna ,0 3,9 System uprawy uproszczona ,3 3,3 siew bezpośredni ,6 2,8 Nadwyżka bezpośrednia (zł ha -1 ) Plon (t ha -1 ) 4,26 4,38 4,41 Plon równoważący koszty bezpośrednie (t ha -1 ) 2,35 2,29 2,28 Nadwyżka bezpośrednia oraz pracochłonność uprawy rzepaku ozimego w różnych systemach uprawy roli (SD Baborówko, gleba średnia) Wyszczególnienie Koszty bezpośrednie razem (zł ha -1 ) - (%) Nakłady pracy: -żywej (rbh ha -1 ) - uprzedmiotowionej (cnh ha -1 ) tradycyjna ,6 4,6 System uprawy uproszczona ,5 3,9 siew bezpośredni ,7 3,5 Nadwyżka bezpośrednia (zł ha -1 ) Plon (t ha -1 ) 3,6 3,4 3,0 Plon równoważący koszty bezpośrednie (t ha -1 ) 1,58 1,58 1,55

26 Nadwyżka bezpośrednia oraz pracochłonność uprawy pszenicy ozimej w różnych systemach uprawy roli (GI Rogów, gleba ciężka, pszenica po grochu) Wyszczególnienie Koszty bezpośrednie razem (zł ha -1 ) - (%) Nakłady pracy: -żywej (rbh ha -1 ) - uprzedmiotowionej (cnh ha -1 ) tradycyjna ,2 7,2 System uprawy uproszczona ,6 6,6 siew bezpośredni ,0 6,0 Nadwyżka bezpośrednia (zł ha -1 ) Plon (t ha -1 ) 7,42 7,34 7,21 Plon równoważący koszty bezpośrednie (zł ha -1 ) 3,47 3,40 3,38 Nadwyżka bezpośrednia oraz pracochłonność uprawy pszenicy ozimej w różnych systemach uprawy roli (GI Rogów, gleba ciężka, pszenica po pszenicy) Wyszczególnienie Koszty bezpośrednie razem (zł ha -1 ) - (%) Nakłady pracy: -żywej (rbh ha -1 ) - uprzedmiotowionej (cnh ha -1 ) tradycyjna ,2 7,2 System uprawy uproszczona ,6 6,6 siew bezpośredni ,0 6,0 Nadwyżka bezpośrednia (zł ha -1 ) Plon (t ha -1 ) 6,87 6,95 6,31 Plon równoważący koszty bezpośrednie (zł ha -1 ) 3,47 3,40 3,38

27 Nadwyżka bezpośrednia oraz pracochłonność uprawy rzepaku ozimego w różnych systemach uprawy roli (GI Rogów, gleba ciężka) Wyszczególnienie Koszty bezpośrednie razem (zł ha -1 ) - (%) Nakłady pracy: -żywej (rbh ha -1 ) - uprzedmiotowionej (cnh ha -1 ) tradycyjna ,6 5,8 System uprawy uproszczona ,3 5,4 siew bezpośredni ,0 4,0 Nadwyżka bezpośrednia (zł ha -1 ) Plon (t ha -1 ) 3,80 4,02 2,97 Plon równoważący koszty bezpośrednie (t ha -1 ) 1,31 1,32 1,33 Koszty bezpośrednie oraz zużycie paliwa w uprawie rzepaku ozimego w różnych systemach uprawy roli (GI Rogów, gleba ciężka, lata ) Wyszczególnienie tradycyjna System uprawy uproszczona siew bezpośredni Koszty bezpośrednie (zł/ha): materiał siewny nawozy mineralne środki ochrony roślin siła pociągowa (koszty paliwa)

28 Koszty bezpośrednie oraz zużycie paliwa w uprawie pszenicy ozimej w różnych systemach uprawy roli (GI Rogów, przedplon pszenica ozima, lata ) Wyszczególnienie tradycyjna System uprawy uproszczona siew bezpośredni Koszty bezpośrednie (zł/ha): materiał siewny nawozy mineralne środki ochrony roślin siła pociągowa (koszty paliwa) Porównanie wskaźników efektywności energetycznej dla różnych technik uprawy roli pod pszenicę ozimą Gleba / przedplon tradycyjna System uprawy uproszczona siew bezpośredni Gleba lekka Rzepak oz. 5,64 5,74 5,30 Gleba średnia Rzepak oz. 7,58 8,09 7,82 Gleba ciężka - Kępa Gleba ciężka - Rogów Rzepak oz. 6,50 7,64 8,31 Pszenica oz. 6,59 7,23 7,14 Rzepak oz. 7,11 7,39 7,60 Pszenica oz. 6,59 7,00 6,65

29 Podsumowanie Istnieje pilna potrzeba wdrożenia do szerokiej praktyki rolniczej uzyskanych dotychczas wyników badań naukowych oraz prac badawczo-rozwojowych nad produkcyjno-ekonomicznymi oraz środowiskowymi konsekwencjami uproszczeń w uprawie roli. W najbliższych latach należy dążyć do zmniejszenia areału uprawianego metodą klasyczną (płużną) przez wprowadzenie na większą skalę bezorkowych technik uprawy roli, w tym głównie techniki uprawy uproszczonej. Proponowane rozwiązania (ograniczenie ilości, głębokości i intensywności zabiegów uprawowych) w przedsiewnym przygotowaniu pola charakteryzują się wieloma zaletami. Są to: zdecydowane ograniczenie, lub nawet eliminacja procesów degradacji gleby poprzez gromadzenie m.in. glebowej materii organicznej, poprawę biologicznej aktywności, itp., zmniejszenie spływów powierzchniowych, zmniejszenie erozji wodnej i wietrznej, zmniejszenie wymywania składników pokarmowych (głównie związków azotu) do cieków wodnych i w głąb profilu glebowego, zwiększenie retencji wodnej gleb (zatrzymywanie wody).

30 zmniejszenie wydzielania CO 2 do atmosfery, zmniejszenie zużycia paliwa i nakładów pracy (rbh, cnh) globalne zmniejszenie nakładów energetycznych na produkcję roślinną. Poruszane zagadnienia stanowią ważny przyczynek do wspierania decyzji podejmowanych na różnych szczeblach administracji państwowej i samorządowej. W wyniku zastosowania na szerszą skalę proponowanych rozwiązań technologicznych rolnictwo w Polsce może w znacznym stopniu przyczynić się do ochrony rolniczej przestrzeni produkcyjnej oraz walorów ekologicznych przyrodniczo cennych obszarów krajobrazowych. W planowaniu uprawy roli należy kierować się zasadą: Zabiegów uprawowych powinno się stosować tak dużo, jak to jest konieczne, a zarazem tak mało, jak to jest możliwe.

31 Dziękuję za uwagę