Autoreferat pracy doktorskiej pt.: OCENA BILANSU SKŁADNIKÓW BIOGENNYCH (NPK)

Transkrypt

1 UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W POZNANIU WYDZIAŁ MELIORACJI I INŻYNIERII ŚRODOWISKA KATEDRA EKOLOGII I OCHRONY ŚRODOWISKA Jerzy Kupiec Autoreferat pracy doktorskiej pt.: OCENA BILANSU SKŁADNIKÓW BIOGENNYCH (NPK) JAKO PODSTAWY MONITORINGU PRODUKCJI ROLNEJ W ASPEKCIE OCHRONY ŚRODOWISKA Promotor rozprawy: Prof. dr hab. Janina Zbierska Katedra Ekologii i Ochrony Środowiska AR Poznań Recenzenci: Prof. dr hab. Lech Nowak Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Dr hab. Krzysztof Szoszkiewicz, prof. nadzw. Katedra Ekologii i Ochrony Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu POZNAŃ 8

2 1. WSTĘP Intensywna gospodarka rolna prowadzona w krajach rozwijających się, zużywająca duże ilości sztucznych środków produkcji, takich jak nawozy mineralne i pasze przemysłowe, doprowadziła do niekorzystnych zmian w środowisku przyrodniczym. Dodatkowo, intensyfikacja produkcji polowej przyczyniła się do nasilenia erozji, szybszej mineralizacji materii organicznej w glebach, a w konsekwencji zwiększyła wymywanie z pól składników nawozowych takich jak azot, fosfor i potas. Duża ilość łatwo dostępnych składników w wodzie doprowadziło do zjawiska eutrofizacji w wodach powierzchniowych. Ciekami z kolei składniki nawozowe docierają do mórz i oceanów, zaburzając funkcjonowanie ich naturalnych ekosystemów i powodując zjawisko eutrofizacji (HARPER 1996, ALLAN 1998, KAJAK 1994, SZOSZKIEWICZ i in. 2, PIETRZAK 3a). Szczególnie groźne jest zanieczyszczenie azotanami wód podziemnych, będących głównie rezerwuarem wód pitnych dla człowieka. Obszary, na których prowadzona jest działalność rolnicza na całym świecie zajmują bardzo dużą powierzchnię. W Unii Europejskiej i w Polsce jest to ponad 6% powierzchni Wspólnoty, a więc ma to znaczny wpływ na stan środowiska przyrodniczego (SAPEK i in. 3, MICHALCZYK 4). Monitoring wód powierzchniowych prowadzony w krajach Europy Zachodniej wykazał duże przekroczenia zawartości azotanów. Jednocześnie wskazano na produkcję rolniczą jako główne źródło tego składnika w wodzie (Informacja... 3). Wykorzystywanie w rolnictwie środków produkcji, takich jak nawozy czy pasze przemysłowe, jest konieczne dla jego stabilności i prawidłowego funkcjonowania gospodarstw. Jednak nieracjonalne ich stosowanie może stanowić poważne zagrożenie dla środowiska. Dlatego dla ograniczenia negatywnego wpływu rolnictwa na środowisko naturalne Unia Europejska w dniu 12 grudnia 1991 r. wprowadziła w życie tzw. Dyrektywę Azotanową (Dyrektywa 91/676/EWG) w sprawie ochrony wód przed zanieczyszczeniami spowodowanymi przez azotany pochodzenia rolniczego. Wśród wielu zapisów tej Dyrektywy na wszystkie państwa członkowskie nałożony został obowiązek m.in. kontroli i monitoringu obiegu azotu w gospodarstwach rolnych. W każdym państwie Wspólnoty został opracowany kodeks dobrych praktyk rolniczych dostosowany do warunków społeczno-demograficznych oraz ekonomicznych danego kraju oraz wprowadzone odpowiednie programy działań na obszarach szczególnie narażonych (OSN). 2. CEL PRACY Celem naukowym badań jest ocena wybranych metod krajowych i zagranicznych sporządzania bilansu składników pokarmowych w produkcji rolnej pod kątem dokładności i 2

3 przydatności w ochronie środowiska, a także analiza i ocena wpływu poszczególnych elementów bilansu na saldo. Celem praktycznym badań jest: sporządzenie bilansu składników biogennych (NPK) w produkcji rolniczej w wybranych regionach kraju na różnych poziomach (powierzchnia pól, gospodarstwo, OSN); ocena wielkości strat biogenów na obszarach wiejskich oraz zagrożenia środowiska ze strony rolnictwa, ocena zakresu i skuteczności działań prowadzonych na obszarach szczególnie narażonych na azotany ze źródeł rolniczych. 3. HIPOTEZY ROBOCZE: 1. Bilans jest dobrym narzędziem kontroli obiegu składników biogennych w produkcji rolniczej a jego wynik pozwala na ocenę potencjalnej wielkości strat tych składników i zaplanowanie racjonalnej gospodarki biogenami. 2. W gospodarstwach zlokalizowanych w badanych OSN utrzymuje się wysokie obciążenie pól i agroekosystemów składnikami biogennymi (NPK) wynikające z dużej intensywności produkcji oraz niewłaściwych praktyk rolniczych. 4. ZAKRES BADAŃ Zakres pracy obejmował badania terenowe, analizy laboratoryjne materiału roślinnego i pasz, prace kameralne i opracowanie wyników 1. Badania terenowe obejmowały: ankietyzację gospodarstw indywidualnych oraz zebranie danych i informacji ze sprawozdań statystycznych w gospodarstwach wielkoobszarowych, zebranie danych zawartych w kartach identyfikacyjnych oraz kartach pól i innej dokumentacji bezpośrednio w gminach, placówkach ODR oraz z RZGW charakteryzujących produkcję rolną w wybranych gospodarstwach rolnych, uzupełniające badania terenowe dotyczące ilości pozostawionych resztek pożniwnych niektórych roślin. 2. Badania laboratoryjne były badaniami uzupełniającymi i dotyczyły analiz chemicznych zawartości składników pokarmowych w paszach i produktach roślinnych. 3. Badania kameralne obejmowały: analizę kierunków i poziomu gospodarowania oraz charakterystykę wybranych gospodarstwach rolnych, analizę i ocenę strat składników pokarmowych, 3

4 sporządzenie bilansów składników biogennych, opracowanie statystyczne wyników. Badania obejmowały okres od 2 do 6 roku i obejmowały dwa pełne sezony wegetacyjne dla każdego z gospodarstw. 5. METODYKA BADAŃ Gospodarstwa rolne Do szczegółowych badań wytypowano łącznie 13 gospodarstw indywidualnych oraz wielkoobszarowych o zróżnicowanej wielkości, poziomie i kierunkach produkcji. Produkcja w tych gospodarstwach realizowana była w sposób konwencjonalny. Badaniami objęto gospodarstwa rozwojowe (> 1 ha) zlokalizowane na obszarach szczególnie narażonych na azotany woj. wielkopolskiego, dolnośląskiego, lubuskiego i opolskiego, dla których dane uzyskano z kart dokumentacyjnych oraz własnych ankiet. Dane z gospodarstw wielkoobszarowych uzyskano na podstawie kopii sprawozdań statystycznych sporządzanych corocznie przez te gospodarstwa dla Głównego Urzędu Statystycznego. Gospodarstwa indywidualne Opolszczyzny były gospodarstwami wdrożeniowymi, dla których nie prowadzono dokumentacji wynikającej z Dyrektywy Azotanowej. Dane dla tych gospodarstw uzyskano z Wojewódzkiego Ośrodka Doradztwa Rolniczego w Łosiowie. Obliczenia bilansowe Ocenę stopnia obciążenia składnikami biogennymi wybranych gospodarstw bądź regionów dokonano na podstawie obliczenia bilansu składników w oparciu o dwa typy bilansu. W bilansie na powierzchni pola, stosowanym w wielu krajach europejskich w różnych modyfikacjach, uwzględniono elementy wniesione lub wyniesione z powierzchni pól (rys. 1). W bilansie u wrót gospodarstwa (w skali gospodarstwa) uwzględniono elementy wchodzące lub wychodzące przez bramę wjazdową gospodarstwa (rys. 2). Poszczególne pozycje bilansu takie jak: pasze treściwe, objętościowe, nawozy mineralne, naturalne i organiczne, odpady przemysłu spożywczego i drzewnego, roślin rolniczych, warzywa, owoce, rośliny specjalne, ruń trwałych użytków zielonych, produkty zwierzęce obliczono w oparciu o dane uzyskane w gospodarstwach oraz wskaźniki zawartości składników w różnych produktach (wg danych producenta, tabel składu chemicznego żywności i pasz, dostępnych danych literaturowych, opracowań naukowych i zaleceń dla praktyki lub własnych analiz). 4

5 PRZYCHÓD ROZCHÓD Zebrany plon główny Zebrany plon uboczny Denitryfikacja Emisja amoniaku z nawozów naturalnych i mineralnych OBIEG WTÓRNY Resztki pożniwn e Rys. 1. Graficzne przedstawienie elementów bilansu na powierzchni pola ROZCHÓD Produkty roślinne Produkty zwierzęce Zwierzęta Upadki zwierząt Nawozy Pasze PRZYCHÓD Pasze Nawozy mineralne i naturalne Zwierzęta Materiał siewny i rozmnożeniowy Inne Rys. 2. Graficzne przedstawienie elementów bilansu u wrót gospodarstwa Wykorzystując dane literaturowe wybrano 11 najbardziej rozpowszechnionych metod sporządzania bilansów, obejmujących różne elementy po stronie przychodu i rozchodu i dokonano porównania wyników otrzymanych sald składników (tab. 1): - dla azotu w skali pola: net balance, gross balance, poszerzony net balance, klasyczny na powierzchni pola, OECD, wg Mazura i in., MacroBil, - dla fosforu i potasu w skali pola: net balance, gross balance, klasyczny na powierzchni pola, OECD, wg Mazura i in., MacroBil, - dla azotu, fosforu i potasu w skali gospodarstwa: OSPARCOM, OECD klasyczny "u wrót gospodarstwa i mieszany. 5

6 Tab. 1. Elementy bilansu azotu, fosforu i potasu wg metodologii stosowanej w kraju i za granicą, wykorzystane do porównań w niniejszych badaniach (wg różnych autorów) Przychód Elementy bilansowe Rozchód A Nawozy mineralne Ł Produkty roślinne (plony główne i plony uboczne) B Nawozy naturalne M Nadwyżka pasz C Nawozy organiczne N Zwierzęta D Pasze i dodatki paszowe O Produkty zwierzęce E Materiał siewny i rozmnożeniowy P Nadwyżka nawozów naturalnych F Depozycja z atmosfery R Upadki zwierząt G Wiązanie N 2 z atmosfery przez bakterie symbiotyczne S Emisja amoniaku z nawozów naturalnych H Wiązanie N 2 z atmosfery przez bakterie wolnożyjące T Emisja amoniaku z nawozów mineralnych I Zwierzęta na chów U Denitryfikacja J Ścieki lub osady ściekowe W Wymywanie składnika z gleby K Resztki pożniwne L Inne 1 Metody statystyczne Uzyskane w pracy wyniki dla dwóch typów bilansu składników (NPK) na powierzchni pola i u wrót gospodarstwa, które zostały wykorzystane dla oceny obciążenia pól bądź agroekosystemów, poddano jednoczynnikowej analizie wariancji (ANOVA) przy wykorzystaniu pakietu STATISTICA (StatSoft, Inc. 7). Dodatkowo obliczono współczynnik korelacji Pearsona w celu określenia wzajemnych zależności pomiędzy poszczególnymi czynnikami a saldem składników w poszczególnych typach gospodarstw. 6. LOKALIZACJA OBSZARU BADAŃ Badania obejmowały gospodarstwa, których grunty w całości lub częściowo znalazły się na obszarach szczególnie narażonych na azotany pochodzenia rolniczego wyznaczonych zgodnie z wymogami Dyrektywy Azotanowej UE (91/676/EEC) w rejonie wodnym Warty i Odry (rys. 3). Badania prowadzono również poza strefami narażonymi na azotany w 39 gospodarstwach o intensywnej produkcji rolniczej w wybranych gminach województwa opolskiego. 6

7 Rys. 3. Lokalizacja badanych obszarów narażonych na azotany (OSN) na tle województw w zlewniach rzek: 1- Kopel, 2 - Samica Stęszewska i Mogilnica, 3 - Rów Racocki, 4 - Olszynka, 5 - Pogona i Dąbrówka, 6 - Rów Polski, 7 - Orla 7. WYNIKI BADAŃ Charakterystyka badanych gospodarstw Charakterystykę badanych gospodarstw przedstawiono na przykładzie gospodarstw indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego przyrównując niektóre badane elementy do pozostałych grup badanych gospodarstw. A B Rys. 4. Rozmieszczenie gospodarstw indywidualnych nr 1-4 (A) i nr (B) na tle województw Do badań wytypowano 65 gospodarstw indywidualnych o różnym poziomie i kierunku produkcji, których grunty administracyjnie przynależały do 22 gmin, z których 21 7

8 częściowo lub w całości znajdowało się w 6 strefach OSN (rys. 4). Wielkość badanych gospodarstw indywidualnych wahała się od 1,5 do 115, ha (średnio wynosiła 24,7 ha). Do badań wytypowano również 26 gospodarstw wielkoobszarowych położonych w 7 OSN, których powierzchnia wahała się od 9, do 11391,5 ha oraz 39 gospodarstw indywidualnych zlokalizowanych w 38 gminach woj. opolskiego, których powierzchnia oscylowała w zakresie od 13,9 ha do 248,2 ha. Udział użytków rolnych w strukturze gruntów badanych gospodarstw był bardzo wysoki i wynosił 96,7%. Struktura użytków rolnych była podobna jak w gospodarstwach wielkoobszarowych (rys. 5). Gospodarstwa indywidualne woj. opolskiego posiadały znacznie większy udział gruntów ornych (ponad 93%) i niemal o połowę mniejszy udział użytków zielonych. Inne 1,6% TUZ 12,3% Sady i jagodniki,3% UR 98,4% B GO 87,4% A Rys. 5. Struktura użytkowania gruntów (A) i struktura użytków rolnych (B) w badanym okresie w gospodarstwach indywidualnych [%] Spośród 65 badanych gospodarstw indywidualnych woj.,. wielkopolskiego i dolnośląskiego 72,3% posiadło użytki zielone, których areał wahał się pomiędzy,21 a 14, ha (średnio w grupie badanych gospodarstw wynosi 2,9 ha). Przeciętne zużycie nawozów mineralnych w badanych gospodarstwach było dużo większe aniżeli średnio w kraju i regionach (Rocznik 5). Średnia ilość NPK, która została wykorzystana w gospodarstwach pod uprawy wynosiła 178,8 kg ha -1 UR. potas 19% fosfor 14% azot 67% Rys. 6. Struktura składników w nawozach mineralnych zastosowanych przez rolników indywidualnych [%] 8

9 Dla porównania w gospodarstwach wielkoobszarowych zużyto 4, kg NPK ha -1 UR a w gospodarstwach indywidualnych woj. opolskiego 261,8 kg NPK ha -1 UR. Z nawozów mineralnych najchętniej zakupywane przez rolników były nawozy azotowe. Strukturę zużycia składników dla gospodarstw indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego przedstawiono na rysunku 6. Fosfor i potas był stosowany w mniejszych ilościach niż w gospodarstwach woj. opolskiego. Średni stosunek zużycia poszczególnych składników (N:P:K) wynosił 1:,31:,41. W grupie 65 badanych gospodarstw 53,8% specjalizowało się w chowie bydła mlecznego, 33,8% produkowało żywiec wieprzowy a 12,3% gospodarstw prowadziło wyłącznie produkcję roślinną. Produkcja roślinna na gruntach ornych Rozpatrując strukturę zasiewów w analizowanych gospodarstwach na badanych obszarach OSN zauważa się wyraźną dominację zbóż w płodozmianie (7,2%, rys. 7). Spośród roślin zbożowych najczęściej uprawiane było pszenżyto, które w tej grupie roślin zajmowało 23,8% powierzchni. Motylkowe i motylkowate 1,7% Przemysłowe 3,6% Pastewne 8,3% Inne 3,6% Okopowe 12,5% Zboża 7,2% Rys. 7. Struktura zasiewów w badanych gospodarstwach indywidualnych [%] Mniejszy udział w strukturze zasiewów miały rośliny okopowe (12,5%), wśród których przeważały buraki cukrowe (74,%). W gospodarstwach wielkoobszarowych struktura zasiewów wyglądała znacznie korzystniej ze względu na mniejszy udział zbóż (ok. 52%). Odwrotna sytuacja miała miejsce w gospodarstwach indywidualnych Opolszczyzny gdzie zboża zajmowały ponad 75% areału zasiewów. Produkcja zwierzęca W gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego, których znaczna część położona była na terenie byłego województwa leszczyńskiego (charakteryzującego się bardzo intensywnym poziomem gospodarowania), w strukturze inwentarza dominowało bydło mleczne (rys. 8). W dużej grupie analizowanych gospodarstw chów trzody stanowił jedynie zajęcie poboczne. W strukturze stada gospodarstw 9

10 wielkoobszarowych dominowało bydło (81,4%) a w gospodarstwach indywidualnych woj. opolskiego trzoda chlewna (56,1%). Pozostałe 1,% Trzoda 43,9% Bydło 55,2% Rys. 8. Struktura inwentarza w badanych gospodarstwach indywidualnych [%] Obsada zwierząt przypadająca na 1 ha UR w zagrodach z dominacją chowu bydła wahała się od,5 do 3,1 DJP (średnio 1,7 DJP). W 3,5% gospodarstw obsada inwentarza przekraczała dozwoloną wielkość 1,5 DJP ha -1 UR (rys. 9). W gospodarstwach specjalizujących się w produkcji żywca wieprzowego obsada inwentarza była znacznie mniejsza (rys. 1), średnio wynosiła 1, DJP ha -1 UR i tylko w 4 gospodarstwach przekroczyła zalecaną przez Kodeks Dobrej Praktyki Rolniczej wielkość 1,5 DJP ha -1 UR. 3,5 3, 2,5 DJP ha -1 UR 2, 1,5 1,,5, Gospodarstwa Rys. 9. Obsada pogłowia zwierząt w gospodarstwach nastawionych na produkcje bydła mlecznego [DJP ha -1 UR] W gospodarstwach wielkoobszarowych nie zanotowano przekroczenia zalecanej obsady. Podobnie było w gospodarstwach Opolszczyzny (oprócz gospodarstwa nr 19). W gospodarstwach nastawionych na produkcję mleka ilość wyprodukowanych nawozów naturalnych była znacznie większa niż w gospodarstwach specjalizujących się w produkcji żywca (rys. 11 i 12). 1

11 4, 3,5 3, DJP ha -1 UR 2,5 2, 1,5 1,,5, Gospodarstwa Rys. 1. Obsada pogłowia zwierząt w gospodarstwach nastawionych na produkcję żywca wieprzowego [DJP ha -1 UR] Gospodarstwa z bydłem mlecznym wytwarzały rocznie w gospodarstwie przeciętnie 16,8 t obornika i 8,4 m 3 gnojówki na 1 ha UR, natomiast gospodarstwa nastawione na chów trzody wytwarzały mniej obornika o 6, t ha -1 UR i mniej gnojówki o 3, m 3 ha -1 UR. t ha -1 UR Gospodarstwa Obornik Gnojówka Rys. 11. Roczna produkcja nawozów naturalnych w gospodarstwach nastawionych na chów bydła mlecznego [t ha -1 UR] Nie zauważono w badanym okresie rażących przekroczeń ilości wyprodukowanych nawozów naturalnych w przeliczeniu na 1 ha UR. Zaledwie w trzech gospodarstwach (nr 2, 42, 43) obornik łącznie z gnojówką mógł przekraczać dozwoloną w Kodeksie Dobrej Praktyki Rolniczej ilość 17 kg N ha -1 UR. Obciążenie użytków rolnych nawozami naturalnymi w gospodarstwach wielkoobszarowych i indywidualnych woj. opolskiego nie było duże i w większości gospodarstw mieściło się w bezpiecznych granicach określonych przez Kodeks Dobrych Praktyk Rolniczych. 11

12 7 6 5 t ha -1 UR Gospodarstwa Obornik Gnojówka Rys. 12. Roczna produkcja nawozów naturalnych w gospodarstwach nastawionych na chów trzody chlewnej [t ha -1 UR] Emisja amoniaku w gospodarstwach indywidualnych była zróżnicowana w zależności od specjalizacji produkcji (rys. 13 i 14). Największe straty azotu w postaci emisji amoniaku wystąpiły w gospodarstwach z trzodą chlewną. Rocznie na 1 DJP przypadało tu średnio 29,5 kg NH 3, czyli o 31,6% więcej aniżeli w zagrodach z bydłem. kg NH3 DJP rok ,7 24,9 24,5 24,6 23,2 22,8 22,2 22,8 21,3 22,7 23,4 21,5 22,1 21,6,2 21,4,3,4 18,7 21,,6,5 18,9 18,3 18,3 18,9,1 16,9 17, 14,7 14,2 12,6 9, Gospodarstwa Rys. 13. Roczna emisja amoniaku w gospodarstwach indywidualnych nastawionych na chów bydła mlecznego [kg NH 3 DJP] W gospodarstwach nastawionych na chów bydła mlecznego emisja amoniaku wahała się od 9,4 do 25,7 kg NH 3 DJP -1 rocznie. Najwięcej amoniaku w przeliczeniu na zwierzę zostało wyemitowane w zlewniach z przewagą trzody chlewnej. W gospodarstwach wielkoobszarowych średnio od 1 DJP wyemitowano rocznie 19,4 kg amoniaku, przy czym emisja była wyraźnie większa w gospodarstwach z dominującym chowem trzody chlewnej. W gospodarstwach woj. opolskiego bydło emitowało średniorocznie 22,6 kg NH 3 DJP -1. W gospodarstwach z trzodą emisja była wyraźnie większa i na jedną DJP przypadało średnio 32,6 kg NH 3 rok

13 kg NH3 DJP rok ,4 34,6 31,1 28,5 25,5 21,6 37,9 27,2 22,9 36,3 32,3 27,4 27,3 33,7 23,3 34,3 29,4 25,7 32,7 26,5 26, Gospodarstwa Rys. 14. Roczna emisja amoniaku w gospodarstwach indywidualnych nastawionych na chów trzody chlewnej [kg NH 3 DJP] 36,5 27,1 21,6 8. BILANS BIOGENÓW W BADANYCH GOSPODARSTWACH ROLNYCH NA PRZYKŁADZIE GOSPODARSTW INDYWIDUALNYCH WOJ. WIELKOPOLSKIEGO I DOLNOŚLĄSKIEGO Bilans na powierzchni pola Bilanse dla gospodarstw indywidualnych analizowano oddzielnie dla gospodarstw nastawionych na chów bydła, trzody chlewnej oraz specjalizujących się w produkcji roślinnej. Strukturę bilansu dla 65 gospodarstw indywidualnych Wielkopolski i Dolnego Śląska przedstawiono na rysunkach 15-17, a wyniki bilansu na rysunkach 18-. Bilans azotu na powierzchni pola wykazał duże zróżnicowanie wyników pomiędzy poszczególnymi grupami gospodarstw. Średnie saldo bilansu dla grupy 65 badanych gospodarstw indywidualnych było zbliżone do bilansu, jaki uzyskano w gospodarstwach wielkoobszarowych i wyniosło 82,1 kg N ha -1 UR. W gospodarstwach Opolszczyzny saldo bilansu azotu wyniosło 38,1 kg N ha -1 UR (rys. ). Wykorzystanie składnika w gospodarstwach indywidualnych Wielkopolski i Dolnego Śląska było nieznacznie większe niż w gospodarstwach wielkoobszarowych i wyniosło 69,8%. We wszystkich grupach gospodarstw saldo bilansu przekraczało wartość zalecaną w Kodeksie Dobrej Praktyki Rolniczej (Kodeks... 2). Azot w badanych gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego wnoszono na pola głównie z nawozami mineralnymi i naturalnymi w niemal podobnych ilościach (rys. 15). Pierwiastek ten wynoszony był z pola przede wszystkim z plonem głównym i ubocznym oraz z międzyplonami. Duży udział bo ponad 15% stanowiły straty azotu z nawozów w formie amoniaku. Podobne tendencje zaobserwowano w pozostałych grupach badanych gospodarstw. Bilans fosforu wykonany metodą na na powierzchni pola w grupie 65 gospodarstw dał średni wynik dodatni na poziomie 46,5 kg P 2 O 5 ha -1 UR. Największe saldo tego składnika zaobserwowano w gospodarstwach z produkcją zwierzęcą (rys. 18). 13

14 NN 35,4% MSR,8% PUM RM 9,8%,4% WBW 4,% WS,7% DEP 6,8% DEN z NM 1,% E NH 3 z NM 4,% E NH 3z NN 15,2% Przychód NM 42,1% PUM 3,% Rozchód PG 49,8% Rys. 15. Struktura bilansu azotu na powierzchni pola w gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego PUM 35,3% RM 1,9% DEP,3% NM 29,5% PUM 32,3% MSR,8% Przychód NN 32,2% Rozchód PG 67,7% Rys. 16. Struktura bilansu fosforu na powierzchni pola w gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego MSR,7% PUM 23,4% RM,6% DEP 3,2% NM 21,8% PUM 53,5% NN 5,4% Przychód Rozchód PG 46,5% Rys. 17. Struktura bilansu potasu na powierzchni pola w gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego Objaśnienia do skrótów na rysunkach WBW wiązanie przez mikroorganizmy wolnożyjące, WS wiązanie symbiotyczne, DEP depozycja z atmosfery, NM nawozy mineralne, NN nawozy naturalne, MSR materiał siewny i rozmnożeniowy, PUM plon uboczny i międzyplony, RM rośliny motylkowe i motylkowate, PG plony główne roślin, DEN denitryfikacja, E emisja, Saldo fosforu w gospodarstwach indywidualnych kształtowało się na wyższym poziomie niż w przypadku gospodarstw wielkoobszarowych. Wprowadzony na pola składnik wykorzystany został w dużym stopniu (73,2%). W strukturze bilansu po stronie przychodu 14

15 największe ilości fosforu wnosiły przyorane plony uboczne oraz zielona masa międzyplonów, czyli element wtórny bilansu (35,3%, rys. 16). Gospodarowanie fosforem w grupie 39 gospodarstw Opolszczyzny było prawidłowe. Obliczenie bilansu wykazało niewysoką nadwyżkę na poziomie 22,6 kg P 2 O 5 ha -1 UR. największe nadwyżki generowały gospodarstwa z produkcją zwierzęcą (rys. ). [kg ha -1 ] GB GT GR Typ gospodarstwa azot fosfor potas Rys. 18. Bilans składników wg metody na powierzchni pola w gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego (GB gospodarstwa z bydłem, GT z trzodą, GR nastawione na produkcję roślinną) Bilans potasu w grupie 65 gospodarstw indywidualnych wykazał wynik dodatni, mimo różnic w poszczególnych typach zagród (rys. 18). Średnie saldo bilansu kształtowało się na poziomie 16,8 kg K 2 O ha -1 UR, było zatem wyraźnie mniejsze od salda azotu i fosforu. Można zauważyć tutaj tendencję odwrotną aniżeli w gospodarstwach wielkoobszarowych, gdzie salda azotu i potasu były wyższe od salda fosforu. [kg ha -1 ] GB Typ gospodarstwa azot fosfor potas Rys. 19. Bilans składników wg metody na powierzchni pola w gospodarstwach wielkoobszarowych (GB gospodarstwa z bydłem) Średnie wykorzystanie składnika było bliskie zrównoważonemu i kształtowało się na poziomie 12,7% (13,% w gospodarstwach z bydłem mlecznym, 92,9% z trzodą chlewną i 15

16 131,3% z produkcją roślinną). Potas wniesiony został na pola przede wszystkim z nawozami naturalnymi (ok. 5%), wynoszony był niemal po połowie z plonami głównymi oraz ubocznymi i międzyplonami (rys. 17). Bilans potasu wykonany metodą na powierzchni pola w grupie 39 gospodarstw indywidualnych wykazał średnie saldo na poziomie 2,1 kg K 2 O ha -1 UR. Rolnicy wielkoobszarowi i indywidualni Opolszczyzny wnosili potas na pola głównie z nawozami mineralnymi, a wynosili z plonami głównymi. [kg ha -1 ] GB GT GR Typ gospodarstw a azot fosfor potas Rys.. Bilans składników wg metody na powierzchni pola w gospodarstwach indywidualnych woj. opolskiego (GB gospodarstwa z bydłem, GT z trzodą, GR nastawione na produkcję roślinną) Bilans u wrót gospodarstwa Strukturę oraz wyniki bilansu zamieszczono na rysunkach Bilans azotu obliczony metodą u wrót gospodarstwa w gospodarstwach indywidualnych województwa wielkopolskiego i dolnośląskiego wykazał większe saldo niż w gospodarstwach wielkoobszarowych. Różnica ta wyniosła 12,9 kg N ha -1 UR. Największe nadwyżki tego składnika zaobserwowano w gospodarstwach z trzodą chlewną oraz nastawionych na produkcję roślinną (rys. 24). W gospodarstwach wielkoobszarowych nadwyżka fosforu kształtowała się na podobnym poziomie jak w gospodarstwach nastawionych na chów bydła woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego (rys. 25). Wykorzystanie azotu było niemal identyczne jak w przypadku gospodarstw wielkoobszarowych (69,5%). Elementem, który wnosił największe ilości azotu do gospodarstwa były zakupywane nawozy mineralne. Tą drogą trafiało do zagród 66,3% azotu. Z zakupionymi paszami rolnicy wnieśli do gospodarstwa 25,7% azotu. Najwięcej składnika odpływało z gospodarstw w postaci produktów zwierzęcych (głównie mleka) i produktów roślinnych (rys. 21). Bilans azotu wykonany metodą u wrót gospodarstwa w grupie 39 gospodarstw indywidualnych województwa opolskiego wykazał nadwyżki tego składnika, średnio na poziomie 47,1 kg N ha -1 Zagrożenie dla środowiska stanowiły gospodarstwa prowadzące chów zwierząt (rys. 26). Podobnie jak w przypadku bilansu azotu na powierzchni pola, saldo u wrót było tu również o UR. 16

17 połowę niższe w porównaniu do salda azotu w gospodarstwach indywidualnych województwa wielkopolskiego i dolnośląskiego. Z,5% PDP 25,7% MSR 2,5% NN 2,1% Ż 27,3% UZw,3% NN 5,% PTR 3,% Przychód NM 66,3% PZ 39,1% Rozchód P 1,2% Rys. 21. Struktura klasycznego bilansu azotu u wrót gospodarstwa w gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego PDP 39,4% MSR 3,7% NN 3,1% Ż 33,5% UZw,5% Z,6% NN 8,2% Przychód NM 48,2% PZ 19,% P 1,5% Rozchód PTR 42,4% Rys. 22. Struktura klasycznego bilansu fosforu u wrót gospodarstwa w gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego Z,1% PDP 27,5% MSR 1,9% P 7,5% PZ 8,8% NN 6,2% Ż 6,7% UZw,1% NN 7,4% Przychód NM 63,1% PTR 7,7% Rozchód Rys. 23. Struktura klasycznego bilansu potasu u wrót gospodarstwa w gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego Objaśnienia do skrótów na rysunkach NM nawozy mineralne, NN nawozy naturalne, Z zwierzęta na chów, PDP- pasze i dodatki paszowe, MSR materiał siewny i rozmnożeniowy, PTR plon towarowy roślin, P pasze, PZ produkty zwierzęce, Ż żywiec, UZw upadki zwierząt 17

18 Bilansu fosforu w grupie 65 gospodarstw indywidualnych wykazał nadwyżkę średnio na poziomie 4,7 kg P 2 O 5 ha -1 UR, czyli aż o 32,6 kg więcej w porównaniu z wynikiem uzyskanym w gospodarstwach wielkoobszarowych. W gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego oraz opolskiego największe nadwyżki fosforu generowały gospodarstwa z produkcja zwierzęcą (rys ). Wykorzystanie składnika było identyczne jak w przypadku azotu i wyniosło 66,6%. Dla gospodarstw woj. opolskiego saldo tego składnika wynosiło średnio 29,2 kg P 2 O 5 ha -1 UR (rys. 25). Z elementów bilansu, które miały największy udział w przychodzie fosforu wyróżnić należy nawozy mineralne (rys. 22). Po stronie rozchodu fosfor opuszczał gospodarstwa przede wszystkim w produktach roślinnych. Podobnie sytuacja wyglądała w pozostałych grupach badanych gospodarstw. Saldo potasu w grupie 65 badanych gospodarstw indywidualnych wykazało mniejszą nadwyżkę w porównaniu z azotem i fosforem, wynoszącą średnio 32,4 kg K 2 O ha -1 UR. największą nadwyżkę generowały gospodarstwa z bydłem mlecznym (rys ). Analizując wykorzystanie składnika można zauważyć, że przeciętnie kształtowało się ono na bardzo dobrym poziomie 73,5%. W większości gospodarstw potas wprowadzany był do gospodarstwa głównie z nawozami mineralnymi i paszami, podobnie jak fosfor i azot. Największe ilości tego składnika wynoszono z gospodarstwa z produktami roślinnymi (rys. 23). [kg ha -1 ] GB GT GR Typ gospodarstwa azot fosfor potas Rys. 24. Bilans składników wg klasycznej metody u wrót gospodarstwa w gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego (GB gospodarstwa z bydłem, GT z trzodą, GR nastawione na produkcję roślinną) Średni wynik bilansu potasu w grupie 39 gospodarstw Opolszczyzny kształtował się na poziomie bliskim zrównoważonemu. Część gospodarstw tego regionu charakteryzowała się bardzo małym wykorzystaniem składnika (poniżej %). 18

19 [kg ha -1 ] GB Typ gospodarstwa azot fosfor potas Rys. 25. Bilans składników wg klasycznej metody u wrót gospodarstwa w gospodarstwach wielkoobszarowych (GB gospodarstwa z bydłem) 7 5 [kg ha -1 ] GB GT GR -3-5 Typ gospodarstwa azot fosfor potas Rys. 26. Bilans składników wg klasycznej metody u wrót gospodarstwa w gospodarstwach indywidualnych woj. opolskiego (GB gospodarstwa z bydłem, GT z trzodą, GR nastawione na produkcję roślinną) 9. BILANS BIOGENÓW W BADANYCH OSN We wszystkich badanych zlewniach wykonano analizę obciążenia biogenami na podstawie zmodyfikowanego bilansu na powierzchni pola (rys. 27-3). Analizując bilans azotu dla badanych obszarów szczególnie narażonych zauważamy we wszystkich przypadkach salda dodatnie, znacznie przekraczające zalecany w Kodeksie Dobrej Praktyki Rolniczej poziom bezpieczny dla środowiska. Średni wynik bilansu na poszczególnych OSN mieściły się w zakresie od 58,3 do 117,1 kg N ha -1 UR. Najmniejszymi saldami charakteryzowały się gospodarstwa położone w obrębie OSN zlewni rzek Samica Stęszewska i Mogilnica (rys. 28). Największe nadwyżki azotu w skali pola zanotowano w gospodarstwach zlokalizowanych w zlewni rzeki Pogona i Dąbrówka (rys. 28). Obciążenie pól azotem należało do największych, natomiast fosforu i potasu było największe spośród wszystkich 19

20 badanych zlewni. Wyniki bilansu azotu w pozostałych zlewniach były zbliżone, a różnice wyniosły maksymalnie do 13,7 kg N ha -1 UR. kg ha -1 UR N P2O5 K2O Saldo Olszynka Rów Polski Rys. 27. Saldo bilansu składników na obszarze szczególnie narażonym na zanieczyszczenia związkami azotu (OSN) kg ha -1 UR N P2O5 Saldo K2O kg ha -1 UR N K2O P2O5 Saldo kg ha -1 UR N P2O5 K 2O Saldo Pogona i Dąbrówka Samica St. i Mogilnica Rys. 28. Saldo bilansu składników na obszarze szczególnie narażonym na zanieczyszczenia związkami azotu (OSN) kg ha -1 UR N P2O5 K2O kg ha -1 UR N P2O5 K2O Saldo Saldo Rów Racocki Orla Rys. 29. Saldo bilansu składników na obszarze szczególnie narażonym na zanieczyszczenia związkami azotu (OSN)

21 8 N 6 4 kg ha -1 UR P2O K2O Saldo Kopel Rys. 3. Saldo bilansu składników na obszarze szczególnie narażonym na zanieczyszczenia związkami azotu (OSN) Bilans fosforu we wszystkich badanych zlewniach wykazał nadwyżki w granicach 1,4-52,7 kg P 2 O 5 ha -1 UR. W gospodarstwach zlokalizowanych w zlewniach rzek Samica Stęszewska i Mogilnica, Rów Racocki oraz Olszynka wynik bilansu był bliski zrównoważonemu (rys ). W dwóch sąsiadujących ze sobą zlewniach Rowu Polskiego i Orli salda fosforu kształtowały się na podobnym poziomie, przekraczając 3 kg P 2 O 5 ha -1 UR. Na obszarze szczególnie narażonym na zanieczyszczenia związkami azotu w zlewni rzek Pogony i Dąbrówki wartości saldo bilansu fosforu w skali pola, podobnie jak w przypadku azotu, było wysokie i mogło stanowić zagrożenie dla jakości wód. Wahania salda potasu były znacznie większe aniżeli w przypadku azotu i fosforu, zawierały się w granicach od -46,1 do 1,1 kg K 2 O ha -1 UR i były mocno zróżnicowane w poszczególnych zlewniach (rys ). Niedobór składnika wykazały gospodarstwa położone w granicach OSN zlewni rzeki Kopel oraz Samica Stęszewska i Mogilnica. Największe nadwyżki zanotowano w OSN w zlewni rzek Pogona i Dąbrówka (rys. 28). We wszystkich przypadkach (oprócz zlewni rzeki Kopel oraz Samicy Stęszewskiej i Mogilnicy) bilans potasu na powierzchni pola wykazał wyniki wyższe aniżeli w przypadku fosforu. Wyniki bilansowe pozwalają stwierdzić, że we wszystkich OSN wystąpiły duże nadwyżki azotu zagrażające środowisku. 21

22 1. PORÓWNANIE BILANSÓW BIOGENÓW OBLICZONYCH NA PODSTAWIE RÓŻNYCH METODYK Bilans w skali pola Porównując salda azotu uzyskane różnymi metodami sporządzania bilansu w skali pola zauważamy, że najwyższe wartości wykazuje bilans wykorzystywany w narzędziu komputerowym, opracowanym przez IUNG w Puławach, zwanym MacroBil (rys ). Dla wszystkich typów gospodarstw daje on najwyższe wartości. Duże salda występują również w przypadku net balance. Różnice pomiędzy tymi dwoma bilansami w przypadku gospodarstw wielkoobszarowych wynoszą,3%, w zagrodach indywidualnych województwa wielkopolskiego i dolnośląskiego 15,%, a na Opolszczyźnie 37,6%. Najmniejsze salda azotu uzyskiwano na podstawie klasycznego bilansu na powierzchni pola oraz gross balance. Różnice pomiędzy poszczególnymi saldami azotu obliczonymi wg różnych metodyk sięgają maksymalnie prawie 8% (gospodarstwa wielkoobszarowe 54,%, indywidualne woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego 44,5%, indywidualne woj. opolskiego 79,3%) [kg ha -1 ] "net balance" "gross balance" poszerzony "net balance" OECD klasyczny "na pow. pola" wg Mazura i in. MacroBil Typ bilansu azot fosfor potas Rys. 31. Porównanie sald bilansu składników obliczonych różnymi metodami w skali pola w gospodarstwach indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego Bilans fosforu w skali pola obliczony różnymi metodami wykazuje najwyższe wartości w przypadku dwóch typów bilansu MacroBil i wg Mazura (rys ). Salda obliczone tymi dwoma sposobami kształtują się na podobnym poziomie, a różnice w poszczególnych typach gospodarstw wahają się pomiędzy,2 do 3,1 kg P 2 O 5 ha -1 Najniższe wartości liczbowe zanotowano w przypadku gross balance. Różnice pomiędzy największymi i najmniejszymi saldami w poszczególnych typach gospodarstw wynoszą od 13,2 do 39,2 kg (61,5-91,9%). Wyniki wyliczone metodą net balance wykazały tylko nieznacznie niższe wartości w porównaniu z bilansem OECD oraz klasycznym na powierzchni pola. UR. 22

23 9 7 [kg ha -1 ] "net balance" "gross balance" poszerzony "net balance" OECD klasyczny "na pow. pola" wg Mazura i in. MacroBil Typ bilansu azot fosfor potas Rys. 32. Porównanie sald bilansu składników obliczonych różnymi metodami w skali pola w gospodarstwach wielkoobszarowych [kg ha -1 ] "net balance" "gross balance" poszerzony "net balance" OECD klasyczny "na pow. pola" wg Mazura i in. MacroBil -45 Typ bilansu azot fosfor potas Rys. 33. Porównanie sald bilansu składników obliczonych różnymi metodami w skali pola w gospodarstwach indywidualnych woj. opolskiego W bilansie potasu zauważa się podobne tendencje jak w przypadku fosforu. Najwyższe wartości we wszystkich badanych gospodarstwach wykazuje bilans MacroBil. Saldo jest bliskie zrównoważonemu i tylko przy tej metodyce w gospodarstwach Opolszczyzny zanotowano nieznaczną nadwyżkę potasu (rys. 33). Pozostałe bilanse wykazują salda ujemne. W zagrodach rolników indywidualnych Wielkopolski i Dolnego Śląska, oprócz dodatniego bilansu MacroBil, nadwyżkę daje również bilans obliczony na podstawie metodyki Mazura i in. (rys. 31). Pozostałe typy bilansów wykazują dość duże niedobory składnika. W gospodarstwach wielkoobszarowych większość typów bilansów wykazuje nieznaczne nadwyżki (rys. 32), jedynie w przypadku bilansu MacroBil i wg Mazura i in. nadwyżki te są dosyć duże. Różnice pomiędzy bilansami MacroBil i wg Mazura są niewielkie, podobnie jak w przypadku bilansu fosforu i wynoszą 3,1-5,4 kg K 2 O ha -1 UR. Najmniejsze wartości salda obserwowano w przypadku gross balance. Różnice pomiędzy najwyższymi a 23

24 najniższymi saldami w poszczególnych typach gospodarstw oscylują w granicach 41,7-53, kg K 2 O ha -1 UR. Wysokie nadwyżki składników w niektórych bilansach były spowodowane m. in. złym zbilansowaniem strony przychodowej i rozchodowej. W net balance nie uwzględniono ubytku azotu w postaci emisji amoniaku, mimo iż strona przychodowa zawierała pewne elementy nie w pełni zależne od rolnika, takie jak wiązanie azotu z atmosfery czy depozycja. W bilansie MacroBil uwzględniano po stronie rozchodu taki element jak przyorane resztki pożniwne, które są elementem wtórnym i mogą wpływać na zawyżanie wyników bilansowych ze względu na ich duży udział w przychodzie. Bilans w skali gospodarstwa Obliczenia wykonane różnymi metodami w skali gospodarstwa, w przypadku azotu wykazały największe salda we wszystkich typach gospodarstw, dla bilansu proponowanego przez OECD (rys ). W metodologii tego bilansu praktycznie nie uwzględnia się aspektów produkcji zwierzęcej. W przypadku gospodarstw wielkoobszarowych oraz indywidualnych Wielkopolski i Dolnego Śląska powstające w tym typie bilansu nadwyżki osiągają wartości przekraczające 1 kg N ha -1 UR. Duże salda można również zaobserwować w przypadku bilansu mieszanego. Klasyczny bilans u wrót gospodarstwa wykazuje wartości najniższe. Maksymalne różnice pomiędzy poszczególnymi wynikami bilansu azotu w skali gospodarstwa w badanych typach gospodarstw wynoszą: w gospodarstwach wielkoobszarowych 51,3 kg N ha -1 UR (48,9%), w indywidualnych woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego 48,6 kg N ha -1 UR (42,2%), w indywidualnych Opolszczyzny 24, kg N ha -1 UR (33,8%). [kg ha -1 ] OSPARCOM OECD klasyczny "u wrót gosp." Typ bilansu mieszany azot fosfor potas Rys. 34. Porównanie sald bilansu składników obliczonych różnymi metodami w skali pola w gospodarstwach indywidualnych województwa wielkopolskiego i dolnośląskiego W przypadku bilansu fosforu brak jest jednoznacznych tendencji przy różnych metodach obliczania. Bilanse klasyczny u wrót gospodarstwa oraz mieszany - kształtują 24

25 się na podobnym poziomie. Największe saldo w przypadku gospodarstw wielkoobszarowych i indywidualnych Opolszczyzny wykazuje bilans OECD. W zagrodach indywidualnych Wielkopolski i Dolnego Śląska największe nadwyżki wykazuje klasyczny bilans u wrót gospodarstwa oraz mieszany. Najmniejsze salda we wszystkich typach gospodarstw uzyskano na podstawie metodyki proponowanej przez OSPARCOM (rys ). Różnice pomiędzy skrajnymi wynikami w poszczególnych typach gospodarstw oscylują pomiędzy 11,8 i 34,9 kg P 2 O 5 ha -1 UR. 11 [kg ha -1 ] OSPARCOM OECD klasyczny "u wrót gosp." mieszany Typ bilansu azot fosfor potas Rys. 35. Porównanie sald bilansu składników obliczonych różnymi metodami w skali pola w gospodarstwach wielkoobszarowych Bilans potasu obliczony różnymi metodami w skali gospodarstwa nie wykazuje tak dużych wahań jak w przypadku azotu czy fosforu. Różnice pomiędzy skrajnymi wynikami bilansowymi w poszczególnych typach gospodarstw wahają się od 9,7 do 22,7 kg K 2 O ha -1 UR. Największe nadwyżki tego składnika wykazuje bilans mieszany w gospodarstwach indywidualnych, w gospodarstwach wielkoobszarowych natomiast najwyższy wynik zanotowano w bilansie opartym na wytycznych OECD (rys ). [kg ha -1 ] OSPARCOM OECD klasyczny "u wrót gosp." Typ bilansu mieszany azot fosfor potas Rys. 36. Porównanie sald bilansu składników obliczonych różnymi metodami w skali pola w gospodarstwach indywidualnych województwa opolskiego 25

26 Najmniejsze salda potasu w gospodarstwach indywidualnych pokazał bilans proponowany przez OSPARCOM. W gospodarstwach wielkoobszarowych najmniejsze saldo można zaobserwować w przypadku klasycznego bilansu u wrót gospodarstwa. Na zawyżanie wyników bilansowych miały m. in. złe zbilansowanie strony przychodowej i rozchodowej. W niektórych typach bilansu praktycznie nie uwzględnia się aspektów produkcji zwierzęcej, takich jak zakupione pasze czy sprzedane produkty zwierzęce oraz żywiec Ma to duży wpływ na wynik bilansu, ponieważ nie odzwierciedla w pełni obiegu wprowadzonych do gospodarstwa składników. Analiza statystyczna wyników Na podstawie uzyskanych w badaniach wyników dla dwóch typów bilansów ( na powierzchni pola i u wrót gospodarstwa przeprowadzono jednoczynnikową analizę wariancji (ANOVA) dla oceny wpływu analizowanych grup gospodarstw (wielkoobszarowe, indywidualne woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego, indywidualne woj. opolskiego) oraz sposobu gospodarowania (gospodarstwa z chowem bydła, trzody i specjalizujące się w produkcji roślinnej) na kształtowanie się salda bilansu składników (NPK). Osobno porównywano salda dla azotu, fosforu i potasu. W bilansie azotu na powierzchni pola nie zauważono istotnych różnic sald pomiędzy gospodarstwami wielkoobszarowymi (W) oraz indywidualnymi woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego (IN_WD) (rys. 37). Istotne różnice zaobserwowano natomiast pomiędzy gospodarstwami indywidualnymi woj. opolskiego (IN_O) a pozostałymi gospodarstwami. kg N ha -1 UR W IN_WD IN_O grupy gospodarstw F = 3,528; p =,8 N_SNPP N_SUWG W wielkoobszarowe, IN_WD indywidualne woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego, IN_O indywidualne woj. opolskiego, N_SNPP saldo azotu na powierzchni pola, N_UWG saldo azotu u wrót gospodarstwa Rys. 37. Kształtowanie się wartości salda azotu w poszczególnych grupach gospodarstw (pionowe słupki oznaczają,95 przedziały ufności) 26

27 Porównanie wartości średnich brzegowych dla sald fosforu obliczonych metodą na powierzchni pola wykazało istotne różnice pomiędzy gospodarstwami z grupy IN_WD a innymi grupami (rys. 38). Na wysokie wartości sald fosforu w tej grupie zagród wpłynęły gospodarstwa z produkcją zwierzęcą. Jednoczynnikowa analiza wariancji wyników bilansu potasu na powierzchni pola wykazała brak istotnych różnic w gospodarowaniu tym składnikiem w gospodarstwach indywidualnych Wielkopolski i Dolnego Śląska (IN_WD) oraz Opolszczyzny (IN_O) (rys. 39). Bilans potasu różni się istotnie między ww. gospodarstwami a grupą gospodarstw wielkoobszarowych (W) P 2 O 5 SNPP P 2 O 5 UWG kg P 2 O 5 ha -1 UR W IN_WD IN_O grupy gospodarstw F = 4,485; p =,1 W wielkoobszarowe, IN_WD indywidualne woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego, IN_O indywidualne woj. opolskiego, P 2 O 5 _SNPP saldo fosforu na powierzchni pola, P 2 O 5 _UWG saldo fosforu u wrót gospodarstwa Rys. 38. Kształtowanie się wartości salda fosforu w poszczególnych grupach gospodarstw (pionowe słupki oznaczają,95 przedziały ufności) Analiza statystyczna wyników bilansu azotu u wrót gospodarstwa w poszczególnych grupach gospodarstw nie wykazała istotnych różnic pomiędzy trzema badanymi grupami (rys. 37). Odwrotna sytuacja miała miejsce w przypadku wyników bilansowych dla fosforu. Dla badanych gospodarstw (W, IN_WD, IN_O) wyraźna okazała się zależność salda od regionu oraz grupy. Pomiędzy wszystkimi badanymi grupami stwierdzono statystycznie istotne różnice. Kształtowanie się salda bilansu potasu wykonanego metodą u wrót gospodarstwa wykazało zróżnicowanie regionalne, co było związane z intensywnością produkcji. Brak istotnych różnic w gospodarowaniu potasem między gospodarstwami wielkoobszarowymi oraz indywidualnymi woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego. Istotną różnicę zaobserwowano w gospodarstwach woj. opolskiego w porównaniu z pozostałymi grupami (rys. 39). 27

28 1 8 K 2 O SNPP K 2 O SUWG 6 kg K 2 O ha UR W IN_WD IN_O gupy gospodarstw F = 2,453; p =,46 W wielkoobszarowe, IN_WD indywidualne woj. wielkopolskiego i dolnośląskiego, IN_O indywidualne woj. opolskiego, K 2 O_SNPP saldo potasu na powierzchni pola, K 2 O_UWG saldo potasu u wrót gospodarstwa Rys. 39. Kształtowanie się wartości salda potasu w poszczególnych grupach gospodarstw (pionowe słupki oznaczają,95 przedziały ufności) Bilans w skali gospodarstwa potwierdzał podobne tendencje jak bilans w skali pola. Jedynie dla azotu zauważono istotne różnice pomiędzy dwoma typami bilansów w przypadku gospodarstw wielkoobszarowych (W) i indywidualnych Wielkopolski i Dolnego Śląska (IN_WD). 11. WNIOSKI 1. Bilans składników biogennych jest dobrym narzędziem monitoringu produkcji rolniczej w aspekcie ochrony środowiska pod warunkiem odpowiedniego doboru elementów bilansu, zarówno po stronie przychodu jak i rozchodu. Bilanse powinny być sporządzane na podstawie dokładnej dokumentacji prowadzonej przez rolników, co znacznie ułatwia doradcom, rolnikom oraz służbom monitorującym obliczanie bilansu. 2. Bilans u wrót gospodarstwa jest równie przydatny do oceny skali zagrożenia jakości wód wynikającego z emisji zanieczyszczeń ze źródeł rolniczych i oceny oddziaływania rolnictwa na środowisko jak bilans liczony metodą na powierzchni pola, ponieważ pokazuje on podobne tendencje. 3. Wśród bilansów azotu obliczonych w skali pola na potrzeby monitoringu za najbardziej wiarygodne można uznać bilans poszerzony net ballance oraz klasyczny na powierzchni pola. W bilansie poszerzonym net balance konieczna jest ujęcie po stronie rozchodu denitryfikacji i strat amoniaku z nawozów mineralnych, z uwagi 28

29 na uwzględnianie po stronie przychodu m.in. wiązania azotu przez mikroorganizmy wolnożyjące. 4. W bilansie fosforu i potasu w skali pola metody net balance, gross balace, OECD oraz klasyczna na powierzchni pola dały bardzo zbliżone wyniki. Na potrzeby monitoringu wystarczy zatem prosty i łatwy w stosowaniu bilans nawozowy ( gross balance ), który uwzględnia po stronie przychodu fosfor i potas w nawozach mineralnych i naturalnych, a po stronie rozchodu składnik wyniesiony w plonach roślin. 5. Z przebadanych metod bilansowania biogenów w skali pola bilans dla azotu net balance oraz MacroBil, zalecany w Polsce, dają najwyższe wyniki. W przypadku net balance strony przychodowa i rozchodowa są źle zbilansowane. Nie uwzględnia po stronie rozchodu strat gazowych azotu, biorąc pod uwagę w przychodzie procesy naturalne, takie jak depozycja i wiązanie azotu atmosferycznego. Na zawyżenie bilansu azotu MacroBil mają wpływ przyorane plony uboczne i międzyplony oraz brak po stronie rozchodowej strat azotu w postaci emisji do atmosfery. 6. W przypadku bilansu fosforu i potasu w skali pola w bilansie proponowanym przez Mazura i in. oraz zastosowanym w oprogramowaniu MacroBil widać wyraźne tendencję do zawyżania wyników. Mają na to wpływ przede wszystkim przyorane plony uboczne i międzyplony, mające znaczny udział w przychodzie tych składników. Jest to element trudny do oszacowania i komplikuje obliczanie bilansu. 7. W skali gospodarstwa najbardziej właściwym dla wprowadzenia do praktyki rolniczej i monitorowania jakości środowiska pod kątem rozproszenia składników nawozowych jest klasyczny bilans u wrót gospodarstwa. Dla ułatwienia jego stosowania (uproszenia) można zmodyfikować ten bilans poprzez wyłączenie elementów nie wpływających znacząco na saldo, takich jak: zakupiony materiał siewny i rozmnożeniowy, zwierzęta na chów oraz sprzedane pasze i upadki zwierząt. 8. Metodyka obliczania bilansu azotu w skali gospodarstwa proponowana przez OECD daje wyniki zawyżone w porównaniu z innymi metodami bilansowania. Strona przychodowa rozbudowana jest o elementy charakterystyczne dla bilansów w skali pola (opad azotu, wiązanie z atmosfery), które w dużym stopniu nie zależą od rolnika i nie są związane z produkcją rolną. Brak w tym bilansie elementów produkcji zwierzęcej powoduje, że nie w pełni odzwierciedla on rzeczywisty obieg składników w produkcji rolnej. 9. Limit 17 kg azotu na ha użytków rolnych w nawozach naturalnych jest wystarczającym progiem w warunkach polskich i zdecydowana większość badanych 29

30 gospodarstw nie przekraczała tego limitu. Głównym problemem stanowiącym większe zagrożenie dla jakości wód są niewłaściwe terminy stosowania nawozów naturalnych, bez uwzględnienia czynników pogodowych oraz glebowych, zbyt późne przyorywanie rozwiezionych na pola nawozów naturalnych oraz niewłaściwe składowanie obornika. 1. Wysokie wartości salda azotu wyliczone metodą na powierzchni pola we wszystkich badanych zlewniach OSN przekraczały dozwoloną w Kodeksie Dobrej Praktyki wartość 3 kg N ha -1 UR. Wynika to głównie z wysokiego poziomu nawożenia mineralnego oraz uwzględniania elementów wtórnego obiegu składników, czyli przyoranych plonów ubocznych i międzyplonów, a w gospodarstwach z produkcją zwierzęcą także wysokiej obsady inwentarza i dużej produkcji nawozów naturalnych. 11. Stan jakości wód na terenie badanych OSN od momentu przystąpienia Polski do struktur Unii Europejskiej nie uległ poprawie, a w niektórych przypadkach uległ pogorszeniu. Działania zmierzające do ochrony wód, które zostały podjęte na wyznaczonych obszarach szczególnie narażonych nie dały do tej pory oczekiwanych efektów. 3