Technologie mikrobiologiczne jako wyzwanie dla nowoczesnego rolnictwa Dr Izdebski Roman Doradca Polskiej Izby Technologii i Wyrobów Naturalnych III Edycja Europejskiego Kongresu Menedżerów Agrobiznesu. 19-20.10.2016 r., Bydgoszcz
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.
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. www.pitiwn.pl
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 www.pitiwn.pl
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.
FAKTY znaczenie rolnictwa (1) Świat Na świecie, 570-800 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!
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 1950-2013 zużycie nawozów syntetycznych wzrosło prawie 13-stokrotnie (z 14 do 180 mln ton) [Brown L.R., 2014], a produkcja pestycydów prawie 9- cio krotnie (1961-1999) [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]
FAKTY (3) Roczne koszty środowiskowe związane ze stratami biologicznie czynnych związków azotu tzw. reaktywnego azotu w Europie szacowane są na 70-320 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]
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]
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!
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.
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. [http://1.bp.blogspot.com/-wagmxmcbeam/tzcyh[
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]
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...
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]
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...2016, Serafinowicz M. Izdebski R. 2016]
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...2016, Herbinger G., 2015, Sas Pasz et al., 2015, Solarska W, Marzec M., 2015, Izdebski R. 2015 r.]
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...2016]
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.
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]
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.
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
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 2006 2011 2014 2015 Redukcja w % N w kg/ha 300 138 115 128 132 44,0 P 2 O 5 w kg/ha 180 100 70 60 68 37,8 K 2 O w kg/ha 350 270 180 200 200 57,1 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.
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 30 30 30 30 30 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 70 60 70 70 70 Herbagreen Biogen Kukurydza Razem ProBioEmy w l/ha 30 30 30 30 30 Herbagreen Oraz: poplony ozime (głównie żyto oraz gorczyca) - działają fitosanitarnie, sfermentowane obierki i odpady ziemniaczane, pofermentacyjna biomasa z kukurydzy.
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 500-1200 zł/ha Kukurydza na ziarno: korzyści w zależności od roku 300-800 zł/ha