Jan S z a j d a

WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE
WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS
www.imuz.edu.pl
2004: t. 4 z. 2b (12)
s. 259–280
© Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, 2004
STRATEGIE OGRANICZENIA ZANIECZYSZCZEŃ
WODY, ATMOSFERY I GLEBY
W ŚWIETLE MIĘDZYNARODOWYCH PROJEKTÓW
ROLNO-ŚRODOWISKOWYCH REALIZOWANYCH W IMUZ
Andrzej SAPEK, Barbara SAPEK, Stefan PIETRZAK
Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, Zakład Chemii Gleby i Wody
Słowa kluczowe: jakość wody, jakość atmosfery, gleba, azot, fosfor
Streszczenie
W pracy omówiono zagadnienie rozpraszania składników nawozowych do środowiska w odniesieniu przeważających w kraju poglądów oraz faktów stwierdzonych w ramach realizowanych
w IMUZ projektów, zwłaszcza międzynarodowych. Decydenci, a w konsekwencji i społeczeństwo,
nie doceniają rolnictwa jako źródła emisji wymienionych składników. Udział rolnictwa w emisji
gazowych związków azotu (NH3, N2O i NOx) stanowi około 50% całkowitej ich emisji w skali kraju.
Podobny jest udział rolnictwa we wnoszeniu do Bałtyku zwiększającego się od 1990 r. ładunku azotu
i fosforu. Wymaga to opracowania, w ramach szerokiej dyskusji wśród kompetentnych zespołów,
narodowego programu ograniczenia emisji azotu i fosforu ze wszystkich źródeł oraz wyznaczenia
odpowiednich celi strategicznych. W odniesieniu do azotu cel taki powinien zakładać zmniejszenie
strat azotu przez zwiększenie jego wykorzystania w produkcji rolnej docelowo do ponad 30% w 2010 r.
w skali kraju, podczas gdy obecnie wynosi ono niecałe 20%, a w przypadku fosforu dążenie do
zwiększenia jego wykorzystania docelowo do ponad 50% w 2010 r., gdy obecnie wynosi około 30%.
WSTĘP
Rolnicza przestrzeń produkcyjna jest jedną ze składowych środowiska. W Polsce użytki rolne zajmują około 60% jej powierzchni, w związku z tym wszelkie
ujemne oddziaływanie przemysłu, komunikacji, energetyki, czy skupisk ludności
Adres do korespondencji: prof. dr hab. A. Sapek, Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, Zakład Chemii Gleby i Wody, 05-090 Raszyn; tel. +48 (22) 720-05-31 w. 223, e-mail:
[email protected]
260
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12)
dotyczy także użytków rolnych. Działalność rolnicza również może wpływać
ujemnie zarówno na własne, rolnicze obszary, jak i na pozostałe ekosystemy. Istotnym czynnikiem sprzyjającym niepożądanym skutkom dla środowiska jest wzmożone rozpraszanie lub nagromadzanie niektórych składników chemicznych. Obszary wiejskie są również narażone na oddziaływanie z zewnątrz, zwłaszcza na zanieczyszczenia metalami ciężkimi, trwałymi związkami aromatycznymi czy ropopochodnymi. Z rolnictwa natomiast mogą rozpraszać się składniki nawozowe i środki
ochrony roślin, a w glebach uprawnych mogą zwiększać się lub zmniejszać ilości
sekwestrowanego węgla. Rolnicza przestrzeń produkcyjna nie jest naturalnym
(przyrodniczym) środowiskiem, jednakże jest ono jak całe środowisko przestrzenią
życiową gatunku Homo sapiens i jako takie należy je chronić.
Celem pracy jest omówienie wpływu rolnictwa na rozpraszanie lub nagromadzanie składników nawozowych oraz węgla w środowisku w świetle projektów
badawczych realizowanych w Zakładzie Chemii Gleby i Wody Instytutu w ostatnich 20 latach (tab. 1). Badaniami objęto wpływ działalności rolniczej na zmiany
jakości wody, atmosfery i gleby. Uzyskane wyniki umożliwiły opracowanie propozycji określonych działań strategicznych, zmierzających do lepszego gospodarowania składnikami nawozowymi i węglem w rolnictwie. Propozycje te są upowszechniane wśród lokalnej służby rolnej i wśród rolników, zwłaszcza prowadzących gospodarstwa demonstracyjne. Powyższe zagadnienie rozważano na tle stanu
wiedzy oraz świadomości społeczeństwa o rolnictwie i środowisku oraz sprzeczności między celami produkcji rolnej a celami ochrony środowiska.
POGLĄD SPOŁECZEŃSTWA
Społeczeństwo w szerokim ujęciu postrzega rolnictwo jako składową naturalnego środowiska, która z natury rzeczy nie może na nie ujemnie oddziaływać.
W konsekwencji panuje pogląd, że ewentualny ujemny wpływ rolnictwa wynika
nie z jego istoty, lecz z nieumiejętnego (np. co do dawek lub terminów) stosowania
nawozów mineralnych. Nawozy naturalne, a zwłaszcza obornik, uważane są za
przyjazne środowisku, z wyjątkiem gnojowicy, która ma złą sławę w mediach.
Badania poglądów społeczeństwa przeprowadził CBOS w dniach 25–29 października 2001 r. na reprezentatywnej próbie (n = 1000) dorosłych Polaków [SZOT,
2002]. Na pytanie, czy rolnictwo stanowi istotne zagrożenie dla środowiska naturalnego w Polsce – respondenci odpowiedzieli: nie – 64,8%, tak – 27,3% i trudno
powiedzieć – 7,9%; a na pytanie, czy nawozy naturalne (gnojówka, gnojowica,
obornik) mogą zanieczyszczać środowisko naturalne? odpowiedzi brzmiały: tak –
16,5%, nie – 73,4% i trudno powiedzieć – 6,0%. Takie społeczne odczucie wynika
z oficjalnych dokumentów (danych), według których zużycie nawozów mineralnych w Polsce jest średnio 2–3 razy mniejsze niż średnio w krajach OECD [Spójna
polityka ..., 1999] oraz że poziom zużycia nawozów mineralnych w Polsce nie
A. Sapek, B. Sapek, S. Pietrzak: Strategie ograniczenia zanieczyszczeń ...
261
powoduje istotnego i powszechnego zagrożenia dla środowiska ze strony gospodarki rolnej [Raport ..., 1998]. Ponowne wydanie Raportu [2003] w podsumowaniu
zawiera to samo stwierdzenie, mimo dostarczenia jego autorom odpowiednich
danych [SAPEK, SAPEK, 1999]. W raporcie tym (rozdział 6.5) zdawkowo, bez komentarzy, omawia się wpływ rolnictwa na jakość wody nie uwzględniając podejmowanych w rolnictwie działań ograniczających rozpraszanie składników nawozowych do środowiska. Oficjalnie głoszone opinie nie opierają się na faktycznych
danych i mają raczej charter polityczny lub dokładniej – lobbistyczny.
Czynniki oficjalne, a w konsekwencji także społeczeństwo, nawet jeśli widzą
potrzebę ograniczenia ujemnego wpływu rozpraszania azotu i fosforu przez rolnictwo do środowiska, to uwagę swą skupiają zazwyczaj na skrajnych przypadkach
niewłaściwego stosowania nawozów mineralnych, a w produkcji zwierzęcej na
ujemnych skutkach stosowania gnojowicy. Najlepszego sposobu przeciwdziałania
ujemnemu wpływowi rolnictwa upatruje się w tak zwanym „rolnictwie ekologicznym”. Podobne poglądy i informacje głoszone są w środkach masowego przekazu.
Powoduje to, iż wiedza społeczeństwa oraz osób zawodowo odpowiedzialnych za
rolnictwo lub ochronę środowiska jest niedostateczna, a często nawet fałszywa.
FAKTY
Zakres oddziaływania rozpraszanych składników nawozowych z rolnictwa na
lokalne, regionalne i globalne środowisko obrazuje najlepiej emisja gazowych
związków azotu ze wszystkich źródeł w Polsce. W skali kraju, najlepiej rozpoznane są emisje gazowe do atmosfery. W ramach realizowanych programów wykonano inwentaryzację emisji związków azotu z rolnictwa w Polsce. Okazała się ona
porównywalna z jego emisją z przemysłu, komunikacji i energetyki łącznie (tab. 2)
[SAPEK, SAPEK, 2002a]. W opadzie atmosferycznym ponad 50% azotu stanowi jon
amonowy pochodzący z amoniaku wyemitowanego z rolnictwa [SAPEK, NAWALANY, BARSZCZEWSKI, 2003]. Fakt ten jest niezauważany, i to zarówno przez
czynniki oficjalne jak i często przez ośrodki naukowe.
Antropogeniczne wiązanie azotu w skali światowej przekracza 200 mln t rocznie [HATCH, 2002], lecz związki azotu rozproszone do atmosfery lub wymyte do
zasobów wody nie ulegają w tych ośrodkach większemu nagromadzeniu i ostatecznie, w wyniku przemian (głównie procesu denitryfikacji) związany azot powraca do atmosfery w postaci pierwiastkowej (N2).
Odmiennie zachowuje się fosfor. W przyrodzie występuje on tylko w postaci
fosforanów, które są związkami konserwatywnymi i podobnie jak metale ciężkie –
raz wprowadzone do środowiska są zeń trudno usuwalne. W skali globalnej 90%
fosforanów wydobytych z zasobów naturalnych zużywa się do wyrobu nawozów,
3,4% jako dodatek do paszy dla zwierząt gospodarskich, 0,75% – do żywności dla
ludzi, a ponadto około 5% do produkcji środków czystości [OUDE, 1989]. Związki
262
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12)
Tabela 2. Emisja gazowych związków azotu z różnych źródeł w Polsce w 1996 r., tys. t N·rok–1
Table 2. Emission of gaseous nitrogen compounds from different sources in Poland in 1996, thous. t
N·year–1
Emitowany związek
Emitted compounds
Amoniak Amonium (N-NH3)
Tlenki azotu Nitrogen oxides (N-NOx)
Podtlenek azotu Denitrogen oxide (N-N2O)
Emisja całkowita Total emissions
Źródło emisji Sources of emissions
przemysł, transport, elektrownie
rolnictwo
industry, transport, power plants
agriculture
6
323
340
20
12
45
358
388
Dane GUS i własne dotyczące NO2, N2O i N2 przeliczono na azot pierwiastkowy N.
Data of the Central Statistical Office and own data on NO2, N2O and N2 recalculated to elemental N.
fosforu nie ulegają emisji do atmosfery. Ilość fosforanów wymywanych z gleby do
zasobów wodnych nie przekracza na ogół 1 kg P·ha–1·rok–1. Istotne natomiast są ich
ilości wynoszone z gleb uprawnych z plonem roślin i w ten sposób wprowadzane
do łańcucha pokarmowego człowieka [SAPEK, SAPEK, 2004]. Przeciętnie około
80% fosforu pobranego z plonem skarmia się w gospodarstwie, a około 50% jego
ilości sprzedanej z produktami z gospodarstwa wraca do rolnictwa w wyniku wtórnego obiegu z przemysłu spożywczego. W sumie 80–90% fosforu będącego
w obiegu w rolnictwie wraca do gleby z nawozami naturalnymi. Z około 4 kg fosforu (P) na mieszkańca, wnoszonego corocznie z nawozami mineralnymi i paszami
do produkcji rolnej w Polsce – tylko niecałe 0,7 kg trafia do gospodarstwa domowego, a stamtąd do ścieków lub na wysypiska śmieci [SAPEK, SAPEK, 2002], gdzie
pozostaje i „wzbogaca” środowisko. Ilość fosforu (P) wprowadzanego obecnie do
łańcucha pokarmowego w Polsce powoduje zwiększanie się jego zawartości
w środowisku o około 450 kg·km–2 rocznie [SAPEK, 2003]. Jeśli proces ten nie
zostanie ograniczony, to planowane zmniejszenie ładunku wnoszonego fosforu do
Morza Bałtyckiego będzie mało prawdopodobne.
W odróżnieniu od źródeł emisji zanieczyszczeń do atmosfery, źródła zanieczyszczania zasobów wodnych i ich eutrofizacji są znacznie słabiej rozpoznane,
mimo dobrze rozwiniętego monitoringu i licznych prac badawczych. Jedynymi
ogólnie uznawanymi danymi na ten temat w skali kraju są dane o ładunkach azotu
i fosforu wnoszonych do Morza Bałtyckiego z obszaru Polski (rys. 1 i 2). Jako
główne źródło tych ładunków upatruje się zrzut ścieków komunalnych i niedostateczne inwestycje w zakresie oczyszczalni ścieków, zwłaszcza na terenach wiejskich. Wg BOGACKIEJ [1999] całkowity ładunek azotu przedostającego się do wód
powierzchniowych w Polsce wyniósł w 1993 r. 209 384 t, w tym z rolnictwa pochodziło 66 343 t, czyli niecałe 32%. Na podstawie danych z tej samej pracy można obliczyć, iż ze ścieków komunalnych pochodziło 101 684 t N, czyli około 2,9
kg N na mieszkańca kraju, tj. 64% azotu spożytego przez mieszkańców. W świetle
263
A. Sapek, B. Sapek, S. Pietrzak: Strategie ograniczenia zanieczyszczeń ...
250
70
Woda
–
2
60
200
50
40
150
30
100
20
50
10
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
0
1991
0
Odpływ wody, km3.rok-1
Water outflow, km 3.year-1
80
Ncałk.
–
1
1990
–1
Ładunek
azotu,
Ładunek
azotu, tys.
t N.rok
–1
Nitrogen
load
Nitrogen load, thous. t N.year
300
Rok Year
Rys. 1. Odpływ wody i ładunek azotu wnoszony do Morza Bałtyckiego z terenu Polski w ciągu roku
[GUS, 2002]; 1 – azot całkowity, 2 – woda
80
–1
Pcałk.
Woda
–2
16
14
70
60
12
50
10
40
8
30
6
2001
2000
1999
1998
1997
1996
0
1995
0
1994
10
1993
2
1992
20
1991
4
Odpływ wody, km3.rok-1
3
-1
Water outflow, km .year
18
1990
–1
Ładunek
Ładunek
fosforu,fosforu
tys. t P.rok
–1
Phosphorus
load
Phosphorus load, thous. t P.year
Fig. 1. Water outflow and nitrogen load discharged annually to the Baltic Sea from Poland
[GUS, 2002]; 1 – total nitrogen, 2 – water
Rok Year
Rys. 2. Odpływ wody i ładunek fosforu wnoszony do Morza Bałtyckiego z terenu Polski w ciągu
roku [GUS, 2002]; 1 – fosfor całkowity, 2 – woda
Fig. 2. Water outflow and phosphorus load discharged to the Baltic Sea from Poland [GUS, 2002];
1 – total phosphorus, 2 – water
powyższego oszacowany przez BOGACKĄ [1999] ładunek azotu ze ścieków komunalnych wydaje się mało wiarygodny.
Podobnie w przypadku fosforu: całkowity jego ładunek do wód powierzchniowych w Polsce w 1993 r. wyniósł wg BOGACKIEJ [1999] 28 019 t, z czego 5 743 t,
czyli 13%, pochodziło z rolnictwa. Ze ścieków komunalnych pochodziło 22 276 t
P, tj. 0,58 kg P na mieszkańca, co odpowiadało około 63% fosforu spożytego przez
mieszkańców plus fosfor ze środków czystości i co znów brzmi mało wiarygodnie.
264
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12)
Nasilone inwestycje w zakresie budowy nowych, wysoce sprawnych oczyszczalni ścieków komunalnych oraz zmniejszeniu zużycia nawozów mineralnych
azotowych o około 40% i fosforowych o około 300% po 1990 r. nie znajduje odzwierciedlenia w obserwowanym w tym czasie zwiększenia ładunku azotu wnoszonego z obszaru Polski do Morza Bałtyckiego oraz w utrzymywaniu się na stałym poziomie ładunku fosforu. Jedną z przyczyn tego zjawiska może być obserwowane od 1990 roku zwiększanie się objętości wody spływającej do morza. Tym
bardziej, iż wg Raportu [2003, rozdz. 6.5] jakość wód powierzchniowych nieznacznie się poprawiła, co jest jednak skutkiem rozcieńczania w wyniku większego
odpływu, a nie zmniejszania się ładunku. Zarówno azot jak i fosfor są wiązane
przez żywą i obumarłą materię organiczną i w tej postaci nagromadzane w przyrodzie. Uwalnianie ich z tego zapasu jest procesem złożonym i długotrwałym. Przyroda ma określoną pojemność związków azotu i fosforu. Jej zmniejszanie lub
zwiększenie trwa lata. Stosowanie znacznie większych dawek azotu i fosforu
w latach 70. i 80. ubiegłego stulecia nasilało proces wypełniania pojemności przyrody, a obecne daleko idące ograniczenia produkcji rolnej na dużych obszarach
kraju, w tym zmniejszanie się pogłowia zwierząt gospodarskich, pogorszenie kultury uprawy gleby, jej ugorowanie i zmniejszenie ilości stosowanych nawozów
naturalnych i mineralnych sprzyjają mineralizacji glebowej materii organicznej
i uwalnianiu się nagromadzonego w niej azotu i fosforu. Towarzyszy temu emisja
gazu cieplarnianego – dwutlenku węgla oraz pogarszanie się żyzności gleby.
Zużycie nawozów mineralnych w Polsce nie jest 2–3 razy mniejsze niż w krajach OECD. W rzeczywistości według danych FAO (tab. 3 i 4) odpowiada ono
przeciętnemu poziomowi ich zużycia w krajach UE i OECD. Zużycie nawozów
fosforowych jest obecnie na podobnym poziomie jak w Niemczech, Wielkiej Brytanii, Danii czy Szwecji, a w latach 1970/1980 było wyraźnie większe, często nawet kilkakrotnie [SAPEK, 2002b]. Wyraźnie mniejsza niż w krajach UE (tab. 5) jest
natomiast efektywność wykorzystania nawozów mineralnych [FOTYMA, 1997].
Przeto zwiększenie skuteczności nawożenia jest głównym zadaniem rolnictwa polskiego nie tylko z punktu widzenia ochrony środowiska, lecz również ekonomiki.
Tabela 3. Zużycie mineralnych nawozów azotowych w Polsce i krajach należących do UE i OECD
w 1997 r. [FAO, http://faostat.fao.org/faostat/collections?subset=agriculture]
Table 3. Nitrogen fertiliser consumption in Poland and in the EU and OECD countries in 1997 [FAO,
http://faostat.fao.org/faostat/collections?subset=agriculture]
Kraj Country
Polska Poland
Unia Europejska EU
OECD
Zużycie nawozów azotowych
Nitrogen fertiliser consumption
mln t N
kg N·ha–1
0,9
53
10
75
28
21
A. Sapek, B. Sapek, S. Pietrzak: Strategie ograniczenia zanieczyszczeń ...
265
Tabela 4. Średnie zużycie nawozów fosforowych w krajach UE i w Polsce w 1997 r. [FAO,
http://faostat.fao.org/faostat/collections?subset=agriculture]
Table 4. Mean annual consumption of phosphorus fertilisers in the EU countries and Poland in 1997
[FAO, http://faostat.fao.org/faostat/collections?subset=agriculture]
Kraj Country
Polska (średnia z 1980-1989)
Poland (mean of 1980-1989)
Francja France
Włochy Italy
Belgia Belgium
Holandia Netherlands
Finland Finland
Niemcy Germany
Irlandia Ireland
Wielka Brytania UK
Portugalia Portugal
Dania Denmark
Polska Poland
Grecja Greece
Austria Austria
Szwecja Sweden
Hiszpania Spain
Zużycie nawozów fosforowych, kg P2O5·rok–1
Consumption of phosphorus fertilisers, kg P2O5·year–1
na powierzchnię użytków rolnych
na mieszkańca
per ha of agricultural land
per capita
21,0
9,9
15,0
13,6
12,8
12,3
10,5
10,1
10,0
9,6
9,1
8,2
7,5
7,2
6,8
6,3
6,2
8,0
4,0
2,0
1,8
5,5
2,2
15,5
2,9
8,2
4,5
3,5
6,5
3,0
2,4
6,2
Tabela 5. Nawozochłonność produkcji roślinnej w kg składnika na jednostkę zbożową plonu w Polsce i krajach UE [FOTYMA, 1997]
Table 5. Specific fertiliser consumption in kg component per one grain unit in Poland and in the EU
countries [FOTYMA, 1997]
Składnik
Nutrient
N
P2O5
K2O
NPK
Polska Poland
1985–1990
1991–1996
3,69
2,81
2,11
1,13
4,13
2,27
9,97
6,71
Unia Europejska EU
1985–1990
1991–1996
2,33
1,96
1,05
0,82
2,11
1,74
5,50
4,52
Najbardziej zaniedbanym elementem produkcji rolnej w Polsce jest składowanie i stosowanie nawozów naturalnych. Dominują obornikowo-gnojówkowe systemy utrzymywania zwierząt i gromadzenia odchodów zwierzęcych. W 95% go-
266
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12)
Głębokość Depth, cm
spodarstw składujących obornik przechowywano go do niedawna bezpośrednio na
ziemi, a gnojówkę w na ogół niedostatecznie szczelnych i o niewielkiej objętości
zbiornikach. Sprzyjało to emisji amoniaku i przesiąkaniu składników nawozowych
do gleby i dalej do wody gruntowej. Pomiary wykonane w ramach programów
realizowanych w IMUZ wykazały, że gleba w obrębie zagrody, a zwłaszcza
w pobliżu miejsc składowania obornika i gnojówki, jest skrajnie wzbogacona
w mineralne formy azotu, fosforu i potasu. W lepiej napowietrzonej glebie gromadzą się azotany (rys. 3), a w wilgotnej jony amonu (rys. 4) [SAPEK, SAPEK, 2002;
20-40
N-NO3
N-NH4
60-80
100-120
140-160
180-200
0
50
100
150
N mg.dm-3
200
250
300
Rys. 3. Stężenie azotanów (N-NO3) i amonu (N-NH4) w profilu glebowym pod dawnym miejscem
składowania obornika (wyciąg 1% K2SO4)
Głębokość Depth, cm
Fig. 3. Nitrate- and ammonium-nitrogen concentration in soil profile at the place of the former farmyard manure storage place (1% K2SO4 extract)
20-40
N-NO3
N-NH4
60-80
100-120
140-160
180-200
0
50
100
150
N mg.dm-3
200
250
300
Rys. 4. Stężenie azotanów (N-NO3) i amonu (N-NH4) w profilu glebowym oddalonym 50 m od dawnego miejsca składowania obornika, na skłonie w kierunku cieku (wyciąg 1% K2SO4)
Fig. 4. Nitrate- and ammonium-nitrogen concentration in soil profile located 50 m from the place of
the former farmyard manure storage on a slope inclined to stream (1% K2SO4 extract)
A. Sapek, B. Sapek, S. Pietrzak: Strategie ograniczenia zanieczyszczeń ...
267
Głębokość Depth, cm
2003]. W glebach uprawnych nieczęsto obserwuje się tak duże nagromadzenie tych
związków azotu. Wzbogacenie gleby w obrębie zagrody w fosfor przybiera jeszcze
większe rozmiary. Obserwowane tam zawartości fosforu kilkakrotnie przewyższały
jego zawartości w glebach uprawnych (rys. 5 i 6). Podobnie duże było wzbogacenie badanych profili gleby w potas (rys. 7 i 8) [SAPEK, SAPEK, 2003].
20-40
60-80
100-120
140-160
180-200
0
200
400
P mg.dm-3
600
800
1000
Rys. 5. Stężenie fosforanów w profilu glebowym pod dawnym miejscem składowania obornika
(wyciąg 1% K2SO4)
Głębokość Depth, cm
Fig. 5. Phosphate concentration in soil profile at the place of the former farmyard manure storage
(1% K2SO4 extract)
20-40
60-80
100-120
140-160
180-200
0
200
400
P mg.dm-3
600
800
1000
Rys. 6. Stężenie fosforanów w profilu glebowym oddalonym 50 m od dawnego miejsca składowania
obornika, na skłonie w kierunku cieku (wyciąg 1% K2SO4)
Fig. 6. Phosphate concentration in soil profile located 50 m from the place of the former farmyard
manure storage on a slope inclined to stream (1% K2SO4 extract)
268
Głębokość Depth, cm
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12)
20-40
60-80
100-120
140-160
180-200
0
1000
2000
3000
4000
5000
K mg.dm-3
Rys. 7. Stężenie potasu w profilu glebowym pod dawnym miejscem składowania obornika
(wyciąg 1% K2SO4)
Głębokość Depth, cm
Fig. 7. Potassium concentration in soil profile at the place of the former farmyard manure storage
(1% K2SO4 extract)
20-40
60-80
100-120
140-160
180-200
0
1000
2000
3000
4000
5000
K mg.dm-3
Rys. 8. Stężenie potasu w profilu glebowym oddalonym 50 m od dawnego miejsca składowania
obornika, na skłonie w kierunku cieku (wyciąg 1% K2SO4)
Fig. 8. Potassium concentration in soil profile located 50 m from the place of the former farmyard
manure storage on a slope inclined to stream (1% K2SO4 extract)
Składniki nawozowe wyciekające ze składowanych odchodów zwierzęcych nie
tylko akumulują się w glebie, lecz przenikają dalej do wody gruntowej, w której
ich stężenie osiąga często bardzo duże wartości. Woda w studniach gospodarskich
jest zwykle zanieczyszczona azotanami, a w mniejszym stopniu fosforanami i potasem (tab. 6) [SAPEK, SAPEK, RZEPIŃSKI, 1993], natomiast woda gruntowa na
terenie zagrody jest na ogół silnie zanieczyszczona fosforanami, potasem i azotem
amonowym, a w mniejszym stopniu azotanami (tab. 6 i 7) [Final report ..., 2003;
SAPEK, 2002; SAPEK i in., 1996]. Stężenie potasu w analizowanych wodach gruntowych było 6 razy większe niż stężenie sodu (tab. 7), co świadczy, że źródłem
269
A. Sapek, B. Sapek, S. Pietrzak: Strategie ograniczenia zanieczyszczeń ...
zanieczyszczenia tych wód były odchody zwierzęce, a nie ścieki bytowe, zawsze
bardzo bogate w sód. Zanieczyszczenie wody gruntowej z terenu zagrody fosforanami i potasem było wielokrotnie większe niż spotykane w wodzie gruntowej spod
gleb ornych lub użytków zielonych. Głównym rolniczym źródłem zanieczyszczenia wody tymi dwoma składnikami jest więc zagroda gospodarstw ukierunkowanych na produkcję zwierzęcą i związane z nią składowanie nawozów naturalnych.
Tabela 6. Przeciętne stężenie składników nawozowych (w mg·dm–3) w próbkach wody pobranych
z różnych miejsc w gospodarstwie
Table 6. Average nutrient concentration (in mg·dm–3) in water samples taken from different locations
in the demonstration farms
Miejsce pobierania próbek – Sampling site
Składnik
Nutrient
N-NO3
podwórze
farmstead
(n = 335)
studnia gospodarska
farm wells
(n = 235)
pastwisko
pasture
(n = 2)
9,3
22,2
3,3
ciek przy zagrodzie
wodociąg
stream near the farmstead tap water
(n = 97)
(n = 238)
4,8
0,7
N-NH4
7,1
0,3
0,6
3,3
0,3
P-PO4
5,20
0,49
0,62
2,81
0,10
Cl
212
46
48
85
11
Na
60
49
22
40
10
K
360
31
71
110
4
Objaśnienie: n – liczba próbek. Explanation: n – number of samples.
Tabela 7. Średnie (śr.) i maksymalne (max) stężenie składników nawozowych (mg·dm–3) w próbkach
wody gruntowej pobranych w punktach kontrolnych w pobliżu miejsc składowania nawozów naturalnych
Table 7. Average (śr) and maximal (max) nutrient concentration (mg·dm–3) in the groundwater samples taken from control points located near the manure storage places in selected demonstration farms
Składnik
Nutrient
N-NO3
N-NH4
P-PO4
Cl
Na
K
KW (5)
(n = 15)
2,7 / 13
5,8 / 26
3,0 / 17
481 / 661
117 / 225
1042 / 1323
Punkt kontrolny Monitoring point
WS (4)
PW (4)
TK (5)
(n = 15)
(n = 18)
(n = 18)
GT (5)
(n = 32)
śr. / max
11 / 71
26 / 77
15 / 80
104 / 205
91 / 202
121 / 399
33 / 109
12 / 43
8,3 / 38
452 / 1009
115 / 207
592 / 1011
1,3 / 11
13 / 51
16 / 33
379 / 2471
106 / 719
899 / 5205
Objaśnienie: n – liczba próbek. Explanation: n – number of samples.
3,5 / 32
30 / 190
11 / 32
283 / 570
82 / 219
932 / 1339
270
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12)
Rolnictwo uczestniczy również w emisji gazów cieplarnianych: podtlenku azotu w 80%, metanu w 30% i dwutlenku węgla w 10–20% (energia i transport oraz
energia zużyta do syntezy nawozów azotowych) [Zeszyty ..., 2000]. Wartości te
również nie są nieuwzględniane w strategii ograniczania emisji gazów cieplarnianych w Polsce.
Przytoczone informacje obrazują zarówno duży ujemny wpływ polskiego rolnictwa na środowisko przyrodnicze, jak również wskazują kierunki niezbędnych
działań.
DZIAŁANIA
W ramach realizowanych projektów, oprócz badań naukowych, podjęto działania ukierunkowane na demonstrację dobrych praktyk rolniczych i edukację ludności wiejskiej w zakresie ograniczania ujemnego wpływu rolnictwa na środowisko
przyrodnicze.
Zanieczyszczenie wody składnikami nawozowymi z rolnictwa zalicza się do
źródeł obszarowych nazywanych również niepunktowymi lub rozproszonymi. Obszarowy charakter zanieczyszczeń z rolnictwa wynika z prowadzenia produkcji
rolnej na dużych obszarach, jednak rzeczywistym źródłem strat składników nawozowych jest konkretne gospodarstwo, a w nim pole lub zagroda, a wielkość strat
zależy nie tylko od stosowanych technologii, lecz także od wiedzy rolnika. Miarą
zagrożenia jakie stwarza gospodarstwo są niewykorzystane w produkcji składniki
nawozowe, które ulegają lub mogą ulec rozproszeniu do środowiska. Ilości te
można wyceniać stosując metodę bilansu składników nawozowych. Metodę tę
zastosowano w Polsce wpierw w skali kraju [SAPEK, SAPEK, 1993], a później szeroko w skali gospodarstwa [PIETRZAK, 1994; 1997]. Wynikiem bilansu jest różnica
między ilościami składnika wniesionego (przychód) do gospodarstwa (regionu),
i wyniesionego (rozchód) ze sprzedanymi produktami. Różnica między przychodem a rozchodem to nadmiar składnika, podawany najczęściej w przeliczeniu na
ha. Stosunek rozchodu składnika do jego przychodu nazywamy efektywnością tego
składnika. Obliczony nadmiar lub efektywność są miarą zagrożenia dla środowiska
jakie stwarza dane gospodarstwo lub region [PIETRZAK, SAPEK, 1996]. Wielkości
te wykorzystano między innymi do oceny zagrożenia zanieczyszczenia wody
związkami azotu i fosforu z rolnictwa w różnych regionach Polski [SAPEK A. i in.,
1997; SAPEK B. i in., 1997; SAPEK i in., 2000]. Efektywność azotu wprowadzanego
do rolnictwa, niezależnie od metody obliczania, nie przekracza 25%, a fosforu
35%. Przyjmuje się, że obliczony nadmiar azotu jest miarą jego rozpraszania do
środowiska, a fosforu jego nagromadzania w glebach uprawnych.
Bilans składników nawozowych w gospodarstwie zwłaszcza w odniesieniu do
fosforu i potasu jest podstawą współczesnego doradztwa nawozowego. W produkcji zwierzęcej część paszy pochodzi na ogół spoza gospodarstwa, a wraz z nią do
A. Sapek, B. Sapek, S. Pietrzak: Strategie ograniczenia zanieczyszczeń ...
271
gospodarstwa wprowadza się odpowiednią ilość fosforu. Dotyczy to szczególnie
pasz przemysłowych, do których dodaje się fosforany w takich ilościach, by całkowita ich zawartość wynosiła 0,5% P w masie handlowej. W sumie z paszami
wprowadza się do gospodarstwa ilości fosforu równoważne potrzebom nawozowym lub znacznie je przewyższające. Bilans fosforu i potasu przeprowadzany
w gospodarstwach w ramach projektu BAAP przed wprowadzeniem demonstracji,
wykazał średni nadmiar fosforu – 26 kg P·ha–1 (= 60 kg P2O5·ha–1) i przeciętną jego
efektywność 29%. Przychód fosforu do gospodarstwa z paszami był przeciętnie
taki sam jak z nawozami mineralnymi (tab. 8), a zasobność gleb w fosfor w badanych gospodarstwach była dobra i bardzo dobra. W gospodarstwach, które kupowały z paszami więcej niż 10 kg P·ha–1, zalecono zaniechania stosowania mineralnych nawozów fosforowych. Podobnie jest w większości gospodarstw ukierunkowanych na produkcję zwierzęcą, w których zaniechanie lub daleko idące ograniczenie nawożenia fosforem może zwiększyć dochód rolnika i zmniejszyć zagrożenie dla środowiska.
Budowę odpowiednich zbiorników na nawozy (płyta gnojowa i zbiornik na
gnojówkę) podjęto w ramach projektu „Rolnictwo polskie i ochrona jakości wody
(USEPA)”. Wybudowano je w dwunastu gospodarstwach dawnego województwa
ostrołęckiego i w trzech w województwie szczecińskim, przy współudziale prezydenta miasta i gminy Pyrzyce. Inicjatywę tę poparły władze dawnego województwa ostrołęckiego i z pomocą Wojewódzkiego i Narodowego Funduszu Ochrony
Środowiska wybudowano zbiorniki w następnych 160 gospodarstwach. Podobne
inicjatywy podejmowano w Projekcie „Ograniczenia zanieczyszczeń Bałtyku ze
źródeł rolniczych (BAAP)”, w ramach którego budowano zbiorniki w gospodarstwach demonstracyjnych w regionie elbląskim, toruńskim, łomżyński i płockim.
W ramach obydwóch projektów budowa zbiorników polegała na współfinansowaniu budowy – koszt materiałów pokrywano z projektu, a koszt robocizny rolnik.
Warto podkreślić, że projektowano zbiorniki o dużej na pojemności, na okres składowania 6 miesięcy, a w projekcie BAAP nawet na 8 miesięcy, jak to ma miejsce
w Szwecji.
Wyniki i doświadczenie uzyskane w pierwszych etapach projektów BAAP
i USEPA, okazały się przydatne nie tylko na terenach objętych tymi projektami.
Stały się bazą i wzorem do rozwoju dwóch znacznie większych projektów:
PHARE P9312-0602/93 „Infrastruktura dla gospodarki wodnej” realizowanego
przez Instytut Melioracji i Użytków Zielonych oraz „Ochrona środowiska na obszarach wiejskich” realizowanego obecnie przez Bank Światowy i Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. W obu projektach kontynuowano
budowę zbiorników podobnie na zasadzie współfinansowania oraz skupiano się na
terenach, nawet gminach, objętych projektami USEPA i BAAP. Ten dobry przykład nadal skutkuje dobrymi rezultatami. Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Warszawie w ramach projektu „Program ograniczenia zanieczyszczeń środowiska
składnikami nawozowymi z produkcji zwierzęcej w regionie ostrołęckim” (finan-
272
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12)
sowanego przez Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska) buduje setki zbiorników w dobrze przegotowanym do tego typu działań regionie ostrołęckim i rozszerza inicjatywę na całe województwo mazowieckie. Czynnikami wzmagającymi te
inicjatywy są: Dyrektywa Azotanowa, wymagania UE w zakresie produkcji mleka
oraz ustawa „O nawozach i nawożeniu”. Aczkolwiek ta ostatnia stawia wymagania
czteromiesięcznej pojemności składowania, niezgodnie z zaleceniami UE, oraz nie
wyznacza instytucji kontrolującej spełnianie jej wymagań.
Działalność oświatowa obejmowała:
– edukację rolników z gospodarstw demonstracyjnych i ich sąsiadów,
– szkolenie pracowników ośrodków doradztwa rolniczego, nauczycieli szkół
rolniczych oraz działaczy samorządów lokalnych,
– dostarczanie odpowiednich informacji decydentom,
– organizowanie seminariów naukowych.
Przeprowadzono 21 trzy-, sześcio- lub dziewięciodniowych szkoleń, których
wykładowcami byli nie tylko pracownicy IMUZ, lecz także innych instytutów
resortowych i uczelni. Działania te były uzupełniane i wspomagane publikacjami
materiałów edukacyjnych, wydawanych jako „błękitna” seria pod tytułem „Rolnictwo polskie i ochrona jakości wody”. Dotychczas ukazały się 22 pozycje tej serii.
Za ochronę środowiska w rolnictwie odpowiada wielu „aktorów”. Są to politycy oraz decydenci szczebla krajowego i lokalnego, rolnicze służby doradcze
i ośrodki naukowe, głównym jednak „aktorem” jest rolnik, właściciel i dyrektor
gospodarstwa. Politycy i decydenci dążą do rozwiązywaniu problemu za pomocą
odpowiednich regulacji prawnych. Jest to jednak rozwiązanie o ograniczonej mocy
sprawczej. Bez współudziału setek tysięcy rolników same regulacje nie tyle przyczynią się do poprawy środowiska, co zwiększą i tak duże napięcia społeczne na
wsi. Prowadzone w tym zakresie działania upowszechnieniowe powinny być ujęte
w narodowy program edukacji rolników i ludności wiejskiej w zakresie rolnictwa
i środowiska.
STRATEGIE OGRANICZENIA ZANIECZYSZCZEŃ WODY,
ATMOSFERY I GLEBY
Skutki rozpraszania związków azotu do środowiska mają zasięg regionalny,
krajowy i globalny. Skutki rozpraszania fosforanów mają wprawdzie zasięg lokalny, lecz są nieprzemijające i trudne do usunięcia. Dlatego niezbędne jest opracowanie narodowego programu ograniczania emisji gazowych związków azotu do
atmosfery oraz wymywania azotanów i fosforanów do zasobów wodnych. Program
ten winien objąć całościowo wszystkie źródła zanieczyszczania: rolnictwo, gospodarkę komunalną, przemysł, energetykę oraz transport. Czynniki oficjalne już od
dawna są zobowiązane konwencjami i umowami międzynarodowymi do opracowania odpowiednich narodowych programów. Dla przykładu wymienić można:
A. Sapek, B. Sapek, S. Pietrzak: Strategie ograniczenia zanieczyszczeń ...
273
Konwencję HELCOM, Agendę 21 dla regionu Morza Bałtyckiego, Ramową Konwencję NZ w Sprawie Zmian Klimatu (UNFCCC). I nawet jeśli opracowano jakieś
programy to w niedostatecznym stopniu uwzględniono w nich rolnictwo, na przykład wdrażania Dyrektywy Azotanowej nie poprzedzono powołaniem krajowej
Grupy Azotanowej, która miała to wdrożenie przygotować.
Zmniejszenie zagrożenia wynikającego z rozpraszania azotu i fosforu do środowiska wymaga wyznaczenia celów strategicznych. Zostały one wyznaczone
w zadaniu 7. „Strategia i działania ograniczające zanieczyszczenia obszarowe pochodzenia rolniczego” projektu badawczego zamawianego nr PBZ 28-02: „Strategia ochrony zasobów wodnych przed zanieczyszczeniem z punktu widzenia ochrony zdrowia i przyrody oraz potrzeb gospodarczych”.
Założono w nich:
– zmniejszenie strat azotu przez zwiększenie jego wykorzystania (efektywności)
w produkcji rolnej w skali kraju – od ok. 20% obecnie do ponad 30% w 2010 r.
– zmniejszenie strat fosforu przez zwiększenie jego wykorzystania (efektywności) w produkcji rolnej w skali kraju – od ok. 30% obecnie do ponad 50%
w 2010 r.
Do realizacji wyznaczonych celów strategicznych niezbędne jest włączenie do
polityki rolnej państwa zagadnień ochrony jakości wody i innych zagadnień ochrony środowiska. Potrzebne jest więc opracowanie programów działania obejmujących: edukację, doradztwo rolnicze, demonstracje, regulacje prawne i zachęty materialne. Działania te są konieczne, niezależnie od kierunków rozwoju rolnictwa,
poziomu produkcji i udziału rolnictwa w gospodarce kraju.
Wyznaczone cele strategiczne nie są sprzeczne z interesami rolnictwa i rolnika.
Zwiększenie stopnia wykorzystania azotu i fosforu zmniejszy straty tych składników, a równocześnie zmniejszy wydatki na zakup nawozów mineralnych, które
stanowią znaczącą pozycję w budżecie każdego gospodarstwa.
WNIOSKI
1. Ograniczenie emisji związków azotu i fosforu z innych sektorów gospodarki
powoduje, że produkcja rolna ma proporcjonalnie coraz większy ujemny wpływ na
środowisko.
2. Głównym zagrożeniem z rolnictwa dla środowiska jest emisja gazowych
związków azotu i nagromadzanie się w glebie fosforanów.
3. Odpowiedzialni za rolnictwo i ochronę środowiska w Polsce nie są dostatecznie poinformowani o wpływie rolnictwa na środowisko. Powoduje to, że społeczeństwo nie rozumie zależności między rolnictwem a środowiskiem i nie będzie
gotowe do akceptowania niezbędnych nakładów finansowych z budżetu na rolnictwo.
274
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12)
4. Strategia zwiększenia efektywności wykorzystania (wydajności) azotu i fosforu nawozowego jest najlepszym sposobem ograniczenia emisji tych składników
do środowiska.
5. Niezbędne jest opracowanie narodowego programu ograniczenia rozpraszania azotu i fosforu do środowiska.
LITERATURA
BOGACKA T., 1999. Strategia i działania ograniczające ładunki azotu i fosforu odprowadzane do wód
powierzchniowych ze źródeł obszarowych. W: Podstawy naukowe strategii ochrony wód w Polsce w świetle przystąpienia do Unii Europejskiej. Red. M. Gromiec, IAWQ. Warszawa: Polski
Komitet Międzynarodowego Stowarzyszenia Jakości Wody s. 221–337.
Final report, Baltic Agricultural Run-off Action Programme in Poland 1999-2002, 2003. Falenty:
Wydaw. IMUZ.
FOTYMA M., 1997. Dobra praktyka rolnicza w produkcji roślinnej. Zesz. Eduk. 4/97 s. 35–48.
OUDE de, N.T., 1989. Anthropogenic sources of phosphorus: Detergents. Phosphorus cycle in terrestrial and aquatic ecosystems. Red. J.K., Syers L., Ryszkowski, H.L. Golterman. Saskatoon: Saskatchewan Institute of Pedology s. 214–220.
PIETRZAK S., 1994. Metoda uproszczonego bilansowania azotu gospodarstwie rolnym. Mater. Instr.
108 Falenty: Wydaw. IMUZ ss. 22.
PIETRZAK S., 1997. Metoda bilansowania składników nawozowych w gospodarstwie rolnym. Mater.
Instr. 116 Falenty: Wydaw. IMUZ ss. 30.
PIETRZAK S., SAPEK A., 1996. Ocena zagrożeń dla środowiska pochodzących ze źródeł rolniczych na
podstawie bilansu azotu w gospodarstwie rolnym. W: Technika i technologia w ochronie środowiska. Red. J. Wiatr. I Forum inżynierii środowiska, 15–17.10.1996 r. Lublin-Nałęczów: Polskie
Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej s. 127–130.
Raport Państwowej Inspekcji Ochrony Środowiska, 1998. Stan środowiska w Polsce. Biblioteka
Monitoringu Środowiska, Warszawa ss. 159.
Raport. Stan środowiska w Polsce w latach 1996–2001, 2003. Warszawa: Inspekcja Ochrony Środowiska s. 7–263.
SAPEK A., 1995. Emisja amoniaku z produkcji rolnej. Post. Nauk Rol. nr 2/95 s. 3-23.
SAPEK A., 2002a. Emisja podtlenku azotu z rolnictwa i jej skutki w środowisku. Zesz. Eduk. 8/2002
s. 9–22.
SAPEK A., 2002b. The impact of agriculture on ground and surface water quality in Poland: state of
affairs and policy. W: Agricultural effects on ground and surface waters: Research at edge of science and society. Red. J. Steenoorden, F. Claessen, J. Willems. IAHS Publication no. 273 s. 385–
–389.
SAPEK A., 2003. Fosfor w łańcuchu pokarmowym człowieka w Polsce. Obieg pierwiastków w przyrodzie: Bioakumulacja – Toksyczność – Przeciwdziałanie. Warszawa: IOŚ s. 53-61.
SAPEK A., KALIŃSKA D., SAPEK B., PIETRZAK S., 1997. Wyznaczanie obszarów o zróżnicowanym
zagrożeniu zanieczyszczenia wody związkami fosforu z rolnictwa. W: Ochrona i wykorzystanie
rolniczej przestrzeni produkcyjnej Polski. Mater. Konf. 3-4. 06. 1997 r. Puławy: IUNG 1997
s. 253–260.
SAPEK A., NAWALANY P., BARSZCZEWSKI J., 2003. Ładunek składników nawozowych wnoszony
z opadem mokrym na powierzchnię ziemi w Falentach w latach 1995–2001. Woda Środ. Obsz.
Wiej. 3 (6) s. 69–78.
A. Sapek, B. Sapek, S. Pietrzak: Strategie ograniczenia zanieczyszczeń ...
275
SAPEK A., SAPEK B., 1993. Assumed non-point water pollution based on the nitrogen budget in Polish
Agriculture. Water Science and Technology. V. 28 (No. 3-5) s. 483-488.
SAPEK A., SAPEK B., 1999. Wpływ produkcji rolnej i spożywania żywności na środowisko. W: Ocena
raportu – Stan środowiska w Polsce, Warszawa: PAN Komitet „Człowiek i Środowisko” przy
Prezydium PAN s. 41–70.
SAPEK A., SAPEK B., 2002. Obieg i bilans fosforu w łańcuchu pokarmowym człowieka w Polsce.
Nawozy i Nawożenie 4 (13) 106–123.
SAPEK A., SAPEK B., 2004. Phosphorus. Chapter 4. W: Elements and their compounds in the environment. Merian et al: Wiley-VCH, Weinheim, s. 1285-1296.
SAPEK A., SAPEK B., RZEPIŃSKI W., 1993. Wstępne rozpoznanie zanieczyszczenia wody do picia
z ujęć własnych w gospodarstwach rolnych na terenie województwa ostrołęckiego. W: Ochrona
zasobów wodnych przed zanieczyszczeniem. Materiały na sympozjum IAWQ. Kraków: Polski
Komitet Międzynarodowego Stowarzyszenia Jakości Wody IAWQ.
SAPEK B., 1997. Monitoring of mineral nitrogen in a farm. W: Shaping Poland's Future. Meeting
Environmental Challanges for Water Quality, Sustainable Agricultural and Rural Development.
Red. A. Sapek, J. Świtała. Proc. Conf. Warsaw, Octob. 8-10, 1996. Falenty: IMUZ s. 122–129.
SAPEK B., 1998a. Farm as a source of soil, water and air pollution with nitrogen, phosphorus and
potassium. Bibl. Fragm. Agr. 3/98 s. 124–144.
SAPEK B., 1998b. Phosphorus in soil profiles from farmstead and its vicinity. Falenty W: Proceeding
of conference „Phosphorus in agriculture and Water Quality Protection”. Sielinko, 2-3 December
1997. Falenty: IMUZ s. 52-59.
SAPEK B., 2002. The impact of farmstead operation on ground water quality. In: Agricultural effects
on ground and surface waters: Research at edge of science and society. Red. J. Steenoorden, F.
Claessen, J. Willems. IAHS Publication no. 273 s. 125-130.
SAPEK B., KALIŃSKA D., SAPEK A., PIETRZAK S., 1997. Ocena stanu zanieczyszczenia wody potasem
ze źródeł rolniczych na podstawie wybranych danych produkcyjnych. W: Ochrona i wykorzystanie rolniczej przestrzeni produkcyjnej Polski. Mater. Konf. 4.06.1997 r. Puławy: IUNG s. 261–
268.
SAPEK B., SAPEK A., 2003. Nutrient transport into groundwater from animal waste dispersed on farmstead. W: Diffuse input of chemiclas into soil and groundwater – Assessment and Management,
Dresden: Institut für Grundwasserwirtschaft and Institut für Wasserchemie Technische Unversität Dresden s. 29-38.
SAPEK B., SAPEK A., KALIŃSKA D., PIETRZAK S., 2000. Identifying regions of various risk of water
pollution by agriculturally derived nitrogen, phosphorus and potassium in Poland. Proceedings of
International Seminar “Scientific basis to mitigate the nutrient dispersion into the environment,
Falenty: Wydaw. IMUZ s. 161–170.
Spójna polityka strukturalna rozwoju obszarów wiejskich i rolnictwa, 1999. Ministerstwo Rolnictwa
i Gospodarki Żywnościowej. Dokument przyjęty przez Radę ministrów w dniu 13 lipca 1999 roku. Warszawa, lipiec 1999 r. s. 19.
SZOT E., 2000. Zbyt duże zaufanie do nawozów naturalnych. Rzeczpospolita, 17.01.2002.
Zeszyty Edukacyjne 2000/6. Red. B. Sapek. Falenty: Wydaw. IMUZ.
276
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 2b (12)
Andrzej SAPEK, Barbara SAPEK, Stefan PIETRZAK
THE STRATEGIES OF REDUCING WATER, AIR AND SOIL POLLUTION
IN THE INTERNATIONAL AGRO-ENVIRONMENTAL PROJECTS ACCOMPLISHED
IN THE INSTITUTE OF LAND RECLAMATION AND GRASSLAND FARMING
Key words: water quality, air quality, soil, nitrogen, phosphorus
Summary
Environmental dispersion of nutrients is discussed in the paper and confronted with common
views and facts established during the projects (mainly international) that have been accomplished in
the ILRGF. Authorities, and consequently the society, tend to underestimate the agriculture as
a source of nutrient emissions. The contribution of agriculture to the total emission of gaseous forms
of nitrogen (NH3, N2O i NOx) amounts c. 50 % in the country. Similar is the share of agriculture in
total loads of nitrogen and phosphorus delivered in increasing amounts since 1990 to the Baltic Sea.
Thus, it is necessary to elaborate (in a broad discussion among specialists) a national programme of
restricting nitrogen and phosphorus emissions from all sources and to establish appropriate strategic
targets. Such a target in respect to nitrogen should assume decreasing nitrogen losses through its
better utilisation in agricultural production to over 30 % in 2010 while its present utilisation is slightly
less than 20 %. In the case of phosphorus the increase of its utilisation should reach 50 % in 2010 at
its present utilisation of only 30 %.
Recenzenci:
prof. dr hab. Barbara Gworek
prof. dr hab. Jan Łabętowicz
Praca wpłynęła do Redakcji 04.02.2004 r.
Tabela 1. Projekty realizowane w Zakładzie Chemii Gleby i Wody w latach 1987–2004
Table 1. Projects accomplished in the Department of Soil and Water Chemistry in the years 1987–2004
Lp.
No.
Tytuł projektu
Tittle
Finansowanie
Financing
Lata
Years
1
2
3
4
1.
2.
Projekty statutowe Institute projects
Identyfikacja strat składników nawozowych w produkcji rolnej i ich wpływu na jakość wody i
zakwaszanie środowiska
Identification of nutrient losses in agricultural production and their impact on water quality and
environmental acidification
Identyfikacja strat składników nawozowych w gospodarstwie rolnym
Identification of nutrient losses at a farm level
Instytut
Institute
1994-1996
Instytut
Institute
1997-1999
3.
Opracowanie zasad i sposobów działania w celu ograniczenia zanieczyszczeń wody, atmosfery i
gleby pochodzących z produkcji rolniczej
Elaboration of principles and methods to mitigate the water, atmosphere and soil pollution from
agricultural sources
Instytut
Institute
1999-2001
4.
Zasady i sposoby kwantyfikowanego gospodarowania składnikami nawozowymi w celu ograniczenia zużycia nieodnawialnych zasobów naturalnych oraz ujemnej presji rolnictwa na środowisko
Quantitative identification of nutrient losses from agriculture
Instytut
Institute
2002-2004
Ministerstwo Rolnictwa
Stanów Zjednoczonych
US Department of Agriculture
Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych
US Environmental Protection Agency
1987-1994
5.
6.
Projekty międzynarodowe International projects:
Opracowanie sposobów gospodarowania w rolnictwie ograniczające straty azotu z gleby w wyniku
wymywania azotanów i denitryfikacji
Elaboration of agricultural management systems with limited nitrogen losses from soil due to nitrate
leaching and denitrification
Rolnictwo polskie i ochrona jakości wody
Polish agriculture and water quality protection
1992-1997
cd. tab. 1
1
2
7.
Ograniczenie zanieczyszczeń Bałtyku ze źródeł rolniczych – BAAP
Baltic Agriculture Runoff Action Program (BAAP)
8.
Bilans składników nawozowych w skali regionalnej i gospodarstwa
Nutrient balance in regional and farm scale
9.
Program Nauka – Doradztwo – Rolnik: Zwiększenie aktywności społeczności wiejskich związanej
ze zrównoważonym rolnictwem i ochroną jakości wody:
– organizacja grupy roboczej do opracowania zasad zrównoważonego rozwoju rolnictwa i wsi,
– opracowanie materiałów i zasad szkolenia,
– prowadzenie przykładowych szkoleń
Bridges from Science to Practice. Increasing Capacities of Rural Communities in Initiatives for
Sustainable Agriculture and Water Quality Protection
– Sustainable Agriculture and Rural Development Working Group
– Education Program Development
– Community Training Program
Kontrola emisji gazowych tlenków azotu z użytków zielonych w Europie – COGANOG
Controlling Gaseous Nitrogen Oxide Emissions from Grassland Farming Systems in Europe –
COGANOG
Zasady i sposoby ograniczenia emisji gazów cieplarnianych z rolnictwa i osiedli wiejskich
Principles and methods of greenhouse gases emissions mitigation from agriculture and rural area
10.
11.
12.
Program zapobiegania obszarowym zanieczyszczeniem wody fosforem ze zdegradowanych i renaturyzowanych gleb torfowych – PROWATER
Program for the prevention of diffuse pollution with phosphorus from degraded and re-wetted peat
soils – PROWATER
3
4
Agencja Rozwoju Międzynarodowego Królestwa Szwecji
Swedish Agency for International Affairs
PHARE P9312/06
1993-2002
Ministerstwo Rolnictwa
Stanów Zjednoczonych
US Department of Agriculture
1995-1997
Unia Europejska: Contract
FAIR3 CT96-1920
1997-2000
Agencja Rozwoju Międzynarodowego Stanów Zjednoczonych
US Agency for International
Development
2000-2001
Unia Europejska: Contract
NO EVK1-CT-1999-00036
1999-2003
1995-1996
cd. tab. 1
1
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
2
Ograniczenie zanieczyszczeń Bałtyku ze źródeł rolniczych – Doskonalenie sposobów gospodarowania środkami ochrony roślin – BAAP-Pest
Baltic Agriculture Runoff Action Project BAAP Improved Pesticide Management – BAAP-Pest
3
4
Agencja Rozwoju Międzynarodowego Królestwa Szwecji
Swedish Agency for International Affair
2002-2003
Projekty Komitetu Badań Naukowych State Committee for Scientific Research grants
Strategia ochrony zasobów wodnych przed zanieczyszczeniem z punktu widzenia ochrony zdrowia Nr No. PBZ 28-02
i przyrody oraz potrzeb gospodarczych. Zadanie 7. „Strategia i działania ograniczające zanieczyszczenia obszarowe pochodzenia rolniczego”
The strategy for protecting water resources from pollution in view of health and nature protection
and economic needs. Task 7. „Strategy and action plan to mitigate dispersed pollution from agricultural sources”
Pomiar i symulacja emisji podtlenku azotu z gleb trwałych użytków zielonych
Nr No. 6 PO4G06416
Measurement and simulation of nitrous oxide emissions from permanent grassland soils
Zastosowanie urządzeń z porowatymi kubkami ceramicznymi do pobierania próbek wody glebowej Nr No. 5S30800406
ze strefy nienasyconej
Application of ceramic cups for sampling soil solutions from grassland soils
Optymalizacja wykorzystania azotu i fosforu w gospodarstwie rolnym w celu ochrony jakości wody Nr No. 3PO6S05322
i atmosfery.
Optimization of nitrogen and phosphorus efficiency in a farm aimed to protect the quality of water
and air
Przemiany i przemieszczanie azotu mineralnego w glebie z moczu pozostawionego przez bydło na Nr No. 5PO6B07419
pastwisku
Transformation and transport of urine left by cattle in pasture soil.
Nr No. 5PO6B056/12/96
Zmiany zawartości różnych form azotu w zasobach wodnych gleby w pasowym systemie uprawy
roślin.
Changes of different nitrogen forms in an intercropping management system.
1994-1996
1999-2001
1994
2002-2004
2000-2002
1997-1999
Tabela 8. Bilans fosforu (w kg P·ha–1) w gospodarstwach demonstracyjnych w 1999 roku [SAPEK, PIETRZAK, 2000]
Table 8. Phosphorus balance (w kg P·ha–1) in demonstration farms in 1999 [SAPEK, PIETRZAK, 2000]
Rozchód (sprzedaż)
Outputs (sold products)
Przychód Inputs
Powierzchnia
gospodarstwa
Farm area
ha
Obsada
zwierząt
DS ha–1
AU ha–1
nawozy
fertilisers
pasze
fodder
razem
total
1. SB
2. SB
3. SB
4. SB
5. KL
6. KL
7. KL
8. KL
9. PR
10. PR
11. PR
12. PR
47,0
57,0
41,0
51,7
24,0
26,0
24,5
14,0
34,8
15,4
20,5
25,9
0,31
1,06
0,81
0,76
1,00
0,64
1,80
1,37
1,29
1,34
3,10
0,68
34,8
11,5
26,1
8,9
23,8
26,1
19,7
8,6
17,3
13,1
17,0
0,0
2,1
11,8
35,2
11,1
0,9
1,4
2,6
12,4
53,1
0,1
58,1
12,0
Średnia
Mean
SD
31,8
1,18
17,2
14,3
0,73
9,6
Gospodarstwo
Farm
Nadmiar
Surplus
Efektywność
Efficiency
%
10,1
7,8
5,0
11,3
5,7
7,6
4,9
5,0
4,7
4,1
17,5
7,8
26,8
15,5
56,3
8,7
19,0
19,9
17,4
16,0
65,7
9,1
57,6
4,2
27,4
33,5
8,2
56,5
23,1
27,6
22,0
23,8
6,7
31,1
23,3
65,0
4,3
7,6
26,4
29,0
3,1
3,9
21,2
16,9
36,9
23,3
61,3
20,0
24,7
27,5
22,3
21,0
70,4
13,2
75,1
12,0
produkty
roślinne
plant
products
8,5
3,1
2,2
6,8
3,0
5,1
0,0
1,0
1,3
1,9
4,2
2,7
produkty
zwierzęce
animal
products
1,6
4,7
2,8
4,5
2,7
2,5
4,9
4,0
3,4
2,2
13,3
5,1
16,8
34,0
3,3
20,6
22,2
2,5
razem
total