Ocena presji rolnictwa na zanieczyszczenie wod gruntowych

Ocena presji rolnictwa na zanieczyszczenia wód
gruntowych azotanami w Polsce
Artur Łopatka
Tamara Jadczyszyn
Jan Jadczyszyn
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy
Poziom zużycia naw. min. (NPK)
w województwach Polski (średnio 2009-2011)
Polska
125,4 kg·ha-1 UR d.k.
pomorskie
136,2
warmińsko-mazurskie
120,9
zachodniopomorskie
133,6
kujawsko-pomorskie
100,0
168,8
podlaskie
wielkopolskie
lubuskie
kg NPK • ha-1 UR
mazowieckie
161,0
119,8
100,8
łódzkie
< 100,0
128,8
lubelskie
100,0 – 125,0
125,1 – 150,0
150,1 – 175,0
> 175,0
109,1
dolnośląskie
162,6
świętokrzyskie
opolskie
201,5
90,8
śląskie
119,0
małopolskie
68,8
Wzrost zużycia poziomu
nawożenia NPK w odniesieniu
do lat 2001-2003 o 33,0 kg · ha-1
podkarpackie
64,9
Źródło: Opracowanie Jerzy Kopiński na podstawie danych GUS
-10
Małopolskie
Pomorskie
Podkarpackie
Zachodniopomorskie
Podlaskie
Świętokrzyskie
Lubelskie
Mazowieckie
Lubuskie
40
POLSKA
Śląskie
Warmińsko-mazurskie
Kujawsko-pomorskie
Łódzkie
Wielkopolskie
Opolskie
kg NPK 80
Dolnośląskie
Zmiany ilości zużycia naw. min. NPK w kg/ha UR
pomiędzy latami 2001-2003 a 2009-2011
78,7
70
60
50
33,0
30
20
10
0
-4,7
Źródło: Opracowanie Jerzy Kopiński na podstawie danych GUS
Zużycie N w kg/ha UR w d.k.
(średnio 2009-2011)
Polska – 71,6 kg·ha-1
UR d.k.
pomorskie
82,2
warmińsko-mazurskie
75,5
zachodniopomorskie
82,1
kujawsko-pomorskie
54,3
98,6
podlaskie
wielkopolskie
lubuskie
kg N • ha-1 UR
mazowieckie
91,0
70,3
58,0
łódzkie
< 50,0
50,0 – 70,0
70,1 – 90,0
90,1 – 110,0
> 110,0
73,9
58,2
dolnośląskie
92,6
lubelskie
świętokrzyskie
opolskie
113,7
48,9
śląskie
65,8
małopolskie
32,6
Wzrost zużycia poziomu
nawożenia N w odniesieniu
do lat 2001-2003 o 20,7 kg ·
podkarpackie
34,6
Źródło: Opracowanie Jerzy Kopiński na podstawie danych GUS
Obsada w DJP/100 ha UR w d.k.
(średnio 2009-2011)
Polska
47,7 DJP ·100 ha -1 UR d.k.
pomorskie
37,6
warmińsko-mazurskie
55,5
zachodniopomorskie
19,0
kujawsko-pomorskie
78,1
55,5
podlaskie
wielkopolskie
lubuskie
DJP • 100 ha-1 UR
mazowieckie
71,1
30,8
56,5
łódzkie
< 30,0
57,1
30,0 – 40,0
40,1 – 50,0
50,1 – 60,0
> 60,0
32,5
dolnośląskie
17,8
lubelskie
świętokrzyskie
opolskie
34,6
41,2
śląskie
44,0
małopolskie
40,7
Wzrost poziomu obsady zwierząt
w odniesieniu do lat 2001-2003
o 2,9 DJP · 100 ha UR-1
podkarpackie
28,8
Źródło: Opracowanie Jerzy Kopiński na podstawie danych GUS
DJP · 100 ha UR-1 d.k.
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
Małopolskie
Podkarpackie
Lubelskie
Dolnośląskie
Opolskie
Świętokrzyskie
Zachodniopomorskie
Pomorskie
Kujawsko-pomorskie
POLSKA
Śląskie
Lubuskie
Łódzkie
Wielkopolskie
Mazowieckie
Warmińsko-mazurskie
Podlaskie
Zmiany DJP/100 ha UR w d.k.
pomiędzy latami 2001-2003 a 2009-2011
16,4
2,9
-9,0
Źródło: Opracowanie Jerzy Kopiński na podstawie danych GUS
Rolnictwo – uprawy i nawożenie
Norg= 12 * liczba świń tuczników+ 60* liczba krów + …
Wstęp
Dlaczego zastosowano model a nie bezpośrednie pomiary:
•
•
Monitoring stężeń azotu w wodach powierzchniowych, prowadzony przez Główny
Inspektorat Ochrony Środowiska, nie obejmuje wszystkich zlewni (na poziomie JCW).
W ramach monitoringu wód glebowo-gruntowych prowadzonych przez Krajową Stację
Chemiczno-Rolniczą pod kierunkiem IUNG-PIB pomiary stężeń azotu wykonywane są w
ok. 1700 punktach na terenie całego kraju. Jest to zbyt mała reprezentatywność wyników
dla potrzeb typowania obszarów szczególnie narażonych na zanieczyszczenia azotanami
pochodzenia rolniczego (OSN).
Kryteria klasyfikacji obszarów OSN:
1) powierzchnie użytków rolnych, dla których przewidywane przez model stężenie azotu
azotanowego N-NO3 w wodach odpływu przekracza wartość 10 mg/l
(Przyjęta wartość progu stężenia azotu azotanowego N-NO3 10 mg/l odpowiada wartości progowej dla wody pitnej (Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w
sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi), a w przeliczeniu na stężenie azotanów NO3 wynosi 44,3 mg/l. Jest to wartość niższa niż wartość określająca
zanieczyszczenie azotanami, która wynosi 50 mg/l i nieco wyższa niż wartość 40mg/l określająca poziom, od którego wody uznaje się za zagrożone zanieczyszczeniem azotanami
(Dz. U. 2002 nr 241 poz. 2093).)
2) powierzchnie zlewni, w których znajdują się jeziora dotknięte eutrofizacją.
stezenie N NO3
 kg 
ladunek N NO3 w wodach odplywu  
 mg 
 ha 

100

 l 
odplyw mm
Model oparto w znacznej mierze o kryteria i wzory określone przez Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2002 r. w sprawie kryteriów
wyznaczania wód wrażliwych na zanieczyszczenie związkami azotu ze źródeł rolniczych (Dz. U. 2002 nr 241 poz. 2093).
Stężenie NO3 w JCW
Monitoring of underground waters in Poland
• 1700 samples of water all
over the country
• Water sampling twice a year
(autumn and spring period)
• Depth of sampling – 90 cm
Kryteria wydzieleń OSN
Na podstawie:
„Poskaramianie azotu” Katarzyna Król, Aleksandra Sokół
Proponowany model służący do określenia obszarów gdzie stężenie przekracza określony próg:
stężenie = bilans azotu / odpływ
Stężenia azotanów w wodach powierzchniowych
ładunek azotu / ilość odpływającej wody = stężenie
Bilans azotu
- wynoszenie z plonem
(np. pszenica ziarno ok. 20 kg/t)
+ nasiona i sadzeniaki
+ wiązanie symbiotyczne
(motylkowate ok. 100 kg/ha/rok; pozostałe 4 kg/ha rok)
+ opad atmosferyczny
(17kg/ha/rok)
+ nawożenie organiczne
(np. krowy dojne 60 kg/szt/rok)
+nawożenie mineralne
Bilans azotu w rolnictwie – wyniki
Bilans:
- wynoszenie z plonem (np. pszenica ziarno ok. 20 kg/t)
+ nasiona i sadzeniaki
+ wiązanie symbiotyczne (motylkowate ok.100 kg/ha/rok; inne 4 kg/ha rok)
+ opad atmosferyczny (17kg/ha/rok)
+ nawożenie organiczne (np. krowy dojne 60 kg/szt/rok)
+ nawożenie mineralne
Azot ze źródeł komunalnych
N komun kg  N scieki po oczyszcz kg  (ludnosc  ludnosc korzystajaca z oczyszcz)  4kg
Ludność
mln
% korzystających z
oczyszczalni
Dolnośląskie
2,88
75,7
Kujawsko-pomorskie
2,07
69,1
Lubelskie
2,16
52,5
Lubuskie
1,01
67,0
Łódzkie
2,55
65,4
Małopolskie
3,29
54,5
Mazowieckie
5,21
50,4
Opolskie
1,03
62,4
Podkarpackie
2,10
58,6
Podlaskie
1,19
62,9
Pomorskie
2,22
80,3
Śląskie
4,64
69,9
Świętokrzyskie
1,27
51,8
Warmińsko-mazurskie
1,43
72,2
Wielkopolskie
3,40
62,7
Zachodniopomorskie
1,69
65,8
Polska
38,13
63,2
Województwo
Ładunki trafiające do środowiska
a ładunki w wodach – kalibracja modelu
-W latach 2007-2009 ładunek azotu do wód Morza Bałtyckiego z terenu Polski wynosił 143,7 tys
t/rok azotu ogólnego (Ochrona środowiska 2008, 2009, 2010). W tym samym okresie (wyniki
opisywanego modelu) saldo bilansu azotu z rolnictwa wyniosło 943 tys t/rok, a ilość azotu
odprowadzonego ze źródeł komunalnych 84,7 tys t/rok.
-Niestety nie wiadomo jaka część azotu ulega przemianie do formy gazowej ze źródeł
rolniczych, a jaka z komunalnych.
-Konieczne jest skalibrowanie modelu tak aby uzyskać zgodność ilości mierzonych i wyliczanych
-Kalibrację wykonano na danych z Oceny eutrofizacji rzek w JCW z lat 2007-2009 dotyczących
maksymalnego stężenia lub odpowiedniego percentyla (w zależności od ilości prób; wg
Wytycznych do oceny eutrofizacji za lata 2007-2009) azotu azotanowego :
ladunek N NO3

 kg 
 kg 
 kg  
w wodach odplywu    4,84 N komun    N ro ln   
 ha 
 ha 
 ha  

0, 24
e 0, 2WP
R2=0,33
gdzie WP jest wskaźnikiem próchniczności przyjmującym wartość 2 dla gruntów ornych, 5 dla użytków zielonych i lasów oraz 30
dla gleb organicznych, a więc wartości odpowiadające przybliżonym średnim procentowym zawartościom próchnicy na tych
formach użytkowania terenu.
ewapotransp.mm 
opad mm
Odpływ wody


opad mm

1  
 ewapotransp. potencj .mm 
2
 opad mm  ewapotransp.mm 

odplyw mm  opad mm  ewapotransp.mm Min1,
pojemnosc wodna glebmm 

Średnie odpływy w [mm] obliczone wg modelu (31,5 [mm]= [l/s/km2])
Średnie odpływy jednostkowe w [l/s/km2] wg. J.Stachy
Wyniki wydzieleń
dla wydzieleń gminami do strefy OSN włączono 3,467 mln ha UR (17,7% UR)
dla wydzieleń obrębami do strefy OSN włączono 3,781 mln ha UR (19,4% UR)
Przykład
Gmina Radzonowo
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ