57

WP£YW DZIA£ALNOŒCI ROLNICZEJ

NA ŒRODOWISKO NATURALNE

Iwona Domaga³a-Œwi¹tkiewicz

Osi¹gniêcia rolnictwa konwencjonalnego wynika³y z zapocz¹tkowanych

w XIX wieku trzech zmian w technologii produkcji rolniczej. Powsta³a wówczas

koncepcja rozwoju rolnictwa oparta na: chemizacji (nawozy sztuczne oraz

chemiczne œrodki ochrony roœlin), hodowli nowych odmian oraz zastosowaniu

maszyn, zmniejszaj¹cych nak³ady pracy. Postêpowi technologii rolniczej od

pocz¹tku towarzyszy³y niepo¿¹dane zjawiska. Oprócz sukcesów ekonomicznych

ujawni³y siê s³aboœci ekologiczne rolnictwa chemiczno-mechanizacyjnego,

wynikaj¹ce z ograniczonej wydolnoœci naturalnych uk³adów biologicznych.

Obecnie koniecznoœæ gospodarowania w sposób chroni¹cy œrodowisko sta³a

siê oczywista, a obserwowane na œwiecie zmiany w rolnictwie s¹ podyktowane

z jednej strony pog³êbiaj¹c¹ siê degradacj¹ gleb na znacznych obszarach

u¿ytkowanych rolniczo, z drugiej zaœ rosn¹cym zapotrzebowaniem spo³eczeñstwa

na ¿ywnoœæ o odpowiednich parametrach jakoœciowych. Rolnictwo ekologiczne

zosta³o uznane za jedno z potencjalnych rozwi¹zañ, zw³aszcza w œwietle

degradacji œrodowiska naturalnego. Rolnictwo integrowane przejê³o czêœæ zasad

gospodarki ekologicznej, ³¹cz¹c nowoczesn¹ technologiê ze zrównowa¿onym

korzystaniem ze œrodowiska i ograniczonym poziomem chemizacji. Ka¿da zmiana

w rolnictwie konwencjonalnym w kierunku ekologicznej i ekonomicznej

równowagi przyczynia siê do ochrony œrodowiska naturalnego [1-5].

Produkcja w gospodarstwie rolnym odbywa siê w oparciu o naturalne zasoby

œrodowiska, na które sk³adaj¹ siê gleba, woda, powietrze i krajobraz z jego

bioró¿norodnoœci¹. Degradacja œrodowiska naturalnego w wyniku dzia³ania

zespo³u ujemnych zjawisk spowodowanych przez rolnictwo przejawia siê zatem

poprzez wp³yw na:

РjakoϾ gleby:

– ryzyko erozji wietrznej, wodnej,

– pogorszenie w³aœciwoœci fizycznych na skutek uprawy mechanicznej,

– spadek zawartoœci próchnicy,

– ryzyko zakwaszenia i zasolenia,

– ryzyko ska¿enia œrodkami ochrony roœlin i metalami ciê¿kimi.

РjakoϾ wody:

– zanieczyszczenie N,

– zanieczyszczenie P,

РjakoϾ powietrza:

58

– emisje do atmosfery gazów cieplarnianych;

– zachowanie bioró¿norodnoœci krajobrazu wiejskiego.

1. JakoϾ gleby

Gleba nale¿y do tych zasobów przyrody, które ³atwo ulegaj¹ dewastacji,

a równoczeœnie z uwagi na produkcjê roœlinn¹ i zwierzêc¹ przedstawiaj¹ dla

cz³owieka podstawow¹ wartoœæ. Jednym z wa¿niejszych zadañ rolnictwa jest

zwiêkszanie ¿yznoœci gleby i wszystkich jej korzystnych oddzia³ywañ na roœliny,

zwierzêta i ludzi. ¯yznoœæ gleby nie jest rozumiana jedynie jako dostêpnoœæ

sk³adników pokarmowych dla roœlin, lecz jest zjawiskiem o charakterze

biologicznym, zachodz¹cym w glebie, o niezaburzonym przebiegu procesów

¿yciowych. O ¿yznoœci gleby œwiadczy wiêc nie tylko rozmaitoœæ ¿ycia glebowego,

lecz tak¿e stan zdrowia roœlin, zwierz¹t i ludzi, dla których gleba i wytworzone

z jej udzia³em plony s¹ Ÿród³em po¿ywienia.

1.1. Degradacja gleb wywo³ana przez erozjê wodn¹ i wietrzn¹

Przez erozjê gleb na obszarach upraw rolniczych nale¿y rozumieæ zmywanie

przez wodê (erozja wodna) lub wywiewanie przez wiatr (erozja wietrzna) cz¹stek

glebowych, g³ównie z poziomu próchnicznego. Erozja mo¿e prowadziæ do

zmniejszenia mi¹¿szoœci poziomu próchnicznego i pogorszyæ jego w³aœciwoœci

produkcyjne. W rejonach dotkniêtych erozj¹ nastêpuje zanieczyszczenie

materia³em glebowym powietrza, wód i roœlinnoœci, podczas wystêpowania burz

py³owych, np. na piaskach czy torfowiskach, lub gdy namu³y s¹ osadzane przez

sp³ywaj¹ce wody. Stopieñ zagro¿enia gleb przez erozjê wodn¹ zale¿y od

intensywnoœci opadów, rodzaju utworu glebowego, po³o¿enia pola w rzeŸbie

terenu oraz sposobu uprawy. Bardzo podatne na erozjê wodn¹ s¹ gleby py³owe,

a szczególnie lessy. Grunty na stokach o nachyleniu 12

o

i powy¿ej powinny byæ

trwale zadarnianie lub zadrzewiane. Na gruntach o nachyleniu 6-12

o

nale¿y

natomiast regularnie stosowaæ zabiegi przeciwerozyjne [6-8].

Do zabiegów przeciwerozyjnych nale¿¹: uk³ad pól w poprzek stoku,

stosowanie orki zgodnie z przebiegiem warstwic, wzbogacanie gleb w materiê

organiczn¹, podnoszenie odczynu i zawartoœci sk³adników pokarmowych

i p³odozmiany ochronne. W p³odozmianach przeciwerozyjnych nale¿y uwzglêdniaæ

roœliny motylkowe lub ich mieszanki z trawami, uprawê roœlin ozimych, które

tworz¹ zwart¹ okrywê jesieni¹, zastosowanie poplonów œcierniskowych lub

ozimych. Roœliny poplonowe powinny byæ pozostawiane na polu nieprzyorane

59

na okres zimy, w formie mulczu. Do mulczowania gleby mo¿na stosowaæ tak¿e

s³omê, ³êty czy liœcie. Przy uprawie mechanicznej gleby po³o¿onej na stokach

korzystne jest zast¹pienie uprawy p³u¿nej bezorkow¹, stosowanie g³êboszowania

raz na 3-4 lata, co znacznie poprawia pojemnoœæ wodn¹ gleby i u³atwia wsi¹kanie

wody opadowej. Negatywnemu dzia³aniu erozji wietrznej, wystêpuj¹cemu g³ównie

na piaskach luŸnych i s³abogliniastych oraz na torfach rozpylonych wskutek

d³ugotrwa³ej uprawy, mo¿na przeciwdzia³aæ równie¿ poprzez zak³adanie pasów

ochronnych z drzew, krzewów czy roœlin zbo¿owych. W uprawie gleb torfowych

nale¿y wykonywaæ jak najmniej zabiegów uprawowych oraz utrzymywaæ je

w stanie œcis³ym poprzez wa³owanie oraz nawodnienia podsi¹kowe lub

deszczowniane [1, 6, 9, 10].

1.2. Pogorszenie w³aœciwoœci fizycznych gleby na skutek uprawy mechanicznej

Wysoki poziom mechanizacji rolnictwa, obok bezspornych korzyœci,

powoduje negatywne zmiany w³aœciwoœci fizycznych, chemicznych i biologicznych

œrodowiska glebowego. Do najczêstszych zagro¿eñ nale¿y rozpylanie,

przesuszanie, zwiêkszanie sk³onnoœci do erozji wodnej i wietrznej, zamulanie

gleb oraz nadmierne ich zagêszczenie na skutek ugniatania. Powolna kumulacja

tych procesów prowadzi do obni¿enia potencja³u produkcyjnego gleby, spadku

plonowania roœlin, a niekiedy do trwa³ej degradacji gleb u¿ytkowanych rolniczo.

St¹d zrodzi³a siê potrzeba ograniczania uprawy tradycyjnej z u¿yciem p³uga

odk³adnicowego, poprzez uprawê uproszczon¹, a¿ do stosowania uprawy

zerowej po³¹czonej z siewem bezpoœrednim. W uprawie bezorkowej p³ug

zastêpuje siê specjalnymi zestawami maszyn i narzêdzi, w których wiod¹ce s¹

maszyny uprawowe, tj. glebogryzarki, motyki rotacyjne oraz g³êbosze [9-12].

Orka w systemie uprawy p³u¿nej oprócz zalet, takich jak: kruszenie i mieszanie

warstwy ornej, przykrywanie resztek po¿niwnych, obornika i nawozów zielonych

oraz zwalczania chwastów ma wiele wad. Najistotniejsz¹ wad¹ orki jest jej

wysoka energoch³onnoœæ, naruszenie naturalnego uk³adu gleby prowadz¹cego

do zmniejszenia populacji organizmów glebowych, koniecznoœæ doprawiania

gleby poprzez wyrównywanie, kruszenie bry³, zagêszczanie czy mo¿liwoœæ

nasilenia erozji. Gryzowanie gleby za pomoc¹ glebogryzarki lub motyki rotacyjnej

na glebach lekkich umo¿liwia ca³kowite przygotowanie roli do siewu bez

stosowania narzêdzi doprawiaj¹cych. Na glebach ciê¿szych, ze wzglêdu na

wiêksz¹ zwiêz³oœæ, uzyskanie korzystnego rozdrobnienia roli wymaga³oby bardzo

du¿ego zwiêkszenia prêdkoœci pracy tych maszyn, co z powodu zbyt aktywnego

ich dzia³ania mog³oby nadmiernie rozpyliæ glebê. G³êboszowanie natomiast

60

zwiêksza infiltracjê (przesi¹kania) wody, poprawia podsi¹kanie (szczególnie

wa¿ne w okresach suszy), zapewnia lepszy rozwój korzeni, szczególnie roœlin

g³êboko korzeni¹cych siê, oraz umo¿liwia wykorzystanie zasobu sk³adników

pokarmowych wymytych do podglebia [13, 14].

Oprócz uprawy uproszczonej stosowana jest tak¿e – szczególnie

w ekologicznych systemach uprawy – uprawa zerowa (siew w glebê nie-

uprawion¹). Celem tej uprawy jest odtworzenie lub utrzymanie równowagi

ekosystemu uprawowego. Nastêpuje wtedy umieszczenie materia³u siewnego

w nie uprawionej roli za pomoc¹ specjalnego siewnika wyposa¿onego w redlice

talerzowe lub urz¹dzenia pasowo gryzuj¹ce powierzchniê. W wyciête redlicami

szczeliny lub pasma zgryzowanej gleby umieszczane s¹ nasiona roœlin. Przyk³adem

zastosowania uprawy zerowej z siewem bezpoœrednim mo¿e byæ uprawa

konserwuj¹ca stosowana do roœlin wysiewanych w szerokie rzêdy

w przemarzniêty poplon œcierniskowy lub resztki po¿niwne. Pozostaj¹ca na

powierzchni gleby warstwa resztek po¿niwnych (mulczu) zapobiega erozji wodnej

i wietrznej, poprawia strukturê gleby, poprawia infiltracjê wody, ogranicza

parowanie oraz straty azotu z gleby w czasie zimy. Zbyt czêste stosowanie uprawy

zerowej nie naruszaj¹cej naturalnego uk³adu gleby mo¿e byæ jednak ryzykowne

z powodu zwiêkszonego zachwaszczenia pól (g³ównie perzem) i w konsekwencji

obni¿ki plonów [4, 10, 12, 13].

Do zabiegów agrotechnicznych s³u¿¹cych poprawie strukturalnoœci gleby

nale¿¹ oprócz w³aœciwej uprawy mechanicznej: dobór i kolejnoœæ roœlin

w zmianowaniu, utrzymanie odpowiedniego odczynu gleby oraz zwiêkszanie

zawartoœci substancji organicznej.

1.3. Spadek zawartoœci próchnicy

Gospodarka próchnic¹ jest najwa¿niejszym czynnikiem prowadz¹cym do

zwiêkszenia ¿yznoœci gleby. Próchnica wp³ywa na w³aœciwoœci biologiczne,

chemiczne i fizyczne gleby. Wzrost zawartoœci substancji organicznej poprawia

strukturê gleby, zwiêksza pojemnoœæ wodn¹, zawartoœæ dostêpnych dla roœlin

sk³adników pokarmowych, odpornoœæ na erozjê, degradacjê fizyczn¹ i chemiczn¹

gleby. Ka¿dy system gospodarowania w rolnictwie powinien zatem d¹¿yæ do

zwiêkszenia albo przynajmniej zachowania zawartoœci substancji organicznej

w glebie. Zawartoœæ próchnicy w glebach mineralnych waha siê w szerokich

granicach i zale¿y w du¿ym stopniu od zawartoœci mineralnej frakcji koloidalnej.

W glebach wytworzonych z piasków jej zawartoœæ wynosi 0,6-1,8%, w glebach

brunatnych 1,5-2,5%, czarnoziemach i czarnych ziemiach 1,8-5,6%. Substancja

61

organiczna w glebach podlega ci¹g³ym przemianom, które mog¹ prowadziæ do

wzrostu jej zawartoœci lub spadku. Do obni¿enia zawartoœci materii organicznej

w glebie przyczynia siê zmniejszenie iloœci pozostawianych na polu resztek

po¿niwnych, zwiêkszenie mineralizacji substancji organicznej wskutek intensywnej

uprawy i przewietrzania gleby oraz rozk³ad i biodegradacja próchnicy w wyniku

stosowania fizjologicznie kwaœnych nawozów i aktywacji mikroflory pod

wp³ywem nawo¿enia mineralnego [4, 5, 14, 15].

Wzrost zawartoœci próchnicy w glebach u¿ytkowanych rolniczo zale¿y g³ównie

od poziomu nawo¿enia organicznego i stosowanych p³odozmianów. Oprócz

nawozów organicznych znacz¹cym Ÿród³em substancji organicznej w glebach

mo¿e byæ s³oma. Uprawa roœlin motylkowych i wieloletnich traw przyczynia siê

do poprawy bilansu substancji organicznej, natomiast uprawa roœlin okopowych

sprzyja jej mineralizacji.

1.4. Zakwaszenie i zasolenie gleby

Odczyn jest podstawowym wskaŸnikiem ¿yznoœci gleby. Zakwaszenie wywiera

istotny wp³yw na pogorszenie w³aœciwoœci fizykochemicznych gleb, powoduj¹c

w konsekwencji spadek jej produktywnoœci i obni¿enie jakoœci plonów. Odczyn

gleby decyduje o przyswajalnoœci dla roœlin sk³adników pokarmowych,

rozpuszczalnoœci sk³adników szkodliwych (metale ciê¿kie) a tak¿e o zmianach

sk³adu i aktywnoœci mikroflory glebowej. Regulowanie odczynu gleby jest

podstawowym zabiegiem uprawowym, który powinien byæ wykonany przed

ustaleniem potrzeb nawo¿enia roœlin. Gleby u¿ytków rolnych powinny wykazywaæ

wartoœæ pH w granicach 5,0 do 7,0. Wartoœci pH poni¿ej 4,5 sygnalizuje

niebezpieczeñstwo degradacji gleby, a wartoœæ powy¿ej 7,0 œwiadczy o alkalizacji,

która mo¿e wykazywaæ ujemne skutki dla gleby i roœlin [6, 16, 17].

Dawki nawozów wapniowych stosowanych w celu podniesienia odczynu gleb

ustala siê na podstawie potrzeb wapnowania oraz kategorii agronomicznej gleby

(gleby bardzo lekkie, lekkie, œrednie i ciê¿kie). Przy takich samych potrzebach

wapnowania wiêksze dawki nawozów zalecane s¹ na gleby ciê¿sze (do 2-2,5 t

CaO/ha), ni¿ na gleby lekkie (1 t CaO). Stosowane do odkwaszania wapno

powinno posiadaæ atest potwierdzaj¹cy jego przydatnoœæ do wapnowania

i zawartoœæ sk³adników alkalizuj¹cych, która s³u¿y do ustalania dawki nawozów

na powierzchniê uprawy. Podczas wapnowania nale¿y przestrzegaæ ogólnie

obowi¹zuj¹cych zasad postêpowania dotycz¹cych wykonywania tego zabiegu.

Najw³aœciwszym terminem wapnowania gleb jest okres póŸnoletni i jesienny.

62

Nie powinno siê wysiewaæ wapna na mokr¹ glebê, bez wzglêdu na rodzaj stosowanego

nawozu wapniowego, gdy¿ mo¿e siê to przyczyniæ do zniszczenia jej struktury. Na

glebach lekkich i torfowych nie nale¿y stosowaæ nawozów wapniowych w formie

tlenkowej, gdy¿ istnieje niebezpieczeñstwo ich przewapnowania. Gwa³towna zmiana

odczynu tych gleb w kierunku zasadowym, mo¿e spowodowaæ przyœpieszon¹

mineralizacjê materii organicznej oraz mo¿e prowadziæ do zniszczenia struktury gleby.

Szybkodzia³aj¹ce nawozy tlenkowe i wodorotlenkowe zaleca siê na gleby ciê¿kie

i zlewne. Na glebach kwaœnych o ma³ej zawartoœci magnezu powinno siê stosowaæ

wapno magnezowe [2, 5, 17].

Dla uzyskania wysokich i dobrej jakoœci plonów roœlin konieczne jest optymalne

ich zaopatrzenie w podstawowe sk³adniki pokarmowe. W zrównowa¿onych

ekosystemach roœliny mog¹ pobieraæ sk³adniki pokarmowe pochodz¹ce

z wietrzej¹cych minera³ów, z procesów rozk³adu substancji organicznej oraz

z opadu mokrego lub suchego z atmosfery. W intensywnym rolnictwie zabierane

z plonami du¿e iloœci sk³adników pokarmowych s¹ uzupe³niane przy pomocy

nawozów sztucznych, czyli zwykle rozpuszczalnych w wodzie zwi¹zków, które

w roztworze przyjmuj¹ formê jonów. Celem ka¿dego zabiegu nawo¿enia z u¿yciem

nawozów sztucznych jest takie ich stosowanie, aby doprowadziæ do

maksymalizacji produkcji roœlinnej i minimalizacji strat substancji nawozowych.

Sk³adniki niewykorzystane i utracone stanowi¹ wymierne straty ekonomiczne,

a jeœli wystêpuj¹ w du¿ych iloœciach mog¹ stanowiæ zagro¿enie dla œrodowiska

na przyk³ad w postaci nadmiernej koncentracji soli w roztworze glebowym czy

zanieczyszczenia wód gruntowych. Aby unikn¹æ zasolenia na skutek nadmiernego

nawo¿enia mineralnego, dawki sk³adników pokarmowych nale¿y ustalaæ na

podstawie potrzeb nawozowych, na które sk³adaj¹ siê iloœci sk³adników

pobranych z okreœlonym plonem roœliny oraz ich iloœæ, jaka mo¿e byæ pobrana

z gleby bez szkody dla jej ¿yznoœci [1-3, 7].

Obszarami zagro¿onymi zasoleniem mog¹ byæ równie¿ gleby sztucznie

nawadniane. Przyczyn¹ uaktywnienia procesu wtórnego zasolenia gleb jest

m. in. zwiêkszone parowanie i nadmierna ewapotranspiracja na polach

nawadnianych.

1.5. Ska¿enie œrodkami ochrony roœlin i metalami ciê¿kimi

Do najbardziej powszechnych objawów degradacji chemicznej gleb nale¿y

zaliczyæ przede wszystkim akumulacjê w wierzchnich warstwach gleby substancji

toksycznych, szczególnie pierwiastków œladowych oraz pozosta³oœci

chemicznych œrodków ochrony roœlin (pestycydów). W zale¿noœci od w³aœciwoœci

63

fizycznych i chemicznych, sposobu stosowania i warunków lokalnych niektóre

œrodki ochrony roœlin mog¹ byæ wyp³ukiwane ze strefy korzeniowej i ska¿aæ

wody gruntowe lub powierzchniowe. Wiele z nich hamuje rozwój bakterii

asymiluj¹cych azot z powietrza lub uniemo¿liwia tworzenie siê brodawek na

korzeniach roœlin motylkowych. Niezale¿nie od ujemnego dzia³ania tych zwi¹zków

na roœliny i organizmy glebowe znaczna ich czêœæ jest spo¿ywana przez cz³owieka

z produktami roœlinnymi i zwierzêcymi. Najwa¿niejsze dwie cechy, które decyduj¹,

czy œrodki ochrony staj¹ siê zagro¿eniem dla œrodowiska jest ich trwa³oœæ oraz

ruchliwoœæ w glebie. Trwa³oœæ wi¹¿e siê z mo¿liwoœci¹ degradacji, a szczególnie

biodegradacji, czyli na drodze biochemicznej w wyniku w³¹czenia w procesy

metaboliczne mikroorganizmów glebowych. Rozk³ad pestycydów w œrodowisku

jest jedn¹ z podstawowych cech decyduj¹cych o ich stosowaniu. Czynniki

wp³ywaj¹ce na ruchliwoœæ œrodków ochrony roœlin to gêstoœæ gleby, jej

uwilgotnienie, zawartoϾ substancji organicznej i glebowy kompleks sorpcyjny.

Przestrzeganie przepisów odnosz¹cych siê do stosowania œrodków ochrony

roœlin zmniejsza negatywne skutki ich u¿ycia. Sprowadzaj¹ siê one do

zredukowania stosowania do koniecznego minimum, które powinno zabezpieczyæ

utrzymanie wymaganej jakoœci ¿ywnoœci, gwarantuj¹c równoczeœnie wysok¹

jakoœæ zdrowia publicznego i ochrony œrodowiska naturalnego [1, 5, 7, 15].

Do metali ciê¿kich, oprócz uznawanych za bezwzglêdnie szkodliwe (kadm,

o³ów, arsen i rtêæ), nale¿¹ tak¿e pierwiastki bêd¹ce mikroelementami niezbêdnymi

do normalnego wzrostu i rozwoju, takie jak: miedŸ i cynk, które jednak przy

wy¿szym stê¿eniu w organizmie roœlin, zwierz¹t i ludzi staj¹ siê toksyczne. Oprócz

zanieczyszczeñ przemys³owych, komunalnych czy motoryzacyjnych, do ska¿enia

gleb metalami ciê¿kimi mo¿e równie¿ przyczyniaæ siê rolnictwo. Podwy¿szone

zawartoœci tych pierwiastków mog¹ wystêpowaæ w nawozach fosforowych

i wapniowych, zw³aszcza bêd¹cych materia³ami odpadowymi z ró¿nych ga³êzi

przemys³u oraz stosowanych do u¿yŸniania gleb osadów œciekowych.

Zanieczyszczenia nawozów fosforowych metalami ciê¿kimi, g³ównie kadmem,

s¹ zwi¹zane z jakoœci¹ surowców: fosforytów i apatytów u¿ytych do ich produkcji.

Iloœæ metali ciê¿kich wprowadzanych do gleby w tych nawozach zmniejsza siê

wraz ze wzrostem procentowej zawartoœci sk³adnika pokarmowego, dlatego

z m¹czk¹ fosforytow¹ i superfosfatem pojedynczym wprowadza siê ich wiêcej

ni¿ z superfosfatem potrójnym. Systematyczne stosowanie nawozów fosforowych

mo¿e powodowaæ wzrost zawartoœci ³atwo dostêpnych dla roœlin form kadmu

w glebie [18-21].

Utrzymanie gleby w wysokiej kulturze oraz zapewnienie odpowiednich

stosunków powietrzno-wodnych, poprzez miêdzy innymi zwiêkszenie zawartoœci

próchnicy oraz odpowiedni¹ uprawê mechaniczn¹ gleb, mo¿e ograniczaæ

64

zawartoœæ metali ciê¿kich w roœlinach. Do dzia³añ obni¿aj¹cych dostêpnoœæ dla

roœlin tych pierwiastków nale¿y tak¿e wapnowanie gleb, maj¹ce na celu

podniesienie ich odczynu do wartoœci powy¿ej pH = 6,8 i wysycenie glebowego

kompleksu sorpcyjnego wapniem oraz nawo¿enie mineralne dostosowane do

wymagañ pokarmowych i potrzeb nawozowych roœlin. Do odkwaszania gleb

nie powinno siê u¿ywaæ nawozów wapniowych lub wapniowo-magnezowych,

bêd¹cych produktami odpadowymi w ró¿nych procesach produkcyjnych.

Materia³y te mog¹ zawieraæ znaczne iloœci metali ciê¿kich.

Bogatym Ÿród³em metali ciê¿kich, szczególnie kadmu, o³owiu i rtêci mog¹

byæ osady œciekowe. Poniewa¿ zawartoœæ metali ciê¿kich w tych materia³ach

jest bardzo zró¿nicowana, nale¿y kontrolowaæ ich sk³ad chemiczny i stosowaæ

tylko te, w których stê¿enie pierwiastków szkodliwych nie przekracza

dopuszczalnych norm [22].

2. JakoϾ wody

Ochrona œrodowiska przyrodniczego nierozerwalnie wi¹¿e siê z problemem

dotycz¹cym wody, gdy¿ obok powietrza i gleby woda zajmuje w przyrodzie

pozycje wyj¹tkow¹. Wysoka chemizacja rolnictwa powoduje, ¿e sp³ywy

powierzchniowe z terenów rolniczych zawieraj¹ znaczne iloœci sk³adników

mineralnych, które przyczyniaj¹ siê do nadmiernego u¿yŸnienia, a w efekcie do

eutrofizacji zbiorników wodnych. Jeszcze groŸniejszymi zanieczyszczeniami s¹

œrodki ochrony roœlin.

2.1. Nawozy azotowe jako Ÿród³o zanieczyszczeñ

U¿ytkowanie nawozów azotowych przyczyni³o siê w ogromnym stopniu do

zwiêkszenia produkcji rolniczej na œwiecie. Niezale¿nie od uzyskiwanych zysków

i korzyœci, nadmierne stosowanie nawozów azotowych jest zawsze zwi¹zane

z ryzykiem zanieczyszczenia œrodowiska naturalnego. Azot pochodz¹cy

z nawozów mineralnych jest w³¹czany w cykl przemian azotu glebowego.

Z dostarczonej dawki roœliny wykorzystuj¹ oko³o po³owy, 20% jest

unieruchamiane, a 25% stanowi¹ straty (20% to straty gazowe, czyli ulatnianie

siê azotu w formie amonowej NH

3

i tlenkowej NO

x

do atmosfery, a 5% – wymycie

w g³¹b profilu glebowego). W nawo¿eniu roœlin azot mo¿e byæ stosowany

w postaci nawozów mineralnych zawieraj¹cych formê azotanow¹, amonow¹

lub amidow¹ (mocznikow¹). Azotanowa forma azotu (N-NO

3

) jest stosunkowo

³atwo przyswajalna dla roœlin. Intensywne pobieranie przez roœliny tej formy azotu

65

stwarza zagro¿enie zwi¹zane z akumulacj¹ azotanów w plonie i pogarszaniem

jego jakoœci. Anion NO

3

-

w glebie nie podlega sorpcji wymiennej, a wiêc jest

podatny na wymywanie przez wody opadowe w g³¹b profilu glebowego.

W efekcie tego procesu azot w formie azotanowej przedostaje siê do

powierzchniowych zbiorników wodnych i wód gruntowych. Wysokie stê¿enie

jonu NO

3

-

w powierzchniowych zbiornikach wodnych powoduje nadmierny

rozwój glonów oraz obni¿enie stê¿enia tlenu przyczyniaj¹c siê do ich eutrofizacji.

Zanieczyszczenie wód gruntowych obejmuje ryzyko spo¿ywania wody z du¿¹

iloœci¹ azotanów. Œwiatowa Organizacja Zdrowia (WHO) oraz Polska przyjê³y

za bezpieczny dopuszczalny poziom zanieczyszczeñ wody pitnej 10 mg dm

-3

azotu azotanowego [1, 6, 15, 23, 24].

Forma amonowa azotu (N-NH

4

) jest sorbowana przez glebowy kompleks

sorpcyjny. Roœliny od¿ywiane t¹ form¹ azotu nie wykazuj¹ nadmiernej zawartoœci

azotanów. W celu obni¿enia zawartoœci azotanów w roœlinach i ograniczenia strat

azotu glebowego podejmowano próby zahamowania procesów nitryfikacji, czyli

mikrobiologicznego utleniania NH

4

+

do NO

3

-

, poprzez wprowadzanie do gleby

inhibitorów nitryfikacji [24, 25]. Jednak ten sposób ograniczenia przemian azotu

w glebie nie znalaz³ dotychczas szerokiego zastosowania w praktyce. Jednym

z zabiegów, który mo¿e podnieœæ efektywnoœæ wykorzystania nawo¿enia azotowego

jest stosowanie nawozów wolnodzia³aj¹cych. S¹ to z regu³y zwi¹zki azotowe s³abo

rozpuszczalne, wymagaj¹ce stopniowego rozk³adu, jak np. pochodne mocznika,

nawozy otoczkowane, pokryte pow³ok¹ z nierozpuszczalnych substancji lub zwi¹zki

o sztucznie obni¿onej rozpuszczalnoœci. Stosowanie tych nawozów jest jednak znacznie

ograniczone poprzez wysokie koszty ich produkcji .

Nawozy azotowe w nawo¿eniu przedsiewnym i pog³ównym aplikuje siê do

gleby najczêœciej w sposób rzutowy. Alternatyw¹ dla konwencjonalnego sposobu

nawo¿enia azotowego mo¿e byæ zlokalizowane nawo¿enie zredukowan¹ form¹

azotu metod¹ depozytu amonowego. System ten polega na wprowadzaniu do

gleby w sposób zlokalizowany, przedsiewnie lub pog³ównie (na pocz¹tku

wegetacji), pe³nej dawki azotu, w postaci nawozów mineralnych zawieraj¹cych

w swym sk³adzie formê N-NH

4

. Wprowadzony w ten sposób nawóz do gleby

stanowi w niej tak zwany „depozyt amonowy”. Jony amonowe s¹ sorbowane

przez kompleks sorpcyjny gleby, a wysokie stê¿enie jonów NH

4

+

w depozycie

utrudnia lub ca³kowicie uniemo¿liwia rozwój bakterii nitryfikacyjnych.

Zlokalizowane nawo¿enie amonow¹ form¹ azotu ogranicza z jednej strony

akumulacjê azotanów w roœlinach, z drugiej natomiast straty azotu zwi¹zane

z wymywaniem formy N-NO

3

z gleby. Lepsze wykorzystanie i sta³e zaopatrzenie

w ten pierwiastek roœlin ze stosowanych nawozów azotowych pozwala

zmniejszyæ ich dawki o oko³o 20% w stosunku do tradycyjnego nawo¿enia

azotowego [26-30].

66

W d¹¿eniu do ograniczania dawek nawozów azotowych stosowanych

doglebowo i zmniejszania zagro¿eñ ska¿enia œrodowiska azotem coraz

powszechniej postuluje siê stosowanie pozakorzeniowego (dolistnego)

dokarmiania roœlin tym sk³adnikiem. Stosowanie dolistnego, uzupe³niaj¹cego

nawo¿enia N, przy ograniczonym nawo¿eniu doglebowym (zmniejszone dawki),

mo¿e zapewniæ roœlinom prawid³owe ¿ywienie tym sk³adnikiem i uzyskanie

wysokiego plonu z nisk¹ zawartoœci¹ azotanów [5, 31].

Inne zabiegi zwiêkszaj¹ce skutecznoœæ nawo¿enia azotowego i minimalizacjê

strat azotu zwi¹zane s¹ ze sterowaniem iloœci¹ i terminem stosowania nawozów

azotowych. Gospodarka sk³adnikami mineralnymi powinna opieraæ siê na

bilansach. W bilansach uwzglêdnia siê przychody sk³adnika ze wszystkich Ÿróde³

oraz ich rozchody z plonem roœlin. Ró¿nica pomiêdzy dop³ywem i odp³ywem

stanowi saldo bilansu. ZawartoϾ azotu mineralnego N

min

w glebie pozwala na

bardziej precyzyjne zaplanowanie nawo¿enia tym sk³adnikiem. W tym celu

wykonuje siê analizy gleby na zawartoœæ N

min

w próbie gleby pobranej przed

zastosowaniem pierwszej dawki nawozów. Terminy stosowania nawozów

azotowych powinny byæ jak najbardziej zbli¿one do okresu najwiêkszego

zapotrzebowania roœlin na ten sk³adnik. W okresie wiosennym zbyt wczesne

stosowanie nawo¿enia azotowego przed siewem lub tu¿ po siewie stwarza du¿e

niebezpieczeñstwo strat nawozowych. Nawozy naturalne w formie p³ynnej oraz

mineralne nawozy azotowe nie mog¹ byæ stosowane na polach o nachyleniu

wiêkszym ni¿ 6

o

, je¿eli pola te nie znajduj¹ siê pod okryw¹ roœlinn¹. Wskazany

jest podzia³ ca³kowitej dawki nawozów azotowych na kilka czêœci i zastosowanie

ich w fazie wzrostu wegetacyjnego roœlin [3, 5, 6].

Niew³aœciwe przechowywanie i stosowanie nawozów organicznych mo¿e

równie¿ przyczyniaæ siê do zanieczyszczenia œrodowiska azotem. Rozpuszczalne

formy sk³adników pokarmowych mog¹ byæ wymywane przez opady, a lotne

zwi¹zki azotu dostawaæ siê do atmosfery. Naruszenie zasad obsady zwierz¹t

w stosunku do powierzchni pól przeznaczonych do nawo¿enia prowadzi do

„przenawo¿enia”, zw³aszcza gnojowic¹, i mo¿e przyczyniæ siê do zanieczyszczenia

wód gruntowych. Roczna dawka nawozu naturalnego nie mo¿e przekraczaæ iloœci

zawieraj¹cej 170 kg azotu ca³kowitego na 1 ha u¿ytków rolnych.

2. 2. Nawozy fosforowe jako Ÿród³o zanieczyszczeñ

Fosfor nale¿y do sk³adników spe³niaj¹cych wa¿n¹ rolê w produkcji rolniczej i

ochronie œrodowiska. Kontrola jego zawartoœci w glebie ma wiêc du¿e znaczenie

dla agrosystemów. Fosfor jest dostarczany do gleby najczêœciej w postaci

superfosfatów zawieraj¹cych fosforan jednowapniowy Ca(H

2

PO

4

)

2

lub jako

67

fosforany amonowe. Zwi¹zki te s¹ rozpuszczalne w wodzie i mog¹ byæ

wykorzystywane przez roœliny jako Ÿród³o fosforu. Równoczeœnie s¹ one bardzo

silnie wi¹zane przez koloidy glebowe dziêki ligandowym reakcjom wymiennym.

Nie podlegaj¹ wiêc wymyciu oraz nie przemieszczaj¹ siê w gl¹b profilu

glebowego. Dominuj¹ce reakcje, które zachodz¹ pomiêdzy fosforem

rozpuszczalnym, wprowadzanym z nawozami fosforowymi, to reakcje pomiêdzy

P, a jonami glinu (Al), ¿elaza (Fe) oraz wapnia. Reakcje te, zwane uwstecznianiem

fosforu, prowadz¹ do powstawania nierozpuszczalnych soli i znacznie ograniczaj¹

dostêpnoœæ tego sk³adnika dla roœlin. Stwarza to koniecznoœæ regularnego

dostarczania nawozów fosforowych w uprawie [16, 32].

W niektórych okolicznoœciach nawozy fosforowe mog¹ przyczyniaæ siê do

zanieczyszczenia œrodowiska naturalnego. Z jednej strony mog¹ byæ powodem

eutrofizacji zbiorników wodnych, poprzez doprowadzenie du¿ych iloœci P przez

sp³ywy powierzchniowe zwi¹zane z erozj¹ wodn¹, z drugiej strony mog¹ byæ

Ÿród³em metali ciê¿kich w glebie. Fosforany obok azotanów w wodach zbiorników

powierzchniowych decyduj¹ w du¿ej mierze o rozwoju planktonu, a wiêc o tzw.

zakwitach wód. Przyjmuje siê, ¿e na stokach o nachyleniu 5

o

do 10

o

nastêpuje

erozja 1 mm warstwy glebowej rocznie. Przy za³o¿eniu, ¿e gleby zawieraj¹

przeciêtnie 0,1% P i 0,1-0,2% N, przy erozji 1 mm warstwy gleby straty wynosz¹

10 kg P i 10-20 kg N na hektar na rok. Stê¿enia fosforu, nawet tak niskie jak

0,01 mg dm

-3

wody s¹ uznawane za niebezpieczne. Podstaw¹ wyznaczania dawek

nawozów fosforowych powinny byæ testy glebowe. Do rutynowych analiz

powinno byæ w³¹czone oznaczanie indeksów sorpcji oraz szacowanie stopnia

wysycenia gleby fosforem. Nawozy fosforowe powinny byæ stosowane w taki

sposób i w takich terminach, które ograniczaj¹ ryzyko przemieszczania siê

zawartych w nich sk³adników do wód powierzchniowych [7, 19, 33-35].

3. Emisje gazów cieplarnianych do atmosfery

Wiêkszoœæ wytwarzanych w rolnictwie gazów zaliczana jest do tzw. gazów

cieplarnianych (dwutlenek wêgla, metan, tlenki azotui amoniak), powoduj¹cych

ocieplanie klimatu. Najwiêkszym producentem metanu, który jest wydzielany w

procesie trawienia, s¹ zwierzêta prze¿uwaj¹ce. Emisja tlenków azotu ma równie¿

miejsce z gleby, w czasie stosowania nawozów organicznych i mineralnych, jak

równie¿ podczas biologicznego wi¹zania azotu. W ogólnej puli emitowanych

gazów cieplarnianych w Polsce oko³o 25% metanu i 60% tlenków azotu pochodzi

z rolnictwa. Jednak g³ównym Ÿród³em emisji amoniaku do atmosfery jest

produkcja zwierzêca. Amoniak ulatnia siê z budynków inwentarskich, miejsc

sk³adowania odchodów oraz w czasie ich rozprowadzania na polu. Straty azotu

68

w formie amoniaku z nawozów organicznych i mineralnych obni¿aj¹ ich wartoœæ

nawozow¹. Amoniak w formie gazowej lub soli amonowych opada wraz

z deszczem na powierzchniê wód powierzchniowych, powoduj¹c ich

zanieczyszczenie, a jony amonowe ulegaj¹c procesowi nitryfikacji przyczyniaj¹

siê do zakwaszenia gleby. Szacuje siê, ¿e straty azotu nawozowego na skutek

ulatniania siê amoniaku i tlenków azotu do atmosfery mog¹ siêgaæ 20%. Straty

te wzrastaj¹ na glebach lekkich i wêglanowych. Dok³adne wymieszanie nawozów

azotowych, zawieraj¹cych zredukowane formy azotu, obni¿a emisjê NH

3

do

atmosfery. Nawozy organiczne powinny byæ wymieszane z gleb¹ najlepiej

w ci¹gu kilku godzin i nie póŸniej ni¿ w okresie 1 doby po wywiezieniu na pole.

Dobrym sposobem ograniczenia strat azotu z gleby w formie gazowej jest

stosowanie nawozów azotowych (mineralnych i organicznych) w sposób

dostosowany do aktualnego zapotrzebowania roœlin – wówczas straty azotu s¹

minimalne. Uwalnianie tlenków azotu z gleby, które zachodzi na glebach

nadmiernie uwilgotnionych, mo¿na regulowaæ poprzez poprawê stosunków

powietrzno-wodnych, czyli melioracje [1, 6, 7].

4. Zmiany bioró¿norodnoœci w krajobrazie wiejskim

Bioró¿norodnoœæ jest jedn¹ z cech krajobrazu i polega na jego strukturalnym

zró¿nicowaniu. Gospodarstwo rolne stanowi jednostkê ekosystemu i jest z nim

œciœle zwi¹zane. Poza spe³nianiem funkcji produkcyjnych powinno wspó³tworzyæ

krajobraz oraz chroniæ wodê, glebê, powietrze, bioró¿norodnoœæ i inne jego

walory. Ochrona, utrzymanie i racjonalne u¿ytkowanie naturalnych zbiorowisk

roœlinnych i zwierzêcych, wystêpuj¹cych na obszarach wiejskich, ma na celu

zapewnienie trwa³oœci i optymalnej liczebnoœci gin¹cych gatunków roœlin i zwierz¹t.

Do zadañ zmierzaj¹cych do zachowania bioró¿norodnoœci nale¿y stworzenie

œrodowiska ¿yciowego dla ró¿norodnej flory i fauny poprzez: ochronê obszarów

bagiennych, opóŸnianie terminów koszenia i wypasów (osypanie nasion, ochrona

lêgów), zabranianie wypalania roœlinnoœci na ³¹kach, nieu¿ytkach, stosowanie

wielogatunkowego p³odozmianu oraz zak³adanie i pielêgnowanie œródpolnych

pasów zadrzewieñ [6, 7].

69

Piœmiennictwo

[1] Lagreid M., Bockman O. C., Kaarstad O., 1999. Agriculture, Fertilizers

and the Environment. CABI Publishing, New York.

[2] Pierce F.J., Nowak P., 1999. Aspects of precision agriculture. Advances in

Agronomy, 67: 2-67.

[3] Price G.H., 2001. New horizons in soil fertility management. Aust. J. Soil

Res., 39: 683-710.

[4] Siebeneicher G.E., 1997. Podrêcznik rolnictwa ekologicznego, PWN,

Warszawa.

[5] Uprawa warzyw metod¹ integrowan¹, 1995. Praca zbiorowa. Fundacja

Programów Pomocy dla Rolnictwa. Wyd. Ma³opolskie Stowarzyszenie

Doradztwa Rolniczego AR w Krakowie.

[6] Duner I., Fotyma M., Madej A., 2002. Kodeks Dobrej Praktyki Rolniczej.

http://www.mos.gov.pl/mos/publikac/Raporty_opracowania/kodeks/.

[7] Maciak F., 1996. Ochrona i rekultywacja œrodowiska. Wyd.

SGGW, Warszawa.

[8] Marks M., Buczyñski G., 2002. Degradacja gleb spowodowana mechanizacj¹

prac polowych oraz sposoby i mo¿liwoœci jej zapobiegania. Post. Nauk Rol.,

4: 27-39.

[9] Bogdanowicz J., 1993. Mechanizacja rolnictwa a ochrona œrodowiska. Zesz.

Prob. Post. Nauk Rol., 408: 81-97.

[10] Kêsik T., 2002. Energooszczêdne systemy uprawy. Ogólnopolskie

Sympozjum Naukowe: Efektywnoœæ stosowania nawozów w uprawach

ogrodniczych. Poznañ, 13-14 czerwca 2002 r. Roczniki AR w Poznaniu, 35:

194-199.

[11] Krê¿el R., Parylak D., Zimny L.,1999. Zagadnienia uprawy roli i roœlin.

Wyd. AR, Wroc³aw.

[12] Zajdel M., Bojar W.L., 1999. Kierunki rozwoju technologii produkcji

rolniczej w Polsce i na œwiecie. Post. Nauk Rol., 4: 11-20.

[13] Banasik J., Detyna J., Hutnik E., Szewczyk A., Zimny L., 1999.

Agrotechnologia. Praca zbiorowa pod red. J. Banasiaka. PWN, Warszawa

[14] Mazur T., Mineev M.V., Debreczeni B., 1993. Nawo¿enie w rolnictwie

ekologicznym. Wyd. Art., Olsztyn.

[15] Kowalik P., 2001. Ochrona œrodowiska glebowego. PWN, Warszawa.

[16] Fotyma M., Mercik S., Faber A., 1987. Chemiczne podstawy ¿yznoœci

gleb i nawo¿enia. PWRiL, Warszawa.

[17] Fotyma M., Ziêba S., 1988. Przyrodnicze i gospodarcze skutki wapnowania

gleb. PWRiL, Warszawa.

70

[18] Gêbski M., 1998. Czynniki glebowe oraz nawozowe wp³ywaj¹ce na

przyswajanie metali ciê¿kich przez roœliny. Post. Nauk Rol., 5: 3-16.

[19] Gorlach E., Gambuœ F., 1997. Nawozy fosforowe i wielosk³adnikowe jako

Ÿród³o zanieczyszczenia gleby metalami ciê¿kimi. Zesz. Probl. Post. Nauk

Rol., 448 a: 139-146.

[20] Kabata-Pendias A., Pendias H., 1999. Biogeochemia pierwiastków

œladowych. PWN, Warszawa.

[21] Tomlin A.D., Protz R., Martin R.R., McCabe D.C., Lagace E R.J., 1993.

Relationships amongst organic matter content, heavy metal concentration

earthorm activity, and soil microfabric on a sewage sludge disposal site.

Geoderma, 57: 89-103.

[22] Oleszkiewicz J., 1998. Gospodarka osadami œciekowymi. LEM s.c.

[23] Blankenau K., Olfs H.W., Kuhlmann H., 2002. Strategies to improve the

use efficiency of mineral fertilizer nitrogen applied to winter wheat. J. Agronomy,

188: 146-154.

[24] Rahn C. R., 2002. Management strategies to reduce nutrient losses from

vegetable crops. Acta Hort., 571: 171-177.

[25] Davies D.M., Williams P.J., 1995. The effect of the nitrification inhibitor

Dicyandiamide on nitrate leaching and ammonia volatilization: A U.K nitrate

sensitive areas perspective. J. Environ. Manag., 45: 263-272.

[26] Domaga³a I., Sady W., 1998. Wp³yw zlokalizowanego nawo¿enia amonow¹

form¹ azotu na wielkoœæ i jakoœæ plonu marchwi. Roczniki Akademii Rolniczej

w Poznaniu, CCC IV: 79-85.

[27] Panak H., Sienkiewicz S., Zalewska M., 1992. Amonowa forma azotu

perspektywiczn¹ alternatyw¹ w nawo¿eniu roœlin. Sympozjum naukowe:

Rolnicze skutki spadku zu¿ycia nawozów mineralnych. Olsztyn,

20-21.10.1992 r.

[28] Sady W., Wojciechowska R., Ro¿ek S., 2001. The effect of form and

placement of non yield and nitrate content of white cabbage. Acta Hort.,

563: 123-128.

[29] Sienkiewicz S., 1995. N-Depot – Azot przyjazny œrodowisku.

Przedsiêbiorczoœæ a ekologia w gminie. Materia³y miêdzynarodowej

konferencji naukowej Œwinoujœcie-Göteborg–Oslo, 20-25 maja 1995 r.,

Szczecin.

[30] Sommer K., 1989. Nitrogen Supply to plant on the Basis of Ammonia –

Fundamentals and Perspectives. 7

th

International Colloquium for the Optimi-

zation of the Plant Nutrition, Nyborg, Denmark, 401/1-401/9.

[31] Ko³ota E., Osiñska M., 2001. Efficiency of foliar nutrition of field vegetable

grown at different nitrogen rates. Acta Hort., 563: 87-91.

71

[32] Haygarth P.M., Jarvis S.C., 1999. Transfer of phosphorus from agricultural

soils. Advances in Agronomy, 66: 196-236.

[33] Hooda P.S., Moynagh M., Svoboda I.F., Edwards A.C., Anderson H.A.,

Sym G., 1999. Phosphorus loss in drain flow from intensively managed grass-

land soils. J. Environ. Qual., 28: 1235-1242.

[34] Hughes S., Reynolds B., Bell S.A., Gardner C., 2000. Simple phosphorus

saturation index to estimate risk of dissolved P in runoff from arable soils. Soil

Use Management, 16: 206-210.

[35] Petterson R.A., 2001. Phosphorus sorption for on-site wastewater assess-

ments. Conf. On-site’01. Advancing On-site Wastewater Systems 25-27

th

September 2001. Held at University of New England, Armidale.

dr Iwona Domaga³a-Œwi¹tkiewicz

Katedra Uprawy Roli i Nawo¿enia Roœlin Ogrodniczych

Wydzia³ Ogrodniczy AR w Krakowie

Al. 29 Listopada 54, 31-425 Kraków

e-mail: [e-mail]