Bilans substancji pokarmowych

Podstawową zasadą zrównoważonego rolnictwa jest zbilansowana gospodarka składnikami mineralnymi i substancją organiczną na poziomie pola i gospodarstwa. W bilansach składników pokarmowych uwzględnia się ich przychody ze wszystkich źródeł oraz rozchód z plonami roślin zbieranymi z pola. Ujemne saldo bilansu, czyli różnica między dopływem i odpływem składników świadczy o ich niedoborze, natomiast dodatnie – o nadmiarze składników.

Rolnictwo – w obecnym ujęciu – to nie tylko produkcja żywności, ale także – ze względu na użytkowanie w około 60% ogólnej powierzchni gleb Polski, udział w kształtowaniu środowiska. Produkcja rolnicza prowadzona w niewłaściwy sposób, może powodować niekorzystne zmiany właściwości gleby, wód i powietrza. Tylko zrównoważone gospodarowanie i zrównoważone nawożenie roślin prowadzi do zaspokajania celów produkcyjnych, ekonomicznych i ekologicznych rolnictwa.

Główną zasadą zrównoważonego rolnictwa jest właściwa gospodarka składnikami mineralnymi i substancją organiczną, oparta na bilansie składników mineralnych i substancji organicznej, na poziomie pola i gospodarstwa oraz pełne rozeznanie jakości i żyzności gleb. Przez bilans składników pokarmowych należy rozumieć ich ilość na określonej powierzchni pola z uwzględnieniem źródeł przychodów i rozchodów. Istotne jest zatem poznanie sposobu bilansowania składników pokarmowych gleb.

Bilans składników pokarmowych
W bilansie składników pokarmowych, po stronie przychodu uwzględnia się następujące źródła dopływu składnika do gleby:
– nawozy naturalne – w wyliczaniu ilości składników pokarmowych w nawozach naturalnych wykorzystuje się standardowe wartości, średnią zawartość składników w 1 tonie tych nawozów (tabela 1 i 2).

Tabela 1. Przedziały średniej zawartości (w kg/t nawozu) NPK w poszczególnych nawozach naturalnych i organicznych.

TABELA 2Tabela 2. Skład chemiczny obornika w Polsce w zależności od gatunku zwierząt (Maćkowiak, 2004)

* – w mg/kg suchej masy

– nawozy organiczne – komposty przemysłowe, torfowe, ilość składników wynika z zakupionej ilości i deklarowanego przez producenta składu pierwiastkowego,
– przyorane produkty uboczne roślin uprawnych – resztki pożniwne m.in. słoma, liście, ilości wylicza się z masy przyoranej słomy czy liści oraz średniej ilości składników w 1 t produktu (tabela 1),
– biologiczne wiązanie azotu – wylicza się pośrednią ilość azotu, na podstawie plonów roślin motylkowatych, zawartości w nich azotu atmosferycznego oraz współczynnika wiązania N2 z powietrza,
– opad atmosferyczny – z opadem atmosferycznym do gleby dostają się znaczące ilości składników mineralnych, a szczególnie azotu i siarki. Średnio dla Polski przyjmuje się, że z opadem dostaje się na powierzchnię gleby ok. 14 kg azotu i 20 kg siarki,
– nawozy mineralne – bierze się pod uwagę ilość zastosowanych nawozów oraz ich skład chemiczny. Nawozy mineralne powinny stanowić wynikową część bilansu, tzn. jako źródło dostarczania dodatkowych ilości składników.

Natomiast po stronie rozchodu w bilansie uwzględnia się jedynie pobranie składników w plonach roślin. Pobranie składnika wylicza się z wielkości uzyskanego plonu oraz średniej zawartości składnika w plonie.

Równy lub bliski zeru
W systemie zrównoważonego nawożenia dopływ składników pokarmowych powinien rekompensować ich odpływ, czyli bilans powinien być równy lub bliski zeru. Ujemna wartość bilansu świadczy o przewadze rozchodów nad przychodami i w wymiarze praktycznym budzi obawę obniżenia glebowych zasobów składników lub też niepełnego wykorzystania potencjału produktywności gleb i produkcyjności roślin. Dodatnia wartość bilansu, o przewadze przychodów nad rozchodami składników, rodzi uzasadnione obawy wystąpienia ujemnych skutków środowiskowych w postaci zanieczyszczenia wód lub powietrza niewykorzystaną ilością składników. W bilansie składników pokarmowych, zgodnie z Kodeksem dobrej praktyki rolniczej, należy szczególnie dbać o zrównoważony bilans azotu i fosforu z uwagi na to, że składniki te należą do biogennych i zastosowane nieumiejętnie lub w nadmiarze – prowadzą do zanieczyszczeń środowiskowych.

W nawożeniu roślin azotem bilans N, na ogół, nie może być zrównoważony, z uwagi na nieuniknione straty tego składnika spowodowane ulatnianiem się jego form gazowych do atmosfery lub wymywanie azotanów do głębszych warstw gleby i do wód gruntowych. Zakłada się, że ze względu na wielkość plonu i jakość wód gruntowych, saldo bilansu azotu nie powinno przekraczać 30 kg N/ha. Zrównoważony bilans fosforu i potasu na glebach o średniej zawartości przyswajalnego fosforu i potasu (gdzie przychód = rozchodowi), stanowi podstawę do nawożenia roślin P i K, natomiast na glebach o niskiej zasobności gleb w te składniki zaleca się większe o 50% od ich pobrania ilości składników w nawozach. Na glebach o bardzo wysokiej zasobności, ich dawki w nawozach powinny być zmniejszone o około 50% w stosunku do pobrania z plonami roślin. Podstawą do ustalenia zapotrzebowania na nawozy wapniowe i magnezowe w gospodarstwie są aktualne wyniki badań odczynu i zawartości przyswajalnego magnezu w glebach.

Bilans substancji organicznej
W gospodarce składnikami pokarmowymi i substancją organiczną duży nacisk kładzie się na rolę i bilans substancji organicznej w utrzymaniu żyzności gleby. Bilans substancji organicznej wylicza się na podstawie tzw. współczynników reprodukcji i degradacji. Współczynniki te mówią o tym, ile substancji organicznej nagromadziło się lub uległo rozkładowi w glebie na powierzchni 1 ha pod uprawą danej rośliny lub ile jej nagromadziło się w wyniku zastosowania 1 tony na hektar nawozów naturalnych lub organicznych (tabela 3).

Tabela 3. Współczynniki reprodukcji i degradacji glebowej substancji organicznej(IUNG, dane z wieloletnich badań).

Korzystając ze współczynników reprodukcji i degradacji substancji organicznej, można obliczyć bilans substancji organicznej w skali pola, zmianowania czy gospodarstwa. Największe nagromadzanie substancji organicznej następuje pod wieloletnimi motylkowatymi i mieszankami motylkowatych z trawami, szczególnie ma to miejsce na trwałych użytkach zielonych. Natomiast procesy ubytku czy degradacji masy organicznej przeważają pod roślinami okopowymi, kukurydzą, a w mniejszym stopniu pod zbożami.

Ujemne saldo bilansu substancji organicznej jest bardzo niekorzystne, a utrzymujące się przez kilka czy kilkanaście lat, może prowadzić do utraty jej żyzności i produkcyjności. Przy ujemnym saldzie bilansu masy organicznej należy zmienić gospodarowanie i płodozmian, poprzez wprowadzanie większego udziału roślin motylkowatych w zmianowaniu, zwiększenie ilości nawozów naturalnych czy organicznych. Zasadą dobrego gospodarowania jest dodatni bilans substancji organicznej, zapewniający systematyczne wzbogacanie gleby w próchnicę, warunkujący dobre zaopatrzenie roślin uprawnych w składniki pokarmowe w całym sezonie wegetacyjnym roślin.

Sporządzanie bilansu składników pokarmowych
Uproszczony bilans składników pokarmowych na powierzchni pola” i w całym gospodarstwie, może być sporządzony przez rolnika indywidualnie, przy wykorzystaniu wyżej podanych informacji odnośnie bilansu, lub przy pomocy doradców z Ośrodków Doradztwa Rolniczego, bądź z wykorzystaniem nowych narzędzi jakimi są programy komputerowe. Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach opracował i dysponuje programem do wyliczania bilansu składników pokarmowych. Program ten funkcjonuje pod nazwą “MacroBil”, istnieje również możliwość jego zakupu. Ze szczegółowymi informacjami odnośnie tego programu można się zapoznać na stronie internetowej Instytutu www.iung.pulawy.pl – klikając na link “MacroBil”, a z programem dotyczącym planów nawozowych roślin – “NawSald”.

Należy dodać, że bilanse składników powinny być sporządzane corocznie, dla każdego pola oraz gospodarstwa. Saldo bilansu dostarcza cennych informacji o poprawności gospodarki składnikami mineralnymi oraz informacji dotyczącej planowanego nawożenia i powinno być podstawą w opracowaniu właściwego planu nawożenia w skali pola i całego gospodarstwa. Nawożenie oparte na bilansie substancji pokarmowej umożliwia maksymalne wykorzystanie zapasów składników pokarmowych, uzyskanie maksymalnie wysokich plonów oraz poprawianie zasobności gleby, przy mniejszych nakładach i ograniczeniu niebezpieczeństwa skażenia wód powierzchniowych i gruntowych przez składniki ulegające wymywaniu.

Tabela 4. Średnie pobranie składników pokarmowych przez wybrane rośliny uprawne w przeliczeniu na 1 t plonu głównego wraz z odpowiednią ilością produktu ubocznego (Fotyma i Mercik, 1995).

* – świeża masa

“