Problemy i zagrożenia związane z degradacją i dewastacją gleb w Polsce

Komentarz eksperta

Coraz bardziej znaczącymi skutkami zmiany klimatu są inwazje gatunków roślin obcego pochodzenia, często przez nas niedostrzegalne. Zjawisko to przyspieszają nasilające się anomalie pogodowe w naszej strefie klimatycznej, skorelowane z deficytem i zmniejszoną retencją wód, wzrastającymi średnimi temperaturami rocznymi, niskimi opadami czy zanikiem pokrywy śnieżnej w miesiącach zimowych. Problem gatunków obcych w ekosystemach zarządzanych przez Lasy Państwowe jest – można śmiało powiedzieć - specyfiką epoki w której żyjemy, określanej przez coraz szersze grono naukowców jako Antropocen.

Obce gatunki inwazyjne są, po utracie siedlisk, największym zagrożeniem dla różnorodności biologicznej na Ziemi.  W Lasach Państwowych również mamy z nimi do czynienia, przede wszystkim z gatunkami roślin. Taksony te, w połączeniu z obniżoną na skutek zmiany klimatycznej (zwłaszcza deficyt wody) odpornością ekosystemów leśnych powodują coraz dotkliwsze szkody. Objawiają się one w na początku zanikiem charakterystycznej kombinacji gatunków roślin naczyniowych dla poszczególnych zbiorowisk roślinnych. Ta zmiana z kolei powoduje kaskadę zdarzeń w tych ekosystemach o skutkach niekiedy trudnych do przewidzenia. Zjawisko to jest szczególnie niebezpieczne w obszarach Natura 2000 oraz rezerwatach przyrody.

Leśnicy we współpracy ze środowiskiem naukowym i dostępną wiedzą starają się ograniczać skutki inwazji gatunków obcych poprzez realizację działań zawartych w planach zadań ochronnych dla poszczególnych Obszarów Natura 2000, planach ochrony dla rezerwatów przyrody oraz realizując działania zrównoważonej gospodarki leśnej w drzewostanach gospodarczych.

Niezależnie od możliwych scenariuszy „klimatycznych” – powrót do stanu sprzed inwazji jest bardzo trudny. Dlatego tak ważna jest dbałość o klimat, o odporność naszych ekosystemów, o zatrzymanie rosnącego trendu wzrostu stężenia CO2 w atmosferze, o zatrzymanie wody w ekosystemach, o zmniejszenie depozytu związków azotowych. To wszystko przyczyni się niewątpliwie do ograniczenia nowych inwazji i skuteczniejsze powstrzymanie tych już istniejących.

dr inż. Łukasz Skalski, Specjalista ds. Inwentaryzacji Przyrodniczych w Wydziale Zasobów Przyrodniczych, Lasy Państwowe

Nawozy konwencjonalne i zagrożenia z nimi związane

Grunty rolne obecnie stanowią około 19 mln ha, a więc zajmują 61% powierzchni Polski.1 Rosnąca konsumpcja oraz coraz większe zapotrzebowanie na produkty pochodzenia roślinnego powodują zwiększone oczekiwania związane z wielkością uzyskiwanych plonów. Dlatego też z roku na rok sukcesywnie zwiększa się powierzchnia gruntów rolnych.2 Poszukiwane są także najskuteczniejsze sposoby na otrzymanie jak największych plonów z zastosowaniem różnego rodzaju nawozów sztucznych, które miałby wpłynąć na jakość otrzymanych produktów oraz zwiększyć wydajność produkcji rolnej. Prowadzi to do zwiększania rok rocznie stosowania konwencjonalnych nawozów sztucznych, które wpływają na otrzymywane wyższe plony, niestety wpływają one także na pojawianie się procesów wpływających na nieodwracalne pogorszenie się jakości gleb. Niewłaściwa działalność rolnicza prowadzi do powstania gruntów, które w jej wyniku tracą swoją wartość użytkową i stają się gruntami, które zalicza się do kategorii gruntów zdewastowanych i zdegradowanych.

W celu wzbogacenia gleby w składniki odżywcze mające zwiększyć wydajność produkcji roślinnej stosowane są głównie wieloskładnikowe nawozy mineralne. Według statystyk zużycie tego rodzaju nawozów rośnie z roku na rok. Porównując dane można zauważyć, że w przeciągu ostatnich 20 lat zużycie nawozów w Polsce w przeliczeniu na hektar wzrosło niemal dwukrotnie, z 86 kg/ha w 2000 roku na 142 kg/ha w 2018 roku [1]. Porównując dane zużycia dla Polski oraz innych państw Unii Europejskiej można zauważyć, że Polska plasuje się w czołówce państw o największym zużyciu nawozów fosforowych i azotowych (Rys. 1). Dane statystyczne obalają tym samym powtarzany mit na temat jakości polskiej żywności jako tej organicznej, lepszej w porównaniu z żywością produkowana na zachodzie Europy, gdzie właśnie przewagą miałaby być zbalansowana gospodarka nawozowa lub jej znaczne ograniczenie.

Taki stan rzeczy jest bardzo niepokojący, ponieważ należy zwrócić uwagę na to, iż nie zawsze nawożenie gleby odbywa się w sposób właściwy, a nadmiar używanych nawozów może prowadzić do wzrostu zawartości azotu i fosforu w glebie, które wymywane przez wodę opadową trafiają do zbiorników wodnych powodując m.in. eutrofizację wód.

Rys. 1 Zużycie nawozów fosforowych i azotowych w tonach dla poszczególnych państw UE 2017 r.3

Procesy powodujące zubażanie i degradację gleby

Działalność człowieka w dużym stopniu determinuje stan i jakość gleb, a także może wpływać na niekorzystne dla środowiska procesy zachodzące w zbiornikach wodnych. Niewłaściwy sposób uprawy roślin nastawiony tylko na uzyskanie wysokich plonów, które generowane są przez intensywne i niezbilansowane nawożenie gleby prowadzi do szeregu niekorzystnych zjawisk. Ich skutki mogą być poważnym problemem zarówno dla środowiska jak i producentów roślin.

Pojęcie gruntów zdewastowanych i zdegradowanych odnosi się do gruntów, które na skutek różnych zjawisk przyrodniczych lub wynikających z działalności człowieka utraciły swoją wartość użytkową. Do takich zjawisk należą: erozja, pustynnienie, wietrzenie, wyjałowienie czy zakwaszanie gleb.

Erozja jest jednym z głównych procesów prowadzących do degradacji gleby. Polega na niszczeniu powierzchni gleby w wyniku oddziaływania na nią sił fizycznych związanych z opadami deszczu, płynącą wodą, zmianami temperatury, wiatrem, lodem a także promieniami słonecznymi. Szczególnym rodzajem erozji prowadzącym do zubożenia gleby jest erozja wodna, powoduje spłukiwanie i wymywanie z gleby składników odżywczych w wyniku czego utracana jest żyzna ziemia uprawna. Erozja wodna sprzyja także pogorszeniu się struktury gleby i zaniku poziomów jej zróżnicowania4.

Erozja wodna oddziałuje nie tylko na gleby, ale sprzyja także zanieczyszczaniu wód powierzchniowych. Wody opadowe wymywają glebę ze składników odżywczych, na które składają się też nawozy stosowane przy uprawach. Spływ wody z terenów rolniczych, powoduje dostanie się do wód powierzchniowych dużej ilości pierwiastków biogennych, głównie azotu i fosforu. Nadmiar tych pierwiastków prowadzi do wzrostu żyzności wód zwanego eutrofizacją. Opisane procesy przedstawia Rys. 2.

Zjawisko eutrofizacji jest wyjątkowo niekorzystne z punktu widzenia ekologicznego (zaburzają się relacje i równowaga biosfery). Wzrastająca zawartość azotu i fosforu w wodzie powoduje pojawianie się dużej ilości glonów. Zjawisko działa na zasadzie dodatniego sprzężenia zwrotnego, ponieważ w procesie obumierania powstałych glonów, do wody dostają się kolejne porcje fosforu i azotu. Zjawisko eutrofizacji powoduje niekorzystne zmiany zarówno we florze jak i faunie zbiorników wodnych. Zmniejszona zawartość tlenu w wodzie powoduje wymieranie ryb, natomiast zmniejszona przejrzystość wody spowodowana zakwitaniem glonów prowadzi do zaniku roślin środowiska wodnego.5 W 2018 roku Główny Inspektorat Ochrony Środowiska przeprowadził badania oceniające ogólny stan wód powierzchniowych w Polsce. Według udostępnionych danych na 1472 przebadane zbiorniki wodne tylko 9 z nich wykazywało stan dobry [1].

Rys. 2 Różne mechanizmy związane z przepływem nawozów i pestycydów.6

Innym procesem prowadzącym do degradacji gleby jest zakwaszanie gleb. Zakwaszanie polega na wymywaniu z gleby kationów o charakterze zasadowym. Intensyfikacja tych procesów zachodzi głównie jesienią i zimą, a sprzyjają im w szczególności opady oraz niskie temperatury.  Zjawisko to w znaczący sposób ogranicza produkcje roślinną, ponieważ kwasowe środowisko utrudnia roślinom pobieranie fosforu, który odpowiedzialny jest za ich zbilansowany wzrost i rozwój. Spośród krajów Unii Europejskiej Polska jest krajem o największym zakwaszeniu użytków rolnych. Według danych Krajowej Stacji Chemiczno-Rolniczej udział gleb bardzo kwaśnych i kwaśnych w całości powierzchni gruntów rolnych wynosi aż 58% [1]. Niestety działalność człowieka nie prowadzi do poprawy tego stanu. Dodatkowe nawożenie upraw, a w szczególności nieodpowiedni stosunek nawozów fizjologicznie kwaśnych i wapniowych, czy odprowadzanie wraz z plonami kationów zasadowych dodatkowo pogłębia występowanie tego niepokojącego zjawiska.

Kolejnym procesem prowadzącym do degradacji gleby jest pustynnienie. Pustynnienie dotyczy głównie ziemi suchej i półsuchej i związane jest ze zmianami klimatu dotyczącymi wzrostu średniej temperatury oraz natężenia susz. Inną przyczyną pustynnienia jest niewłaściwa działalność człowieka. Wiąże się to przede wszystkim ze złymi technikami nawadniania oraz nadmiernym wypasem. Wylesianie jest także jedną z przyczyn pustynnienia, ponieważ w jego efekcie usunięta zostaje roślinność, która zachowywała wilgotność gleby na odpowiednim poziomie, oraz sama magazynowała wodę. Pustynnienie wpływa niekorzystnie nie tylko na stan gleb, ale również może wpływać na klimat. Obszary ziemi zdegradowanej są pozbawione roślin, przez co uniemożliwiona jest absorbcja gazów cieplarnianych. Może to przyczynić się do ocieplenia klimatu, w wyniku którego na danym obszarze obserwowana będzie zwiększona intensyfikacja zjawisk burzowych oraz pożarów.7

Metody zapobiegania dewastacji i degradacji gleby

W celu przeciwdziałania procesom prowadzącym do dewastacji i degradacji gleb można zastosować szereg działań. Działania te mają na celu nie tylko zapobieganie coraz większemu pogłębianiu się obszarów gleb zdegradowanych, ale także mają sprzyjać podniesieniu wydajności produkcji roślin.

Do metod, które stosowane są już w celu podniesienia nią jakości gruntów rolnych należą:
  • Zarządzanie pozostałościami roślinnymi i uprawami ozimymi
  • Uprawa konturowana
  • Precyzyjne rolnictwo
  • Ograniczona orka
  • Stosowanie nowych gatunków roślin
  • Automatyzacja rolnictwa
  • Odkwaszanie gleb
Na temat tych metod jest wiele szczegółowych opracowań. Każda z tych metod ma swoje zalety, ale także ograniczenia. Do spowolnienia procesu dewastacji i degradacji gleb stosuje się najczęściej kilka metod jednocześnie, ponieważ dobrze się ze sobą uzupełniają.

Przeciwskazania do stosowania konwencjonalnych nawozów mineralnych

Dzisiejsza uprawa roślin stawia przed producentami ogromne wyzwania, w której liczy się przede wszystkim wydajność procesu oraz idące za nią zyski z produkcji roślinnej. W celu zwiększenia ilości plonu stosowane są różne metody nawożenia pól uprawnych. Jak podaje Instytut Uprawy i Gleboznawstwa w celu zwiększenia zawartości azotu, który sprzyja właściwemu rozwojowi i wzrostowi roślin, stosowane są głównie nawozy mineralne. Stanowią one 56,9% źródeł pierwiastków odżywczych (azot i fosfor) w glebie upraw rolnych (Rys. 3). Takie dane są niepokojące, ponieważ nawozy mineralne mogą przyczyniać się do szeregu zjawisk niekorzystnych z punktu widzenia środowiska czy klimatu.

Rys. 3 Struktura źródeł dostarczania azotu do gleb uprawnych

Dodatkowo warto też zauważyć, że stosowanie nawozów mineralnych wiąże się z wykorzystaniem dużej ilości surowców i kopalin, będącymi źródłem kluczowych pierwiastków. Jednym z takich minerałów jest fosforyt. Z fosforytu pozyskiwany jest fosfor. Jednak należy zwrócić uwagę na to, że fosforyt pochodzi z nieodnawialnego źródła. Dodatkowo jest on sprowadzany do Europy, ponieważ na jej terenie nie występują jego naturalne złoża. Wykorzystanie nadmiernej ilości nawozów konwencjonalnych, oprócz tego, że przyczynia się do degradacji gleby czy eutrofizacji wód może spowodować także wyczerpanie nieodnawialnych zasobów fosforytów.3

Stosowanie konwencjonalnych metod nawożenia powoduje zużycie dużej ilości tego związku, ponadto wydajność takiego procesu nawożenia jest niewielka. Nawozy konwencjonalne już po pierwszych opadach o zwiększonej intensywności mogą zostać wymyte z gleby przenosząc się do jej głębszych warstw. Dla roślin takie źródło fosforu staje się niedostępne a w wyniku tego ich plony mogą stać się dużo mniejsze.

Dane naukowe i statystyki dotyczące stosowania nawozów syntetycznych mineralnych skorelowane z tempem degradacji gleb i eutrofizacji wód zmusza ustawodawcę Polski do wypracowania narzędzi skutecznego zatrzymania negatywnych skutków nadmiernego nawożenia gleb. Ustawodawca dokonał zmiany Ustawy o Nawozach i Nawożeniu oraz Ustawy Państwowej Inspekcji Ochrony Roślin i Nasiennictwa z dnia 22 czerwca 2020r. Zamiana wprowadza zakaz stosowania mocznika w formie granulowanej, który jest źródłem azotu dla roślin. Z ustawy zostały natomiast wyłączone min. nawozy zawierające biodegradowalną powłokę.8 Wydaje się, że jest to dobry kierunek zmian w dziedzinie nawozów i ich stosowania, wymusza to również badania nad poszukiwaniem nowych rozwiązań nawożenia upraw przemysłowych. Zmiany w prawie wydają się być jednym ze skuteczniejszych narzędzi wymuszania na producentach roślin zmiany nawyków, jeżeli chodzi o przygotowanie gruntów pod uprawy oraz wzięcie współodpowiedzialności za stan środowiska naturalnego (w tym przynajmniej spowolnienie jak nie zatrzymanie procesów degradacji gleb).

Nowa alternatywa dla rolnictwa nawozy CRF

Nawozy CRF (ang. controlled release fertilizer- nawozy o kontrolowanym uwalnianiu) określa się są jako nawozy zawierające pierwiastki biogenne dostępne w postaci, której roślina nie może natychmiast wchłonąć. Są zazwyczaj powlekane lub kapsułkowane przy użyciu materiałów umożliwiających kontrolę tempa, mechanizmu i czasu uwalniania składników odżywczych. To właśnie możliwość kontroli uwalniania substancji jest głównym czynnikiem odróżniającym nawozy CRF od  RF (ang. slow release fertilizer - nawozy o spowalnianym uwalnianiu).9

Nawozy o kontrolowanym uwalnianiu substancji można podzielić na trzy główne kategorie:
  • Substancje organiczne: wśród tej grupy można rozróżnić substancje pochodzenia naturalnego oraz syntetyczne, które z kolei dzielą się na związki biodegradowalne (oparte na produktach kondensacji aldehydu mocznikowego) oraz związki ulegające chemicznemu rozkładowi, wśród których znajdują się komposty czy nawozy organiczno-mineralne.
  • Substancje nieorganiczne o niskiej rozpuszczalności: należą do nich między innymi metaliczne fosforany amonu (MgNH4PO4) oraz częściowo zakwaszone skały fosforanowe.
  • Substancje nieorganiczne rozpuszczalne w wodzie, ograniczone barierami fizycznymi: powstają poprzez powlekanie rdzeni lub granulek siarką bądź polimerami, a także w wyniku inkorporacji składników odżywczych do matryc ograniczających ich rozpuszczanie10

Rys. 4 Podział nawozów o kontrolowanym uwalnianiu

Alternatywną metodą nawożenia jest stosowanie nawozów o kontrolowanym uwalnianiu mikroelementów. Tego typu nawozy miałyby na celu powolne uwalnianie składników odżywczych do gleby. Rośliny posiadałyby zatem ciągły dostęp do mikroelementów, zapewniających im zrównoważony wzrost i rozwój. Ponadto nawozy oparte o wolne i kontrolowane uwalnianie byłyby w stanie zapobiec wymywaniu z gleby składników odżywczych, które mogłoby mieć miejsce podczas intensywnych opadów.

Dodatkowym atutem nawozów o kontrolowanym uwalnianiu jest możliwość ich zastosowania nie tylko do nawożenia upraw roślin rosnących w glebie, ale także jako źródło cennych pierwiastków dla roślin uprawianych w wodzie np. ryżu. Dzięki zastosowaniu dodatkowej otoczki sole zawarte w nawozie przedostają się do wody w znacznie wolniejszym tempie, a rośliny nie są narażone na skutki nagłego wzrostu ich stężeń.

W celu porównania działań dostępnych na rynku nawozów mineralnych oraz nowej koncepcji nawozów jaką są nawozy o kontrolowanym działaniu, zostały zaprojektowane nawozy CRF oparte na matrycy z biodegradowalnego polimeru, wzbogaconej dodatkowo o wypełniacze. W tym celu wykonano nawozy CRF, w których wykorzystano mieszankę soli, będącą źródłem pierwiastków biogennych, a także zastosowano polimer biodegradowalny, jako biodegradowalną matrycę oraz naturalne wypełniacze, czyli włókno będące dobrym kanałem transportującym wodę do wewnątrz granulka nawozu oraz napełniacz węglowy o dużym rozwinięciu powierzchni, zakleszczający w swoich porach skrystalizowane sole mineralne zawierające pierwiastki biogenne. Wspomniane sole zamknięte są w granulce na kilku poziomach, a dostępne na powierzchni granulka, uwalniają się natychmiast tak jak ma to miejsce w przypadku nawozów mineralnych. Kolejny poziom to sole zakleszczone bezpośrednio w matrycy polimeru biodegradowalnego, uwalniają się po pewnym czasie po jego użyciu, a tempo uwalniania tych soli zależy od szybkości degradacji polimeru biodegradowalnego, a więc od powstałych w nim penetrujących do wnętrza granulka mikropęknięć umożliwiających dostęp wody, a więc wypłukiwanie soli do gleby. Obecność higroskopijnego naturalnego włókna ułatwia transport wody do wnętrza granulka nawozowego, powodując jego dodatkową degradację od wewnątrz. Ostatnim poziomem uwalniania soli mineralnych jest proces wypłukiwania soli z makro i mikroporów węglowego, a szybkość tego uwalniania zależne jest od średnicy tychże porów i dostępności wilgoci w procesie rozkładu.

Tak więc dzięki zastosowaniu matrycy połączonej z wypełniaczami, w których jeden ma rozwiniętą powierzchnię, możliwe jest stopniowe uwalnianie uwięzionych w nich soli, a złożoność mechanizmów ich uwalniania pozwala na stopniowe wypłukiwanie pierwiastków biogennych do gleby. Sama otoczka z polimeru biodegradowalnego rozkłada się ostatecznie do wody i CO2 (dwutlenku węgla), a więc do produktów naturalnie występujących w środowisku. Stosunek poszczególnych składników nawozu został przedstawiony na wykresie kołowym (Rys. 5).

Rys. 5 Schemat budowy nawozu CRF oraz stosunek poszczególnych składników nawozu

W Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie na Wydziale Inżynierii Materiałowej i Ceramiki w Katedrze Biomateriałów i Kompozytów trwają badania nad nawozami o kontrolowanym uwalnianiu. Udało się zoptymalizować proces wytwarzania takich nawozów, a także zbadać i ocenić właściwości takich nawozów w czasie porównując je do analogicznych konwencjonalnych nawozów mineralnych (nawozy CRF – AGH i badanie nawozy mineralne miały identyczną zawartość pierwiastków biogennych). Badania dotyczące działania zaprojektowanych nawozów CRF zostały przeprowadzone na podstawnie upraw różnych roślin m.in. facelii miododajnej, owsa czy proso, które przeprowadzone zostały w warunkach laboratoryjnych. Próbę będącą częścią uprawy przedstawia schemat na Rys. 6. Na uprawach zasymulowane zostały opady deszczu i na podstawie wody, która przepłynęła przez glebę, a następnie została zebrana w szczelnym pojemniku, wyznaczono stężenie soli z niej wymytej.

Rys. 6 Schemat próbki i uprawa do badań stopnia uwalniania pierwiastków biogennych z nawozów CRF

Wyniki przeprowadzonych badań symulacji opadów i stężeń soli wymytych przez wodę przedstawia wykres słupkowy na Rys. 7. Jak można zauważyć stężenie soli wymytych w próbkach z nawozem komercyjnym plasuje się na dużo wyższym poziomie. Znaczącą różnicę w ich poziomie odnotować można w 26 dniu badania, dla którego szacowana ilość wody opadowej wynosiła ok. 62 l/m2 powierzchni gleby (przy czym według Instytutu Metrologii i Gospodarki Wodnej średnia ilość opadów w Polsce, przykładowo dla miesiąca maj, w 2019 roku wynosiła ok. 85 l/m2) [badania własne AGH Kraków].

Rys. 7 Wyniki stężeń soli dla symulacji opadów w wybranych próbkach roślinnych dla poszczególnych dni badania.

Po zakończeniu symulacji opadowej rośliny zebrano i zbadano. Na podstawie badań stwierdzono, że rośliny, do których uprawy nie wykorzystywano żadnego rodzaju nawozów były wyraźnie bardziej kruche i łamliwe. Ponadto posiadały mniej intensywną barwę, co wskazywać może na niedobory składników odżywczych. Rośliny uprawiane na nawożonym podłożu glebowym były w dużo lepszej kondycji. Jednak to te, do których uprawy zastosowano CRF wykazywały się większą grubością łodygi oraz bardziej intensywną i wyrazistą barwą, co można zauważyć także na Rys. 8. Dodatkowo rośliny te posiadały większą zdolność do akumulacji wody, w porównaniu do uprawianych na innych podłożach (nawozy CRF – AGH kumulowały i zatrzymywały wodę w glebie - działanie wypełniacza naturalnego) [badania własne AGH Kraków].

Rys. 8 Obrazy z mikroskopu optycznego przedstawiające fragmenty roślin od lewej: bez nawozu z nawozem   CRF oraz z nawozem komercyjnym

Nawozy CRF bardzo dobrze rokują, jeśli chodzi o zastosowanie ich do nawożenia roślin rosnących w wodzie. Daje to dużą szansę, szczególnie, że możliwość nawożenia tego typu roślin była do tej pory mocno ograniczona i uciążliwa ze względu na pojawienie się skokowego wzrostu stężenia soli mineralnych w wodzie. Aby zbadać szybkość uwalniania soli zostały przeprowadzone badania nawozów CRF-AGH w wodzie. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że zarówno w początkowej fazie jak i po dłuższym czasie nawozy CRF-AGH uwalniają stopniowo zatrzymane w nich sole. Nawozy CRF-AGH proporcjonalnie uwalniały zawarte w nich sole do wody to znaczy, że w jednakowych odstępach czasu stężenie rosło o tę samą wartość. Dzięki tak skonstruowanym nawozom, możliwe byłoby doprecyzowane nawożenie roślin rosnących w wodzie np. ryż. Wiązałoby się to także z dużo mniejszą ingerencją w środowisko naturalne zarówno na polach uprawnych jak i w ich pobliżu. Na Rys. 9 przedstawiono zdjęcie rozpuszczalności nawozów CRF w wodzie.

Rys. 9 Badanie uwalniania soli z nawozów komercyjnego CRF-AGH

Rośliny wodne również mogą wymagać dostarczania im pierwiastków biogennych, w takim zastosowaniu nawozy mineralne rozpuszczają się natychmiast doprowadzając do eutrofizacji i przesolenia wody, a więc ich użycie jest w takim przypadku niemożliwe. Obecność bariery spowalniającej (kilku mechanizmów uwalniania jednocześnie) w nawozach typu CRF zapewnia, że nawóz CFR zastosowany w środowisku wodnym (np. do nawożenia roślin akwariowych) rozkłada się w sposób kontrolowany, czego nie można osiągnąć stosując konwencjonalne nawozy syntetyczne, gdyż one rozpuszczają się natychmiast.

Wyzwania stojące przed przemysłem rolniczym

Degradacja i dewastacja gleb są procesami nieodwracalnymi (tworzenie się gleby zależy od wielu złożonych czynników, a cały proces trwa nieraz tysiące lat). Działalność człowieka doprowadza do nadmiernej eksploatacji zasobów gleb, której tempo jest wielokrotnie szybsze niż naturalne procesy jej odtwarzania. Ważne jest, aby dobrze przebadać skutki wpływu działalności człowieka poprzez przemysłową uprawę roślin na jakość i szybkość postepowania szkód dla środowiska naturalnego (głownie gleby i zanieczyszczenia wód), by móc szybko i sprawnie reagować i niwelować negatywne skutki działalności przemysłu spożywczego.

Przed sektorem rolniczym stoją olbrzymie wymagania, między rokiem 2019, a 2100 liczebność populacji wzrośnie z 7,7 mld ludzi do 10,9 mld ludzi.11 Szacunkowo, aby całkowicie pokryć zapotrzebowanie na produkty spożywcze znacznie liczniejszej populacji, należałoby zwiększyć produkcję żywności aż o 70% [12]. Zmieniają się również nawyki żywieniowe ludzi, rośnie średnia ilość kalorii spożywanych przez przeciętnego mieszkańca ziemi.13

 Alarmujące dane są podstawą do podjęcia działań w kierunku redukcji szkodliwego odziaływania na środowisko, które towarzyszy stosowaniu nawozów. Skutecznym narzędziem do realizacji takiej produkcji są osiągnięcia nauki i techniki, m.in. precyzyjne rolnictwo, nowe gatunki roślin czy automatyzacja rolnictwa. Kluczowe jest także opracowanie metod dostarczania roślinom substancji mineralnych w taki sposób, aby zminimalizować negatywne dla środowiska skutki. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu nowoczesnych nawozów o kontrolowanym uwalnianiu, które wytwarzane są na bazie substancji biodegradowalnych, nie zalegają w środowisku, ani nie powodują jego degradacji. Ich stosowanie może przyczynić się do ograniczenia ilości zużywanego nawozu oraz krotności nawożenia, przy jednoczesnym zwiększeniu efektywności uprawy roślin.

Autorzy: Katarzyna Suchorowiec, Piotr Szatkowski, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów i Kompozytów

Bibliografia:

1GUS, „Ochrona środowiska 2019”, stat.gov.pl. https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/srodowisko/ochrona-srodowiska-2019,1,20.html (udostępniono luty 17, 2021).
2GUS, „Produkcja i handel zagraniczny produktami rolnymi w 2019 roku”, stat.gov.pl. https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/rolnictwo-lesnictwo/uprawy-rolne-i-ogrodnicze/produkcja-i-handel-zagraniczny-produktami-rolnymi-w-2019-roku,1,16.html (udostępniono luty 17, 2021).
3„Agri-environmental indicator - mineral fertiliser consumption - Statistics Explained”. https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Agri-environmental_indicator_-_mineral_fertiliser_consumption (udostępniono luty 17, 2021).
4Józefaciuk A., Józefaciuk Cz, „Ochrona gruntów przed erozją. Poradnik dla Ministerstwa Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa”, 1999. .
5„Eutrofizacja - Fundacja na Rzecz Rozwoju Polskiego Rolnictwa”. https://www.fdpa.org.pl/eutrofizacja (udostępniono luty 21, 2021).
6B. Giri i A. Varma, Red., Soil Health, t. 59. Cham: Springer International Publishing, 2020.
7„PL 2018 nr 33 Sprawozdanie specjalne Zwalczanie pustynnienia w UE rosnące zagrożenie wymagające intensyfikacji działań”.
8„Ustawa z dnia 7 maja 2020 r. o zmianie ustawy o nawozach i nawożeniu oraz ustawy o Państwowej Inspekcji Ochrony Roślin i Nasiennictwa”. https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20200001069 (udostępniono luty 22, 2021).
9„Liu, G., Zotarelli, L., Li, Y., Dinkins, D. & Wang, Q. Controlled-Release and Slow-Release Fertilizers as Nutrient Management Tools. Inst. Food Agric. Sci. 1–7 (2014).”
10„Fertahi, S., Ilsouk, M., Zeroual, Y., Oukarroum, A. & Barakat, A. Recent trends in organic coating based on biopolymers and biomass for controlled and slow release fertilizers. J. Control. Release 330, 341–361 (2021)”.
11United Nations, Department of Economic and Social Affairs, i Population Division, World population prospects Highlights, 2019 revision Highlights, 2019 revision. 2019.
12„Feed the World: Global Food Security Primer - Long Finance”. https://www.longfinance.net/programmes/sustainable-futures/london-accord/reports/feed-the-world-global-food-security-primer/ (udostępniono luty 26, 2021).
13N. Alexandratos i J. Bruinsma, World Agriculture Towards 2030/2050: The 2012 Revision. 2012.