Rozwiązania nadzwyczajne, nowe paradygmaty

Narastające problemy z odżywianiem się roślin sprowokowały nadzwyczajne rozwiązania, które związane były z rolnictwem biodynamicznym, ekologicznym i zaczęły pojawiać się w naukach rolniczych w postaci teorii religijno-filozoficznej, koncepcji przyrody akcentującej ścisłą zależność Ziemi - Człowieka – Kosmosu;

zgodnie z nią człowiek może aktywizować te siły w kierunku podwyższenia biologicznej jakości produktów rolniczych (np. dynamizowania kompostów).

Produkcja roślinna według organiczno-biologicznej metody pozwala uzyskać optymalne plony, o wysokiej jakości - bez stosowania nawozów mineralnych i środków ochrony roślin, a ze szczególnym uwzględnieniem płodozmianu i stosowania nawozów zielonych. W metodzie tej dopuszczalne jest stosowanie naturalnych minerałów. Pojawiły się również koncepcje nawożenia w: rolnictwie organicznym i biologicznym opartym na kompoście, próchnicy, przekompostowanym oborniku, nawozach zielonych z roślinami bobowatymi [Duer, 1994; Faber, 1994;

Filipek i Skowrońska, 2009].

Rozwiązania powyższe stały się popularne w ostatnich dziesięcioleciach, zwłaszcza w społeczeństwach krajów wysoko rozwiniętych, w których prowadzono intensywną produkcję rolniczą opartą o chemiczne środki jej intensyfikacji, gdzie negatywne skutki stosowania nawożenia ujawniły się najwyraźniej.

Szczególnie dużo uwagi poświęcono badaniom właściwości gleby w warunkach prowadzenia integrowanej produkcji roślinnej. Podkreśla się konieczność zrównoważonego wykorzystania gleby, a zrównoważenie (sustainability) w rolnictwie powinno stać się głównym kierunkiem działań mających na celu intensyfikację produkcji [Beegle i in., 2000; Duer, 1994; Laegreid, 1999; Starck, 2008]. Skłoniło to ośrodki badawcze do zwrócenia znaczącej uwagi na możliwości wykorzystania zapasowych form składników pokarmowych przez rośliny uprawne oraz na polepszenie warunków rozwoju mikroorganizmów wiążących azot i odpowiedzialnych za transformację makrocząsteczkowej materii organicznej w związki prostsze, dostępne dla roślin. Opracowano metody rekultywacji gleb zdegradowanych chemicznie, proponując ograniczenie rozpuszczalności substancji toksycznych poprzez zmianę odczynu (wapnowanie), kompleksowanie z substancjami organicznymi (stosowanie nawozów i odpadów organicznych) sorpcje na sorbentach glinokrzemianowych, czy też fitosanitacyjne oczyszczanie gleb z nadmiaru metali ciężkich z wykorzystaniem roślin tzw. bioakumulatorów.

Nowoczesne technologie produkcji roślinnej oparte o zbilansowane nawożenie oraz skuteczne metody ochrony upraw przed chwastami, chorobami i szkodnikami stworzyły wydajne rolnictwo, określane jako systemy: intensywne, konwencjonalne, klasyczne, zindustrializowane. Systemy te zbudowane są na: antropocentryzmie, pojedynczych dyscyplinach, koncentracji, uzależnieniu, konkurencji, dominacji w przyrodzie, specjalizacji, eksploatacji.

Ich przeciwieństwem są technologie alternatywne zbudowane na: ekocentryzmie, współdziałaniu dyscyplin i specjalności naukowych, decentralizacji, niezależności,

tworzeniu społeczności, harmonii z przyrodą, różnorodności, ograniczeniach, optymalizacji [Duer, 1997].

Optymalne rozwiązania gospodarki i zarządzania mineralnymi składnikami pokarmowymi roślin, uwzględniające zarówno aspekty produkcyjno-ekonomiczne, jak i środowiskowe, proponuje system rolnictwa zrównoważonego. Analizując przesłanki produkcyjne, ekonomiczne i społeczne zrównoważonego systemu produkcji rolniczej, bierze się pod uwagę trzy zasadnicze koncepcje: zrównoważenie – sustainability, wydajność – efficiency, sprawiedliwość – equity.

• Koncepcja zrównoważenia „sustainability” mówi o zabezpieczeniu potrzeb bieżących produkcji żywności bez uszczuplania możliwości następnych generacji do zapewnienia ich własnych potrzeb.

• Koncepcja zachowania efektywności „efficiency” dotyczy zapewnienia optymalnej efektywności wykorzystania zasobów naturalnych oraz środków użytych do intensyfikacji produkcji roślinnej – zwłaszcza nawozów naturalnych, organicznych i mineralnych.

• Koncepcja zachowania sprawiedliwości „equity” zapewnia utrzymanie gwarancji efektywności, przy jednocześnie spełnionym warunku sprawiedliwej dystrybucji owoców takiego systemu produkcji żywności.

Obecnie wprowadzanym, a w przyszłości z pewnością zasadniczym rozwiązaniem technologicznym, wspierającym system rolnictwa zrównoważonego będzie rolnictwo precyzyjne oparte o: precyzyjne gospodarowanie zasobami, gospodarowanie wspomagane komputerowo, rolnictwo na receptę.

Realizację tych zamierzeń w odniesieniu do gospodarki mineralnymi składnikami pokarmowymi roślin będzie można uzyskać poprzez:

• utrzymanie odpowiednich, precyzyjnych relacji pomiędzy zasobami wewnętrznymi i zużyciem środków zewnętrznych zawierających składniki pokarmowe,

• integrację produkcji roślinnej i zwierzęcej

• recykling odpadów zwierzęcych i z produkcji żywności

• płodozmiany z udziałem roślin bobowatych (motylkowatych).

Podsumowanie

Reasumując osiągnięcia chemii rolnej w ostatnim 60-leciu, można stwierdzić, że były one w ścisłej korelacji z rozwojem społeczno-gospodarczym Polski. Rozwój przemysłu, rolnictwa i świadomości społecznej Polaków stworzyły zapotrzebowanie na rozwiązywanie problemów związanych z bezpieczeństwem żywnościowym i ochroną środowiska. W pierwszym etapie dokonano oceny zasobów ilościowych gleb w Polsce, w drugim skupiono się na zwiększeniu ich żyzności i produkcyjności, a w trzecim, ostatnim, badania skoncentrowano na ochronie gleb, wód i całego środowiska rolniczej przestrzeni produkcyjnej.

Dziś głównym paradygmatem badawczym i aplikacyjnym z zakresu chemii rolnej jako nauki stosowanej jest prowadzenie rolnictwa zrównoważonego (sustainable agriculture) i zrównoważonej gospodarki zarządzania składnikami pokarmowymi roślin (Sustainable Nutrient Management), które pozwolą na utrzymanie, a nawet podnoszenie jakości oraz produktywności gleb i roślin.

Należy tu jeszcze podkreślić, że osiągnięcie zrównoważenia jest główną troską nie tylko rolnictwa, ale także całego społeczeństwa. Cele te można osiągnąć prowadząc zrównoważoną, kompleksową, racjonalną gospodarkę zasobami przyrody i zarządzanie mineralnymi składnikami pokarmowymi w rolnictwie i środowisku (Filipek i Skowrońska 2009). Taka gospodarka pozwoli na „Zabezpieczenie potrzeb bieżących produkcji żywności bez uszczuplania możliwości następnych generacji do zapewnienia ich własnych potrzeb.”

Literatura

Beegle D.B., Carton O.T., Bailey J.S. 2000. Nutrient management planning:

justification, theory, practice. J. Envir. Quality 29: 72–79.

Cwojdziński W., Majcherczak E. 1993. Badania dynamiki uwalniania składników pokarmowych z gleby na drodze wymywania. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 411: 107–113.

Duer I. 1994. Idea „trwałego rozwoju rolnictwa” (sustainability) w świetle piśmiennictwa (artykuł dyskusyjny). Fragm. Agronom. 4/94: 81–85.

Faber A. 1994. Rola nauki w kształtowaniu rozwoju rolnictwa. Fragm. Agron. 11, 3(43): 7–21.

Filipek T., Skowron P. 2000. New proposals for phosphorus management in Polish agriculture. Falenty IMUZ Publisher: 151–159.

Filipek T., 2001. Przyrodnicze i antropogeniczne przyczyny oraz skutki zakwaszenia gleb. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization. 3(8): 5–26.

Filipek T. red., Badora A., Kaczor A., Krawiec Z. 2003. Podstawy i skutki chemizacji agroekosystemow. WAR Lublin.

Filipek T., Baran S., Kalembasa S., Kucharski J., Niedźwiecki E., 2007. Ocena dokonań naukowych w zakresie gleboznawstwa, chemii rolnej i mikrobiologii rolniczej. Postępy Nauk Rolniczych, 325/59: 92–103.

Filipek T., Skowrońska M. 2009. Optymalizacja odczynu gleby i gospodarki składnikami pokarmowymi w rolnictwie polskim. Postępy Nauk Rolniczych 1: 25–37.

Fotyma M., Igras J., Kopiński J., Głowacki M. 2000. Bilans azotu fosforu i potasu w rolnictwie polskim. Pamiętnik Puławski 120/1: 91–100.

Fotyma M. 2010. Chemia zażegnała widmo głodu na świecie. Żywność – Nawozy.

Chemik 64, 7-8: 499–510.

Gonet S., Wagner K., Spychaj-Fabisiak E. 1995. Transformations of humus and ammonia volatilization as a function of organic and mineral fertilization.

Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 421b: 45–50.

Goralski J., 1965. Nawozy i nawożenie. Nawozy mineralne. PWRiL Warszawa.

Grobler A. 2006. Metodologia nauk. Wydawnictwo Aureus. Kraków.

Hajduk Z. 2005. Ogólna metodologia nauk. Wydawnictwo KUL.

Igras J. 2000. Skład chemiczny wód glebowo-gruntowych w Polsce. Nawozy i Nawożenie II, 3a (4): 38–48.

Kopeć S., Nowak K., Smoroń S. 1991. Straty składników nawozowych przez wymywanie w zależności od nawożenia i uprawy roślin. Rocz. Glebozn.

42 (3-4): 97–107.

Kwiecień M., Filipek T. 2003. Odczyn gleby oraz nawozy fosforowe jako czynniki wpływające na akumulację kadmu i cynku w agroekosystemach. Chemia i Inżynieria Ekologiczna 11, S2: 5–12.

Kuhn T., 2001. Struktura rewolucji naukowych. Fundacja Aletheia. Warszawa.

Liebig, J., 1840: “Chemistry applied to Agriculture and Physiology” Friedrich Vieweg und Sohn Publ. Co., Braunschweig, Germany.

Łabętowicz J., Rutkowska B. 1996. Dynamika stężenia azotanów i jonu amonowego w roztworze glebowym w różnych warunkach nawozowych. Zesz. Probl.

Post. Nauk Rol. 440: 223–229.

Łabętowicz J., Szulc W. 1999. Nawożenia jako czynnik determinujący glebowe zasoby magnezu przyswajalnego na glebie lekkiej. Zesz. Probl. Post.

Nauk Rol. 465: 403–409.

Marcinkowski T. 1998. Emisja amoniaku z produkcji rolniczej. Zesz. Edukacyjne 5: 27–40.

Mercik S., Moskal S. 2002. Ocena emisji podtlenku azotu w Polsce z rolnictwa w 1999 roku. Nawozy i Nawożenie 1: 122–134.

Michna W., Baryłko-Pikielna N., Marchwińska E., Siuta J., Turanu B., Żurek J. 1991.

Ekosystemy żywicielskie i żywność, zagrożenia i problemy ochrony, IOŚ Warszawa.

Mioduszewski W., Danowski R., Deumlich D., Radczuk L. 2000. Nitrogen enters into river of the Odra catchment from agricultural areas. Scientific basis to mitigate nutrient dispersion into the environment. IMUZ Falenty:

186–197.

Mitchell J.K., Walher S.E., Hirschi M.C., Cooke R.A.C., Banasik K. 1998. Nitrate losses under various nitrogen management systems. Zesz. Probl. Post.

Nauk Rol. 458: 431–442.

Motowicka-TerelakT., Dudka S. 1991. Degradacje chemiczne gleb zanieczyszczonych siarką i jej wpływ na rośliny uprawne. IUNG Puławy. R. 284.

Pietrzak S. 2001. Emisja amoniaku do środowiska ze źródeł rolniczych. Inżynieria Ekologiczna. 5: 117–124.

Pondel H., Ruszkowska M., Sykut S., Terelak H. 1991. Wymywanie składników nawozowych z gleby w świetle badań prowadzonych przez Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa. Rocz. Glebozn. 42, 3/4: 97–107.

Sapek A. 1995. Emisja amoniaku z produkcji rolnej. Post. Nauk Rol. 2: 3–23.

Sapek A., Sapek B., Pietrzak S. 2002. Obieg i bilans azotu w rolnictwie polskim.

Nawozy i Nawożenie 1: 100–121.

Skowrońska M., Filipek T. 2007: The Acidifying Potential of Gaseous Atmospheric pollutants (SO₂, NO_x, NH₃) and Nitrogen fertilizers in Poland. Polish J.

Environ. Stud. 16, 3A: 247–250.

Smoczyński S., Skibniewska K. 1996. Azotany i azotyny jako problem jakości żywności. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol. 440: 361–365.

Sosulski T., Łabętowicz J. 2007. Oszacowanie rozpraszania azotu z rolnictwa polskiego do atmosfery oraz wód powierzchniowych i gruntowych.

Post. Nauk Rol. 5: 3–19.

Stępień., Mercik S. 1999. Formy potasu w glebie oraz bilans tego składnika w wieloletnich doświadczeniach polowych w Skierniewicach. Zesz. Probl.

Post. Nauk Rol. 465, 81–91.

Starck Z. 2008. Stresy wynikające z nieprawidłowego odżywiania roślin azotem.

Post. Nauk Rol. 1: 27–42.

Van Keulen H., Aarts H.F.M., Habekotte B., Van der Meer H.G., Spiertz J.H.J. 2000.

Soil-plant-animal relations in nutrient cycling: the case of dairy farming system “De Marke”. Eur. J. Agron. 13: 24–261.

Voisin A., 1967. Nawożenie a nowe prawa naukowe. PWRiL Warszawa.

Voisin A., 2000. “Soil Grass and Cancer”. Acres USA, ISBN 10: 0911311645/0-911311-64-5.

Prof. dr.hab. Tadeusz Filipek

Katedra Chemii Rolnej i Środowiskowej, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Akademicka 15, 20-950 Lublin tadeusz.filipek@up.lublin.pl