Rolnictwo przez wiele lat opierało się na nawozach azotowych. Obecnie dużo mówi się na temat ich szkodliwości. Nawozy te mają przyczyniać się do zmian klimatycznych i zagrażać zdrowiu człowieka. Czy istnieje dla nawozów azotowych jakaś alternatywa?

Szerszy kontekst — rolnictwo a zmiany klimatyczne

Wprawdzie ze zmianami klimatu kojarzą się w pierwszej kolejności spalanie paliw kopalnianych i transport, jednak to rolnictwo odpowiada za około jedną trzecią światowych emisji gazów cieplarnianych. Do emisji gazów cieplarnianych, a tym samym do globalnego ocieplenia, znacznie przyczynia się stosowanie sztucznych nawozów azotowych. Ponieważ zmiana klimatu w skali globalnej może oddziaływać w sposób nieprzewidywalny na ekosystemy całego świata, trwają różne badania nad możliwością zredukowania zastosowania sztucznych nawozów azotowych bez konieczności zmniejszania wydajności upraw rolnych. Takie badania wpisują się w popularny trend rolnictwa zrównoważonego, które ma na celu optymalizację produkcji rolnej przy oszczędnym podejściu do wszelkich zasobów. Aby zrozumieć szerszy kontekst obecnej sytuacji, warto prześledzić, jak to się stało, że nawozy azotowe pozwoliły w przeszłości uczynić rolnictwo o wiele wydajniejszym, a obecnie nie cieszą się uznaniem.

Sztuczne nawozy azotowe — poprawiły wydajność rolnictwa, a teraz są zagrożeniem

Już w XIX wieku odkryto, że najważniejsze dla rozwoju roślin są trzy pierwiastki: fosfor (P), azot (N) oraz potas (K). Upłynęło jednak wiele lat, zanim naukowcom udało się opracować sposoby produkcji kluczowych składników nawozów sztucznych. Dopiero w latach 60. ubiegłego wieku dzięki nawozom azotowym poprawiono na dużą skalę wydajność produkcji rolnej. W efekcie zmniejszył się rozmiar głodu i ubóstwa na świecie. Dzięki przyrostowi produkcji żywności z wykorzystaniem sztucznych nawozów udało się dorównać z produkcją rolną tempu przyrostu ludności na naszym globie. Dlaczego więc kwestia stosowania tych nawozów jest obecnie dyskutowana?

Właściwie azot sam w sobie nie jest problematyczny. Powietrze, którym oddychamy, zawiera 78,09% azotu, i jest on niezbędny także roślinom do wzrostu. Problemem, zgodnie z myślą Paracelsusa: Tym, co różni lek od trucizny, jest dawka, jest nadmierna ilość azotu w glebie. Niestety azotany w nadmiarze szkodzą człowiekowi. Część z nich przekształca się w azotyny, które z kolei mogą tworzyć rakotwórcze nitrozoaminy. Wiele roślin, np. buraki, marchew, sałata czy szpinak, gromadzi nadmiar azotu w swoich tkankach. Poza tym, że azotany mogą negatywnie oddziaływać na zdrowie człowieka, to warzywa zawierające ich nadmiar gorzej zimują, później dojrzewają i są bardziej podatne na choroby.

Sztuczne nawozy azotowe, pomimo zasług w kwestii zażegnania widma głodu na świecie, działają więc niesprzyjająco na klimat oraz na zdrowie ludzi. Poza tym istnieją jeszcze inne okoliczności, które sprawiają, że stosowanie tych nawozów będzie problematyczne. Wojna na Ukrainie ma tutaj znaczny wpływ.

Obecna sytuacja w Europie a dostępność nawozów azotowych

Jak już wiemy, istotne dla produkcji rolnej są takie pierwiastki jak fosfor i potas, jednak to azot gra pierwsze skrzypce, jeśli chodzi o produkcję nawozów sztucznych. Nawozy azotowe odpowiadają za wzrost roślin i ich odporność, ale też do ich wyprodukowania potrzeba najwięcej energii. Z tego powodu nawozy te są najbardziej narażone na fluktuacje cen jej nośników. Ich koszt wytworzenia wzrasta wraz z podwyżkami głównie cen gazu ziemnego, ale też węgla i prądu.

Wojna na Ukrainie przyczyniła się do znacznego wzrostu ceny nawozów azotowych, jednak te ceny rosły już wcześniej. Sytuację komplikuje fakt, że to Rosja jest głównym na świecie dostawcą nawozów azotowych i silnym graczem także, jeśli chodzi o pokrycie zapotrzebowania globu na nawozy potasowe i fosforowe. Poza Rosją istotnymi eksporterami w tym zakresie były Ukraina i Białoruś. Dodatkowo wiele państw wprowadziło zakazy eksportowe na nawozy, co nie sprzyja płynnemu pokryciu zapotrzebowania na nie w rolnictwie. Wszystkie powyższe czynniki powodują, że opłacalność produkcji rolnej spada, a ceny produktów roślinnych dla konsumentów rosną. Należy więc szukać innych możliwości.

Nawozy naturalne — czy aby na pewno stanowią alternatywę?

W rolnictwie obok nawozów sztucznych stosuje się także nawozy pochodzenia naturalnego. Są to substancje pochodzenia zwierzęcego takie jak obornik i gnojowica oraz pochodzenia roślinnego, np. słoma. Granulat z wełny owczej czy wióry rogowe to także nawozy pochodzenia zwierzęcego, stosowane bywają raczej w ogrodnictwie.

Wydawać by się mogło, że substancje pochodzenia naturalnego z długą tradycją stosowania w rolnictwie będą lepsze dla środowiska i będą stanowiły alternatywę dla sztucznych nawozów mineralnych. Okazuje się, że nie jest to jednak takie jednoznaczne. Szczególnie nadmierne nawożenie gnojowicą sprawia, że ilość wprowadzanego do gleby azotu jest zbyt duża i stwarza zagrożenie skażenia ród oraz roślin. Poza tym podczas takiego nawożenia emitowany jest w powietrze amoniak, który je zanieczyszcza i zagraża zdrowiu ludzi oraz środowisku.

Stosowanie sztucznych nawozów, ale też gospodarowanie gnojowicą jest pod lupą Komisji Europejskiej, która chce, aby do roku 2050 zanieczyszczenie powietrza, gleby i wody ograniczone zostały we Wspólnocie do minimum. Sektor rolny został zobowiązany do tego, aby zredukować emisję amoniaku, więc dotychczas stosowane nawozy pochodzenia naturalnego także nie są alternatywą dla nawozów sztucznych. Co więc pozostaje?

Wykorzystanie rolnictwa organicznego i technologii do rozwiązania problemu z nawozami azotowymi

Jeśli więc wykorzystanie sztucznych nawozów azotowych staje się problematyczne, a nawożenie w sposób naturalny na przykład gnojowicą także ma być ograniczane, jakie pozostają możliwości w zakresie ochrony roślin?

Pożyteczne bakterie i grzyby — biologia w rolnictwie organicznym

W rolnictwie organicznym do wzbogacenia gleby stosuje się specjalnie wyselekcjonowane bakterie i grzyby. W jaki sposób wspomagają one wzrost roślin? Pożyteczne bakterie skutecznie konkurują z bakteriami chorobotwórczymi o zasoby, czyli przestrzeń życiową i substancje odżywcze, wypierając te drugie z terenu upraw. Niektóre grzyby z kolei używane jako nawóz wytwarzają antybiotyki i enzymy lityczne, które niszczą zarodniki czy przetrwalniki patogenów. Popularność tego typu substancji do nawożenia upraw będzie z pewnością rosła, ponieważ systematycznie rośnie powierzchnia upraw ekologicznych. Według danych Eurostat całkowita powierzchnia rolnictwa ekologicznego we Wspólnocie w 2012 r. obejmowała 9,5 mln hektarów, a w 2020 r. było to już 14,7 mln hektarów gruntów rolnych.

Rolnictwo precyzyjne — drony, satelity i inteligentne ciągniki

Ponieważ istotnym problemem w stosowaniu sztucznych nawozów azotowych jest przenawożenie gleby, to naturalnym kierunkiem przeciwdziałania temu zjawisku jest oszczędne gospodarowanie nawozami. Z pomocą przychodzi tutaj rolnictwo precyzyjne wykorzystujące nowoczesne technologie. Jakie dokładnie narzędzia mogą być wykorzystywane w rolnictwie precyzyjnym? Chodzi tutaj o zaawansowane czujniki mierzące parametry gleby i drony wyposażone w multispektralne kamery pozwalające monitorować uprawy pod kątem wielu zmiennych. Dzięki tym narzędziom możliwe jest szczegółowe mierzenie zapotrzebowania na nawozy w glebie i nawożenie punktowe z dokładnością do kilku centymetrów.

Technologie rolnictwa precyzyjnego zostają zaimplementowane także do ciągników rolniczych. Nowoczesne ciągniki, takie jak na przykład McCormick X7.624 VT-Drive, wyposażone są w system GPS równoległego prowadzenia. Umożliwia on optymalne zaplanowanie trasy przejazdu oraz jazdę po liniach prostych bez odchyłów, a tym samym precyzyjny oprysk oraz dokładne nawożenie. Poza redukcją ilości użytych nawozów dochodzą jeszcze inne korzyści z zastosowania tego systemu, takie jak ograniczenie kosztów eksploatacji maszyny i zmniejszenie zużycia paliwa. Platforma telematyczna „McCormick Farm”, z którą zintegrowane są te ciągniki, pozwala kontrolować stan upraw i tworzyć mapy zmiennego dawkowania. Z funkcji tych można korzystać w prosty sposób dzięki intuicyjnej obsłudze w aplikacji mobilnej oraz na komputerze stacjonarnym.

Dzięki technice rolnicy mogą lepiej planować nawożenie, zwiększyć swoją efektywność i konkurencyjność na rynku, a także poprawić jakość swojej pracy.