ASSESSMENT SUSTAINABLE AGRICULTURE OF AGRICULTURAL COMPANIES HODNOCENÍ TRVALÉ UDRŽITELNOSTI HOSPODAŘENÍ ZEMĚDĚLSKÝCH PODNIKŮ

Transkript

1 ASSESSMENT SUSTAINABLE AGRICULTURE OF AGRICULTURAL COMPANIES HODNOCENÍ TRVALÉ UDRŽITELNOSTI HOSPODAŘENÍ ZEMĚDĚLSKÝCH PODNIKŮ Dubec J. Ústav Obecné produkce rostlinné, Agronomická fakulta, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, Brno, Česká republika. dubec@mendelu.cz ABSTRACT In a REPRO test farm in sugar beet region, N, P, K and humus balances were drawn up for the period from 1993 to The humus balance reflects the humus provision level (LEITHOLD et al. 1997). This calculation is only part of the results obtained in the evaluation of sustainability by use of the REPRO software. The mean N surplus of the farm over the reviewed period was 33,6 kg N per hectare. The P and K balances for the same years revealed decreasing levels, i. e. 15,0 kg P.ha -1 and 33,5 kg K.ha -1 resp. The humus provision level of the farm was 72,3 %; while 90 to 110 % are considered as optimum (LEITHOLD et al. 1997). Keywords: N balance, P balance, K balance, humus balance, sustainability, Repro ABSTRAKT Ve zkoumaném zemědělském podniku v řepařské výrobní oblasti byl proveden výpočet bilancí dusíku, fosforu, draslíku a bilance humusu, a to v letech programem Repro. Bilance humusu je vyjádřená ve stupni zásobení humusu (LEITHOLD et al. 1997). Daný propočet tvoří dílčí část výsledků hodnocení trvalé udržitelnosti hospodaření zemědělského podniku programem Repro. Průměrná hodnota bilance dusíku za sledované období v rámci podniku činí 33,6 kg N.ha -1. Bilance fosforu i draslíku vykazuje ve stejném období záporné hodnoty 15,0 kg P.ha -1, resp. 33,5 kg K.ha -1. Stupeň zásobení humusu ve sledovaném období vykazuje za podnik hodnotu 72,3 %, přičemž jako optimum se uvádí % (LEITHOLD et al. 1997). Klíčová slova: bilance dusíku, bilance fosforu, bilance draslíku, bilance humusu, trvalá udržitelnost, Repro ÚVOD Ve světě vzniklo v poslední době několik metodik pro systematizaci indikátorů, které se zaměřují např. na environmentálně kompatibilní hospodaření s půdou KUL (ECKERT a BREITSCHUH, 1997), Model ekologického bodu Őkopunktmodel (MAYRHOFER, 1997), 1

2 dále SYNOPS (GULTSCHE, 1997) pro hospodaření s pesticidy a také např. model REPRO (HŰLSBERGEN, DIEPENBROCK, 1997) pro hodnocení koloběhu živin v podniku. Model Repro je zemědělský software vyvinutý na Martin-Luther Universität Halle- Wittenberg (HŰLSBERGEN, DIEPENBROCK, 1997). Základním principem fungování modelu je systémové pojetí z hlediska propojení látkových a energetických toků v zemědělském podniku. Jedná se o koloběh: rostlina - zvíře - půda rostlina. Je prakticky nemožné zhodnotit všechny dopady zemědělství na životní prostředí, přesto model znázorňuje toky živin a energie na zvolené úrovni sledování, a to buď na celý podnik, plodinu nebo např. pozemek. Toto vše jako black-box, kdy jsou přesně definovány vstupy a výstupy bilance, přičemž pak zbývající vnitřní část z hlediska hranice bilance zůstává nepostihnuta. Model slouží jako bohatá databáze z hlediska primárních dat o půdním profilu, klimatu a počasí, energetických údajů pracovních operací, obsahů živin v rostlinných a živočišných produktech, atd. Program pracuje na bázi algoritmů, přičemž jeho součástí jsou rovněž koeficienty a regresní funkce. Tato práce se zabývá propočtem bilancí dusíku, fosforu, draslíku a bilancí humusu. Jako základní úroveň sledování byl stanoven zemědělský podnik. V práci budou představeny výsledky ze zemědělského podniku z řepařské výrobní oblasti, který je zaměřen pouze na rostlinnou produkci. MATERIÁL A METODA Ve zkoumaném zemědělském podniku byly analyzovány sklizňové roky 1993 až 2000, které byly evidovány majitelem podniku v zemědělském software pro agronomickou evidenci Landdata. Jak vyplývá z tabulky č. 1, podnik hospodařil v roce 1993 na výměře 197,51 ha orné půdy. Do roku 2000 pak byla výměra rozšířena na 349,42 ha orné půdy. Spektrum pěstovaných plodin je dáno největším zastoupením obilnin (ozimá pšenice, jarní ječmen, proso), dále okopanin (cukrovka, brambory, krmná řepa), kukuřicí na zrno, mákem a petrželí. V podniku je sláma obilnin a hrachu každoročně zaorávána, stejně jako chrást, popř. bramborová nať. Potřeba živin je hrazena aplikací minerálních hnojiv. Výsev a sadba jsou prováděny výhradně certifikovaným osivem, resp. sadbou. Zpracování půdy je prováděno tradiční technologií, tj. s orbou. 2

3 Tab 1: Struktura rostlinné produkce Ukazatel jednotka Rok Orná půda ha 198,5 235,8 255,9 257,9 257,9 301,1 334,8 349,4 Diverzita plodin 1,62 1,84 1,54 1,57 1,84 1,72 1,95 1,68 Obilniny % OP 65,7 51,4 53,5 58,6 65,4 64,8 68,7 68,8 Pšenice oz. % OP 25,8 23,0 25,7 28,7 37,1 19,2 27,8 29,3 Ječmen jar. % OP 27,9 19,1 27,8 24,7 28,3 32,2 20,6 28,8 Proso % OP 12,1 9,3-5,2-3,8 8,3 - Kukuřice na zrno % OP ,6 11,9 10,6 Olejniny - mák % OP - 21,5 20,7-6,2 18,7 22,6 15,5 Okopaniny % OP 22,5 17,4 17,5 28,3 28,4 16,5 8,8 9,6 Cukrovka % OP 22,5 14,2 17,5 25,5 27,2 15,1 7,6 8,6 Krmná řepa % OP - 1, Brambory % OP - 1,5-2,8 1,2 1,4 1,2 1,0 Luskoviny - hrách % OP 8,1 9,7 8,3 13, ,2 Zelenina - petržel % OP 3, Meziplodiny - hořčice % OP ,7 0,6 9,4 - Klimatický okrsek regionu, kde podnik leží je teplý, mírně suchý, s průměrnou roční teplotou 8,7 C. Průměrný roční úhrn srážek činí 559 mm, nadmořská výška 220 m nad mořem. Půdní pokryv je tvořen černozemí hnědozemní na spraši, druhově se jedná o střední půdy s plně nasyceným sorpčním komplexem a neutrální reakcí. Základem bilance humusu jsou tzv. humusové jednotky (LEITHOLD et al. 1997), přičemž jedna humusová jednotka je definována jako 1 t humusu s obsahem 50 kg N t a 580 kg C t. Každé z kulturních plodin je přiřazena humusová jednotka koeficient, a to buď s kladnou nebo zápornou hodnotou podle toho, jakých hodnot v dlouhodobých pokusech v Halle N t a C t dosahoval (HÜLSBERGEN, 2002). Humusové jednotky jsou také přiřazeny organickým hnojivům, zelenému hnojení a slámě. Při užití metody humusových jednotek nejde primárně o určení absolutního obsahu a kvality humusu v půdách, nýbrž o relativní (nepřímý) odhad stupně zásobení humusu (Humusversorgungsgrad). Optimální stupeň zásobení humusu byl stanoven na hodnotu % (LEITHOLD et al. 1997). Bilance dusíku popisuje ztrátový potenciál dusíku. Stanovení nabývá na významu v souvislosti s odhadem ztrát dusíku aplikovaného např. ve formě minerálních a organických hnojiv a ostatních členů bilance, jak poukazuje schéma č. 1. Formy NO 3, NH + 4, N 2 O, NH 3 jsou spojeny do jednotné formy N. Program nabízí Standardní modus výpočtu, kde v zjednodušené bilanci platí N t = 0. Druhý modus, nazvaný Očekávaný, propojuje bilanci dusíku s bilancí humusu. Zde je zohledněna čistá mineralizace N z humusu. V této práci byl použit Očekávaný modus. 3

4 Schéma 1: Výpočet N bilance vztažené na plochu S N = N I + N SYM + N SG + N SD + N OD + N MD - N t - N E N V = [ NE (N I + N SYM + N SG + N SD + N OD + N MD - N t ) 1 ] 100 Symbol Jednotka Označení S N kg ha -1 a -1 N - saldo N I kg ha -1 a -1 N - imise N SYM kg ha -1 a -1 Symbiotická fixace N SG kg ha -1 a -1 N v osivu N SD kg ha -1 a -1 N ve slámě a zeleném hnojení N OD kg ha -1 a -1 N v organických hnojivech N MD kg ha -1 a -1 N v minerálních hnojivech N t kg ha -1 a -1 Změna půdní zásoby (mineralizace) N E kg ha -1 a -1 Odběr N rostlinami N V % Míra využití N Bilance fosforu a draslíku byly stanoveny obdobně, přičemž na straně Input se počítá s přísunem živin v minerálních a organických hnojivech. Strana Output vyjadřuje odběr živin hlavním a vedlejším produktem. Další metodické podrobnosti uvádí HÜLSBERGEN (2002). VÝSLEDKY A DISKUSE Jak vyplývá z tab. č. 2 dosahovala bilance dusíku ve sledovaných letech hodnot v rozmezí od 3,4 kg N.ha -1 v roce 1999 do 69,0 kg N.ha -1 v roce Průměrná hodnota za období činí 33,6 kg N.ha -1. Rok 1997 byl ovlivněn povodní a navíc v tomto roce nebyl zařazen v osevním postupu hrách. Stupeň zásobení humusem v období před povodní lze v letech 1994, 1995 a 1996 považovat za téměř optimální. Po roce 1996 je pod optimální hodnotou. Tab. 2: Bilance látkových toků za celý podnik ve sledovaném období Rok Výměra Bilance N Bilance P Bilance K St. zás. humusem [ ha ] [ kg N.ha -1 ] [ kg P.ha -1 ] [ kg K.ha -1 ] [ % ] ,5 39,4-16,2-38,9 67, ,8 49,5-14,9-32,3 89, ,9 69,0-18,6-21,6 88, ,9 47,4-20,6-55,2 83, ,9 41,7-10,3-31,9 57, ,1 20,2-16,5-34,0 58, ,8 3,4-16,6-27,5 71, ,4 17,8-7,9-30,7 80,1 průměr - 33,6-15,0-33,5 72,3 Pozn.: optimální stupeň zásobení humusem - organickou hmotou je stanoven na hodnotu % (LEITHOLD et al. 1997). 4

5 Program Repro umožňuje analýzu zvolených parametrů na úrovni pozemku v daném roce, což dokladuje tab. č. 3. Na jednotlivých pozemcích lze vysledovat bilance N, P a K, stejně jako stupeň zásobení humusem. Nadprůměrné hodnoty stupně zásobení humusem vykazují v tomto roce pozemky, na kterých byla pěstována pšenice ozimá. Nepříznivý stav je patrný u máku, který je v tomto roce dán jeho nízkým výnosem. Je třeba poukázat na vzájemnou souvislost stupně zásobení humusem, úrovně hnojení N a výnosů hlavního, resp. vedlejšího produktu (sláma, chrást, nať, ). Tab. 3: Bilance látkových toků na úrovni vybraných pozemků v roce 2000 Pozemek Výměra Plodina Výnos Bilance N Bilance P Bilance K Stupeň zásobení humusu [ ha ] [ t ha -1 ] [ kg N ha -1 ] [ kg P.ha -1 [ kg K.ha -1 ] [ % ] ] Haje 2 14 Pšenice ozimá 6,7 3,0-23,1-32,7 147,4 Haje 3 3,5 Brambory 29,3 43,0 30,8-82,3 124,0 Dily 18,5 Pšenice ozimá 8,2-12,7-28,3-39,9 89,8 Kraciny 18,9 Mák 0,2 61,3-2,0-1,7 21,5 Hrebavec 11,9 Ječmen jarní 5-4,9 16,8-24,3 88,7 Doliny 14,9 Ječmen jarní 4,7-2 57,5-22,9 92,9 Padelky 22,9 Pšenice ozimá 7,5 0,1-25,9-36,7 130,7 Brodicky 22,9 Cukrovka 53,2 79,6 2,1-86,4 42,2 Laty 23,6 Ječmen jarní 4,2-15,7-14,2-20,1 51,2 Vystrcilovo 8,3 Ječmen jarní 4, ,9-21,1 50,4 Tupy 7,3 Cukrovka 53,2 79,7 2,2-86,4 42,2 Kurovice 9,3 Ječmen jarní 2,8-6,5-9,2-13,1 60,6 Vsetulsko 7,6 Ječmen jarní 4,1-14,9-13,8-19,5 51,7 Louky 1 4,9 Kukuřice na zrno 9,1 32,9 28,4-34,0 108,4 Louky 2 8 Pšenice ozimá 6,4 48,7-21,8-30,9 185,2 Vel. Hlozi 20 Mák 0,2 64,5-2 -1,7 21,2 Vyhon 1,7 Mák 0,2 28,7-2,0-1,7 21,5 Rybnik 22 Pšenice ozimá 7,2-7,9-24,8-35,1 98,4 Radarka 4,5 Kukuřice na zrno 8,8 16,1-27,5-32,8 107,3 Kamenec 4,5 Ječmen jarní 3,8-1,5 36,4-18,0 91,5 Capky 12,2 Pšenice ozimá 7,6 6,17-26,3-37,2 142,2 Vetrak 11,6 Kukuřice na zrno 10,1 21,7-31,6-37,7 106,5 Spickoleno 10,5 Ječmen jarní 4,7-6,9 9,0-22,5 78,2 Sajerka 1 4 Kukuřice na zrno 9,9 11,5-30,9-36,9 104,1 Sajerka 2 5 Ječmen jarní 3,5 6,4 13,2-16,6 84,5 CELKEM ,8-7,9-30,7 78,4 Bilance látkových toků na úrovni sledovaného pozemku lze vyjádřit také v celém sledovaném období. Jako příklad jsou uvedeny v tab. č. 4. výsledky bilancí N, P, K a organické hmoty na pozemku Doliny o výměře 15 ha. 5

6 Cukrovka se v letech 1993 a 1997 projevuje z hlediska stupně zásobení humusem negativně, stejně jako ječmen jarní v roce 1994 a mák v roce Pšenice ozimá v roce 1996 vykazuje 186 % stupně zásobení humusem. Mák pěstovaný na pozemku v roce 1995, pšenice ozimá v roce 1999 a ječmen jarní v roce 2000 vykazují optimální stav stupně zásobení humusem. Tab. 4: Bilance látkových toků na úrovni vybraného pozemku Doliny ve sledovaném období Rok Plodina Výnos [ t.ha -1 ] Saldo N [ kg N.ha -1 ] Saldo P [ kg P.ha -1 ] Saldo K [ kg K.ha -1 ] Stupeň zás. humusem [ % ] 1993 Cukrovka 45,9 91,1-17,9-96,0 26, Ječmen jar. 5,4-9,1-18,3-25,9 81, Mák 1,1 119,8-8,8-7,5 92, Pšenice oz. 5,9 45,2-20,1-28,5 186, Cukrovka 54,4 101,3 1,6-13,9 48, Mák 8,5 19,8-7,1-6,1 75, Pšenice oz. 7,3-4,5-25,0-35,3 93, Ječmen jar. 4,8-2,0 57,5-22,9 92,9 průměr ,9-4,3-29,5 65,1 ZÁVĚR Program Repro je nástroj umožňující rychlé zhodnocení a kvantifikaci dopadu zemědělské činnosti na životní prostředí vybranými indikátory, a to na různých úrovních sledování. Ve zkoumaném zemědělském podniku byly zvoleny dvě úrovně sledování, a to podnik jako celek a jednotlivé pozemky. Zvolené charakteristiky půdní úrodnosti poukazují na vývoj výsledků sledování ve zkoumaném období. Provedené hodnocení trvalé udržitelnosti hospodaření vybraného zemědělského podniku je součástí celkového ověřování vhodnosti použití programu Repro v podmínkách České republiky. POUŽITÁ LITERATURA ECKERT, H. BREITSCHUH, G. (1997): Kritische Umweltbelastungen Landwirtschaft (KUL) Ein Verfahren zur Erfassung und Bewertung landwirtschaftlicher Umweltwirkungen In: CHRISTEN, O. Nachhaltige Landwirtschaft Von der ideengeschichte zur praktischen Umsetzung, Institut für Landwirtschaft und Umwelt, Bonn, 35. GULTSCHE, V. (1997): Pflanzenschutzbezogene Indikatoren einer nachhaltigen Landwirtschaft Probleme und Lösungsansätze In: CHRISTEN, O. Nachhaltige Landwirtschaft Von der ideengeschichte zur praktischen Umsetzung, Institut für Landwirtschaft und Umwelt, Bonn, 36. 6

7 HÜLSBERGEN, K.-J. DIEPENBROCK, W. (1997): Das Model REPRO zur Analyse und Bewertung von Stoff- und Energieflüssen in Landwirtschaftsbetrieben In: HÜLSBERGEN, K.- J. Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme, Shaker Verlag, Aachen, 57. HÜLSBERGEN, K.-J. (2002): Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme, Shaker Verlag, Aachen, LEITHOLD et. al. (1997): Humusbilanzierung- Methoden und Anwendug als Agrar- Umweltindikator. In: HÜLSBERGEN, K.-J. Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme, Shaker Verlag, Aachen, MAYRHOFER, P. (1997): Das Ökopunktemodell Niederösterreich Aufbau und Umsetzung in der Agrarumweltpolitik In: CHRISTEN, O. Nachhaltige Landwirtschaft Von der ideengeschichte zur praktischen Umsetzung, Institut für Landwirtschaft und Umwelt, Bonn, 35. 7