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, 613 00 Brno, Česká republika. E-mail:
[email protected] 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 2000. 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 1993 – 2000 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 90 – 110 % (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
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 HalleWittenberg (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
Tab 1: Struktura rostlinné produkce Ukazatel
jednotka
Rok 1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
198,5
235,8
255,9
257,9
257,9
301,1
334,8
349,4
1,62
1,84
1,54
1,57
1,84
1,72
1,95
1,68
% 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
-
-
-
-
-
9,6
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
-
1,7
-
-
-
-
-
-
Brambory
% OP
-
1,5
-
2,8
1,2
1,4
1,2
1,0
Luskoviny - hrách
% OP
8,1
9,7
8,3
13,1
-
-
-
6,2
Zelenina - petržel
% OP
3,7
-
-
-
-
-
-
-
Meziplodiny - hořčice
% OP
-
-
-
-
18,7
0,6
9,4
-
Orná půda
ha
Diverzita plodin Obilniny
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 Nt a 580 kg Ct. 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 Nt a Ct 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 90 – 110 % (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 NO3, NH4+, N2O, NH3 jsou spojeny do jednotné formy N. Program nabízí „Standardní“ modus výpočtu, kde v zjednodušené bilanci platí ∆ Nt = 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
Schéma 1: Výpočet N bilance vztažené na plochu SN
= NI + NSYM + NSG + NSD + NOD + NMD - ∆ Nt - NE
NV
= [ NE (NI + NSYM + NSG + NSD + NOD + NMD - ∆ Nt ) –1 ] 100
_____________________________________________________________________________ Symbol
Jednotka
Označení
__________________________________________________________________________________________________________
kg ha-1 a-1
SN
-1
N - imise
-1
-1
Symbiotická fixace
-1
-1
N v osivu
-1
-1
N ve slámě a zeleném hnojení
kg ha a
NI
kg ha a
NSYM
kg ha a
NSG NSD
kg ha a
NOD
kg ha-1 a-1
∆ Nt
N v organických hnojivech
-1
-1
N v minerálních hnojivech
-1
-1
Změna půdní zásoby (mineralizace)
-1
-1
Odběr N rostlinami
kg ha a
NMD
N - saldo
-1
kg ha a
NE
kg ha a
NV
%
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 1995. 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
[ ha ]
[ kg N.ha ]
[ kg P.ha ]
[ kg K.ha ]
[%]
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
197,5 235,8 255,9 257,9 228,9 301,1 334,8 349,4
39,4 49,5 69,0 47,4 41,7 20,2 3,4 17,8
-16,2 -14,9 -18,6 -20,6 - 10,3 -16,5 -16,6 -7,9
-38,9 -32,3 -21,6 -55,2 - 31,9 -34,0 -27,5 -30,7
67,4 89,0 88,0 83,4 57,7 58,9 71,2 80,1
průměr
-
33,6
-15,0
-33,5
72,3
-1
Bilance P -1
Bilance K -1
St. zás. humusem
Pozn.: optimální stupeň zásobení humusem - organickou hmotou je stanoven na hodnotu 90 – 110 % (LEITHOLD et al. 1997).
4
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
14
Bilance N
Bilance P Bilance K
[ t ha-1 ] [ kg N ha-1] [ kg P.ha-1 [ kg K.ha-1 ] ]
[ ha ] Haje 2
Výnos
Pšenice ozimá
6,7
3,0
-23,1
Stupeň zásobení humusu [%]
-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
4,4
-17
-14,9
-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
-
-
17,8
-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
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 1998. 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 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
Cukrovka Ječmen jar. Mák Pšenice oz. Cukrovka Mák Pšenice oz. Ječmen jar.
45,9 5,4 1,1 5,9 54,4 8,5 7,3 4,8
91,1 -9,1 119,8 45,2 101,3 19,8 -4,5 -2,0
-17,9 -18,3 -8,8 -20,1 1,6 -7,1 -25,0 57,5
-96,0 -25,9 -7,5 -28,5 -13,9 -6,1 -35,3 -22,9
26,6 81,4 92,9 186,5 48,9 75,3 93,9 92,9
průměr
-
-
44,9
-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
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, 25 – 104 LEITHOLD et. al. (1997): Humusbilanzierung- Methoden und Anwendug als AgrarUmweltindikator.
In:
HÜLSBERGEN,
K.-J.
Entwicklung
und
Anwendung
eines
Bilanzierungsmodells zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme, Shaker Verlag, Aachen, 76 – 90. 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
