Zrównoważone wykorzystanie zasobów wodnych w rolnictwie
Woda w środowisku przyrodniczym spełnia wiele funkcji. Jest niezbędnym czynnikiem plonotwórczym, odgrywającym kluczową rolę w procesach fizjologicznych roślin, takich jak fotosynteza, transport składników odżywczych czy regulacja temperatury. Jako środek produkcji decyduje o ilości i niezawodności plonów. Jednocześnie kształtuje zróżnicowanie elementów biologicznych i jest niezbędna do zachowania walorów przyrodniczych. Stanowi podstawowy czynnik rozwoju gospodarczego i cywilizacyjnego. Zasoby wodne charakteryzują się dużą zmiennością sezonową i przestrzenną.
Obszar Polski położony jest w klimacie umiarkowanym stanowiącym przejście między klimatem kontynentalnym na wschodzie i morskim na zachodzie. Roczna suma opadów atmosferycznych w Polsce jest jedną z najniższych w Europie. W sytuacji częstszych w ostatnich latach fal upałów obejmujących większość kontynentu, niskie sumy opadów atmosferycznych w okresie wegetacyjnym stają się dominującym niekorzystnym czynnikiem dla rolnictwa. Przy zwiększonym parowaniu i braku zasobów wody zgromadzonych w glebie podczas chłodnego, dżdżystego okresu kilku miesięcy między jesienią a wiosną, uprawy rolnicze odczuwają znaczące jej deficyty, powodując straty w plonach. Przewidywania klimatologów wskazują, że w perspektywie najbliższych 10 –20 lat zjawiska ekstremalne, w tym susze, będą coraz częstsze.
Wobec przewidywanych niedoborów w rolnictwie, woda staje się dobrem wspólnym
o znaczeniu strategicznym zarówno dziś, jak i dla kolejnych pokoleń.
Według analiz organizacji międzynarodowych, około 70% całkowitego zużycia wody słodkiej na świecie przypada na sektor rolniczy. Za 25 lat kryzys wodny może zagrażać ponad połowie światowej produkcji żywności.
Efektywne zarządzanie wodą w gospodarstwie rolnym jest kluczowym elementem zapewnienia zrównoważonego rozwoju oraz ochrony zasobów wodnych.
Służą temupraktyki rolnicze sprzyjające retencji wody, w tym zabiegi poprawiające właściwości retencyjne gleb: dbałość o poziom materii organicznej, regulację odczynu, strukturę gleby, zapobieganie erozji, stymulację aktywności biologicznej, zwiększenie zawartości próchnicy glebowej. Wzrost zawartości próchnicy w glebie o 1% zatrzymuje
od 90 do 150 t wody na powierzchni 1 ha, dodatkowo zwiększa aktywność biologiczną gleb poprzez zwiększenie liczebności pożytecznych mikroorganizmów glebowych, przyczyniających się do poprawy naturalnej zdrowotności gleby.
Poprawa struktury poprzez dobór agrotechniki odpowiedniej dla danej gleby.
W tym przypadku należy kierować się zasadą: zabiegów uprawowych stosuje się tak dużo jak to jest konieczne, aby stworzyć roślinom korzystne warunki wzrostu i rozwoju, a jednocześnie tak mało jak to jest możliwe. Wszystkie zabiegi uprawowe poprawiające strukturę gleby mają pozytywny wpływ na zwiększenie jej pojemności wodnej.
Dobór i następstwo roślin. Płodozmiany przeciwerozyjne.
Według danych IUNG z 2025 roku, erozja wodna zagraża aż 29% gruntów ornych w Polsce. Najsilniejsze procesy występują w pasie Małopolski, Podkarpacia i Roztocza.
Odpowiedni płodozmian stanowi bardzo ważne ogniwo w agrotechnice przeciwerozyjnej.
Największą wartość przeciwerozyjną mają gatunki wieloletnie, takie jak trawy i ich mieszanki z bobowatymi, a następnie tylko same bobowate (koniczyna, lucerna). Rośliny bobowate pozytywnie oddziałują na jakość parametrów fizyko-chemicznych gleby, m.in. wzrost zawartości materii organicznej, ilość stabilnych agregatów glebowych, zawartość dostępnego azotu, są również doskonałymi roślinami okrywowymi.
Spośród roślin jednorocznych w płodozmianie przeciwerozyjnym pierwszeństwo mają rośliny ozime, w kolejności: żyto, rzepak, jęczmień i pszenica, następną grupą są rośliny jare. Okopowe najsłabiej chronią glebę przed erozją.
Zrównoważenie w płodozmianie gatunków dwuliściennych i jednoliściennych jest obecnie dużym wyzwaniem i jednocześnie celem, który w znacznym stopniu może złagodzić skutki braku nawożenia upraw obornikiem.
Regulacja odczynu gleb i optymalizacja nawożenia.
W zrównoważonej gospodarce materią organiczną ważną rolę w odtwarzaniu zasobów próchnicy w glebie odgrywa nawożenie. Niezrównoważone nawożenie, w tym głównie mineralne, może powodować większą konkurencję chwastów, częstsze występowanie szkodników skutkujące utratą wielkości i jakości plonu, które ostatecznie prowadzi do uzyskania produktu roślinnego o jakości gorszej od oczekiwanej. Dlatego też, nawozy powinny być stosowane w zoptymalizowanych dawkach i proporcjach oraz we właściwych terminach. Wybierając sposób nawożenia należy uwzględnić wymagania pokarmowe roślin, które ściśle określają rodzaj i ilość nawozu potrzebną w celu uzyskania dobrej jakości plonu w odpowiednich warunkach glebowych (rodzaj gleby, dotychczasowa zawartość składników w glebie) i klimatycznych w konkretnym płodozmianie.
Bez wapnowania gleb i utrzymywania ich optymalnego pH nie możemy realizować kolejnych zabiegów poprawiających zatrzymywanie wody w glebie. Wysokie pH gleby ogranicza rozwój większości pożytecznych bakterii glebowych mających wpływ na rozkład materii organicznej czy odpowiedzialnych za przemiany azotu.
Wapnowanie jest zabiegiem strukturotwórczym - powstają agregaty glebowe i tworzy się gruzełkowata struktura o zróżnicowanych wielkościach porów. Wapń tworzy z próchnicą związki mniej rozpuszczalne w wodzie, co przeciwdziała ich wypłukiwaniu do głębszych warstw. Związki te wzmacniają i „cementują” gruzełki oraz uodparniają je na działanie wody. Taka gleba nie zlepia się i nie zamula, gdy jest bardziej wilgotna, a także nie zaskorupia się, gdy jest wysuszona, w związku z czym jest łatwiejsza w uprawie.
Posiada również większą pojemność wodną i może zatrzymać znaczną ilość wody. W celu utrzymania właściwego odczynu gleby decyzję dotyczącą potrzeby wapnowania gleb należy podejmować na podstawie pomiaru pH gleby oraz wybrać odpowiednie wapno nawozowe.
Poplony i międzyplony.
Odpowiednio dobrane poplony i międzyplony mogą pomóc w zatrzymywaniu wody w glebie. Rosnące rośliny okrywają powierzchnię ziemi chroniąc ją przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych i w ten sposób ograniczają bezpośrednie parowanie. Poza tym chronione są organizmy glebowe, które w zbyt wysokich temperaturach giną w górnej warstwie ornej. Ponadto zwarta okrywa roślinna w znacznym stopniu ogranicza wysuszanie gleby i jej erozję powodowaną przez wiatr. Poplony i międzyplony chronią glebę przed niszczycielskimi skutkami nawalnych deszczy, dostarczają do niej materię organiczną. Zwiększają również zdolność retencyjną gleb poprzez głęboką penetrację korzeni, pogłębiają profil glebowy lub nawet, w niektórych przypadkach, drenują glebę oraz niwelują złe skutki zagęszczenia podglebia, czyli podeszwy płużnej.
Uprawy uproszczone i uprawa konserwująca.
Podstawową zasadą uprawy konserwującej jest zrezygnowanie z orki i odwracania gleby. Dzięki poprawie retencji gleby i jakości wody rolnictwo konserwujące pozwala zmniejszyć zapotrzebowanie na wodę o 30-40%. Techniki te umożliwiają ograniczenie wycieków substancji chemicznych i zachowanie struktury gleby poprzez zapobieganie jej naruszaniu.
W początkowym okresie przestawiania się na uprawę bezorkową, rolnicy mogą napotkać pewne wyzwania. W ciągu pierwszych kilku lat plony mogą być niższe w porównaniu do tradycyjnych metod. Wynika to głównie z konieczności adaptacji gleby do nowego systemu uprawy.
Pomimo początkowych trudności, uprawa bezorkowa prowadzi do długoterminowych korzyści pod względem wydajności plonów. Gleba, która nie jest regularnie orana, zachowuje lepszą strukturę, co sprzyja zatrzymywaniu wody i składników odżywczych. Ponadto, poprawa aktywności mikroorganizmów glebowych i większa bioróżnorodność przyczyniają się do bardziej zrównoważonego środowiska glebowego, które wspiera zdrowy wzrost roślin.
Należy jednak pamiętać, że zanim wprowadzimy tę technologię, konieczne jest doprowadzenie gleby do wysokiej kultury, właściwego pH oraz wysokiej zasobności w fosfor i potas, zniszczenie chwastów wieloletnich, a także zdobycie wiedzy dotyczącej tej technologii.
Efektywne wykorzystanie wody przez systemy nawadniania.
Współczesne systemy nawadniania wykorzystują nowoczesne technologie, które minimalizują straty wody i zwiększają wydajność upraw. Do najpopularniejszych z nich należą: systemy kroplowe i systemy zraszające. Systemy kroplowe zapewniają skuteczne dostarczanie wody bezpośrednio do korzeni roślin, co minimalizuje parowanie i stratę wody. Dodatkowo, system daje możliwość łączenia nawadniania z nawożeniem (tzw. fertygacja), co zwiększa efektywność wykorzystania składników odżywczych.
Systemy zraszające imitują naturalny opad atmosferyczny, gwarantują równomierne nawadnianie pól, są idealne dla roślin wymagających większej wilgotności powietrza.
Do technik precyzyjnego rolnictwa, które mają wpływ na zużycie wody, zalicza się inteligentne systemy nawadniania, które wykorzystują zaawansowane technologie, takie jak czujniki wilgotności gleby, dane meteorologiczne i algorytmy sztucznej inteligencji, aby optymalizować harmonogramy nawadniania w oparciu o warunki pogodowe i glebowe.
Kolejnym rozwiązaniem, które pozwala oszczędzać wodę i chronić środowisko, jest zastosowanie systemów nawadniających opartych na energii słonecznej. Dzięki temu, że energia pochodzi ze źródła odnawialnego, redukujemy emisję szkodliwych gazów cieplarnianych, jednocześnie zapewniając skuteczne nawadnianie upraw.
Rolnictwo cyfrowe i modelowanie danych w zarządzaniu wodą
Coraz większą rolę w zarządzaniu zasobami wodnymi odgrywa cyfryzacja rolnictwa. W wielu gospodarstwach wdrażane są platformy cyfrowe integrujące dane meteorologiczne, mapy glebowe i dane z czujników. Na tej podstawie możliwe jest prognozowanie zapotrzebowania na wodę w czasie rzeczywistym. W ramach europejskiego projektu Water4All testowane są algorytmy sztucznej inteligencji, które automatycznie optymalizują strategie nawadniania w zależności od fazy rozwoju roślin i warunków atmosferycznych. To nie tylko oszczędność wody, ale również redukcja kosztów produkcji.
Zatrzymywanie wody w krajobrazie rolniczym.
Pasy zadrzewień i krzewów oraz drzewa hamują wiatr, ograniczają wysuszanie gleby i roślin oraz erozję wietrzną i wodną gleby, akumulują śnieg i powodują spowolnienie roztopów. Zmniejszenie parowania terenowego korzystnie wpływa na ograniczenie strat wody z gleby, a dzięki temu również na aktywizację mikro- i makroorganizmów glebowych przyczyniając się do zwiększenia różnorodności biologicznej. Jednocześnie drzewa i krzewy są także siedliskiem dla wielu pożytecznych organizmów. Dodatkowo – w wypadku gleb skłonnych do podtopień – drzewa przyspieszają osuszanie, co było jednym z powodów tradycyjnego na polskiej wsi sadzenia wierzb pomiędzy polami.
Zabagnienia oraz oczka śródpolne są najczęściej tworami naturalnymi, umożliwiającymi magazynowanie wody i stabilizującymi jej poziom w glebie. Stanowią one także cenne siedlisko dla wielu organizmów stanowiących o jakości środowiska. Ważny dla retencji wody jest lokalny układ pól ornych, użytków zielonych, lasów, użytków ekologicznych, oczek wodnych i terenów podmokłych.
Mała retencja wodna - zbieranie wody deszczowej.
Jedną ze zrównoważonych strategii oszczędzania wody jest gromadzenie deszczówki. Technika ta pozwala zmniejszyć zależność od konwencjonalnych źródeł wody, zapobiegać erozji gleby i zachować równowagę ekologiczną. Woda deszczową ma odczyn obojętny, jest mało zmineralizowana, naturalnie miękka. Można ją wykorzystać do nawadniania upraw rolnych i terenów zielonych, do rozwadniania środków ochrony roślin, utrzymania czystości w budynkach i ich otoczeniu, mycia samochodów i maszyn rolniczych , a także w gospodarstwie domowym. Do zbierania deszczówki jako jednego ze sposobów oszczędzania wody zachęca się nie tylko rolników, również wszystkich mieszkańców terenów wiejskich i miast.
Efektywne zarządzanie wodą w gospodarstwie rolnym jest kluczowym elementem zapewnienia zrównoważonego rozwoju oraz ochrony zasobów wodnych. W obliczu wyzwań związanych z zmianami klimatycznymi rolą rolników staje się nie tylko produkcja żywności, ale również odpowiedzialne gospodarowanie wodą. Woda jest zasobem strategicznym nie
tylko dla gospodarstw domowych, ale i wszystkich gałęzi gospodarki oraz bezpieczeństwa żywnościowego.
Połączenie tych wszystkich praktyk rolniczych i technik tworzy podstawę dla ochrony ograniczonych zasobów wodnych, zwiększenia równowagi środowiskowej i zagwarantowania przyszłym pokoleniom dostępu do żywności oraz stabilności gospodarczej.
Danuta Leśnik
Źródła:
dr inż. Jacek Niedźwiecki, Rafał Wawer „ Poradnik dla rolników w zakresie poprawy retencji wodnej gleb ”
„ Najlepsze sposoby zarządzania glebami użytkowanymi rolniczo w kontekście zmian klimatycznych ” pod redakcją: dr inż. Jacka Niedźwieckiego
dr Robert Borek IUNG - PIB w Puławach „ Dobre praktyki gospodarowania wodą w rolnictwie w kontekście zachodzących zmian klimatycznych i potrzeb WPR ”
Drukuj
PDFPolecamy
