FacebookyouTube
Přihlášení  |  Registrace     •     

Naše články

Dlouhodobá analýza různých systémů hnojení při produkci zimní pšenice

1.1.2006

1. Abstrakt
Užívání minerálních hnojiv je důvodem pokračující debaty o pohledech zemědělství na problémy ochrany životního prostředí. Nicméně, vliv použití hnojiv na životní prostředí musí být viděn z dlouhodobé perspektivy, abychom poznali jejich skutečný dopad. Dlouhodobé analýzy (DA) by měly být prováděny podle pokynů přijatých SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry). V tomto článku byla použita metoda Eko-indikátoru 95 pro odhad dopadu různých postupů při pěstování zimní pšenice na životní prostředí. Vyčerpávání energetických surovin coby dľežitý aspekt související se zemědělstvím, či spíše s odvětvím průmyslových hnojiv není bohužel zahrnut v Eko-indikátoru. Proto byl podle principů Eko-indikátoru vyvinut systém zahrnující vyčerpávání energetických surovin. Metoda Eko-indikátoru je použita pro porovnání a vyhodnocení vlivů různých strategií hnojení zimní pšenice na životní prostředí.

2. Pozadí

Metoda Eko-indikátoru 95 se skládá ze čtyř kroků. Krok první, soupis - seznam všech emisí a zdrojů využívaných v produkčním systému. Krok druhý, agregace (charakteristika) - shromáždění emisí podle jejich dopadu na životní prostředí, s použitím faktorů ekvivalence, které charakterizují jejich podíly na příslušných dopadech na prostředí (Obr 1) Čím větší je faktor ekvivalence, tím větší je podíl emise na příslušném dopadu. Obr 1: Soupis a agregace emisí do dopadových kategorií Krok třetí, normalizace - sleduje se příspěvek každého výsledného dopadu k hodnotě příslušného výsledného dopadu v Evropě. To se provede dělením hodnoty každého dopadu uvažovaného produktu nebo systému hodnotou celkového dopadu, který má jeden evropan za jeden rok (Tab 1) Nakonec obdržíme normalizovaný bezrozměrný výsledek pro každý jednotlivý dopad. Tab 1: Normalizační hodnoty pro Evropu* (na osobu a rok)
JednotkyNormalizační hodnota na osobuNejistota
Skleníkový efektkg CO2 ekv.11891malá
Okyselováníkg SO2 ekv.111malá
Eutrofizacekg PO4 ekv.38střední
Těžké kovykg Cd ekv.0,05velká
Letní smogkg C2H4 ekv.17střední
Vyčerpávání fosilních palivGJ 248malá

*bez bývalého SSSR Přesto tyto normalizované dopady vypovídají jen málo o potenciální míře poškození životního prostředí různými kategoriemi dopadů. Proto ve čtvrtém kroku, který se nazývá vyhodnocení, se normalizované výsledné dopady násobí váhovým nebo vyhodnocovacím faktorem (Tab 2), takže obdržíme takzvané Eko-indikátorové hodnoty pro každý dopad. Ve vyhodnocení je použita metoda vzdálenosti-k-cíly pro stanovení váhových faktorů pro normalizované výsledné dopady. Vzdálenost k cíly znamená vzdálenost mezi současnou úrovní a cílovou úrovní dopadu. Cílová úroveň kategorie dopadu představuje přijatelnou maximální úroveň narušení ekosystému a zdraví lidí podle vědeckých poznatků. Tabulka 2 podává individuální vyhodnocení či váhové faktory pro každý dopad. Tab 2 Váhové faktory pro dopady na životní prostředí
Dopad na životní prostředí Vážící faktorKritérium
Skleníkový efekt2,5vzrůst teploty o 0,1oC roční, 5%-ní degradace ekosystému
Okyselování105%-ní degradace ekosystému , překročení kritického zatížení kyselinami
Eutrofizace5řeky a jezera, degradace neznámého počtu vodních ekosystémů, (5%-ní degradace), (5%-ní degradace)
Letní smog2,5výskyt období smogu, zdravotní problémy, prevence zemědělského poškození
Těžké kovy5výskyt olova v krvi dětí, výskyt kadmia v řekách
Vyčerpávání zdrojů fosilních paliv 2,5spotřeba energie kryta výhradně, z obnovitelných zdrojů

Výsledkem tohoto vyhodnocení je hodnota Eko-indikátoru pro každou kategorii dopadu. Protože jsou tyto hodnoty bezrozměrné mohou se kumulovat a potom prezentovat celkovou hodnotu Eko-indikátoru pro celý systém.

3. Dopad různých hnojících systémů na životní prostředí 3.1. Definice a parametry systému
Dopad různých režimů hnojení ozimé pšenice na životní prostředí byl předmětem zkoumání. Jako N hnojiva byl vybrán ledek amonný (LA), ledek vápenatý (LV), močovina, DAM, NPK/LA a LA/kejda. Důležité údaje o systému jsou v Tab 3 a 4. Tab 3: Definice systému použitá pro kalkulace dlouhodobé analýzy
LA nebo LV nebo močovina nebo DAMLA a kejdaNPK 16:16:16 a DA
Hnojení170 kg N/ha 40 kg P2O5/ha (TSP) 50 kg K2O/ha (KCl) 4 aplikace130 kg N/ha (LA) 40 kg N/ha (kejda) 50 kg P2O5/ha (kejda)110 kg K2O/ha (kejda) 3 aplikace40 kg N/ha (NPK)130 kg N/ha (LA) 40 kg P2O5/ha (NPK) 50 kg K2O/ha (NPK) 3 aplikace
Ochrana4 kg prostředku/ha4 aplikace
Výnos8,5 tuny/ha
Tab 4: Spotřeba energie a důležité emise
LALVMočovinaDAMNPK 16:16:16Kejda1
Produkce N hnojiv

Na tunu vyrobeného N

GJ3642413265-
kg CO214871725168913433350-
kg N2O16.911.950.037.55.63-
kg NH3 000.9801-
Zemědělství 2

Na tunu aplikovaného N

Vyplavováníkg NO3-N9310383899490
Ztráty plynného Nkg NH377016711677240
Denitrifikacekg N2O171815161716
1 Kejda: neuvažuje se výroba kejdy2 Ztráty NH3 - zdroj ECETOC Study (1994) a Schulz, D. (1998) Denitrifikace na N2O - zdroj: IPPC (1995), Bouwman, A.F. (1995)V úvahu je brán celý výrobní cyklus hnojiva (vytěžení suroviny a fosilního paliva, transport suroviny, výroba, transport a aplikace hnojiva), vyjma kejdy. Zde jsou brány v úvahu pouze emise a energie použitá v průběhu a po aplikaci. Obr 2. ukazuje přehled o parametrech systému. Všechny vstupy i výstupy mohou být vstaženy na jednu tunu zrna zimní pšenice (funkční jednotka vztažená k produktu) nebo na jeden hektar (funkční jednotka vztažená na plochu). Obr 2: Parametry, subsystémy a vstupy a výstupy systému produkce zimní pšenice Spotřeba energie a emise z různých faremních aktivit spojených s pěstováním (aplikace, příprava půdy, setí, sklizeň) byly počítány za použití následujících údajů z literatury: * Energetická spotřeba zemědělské techniky (traktor a nářadí) byla spočítána na 10 MJ na hodinu a tunu zatížení stroje, za předpokladu, že spotřeba energie při výrobě strojů je 40 MJ na kg (Grosse, 1984) a pracovní životnost strojů je 4000 hodin za 10 let. * Předpokládáná spotřeba energie na údržbu zemědělské techniky je 188 MJ na hektar a rok (Haas a Kopke, 1994). * Spotřeba energie na produkci osiva byla spočítána s použitím údajů Oheimba et al. (1987) na 3,5 MJ na kg. * Spotřeba energie při výrobě prostředků na ochranu rostlin byla 114 MJ na kg (Oheimb et al.,1987), což je průměr pro herbicidy, fungicidy, insekticidy a regulátory růstu. * Spotřeba paliv při polních pracích (např. přípravě půdy, hnojení, setí a pod.) byla počítána podle údajů KTBL (1994) a Hydro Agri (1993). * Spotřeba energie na sušení zrna byla počítána podle údajů Hydro Agri (1993). Bylo předpokládáno, že 50% sklizeného zrna je nutno vysušit z 16%-ní na 14%-ní vlhkost. Spotřeba paliva na transport, energetický obsah v naftě a spaliny byly vzaty z údajů od Chalmerse (Gothenburg) a Eidgenossiche Technische Hochschule (Zurich).

3.2. Dlouhodobá analýza systémů hnojení
Jako první krok byly jednotlivé emise agregovány do výsledných dopadů (Obr 1). Obr 3 ukazuje výsledný dopad šesti pěstebních systémů ozimé pšenice. Všechny výsledné dopady byly vztaženy na jednu tunu zrna. Obr 3: Dopad použití různých hnojiv při produkci jedné tuny pšenice na životní prostředí V druhém kroku byly dopady znormalizovány podle postupu popsaném v druhé kapitole. Hodnoty dopadů vztažené na tunu zrna byly děleny normalizačními hodnotami na osobu (Tab 1), což má výhodu, že dostáváme bezrozměrnou hodnotu pro každý výsledný dopad. Obr 4 ukazuje normalizované výsledné dopady (procentuální hodnoty) pro různé systémy hnojení. Obr 4: Příspěvky systémů hnojení (dopad na tunu zrna) k dopadu na životní prostředí v Evropě (dopad způsobený jedním průměrným evropanem). Hodnoty jasně ukazují, že podíl zemědělské výroby na okyselování a na eutrofizaci v Evropě je mnohem vyšší než její podíl na vytváření skleníkového efektu, vyčerpávání energetických zdrojů, vytváření letního smogu a hromadění těžkých kovů. Přesto tyto normalizované dopady vypovídají jen málo o potenciální míře poškození životního prostředí různými kategoriemi dopadů. Proto znormalizované hodnoty dopadů byly vyděleny váhovými faktory (Tab 2) a tak byly získány hodnoty tzv. Eko-indikátoru na tunu zrna. Čím vyšší je hodnota Eko-indikátoru, tím větší je možná míra poškození životního prostředí. Váhové faktory byly nejvyšší pro okyselování a eutrofizaci (viz Tab 2). Obr 5 ukazuje nejvyšší hodnoty Eko-indikátoru pro systém s močovinou a systém LA/kejda, a nejnižší pro systém LV, což bylo hlavně díky rozdílům v eutrofizaci a okyselování. Byly jen malé rozdíly v dalších hodnotách Eko-indikátoru pro různé kategorie mezi systémy. Obr 6 ukazuje podíl výroba, balení, transportu a zemědělství na celkových hodnotách Eko-indikátoru. To ukazuje, že zemědělství má největší podíl (82-94% z hodnot Eko-indikátoru). Výroba je zodpovědná za 5-11%-ní podíl Eko-indikátoru a tato analýza ukazuje, že balení a transport má velmi malý negativní dopad na životní prostředí. Obr 5: Hodnoty Eko-indikátoru systému produkce zimní pšenice vztažené na tunu zrna Obr 6: Podíly čtyř podsystémů (výroba, balení, transport a zemědělství) na celkové hodnotě Eko-indikátoru vztažené na tunu zrna

4. Závěr
Dlouhodobá analýza byla použita pro porovnání a vyhodnocení dopadů šesti systémů produkce zimní pšenice na životní prostředí. K odhadnutí dopadu byl použit postup Eko-indikátor 95. Výsledky ukazují, že zemědělství přispívá při produkci zimní pšenice z 82-94% k celkovému dopadu na životní prostředí. Příspěvek těchto systémů k okyselování a k eutrofizaci byl vyšší než příspěvek k tvorbě skleníkového efektu, vyčerpávání energetických zdrojů, tvorbě letního smogu či hromadění těžkých kovů. Celkové hodnoty Eko-indikátoru pro systém s močovinou a systém LA/kejda byly nejvyšší. To bylo způsobeno nejvyššími hodnotami Eko-indikátoru pro okyselování a eutrofizaci.



S D Í L E T   N A :
*
Potřebujete
poradit?
*
©2020, Leading Farmers CZ, a.s.
Tento web používá cookies - více informací. Pokračováním souhlasíte s jejich použitím.