Wartość nawozów naturalnych

W cyklu artykułów publikowanych w strefie wiedzy napisałem już dużo na temat nawozów mineralnych, głównie w kontekście źródeł składników dla roślin uprawnych. W przypadku gospodarstw wyłącznie z produkcją roślinną jest to dominujący kierunek dopływu pierwiastków do gleby. Bilansowanie składników komplikuje się w sytuacji, gdy musimy zagospodarować odchody zwierzęce powstające w gospodarstwie czyli zastosować nawozy naturalne. 

NAJPIERW ZDEFINIUJMY

Dla porządku wypada zdefiniować tą grupę nawozów, tym bardziej, że pomyłki w nazewnictwie ciągle są dość powszechne. Przypominam więc uprzejmie, że nawozy naturalne to: (i) obornik, gnojowica i gnojówka; (ii) odchody zwierząt gospodarskich w rozumieniu przepisów o organizacji hodowli i rozrodzie zwierząt gospodarskich, z wyjątkiem odchodów pszczół i zwierząt futerkowych, bez dodatków innych substancji; (iii) guano – przeznaczone do rolniczego wykorzystania (Ustawa o Nawozach i Nawożeniu z 2007 roku, z późniejszymi poprawkami). Wspominam o tym celowo, ponieważ zdarza się, że wymienione wyżej nawozy zaliczane są do grupy organicznych. Wbrew pozorom jest to ważne, gdyż wszystkie zapisy zarówno w Ustawie o Nawozach i Nawożeniu jak i Rozporządzeniach realizujących ten akt prawny odnoszą się do konkretnych nawozów, w tym naturalnych. Stąd wymóg precyzyjnego nazewnictwa, po to by nie przeoczyć choćby przepisów dotyczących zasad stosowania, o czym pod koniec wpisu.

WARTOŚĆ NAWOZOWA

Sposób oceny nawozów naturalnych nie jest łatwy, można to robić wykorzystując niekiedy wyrafinowane narzędzia, w oparciu o różne kryteria. Dla przyrodnika kluczowe są dwie – wzajemnie uzupełniające się – przesłanki do stosowania tej grupy nawozów:

1. Stanowią źródło większości składników mineralnych dla roślin;
2. Przyczyniają się do poprawy bilansu materii organicznej w glebie;

Zacznijmy do pierwszej z wymienionych funkcji. W pewnym uproszczeniu możemy założyć, że nawozy oparte o odchody zwierzęce dostarczają do gleby nie tylko składniki pierwszoplanowe (NPK), lecz także drugoplanowe (Ca, Mg i S) i mikroelementy, a pod względem różnorodności chemicznej nie mają sobie równych. Skład chemiczny nawozów naturalnych zależy od bardzo wielu czynników, z których najważniejsze to system chowu i żywienia zwierząt oraz sposób przechowywania i stosowania – stąd duże zróżnicowanie danych podawanych przez różnych autorów.  W tabelach 1 i 2 przedstawiono przybliżone zawartości makroskładników w oborniku, gnojowicy i gnojówki. W odróżnieniu od większości publikowanych tabel, na potrzeby niniejszej publikacji, wartości przeliczono na świeżą masę nawozu. Takie podejście znacznie ułatwia obliczenia ilości składników wprowadzonych do gleby z określoną dawka nawozu.

Tabela 1. Skład chemiczny obornika

Tabela 2. Skład chemiczny gnojowicy i gnojówki

Proponuję zapamiętać, że:

–> Obornik jest cennym źródłem azotu i potasu, natomiast zawartość fosforu w tym nawozie stanowi około 50% ilości N i K₂O. Przy okazji informacja, że większość potasu w oborniku pochodzi ze słomy użytej do produkcji tego nawozu. Relatywnie niewielka ilość fosforu w oborniku wynika to z faktu, że akumulacja fosforu w ściółce jest zdecydowanie mniejsza niż potasu;

–> W gnojowicy, będącej mieszaniną odchodów zwierzęcych i wody użytej do pielęgnacji zwierząt, poziom zawartości N, P₂O₅, K₂O i CaO są zbliżone, natomiast magnezu jest wyraźnie mniej;

–> Gnojówka czyli przefermentowany mocz jest szczególnie bogata w potas (zwłaszcza bydlęca). Zawartość potasu kształtuje się na poziomie ponad dwukrotnie większym niż azotu, natomiast koncentracje fosforu i magnezu są wyraźnie mniejsze niż w gnojowicy i oborniku.

–> Wszystkie nawozy naturalne zawierają szerokie spektrum większości mikroelementów. Wyjątek stanowi bor, którego ilości są śladowe i nie pokrywają zapotrzebowania roślin wrażliwych, na przykład buraków cukrowych.

Wykorzystanie składników z nawozów naturalnych przez rośliny jest zagadnieniem bardzo złożonym, lecz na podstawie dostępnych danych literaturowych, dla obornika można przyjąć następujące wartości: azot 55% ( I rok 30%), fosfor 30% (I rok 20%), potas i magnez 70% (I rok 50%).  To rozłożone w czasie działanie poszczególnych składników jest konsekwencję procesu mineralizacji części związków organicznych, które zawarte są w ściółce (słomie) i odchodach zwierzęcych. Jak wiadomo proces ten zachodzi w glebie z udziałem mikroorganizmów, zależy od temperatury i wilgotności, co oznacza, że najintensywniej przebiega w miesiącach letnich.

Zakładając, że stosujemy 20 ton obornika o standardowym składzie chemicznym możemy spodziewać się uruchomienia w pierwszym roku następujących ilości składników:

N (kg) = 20 (dawka obornika, t/ha) x 5 (ilość w oborniku, kg/t) x 0,3 (% wykorzystanie w pierwszym roku) = 30

P₂O₅ (kg) = 20 (dawka obornika, t/ha) x 3 (ilość w oborniku, kg/t) x 0,2 (% wykorzystanie w pierwszym roku) = 12

K₂O (kg) = 20 (dawka obornika, t/ha) x 7 (ilość w oborniku, kg/t) x 0,5 (% wykorzystanie w pierwszym roku) = 70

W kolejnych latach nastąpi jeszcze dopływ z obornika około: 25 kg N, 6 kg P₂O₅/ha i  28 kg K₂O.

Sprawa komplikuje się nieco w przypadku gnojowicy – nawozu, w którym dominującą formą azotu jest N-amonowy. Udział tej frakcji może dochodzić do 70%, co oznacza, że azot z gnojowicy działa szybko (jest łatwo dostępny) i może stanowić alternatywę dla nawozów mineralnych. Jednak wartość nawozowa azotu gnojowicy w roku zastosowania jest bardzo zróżnicowana, opisana przez tak zwany równoważnik nawozowy (tab.3). Wskaźnik ten określa wartość 100 kg azotu gnojowicy względem tej samej ilości azotu w nawozie mineralnym. Na przykład liczba 50 wskazuje, że 100 kg azotu w postaci gnojowicy działa tak samo jak 50 kg azotu zawartego w nawozie mineralnym (saletrze amonowej lub innym). Jak wynika z zamieszczonej tabeli 3 wartości równoważnika nawozowego różnią się dla gnojowicy trzody chlewnej i bydlęcej oraz zależą od  terminu i sposobu aplikacji gnojowicy. Pamiętajmy, że lotne straty azotu występują zwłaszcza w wysokich temperaturach, a to z kolei ma związek z terminem stosowania i sposobem aplikacji.

Tabela 3. Równoważniki nawozowe azotu gnojowicy

Oprócz funkcji żywieniowych bardzo ważnym (nie wiem czy nie ważniejszym) aspektem stosowania nawozów naturalnych, zwłaszcza obornika, jest stabilizacja bilansu próchnicy w glebie. Na temat materii organicznej szczegółowo pisałem tutaj. Wiedząc, że:

–> uprawa zbóż, rzepaku i okopowych powoduje ujemne salda bilansowe dla glebowej materii organicznej,

–> w Polsce przeważają gleby lekkie, ubogie w próchnicę,

–> obornik stanowi substrat do odbudowy zasobów próchnicy, której wpływ na produktywność gleby jest niewyobrażalnie duży, ponieważ obejmuje między innymi zwiększenie pojemności wodnej i sorpcyjnej (wiązanie jonów), poprawę struktury i wzrost aktywności biologicznej

trudno przecenić plonotwórczą rolę nawozów naturalnych.

W literaturze fachowej często spotykane jest pojęcie efekt resztkowy. Pojęcie to oznacza zwyżkę plonu rośliny uprawnej jako efekt stosowania nawozów naturalnych i/lub organicznych, której nie da się osiągnąć na bazie nawozów mineralnych. Efekt resztkowy jest związany z poprawą właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych gleby.

PODSTAWOWE ZASADY STOSOWANIA

Na temat zasad stosowania nawozów naturalnych można byłoby napisać kilka stron tekstu. Dlatego w trosce o kondycję psychiczną moich Czytelników poruszę tylko najważniejsze sprawy, skupiając się na: (i) terminie stosowania obornika, (ii) sposobie aplikacji gnojowicy i (iii) uwarunkowaniach prawnych.

Optymalizacja terminu stosowania obornika jest wypadkową wielu czynników, w tym pogodowych i natury organizacyjnej, co sprawia, że nie zawsze możliwy jest wybór najlepszej opcji. Jednak z punktu widzenia optymalizacji działania tego nawozu wyróżnia się następujące terminy aplikacji obornika:

Optymalny – zapewniający odpowiednio długi okres rozkładu obornika, a przez to efektywne działanie w okresie wegetacji roślin. Przy takim założeniu obornik można zastosować po zbiorze zbóż, bezpośrednio na ściernisko lub późnym latem. W każdym przypadku po zastosowaniu obornika zalecane jest natychmiastowe wykonanie zabiegu powodującego przykrycie nawozu (podorywka, orka). Wskazana jest pochmurna, lekko przekropna pogoda oraz względnie niska temperatura powietrza.

Dobry – zapewniający efektywne działanie, lecz wymagający uwzględnienia pewnych ograniczeń. Nawożenie należy wykonać późnym latem lub jesienią, przed wykonaniem orki zimowej (lecz nie później niż 30 listopada). Głównym ograniczeniem jest wilgotność gleby. Jeśli gleba jest mokra nawożenie oraz zabiegi wykonane po nawożeniu niszczą strukturę gleby. Zalecane jest zatem stosowanie nawozu tylko na gleby powierzchniowo suche, przy niskiej temperaturze powietrza.

Dostateczny – dopuszczalne stosowanie obornika wiosną do 2-3 tygodni przed sadzeniem ziemniaków, siewem buraków i kukurydzy, lecz efektywność nawożenia jest mniejsza niż w przypadku terminu letnio-jesiennego. Zalecana jest duża wilgotność powietrza, lecz gleba nie powinna być zbyt sucha. Konieczne jest natychmiastowe wykonanie orki. Ze względu na krótki okres od zastosowania nawozu do rozpoczęcia wegetacji roślin obornik powinien być dobrze przefermentowany, aby zapewnić dobrą dostępność składników z nawozu.

Podkreślę kolejny raz – obornik po zastosowaniu powinien być możliwie szybko wymieszany z glebą i to niezależnie od rodzaju gleby i pory roku. Im dłużej pozostaje na powierzchni pola tym większe straty azotu i węgla z nawozu, a przez to mniejsza efektywność plonotwórcza nawozu.

Jak zaznaczyłem wcześniej gnojowica jest nawozem szybkodziałającym, a efekty nawożenia ujawniają się zdecydowanie szybciej niż w przypadku obornika. Możliwe są różne sposoby aplikowania gnojowicy, wśród których wyróżnia się trzy zasadnicze (rycina 1):

A – powierzchniowa, rozbryzgowa. Nawóz jest stosowany równomiernie na powierzchni pola za pomocą wozów asenizacyjnych. W nowoczesnych wozach rozbryzg następuje w pasie kilkunastu metrów. Technika ta nie wymaga specjalnie dużych wymagań sprzętowych. Wadą tej metody są jednak duże lotne straty składników do atmosfery.

B – powierzchniowa, precyzyjna. Nawóz jest umieszczany za pomocą specjalnych węży rozlewowych tuż nad powierzchnią gleby. Metoda ta pozwala na precyzyjne umieszczenie nawozu w określonym miejscu na polu (przykładowo w międzyrzędziach roślin sianych w szerokie rzędy) oraz znaczne ograniczenie emisji lotnych związków do atmosfery.

C – wgłębna. W coraz większej liczbie gospodarstw wykonuje się wgłębną technikę stosowania gnojowicy, zgodnie z którą, nawóz umieszcza pod powierzchnią gleby. Jest to najbardziej efektywna metoda stosowania gnojowicy. Możliwe są różne rozwiązania techniczne, lecz najczęściej używa się specjalistycznego sprzętu wyposażonego w kroje tnące glebę. Zespół dozujący gnojowicę można połączyć z prostym agregatem uprawowym.

Rycina 1. Techniki aplikacji gnojowicy

Ze względu na zagrożenia środowiskowe związane ze stosowaniem nawozów zawierających odchody zwierzęce w Ustawie o Nawozach i Nawożeniu a także w Rozporządzeniach wynikających z przestrzegania tej Ustawy zapisano dość szczegółowo zasady aplikowania nawozów naturalnych. Najważniejsze z tych zasad przedstawiam poniżej:

1. nawozy naturalne mogą być stosowane tylko w okresie od 1 marca do 30 listopada;
2. maksymalna roczna dawka obornika, gnojówki i gnojowicy odpowiada 170 kg N/ha, wprowadzonego w formie tych nawozów;
3. na polach uprawnych po zastosowaniu nawozy należy mieszać z glebą najszybciej jak to jest możliwe ze względów technologicznych;
4. w okresie wegetacji nawozy naturalne w postaci stałej powinno się stosować tylko na trwałych użytkach zielonych i wieloletnich uprawach;
5. należy zachować 20-metrową odległość od stref ujęć wodnych, zbiorników wodnych, cieków i kąpielisk;

Nie wolno stosować nawozów naturalnych:

1. na glebach zalanych wodą, pokrytych śniegiem;
2. na stokach o nachyleniu większym niż 10^o przy braku okrywy roślinnej;
3. w postaci płynnej w całym okresie wegetacji roślin przeznaczonych do bezpośredniego spożycia (warzywa, rośliny jagodowe);
4. w postaci stałej w całym okresie wegetacji roślin, z wyłączeniem trwałych użytków zielnych i roślin wieloletnich

WSPÓŁDZIAŁANIE NAWOZÓW NATURALNYCH I FOSFOROWYCH

Z licznych badań naukowych wynika, że istnieje swoiste współdziałanie między nawozami mineralnymi a naturalnymi, co szczególnie uwidacznia się w odniesieniu do fosforu. Znany i szeroko opisywany w literaturze jest tzw. efekt próchniczny, który polega na zwiększeniu rozpuszczalności związków fosforu mineralnego (z gleby lub/i nawozów) pod wpływem mineralizacji świeżej substancji organicznej (obornik, gnojowica). Schemat tych procesów zamieszczono na rycinie 2.

Rycina 2. Efekt próchniczny a dostępność fosforu mineralnego (Potarzycki, 2012)

To swoiste współdziałanie ma praktyczne znaczenie szczególnie wtedy gdy stosuje się nawozy mineralne o mniejszej rozpuszczalności, takie jak zawierające częściowo rozłożony fosforyt lub fosforyt miękki, gdyż prowadzi do zwiększenia efektywności tej grupy nawozów. Warto o tym pamiętać zwłaszcza w gospodarstwach, w których regularnie stosowane są nawozy typu Lubofos.