Oszczędzaj azot!

Trwający światowy kryzys energetyczny i drastyczne podwyżki cen nośników energii, skutkują m.in. wysokimi cenami nawozów mineralnych, zwłaszcza azotowych. W produkcji polowej konieczne jest więc maksymalne wykorzystanie innych naturalnych jego źródeł. W tej wymianie najcenniejszym komponentem jest obornik, który ma wiele innych walorów agrotechnicznych. Jednak konieczność jego magazynowania, zwykle na otwartej przestrzeni, gdzie duży wpływ mają czynniki pogodowe różnych pór roku, powoduje straty najcenniejszego składnika plonotwórczego – azotu. Przy obecnych jego średnich cenach jednostkowych rzędu 13 zł/kg, trzeba te ubytki ograniczyć do minimum.

Kiedy tracimy azot z obornika?

W klasycznym gospodarstwie rolnym nośnikiem azotu są nawozy mineralne i naturalne – głównie obornik. Jego wartość nawozowa jest pochodną całego procesu pozyskania oraz wpływu przemian wewnętrznych i czynników pogodowych. Nieodzownym elementem są także straty azotu, które zachodzą na wszystkich etapach jego pozyskiwania, tj. podczas gromadzenia, składowania i stosowania.

Trzeci etap jest ważny, lecz nie dominuje w wielkości strat azotu w całym cyklu produkcyjnym nawozu. Na tym etapie w największym stopniu dotyczą one formy amonowej – N-NH₄, azotu mineralnego z obornika – którego udział w całkowitej masie składnika w dojrzałym oborniku kształtuje się w zakresie 10–25%. W urzędowo dozwolonej dawce azotu wynoszącej 170 kg/ha N, wartość strat może wynieść od 17 do 42,5 kg/ha N.

Forma uwodniona azotu amonowego

Ochrona zasobów N-NH₄ wprowadzanych do gleby z obornikiem, sprowadza się w pierwszej kolejności do minimalizacji strat amoniaku. Obecny w oborniku N-NH₄ znajduje się w formie uwodnionej, której koncentracja wzrasta wraz z ubytkiem wody, spowodowanym wzrostem temperatury powietrza. W rozpatrywaniu strat azotu ważnym czynnikiem jest też pierwotny odczyn obornika. Oba elementy można ująć wzorami:

• spadek zawartości wody w oborniku:

NH₄⁺ ↔ NH_3aq + H⁺ ↔ NH_3g

• wzrost pH obornika:

NH₄⁺ + OH^– ↔ NH_3aq + H₂O

aq – woda

g – forma gazowa

Czynniki wpływające na straty azotu z obornika

Stosując obornik należy przeanalizować kilka czynników, które rzutują też na termin i sposób jego zagospodarowania. W pierwszym etapie opracowania planu zagospodarowania obornika rolnik powinien pobrać i przesłać próbki nawozu do laboratorium agrochemicznego i pozyskać co najmniej dane o zawartości tzw. azotu ogólnego (całkowitego), azotu amonowego oraz pH.

W dojrzałym oborniku zawartość N-NH₄ winna się kształtować na poziomie 10% całkowitej masy azotu. Wzrost zawartości tej formy generuje potencjalne straty składnika w postaci amoniaku od zastosowania do wymieszania z glebą. Wzrost ilości N całkowitego w oborniku nie oznacza natomiast wzrostu strat, które wynikają nie tyle ze sposobu zagospodarowania obornika na polu, co z procesów zachodzących w pierwszym okresie po zastosowaniu. Obornik o dużej zawartości suchej masy, co wynika z małej zawartości wody, a taki powstaje w wyniku fermentacji tlenowej na płycie obornikowej, powoduje wzrost strat azotu (tab. 1.).

Ważnym czynnikiem wpływającym na ulatnianie się amoniaku z obornika jest odczyn nawozu. Nawóz składowany na płytach lub w gnojowniach ma pH (mierzone w wodzie) od 7 do 8. Odczyn pomiotu kurzego przekracza 8. Obornik pobierany z obory głębokiej (nie dotyczy wtórnie składowanego na płycie obornikowej) przekracza znacznie tę wartość. Generalnie przyjmuje się pH ok. 7 jako wartość graniczną, powyżej której szybko rosną straty azotu w postaci amoniaku.

Warunki środowiskowe: termin, temperatura, opady

Na wielkość strat azotu z obornika wpływają też warunki środowiskowe, w tym termin stosowania nawozu. Pierwszym elementem jest temperatura powietrza, gdyż straty amoniaku wzrastają proporcjonalnie do jej wzrostu powyżej 0°C. Z tego wynika, że najlepszym terminem stosowania byłaby późna jesień lub zima, wyłączając glebę zamarzniętą. W Polsce prawo zabrania jednak stosowania nawozów naturalnych w tych porach roku, pomimo wzrostu w ostatnim 30-leciu liczby tzw. zim suchych. Ponadto nośnikiem azotu w oborniku jest N-NH₄, którego współczynnik dyfuzji w glebie jest ok. 100-krotnie mniejszy niż N-NO₃.

Zgodnie z prawem, dozwolonymi terminami stosowania obornika są:

• wczesna wiosna, gdy temperatury powietrza szybko rosną,
• późna jesień, gdy temperatury powietrza powoli spadają,
• lato z ekstremalnie wysokimi temperaturami (np. sierpień 2022 r.).

Stosując obornik w tych niekorzystnych termicznie porach roku należy maksymalnie ograniczać czas od zastosowania do przyorania lub wymieszania nawozu z glebą jednym z systemów bezorkowych. Gdy temperatura wynosi od 13–15°C, dla tych prac możliwa jest ok. 6-godzinna zwłoka. W tych warunkach straty amoniaku z obornika narastają liniowo w przedziale od 6 do 24 godz., natomiast lawinowo w kolejnej dobie, dochodząc do 50% masy N-NH₄ (rys. 1.).

Powyżej tego zakresu termicznego straty N z obornika w formie amoniaku wzrastają wykładniczo do wzrostu temperatury. Całkowite straty amoniaku z obornika mogą natomiast wystąpić po kilku dniach od pozostawienia nawozu na polu. Obejmują one nie tylko pierwotny N-NH₄, lecz także część tzw. azotu labilnego, która pozostawała w kontakcie z wilgotną glebą (wartości ± w tabeli).

Lato jest najgorszym produkcyjnie i pod względem środowiskowym terminem stosowania obornika. Niezależnie od pory roku, aby ograniczyć straty azotu z obornika, powinno się wymieszać nawóz z glebą najpóźniej 24 godz. od zastosowania, co nie jest terminem prawnie obligatoryjnym.

Wilgotność powietrza i gleby

Duża wilgotność powietrza w trakcie jesiennego zabiegu, czy przejściowy opad deszczu tuż po zastosowaniu nawozu w lecie, utrzymując lub zwiększając ilość wody w oborniku leżącym na glebie, zmniejsza straty amoniaku. W tym elemencie niedocenianym przez rolników czynnikiem jest szybkość wiatru. Duża jego prędkość podczas stosowania obornika zwiększa straty azotu. Koncentracja amoniaku w powietrzu jest bowiem niska, co zwiększa tzw. gradient dyfuzji NH_3g w glebie i oborniku do atmosfery. Wiatr stymuluje wówczas parowanie wody z obornika. Zwiększając koncentrację NH_3aq w nawozie i zmniejszając ją w powietrzu, potęguje tempo ulatniania się amoniaku do atmosfery.

Większa wilgotność gleby zmniejsza natomiast straty amoniaku pod warunkiem, że wzrasta ona do tzw. polowej pojemności wodnej, a gleba sprawnie gromadzi wodę opadową. Na glebie suchej woda w oborniku jest natomiast wchłaniana przez glebę, co sprzyja powstaniu formy gazowej amoniaku i ulatnianiu się jej do atmosfery, zwiększając straty N.

Czynniki glebowe

Na straty azotu z obornika wpływają też czynniki glebowe, głównie odczyn. W glebie o odczynie zasadowych (pH > 7,2) dominuje jon OH^–, który wykazuje chemiczne pokrewieństwo do kationu H⁺. W konsekwencji kation NH₄⁺ rozkłada się na cząsteczki NH₃ i H₂O. Powstały amoniak w roztworze glebowym przy spadku wilgotności przechodzi w formę gazową i ulatnia się do atmosfery. Z tego samego powodu nie wolno gleby wapnować tuż przed i po zastosowaniu obornika.

W grupie czynników środowiskowych także gatunek gleby wpływa na wielkość strat azotu z obornika. Wzrost zawartości cząstek ilastych zwiększa potencjał gleby do wiązania kationu NH₄⁺, dlatego straty amoniaku z gleby piaszczystej, ubogiej w te formy uziarnienia, są większe niż z gliniastej. Wynika z tego ważne zalecenie agrotechniczne – mieszania obornika na glebie piaszczystej na większą głębokość.

Ważna rola pługa w ograniczeniu strat azotu

Najlepszym narzędziem do kontroli strat amoniaku w glebie z obornika jest pług. Zadaniem tego narzędzia w tym przypadku jest ograniczenie kontaktu nawozu z powietrzem i zachowanie jego pierwotnej wilgotności. To zadanie wskazuje na celowość przyorania obornika zaraz po zastosowaniu. Jednocześnie zawarty w nawozie kation NH₄⁺ ulega utlenieniu do azotanu (N-NO₃) lub zostaje skonsumowany przez dynamicznie wzrastającą populację mikroorganizmów, doprowadzając do mocnego zawężenia proporcji C: N w oborniku, albo jon ten będzie związany w glebowym kompleksie sorpcyjnym.

Drugim zadaniem pługa, czego nie jest w stanie osiągnąć inne narzędzie do podstawowej uprawy gleby, jest dokładne przykrycie resztek pożniwnych. Ścierń pozostawiona na polu bez precyzyjnego podcięcia i przykrycia funkcjonuje jak swoisty komin, przez który ulatnia się do atmosfery para wodna i amoniak. Na stanowisku po pszenicy jest ich ok. 600/m² (liczba źdźbeł). Żaden zabieg uprawowy mieszający glebę nie prowadzi do całkowitego przykrycia ścierni, zatem generuje straty azotu z obornika.

Systemy bezorkowe: najlepsze narzędzie

W zagospodarowaniu obornika w bezorkowej uprawie gleby najlepszym z badanych narzędzi, tj. gruber, brona rotacyjna, brona zębowa i brona talerzowa, jest ta ostatnia, która znacznie zmniejsza straty amoniaku, lecz są one i tak 2–3-krotnie większe w porównaniu z działaniem pługa. Sterując kątem nachylenia talerzy można jednak zwiększyć przykrycie ścierni glebą, a dodając do tego zestawu wał strunowy, który zwiększa kontakt wzruszonej gleby z podłożem i przykrycie ścierni, można ograniczyć te straty do 50% w stosunku do efektu uzyskiwanego z orki (rys. 2.).

Mineralizacja i humifikacja bez uwsteczniania obornika

Dobre przykrycie obornika glebą pobudza mikroorganizmy do aktywności, w tym do mineralizacji i humifikacji wprowadzonej do gleby materii organicznej. Azot mineralny (N-NH4) z obornika może jednak zostać biologicznie uwsteczniony przez mikroorganizmy. Proces ten zachodzi np. na stanowiskach po zbożach. Zależnie od sposobu ich zbioru, na polu – łącznie z resztkami korzeniowymi, pozostaje 3–4 t/ha s.m. organicznej, która charakteryzuje się szerokim stosunkiem C: N (ponad 60: 1) oraz dużą zawartością ligniny. Są to główne substraty do produkcji próchnicy w glebie. Ponadto obornik wprowadzony do gleby po żniwach powinien zachować, m.in. dużą, naturalną zawartość N mineralnego oraz naturalną wilgotność.

W tym celu, w pierwszym etapie transformacji obornika w glebie, który zachodzi w wierzchniej warstwie gleby ok. 6–8 tygodni, konieczne jest wykonanie uprawek przedsiewnych, które ograniczą straty wody z powierzchniowej warstwy gleby oraz likwidują wschody osypanych nasion.

Warto też zwrócić uwagę na wariant powtórnego wymieszania gleby na głębokość 4–6 cm większą niż poprzednio. W ten sposób częściowo rozłożony obornik i resztki pożniwne zostaną wymieszane z większą masą gleby, co intensyfikuje procesy mineralizacji i humifikacji oraz działanie strukturotwórcze nawozu. Jest to także pierwszy termin, w którym można regulować odczyn gleby pod warunkiem, że nie jest silnie zakwaszona.

prof. Witold Grzebisz, UP Poznań

Fot. Biernacki, Grzebisz