Raport naukowy z trzech regionów świata, w których uprawia się kukurydzę, stwierdza ogromne zaburzenia równowagi w stosowaniu nawozów azotowych. Powoduje to niedobory na jednych obszarach i prowadzący do skażeń środowiska nadmiar na innych. (© USDA)

Te i inne negatywne oddziaływania na środowisko doprowadziły część naukowców i decydentów politycznych do apelu o zmniejszenie zużycia nawozów sztucznych. Jednakże opublikowany w czerwcowym Science raport międzynarodowego zespołu ekspertów z zakresu ekologii i rolnictwa ostrzega przed uniwersalnym, jednakowym dla wszystkich, podejściem do zagadnienia światowej produkcji żywności.

„Większość systemów rolniczych ewoluuje od punktu „za mało” w kierunku punktu „za dużo” jeśli chodzi o dowóz składników pokarmowych do uprawianej gleby. Oba ekstrema niosą ze sobą poważne koszty środowiskowe i zagrożenia dla zdrowia ludzkiego,” mówi autor prowadzący Peter Vitousek, profesor biologii na Uniwersytecie Stanford.

„W niektórych rejonach świata, włączając w to dużą część Chin, stosuje się o wiele za dużo nawozów”. Natomiast w sub-Saharyjskiej części Afryki, gdzie 250 milionów ludzi pozostaje chronicznie niedożywionych, dowóz azotu, fosforu i innych składników pokarmowych nie pozwala na utrzymanie żyzności gleby.

 

Chiny i Kenia

W raporcie Science porównano zużycie nawozów w trzech rejonach świata, w których uprawia się kukurydzę: północnych Chinach, zachodniej Kenii i północnym obszarze środkowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych.

W Chinach, gdzie produkcja nawozów sztucznych jest dotowana przez państwo, średni plon kukurydzy w 2005 roku wynosił 198% plonu z 1977 roku. W tym samym czasie zużycie nawozów azotowych wzrosło według statystyk państwowych o dramatyczne 271%. „Dowóz składników pokarmowych na wielu polach [w Chinach] znacznie przekroczył wartości notowane w USA i Europie Północnej – i duża część nadmiaru składników pokarmowych przedostaje się do środowiska, pogarszając jakość wody i powietrza,” piszą autorzy raportu.

Współautor F.S. Zhang wraz z zespołem z Chińskiego Uniwersytetu Rolniczego przeprowadził badania w dwóch regionach północnych Chin charakteryzujących się intensywnymi metodami uprawy i związanym z tym nadmiernym zużyciem nawozów sztucznych. Wyniki badań wykazały, że rolnicy w północnych Chinach stosują rocznie około 588 kg/ha nawozów azotowych – z czego około 227 kg/ha nadmiaru przedostaje się do środowiska. Zdaniem Zhang’a zużycie nawozów azotowych mogłoby być zmniejszone o połowę bez wywoływania strat w plonach czy pogorszenia jakości ziarna przy jednoczesnej redukcji strat azotu o ponad 50%.

Dokładnie na drugim biegunie znajdują się biedne kraje Afryki sub-Saharyjskiej takie jak Kenia i Malawi. Z badania Pedro Sanchez’a z 2004 roku przeprowadzonego na obszarze zachodniej Kenii wynika, że tamtejsi rolnicy stosowali jedynie ok. 7 kg nawozów azotowych na hektar rocznie – czyli mniej niż 1% całkowitego zużycia nawozów przez rolników chińskich. W Kenii, dokładnie odwrotnie niż w Chinach, uprawiana gleba cierpi na roczne straty azotu netto wysokości ok. 52 kg/ha, który jest wynoszony z pól razem z plonami.

„Afryka to zupełnie inny przypadek niż Chiny,” mówi Sanchez, kierownik jednostki rolnictwa tropikalnego w Instytucie Ziemi na Uniwersytecie Columbia. „Inaczej niż większości regionów świata, plony w Afryce sub-Saharyjskiej nie zwiększyły się znacznie. Dowóz azotu nie pozwala na utrzymanie żyzności gleby i wykarmienie ludności. Nie mamy tu więc do czynienia ze skażeniem środowiska nadmiarem składników pokarmowych, lecz z ich wyczerpywaniem.

 

---

USA i Europa

Kontrast między Kenią i Chinami jest dramatyczny i zdaniem autorów raportu będzie wymagał szerokiej gamy rozwiązań. Jednocześnie wierzą oni, że zmiany na dużą skalę są możliwe i podają jako przykład zredukowanie nadmiaru azotu w Europie północnej w wyniku wprowadzania od lat osiemdziesiątych coraz bardziej rygorystycznych regulacji państwowych i wspólnotowych.

Na obszarze środkowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych przenawożenie jest normą od lat siedemdziesiątych do połowy lat dziewięćdziesiątych. W tym czasie tony nadmiarowego azotu i fosforu spływały dorzeczem Mississippi, by w końcu wpływać do Zatoki Mekszykańskiej. Tam ogromny napływ składników pokarmowych powodował masowe kwitnięcie wód – gwałtowny rozwój glonów. W czasie rozkładu wykorzystują one ogromne ilości tlenu rozpuszczonego w wodzie, tworząc w Zatoce sezonowe „martwe strefy”, które w niektórych latach bywają większe niż stan Connecticut.

Począwszy od 1995 roku zaburzenie równowagi składników pokarmowych, głównie fosforu, zostało ograniczone, częściowo z powodu wprowadzenia lepszych praktyk i techniki rolniczej pozwalających na wzrost plonów. Jak pokazują statystyki, w latach 2003-2005 roczne plony kukurydzy na środkowo-zachodnim obszarze USA i w północnych Chinach były niemal jednakowe, mimo iż rolnicy Państwa Środka stosowali sześciokrotnie więcej nawozów azotowych niż ich amerykańscy odpowiednicy, generując jednocześnie 23 razy większe straty tego składnika pokarmowego.

„Farmerzy amerykańscy stosują obecnie nawozy w bardziej wydajny sposób,” mówi współautorka Rosamond Nayol, kierownik Programu Bezpieczeństwa Żywności i Środowiska w Stanford. Jednak problemy środowiskowe nie zniknęły. „W Zatoce Meksykańskiej nadal powstaje martwa strefa z powodu nieprzerwanego napływu nawozów i odchodów z intensywnej produkcji zwierzęcej.”

 

---

Mało azotu w Afryce

Zdaniem autorów podstawowym wyzwaniem w Afryce sub-Saharyjskiej jest podniesienie produktywności rolnictwa i poprawa żyzności gleby. Aby jemu sprostać, Sanchez proponuje wprowadzenie dopłat do zakupu nawozów i nasion dobrej jakości dla zubożonych rolników. „W 2005 roku Malawi stanęło w obliczu poważnego deficytu żywności. W jego wyniku rząd rozpoczął program subsydiowania nawozów i nasion kukurydzy. W ciągu zaledwie czterech lat produkcja potroiła się, a Malawi stało się rzeczywistym eksporterem kukurydzy.”

„Produkcja żywności jest sprawą priorytetową,” dodaje współautor G. Philip Robertson, profesor nauk o roślinach uprawnych i glebie na Uniwersytecie Stanowym Michigan. „Unikanie nędzy głodu jest i powinno pozostać światowym priorytetem ludzkości. Ale powinniśmy znaleźć sposoby osiągania tego celu bez poświęcania innych kluczowych aspektów dobrostanu ludzkości, wśród nich czystego środowiska. Nie musi to być wybór na zasadzie albo – albo.”

Autorzy raportu przywołują liczne metody zmniejszania zanieczyszczenia środowiska w krajach, w których występuje problem przenawożenia. „Niektóre z nich jak na przykład bardziej precyzyjne czasowo i miejscowo umieszczanie nawozów, modyfikacja diet inwentarza żywego czy zachowanie lub odtwarzanie naturalnych stref wegetacyjnych na brzegach pól, można stosować już teraz.”

Opracowywanie zrównoważonych rozwiązań dla rolnictwa będzie jednocześnie wymagało o wiele większej ilości danych naukowych. „Brak efektywnej polityki działania można po części przypisać brakowi danych dobrej jakości z gospodarstw dotyczących nakładów i strat składników pokarmowych w perspektywie czasu,” mówi Alan Townsend, współautor raportu i profesor nadzwyczajny ekologii i biologii ewolucyjnej na Uniwersytecie Colorado-Boulder. „Zarówno Chiny jak i Unia Europejska wspierają badania naukowe w zakresie rolnictwa, które dostarczają odpowiednich informacji o bilansie składników pokarmowych. Jednak w Stanach Zjednoczonych szczególnie brakuje długoterminowych danych pochodzących z dobrze zaprojektowanych projektów naukowych.”

Ale nawet w Europie, z dobrze rozwiniętymi programami naukowymi dotyczącymi bilansów składników pokarmowych oraz rygorystyczną polityką zmierzającą w kierunku ograniczenia ich odpływu z terenów rolniczych, skażenie azotem pozostaje na wysokim poziomie. „Problem zmniejszenia nadmiernego napływu azotu do wód nie jest łatwo rozwiązać,” mówi Penny Johnes, kierownik Centrum Badań Ekosystemów Wodnych na Uniwersytecie Reading w Wielkiej Brytanii, współautor raportu. „Społeczeństwo musi podjąć pewne trudne decyzje o modyfikacji praktyk rolniczych, jeśli możliwe ma być osiągnięcie realnej i ekologicznie istotnej redukcji strat azotu.”

Jak mówi Vitousek, ważną kwestią jest uniknięcie w dłuższej perspektywie czasu podążania rolnictwa Afryki sub-Saharyjskiej tą samą ścieżką od deficytu do nadmiaru jaką przeszło rolnictwo chińskie, amerykańskie czy europejskie. „Przeszłości nie można zmienić, ale przyszłość może i powinna być zmieniona. Systemy rolnicze nie są skazane na marsz od deficytu do nadmiaru. Natomiast faktem jest, że opracowanie systemów intensywnych, zapewniających wystarczające plony i jednocześnie ograniczające do minimum ich oddziaływanie środowiskowe, będzie wymagało o wiele większego wysiłku.”

 

Pozostali współautorzy raportu Science: Tim Crews, Prescott College; Mark David, Uniwersytet Illinois, Urbana-Champaign; Laurie Drinkwater, Uniwersytet Cornell; Elisabeth Holland, Narodowe Centrum Badań Atmosfery; John Katzenberger, Aspen Global Change Institute; Luiz Martinelli, Uniwersytet São Paulo, Brazylia; Pamela Matson, Uniwersytet Stanford; Generose Nziguheba, Uniwersytet Columbia; Dennis Ojima, The Centrum Nnauki H. John Heinz III, Ekonomia i Środowisko; i Cheryl Palm, Uniwersytet Columbia.

Praca na bazie dyskusji w Aspen Global Change Institute wspieranej przez NASA, Fundację William and Flora Hewlett, i Fundację David and Lucile Packard i spotkania Międzynarodowej Inicjatywy Azotowej sponsorowanej przez Komitet Naukowy ds. Problemów Środowiska.

 

Stanford University, „Massive Imbalances Found In Global Fertilizer Use, Resulting In Malnourishment, In Some Areas And Serious Pollution Problems In Others”, ScienceDaily
Opracowanie: Wanda Cegiełkowska