Znižovanie bilančného prebytku dusíka z pohľadu ochrany podzemných vôd
Znečisťovanie podzemných vôd dusičnanmi je pretrvávajúcim environmentálnym problémom, ktorý sa zvyčajne spája s poľnohospodárskymi činnosťami. Hoci opatrenia prijaté v zmysle požiadaviek smernice EÚ o dusičnanoch č. 91/676/EHS (ďalej len dusičnanová smernica) platia na Slovensku už takmer 20 rokov, ich vplyv na zlepšenie kvality podzemných vôd sa zatiaľ výrazne neprejavil.
S cieľom znížiť neproduktívne straty živín (najmä dusíka), Európska komisia podporuje ďalšie znižovanie používania hnojív, čo jasne naznačuje aj Stratégia EÚ „Z farmy na stôl“ (KOM(2020) 381).
Základným východiskom zlepšovania stavu vôd je realizácia opatrení, ktoré sa v zmysle požiadaviek dusičnanovej smernice primárne sústreďujú do zraniteľných oblastí. Pokiaľ prijaté opatrenia neznižujú koncentráciu dusičnanov v podzemných vodách, je potrebné prijať dodatočné opatrenia, alebo zvyšovať účinnosť existujúcich opatrení (čl. 5, ods. 5 smernice č. 91/676/EHS).
Prevažne stabilný trend koncentrácie dusičnanov v podzemných vodách, ktorý vyplýva z informácií poslednej národnej správy o implementácii dusičnanovej smernice v roku 2020, nemusí vždy znamenať, že existujúce opatrenia v poľnohospodárstve sú nedostatočné. Nakoľko vývoj koncentrácie dusičnanov v podzemnej vode je ovplyvňovaný aj vlastnosťami pôdno-horninového prostredia, realizované opatrenia sa často krát prejavujú v zmenách kvality podzemných vôd s istým oneskorením a neraz aj s rozdielnym výsledkom.
Z toho dôvodu pre objektívne zdôvodnenie revízie opatrení je potrebné získavať a následne využívať také informácie, ktoré príčiny stagnácie resp. nárastu koncentrácie dusičnanov v podzemnej vode bližšie objasňujú.
Regulácia vstupov dusíka a jeho bilančného prebytku – štandardný spôsob znižovania vstupu dusíka do vôd
Z pohľadu znečisťovania vôd dusíkom (dusičnanmi) je rozhodujúce množstvo nevyužitého dusíka, ktorý môže byť vyplavený. Hrubá bilancia dusíka (vzťahovaná k povrchu pôdy) sa síce bežne používa ako indikátor environmentálneho tlaku poľnohospodárstva avšak vo vzťahu k znečisťovaniu vôd slúži skôr ako orientačný ukazovateľ pre hodnotenie potenciálnych strát tejto živiny. A hoci v podmienkach Slovenka sú hodnoty hrubej bilancie dusíka na národnej resp. regionálnej úrovni nižšie ako v krajinách s intenzívnym poľnohospodárstvom a modelované straty dusíka vyplavením sa ukazujú ako uspokojivé, nadlimitné resp. zvyšujúce sa koncentrácie dusičnanov v mnohých monitorovacích lokalitách podzemných vôd si vyžadujú efektívnejšie riešenie tohto problému. Treba pripomenúť, že nadmerná záťaž pôdy živinami má aj v podmienkach Slovenska oblastný/lokálny charakter a spravidla sa vzťahuje na pozemky ornej pôdy.
Hoci čistá bilancia dusíka - po odpočte jeho plynných strát, je objektívnejším ukazovateľom strát tejto živiny do podzemných vôd než hrubá bilancia, koncentrácia dusičnanov v presakujúcej vode je bezprostredným indikátorom pre objektívne posúdenie dostatočnosti resp. účinnosti prijatých opatrení.
V tejto súvislosti treba pripomenúť, že rovnaké bilančné prebytky dusíka alebo dokonca množstvá vyplaveného dusíka (vyjadrené v kilogramoch na hektár) môžu viesť k celkom odlišným koncentráciám dusičnanov vo vode ktorá presakuje pôdou, čo je ovplyvnené tak množstvom infiltrovanej vody do pôdy ako aj rozsahom odbúravania dusičnanového dusíka procesom denitrifikácie.
V závislosti od uvedených podmienok, hodnoty čistej bilancie dusíka nad 20 kg.ha-1 môžu v závislosti od podmienok prostredia viesť k zvyšovaniu resp. k stagnácii koncentrácie dusičnanov v podzemných vodách.
Hoci redukčné prostredie podzemných vôd tiež umožňuje odbúravanie dusičnanov, kapacita tohto mechanizmu je vyčerpateľná. Z toho dôvodu, mechanizmus zrieďovania predstavuje najdostupnejší spôsob znižovania nadmernej koncentrácie dusičnanov v podzemnej vode.
Uplatnenie konceptu „kritické limity – kritické straty – kritické vstupy“
Je zrejmé, že efekt opatrení realizovaných v poľnohospodárstve sa v konečnom dôsledku vždy prejaví v koncentrácii dusičnanov vo vode vstupujúcej do podzemných vôd. Z toho dôvodu možno túto koncentráciu možno považovať za „kritický limit“ (vyjadrený v mg.l-1 NO3) , od ktorého je potrebné spätne odvodzovať straty dusíka resp. „kritické straty“ (vyjadrené v kg.ha-1) a vstupy dusíka v hnojivách resp. „kritické vstupy“ (vyjadrené v kg.ha-1).
Územia s koncentráciou dusičnanov v podzemných vodách nad 50 mg.l-1 alebo nad 39,99 mg.l-1 (teda ≥ 40 mg.l-1) so stúpajúcim trendom sú jednoznačne zaraďované do zraniteľných oblastí. Analogicky, pri znižovaní intenzity hnojenia je potrebné venovať pozornosť koncentrácii dusičnanov vo vode vstupujúcej do podzemných vôd.
Množstvo dusíka, ktoré treba znížiť na dosiahnutie limitu koncentrácie vylúhovania dusičnanov 40 mg.l-1 možno považovať za určitú záruku dosiahnutia potrebnej účinnosti súčasných/budúcich opatrení v poľnohospodárstve (Obr. 1). Naopak, použitie limitu dusičnanovej smernice (50 mg.l-1) v tomto prípade nevytvára priestor zrieďovanie už nadlimitne znečistených podzemných vôd.
Obrázok 1: Oblasti využívanej poľnohospodárskej pôdy kde koncentrácia dusičnanov v presakujúcej vode prekračuje 40 mg.l-1
Priemerné množstvo dusíka v priemyselných hnojivách, ktoré je potrebné znížiť na dosiahnutie uvedenej koncentrácie dusičnanov vo vode vstupujúcej do podzemných vôd v týchto oblastiach je 16 kg.ha-1.
Možnosti ekologického poľnohospodárstva a pestovania ozimných medziplodín pri znižovaní vyplavovania dusíka
Zníženie spotreby dusíkatých hnojív a následných strát dusíka vyplavením možno dosiahnuť aj prechodom z konvenčného na ekologické poľnohospodárstvo. Keďže v ekologickom poľnohospodárstve na Slovensku prevládajú trvalé trávne porasty, možno predpokladať, že nárast ekologického poľnohospodárstva výrazne nezníži celkovú spotrebu dusíkatých hnojív, tak ako sa očakáva aj s stratégii EÚ „Z farmy na stôl“. V produkčných oblastiach v teplých a suchších klimatických podmienkach s vysokým stupňom zornenia, kde vyššie hodnoty bilančného prebytku dusíka sa vyskytujú najčastejšie, je podiel ekologického poľnohospodárstva relatívne nízky (Obr. 2). Aby tento systém hospodárenia prispieval aj k znižovaniu strát dusíka vyplavovaním, musel by sa viac rozširovať na ornej pôde produkčných oblastí, čo sa nateraz javí ako málo pravdepodobné.
Obrázok 2: Podiel výmery ekologického poľnohospodárstva na využívanej poľnohospodárskej pôde Slovenska v roku 2018
Nakoľko vyplavovanie dusíka do podzemných vôd sa v podmienkach strednej Európy vyskytuje predovšetkým v jesenno-jarnom období, pestovanie ozimných medziplodín je ďalším z odporúčaných spôsobov znižovania vstupu reziduálneho dusíka v pôde do podzemných vôd a to najmä na pozemkoch, kde po zbere medziplodiny nasledujú jarné plodiny. Treba však pripomenúť, že vyššie hodnoty bilančného prebytku dusíka sú často krát pozorované v teplých nížinných oblastiach ako dôsledok výskytu klimatického a pôdneho sucha, ktoré môže ovplyvňovať aj kompletnosť a vývoj porastov vysievaných medziplodín – čo je významný faktor z hľadiska príjmu reziduálneho dusíka z pôdy.
