Environmentálne aspekty v chove hospodárskych zvierat
V súčasnosti sa v krajinách s vyspelým poľnohospodárstvom intenzívne diskutuje o potrebe dosiahnuť jeho trvalej udržateľnosti. Udržateľný rozvoj má tri rozmery ekonomický, sociálny a environmentálny. To znamená, že poľnohospodárstvo má plniť okrem produkčnej a sociálnej funkcie aj funkciu ekologickú. Moderné chovy zvierat zavádzajú postupy rešpektujúce požiadavky zvierat a limituje negatívne dopady na životné prostredie. Týmito postupmi sa často dosiahnu, nie len environmentálne benefity, ale aj zlepšenie zdravotného stavu a úžitkovosti zvierat a v konečnom dôsledku zlepšenie kvality produktov. Väčšina opatrení týkajúcich sa ochrany životného prostredia z chovov hospodárskych zvierat (HZ) je zameraná na ochranu vôd, ale vyvíja sa na chovateľov tlak aj na znižovanie negatívneho účinku na ovzdušie.
Ústredným environmentálnym problémom v chove hospodárskych zvierat je metabolizovanie krmiva a následná produkcia exkrementov. Z toho vyplýva, že environmentálny problém v chove zvierat je v kvalite krmiva podávaného zvieratám, potom v a zložení hnoja, metódach jeho odstraňovania zo systému ustajnenia, skladovania a úprave hnoja a napokon rozhadzovaní hnoja na pôdu. Významným environmentálnym aspektom je vysoká koncentrácia zvierat v poľnohospodárskej oblasti s vysokou produkciou hnoja, čo by mohlo spôsobiť, že prísun minerálov a živín z hnoja do pôdy by mohol prevyšovať požiadavky pestovaných plodín alebo pastvín.
Druhým environmentálnym problémom v chove zvierat sú emisie z chovu. Sú to emisie skleníkových plynov oxidu uhličitého (CO2), metánu (CH4) a oxidu dusného (N2O) a amoniaku (NH3), ktorý spôsobuje kyslé dažde. Hoci patria tieto plyny medzi prirodzené zložky ovzdušia, ich súčasný obsah v atmosfére je významne ovplyvnený ľudskou činnosťou. Tvorba týchto plynov je daná emisným faktorom pre jednotlivé zvieratá vyjadrený množstvom produkovaného plynu v kg za rok jedným zvieraťom (EF). Na základe emisných faktorov počtu zvierat sa stanovuje emisia daného plynu zo živočíšnej výroby.
Ochrana vôd pred znečistením hospodárskymi hnojivami
Chov HZ, sa pri nesprávnej manipulácii s exkrementmi, ktoré produkujú, môže stať znečisťovateľom vodných zdrojov, či už povrchových alebo spodných. Vysoká koncentrácia zvierat na jednom mieste môže predstavovať riziko pre bodové znečistenie vodných zdrojov. Podobné nebezpečia vznikajú aj zo skládok maštaľného hnoja, hnojovice, prípadne močovky. Hlavnými zdrojom znečistenia sú dusíkaté látky, ktoré prenikajú z hospodárskych hnojív do vody. Možné je aj znečistenie vodných zdrojov patogénnymi mikroorganizmami a inými zdravie ohrozujúcimi živými organizmami. Príčinou takéhoto znečisťovania je nesprávne skladovanie a využívanie hospodárskych hnojív. Preto je potrebné tieto činnosti zamerať na to, aby sa minimalizovalo nebezpečenstvo znečistenia vôd. Stanovuje ich Správna poľnohospodárska prax, ktorá je základným prvkom BAT techník.
Znečisťovaním vôd dusičnanmi z poľnohospodárskych zdrojov sa zaoberá európska legislatíva (Smernica č. 676/1991/EHS týkajúca sa ochrany vôd pred znečistením spôsobeným dusičnanmi z poľnohospodárskych zdrojov) aj naša legislatíva (zákon 364/2004 Z. z. vodný zákon v znení neskorších predpisov a Zákon 136/2000 Z. z. o hnojivách v znení neskorších predpisov). Stanovujú sa v nej požiadavky na ochranu vôd a vodných ekosystémov. Jej cieľom je zachovanie alebo zlepšenie stavu vôd pre ich trvalé využívanie. Vymedzuje práva a povinnosti osôb, či už právnických alebo fyzických, ktoré manipulujú s hospodárskymi hnojivami. Sklady pre hospodárske hnojivá musia zabezpečiť jeho uskladnenie ekologicky bezpečným spôsobom bez spôsobenia škody na pôde, vodných zdrojoch a poľnohospodárskej výrobe. Podobne sa musí zabezpečiť aj jeho preprava, ktorá nebude predstavovať ohrozenie znečistenia vôd či životného prostredia.
Legislatívou (nariadenie vlády SR 174/2017 Z. z. ktorým sa ustanovujú citlivé oblasti a zraniteľné oblasti v znení nariadenia vlády SR 62/2022 Z. z.) sú stanovené oblasti Slovenska, kde voda v zdroji ma obsah dusíka 50 mg.l -1 alebo sa tejto hodnote približuje. Sú to všetky oblasti v blízkosti vodných tokov, nádrží a podzemných vodných zdrojov. Na týchto územiach je legislatívou stanovený prísnejší režim hospodárenia. Týka sa to skladovania hospodárskych hnojív a používanie dusíkatých hnojivých látok, medzi ktoré patria aj hospodárske hnojivá.
Ak sa má predísť rizikám znečistenia vodných zdrojov zo skladovania hospodárskych hnojív je ich treba skladovať v zariadeniach na tento účel určených, ktoré vyhovujú z hľadiska hygienického, zooveterinárneho, stavebného i ekologického. Musia byť nepriepustné po absolvovaní skúšok tesnosti. Ich kapacita má byť na skutočnú produkciu hnoja či už pevného alebo tekutého v podniku a mala by byť na dobu minimálne 6 mesiacov.
Pre skladovanie maštaľného hnoja sú vhodnejšie farmové hnojiská, ktoré sú obyčajne lepšie vybavené v porovnaní s poľnými. Pri skladovaní vyteká z maštaľného hnoja tekutina - hnojovka, ktorá musí byť kanalizačným systémom odvedená do skladovacej nádrže. Množstvo vytečenej hnojovky z hnoja je závislé od obsahu sušiny v čerstvom hnoji, skladovacej výšky a pri nezastrešenom hnojisku aj od množstva zrážok. Skladovacie nádrže na hnojovicu musia byť vybavené miešacím zariadením pre homogenizáciu s nepriepustným výdajným miestom pre prečerpávanie hnojovice do prepravných a aplikačných mechanizačných prostriedkov a musia byť zabezpečené proti preplneniu a prenikaniu povrchových vôd do skladovacej nádrže.
Skladovanie maštaľného hnoja voľne na poľnohospodárskej pôde by malo byť výnimočné, avšak je možné ho týmto spôsobom skladovať za predpokladu, že je zhrnutý do súvislej hromady, zabezpečený voči vytekaniu hnojovky a jej rozptyľovaniu po okolí. V zraniteľných oblastiach sa môže voľne skladovať len na pozemkoch zaradených v nízkom alebo strednom stupňom obmedzenia aplikácie dusíkatých hnojív ak sa zabezpečí, že nepríde k znečisteniu povrchových vôd alebo podzemných vôd. Maštaľný hnoj sa môže v zraniteľných oblastiach na nespevnenú voľnú skládku ma poli vyviezť až po trojmesačnom skladovaní na pevnej podložke na farme, keď je už z neho vytečená hnojovka. Maštaľný hnoj z hlbokej podstielky, z podstielaného ustajnenia, kde odteká močovka, ktorá sa oddelí od maštaľného hnoja už v maštali a tam kde sa podstiela 6 kg slamy na dobytčiu jednotku za deň nie je potrebné skladovať 3 mesiace na pevnej podložke, ale môže sa vyviezť hneď na nespevnené poľné hnojisko. Voľná skládka v zraniteľnej oblasti nesmie byť dlhšie ako 8 mesiacov a toto miesto sa môže znovu použiť na skladovanie hnoja až po 4 rokoch. Pri svahovitosti parcely do 3° musí byť vzdialenosť voľnej skládky od povrchového vodného zdroja najmenej 100 m. Pri svahovitosti parcely nad 3° sa v zraniteľných oblastiach nesmie zriaďovať voľná skládka hnoja. Ďalej sa nesmie zriaďovať na pôde trvalo zamokrenej, s hladinou podzemnej vody vyššou ako 0,6 m, v inundačnom území vodného toku, v okolí odkrytých podzemných vôd, a na zrnitostne ľahkých pôdach.
Emisie z chovu zvierat
Pri emisiách sa najväčšia pozornosť venuje amoniaku, ako hlavnému znečisťovateľovi ovzdušia, pretože sa uvoľňuje do ovzdušia v najväčších množstvách. Z dlhodobého časového horizontu bolo ťažisko informácií o znižovaní emisií z ustajňovania hospodárskych zvierat priklonené emisii amoniaku. V posledných rokoch sa začala venovať značná pozornosť aj metánu.
Emisie amoniaku sú determinované produkciou celkového dusíka. Z produkcie celkového dusíka predstavuje amoniakálny 60 % pri hovädzom dobytku a 70 % pri ošípaných a hydine. To znamená, že keď krava vylúči za rok 105 kg dusíka, 63 kg je amoniakálneho, prasnica vylúči za rok 35 kg dusíka, z čoho je 25 kg amoniakálneho. Nositeľom amoniaku je moč, v ktorom je viac ako 90 % celkového vylúčeného amoniakálneho dusíka. Zdrojom jeho emisií je rozklad organických látok obsiahnutých v exkrementoch. Močovina v moči je prostredníctvom enzýmu ureázy hydrolyzovaná a premieňaná na amoniak a oxid uhličitý. Na uvoľňovanie amoniaku má okrem vlastností výkalov ako je pH a teplota, pomer C:N, množstvo degradovateľných proteínov, obsah sušiny, vplyv i veľkosť emitujúcej plochy, rýchlosť prúdenia, teplota a relatívna vlhkosť vzduchu nad touto plochou, intenzita výmeny vzduchu v maštali a materiál podstielky.
Emisie amoniaku z exkrementov vznikajú od ich vylúčenia zvieraťom až po ich zapracovanie do pôdy. To znamená, že vznikajú už v maštali pri zbere exkrementov, ich odstraňovaní z maštale, pri skladovaní a pri aplikácii do pôdy. Najvyššie straty amoniakálneho dusíka z hnoja sú pri aplikácii na pôdu, pričom sú vyššie z maštaľného hnoja ako z hnojovice. Uplatnením nízko emisných techník (BAT- Best Available Techniques v preklade najlepšie dostupné techniky) pri kŕmení, ustajnení, skladovaní hnoja a jeho aplikácii na pôdu je možné znížiť emisie amoniakálneho dusíka primerane ku skutkovému stavu (Vestník MŽP SR 5/2008).
Opatrenia na znižovanie vplyvu chovu zvierat na prostredie a emisií amoniaku sa začínajú už pri kŕmení, ovplyvňovaním množstva exkrementov a ich zloženia. Zvieratá rastlinné bielkoviny transformujú na živočíšne, pričom iba časť rastlinného dusíka je využitá na živočíšne produkty. Väčšina spotrebovaného dusíka je zvieratami vylučovaná v exkrementoch. Hoci vylučovaniu dusíka dodávaného v krmivách sa nedá vyhnúť, riadením kŕmenia bielkovín a aminokyselín sa dá dosiahnuť zníženie množstva dusíka, ktorý skončí v exkrementoch a slúži ako zdroj emisií amoniaku. Optimalizáciou výživy je potrebné prispôsobiť krmivá a ich zloženie požiadavkám zvierat v rôznych štádiách chovu tak, aby bolo množstvo dodanej energie, dusíkatých látok, minerálov, stopových prvkov a vitamínov čo najefektívnejšie využívané pre rast, produkciu a reprodukciu. Prvým opatrením pre znižovanie emisií amoniaku je minimalizovanie tvorby hnoja a znižovanie obsahu dusíka v exkrementoch. Opatrenia v oblasti výživy zvierat poskytujú nákladovo najúčinnejšie možnosti znižovania emisií amoniaku, ktorými je možné znížiť jeho emisie až do 50 %.
Z exkrementov uniká amoniak už v maštali. V lete pri vyšších teplotách sú emisie amoniaku vyššie ako v zime. Pri zvýšení vonkajšej teploty o 1 C sa emisie z ustajnenia kráv zvýšia o 2,6 %. Podstielka viaže na seba amoniak a znižuje jeho emisie. Kilogram slamy dokáže absorbovať 2-5 g amoniaku. Pri častejšom odstraňovaní hnoja z maštale a čistejších podlahách sú emisie amoniaku nižšie. Zmenšenie povrchu hnoja a zníženie prúdenia vzduchu, prípadne ochladzovanie hnojovice prispeje k nižším emisiám amoniaku. Oddeľovanie moču od hnoja spomalí rýchlosť reakcie, ktorá vedie k tvorbe amoniaku. Spádovanie plôch, kde sa vyskytujú exkrementy uľahčujú odvod moču do kanalizácie čo prispieva k znižovaniu emisií amoniaku. Reakcia hnoja má významný vplyv na uvoľňovanie amoniaku. Pri reakcii nad pH 7 sa v hnoji zvyšuje koncentrácia amoniaku a tým aj rýchlosť jeho odparovania, pričom pH hnoja býva v rozsahu 7,5 až 8,5. Použitím okysľujúcich látok je možné znížiť emisie amoniaku z hnoja.
Z hnoja ochudobneného o dusík v ustajňovacom priestore vznikajú pri skladovaní v hnojisku, prípadne v nádržiach ďalšie straty dusíka vo forme amoniaku. Aj pri skladovaní hnoja a hnojovice platí, že čím je väčšia emitovaná plocha, rýchlejšie prúdenie vzduchu nad ňou a vyššia teplota vzduchu tým sú vyššie emisie amoniaku. Preto čím viac hnoja je uskladneného na menšej ploche tým sú z neho nižšie emisie amoniaku. Rovnako prekrytie hnoja či hnojovice zabraňuje emisiám. Čím je prekrytie tesnejšie tým sú emisie nižšie. Pevný kryt na hnojovicou (trvalý betónový poklop) je účinnejší ako plávajúce kryty (nasekaná slama, plávajúca fólia, prípadne hexadlaždice), ktoré sú lacnejšie ale menej stále. Pohyby masy skladovanej hnojovice v nádrži zvyšujú emisie amoniaku, zatiaľ čo v pokojnom stave vytvára prirodzenú kôru, ktorá báni uniku amoniaku. Preto by sa hnojovica mala miešať až pri vyvážaní na pole.
Aplikácia hnoja do pôdy je operácia, pri ktorej môže dôjsť k pomerne vysokým stratám dusíka v podobe emisie amoniaku. Počas rozhadzovania hnoja sa výrazne zvyšuje plocha materiálu, ktorý sa dostáva do kontaktu so vzduchom, kde amoniak uniká. Jeho emisie sú vyššie pri veternom a teplom počasí. Ďalej na veľkosť emisií pri aplikácii hnojovice vplýva priepustnosť pôdy. Pri priepustnejších pôdach tekutá časť kde je amoniak rozpustený rýchlo vsakuje do pôdy a sú menšie emisie amoniaku. Pri aplikácii do porastu sú nižšie emisie, pretože porast tvorí nad aplikovaným hnojom kryt, znižuje prúdenie vzduchu nad hnojovicou, tvorí tieň a bráni odparovaniu amoniaku. Nízkoemisné techniky pri aplikácii hnoja sú zamerané na čo najrýchlejšie zapracovanie hnoja do pôdy, pri slabom vetre a chladnejšom počasí Najefektívnejší spôsob aplikácie je s podpovrchovým zapravením.
V roku 2022 bola celková emisia amoniaku z chovu HZ na Slovensku približne 15 730 ton. Najväčším producentom bol chov hovädzieho dobytka, 60,65 % z celkových emisií. Významným producentom amoniaku boli aj hydina a ošípané (23,45 a 11,53 %).
Tab. 1: Emisie z chovu hospodárskych zvierat na Slovensku v roku 2022
Hlavným zdrojom metánu zo živočíšnej výroby je bachorová fermentácia u prežúvavcov (enterická emisia). Z enterickej produkcie metánu pri trávení prežúvavcov sa tvorí v bachore asi 87 %, zvyšok sa tvorí v črevách. Miera tvorby metánu sa odvíja od parciálneho tlaku vodíka v bachore, vodík sa tvorí popri produkcii kyseliny octovej a maslovej, naopak parciálny tlak vodíka sa znižuje produkciou kyseliny propiónovej a valérovej v bachore. Procesom tvorby metánu sa z tráviacej sústavy odstraňuje vodík, ale zároveň dochádza strate energie (až 12 %), ktorá by inak bola využitá na krytie energetických potrieb zvieraťa. Metán teda vzniká ako priamy produkt látkovej výmeny u bylinožravcov pri trávení štrukturálnych polysacharidov pomocou mikroorganizmov na jednoduchšie molekuly. To znamená, že symbiotické baktérie v bachore prežúvavcov produkujú metán, pri trávení objemových krmív bohatých na vlákninu. Je teda samozrejmé, že zloženie kŕmnej dávky bude výrazne ovplyvňovať enterickú emisiu metánu. Vyššia stráviteľnosť energie kŕmnej dávky znižuje enterickú emisiu metánu. Na druhej strane, kŕmna dávka polygastrických zvierat musí obsahovať minimálny obsah štrukturálnej vlákniny. Uvádza sa, že zmenou zloženia kŕmnej dávky prežúvavcov môžeme znížiť emisie metánu až o 40 %.
Okrem enterickej emisie metánu sa metán tvorí pri skladovaní hnoja. Metánizácia v hnoji vzniká v anaeróbnych podmienkach. Emisia metánu z hnoja je závislá od spôsobu skladovania a vytvorenia anaeróbnych podmienok pre metanizáciu, ale aj od teploty prostredia. So zvyšujúcou sa teplotou prostredia sa emisia metánu zo skladovania hnoja zvyšuje. Najvyššia emisia je z odkrytých lagún a odkrytých skladovacích nádrží s hnojovicou. Nižšie emisie metánu sú z hnojísk maštaľného hnoja a najnižšie z exkrementov na pastve.
Emisie metánu z chovu HZ boli v roku 2022 na Slovensku 34 156,7 ton, pritom enterická emisia tvorila 94,3 %. Hovädzí dobytok emitoval z celkových emisií na Slovensku až 86,1 %. Druhým najväčším emitentom metánu boli ovce a tretím ošípané, pri ktorých bola emisia z hnoja významnejšia ako enterická.
Tab. 2:
Emisný tok oxidu dusného rovnako ako amoniaku z exkrementov je daný množstvom dusíka, ktorý zvieratá vylúčia. Emisie oxidu dusného vznikajú kombináciou nitrifikácie a denitrifikácie dusíka obsiahnutého v hnoji počas skladovania. Veľkosť emisie závisí od obsahu dusíka a uhlíka v hnoji, doby jeho skladovania a spôsobu ošetrenia. Emisia oxidu dusného sa tvorí nitrifikáciou v aeróbnych podmienkach. Je to oxidácia amoniakálneho dusíka na dusitan a následne na dusičnan. Dusičnany sa potom transformujú na oxid dusný počas denitrifikácie v anaeróbnom prostredí. To znamená, že pre emisiu oxidu dusného z hnoja je potrebné, aby bol v hnoji prístup vzduchu a následne bol tento prístup zamedzený. Pri pastve HZ, najmä na miestach kde je ušliapaná pôda, často s prebytkom exkrementov a moču (okolie napájadiel, zariadenia na prikrmovanie), dochádza k riziku zvýšenej tvorby oxidu dusného v porovnaní so správnym manažmentom pastvy.
Odhad emisie oxidu dusného v roku 2022 zo živočíšnej výroby bol 519,6 ton. Podľa druhov HZ boli najvyššie emisie oxidu dusného vypočítané z chovu hovädzieho dobytka (60,7 %), ďalej nasledovali hydina (23,5 %) a ošípané (11,5 %).
