Inhibice dusíku z pohledu uhlíkové stopy zemědělství

01. 02. 2023 Ing. Marek Světlík, Ph.D.; BASF spol. s r.o. Výživa a stimulace Zobrazeno 1296x

Inhibitory dusíku jsou v dnešní době standardním prostředkem používaným v zemědělství s cílem maximalizovat využití dusíku jako živiny pro růst rostlin a zlepšit tak ekonomiku pěstování plodin. Současně však hraje dusík, konkrétně jeho oxidy, důležitou roli při zvyšování skleníkového efektu na Zemi. V médiích pravidelně čteme o závazcích snižování emisí, měření uhlíkové stopy atd., které vycházejí z mezinárodních smluv (např. Kjótský protokol) a programů EU (strategie pro zemědělství Evropské Komise Farm to Fork) a další. V tomto krátkém článku jsem se zaměřil na používání inhibitorů N při hnojení polních plodin z pohledu snižování emisí a uhlíkové stopy v zemědělství.

Používání organických hnojiv získaných z hospodářských chovů zvířat hraje důležitou roli v rámci cirkulární bioekonomiky a snižování uhlíkové stopy zemědělství. Hlavním důvodem je skutečnost, že použití organický hnojiv předchází vzniku budoucích emisí z průmyslu produkce syntetického dusíku a má potenciál zvýšit zásoby organického uhlíku v půdě (Liu et al., 2021). Program Evropské Komise „Farm to Fork“ uvádí možnost nahrazení syntetických zdrojů dusíku organickým, jako jeden ze způsobů pro dosažení environmentálních cílů. Nicméně slabou stránkou používání organického N obsaženého v hnojivech jsou ztráty uvolňováním reaktivních sloučenin dusíku do atmosféry (např. čpavek nebo oxid dusný) a riziko vyplavení N do spodních vod ve formě dusičnanů (NO₃^-).

Organická hnojiva mohou snížit uhlíkovou stopu z orné půdy, ale pro minimalizaci vedlejších účinků ztráty N do atmosféry nebo vodních ploch jsou zapotřebí adekvátní strategie hospodaření, jako je např. použití inhibitorů N. To by mohlo být zvláště důležité v kontextu měnících se vzorců srážek v důsledku změny klimatu. Vědci z univerzit v Aarhusu a Madridu prováděli sledování při pěstování kukuřice. Experiment byl proveden na hrubé písčité půdě, aby se vyhodnotila účinnost 3,4-dimethylpyrazolfosfátu (DMPP) na zmírnění emisí oxidu dusného (N₂O) a ztrát vyplavením dusičnanů (NO₃^-). Celý experiment probíhal v Dánsku v oblasti mírného klimatického pásma při pěstování kukuřice na siláž a byly porovnávány varianty bez hnojení dusíkem (kontrolní porost), hnojené kejdou a kejdou s přídavkem inhibitoru Vizura^®. Vzhledem k nízkým srážkám ve sledovaném období byly některé sledované parcely zavlažovány.

Výsledky experimentu

Nehnojený kontrolní porost měl nižší výnosy než plochy hnojené kejdou a srážky měly zásadní vliv na výnos biomasy. Zavlažování výrazně zvýšilo produktivitu kukuřice o 20 % ve srovnání s porosty bez závlahy. Koncentrace dusíku v rostlinné biomase byla ovlivněna pouze přídavkem kejdy, rostliny v kontrolním porostu měly o 45 % nižší nadzemní příjem N, než je průměrná hodnota pro rostliny hnojené. Mimořádné srážky zvýšily produkci N o 20,6 kg N/ha (+14 %) oproti plochám bez závlahy. Z výsledků měření vyplívá, že nitrifikace byla účinně inhibována DMPP, snížením koncentrace NO₃^- v ornici v průměru o 28 % a kumulativní ztráty N₂O o 82 %. Většina N₂O byla emitována během vegetačního období, s ročními emisními faktory 0,07 % a 0,95 % pro kejdu s DMPP a bez DMPP. Kumulativní emise N₂O byly o 40 % vyšší u pozemků nezavlažovaných ve srovnání s pozemky se závlahou (pravděpodobně z důvodu vyšších koncentrací NO₃^- v ornici). Došlo ke zjištění, že suchá vegetační období mohou ohrozit produkci plodin a současně zvýšit emise skleníkových plynů z půdy. Za těchto podmínek se důrazně doporučuje použití inhibitorů nitrifikace ke zmírnění dopadů skleníkového efektu.

Potenciál globálního oteplování

Přímé emise N₂O byly proměnnou, která nejvíce přispěla k čistému ukazateli GWP (Global Warming Potencial) v rozmezí 20–72 %, a proto účinnost DMPP pro zmírnění N₂O ukazuje, že použití inhibitorů N je vhodnou strategií pro snížení uhlíkové stopy při pěstování plodin v zemědělství. Použití inhibitoru dusíku Vizura^® s organickými hnojivy nabízí příležitost ke zlepšení bilance skleníkových plynů snížením přímých emisí N₂O a navíc potenciálním zvýhodněním ukládání uhlíku v půdě. Optimalizace agronomické a environmentální rovnováhy bude vyžadovat kombinaci různých zmírňujících a adaptačních opatření.

Vizura^®

Stabilizátor dusíku Vizura^® je na trhu dlouhodobě zavedený a ověřený inhibitor dusíku, který spolehlivě omezuje ztráty N do atmosféry i ztráty vyplavením do spodních vrstev půdy a vod. Nejčastěji používaná hnojiva kejda a digestát z bioplynových stanic jsou kvalitními, rychle účinkujícími statkovými hnojivy, do kterých je vhodné přimíchání stabilizátoru dusíku Vizura^®.

Limus^® Perform

Limus^® Perform je inovativní inhibitor ureázy z produkce firmy BASF (nahrazuje dosavadní Limus^® Clear). Produkt je směsí dvou synergických účinných látek (NBPT a NPPT) v patentovaném složení. Limus^® Perform lze použít do všech kapalných hnojiv na bázi močoviny jako ochranu proti ztrátám plynného dusíku ve formě čpavku (NH₃). Jako přípravek připravený k použití jej lze přimíchat přímo do nádrže potřikovače při aplikaci jiných látek. Vylepšené a patentované složení s menším vlastním zápachem a optimální mísitelností nabízí vyšší účinnost N díky snížení emisí NH₃ až o 98 % a díky tomu zlepšení ziskovosti pro pěstitele v závislosti na podmínkách aplikace během a po hnojení a kultivaci.

Schéma: Použití přípravků Limus^® Perform a Vizura^®

V článku jsou použity závěry z vědeckého experimentu „Using DMPP with cattle manure can mitigate yield-scaled global warming potential under low rainfall conditions“ publikovaného v časopisu Elservier.