Rolnictwo regeneratywne odpowiedzią na postępujące zmiany klimatu

W związku z postępującymi zmianami klimatycznymi (susza, wysokie temperatury, deszcze nawalne), pogarszającym się stanem gleb, zmianami geopolitycznymi, wzrostem cen paliw  oraz wysokimi cenami nawozów coraz ważniejszy staje się temat zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego dla mieszkańców Polski i Europy. Wszystkie wspomniane czynniki sprawiają, że w stosunkowo krótkiej perspektywie  rolnicy prowadzący swoje uprawy w sposób konwencjonalny mogą mieć bardzo duże trudności w dalszym ich prowadzeniu.

Z okazji dnia rolnictwa ekologicznego (23.09) we współpracy z firmą Danone przygotowałem artykuł wprowadzający do tematyki rolnictwa regeneratywnego, które stanowi odpowiedź na postępującą utratę bioróżnorodności, degradację gleb, oraz stanu ekosystemów w ogóle, a także może stanowić częściowe rozwiązanie problemów i wyzwań, które stoją przed rolnikami.

Czym jest rolnictwo regeneratywne?

Termin “rolnictwo regeneratywne” zostało po raz pierwszy użyte w latach 80’ ubiegłego stulecia przez Rodale Institute[1]. Jest to zestaw zasad oraz praktyk uprawy roli, które zwiększają bioróżnorodność, wzbogacają glebę, poprawiają gospodarkę wodną oraz stan ekosystemu. Skutkuje on zwiększonymi plonami, zwiększoną odpornością na zjawiska pogodowe oraz zmiany klimatu, a także lepszym zdrowiem dla środowisk wiejskich[2]. Najważniejszym efektem  jest poprawa zdrowia gleby, a efektem ubocznym zamykanie obiegu węgla. Do wymiernych korzyści można również zaliczyć ograniczenie stosowania nawozów sztucznych (rolnictwo regeneratywne zwiększa dostępność poszczególnych pierwiastków dla roślin oraz ogranicza emisje azotu do powietrza), nakłady pracy (czas, praca maszyn i paliwo), efektywność wodną (szczególnie ważną w wysychającej Polsce) czy też bezpieczeństwo żywności (ograniczenie wchłaniania metali ciężkich przez warzywa). Co ważne, zmiany te nie są marginalne – poprawa w poszczególnych aspektach wynosi kilkadziesiąt procent. Poszczególne techniki ograniczają również emisje gazów cieplarnianych, szczególnie dwutlenku węgla (z zawartego w glebie węgla organicznego) oraz podtlenku azotu (z nawozów azotowych). W przypadku dwutlenku węgla w zależności od zastosowanej techniki możliwy jest wychwyt od 10 do 37 tCO2/ha/rok, co ma bardzo duży potencjał w walce ze zmianami klimatu[3].

 Ten zestaw zasad czerpie z agroekologii, rolnictwa zrównoważonego, rolnictwa precyzyjnego, permakultury, agroleśnictwa czy zarządzania holistycznego, której celem jest poprawa wykorzystywanych zasobów, zamiast ich  niszczenia lub wyczerpywania – tym się różnią praktyki regeneratywne od zrównoważonych [4, 5, 6].

Wyzwania rolnictwa

Aktualne wyzwania stojące przed rolnikami możemy podzielić na dwa obszary: legislacyjne oraz środowiskowo-klimatyczne. W pierwszym przypadku, chodzi głównie o i strategię “Od pola do stołu”[6]). Zakłada ona:

• ograniczenie zjawiska marnowania żywności,
• bardziej zrównoważoną konsumpcję i zdrowsze odżywianie,
• wprowadzenie etykietowania produktów spożywczych zawierającego informacje, dietetyczne, klimatyczne, środowiskowe i społeczne,
• promowanie rolnictwa regeneratywnego jako drogi do redukcji ilości dwutlenku węgla w atmosferze,
• ograniczenie utraty składników odżywczych gleb o 50% przy zapewnieniu takiej samej jej żyzności,
• redukcję użycia nawozów o 20% do 2030 roku,
• zmniejszenie ilości stosowanych pestycydów o 50% do 2030 roku,
• przeznaczenie 25% gruntów uprawnych na rzecz rolnictwa ekologicznego do 2030 roku,
• ograniczenie sprzedaży antybiotyków w hodowli o 50% do 2030 roku

W drugim przypadku ważnych jest  szereg różnych aspektów, które w ostatnich latach są coraz bardziej dotkliwe dla rolnictwa m.in:

• susza – susza stanowi niedobór wody w glebie, jest zależna od ilości od szybkości parowania wody z gleby (a ta zależy od jej struktury oraz ewentualnego okrycia) oraz ilości i charakteru opadów.

• erozja wietrzna – stanowi wywiewanie lekkich cząstek z powierzchni gleby utrudniając budowę zdrowej gleby.

• erozja wodna – wymywanie luźnej, niezwiązanej gleby przy nadmiernych opadach (deszcze nawalne).

• erozja rolnicza – utrata wierzchniej warstwy gleby na skutek podejmowanych działań rolniczych. Zabiegi agrotechniczne unoszą lekkie cząstki gleby, które następnie są wywiewane)

• spadek bioróżnorodności – stosowanie upraw monokulturowych, środków ochrony roślin powoduje spadkiem bioróżnorodności organizmów występujących na danym terenie. Skutkuje to zaburzeniem funkcjonowania ekosystemów i zwiększeniem narażenia upraw na ataki różnego rodzaju szkodników.

• zakwaszenie gleby – stosowanie nawozów azotowych przy jednoczesnym braku wapnowania powoduje zmniejszenie pH gleby, co utrudnia przyswajanie składników odżywczych roślinom. Jest to znaczący problem w Polsce. 

• utrata mikroorganizmów z gleby – zabiegi agrotechniczne, stosowanie nawozów, środków ochrony roślin skutkują zamieraniem życia mikrobiologicznego gleb, które jest kluczowym elementem zdrowej gleby. 

Obok wymienionych powyżej czynników dotykających bezpośrednio samych rolników są jeszcze negatywne oddziaływania na klimat i środowisko

• emisje dwutlenku węgla z gleby – gleba jest ogromnym rezerwuarem dwutlenku węgla. Na skutek zjawiska sekwestracji (wiązania) węgla organicznego w glebie ilość dwutlenku węgla w powietrzu może być ograniczana. Na skutek źle prowadzonych upraw może dojść do utleniania się węgla zgromadzonego w glebie, przez co gleba zamiast stanowić rezerwuar węgla staje się źródłem emisji gazów cieplarnianych
• eutrofizacja wód i gleb – wraz ze zwiększeniem pH gleb oraz ograniczeniem życia mikrobiologicznego w glebie zmniejsza się wydajność stosowanych nawozów. To prowadzi do przenawożenia gleb, z których w przypadku obfitych deszczy dochodzi do zmywania nawozów do zbiorników wodnych. Nawozy powodują eutrofizację czyli zwiększenie podaży składników odżywczych, a te z kolei zaburzają funkcjonowanie takich ekosystemów poprzez intensywne namnażanie się wybranych gatunków (sinice, glony, fitoplankton) odcinających dopływ światła do niższych części wód oraz usuwających tlen ze zbiorników. 
• emisja podtlenku azotu z gleby – wspomniane powyżej nadmierne nawożenie skutkuje również emisją podtlenku azotu, który jest gazem silnie cieplarnianym.

Należy mieć świadomość, że tzw. “zdrowie gleby” zależy od wielu czynników biologicznych (stosunek C:N, aktywność mikrobiologiczna, mikroflora i mikrofauna, aktywność enzymatyczna, oddychanie w glebie), fizycznych (tekstura, zdolność do utrzymywania wody, porowatość, przepuszczalność) i chemicznych (pH, dostępność składników odżywczych, zasolenie, udział materii organicznej). Wymieniona powyżej lista procesów wpływa negatywnie na zdrowie gleby[10].

Rolnictwo regeneratywne – metody

Jak wspomniałem wcześniej, rolnictwo regeneratywne to nie jest jedna metoda, a zbiór różnych metod. Poniżej postaram się przedstawić wybrane metody wraz z płynącymi korzyściami. Do najważniejszych metod rolnictwa regeneratywnego zalicza się następujące rozwiązania przedstawione poniżej – do każdego z nich poszukałem meta-analiz, które byłyby w stanie rzetelnie pokazać liczbowy wpływ poszczególnych metod [11]:

• uprawa bezorkowa (uprawa zerowa tj. no-till i uprawa pasowa tj. strip-till) – uprawa ta polega na eliminacji praktyki odwracania gleby. W przypadku uprawy zerowej rośliny sieje się bezpośrednio po zbiorach poprzedniej rośliny bez zastosowania orki (z wyjątkiem wprowadzania do gleby nawozów za pomocą specjalnych przystawek, które wbijają nawóz w glebę). W przypadku uprawy pasowej nasiona są wysiewane w wąskich pasach rzędu 15-20 cm, w których gleba została spulchniona przy użyciu specjalnego agregatu[12]. W porównaniu z uprawami konwencjonalnymi, uprawa zerowa / uprawa pasowa może zmniejszyć erozję rolniczą gleby (10-100-krotne). i spływanie osadów przez wodę i wiatr. Uprawa bezorkowa pomaga ograniczyć zanieczyszczanie zbiorników wodnych. Może również zwiększać sekwestrację węgla w glebie (ilość węgla zatrzymanego w glebie) i poprawiać fizyczne, chemiczne i biologiczne właściwości gleby na wiele sposobów, w tym poprzez zwiększenie zdolności zatrzymywania wody, zwiększenie zawartości materii organicznej w glebie oraz zmniejszone upakowanie gleby. Utrzymywanie większych pozostałości na powierzchni obniża temperaturę gleby, utrzymuje wilgotność gleby oraz chroni glebę przed nadmiernym nasłonecznieniem i wiatrem. Warto mieć świadomość, że przejście z uprawy orkowej na bezorkową może poskutkować spadkiem plonów  – szczególnie wyraźne jest to dla klimatu tropikalnego i subtropikalnego. Dla klimatu umiarkowanego widać spadek wydajności rzędu 10% dla różnych warzyw i zbóż w pierwszych latach, które maleje wraz z upływem czasu zrównując się w większości przypadków z uprawą konwencjonalną [14]. Z drugiej strony obserwowana jest większa ilość rozpuszczonych pierwiastków przy tej samej ilości zastosowanego nawozu, co zwiększa ich wydajność – dla przykładu dostępność fosforu rośnie o 40%[15], co też zostało pośrednio potwierdzone przez jedno z polskich gospodarstw (więcej informacji na końcu artykułu w case study). Podobnie, stosowanie orki skutkuje wyraźnym pogorszeniem 6 z 7 parametrów mikrobiologicznych, zwiększeniu z kolei ulega współczynnik metaboliczny, który wskazuje na zwiększoną emisję dwutlenku węgla z gleby (tym samym uprawa bezorkowa jest bardziej korzystna z perspektywy zmian klimatu gdyż ogranicza emisję dwutlenku węgla z gleby) [15]. Poprawa bilansu emisji dwutlenku wynosi 10 tCO2/ha/rok przy rezygnacji z orki[3].

• wykorzystywanie biowęgla – technika polega na wprowadzeniu do gleby materii z dużą zawartością węgla, która cechuje się dużą stabilnością. Wprowadzenie biowęgla poprawia żyzność gleby i zapobiega wymywaniu z niej substancji odżywczych. Dodatkowo biowęgiel zwiększa retencję materii organicznej oraz wody, a także adsorbuje metale ciężkie i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne sprawiając, że nie są one wchłaniane przez rośliny. Przykładem takiego rozwiązania jest Terra Preta – technika rolnicza wynaleziona przez Indian prekolumbijskich. Z perspektywy klimatu takie rozwiązanie stanowi stabilny rezerwuar wychwyconego dwutlenku węgla[11]. Na przestrzeni lat 2010-2020 liczba prac naukowych podejmowanych w tym temacie wzrosła ze 100 do 15 tys. Do najciekawszych korzyści usystematyzowanych i wyrażonych liczbowo można wskazać: zwiększenie plonów o 10-15%, zwiększenie biomasy korzenia o 30% oraz długości korzeni o 50%, zwiększenie efektywności wodnej o 20%, zmniejszenie wchłaniania metali ciężkich przez rośliny o 15-40%, zmniejszenie emisji podtlenku azotu (silny gaz cieplarniany) o 40% [17]. 
• stosowanie upraw okrywowych – zastosowanie upraw okrywowych ma na celu ograniczenie przesuszania gleby, redukcji ilości chwastów, a także poprawy struktury gleby oraz zwiększenia sekwestracji węgla w glebie. Może również służyć ograniczeniu emisji azotu z gleby. Co ciekawe, zastosowanie roślin motylkowych nie skutkuje ograniczeniem uwalniania azotu z gleby, a zastosowanie roślin niemotylkowych pozwala ograniczyć emisje azotu o 50-75%, zależnie od typu gleby i rodzaju uprawy [18,19] 
• przyciąganie naturalnych wrogów szkodników – jest to aktywne działanie na rzecz wprowadzania do ekosystemów naturalnych wrogów danych szkodników. W Permakulturze popularnym rozwiązaniem jest sprowadzenie kaczek, biegusów indyjskich na obszary zaatakowane przez ślimaki bezskorupowe, które są pokarmem kaczek. W ten sam sposób można wykorzystać np. biedronki, które są naturalnymi wrogami mszyc. Ogranicza to koszty stosowania nawozów sztucznych oraz utratę bioróżnorodności.
• wykorzystywanie w uprawach żywego inwentarza – wykorzystanie żywego inwentarza takiego jak owce czy krowy ma duże znaczenie dla obiegu biomasy i odbudowy struktury gleby. Zwierzęta są wypasane rotacyjnie na pewnym obszarze, gdzie poprzez zjadanie roślin (przede wszystkim traw) przyspieszają przyrost biomasy. Z drugiej strony pozostawiane na danym miejscu odchody i uryna stanowią źródło materii organicznej odbudowującej glebę [20], Wykorzystanie żywego inwentarza również pozwala korzystnie wpłynąć na sekwestrację CO2 w glebie, uzyskując zwiększenie zawartości węgla organicznego w glebie rzędu 30 tCO2/ha/rok [3].

• stosowanie kompostów – kompost stanowi nie tylko źródło pierwiastków niezbędnych do wzrostu roślin ale również życia mikrobiologicznego. Dobrej jakości kompost jest szczególnie polecany dla gleb silnie zdegradowanych, ubogich w życie mikrobiologiczne, szczególnie, że nawozy syntetycznie często negatywnie wpływają na życie mikrobiologiczne gleby [10].
• agroleśnictwo – sposób gospodarowania ziemią, w którym produkcja roślinna czy zwierzęca, współistnieje na tym samym obszarze z roślinnością drzewiastą i/lub krzewami[22]. Zaletami tego rozwiązania jest przede wszystkim zwiększenie żyzności gleby i zamykanie obiegu pierwiastków, ograniczenie spływu wody i lepsza gospodarka wodna, stabilizacja gleb i tworzenie mikroklimatu. Do wad można zaliczyć zwiększone nakłady pracy, dłuższy czas zwrotu z inwestycji czy konieczność zdobycia odpowiedniej wiedzy dla prowadzenia tego typu upraw [23]. Dalszym rozwinięciem tego rozwiązania są tzw. food forests [24].

Rolnictwo regeneratywne – działania ze strony firmy Danone

Grupa spółek  Danone współpracuje ze swoimi dostawcami mleka oraz warzyw i owoców wdraża praktyki rolnictwa regeneratywnego. Do końca 2023, firma chce objąć 100% dostawców mleka audytem dotyczącym praktyk rolnictwa regeneratywnego. Poniżej zostały przedstawione poszczególne praktyki wraz z moim komentarzem[25]:

• Rezygnacja z zabiegów ornych oraz ich minimalizacja tam, gdzie nie można ich uniknąć – pomimo początkowych spadków w plonach korzyści dla stanu gleby są bardzo duże (omówione powyżej)
• Niestosowanie w gospodarstwach roślin GMO;
• Dobór gatunków maksymalnie odpornych na choroby – ogranicza to konieczność stosowania środków ochrony roślin.
• Wapnowanie gleby w trosce o jej pH – pod listą zamieściłem wykres zmian pH gleby na przestrzeni ostatnich lat.
• Uprawa roślin okrywowych tak, by pola były pokryte roślinnością przez cały rok – podobnie jak uprawa bezorkowa stosowanie upraw okrywowych – bardzo korzystnie wpływa na  stan gleby oraz plonów (omówione powyżej)
• Odpowiednie zmianowanie roślin, brak upraw w monokulturze (brak dominacji jednego gatunku) – korzystnie wpływa na bioróżnorodność
• Sadzenie drzew – stosowanie zadrzewień (szczególnie zadrzewień śródpolnych) chroni gleby przed erozją wietrzną i zwiększa plony.
•  Stosowanie nawozów zielonych – nawozy zielone nie mają niekorzystnego działania na życie mikrobiologiczne w glebie.
• Stosowanie jak najmniejszej, możliwej ilości środków ochrony roślin i przestrzeganie nawet podwójnych okresów karencji.
• Stosowanie odpowiednich, bardziej efektywnych urządzeń – tak, by unikać dodatkowych oprysków – ograniczenie użycia środków ochrony roślin ma korzystny wpływ na bioróżnorodność oraz życie mikrobiologiczne w glebie.
• Odpowiednia utylizacja opakowań po środkach ochrony – rzadko poruszany aspekt – środki ochrony roślin są przechowywane w butelkach z HDPE lub PE/PA, które należy poddać prawidłowej utylizacji.
• Wykorzystywanie resztek pożniwnych – przeznaczanie na paszę lub biogaz – dobry przykład gospodarki o obiegu zamkniętym dla cyklu biologicznego.
• Monitorowanie zużycia wody, wykorzystywanie deszczówki – analizując to, co dzieje się w tym (2022) roku w Europie, ślad wodny produktów będzie uznawany za równie ważny jak ślad węglowy.
• Przeprowadzanie zabiegów w polu tak, by nie pokrywały się z oblotem pszczół – bardzo istotne z perspektywy ochrony zapylaczy. 
• Tworzenie hoteli dla owadów – w przypadku obszarów rolnych, ochrona owadów działa pozytywnie na rzecz bioróżnorodności. 

Obok bezpośredniej współpracy z rolnikami, Nutricia będąca częścią grupy spółek Danone realizuje również program Socrates, który jest związany z uprawą owoców, warzyw i zbóż, jakie trafiają do produktów, przeznaczonych dla niemowląt i małych dzieci. Jest to program, w ramach którego techniki uprawy konwencjonalnej są zastępowane technikami regeneratywnymi. Wynika to z obowiązujących regulacji prawnych – w produkcji żywności na dzieci regulowana jest obecność, ok. 1000 związków i pierwiastków (w tym azotanów, mykotoksyn, środków ochrony roślin, metali), dlatego zapewnienie składników najwyższej jakości jest tu krytycznie ważne. Jedyną drogą jest odpowiednie prowadzenie upraw. Działania te są bardzo wymagające, ponieważ dla przykładu nim jabłka dla dzieci otrzymają aprobatę i zostaną uznane za “baby grade” jest przeprowadzane ok. 650 badań [26]! 

Z tego powodu prowadzenie upraw regeneratywnych (mniejsze ilości nawozów, dobór odpowiednich odmian, biologiczne metody walki ze szkodnikami upraw zamiast stosowania środków ochrony roślin) jest w zasadzie jedyną drogą do uzyskania wysokiej jakości, bezpiecznej żywności.

Dla przykładu, na dzień powstania artykułu 48% owoców, 55% warzyw, 95% zbóż (w sumie 64% składników), z jakich korzysta zakład grupy Danone w Opolu, pochodzi z rolnictwa regeneratywnego.

Wdrożenie uprawy bezorkowej jako działania z obszaru rolnictwa regeneratywnego – case study

Dzięki uprzejmości firmy Danone otrzymałem kontakt do jednego z gospodarstw mlecznych, który wdraża praktyki regeneratywne, m.in. uprawę bezorkową i międzyplony okrywowe, poprawiające strukturę gleby. Wykorzystywana jest metoda strip-till, która w przypadku tego gospodarstwa, została opracowana pod uprawę kukurydzy, przeznaczonej na paszę dla krów mlecznych. 

Wśród korzyści stosowania metody strip-till są: ograniczenie nakładów pracy, kosztów uprawy, a także ilości wykorzystywanych maszyn. Wymagane zabiegi, począwszy od orki, poprzez podwójne agregatowanie, rozsiewanie nawozu i siew kukurydzy odbywają się podczas jednego przejazdu specjalistycznej maszyny. Dzięki temu zużycie paliwa w przeliczeniu na 1 ha maleje z 50 litrów do raptem 14 litrów (co wpływa zarówno na ekonomikę procesu, jak i emisje gazów cieplarnianych). Dodatkowo zastosowanie działań regeneratywnych pozwala znacząco ograniczyć zużycie nawozów – łączna ilość nawozów w przeliczeniu na hektar spadła z 500 kg do 250 kg. Przy aktualnych cenach nawozów azotowych (które w ciągu 2 lat wzrosły 2,5-3-krotnie[27]) daje to naprawdę solidna oszczędność oraz ograniczenie ilości wprowadzonego do gleby azotu.  

Dodam, że po ok. 3 latach, od rozpoczęcia stosowania praktyk regeneratywnych, zaobserwowano wyraźną poprawę struktury gleby, w tym przede wszystkim wzrost ilości warstwy próchnicznej. Można krótko podsumować, iż  wyjście ze stereotypów, zmiana własnej mentalności pociągnęła za sobą zmianę techniki uprawy,  pozwalając uzyskać korzyści ekonomiczne, przy jednoczesnym zadbaniu o środowisko.

Podsumowanie

Wybór konsumenta w kwestii pochodzenia żywności ma ogromne znaczenie- promocja rolnictwa regeneratywnego w świadomości konsumentów jest bardzo ważna, ponieważ jest to rolnictwo wykorzystujące praktyki poprawiające stan ekosystemów, gleb, zwiększające bioróżnorodność a także przyczyniające się do usuwania dwutlenku węgla z atmosfery (walczy z globalnym ociepleniem). Uprawy pochodzące z gospodarstw wykorzystujących zasady rolnictwa regeneratywnego powinny być dodatkowo oznakowane, żeby wspierać rozwój tego nurtu, gdyż stanowi to ogromną szansę do naprawy stanu naszej planety, której granice w wielu miejscach zdążyliśmy przekroczyć.

Literatura