"ΛΙΠΑΝΣΗ ΤΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ ΚΑΙ ΡΥΠΑΝΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ": ΕΡΕΥΝΑ ΠΟΥ ΕΚΠΟΝΕΙΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΕΔΑΦΟΥΣ - ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ ΜΓΦΙ

 

"Λίπανση των καλλιεργειών και ρύπανση του περιβάλλοντος":
Έρευνα που εκπονείται από το Εργαστήριο Οικολογίας Εδάφους και Βιοτεχνολογίας

Σταμάτης Σταματιάδης, Ph.D.

Εισαγωγή

Τις τελευταίες δεκαετίες, ο συνδυασμός της βελτιωμένης γενετικής και των καλύτερων μεθόδων διαχείρισης των καλλιεργειών έχουν δημιουργήσει ένα σενάριο, όπου οι παραγωγοί προσδοκούν ολοένα και μεγαλύτερες αποδόσεις κάθε χρόνο. Για να διευκολύνουν αυτό το ενδεχόμενο έχουν την τάση να τροφοδοτούν την καλλιέργεια με πληθώρα αζώτου, αποκαλούμενη ως “insurance N”. Και αυτό διότι οι παραγωγοί ενστικτωδώς αναμένουν απρόβλεπτες καιρικές συνθήκες που οδηγούν σε απώλειες λιπάσματος από το επιφανειακό έδαφος. Ο συνδυασμός της πλεονάζουσας ποσότητας λιπάσματος και αρδευτικού νερού δημιουργεί μια επικίνδυνη κατάσταση όσον αφορά την ποιότητα των υδάτων και γενικότερα του περιβάλλοντος.

Γεωργία ακριβείας και οι νέες τεχνολογίες

Αυτές οι ανησυχίες έχουν δώσει ώθηση στην ανάπτυξη τεχνολογίας για βελτιωμένες καλλιεργητικές μεθόδους, με σκοπό την αύξηση της αποτελεσματικότητας της λίπανσης. Οι προσπάθειες αυτές συλλογικά ονομάζονται «γεωργία ακριβείας» σε πολλές κοινότητες. Η υπέρμετρη λίπανση των συμβατικών καλλιεργειών οφείλεται (1) στην έλλειψη αξιόπιστων μοντέλων να προβλέψουν την βέλτιστη δόση αζώτου και (2) στην ομοιόμορφη λίπανση των αγρών σε όλη την έκτασή τους παρά το γεγονός ότι η βέλτιστη δόση αζώτου διαφοροποιείται σημειακά εντός αυτών.

Οι νέες τεχνολογίες τηλεπισκόπησης παρέχουν τη δυνατότητα μέτρησης της χωρικής και της χρονικής παραλλακτικότητας των αναγκών μιας καλλιέργειας σε άζωτο μέσω δεικτών βλάστησης. Και η ανάπτυξη ενεργών αισθητήρων του φυλλώματος και αλγορίθμων μετατροπής των μετρήσεων των αισθητήρων σε δόσεις εφαρμογής Ν ανοίγουν το παράθυρο για μεταβλητή παροχή λιπασμάτων. Η εφαρμογή κυμαινόμενων δόσεων αζωτούχων λιπασμάτων αυξάνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα των λιπάνσεων, μέσω της προσαρμογής των δόσεων στις τρέχουσες ανάγκες των φυτών. Για να κατανοηθεί καλύτερα η σημασία αυτής της επαναστατικής μεθόδου, ενδεικτικά να αναφερθεί ότι η κατά 1% βελτίωση της αποτελεσματικότητας λίπανσης έχει αξία $235 δισεκατομμύρια περίπου σε εξοικονόμηση λιπασμάτων στην παγκόσμια οικονομία με την προυπόθεση ότι διατηρούνται τα σημερινά επίπεδα απόδοσης των καλλιεργειών. Και τούτο χωρίς να λαμβάνονται υπόψη τα περιβαλλοντικά οφέλη που προκύπτουν από την βελτίωση της ποιότητας των υδάτων, του εδάφους και της ατμόσφαιρας.

Πρόσφατα ερευνητικά αποτελέσματα

Παρά τα άλματα προόδου στην σημειακή διαχείριση του αζώτου στις καλλιέργειες, η αξία ενός αυτοματοποιημένου συστήματος για την μεταβλητή παροχή λιπάσματος με μεγάλη ακρίβεια δεν έχει επιδειχθεί εκτενώς μέχρι σήμερα. Δεν είναι ευρέως γνωστό ότι το Μουσείο Γουλανδρή Φυσικής Ιστορίας συμμετέχει ενεργά σε αυτή την προσπάθεια μαζί με άλλα ερευνητικά κέντρα και πανεπιστήμια. Ένα πολυετές ερευνητικό πρόγραμμα χρηματοδοτήθηκε από το Horizon 2020 της ΕΕ για να αξιολογήσει τις επιδόσεις ενός ολοκληρωμένου συστήματος μεταβλητής παροχής με διακριτική ικανότητα 1 μέτρου σε καλλιέργειες σιτηρών, βάμβακος και αραβοσίτου στον Θεσσαλικό κάμπο. Τα αποτελέσματα για το βαμβάκι σε κλίμακα αγρού δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο διεθνές περιοδικό Precision Agriculture (Οκτώβριος 2019).
Το Σύστημα Μεταβλητής Παροχής εφάρμοσε την οικονομικά βέλτιστη δόση αζώτου μειώνοντας την ποσότητα λιπάσματος κατά 35% περίπου και αυξάνοντας οριακά την απόδοση της καλλιέργειας κατά 5-8% σε σύγκριση με τις αντίστοιχες επιδόσεις του παραγωγού. Κατά συνέπεια, η αποτελεσματικότητα της λίπανσης και της ενέργειας αυξήθηκαν κατά 12-22% και 26%, αντίστοιχα, ενώ τα καθαρά έσοδα του παραγωγού αυξήθηκαν κατά €20-25 ανά στρέμμα. Η μείωση των εισροών αζώτου ελαχιστοποίησε επίσης τις αρνητικές επιπτώσεις της υπέρμετρης λίπανσης του παραγωγού στην συγκέντρωση νιτρικών στο έδαφος.
Βάσει των πειραματικών συνθηκών αυτής της μελέτης, η μεταβλητή παροχή λιπασμάτων μπορεί να επιφέρει σημαντικά περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη υπό την προϋπόθεση ότι οι αγροί δεν είναι προβληματικοί και η καλλιέργεια δεν υπόκειται σε άλλου είδους στρες λόγω ελλειματικής άρδευσης και ασθενειών.

Το Μέλλον

Παρά το γεγονός ότι το πρωτότυπο μεταβλητής παροχής δείχθηκε να έχει εντυπωσιακά αποτελέσματα σε αγροτεμάχια του Θεσσαλικού κάμπου, αρκετά ερωτήματα παραμένουν να απαντηθούν ως προς την δυνατότητα της εμπορικής του επιτυχίας και της εφαρμογής του σε ευρύτερη κλίμακα. Με δεδομένη την δυσκολία της επιστήμης να προβλέψει την βέλτιστη δόση λιπάσματος, οι δόσεις αζώτου του πρωτότυπου μεταβλητής παροχής ήταν επανειλημμένα πολύ κοντά στις οικομικά βέλτιστες δόσεις, έτσι όπως υπολογίζονται μετά το πέρας της καλλιεργητικής περιόδου. Εάν αυτό δειχθεί ότι συμβαίνει αξιόπιστα σε διαφορετικά αγροτεμάχια, σε διαφορετικές καλλιέργειες και διαφορετικές χρονιές, οι παραγωγοί θα υιοθετήσουν αυτή την βελτιωμένη τεχνολογία. Είναι δε αυτή σε θέση να αντικαταστήσει τρέχουσες μεθόδους που επιδοτούνται από το Υπουργείο Γεωργίας για την προστασία του περιβάλλοντος, π.χ., το πρόγραμμα μείωσης της νιτρορρύπανσης. Οι προτεραιότητες R&D του Μουσείου Γουλανδρή Φυσικής Ιστοράις σε αυτόν τον τομέα είναι στοχευμένες σε δύο κατευθύνσεις:

(α) Στις δοκιμές του πρωτοτύπου σε ευρεία κλίμακα σε μονοετείς καλλιέργειες. Σε συνεργασία με ομάδες παραγωγών / συνεταιρισμούς και εταιρείες του κλάδου, γίνονται προσπάθειες για πιλοτικές δοκιμές και έχουν γίνει προτάσεις στο Υπουργείο Γεωργίας για εφαρμογή μεταβλητής παροχής σε εκτάσεις άνω των 1000 στρεμμάτων. Αναμένονται οι εισηγήσεις των αρμοδίων φορέων.

(β) Στην εξέλιξη του πρωτοτύπου σε σύστημα ευρέως φάσματος εφαρμογών που περιλαμβάνει και τις πολυετείς καλλιέργειες. Προς αυτή την κατεύθυνση, έχει μελετηθεί η ενσωμάτωση τεχνολογίας, που εμπεριέχει διεθνείς καινοτομίες στο ηλεκτρονικό σύστημα ροής για αζωτούχο λίπανση σε υγρή μορφή. Βάσει της τεχνογνωσίας της ερευνητικής ομάδας σε συνεργασία με την Υπηρεσία Γεωργικής Ερευνας των ΗΠΑ, αναμένεται η εισήγηση του Υπουργείου Ανάπτυξης

Φωτό: Προετοιμασία για την εφαμογή λιπάσματος στο καλαμπόκι.