ZUŻYCIE WODY W GOSPODARSTWIE Z PODZIAŁEM NA PRODUKCJĘ ROŚLINNĄ I ZWIERZĘCĄ;
NA WYPRODUKOWANIE 1 DJP BYDŁA, TRZODY CHLEWNEJ, WYPRODUKOWANIE 1 KG WOŁOWINY,
WIEPRZOWINY, DROBIU; ZUŻYCIE WODY W PRODUKCJI SADOWNICZEJ, W SZKLARNIACH

Woda wykorzystywana jest w prawie każdym aspekcie funkcjonowania gospodarstwa rolnego. Staje się to szczególnie istotne, gdy uświadomimy sobie, że jej zasoby są ograniczone oraz, że w wyniku postępujących zmian klimatycznych trudności z jej pozyskaniem dla potrzeb rolnictwa będą stale wzrastać [Kuś 2016]. Bergiel i Pawełek [2012] wskazują, że przeciętnie około 80% całego zużycia przez gospodarstwo rolne wykorzystywane jest do jego celów bytowych, zaś pozostałe do celów dodatkowych. W obrębie tych celów dodatkowych największe znaczenie ma zdaniem Bergiela i Pawełka [2012] produkcja, która pochłania około 92%. Jak podaje Sitko [2016] za wordwater.org, do wyprodukowania 1 kg pszenicy potrzeba od 900 do 2000 litrów. Mniejsze zapotrzebowanie związane jest z produkcją 1 kg ziemniaków, na którą potrzeba od 500 do 1500 litrów.

Różnice w radzeniu sobie przez rośliny mogą mieć różne podłoże. Przykładem może być typ prowadzonej fotosyntezy. Rośliny o fotosyntezie typu C3 dominują w strefie klimatu umiarkowanego i charakteryzują się stosunkowo prostym metabolizmem węglowym, opartym o 3-węglowy związek. Nie posiadając wewnętrznego mechanizmu zwiększania stężenia dwutlenku węgla, są zmuszone do intensywnego operowania aparatami szparkowymi w celu pobierania go z otaczającej go atmosfery. Powoduje to równoległe uwalnianie dużej ilości pary wodnej, a w konsekwencji bardzo dużego zapotrzebowania na wodę. Dlatego też w warunkach wysokiej temperatury i stresu suszy gatunki te słabiej sobie radzą. Gatunki roślin prowadzące fotosyntezę typu C4 posiadają wykształcony mechanizm, który pozwala na wykorzystanie części powstającego w innych reakcjach metabolicznych dwutlenku węgla. Pozwala to zredukować intensywność operowania aparatami szparkowymi. Stanowi to także jeden z mechanizmów, jakie stosują te rośliny w celu minimalizacji uwalnia pary wodnej do środowiska, a w konsekwencji oszczędniejszą gospodarkę wodną. Pozwala im to na funkcjonować dobrze w warunkach wysokiej temperatury i słabej dostępności wodnej.

 

Zapotrzebowanie na wodę w trakcie sezonu wegetacyjnego wybranych roślin uprawnych [FAO 2012]

Gatunek rośliny uprawnej	Zapotrzebowanie na wodę w trakcie sezonu wegetacyjnego [mm sezon wegetacyjny-1]
Jęczmień C3	450 - 650
Owies C3	450 - 650
Pszenica C3	450 - 650
Fasola C3	300 - 500
Kapusta C3	350 - 500
Kukurydza C4	500 - 800
Cebula C3	350 - 500
Groch C3	350 - 500
Ziemniak C3	500 - 700
Burak cukrowy C3	550 - 750
Słonecznik C3	600 - 1000
Pomidor C3	400 - 800

 

Mioduszewski [2006] twierdzi, że nie tylko produkcja zwierzęca w gospodarstwie rolnym pochłania duże zasoby wodne, zaś na dowód przytacza ilości wody, jakiej potrzeba do wyprodukowania 1 t plonu biomasy roślinnej.

Zużycie wody na produkcję 1 t plonu [opracowanie własne na podstawie Mioduszewskiego 2006]

W produkcji zwierzęcej woda jest wykorzystywana nie tylko do tego, aby zaspokoić potrzeby wodne zwierząt gospodarskich. Niektóre z gospodarstw rolniczych prowadzą produkcję roślinną ukierunkowaną na produkcję roślin pod osłonami i produkcję sadowniczą. Zdaniem Rzekanowskiego [2009] potrzeby tych roślin można określić jako wysokie, zdecydowanie przewyższające te, jakie wykazują pozostałe uprawy polowe. Zdaniem Słowika [1973], zapotrzebowanie roślin sadowniczych może ulegać zmianom w zależności od średniej temperatury, jaka panuje w okresie wegetacyjnym.

 

Ilość opadów niezbędna do uzyskania wysokich plonów na średnio zwięzłych glebach w warunkach Niemiec wg Kemmera i Schulza [Słowik 1973]

Średnia temperatura V – IX [oC]	Potrzebna roczna suma opadów [mm]
	Jabłoń	Grusza	Brzoskwinia	Winorośl
14	540	500	-	-
15	620	570	440	400
16	700	640	500	450
17	780	710	560	500

Dla pozostałych grup roślin uprawnych wielkość optymalnych opadów przedstawiono poniżej.

Optymalne wartości opadów dla wybranych grup roślin uprawnych [opracowanie własne na podstawie Dzieżyca 1989]

Na zużycie wody przez roślinę w produkcji plonu ma również odpowiednie zaopatrzenie jej w składniki pokarmowe. Gransee [2012], badając wpływ nawożenia potasem na rośliny buraka cukrowego stwierdził, że rośliny którym dostarczono większe ilości potasu wykazywały większe zapotrzebowanie na wodę, ale jednocześnie wzrastał u nich plon korzeni oraz ilość zawartego w nich cukru. Grzebisz [2015], badając jak rośliny pszenżyta, które zostały poddane stresowi suszy w fazie strzelania w źdźbło i fazie kwitnienia oraz mlecznej fazie dojrzałości ziarniaków zareagują na nawożenie potasem stwierdził, że w przypadku aplikacji potasu w fazie kwitnienia i mlecznej fazie dojrzałości ziarniaków skutkuje zwiększeniem plonu o 90%, podczas gdy aplikacja potasu w fazie strzelania w źdźbło skutkuje zwiększeniem plonu ziarna o 130%.

Odmiany soi wrażliwej i tolerancyjnej dla stresu suszy

Odmiany pszenicy wrażliwej i tolerancyjnej dla stresu suszy

 

Odmiany kukurydzy - z lewej odmiana tolerancyjna, z prawej odmiana wrażliwa

Zgodnie z danymi FAO, światowa produkcja mięsa uległa podwojeniu w okresie 1980-2004 [FAO] i przewiduje się dalsze podwojenie produkcji w okresie do 2050 r. Skoncentrowana produkcja zwierzęca potrzebuje większych zasobów wodnych.

Dla efektywnej produkcji 25 l mleka dziennie, organizm współczesnej krowy potrzebuje nawet od 75 do 100 l wody pitnej, w zależności od systemu utrzymania.

Schemat obiegu wody na przykładzie krowy [wg Romaniuka]

 

Zużycie wody w budynkach inwentarskich dla produkcji zwierzęcej na zabiegi technologiczne w tym pojenie [opr. własne]

Rodzaj produkcji (surowiec)	Jednostka miary surowca	Zużycie wody na pojenie [l×dzień-1∙DJP-1]	Zużycie wody związane z zabiegami technologicznym w budynku inwentarskim [l×dzień-1∙DJP-1]	Sposoby wtórnego wykorzystania wody deszczowej
Produkcja mleka	1 l	100	Na mycie instalacji doju i schładzania mleka - 7 litrów. Czyszczenie podłóg, w tym w hali udojowej i poczekalni - nawet 8-9 litrów.	Spłukiwanie hali udojowej, korytarzy gnojowo-spacerowych Mycie pomieszczenia na mleko*) Pojenie zwierząt*)
Produkcja wołowiny	1 kg	Kilkadziesiąt litrów (<100)	Mycie podłóg korytarzy gnojowo-spacerowych 4 litry	Spłukiwanie korytarzy gnojowo-spacerowych
Produkcja wieprzowiny	1 kg	Kilkadziesiąt litrów (<50)	Mycie podłóg korytarzy gnojowo-spacerowych 4 litry	Spłukiwanie korytarzy gnojowo-spacerowych

*) po uzdatnieniu

 

Ślad wodny

Ślad wodny zwierząt składa się z różnych komponentów: pośredniego śladu wodnego pasz i bezpośredniego – spożycia wody oraz do celów wynikających z technologii produkcji, obsługi zwierząt, zapewnienia czystości pomieszczeń. ŚLAD WODNY wyrażamy w m³∙rok^-1∙zwierzę^-1 lub m³∙zwierzę^-1. Dla bydła mięsnego, trzody, owiec, kóz i kurcząt – czyli tych zwierząt, które stanowią produkt w postaci mięsa rzeźnego – najużyteczniej jest podawać Ślad Wodny na koniec życia zwierzęcia [Mekonnen & Hoekstra 2010, 2012].

Dla bydła mlecznego oraz kur nieśnych najlepiej jest wyrazić go w przeliczeniu na średnią roczną produkcję (litry mleka, sztuki jajek).

Produkcja wołowiny wymaga 8 razy więcej pożywienia ( w suchej masie) na 1 kg mięsa, w porównaniu z produkcją mięsa wieprzowego i 11 razy więcej w porównaniu do mięsa drobiowego [Gerbens-Leenes i in. 2013].

Dla produkcji wołowiny, udział wody do pojenia oraz innych procesów technologicznych stanowi tylko 1% całkowitego Śladu Wodnego [www.waterfootprint.org]

 

Światowy Ślad Wodny dla produktów pochodzenia zwierzęcego (z podziałem na zielony, niebieski i szary)

[http://www.project-platforms.com/files/productgallery-new.php]

Produkt Jednostka miary		Suma	Zielony - woda potrzebna dla upraw roślin na paszę	Niebieski - wody powierzchniowe	Szary - woda do neutralizacji zanieczyszczeń
			%
1 jajko (60 g)		196	79	8	13
1 szklanka mleka		255	85	8	7
1 kg wieprzowiny		5988	82	8	10
1 kg wołowiny		15415	94	4	3
1 kg mięsa drobiowego		4325	82	7	11

 

Konsumpcja energii i wody w farmach o różnym stopniu intensyfikacji na produkcję pasz dla bydła z uwzględnieniem Śladu Wodnego [Rendon i in. 2018]

Nakłady	Niski poziom intensywności produkcji	Średni poziom intensywności produkcji	Wysoki poziom intensywności produkcji
Wydajność mleczna kg* krowa-1*dzień-1	19,6	25,6	30,9
Energia kWh* miesiąc -1*103	64,9	81,1	288,1
Woda l/rok*109	0,74	2,17	6,51
Woda L/Litr mleka	611,5	857,7	865,7

 

Odzysk wody i wykorzystanie jej w produkcji zwierzęcej

Średnia ferma bydła mlecznego [150-200DJP] zużywa dziennie ilość wody porównywalną z 5 tys. osiedlem mieszkaniowym. Koniecznym staje się zatem wprowadzenie odzysku wody technologicznej w obiektach fermowych.

W gospodarstwie o wielkości 200 DJP ilość opadów atmosferycznych średnio w roku pozwala na zgromadzenie nawet około 1800 m³ wody, która może być wykorzystana do celów technologicznych, np. spłukiwania hali udojowej, mycia pomieszczenia na mleko. Wodę taką po uzdatnieniu można też przeznaczyć do pojenia zwierząt.

Instalacja gromadzenia wody opadowej może składać się z następujących elementów: filtr wstępny, pompa tłocząca, układ filtracyjny dokładny, układ uzdatniania (w przypadku użycia wody do pojenia krów), zbiornik magazynujący.

 

Sposób odzyskania wody deszczowej [Wallet P., Lagel D. 2011: Le logement du troupeau laitier. Conseiller et concevoir. Editions France Agricole, ISBN 978-2-85557-208-6, ss. 352] 

Wykorzystana literatura

• Dzieżyc J., 1973: Potrzeby wodne roślin uprawnych.
• Florek M., 2016: Funkcje i wykorzystanie wody w produkcji podstawowej i przetwórstwie żywności pochodzenia zwierzęcego. Przegląd hodowlany 6.
• Geisler G., 1988 Pflanzenbau Velag Paul PareyKuś J., 2016: Rola warunków siedliskowych
  i agrotechniki w poprawie gospodarki wodnej roślin W: Innowacyjne metody gospodarowania zasobami wodnymi w rolnictwie red. Dembek W., Kuś J., Wiatkowski M., Żurek G., CDR Brwinów.
• Gerbens-Leenes P.W., Mekonnen M.M., Hoekstra A.Y. 2013: The water footprint of poultry, pork and beef: A comparative study in different countries and production systems. Water Resources and Industry, Volumes 1–2, March–June 2013; https://doi.org/10.1016/j.wri.2013.03.001
• https://waterfootprint.org/media/downloads/Report-48-WaterFootprint-AnimalProducts-Vol1.pdf
• Mekonnen M.M. & Hoekstra 2010: The green, blue and grey water foot print of farm animals and animal products Volume1: Main Report, Research report series 48.
• Mekonnen M.M. & Hoekstra A.Y. 2012: A global assessment of the water footprint of farm animal products, Ecosystems, 15(3).
• Mioduszewski W., 2006: Woda na obszarach wiejskich. Woda Środowisko Obszary Wiejskie 6[1].
• Rendón-Huerta J.M., Pinos-Rodríguez E., Kebreab, J.C., García-López J.G., Vicente; 2018: Comparison of greenhouse gas emissions from Mexican intensive dairy farms; J.A.; South African Journal of Animal Science 2018, 48(No. 1); str. 48-55; http://dx.doi.org/10.4314/sajas.v48i1.6
• Rzekanowski Cz., 2009: Kształtowanie się potrzeb nawodnieniowych roślin sadowniczych
  w Polsce. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich 3.
• Słowik K., 1973: Deszczowanie roślin sadowniczych. PWRiL Warszawa.
• Wallet P., Lagel D. 2011: Le Logement du troupeau laitier. Conseiller et concevoir. Editions France Agricole.

Opracowali:

• dr Kamila Mazur - Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
  
• dr Leszek Sergiel - Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
  

Instytut Technologiczno-Przyrodniczy - http://www.itp.edu.pl/