Wykorzystanie metody oceny cyklu życia do oszacowania potencjalnej toksyczności chemicznej ochrony pszenicy ozimej w różnych systemach uprawy roli
Małgorzata Holka
Zakład Rolnictwa Ekologicznego i Ochrony Środowiska, Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polskahttps://orcid.org/0000-0002-4192-8863
Jerzy Bieńkowski
Zakład Systemów Produkcji Rolniczej, Instytut Środowiska Rolniczego i Leśnego Polskiej Akademii Nauk, ul. Bukowska 19, 60-809 Poznań, Polskahttps://orcid.org/0000-0002-1659-1517
Jolanta Kowalska
Zakład Rolnictwa Ekologicznego i Ochrony Środowiska, Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polskahttps://orcid.org/0000-0002-0588-7355
Abstrakt
Celami badań były ocena i porównanie potencjalnych skutków stosowania środków ochrony roślin w pszenicy ozimej w różnych systemach uprawy roli na podstawie emisyjności tych środków do środowiska oraz ich toksyczności. Materiał do analiz stanowiły dane pozyskane z 15 wybranych gospodarstw rolnych w województwie wielkopolskim, dotyczące chemicznej ochrony pszenicy ozimej w uprawie orkowej, uproszczonej i siewie bezpośrednim, pochodzące z lat 2015–2017. Na potrzeby badań wykorzystano metodę oceny cyklu życia (LCA). Za pomocą modelu PestLCI 2.08 oszacowano emisję substancji czynnych do środowiska, a następnie z użyciem modelu USEtox 2.02 obliczono wartości wskaźników potencjalnej ekotoksyczności dla wody słodkiej (FETP) w chemicznej ochronie pszenicy w trzech systemach uprawy roli. Badania wykazały, że w analizowanych systemach uprawy roli największy strumień emisji substancji czynnych do środowiska stanowiły substancje dostępne do wymywania i spływu powierzchniowego, w dalszej kolejności były emisje do powietrza oraz wód gruntowych. Wartość FETP była największa w siewie bezpośrednim (10365,7 CTUe·ha–1). Istotnie mniejszą wartość tego wskaźnika stwierdzono w uprawie orkowej (2512,4 CTUe·ha–1) i uproszczonej (2264,6 CTUe·ha–1).
Słowa kluczowe:
produkcja zbóż, uprawa orkowa, uprawa uproszczona, siew bezpośredni, środki ochrony roślin, oddziaływanie na środowiskoBibliografia
Alletto L., Coquet Y., Benoit P., Heddadj D., Barriuso E., 2010. Tillage management effects on pesticide fate in soils. A review. Agron. Sustain. Dev. 30, 367–400. https://doi.org/10.1051/agro/2009018 DOI: https://doi.org/10.1051/agro/2009018
Bernardes M.F.F., Pazin M., Pereira L.C., Dorta D.J., 2015. Impact of pesticides on environmental and human health. W: A.C. Andreazza, G. Scola (red.), Toxicology studies-cells, drugs and environment. InTech, Rijeka, Croatia, 195–233. https://doi.org/10.5772/59710 DOI: https://doi.org/10.5772/59710
Berthoud A., Maupu P., Huet C., Poupart A., 2011. Assessing freshwater ecotoxicity of agricultural products in life cycle assessment (LCA): a case study of wheat using French agricultural prac-tices databases and USEtox model. Int. J. Life Cycle Assess. 16, 841–847. https://doi.org/10.1007/s11367-011-0321-7 DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-011-0321-7
Carvalho F., 2017. Pesticides, environment, and food safety. Food Energy Secur. 6(2), 48–60. https://doi.org/10.1002/fes3.108 DOI: https://doi.org/10.1002/fes3.108
Cudzik A., Białczyk W., Czarnecki J., Brennensthul M., Kaus A., 2012. Ocena systemów uprawy w aspekcie zużycia paliwa, plonowania roślin i właściwości gleby. Inż. Rol. 2(2), 17–27.
Dijkman T.J., Birkved M., Hauschild M., 2012. PestLCI 2.0: a second generation model for esti-mating emissions of pesticides from arable land in LCA. Int. J. Life Cycle Assess. 17, 973–986. https://doi.org/10.1007/s11367-012-0439-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-012-0439-2
EU Pesticides database, 2021. https://food.ec.europa.eu/plants/pesticides/eu-pesticides-database_en [dostęp: 21.08.2021].
Fan J., Liu C., Xie J., Han L., Zhang C., Guo D., Niu J., Jin H., McConkey B., 2022. Life cycle assessment on agricultural production: a mini review on methodology, application, and chal-lenges. Int. J. Environ. Res. Public Health 19(16), 9817. https://doi.org/10.3390/ijerph19169817 DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph19169817
Feledyn-Szewczyk B., Berbeć A.K., Radzikowski P., 2017. Rola dżdżownic w kształtowaniu jako-ści gleb oraz wpływ różnych zabiegów agrotechnicznych na ich występowanie. Stud. Rap. IUNG-PIB, 54(8), 57–71. https://doi.org/10.26114/sir.iung.2017.54.04
Geiger F., Bengtsson J., Berendse F., Weisser W.W., Emmerson M., Morales M.B., Ceryngier P., Liira J., Tscharntke T., Winqvist C., Eggers S., Bommarco R., Pärt T., Bretagnolle V., Plante-genest M., Clement L.W., Dennis C., Palmer C., Onate J.J., Guerrero I., Hawro V., Aavik T., Thies C., Flohre A., Hänke S., Fischer C., Goedhart P.W., Inchausti P., 2010. Persistent nega-tive effects of pesticides on biodiversity and biological control potential on European farmland. Basic Appl. Ecol. 11, 97–105. https://doi.org/10.1016/j.baae.2009.12.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.baae.2009.12.001
Giemza-Mikoda M., Zimny L., Wacławowicz R., 2012. Wpływ systemów uprawy na zachwaszcze-nie jęczmienia jarego. Prog. Plant Prot./Post. Ochr. Rośl. 52(2), 283–286.
Grygiel K., Sadowski J., Snopczyński T., Wysocki A., 2012. Pozostałości herbicydów w płodach rolnych i glebie. J. Ecol. Health 16(4), 159–163.
Grzesik K., 2006. Wprowadzenie do oceny cyklu życia (LCA) – nowej techniki w ochronie środo-wiska. Inż. Środ. 11(1), 111–113.
Hauschild M.Z., McKone T.E., van de Meent D., Huijbregts M., Margni M., Rosenbaum R., Jolliet O., Fantke P., 2016. USEtox® 2.02. The UNEP/SETAC scientific consensus model for char-acterizing human and ecotoxicological impacts of chemical emissions in life cycle impact as-sessment. https://usetox.org/model/download/usetox2.0 [dostęp: 21.08.2021].
Henderson A.D., Hauschild M.Z., van de Meent D., Huijbregts M.A.J. , Larsen H.F., Margni M., McKone T.E., Payet J., Rosenbaum R.K., Jolliet O., 2011. USEtox fate and ecotoxicity factors for comparative assessment of toxic emissions in life cycle analysis: sensitivity to key chemical properties. Int. J. Life Cycle Assess. 16, 701–709. https://doi.org/10.1007/s11367011-0294-6 DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-011-0294-6
Holka M., Bieńkowski J., 2019. Chemical protection of winter wheat and its environmental impact under conditions of different soil tillage systems. W: D. Kovačević, Book of Proceedings, X International Scientific Agriculture Symposium “Agrosym 2019”, Jahorina, 3–6.10.2019, 929–934.
Holka M., Bieńkowski J., 2020. Assessment of toxicity impacts of chemical protection of winter wheat, sugar beet and winter rape on aquatic ecosystems and humans. Zemdirbyste-Agric. 107(2), 131–138. https://doi.org/10.13080/z-a.2020.107.017 DOI: https://doi.org/10.13080/z-a.2020.107.017
Hou Q., Guozhu M., Zhao L., Du H., Zuo J., 2015. Mapping the scientific research on life cycle assessment: a bibliometric analysis. Int. J. Life Cycle Assess. 20, 541–555. https://doi.org/10.1007/s11367-015-0846-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-015-0846-2
Jaskulski D., Kotwica K., Jaskulska J., Piekarczyk M., Osiński G., Pochylski B., 2012. Elementy współczesnych systemów uprawy roli i roślin – skutki produkcyjne oraz środowiskowe. Fragm. Agron. 29(3), 61–70.
Kiryluk A., 2016. Zmiany w technologiach uprawy roli i roślin w województwie podlaskim i ich wpływ na środowisko przyrodnicze. Ekonomia i Środowisko 2(57), 287–301.
Korbas M., Horoszkiewicz-Janka J., Jajor E., 2008. Uproszczone systemy uprawy a występowanie sprawców chorób. Prog. Plant Prot./Post. Ochr. Rośl. 48(4), 1431–1438.
Kot-Wasik A., Dąbrowska D., Namieśnik J., 2003. Degradacja związków organicznych w środo-wisku. W: J. Namieśnik, W. Chrzanowski, P. Szpinek (red.), Nowe horyzonty i wyzwania w analityce i monitoringu środowiskowym. Centrum Doskonałości Analityki i Monitoringu Środowiskowego, Gdańsk, 700–722.
Lovarelli D., Garcia L.R., Sánchez-Girón V., Bacenetti J., 2020. Barley production in Spain and Italy: Environmental comparison between different cultivation practices, Sci. Total Environ. 707, 135982. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135982 DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135982
Mahmood I., Imadi S.R., Shazadi K., Gul A., Hakeem K.R., 2016. Effects of pesticides on envi-ronment. W: K.R. Hakeem, M.S. Akhtar, S.N.A. Abdullah (red.), Plant, soil and microbes. Implications in crop science 1, Springer International Publishing Switzerland, 253–269. https://doi.org/10.1007/978-3-319-27455-3_13 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-27455-3_13
Małecka I., Blecharczyk A., Sawinska Z., Piechota T., Waniorek B., 2012. Plonowanie zbóż w zależności od sposobów uprawy roli. Fragm. Agron. 29(1), 114–123.
Małecka-Jankowiak I., Blecharczyk A., Sawinska Z., Piechota T., Waniorek B., 2015. Wpływ następstwa roślin i systemu uprawy roli na zachwaszczenie pszenicy ozimej. Fragm. Agron. 32(3), 54–63.
Małecka I., Blecharczyk A., Sawinska Z., Swędrzyńska D., Piechota T., 2015. Winter wheat yield and soil properties response to long-term non-inversion tillage. J. Agr. Sci. Tech. 17(6), 1571–1584.
Małecka I., Sawinska Z., Blecharczyk, Dytman-Hagedorn M., 2014. Zdrowotność pszenicy ozimej w różnych wariantach uprawy roli. Prog. Plant Prot. 54(2), 246–250. http://dx.doi.org/10.14199/ ppp-2014-039
Pardo G., Cirujeda A., Perea F., Verdu A.M.C., Mas M.T., Urbano J., 2019. Effects of reduced and conventional tillage on weed communities: results of a long-term experiment in Southwestern Spain. Planta Dan. 37. https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100152 DOI: https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100152
Pesticide Properties DataBase, 2021. University of Hertfordshire, http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ ppdb/en/ [dostęp: 21.08.2021].
Piskier T., Sekutowski T.R., 2014. Środowiskowe i produkcyjne skutki stosowania bezorkowych systemów uprawy roli. Stud. Rap. IUNG-PIB 36(10), 69–89. https://doi.org/10.26114/sir.iung.2014.36.06
PN-EN ISO 14040:2009. Zarządzanie środowiskowe. Ocena cyklu życia. Zasady i struktura. PKN, Warszawa.
PN-EN ISO 14044:2009. Zarządzanie środowiskowe. Ocena cyklu życia. Wymagania i wytyczne. PKN, Warszawa.
Relyea R.A., 2005. The impact of insecticides and herbicides on the biodiversity and productivity of aquatic communities. Ecol. Appl. 15(2), 618–627. https://doi.org/10.1890/03-5342 DOI: https://doi.org/10.1890/03-5342
Riyaz M., Shah R., Sivasankaran K., 2021. Pesticide residues: impacts on fauna and the environ-ment. W: K.M. Mendes, R.N. de Sousa, K.C. Mielke (red.), Biodegradation technology of or-ganic and inorganic pollutants. InTech, Rijeka, Croatia, https://doi.org/10.5772/intechopen.98379 DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.98379
Rosenbaum R.K., Bachmann T.M., Swirsky Gold L., Huijbregts M.A.J., Jolliet O., Juraske R., Koehler A., Larsen H.F., Macleod M., Margni M., McKone T.E., Payet J., Schuhmacher M., Van de Meent D., Hauschild M.Z., 2008. USEtox-the UNEP-SETAC toxicity model: recom-mended characterisation factors for human toxicity and freshwater ecotoxicity in life cycle im-pact assessment. Int. J. Life Cycle Assess. 13, 532–546. DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-008-0038-4
Sánchez-Bayo F., Wyckhuys K.A.G., 2019. Worldwide decline of the entomofauna: a review of its drivers. Biol. Conserv. 232, 8–27. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2019.01.020 DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocon.2019.01.020
Sekutowski T., Sadowski J., 2009. Wpływ uproszczeń w uprawie roli na dynamikę zanikania herbi-cydów w glebie. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 543, 157–165.
Swędrzyńska D., Małecka-Jankowiak I., 2017. The impact of tillaging spring barley on selected chemical, microbiological, and enzymatic soil properties. Pol. J. Environ. Stud. 26(1), 303–313. https://doi.org/10.15244/pjoes/64911 DOI: https://doi.org/10.15244/pjoes/64911
Tudi M., Daniel Ruan H., Wang L., Lyu J., Sadler R., Connell D., Chu C., Phung D.T., 2021. Agriculture development, pesticide application and its impact on the environment. Int. J. Environ. Res. Public Health 18(3), 1112. https://doi.org/10.3390/ijerph18031112 DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph18031112
Xue X., Hawkins T.R., Ingwersen W.W., Smith R.L.,2015. Demonstrating an approach for includ-ing pesticide use in life-cycle assessment: Estimating human and ecosystem toxicity of pesticide use in Midwest corn farming. Int. J. Life Cycle Assess. 20, 1117–1126. https://doi.org/10.1007/s11367-015-0902-y DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-015-0902-y
Yang J., Chang Y., Zhang Y., Zhu L., Mao L., Zhang L., Liu X., Jiang H., 2022. Combined repro-ductive effects of imidacloprid, acetochlor and tebuconazole on zebrafish (Danio rerio).
Agriculture 12(12), 1979. https://doi.org/10.3390/agriculture12121979 DOI: https://doi.org/10.3390/agriculture12121979
Żak A., 2016. Środki ochrony roślin a zmiany w środowisku naturalnym i ich wpływ na zdrowie człowieka. Zagad. Ekon. Rol. 346(1), 155–166. https://doi.org/10.30858/zer/83045 DOI: https://doi.org/10.30858/zer/83045
Zakład Rolnictwa Ekologicznego i Ochrony Środowiska, Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polska https://orcid.org/0000-0002-4192-8863
Zakład Systemów Produkcji Rolniczej, Instytut Środowiska Rolniczego i Leśnego Polskiej Akademii Nauk, ul. Bukowska 19, 60-809 Poznań, Polska https://orcid.org/0000-0002-1659-1517
Zakład Rolnictwa Ekologicznego i Ochrony Środowiska, Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polska https://orcid.org/0000-0002-0588-7355
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.
Artykuły są udostępniane na zasadach CC BY 4.0 (do 2020 r. na zasadach CC BY-NC-ND 4.0)..
Przysłanie artykułu do redakcji oznacza, że nie był on opublikowany wcześniej i nie jest rozpatrywany do publikacji gdzie indziej.
Autor podpisuje oświadczenie o oryginalności dzieła, wkładzie poszczególnych osób i źródle finansowania.
Samoarchiwizacja
Czasopismo Agronomy Science przyjęło politykę samoarchiwizacji nazwaną przez bazę Sherpa Romeo drogą niebieską. Od 2021 r. autorzy mogą samoarchiwizować postprinty artykułów oraz wersje wydawnicze (zgodnie z licencją CC BY). Artykuły z lat wcześniejszych (udostępniane na licencji CC BY-NC-ND 4.0) mogą być samoarchiwizowane tylko w wersji wydawniczej.
