Assessment of total nitrogen loads discharged from agricultural catchments in the context of changes in the nitrates directive implementation

Abstract

Znowelizowana ustawa Prawo Wodne wraz z „Programem działań mającym na celu zmniejszenie zanieczyszczenia wód azotanami pochodzącymi ze źródeł rolniczych oraz zapobieganie dalszemu zanieczyszczeniu” została przyjęta w sierpniu 2018 r. Nowe przepisy całkowicie zmieniły sposób wdrażania dyrektywy azotanowej, uznając cały kraj jako jeden wielki obszary szczególnego narażenia (OSN). Dodatkowo wyznaczyły obszary „bieguna zimna” i „bieguna ciepła”, gdzie terminy nawożenia odpowiednio skrócono lub wydłużono. Nowe przepisy obowiązują zbyt krótko, żeby można było na podstawie danych monitoringowych odpowiedzieć na pytanie, czy są skuteczne i rzeczywiście spowodowały ograniczenie ładunku azotu wprowadzanego do wód powierzchniowych. W artykule przedstawiono możliwość wykorzystania makromodelu DNS/SWAT, jako narzędzia prognostycznego, na podstawie którego zbudowano trzy scenariusze wariantowe symulujące skutki ograniczenia lub wydłużenia okresów nawożenia w przykładowej zlewni Przymorza (rzeka Słupia, profil Charnowo). Otrzymane wyniki pozwoliły precyzyjnie określić zarówno wartości ładunku azotu ogólnego w wybranym profilu obliczeniowym, jak i przewidywany stopień jego zmniejszenia lub zwiększenia w zależności od przyjętej długości okresu nawożenia. Wyniki symulacji wykazały jednoznacznie, że bardziej restrykcyjne przepisy dotyczące okresów nawożenia wpłyną na zmniejszenie ładunku azotu w wodach powierzchniowych. Powstałe w ostatnim czasie narzędzia, takie jak Polski Atlas Natężeń Deszczów (PANDa), mogą znacząco poprawić weryfikację użytych modeli, w których moduł meteorologiczny odgrywa podstawową rolę, tak jak ma to miejsce w przypadku makromodelu DNS/SWAT przystosowanego do prowadzenia analiz jakości wód, ze szczególnym uwzględnieniem zabiegów agrotechnicznych prowadzonych w zlewni.The amended Water Law Act together with the “Program of measures aimed at reducing the pollution of waters with nitrates from agricultural sources and prevention of further pollution” was adopted in August 2018. The new regulations completely changed the implementation of the Nitrates Directive, recognizing the whole country as one large area of NVZ (nitrate vulnerable zone). In addition, “pole of cold” and “pole of heat” areas were designated where fertilization timelines were shortened or extended accordingly. It is too early to confirm the efficiency of the new regulations based on monitoring data or quantify their contribution to limiting nitrogen load in surface waters. Therefore, in this article, a DNS/SWAT macromodel was employed as a prognostic tool to develop three variant scenarios simulating the effects of limitation or extension of fertilization periods in the exemplary catchment of Przymorze (Slupia river, Charnowo profile). The results obtained allowed for a precise determination of both the total nitrogen load in the selected calculation profile and the anticipated degree of its reduction or increase depending on the assumed length of the fertilization period. The results indicate that more restrictive regulations regarding fertilization periods translate into a reduction in total nitrogen load in surface waters. Recently developed tools such as Polish Atlas of Rainfall Intensity (PANDa rainfall model) may significantly improve validation of the models employed. In these models, the meteorological module plays a central role like in the DNS/SWAT macromodel equipped to perform water quality analyses with a particular focus on agrotechnical measures implemented in the catchment