Alternativní využití luskovin (2) - morfologická variabilita hrachu setého a rolního

10. 04. 2017 Doc. Ing. Václav Brant, Ph.D. a kol Technologie pěstování Zobrazeno 4886x

V souvislosti s alternativním využitím luskovin hraje důležitou roli znalost rozdílů biologických vlastností jednotlivých druhů. Mezidruhové a vnitrodruhové odlišnosti mohou zásadním způsobem ovlivnit využitelnost daného rostlinného druhu či odrůdy pro stanovený pěstitelský cíl.

Obecně jsou u jednotlivých druhů a odrůd hodnoceny některé významné hospodářské vlastnosti. U luskovin se například jedná o růstový typ, barvu a tvar semene, odolnost proti polehání, délku rostlin, odolnost proti chorobám, nutriční vlastnosti, ranost apod. Většina těchto údajů se však vztahuje k produkčnímu využití luskovin. Z hlediska jejich uplatnění jako meziplodin, podsevů, „pomocných“ rostlin a komponentů do vícedruhových směsí nejsou tyto charakteristiky dostačující.

Z dlouhodobého hlediska lze současné hodnocení biologických odlišností druhů a odrůd plodin ve vztahu k jejich adaptabilitě na abiotické a biotické podmínky prostředí, jakož i z důvodu posouzení jejich plasticity, považovat za nedostatečné. Nelze zapomínat na skutečnost, že primárním základem naplnění biologických principů zemědělství je právě maximální využití biologického potenciálu jedince, který je společně s dalšími jedinci rostlinného společenstva základem dosažení pěstitelského cíle kladeného na porost v daných podmínkách.

Dlouhodobé umělé oddělování produkčních a mimoprodukčních funkcí porostů polních plodin, ale i zemědělství obecně, má za následek nerespektování biologické podstaty rostlin a spíše vede k jejich praktické neslučitelnosti. Stanovení hranice mezi produkční plochou a plochou využívanou v ekologickém zájmu není z hlediska funkčnosti agrofytocenóz možné. Každý porost má svoji produkční či mimoprodukční funkci, které působí společně a to jak z prostorového, tak časového hlediska. Z tohoto důvodu je nutné alternativní způsoby pěstování luskovin vnímat jako faktor přispívající k celkové produktivnosti zemědělských systémů a zároveň k eliminaci negativních vlivů zemědělství na krajinný prostor. Je potřebné pamatovat na skutečnost, že míra jejich „mimoprodukčního“ působení je závislá na celkovém přístupu k hospodaření na půdě v daném systému.

Luskoviny jako pomocné plodiny

V poslední době se luskoviny začínají využívat jako tzv. pomocné plodiny. Pomocné plodiny jsou obecně vnímány jako rostliny, které napomáhají dosažení pěstebních a ekologických cílů hlavní plodiny a mohou být využity i jako producenti hlavního produktu. Cílů, které mohou tyto plodiny plnit je několik a mnohdy se vzájemně překrývají. V rámci konvenčního a ekologického zemědělství se například jedná o:

1. eliminaci degradačních procesů půdy (omezení erozních procesů, podpora infiltrace a retence vody, zdroj organické hmoty, stabilizace rozkladných procesů, podpora půdní struktury apod.);

2. snížení rizika zaplevelení porostů na počátku vývoje či v krizových fázích růstu nebo po celou dobu vegetace;

3. zajištění nutričních nároků porostů - v době růstu či po jejich odumření (cílené umrtvení porostu, vymrznutí či potlačení hlavní plodinou) přispívají ke zlepšení výživného stavu hlavní plodiny (především zdroj N nebo P).

Biologická odlišnost druhů a odrůd

V předchozím článku věnovaném luskovinám byly popsány důvody a cíle jejich mimoprodukčního využití. Podívejme se však na biologické rozdíly mezi druhy podrobněji a specifikujme jejich význam pro dosažení pěstebních cílů.

Druhy kulturních luskovin se z hlediska habitu nadzemní a podzemní části rostliny liší. Samotná délka rostlin je například jedním z kritérií, které společně s růstovou dynamikou rozhodují o využitelnosti druhu ve směsích. Luskoviny dosahující vyšší délky, včetně druhů využívajících schopnost pnout se po sousedních rostlinách jiného druhu či odrůdy, se dobře uplatní v kombinaci s jinými vzrůstnými druhy. Luskoviny méně vzrůstné jsou využitelné spíše ve směsích s druhy dosahujících obdobného vzrůstu nebo vykazující obdobnou konkurenční schopnost vůči sousedním druhům. Jinou situaci přestavují případy, kdy je snahou vytvořit méně vzrůstné porosty, mnohdy i jednodruhové, s dobrým pokryvem půdy a druhovou pestrost v nich zajistit příměsí vzrůstných druhů vytvářejících solitérní jedince. Zde se uplatní vzrůstné a nepoléhající druhy.

Další otázkou je snížení rizika polehnutí porostů, které není důležité jen z hlediska produkce semen, ale zásadní roli má i při pěstování luskovin na produkci zelené biomasy nebo tvorby mulče. Nepolehlé porosty jsou dobře mechanicky umrtveny řeznými válci a dále jsou rostliny rovnoměrně položeny ve směru pracovní jízdy, což snižuje následné riziko zachycování rostlinných zbytků na secí botky. Eliminaci poléhání porostů hrachů určených k tvorbě živého či mrtvého mulče lze řešit kombinací úponkových typů a listových typů hrachů či pelušek. Úponkové typy se vyznačují nižším vzrůstem a menší pokryvností půdy, ale zvyšují odolnost porostu proti polehnutí. Listové typy naopak vykazují vlastnosti opačné.

Důležitou vlastností luskovin z hlediska jejich mimoprodukčního využití je i rychlost tvorby kořenového systému. Především při využití luskovin jako pomocných plodin v ozimých obilninách a v řepce je tato schopnost velice důležitá. Kořenový systém se samozřejmě podílí na produkci biomasy a následně představuje i zdroj živin pro hlavní rostlinu, ale zásadním způsobem ovlivňuje i půdní vlastnosti. Opomenout nelze ani druhové rozdíly z hlediska kvality biomasy kořenů a jejím vlivu na půdní mikroflóru během růstu a následně při jejím rozkladu.

Rozdíly mezi druhy mají vliv i na pokryvnost půdy z hlediska eliminace eroze. Druhy, ale i odrůdy, vykazují rozdíly v hmotnostních podílech jednotlivých částí rostliny (lodyhy, větve, listy a lusky) a liší se i kompenzační schopností z hlediska hustoty porostu.

Polní pokusy

Z důvodu stanovení morfologické variability odrůd hrachů (hrách setý) a pelušek (hrách rolní) byly v roce 2016 založeny polní experimenty, jejichž cílem bylo stanovit vliv druhu a odrůdy na habitus rostlin, na poměry jednotlivých částí rostliny a stanovit rozdíly v délce rostlin a ve výšce porostů. Hodnocena byla i pokryvnost porostů. Pokusné plochy byly založeny na dvou lokalitách ve středních Čechách. Jednalo se o lokalitu Stupice (černozem) a Červený Újezd (hnědozem). Základním zpracováním byla orba a předplodinou obilnina. Na lokalitě Stupice byly porosty založeny 20. 3. 2016 a v Červeném Újezdě 27. 3. 2016.

Hodnoceny byly vybrané odrůdy hrachu setého a pelušky (hrachu rolního). Tabulka 1 dokumentuje hodnocené druhy a průměrné počty rostlin na 1 m². U každého druhy byly založeny porosty s obvyklým výsevem (v tabulkách označeno číslem 1) a sníženým výsevem (označeno číslem 2), výše výsevu byla na obou lokalitách shodná a shodná byla i ochrana proti plevelům po založení porostů. Na lokalitě Červený výsev byla zaznamenána nižší vzcházivost porostů.

Tab. 1: Počet rostlin vybraných druhů v hodnocených porostech stanovený 22. 4. 2016 (výsev 20. 3. 2016) na lokalitě Stupice a 27. 4. 2016 (výsev 27. 3. 2016) na lokalitě Červený Újezd (1 - obvyklý výsevek, 2 - snížený výsevek)

Tab. 2: Průměrná hmotnost suché nadzemní a podzemní biomasy rostliny (g) poměr mezi nadzemní a podzemní biomasou rostliny (nadzemní/podzemní) stanovené 22. 4. 2016 (Stupice) a 27. 4. 2016 (Červený Újezd); rozdílné indexy mezi průměry dokumentují statisticky průkazné rozdíly mezi průměry v rámci sloupců (ANOVA, α = 0,05, Tukey); hodnocení na plochách s obvyklým výsevkem (výsevek 1)

Obrázky 1 a 2 dokládají habitus nadzemní a podzemní části hodnocených druhů měsíc po výsevu na pokusných lokalitách. Všechny hodnocené odrůdy hrachů i pelušek dobře prokořeňovaly půdu do hloubky 0,1 m. Pomalejší vývoj podzemní i nadzemní biomasy na obou lokalitách vykazovaly ozimé formy. Hrachy i pelušky vytvářely výrazně větší kořenový systém než pro srovnání použitá vikev panonská (obr. 1 a 2) a hořčice bílá (obr. 2), jejichž porosty byly založeny ve shodném termínu. Tabulka 2 dokládá hmotnost nadzemní a podzemní biomasy rostliny hodnocených odrůd na obou lokalitách ve shodném termínu, jako byla provedena obrazová analýza habitu rostlin (obr. 1 a 2). Výsledky hmotností nadzemní a podzemní biomasy rostliny korespondují s habitem rostlin. Počáteční rychlou tvorbou podzemní a nadzemní biomasy se vyznačovaly odrůdy Protecta, Eso a na lokalitě Stupice i Gambit.

Habitus nadzemní a podzemní části rostlin na konci měsíce května na hodnocených lokalitách dokumentují obrázky 3 a 4. Z obrázku jsou již době patrné rozdíly mezi jednotlivými typy hrachů.

Obr. 1: Habitus rostlin (22.4.2016) hodnocených druhů doplněný o rostliny vikve panonské (Dětenická); obvyklý výsevek - 1

Obr. 2: Habitus rostlin (27.4.2016) hodnocených druhů doplněný o rostliny vikve panonské (Dětenická) a hořčice bílé (Andromeda); obvyklý výsevek - 1

Obr. 3: Habitus rostlin (31.5.2016) hodnocených druhů doplněný o rostliny vikve panonské (Dětenická); obvyklý výsevek - 1

Obr. 4: Habitus rostlin (30.5.2016) hodnocených druhů doplněný o rostliny vikve panonské (Dětenická); obvyklý výsevek - 1

Zajímavé jsou výsledky dokumentující srovnání délky rostlin a výšky porostů tři měsíce po výsevu v závislosti na odrůdě a hustotě výsevu. Porosty hrachu setého se v té době nacházely většinou v růstové fázi BBCH 75. Tuto fázi lze z hlediska produkce biomasy považovat za optimální z důvodu ukončení vegetace, protože začíná docházet k redukci listů. U pelušek byl vývoj porostů pomalejší. Stav vybraných porostů hrachu setého a pelušky 20. 6. 2016 na lokalitě Stupice dokumentuje obrázek 5. Délka rostlin byla měřena od kořenového krčku po nejvyšší vrchol natažené rostliny a výška porostů pomocí měřícího talíře, který integruje hustotu a výšku porostu. Tabulka 3 dokumentuje výše uvedené charakteristiky a poměr mezi délkou rostliny a výškou porostu. Nejvyšší délka rostlin byla na obou lokalitách stanovena u obou odrůd pelušek, nejnižší u odrůdy hrachu setého Enduro. Porosty pelušek rovněž vykazovaly nejvyšší náchylnost k polehání. Z hrachů vykazoval na základě poměru mezi délkou rostliny a výškou porostu vyšší náchylnost k polehání listový typ zastoupený odrůdou Protecta.

Tab. 3: Vliv odrůdy a hustoty výsevu na průměrnou délku rostlin (m), na průměrnou reálnou výšku porostu (m) a na počet větví na rostlině (kusy) dne 20. 6. 2016 (Stupice) a 27. 6. 2016 (Červený Újezd); rozdílné indexy dokumentují statisticky průkazný rozdíl mezi průměry v rámci sloupců (ANOVA, α = 0,05, Tukey); 1 - obvyklý výsevek a 2 - snížený výsevek

Obr. 5: Stav vybraných porostů hrachu setého a pelušky 20. 6. 2016 na lokalitě Stupice; zleva odrůdy Arvika, Enduro, Eso a Protecta

Z hlediska hodnocení kompenzační schopnosti rostlin byla potvrzena schopnost řidších porostů vytvářet větší počet větví ve srovnání s porosty s vyšším výsevkem (tab. 3). Tato skutečnost je důležitá i z hlediska možnosti provádění nižších výsevů při alternativním využití luskovin z důvodu snížení nákladů na osivo. Nejvýrazněji se tato schopnost projevila u odrůdy hrachu Protecta a u pelušky Arkta. Tabulka zároveň dokumentuje rozdílnou reakci porostů v závislosti na lokalitě. Otázce kompenzační schopnosti hrachů a pelušek je potřebné se na dále věnovat z hlediska stanovení hraničních hodnot redukce výsevu ve vztahu ke vzcházivosti a produkci nadzemní biomasy.

Kompenzační schopnost porostů lze dokumentovat i na základě stanovení pokryvnosti půdy v květnu 2016 na lokalitě Stupice. Tabulka 4 uvádí srovnání pokryvnosti půdy porosty daných odrůd v závislosti na počtu rostlin na jednotku plochy. Pokryvnost je provedena na základě analýzy obrazu infrasnímku o velikosti plochy 0,25 m². Bílá barva na obrázku dokumentuje rostlinný pokryv a černá barva představuje holou půdu. Nejvyšší pokryvnost půdy vykazovaly porosty pelušek a odrůda listového typu hrachu Protecta. Podstatné je, že mezi hustou rostlinného pokryvu v rámci hodnocených výsevků nejsou patrné výrazné rozdíly.

Tab. 4: Pokryvnost půdy porosty luskovin na lokalitě Stupice (31. 5. 2016); bílá barva je rostlinný pokryv, černá barva představuje holou půdu

Biometrické parametry hodnocených druhů a jejich odrůd stanovené 20. 6. 2016 na lokalitě Stupice dokumentuje tabulka 5. Značné rozdíly byly stanoveny již v hmotnosti samotné rostliny. Ve většině případů vedlo snížení počtu jedinců na jednotku plochy k nárůstu průměrné hmotnosti rostliny a samozřejmě ke snížení podílu hmotnosti lodyhy a celkové hmotnosti rostliny v důsledku většího větvení. Listové typy hrachu a pelušky vykazovaly užší poměr mezi hmotností lodyhy a větví bez listů a lusků vůči hmotnosti listů. Větší podíl listů je spojem s vyšší pokryvností půdy (tab. 4), ale samozřejmě s vyšším rizikem polehnutí. U listů lze samozřejmě počítat s rychlejší degradací po umrtvení porostů, a tím i s možností snížení pokryvu půdy mulčem, zůstane-li biomasa na povrchu půdy. U hrachů se již v termínu hodnocení na produkci nadzemní biomasy rostliny výrazně podílely lusky. Údaje o jejich případné degradovatelnosti mikroorganizmy po zapravení do půdy či ponechání na povrchu půdy jsou velmi omezené. Z hlediska celkové produkce porostu se však lusky výrazně podílejí na produkci biomasy na jednotku plochy. Z hlediska tvorby mulče asi nebudou hrát zásadní roli, ale při zapravení do půdy přispějí ke zvýšení bilance organické hmoty.

Tab. 5: Biometrické parametry rostlin na hodnocených variantách: suchá biomasa rostliny (g), hmotnostní podíl lodyhy s listy a lusky na celkové hmotnosti rostliny (%), hmotnostní podíl 1. větve s listy a lusky na celkové hmotnosti rostliny (%), hmotnostní podíl lodyhy bez listů a lusků vůči listům na lodyze, hmotnostní podíl 1. větve bez listů a lusků vůči listům na 1. větvi, hmotnostní podíl lusků na celkové hmotnosti rostliny (%) a hmotnostní podíl lodyhy a 1. větve vůči listům na rostlině - 20. 6. 2016, Stupice; rozdílné indexy dokumentují statisticky průkazný rozdíl mezi průměry v rámci sloupců (ANOVA, α = 0,05, Tukey); 1 - obvyklý výsevek a 2 - snížený výsevek

Na základě dosavadních výsledků je patrné, že jednotlivé odrůdy hrachu setého a pelušky vykazují rozdíly z hlediska habitu rostlin, ale i tvorby biomasy. Předložená práce má především poukázat na potřebu správné volby druhu, ale i odrůdy, pro dosažení cílů kladených na založené porosty.

Práce vznikla v rámci projektu TA04011370. Autoři děkují za finanční a technickou podporu firmě Selgen, a.s.

Alternativní využití luskovin (2) - morfologická variabilita hrachu setého a rolního