Vliv organických hnojiv na erozní parametry půdy

22. 04. 2024 Ing. Martin Císler; Česká zemědělská univerzita v Praze Hnojení Zobrazeno 111x

V České republice představuje půda klíčový faktor v rostlinné produkci, a proto je intenzivně zkoumána z hlediska její kvality a vlastností. Jako komplexní směs minerálních a organických látek disponuje půda pomalou regenerační schopností. Porušení tohoto regeneračního cyklu, způsobené například nevhodnou volbou osevních postupů, vede ke snížení obsahu organické hmoty v půdě a následné erozi. Snížení biologické aktivity z důvodu nedostatku organických látek vede také ke zhutňování půdy (Soane, B. D., 1990).

Strategie navracení organické hmoty, např. prostřednictvím rostlinných zbytků či organických hnojiv, je klíčová pro udržení úrodnosti půdy (Fageria, N. K., 2012). Vodní erozi, jako jeden z hlavních faktorů degradace půdy, je třeba aktivně monitorovat a řešit prostřednictvím vhodných protierozních opatření. Opakovaným působením vodní eroze půda více degraduje z důvodu unášení jemných půdních částic. Za pomocí měření povrchového odtoku za jednotku času na předem definované ploše, lze také určit velikost půdního smyvu.

Jednou z nejvíce ohrožených skupin jsou širokořádkové plodiny (Hůla, J., et al., 2010). V rané vegetační fázi plodin je meziřádkový prostor bez ochrany a je velmi náchylný na intenzivní letní deště s vysokou kinetickou energií vodních kapek. Po dopadu voda snadněji unáší jemné půdní částice.

Cílem diplomové práce bylo vyhodnotit polní pokus, který se zaobíral vlivem organických hnojiv na vodní erozi v porostu kukuřice. Byli využity tři druhy organických hnojiv ve dvou diametrálně rozdílných dávkách. Následovalo hodnocení za pomocí odečtení hodnot povrchového odtoku a množství smytého sedimentu.

Polní pokus

Vyhodnocení vlivu organických hnojiv na protierozní schopnosti porostu kukuřice bylo měřeno v nadmořské výšce 447 m v blízkosti obce Nesperská Lhota. Lokalita pokusu byla rozdělena do 8 experimentálních parcelek o velikosti 3 × 3 m. Sklon na jednotlivých parcelkách byl 4,5–8,7°.

Pro experiment byla zvolena organická hnojiva (hnůj, digestát, kompost). Velikost dávky organických hnojiv byla zvolená reálná (40 t/ha) a extrémní, nereálná (200 t/ha). Pro porovnání byly přidány varianty bez hnojiva a bez výsevu (tab. 1).

Plošná hustota setí byla 80 000 semen na hektar s hloubkou setí 50 mm, mezerou mezi semeny v řádku 17 cm a meziřádkovou vzdáleností 60 cm. Po vyklíčení porostu kukuřice byly do meziřádkového prostoru instalované měřící odtokové mikroparcelky. Na každou zkoumanou variantu byly nainstalovány tři odtokové mikroparcelky pro eliminaci statistických chyb. Vnitřní zkoumaná plocha mikroparcelky byla 0,16 m². Odtoková voda z mikroparcelky byla odvedena do kolektoru, který následně sváděl vodu do předem zakopané sběrné plastové nádoby o objemu 10 dm³.

Kontrolní měření dešťových srážek bylo prováděno v blízkosti polního pokusu za pomoci meteostanice, kdy bylo zaznamenáváno jednak úhrn srážek, tak i jejich intenzita. Za dobu pozorování bylo zaznamenáno celkem 7 erozních událostí.

Kontrola a měření dat úhrnu srážek a množství sedimentu zachycených pomocí odtokových mikroparcelek ve sběrných nádobách probíhalo bezprostředně po skončení dešťových srážek erozivně ohrožujících povrch půdy. Objem povrchového odtoku zachycený v nádržích se měřil pomocí odměrných válců. Množství obsaženého sedimentu se zjistilo následnou filtrací zachyceného povrchového odtoku. Konečné odečtení hmotnosti zachycené zeminy lze stanovit až po vysušení při 105 °C.

Tab. 1: Varianty pokusu

Měření a výsledky

První zaznamenanou erozní událostí byla bouřka na začátku června. Celkový úhrn srážek činil 17 mm. Jednalo se o prudší srážku s krátkodobou intenzitou až 50 mm/h.

Z grafu 1 je patrná silná funkce organických hnojiv na infiltraci vody do půdy. Poměrně překvapivý je účinek digestátu, zejména ve vyšší dávce. Digestát někdy bývá označován jako původce „zalepení“ pórů v půdě. To nelze v našem případě prokázat. Vliv zřejmě měla i písčitá půda na pozemku, která tomuto jevu aktivně zabránila. Rovněž jsou patrné malé rozdíly mezi dávkami hnojiv. Je pravda, že nejúčinněji působila varianta H200, avšak rozdíl není příliš velký. Minimální rozdíl byl vidět mezi variantami bez hnojení a bez výsevu (černý úhor). To není nijak překvapivé – porost v této době byl v nízké vývojové fázi a neměl na událost zásadní vliv. Navíc mikroparcelky jsou primárně umístěny v meziřadí, což vliv vegetace částečně potlačuje.

Na grafu 2 jsou patrné rozdíly mezi jednotlivými variantami při hodnocení smyvu půdy. Rozdíly jsou menší než v případě povrchového odtoku, avšak základní trend zůstal zachován. Vzhledem k poměrně nízkému úhrnu srážek jsou i celkové úhrny smyvu půdy poměrně nízké. Nelze pozorovat ani odplavování makro částic hnojiv z povrchové a podpovrchové vrstvy půdy. Ztráta půdy tak byla nejvyšší v posledních dvou variantách.

Poslední erozní událost byla zachycena 8. 8. 2022. Jednalo se o krátký přívalový déšť vysoké intenzity. Úhrn srážek činil 16 mm s intenzitou až 95 mm/h. Z hodnot povrchového odtoku v grafu 3 je vidět vzrůstající vliv porostu kukuřice na jeho hodnoty. To platí zejména u varianty BH. Zde i vlivem rychlého nárůstu biomasy kukuřice dochází k většímu pokrytí meziřádkového prostoru listy kukuřice, a tím pádem i omezení erozního účinku dopadajících kapek.

Smyv zeminy rovněž navázal na trend zvětšování listové plochy, kdy se celkový erozní účinek postupně zmenšuje viz graf 4. Dopadající kapky tak nevytrhávají tak velký počet půdních částic jako v případě po založení pokusu.

Graf 1: Povrchový odtok během první erozní události

Graf 2: Smyv zeminy během první erozní události

Graf 3: Povrchový odtok během sedmé erozní události

Graf 4: Smyv zeminy během sedmé erozní události

Porovnání výsledků

Výzkum velkých dávek organických hnojiv není zcela obvyklý. Běžně zkoumané dávky hnojiv jsou v nižších desítkách tun na hektar. To platí i v důsledku spíše obecného nedostatku hnojiv, který je vnímán celosvětově (Köninger, J. et al., 2021). Naopak určité lokality mohou vykazovat přebytky aplikovatelných hnojiv, např. v důsledku zvýšené koncentrace živočišné výroby. Veeramani et al. (2012) popisují všestranné benefity organického hnojení na půdní prostředí. Samozřejmě i aplikace velkých dávek hnojiv má svá úskalí. Popisována jsou například ohrožení spodních vod (Unc, A., et al., 2004). Mezi nově popisovaná rizika a překvapivé souvislosti patří možné šíření rezistentních bakterií z chovů drůbeže do půdního prostředí (Yang, Q. et al., 2014).

Gilley et al. (1998) se zabýval obdobným měřením, avšak měření nevycházelo z přírodních srážek. Dešťové srážky byly tvořeny pomocí simulátoru. Pokus dospěl k výsledku potvrzující výrazný pokles povrchového odtoku až o desítky procent.

S ohledem na infiltraci vody je často problematicky vnímána kejda nebo digestát, tedy kapalná organická hnojiva. Problematicky se chovají i čistírenské kaly (Ojeda, G., et al., 2003). V našem případě byl použit digestát z bioplynové stanice. Očekáváno bylo výrazné snížení infiltračních schopností půdy, které se neprokázalo. Toto tvrzení naopak podporují například (Launay, C., et al., 2022).

Závěr

Výsledky měření potvrzují pozitivní vliv organických hnojiv na schopnost půdy odolávat erozním procesům. K výraznému zlepšení infiltrace vody docházelo už i při nižší standardní dávce organických hnojiv. Nejvíce bylo možné pozorovat rozdíly na začátku pokusu, kdy na povrchu stále nevznikla půdní krusta, a také nedocházelo k ovlivnění vegetací.

V pozdější části pokusu, kdy porost kukuřice nabral na objemu, začaly listy rostlin fungovat jako ochrana a brzdily velké vodní kapky letních bouří.

Na základě vyhodnocení měření je možné vidět, že aplikace hnoje dopadla nejlépe. Mírným překvapením bylo zjištění u variant digestátu a kompostu s dávkou 200 t/ha. U digestátu se předpokládalo, že dojde k částečnému zalepení půdních pórů, což v pokusu snížilo schopnost půdy infiltrovat vodu. Kompost infiltroval vodu hůře než varianty s hnojem. To bylo pravděpodobně dáno absencí větších makročástic.

V budoucnosti by bylo možné toto opatření aplikovat například v rámci několika vrstevnicových pruhů na pozemku, kdy by tyto pruhy mohly sloužit jako zasakovací pásy s důrazem na omezení rizika nadměrného povrchového odtoku. Lokálně diferencované dávkování organických hnojiv zatím není v praxi rozšířeno ani zdaleka na takové úrovni, jako je tomu u průmyslových hnojiv.

Pokusné parcelky s aplikovanými organickými hnojivy

Umístění odtokových mikroparcelek se záchytnou plochou 0,16 m²

Literatura je k dispozici u autora.

Vytvořeno na základě diplomové práce „Vliv organických hnojiv na erozní parametry půdy“ pod vedením: Doc. Ing. Petra Nováka, Ph.D.