Vliv opotřebení nástrojů pro zpracování půdy na posun půdních částic

18. 11. 2024 Ing. František Horejš; Česká zemědělská univerzita v Praze Mechanizace Zobrazeno 360x

Degradace půdy je v současném světě velký problém, jelikož účinky nejsou často zřejmé, dokud její úroveň není na hranici uskutečnitelné obnovy. Tento proces však trvá mnohdy desítky let a je potřeba nemalého úsilí s nejasným výsledkem. Jedny z původců degradace jsou různé druhy zrychlené eroze. Těmi nejvíce zkoumanými je vodní a větrná eroze, avšak eroze zpracováním půdy je stále do určité míry velkou neznámou. Dochází u něj k pohybu půdních částic působením agrotechnických operací.

Výzkum eroze zpracováním půdy byl v minulosti málo rozvinutý a nebyla mu přisuzována velká pozornost. Vliv tohoto druhu eroze na degradaci zemědělské půdy je však dle Van Oost et al., 2006, v porovnání s vlivem vodní eroze ve většině případů shodný, ne-li vyšší.

Parametrů ovlivňujících erozi zpracováním půdy je hned několik. První z nich je rychlost zpracování, kterou se zabýval Van Muysen et al., 2000 a prokázal, že se zvyšující rychlostí se zvyšuje i posun půdních částic. Ve stejné publikaci i analogicky potvrzuje, že posun půdních částic narůstá s hlubším zpracováním půdy. Z hlediska půdních vlastností se jeví podstatné, zdali je půda primárně zpracovávaná, nebo jde již o sekundární zpracování půdy, v tom případě jsou půdní částice unášeny více.

Polní pokusy

Měření probíhalo v oblasti Nesperské Lhoty u Vlašimi na pozemku obdělávaném společností Agro Nesperka s.r.o. Pozemek má rozlohu 4,77 ha, nachází se v průměrné nadmořské výšce 462 m nad mořem a jeho průměrná sklonitost je 7,85°.

Na pozemku se v předešlém roce před pokusem pěstovala ozimá pšenice, jejíž zbytky se rozdrtily a rozházely po pozemku. Pro potřebu prvního pokusu byly na pozemku nalezeny oblasti s požadovanými sklony (2°, 6°, 11°), které se označily a připravily na měření. Následně došlo ke zpracování půdy danými typy strojů v určených oblastech. V případě pokusu pak byly připraveny tři oblasti měření tak, že jedna směrovala po spádnici, další proti spádnici a jedna ve směru vrstevnice. V tomto směru pak byla půda zpracována.

Pro zjišťování posunu půdních částic byla využita modifikace metody měření za pomoci tracers. Těmi byly pro tento pokus hliníkové krychličky o délce hrany 16 mm. Důvodem pro výběr hliníku jako materiálu bylo to, že jeho hustota je obdobná s minerálními částicemi v půdě a přiblíží se tak jejich chování co nejvíce.

Pro jedno měření se využilo 40 krychliček umístěných do dvou vrstev po 20 kusech kolmo ke směru zpracování půdy v pravidelných rozestupech po 10 cm. První vrstva tracers, se vložila do hloubky 5 cm pod povrchem půdy a následně se zasypala. Druhá vrstva tracers, byla umístěna tak, že horní hrana krychle byla zároveň s povrchem půdy.

Následnou fází pokusu bylo zpracování půdy společně s tracers, při kterém došlo k jejich posunu společně s půdními částicemi. Poté jsme určili polohu jednotlivých tracers. Po zjištění a zaznamenání hodnot se stanovil vektorový úhel, který udává, jakým směrem a na jakou vzdálenost byl daný tracer posunut.

První měření se uskutečnilo ve 3 variantách, pro každý testovaný stroj (talířový kypřič s uspořádáním řad talířů do X a talířový kypřič s rovnoběžným umístěním řad talířů), přičemž varianty se lišily na velikosti sklonu pozemku. Druhé měření probíhalo také ve 3 variantách pro radličkový kypřič s novými pracovními nástroji a pro radličkový kypřič s opotřebenými pracovními nástroji, přičemž v tomto pokusu byla půda zpracována ve směru po vrstevnici, po spádnici a proti ní. Při tomto měření však byla využita pouze jedna sada tracerů.

Pro oba pokusy byl využit jako tažný prostředek traktor Zetor Forterra 130 HSX. Agregovanými stroji pro první pokus byly dva typy talířových kypřičů. První talířový kypřič Akpil o záběru 3 m, který využívá dvě řady talířů o průměru 500 mm uspořádaných v řadách do tvaru X. Druhý talířový kypřič od firmy AGRO-MASZ rovněž o záběru 3 m, který využívá dvou řad vzájemně rovnoběžných ozubených talířů o průměru 460 mm. Zpracování půdy při použití obou kypřičů bylo provedeno do hloubky 8 cm, při rychlosti 9 km/h.

Pro druhý pokus byl použit radličkový kypřič Kromexim s pracovní šířkou 3 m. Tento stroj je tvořen dohromady sedmi slupicemi umístěnými ve dvou řadách, po kterých následují urovnávací talíře a trubkový válec. Na slupicích byly použity oboustranné radličky společně s přídavnými šípovými křidélky. Půda se v tomto případě zpracovávala do hloubky 15 cm při rychlosti 9 km/h.

Definované předpoklady:

1. Vliv opotřebení pracovních nástrojů na posun půdních částic. Předpokládá se, že s opotřebením bude docházet k jejich většímu posunu.
2. Vliv směru zpracování půdy na posun půdních částic. Předpokládá se, že k největšímu posunu dojde při zpracování půdy směrem ze svahu.
3. Vliv konstrukce talířových kypřičů na posun půdních částic. Předpokládá se, že kypřiče dosáhnou rozdílných výsledků v rámci posunu půdních částic.
4. Vliv svažitosti pozemku na posun půdních částic. Předpokládá se, že s narůstající svažitostí bude docházet k navýšení posunu půdních částic.

Výsledky měření

Naměřená data byla zpracována a vyhodnocena z hlediska posunu půdních částic v podélném a příčném směru kolmém ke zpracování půdy a velikosti vektorového úhlu.

Při porovnání velikosti vektorových úhlů naměřených v rámci hodnocení vlivu konstrukce talířových kypřičů je zřejmé, že při použití kypřiče s konstrukcí řad talířů do tvaru X (graf 1), bylo dosaženo vyšších průměrných hodnot (pro 4 ze 6 měření), než tomu bylo u kypřiče s rovnoběžnými řadami talířů, který však dosáhl absolutně nejvyšší průměrné hodnoty 36,28° v povrchové vrstvě při svažitosti 11° (graf 2). Navzdory této hodnotě je fenomén nejvíce zřetelný při porovnání průměrných hodnot v povrchové vrstvě.

Vliv konstrukce na průměrnou délku vektorů, však není tak jednoznačný, jelikož při porovnání délky průměrně dosahuje větších hodnot v povrchové vrstvě konstrukce s řadami talířů do X (graf 3). Rozdílem vůči tomu však jsou průměrné hodnoty délky vektoru naměřené v podpovrchové vrstvě, kdy vyšších hodnot dosahuje konstrukce s rovnoběžnými řadami talířů (graf 4).

Vliv svažitosti na měřené veličiny je u talířového kypřiče s rovnoběžnými řadami talířů shodný s premisou, že se vzrůstající svažitostí narůstají i hodnoty měřených veličin. Rozdílem k tomuto jsou však hodnoty naměřené po použití talířového kypřiče s konstrukcí řad talířů do X, kdy nejvyšších průměrných hodnot dosahovala varianta se svažitostí 6°. Důvod k této anomálii však není známý a její mechanika není vysvětlena.

Druhý pokus, jímž je vliv opotřebení pracovních nástrojů na posun půdních částic při různých směrech zpracování, vypovídá o měřených veličinách následovně. Délka vektoru je ve všech variantách větší při zpracování půdy opotřebovanými pracovními nástroji. Důvodem k tomu může být změna geometrie radličky oproti nové radličce. Nejvyšší průměrná hodnota byla v obou případech naměřena při zpracování půdy směrem po svahu (graf 5), pro nové radličky tomu bylo 1,44 m a pro radličky opotřebované 1,46 m. Nižších délek bylo dosaženo u zpracování půdy po rovině a nejnižších průměrných délek při zpracování půdy směrem proti svahu.

Velikost vektorového úhlu dosahuje největších průměrných hodnot u použití opotřebených pracovních nástrojů při zpracování proti svahu (graf 6), konktrétně pak hodnoty 11,58°. Oproti tomu při použití nových pracovních nástrojů, při stejném směru zpracování, bylo dosaženo průměrné hodnoty -0,31°. Nové pracovní nástroje dosáhly nejvyšší průměrné hodnoty vektorového úhlu při směru zpracování po rovině a to hodnoty 5,41°.

Graf 1: Závislost vektorového úhlu na svažitosti u talířového kypřiče tvaru X

Graf 2: Závislost vektorového úhlu na svažitosti rovnoběžný talířový kypřič

Graf 3: Závislost délky vektoru na svažitosti u talířového kypřiče tvaru X

Graf 4: Závislost délky vektoru na svažitosti pro rovnoběžný talířový kypřič

Graf 5: Závislost délky vektoru na směru zpracování půdy u různých pracovních nástrojů

Graf 6: Závislost vektorového úhlu na směru zpracování různých pracovních nástrojů

Závěr

Měření týkající se talířových kypřičů se do velké míry shodují s výsledky Tiessen et al., 2007 a potvrzují vliv konstrukcí kypřičů na posun půdních částic. Určité rozdíly pak mohou být nalezeny při porovnání s prací Van Muysen et al., 2006, ve které tvrdí, že posun půdních částic po zpracování půdy talířovými pracovními nástroji dosahuje hodnot v rozmezí 0,0–0,9 m, avšak nejvzdálenější částice mohou být nalezeny až ve vzdálenosti 10 m. Horní hranice daného intervalu nebylo dosaženo, jelikož maximální hodnota v tomto případě dosahovala 0,6 m.

Další měření zjišťující posun půdních částic za pomoci radličkového kypřiče se do velké míry shoduje s prací Logsdon 2013, který určil posun půdních částic tohoto typu stroje na interval od 2 do 3 m. V případě této práce došlo k posunu půdních částic na vzdálenost maximálně 2 m. Významným faktorem z hlediska erodovatelnosti půdy vyřčeným Li et al., 2002, je varování před opakovanými přejezdy, zpravidla při druhotném zpracování půdy, a to kvůli narušení půdních agregátů mající za následek vyšší náchylnost vůči všem druhům eroze. Dalším rizikem je opakující se zpracování půdy v jednom směru, jelikož dochází k posunu půdních částic ve stále stejném směru.

Vliv svažitosti na posun půdních částic hodnotil ve své práci také Van Muysen et al., 2002, který v souladu s touto prací potvrzuje. Li et al., 2002 b dokonce ve své studii tvrdí, že svažitost je hlavní parametr ovlivňující erozi půdy zpracováním půdy a je prokazatelný u všech druhů zpracování. Zároveň však tvrdí, že zpracování půdy proti svahu nemůže být vnímáno jakožto nápravné opatření vůči jinému zpracování směrem po svahu.

Toto tvrzení potvrzují i další autoři a dále zmiňují, že vliv na erozi zpracováním půdy má i reliéf a tvar pozemku. Jelikož mnoho studií jako Van Oost et al.,2000, Novák et al., 2017, Lindrstom et al., 1992 poukazuje na určité zákonitosti prokazující, že při pracování půdy ve směru ze svahu dolů, jsou půdní částice posouvány dále, než je tomu u zpracování půdy směrem do svahu. Podobný jev je však možné pozorovat i u zpracování půdy po vrstevnici, kdy jsou vlivem působení tíhové síly půdní částice unášeny dále po svahu obr. 1.

Toto tvrzení se shoduje i s daty získanými v této práci, jelikož vzdálenost posunu částic při zpracování půdy směrem po svahu je několikanásobná vůči vzdálenosti posunu při zpracování proti svahu.

Eroze zpracováním půdy může být potenciálně značným činitelem její degradace. Při využívání nevhodných technologií v rámci konkrétních pozemků a nedodržení základních pravidel, jakými je například zpracování půdy po vrstevnici, může dojít k jejich nevratnému poškození.

Obr. 1: Vliv směru zpracování půdy ve svahu na posun půdních částic

Literatura je k dispozici u autora.

Vytvořeno na základě diplomové práce na téma „Vliv opotřebení nástrojů pro zpracování půdy na posun půdních částic“ pod vedením: Doc. Ing. Petr Novák Ph.D.