Vliv zpracování půdy a osevních postupů na plevele v obilninách

16. 12. 2024 Ing. Jan Winkler, Ph.D. a kol. Plevele Zobrazeno 698x

Technologie zpracování půdy a střídání plodin jsou považovány za významnou součást integrovaného systému regulace plevelů. U redukovaných technologií zpracování půdy je plevelohubný efekt orby nahrazen aplikací herbicidů. Zpracování půdy mění podmínky na orné půdě, a to nutí vegetaci plevelů neustále se přizpůsobovat. Pěstování plodin v pestrých osevních postupech zvyšuje druhovou rozmanitost plevelů,, a tím brání prosazení dominantních druhů, které jsou obtížně regulovatelné.

Zpracování půdy a plevele

Snížení hloubky zpracování půdy je důležitý způsob, jak ušetřit provozní náklady a pozitivně ovlivnit vlastnosti půdy, protože dochází k omezení eroze a vyplavování živin do větších hloubek. Ovšem v dlouhodobém časovém horizontu bezorebné technologie mění vlastnosti půdy. Ve vrstvě do 0,05 m dochází k poklesu pH a zvýšení podílu organických složek, což může mít dopad na půdní edafon a na populaci plevelů. Akumulace organické hmoty v povrchové vrstvě půdy vytváří zónu se zvýšenou biologickou aktivitou, která je tvořena zvýšenou aktivitou bakterií, hub, půdních enzymů, hmyzu a žížal.

Minimalizační a bezorebné technologie zpracování půdy ovlivňují rozmístění semen plevelů v půdním profilu, tím působí na klíčení a vzcházení plevelů a mění se dynamika růstu plevelů.

Rozdílné zpracování půdy statisticky průkazně neovlivňuje intenzitu zaplevelení, ta je více dána ročníkem, ale mění se druhové spektrum plevelů. U technologií s klasickým zpracováním půdy se více vyskytovaly druhy, jejichž semena jsou schopna dlouhodobě přežívat v půdní semenné bance (merlík bílý, hořčice rolní). U technologií s minimalizačním zpracováním se snadněji prosazují druhy vytrvalé (pcháč oset, svlačec rolní) a druhy, které tvoří velmi rychle velké množství ihned klíčivých semen (laskavec ohnutý, svízel přítula). U technologií s bezorebným zpracováním půdy se vyskytovaly především druhy z čeledi hvězdicovitých (heřmánkovec nevonný, locika kompasová).

Střídání plodin a plevele

Dodržování zásad střídání plodin a volba vhodné předplodiny umožňuje udržet nízkou úroveň zaplevelení, která neohrožuje výnos plodiny, umožňuje snížit množství používaných herbicidů, což se může projevit ve zvýšené biologické rozmanitosti celého agroekosystému.

Střídání plodin vytváří nepříznivé podmínky pro konkrétní druhy plevelů, omezuje jejich růst a reprodukční schopnost. Pro plevele jsou nepříznivé odlišné termíny setí a sklizně plodin a různorodé termíny aplikace herbicidů. Diverzifikace plodin umožňuje snížit intenzitu zastoupení dominantních druhů plevelů a zvýšit druhovou rozmanitost, což souvisí především s časovou diverzifikací pracovních operací. Díky vhodnému střídání plodin si jednotlivé druhy plevelů vzájemně konkurují. Střídání plodin s odlišnou vegetací udržuje nižší celkové zaplevelení.

V monokulturách plodin a při střídání plodin s podobnými vegetačními nároky se k potlačení plevelů využívají především herbicidy se stejným mechanizmem účinku, vedoucím ke vzniku rezistentních populací u významných druhů plevelů.

Polní pokus

Polní pokus byl veden na polní pokusné stanici v Ivanovicích na Hané, která patří Výzkumnému ústavu rostlinné výroby, v.v.i. Praha‑Ruzyně. Pokusné pozemky se nacházejí v katastrálním území obce Ivanovice na Hané v Jihomoravském kraji. Území je řazeno do geomorfologické oblasti Vyškovská brána. Reliéf terénu je převážně rovinný až mírně svažitý. Průměrná nadmořská výška je přibližně 230 m. Vybrané území patří do řepařské výrobní oblasti, do teplého a mírně suchého klimatického regionu. Pokusná stanice se nachází na silně smytém černozemním typu půdy, na hlinitém druhu.

Polní pokus byl založen v roce 1989, se zaměřením na zjištění vlivu odlišného střídání plodin a technologií zpracování půdy na pěstování obilnin (obr. 1).

Plodiny zde byly pěstovány v rámci tří osevních postupů s odlišnými podíly obilnin. První osevní postup (I.) měl podíl obilnin 33,3 %. Probíhalo zde následující střídání plodin: vojtěška (1. a 2. užitkový rok), ozimá pšenice, kukuřice na siláž, cukrovka, jarní ječmen. Druhý osevní postup (II.) měl podíl obilnin 50,0 %. Plodiny byly pěstovány v pořadí hrách, kukuřice na siláž, ozimá pšenice, ozimá pšenice, cukrovka, jarní ječmen. Třetí osevní postup (III.) měl podíl obilnin 66,6 % a plodiny byly pěstovány v pořadí ozimá pšenice, hrách, ozimá pšenice, jarní ječmen, cukrovka, jarní ječmen.

Ozimá pšenice a jarní ječmen jsou zakládány 4 způsoby zpracování půdy. Ve všech variantách uvedených osevních postupů byly použity čtyři varianty základního zpracování půdy: orba do hloubky 22 cm (O22), orba do hloubky 15 cm (O15), varianta s přímým setím do nezpracované půdy (B), zpracování půdy talířovým nářadím (D).

Zaplevelení bylo hodnoceno na jaře, začátkem dubna 2023 v porostech pšenice ozimé ve fázi odnožování pšenice. Zaplevelení jarního ječmene bylo hodnoceno začátkem května roku 2023 ve fázi odnožování. K hodnocení zaplevelení byla použita početní metoda. Počítání jedinců proběhlo na ploše 1 m² a to ve 12 opakováních pro každou variantu zpracování půdy, střídání plodin a rok. Počítání a zaznamenávání plevelných rostlin probíhalo před aplikací herbicidů.

Obr. 1: Polní pokus v Ivanovicích na Hané (VÚRV)

Zaplevelení pšenice ozimé

K nejvyššímu zaplevelení došlo u varianty s přímým setím do nezpracované půdy u pšenice ozimé v prvním osevním sledu se zastoupením 33 % obilnin (I.) a byl to sléz přehlížený (graf 1). Druhé nejvyšší zaplevelení u pšenice ozimé jsme pozorovali také u osevního postupu č. I. při zpracování půdy talířovým nářadím. Šlo o druh tolice vojtěška, jež byla pro pšenici předplodinou. Patrně zde došlo k nedostatečnému zapravení a likvidaci předplodiny. Významné zastoupení zde měly kromě vojtěšky hluchavka objímavá (obr. 3) a zemědým lékařský (obr. 4).

Nejnižší zaplevelení bylo zaznamenáno v pšenici ozimé u osevního postupu č. III. se zastoupení 66,6 % obilnin, kde byla provedena orba do hloubky 0, 22 m v půdním profilu. Nejvíce se zde prosadil svízel přítula (obr. 2). Tento osevní postup s výběrem zpracování půdy hodnotíme v pšenici za nejvhodnější.

Graf 1: Intenzita zaplevelení porostů ozimé pšenice a jarního ječmene

Obr. 2: Svízel přítula - přezimující plevel

Obr. 3: Hluchavka objímavá - přezimující plevel

Obr. 4: Zemědým lékařský - přezimující plevel

Zaplevelení ječmene jarního

K nejvyššímu zaplevelení v ječmeni jarním došlo u osevního postupu č. I při zpracování půdy orbou do hloubky 22 cm a u osevního postupu č. II při zpracování půdy orbou do hloubky 15 cm. V případě osevního postupu č. I se nejhojněji vyskytoval opletka obecná (obr. 5), zemědým lékařský a violka rolní (obr. 6). Při minimalizaci zpracování půdy se tyto druhy téměř nevyskytovaly.

Nejnižší zaplevelení bylo zpozorováno u ječmene jarního v osevním postupu č. III při zpracování půdy s přímým setím do nezpracované půdy, kde nejvíce se vyskytujícím druhem byl merlík bílý (obr. 7). Výskyt merlíku bílého v porostech jarního ječmene bude patrně stále častější jako důsledek probíhajícího rozvratu klimatu. Brzký a rychlý nástup teplého jara umožní klíčení merlíku ve stejné době, jako je výsev jarního ječmene.

Obr. 5: Opletka obecná - časně jarní plevel

Obr. 6: Violka rolní - přezimující plevel

Obr. 7: Merlík bílý - pozdně jarní plevel

Plevele jako bioindikátory

Podmínky životního prostředí pro plevele se postupně mění vlivem změn v zemědělské činnosti. Do prostředí se dostává celá řada znečišťujících látek (zbytky hnojiv a pesticidů), které mění životní podmínky a působí i na vegetaci plevelů. Rostliny mají řadu mechanizmů, jak se antropogennímu znečištění přizpůsobit. Ovšem tyto mechanizmy nemají všechny druhy plevelů. Z tohoto důvodu vegetace na znečištění nejprve reaguje ústupem citlivých druhů rostlin a až v delším časovém horizontu do vegetace pronikají nové druhy.

Bioindikační hodnota vegetace je velmi cenným zdrojem informací. Vliv antropogenního zatížení může být popsán na základě složení vegetace plevelů. Zvýšená salinita se projevuje ve vyšším zastoupení halofytů ve vegetaci. Pokud dojde ke zvýšení salinity, glykofyty budou náhle ustupovat, na jejich místo se budou rozšiřovat halofyty. Rychlost šíření bude závislá na dostatku diaspor halofytů v okolním prostředí. Vyšší obsah dusíku a dalších živin se projeví ve vyšším podílu nitrofilních druhů rostlin. Dostatek pohotových živin vede k vyššímu zastoupení druhů uplatňujících ruderální životní strategii.

Vegetace plevelů byla využita k charakterizaci půdních podmínek. Jako první byla zvolena půdní reakce (pH). Z nalezených druhů plevelů byly vytvořeny skupiny indikující mírně kyselé pH 5,5–6,5 (pH 5), mírně kyselé až neutrální pH (pH 6), neutrální až slabě alkalické pH 6,5–7,5 (pH 7) a na alkalické pH větší než 7,5 (pH 8).

Výsledky bioindikace půdní reakce (pH) v porostu ozimé pšenice a jarního ječmene jsou mírně kyselé až neutrální pH (pH 6), (graf 2). U některých variant redukovaného zpracování půdy v osevních postupech s vyšším podílem obilnin dochází k poklesu na mírně kyselé pH 5,5–6,5 (pH 5), což ukazuje na okyselování půdy. Půdní pH je velmi důležitou složkou pro růst polních plodin. Při nízké hodnotě půdní reakce dojde v půdě k aktivování toxických forem hliníku Al³⁺ z minerálních látek nebo těžkých kovů (Pb, Hg, Cd). Tyto formy se aktivují v takové míře, že se stávají pro rostliny toxické. Kyselé pH také omezuje příjem některých prvků, jako je dusík, fosfor a draslík.

Dalším z kritérií je dostupnost dusíku (N), kdy jde o průměrnou realizovanou hladinu přístupnosti dusíku z půdy pro rostliny (graf 3). Z nalezených druhů plevelů byly vytvořeny skupiny indikující dostupný dusík (N4), dostupný až středně dostupný dusík (N5), středně bohaté půdy na dusík (N6), půdy bohaté na dusík (N7), půdy velmi bohaté na dostupný dusík (N8) a půdy velmi bohaté na dusík, většinou na půdách uměle obohacených dusíkem (N9).

Výsledky dostupnosti dusíku ukazují výrazné zastoupení skupiny plevelů N8, která indikuje půdy velmi bohaté na dostupný dusík jak v porostech pšenice, tak ječmene. V porostech pšenice pěstované v I. osevním postupu je více zastoupena skupina plevelů N4 (dostupný dusík), což může být dáno konkurencí předplodiny (vojtěšky) a poutáním dostupného dusíku v posklizňových zbytcích.

Dalším kritériem je dostupný fosfor (P), který je vyjádřen jako průměrná realizovaná mez v přístupnosti půdního fosforu pro rostliny. Z nalezených druhů plevelů byly vytvořeny skupiny indikující druhy plevelů prosperujících za průměrné dostupnosti fosforu (P3), druhy plevelů upřednostňujících vysokou dostupnost fosforu (P4) a druhy plevelů vyskytujících se pouze na půdách s vysokou dostupností fosforu (P5).

Z výsledků dostupnosti dusíku je zřejmé, že nejpočetnější skupinou plevelů byly druhy upřednostňující vysokou dostupnost fosforu (P4) a druhy plevelů, které se vyskytují pouze na půdách s vysokou dostupností fosforu (P5), (graf 4). V porostech pšenice pěstované v I. osevním postupu byla více zastoupena skupina plevelů P4 (vysoká dostupnost fosforu), což může být dáno konkurencí předplodiny (vojtěšky) a poutáním dostupného fosforu v posklizňových zbytcích. Příjem fosforu rostlinami ovlivňují některé faktory, jako je například půdní reakce pH, povětrnostní podmínky nebo samotný systém kořenů rostlin. V období sucha se snižuje i přijatelnost fosforu, což může v budoucnu komplikovat výživu rostlin ve vztahu ke klimatickým změnám. Právě role dostupného fosforu ve hnojení rostlin v období sucha může být zásadní pro udržení výnosu obilnin.

Posledním kritériem je zasolení půdy (salinita). Z nalezených druhů plevelů byly vytvořeny skupiny indikující druhy plevelů netolerujících soli, vyhýbající se i podmínkám se slabým solným roztokem (Sa1), druhy plevelů středně tolerantní vůči solím, ale také preferující podmínky bez soli (Sa2), druhy plevelů snášející mírné zasolení, jejichž výskyt však není omezen na taková stanoviště (Sa3), a druhy plevelů, které jsou více konkurenční při středním až vysokém zasolení (Sa4).

Bioindikace zasolení (salinita) v porostech ozimé pšenice a jarního ječmene ukazuje na výskyt nejpočetnější skupiny plevelů Sa2, která je tvořena druhy středně tolerantními vůči solím, ale také preferujícími podmínky bez soli (graf 5). U variant s redukovaným zpracováním půdy se mírně vyskytují druhy ze skupiny Sa3, to znamená druhy plevelů snášející mírné zasolení, ale jejich výskyt není na taková stanoviště omezen. Salinita je součástí půdotvorných procesů.

V zemědělském a environmentálním sektoru může jít o negativní proces, který zapříčiňuje pokles kvality vlastností půdy. Tento jev je typický pro aridní oblasti, kde můžeme najít zvýšený obsah solí v půdním roztoku nebo podzemní vodě. Při zvýšení hladiny podzemních vod soli v půdě vykrystalizují a půda se v tomto období většinou rozpadá. Tento problém je také spojován s použitím minerálních hnojiv ve větší míře a s nesprávným použitím agrotechniky. Při optimalizaci statkových hnojiv, minerálních hnojiv a agrotechniky tento problém nevzniká.

Graf 2: Bioindikace pH půdy pomocí plevelů

Graf 3: Bioindikace dostupného dusíku pomocí plevelů

Graf 4: Bioindikace dostupného fosforu pomocí plevelů

Graf 5: Bioindikace salinity půdy pomocí plevelů

Závěr

Dlouhodobé polní pokusy jsou jedinečným vědeckým prostředkem, který můžeme využít ke studiu změn druhového spektra plevelů v podmínkách různorodých pěstitelských postupů v delším časovém horizontu.

Kromě zpracování půdy a střídání plodin na plevele působí také průběh počasí ve sledovaném ročníku. Pokud budeme předpokládat, že se prohloubí srážkový deficit, zvýší se teplota a že se tyto změny projeví také v období od října do dubna, můžeme odhadnout změny v zaplevelení. Na základě vyhodnocených reakcí plevelů lze očekávat nárůst rozšíření drchničky rolní, ostrožky východní, durmanu obecného, zemědýmu lékařského, merlíku zvrhlého, rozrazilu perského aj. a naopak pokles výskytu blínu černého, hluchavky nachové aj. Ovšem pokles může nastat i u většiny druhů s dominantním výskytem, které se nedokáží přizpůsobit změněnému průběhu počasí.

Plevele je možné také využít jako bioindikátory půdních podmínek. Největší výskyt druhů plevelů byl pozorován jak v pšenici ozimé, tak v ječmeni jarním, které indikují mírně kyselé až neutrální pH. Jde o mírnou kyselost půdy, kdy právě toto prostředí je pro pěstování polních plodin nejvhodnější. Výsledek je zajímavý, ale pro větší pochopení výskytu plevelných druhů by bylo dobré mít k dispozici výnosovou mapu pozemku nebo rozbory půdy. Druhy plevelů dále indikovaly půdy velmi bohaté na dostupný dusík. Podobně je tomu i u bioindikace fosforu. U pšenice ozimé i u ječmene jarního došlo k převaze skupiny Sa2, která indikuje druhy slabě tolerantní vůči solím, ale také preferující podmínky bez soli.

Využití vegetace v biomonitoringu je limitováno především pomalejšími změnami v druhovém složení ve srovnání s jinými organizmy. Stále máme omezené znalosti o vztahu rostlin a prostředí, a to především proto, že prostředí působí na rostliny jako komplex faktorů. Technologie pěstování ovlivňují vegetaci plevelů, ale působí i jako faktory polyfunkční za spolupůsobení mnoha jiných faktorů. Využití plevelů jako bioindikátorů se jeví jako jedna z možných cest hodnocení životního prostředí.

Ing. Jan Winkler, Ph.D.^1,2, Bc. Lukáš Lehkoživ¹, Ing. Igor Děkanovský³, Pavel Hledík⁴, Ing. Stanislav Hudec^4
1 Mendelova univerzita v Brně, ²Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, ³Fakultní nemocnice Brno, ⁴Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha‑Ruzyně