Emise CO₂ po různém zpracování půdy

06. 12. 2024 Ing. Gabriela Mühlbachová, Ph.D. a kol. Technologie pěstování Zobrazeno 647x

Probíhající změna klimatu s sebou přináší zvyšující se teploty i častější období sucha, což vše předpokládá změny v zemědělských technologiích, mezi které patří zpracování půdy. Podle posledních údajů lze předpokládat, že původní odhady nárůstu globálních teplot nejméně o 1,5 °C do konce 21. století byly podhodnoceny a nárůst teplot bude ještě vyšší.

Tento trend se nevyhýbá ani České republice, kde společně s vyššími teplotami byly v nedávných letech zaznamenány několikeré epizody sucha (např. v letech 2000, 2003, 2006–2007, 2011–2012 a 2015–2019). Přitom lze předpokládat, že tyto periody sucha budou stále častější a je proto třeba jim přizpůsobit zemědělskou výrobu.

Emise CO₂ ovlivňuje spolu s povětrnostními podmínkami, vlhkostí a teplotou půdy také intenzita zpracování půdy. Méně intenzivní bezorebné způsoby zpracování půdy, zvláště pokud na povrchu zůstávají rostlinné zbytky, vedou ke snížení emisí CO₂, stabilizaci organické hmoty v půdě a zmírnění nežádoucích výkyvů teplot v půdě. Udržitelné systémy hospodaření na půdě by proto měly být v nadcházejících letech široce využívány, protože jsou spojeny s lepším zadržováním vody, nižšími emisemi CO₂ a ztrátami uhlíku z půdy.

Polní pokusy v Praze-Ruzyni

V polních pokusech na stanovišti v Praze-Ruzyni jsou dlouhodobě zjišťovány emise CO₂ po zpracování půdy různými způsoby v letním období po sklizni pšenice ozimé. Současně se podle zvolené technologie zpracování půdy více či méně zapravuje rozdrcená sláma, případně je ponechána jako mulč na povrchu včetně varianty, kde bylo ponecháno i strniště. V roce 2023 byla sklizeň opožděna z důvodu vysokých srážek na počátku srpna a zpracování půdy proto oproti některým jiným letům proběhlo až v polovině srpna 2023. Byl ověřován vliv různých způsobů zpracování půdy po sklizni ozimé pšenice: orba do 20 cm, ošetření orby půdními pěchy, hlubší podmítka (10–12 cm), mělká podmítka (5–6 cm), mulč a strniště na emise CO₂ z půdy.

Teplota a vlhkost půdy po různých způsobech zpracování

Teplota půdy představuje jeden z významných faktorů, které ovlivňují emise CO₂ z půdy. Teplota půdy v hloubce 5 cm je ovlivněna způsobem zpracování půdy a managementem . Nejvyšší rozdíly v teplotě během dne, které v průběhu 24 hodin činily až 20 °C, vykazovala půda po orbě. Půda po mělké podmítce, mulčování a strništi se během dne prohřívala méně a maximální denní rozdíl dosahoval přibližně 10 °C. Nejvyšší odpolední teploty byly po orbě vyšší až o 10 °C (graf 1) než po redukovaném zpracování půdy nebo na půdě bez zpracování. To má významný vliv na průběh mineralizačních procesů v půdě a emise CO₂.

Orba a hluboké kypření mají značný vliv také na ztráty vody z půdy a jsou jednou z příčin vysokých emisí CO₂ v důsledku intenzivnějšího rozkladu organických látek, které je třeba vracet do půdy ve větším množství než při pásovém nebo mělkém zpracování půdy, popř. při přímém setí do mulče a strniště (graf 2). Na ztráty vody a uhlíku z půdy, a rozklad organických látek v půdě, má vliv také hloubka podmítky po sklizni ozimé pšenice. Naopak posklizňové zbytky ponechané na povrchu půdy průkazně snižují nejen nadměrné prohřívání půdy, ale také ztrátu půdní vlhkosti a mineralizaci půdní organické hmoty.

Obr. 1: Setí řepky přímo do strniště

Emise CO₂ z půdy

Emise CO₂ z půdy závisí na různých faktorech, jako je způsob zpracování půdy, její teplota, vlhkost a vzájemné interakci mezi těmito faktory. Po orbě a hlubokém kypření jsou emise CO₂ zpravidla vyšší a zejména při intenzivním provzdušnění půdy je možné ztráty uhlíku snížit použitím půdních pěchů (graf 3). Chladnější počasí se srážkami emise CO₂ omezuje (viz měření 1. 9. a na podzim). V návaznosti na změnu klimatu a požadavky SZP 23+ budou v příštích letech ve větší míře používány při zakládání porostů řepky nebo meziplodin v teplém letním období konzervační půdoochranné technologie s minimálním zpracováním půdy (pásové zpracování, mělké kypření s prohloubením jen v řádcích, přímé setí do mulče, strniště apod.), které omezí ztráty vody, sníží nežádoucí prohřívání půdy, emise CO₂ a ztráty uhlíku mineralizací organické hmoty (obr. 1). Půda při vysokých teplotách vzduchu by neměla zůstávat holá bez rostlinných zbytků na povrchu.

Současně uplatňováním mělčího zpracování půdy, popř. setím řepky nebo meziplodiny do nezpracované půdy s mulčem, je v letním období možné nejen významně omezit emise CO₂, ale i snížit ztráty uhlíku z půdy v řádu minimálně několika set kilogramů C/ha. Na grafu 4 jsou znázorněny ztráty uhlíku z půdy během teplého období po různém zpracování půdy od poloviny srpna 2023 do konce září. Ztráty uhlíku z půdy po orbě dosahovaly téměř 1 000 kg C/ha, pěchování po orbě snížilo ztráty uhlíku o více než 200 kg C/ha a redukované způsoby zpracování půdy v porovnání s orbou snížily ztráty uhlíku až o 600 kg C/ha. Při časnější sklizni pak mohou ztráty uhlíku po orbě vzhledem k delšímu období vysokých teplot dosáhnout ještě vyšších hodnot. Použití redukovaných způsobů zpracování půdy je proto vhodným způsobem, jak účinně snížit emise CO₂ a ztráty uhlíku z půdy.

Závěry a doporučení pro praxi

1. Na emise CO₂ mají vliv teplotní a vlhkostní podmínky v půdě spojené s jejím provzdušněním a rozmístěním posklizňových zbytků v půdním profilu, nebo v případě půdy bez zpracování na jejím povrchu. Emise CO₂ z půdy rostou především se zvyšující se teplotou v letním období po hlubším zpracování půdy.
2. Nejvyšší emise CO₂ z půdy dlouhodobě nacházíme po orbě a hlubokém kypření, nejvyšší jsou v teplém letním období, kdy nejčastěji probíhá příprava půdy pro setí řepky a meziplodin.
3. Organický uhlík v půdě klesá více v teplejším letním a podzimním období, zejména po konvenčním zpracování půdy, jako je orba. V důsledku rostoucích teplot, teplejších podzimů a zim bez sněhu je třeba do půdy vracet více organické hmoty než například před 40 lety.
4. Udržitelné systémy hospodaření s půdou v příštích letech jsou proto spojeny s lepším zadržováním vody, uhlíku a živin v půdě než při použití většiny současných zemědělských postupů.
5. Mulčování slámy, případně ponechání strniště po sklizni a pozdější zpracování půdy, by mělo být v příštích letech, zejména v letním období, více uplatňováno. Půda bez zpracování s mulčem na povrchu se zahřívá v teplém letním období méně a lépe zadržuje vodu.
6. Ztráty uhlíku po orbě jsou značné, omezení zpracování půdy je může v závislosti na zvolené technologii významně snížit. Na základě těchto poznatků bude možné významně snížit emise CO₂, například při pěstování řepky s využitím nových technologických postupů při zakládání porostů (strip-till, setí přímo do strniště se širšími meziřádky a jen lokálním prohloubením v řádku, no-till, cílené pěchování po kypření půdy apod.).
7. Pokračující změny počasí, častější období sucha, nepravidelné srážky a zvyšující se teploty budou klást stále větší nároky na způsob zpracování půdy, které by měly zmírňovat ztráty organické hmoty v půdě a udržovat přijatelné výnosy plodin.
8. Tyto technologie přinášejí také některá rizika (možné problémy s chorobami i škůdci včetně hraboše polního, menší uvolňování živin z půdy apod.) a budou často vyžadovat investiční náklady do nové techniky.

Graf 1: Teplota půdy po různých způsobech zpracování půdy

Graf 2: Vlhkost půdy po různých způsobech zpracování půdy

Graf 3: Emise CO₂ po různých způsobech zpracování půdy

Graf 4: Ztráty uhlíku po různých způsobech zpracování půdy

Příspěvek byl zpracován s podporou projektu NAZV QL24020280 a MZE-RO0423.

Ing. Gabriela Mühlbachová, Ph.D., Ing. Pavel Růžek, CSc., Ing. Helena Kusá, Ph.D.,
Ing. Martin Káš, Ph.D., Ing. Radek Vavera, Ph.D.; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně