Lokální zdroj dusíkatých látek ze smíšené kultury kukuřice a fazolu

25. 10. 2022 Ing. Antonín Kintl a kol. Technologie pěstování Zobrazeno 1533x

S rostoucí populací roste současně poptávka po plodinách využitelných jak pro potravinářství a krmivářství, tak i pro průmysl v oblasti bioenergií, kvůli čemuž jsou plodiny často pěstovány velice intenzivně. Tento systém pěstování však vykazuje mnoho negativních vlivů na životní prostředí z důvodu zvýšené spotřeby minerálních hnojiv, ztráty biologické rozmanitosti, náchylnosti k výskytu patogenů a slabé protierozní odolnosti. Zmíněné faktory jsou hlavními výzvami, kterým dnes čelí moderní zemědělství.

Pěstební systémy

Celosvětová populace neustále roste a předpokládá se, že se poptávka po potravinách do roku 2050 zvýší o 100–110 %. Spolu s globální poptávkou po zemědělských plodinách přibývají také negativní dopady na životní prostředí způsobené intenzivním zemědělstvím. Jednou z nejčastěji pěstovaných plodin využívaných v zemědělství a průmyslu je kukuřice setá (Zea mays L.), která je pro pokrytí poptávky pěstována na relativně velkých výměrách.

Systém smíšené kultury je tvořený z více než jedné plodiny a může být přínosem pro zmírnění negativních účinků intenzivního zemědělství. Tento systém pěstování plodin zlepšuje biodiverzitu a zvyšuje účinnost využívání přírodních zdrojů, jako jsou půda, dostupné živiny, sluneční záření a voda. Mnohé studie uvádějí, že lepší využitelnost přírodních zdrojů pro růst rostlin ve srovnání s monokulturami zajišťuje systém smíšené kultury luskovin a obilnin.

Smíšené kultury produkují vyšší a stabilnější výnosy v širokém rozsahu kombinací plodin i přesto, že je spotřeba hnojiv a pesticidů mnohem nižší, než je tomu u monokultur. Využití luskovin v systému smíšených kultur je vzhledem k jejich schopnosti biologické fixace dusíku klíčové, zejména pro zlepšení půdní úrodnosti. Kromě toho je biomasa luskovin bohatá na proteiny a minerály, což je důležité při výrobě krmiv pro hospodářská zvířata, zejména skot.

Pro správný vývoj, užitkovost a lepší stravitelnost živin je plnohodnotné krmivo zásadním činitelem. Z pícnin jsou často využívány obiloviny, a to především z důvodu vysokého výnosu suché hmoty a nízkých nákladů na pěstování. Příkladem je kukuřičná siláž vyznačující se nedostatkem dusíkatých látek. Tyto podmínky jsou nepříznivé pro mikrobiom bachoru, což následně vede k nižší produkci mléka a masa. Proto smíšené kultury představují účinný nástroj na zlepšení produkce krmiv se zvýšeným obsahem sloučenin bohatých na dusík. Toho bývá také dosahováno dovozem sóji luštinaté (Glycine max L. Merr.) z USA, jejíž pěstební plocha se v roce 2021 pohybovala kolem 36,4 milionů hektarů.

Polní experiment

Experiment byl umístěn v Troubsku v Jihomoravském kraji, což je oblast typická pro pěstování okopanin. Klimatologicky se jedná o mírně suchou a mírně teplou oblast s průměrným ročním úhrnem srážek 525,6 mm a průměrnou roční teplotou 8,95 °C. Geologický podklad území tvoří spraš a sprašová hlína Českého masivu a půdním typem je hnědozem modální. Podle meteorologických údajů byl rok 2021 (627,8 mm) vlhčí než rok 2020 (529,4 mm). Během obou let byly srážky vyšší ve srovnání s klimatickým normálem v letech 1981–2010. Teplota v roce 2020 (10,7 °C) byla vyšší než v roce 2021 (8,61 °C). V porovnání s normálem (1981–2010) byl rok 2020 teplejší a rok 2021 chladnější.

V současné době je pro zakládání porostů smíšené kultury využíván přesný secí stroj s podtlakovým výsevním ústrojím Kinze 3500 v provedení „Interplant Pro“ (obr. 1), který disponuje celkem 15 secími jednotkami umístěnými ve dvou řadách na otočném rámu, se setím do úzkořádků 0,375 m.

Pokus probíhal během vegetačních sezon v letech 2020 a 2021. Kukuřice byla vyseta v množství 80 tisíc semen na hektar, pěstována byla v systému monokultury a v systému smíšené kultury s fazolem v poměru 1:1 (80 tis. semen/ha a 80 tis. semen/ha). Vzdálenost mezi řádky fazolu a kukuřice byla 37,5 cm (obr. 2 a 3).

Obr. 1: Secí stroj Kinze 3500 v provedení „Interplant Pro“

Obr. 2: Systém smíšené kultury kukuřice (Zea mays) a fazolu (Phaseolus vulgaris)

Obr. 3: Systém smíšené kultury kukuřice (Zea mays) a fazolu (Phaseolus vulgaris) (Kintl, 2022)

Výsledky pokusu

Pro širší využití smíšené kultury by měl být její systém co nejvýhodnější, což znamená vyvíjet alternativní systémy pěstování způsobem, který zajistí vysoké výnosy plodin pro jejich efektivní produkci při nízkém tlaku na půdu a životní prostředí jako celku. Smíšené kultury využívající luskoviny mohou být vhodným řešením díky své schopnosti biologické fixace dusíku, jež má pozitivní vliv na spotřebu anorganických dusíkatých hnojiv.

V tomto experimentu byl hodnocen výnos rostlinné biomasy smíšené kultury složené z kukuřice seté (Zea mays) a fazolu obecného (Phaseolus vulgaris) ve srovnání s monokulturou kukuřice a obsah dusíkatých látek (NL) v obou systémech pěstování.

Mezi kukuřicí pěstovanou v monokultuře a v systému smíšené kultury byly nalezeny rozdíly (graf 1). Pokud jde o sušinu (SH) jednotlivých rostlin kukuřice, byl zjištěn významný rozdíl v obou letech, kdy byla sušina kukuřice pěstovaná ve smíšené kultuře o 17 % (2020), resp. 14 % (2021) vyšší oproti monokultuře. K podobným výsledkům dospěli Ahmed et al. (2015), kde byla sušina smíšené kultury kukuřice a vigny o 27,7 % vyšší ve srovnání s kontrolou (monokulturou kukuřice).

Systém smíšené kultury může být použit pro pěstování krmných plodin. Vzhledem k tomu, že krmení hospodářských zvířat krmivy bohatými na bílkoviny výrazně ovlivňuje výnos a stravitelnost živin a vede ke správnému vývoji hospodářských zvířat, je koncentrace hrubých proteinů v krmivu významným faktorem. Pro dosažení nejvyššího výnosu hrubých proteinů pícnin v systému smíšené kultury složené z kukuřice a fazolu je rozhodující vhodný kultivar a doba setí fazolu. V obou letech našeho výzkumu byl ve smíšené kultuře zaznamenán vyšší obsah dusíkatých látek. Obdobné výsledky byly získány v případě srovnání koncentrace hrubého proteinu kukuřice a jiných luskovin (lablab purpurový, fazol šarlatový, fazol sametový). Krmivo získané pěstováním smíšené kultury obsahující luskoviny je často bohatší na hrubé proteiny než krmivo z monokultury pšenice. Sánchez et al. (2010) uvádí koncentraci hrubého proteinu v luskovinové píci o 16 až 22 g/kg vyšší než v píci kukuřičné. Ve třech experimentech se podobně zvýšila průměrná koncentrace hrubého proteinu z 63 g/kg v krmivu z monokultury kukuřice na 107 g/kg v krmivu složeném z kukuřice a bobu obecného (Stoltz et al., 2014).

Důležitým faktorem je doba výsevu a typy odrůd; podle Abebe (2016) bylo dosaženo nejvyšších výnosů kukuřice, když byla odrůda kukuřice BH661 vyseta současně s fazolem popínavým a odrůda kukuřice BH546 oseta fazolem po 20 dnech od výsevu kukuřice.

Využití systému smíšené kultury má i další výhody. Podle Gianoli et al. (2006) došlo ve smíšené kultuře kukuřice a fazolu k významnému snížení škod způsobených hmyzem. S rostoucí diverzitou osevního systému se výnos kukuřice snižoval, avšak tento pokles nebyl statisticky významný.

V grafu 2 je vyjádřen výnos dusíkatých látek (t/ha) z monokultury kukuřice a ze smíšené kultury tvořené kukuřicí a fazolem. Obě vegetační sezony se výrazně lišily. V roce 2021 byl výnos dusíkatých látek (NL) v sušině biomasy ve srovnání s rokem 2020 nižší v monokultuře o 46,3 % a ve smíšené kultuře dokonce o 97,5 %. Výnos NL ze sušiny biomasy smíšené kultury byl v obou letech vyšší než u monokultury kukuřice (o 39,5 % a 50,1 %). Tyto rozdíly byly způsobeny meteorologickými podmínkami v daných vegetačních obdobích. Vyšší výnosy smíšené kultury mohly být dosaženy na základě přítomnosti luskovin, které disponují schopností asimilace atmosférického dusíku. Podle Morgado et al. (2008) mohou mít rostliny kukuřice k dispozici více dusíku k absorpci, jestliže jsou pěstovány s luskovinami. Jak uvádí Sánchez et al. (2010), nárůst obsahu hrubých proteinů byl zjištěn u smíšené kultury kukuřice a sóji, a to o 27,5–48,0 %. Nejvyšší výnos hrubých proteinů (2,8 t/ha) byl u smíšené kultury kukuřice a sóji ve fázi mléčné zralosti, zatímco minimální výnos hrubých proteinů (1,6 t/ha) byl dosažen u monokulturní kukuřice ve fázi voskové zralosti.

Využití smíšené kultury zahrnující luskoviny může ovlivnit i půdní prostředí. Podle Stoltz et al. (2014) byla nižší bilance dusíku u smíšených kultur ve srovnání s monokulturou kukuřice, dále došlo po sklizni smíšených kultur ke snížení obsahu minerálního dusíku v půdě, a to o 10 kg/ha.

Graf 1: Výnos sušiny monokultury kukuřice v roce 2020 (K-20) a 2021 (K-21) a smíšené kultury tvořené kukuřicí a fazolem v roce 2020 (KF-20) a 2021 (KF-21) - 5 opakování

Graf 2: Výnos dusíkatých látek ze sušiny biomasy kukuřice pěstované v letech 2020 (K-20) a 2021 (K-21) a v systému smíšené kultury kukuřice a fazolu v letech 2020 (KF-20) a 2021 (KF-21) - 5 opakování

Závěr

V této práci byly během dvou vegetačních obdobích srovnávány výnosy sušiny biomasy monokultury kukuřice a smíšené kultury kukuřice s fazolem. Výnosy sušiny byly v obou letech vyšší u smíšené kultury: o 17 % v roce 2020 a o 14 % v roce 2021 ve srovnání s monokulturou kukuřice.

Kvalita sklizené biomasy byla hodnocena na základě výnosů dusíkatých látek v sušině biomasy. Obě vegetační období se výrazně lišila. V roce 2021 byl výnos dusíkatých látek v sušině biomasy ve srovnání s rokem 2020 nižší v monokultuře o 46,3 % a ve smíšené kultuře dokonce o 97,5 %. Tyto rozdíly byly způsobeny meteorologickými podmínkami v daných vegetačních obdobích. Výnos dusíkatých látek ze sušiny biomasy smíšené kultury byl v obou letech vyšší než u monokultury kukuřice (o 39,5 % a 50,1 %).

Krmení hospodářských zvířat krmivy bohatými na proteiny výrazně ovlivňuje výnos a stravitelnost živin a napomáhá správnému vývoji hospodářských zvířat, proto je u krmiva koncentrace proteinů významným faktorem.

„Zemědělství je živé a stále proměnlivé.“

Článek byl uveřejněn za podpory Ministerstva zemědělství ČR při České technologické platformě pro zemědělství a výsledky byly získány za podpory Ministerstva zemědělství, institucionální podpora MZE-RO1722.

Ing. Antonín Kintl ¹, Ing. Julie Sobotková ¹, Ing. Jakub Elbl, Ph.D. ², Ing. Igor Huňady ^1
1 Zemědělský výzkum, spol. s r. o., Troubsko, ² Mendelova univerzita v Brně