Optimalizace pozemkových bloků s ohledem na půdní charakteristiku a provozní parametry strojů

31. 01. 2024 Prof. Ing. Josef Hůla, CSc., Doc. Ing. Petr Šařec, Ph.D., Doc. Ing. Petr Novák, Ph.D.; Česká zemědělská univerzita v Praze Technologie pěstování Zobrazeno 797x

Zemědělství zažívá v posledních letech prudké změny jak z pohledu technického, biologického, ale zejména legislativního. V podstatě každá zemědělská činnost je silně provázána s dílčími, často však s celými soubory legislativních pravidel. Vzhledem k tempu změn je velmi obtížné dodržovat aktuální nastavení celého procesu. V poslední době byla zavedena řada opatření, která mají za cíl ovlivňovat krajinný ráz, ale zároveň i zemědělskou výrobu. Mezi tato opatření patří otázka dělení půdních bloků. Ten vychází z pravidel Dobrého zemědělského a environmentálního standardu (DZES) a omezuje pěstování jedné plodiny do 30 ha souvislé plochy, což během zavádění vyvolalo řadu kontroverzí a dodnes je předmětem sporů. Účelem článku není hodnotit opatření jako takové, ale zhodnotit dopad a hledat možnosti optimalizace z pohledu praktické aplikace opatření včetně získání vhodného východiska směrem k zemědělské praxi.

Přenesení souvratí a jeho dopad na půdní prostředí

S cílem získat další podklady o vlivu snížení výměry půdních bloků na vlastnosti půdy a na riziko vodní eroze půdy se uskutečnila měření na pokusných pozemcích společnosti Agro Nesperka během sezon 2020–23. Modelový pozemek se nachází na pomezí Benešovské a Vlašimské pahorkatiny v blízkosti obce Nesperská Lhota a Čelivo, v nadmořské výšce 420 m. Půda je v této lokalitě lehká, hlinitopísčitá kambizem. Pokusy byly zaměřeny zejména na hodnocení vlivu modelových řešení souvratí jako zásadního klíče k úspěšnému přechodu na hospodaření na dělených půdních blocích (obr. 1).

Obr. 1: Umístění pokusné lokality

Vybraný půdní blok se skládá ze dvou částí. První je přibližně čtvercový blok orné půdy o výměře cca 6 ha. Ve směru spádnice k němu přiléhá trvalý travní porost o výměře cca 1,5 ha. Pokus byl koncipován jako víceletý, měření probíhají i v sezoně 2023. V roce 2022 se zde pěstoval jarní ječmen. Rozdělení pozemku proběhlo na dvě základní zóny. Z pohledu na obrázku 2 ve spodní části byl ječmen vyset bez vytvoření souvratě, která by přiléhala k travnaté ploše. Ve druhé části se použil klasický systém - souvrať a plocha s neosetými kolejovými meziřádky. Na části pozemku bez souvrati tak byly prováděny agrotechnické zásahy až do hrany s trvalým travním porostem a soupravy strojů se otáčely právě v přilehlém travním porostu. Na druhé části byl naopak využit klasický systém objeté souvratě a pohybu v neosetých kolejových meziřádcích. V rámci hodnocení půdních a dalších vlastností tak vznikly 4 základní varianty k hodnocení.

Obr. 2: Schéma pokusu (2022)

Založení pokusu proběhlo na začátku března, kdy došlo k vysetí ječmene po předchozí přípravě půdy kombinátorem. Byla zvolena odrůda Bojos s výsevkem 195 kg/ha. Před setím nedošlo k aplikaci žádných hnojiv. Na pozemku se na podzim 2021 nacházela hořčice bílá, pěstovaná na zelené hnojení. Cílem rovněž bylo využití kořenového systému meziplodiny pro snížení vlivu předcházejících technologií hospodaření na vybraném pozemku. Modul kolejových meziřádků byl 18 m a záběr secího stroje Lemken Solitair 9 byl 4,5 m. Kolejový meziřádek tak odpovídal každé čtvrté jízdě secího stroje. Pro kontrolu pracovního záběru byla využita i satelitní navigace Trimble GFX 750 využívaná při všech přejezdech po pozemku. Všechny přejezdy od setí až do sklizně, provedl stejný traktor kvůli vyloučení případného vlivu rozdílného rozchodu kol.

Aplikace herbicidu Mustang proběhla po vzejití ječmene počátkem dubna, což představovalo první přejezd. V termínu na konci odnožování následovala aplikace fungicidu. Dalším přejezdem bylo přihnojení porostu hnojivem LAV 27 v dávce 100 kg/ha na počátku sloupkování. Následovaly dva přejezdy s postřikovačem - aplikace fungicidu s regulátorem růstu a poslední ošetření po vymetání ječmene - insekticidní ošetření proti savým škůdcům. Přejezdy proběhly na počátku května. Od té doby se porost ponechal bez zásahů až do sklizně na konci července. Během vegetační doby docházelo k průběžným hodnocení vybrané charakteristiky pozemku.

Průběh hodnot penetrometrického odporu pro pět hloubek je znázorněn v grafu 1. K měření byl využit registrační penetrometr PEN. Provedlo se 10 opakování měření pro každou variantu. Data ukazují překvapivě malý vliv přejezdů na penetrometrický odpor, zejména u měření variant na orné půdě. To je pravděpodobně způsobeno faktem, že všechny přejezdy se uskutečnily při optimálních vlhkostních podmínkách. Nedošlo tak k vytvoření viditelných kolejových stop, ani hlubokých strukturních změn na půdě. Nejvyšší hodnoty jsou u varianty 4 v největší hloubce, ale zde došlo k ovlivnění velmi mělkou půdou s travním porostem, kdy penetrometr již zachytával kameny ve spodní vrstvě půdy. Rozdíly byly velmi malé pod hranicí statistické významnosti.

Graf 1: Penetrometrický odpor na vybraných částech pozemku v několika hloubkách

V grafu 2 je zobrazena objemová hmotnost půdy redukovaná pro všechny varianty. Jednalo se o odběr neporušených půdních vzorků (Kopeckého válečky) ze všech variant v pěti opakováních. Vzorky byly odebrány ve dvou hloubkách. Z grafů 1 a 2 je patrná poměrně silná korelace s průběhem hodnot penetrometrického odporu. Rozdíly jsou opět menší, než bylo očekávání. Obecně jsou rozdíly velmi malé a pod hranicí statistické významnosti. Nárůst objemové hmotnosti s hloubkou taktéž není příliš výrazný. Obecně nižší hodnoty vykazuje pozemek s travním porostem, ale to souvisí s vyšší pórovitostí půdy na této části pozemku. Absolutní hodnoty lze chápat jako typické pro danou oblast a nevybočují tak z předpokladů. Problémem měření travních porostů je samozřejmě možné ovlivnění kořenovým systémem porostů.

Graf 2: Objemová hmotnost půdy ve dvou hloubkách

Nejdůležitější je vliv na výnos plodin. V našem případě šlo o výnos zrna ječmene v plné zralosti (vlhkost 13 %) a biomasy z travního porostu před sklizní (graf 3). Vždy bylo odebráno 10 opakování po 0,5 m² z každé varianty. Vzhledem k nemožnosti srovnání absolutních čísel jsou v grafu uvedeny hodnoty relativní vztažené k variantám bez přejezdu. Vzorky travního porostu byly hodnoceny okamžitě po odebrání, vzorky ječmene naopak převezeny k dalšímu zpracování v laboratořích ČZU (mlácení a čištění). Z grafu 3 je patrné, že vliv přejezdů na výnos byl v sezoně 2022 zcela minimální, u travního porostu v podstatě zanedbatelný. Rovněž porost jarního ječmene byl po přejetí na začátku května schopen téměř plné regenerace. Nutné je však uvést, že jarní ječmen v sezoně 2022 byl na pozemku výrazně zasažen přísuškem v nižších vývojových fázích. Průměrný výnos na celém pozemku byl jen 3,54 t/ha. Lze předpokládat, že při vyšším výnosu by byl vliv přejezdů více patrný a rozdíl u obilniny by se zvětšil. Naopak situace u travního porostu by pravděpodobně zůstala beze změny. Rovněž je třeba zmínit, že vlivem absence otáčkové souvratě byla zvětšena plocha vysévané plodiny o 1,5 % oproti vynechaným kolejovým meziřádkům.

Závěrem lze podotknout, že řešení souvratí na okraji pozemku např. v rámci trvalého travního porostu snížilo technogenní zhutnění souvratě a snížilo i dopady na fyzikální vlastnosti půdy. Naopak dopady na samotný travní porost byly velmi malé a nebylo zaznamenáno ani snížení výnosu. Zavádění takovýchto opatření je tedy organizačně a technicky možné. Bude však opětovně narážet na jiná legislativní opatření. Vhodným řešením z technického pohledu by bylo například i otáčení některých souprav (zejména aplikačních) např. v TTP nebo plochách biopásů. Soudobá technická řešení umožňují minimalizovat riziko jejich zásahu např. aplikovaným pesticidem na minimum a vzhledem k záběru je dopad na takovouto plochu zanedbatelný. Určitě si toto řešení zasluhuje další zkoumání a případné řešení legislativních úprav a podmínek.

Graf 3: Relativní výnos biomasy travního porostu (2022)

Provozní analýza dopadu rozdělení půdních bloků ve zvoleném podniku

V roce 2022 se uskutečnila provozní analýza výkonnostních charakteristik nasazení zemědělské mechanizace ve zvoleném podniku. Tímto podnikem byla AGRA-Řisuty s.r.o., kde je podstatná část energetických prostředků a samojízdných strojů vybavena telematickým systémem. Ten umožnil provést analýzu výkonnostních charakteristik techniky během práce na poli při základních polních operacích v podniku od roku 2019. Cílem bylo zjistit, zda byly tyto charakteristiky ovlivněny rozdělením velkých půdních bloků v souvislosti s Nařízením vlády č. 31/2020 Sb. a podmínkami DZES.

Zpracování dat výkonnostních charakteristik

Výkonnost je jedním z nejdůležitějších ukazatelů využití mobilních souprav, na kterém do značné míry závisí efektivnost celé zemědělské výroby. Charakteristická specifičnost zemědělské výroby spočívá v tom, že každá technologická operace při pěstování konkrétní plodiny by měla být prováděna v přesně definovaných půdních podmínkách, příznivém počasí a v optimálních agrotechnických termínech. Odchylka od těchto termínů může vést ke kvantitativním i kvalitativním ztrátám výnosu. Výkonnost mobilních souprav závisí na kombinaci více faktorů, například na parametrech a způsobu provozu samostatného stroje (výkonnost, pracovní záběr, pracovní rychlost), na produkční podmínkách (velikost a tvar pozemku, reliéf, vlastnosti půdy, úroveň organizace práce).

Výkonnost mobilní soupravy je dána objemem jí vykonávané práce v požadované kvalitě za určité časové období. Objem práce v závislosti na typu jednotky lze určit podle velikosti obhospodařované plochy pozemku (m², ha); množství zpracovávaného technologického materiálu (kg, t, m³). V závislosti na odsouhlaseném časovém úseku se nejčastěji určuje plošná výkonnost (ha/hod) nebo materiálová výkonnost (t/hod, m³/hod).

Dalším důležitým aspektem je typ časových ztrát, které jsou do výpočtu výkonnosti zahrnovány. Vyšších hodnot dosahuje okamžitá výkonnost v čase hlavním, kde nejsou zahrnuty žádné časové ztráty, naopak nejnižší výkonnost v čase směny, kde jsou zahrnuty časové ztráty na všechny běžné činnosti a stavy, ve kterých se mechanizace během pracovní směny nachází.

Pro analýzu vlivu rozdělením půdních bloků na výkonnost strojních souprav se jako optimálním jeví operativní výkonnost, kde jsou do časových ztrát zahrnuty pouze činnosti vedlejší přímo související s činností hlavní, tzn. obraty na souvrati a případná manipulace se základním nebo pomocným materiálem. Tento typ výkonnosti je ovlivněn především velikostí a tvarem pozemku, pracovní rychlostí a pracovním záběrem strojů. Z údajů funkce „Pracovní procesy podle parcel“ softwaru WayQuest lze tuto operativní výkonnost přibližně stanovit podílem velikosti parcely a celkového času chodu motoru na této parcele. U takto vypočtené výkonnosti se však stále projevují časové ztráty způsobené případnou manipulací s materiálem a technologickými přestávkami.

Pro účely analýzy vlivu dělení pozemku byl proto použit ještě vhodnější podíl velikosti parcely na celkovém času jízdy na parcele. Základním předpokladem pro výpočet výkonnosti na základě velikosti parcely však je, aby pracovní proces proběhl na celé ploše v jeden časový úsek. K tomuto účelu byla v programu WayQuest použita mapa a funkce sledování stroje (obr. 3), kde byla tato skutečnost ověřena.

Obr. 3: Mapa a trajektorie stroje v softwaru WayQuest

Dalším krokem bylo stanovení měrné plošné operativní výkonnosti, kdy byla plošná operativní výkonnost vydělena pracovním záběrem stroje. Tato úprava dovoluje částečně eliminovat vliv záběru strojů na výkonnost, a tak lépe postihnout vliv velikosti pozemku při použití strojů o různých pracovních záběrech. Částečně je tato eliminace z důvodu přetrvávajícího vlivu záběru stroje na časové ztráty při otáčení na souvrati.

Analýza výkonnostních charakteristik

Přesnost vyhodnocení dat byla ovlivněna jejich množstvím, které bylo možné z telematického systému získat, a také jejich souladem se vstupními kritérii, která byla v práci definována. Přehledový graf 4 prezentuje stanovené měrné výkonnosti všech pracovních operací v závislosti na velikosti pozemků (3 kategorie), jejichž data byla v systému WayQuest pro roky 2019–21 k dispozici a splňovala požadovaná výše zmíněná kritéria. Rozdíly mezi jednotlivými pracovními operacemi jsou dány především rozdílnou pracovní rychlostí. Pokud jde o velikost pozemku, statisticky významný byl rozdíl měrné výkonnosti pozemků do 30 ha v porovnání s pozemky 30–60 ha a nad 60 ha, jejichž zastoupení bohužel nebylo četné.

Pro další analýzu byla vybrána pouze data pracovních operací, které byly prováděny s dostatečnou četností i na pozemcích přesahujících 30 ha. V průměru o 21 % vyšší měrná výkonnost na rozdělených parcelách byla způsobena především větší původní velikostí těchto parcel v porovnání s parcelami nerozdělenými. Tento rozdíl však nebyl statisticky významný.

Pracovní operace podmítky byla zastoupená v jednotlivých kategoriích velikostí pozemku a případného rozdělení nejčetněji. Byla zaznamenána vyšší výkonnost (průměrně o 21 % v porovnání s nedělenými pozemky) při podmítce prováděné na pozemku rozděleném v obvyklém směru jízdy, a naopak nižší průměrná výkonnost (průměrně o 17 % v porovnání s nedělenými pozemky) podmítky při dělení v jiném směru, než je obvyklý směr jízdy. Obvyklý směr je totiž většinou určován delší stranou pozemku, a tím přispívá k vyšší výkonnosti. Rozdíly však nebyly statisticky významné.

Graf 4: Měrné výkonnosti jednotlivých pracovních operací pro 3 kategorie velikosti pozemku (AGRA Řisuty, 2019–21)

Závěr

Provozní analýza s využitím telematického systému ITineris-WayQuest v zemědělském podniku AGRA-Řisuty s.r.o. ukázala, že výkonnostní charakteristiky nasazení zemědělské techniky nebyly negativně ovlivněny rozdělením velkých půdních bloků v souvislosti s Nařízením vlády č. 31/2020 Sb. Lze tedy podotknout, že je vždy nutné respektovat místní podmínky a optimalizovat případné dělení pozemků vzhledem k lokalitě. Další pozornost by si jistě zasloužilo i řešení souvratí, které by mohlo zlepšovat fyzikální stav půdy a snižovat negativní dopady hospodaření.

Tento článek byl podpořen projektem Ministerstva zemědělství ČR Racionální rozloha osevů na půdních blocích v rámci nastavení podmínek DZES pro podporu udržitelného hospodaření v České republice číslo QK21020243.