Pěstování podplodin v kukuřici a jejich potenciál pro uplatnění v zemědělské praxi

08. 07. 2021 Ing. Jaroslav Tomášek, Ph.D., Ing. Jan Brinar; Česká zemědělská univerzita v Praze Technologie pěstování Zobrazeno 4152x

V minulých letech jsme se zaměřovali na možnosti pěstování kukuřice s podsevem luskovin, či jiných půdopokryvných plodin. Byl uveden článek o zkušenostech našich kolegů z Výzkumného institutu CIMMYT (The International Maize and Wheat Improvement Center ) v Mexiku, kteří poukazují ve svých pokusech na příznivé působení bezorebných technologií s ponecháváním posklizňových zbytků, a také na podpůrný efekt podplodin do kukuřice. Uvádí významný vliv dodání dusíku do půdy setím hrachu, podzemnicí olejnou či jiných subtropických luskovin v kukuřici.

Nahlíželi jsme na pokusy s určitou dávkou naděje pro zmírnění eroze, evaporace z povrchu půdy a zisku levného dusíku z luskovin. V našich podmínkách tolik neřešíme nedostatek dusíku, jde nám především o poskytnutí rostlinného pokryvu pro zmírnění extrémních teplot a doplnění organické hmoty, která je bohužel v intenzivní výrobě nedostatková. Myšlenku pěstování podplodiny s kukuřicí (intercropping) jsme pak proměnili na Výzkumné stanici FAPPZ ČZU v Červeném Újezdě v konkrétní podobu polního přesného pokusu. Výsledky dvou let pěstování předkládáme v následujícím článku.

Pěstování plodin s mulčem

Tato varianta byla testována při pěstování brambor na Výzkumné stanici v Uhříněvsi. Proto byla zařazena do pokusu s kukuřicí taktéž. Jednou z možností půdoochranného zpracování půdy je ponechání zbytků rostlin předplodiny nebo meziplodiny na povrchu půdy jako mulč. Mulč může významně ovlivnit půdní prostředí a výnosy plodin. Ponechání rostlinných zbytků na povrchu půdy poskytuje půdě ochranu proti přívalovým dešťům, a také proti odnosu půdních částic větrem, výsledkem je tedy redukce půdní eroze.

Přítomnost mulče mění celkově půdní prostředí a příznivě působí na zvýšení retenční a akumulační schopnosti půdy, zvyšuje infiltraci vody, zmenšuje odtok z povrchu půdy a redukuje ztráty vody evaporací. To pěstovaným plodinám poskytuje vyšší obsah vody v půdním profilu a lepší vláhové zabezpečení. Mulč také chrání povrch půdy před přímým slunečním zářením, a tím ovlivňuje kolísání půdní teploty (Hůla & Procházková et al. 2008).

Při přívalových deštích vlivem větší kinetické energie kapek dochází k rozrušení půdních agregátů na svrchní vrstvě půdy, půdní póry jsou naplněny vodou a blokovány jemnými částicemi, to způsobuje rychlejší odtok vody a míra infiltrace je výrazně snížena. Mulč chrání povrch půdy a může zvýšit infiltraci vody až o 30 % (Zhang et al. 2016). Feng et al. (2015) ve své studii zmiňují rozdíly v použití travního, slámového a textilního mulče v porovnání s neošetřenou (nezakrytou) konvenční variantou. Ve výsledcích je patrný rozdíl - vyšší vlhkost při suchém období byla zjištěna u slámového a textilního mulče v porovnání s travním mulčem. Nejnižší vlhkost půdy pak byla zjištěna na nezakryté kontrolní variantě. Zdá se, že travní mulč 100 dní od aplikace vyschne, sníží se jeho vrstva a nemá již tak velké účinky pro omezení vysychání. Stejný výsledek byl zjištěn i na našich pokusech s použitím 5 cm vrstvy travního nasekaného mulče v počátečních fázích vývoje kukuřice (BBCH 12).

Celkový vliv na výnos kukuřice byl ze sledovaných variant nejlepší (graf 1), ale je potřeba dbát na termín aplikace mulče. Pokud kukuřice není ve vyšším vývojovém stupni (BBCH 20 a výš), dochází k potlačení růstu a ke snížení výšky rostlin.

Pěstování podplodin společně s kukuřicí

Tento alternativní způsob se může označit jako ochranné zpracování půdy. Definuje se jako technologie, která během vzcházení plodin zajišťuje pokryv povrchu půdy rostlinnými zbytky či přímo rostlinami. Při pěstování kukuřice je možnost využít jak klasický způsob zpracování půdy s orbou, tak iminimalizační technologie (Hůla & Procházková et al. 2008).

Tanzeelur et al. (2017) ve svých pokusech použili sóju jako krycí podplodinu kukuřice a výsledky výzkumu poukázaly na to, že meziřádkové vzdálenosti mají vliv na celkový výnos obou plodin. Výnosy v zrnu byly mírně nižší, než kdyby se pěstovala každá plodina zvlášť, ale celkový výnos obou plodin v biomase dosahoval vyšších hodnot. Otázkou zůstává sklizeň podplodiny ve vztahu k termínu sklizně kukuřice.

Domníváme se, že toto řešení by mohlo vést k dosažení udržitelné intenzifikace. Je nutné dopředu rozmyslet, jakou plodinu může pěstitel použít jako podsev, a také, jakým způsobem jí buď bude dedikovat, či sklízet společně na siláž. Intercropping je výhodný, pokud chceme produkci jednoho standardizovaného produktu. Není zcela považován za vhodný pro intenzivní zemědělské systémy. Výhody intercroppingu můžeme uvést v použití luskovin, které mohou využívat naplno i nízké hodnoty radiace v porostu.

Problém postupující acidifikace půd

Na pokusných pozemcích FAPPZ v Červeném Újezdě je dlouhodobě sledováno pH půdy. Prakticky od poloviny devadesátých let 20. století, kdy bylo měření započato, se setkáváme s trendem snižování pH půdy. Je potřeba zmínit, že acidifikace je proces degradace půdy, při kterém dochází ke snižování půdní reakce, tj. okyselování půd. Tento degradační proces má vliv na přístupnost živin pro rostliny, mobilitu živin v půdě včetně těžkých kovů, tvorbu a kvalitu humusu a další půdotvorné procesy (VÚMOP). Hodnota pH v půdě je jedním z hlavních faktorů ovlivňujících mikrobiální diverzitu v půdním prostředí, která je v mnoha případech na konvenčních plochách nízká, a tím celkově snižuje zdravotní stav půdy. Půdní mikroorganizmy rozkládají složitou rostlinnou a organickou hmotu do jednodušších sloučenin, které jsou pak rostlinami asimilovány pro jejich růst a metabolizmus (Puissant et al. 2019).

Acidifikace půdy může být způsobena jak antropogenní činností, tak přírodními procesy. Antropogenní činnost představuje kyselá atmosférická depozice zapříčiněná rozvíjejícím se průmyslem či užíváním fyziologicky kyselých hnojiv (Šarapatka 2014), to i přesto, že většina průmyslových zdrojů okyselování byly v devadesátých letech 20. století výrazně odsířeny. Zvýšená acidifikace může být dále zapříčiněna intenzivními závlahami, převažujícím zastoupením minerálních hnojiv, ale i monokulturami pěstovaných plodin či nízkým zastoupením víceletých pícnin a vyšším podílem obilnin (VÚMOP). Mezi přirozené přírodní procesy můžeme zahrnout illimerizaci a podzolizaci.

Během acidifikace dochází ke snížení obsahu uhličitanů v půdě (debazifikace) a může při ní docházet k akumulaci kyselin a síranů. Důsledkem acidifikace je změna půdní reakce pH. Pokud klesne hodnota pH pod 5, jsou vytěsňovány bazické kationty (Ca, Mg, K, P) ze sorpčního komplexu, které jsou pak nahrazovány kyselými kationty hliníku, vodíku a železa. Při ještě nižším pH, kolem 4, prudce narůstá mobilita hliníku v půdě a mohou se vyskytnout projevy toxicity tímto prvkem (Šarapatka 2014).

Udržovat optimální hodnotu pH je velmi důležité pro dosažení požadovaných výnosů a kvality u většiny plodin včetně kukuřice. Podle Skládanky (2006) je kukuřice plodina snášející slabě kyselé půdy, ale v případě, že hodnota pH klesne pod 5, může dojít k úbytku rostlinné hmoty až o 30 %. Podle VÚMOP, v.v.i. je v České republice acidifikací vysoce ohroženo až 46 % půd, středně vysoce až 24 % z celkové výměry státu. Klíčem ke snížení degradace půd, a to buď snížením vodní a větrné eroze, nezvyšováním acidifikace, může být alternativa v pěstování plodin s podsevem, a tím doplnění organické hmoty. Problémem acidifikace půd je velké množství minerálních hnojiv, které by se v budoucnu mohlo částečně snížit použitím podplodin.

Pokus s podplodinami v podmínkách okresu Praha-západ

Pro pokusy s podplodinami byl vybrán moderní hybrid kukuřice Figaro FAO S 250/Z 250 (KWS). Figaro je dvouliniový hybrid se silným stay-green efektem, který je schopný odolávat suchu, což se projevilo nezaschnutím rostlin v roce 2018 a zároveň má vysokou odolnost vůči chladu v počátečních fázích vývoje rostlin. Metodika pokusů vychází z přesného malopracelkového pokusu, ten je založený ve 4 opakování, jedna pokusná parcelka má šíři 4 řádků a plochu 30 m², tedy celkem 120 m² na jednu variantu. Pokus byl realizován na pozemcích Výzkumné stanice v Červeném Újezdě (400 m n.m.), okres Praha-západ a byl založen ve dvou letech na třech variantách: kontrolní varianta bez podplodiny, varianta 1 s podplodinou hrách setý polní; varianta 2 podplodina lupina bílá, varianta 3 svazenka vratičolistá, 0 je označen okraj pozemku s monokulturou (obr. 1) a v roce 2019 byla místo svazenky založena varianta travní mulč, který byl aplikován v BBCH 16 v dávce 5 cm čerstvě posekané trávy rozmístěné na široko mezi řádky. Na všech parcelkách byla použita nižší dávka 80 kg N/ha. Herbicidní ošetření bylo provedeno jen na kontrolní variantě (Lumax 3,25 l/ha preemergentně). Setí lupiny a hrachu bylo v roce 2019 provedeno ihned po setí kukuřice v obvyklém výsevku a v roce 2020 pak všechny tři podplodiny 18 dní před setím kukuřice. Plevele byly likvidovány plečkováním.

Výsledky rok 2019

Na obrázku 2 je patrný výrazný rozdíl již během vegetace 2019. Rostliny vlevo s podsevem lupiny jsou na pohled nižší. Bylo to způsobeno především velkým tlakem plevelů. Lupina bílá byla likvidovaná zajíci ve výšce 20 cm. Hrách vyrostl do výšky 30 cm. Výsledky sklizně jsou znázorněny v grafu 1. Kontrolní varianta bez podsevu pak dosáhla při sklizni biomasy 40,1 t/ha, což bylo víc než u podplodin - kde konkrétně u hrachu bylo zjištěno 36,1 t/ha a u lupiny 33,9 t/ha. Zvýšený výnos biomasy byl zjištěn při použití travního mulče. Tato varianta dosáhla 52,2 t/ha, což představovalo 12,1 t/ha biomasy navíc.

Předpoklad při použití rostlinného pokryvu byl ve snížení teploty a zvýšení vlhkosti půdy. V přiloženém grafu 2 je znázorněn průběh sacích tlaků - čím je sací tlak (kPa) vyšší, tím je pro rostlinu obtížnější získat vláhu pro růst. Jak je patrné z grafu na variantě s podplodinou hrách, byly zjištěny nižší sací tlaky, což vypovídá o vyšší vlhkosti půdy. Dále je z grafu zřejmé, že teplota půdy s pokryvem rostlin hrachu byla průměrně nižší než bez pokryvu. I přes tato pozitiva nebyl vliv těchto faktorů natolik silný, aby ovlivnil negativní působení plevelů a podplodiny na růst kukuřice.

Graf 1: Výnos kukuřice při použití podplodin a mulče, rok 2019

Graf 2: Sací tlaky a teplota půdy na kontrolní variantě bez podplodiny a s podplodinou hrách, rok 2019

Výsledky rok 2020

V roce 2020 byla v pokusu vynechána varianta s aplikací mulče a zásadní změnou bylo setí podplodiny18 dní před setím kukuřice. Dřívějším setím mělo dojít k lepší vzcházivosti podplodiny a docílení dostatečného pokryvu v počátečních fázích vývoje kukuřice. Pokus byl zmapován během vegetace (viz obr. 1), kde číslo 4 značí okraj pozemku (varianta 0), hrách setý, 1 - kukuřice s podplodinou hrách setý, 2 - kukuřice s podplodinou lupina bílá, 3 - kukuřice s podplodinou svazenka vratičolistá.

Už během vegetace byl patrný výrazný vliv podplodiny na růst kukuřice. Hrách setý jako podplodina výrazně konkuroval kukuřici a snížil počty rostlin. To samé platí ve větší míře i pro svazenku, která měla tendenci přerůstat kukuřici a muselo dojít k jejímu vyplečkování. Pozitivní vliv u svazenky vratičolisté byl ve vytvoření mohutného pokryvu s výrazným vlivem na potlačení růstu plevelů. Lupina bílá vytvořila nižší pokryv, ze sledovaných variant pokusu se jednalo o nejnižší konkurenci vůči kukuřici. Svazenka vratičolistá byla vyplečkována a ponechána jako rostlinný mulč na povrchu půdy, i přesto byl na této variantě zjištěn velmi nízký výnos kukuřice 2,51 t/ha v čerstvé hmotě (tab. 1). Oproti kontrolní variantě s celkem běžným výnosem (46,94 t/ha) se jedná o statisticky průkazný rozdíl. Druhá nejméně výnosná varianta byl podsev hrachu s kukuřicí - zde bylo zjištěno jen 9,80 t/ha čerstvé hmoty. Obsah sušiny nebyl výrazně ovlivněn podsevem, kromě varianty se svazenkou vratičolistou, kde došlo kvůli konkurenci podplodiny k pomalejšímu vývoji kukuřice a tudíž nižšímu obsahu sušiny (31 % v porovnání 36 % u ostatních variant). Výnos suché hmoty korespondoval s výnosem biomasy. V případě podsevu svazenky vratičolisté byly zjištěny ještě nižší výnosy suché hmoty kvůli nižšímu obsahu sušiny. Obrázek 3 dokládá velikost rostlin a barvu listů přibližně 50 dní před sklizní. Z obrázku je patrné, že v případě podsevu lupiny došlo k výraznému snížení růstu, což je patrné i z barvy listů u podsevu hrachu. Podsev lupiny a kontrolní varianta nejsou výrazně odlišné v barvě, ale při sklizni se rozdíl zvýšil.

Tab. 1: Vliv podplodiny na výnosové parametry, rok 2020

Obr. 1: Pokus s podplodinami (2020)

Obr. 2: Rozdíl růstu kukuřice - vlevo s podplodinou lupina bílá, vpravo kontrola (2019)

Obr. 3: Vliv podplodin na růst kukuřice - zleva kontrola, lupina, hrách, svazenka (2020)

Závěr

Kukuřice je pěstována jako širokořádková plodina a nežli dojde k zapojení porostu je půda velmi náchylná k vysychání povrchové vrstvy a zároveň je ohrožena půdní erozí. V rámci pokusu se ověřovalo, zda využití krycích meziplodin leguminóz v porostech kukuřice bude mít vliv na vlhkostní podmínky půdy.

Na základě měření sacích tlaků na variantě s podsevem hrachu byla prokázána pozitivní korelace mezi přítomností rostlinného pokryvu hrachu a vlhkostí půdy. Půda s podsevem hrachu dosahovala lepších vláhových podmínek než kontrolní varianta bez podsevu. Pozitivní vliv krycích meziplodin na vlhkost půdy byl ověřován již mnoha autory, kteří zároveň hodnotili vliv meziřádkových vzdáleností mezi jednotlivými rostlinami. Bylo prokázáno, že porost musí být uspořádán tak, aby mezi rostlinami nedocházelo k velkému konkurenčnímu tlaku, v opačném případě dojde ke zpomalení růstu kukuřice a výraznému snížení výnosu - jak tomu došlo v pokusech v roce 2020.

Pěstitel zcela logicky upřednostňuje výnos biomasy, který ovšem při použití podplodin nedosahuje běžné úrovně výnosu. Pokud bychom srovnávali konkrétní podplodiny, tak podplodina svazenka vratičolistá, vysetá 18 dní před setím kukuřice, má rychlý vývoj, který snižuje růst kukuřice do takové míry, že dojde k výraznému snížení výnosu. Řešením by bylo vysít naopak svazenku vratičolistou později než kukuřici. Z hlediska pokryvnosti je tato plodina výhodná. Předpokládá se její využití spíš při strip-tillu jako vymrzající meziplodinu. Dynamika růstu hrachu byla taktéž dobrá, ovšem jeho konkurenční schopnosti byly v porostu s kukuřicí vysoké. Ze zkušeností ovšem víme, že obecně pozdější setí luskovin může způsobit nízkou klíčivost osiva s malým počtem jedinců na plochu. Takový porost má velmi nízkou pokryvnost, takže jeho přínos je zcela smazán škodlivým rozvojem plevelů v porostu. Totéž platí i pro lupinu bílou, která má nižší konkurenční schopnost vůči kukuřici, může zase být likvidována divokou zvěří. Současně lze obtížně predikovat vývoj jara pro zvolení vhodného termínu setí podplodin.

Je potřeba nahlížet na rostlinný pokryv meziplodin leguminóz jako na alternativu, ovšem je nutné udržet plevele a i samotnou podplodinu na takové úrovni, aby nedošlo k výraznému potlačení vývoje kukuřice. V takovém případě se podplodiny v kukuřici stávají ekonomicky neefektivní.

Použitá literatura u autorů.