Organizace přejezdů po pozemcích

30. 12. 2024 Doc. Ing. Milan Kroulík, Ph.D., Ing Václav Linda; CPZ při ČZU Precizní zemědělství Zobrazeno 593x

V současné éře lze pozorovat, že stále větší skupina zemědělců projevuje zvýšený zájem o udržitelný přístup k ochraně své zemědělské půdy, což reflektuje rostoucí povědomí o významu trvale udržitelných zemědělských postupů. Mezi hlavní hrozby pro půdu řadíme zejména zhutnění a erozi. V kontextu České republiky vzniká významný problém v podobě vodní eroze, což s sebou nese degradaci obdělávané půdy a negativní dopady na její kvalitu.

Paralelně s vodní erozí mohou procesy zhutňování půdního profilu na povrchu a utužení v důsledku orby pod povrchem vést k narušení a ztrátě struktury půdy. Tato narušení následně mohou vyvolat celou řadu komplikací, včetně snížené úrodnosti, ztráty živin a obecného poklesu v produktivitě zemědělských ploch. Ve světle těchto skutečností se stává stále naléhavější potřeba, aby zemědělci přijímali aktivní opatření směřující k ochraně půdy. To zahrnuje nejen používání moderních technologií, ale také pečlivé plánování plodin a implementaci agroekologických postupů. Důležitá je spolupráce s odborníky, kteří mohou přinést odbornou perspektivu, a také využívání osvědčených postupů s cílem dosáhnout efektivního a udržitelného řešení komplexních výzev spojených s ochranou půdy v rámci zemědělského sektoru.

Problémy přejezdů

Časté přejezdy zemědělské techniky po pozemku představují závažný problém, zejména v kontextu zhutňování půdy. Dlouhodobé nežádoucí účinky takového zhutnění lze pozorovat po dobu několika let. Minimalizační technologie zpracování půdy má potenciál snížit negativní dopady. Trajektorie jízd strojů, které tato technologie využívá, dosáhly pokrytí pozemku okolo 65 %, což představuje významné zlepšení oproti konvenčnímu zpracování orbou, kde dosahuje pokrytí až 88 % půdy. Opakovaný přejezd jednoho místa představuje klíčový problém, který může výrazně zvýšit nežádoucí účinky spojené se zhutněním půdy. Je tedy evidentní, že použití minimalizačních technologií může přispět k udržitelnějšímu zemědělskému hospodaření a snížit negativní environmentální dopady.

Překročí-li zhutnění kritickou hranici, může dojít ke snížení výnosu pěstovaných plodin. Zde však hrají roli různé faktory s důrazem na vlhkost půdy. Na rozdíl od genetického zhutnění, které je determinováno samotnou povahou půdy, je klíčovou příčinou zhutňování tlak na půdu při průjezdech zemědělských strojů. Rušení struktury půdy může rovněž nastat v důsledku prokluzů kol a pásových jednotek pojezdových mechanizmů. Zdrojem zhutnění může být i narušování struktury půdy pracovními nástroji zemědělských strojů například čepele pluhů mohou přispět k formování zhutnělé vrstvy pod dnem orby, zejména při opakovaném orání do stejné hloubky.

V průzkumu zhutnění půdy provedeném v 80. letech minulého století bylo zjištěno, že přibližně 38 % orné půdy bylo nadměrně zhutněno. Aktuální odhady publikované v Situační a výhledové zprávě Ministerstva zemědělství ČR naznačují, že dnes je až 45 % zemědělské půdy nadměrně zhutněno. Z toho 15 % představuje genetické zhutnění způsobené přirozenými vlastnostmi těžkých půd, zatímco zbytek je zhutnění vyplývající z nevhodného způsobu strojního obdělávání půdy.

Pohyb techniky po pozemku

Na schématech 1–3 je ukázka záznamu pohybu zemědělské techniky po pozemku, demonstrovaná na jednohektarovém výřezu. Pro zpracování se vycházelo z telematických záznamů pohybu pracovních souprav. Záznam dokládá vysokou míru přejezdů, spojenou především s operacemi základního zpracování půdy, celoplošné předseťové přípravy a setí. Záznam je ukázkou praktikovaného postupu zakládání porostů širokořádkových plodin v jarním období.

Schéma 1 zobrazuje trajektorie jízd jednotlivých souprav. Jak je z obrázku patrné, směry jednotlivých jízd jsou voleny náhodně, bez vzájemného propojení a návaznosti. Organizace přejezdů odpovídala provozním podmínkám v zemědělském podniku, nebylo do ní nijak zasahováno.

Schéma 1: Výřez mapy záznamu pohybu mechanizace po pozemku, reálný stav

Pro názornost je na dalším schématu (schéma 2) znázorněno pokrytí plochy stopami pneumatik. Při výpočtu se vycházelo ze šířek pneumatik a rozchodu kol.

I když nelze zcela eliminovat veškeré přejezdy zemědělské techniky po pozemku, je možné je co nejvíce optimalizovat. To přináší pozitivní dopad na celkové náklady, zejména s ohledem na nárůst hmotnosti zemědělských souprav a zvýšení cen pohonných hmot. Zkušení řidiči zemědělských strojů sami nedokáží dosáhnout takové úrovně úspory a efektivity, jakou mohou poskytnout optimalizované trajektorie.

Schéma 2: Výřez mapy přejeté plochy pozemku pojezdovými ústrojími mechanizace

Rozhodujícími faktory pro určení optimální trajektorie jsou tvar a velikost pozemku, terénní členitost, přítomnost překážek a rozměry zemědělských strojů. Moderní stroje jsou schopny zaznamenávat tyto parametry a poskytovat data o obdělávaném pozemku, což umožňuje ještě lepší optimalizaci zemědělských operací a pracovních trajektorií. Určení optimální trasy pohybu po zemědělském pozemku není v současné době nijak problematické. Existuje několik softwarových nástrojů umožňujících vytvoření optimálních tras přímo z pohodlí domova na osobním počítači.

V současné době nelze vyhnout se pohybu zemědělských strojů po pozemku, což však bohužel přináší negativní důsledek v podobě zhutňování půdy. Intenzita tohoto zhutnění je přímo závislá na počtu a náhodnosti přejezdů po daném území. I když byl systém kontrolovaného pohybu strojů po pozemku představen již v minulém století, nedostatečná technická vyspělost bránila jeho praktické realizaci. V dnešní době však disponujeme pokročilými technologiemi, které umožňují přesnou navigaci a efektivní využití těchto systémů. Jedním z hlavních technologických pokroků v oblasti kontrolovaného pohybu po pozemku je systém CTF (Controlled Traffic Farming), který navrhuje, aby všechny zemědělské stroje sledovaly stejné trasy. Tato technologie již dlouhodobě osvědčila svůj příznivý vliv v mnoha zemích a stále častěji se implementuje i v České republice. Přestože zavedení tohoto systému vyžaduje rozsáhlé zemědělské plochy a moderní stroje, počáteční investice se dlouhodobě vyplácí zlepšením kvality orné půdy. Systém CTF lze rozdělit do různých kategorií, přičemž každá má svá specifická pravidla pro pohyb strojů po pozemku.

V praktickém měření, které se detailně zabývalo problematikou hodnocení intenzity přejezdů zemědělskou technikou na pozemcích byl sledován pohyb zemědělských strojů na dvou vybraných pozemcích během jednoho zemědělského roku. Oba pozemky byly vybrány s ohledem na svou reprezentativnost a byla na nich aplikována technologie minimalizace přejezdů během zpracování půdy. Data získaná z těchto pozorování byla pečlivě vyhodnocena a následně byla vypočítána intenzita přejeté plochy.

Na základě těchto analýz byla navržena opatření, která měla za cíl snížit tuto intenzitu přejezdů a optimalizovat tak provoz na pozemcích (schéma 3). Navržená opatření byla poté aplikována v praxi a jejich účinnost důkladně ověřována v rámci dalších měření. Pro měření byly vybrány dva pozemky, na kterých byla aplikována technologie CTF (Controlled Traffic Farming). Tyto pozemky byly pečlivě vybrány s ohledem na svou reprezentativnost a dostupnost. Během sledování růstu rostlin na řádcích s různou mírou přejetí bylo provedeno systematické měření na obou pozemcích během celého zemědělského roku. Na jednom z vybraných pozemků byl zaset ječmen jarní, zatímco na druhém byla pěstována cukrová řepa. Volba těchto plodin byla motivována jejich vhodností pro jarní setí a zároveň představovaly relevantní reprezentaci pro sledované oblasti. Kromě sledování růstu rostlin bylo rovněž provedeno měření zhutnění půdy pomocí penetrometru na obou pozemcích. Tato opatření byla provedena s cílem získat důležité informace o stavu a struktuře půdy v různých oblastech s různým přejetím, což nám umožnilo zhodnotit efektivitu aplikované technologie CTF na celkové zdraví a produktivitu půdy.

Schéma 3: Návrh systému CTF

Pokusná měření

Na první pozemku, na kterém bylo uskutečněno měření byl v zemědělském roce 2023 zaset ječmen jarní odrůdy Bojos. Pozemek 1 o výměře 18,28 ha je v okrese Kladno. Půda na pozemku je středně těžká černozem a nachází se téměř na rovině, a proto spadá do erozní skupiny NEO (neohrožen erozí). Ještě před sklizní předcházející plodiny byla pro pozemek vypočítána optimální trajektorie CTF pomocí softwaru Geo-Bird. Pozemek má značně nerovnoměrné hranice, takže takto optimalizované pojezdové linie mají velký vliv na počet ujetých kilometrů po pozemku. Do softwaru se zadají jednotlivé pracovní záběry zemědělských strojů, které se budou po pozemku pohybovat a program vytvoří tyto linie pro každý jednotlivý stroj. Pro tento pozemek byly použity tři pracovní záběry strojů a to 4, 6 a 24 metrů. Systém CTF byl na pozemku použit okamžitě pro sklizni předešlé plodiny pšenice ozimé.

Druhý pozemek, na kterém bylo uskutečněné měření se rovněž nachází v okrese Kladno. Na pozemku o rozloze 19,23 ha byla v roce 2023 zaseta cukrová řepa. Půda na pozemku je středně těžká černozem. Pozemek 2 se nachází na mírném svahu a od roku 2025 dle nových vyhlášek spadá do erozní skupiny MEO (Mírně erozně ohrožený). Stejně jako u pozemku 1, tak i u pozemku 2, byly vytvořeny optimální linie pojezdu pomocí programu Geo-Bird. Takto vytvořené linie byly použity pro všechny stroje s navigací pohybující se po pozemku. Z důvodu využití zemědělských služeb u několika operací nebylo tak jednoduché sjednotit jednotlivé záběry strojů. Proto zde nebyl použit úplný systém CTF, ale i tak se dosáhlo snížení přejeté plochy díky tomu, že se všechny zemědělské stroje pohybovali po liniích. Na pozemku 2 byly použity záběry pracovních strojů 4, 6 a 24 metrů a k tomu navíc pracovní záběry strojů služeb a to 8 a 5,4 metru. Stejně jako u pozemku 1 tak do měření není zahrnuta sklizeň, která u cukrové řepy tvoří téměř 100% přejeté plochy z důvodu využití krabího chodu u samojízdného sklízeče.

Hlavním úkolem měření na obou pozemcích bylo zjistit jaký má vliv přejetí pozemku na vývoj rostlin během růstu. A potvrdit tak, že systém CTF má významný vliv na udržitelné hospodaření a zachovaní kvality půdy. Proto byli, jak na pozemku 1, tak i na pozemku 2, v průběhu vegetace odebírány rostliny z předem určených řádků, u kterých bylo známo kolikrát byla půda před zasetím přejeta a jakým strojem.

Na pozemku 1 byly vzorky ječmene jarního v průběhu vegetace odebírány dvakrát a při prvním odběru byl měřen i odpor půdy pomocí penetrometru. Druhý odběr na pozemku 1 byl těsně před sklizní ječmene jarního a měl za úkol zjistit finální vývoj rostliny těsně před tím, než je z pole sklizena. Na pozemku 2, na kterém byla pěstována cukrová řepa, byl odběr vzorků třikrát, a to z důvodu delšího období vegetace oproti ječmenu jarnímu. Stejně jako na pozemku 1, tak i na pozemku 2 byl při prvním odběru zjištěn odpor půdy pomocí penetrometru. Všechny odebrané vzorky byly podrobně zhodnoceny a popsány.

Kontrolní odběry jarního ječmene

První odběr ječmene jarního na pozemku 1 probíhal 30. 5. 2023. Ječmen byl v tuto dobu v růstové fázi sloupkování BBCH 37–49. Z každého měřeného řádku bylo odebráno 0,5 metru se šesti opakováními (tab. 1, graf 1). Druhý a poslední odběr na pozemku 1proběhl těsně před sklizní jarního ječmene (tab. 2, graf 2) a to 4. 8. 2023.

Tab. 1: Sledované ukazatele ječmene jarního z odběru 30. 5. 2023 na pozemku 1

Tab. 2: Sledované ukazatele ječmene jarního z odběru 4. 8. 2023 na pozemku 1

Kontrolní odběry cukrové řepy

První odběr na pozemku 2 s pěstovanou cukrovou řepou (tab. 3, graf 3 a schéma 4) proběhl 30. 5. 2023, více jak dva měsíce po zasetí. Odběr jedné rostliny probíhal vždy z každého měřeného řádku a byl opakován po cca 2 metrech. Z každého řádku bylo odebráno 10 rostlin.

Druhý odběr rostlin cukrové řepy (tab. 4, graf 4 a schéma 5) na pozemku 2 proběhl 17. 7. 2023. Odběr rostlin probíhal stejně jako u prvního odběru. Z každého předem vyměřeného řádku dle počtu přejetí byly vždy odebírány rostliny po cca 2 metrech.

Poslední odběr rostlin cukrové řepy (tab. 5, graf 5 a schéma 6 ) na pozemku 2 proběhl v den sklizně a to 17. 9. 2023. I u toho odběru byly odebírány rostliny z každého měřeného řádku cca po 2 metrech. Z důvodu velkého rozměru rostlin nebylo při tomto odběru z každého řádku odebráno 10 rostlin jako u předchozích odběrů, ale jen 5 kusů rostlin.

Dle výsledku měření odebraných rostlin z jednotlivých přejetých řádku vychází, že rostliny na řádcích s větším počtem přejetí vykazují ztrátu téměř ve všech měřených parametrech oproti rostlinám z řádků s menším počtem přejetí anebo žádným. Tyto výsledky vychází jak pro rostliny cukrové řepy, tak pro rostliny ječmene jarního.

Podobné výsledky u rostlin ječmene jarního je možné najít i v publikacích jiných autorů, kde bylo zjištěno, že rostliny seté na jaře, hlavně ječmen jarní, negativně reagují na už mírně zvýšené zhutnění půdy, a to sníženým výsledného výnosu. Proto je před setím této plodiny velice důležité zvolit vhodný způsob jarní přípravy a následného setí s ohledem na co nejšetrnější pohyb po pozemku. Z těchto hodnot lze také usuzovat, že systém CTF má u takto citlivých plodin ještě o to významnější vliv. Zhutnění se tak dá snížit výběrem vhodné techniky pro konkrétní půdní a klimatické podmínky.

U rostlin cukrové řepy je ze zpracovaných hodnot možné vidět, že s vyšším počtem přejetí řádku klesají parametry rostlin a zároveň jsou rostliny více nerovnoměrné, což má následně vliv na celkovou nevyrovnanost rostlin na pozemku. Dle naměřených hodnot také vyšlo, že rostliny, u kterých nebyla provedena předseťová jarní příprava, vykazují při všech odběrech během roku lepší růst.

Schéma 4: Utváření kořenového systému cukrové řepy v závislosti na počtu přejezdů na pozemku 2 v den sklizně 30. 5. 2023

Schéma 5: utváření kořenového systému cukrové řepy v závislosti na počtu přejezdů na pozemku 2 v den sklizně 17. 7. 2023

Schéma 6: utváření kořenového systému cukrové řepy v závislosti na počtu přejezdů na pozemku 2 v den sklizně 17. 9. 2023

Tab.3: Sledované ukazatele cukrovky z odběru 30. 5. 2023 na pozemku 2

Tab. 4: Sledované ukazatele cukrovky z odběru 17. 7. 2023 na pozemku 2

Tab. 5: Sledované ukazatele cukrovky z odběru 17. 9. 2023 na pozemku 2