Chemap Agro s.r.o.

Technologické možnosti omezování vodní eroze

21. 09. 2020 Ing. Pavel Kovaříček, CSc., Prof. Ing. Josef Hůla, CSc., Marcela Vlášková; Výzkumný ústav zemědělské techniky, v. v. i., Praha-Ruzyně Technologie pěstování Zobrazeno 602x

Protierozní ochrana zemědělské půdy tvoří nedílnou složku ochrany životního prostředí a je současně stabilizačním faktorem zemědělské výroby. Odhaduje se, že zemědělská půda v ČR je schopna zadržet pět miliard metrů krychlových vody, což je asi polovina, než byla schopna zadržet v 50. letech minulého století půda před intenzifikací rostlinné výroby a zavedením výkonných mechanizačních prostředků, které podorničí zhutnily. Zlepšením půdní struktury se může retence vody zvýšit o objem několikanásobně vyšší, než zadrží existující přehrady i jejich plánované stavby.

Agromanuál - personální

O tom, aby voda z deště zůstala v co největší míře v místě srážky, rozhoduje kvalita půdy. Současným problémem je její zhoršující se stav. Strukturní půda s dostatkem organických látek vytváří optimální poměr velikostí pórů pro pěstované plodiny a je zárukou trvalé úrodnosti půdy. Zlepšování půdní struktury zapravováním organických látek (rostlinných zbytků, slámy, zeleného hnojení, hnoje) má trvalý charakter a dlouhodobý pozitivní vliv na infiltraci vody do půdy. Největší vliv na odolnost půdy před erozí má zelené hnojení. Ve srovnání s půdou nehnojenou dokáže snížit ztrátu půdy erozí (smyv půdy) až o 50 %. Pravidelné hnojení chlévským hnojem má ve srovnání s půdou nehnojenou účinnost přibližně 20%.

Zhutňování půdy se negativně projevuje zvýšením objemové hmotnosti půdy a má za následek snížení objemu nekapilárních pórů v půdě, při vyšší intenzitě i destrukci půdních agregátů. Snížení pórovitosti půdy snižuje prostupnost půdy pro vodu. Tím se rostlinám snižuje dostupnost živin a v kořenovém prostoru i obsah vzduchu. Zhutněné půdy jsou studené, pomalu se prohřívají. Kritické hodnoty vybraných fyzikálních vlastností půdy, které působí škodlivě na půdní edafon a rostliny uvádí tabulka 1.

Přirozená regenerace poničené půdní struktury může nastat působením půdního edafonu, vlivem prorůstání kořenů rostlin, zamrznutím půdy do hloubky zhutnění (v posledních 10 letech ojediněle), v těžších půdách s vyšším zastoupením jílovitých částic výraznými změnami vlhkosti půdy. V ornici na lehkých půdách je přirozená regenerace půdy mizivá, hospodář může k zlepšení půdní struktury napomoci zapravováním organické hmoty a pěstováním hluboko kořenících plodin.

V podorničí nelze docílit nápravy struktury běžným zpracováním půdy. Bez nápravného prohlubovacího kypření se v čase nepříznivé změny v půdě akumulují a mohou přispět k vytvoření špatně propustné vrstvy pro vodu. V důsledku toho se povrchový odtok při deštích zvyšuje a podzemní voda dostatečně nedoplňuje. Dalším nepříznivým důsledkem zhutnělé vrstvy v podorničí je také nárůst potřeby energie nutné k jejímu zpracování. Periodické prohlubovací kypření po 4 až 5 letech dlátovými kypřiči patří mezi nezastupitelná preventivní protierozní opatření.

Tab. 1: Kritické hodnoty vybraných fyzikálních vlastností zhutnělé půdy (Lhotský 2000)

Vlastnost půdy

Půdní druh (obsah částic pod 0,01 mm v % hm.)

jíl

> 75

jílovitá až jílovitohlinitá půda

75–45

hlinitá půda

45–30

písčitohlinitá půda

30–20

hlinitopísčitá půda

20–10

písčitá půda

< 10

Objemová hmotnost po vysoušení (g/cm3)

> 1,35

> 1,40

> 1,45

> 1,55

> 1,60

> 1,70

Pórovitost (% objemu)

< 48

< 47

< 45

< 42

< 40

< 38

Penetrační odpor půdy (MPa)

2,8–3,2

3,3–3,7

3,8–4,2

4,5–5,0

5,5

> 6,0

při vlhkosti (% hm.)

28–24

24–20

18–16

15–13

12

10

K omezení vodní eroze půdy můžeme přispět: (Hůla a kol., 2010)

  • zajištěním ochrany povrchu půdy před účinky dopadajících kapek deště mulčem,
  • podporou vsaku vody do půdy zapravením rostlinných zbytků do povrchové vrstvy ornice,
  • zlepšováním soudržnosti půdy a její struktury dostatečným doplňováním organické hmoty a minimalizací mechanického namáhání půdy,
  • omezováním unášecí síly povrchově stékající vody na svažitých pozemcích orientací pohybu strojů blízkému se směrem vrstevnic.

Základním principem protierozní ochrany na sklonitých pozemcích je pěstování plodin s vysokým protierozním ochranným účinkem a širokořádkových plodin s nízkým protierozním účinkem jen na méně ohrožených pozemcích. Erozí ohrožená půda by neměla zůstat delší dobu bez dostatečného vegetačního pokryvu nebo posklizňových zbytků, a to zejména v době nejčastějšího výskytu přívalových dešťů, tzn. od května do září.

Nejméně chrání půdu před erozí širokořádkové plodiny (v oblastech s intenzivní zemědělskou výrobou se jedná zejména o kukuřici, cukrovku, slunečnici a mák). Tyto plodiny po vzejití a v raných fázích růstu nevytvářejí zapojený porost. Půda na pozemcích pro tyto plodiny není ani v předchozích zimních měsících a brzy zjara chráněna vegetačním pokryvem, hrozí na nich vodní eroze z náhlého tání sněhu. Při pěstování širokořádkových plodin vzniká další nebezpečí ohrožení půdy erozí, pokud se vytvoří půdní krusta. K zabránění tvorby půdní krusty je vhodné provádět během vegetace narušení půdního povrchu kypřením v meziřádcích. Kypření půdy má významný vliv na zvýšení infiltrační schopnosti ornice. Povrchový odtok se sníží tím, že se jeho část převede na podpovrchový odtok. Na pokusu s hlinitou půdou snížilo kypření meziřádků kukuřice ve srovnání s nekypřeným porostem povrchový odtok přibližně na polovinu (graf 1).

Požadavky na ochranu půdy nejlépe splňují půdoochranné technologie s využíváním kypřičů, které ponechávají na povrchu mulč, který tlumí energii dopadajících dešťových kapek a chrání půdní agregáty před destrukcí (omezuje se tvorba povrchové krusty). Zapravené rostlinné zbytky rozptýlené v ornici podporují rychlé (gravitační) vsakování vody do půdy. Tyto technologie jsou účinné a pro zemědělce finančně přijatelné. Dále uvádíme jen nejrozšířenější technologie s protierozní účinností, které se u nás nejvíce uplatňují:

a) podmítka a likvidace výdrolu a plevelů opakovaným kypřením před setím ozimů;

b) mělké až středně hluboké zpracování půdy se současným zapravením drcené slámy, na něž navazuje přímé setí jařiny do nezpracované půdy (protierozně účinnější než ad a), tlumí i tvorbu krusty;

c) mělké kypření se současným zasetím ozimé nebo vymrzající meziplodiny s přímým setím do nezpracované půdy na jaře (omezuje tvorbu krusty, ale zvýšená možnost zaplevelení a rozšíření chorob plodin);

d) pro kukuřici podzimní pásové zpracování na strništi nebo rané pásové zpracování na jaře ve vymrzlé meziplodině s následným setím a současným přihnojením pod „patu“.

Vybrané půdoochranné technologie v pokusech měly při srovnání s konvenční technologií s orbou vliv na snížení erozních procesů na pozemcích. Jako nejúčinnější varianta pro jařiny se ukázala technologie s přímým setím do vymrzlé předplodiny (hořčice bílé). Tato varianta snížila v průměru povrchový odtok o 40 % a smyv půdy až o 90 % oproti konvenčnímu zpracování s orbou. Za určitých okolností tato varianta zcela zabránila vzniku povrchového odtoku. Byla nejúčinnější zejména při nižší půdní vlhkosti. Se zvyšující se vlhkostí půdy se účinnost snížila, ale ve vybraných technologiích byla největší (graf 2 a 3). Zbývající dvě vybrané půdoochranné varianty také statisticky omezily povrchový odtok a v závislosti na místních poměrech mohou být také vhodné.

Při zpracování půdy kypřiči zůstává většina rostlinných zbytků mělce zapravená pod povrchem půdy. Podle výnosu slámy a požadavku na zapravení lze konstatovat, že pro optimalizaci rozložení rostlinných zbytků ve zpracovávaném profilu je nutné půdu zpracovat do hloubky, kterou určuje výnos slámy. Čím větší výnos, tím větší zahloubení kypřiče. Při respektování této skutečnosti zůstává na povrchu část rostlinných zbytků, která chrání půdu před negativními faktory a část je zapravena do profilu.

Při středně hlubokém a hlubokém kypření je výhodné kypřit postupně do narůstající hloubky při jedné pracovní operaci. Z hlediska mechaniky kypření se ukazuje výhodnost rozdělení celkové hloubky kypření do dvou zón, což vyplývá také z nutnosti respektovat tzv. kritickou hloubku kypření. Z tohoto důvodu výrobci dodávají kombinované kypřiče s postupným zahloubením pracovních nástrojů. Například první sekce kypřicích dlát může zasahovat do 2/3 celkové hloubky kypření, zadní dláta pracují v meziřadí předních a jsou nastavena na plnou požadovanou hloubku zpracování.

Jednorázové zapravení podrcené slámy může být spojeno s jejím nedostatečným „zředěním“ v půdě a rizikem kontaktu slámy s osivem následné plodiny. V těchto případech je výhodou její dvoufázové zapravení (například středně hlubokým kypřením po předchozí podmítce).

Při kypření dlátovými kypřiči a vlhkosti půdy s dobrou drobivostí je minimální riziko vzniku pro vodu málo propustné půdy v podorničí. Výsledná hřebenitost dna zpracované vrstvy půdy na příčném profilu to neumožňuje (graf 4).

Graf 1: Snížení povrchového odtoku vlivem kypření v meziřádcích kukuřice
Graf 1: Snížení povrchového odtoku vlivem kypření v meziřádcích kukuřice

Graf 2: Povrchový odtok při porovnávacím simulovaném zadešťování suché a mokré půdy v pokusu s vybranými technologiemi (zdroj Tipl, VÚMOP, v. v. i.)
Graf 2: Povrchový odtok při porovnávacím simulovaném zadešťování suché a mokré půdy v pokusu s vybranými technologiemi (zdroj Tipl, VÚMOP, v. v. i.)

Graf 3: Smyv půdy odtokovou vodou při porovnávacím simulovaném zadešťování suché a mokré půdy (zdroj Tipl, VÚMOP, v.v.i.) v pokusu s vybranými technologiemi
Graf 3: Smyv půdy odtokovou vodou při porovnávacím simulovaném zadešťování suché a mokré půdy (zdroj Tipl, VÚMOP, v.v.i.) v pokusu s vybranými technologiemi

Graf 4: Zpracovaný příčný profil zpracované ornice po kypření kombinovaným kypřičem, zahloubení 250 mm; střední hloubka zpracovaného profilu se rovná -229 mm
Graf 4: Zpracovaný příčný profil zpracované ornice po kypření kombinovaným kypřičem, zahloubení 250 mm; střední hloubka zpracovaného profilu se rovná -229 mm

Graf 5: Průměrný povrchový odtok vody z minisběračů - odběr 26. 6. 2017
Graf 5: Průměrný povrchový odtok vody z minisběračů - odběr 26. 6. 2017

Pásové zpracování půdy

V roce 2017 jsme na poloprovozním polním pokusu s lehkou hlinitopísčitou půdou porovnávali intenzitu vodní eroze v porostu kukuřice na siláž založeném konvenční technologii s orbou, s uplatněním pásového zpracování půdy a s celoplošným kypřením do hloubky 180 až 200 mm před setím kukuřice. Kukuřice byla seta ve směru spádnice na sklonu 4 až 5°.

Po vzejití kukuřice byly na jednotlivých variantách pokusu instalovány minisběrače, přičemž byl hodnocen povrchový odtok vody a smyv zeminy. Po erozních událostech byly sběrné nádoby vyjmuty z půdy a vyměněny za nádoby prázdné. Nádoby s vodou a zeminou byly v laboratoři vyhodnoceny. Výstupem byl objem povrchového odtoku a sušina zachycené zeminy.

Závažnost poškozování půdy vodní erozí je dobře vyjádřena hmotností smyté a zachycené zeminy při erozních událostech v důsledku přírodního deště. V prvních třech odběrech na pokusech bylo zjištěno největší množství smyté zeminy na orané variantě s konvenčním zpracováním půdy (graf 5). Při srpnovém odběru však byly rozdíly hmotnosti smyté zeminy statisticky nevýznamné. Potvrdily se tím dřívější poznatky. S narůstajícím časovým odstupem od hlubšího zpracování půdy se snižuje schopnost půdy přijímat vodu při větších srážkách, intenzita vodní eroze mezi pokusnými variantami se ve druhé polovině letního období vyrovnala. Důležitý je poznatek o tom, že při intenzivním dešti docházelo k povrchovému odtoku vody na všech variantách polního pokusu. Pásové zpracování půdy ve směru spádnice povrchový odtok zmírnilo, ale riziku vodní eroze půdy nezabránilo.

Výsledky hodnocení rozšířily poznatky o možném přínosu technologie pásového zpracování půdy (strip tillage), která je v poslední době považována za účinnou metodu pro omezení škod způsobovaných vodní erozí při pěstování kukuřice. Ukázalo se, že metoda pásového zpracování půdy může být účinným protierozním agrotechnickým opatřením, ale jen po část vegetační doby plodin pěstovaných v řádcích s velkou roztečí (obr. 1).

Nadále trvá naléhavá potřeba chránit úrodnost půdy tím, že půda s nízkou odolností vůči vodní erozi nebude poškozována velkoplošným a častým zařazováním kukuřice. Nezbytnou podmínkou pro pěstování plodin s velkou roztečí řádků s využitím pásového zpracování půdy je přesná navigace, která umožňuje spolehlivé zasetí kukuřice do řádků v místech předchozího hlubšího prokypření půdy. Získané výsledky potvrzují dosavadní poznatky o tom, že vliv plodiny na protierozní odolnost půdy významně přesahuje vliv technologií zpracování půdy.

Obr. 1: Ochrana meziřadí kukuřice umrtveným porostem obilniny při technologii jarního pásového zpracování půdy (zdroj VÚZT)
Obr. 1: Ochrana meziřadí kukuřice umrtveným porostem obilniny při technologii jarního pásového zpracování půdy (zdroj VÚZT)

Doporučení

Protierozní ochrana zemědělské půdy tvoří nedílnou složku ochrany životního prostředí a je současně stabilizačním faktorem zemědělské výroby. I když procesy eroze není možné zcela zastavit, lze výrazně omezit zrychlenou formu eroze důsledným uplatňováním preventivních protierozních opatření.

Významnou roli hrají agrotechnická protierozní opatření, mezi které se řadí půdoochranné technologie. Návratnost finančních vynaložených prostředků proti erozi bývá dlouhodobá a v počátečních letech často nevede k okamžitému finančnímu efektu pro zemědělské podniky.

Publikované výsledky byly získány díky finanční podpoře MZe ČR v rámci řešení výzkumného projektu NAZV QK1910324 „Precizní systém ošetření půdy v produkci kukuřice“ a institucionální podpoře na dlouhodobý koncepční rozvoj VÚZT, v. v. i. RO0620.

Související články

Vliv agrotechnických faktorů na stav půdního humusu

14. 10. 2020 Ing. Tamara Dryšlová, Ph.D. a kol. Technologie pěstování Zobrazeno 439x

Úroda máku bude vyšší než loni

26. 09. 2020 Ing. Hana Honsová, Ph.D.; Praha Technologie pěstování Zobrazeno 485x

Pomocné plodiny podporují půdní mikrobiom

25. 09. 2020 Doc. Dr. Ing. Jaroslav Salava; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha-Ruzyně foto: M. Podrábský Technologie pěstování Zobrazeno 795x

Polní dny Sója 2020

23. 09. 2020 Ing. Petr Štěpánek, Ph.D. Agromanuál, Ing. Hana Honsová, Ph.D.; Praha Technologie pěstování Zobrazeno 685x

Role mikroorganizmů v udržitelném zemědělství

17. 09. 2020 Doc. Ing. Petra Lovecká, Ph.D. a kol. Technologie pěstování Zobrazeno 525x

Další články v kategorii Technologie pěstování

detail