Vertikální zpracování půdy jako systémové řešení eroze a osevních postupů

18. 10. 2023 Ing. Antonín Šandera; Rudka Technologie pěstování Zobrazeno 3017x

Nejen nová verze strategického plánu, ale i ochrana před erozí v praxi a s tím souvisejících problémů vyžaduje změnu pohledu na řešení situace jako celistvého problému na pozadí tvorby osevních postupů, ale i současného naplnění cílů ve snižování rizik plynoucích z používání přípravků na ochranu rostlin. Vše za současného vlivu dalších faktorů, jako využití živin, především dusíku, v podmínkách měnící se vláhové jistoty.

Novou, široce diskutovanou rovinou bude naplňování cílů uhlíkové neutrality, se zásadními dopady do postupů nejen v pěstebních technologiích. Způsob, jakým bude problematika ukotvena legislativně, může zásadně ovlivnit jak naplnění či nenaplnění zamýšlených cílů, tak ekonomiku farem různého zaměření. Reálnou obavou je dopad do struktury zemědělské výroby s pravděpodobným navyšováním podílu čisté rostlinné produkce.

Obavou zásadní je pak odklon od původních měřitelných cílů zemědělské politiky EU k čistě deklaratornímu plnění legislativy bez reálného naplnění ve fixaci uhlíku, navíc s negativními dopady v dalších oblastech, jmenovitě ve stabilitě osevních postupů, ve vodní bilanci osevních postupů, přes spotřebu přípravků na ochranu rostlin a celkovou ekonomiku hospodaření.

Vertikální zpracování půdy?

Ačkoliv je legislativně problematicky uchopitelné, v zásadě jde o přirozeným procesům blízký způsob nakládání s půdním profilem v čase. Zásadním bodem je omezení rotace orničního profilu půdy, s cílem ponechání přiměřeného podílu organické hmoty v povrchové vrstvě půdy a na jejím povrchu. Podstatou je narušení zhutnělých horizontů vznikajících v různé hloubce. Z hlediska podílu takto zpracovaného profilu půdy lze podle půdních podmínek uvažovat buď o 100% zpracování plochy pozemku, nebo o zpracování půdy pouze v linii řádků. Jedná se o podrývání s různou mírou zpracování povrchové vrstvy půdy disky nebo stroji s úzkými radličkami s omezeným vertikálním mísením půdních vrstev.

Hlavní primární přínosy:

• stabilita půdních agregátů,
• stabilizace gravitační pórovitosti v čase (včetně sekundární činnosti půdního edafonu),
• vyrovnání vodní bilance v osevním postupu.

Stabilita půdních agregátů

Stabilita půdních agregátů je dána mnoha faktory. Podstatným je i podíl organické hmoty a produktů jejího rozkladu za působení půdní mikrobiologie. Zvláště orebné technologie nepřispívají ke stabilitě půdních agregátů v čase, což dobře reprezentují zásadní erozní škody na orebně obdělávaných pozemcích nejen v kukuřici, ale zejména v řepce v období velmi rizikových srpnových srážkových epizod. Vertikální zpracování půdy před setím řepky, nejlépe setí přímo podrývací technologií, zajišťuje jak omezení eroze a potřebné vsakování vody po celou vegetaci, tak adekvátní vodní režim v případě přívalových srážek (červen 2020 - propady výnosů řepky v nekvalitně provedených strip-till technologiích).

Gravitační pórovitost

Její stabilita v čase je zásadním přínosem vertikálního zpracování půdy. Primárně je podpořená při samotném provedení fyzikální intervence s okamžitým efektem pro zasakování srážkové vody, s omezením odtoku a erozního smyvu. Následně je udržována činností půdního edafonu na povrchu půdy a v celém profilu jsou zachovány vsakovací póry propojené s podorničím. Přiměřená kvantita a kvalita rostlinné hmoty na povrchu půdy je základní podmínkou činnosti edafonu v celém profilu půdy.

Pro splnění podmínek pokryvu půdy z pohledu legislativy (GAEC 5) vztažených k příslušným protierozním technologiím, je nutné přihlédnout, zejména u zajištění pokryvu půdy meziplodinami, k faktoru rychlosti rozkladu organické hmoty a její atraktivity pro půdní makroedafon. V případě brzkého ukončení vegetace meziplodiny a podle skladby jejích komponent existuje reálné riziko nesplnění požadovaného procenta pokryvu půdy v plodině chráněné proti erozi. Řešením je správná kombinace komponent a termín ukončení vegetace meziplodiny.

Pokryv půdy lze řešit i vysokým strništěm předplodiny (včetně obilnin) s plošným mulčováním při separátní operaci (energeticky málo náročným, oproti drcení přímo sklízecí mlátičkou). Následné vertikální zpracování půdy se pak provede za vlhkostně příznivých podmínek v linii řádků pro následnou širokořádkovou plodinu (kukuřice, slunečnice. Výhodou takového postupu je nahrazení podmítky v suchém období srpna mulčem ze sklizené plodiny s velmi dobrou (často lepší než po podmítce) vzcházivostí výdrolu.

Požadovaný stav v půdní pórovitosti dobře vystihuje hodnota objemové hmotnosti půdy, která by se měla pohybovat kolem hodnoty 1,3 g/cm³. Tato hodnota vystihuje právě 50% podíl pórů všeho druhu při obecné specifické hmotnosti půdy 2,7 g/cm³.

Správný vodní a vzdušný režim vázaný na tyto hodnoty podstatně ovlivňuje stabilitu výnosů ve vláhově rozdílných ročnících. Častou příčinou výnosové nestability je kromě omezeného vsaku vody na utužených pozemcích a jejího odtoku rovněž přemokření v letech s vysokými srážkovými úhrny, a to i v relativně krátkých časových úsecích (červen 2020), které vedou k prostému utopení kořenů, podpoře bakterióz a dalších, ne zcela typických patogenů na kořenech. Zvraty ve vodním režimu přispívají k opětovnému návratu škodlivosti jednoho z původců stéblolamu Ophiobolus graminis vázaného na monokultury obilnin a náhlé změny ve vodním režimu půdy. Obdobnou vazbu vykazuje i zvýšená frekvence výskytu kořenomorky (Rhicotonia cerealis), na obilninách.

Projevy nevhodného vodního režimu mohou v případě dlouhodobého podcenění situace nabývat i poměrně dramatických rozměrů. Velmi častým negativním jevem je kombinace nepříznivého vláhového režimu půdy a aplikace hnojiv pod patu u širokořádkových plodin. Dochází k lokálnímu přehnojení v blízkosti kořenů s poškozením až likvidací rostlin. V případě sucha po aplikaci a nedostatečné distribuci N dosahuje lokální koncentrace běžně hodnot odpovídajících dávce 1 000–2 000 (4 000) kg/ha N.

Půdní makroedafon nejsou jen žížaly

Organická hmota na povrchu půdy - sláma z předplodiny v technologii podrývání v linii řádků

Omezení vodní a větrné eroze u kukuřice po vertikálním zpracování půdy

Slunečnice setá do podrytých řádků, předplodina zrnová kukuřice - 90 % zbytků na povrchu půdy s omezením odběru vody na rozklad organické hmoty

Vlevo strip-till s hnojením pod patu (bez narušení zhutnělých horizontů), vpravo podrývání s hnojením dusíkem na podzim

Vyrovnání vodní bilance v osevním postupu

Uplatňuje se ve dvou hlavních krocích. Primárně ve výrazné podpoře vsakování vody, sekundárně v lepší rotaci plodin skrze fakt, že na větší množině pozemků mohou rotovat plodiny v požadovaných sledech s ohledem na střídání jařin a ozimů, mělčeji a hlouběji kořenících plodin, včetně zásadního předpokladu stability produkce v podmínkách kontinentálního klimatu a to pěstování kukuřice v technologiích a sledech omezujících vodní i větrnou erozi a zabezpečující trvalý pokryv půdy bez negativních externalit v podobě prohlubování negativní vodní bilance ve vláhově nejistých (nevyrovnaných) dvou a víceletých periodách.

Řeč je o technologiích založených na využití pokryvu půdy z předplodin bez časté extrémní negativní vodní bilance meziplodin ve dvou a více suchých letech. Meziplodiny v takových podmínkách prohlubují přímý, aktuální vodní deficit podle způsobu a termínu založení, délky jejich trvání a následného managementu o 50 až 200 mm vodního sloupce.

Technologie využívající pokryv půdy vytvořený předplodinou, doplněné případně o krátce vegetující meziplodinu zajišťují vyšší stabilitu výnosu v druhém a dalším roce vláhové nejistoty. Makroedafon a přiměřená fyzikální intervence podle potřeb půdního profilu zajišťují udržení vody ze srážek pro následnou pěstovanou plodinu. Především ozimy seté po letních meziplodinách s následným suchem v březnu/dubnu byly v minulých letech jedním z přímých důvodů propadů výnosů na těchto plochách, včetně dlouze vegetujících výdrolů řepky (2017, 2018, 2019).

Logickou kombinací k vertikálnímu zpracování půdy v odpovídající části osevního postupu je samozřejmě i využití no-till technologie v té části osevního postupu a u plodin, které přirozeně vytěží pozitiva zdravého půdního profilu z předplodin. Příkladem je setí řepky v technologii podrývání v časném termínu se sníženým výsevkem do širokých řádků následované pšenicí setou do mulče z výdrolu řepky, jehož vegetace byla ukončena nejpozději v prvním týdnu v září, a to buď přímo do nezpracované půdy, nebo do podmítky. Takový postup bude mimo další pozitiva jedním z vyšších standardů setí na erozně ohrožených plochách.

Rozvoj kořene řepky v technologii setí přímo podrývacím strojem, první týden července

Podrývání v linii řádků - leden, bramborářská oblast

Vertikální zpracování těžké půdy pro řepku ozimou

Řepka po vertikálním zpracování půdy - jaro

Možné druhotné přínosy vertikálního zpracování půdy

Na praktických příkladech lze dokumentovat přínosy vertikálního zpracování půdy v několika oblastech.

Omezení vodní i větrné eroze v plodinách

V souladu s výše uvedenými argumenty jsou různé způsoby vertikálního zpracování půdy využívány v ochraně proti erozi při zakládání porostů řepky a širokořádkových plodin (kukuřice, cukrovky). Základním principem je zpracování půdy bez obracení, zachování organické hmoty na povrchu a v povrchové vrstvě půdy, ovšem s přiměřenou podporou jejího rozkladu a přechodu na další produkty rozkladu a přeměny. Postupný, cyklický rozklad organické hmoty je současně vhodný/nutný pro omezení allelopatického působení látek obsažených v organické hmotě. Problematické je to zejména u máku, ale i u kukuřice.

Kukuřice setá do zbytků meziplodiny, založená s podrýváním, vegetace meziplodiny ukončena 17. 12. (k dispozici bylo 5 měsíců pro regeneraci vodní bilance)

Kukuřice setá do meziplodiny svazenky (100 %) - setí svazenky 1. 8. 2022, ukončení vegetace 15. 12. 2022, stav k 5. 7. 2023, 510 m n. m., bramborářská oblast

Omezení eroze v meziporostním období

Pro komplexní pojetí řešení eroze je nutná poměrně zásadní změna v pojetí povinných požadavků hospodaření, které zásadně omezuje hlubší zpracování půdy v tzv. citlivých obdobích. Omezení hlubšího zpracování půdy může nepřímo podporovat v určitých obdobích celkovou erozní ztrátu půdy. Především v období po sklizni je právě na silně erozně ohrožených plochách pouze mělké zpracování půdy jako jedna z metod povolených v rámci GAEC příčinou erozního smyvu po přívalových deštích. Jak pro běžné principy hospodaření, tak především pro všechny uvažované způsoby uplatnění pásového střídání plodin je vertikální zpracování půdy v srpnu podmínkou pro další snížení erozních ztrát jak v rovině praktické, tak pro účely naplnění požadavku maximální roční ztráty půdy definované v GAEC a v Protierozní vyhlášce.

Z praktického pohledu bude zásadním přínosem změny legislativy omezení erozních událostí v kritické době přívalových dešťů v srpnu, v meziporostním období, kdy je eroze dosud legislativně i prakticky řešena nedostatečně, a to i pod vlivem nedostatečně flexibilních podmínek plnění GAEC.

Mělké zpracování půdy v srpnu může způsobit erozi v meziporostním období

Omezení rizik z používání přípravků na ochranu rostlin

Zcela zásadním přínosem vertikálního zpracování půdy, při splnění dalších podmínek, může být i omezení negativních důsledků při používání přípravků na ochranu rostlin. Mezi zvýšená rizika používání přípravků na ochranu rostlin v rovině kontaminace vod povrchových a podzemních kolektorů je transport přípravků při erozních událostech do inundací (dále do podzemních rezervoárů) a povrchovým odtokem do vodních toků. Omezením povrchového odtoku se zamezí zvyšování koncentrací účinných látek přípravků v inundacích, což umožní zachování standardních degradačních schémat pro účinné látky a minimalizuje rizika pro vodní zdroje, ale i pro následné plodiny pěstované na pozemku.

Vysoký standard účinnosti vertikálního zpracování půdy proti vodní i větrné erozi v technologii pěstování kukuřice spolu s výrazným omezením využívání problematických herbicidů přispívá ke skutečnosti, že kukuřice je z pohledu rizik spojených s využíváním přípravků na ochranu rostlin na opačném pólu spektra plodin, než tomu bylo v minulosti. Aktuálně je také jednou z nejméně ošetřovaných plodin přípravky.

Podobně u řepky, skrze omezení erozního smyvu napomáhá snižování rizika transportu přípravků na ochranu rostlin do vodních zdrojů. V technologii časného setí, prostřednictvím vývoje mohutných rostlin s následným opadem listů přes zimu a v předjaří, navíc velmi výrazně, až zásadně omezuje škodlivost dřepčíka olejkového.

Setí kukuřice po podrývání do zbytků meziplodiny ukončené v prosinci, hnojení organickým N na podzim

Řepka setá v systému časného setí s podrýváním - opad listů s dřepčíkem olejkovým

Osevní postupy

I v kontextu připravované legislativy je vertikální zpracování půdy základem některých protierozních technologiích s vyšším standardem účinnosti s významným pozitivním vlivem na tvorbu osevního postupu. Hlavní výhodou je možnost zařadit další plodiny na maximum možných pozemků bez rizika vzniku eroze a kolize s další legislativou. Omezí se tak tlak na tvorbu monokultur a nepřímo rovněž přispěje k naplňování principů IOR. Bez zařazení účinných protierozních opatření by například pozice řepky jako plodiny významně vázané na odstup v osevním postupu klesala až k polovině využitelné výměry farmy, jako důsledku jejího vyřazení až z poloviny ploch farmy.

Vertikální zpracování půdy bude podstatnou podmínkou zachování pěstebních ploch řepky na erozně ohrožených pozemcích, kde dochází po orbě k vysokému počtu erozních událostí se zásadními restriktivními dopady dle protierozní vyhlášky.

Řepka ozimá po orbě

Využití živin

Prakticky velmi dobře funkčním příkladem využití vertikálního zpracování půdy v kombinaci s časově adekvátní aplikací N je zlepšení využití N v aridních oblastech a snížení jeho ztrát jak erozí po aplikaci, tak vlivem nevyužití plodinou a následného rizika vyplavení v období po sklizni do zasetí další plodiny. Příkladem jsou velmi suché a naopak velmi srážkově bohaté ročníky v kritických obdobích (2015, 2013).

V suchém roce 2015 hnojení močovinou před setím s mělkým zapravením znamenalo fixaci N v povrchové vrstvě půdy a tvorbu reziduálního N po sklizni až do úrovně 100 kg/ha N a více. V kontrastu s tím organický dusík s inhibitorem aplikovaný před kypřením a podrýváním na podzim znamenal nejen vyšší výnos, ale i podstatně menší tvorbu reziduálního N.

V ročníku 2013 na řadě lokalit srážkově bohatém květnu znamenala aplikace močoviny před setím ztrátu N vlivem erozního smyvu, jeho transport do inundací a mimo pozemky (především u orebné technologie). Zatímco aplikace části N v podzimním období a části N s větším předstihem před setím významně omezila ztráty N erozním smyvem.

Zejména v aridních oblastech a suchých ročnících i v ostatních oblastech je ukládání části N při vertikálním zpracováním půdy do adekvátní hloubky výrazně lepším řešením proti jednorázové vysoké aplikaci do zóny kořenů na jaře, z pohledu využití N a jeho potenciálních ztrát po sklizni plodiny.

Častým problémem, který provází některé technologie založené na opakovaném zpracování půdy pouze v pásech, hlavně pro širokořádkové plodiny, je reziduální, nevyužitý N v meziřádcích, jehož příčinou mohou být fyzikální gradienty po pásovém zpracování půdy a preference růstu kořenů ve zpracované části. Uvedeným problémem výrazně méně (dle podmínek a provedení) trpí plochy kukuřice založené na pozemcích po plošném vertikálním zpracování půdy přímo před kukuřicí (v podzimním období) nebo v blízké historii pozemku. Rovněž kukuřice v „luxusním“ sledu po řepce založené v technologii podrývání má výrazně menší sklon zanechávat výrazné sumy reziduálního N.

Tab. 1: Vliv srážek na obsah reziduálního dusíku v půdě

Negativa

K řešení jsou také negativa při využívání vertikálního zpracování půdy.

Nerozložená organická hmota - půdní škůdci

Jedná se zejména o případy, kdy jsou (včetně legislativou vynucených situací) dlouhodobě omezovány aplikace N na slámu sklizených plodin nebo na nerozložené zbytky meziplodin. Vysoký podíl nerozložené organické hmoty je primárním silným faktorem pro násobně vyšší početnost půdních škůdců. Jedná se především o larvy kovaříkovitých (drátovce), larvy hrbáče osenního. Průkazně ke snižování jejich škodlivosti kromě správného osevního postupu přispívá právě vhodný management posklizňových zbytků a meziplodin.

Hlavním způsobem omezení škůdců není aplikace insekticidů, ale přednostně podpora přiměřeného rozkladu organické hmoty aplikací N jak minerálního, tak organického. V suchých podmínkách je vhodným termínem až pozdější aplikace dusíku během září (po hustě setých obilninách), a to až do doby setí následné plodiny. Přirozeně poutaný dusík motýlokvětými meziplodinami může být částečným řešením, avšak s výraznou připomínkou negativního vlivu meziplodin v nesprávných technologických postupech na vodní bilanci v osevním postupu.

Drátovec, škůdce se silnou vazbou na nerozloženou organickou hmotu

Hrbáč osenní, druh vázaný na nerozloženou organickou hmotu

Vyšší tlak houbových chorob

Stejně jako u zvýšeného výskytu půdních škůdců organická hmota přispívá k vyššímu tlaku některých houbových patogenů. Vertikální zpracování půdy po kukuřici (v různé míře i po ostatních plodinách) přispívá k výrazně vyššímu tlaku fuzarióz v obilninách. Lze zaznamenat stále výraznější příklon k odolnějším odrůdám jak z pohledu chorob pat stébel, tak odolnosti vůči fuzáriím v klasu. Avšak některé krmné odrůdy vykazují v tomto parametru neuspokojivé výsledky i přes fungicidní ošetření klasu.

Závěr

Legislativní a praktické rozšíření principů vertikálního zpracování půdy má potenciál výrazně přispět nejen k řešení eroze (jako součásti protierozních technologií) ale i uchování základu hospodaření a osevních postupů.