Základy zpracování půdy (8): Zhutnění půdy a kypření podorničních vrstev půdního profilu

25. 10. 2021 Doc. Ing. Václav Brant, Ph.D.; Česká zemědělská univerzita v Praze Technologie pěstování Zobrazeno 5138x

Úkolem jednotlivých pracovních operací prováděných v rámci kypření podorničních vrstev půdního profilu je zejména eliminace nadměrného zhutnění půdy vzniklého v důsledku přirozeného procesu slehávání půdy a zemědělského využívání půdy za účelem zlepšení půdních vlastností (vyšší propustnost vody, provzdušnění spodních vrstev půdy, zvýšení mikrobiální aktivity atd.) a vytvoření optimálních podmínek pro vývoj kulturních rostlin.

Často je i odbornou veřejností pojem zhutnění zaměňován s pojmem utužení půdy. Procesy spojené s utužováním půdy vedou k optimalizaci prostorového rozmístění půdní hmoty za účelem zajištění vhodných podmínek pro růst kořenů a vývoj nadzemní biomasy porostů. K pozitivnímu utužení půdy dochází při procesu slehávání půdy, při utužení dna seťového lože, při přivalení porostů apod. Zhutněním půdy dochází k negativním změnám prostorového uložení půdní hmoty, včetně snížení pórovitosti, které se projeví nedostatečným provzdušněním půdy, sníženou infiltrační schopností, pomalým ohřevem půdy, špatným růstem kořenů a v neposlední míře i negativním vývojem porostů, včetně poklesu výnosů. Vztah mezi procesem utužení a zhutnění půdy dokládá obrázek 1.

Eliminace zhutnění půdy musí jednoznačně vycházet z preventivních opatření, plně zapadajících do pěstebních systémů plodin a jejich rotace na půdním bloku. Hlubší zpracování půdy zásadním způsobem ovlivňuje prostorové uspořádání půdní hmoty v půdním profilu a rozhoduje tak o poměru vzduchu a vody v půdě, tedy o jejích fyzikálních, chemických a biologických vlastnostech.

Mezi základní preventivní opatření jednoznačně patří eliminace pohybu pracovních souprav po půdním bloku, omezení přejezdů zásobovacích a odvozových souprav, optimalizace trajektorií jízd a záběrů pracovních souprav, omezování tlaku tažných prostředků na půdu, stabilizace půdní struktury, pěstování rostlin s meliorační funkcí, meziplodin apod. Na druhé straně lze mělčí či hlubší zpracování půdy provedené za účelem odstranění zhutnění považovat za primární zásah, na který musí efektivně navazovat další agrotechnické postupy. Za velmi problematické lze považovat hlubší kypření půdy na hloubku ornice a do podorničí, následuje-li po něm v krátkém časovém úseku předseťová příprava a setí. Stále platí, že nejvýraznější efekt na kompakci půdy má pohyb pracovní soupravy po čerstvě zpracované půdě, především za vlhka.

Zásadním problémem při pohledu na problematiku zhutnění půdy je opomenutí skutečnosti, že došlo k výrazné změně technologických postupů jejího zpracování a k zásadnímu zjednodušení struktury plodin pěstovaných na orné půdě. Spojování problému zhutnění půdy pouze s orbou již nelze považovat za obecně platné. Ke zhutnění půdy dochází i v systémech zpracování půdy bez obracení, bez ohledu na hloubku zpracování, tak v systémech setí do nezpracované půdy. V důsledku rozdílných systémů zpracování půdy dochází ke vzniku zhutněných vrstev půdy v rozdílných hloubkách orničního profilu. Pojem podorniční podlahy, která vzniká na přechodu orané vrstvy půdy a podorničí, je potřebné vnímat jako „přechodovou podlahu“ vytvářející se mezi rozdílným způsobem pracovanou vrstvou půdy a půdou nezpracovanou. Absence hluboce kořenících víceletých pícnin je dalším z faktorů zvyšujících rizika zhutnění půdy.

Současné systémy mělkého kypření a předseťové přípravy s sebou přinášejí rizika zhutnění horních vrstev orničního profilu. Primárně se jedná o utužení horní vrstvy půdy v důsledku přejezdů tažných prostředků, které je spojeno s nárůstem šířky pneumatik (flotační či zdvojená kola), u nichž součet jejich šířky u menších záběrů strojů většinou překračuje polovinu záběru samotných strojů pro předseťovou přípravu. Dalším důvodem je zvyšování hmotnosti nejen tažných prostředků, ale i strojů.

S nárůstem opakovaných přejezdů a při necíleném pohybu soupravy po pozemku tak následně dochází ke stoprocentnímu přejetí povrchu pozemku. Vliv utužení půdy se projevuje většinou pod horní nakypřenou půdou, protože tlak pneumatik se projevuje až od místa jejich kontaktu s půdou, které je v důsledku tvorby kolejí nižší než povrch pozemku.

Využití flotačních pneumatik nebo zdvojených pneumatik při předseťové přípravě, ale i při setí, jednoznačně vede ke snížení celkového tlaku traktorů na půdu, narůstá však šířka stopy pneumatiky, a tím i celková přejetá plocha pozemku (Brant a kol., 2016). Snížení tlaku tažných prostředků v důsledku rozložení jejich hmotnosti na půdu jednoznačně eliminuje přenos tlaku do větších hloubek půdy a do podorničí (obr. 2). Nezamezí však utužení orniční vrstvy půdy, zejména při vyšší půdní vlhkosti a při nižší objemové hmotnosti půdy. Zapomínat nelze ani na skutečnost, že k utužení přispívají i samotné pracovní nástroje kypřičů využívaných k předseťové přípravě.

Obrázek 3 dokumentuje nejčastější případy přítomnosti technogenního zhutnění půdy v půdním profilu a možnosti nastavení pracovní hloubky kypřících nástrojů. Technologicky problematické je odstranění více vrstev zhutnění v půdním profilu. Primárně je vhodné začít řešit hlubší zhutnění půdy, a to hlouběji kypřícími nástroji bez vynášecího efektu a se širší roztečí nástrojů. Mezi následnou pracovní operací zpracování půdy a hlubším či hlubokým kypřením je potřebné dodržet proces přirozeného slehnutí půdy. Málo využívanou operací je současný plošný výsev meziplodiny při hlubším kypření.

Obr. 1: Vztah mezi výnosem porostů a objemovou hmotností půdy v závislosti na zvyšování kompakce půdy

Obr. 2: Vliv šířky pneumatiky při shodném zatížení na utužení půdního profilu

Obr. 3: Nejčastější případy přítomnosti technogenního zhutnění půdy v půdním profilu a možnosti nastavení pracovní hloubky kypřících nástrojů

Pracovní operace a technické prostředky pro kypření podorničí

Do této skupiny pracovních operací patří prohlubování, podrývání, dlátování a hloubkové kypření. Zásadní vliv na stav nakypření půdy při odstraňování zhutnění půdy hrají půdní podmínky, zejména na středních a těžkých půdách. Při zpracování suché půdy dochází k intenzivnímu drobení a praskání půdy a ke vzniku značného počtu nekapilárních pórů. Silně nakypřená půda však potřebuje dlouhou dobu ke slehnutí. Proces slehnutí takto nakypřené půdy samozřejmě urychlí srážky pronikající do spodních vrstev půdy. Menší srážky nezajistí ovlhnutí a rozmělnění hrubých půdních agregátů ve spodních vrstvách půdy. Při zpracování vlhké půdy je kypření omezeno a mnohdy dochází pouze k proříznutí půdy v místech trajektorie radlice.

Prohlubování

Pomocí prohlubování lze porušovat tzv. podorniční podlahu. Princip prohlubování je využíván rovněž k postupnému zvyšování hloubky ornice. Tím lze v průběhu několika let nakypřit utužené podbrázdí. Hloubka orby či hlubšího zpracování půdy by měla být zvyšována v průměru asi o 1–2 cm. Prohlubování se provádí maximálně jednou za tři roky, lépe za pět let (Kohout a kol., 1993). Jednorázové provedení prohubování při zvýšení hloubky zpracování půdy o více centimetrů je spojeno s rizikem vynesení velkého množství mrtviny do horní vrstvy ornice, což negativně ovlivní pěstování následných plodin.

Z praktického hlediska je však problematické dodržet požadovanou hloubku orby či kypření ve vztahu k heterogenitě pozemku. Riziko vyorání biologicky neaktivní půdy je vyšší na mělkých a těžších půdách. Na půdách s hlubším humózním horizontem lze toto opatření provádět bez negativních následků na výnosy plodin. Provádění prohlubování je nutné provádět společně se zvýšeným hnojením organickými hnojivy a vápněním.

Prohlubování lze provést běžnými stroji pro zpracování půdy (pluhy a rozdílné konstrukce kypřičů pro hlubší zpracování půdy), které jsou konstrukčně uzpůsobeny pro práci v požadované hloubce.

Podrývání

Podrývání slouží k nakypření extrémně utuženého podbrázdí bez vynášení podorničí. Historicky je spojováno s provedením orby, kdy jsou pro kypření využívány podrýváky (obr. 4) umístěné za jednotlivými orebními tělesy nebo před prvním orebním tělesem. Při umístění podrýváků za všemi orebními tělesy dochází k rozrušení utuženého podbrázdí na celém pozemku. Tento způsob je však ekonomicky velice nákladný z důvodu nárůstu spotřeby pohonných hmot.

Tvar podrýváků rozhoduje o kvalitě a intenzitě nakypření podbrázdí. Je-li podrývák umístěn jen před prvním orebním tělesem, dochází k nakypření podbrázdí pouze na dně brázdy, po které jedou kola traktoru při jednotlivých záběrech orební soupravy. Ve srovnání s plošným kypřením podbrázdí je tento způsob ekonomicky méně náročný. Při podrývání je nutné počítat rovněž s nárůstem požadavků na tahový výkon traktoru.

V současné době se pro cílené nakypření podorničí spíše využívá dlátových kypřičů nebo kypřičů umožňujících nastavení rozdílné hloubky jednotlivých typů pracovních nástrojů či jejich řad na rámu stroje (obr. 5).

Terminologie a význam pojmů prohlubování a podrývání jsou historicky spojeny s orebním zpracováním půdy. Z hlediska nástupu nových technických prostředků pro provádění zpracování půdy lze tyto pracovní operace provést pomocí rozdílných kypřičů. Základem je však zachování cílů pracovní operace. U podrývání se cíleně jedná o rozrušení zhutněné vrstvy půdy nacházející se na přechodu orničního profilu a podorničí, bez ohledu na důvody jejího vzniku. Úkolem operace není hlubší kypření podorničí.

Obr. 4: Podrýváky mohou být umístěny za každým orebními tělesem nebo pouze před prvním orebním tělesem

Obr. 5: Pro provedení podrývání lze použít kypřiče s možností nastavení variabilní hloubky poslední řady kypřících nástrojů

Dlátování

Dlátování je zaměřeno na nakypření podorničí až do hloubky 45 cm. Z hlediska vlivu na půdu a rostliny jej lze vnímat jako agromeliorační a zároveň agrotechnické opatření. Pro dlátování se využívá primárně speciálních dlátových kypřičů různé konstrukce lišících se zejména v intenzitě kypření podorničí. Jedná se o pasivní kypřiče nebo kypřiče umožňující vyšší stupeň kypření na základě aktivního pohybu pracovních orgánů (obr. 6). Základem konvenčních konstrukcí pro dlátování jsou slupice osazené užšími dláty (obr. 7). Současná nabídka strojů pro provádění dlátování se však vyznačuje širokou škálou rozdílných technických řešení, které se vyznačují výrazně rozdílnou intenzitou kypření a mísení půdy a následnou heterogenitou půdního profilu (obr. 8). Především následná heterogenita půdního profilu může zásadním způsobem ovlivnit následný vláhový a tepelný režim půdy a vývoj porostů.

Pro provedení dlátování lze za vhodných půdních podmínek použít klasické dlátové kypřiče a kypřiče s poloparabolickými slupicemi, které umožňují zpracování půdy do dané hloubky (obr. 9). Pro danou operaci lze použít také pluhy osazené kypřícími radlicemi, které umožňují tzv. dvouvrstevné zpracování půdy (obr. 10).

Dlátování se provádí dle aktuální potřeby za účelem porušení zhutnění půdy pod orničním profilem a z důvodu podpory biologické aktivity v podorničí, včetně zajištění rozvoje kořenových systémů rostlin. Jedná se ekonomicky náročnou pracovní operaci. Při dlátování nesmí docházet k vynášení půdy z podorničí, tzv. mrtviny, a jejího mísení spodiny s ornicí. Při jeho použití v rámci konzervačních technologií zpracování půdy je nutné minimalizovat porušení přirozeného uspořádání půdního profilu.

Obr. 6: Intenzita kypření je dána konstrukcí kypřičů a principem práce pracovních orgánů

Obr. 7: Základem klasických konstrukcí pro dlátování jsou slupice osazené užšími dláty

Obr. 8: Příklady rozdílných pracovních nástrojů využitelných pro dlátování

Obr. 9: Dlátování lze provést i pomocí klasických dlátových kypřičů (vlevo) a kypřičů s poloparabolickými slupicemi (vpravo)

Obr. 10: Do skupiny strojů pro dlátování lze zařadit i pluhy umožňující současné zpracování půdy ve dvou vrstvách (foto GASSNER Technik)

Hloubkové kypření

Hloubkové kypření představuje agromeliorační zásah do půdy. Během hloubkového kypření dochází ke kypření půdy do hloubky od 50 do 80 cm. Je součástí komplexních opatření zúrodňování těžkých a málo propustných půd. Cílem je nejen nakypření utužených spodních vrstev půdy, ale zároveň podpora vsaku vody do spodních vrstev a její akumulaci v půdě. Hloubkové kypření klade vysoké nároky na tahový výkon traktoru a je náročné na spotřebu pohonných hmot. Při hloubkovém kypření nesmí docházet k vynášení půdy z podorničí k jejímu povrchu. Provádí se pouze v rámci komplexní úpravy půdních podmínek stanoviště. Robustní konstrukce hloubkových kypřičů je základem spolehlivé práce pracovních orgánů v půdě. Kypřiče jsou rovněž vybavovány systémy zajišťujícími nepoškození pracovních orgánů při práci v kamenitých půdách (obr. 11). Vliv rozdílné hloubky kypření, včetně úrovně hloubkového kypření, za účelem odstranění zhutnění na prostorové rozmístění půdní hmoty a na infiltraci vody do půdy dokládá obrázek 12. Po provedení hloubkového kypření je potřebné omezit následný vstup strojů na pozemek a ponechat půdu projít přirozeným procesem slehnutí půdy.

Obr. 11: Kypřiče pro hloubkové kypření jsou rovněž vybavovány pojistnými systémy eliminujícími poškození pracovních nástrojů

Obr. 12: Vliv rozdílné hloubky kypření na infiltraci vody do půdy a na stav povrchu půdy po zpracování, kypření bylo provedeno kypřičem Krtek (Farmet); lokalita Jedomělice

Literatura:
Brant, V., Kroulík, M., Zábranský, P., Prikner, P., Škeříková, M. 2016: Utužení půdy při předseťové přípravě a setí kukuřice. Agromanuál. 11 (11–12): 89–93.
Kohout, V., Škoda, V, Zitta, M. 1993: Obecná produkce rostlinná. Skriptum, VŠZ, Praha.
Marbot, B., Fischler, M., Küng, J. 2014. Bodenverdichtung vermeiden – so funktioniert’s! AGRIDEA, 8 s.
Petelkau, H. 1984: Auswirkungen von Schadverdichtungen auf Bodeneigenschaften und Pflanzenertrag sowie Maßnahmen zu ihrer Minderung. – Tagungsber. Akad. Landwirtschaftswiss. DDR, 227:25–34.