Cílená zonální aplikace organických kapalných hnojiv

21. 01. 2019 Doc. Ing. Václav Brant, Ph.D. a kol. Hnojení Zobrazeno 3044x

Způsoby aplikace organických kapalných hnojiv na orné půdě jsou stále diskutovanou otázkou. Kromě otázky optimalizace termínů aplikace a dávek kapalných organických hnojiv v rámci pěstebních systémů jsou hledány nové technické a technologické možnosti zapravení kapalných organických hnojiv do půdy.

Důvodů vedoucích k vývoji nových způsobů aplikace a zapravení organických kapalných hnojiv do půdy je značná řada. Primárně se jedná o omezení ztrát amoniaku do ovzduší, zejména při povrchových aplikacích s následným zapravením do půdy, omezení poškození půdní struktury v důsledku nadměrného provlhčení půdy tekutou frakcí hnojiv a působení jednomocných kationtů. Dalším důvodem je problematické rovnoměrné uložení pevné a kapalné frakce hnojiva v půdním profilu při jednotlivých způsobech jeho zapravení a zajištění kvalitního hlubšího zapravení hnojiv i na těžších půdách, kde je omezeno použití injektážní aplikace.

Možné způsoby aplikace

Zpracování půdy po předchozí plošné aplikaci hnojiva hadicovými aplikátory, či hadicovými aplikátory s rýhovači, je mnohdy spojeno s nadměrným provlhčením, až zkašovatěním, horní vrstvy půdy. Tato skutečnost snižuje drobení mokré půdy a její rovnoměrné zapravení do půdního profilu. Jednoznačně opomíjenou skutečností je, že tlak pracovních nástrojů kypřičů na mokrou půdu ještě zvyšuje riziko poškození půdní struktury. Přejezdy tažných prostředků po výrazně provlhčené půdě následkem překročení její retenční kapacity přispívají zásadním způsobem nejen k poškození půdní struktury v místě trajektorií kol, ale také ke vzniku technogenního zhutnění.

U systémů aplikace se současným částečným (aplikace k rovným šikmo postaveným talířům) či plným (mělké a hlubší kypření) zapravením hnojiv do půdy může rovněž docházet ke zpracování nadměrně vlhké půdy v místě aplikace hnojiv a k tvorbě utužení půdy v místě přechodu kypřené a nezpracované půdy. Injektážní podpovrchová aplikace je spojena s riziky uzavření hnojiva do aplikační rýhy v důsledku zhutnění půdy jejích stěn. To snižuje infiltraci tekuté frakce z rýhy do půdního profilu a vede ke vzniku dutého kanálu v půdním profilu. Injektážní aplikace při pásovém zpracování půdy na těžších půdách je spojena s možností vytékání hnojiva k půdnímu povrchu rýhou po slupici radlice, či s jeho odtokem aplikační rýhou do nižších částí pozemku.

Rozložení kapalné a pevné frakce hnojiva v půdním profilu s velkou pravděpodobností zásadním způsobem ovlivňuje efektivitu využití hnojiv rostlinami, včetně procesů jejich pohybu v půdním profilu a vznik případných negativních rizik spojených s aplikací těchto hnojiv na půdu a rostliny. Problematika vlivu aplikace na primární rozložení hnojiva v půdním profilu ve vztahu k výše uvedeným faktorům, včetně ekologických rizik, nebyla dle dosavadních dostupných informací podrobně sledována.

Graf 1: Princip cílené zonální aplikace organických kapalných hnojiv do půdy

Graf 2: Hodnoty penetračního odporu půdy v závislosti na šířce kypřicího dláta (50 a 80 mm, rozteč rýh 0,45 m)

Cílená zonální aplikace

Na základě výše uvedených skutečností byl v rámci spolupráce České zemědělské univerzity v Praze, firmy Farmet, a.s., a Výzkumného ústavu rostlinné výroby, v.v.i. vyvinut systém cílené zonální aplikace kapalných organických hnojiv do půdy, jehož cílem je eliminace negativních vlivů spojených s aplikací těchto hnojiv na půdu a rostliny, včetně snížení ekologických rizik.

Principem technologie je tvorba širších infiltračních rýh s vyšším podílem makropórů na základě tvorby hrubší struktury půdních agregátů v rýze. Makropóry zajišťují optimální podmínky pro infiltraci kapalné frakce do půdy, která je mnohdy omezena nejen bobtnáním či rozpadem půdních agregátů, ale i v důsledku ucpání mikropórů částicemi pevné frakce (obr. 1). Část zeminy je při tvorbě infiltrační rýhy vynášena na povrch půdy, čímž mezi rýhami vznikají hrůbky kypré zeminy, kterou je povrch infiltrační rýhy po infiltraci hnojiva následně zahrnut. Soustředný tok hnojiva do středu infiltrační rýhy vede k cílené infiltraci hnojiva do půdy a minimalizuje velikost plochy povrchu půdy kontaminovanou hnojivem. Čím menší je šíře pásu hnojivem kontaminované horní vrstvy půdy, tím jednodušší je zakrytí povrchu infiltrační zóny půdou z hrůbku. Při zahrnutí povrchu infiltrační rýhy suchou půdou z meziřádku nedochází k manipulaci s mokrou půdou. Rozteč středů infiltračních rýh se z hlediska optimální tvorby hrůbků zeminy může pohybovat od 0,35 do 0,75 m.

Technologie je využitelná jako jedno- a dvoufázový proces. Při jednofázovém procesu dochází k tvorbě infiltračních rýh přímo při aplikaci hnojiv a zároveň je provedeno zahrnutí. Druhou možností je provedení infiltračních rýh před aplikací hnojiv. Aplikace hnojiv a zahrnutí rýh jsou poté provedeny jako samostatná pracovní operace. Při dvoufázové technologii lze pro tvorbu infiltračních zón využít rýhovače o větším záběru a rýhování může zároveň nahradit pracovní operaci zpracování půdy (podmítku, kypření apod.). Rýhování lze provést s časovým předstihem před aplikací. Za vlhka dojde po rýhování rovněž k rychlejšímu vysychání půdy, čímž se zvyšuje retenční kapacita půdy. Aplikace se následně provede modifikovanými hadicovými aplikátory s větším záběrem. Nenakypřená půda mezi infiltračními zónami zvyšuje únosnost půdy pro aplikační techniku při dvoufázovém postupu.

Cílené zonální ukládání hnojiva do širokého profilu infiltrační rýhy umožňuje i cílené zakládání porostů plodin vysévaných do širších řádků. Jednou z možností je následný výsev do infiltrační zóny nebo mezi ně.

V rámci ověřování technologických postupů byl sledován vliv rozdílných pracovních nástrojů na intenzitu nakypření půdy v infiltračních zónách. Obrázek 2 dokumentuje hodnoty penetračního odporu na pozemku po provedení infiltračních rýh. Při tvorbě rýh je nutné eliminovat utužení a umáznutí stěn a dna infiltrační rýhy z důvodu zajištění infiltrace kapalné frakce do okolní půdy. Vyšší tvorba nekapilárních pórů a hrubší struktury snižuje riziko ucpání jemných pórů pevnou frakcí, zvyšuje rychlost infiltrace a větší půdní agregáty jsou odolnější vůči rozplavení. Při analýze velikosti částic pevné frakce u prasečí kejdy byl potvrzen především značný výskyt pevných částí, většinou organické povahy, které rozměrově spadají do kategorie o velikosti 0,01–0,0002 mm (obr. 3). Toto velikostní rozmezí odpovídá v průměru pórům, které zajišťují nejen vzlínání vody, ale podílejí se na zajištění využitelné vody pro rostliny.

Na základě metody modré infiltrace byla hodnocena infiltrační schopnost půdy v infiltrační rýze a následně i proces rozptylu kapaliny v půdním profilu. Obrázek 4 dokumentuje rozptyl kapaliny v infiltrační rýze 30 minut po aplikaci při dávce 30 a 60 m³/ha. Infiltrační proces a rozptyl hnojiva v půdním profilu je zásadním způsobem ovlivněn nastavením úhlu, pod kterým kapalina dopadá na povrch půdy a šířkou profilu proudící kapaliny. Ve srovnání s aplikací na povrch půdy dochází při aplikaci do infiltrační rýhy k menšímu pokrytí povrchu půdy hnojivem a k lepší infiltraci (obr. 5).

Obr. 1: Mikroskopické snímky prasečí kejdy, velikost rámečku je 0,05 × 0,05 mm

Obr. 2: Rozptyl kapaliny v infiltrační rýze 30 minut po aplikaci při dávce 30 a 60 m3/ha (šířka dláta 50 mm, rozteč rýh 0,45 m)

Obr. 3: Rozptyl kapaliny na povrchu půdy při aplikaci na povrch a do infiltrační rýhy (dávka 30 m3/ha)

Obr. 4: Stav pozemku po provedení tvorby infiltračních rýh a stav povrchu infiltrační rýhy přímo po aplikaci prasečí kejdy (45 m3/ha)

Ověření v polních podmínkách

Správnost teoretických předpokladů a modelových měření potvrdilo ověřování technologie v polních podmínkách. Obrázek 6 dokumentuje stav pozemku po provedení tvorby infiltračních rýh. To proběhlo na pozemku s dříve provedenou podmítkou, kde předplodinou byla obilnina. Rozteč rýh činila 0,5 m a hloubka kypření při jejich vytvoření byla 0,2 m. Tvorba rýh byla provedena na dlouhodobě jen mělce zpracovávaném pozemku. Při uplatnění technologie na pozemcích s absencí orby, či hlubšího kypření přispívá tvorba rýh i k narušení mnohdy nadměrně utužené přechodové vrstvy mezi kypřenou a nezpracovávanou vrstvou půdy. Na obrázku 6 je zdokumentován rovněž aktuální stav povrchu infiltrační rýhy přímo po aplikaci prasečí kejdy, jejíž dávka činila 45 m³/ha. Rychlost infiltrace dokumentuje fotografie znázorňující stav povrchu infiltrační rýhy 10 min po aplikaci. Množství vyhrnuté půdy mezi rýhami zcela dostačovalo pro zakrytí povrchu infiltračních rýh.

Souhrn

Technologie cílené aplikace kapalných organických hnojiv do půdy zajišťují dobrou infiltraci hnojiva do kypřené rýhy a následné vytvoření širšího hnojivového depa v půdním profilu. Na základě doposud provedených experimentů je při dvoufázovém postupu a v případech nižší rozteče aplikačních rýh vhodné vynechat aplikaci hnojiv do rýh přejetých koly tažného prostředku a aplikátoru z důvodu omezení infiltrace a kumulace hnojiv v horní vrstvě půdy. Při vyšších roztečích je potřebné kolejové stopy směřovat mezi rýhy.

Technologie samozřejmě vyžaduje použití navigačních systémů.

Práce vznikla v rámci projektu TH02010706 a projektu EIP 16/003/1611a/120/000095.

Doc. Ing. Václav Brant, Ph.D.¹, Ing. Petr Zábranský, Ph.D.¹, Ing. Michaela Škeříková¹, Ing. Lubomír Mrázek², Doc. Ing. Milan Kroulík, Ph.D.¹, Ing. Stanislav Petrásek¹, Ing. Pavel Hamouz, Ph.D. ¹, Ing. Jiří Kunte³, Ing. Pavel Procházka, Ph.D.¹

¹Česká zemědělská univerzita v Praze, ²ZEMASPOL s.r.o., ³Selgen, a.s.

foto©: 1 - P. Hanáček, 5 - V. Brant