Nová podpora rozkladu posklizňových zbytků kukuřice v půdě

24. 09. 2024 Ing. Tomáš Javor, DiS. a kol. Hnojení Zobrazeno 2194x

Kukuřice, zvláště ta sklizená pro zrno, zanechává na pozemku značné množství rostlinných zbytků. Sláma vykazuje široký poměr C:N (60–70:1), vyšší obsah celulózy (35-40 %) a také ligninu (4-8 %) a naopak malý obsah škrobu a jednodušších cukrů (1–6 %), a tím se jedná o input organických látek do půdy s obtížnějším mikrobním rozkladem. Přeměna v půdě je pozvolná a rostlinné zbytky komplikují založení a omezují vzcházení následných plodin. Standardním opatřením pro podporu půdního rozkladu je aplikace vyrovnávací dávky dusíkatých hnojiv, která však s ohledem na pozdější podzimní operaci vykazuje omezenou efektivitu a environmentální rizika, než rozklad regulovaný efektorem aktivity přirozených půdních mikroorganizmů.

Posklizňové zbytky kukuřice jsou tvořeny řezanými listy, stonky, vřeteny a ponechaným strništěm. Obsah a struktura organických látek a také živin v těchto zbytcích kolísá. Velmi vhodným opatřením je provedení mulčování strniště, které mechanicky rozmělní tuhé svazky stonků a zároveň je promísí s ostatní ponechanou fytomasou. Množství rostlinných zbytků je úměrné vlastnímu výnosu zrna a kolísá v rozpětí 6–10 t suché hmoty na ha, při vysokých výnosech zrna převyšující 12 t/ha dosahují porosty výnosu suché slámy přes 13 t/ha. Toto množství pak odpovídá obvykle souvislé vrstvě zbytků na pozemku o výšce 3-10 a někdy až 15 cm. Do půdy tak vstupuje velké množství objemu primární organické hmoty, které je nutné také spolehlivě zapravit do půdního profilu pro co nejúčinnější sekvestraci v humusové frakce. V půdě nejobtížněji rozložitelnými jsou spodní části stonků kukuřice (do výšky strniště asi 30 cm), které vykazují významně širší poměr uhlíku a dusíku (C:N = 70–80:1) než horní část stonků nebo suché listy (C:N = 45–55:1). Poměr C:N je tak základním ukazatelem rychlosti půdní přeměny posklizňových zbytků a zpravidla poměr širší než 50:1 klasifikuje pomalu rozložitelnou fytomasu.

Kumulace rostlinných zbytků v půdě, zvláště v povrchových vrstvách, je agronomickým rizikem, které mimo jiné omezuje kvalitu setí, vzcházení, růst a výživu následných plodin. Pomalejší primární proces tlení slámy kukuřice v půdě zároveň provokuje infekce následných plodin půdními houbami a za střídavého teplého a vlhkého počasí také bakteriózami. Příkladem houbového půdního patogena žijícího na rostlinných zbytcích kukuřice je Fusarium sp., které následně za příhodných podmínek infikuje založený porost ozimé pšenice. V kumulovaných zbytcích rostlin ve svrchní půdě se v kombinaci s přísuškem rozvíjí až kalamitní výskyty hrabošů nebo za vlhčích podmínek slimáčků a dalších škůdců na porostech.

Účinek ošetření zbytků na půdní přeměnu

Procesem tlení organické hmoty za přístupu vzduchu, které je spojeno i s rozvojem mycelií hub (zaplísněním) a později procesem anaerobního hnití dusíkatých látek a kvašení bezdusíkatých látek v půdě dochází k celkovému úbytku organických látek z posklizňových zbytků. Z bezdusíkatých organických látek dochází k odbourávání zejména celulózy, vlákniny, škrobu a jednodušších cukrů. Úbytek organických látek je tvořen také organicky vázanými prvky, kromě dusíku, to jsou fosfor, síra a částečně na vlákninu vázaný draslík a hořčík.

Ošetření posklizňových zbytků pomocnou půdní látkou Albit regulovalo od počátku jara plynulejší proces odbourávání organických látek. Pro porovnání po aplikaci standardní vyrovnávací dávky dusíku na slámu ve hnojivu močovina (v dávce 5 kg N/t zbytků) došlo k intenzivnějšímu (již podzimnímu) odbourávání organických látek, avšak proces byl následně během jara kratší. Po aplikaci dusíku na slámu docházelo na jaře k výkyvům v úbytku organických látek z posklizňových zbytků v porovnání a plynuleji probíhajícím procesem přeměny organických látek po ošetření efektorem přeměny zbytků rostlin Albit.

Během sledování půdní přeměny ošetřených posklizňových zbytků kukuřice byla zjištěna vyšší intenzita odbourávání celulózy (polysacharidů) po aplikaci dusíku v močovině, a naopak vyšší odbourávání organického dusíku (N_org.) po aplikaci prekurzoru půdní přeměny Albit. Po ošetření posklizňových zbytků přípravkem Albit došlo k prodloužení doby odbourávání celulózy, během které došlo ke zvyšování podílu ligninu v rostlinných zbytcích, který je donorem stabilnějších forem nehuminových látek pro kondenzaci v procesu sekvestrace uhlíkových látek na stabilnější frakce až humus. Uvolnění organického dusíku z posklizňových zbytků v půdě nastalo po aplikaci přípravku Albit v nižší i vyšší dávce a nejintenzivněji v příhodné době kvetení následné plodiny ozimé pšenice a trvalo do období dozrávání. Proces odbourávání celulózy z rostlinných zbytků pokračoval po ošetření přípravkem Albit ještě po sklizni následné ozimé pšenice.

Z pěstitelského hlediska mají posklizňové zbytky kukuřice význam v poměrně bohatém zdroji základních živin pro následně pěstované plodiny. Ověřeno bylo, že po ošetření posklizňových zbytků vyrovnávací dávkou dusíku ve hnojivu močovina došlo k uvolnění dusíku ze slámy v průměru 164 kg/ha během vegetace následné plodiny ozimé pšenice. Je nutné však zohlednit, že 50 kg N/ha bylo na slámu dodáno hnojivem, tj. samotné podpořené uvolnění dusíku mineralizací ze slámy mohlo činit okolo 115 kg/ha. Tím bylo uvolněno z posklizňových zbytků kukuřice min. o 50 kg N/ha více než z ponechaných zbytků bez ošetření (kontrola). Uvolněné množství dusíku z ošetřených posklizňových zbytků přípravkem Albit dosahovalo 112–121 kg/ha (o 47-56 kg N/ha více než z neošetřených zbytků) v závislosti na aplikované dávce. Samotný přípravek Albit je přitom zdrojem zcela stopového množství dusíku, tedy veškerá podpora uvolnění dusíku je mobilizací mikrobiální mineralizační aktivity ve zbytcích včetně početnější přítomnosti makroedafonu (žížal).

Podpora rozkladu posklizňových zbytků ošetřením přípravkem Albit se projevila větší uvolnitelností draslíku ze zbytků, to zvláště po nižší dávce 100 ml/ha (100 ml na 10 t zbytků). Po aplikaci větší dávky přípravku Albit 250 ml/ha (250 ml na 10 t zbytků) bylo uvolněno srovnatelné nižší množství draslíku ze slámy jako u standardního ošetření dusíkem v močovině.

Uvolnitelnost fosforu a síry ze suchých posklizňových zbytků kukuřice je dlouhodobě známa jako velmi malá. Je to dáno značně širokým poměrem obsahu uhlíku k fosforu nebo k síře (C:P = 315–500:1, C:S = 510–680:1) což právě způsobuje omezenou mikrobní přeměnu. To potvrdily i nově provedené pokusy. Uvolnitelnost fosforu byla zvýšena během celé vegetace následné ozimé pšenice pouze na 5 kg P/ha po ošetření vyrovnávací dávkou dusíku v močovině. Po ošetření posklizňových zbytků přípravkem Albit byly zjištěny přetrvávající trendy půdní biologické sorpce (imobilizace fosforu) stejně jako v neošetřených rostlinných zbytcích. Ošetření rostlinných zbytků prekurzorem půdní přeměny Albit však mírně zvýšilo uvolnitelnost síry z organických vazeb, která činila 15–18 kg/ha během vegetace pšenice. K malému uvolnění 13 kg S/ha došlo také z posklizňových zbytků po ošetření vyrovnávací dávkou dusíku. Rostlinné zbytky kukuřice zapravené bez ošetření vykazovaly minimální zpřístupnění síry pro pěstovanou plodinu (graf 1).

Graf 1. Vliv ošetření posklizňových zbytků kukuřice vyrovnávací dávkou dusíku (hnojivem močovina) nebo biologickým efektorem půdní přeměny Albit na uvolnění živin ze zbytků během vegetace následné plodiny ozimé pšenice (lokalita Pohřebačka, 227 m n.m., okr. Pardubice)

Graf 2. Vliv ošetření rostlinných zbytků kukuřice vyrovnávací dávkou dusíku ve hnojivu močovina nebo biologickým efektorem půdní přeměny Albit na výnos zrna a slámy následných plodin (lokalita Pohřebačka, 227 m n.m., okr. Pardubice)

Ovlivnění půdních vlastností

Ošetření posklizňových zbytků dusíkem nebo prekurzorem mikrobiologického rozkladu Albit mění agrochemické vlastnosti půdy. Bylo zjištěno, že ošetření posklizňových zbytků před zapravením přípravkem Albit působí příznivěji na půdní reakci (pH), než ošetření dusíkem ve hnojivu močovina, po kterém se půda nežádoucně okyseluje. Zejména v počátečním období půdní přeměny dochází k poklesu pH půdy až o 0,5 po aplikaci kompenzační dávky dusíku pro zúžení poměru C:N a iniciaci mikrobního rozkladu. Ošetřením zbytků kukuřice přípravkem Albit dochází naopak ke zvýšení půdní reakce (o pH 0,4), podobně jako po zapravení neošetřených zbytků.

Obsah veškeré organické hmoty (C_ox.) v půdě se po zapravení posklizňových zbytků zvyšoval minimálně odlišně mezi neošetřenou variantou, ošetřením močovinou nebo přípravkem Albit. Kvalita půdní organické hmoty stanovená jako poměr obsahu humínových kyselin a méně kvalitních fulvokyselin (HK:FK) byla zvýšena zejména po ošetření posklizňových zbytků přípravkem Albit ve vyšší dávce 250 ml/ha. Ke zvýšení kvality organické hmoty (a podílu koloidních, sorpčních a biologicky prospěšnějších humínových kyselin) v půdě došlo také po ošetření nižší dávkou 100 ml/ha přípravkem Albit. Po ošetření rostlinných zbytků močovinou došlo k nepatrnému zlepšení kvality půdní organické hmoty podobně jako na neošetřené kontrole.

K poklesu organického dusíku (N_org.) v půdě došlo především v době intenzivní mineralizace dusíku v období počátku června. Nejnižší pokles organického dusíku byl zjištěn tohoto času na neošetřené kontrole. Za celou vegetaci ozimé pšenice došlo k nejvyšší změně (úbytku) v obsahu N_org. v půdě po ošetření zbytků kukuřice přípravkem Albit ve vyšší dávce 250 ml/ha. V takto ošetřených rostlinných zbytcích docházelo k větší intenzitě mineralizace (tvorbě iontů NH₄⁺) a navazující nitrifikace (tvorbě iontů NO₃^-). Po ošetření zbytků nižší dávkou přípravku Albit nebo dusíkem v močovině byl v průměru zjištěn mírný přírůstek obsahu N_org. v půdě. Obohacení půdy o N_org. mohlo být způsobeno větší kořenovou exsudací porostu pšenice nebo dočasnou imobilizací přítomných minerálních forem dusíku půdními mikroby.

Zásoba minerálních forem dusíku (N_min.), které jsou využitelnou zásobou dusíku pro pěstovanou plodinu, byla nejintenzivněji zvýšena po ošetření posklizňových zbytků přípravkem Albit v dávce 250 ml/ha, což souvisí s popisovaným vyšším úbytkem organického dusíku. Pěstovaná ozimá pšenice mohla využívat vyšší zásoby N_min. zejména na počátku jarního odnožování a také v závěru vegetace pro tvorbu zrna a jeho kvality. Zásoby N_min. se však zvyšovaly dále i po sklizni. Naopak ošetření slámy nižší dávkou 100 ml/ha přípravku Albit vykazovalo menší intenzitu mineralizace dusíku v půdě a uvolnění dusíku nastalo převážně ve druhé polovině vegetace ozimé pšenice. Naopak neošetřené posklizňové zbytky vykazovaly mineralizaci a zvýšení zásoby N_min. v půdě opožděně až ve druhé polovině vegetace a po sklizni. Vyšší reziduální N_min. po sklizni může být využitelný následnou ozimou plodinou nebo meziplodinou (tab. 1).

Tab. 1. Vliv ošetření posklizňových zbytků kukuřice vyrovnávací dávkou dusíku (hnojivem močovina) nebo biologickým efektorem půdní přeměny Albit na změnu půdních vlastností (0–30 cm) během vegetace následné plodiny ozimé pšenice (lokalita Pohřebačka, 227 m n.m., okr. Pardubice)

Vegetační a výživný stav následné pšenice

Zapravení posklizňových zbytků kukuřice bez ošetření dusíkem nebo prekurzorem přeměny Albit zhoršilo pronikavě v době jarního odnožování výživný stav rostlin dusíkem, středně fosforem a mírně sírou. V době jarního odnožování (12.4.) byl celkový výživný stav ozimé pšenice o 2 % lepší po ošetření zbytků močovinou a o 16 % lepší po ošetření přípravkem Albit, a to shodně po nižší i vyšší dávce oproti neošetřené kontrole.

Později v době mléčné zralosti zrna (29.6.) pokračovala významně horší výživa rostlin dusíkem po neošetřených posklizňových zbytcích kukuřice. Výživa rostlin pšenice dusíkem v závěru vegetace byla hluboce deficitní. Po ošetření zbytků kukuřice dusíkem byla zjištěna výživa rostlin pšenice středně deficitní a po ošetření přípravkem Albit mírně deficitní až bez deficitu v závislosti na dávce přípravku. Ošetření zbytků kukuřice přípravkem Albit významně zlepšilo také výživu rostlin pšenice fosforem. Výživa rostlin draslíkem byla naopak mírně lepší a výživa rostlin sírou významně lepší po ošetření slámy dusíkem v močovině. Souhrnně byl výživný stav rostlin pšenice v závěru vegetace o 21 % lepší po ošetření posklizňových zbytků přípravkem Albit v dávce 250 ml/ha, o 15 % po ošetření dávkou 100 ml/ha a o 13 % lepší po ošetření slámy dusíkem ve hnojivu močovina (tab. 2).

Tab. 2. Vliv ošetření posklizňových zbytků kukuřice vyrovnávací dávkou dusíku ve hnojivu močovina nebo biologickým efektorem půdní přeměny organických látek Albit na výživný stav rostlin následné ozimé pšenice (lokalita Pohřebačka, 227 m n.m., okres PU)

Vysvětlivka: Pro výnos = výživný stav rostlin pro modelový (dosažitelný) výnos zrna podle křivek obsahu prvků v sušině v souvislosti s nárůstem hmotnosti sušiny rostlin (kritický diagnostický diagram).

Ovlivnění výnosu následných plodin

Zlepšování podmínek pro půdní přeměnu posklizňových zbytků kukuřice se pozitivně projevuje ve výnosu a kvalitě následné plodiny, a to nejen v první trati. Ozimá pšenice pěstovaná po zrnové kukuřici, jejíž posklizňové zbytky byly ošetřeny před zapravením do půdy vyrovnávací dávkou dusíku v močovině, vykazovala zvýšení výnosu zrna bezmála o 7 % a slámy o 29 %, oproti kontrole, tj. porostu založeném po neošetřených zbytcích kukuřice. Posklizňové zbytky kukuřice ošetřené prekurzorem půdní přeměny Albit v dávce 100 ml/ha působily na zvýšení výnosu zrna následné pšenice o 11 % a slámy pšenice o 1 %. Po ošetření zbytků kukuřice vyšší dávkou 250 ml/ha přípravku Albit bylo zjištěno zvýšení výnosu zrna ozimé pšenice o 10 % a slámy o 13 % oproti kontrole. Kvalita zrna pšenice byla po ošetření posklizňových zbytků kukuřice přípravkem Albit zlepšena v ukazateli objemové hmotnosti a po ošetření močovinou v ukazateli obsahu N-látek.

Podpora půdní přeměny obtížněji rozložitelných zbytků kukuřice se projevila v produkčních schopnostech další následné plodiny ozimém ječmeni. Porost sladovnického ozimého ječmene vykazoval zvýšení výnosu zrna o 12 % a slámy o 43 % po zapravení dusíkem ošetřených posklizňových zbytků kukuřice. Posklizňové zbytky ošetřené biologickým přípravkem Albit v nižší dávce 100 ml/ha podpořily zvýšení výnosu zrna ječmene o 10 % a slámy o 31 %. Větší dávka 250 ml/ha přípravku Albit aplikovaná na kukuřičné zbytky před zapravením do půdy se ve druhém roce projevila zvýšením výnosu zrna ječmene o 19 % a slámy o 29 %. Kvalita zrna ječmene byla zlepšena po ošetření posklizňových zbytků kukuřice shodně v ukazatelích objemové hmotnosti (obr. 2).

Obr. 1: Posklizňové zbytky kukuřice sklizené na zrno je vhodné nejen z fytosanitárního hlediska mulčovat, protože dochází také k homogenizaci fytomasy s rozdílným obsahem organických látek a živin

Obr. 2: Tradiční postup aplikace tzv. kompenzační (vyrovnávací) dávky dusíku v dusíkatém hnojivu již nevykazuje původní účinnost na půdní přeměnu a přispívá spíše k rizikům ztrát dusíku z půdy. Lze ho nahradit použitím vhodných pomocných půdních látek s obsahem bakterií a jejich metabolitů, které navrací půdě přirozenou mikrobiální aktivitu, která se přímo podílí na procesu přeměny organických látek

Závěr a doporučení

Novým agrotechnickým postupem, jak efektivně zlepšit management péče o posklizňové zbytky zrninových plodin s širokým poměrem C:N, je cílená aplikace pomocných půdních látek s obsahem hydrolyzátů půdních bakterií Bacillus megaterium, Pseudomonas aureofaciens včetně min. 0,2 % kyseliny poly-beta-hydroxymáselné (PHB), které jsou obsaženy v přípravku Albit.

Ošetření posklizňových zbytků prekurzorem půdního rozkladu Albit účinkem nahrazuje sice zpočátku rychlejší ale dále méně intenzivnější a převážně ekologicky méně šetrný postup tradiční aplikace dusíku na podporu rozkladu slámy (vyrovnávací dávka až 5 kg N na tunu slámy). Použití prekurzoru přeměny rostlinných zbytků Albit reguluje proces rozkladu organických látek a uvolňování dusíku, draslíku a částečně síry pro následné plodiny, zlepšuje příhodně kvalitu půdní organické hmoty, omezuje fytopatogenní mikrobní společenstva, a tím přináší komplexní pozitivní účinek na výnos minimálně dvou následných plodin.

Doporučujeme neopomíjet ošetření posklizňových zbytků kukuřice před zapravením do půdy biologickými efektory rozkladu s vícesložkovým spektrem včetně kyseliny PHB. Výrazně se tím omezí problematická kumulace různým stupněm rozložených zbytků ve svrchních vrstvách půdy.

Pro podporu rozkladu slámy a dalších zbytků zrnin vyhovuje dávka přípravku Albit již 100 ml/ha po výnosu zrna kukuřice mezi 6–9 t/ha (slámy 7,0–9,5 t/ha) a nejvýše 250 ml/ha po vyšších výnosech zrna nad 10 t/ha (slámy 11,5–13,5 t/ha).

Ekonomickým přínosem ošetření posklizňových zbytků kukuřice půdním efektorem Albit je minimálně 2 200 Kč/ha ročně v následných dvou plodinách.

Obr. 3: Ošetření posklizňových zbytků biologickými efektory půdní přeměny (např. Albit) zvyšuje početnost a aktivitu žížal ve svrchním profilu půdy a zejména v okolí kumulace zbytků

Obr. 4: Neošetřené posklizňové zbytky kukuřice setrvají v půdě mnohem delší dobu v mechanicky jen částečně rozloženém stavu, působením tlení (259. den po zapravení do půdy), při kterém se rozvíjí zaplísnění a zvyšuje se potenciální riziko pro infekci následně pěstované plodiny houbovými chorobami

Poděkování: Autoři velmi děkují za spolupráci při založení a udržování polních pokusů zemědělské společnosti AGRODRUŽSTVO Klas, Křičeň.

Ing. Tomáš Javor, DiS., Ing. Lenka Beranová, DiS., AGRIPOR Žamberk s.r.o., AGROEKO Žamberk spol. s r.o.
Ing. Andrej Novik, Mayline investment corp. limited, s.r.o.

Foto: 1–2 - T. Javor, 3–4 - L. Beranová