Variabilní přihnojení cukrové řepy

17. 08. 2021 Prof. Ing. Josef Pulkrábek, CSc. a kol. Hnojení Zobrazeno 1934x

V moderní technologii pěstování cukrové řepy a se stupňujícími se požadavky na zavádění přírodě blízkých, agrotechnických opatření rozhodně se vyplatí hledat a využívat pěstitelská opatření, jež by stabilizovala a udržovala produkci. Možnou cestou k posílení růstu cukrové řepy je také aplikace vhodných hnojiv a biologicky aktivních látek. Komplexní a harmonická výživa rostlin slouží nejen k cílenému řízení růstu a vývoje, ale také k vytváření podmínek pro vyšší odolnost rostlin vůči stresovým faktorům.

Lokální aplikace hnojiv

To vše hovoří o potřebě hledání nových cest, které přispívají nejen k vyšší produkci, ale i k novým možnostem jejich aplikace. Jednou z nich je implementace principů precizního zemědělství, které se zaměřuje na lokální aplikaci hnojiva. Optimálně sestavený rozsah variabilní dávky hnojiva přispívá ke zvýšení potenciálu dané plodiny v zónách výnosového potenciálu a v důsledku na celém půdním bloku to vede ke zvýšení účinnosti hnojiva pro výživu rostlin, snížení posklizňového zbytkového dusíku (reziduálního N_min)v půdě a vyšší homogenitě hmotnosti a kvality sklízených bulev.

V praxi se více než 15 let využívají přístroje, schopné, na základě měření spektrální charakteristiky listů, odvodit obsah chlorofylu, případně dusíku. Z toho lze následně diagnostikovat výživný stav rostlin (propracované optické senzory poskytují údaj o výživném stavu rostlin vyjadřující příjem dusíku na jednotku plochy v kg N/ha v sušině) a optimalizovat potřebu hnojení dané plodiny se spolehlivostí blízkou s tradičními rozbory rostlin.

Ověřením jednoho z nich se u cukrové řepy již zabývali Brant, Kroulík a kol., kteří v roce 2018 aplikovali hnojivo LAV 27,5 % v dávce 200 kg/ha (55 kg N/ha) standardně (uniformně) a precizně (variabilně). U variabilní aplikace byla zvolena dávka 45–60 kg N/ha. Pro variabilní dávku hnojiva vycházeli z mapy relativního výnosového potenciálu pozemku, protože listová plocha rostlin nebyla v době aplikace dostatečně vyvinutá pro snímání optickými senzory. U uniformní dávky bylo na základě záznamu skutečně aplikováno 67 kg N/ha. Průměrná dávka 55 kg N/ha na ploše pozemku s variabilní aplikací se uplatnila na cca 56 % plochy, 21 % plochy bylo přihnojeno vyšší dávkou a na 23 % plochy byla dávka hnojiva snížena. U takto hnojeného porostu cukrové řepy nebyl sledován výrazný rozdíl ve výnosu bulev mezi variabilní a uniformní aplikací hnojiva. Autoři uvádí, že nelze hovořit jednoznačně o snížení dávky hnojiva, ovšem hnojivo, a to platí i u ostatních plodin, bylo rozděleno efektivněji. Výsledek úspory nebo naopak i zvýšení spotřeby hnojiv na pozemku je závislé na podílu výskytu chudších, respektive úrodnějších zón.

Tab. 1: Vliv uniformního a variabilního přihnojení při plečkování na produkční ukazatele cukrové řepy - Unčovice 2019

Tab. 2: Vliv uniformního a variabilního přihnojení při plečkování na produkční ukazatele cukrové řepy - Unčovice 2020

Poloprovozní pokusy

Cílem námi vyhodnocované aplikace bylo homogenizovat (vyrovnat) podmínky pro výživu porostu cukrové řepy dusíkem (dusíkem se sírou) a vyhodnotit její vliv na produkční ukazatele. Ověřovali jsme možnost využití optického N senzoru k optimalizaci dávky dusíku pro přihnojení cukrové řepy přímo k rostlinám při meziřádkové kultivaci půdy (plečkování).

Pořízený optický senzor Yara N-Sensor ALS dokáže snímat, vyhodnotit porost a komunikovat přes počítačové rozhraní s lokálním přihnojováním integrovaném na 18řádkovém meziřádkovém kypřiči Row Master RN 9000 S se zásobníkem a aplikovat hnojivo hadicovými vývody do jednotlivých meziřádků cukrovky v blízkosti rostlin. Optický senzor pro snímání 9metrového pracovního záběru meziřádkového kypřiče bylo nutné instalovat relativně nízko nad zemí na čelně neseném zásobníku na hnojivo na traktoru. Optický senzor hodnotil výživný stav porostu (před zapojením rostlin v řádku), a na jeho základě pak byla aplikována diagnostikovaná variabilní dávka hnojiva, které bylo zapraveno radličkami do půdy z každé strany řádků rostliny.

Světelným zdrojem N-Sensoru ALS je xenonová blesková lampa poskytující multispektrální světlo vysoké intenzity. Část světla odrážená od porostu je analyzována detektorem používajícím čtyři spektrální kanály (vlnové délky), které jsou nejvhodnější pro odvození informace o stavu výživy dusíkem a hustotě biomasy.

Poloprovozní pokusy byly založeny v ZD Unčovice v roce 2019 a 2020. Cukrová řepa byla pěstována tradiční technologií. Instalovaný optický senzor zatím nemá ověřenou kalibraci pro snímání a hodnocení výživného stavu rostlin pro variabilní přihnojování cukrové řepy dusíkem. Základem pro optimalizaci dávky dusíku na pozemku proto byla průměrná potřeba hnojení dusíkem podle zjištěného obsahu minerálního dusíku (N_min) v půdě a následně dle obsahu dusíku v rostlině. Návrh velikosti a variability dávky pro přihnojení dusíkem v období před zapojením rostlin v řádku byl odvozen podle diagramu nárůstu nadzemní biomasy cukrovky. Diagram průběhu nárůstu hmotnosti sušiny rostlin a biologického příjmu dusíku porostem vycházel z dlouhodobých zkušeností s výživou rostlin firmou AGROEKO Žamberk s. r. o.

Optimalizace dávky dusíku

Pro volbu variabilní dávky (stanovení maximální a minimální dávky) dusíku byly před přihnojením v růstové fázi 5. až 6. listu odebrány v porostu rostliny pro stanovení obsahu dusíku v sušině listů (které byly rozděleny na malé, střední a velké) a vzorky půdy pro analýzu obsahu minerálního dusíku (N_min.). V roce 2019 byly odběry rostlin 14. května a vlastní přihnojení dusíkem při plečkování bylo 17. května. V následujícím roce byly odběry rostlin provedeny 29. 5. 2020 a následné přihnojení s plečkováním 2. června.

Na základě výsledků z rozborů půd bylo konstatováno, že zásoba dusíku v půdě před setím v roce 2019 byla střední, v rozpětí 42–60 kg/ha, proto byla diagnostikována rámcová dávka 70 kg N/ha. Dávka byla rozdělena na základní před setím v intenzitě 10 nebo 50 kg N/ha a zbývající část pro přihnojení. Variabilní dávka byla stanovena 20–45 kg N/ha pro vyšší úroveň základní dávky dusíku a variabilní dávka 50–80 kg N/ha pro nižší úroveň základní dávky dusíku před setím.

Zásoba N_min. po vzejití porostu ve 4. až 6. listu se pohybovala dne 29. 5. 2020 již po základním přihnojení a podpůrném účinku na mineralizaci dusíku v půdě v rozpětí 105–131 kg N/ha a potřeba dohnojení půdy (doplnění půdní zásoby N_min) byla toho času malá. Návazně podle zjištěné nejnižší a nejvyšší hodnoty biologického příjmu dusíku nadzemní biomasou (kg N/ha) byla dopočtena variabilita aplikační dávky pro řízenou aplikaci ve vztahu k optimálnímu stavu. Na parcelách bylo uniformně v roce 2020 aplikováno granulované dusíkaté hnojivo LAD 27 v dávce 200 kg/ha (55 kg N/ha) a variabilně řízenou aplikací pomocí N-senzoru dávka 50–70 kg N/ha.

V roce 2019 byl porost sklizen 7. října a v roce 2020 až 9. listopadu. Sklidila se přesná část pozemku (dvě opakování, sklízečem Holmer Terra Dos T3), bulvy byly převezeny na váhu a zvážena jejich hmotnost a následně výsledek přepočten na hektarový výnos. Dále byly odebrány bulvy pro hodnocení jakostních ukazatelů, které byly stanoveny v laboratoři společnosti SynTech Research Czech s. r. o. v Semčicích. Získané hodnoty byly statisticky vyhodnoceny.

Variabilní přihnojení dusíkem a sírou v roce 2019

V pokusech v roce 2019 byly založeny varianty s nižší (20–45 kg N/ha) a vyšší (50–80 kg N/ha) variabilní dávkou dusíkatého hnojiva pro období řízeného přihnojení vzešlých porostů. Pro nižší úroveň přihnojení během vegetace bylo před setím provedeno základní hnojení dusíkem v dávce 50 kg/ha a pro vyšší úroveň přihnojení dusíkem bylo provedeno předseťové hnojení v dávce 10 kg N/ha. Celková diagnostikovaná potřeba hnojení dusíkem byla podle obsahu N_min. v půdě, předplodiny a úrovně předešlého organického hnojení optimalizována na 70 kg N/ha.

Z výsledků pokusů v roce 2019 je patrné, že ve 2 případech ze 4 vykazovala řízená variabilní aplikace dusíku v granulovaných hnojivech ve vyšší dávce úsporu v rozpětí 0,5–2,5 kg N/ha. Aplikovaná dusíkatá hnojiva pro přihnojení v nižší variabilní dávce vykazovala naopak přírůstek spotřeby na aplikační ploše v rozpětí 8,5–13,1 kg N/ha. Při vyšší přihnojované variabilní dávce 50–80 kg N/ha (v průměru dávka 60 kg N/ha) se jevilo nastavení rozsahu dávky dle implementované diagnostiky potřeby přesnější.

Nejvyšší výnos bulev byl v roce 2019 zjištěn na parcele V8, kde byla navíc s variabilní dávkou dusíku aplikována ještě variabilní dávka síry ve směsném hnojivu LADSA (24 % N a 12 % S) v dávce 30 kg S/ha. Výnos bulev činil v průměru 50,5 t/ha. Druhý nejvyšší výnos 48,8 t/ha byl také na variantě s aplikovanou sírou, a to V6, kde dávka síry činila 10 kg S/ha. Hnojení sírou bylo velmi efektivní, protože obsah síry v půdě byl v zásobě extrémně malé až velmi malé s diagnostikovanou potřebou hnojení před založením porostu min. 30 kg S/ha.

Z výnosu bulev je patrné, že variabilní hnojení dusíkem se sírou bylo nejvýnosnějším opatřením (+24 až 29 % výnosu oproti nepřihnojené kontrole) a naplňuje cíle vývoje, tj. harmonizace a homogenizace prostorové variability ve výživě rostlin pomocí variabilní aplikace na ploše pozemku. Výnosná byla také nižší intenzita přihnojení dávkou 20 kg N/ha, avšak s minimálním rozdílem v uniformní (20 kg N/ha) a variabilní (20–45 kg N/ha) dávce. Vysoká intenzita hnojení cukrové řepy (130 kg N/ha) v půdně‑klimatických podmínkách ZD Unčovice nebyla efektivní, dosažený výnos odpovídal diagnostikované celkové potřebě dusíku před setím pro celou vegetaci 70 kg N/ha.

Analýza půdy a rostlin pro variabilní přihnojení v roce 2020

Výživný stav rostlin cukrové řepy byl před přihnojením dusíkem v rozpětí 108–112 % optima s ohledem na růstovou fázi vyskytujících se rostlin v porostu. Příjem dusíku nadzemní biomasou byl zjištěn v širokém rozpětí mezi 2,8–16,5 kg N/ha. Společně s diagnostikovanou půdní variabilitou obsahu N_min. činila potřeba pokrytí rozdílu podmínek výživy porostu dusíkem 39,7 kg N/ha. Diagnostikovaný příjem dusíku nadzemní biomasou z odebraných a laboratorně analyzovaných vzorků blízce odpovídal algoritmům stanovení SN-indexu stavu porostu cukrovky v hodnotách mezi 2,0–18,2, které vyhodnocují řízení rozsahu variabilní dávky.

Na základě rozborů půdy a rostlin před přihnojením porostu byl vytvořen mapový předpis rozsahu variabilní dávky dusíku pro hnojivo LAD 27. Pro optický senzor řídící variabilní dávku byla nastavena maximální dávka 70 kg N/ha pro nejslabší zóny výživy dusíkem a minimální dávka 50 kg N/ha pro nejsilnější zóny porostu. Pro uniformní dávku byla diagnostikovaná potřeba přihnojení s ohledem na předplodinu a dosavadní hnojení před setím byla v roce 2020 stanovena dávka na 54 kg N/ha Pro průměrné rostliny (průměrně dusíkem vyživené) byla v ovládacím modulu optického senzoru doplňkově zadána průměrná dávka dusíku 55 kg N/ha.

Variabilní přihnojení v roce 2020

Na začátku června (2. června 2020) bylo provedeno řízené přihnojení porostů cukrovky dusíkem a 24. června 2020 byla provedena kontrola porostu a odběr vzorků rostlin a půdy pro posouzení výživného stavu a vyhodnocení účinku variabilního přihnojení při plečkování. Na parcele C1, která byla kontrolou bez přihnojování, byla pouze plečkovaná, byla aktuální zásoba v den odběru 31 kg N/ha. V parcele C2, kde byla dávka dusíkatého hnojiva uniformní, byla zásoba dusíku v půdě 118 kg/ha. Na parcele C3 a C4, kde jsme aplikovali hnojivo variabilně, byla zásoba dusíku v půdě 84 kg/ha. Z podrobnějšího rozboru jednotlivých parcel se ukázalo, že největší variabilita na obsah dusíku v půdě byla v parcele C2, kde se aplikovala uniformní dávka. Průměrná směrodatná odchylka byla 20,4 kg N/ha oproti variabilní dávce, kde byla jen 6,7 kg N/ha.

Další odběr vzorků půd byl proveden přibližně dva měsíce po aplikaci hnojiva, a to 27. 7. 2020. Kdy došlo k razantnímu odběru dusíku porostem a v půdě se tak nacházela již malá zásoba N_min mezi 13–16 kg/ha. Největší zásoba N_min zůstala ve variabilní variantě, shodně pak bylo v uniformní a ve variantě bez aplikace hnojiva, a to po 13 kg N/ha.

Nejvyšší výnos bulev byl zaznamenán na parcele C3 (85,1 t/ha) přihnojené při plečkování variabilně. Na této parcele bylo hnojeno variabilně pomocí optického senzoru snímající stav rostlin, obdobě to bylo i na parcele C4. Ve výnosu bulev, přepočítaném na 16% cukernatost, byly vypočítány nejvyšší výnosy bulev na variabilně hnojené variantě C3 a C4. Rozdíl mezi variabilně a uniformně hnojenými parcelami není však výrazný (přibližně 1,0–1,5 t/ha). Rozdíl ve výnosu bílého cukru po uniformní a variabilní dávce přihnojení porostu dusíkem byl cca 100–200 kg/ha. Cukernatost byla variabilní. Průměrný výnos bílého cukru stoupl na variantě hnojené variabilně o 0,9 až 1,5 % proti nepřihnojené kontrole.

Výsledky sklizené produkce ukazují, že potřeba dohnojení porostu ve srážkově nadprůměrném roce byla malá.

Závěr

Aktivně řízené přihnojení porostu cukrové řepy dusíkem bylo ověřováno v období vyvinutého 4.–6. listu porostu pomocí integrovaného optického senzoru Yara N-Sensor ALS v režimu volné kalibrace a inovativně s meziřádkovým kypřičem Bednar Row Master RN 9000 S a s instalovanými aplikačními koncovkami pro granulovaná hnojiva na dlátkách kypřících orgánů.

Implementovaný systém variabilního přihnojení dusíkem snížil variabilitu obsahu N_min v půdě na pokusných parcelách oproti konvenční uniformní dávce, která vykazovala nejvyšší variabilitu v obsahu N_min pod porostem po přihnojení. Porost přihnojený variabilní dávkou dusíku vykazoval srovnatelnou výživu s uniformní dávkou. Rozdíl ve výnosu bulev mezi uniformně a variabilně hnojenou variantou byl v průměru sledovaných let velmi malý. Oproti plošnému hnojení uniformní dávkou vzrostl výnos bulev v průměru sledovaných let u porostu, kde byla variabilní aplikace, o 1,5 t/ha neboli 2 %.

Účinek variabilní aplikace dusíku na homogenizaci výživy porostu a vyššího dosaženého výnosu posílila v roce 2019 aplikace dusíku se sírou. Hnojení sírou bylo efektivní v dávce 10 i 30 kg S/ha pro velmi malou zásobenost půd vodorozpustnou sírou.

Hlavním přínosem variabilní aplikace dusíku (dusíku se sírou) je rovnoměrnější rozmístění dusíku na pozemku, a to cíleně s ohledem na aktuální prostorovou variabilitu výživného stavu porostu a zásobenost půdy N_min., což přispívá ke snížení zátěže životního prostředí a v důsledku ke stabilizaci pěstování tradiční plodiny.

Souprava pro variabilní přihnojení se zapravením hnojiva do půdy při plečkování

Yara N-Sensor ALS s vlastním zdrojem světla

Yara N-Sensor ALS s dávkovacím zařízením a zásobníkem na hnojivo

Příprava senzoru pro variabilní přihnojení - N-senzor načítá variabilitu porostu pro nastavení jeho citlivosti pro variabilitu dávky hnojiva

Meziřádek kypří dvě radličky, které současně ukládají hnojivo do půdy co nejblíž k rostlině a třetí radlička kypří prostor uprostřed a pracuje nejhlouběji

Kontrola hloubky uložení hnojiva vedle rostliny řepy

Porost po přihnojení a plečkování (dlátování) do hloubky cca 10 cm

Příspěvek vznikl za podpory Programu rozvoje venkova, operace 16.2.1 Podpora vývoje nových produktů, postupů a technologií v zemědělské prvovýrobě, při řešení projektu Spolupráce „Vývoj technologie redukovaného zpracování a hnojení půdy pro plodiny s nízkou ochrannou funkcí“ (č. 18/006/16210/671/000054).

Prof. Ing. Josef Pulkrábek, CSc.; Česká zemědělská univerzita v Praze
Ing. Tomáš Javor, DiS.; AGROEKO Žamberk spol. s r.o.
Ing. Jarmila Hubáčková; Zemědělské družstvo Unčovice