Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Pôda

Potreba optimalizácie obrábania pôdy v produkčnom procese poľných plodín

09-09-2020
Ing. Ján Halas, PhD. | jan.halas@nppc.sk
NPPC - Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy, regionálne pracovisko Prešov

Produkčný proces poľných plodín je výsledkom integrovaného vplyvu klimatických a pôdnych činiteľov, ktoré pôsobia na rastlinný organizmus v priebehu jeho vývinu a rastu. Do tohto komplexného systému zasahuje človek a ovplyvňuje ho na základe svojich poznatkov. Intenzitu vplyvu klimatických prvkov počasia na rastlinný organizmus v tomto procese dokáže regulovať nastavením technológie obrábania pôdy ako v pozitívnom, tak aj v negatívnom smere.

Nevhodne nastavená technológia sa v produkčnom procese odrazí výrazným kolísaním úrod v jednotlivých ročníkoch, čo je determinované predovšetkým degradáciou pôdnych vlastností a režimov. Naopak vhodne nastavená technológia obrábania pôdy (udržateľný a pôdu šetriaci systém hospodárenia) sa prejaví významnou stálosťou dosahovaných úrod v jednotlivých ročníkoch, ako výsledok priaznivého (optimalizovaného) stavu pôdnych vlastností a režimov. Dôvodom je uplatnenie tlmivej schopnosti pôdy s kultúrnou úrodnosťou, ktorá pozitívne reguluje nepriaznivý vplyv ako suchých, tak aj vlhkých ročníkov.

Úrodnosť pôdy ako jej jedinečná, špecifická a najdôležitejšia vlastnosť, je definovaná ako schopnosť pôdy poskytovať rastlinám priaznivé životné podmienky, ktoré môžu uspokojiť ich požiadavky na vlahu, živiny a pôdny vzduch v priebehu celého vegetačného obdobia, a tak zaistiť úrodu. Úrodnosť pôdy je rovnako dôležitá ako výška a kvalita úrod, preto trvalo hospodárne vyrábať znamená udržiavať alebo ešte lepšie zvyšovať pôdnu úrodnosť.

Tejto mimoriadnej vlastnosti pôdy je však v prostredí trhovej ekonomiky chlebového odvetvia či priamo produkčného procesu pestovania plodín častokrát venovaná iba malá pozornosť, hoci od jej stavu vo významnej miere závisí celková rentabilita produkcie pestovaných plodín.

Podiel vplyvu pôdy na úrode plodín sa v priebehu histórie menil. V 50-rokoch minulého storočia osciloval okolo 40 %. V období rozvoja či industrializácie poľnohospodárstva až do konca 90-tych rokov predstavoval asi 10 %. Žiaľ za ostatných dvadsať rokov opäť stúpol na úroveň medzi 20-30 %. Vzostupný trend má aj vplyv faktora počasia. Zanedbanie starostlivosti o pôdu ako základného výrobného prostriedku a produkčnej bázy poľnohospodárskeho podniku a dominantne reprodukcie jej úrodnosti nutne vedie k degradácii pôdnych vlastností a procesov a následným problémom v raste a vývine pestovaných plodín. Dôsledkom je dosahovanie nižšej produkcie, nižšia efektívnosť aplikovaných vstupov, potreba výkonnejšej techniky a vhodného náradia na obrábanie pôdy, väčšia závislosť dosiahnutej úrody od klimatických prvkov ročníka a celkovo nižšia rentabilita produkcie.  

Za najvýraznejší prejav degradačných procesov fyzikálnych vlastností pôdy je považované utlačenie (zhutnenie, pedokompakcia). Ide o nepriaznivé zmeny dominantne pôdnej štruktúry, následne pórovitosti, objemovej hmotnosti, schopnosti infiltrácie či retenčnej kapacity pôdy. Vzhľadom na menej priaznivé vlastnosti podpovrchových horizontov (vyššia vlhkosť, nižší obsah humusu), ako aj tradičný konvenčný spôsob obrábania pôdy, pedokompakcia postihuje predovšetkým podornicu. Úzko súvisí so zrnitosťou pôdy a čiastkovými pôdotvornými procesmi, ako aj spôsobom využitia a technológiou obrábania pôdy. Je dominantným problémom ornej pôdy. Genetická kompakcia je typická pre ťažké pôdy s vyšším obsahom ílu. Naproti tomu technogénna kompakcia môže byť vyvolaná na pôdach akéhokoľvek zrnitosného zloženia. Je dôsledkom používania ťažkej poľnohospodárskej techniky s vysokými mernými tlakmi pri nevhodnej vlhkosti pôdy, čo je všeobecne známe. Technogénne zhutnenie sa akumuluje predovšetkým v podornici. Diferenciáciou pôdnych vlastností v ornici a v kumulatívne zhutňovanej podornici sa vytvára bariéra pre plné využitie produkčného a ekologického potenciálu pôdy a genetického potenciálu pestovaných rastlín. Zhutnenie pôdy sa prejavuje redukciou tvorby koreňového systému. Vplyv zhutnenia podornice na tvorbu konečnej úrody výrazne ovplyvňuje množstvo a rozdelenie zrážok v jednotlivých ročníkoch.

Štruktúra pôdy, ktorá je v procese pedokompakcie primárne degradovaná, je dôležitá vlastnosť pôdy, ktorá ovplyvňuje všetky hlavné fyzikálne vlastnosti, vplýva na procesy rozhodujúce o produkčnej schopnosti pôdy, teda je v priamom vzťahu ku úrode pestovaných plodín. Je tzv. kľúčom úrodnosti pôdy. V  parametroch najúrodnejšej pôdy je definovaný aj parameter štruktúry pôdy – pôda by mala byť kyprá, má obsahovať 75 % agregátov guľovitého tvaru veľkých 1-10 mm, ktoré sú vode odolné. Dobrá štruktúra pôdy je stále základom celého hospodárenia na pôde a na jej kvalite závisí úspech všetkých ostatných opatrení.

V týchto súvislostiach sa stáva vysoko aktuálna potreba celkovej revitalizácie predovšetkým ornej poľnohospodárskej pôdy. Históriu ako aj aktuálny stav nastavenej technológie obrábania pôdy a jej dopad na pôdne vlastnosti, fungovanie pôdnych režimov vo väzbe na vývoj koreňového systému pestovanej plodiny a jej celkovú kondíciu je možné posúdiť na pôdnom profile vo výkope pôdnej sondy (obr.1).

Obr. 1

Obr. 1: Pôdny profil upravený na hodnotenie stavu pôdnych vlastností v systéme Pôda-Rastlina-Atmosféra

Stav pôdnych vlastností hodnotíme vizuálne podľa morfologických znakov. V prípade štruktúry je to veľkosť, tvar a stupeň vývoja pôdnych agregátov. Ďalej sa hodnotí farba, vlhkosť, zrnitosť, konzistencia-stupeň kyprosti či uľahnutosti, prekorenenie, biologická aktivita, prítomnosť uhličitanov, zooedafónu, prejavy oxidačných či redukčných podmienok.   

Výsledkom posúdenia stavu pôdnych vlastností je návrh oparení zameraných na stabilizáciu či odstránenie nepriaznivého stavu. Pri identifikácii nežiaduceho utlačenia v pôdnom profile je vhodné vykonať aj prieskum plošného stavu kompakcie pôdy. Operatívnou metódou s veľmi dobrou výpovednou hodnotou je penetrometria, teda meranie odporu pôdy proti vnikaniu kužeľa penetračnej sondy. 

Terénny prieskum merania penetračného odporu pôdy bol realizovaný v rámci experimentálneho pozemku na 15 lokalitách v sieti 75 x 75 m. V súbežne odobratých vzorkách pôdy bola stanovená gravimetrická vlhkosť slúžiaca na korekcie nameraného odporu pôdy. Príklad priemerného penetrogramu je na obr. 2.

Obr. 2

Obr. 2: Priebeh priemerného penetrogramu

Tab. 1: Priemerné hodnoty penetračného odporu pôdy

Tab. 1

Meranie penetračného odporu pôdy dokumentuje neprekročenie limitných hodnôt zhutnenia až do hĺbky 0,25 m (tab. 1) . Významný nárast odporu začína až od hĺbky 0,25 m. V profile medzi 0,25 až 0,30 m bol na niektorých lokalitách zaznamenaný nárast odporu pôdy nad kritickú hodnotu, ktorá je pre hlinité pôdy 3,8 MPa (tab 2).

Tab. 2: Limitné hodnoty pôdnych vlastností na stanovenie utlačenia pôdy

Tab. 2

V hĺbke pod 0,3 m bola na okraji pozemku identifikovaná lokalita s nadlimitným utlačením. Ide o plochu, ktorá je miestom vjazdu a výjazdu poľnohospodárskej techniky na štátnu cestu a zároveň miestom, kde stojí technika pri zberových prácach. Nadlimitné utlačenie postupuje až do hĺbky 0,45 m a pravdepodobne reziduálne pretrváva z roka na rok.

Z priebehu penetračných meraní vyplýva, že pôdy majú utlačenú podornicu aj nižšie ležiace horizonty. Podornica trpí pedokompakciou v dôsledku prejazdov poľnohospodárskej techniky a tlaku používaného náradia (dominantne orba pluhom do rovnakej hĺbky). Nižšie ležiace horizonty majú zvýšené hodnoty kompakcie v dôsledku čiastkových pôdotvorných procesov - ilimerizácia, pseudooglejenie.  

Vyhodnotenie variability penetračného odporu pôdy s lokalizáciou areálov s nadlimitnými hodnotami dokumentuje obr. 3. Na základe grafických výstupov je evidentné, že nadlimitná kompakcia nie je plošná a sanačné opatrenie vo forme agromelioračných zásahov a následných stabilizačných opatrení si vyžadujú len parciálne časti pozemku.

Obr. 3

Obr. 3: Vyhodnotenie priestorovej variability utlačenia pôdy - areály s nadlimitnou kompakciou - podklad na realizáciu agromelioračných opatrení

Riešenie projektu udržateľné systémy hospodárenia na pôde v modelovom území subjektu Matex s.r.o. Veškovce, lokalizovanom na Východoslovenskej nížine, otvorilo problém heterogenity porastov a lokalít s podpriemernou produkciou. Identifikácia heterogenity vegetácie realizovaná na družicových obrazových záznamoch (Landsat, Sentinel-obr. 4), preukázala pri  pestovaní repky lokality bez alebo s minimálnou produkciou na úrovni okolo 10 % pestovanej plochy.

Obr. 4

Obr. 4: Družicový náhľad na územie Matex s.r.o Veškovce (Sentinel 2) – prejavy heterogenity vegetácie

Analýza stavu pôdnych vlastností v defektných lokalitách na otvorených pôdnych profiloch preukázala utlačenie a zlý štruktúrny stav pôdy (agregáty s ostrými hranami, rovnými plochami) s negatívnymi dopadmi na produkčný proces pestovaných plodín. Na základe zistení doplnených informáciami z agrochemického skúšania pôd a výskumu obsahu pôdnej organickej hmoty pristúpil podnik ku komplexným systémovým opatreniam v technológii hospodárenia na pôde. V súčasnosti uplatňuje minimalizačný až pôdoochranný systém obrábania pôdy. V rotácii plodín (pšenica, repka, pšenica, sója) je zaradené dlátovanie pôdy do 0,45 m pod repku a pod sóju. Otvorený pôdny profil po realizácii agromelioračného opatrenia je na (obr. 5a, a 5b). Stav štruktúry pôdy je na (obr. 6).

Obr. 5 a,b

Obr. 5 a,b: Pôdny profil po dlátovaní pôdy Teralland TN 3000

Obr. 6

Obr. 6: Štruktúra pôdy po práci Teralland TN 3000

Pšenica po sóji je v systéme siata priamou sejbou do strniska. Vápnenie pôdy je realizované 2-krát za osevný postup. Smeruje k úprave nepriaznivej pôdnej reakcie, ako aj ku stabilizácii štruktúry pôdy po mechanickom zásahu (dlátovaní pôdy). Dôležitosť vápnenia pôd pre zvyšovanie ako aj revitalizáciu úrodnosti je dokázané nespočetnými pokusmi i výsledkami  praxe. Zvýšená pozornosť je venovaná starostlivosti o manažment primárneho zdroja pôdnej organickej hmoty – pozberové zvyšky. V ostatnom období sa aplikuje aj maštaľný hnoj. Pri hodnotení zmeny koncentrácie pôdnej organickej hmoty za 50 rokov bol zistený jeho diferencovaný nárast v závislosti od pôdneho typu, zrnitosti pôdy a vstupov C od 11 do 50 %. Výsledky vypovedajú o sekvestrácii organickej hmoty v pôde a priaznivom trende smerom ku štruktúre pôdy a pôdnym vlastnostiam.

Nastavený systém hospodárenia a jeho vplyv na variabilitu vegetácie bol hodnotený opäť na podklade spektrálnych charakteristík družicových obrazových záznamov (Landsat 8).  Analýza preukázala vyššiu úroveň homogenity porastov pestovaných plodín ako aj minimálne výpadky vegetácie  predovšetkým repky ozimnej (obr. 7).

Obr. 7

Obr. 7: Družicový náhľad na územie Matex s.r.o (Landsat 8) – vyššia úroveň homogenity vegetácie

Ďalšou úrovňou kontroly systému bol výkop pôdnych sond v rámci dní poľa repky a sóje. Hodnotenie potvrdilo predovšetkým zlepšovanie štruktúry povrchovej vrstvy pôdy do 0,15-0,20 m smerom ku agronomicky cennej 1-10 mm a najcennejšej štruktúre 1-3 mm (obr. 8).

Obr. 8

Obr. 8: Štruktúra pôdy podľa vyčlenených horizontov (0-0,6 m)

Optimalizáciou štruktúry pôdy dochádza aj k úprave vodno-vzdušných pomerov, a tým k lepšiemu hospodáreniu pôdy s pôdnou vlahou. V nižšie ležiacich horizontoch sa v ostatných dvoch ročníkoch prejavil výrazný deficit pôdnej vlahy až do hĺbky 0,4 m. Z hľadiska štruktúry pôdy sme v tejto hĺbke konštatovali menej priaznivý stav, ale zároveň existenciu vertikálnych puklín a kanálikov s bohatým systémom koreňových vlásočníc siahajúcich do hĺbky viac ako 1,2 m (obr. 9).

Obr. 9

Obr. 9: Detail pôdneho profilu 0,75-1,2 m - bohaté prekorenenie, vertikálne pukliny + kanáliky po dážďovkách so zväzkami koreňových vlásočníc

V pôdnom profile sa nenachádzal žiadny výraznejšie utlačený horizont limitujúci prekorenenie hlbších častí pôdneho profilu.

Na základe zistených skutočností je možné hodnotiť úroveň nastavenej technológie ako pozitívnu aj smerom ku revitalizácii pôdnej úrodnosti a regulácii ročníkových vplyvov klimatických prvkov počasia. Optimalizácia technológie obrábania pôdy zároveň spolupôsobí pri vytváraní synergického efektu aplikovaných vstupov a doplnkových stimulačných opatrení na lepšie využitie genetického potenciálu pestovných plodín. O tejto skutočnosti svedčia aj vyrovnané úrody repky ozimnej na úrovni 4,5-5,0 t.ha-1, pšenice tvrdej 7,0-8,0 t.ha-1 a sóje 3,5-4,0 t.ha-1 v ostatných 5 ročníkoch.