Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Pôda

Vzťah medzi úrodnosťou pôdy a uplatňovaním redukovaného obrábania pôdy

03-05-2022
Ing. Božena Šoltysová, PhD.; RNDr. Ján Hecl, PhD.; Ing. Martin Danilovič, PhD. | bozena.soltysova@nppc.sk
NPPC - – Výskumný ústav agroekológie Michalovce

Úrodnosť pôdy je možné charakterizovať ako schopnosť pôdy poskytovať rastlinám priaznivé životné podmienky, teda uspokojiť požiadavky rastlín na vlahu, živiny a pôdny vzduch v priebehu vegetačného obdobia, a tak zaistiť úrodu. Úrodnosť pôdy teda nesúvisí len s vlastnosťami pôdy, ale aj s dosahovanými kvantitatívnymi a kvalitatívnymi parametrami produkcie.

Úrodnosť pôdy je výsledkom prirodzeného vývoja, ale pozitívne alebo negatívne ju ovplyvňuje človek, ktorý na pôde hospodári. Pôdnu úrodnosť ovplyvňuje realizované hnojenie a tiež manažment hospodárenia, vrátane obrábania pôdy.

Na Východoslovenskej nížine majú skoro 50 % zastúpenie pôdy ťažké ílovito-hlinité, ílovité a až íly. Tieto pôdy sa ťažšie obrábajú a pre prípravu k sejbe i počas vegetácie si vyžadujú viac operácií ako pôdy s nižším obsahom ílovitých častíc a zároveň sú náchylné na zhutňovanie, povrchové zamokrenie a zhoršenie vzdušného režimu, čo je potrebné zohľadniť pri výbere spôsobu ich obrábania. Preto je nutné využívať technológie obrábania, ktoré udržia vlastnosti pôdy na optimálnej úrovni a umožnia dosiahnuť primerané úrody a kvalitatívne parametre produkcie.

V poľnohospodárskej praxi je rozšírené základné obrábanie pôdy orbou. Pri tomto spôsobe obrábania dochádza k dokonalému zapraveniu organických zvyškov do vhodnej hĺbky, prevzdušneniu ornice, podpore koreňového systému pestovaných plodín, ale aj rýchlejšiemu rozkladu organickej hmoty a rýchlejšiemu vysychaniu pôdy.

Dobrou alternatívou, na Slovensku typických klasických technológií prípravy pôdy spojených s orbou, sú redukované technológie, pri ktorých dochádza k minimálnemu narušeniu povrchovej vrstvy pôdy.

Rôzne agrotechnické zásahy, predovšetkým ich hĺbka a počet, ovplyvňujú rozmiestnenie a rozvrstvenie organickej hmoty pozberových zvyškov, ale aj zapracovanie aplikovaných priemyselných hnojív a následne množstvo a priestorové rozloženie živín v pôde.

NPPC - Výskumný ústav agroekológie Michalovce sa už dlhé obdobie venuje výskumu využitia minimalizačných zásahov do pôdy na zmeny chemických a fyzikálnych parametrov pôdy, úrod a vybraných kvalitatívnych ukazovateľov produkcie. Vhodnosť technológie pre plodiny sa overuje v poľných pokusoch na experimentálnom pracovisku v Milhostove pri základných plodinách ako sú kukurica siata na zrno, jačmeň siaty jarný, sója fazuľová a pšenica letná forma ozimná. Pracovisko je situované v centrálnej časti Východoslovenskej nížiny v nadmorskej výške 101 m. Pokusná lokalita patrí do teplého a veľmi suchého nížinného kontinentálneho klimatického regiónu T 03 s dlhodobým normálom zrážok (1981 – 2010) 567 mm, pre vegetačné obdobie 374 mm a dlhodobým normálom (1981 – 2010) pre ročnú teplotu vzduchu 9,4 oC, pre vegetačné obdobie 16,6 ºC. Poľný pokus je od roku 1970 založený prevažne na ťažkej ílovito-hlinitej fluvizemi glejovej.

Obr. 1

Obr. 1: Pohľad na pokusy s diferencovaným obrábaním pôdy na experimentálnom pracovisku v Milhostove
(foto RNDr. Igor Danielovič, PhD.)

Na základe výsledkov realizovaných v rokov 2018 až 2021 zhodnotíme, aký vplyv mala použitá minimálna príprava pôdy na zmeny obsahov pôdneho organického uhlíka a celkového dusíka. Súčasne zdôrazníme, aký vplyv mala rozdielna agrotechnika na zhutnenie pôdy a jej prevzdušnenie, dosahované úrody a kvalitu produkcie. Pri rozdielnej agrotechnike bola výživa plodín zhodná, použité dávky základných živín pre jednotlivé plodiny sú uvedené v tabuľke 1.

Tab. 1: Celkové dávky živín pre hnojenie jednotlivých plodín

Tab. 1

Zmeny vybraných parametrov úrodnosti pôdy sme zisťovali pri dvoch rozdielnych technológiách obrábania pôdy, konkrétne pri konvenčnej agrotechnike (KA) a redukovanej agrotechnike s diferencovaným použitím náradia, teda pri redukovanej agrotechnike s využitím radličkového kypriča (RA 1) a redukovanej agrotechnike s využitím diskového náradia (RA 2). Pri konvenčnom obrábaní pôdy, teda pri bežnom spôsobe obrábania sa v závislosti od pestovanej plodiny urobila podmietka, orba, predsejbové spracovanie pôdy radličkovým náradím a sejba sejačkou Kinze 2000 (kukurica) alebo Great Plains (pšenica, jačmeň, sója). Pri redukovanom obrábaní pôdy bolo pri jesennom i jarnom spracovaní pôdy použité buď radličkové alebo diskové náradie a pre sejbu jednotlivých plodín boli použité rovnaké sejačky ako pri konvenčnej agrotechnike.

Jedným z hlavných indikátorov kvality a úrodnosti pôdy je obsah humusu v pôde. Humus pozitívne ovplyvňujúci jej úrodnosť, pretože viaže nevyhnutnú vodu a obsahuje veľké  množstvo živín (najmä  dusík, fosfor, draslík, vápnik, horčík, železo, meď, zinok), ktoré sa do prostredia uvoľňujú v procese mineralizácie humusu. Je teda nenahraditeľný pri zásobovaní rastlín vodou a živinami, zlepšuje pôdnu štruktúru, zrnitosť pôdy, zabraňuje zhutneniu pôdy, udržuje pH pôdy a podporuje tepelný režim pôdy.

V humuse sú minerálne látky s organickou zložkou integrované vo forme organominerálneho komplexu a v prvkovom vyjadrení má najvyšší podiel uhlík, ktorého obsah je až 58 %. V orných pôdach Slovenska sa obsahy pôdneho organického uhlíka pohybujú v rozmedzí 1 až 2 % a po prepočte na humus to znamená, že pôdy na Slovensku sú slabo až stredne humózne. Najviac pôdneho organického uhlíka na Slovensku obsahujú čiernice a černozeme (1,8 až 2,2 %) a najmenej regozeme. Zároveň zásoby pôdneho organického uhlíka na TTP sú vyššie než na orných pôdach, pričom rozdiel môže byť aj dvojnásobný. 

Pôdne vzorky pre zistenie zmien všetkých parametrov pôdy v pokuse boli odoberané každoročne v jeseni po zbere plodiny z hĺbky do 0,3 m. Obsah pôdneho organického uhlíka v rokoch 2018 až 2021 sa vyskytoval v rozmedzí 15,13 – 18,46 g.kg-1, čo po  prepočte zodpovedá 26,07 – 31,81 g.kg-1 humusu. Uvedené hodnoty humusu sú charakteristické pre pôdy stredne až dobre humózne. V realizovaných  poľných pokusoch pri rozdielnych spôsoboch obrábania pôdy bolo koncom výskumného obdobia pri konvenčnej agrotechnike zaznamenané udržanie pôdneho organického uhlíka (tabuľka 2.) v porovnaní s jeho nárastom pri redukovanej agrotechnike (0,58 g.kg-1, resp. 0,68 g.kg-1).

Tab. 2: Zmeny vybraných chemických parametrov pri rozdielnom obrábaní fluvizeme glejovej

Tab. 2

Priemerný nárast obsahu pôdneho organického uhlíka v prepočte na obsah organického uhlíka v ornici do 0,3 m pri redukovanej agrotechnike s použitím radličkového náradia bol 2,61 t.ha-1 a pri redukovanej agrotechnike s použitím diskového náradia 3,06 t.ha-1. Dané zistenie poukazuje na  možnosť sekvestrácie uhlíka po konverzii z klasickej agrotechniky na redukované spracovanie pôdy.

Jediným zdrojom uhlíka boli pozberové zvyšky a korene pestovaných plodín. V nami realizovaných pokusoch sa podarilo udržať vyrovnanú bilanciu pôdneho organického uhlíka aj pri klasickej agrotechnike s orbou, teda straty uhlíka spôsobené mineralizáciou organických látok v pôde boli plne nahradené. 

S obsahom pôdneho organického uhlíka úzko súvisí obsah celkového dusíka v pôde. Pri rozdielnom obrábaní fluvizeme glejovej bola medzi organickým uhlíkom a celkovým dusíkom v pôde zistená veľmi veľká kladná závislosť (r = 0,95). Vzhľadom k uvedenej závislosti boli aj zmeny celkového dusíka v pôde pri diferencovanej agrotechnike zhodné so zmenami pôdneho organického uhlíka, teda koncom výskumného obdobia pri použití klasického spracovania pôdy s orbou sa udržal obsah celkového dusíka v pôde a pri obidvoch redukovaných agrotechnikách bol zistený nárast celkového dusíka v pôde (60 mg.kg-1, resp. 71 mg.kg-1).

Na Slovensku sa uvádza priemerný obsah celkového dusíka na fluvizemi na úrovni 1780 mg.kg-1. V našich pôdno-klimatických podmienkach sa obsah celkového dusíka v pôde vyskytoval v rozmedzí 1730 až 2020 mg.kg-1. Obsah celkového dusíka vzhľadom na obsah organického uhlíka bol v strednej zásobe.

Úrodnosť pôdy, teda zabezpečenie vhodných životných podmienok pre rastliny, súvisí aj so zmenami fyzikálnych vlastností pôdy, najmä zhutnením pôdy a obsahom pôdneho vzduchu. Na zmeny fyzikálnych vlastností pôdy sú náchylnejšie pôdy ťažké s vyšším obsahom ílovitých častíc, ako pôdy s ich nižším obsahom.

Limitné hodnoty penetrometrického odporu zhutnenej poľnohospodárskej pôdy podľa Zákona č. 220/2004 Z. z. pre ílovito-hlinité pôdy sú v rozpätí 3,2 – 3,7 MPa. Na obrázku 2 je uvedený priebeh penetrometrického odporu zistený pri rozdielnom obrábaní pôdy do hĺbky 0,9 m. Pri redukovanom obrábaní pôdy rýchlejšie narastali hodnoty penetrometrického odporu v porovnaní s konvenčným obrábaním pôdy. Spodná hranica limitnej hodnoty 3,2 MPa pri redukovanom obrábaní s použitím radličkového náradia bola dosiahnutá už v hĺbke 0,14 m a pri redukovanom obrábaní s použitím diskového náradia v hĺbke 0,15 m, kým pri konvenčnej agrotechnike až v hĺbke 0,27 m. Pri klasickom obrábaní pôdy sa postupne zvyšoval penetrometrický odpor pôdy až do hodnoty 4,11 MPa v hĺbke 0,40 m a postupne s nárastom hĺbky mierne klesal. Pri redukovanej agrotechnike odpor pôdy rýchlo rástol a maximálne hodnoty boli dosiahnuté v hĺbke 0,30 m, resp., 0,20 m. Postupne dochádzalo k miernemu poklesu odporu pôdy, pričom od hĺbky 0,31 m pri redukovanom obrábaní s použitím diskového náradia a 0,38 m pri redukovanom obrábaní s použitím radličkového náradia boli hodnoty penetropického odporu pôdy nižšie než pri konvenčnom obrábaní pôdy.

V ornici (hĺbka 0 - 0,3 m) bola priemerná hodnota penetrometrického odporu 2,28 MPa pri konvenčnej agrotechnike a vyššia pri redukovanom obrábaní pôdy s využitím diskového náradia (2,67 MPa) a najvyššia  pri redukovanom obrábaní pôdy s využitím radličkového náradia (3,03 MPa).

Obr. 2

Obr. 2: Zhutnenie pôdy (MPa) pri rozdielnom obrábaní ílovito-hlinitej fluvizeme glejovej v rokoch 2019 - 2021

Utužená pôda je nedostatočne prevzdušnená a dostatok vzduchu v pôde je podmienkou dobrého vývoja rastlín. V sledovanom období boli pri všetkých spôsoboch obrábaniach pôdy zistené nepriaznivé hodnoty minimálnej vzdušnej kapacity, ktoré sa pohybovali v rozmedzí od 2,8 % do 6,3 %. Optimálne hodnoty vzdušnej kapacity nemajú byť nižšie než 10 %, a preto ani pri jednom spôsobe obrábania nie je v pôde dostatok vzduchu potrebného pre biologické procesy rastlín. Počas sledovaného obdobia priemerná hodnota minimálnej vzdušnej kapacity pri konvenčnej agrotechnike bola mierne vyššia (5,1 %) v porovnaní s obomi redukovanými agrotechnikami (4,7 %).

Optimálna hodnota minimálnej vzdušnej kapacity má dosahovať 30 % z celkovej pórovitosti pôdy. Priemerná celková pórovitosť pôdy v sledovanom období bola od 43,0 % do 43,3 %. Z porovnania zistených hodnôt minimálnej vzdušnej kapacity s celkovou pórovitosťou, by minimálna vzdušná kapacita mala v priemere dosiahnuť 12,9 %, čo je omnoho vyššia hodnota ako aktuálne zistená.

Starostlivosť o pôdu sa odráža aj v úrodách pestovaných poľnohospodárskych plodín. Z obrázka 3 vyplýva, že v sledovanom období na redukované obrábanie najlepšie reagovala kukurica na zrno, ktorá dosiahla o 0,30 t.ha-1 vyššiu úrodu pri redukovanej agrotechnike s použitím radličkového kypriča a až o 0,79 t.ha-1 pri redukovanej agrotechnike s použitím diskového náradia než pri konvenčnej agrotechnike.

Obr. 3

Obr. 3: Diferencie úrod [t.ha-1] pestovaných plodín pri redukovaných agrotechnikách v porovnaní s konvenčnou agrotechnikou v rokoch 2019 - 2021

Pri hustosiatych plodinách ako jačmeň siaty jarný, pšenica letná forma ozimná a sója fazuľová boli vyššie úrody dosiahnuté pri konvenčnej agrotechnike s orbou. Pri realizovaných minimalizačných zásahoch do pôdy pri obidvoch redukovaných agrotechnikách priemerné úrody zrna pšenice letnej formy ozimnej boli nižšie o 0,36 t.ha-1, resp. 0,44 t.ha-1 a nižšie boli aj úrody semien sóje fazuľovej o 0,44 t.ha-1, resp. 0,76 t.ha-1 v porovnaní s klasickou orbou. V prípade jačmeňa siateho jarného priemerný pokles úrody zrna v sledovanom období pri redukovanom obrábaní bol na úrovni len 0,13 t.ha-1, resp. 0,11 t.ha-1, teda rozdielne obrábanie pôdy významne neovplyvnilo úrody zrna jačmeňa. 

Úroda vo veľkej miere súvisí s aktuálnym priebehom počasia. Z hľadiska zrážok bolo vegetačné obdobie v rokoch 2019 a 2021 normálne, pričom úhrn zrážok za vegetáciu bol na úrovni 105,6 % a 82,1 % dlhodobého normálu. Vegetačné obdobie roku 2020 bolo vlhké. Rozdiel medzi najnižším úhrnom zrážok 307 mm počas vegetácie v roku 2021 a najvyšším úhrnom 473 mm v roku 2021 predstavuje úhrn zrážok až 166 mm. Teplotne bol rok 2019 veľmi teplý a roky 2020 a 2021 normálne s diferenciou medzi najnižšou (2020) a najvyššou (2019) priemernou teplotou vzduchu 1,2 °C (tabuľka 3.).

Počas vegetačných období sledované roky boli normálne až vlhké a vyššie úrody hustosiatych obilnín boli zaznamenané pri konvenčnej agrotechnike. Predpokladáme, že v suchých rokoch by sa však mohla lepšie uplatniť redukovaná agrotechnika ako klasická, teda rozdiely úrod by boli zanedbateľné.

Tab. 3: Sumy zrážok [mm] a priemerné teploty vzduchu [oC] počas vegetácie v Milhostove v rokoch 2019 – 2021 a ich kvalitatívne vyhodnotenie

Tab. 3

Kvalitatívne parametre zrna súvisia predovšetkým s výživou. Správny pomer základných živín vedie k zlepšeniu kvality zrna a semien pestovaných plodín. Pri rozdielnej agrotechnike neboli zistené výrazne rozdielne hodnoty základných parametrov kvality plodín ako je to znázornené v tabuľke 4.

Tab. 4: Priemerné vybrané kvalitatívne parametre zrna a semien pri rozdielnom obrábaní fluvizeme glejovej

Tab. 4

Vyšší obsah dusíkatých látok a nižší obsah škrobu v zrne kukurice bol zistený pri redukovanom obrábaní pôdy v porovnaní s konvenčnou agrotechnikou. Pri zohľadnení každoročných úrod kukurice a vybraných kvalitatívnych parametrov boli pri redukovanej agrotechnike zistené vyššie úrody dusíkatých látok (o 75 kg.ha-1 NL pri použití radličkového kypriča, resp. o 157 kg.ha-1 NL pri použití diskového náradia) a škrobu (o 58 kg.ha-1, resp. o 280 kg.ha-1) v porovnaní s klasickou orbou.

Zistené množstvo dusíkatých látok v semenách sóje a v zrne jačmeňa a pšenice bolo porovnateľné a preto podobne ako pri úrodách semien a zrna boli dosiahnuté nižšie úrody dusíkatých látok pri redukovanej agrotechnike s použitím radličkového kypriča (pokles o 19 kg.ha-1 NL pri jačmeni, o 174 kg.ha-1 NL pri sóji, 58 kg.ha-1 NL pri pšenici) a pri redukovanej agrotechnike s použitím diskového náradia (pokles o 26 kg.ha-1 NL pri jačmeni, 309 kg.ha-1 NL pri sóji, 71 kg.ha-1 NL pri pšenici) než na oranom variante.

Z našich výsledkov vyplynulo, že klasická príprava pôdy s orbou poskytuje určitú istotu hospodárenia. Orba však spôsobuje intenzívnejší rozklad pôdnej organickej hmoty v porovnaní s redukovanými technológiami, pri ktorých bol zistený nárast organického uhlíka v pôde v porovnaní s udržaním organického uhlíka pri konvenčnej agrotechnike. Z hľadiska utuženia pôdy, lepšie výsledky boli zaznamenané pri konvenčnej agrotechnike. Penetrometrický odpor pôdy pri konvenčnej agrotechnike bol nižší než pri redukovanom obrábaní pôdy. Utužená pôda je menej prevzdušnená a preto sú obmedzené aj životné podmienky pre rast plodín, čo sa prejavilo na dosiahnutých úrodách pestovaných hustosiatych plodín.