Nástroje, jak udržitelně pěstovat biomasu s dobrým vlivem na půdu

Nepříznivé fyzikálně-chemické vlastnosti půdy zhoršují růst kořenů, příjem vody a živin, s dopady na růst rostlin, odolnost vůči suchu a dalším stresorům. Především utužení půdy je dlouhodobý problém moderního zemědělství, se kterým se potýká Evropa i Česká republika. Existuje řada agrotechnických opatření a postupů, kterými lze efektivně půdu chránit a zlepšit její vlastnosti. V tomto článku si uvedeme využití meziplodin, podsevů a podplodin v polním experimentu a jejich přínosy při pěstování nejen erozně náchylných plodin (kukuřice, čirok cukrová řepa apod.), ale také při revitalizaci poškozených částí pozemku. 

Problémy s utužením půdy ČR

Odhady uvádějí, že v Evropě je utužením poškozeno 33 milionů hektarů půdy. Podle výzkumů je v ČR zhutněním ohroženo přes 40 % zemědělské půdy. Snížení pórovitosti (v rozmezí 20-40 %) bylo prokázáno jak v ornici (55 % případů), tak i v podorničí (90 % případů) u vybraných 440 půdních sond v rámci celé ČR. Domníváme se, že hlavní příčinou postupného antropogenního utužení půd jsou četné pojezdy zemědělské techniky, intenzivní zavlažování zemědělské půdy a celková intenzifikace zemědělské výroby s nízkými vstupy organických hnojiv.

Metody ověření míry zhutnění půdy 

Míru zhutnění lze v praxi hodnotit pomocí stopovačů (tracerů značených sloučenin, izotopových přechodů) nebo s využitím různých barviv (sloužících ke kvantifikaci a popisu preferenčního proudění). Nejčastěji se využívá barvivo Brilliant Blue (CAS#3844-45-9). 

Utužení a kořeny 

Zvýšení objemové hmotnosti je doprovázeno destrukcí přirozené půdní struktury, snížením biologické aktivity půdy a pórovitosti a zhoršením agrochemických vlastností. Utužení půdy výrazně zhoršuje pronikání kořenů plodin půdou, snižuje se tak hloubka prokořenění, celková hustota kořenů aj. znaků kořenů důležitých pro efektivní příjem živin a vody z celého půdního profilu (kořenové zóny).  Utužení se často projevuje skrytě, nižším využitím výnosového potenciálu moderních odrůd, nižší efektivností využití vody, dusíku a dalších živin, dopady navíc zhoršuje zvýšená variabilita počasí. Snížení výnosů v důsledku utužení půdy u hlavních plodin se může pohybovat například mezi 10-30 %. 

Velikost kořenů je klíčový znak podmiňující schopnost rostlin přečkat nebo se přizpůsobit nepříznivým abiotickým podmínkám v půdě, především nedostatku vody a živin. Frekvence kolísání dostupné zásoby vody se bude kvůli klimatickým změnám pravděpodobně zvyšovat, a to bude posilovat význam kořenového systému pro stabilitu výnosů. Hloubka kořenů, jejich hustota a distribuce v půdním profilu jsou ukazateli schopnosti rostliny využívat vodu a živiny z půdy. Určení vlivu limitujících faktorů, především utužení půdy, na rozvoj kořenů a příjmové funkce je důležité pro zemědělskou praxi. Půdní prostředí silně ovlivňuje způsob zpracování půdy.

“Zavádět agromeliorační postupy pro zlepšení fyzikálních parametrů půdy je jednou z důležitých otázek udržitelného hospodaření na půdě. “

Přínos meziplodin

K revitalizaci utužených pozemků je možné využít celou řadu melioračních plodin, které pronikají kořeny do hloubky, vnášejí organickou hmotu a vynášejí živiny z podorničí. Kořenovými exudáty přispívají k vytvoření půdních agregátů (biologická stabilizace), vytvářejí biopóry pro růst kořenů následných plodin a rozrušují, „meliorují“ utužené vrstvy. 

Mezi tradiční revitalizační druhy patří především naše víceleté jeteloviny, jetel a vojtěška. Dále 1leté, nebo 2leté; komonice, vičenec, štírovník. Z jednoletých se osvědčila především lupina. Z důvodu rapidního poklesu ploch jetele a vojtěšky v minulých letech se postupně fyzikální stav vrstev půdy u řady pozemků postupně zhoršuje a je nezbytné podpořit přirozené procesy obnovy optimální půdní struktury agromelioračními opatřeními. Zajímavé poznatky publikovali v Německu při využití ředkve šlechtěné na schopnost pronikat utuženou půdou (Raphanus sativus), známé jako meliorační ředkev.

Zelené hnojení se postupem času stává běžnou praxí zemědělců. Jedná se o cílené pěstování biomasy a následné zapravení zelené hmoty rostlin do půdy. Před zapravením meziplodina chrání povrch půdy vůči erozi a udržuje vláhu, po zapravení dochází k rozkladu primární organické hmoty a půda je tak obohacena o živiny. Pěstováním meziplodin lze dosáhnout nejen ochrany půdy vůči erozi, ale také pozitivního efektu pro zásobu živin a formování půdní struktury. Využití meziplodin v osevním postupu může mít také kladný vliv na hydrologické funkce půdy. Nevýhodou mohou být zvýšené náklady, nicméně jako kompenzaci je možné využít dotaci (viz. Nařízení vlády č. 79/2007 Sb., o podmínkách provádění agroenvironmentálních opatření § 11).

Pokud je nutné na pozemku provést nápravné opatření, např. po realizaci revize elektrického vedení, nebo revize produktovodu apod., je výhodné využít směsi hluboce kořenících meziplodin k obnově půdy. Tento proces je v legislativě pojmenován jako “uvedení půdy do původního stavu”. Vhodně navržená skladba meziplodin může významně zlepšit fyzikální, chemické i biologické vlastnosti půdy, a to především díky hluboké a rozsáhlé struktuře kořenového systému, jež půdu provzdušňuje a je potravou pro půdní organismy.

V běžné agronomické praxi se meziplodiny využívají jako podsevy na krycí plodiny, strništní meziplodiny nebo podplodiny. Původní význam podplodin pěstovaných v sadech a vinicích se v dnešní době mění na možnost pěstování podplodin pod fotovoltaickými panely, nebo v rámci agrolesnických prvků s cíleným pěstováním rychle rostoucích dřevin.

Mezi rostliny vhodné na zelené hnojení patří celá řada plodin včetně řepky olejné, řepice ozimé, řepice jarní, žita ozimého, hořčice bílé, pohanky, slunečnice roční, hrachoru setého, řady jílků, jetelů a lupin, tolice dětelové, komonice bílé, vičence, svazenky shloučené a vratičolisté, hrachu setého a polního (Peluška), bobu obecného polního a vikve seté, huňaté a panonské.

Pro splnění podmínek dotace „Greeningu“ se s výhodou využívají letní a ozimé varianty směsi pro zelené hnojení. Letní variantu je nutné vysít do 31. července a ponechat do 24. září, ozimou variantu je potřeba vysít do 6. září a ponechat do 31. října. Pro tyto účely se často využívá směsi s dlouhou vegetační dobou (svazenky a jetele) a krátkou vegetační dobou (ředkev a lnička, popř. hořčice a lnička).

K cílené revitalizaci půdy jsou doporučovány revitalizační postupy s využitím speciálních travních směsí a meziplodin: (i) meliorační (inkarnát, vikev huňatá, hrachor, jílek, sveřep, svazenka), (ii) meliorační pro písčité půdy (inkarnát, vikev huňatá, hrachor, lupina žlutá, jílek, sveřep, svazenka, pohanka, slunečnice), (iii) meliorační víceletá (kombinace meliorační a luční směsky) a (iv) Landsberská (inkarnát, vikev huňatá, jílek mnohokvětý).

Ověření agromelioračního účinku cíleně pěstovaných rostlin 

Cílem řešení projektu TH04030249 „Vývoj dávkovacího ústrojí pro precizní aplikaci melioračních hmot – nástroj k rekultivaci a revitalizaci půd“ bylo vyvinout dělený zásobník hnojiv pro dlátový pluh (BEDNAR FMT, Obr. 1), umožňující aplikovat organická hnojiva do specifické hloubky podle potřeb růstu melioračních plodin. Navrhované řešení se primárně zaměřuje na oblast zemědělské výroby (prachovité půdy řepařských výrobních oblastí), nicméně navrhované postupy asistované produkce melioračních plodin byly ověřeny i pro území po těžební činnosti (hnědého uhlí) a další plochy určené k rekultivaci.

Výzkumná část řešení se následně věnovala ověření nastavených agromelioračních opatření (AMO) a cíleně pěstovaných směsí rostlin k revitalizaci uměle utužené půdy (na 6 MPa) s využitím barevných stopovačů a simulátoru deště (VÚMOP, Obr. 2).

Na výzkumné ploše Hovorčovice (okres Praha-východ) byl na podzim roku 2019 sestaven 2letý variantní pokus (Obr. 3) s meliorační skladbou plodin na plochách velikosti 12 x 50 m (Obr. 4). Byl ověřen účinek dávky hnojiv (HumacAgro od společnosti EnviProdukt) do hloubky 15 a 45 cm.

V rámci jednoletého sledování účinku rostlin na uměle utužené orné půdě byl pozorován kladný efekt zařazení meziplodiny, kdy efekt volného prorůstání půdním profilem bez technického zpracování půdy má obdobný efekt jako kultivace podrývacím strojem (Obr. 5). 

Pro jednoletý revitalizační postup, který je v ideálním případě podpořen mechanickým zpracováním půdy a hloubkovou aplikací hnojiv se jako vhodné směsi melioračních rostliny ukázaly varianty čiroku se svazenkou a popř. luskoobilná směs (LOS, Obr. 6). Nevýhodou LOS v malé ploše je její atraktivita pro polní škůdce, která porosty značně decimovala.

Naopak první rok sledování vývoje podsevu vojtěšky a jetele (varianty R1 a V3, Obr. 7) přinesl spíše negativní výsledky. Porosty vojtěšky, ale i jetele přes bohatý rozvoj kořenového systému významně snížily vláhovou dostupnost pro další plodiny. Celkově tak mají tyto porosty po prvním roce sledování spíše negativní vliv na infiltrační schopnost půdy. 

Nicméně druhý rok sledování uměle utužených ploch přinesl kýžený efekt, kdy porosty vojtěšky, ale i čiroku, významně zvýšily celkovou infiltrační schopnost půdy. Efekt mechanického zpracování půdy se ve druhém roce sledování nijak výrazně neprojevil (Obr. 8). Naše výsledky ukazují, že zařazení jetelotravních směsí a vojtěšky seté v rámci revitalizace utužených půd dávají smysl až při návrhu 2 a víceletého revilalizačního opatření.

Pozitivní výsledky pro prachovité půdy přineslo zařazení ředkve seté. Pro tuto meziplodinu mělo hloubkové kypření půdy (do 45 cm) pozitivní efekt. Porosty ředkve vykazovaly při hloubkové aplikaci hnojiv již po jednoletém působení téměř dvojnásobnou infiltrační schopnost půdy vůči kontrole (úhoru, Obr. 9).

Závěr

Smyslem tohoto článku je především upozornit na potenciál, který plyne z efektivního využití meziplodin při pěstování nejen erozně náchylných plodin (kukuřice, čiroku, cukrové řepy apod.), ale také na možný potenciál využití melioračních plodin při revitalizaci poškozených částí pozemku. 

Ověřená technologie popisující uplatnění AMO na silně utužené půdě může sloužit jako návod při návrzích rekultivačních procesů pro zemědělce, kteří budou mít zájem realizovat přijatelná revitalizační opatření na svých pozemcích. Výsledky mohou být využity ve státní správě při řešení otázky efektivního návratu poškozeného pozemku (utužením, těžbou apod.) do původního stavu (podle zákona o ochraně ZPF 334/92 Sb. v platném znění). Zároveň návrhy nových rekultivačních materiálů a ověřených technologií navazují na cíle pro „Podporu nových postupů v oblasti rekultivace po těžební činnosti a sladění současné i budoucí těžby (nejen uhlí) s požadavky na ochranu přírodních zdrojů“.

Příspěvek vznikl za podpory projektu TH04030249 „Vývoj dávkovacího ústrojí pro precizní aplikaci melioračních hmot – nástroj k rekultivaci a revitalizaci půd“. Hlavním řešitelem projektu je firma BEDNAR FMT, která vyvinula mechanizaci pro efektivní dávkování melioračních hmot do profilu. Hnojiva s přídavky pomalu uvolnitelných forem P poskytla firma EnviProdukt s.r.o. Výsledky byly ověřeny pomocí malého polního simulátoru VÚMOP v.v.i. s barevným stopovačem. Kořenové analýzy byly provedeny odborníky z VÚRV v.v.i.

Použitá literatura je k dispozici v redakci CZ Biom nebo u autorů článku.

Článek byl publikován v časopisu Biom 1/2022 Udržitelná biomasa.

Ondřej Holubík¹, Jan Haberle², Pavel Svoboda², Karel Kubín³

1. Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy v.v.i. – Oddělení Pedologie a ochrany půdy
2. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i. – Produkční fyziologie a výživa rostlin pro udržitelné zemědělství) 
3. BEDNAR FMT s.r.o.

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky