Stimulace osiva čiroku pro praktické využití

S měnícími klimatickými podmínkami se v České republice dostává do popředí pěstování plodin, které mají nižší náročnost na potřebu vody a přitom poskytují dostatečně vysoké výnosy jak pro krmné účely, tak pro produkci bioplynu. Jednou z těchto plodin je bezesporu čirok. Čirok cukrový poskytuje dostatečný výnos nadzemní biomasy cca 45 až 75 t z hektaru o sušině až 35 %, tvoří tak vhodnou surovinu pro biologickou fermentaci, a tím i pro produkci bioplynu (Sanderson et al., 1992). Čirok nachází uplatnění na pěstebních plochách v České republice jako určitá alternativa či doplněk silážní kukuřice například na pozemcích mírně erozně ohrožených nebo jako plodina, kterou lze vysévat po ozimém žitu sklizeném na senáž.

V podmínkách České republiky je limitujícím faktorem pro pěstování čiroku zejména nízká teplota v době klíčení a vzcházení, která velmi negativně ovlivňuje počáteční růst. Klíčivost čiroku je ovlivněna především vnitřní kvalitou osiva (vitalitou) a podmínkami prostředí.

Čirok je rostlina, která se v minulosti v ČR běžně pěstovala. V současnosti se čirok stále více začíná objevovat na polích, svědčí o tom stoupající výměra zemí s velkou výměrou čiroku (graf 1).

Čirok je teplomilná rostlina, která dobře snáší suché a teplé podmínky v průběhu vegetace. Nesnáší však nízké teploty pod 10°C, ty u něj vyvolají žloutnutí listů a zhoršují opylení květů, rostliny se i po zvýšení teplot nikdy výnosově nepřiblíží rostlinám rostoucím v teplotách blížících se optimu.  V nárocích na teplotu v době vegetace jsou mezi jednotlivými druhy čiroku poměrně velké rozdíly. Nejvyšší nároky na teplotu mají druhy, které jsou běžně pěstovány v tropických a subtropických oblastech. Nejvíce náročné na teplotu a také na délku vegetačního období jsou zrnové čiroky, následované cukrovými, metlovými a súdánskou trávou (Špaldon, 1954). V mírném pásu lze úspěšně pěstovat jen odrůdy s krátkou vegetační dobou (Petr et Húska, 1997). Čirok vyžaduje průměrné denní teploty v průběhu vegetace nad 16°C. Silné poškození chladem může způsobit už teplota kolem 4°C (Koubová, 2012). I nejméně náročné druhy čiroku, pokud se pěstují na zrno, vyžadují sumu teplot kolem 2500°C. Při pěstování na biomasu mohou být sumy teplot i nižší (Stuchlík, 1951). Jak uvádějí maďarští šlechtitelé z VÚ obilnářského v Szegedu (Rajki-Siklósi, 1993) Čirok (Sorghum bicolor) bez problému dozrává v lokalitách, kde se pěstuje kukuřice na zrno s číslem ranosti FAO do 300. To by v podmínkách České republiky odpovídalo teplé řepařské oblasti Čech a řepařské a kukuřičné oblasti Moravy.

Pro určení termínu setí čiroku v podmínkách České republiky je rozhodující teplota půdy v hloubce 10 cm, která dosahuje alespoň 12°C (Petr et Húska, 1997). Optimální teplotu udávají autoři okolo 23°C, naopak vysoké teploty kolem 40°C jsou pro klíčení čiroku nevhodné, omezují a zpožďují jeho klíčení (Akman, 2009).  U čiroku se vyskytují odrůdy, které lépe snášejí nižší teploty v době klíčení a naopak odrůdy, které vyžadují pro klíčení vyšší teploty (Patanè et al., 2006).

Termín setí je dále ovlivněn výskytem jarních mrazíků, které mají destruktivní vliv na vzešlé rostliny (Moudrý, 2011). Porosty vyseté předčasně, nevyrovnaně a pomalu vzcházejí a jsou tak náchylnější k zaplevelení (Petr et Húska, 1997).

Výsevek se pohybuje v rozmezí 30 až 50 kg.ha^-1. Semeno je zapravováno pomocí secího stroje do hloubky 3 - 5 cm. U hybridních odrůd se v praxi využívá výrazně nižšího výsevku v řádu 7 až 8 kg.ha^-1, což odpovídá zhruba 220 000 jedinců na 1 ha. V optimálních půdních podmínkách v oblastech s dostatečnými srážkami, nebo na zavlažovaných pozemcích se za optimální stav považuje 15 až 30 rostlin na m² v závislosti na pěstované odrůdě (Petr et Húska, 1997). Důležitým opatřením je rozrušování půdního škraloupu, vznikající po deštích (Hermuth, 2012).

Aktuálním problémem při pěstování čiroku je riziko vodní eroze. Dle standardů DZES 5 je na půdách silně erozně ohrožených vodní erozí zakázáno pěstovat erozně ohrožené plodiny, mezi které kromě kukuřice, brambor, řepy, bobu setého, soji, slunečnice patří i čirok.  Na mírně erozně ohrožených půdách je pak pěstování těchto plodin limitováno. Tyto plodiny je možno zakládat jen s použitím některé z půdoochranných technologií (MZe, 2015).

Čirok má podobné nároky na výživu jako kukuřice. Je-li intenzivně pěstován, musí být dostatečně hnojen. Zprvu odčerpává nižší množství živin, nejvíce živin odčerpává v červenci a srpnu.

Jednotlivé dávky živin v průmyslových hnojivech závisí na půdně-ekologických podmínkách. Pro úspěšné pěstování čiroku jsou doporučovány dávky 100 až 150 kg N, 30 až 70 kg P a 60 až 150 kg K na hektar (Kára, 2005).

K dosažení dobrých výnosů je nezbytné hnojení v množství 20 až 50 kg N ve formě síranu amonného, 35 až 65 kg  P₂O₅ ve formě superfosfátu a 30 až 45 kg K₂O ve formě draselné soli. U moderních hybridních odrůd je možné dávky dusíku a fosforu až ztrojnásobit (Petr et Húska, 1997).

Při pěstování čiroku na siláž nebo na senáž je optimální termín sklizně v mléčné zralosti, kdy je dostatečná produkce nadzemní biomasy, která má zároveň dobrou kvalitu. Sklizeň se provádí pomocí řezačky na kukuřici od poloviny září do poloviny října. Při konzervaci se dodržují stejná pravidla jako při výrobě kukuřičné siláže (Vencl a kol., 2009). Obecně se uvádí, optimální termín sklizně čiroku pěstovaného na siláž je při dosažení obsahu sušiny nad 28% (Hermuth, 2012). Z hlediska optimálního průběhu fermentačního procesu by měl být obsah sušiny v biomase od 28 do 35% (Šuk a Balík, 1998). Na kvalitu siláže má mimo jiné vliv i délka řezanky. Čím je nižší sušina, tím může být délka řezanky větší. Při sušině kolem 28% by délka řezanky měla být v rozmezí 20 až 25 mm, zatím co při sušině kolem 33% v rozmezí 5 až 7 mm. Dalším faktorem ovlivňujícím kvalitu siláže je správné udusání.

Metodika pokusů

Metodika pokusů byla rozdělena na dvě části: na laboratorní část a polní pokus. Všechny pokusy byly provedeny v letech 2011-2013.

Testování jednotlivých odrůd probíhalo pomocí modifikovaného chladového testu při teplotách 21, 18, 15 a 12 ℃ a 60 % nasycení filtračního papíru.

Testování úprav osiva proběhlo pomocí biologicky aktivních přípravků (Lexin, M-Sunagreen).

Testované odrůdy cukrového čiroku byly: Goliath, Hugin, Zerberus, Wotoman, Odin, Inka, Maja, Freya, a zrnového: Sweet Caroline, Expres.

Polní pokus probíhal na Výzkumné stanici KRV v Uhříněvsi ve třech termínech výsevu 1.5., 15.5., 30.5., v meziřádkové vzdálenosti 25 a 50 cm. Výsevek byl 220 000 semen u cukrových a 360 000 semen u zrnových čiroků. Pokus byl založen se třemi variantami výživy: 1. Kontrola (Urea Stabil 80 kg N/ha); 2. Urea Stabil 160 kg N/ha (dělená dávka 80 + 80 kg N/ha a 3. Digestát (přepočtená dávka 80 kg N/ha). Všechny varianty byly založeny ve čtyřech opakování. Sklizeň probíhala v termínu 29. 9. 2011, 20. 9. 2012 a 22. 9. 2013. Byly sledovány tyto faktory – termín výsevu, úpravy osiva, odrůdy, dávka N, meziřádková vzdálenost, výnos sušiny, produkce bioplynu.

Výsledky

V laboratorních podmínkách byla zjišťována klíčivost všech odrůd použitím stimulace osiva přípravky M-Sunagreen a Lexin. Klíčivost se zjišťovala při teplotě 12°C, což byla hraniční teplota klíčení a zároveň nejlépe simulovala teplotní podmínky na poli. V grafu 2 je patrné, že použitím přípravku Lexin došlo ke zvýšení klíčivosti odrůd čiroku, osivo klíčilo rychleji a celková klíčovost byla nad 90%. Stimulační efekt osiva při použití M-Sunagreenu byl také významný, osivo klíčilo lépe než kontrolní varianta, podobných hodnot jako u Lexinu dosahovalo s mírným zpožděním.

Hodnotil se především vliv termínu výsevu. K dispozici byly tři termíny výsevu – 1.5.,15.5. a 31.5. Nejvýraznějšího navýšení výnosu při použití stimulačních přípravků došlo v termínu výsevu 15.5., který jsme označili při podmínkách Prahy-východ jako optimální. Čiroky dozrávaly do voskové zralosti a vytvořily nejvyšší výnos (graf 3).

V rámci pokusu byly testovány výnosy, obsah sušiny, výnos suché hmoty přepočítaný na hektar ovlivněný použitým typem hnojiva a meziřádkovou vzdáleností (graf 4). Můžeme konstatovat, že meziřádková vbzdálenost 25 cm měla vliv na vyšší výnosy biomasy u cukrového čiroku. Varianta s plnou dávkou 160 kg N/ha prokázala nejvyšší výnos biomasy, nezávisle na meziřádkové vzdálenosti. Pozitivní vliv na výnos biomasy prokázala varianta s aplikovaným digestátem při meziřádkové vzdálenosti 25 cm. Obsah sušiny byl u varianty s digestátem spíše nižší.

Jak je patrné z tabulky 1, meziřádková vzdálenost 25 cm pro čirok cukrový znamenala vyšší výnos biomasy při variantě 160 kg N/ha, zde byla zjištěna nejvyšší produkce bioplynu (10578,01 m³/ha). Stejná varianta v meziřádkové vzdálenosti 50 cm dosáhla nižší produkce bioplynu, ale zato měla vyšší obsah metanu. I tak se vyplatí čirok cukrový pro výrobu bioplynu pěstovat s meziřádkovou vzdáleností 25 cm.

Tab. 1: Vliv varianty na produkci metanu (průměr let 2011-2013 – čirok cukrový)

a, b, c, d, e, f – různá písmena ve sloupcích označují statisticky průkazně rozdílné průměry na α=0,05

Závěr

Čirok se pomalu zařazuje mezi plodiny výhodné pro pěstování v České republice, kdy ho lze chápat jako možnou alternativu k silážní kukuřici ve srážkově podprůměrných oblastech. V  pokusech dosahovala odrůda Goliath při meziřádkové vzdálenosti 25 cm a dávce N 160 kg.ha^-1 výnosu 16,45 t sušiny z ha a produkce CH₄ 6378,32 m³.ha^-1.

Rozhodujícími faktory pro pěstování čiroku v podmínkách České republiky jsou teplota půdy v době setí a příchod prvních dešťových srážek, které zajistí dostatečné a rovnoměrné klíčení a vzcházení porostu. V našich pokusech se podařilo pomocí auxinových přípravků částečně omezit vliv teploty půdy.

Z našich pokusů vyplývá, že optimální termín setí nastává, když je teplota půdy alespoň 12°C, kdy navíc již nedochází k nebezpečí poškození vzešlých rostlin přízemními mrazíky. Jako velmi pozitivní se ukázala aplikace auxinových přípravků M-Sunagreen a Lexin, kdy ve srovnání s kontrolou mají pozitivní vliv na polní vzcházivost a energii klíčení.

Hloubka setí 3 cm byla potvrzena jako dostatečná hloubka pro kvalitní setí. Nejvhodnější meziřádková vzdálenost je 25 cm u čiroků cukrových a 50 cm u čiroků zrnových.

Při výběru typu hnojiva k čiroku bylo zjištěno, že výhodné je využít hnojivo Urea Stabil před setím v dávce 80 kg N/ha a poté přihnojení ve stejné dávce ve fázi BBCH 35. Výsevek 220 000 semen byl u čiroku cukrového dostačující. Rovněž výsevek 360 000 semen u čiroku zrnového zajistí dostatečný počet rostlin na hektar. V obou případech je potřeba použít přesný pneumatický secí stroj, který zajistí přesné rozmístění semen v jednotlivých řádcích.

Předpokládáme, že pěstování čiroku v našich podmínkách, s měnícím se průběhem počasí ve vegetačním období, bude mít v budoucnu velkou perspektivu nejen pro výnos biomasy k silážním účelům, ale i pro výrobu bioplynu.

Seznam Literatury na vyžádání u autora

Autor titulní fotografie: Peter Hanegraaf @www.flickr.com

Tweet

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost