Možnosti uplatnění precizního hnojení v ČR

Feasibility of Precision Fertilization in the Czech Republic

Vaněk Václav, Brodský Lukáš, Štípek Kamil, Tlustoš Pavel

Abstract

Exceptionalities of precision application of fertilizers in our country are discussed in the paper. More varied geological, pedological, and hydrological properties together with broken topography increased spatial variability of land. On the other hand larger fields allow us to use powerful agricultural machinery.

Principles of recommendation of sufficient nutrient rates and evaluation of designed methods for application of N, P, K, Mg and lime are discussed too.

Snahy o diferencovaný přístup ke hnojení minerálními hnojivy nejsou nové a spadají v podstatě do období počátků soustavného agrochemického zkoušení půd, tedy do období 60 - 70 let tohoto století. Když nahlédneme do zásad pro odběry půdních vzorků vidíme, že se měnila plocha pro odběr průměrného vzorku a také časové intervaly odběrů, ale zásady pro výběr a rozdělení pozemků na úseky, ze kterých se odebíral průměrný půdní vzorek se neměnily. Jistě lze i dnes souhlasit s doporučením, že průměrný vzorek z orných půd se odebírá z pozemku vyrovnaného, stejně hnojeného, po stejné plodině a celého orničního profilu s vyloučením extrémních míst (především okrajů pozemků, zamokřených, případně přehnojených a poškozených lokalit apod.) v jarním nebo podzimním období po sklizni plodin a před hnojením. V zemědělských podnicích byl většinou odběr vzorků půd v jednotlivých cyklech uskutečňován ve stejném období, převážně na podzim.

Rozdělení obhospodařovaných pozemků na menší úseky, z nichž se odebíral průměrný vzorek půdy, měl doporučit zkušený pracovník, který znal místní poměry a případné nevyrovnanosti pozemku. Při respektování těchto zásad mohl odebraný půdní vzorek poměrně dobře charakterizovat agrochemické vlastnosti úseku, ze kterého byl odebrán. V té době byly postupně vytvářeny větší hony, které byly sestavovány hlavně z technického a organizačního hlediska, a do těchto větších celků byly často zahrnuty pozemky s různou úrovní hospodaření, hnojení a úrodností, ale také s různými místními stanovištními podmínkami jako je zrnitostní složení, živinný režim, svažitost, expozice a pod., takže účast odpovědného a zkušeného pracovníka zemědělského podniku byla v rámci přípravných prací i vlastního odběru vzorků půd nezbytná.

Mnohem obtížnější bylo však zajistit na jednotlivých úsecích diferencované agrotechnické zásahy, především hnojení a vápnění. Nebyly pro to většinou podmínky technické (kvalitní rozmetadla, dostatek kvalitních hnojiv a v požadovaném sortimentu, výpočetní technika apod.) i personální (dostatek znalostí, informací a jejich zpracování, ale mnohdy i vůle a možnosti řídících pracovníků na úseku rostlinné výroby) a ekonomické (cena hnojiv i služeb a pod.). Proto postupem času sloužily výsledky agrochemického zkoušení více pro sledování trendu vývoje agrochemických vlastností půd. Jako podklady pro hnojení se většinou využívaly průměrné údaje z celého honu, takže se hnojilo “stejně”, i když jednotlivé úseky pozemku vykazovaly dosti značné rozdíly agrochemických vlastností (např. pH, obsahu přijatelných živin aj.), které se mohly právě hnojením ještě více zvýraznit (zvýšila se heterogenita). Přistupovala k tomu i nerovnoměrnost rozmetání hnojiv, kde zvláště při nižší kvalitě hnojiv (práškové superfosfáty, síran amonný, ale i draselná hnojiva) se dlouhodoběji aplikovalo v určitých úsecích (hlavně za rozmetadly a v jejich bezprostředním okolí) podstatně více hnojiv než na jiných úsecích. Podobná situace byla i s rozmetáním vápenatých hmot.

V posledních letech se vytvořily dobré podmínky pro uplatnění diferenciovaného hnojení podle lokálních podmínek jednotlivých pozemků. Jsou to především technické podmínky:

· značný pokrok ve výpočetní technice, informačních, výpočetních a navigačních systémech, které umožní využití stávajících údajů, případně jejich doplnění o údaje (většinou konzervativní) o jednotlivých stanovištích (klimatické, geologické, pedologické aj.), zvláště po jejich digitalizaci, a dále okamžitých údajů o stavu dynamických prvků půdní úrodnosti, stavu porostů, výskytu škodlivých činitelů, průběhu povětrnosti apod.,

· běžná přístupnost přístrojů na poměrně přesnou lokalizaci míst na pozemcích (GPS) a jejich umístění na sklízecí a aplikační technice, jejichž využití se zvláště od letošního roku značně zjednodušilo, protože od 1.5. 2000 je možné využívat pouze přímé signály z družic bez korekcí polohy,

· přesná rozmetadla s jedno i vícekomorovým systémem vybavená palubním počítačem a GPS - jsou schopna regulačními prvky ovládat akční členy aplikátoru podle požadavků vztažených k poloze a na základě aplikačních map uskutečňovat diferencované dávkování hnojiv podle stavu monitorovaných údajů na jednotlivých lokalitách pozemků (výnos, obsah živin a další údaje) a uplatňované strategie hnojení a řízení výživy rostlin,

· možnosti monitorování výnosů na jednotlivých částech pozemků, především u obilovin a řepky,

· dostatek kvalitních hnojiv, umožňující přesné a rovnoměrné rozmetání.

U nás jsou podmínky pro precizní hnojení i celé hospodaření zvýrazněny ještě dvěma skutečnostmi:

· existencí větších honů (v rámci evropských podmínek), které byly vytvořeny z menších a často velmi rozdílných pozemků - větší celky jednak zvyšují pravděpodobnost výraznější heterogenity půdních vlastností, ale na druhé straně umožňují lepší využití výkonné techniky. Je pochopitelné, že na pozemcích s výměrou pod 5 ha bude tento systém hnojení obtížněji využitelný, zvláště na vyrovnaných stanovištích, které se většinou vyskytují více v příznivějších podmínkách republiky, hlavně v řepařské výrobní oblasti,

· pestřejší geologické, pedologické, hydrologické a klimatické podmínky a členitější terén nutně dávají předpoklady vyšší heterogenity půdních vlastností, včetně živinného režimu a biologické činnosti, zvláště ve vyšších polohách, které by měly být respektovány.

Systém precizního hnojení (i celého hospodaření) je plně v souladu s tzv. “trvale udržitelným rozvojem” - lépe udržitelným životem a rozvojem venkova, umožňující šetrnější hospodaření v krajině.

Pochopitelně v současné době je to do jisté míry i “módní” směr a často je prezentován některými propagátory jako systém, který vyřeší všechno a výrazně zlepší a zlevní produkci - tedy dosti značné přeceňování. Na druhé straně se však můžeme setkat i s opačnými názory - vše je vyřešeno - jedná se o technickou otázku a není potřeba rozsáhlejšího výzkumu v této oblasti. Tak, jak to většinou bývá, skutečná realita je v rámci těchto extrémů.

Lze zcela jednoznačně konstatovat, že nová zemědělská technika bude stále více vybavována senzory, umožňujícími sběr dat o půdě, porostu i technice, palubními počítači s moderními řídícími a navigačními systémy. Naším úkolem musí být pro tuto techniku získat dostatek podkladů, aby mohla být plně využita a umožnila vytvářet dobré podmínky pro rostliny. Je velmi důležité podklady o stanovištích, vývinu porostů a všech faktorech, které ovlivňují rostliny, získat co nejlevněji a operativně, aby se mohlo předcházet stresovým stavům a omezení jejich možného nepříznivého působení na výnos a kvalitu produkce. Nejedná se jen o získávání dostatku věrohodných podkladů, ale i jejich vyhodnocování a vypracování programů pro tuto techniku dle našich podmínek a představ, které nemusejí vždy odpovídat zahraničním představám. Většinou jsou z pohledu výživy rostlin řešeny a zveřejňovány údaje o heterogenitě půdních vlastností, především pedologických a obsahu živin, a tím doporučováno diferencované hnojení (Franzen a Peck 1995, Borges a Mallario 1997, Penny et al. 1997, Brodský a Vaněk 1998, Haneklaus a Schnug 1998, Vaněk et al. 1999 aj.).

Cílem precizního hnojení v našich podmínkách musí být :

· dobré využití výnosového potenciálu stanoviště a vkládaných vstupů,

· přiměřená, kvalitní, vyrovnaná a levnější rostlinná produkce,

· postupné snižování (omezování) heterogenity dynamických prvků půdní úrodnosti, jako je pH, nasycenost sorpčního komplexu, obsah organické hmoty v půdě, obsah přijatelného P, K, Mg, a dosažení, případně udržení těchto hodnot na efektivní úrovni na celém pozemku,

· šetrné hospodaření v krajině a omezení možného nepříznivého působení na životní prostředí.

Z hlediska výživy rostlin je podstatné, jakým způsobem jsou určovány dávky živin. Základním principem je tzv. “nahrazovací hnojení” (udržovací). Je to systém, který vychází z údajů o obsahu živin ve sklizené biomase - je v podstatě založen na znalosti chemického složení rostlin a výnosu, z nichž se vypočítá odběr živin plodinami z jednotky plochy, nejčastěji z ha. V podstatě se předpokládá hnojit takovou dávkou živiny, aby byl kryt její odběr. I když se jedná o základní způsob stanovení potřeby živin pro rostliny, a tím i určování dávek živin a poskytuje vlastně “nejpřesnější” podklady pro hnojení, je zřejmé, že neřeší všechny situace, které se mohou vyskytovat, především rozdílné obsahy přijatelných živin v půdě. Proto se tohoto principu využívá hlavně tam, kde nejsou údaje o obsahu přijatelných živin k dispozici, případně nejsou respektovány.

Pochopitelně bychom mohli diskutovat o tom, zda dávka živiny stanovená podle odběru rostlin zajistí potřebnou produkci s ohledem na obsah živiny v půdě, využití živin z hnojiv, sorpci, imobilizaci, ztráty apod., ale jako základní údaj je to hodnota velmi cenná. Samozřejmě je tento údaj plně vyhovující jen pro dobré a vyrovnané podmínky. Podle tohoto způsobu se hnojí pozemek např. s nízkým i dobrým obsahem některé živiny stejně. Při výraznější heterogenitě výnosu jsou v podstatě místa s vyšším výnosem “nedohnojená” a naopak místa s nízkým výnosem “přehnojována”, což vede i k nižší efektivnosti vkládaných prostředků.

Jestliže jsou k dispozici údaje o výnosech na jednotlivých lokalitách pozemku - výnosová mapa - lze usměrňovat do jisté míry dávkování hnojiva podle výnosových hodnot z minulých let. Ovšem ani údaje výnosových map není možné brát jako neměnnou hodnotu. Jednak se úseky rozdílných výnosů na pozemku v jednotlivých letech do jisté míry mohou měnit vlivem jiného průběhu povětrnostních podmínek roku, a tím i mnohdy jiného komplexního působení stanoviště na rostliny. Přitom je nutné si uvědomit, že rozdílnosti výnosu nejsou působeny jen podmínkami ovlivňující výživu rostlin. Pokud uvažujeme náhradu živin odebranou sklizněmi v delším časovém úseku, jsou údaje výnosových map dobrým podkladem pro bilancování potřeby a úhrady živin.

Je zřejmé, že právě sběr dat o výnosech (výnosové mapy) jsou značným pokrokem v usměrňování dávek hnojiv, a to nejen jako údaje pro vlastní hnojení, ale i pro následnou kontrolu uskutečněných agrotechnických opatření. I když výnosové mapy poskytují významné informace, je nutné vždy hledat nejvýznamnější faktory a jejich kombinace, ovlivňující dosažené výnosy na jednotlivých lokalitách pozemku. Jedná se v podstatě o hledání optimálních hodnot jednotlivých faktorů, případně nejslabšího článku v celém souboru, což je úkol obtížný, ale naprosto nezbytný.

Z uvedených skutečností je zřejmé, že přes významné klady hnojení podle výnosu plodin (udržovací hnojení) i při respektování údajů o výnosech na jednotlivých částech pozemků vede tento způsob hnojení v podstatě jen k úhradě odčerpaných živin z půdy, ale neřeší případné rozdílnosti v obsahu živin na jednotlivých lokalitách. Pokud jsou k dispozici údaje o obsahu živin v půdě, lze uvažovat o tzv. “diferencovaném hnojení”, které je založeno na poznatku, že na pozemku či jeho části, kde je přiměřený (efektivní) obsah živin (podle současného hodnocení obsahu přijatelných živin většinou obsah vyhovující až dobrý), je zapotřebí hnojit na úrovni odběru - tedy typické nahrazovací - udržovací hnojení. Na úsecích s vyšší zásobou živin mohou být aplikovány nižší dávky živin, a tak čerpány určité rezervy z půdních zásob, případně určité období danou živinou nehnojit. Naopak na úsecích s nízkým obsahem živin je zapotřebí zvýšit dávky té živiny, která nevykazuje potřebnou hodnotu (obr. 1).Diferenciace hnojení umožní přesunout část hnojiv z míst s vyšším obsahem živiny na místa s nižším obsahem, kde je lepší předpoklad dobrého působení a zároveň možného zvýšení, a tím i vyrovnání obsahu v půdě. Při současných ekonomických pohledech je zřejmé, že výraznější zvyšování obsahu živin nad efektivní hladinu není účelné (hnojíme především pro zajištění

stabilních a kvalitních sklizní).

1. Princip diferencovaného hnojení

Při respektování tohoto principu hnojení jsou vytvářeny předpoklady postupného vyrovnávání obsahů živin a celkového snížení heterogenity pozemků, čímž by vlastně převládalo hnojení založené na bilanci živin - tedy typické udržovací hnojení, jak je znázorněno na obr. 2 a byly vytvářeny předpoklady stabilních a kvalitních sklizní na celé ploše pozemků.

Diferenciace hnojení, a tím i období po kterém může dojít k posunu obsahu živin (zvýšení či snížení - přiblížení k optimálním hodnotám) a vyrovnání na jednotlivých pozemcích, je závislé na heterogenitě pozemků a výše použitých dávek. Je pochopitelné, že čím bude rozdíl mezi odběrem živin (udržovací dávkou) a skutečnou dávkou vyšší, tím je možné předpokládat rychlejší posun hodnot. V každém případě je nutné uvažovat s dlouhodobějším opatřením, která však zajistí také dlouhodobější stabilitu a prosperitu.

1.

2. Trendy diferencovaného hnojení

Při volbě systému hnojení je žádoucí vycházet z dlouhodobější strategie hospodaření. Mnohdy však rozhodují aspekty vlastnické a ekonomické. Dobrý hospodář dbá o vytváření či udržení dobrých parametrů půdní úrodnosti. Není to však činnost jednoduchá, jednorázová, ale systematická a dlouhodobá, vyžadující i dostatek prostředků, jejichž návratnost není okamžitá.

Princip diferencovaného hnojení je uplatnitelný především u živin, které jsou dobře sorbovány v půdě, jejich obsah v půdách je stabilní, nepodléhá rychlým změnám a pro zajištění převážné části produkce i její kvality je rozhodující právě jejich přiměřený obsah v půdě a naopak přímé hnojení nemůže většinou výrazněji výnos ovlivnit (nízké využití živin z hnojiv). Jedná se hlavně o fosfor, draslík a hořčík. Ovšem určení optimálních hladin těchto živin v našich půdách pro velmi různorodé podmínky není jednoduché - bude vyžadovat vyhodnocení rozsáhlých souborů výsledků analýz půd, půdních podmínek a výnosů plodin. Jako příklad lze uvést závislost výnosů plodin na hnojení P a obsahu přijatelného P (DL metoda) v půdě uvedené na obr. 3 (Scheffer a Schachtschabel 1992). Je zřejmé, že obsah přijatelného P okolo 40 mg P/kg zeminy je hranicí, kde výnos plodin není již ovlivňován fosforečným hnojením.

Vezmeme-li k tomu určitou rezervu (na méně příznivé podmínky, hlavně vlhkostní), tak efektivní hladina pro půdy v SRN je 40 - 60 mg P/kg zeminy. Je to stav, kdy stačí hnojením doplňovat odebrané živiny sklizní. Výraznější zvyšování obsahu P v půdě nad tuto hranici není většinou účelné - působí jako rezerva a může mít význam, zejména za méně příznivých podmínek pro příjem fosforu.

3. Vliv hnojení P a obsahu přijatelného P v půdě na výnosy plodin

(nehnojeno P = 100%)

Z uvedených možností diferencovaného hnojení je zřejmé, že ke hnojení jednotlivými živinami je nutné přistupovat individuálně.

Pro dusík musí platit především nahrazovací hnojení, které vychází z odběru N rostlinami a respektuje zdroje N, které se mohou na výživě rostlin podílet (půdní N, organická hnojiva, předplodiny a posklizňové zbytky). Vlastní optimalizace při základním hnojení může vycházet z analýz půd (obsah minerálního, případně mineralizovatelného N) a během vegetace navíc ze stavu porostů. Vývoj nových senzorů, umožňujících diferenciaci dávky dusíku podle zabarvení porostů naznačuje nové možnosti rychlé diagnostiky výživného stavu, a tím i aplikace potřebné dávky hnojiva.

Zcela jednoznačné využití diferencovaného hnojení je u fosforu, draslíku a hořčíku. Jsou to živiny, kterými se hnojí především půda, a pro optimalizaci a diferenciaci hnojení je kromě odběru živin rostlinami nutné využívat údaje o obsahu těchto živin v půdách. Je na uvážení hospodářů, služeb a ekonomické situaci, která z naznačených možností bude realizována.

Dobré využití diferencovaného hnojení je při aplikaci vápenatých hnojiv. Mělo by být důsledně uplatňováno z hlediska pH jednotlivých stanovišť a půdního druhu.

V každém případě je v současném období shromážděno již dostatek informací, které se dají v precizním hnojení uplatnit. Získávání nových podkladů by mělo být již plně tomuto systému podřízeno, i když je zatím nebude možné využít.

Použitá literatura je k dispozici u autorů.