Rozbor vlastností půdy různých technologií pěstování cukrovky

Rozbor některých mechanických a fyzikálních vlastností půdy v různých technologiích pěstování cukrovky

Analysis of some mechanical and physical properties of soil under sugar beet cultivation

W. Białczyk, L. Kordas, K. Pieczarka

Akademia Rolnicza we Wrocławiu

Summary: The paper presents the results of research on some mechanical and physical properties of soil for sugar beet cultivated using two different agrotechnologies. The properties under investigation were analysed during the growing season of sugar beet cultivated by traditional method and with no - tillage technology.

Key words: sugar beet, no- tillage technology, mechanical properties of soil, physical properties of soil, yield.

Souhrn: V příspěvku jsou představeny výsledky rozboru některých mechanických a fyzikálních vlastnosti půdy pro dvě technologie pěstovaní cukrovky. Tyto vlastnosti půdy byly kontrolovány během vegetace cukrovky na dvou pozemcích. Na prvním pozemku byla použita tradiční technologie pěstování cukrovky, a na druhém zjednodušená technologie pěstování, bez orby.

Klíčová slova: cukrovka, bezorebná technologie, mechanické vlastnosti půdy, fyzikální vlastnosti půdy, výnos.

Úvod

Růst intensifikace zemědělské výroby vždy znamená použití výkonnějších zemědělských strojů a traktorů. Tato moderní technika zaručuje dosažení požadovaných výkonů a zároveň minimalizaci výrobních nákladů. Bohužel tato moderní technika má velice negativní vliv na půdu. Je to způsobené velkým zatížením kol, které v současně využívaných traktorech a strojích dosahuje dokonce hodnot více než 30 - 50 kN. Jak velké jsou to hodnoty, svědčí průměrné tlaky vyvíjené na půdu, které mají v extrémních podmínkách hodnoty kolem 1 MPa. Tento tlak vyvíjený na půdu ničí kapilární systém, při čem je charakteristické to, že se ničí především velké kapiláry. To způsobuje, že se zmenšuje pórovitost půdy a voda se přemisťuje do malých kapilár, ve kterých je vodní potenciál tak velký, že to ztěžuje využití vody kořeny rostlin. Současně se velice prudce zmenšuje difúze kyslíku do půdy a z půdy ke kořenům. V takové situaci dýchací procesy způsobují rychlou spotřebu kyslíku v půdním vzduchu a součastně se uvolňuje oxid uhličitý. Zvětšuje se uvolňování etylénu, který má velice negativní vliv na růst kořenů rostlin. Obsah kyslíku se snižuje pod hranici 1 %, a růst kořenů v takových podmínkách není možný.

Dalším negativním jevem zavedení těžké mechanizace je prokluz, který je způsoben generováním hnacích sil. Součastně se používají traktory a samojízdné stroje, ve kterých hnací síly pod jednotlivými koly dosahují hodnot přes 50 kN. Prokluz znamená nejen energetickou ztrátu výkonu motoru. Prokluz znamená rovněž zvětšování kolmé deformace a růst valivého odporu.

Pro úplnou představu vzniklých ohrožení je třeba uvést příklad vyspělých států, ve kterých zemědělství je už nasyceno těžkou technikou. Energie vynaložená na kolmou a vodorovnou deformaci půdy za jeden rok v přepočtu na jeden hektar je možné získat ze spálení 500 - 600 kg motorové nafty. Tento příklad zdůrazňuje, že řešení těchto problémů má velký hospodářský význam. Takové množství motorové nafty umožní projetí kolem 15000 km osobním autem, nebo skoro 60 hodinný provoz traktoru s motorem o výkonu 50 kW (Haman, 1987).

V těchto vyspělých státech energie předaná do půdy během roku se pohybuje kolem 300 MJ/ha. Pro zdůraznění, jak velká energie je předaná do půdy pojezdovým ústrojím zemědělské techniky možno říct, že by umožnila zvedání celé orné vrstvy z tohoto hektaru půdy do výšky 20 m. Pokud se chceme zabývat efekty, tak je nutno představit si důsledky, jestli tuto vrstvu spustíme s takové výšky. Tímto způsobem si každý může představit všechny negativní jevy spojené s provozem těžké zemědělské techniky.

Cukrovka patří mezi ty plodiny, které vyžadují poměrně velké množství energie na všechny agronomické zásahy a sklizeň, ale rovněž na předseťovou přípravu půdy. Cukrovka je zároveň takovou plodinou, jejíž podíl v osevním postupu se systematicky zmenšuje. Tento problém je velice složitý, a zdá se, že je to způsobeno rovněž tím, že pěstování cukrovky je velice tradiční a nejsou zavaděny úsporné, z ekonomického hlediska, technologie pěstovaní. Zavádění takových technologií musí být pochopitelně oceňováno především z hlediska hektarových výnosů, a ohrožení úrodnosti půdy.

Na Agronomické fakultě Zemědělské University ve Wroclawi se už několik let realizuje vědecký výzkum nad ekonomickými technologiemi pěstování cukrovky, které jsou založeny na vyloučení orby. V rámci výzkumu je prováděn rozbor mechanických a fyzikálních vlastností půdy.

Cíl a metoda

Cílem vědeckého výzkumu bylo určení, jaký vliv má zjednodušená agrotechnika na změnu některých fyzikálních a mechanických vlastností půdy. Dalším cílem bylo sledování dynamiky změn těchto vlastností v průběhu vegetace rostlin. Cílem výzkumu je rovněž prokázat, zda mnoholeté vynechání orby může mít nepříznivý vliv nejen na vlastnosti půdy ale především, zda se projeví poklesem hektarových výnosu. K fyzikál-ním parametrům popisujícím stav půdy zahrnujeme pórovitost a měrnou hmotnost. K mechanickým parametrům popisujícím stav půdy zahrnujeme půdní odpor měřený penetrometrem a maximální smykové napětí. Cíl měření pórovitosti a měrné hmotnosti je samozřejmý. Cílem měření jmenovaných mechanických vlastností bylo prokázat, jakým způsobem zjednodušená agrotechnika může ovlivnit tahové vlastnosti traktoru.

Tento výzkumný problém je realizován na pozemcích lokalizovaných na školním statku RZD Swojec u Wroclavi. Půda je klasifikovaná do třídy VI a, je to komplex žitný výborný. Před zahájením výzkumu obsah jednotlivých živin v půdě byl následují-cí: N 91,7 - 98,3, P 118,5 - 120,1, K 36,2-39,4 mg/100 g, pH v KCl - 6,1. Výzkum byl zahájen v roce 1994. Jeho cílem bylo stanovení výnosu různých plodin při různých systémech pěstování a přípravy půdy. V tabulce č.1 jsou uvedeny hlavní rozdíly mezi jednotlivými způsoby pěstování cukrovky a ostatních plodin (T-1 tradiční agrotechnika, B-II bezorebná agrotechnika). V tabulce č.2 je uveden osevní postup, pro I a II rotaci. V tomto příspěvku jsou uvedeny výsledky jen pro cukrovku.

Tabulka č. 1 Agrotechnické zásahy. (I rotace)

(II rotace)

Tabulka č. 2. Osevní postup

V roce 1999 byla vyseta cukrovka odrůdy Jupiter v rozteči 18 x 45 cm. Použito hnojení NPK v množství 120/85/90 kg, s tím, že na jaře bylo aplikováno N 60/60 kg/ha. Na jaře byl rovněž aplikován Roundup v množství 2 l/ha, jak rovněž 4 kg síranu amonného.

Mezi sledovanými fyzikálními parametry půdy byly pórovitost a měrná hmotnost. Měření půdního odporu bylo realizováno penetrometrem, kterého funkční schéma je znázorněno na obr. č.1. Výsledky měření penetrometrem byly přepočteny na penetrační energii v J/cm2. Byl použit penetrometr s kuželem o vrcholovém úhlu 600 a ploše základní kružnice rovné 1 cm2. Tento půdní odpor byl měřen až do hloubky 0,25 m. Měření maximálního smykového napětí bylo prováděno pomocí velmi jednoduchého přístroje VANE H-60, kterého schéma je na obr. č.2. Tato měření byla realizována až do hloubky 0,15 m.

Obr. č. 1. Penetrometr s elektropohonem. Obr. č. 2. Tester VANE H-60 pro měření maximálních smykových napětí.

Výsledky měření penetračního odporu půdy a maximálního smykového napětí dávají představu o trakčních vlastnostech půdy a tím rovněž o možnostech generování tečné síly pod koly traktoru. Je potřeba připomenout, že lepší trakční vlastnosti půdy vždy znamenají generování tahové síly při menších prokluzech, tzn. při menších ztrátách. Všechna měření byla realizována v několika termínech. V tomto příspěvku jsou publikovány výsledky měření z dubna, (ještě před vysetím cukrovky), a z října (ještě před sklizní).

Výsledky a diskuse

Na obr. č. 3 a 4 jsou znázorněný výsledky měření pórovitosti a objemové hmotnosti půdy.

Výsledky měření zdůrazňují, že vynechání orby, která ještě dnes je chápana jako hlavní zúrodňující agrotechnický zákrok, nezpůsobuje očekávané změny některých fyzikálních vlastností půdy. Zároveň rozdíly mezi objemovou hmotností a pórovitostí pro zkoumané způsoby pěstování cukrovky jsou jen nepatrné i nepřesahují hodnotu 5 %. Je to určitě způsobeno vysetím meziplodiny, která velice účinně ovlivnila jak pórovitost, tak rovněž měrnou hmotnost.

Na obr č.5 a 6 jsou znázorněny výsledky měření penetrační energie a maximálního smykového napětí ve sledovaných technologiích.

Výsledky měření těchto mechanických vlastností půdy ukazují, že vynechání orby nemá takový negativní vliv na půdu, jak se všeobecně očekává. Nelze rovněž očekávat podstatné změny trakčních vlastností půdy. Je třeba zdůraznit, ze rozdíly penetrační energie, jak rovněž maximálního smykové napětí ve sledovaných způsobech pěstování cukrovky byly vždy větší v záři než v dubnu. Tuto skutečnost lze vysvětlit následovně: nakypřená půda při tradiční agrotechnice během celého vegetačního období byla intenzivně udusávaná koly těžké zemědělské techniky a sledované mechanické vlastností se dynamicky měnily, zatímco stav půdy v bezorební agrotechnice byl stabilizovaný už pět let. Je třeba podotknout, že na naměřené hodnoty mělo vliv vysetí meziplodiny, která má zúrodňující účinek pro půdu.

V roce 1999 byly dosaženy následující výnosy v přepočtu na jeden hektar. V tradiční agrotechnice byl výnos cukrovky 60,6 t/ha a v bezorební agrotechnice 58,2 t/ha. Rozdíl výnosů vznikl především menším počtem rostlin, co bylo způsobeno špatným vyklíčením semen. Rozdíl dosažených výnosů menší než 5 % ukazuje, že snížení výnosů nebylo tak velké, jak by se mohlo všeobecně očekávat.

Závěr

Výsledky výzkumů z 1999 roku svědčí o tom, že pěstovaní cukrovky s použitím zjednodušené agrotechniky, tzn. s vynecháním orby se nemusí projevit velkým poklesem hektarových výnosů a nepříznivou změnou sledovaných fyzikálních a mechanických vlastností půdy. Dosavadní výzkum prokázal, že velká pozornost se musí věnovat zdokonalovaní strojů pro přímé setí cukrovky tak, aby se docílilo lepší vzcházivosti vysetých semen. Dosavadní výsledky v pěstování s použitím bezorební agrotechniky svědčí o tom, že je to velice zajímavý a zároveň účinný způsob zmenšování výrobních nákladů.

Obr. č.3. Výsledky měření pórovitosti půdy. Obr. č. 4. Výsledky měření objemové hmotnosti půdy.

Obr. č. 5. Výsledky měření penetrační energie. Obr. č. 6. Výsledky měření maximálního smykového napětí.

Literatura.

Haman J. Agroekologiczne aspekty mechanizacji rolnictwa. Nauka Polska nr 6, 1987. PL ISSN 0026 - 1271.

Adresa prvního autora

Sborník z konference “Řepařství 2000” pořádané Katedrou rostlinné výroby AF ČZU v Praze 23.2.2000