MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2013
MAREK DĚCHTĚRENKO
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a enviromentální techniky
Energetická náročnost výroby kukuřičné siláže Bakalářská práce
Vedoucí práce: Ing. Jiří Pospíšil, CSc.
Vypracoval: Marek Děchtěrenko
Brno 2013
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Energetická náročnost výroby kukuřičné siláže vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne ………………………………………….. podpis studenta………………………………
PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Jiřímu Pospíšilovi, CSc. za jeho cenné odborné rady, vstřícnost, pomoc a čas, který mi věnoval při zpracování této bakalářské práce. Dále bych chtěl poděkovat všem, kteří mi poskytli potřebné informace pro tuto bakalářskou práci.
Abstrakt Bakalářská práce na téma Energetická náročnost výroby kukuřičné siláže pojednává o problematice pěstování kukuřičné siláže. Je zde uveden význam pěstování kukuřice na siláž a hlavní možnosti jejího využití. Jsou popsány pracovní operace, které jsou při pěstování používány včetně energetické náročnosti a charakteristik strojů, které se při zpracování půdy, hnojení, setí a sklizni používají. Práce je dále zaměřena na problematiku sestavování technologických linek, které se od sebe vzájemně odlišují intenzitou zpracování půdy. V závěru práce jsou vytvořeny dvě vzorové technologické linky a je provedeno jejich porovnání z hlediska spotřeby paliva a potřeby lidské práce. Klíčová slova: -
sklizeň, náročnost, technologie, linka, kukuřice, půda, zpracování, energie
Abstract The bachelor thesis on the topic Energy intensity of production of corn silage describes the issue of cultivation of corn silage. There is adduced here the importance of maize for silage and the main possibilities of its use. They are described the working operations that are used in the cultivation, including energy performance and characteristics of machines that are used in tillage, fertilizing, seeding and harvesting. The work is also focused on the issue of establishing of production lines, which differ from each other by the tillage intensity. In conclusion, there are made two samples of the technological lines and their comparison is done in terms of fuel consumption and the need for human labor. Keywords: -
harvest, consumption, technology, line, maize, soil, processing, energy
Obsah 1
Úvod.......................................................................................................................... 8
2
Cíl práce .................................................................................................................. 11
3
Agrotechnika pěstování kukuřice ........................................................................... 12 3.1
Hnojení ............................................................................................................. 13
3.1.1
Stroje pro aplikaci chlévského hnoje ........................................................ 14
3.1.2
Stroje pro aplikaci kejdy ........................................................................... 17
3.1.3
Stroje pro aplikaci digestátu z BPS........................................................... 18
3.2
Zpracování půdy ke kukuřici ........................................................................... 19
3.2.1
Tradiční technologie zpracování půdy ...................................................... 19
3.2.1.1 3.2.2
Minimalizační a půdoochranné technologie zpracování půdy ................. 21
3.2.2.1 3.3
Stroje pro setí kukuřice ............................................................................. 31
3.3.1.1
Výsevní mechanismy přesných secích strojů .................................... 32
Sklizeň silážní kukuřice ................................................................................... 34
3.4.1
3.5
Technika pro minimalizační zpracování půdy .................................. 25
Zakládání porostů kukuřice .............................................................................. 29
3.3.1
3.4
Orební technika-pluhy ....................................................................... 20
Stroje pro sklizeň silážní kukuřice – sklízecí řezačky .............................. 34
3.4.1.1
Rozdělení sklízecích řezaček ............................................................. 34
3.4.1.2
Adaptéry samojízdných sklízecích řezaček ....................................... 36
Dopravní prostředky pro odvoz kukuřičné siláže ............................................ 38
3.5.1
Traktorová dopravní technika ................................................................... 38
3.5.2 3.6
Automobilová dopravní technika.............................................................. 39
Konzervace a skladování kukuřičné siláže ...................................................... 39
3.6.1
Silážní žlaby.............................................................................................. 39
3.6.2
Silážní vaky............................................................................................... 40
3.6.2.1 4
Stroje pro silážování do vaků – plnící stroje ..................................... 41
Porovnání energetické náročnosti technologických linek ...................................... 42 4.1
Metodika porovnání ......................................................................................... 42
4.2
Technologické linky ......................................................................................... 43
4.3
Porovnání jednotlivých linek ........................................................................... 45
4.3.1
Struktura spotřeby paliva a lidské práce ................................................... 46
4.3.1.1
Struktura spotřeby paliva ................................................................... 47
4.3.1.2
Struktura potřeby lidské práce ........................................................... 48
5
Závěr ....................................................................................................................... 49
6
Použitá literatura ..................................................................................................... 51
7
Seznam obrázků ...................................................................................................... 54
8
Seznam tabulek ....................................................................................................... 55
1 ÚVOD Kukuřice setá (Zea mays L.) je plodina, která má velmi široké spektrum využití. Své uplatnění nachází jako potravina pro lidi. Je jednou z hlavních složek krmné dávky pro skot a v neposlední řadě je také využívána v dnešní době jako energetická plodina pro bioplynové stanice. Kukuřice se sklízí buď na zrno klasickými sklízecími mlátičkami, nebo na siláž, kdy je sklizeň prováděna sklízecími řezačkami. Další metody sklizně jsou způsoby dělené sklizně kukuřice s využitím palice, respektive jejich částí (LKS, CCM). Tato práce je zaměřena na pěstování kukuřičné siláže a ostatní metody budou zmíněny pouze okrajově. Kukuřičná siláž sehrává důležitou stabilizační úlohu v krmné dávce skotu. Jedná se zde o nejvýznamnější sacharidové krmivo, které často tvoří až 50% podíl sušiny v krmné dávce, přičemž v krmné dávce dojnic se množství silážní kukuřice pohybuje zpravidla okolo 15 kg. První existence kukuřice se datuje někdy mezi lety 4000-3000 před naším letopočtem. Podle nejpravděpodobnější hypotézy vznikla z planě rostoucí trávyteosintu, která tehdy divoce rostla na území dnešního Mexika a Nového Mexika ve Spojených státech. Do Evropy byla kukuřice dovezena jako nová plodina v 16. století Kryštofem Kolumbusem, který ji přivezl do Španělska, odkud se začala rozšiřovat téměř do celé Evropy. Naše národy údajně seznámili s kukuřicí Romové, kteří ji na jižní Slovensko a Moravu přenesli patrně z Turecka a Rumunska. Množení palic se od 16. století až do roku 1930 provádělo výhradně výběrem největších palic. Teprve v roce 1930 byl na území Spojených států zahájen výzkum kukuřice a šlechtění hybridů. Pro svoji výživnost se tato plodina rozšířila do celého světa. (Kůst, 2010) Novodobá historie pěstování kukuřice se v České republice začala psát přibližně od začátku 20. století, ovšem větší rozšíření osevních ploch nastalo až v 60. letech minulého století, kdy se kukuřice začala pěstovat na siláž jako součást objemné dávky krmiva pro skot. V 90. letech se situace začala pozvolna měnit z důvodu snižování stavu skotu, kdy se na úkor silážní kukuřice začala více pěstovat kukuřice na zrno. Pokles osevních ploch silážní kukuřice probíhal přibližně do roku 2007, kdy došlo ke stagnaci ploch se silážní kukuřicí. Příčinou této změny se stalo rozšiřování výstavby bioplynových stanic, ve kterých začali zemědělci z kukuřičné siláže vyrábět bioplyn pro výrobu elektrické energie. Výroba elektřiny začala mít pro zemědělce velké kouzlo, 8
protože tímto procesem dokázali kontrolovat uzavřený cyklus od prvovýroby až po prodej konečného výrobku. I když se vlivem bioplynových stanic plochy pěstované kukuřice na siláž zvětšují, stále nedosáhly takové výměry jako na začátku 90. let, kdy výměra kukuřice pěstované na siláž byla okolo 300 000 hektarů. Vývoj osevních ploch se silážní kukuřicí v posledních osmi letech je patrný z obr. 1
Obr. 1 Osevní plochy silážní kukuřice v letech 2005 – 2012 (www.czso.cz)
Morfologie Kukuřice patří do čeledi lipnicovitých (Poaceae). Rostliny dorůstají výšky přes 2,5m. Kořeny rostliny pronikají do hloubky 1,5–3,0m. Při vysoké hladině spodní vody sahá kořenový systém do hloubky 0,3–0,4m. Převážná část je rozložena v orniční vrstvě. U stébel se z nadzemních uzlů vytvářejí vzdušné kořeny, které pomáhají zužitkovat vláhu v druhé polovině vegetace a chrání rostlinu před poleháním. Stébla mají 8-10 článků. Počet nadzemních článků je dán hybridem. Na celkovém výnosu se stébla podílejí z 30 až 50%. Listy jsou uspořádány vstřícně. Stejně jako u dalších druhů čeledi Poaceae je stéblo obepínáno listovou pochvou. Listová čepel je tenká, má vystouplou hlavní žilku a je mělce zvlněná. Počet listů je dán hybridem. U raných hybridů je počet listů menší než u hybridů pozdních. Na celkovém výnosu se listy podílejí z 10-15%. Podle postavení listu k povrchu půdy rozeznáváme typ s horizontálně postaveným listem (planofilní) a s vertikálně postaveným listem (erektofilní). Květy jsou jednopohlavní. Samičím 9
květenstvím je palice (klas), který vyrůstá ve střední části rostliny. Samčím květenstvím je lata, která vyrůstá z posledního článku stébla. Palice je tvořena vřetenem. Vřeteno má podélně uspořádané jamky, do kterých přisedají klásky. Klásky jsou dvoukvěté (jeden klásek je plodný a druhý neplodný). Vřeteno palice je i s klásky obaleno listeny. Obilka je bez rýhy. Její tvar a charakter endospermu závisí na poddruhu. Hmotnost tisíce semen (HTS) se u kukuřice pohybuje v rozmezí 300-350 g. (Skládanka, 2006)
Obr. 2 Samčí květenství – lata (Skládanka, 2006)
Obr. 3 Samičí květenství - palice, klasy (Skládanka, 2006)
10
2 CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce na téma Energetická náročnost výroby kukuřičné siláže je popsat jednotlivé pracovní operace, které se provádějí při pěstování kukuřičné siláže a porovnání spotřeby nafty a potřeby lidské práce u vybraných technologických linek používaných při pěstování.
11
3
AGROTECHNIKA PĚSTOVÁNÍ KUKUŘICE
Sestavení technologických linek a správné provedení agrotechnických operací má zásadní vliv na rentabilitu pěstování kukuřičné siláže. Obecně platí, že celý proces pěstování kukuřice na siláž je možno rozdělit na několik základních pracovních úseků, do kterých spadají jednotlivé dílčí pracovní operace. Pracovní operace jsou zařazovány do technologických linek. Složení těchto linek se liší u každého pěstitele dle jeho konkrétních agrotechnických požadavků. Hlavní odlišností bývá zpracování půdy a na to přímo navazující setí.
Základní pracovní úseky Hnojení a chemická ochrana rostlin chlévský hnůj kejda organické hnojivo z BPS tuhá minerální hnojiva chemická regulace plevelů Základní zpracování půdy s obracením půdní skývy - orba sskývyskývy(orba) bez obracení půdní skývy – minimalizační technologie Setí přímé setí do nezpracované půdy setí do předem připravené půdy Sklizeň traktorové sklízecí řezačky samojízdné sklízecí řezačky Odvoz a uložení sklizené hmoty odvozové prostředky silážní jámy silážní vaky Obr. 4 Základní pracovní úseky při pěstování kukuřice 12
3.1 Hnojení Při pěstování kukuřice se k hnojení, zvláště na půdách s nižší úrodností běžně používají organická hnojiva. Na hektar se běžně aplikuje do 40 t chlévského hnoje. Aplikace je lepší většinou na podzim, ale na lehkých půdách lze tolerovat i jarní hnojení. Na dobře zásobených půdách stačí dávka okolo 40 t hnoje, s výjimkou dusíku, zabezpečit potřebu živin pro porost kukuřice. Použití močůvky je vhodné zejména v jarním období před přípravou půdy. Podle obsahu dusíku se dávka pohybuje v rozmezí 40 - 70 t na ha. Pro využití kejdy je kukuřice jednou z nejvhodnějších plodin. Kejda je částečně prokvašená směs pevných a tekutých výkalů zředěná s vodou. Vzniká v bezstelivových provozech. Můžeme ji aplikovat v podzimním i jarním období, případně ji můžeme využít i k přihnojování během vegetace. Kvalita kejdy a podmínky její aplikace mají hlavní vliv na její agrochemický účinek. O termínu aplikace rozhodují půdní podmínky, kdy podzimní aplikace je výhodnější na středních a těžších půdách a aplikace v jarním aplikačním období na půdách lehčích. Doporučené dávky kejdy podle termínu aplikace jsou v tab. 1. (Kulovaná, 2001) Tab. 1 Doporučené dávky kejdy (Kulovaná, 2001) Dávky (t.ha-1)
Termín aplikace skot
prasata
drůbež
na podzim
80-90
55-60
25-30
na jaře
70-80
50-55
20-25
Dalším hnojivem, které lze použít při pěstování kukuřice je digestát. Digestát je vedlejším produktem zemědělských bioplynových stanic. Vzniká anaerobní fermentací při výrobě bioplynu ze statkových hnojiv a objemných krmiv. Tento druh digestátu je ve vyhlášce, o stanovení požadavků na hnojiva, definován jako organické hnojivo. Z hlediska obsahu živin se digestát podobá kejdě, která se liší pouze formou dusíku. Svým vysokým obsahem amoniakálního dusíku působí jako hnojivo se superrychlým účinkem na rostlinu, kdy se již několik dnů po aplikaci projeví na porostu výrazný efekt hnojení. Svým obsahem živin je digestát ceněn jako kvalitní kompletní hnojivo se schopností pokrýt většinu potřeby živin kukuřice. Nevýhodou digestátu je minimální dodávání organických látek do půdy, proto je vhodné kombinovat hnojení digestátem se 13
slámou, posklizňovými zbytky kukuřice, popřípadě zeleným hnojením. Možnosti použití se podobají možnostem aplikace kejdy. Dávka na hektar se počítá podle celkové potřeby dusíku. (Lošák, 2010) 3.1.1 Stroje pro aplikaci chlévského hnoje Chlévský hnůj se aplikuje rozmetadly hnoje a kompostu. Úkolem rozmetadla je rovnoměrně rozdělovat hnůj, rašelinu, kompost nebo jinou organickou hmotu na povrch půdy. Činnost pracovních ústrojí je ovlivňována do velké míry vlastnostmi hnoje, zvláště jeho složením, stupněm zralosti, vlhkostí a objemovou hmotností. Pracovní postup při aplikaci chlévského hnoje je charakteristický velkým objemem prací při relativně krátkém agrotechnickém termínů.
Obr. 5 Aplikace chlévského hnoje (www.crs-marketing.cz) Z agrotechnického hlediska je hlavním požadavkem na rozmetadla zajištění optimální velikosti částic rozmetaného hnoje a jeho rovnoměrné rozmetání na povrch půdy. Nerovnoměrnost by v podélném ani příčném směru neměla být větší než 30%. Dalším požadavkem na rozmetadla je univerzálnost konstrukčního řešení, při kterém se rozmetadlo může mimo aplikace hnoje a kompostu využít i pro dopravu různých zemědělských materiálů. Nejčastěji jsou rozmetadla řešena jako traktorové návěsy s jednoduchou nápravou nebo pro větší nosnosti se používají nápravy tandemové a tridemové. Druhou možností je využití systému výměnných nástaveb na automobilové podvozky, případně na 14
speciální nosiče nástaveb. Podle způsobu použití se mohou rozdělit na rozmetadla jednoúčelová a univerzální. U jednoúčelových rozmetadel je rozmetací mechanismus nedílnou součástí stroje, zatímco u univerzálních se jedná o dopravní prostředek, k němuž lze rozmetací mechanismus namontovat podle potřeby. Základní části rozmetadla jsou: Ložný prostor, dopravní ústrojí, rozmetací ústrojí, pohon stroje. Samotný pracovní proces se může rozdělit do dvou částí – přísun materiálu k rozmetacímu ústrojí a vlastní rozmetání. K rozmetacímu ústrojí dopravu nejčastěji zajišťuje dvojice řetězových podlahových dopravníků. Pohon dopravníků může být řešen třemi možnými způsoby. První možností je využití rohatkového mechanismu. Je to jednoduchý způsob, který je charakteristický přerušovaným pohybem dopravníku, takže materiál je dopravován nekontinuálně. Druhá možnost je osazení pohonu dopravníku několika stupňovou mechanickou převodovkou. Zde je již zaručen plynulý pohyb dopravníku a tedy i rovnoměrná doprava materiálu k rozmetacímu ústrojí. Z důvodu možnosti změny dávky hnoje musí být u převodovky řazení převodových stupňů. Třetí možnost pohonu je použití rotačního hydromotoru. V tomto případě je zaručena plynulost pohybu, rychlost je možné regulovat zcela plynule v celém rozsahu otáček. U reverzačního hydromotoru lze zařadit i zpětný chod. U strojů pro hnojení pevnými statkovými hnojivy již v posledních letech k výrazným inovacím nedochází. Konstrukce a principy aplikačních mechanismů tuhých statkových hnojiv mají již odzkoušená a zaběhlá řešení, a proto se objevují pouze jejich případná vylepšení pro zkvalitnění rovnoměrnosti aplikace po celé šíři pracovního záběru. (Mašek, 2011)
15
Rozdělení rozmetadel podle: Energetického prostředku traktorové přívěsné návěsné automobilové (výměnné adaptéry) samojízdné (výměnné adaptéry) Rozmetacího ústrojí bubnové svislé vodorovné šikmé bubny s vytrhávacími hřeby lopatkové cepové Dopravy hnoje pohyb hnoje k rozmetacímu ústrojí pohyb rozmetacího ústrojí k hnoji Obr. 6 Základní rozdělení rozmetadel hnoje (Červinka, 2010) Tab. 2 Energetická náročnost - aplikace chlévského hnoje (Kavka a kol., 2008) Souprava Traktor 110 kW + rozmetadlo hnoje 10 t Traktor 150 kW + rozmetadlo hnoje 14 t Samojízdné rozmetadlo hnoje
Dávka hnoje
Výkonnost
Spotřeba paliva
t.ha-1
t.h-1
ha.h-1
l.t-1
l.ha-1
40
20
0,5
0,7
28
40
25
0,63
0,6
24
40
33,3
0,83
0,5
20
16
3.1.2 Stroje pro aplikaci kejdy Pro aplikaci kejdy se většinou používají traktorové návěsy s objemem nádrže až 24 m3 a záběrem aplikačního až 27 m, popřípadě výměnné nástavby samojízdných strojů. Z důvodu vysokých objemů zásobních nádrží musí být podvozky vybaveny nízkotlakými pneumatikami, které i při vysoké hmotnosti stroje s plným zásobníkem minimalizují nežádoucí zhutnění půdy. Aplikaci kejdy můžeme provádět několika způsoby: prostým rozstřikem po povrchu půdy, hadicovým aplikátorem na povrch půdy, zapravením kejdy pomocí radličkového kypřiče nebo kotoučového aplikátoru pod povrch půdy.
Obr. 7 Způsoby aplikace kejdy (www.crs-marketing.cz, www.pichonindustries.com, www.katalog.zavesnatechnika.cz) Nejjednodušším řešením je aplikace prostým rozstřikem na povrch půdy. Nevýhoda této aplikace spočívá ve znečištění vrchní části rostlin aplikovaným materiálem, z tohoto důvodu není příliš vhodná k přihnojování v porostu kukuřice. Další nevýhodou je nerovnoměrnost aplikace a především velká ztráta živin, kvůli emisím čpavku, kterými se výživná hodnota dodaného hnojiva snižuje. Aplikace pomocí hadicového aplikátoru je mnohem výhodnější. U tohoto druhu aplikace je kejda z nádrže dopravena do hlavy rozdělovače. Rozdělovač rovnoměrně rozděluje tok kejdy k jednotlivým hadicím, které ji přivádějí na povrch půdy. Rozdělovače nejčastěji pracují na principu odstředivé síly. Zvýšení tlaku napomáhají rotační lopatky, které jsou umístěny uvnitř rozdělovače. Na konci lopatek jsou umístěny nože, které zabraňují ucpávání otvorů při aplikace hustých materiálů se zbytky krmiva. Jednotlivé aplikační hadice jsou umístěny na aplikačním rámu ve vzdálenost 25 až 35 cm. Tento druh aplikace vyniká vysokou příčnou rovnoměrností ohodnocenou variačním koeficientem do 5%. 17
Z hlediska ztrát živin je nejvhodnější aplikace kejdy zapravením pod povrch půdy radličkovým kypřičem nebo kotoučovým aplikátorem. Aplikační rám s radličkami nebo kotouči je připojen k podvozku stroje. Aplikační hadice jsou při tomto způsobu vedeny za slupici pod kypřící radličku a kejda je ukládána pod zvednutou skývu půdy. Tímto způsobem je zajištěna minimální ztráta živin emisemi, které jinak při aplikaci na povrch půdy vznikají. Pracovní šíře bývá 3 až 6m. U kotoučového aplikátoru je kotouč postaven ve směru jízdy, půdu nařízne a kejda je uložena do vytvořené spáry. Z důvodu menší potřeby tahové síly je šíře záběru větší než u radličkových kypřičů, většinou se pohybuje mezi 6 a 7m. (Mašek, 2011) Tab. 3 Energetická náročnost - aplikace kejdy (Kavka a kol., 2008) Souprava Traktor 80 kW + fekální návěs 6 t Traktor 120 kW + fekální návěs 10 t Traktor 120 kW + fekální návěs 10 t - hadicový aplikátor Samojízdný aplikátor kejdy - pod povrchová aplikace
Dávka kejdy
Výkonnost
Spotřeba paliva
t.ha-1
t.h-1
ha.h-1
l.t-1
l.ha-1
30
12,5
0,42
0,4
12
30
20
0,67
0,4
12
30
20
0,67
0,5
15
30
25
0,83
0,7
21
Při aplikaci kejdy je nutno dodržet několik zásad správného a efektivního použití. Hlavním předpokladem je zajištění dostatečné výměry orné půdy vhodné pro aplikaci. Pozemky by neměly být příliš svažité. Je nutné pravidelně kontrolovat obsah hlavních živin a obsah organické hmoty v kejdě. Pokud je to možné kombinovat aplikaci kejdy se zeleným hnojením nebo slámou a při aplikaci dodržet ustanovení nitrátové směrnice. (Mašek, 2011) 3.1.3 Stroje pro aplikaci digestátu z BPS Pro aplikaci digestátu z bioplynových stanic se používají stejné mechanizační prostředky jako při aplikaci kejdy. Způsob aplikace je také stejný. Odlišnost je pouze ve složení aplikovaného materiálu.
18
3.2 Zpracování půdy ke kukuřici Systém zpracování půdy je důležitou složkou pěstebních technologií u všech plodin. Pro kukuřici se v současné době nabízí široký výběr technologických postupů. Volbu pracovních postupů je nutné přizpůsobit stanovištním podmínkám, stavu půdy po sklizni předplodiny, zařazení kukuřice do osevního postupu včetně managementu posklizňových zbytků i dalším faktorům. V současné době se při pěstování kukuřice používají jak tradiční technologie zpracování půdy orbou, tak minimalizační technologie bez použití orby. Velice často jsou také minimalizační technologie požívány společně s pěstováním meziplodin. Tento pracovní postup spadá do kategorie půdoochranných technologií zpracování půdy. 3.2.1 Tradiční technologie zpracování půdy V našich podmínkách se zatím stále jedná o nejpoužívanější způsob pěstování kukuřice, kdy tradiční technologie s orbou převažují. Při pěstování kukuřice po obilninách předchází orbě podmítka, která se provádí v co nejkratší době po sklizni radličkovými nebo talířovými podmítači. Podmítka se provádí podle podmínek do hloubky 0,06 až 0,12 m. Po podmítce následuje střední orba do hloubky 0,22 až 0,25 m. Při pěstování po obilninách stačí hloubka orby menší, po okopaninách a kukuřici je zapotřebí provést orbu do větší hloubky. Při orbě se zpravidla do půdy zapravují organická a minerální hnojiva. Kvalitní orba by měla vytvořit takové podmínky, aby se vstupy na pozemek v jarním období minimalizovaly, z tohoto důvodu se doporučuje provést urovnání hrubé brázdy již na podzim. Jarní příprava půdy se zahajuje ihned, jakmile to půdní podmínky dovolí. Vhodná je dělená příprava půdy. V první fázi se pozemek urovná a nakypří povrch půdy, ve druhé fází se připraví seťové lůžko. Jarní příprava půdy pro kukuřici musí zabezpečit dostatek vzduchu pro vzejití osiva, rychlé prohřátí půdy a současně šetřit půdní vláhou. Hloubka přípravy půdy se volí podle hloubky setí. Při jarní přípravě je potřeba omezit vstupy na pozemek na minimum, připravit podmínky pro vzejití první vlny plevelů a následně je zlikvidovat. Podle potřeby se zapravují do půdy minerální hnojiva. Pro jarní přípravu se nejčastěji používají především brány společně se smykovou lištou. Dohromady zajistí během jednoho přejezdu urovnání hrubé brázdy a nakypření vrchní orniční vrstvy. K finální přípravě se
19
používají kombinátory nebo kompaktory, které připraví kvalitní seťové lůžko. (Zimolka a kol., 2008) Výhody: rychlé prohřívání půdy na jaře, nakypření dostatečné vrstvy ornice, snížení nákladů na chemickou ochranu, hlubší a rovnoměrné zapravení posklizňových zbytků do půdy, fytosanitární účinek. Nevýhody: vysoká pracovní a energetická náročnost, na svažitých pozemcích náchylnost k erozi, na lehkých půdách provzdušnění půdy, a tedy plýtvání vláhou. 3.2.1.1 Orební technika-pluhy Hlavním úkolem pluhu, při konvenčním zpracování půdy, je půdu obrátit, rozdrobit, provzdušnit a promísit ornici v celé šířce a hloubce záběru pracovních těles. Podle způsobu připojení pluhu k traktoru se pluhy rozdělují na: přívěsné, nesené, návěsné (polonesené). Podle možnosti klopení brázdové skývy: jednostranné, oboustranné. (Kumhála a kol., 2007)
Obr. 8 Oboustranný nesený pluh (www.kverneland.cz)
20
Tab. 4 Energetická náročnost – orba (Kavka a kol., 2008) Souprava Traktor 90 kW + oboustranný nesený pluh - 4 radl. Traktor 180 kW + oboustranný návěsný pluh - 7 radl.
Specifikace orby
Výkonnost
Spotřeba paliva
ha.h-1
l.h-1
l.ha-1
s úpravou brázdy zaorávka organických hnojiv
0,8 0,8 0,8
14 16,4 15,6
17,5 20,5 19,5
s úpravou brázdy zaorávka organických hnojiv
1,5 1,5 1,3
25,5 30 27,3
17 20 21
V českém zemědělství jsou používány především pluhy nesené a polonesené. U jednostranných pluhů dochází k obracení brázdové skývy vždy na pravou stranu, zatímco oboustranné pluhy mají jednu řadu s levostrannými orebními tělesy a druhou s pravostrannými. V závislosti na druhu použitého pluhu můžeme vykonávat několik způsobů orby. Jednostranné pluhy jsou určeny pro orbu do skladu a do rozoru. Oboustranné se používají pro orbu do roviny. Mezi hojně využívaná doplňková zařízení k pluhům patří hrudořezy, kotoučové válce, půdní pěch a cross kill válce. Jejich použitím se sníží enrgetická náročnost následné předseťové přípravy půdy a dojde k rychlejšímu obnovení půdní kapilarity. 3.2.2 Minimalizační a půdoochranné technologie zpracování půdy Při používání minimalizačních technologií převládají postupy s mělkým, případně středně hlubokým zpracováním půdy kypřením talířovým podmítačem nebo talířovými branami na podzim a mělkým kypřením na jaře před setím. K setí kukuřice jsou pak využívány speciální secí stroje, které umožňují aplikaci minerálních hnojiv pod povrch půdy. Tento způsob hnojení je označován jako hnojení pod patu. Minimalizačním technologiím zpracování půdy je přisuzován příznivý vliv redukce intenzity zpracování na kvalitu půdního prostředí. Z hlediska ochrany životního a půdního prostředí je významné především omezení eroze půdy a ztrát pohyblivých forem dusíku z půdního prostředí do podzemních vod. U systémů pěstování kukuřice s výsevem do meziplodin je navíc půda obohacována o jejich snadno rozložitelnou organickou hmotu, což se příznivě projevuje ve zvýšení mikrobiální aktivity půdy. Organická hmota z nadzemních částí rostlin a z kořenů dále zlepšuje fyzikální, zejména strukturální stav půdy. 21
Hospodaření s posklizňovými zbytky a různá intenzita zpracování půdy v závislosti na půdních a klimatických podmínkách má vliv na výsledné výnosy hmoty silážní kukuřice. V teplejších a sušších podmínkách je dosahováno stejných i vyšších výnosů po minimalizačních technologiích. Naproti tomu ve vlhčích a chladnějších podmínkách není většinou výnosová reakce kukuřice na snížení intenzity zpracování půdy tak příznivá.
Častým
problémem
při
užívání
minimalizačních
technologií
bývá
nedostatečné prohřívání půdy v chladnějším jarním období, zejména v době setí a v následných počátečních fázích růstu a vývoje. Nedostatečné prohřívání půdy oddaluje termín výsevu a zpomaluje vzcházení a počáteční růst. Tyto komplikace je možno částečně regulovat provedením hlubšího kypření v podzimním období nebo využitím hřebenové technologie výsevu kukuřice do hrůbků. (Zimolka a kol., 2008) Půdoochranné technologie Conservation tillage (ochranné zpracování půdy) – zahrnuje různé způsoby zpracování půdy bez orby a přímého setí do nezpracované půdy. Po zasetí zůstává nejméně 30% povrchu půdy pokryto posklizňovými zbytky. Minimum tillage/Reduced-tillage (minimální/redukované zpracování půdy) – minimální zpracování půdy, které je nutno provést k založení porostu plodin a regulaci zaplevelení, je omezeno na minimum. No-tillage (systém bez zpracování půdy) – jedná se o přímé setí. Tento termín je používán především v Severní Americe, ve Velké Británii se používá termín Direct-drilling (přímé setí). Strip-tillage (zpracování půdy v pásech) – půda se zpracovává v úzkých pruzích, do kterých je uloženo osivo i hnojivo. Půda mezi těmito pruhy zůstává mechanicky nezasažena. Ridge-tillage (zpracování půdy s vytvořením hrůbků) – po zasetí zůstává významná část rostlinných zbytků předplodiny na povrchu půdy. Vytvořené hrůbky mohou na pozemku zůstat i několik roků nebo mohou být každoročně obnovovány. (Páleníček, 2009) Výhody: zmenšení půdní eroze, zvýšení plošných výkonů a produktivity práce, zamezení poškození struktury půdy, 22
zvýšení obsahu půdní organické hmoty, lepší hospodaření s vodou, menší potřeba pracovní síly. Nevýhody: zvýšená potřeba pesticidů, pomalý rozklad organické hmoty, okyselování půdy, pomalejší prohřívání půdy v jarním období. Pěstování kukuřice po obilninách V případě zařazení kukuřice v osevním postupu po obilninách jsou u nás nejčastěji využívány technologické postupy s podmítkou, poté následuje mělké zpracování půdy, nebo hlubší kypření. Především v teplejších a sušších podmínkách se začíná uplatňovat postup s podmítkou a následnou likvidací vzniklého výdrolu a plevelů neselektivním herbicidem. Na jaře se provádí mělké zpracování půdy se zapravením tekutých organických hnojiv nebo minerálních hnojiv s následným výsevem kukuřice přesnými secími stroji. (Zimolka a kol., 2008) Pěstování kukuřice po kukuřici a okopaninách V případě pěstování kukuřice po okopaninách se využívají technologie mělkého podzimního zpracování půdy. Na jaře se mělkým zpracováním půdy zapraví minerální hnojiva a seje se přesnými secími stroji. U kukuřice pěstované po kukuřici je postup pěstování obdobný jako po okopaninách. Na podzim mělké zpracování půdy, většinou talířovým nářadím, kterým jsou do půdy zapraveny posklizňové zbytky kukuřice, případně organická nebo minerální hnojiva. Před prvotním zapravením posklizňových zbytků kukuřice je zapotřebí jejich dobré rozdrcení a rozvrstvení po povrchu pozemku mulčovacími stroji. Podle stavu pozemku v jarním období provádíme mělké zpracování půdy radličkovým nebo talířovým nářadím. V sušších podmínkách je aplikován postup s likvidací plevelů neselektivním herbicidem a následném setí bezorebným přesným secím strojem se současnou aplikací minerálních hnojiv pod povrch půdy. V krajním případě je možné využití technologii přímého setí do nezpracované půdy. V tomto případě se vynechává její zpracování na podzim i na jaře. Úskalí tohoto 23
postupu spočívá ve velkém množství posklizňových zbytků ležících na pozemku. Posklizňové zbytky komplikují kvalitní založení porostu, může dojít ke špatnému vzcházení porostu, půda je na jaře nedostatečně prohřívána a na pozemku dochází k většímu vzcházení plevelů. (Zimolka a kol., 2008) Pěstování kukuřice po meziplodinách Použití technologie s výsevem kukuřice do vymrzající nebo i přezimující, chemicky likvidované meziplodiny, je vhodné zejména na erozně ohrožených půdách. Hlavním cílem tohoto technologického postupu je ochrana půdy a životního prostředí. Na pozemcích, na kterých nebyla provedena orba, ale byla na nich zaseta vymrzající meziplodina, dochází na jaře k pomalejšímu prohřívání půdy v důsledku přítomnosti zbytků organické hmoty meziplodiny, vyšší objemové hmotnosti, vlhkosti, a tím i vyšší tepelné vodivosti půdy. Z tohoto důvodu může v některých letech dojít k oddálení termínu výsevu nebo ke zpomalení počátečního růstu kukuřice. Velké množství organické hmoty meziplodiny na povrchu půdy může způsobovat problémy s kvalitou setí i s ochranou proti plevelům. Při zakládáni porostu meziplodiny, je účelné zařadit po podmítce hlubší prokypření půdy s urovnáním povrchu a následným výsevem meziplodiny. Na jaře je většinou nutné aplikovat neselektivní herbicid a při setí speciálními secími stroji současně pod povrch zapravit minerální hnojiva. (Zimolka a kol., 2008) Možnosti založení porostu kukuřice do vymrzající nebo přezimující meziplodiny: mělké celoplošné zpracování půdy, předseťová příprava půdy, setí, přímý výsev kukuřice do vymrzlé nebo chemicky likvidované meziplodiny secími stroji pro přímé setí, prokypření půdy ve výsevném řádku – použití secích strojů s výsevem do pásů. Výsevy kukuřice do meziplodin se nejčastěji provádí při zařazování kukuřice v osevním postupu po obilninách, kdy se většinou pěstování meziplodin dobře daří. Při zařazení kukuřice po kukuřici nebo okopaninách mohou nastat problémy s pozdním založením porostu a vypěstováním meziplodiny. (Zimolka a kol., 2008)
24
3.2.2.1 Technika pro minimalizační zpracování půdy V dnešní době je na trhu k dispozici velké množství strojů na zpracování půdy, které lze využít v systémech konzervačního zpracování půdy bez orby. Stroje pro minimalizační zpracování půdy
S nepoháněnými
S poháněnými
pracovními orgány
pracovními orgány
kombinované
kombinované
stroje pro hlubší
rotavátory
rotační kypřiče
talířové kypřiče
radličkové
kypření bez
s vodorovnou
se svislou osou
kypřiče
obracení půdy
osou otáčení
otáčení
prutové brány
Obr. 9 Stroje pro minimalizační zpracování půdy (Kumhála a kol., 2007) Stroje pro mělké kypření půdy, které se používají v bezorebných systémech zpracování půdy, vykazují většinou vysokou univerzálnost. Díky svému konstrukčnímu řešení je možno některé typy použít i při konvenčním zpracování půdy s orbou jako podmítače nebo stroje pro přípravu půdy před setím kukuřice v jarním období. V půdoochranných systémech jsou využívané pro mělké kypření či opakované mělké kypření. Hlavním požadavkem na stroje a strojní soupravy pro mělké zpracování půdy je vysoká plošná výkonnost, která umožňuje provést operaci zpracování půdy a následné setí v optimálních agrotechnických termínech s ohledem na průběh počasí a stav půdy. (Kumhála a kol., 2007) Kombinované talířové kypřiče Kombinované talířové kypřiče umožňují dosažení vysoké plošné výkonnosti při první či opakované podmítce. Vysokou výkonnost umožňuje vysoká pojezdová rychlost, která se pohybuje okolo 12 km.h-1. Při prvním zpracování půdy talířové kypřiče zanechávají hřebenité dno pod zpracovávanou vrstvou, a proto je vhodné při opakovaném kypření změnit směr jízd soupravy šikmo na směr jízd při předcházející pracovní operaci. 25
Podmítače jsou vybaveny drobícími a utužovacími válci, takže není nutné zařazovat do technologické linky další stroj na úpravu povrchu půdy. Při půdoochranném zpracování půdy na lehkých půdách ohrožovaných erozí je kladen požadavek na zvýšený počet posklizňových zbytků zanechaných na povrchu půdy, čehož je talířovými kypřiči těžké dosáhnout, protože tyto stroje vynikají schopností zapravit velké množství organické hmoty. Z tohoto důvodu je pro půdoochranné systémy výhodnější použití radličkových kypřičů. Hlavní využití talířových kypřičů je v letních měsících při první podmítce po sklizni obilnin a řepky. Kvalita práce je závislá na kvalitě rozmetání posklizňových zbytků po povrchu půdy. Shluky nesebrané slámy, nesklizená polehlá sláma nebo podrcená sláma nerovnoměrně rozložená v pruzích výrazně zhoršuje kvalitu podmítky a následné založení porostu kukuřice v požadované kvalitě. U talířových brán, které mají rám uspořádaný do tvaru písmene X je možné vzájemnou polohu jednotlivých ramen v určitém rozmezí nastavovat, a tím měnit intenzitu zpracování půdy. (Kumhála a kol., 2007) Tab. 5 Energetická náročnost kypření - talířový kypřič (Kavka a kol., 2008) Souprava
Operace
Traktor 75 kW + talířový kypřič 3 m
Výkonnost
Spotřeba paliva
ha.h-1
l.h-1
l.ha-1
podmítka předseťová příprava
1,8 2,4
14,4 15,6
8 6,5
Traktor 150 kW + talířový kypřič 6 m
podmítka předseťová příprava
4 4,5
33,2 23,85
8,3 5,3
Traktor 185 kW + talířový kypřič 9 m
podmítka předseťová příprava
6,2 6,7
50,84 34,84
8,2 5,2
Kombinované radličkové kypřiče V konstrukci radličkových kypřičů určených pro mělké kypření je výrazným trendem používání šípových plochých podřezávacích radliček, které umožňují docílit rovnoměrné zpracování půdy při malé hloubce kypření (6-8cm). Konstrukční řešení u radličkových kypřičů přispívá k účinnému urovnávání půdy, což se příznivě projevuje při víceletém využívání technologií založených na mělkém zpracování půdy bez orby.
26
Typy radliček: dlátovitá - kypřící dlátovitá radlička může kypřit půdu až do hloubky 25cm. Půdu pouze načechrává, aniž by ji promísila. Způsob zpracování s tímto typem radličky šetří půdní vláhu, protože nedochází k vynášení vlhčích půdních částic z nižších vrstev půdy na povrch, kde se voda snadno vypařuje. Šířka radličky se pohybuje okolo 20mm (dle výrobce), šířka zpracovaného pásu je závislá na zahloubení radličky. U hloubkových kypřičů osazených dlátovitými radličkami dochází k rozrušení podbrázdí až do hloubky 45cm. Šířka dláta bývá okolo 80mm, oboustranná - kypřící oboustranná radlička je vybroušená na obou stranách a je ji tedy možno po otupení jedné strany na slupici otočit. Používá se pro kypření do hloubky 15cm, šípová - kypřící šípová radlička má masivní konstrukci a pro zvýšení kypřícího účinku má strmou pracovní plochu. Půdu kypří do hloubky 18cm, ale není schopna půdu obracet. Záběr radličky se pohybuje v rozmezí od 200 do 300mm. Broušení břitu radličky může být provedeno zespodu, shora, nebo z obou stran. Nejčastěji používané je spodní broušení, protože se při něm udržuje pracovní povrch radličky zcela hladký a nezalepuje se. (Kumhála a kol., 2007) Tab. 6 Energetická náročnost kypření - radličkový kypřič (Kavka a kol., 2008) Souprava
Operace
Traktor 80 kW + radličkový kypřič 3 m
Výkonnost
Spotřeba paliva
ha.h-1
l.h-1
l.ha-1
mělké kypření hluboké kypření
2 2,2
15 23,1
7,5 10,5
Traktor 165 kW + radličkový kypřič 6 m
mělké kypření hluboké kypření
4 4,2
29,2 43,26
7,3 10,3
Traktor 200 kW + radličkový kypřič 9 m
mělké kypření hluboké kypření
5,6 5,9
40,32 60,18
7,2 10,2
Prutové brány Prutové brány se používají z důvodu zvýšení nároků na plošnou rovnoměrnost rozptýlení podrcené slámy po povrchu půdy. Těžké prutové brány se záběrem až 15m a pojezdovou rychlostí až 15 km.h-1 umožňují včasné ošetření povrchu půdy ihned po sklizni plodiny, která je v osevním postupu zařazena před kukuřicí. Nejčastěji to bývá 27
obilnina, jejíž rozdrcené posklizňové zbytky jsou sklízecí mlátičkou rozmetány po povrchu půdy. Prutovými bránami se povrch půdy ošetří šikmo na směr jízd sklízecí mlátičky, čímž dosáhneme rovnoměrného rozptýlení posklizňových zbytků i v případě, že nastavení rozmetadla plev a drtiče sklízecí mlátičky nebylo ideální nebo při špatném rozmetání zbytků po ploše z důvodu nepříznivých povětrnostních podmínek při sklizni. Na těžších půdách se prutové brány používají k ničení plevelů a vzniklého výdrolu na již podmítnutém pozemku. Prutové brány se také s úspěchem používají při mechanickém ničení plevelů a rozrušování půdního škraloupu v průběhu vegetace kukuřice. Tím lze dosáhnout snížení spotřeby herbicidů za současného snížení ekologické zátěže životního prostředí a nákladů. (Kumhála a kol., 2007) Stroje pro hlubší kypření bez obracení půdy Použití strojů pro hlubší kypření půdy je typické pro půdoochranné technologie zpracování půdy. Hloubkové kypřiče půdu prokypří do hloubky srovnatelné s orbou, s minimálním narušením povrchu půdy a bez vytvoření nerovností. Používají se různé druhy kypřičů, které půdu zpracovávají do hloubky 30 až 50cm bez vynášení zeminy z hlubších vrstev na povrch půdy. Intenzita kypření je dána pracovní rychlostí stroje, vybavením kypřiče drobícím zařízením, ale především typem kypřících radlic. (Kumhála a kol., 2007) a) Dlátové kypřiče Dlátové kypřiče se šikmými slupicemi opatřenými ostřím půdu kypří podpovrchově s minimálním narušením jejího povrchu. Posklizňové zbytky jsou zanechávány na povrchu ornice. Při kypření dlátovými kypřiči je důležitým parametrem vlhkost. Při optimální vlhkosti se půda působením tlaku rozpadá na menší hrudky. Pokud je vlhkost příliš vysoká, půda se nedrobí, ale podléhá plastické deformaci. Pro tento způsob kypření je zapotřebí použít kypřič se šikmo postavenými slupicemi. Šikmo postavené slupice zabraňují vzniku výraznější rýhy při kypření půdy. Při práci tohoto stroje dochází ke zvedání celého odříznutého bloku zeminy, k jeho rozlamování a drobení. (Kumhála a kol., 2007)
28
Tab. 7 Energetická náročnost kypření - dlátový kypřič (Kavka a kol., 2008) Souprava Traktor 110 kW + dlátový kypřič 2 m Traktor 180 kW + dlátový kypřič 3,6 m
Výkonnost
Operace
Spotřeba paliva
ha.h-1
l.h-1
l.ha-1
podrývání
0.6
15
25
podrývání
1
25
25
b) Kypřič s podřezávacími šípovými radličkami s dláty Při práci tohoto kypřiče dochází k narušování povrchu půdy a rostlinných zbytků na jeho povrchu jen minimálně. Půda je pouze podřezávána, takže nedochází k promíchání podorničních vrstev s ornicí a zároveň je podřezáním narušován kořenový systém plevelů, což snižuje náklady na herbicidní ošetření. (Kumhála a kol., 2007)
3.3 Zakládání porostů kukuřice Správné založení porostu kukuřice je jedním ze základních předpokladů dosažení vysokého výnosu silážní kukuřice. Chyby při zakládání porostů lze následnými opatřeními korigovat jen velmi obtížně. Pokud se nepodaří dosáhnout optimálního počtu jedinců na jednotce plochy pro dané stanoviště, hybrid i užitkový směr, ovlivní se tak kvalita sklizeného produktu i množství výnosu. V současné době je využíváno několik technologických postupů pro založení porostu kukuřice. Vedle klasické technologie zakládání porostů do půdy připravené tradičním postupem existuje řada technologií využívajících minimalizační a půdoochranné postupy zpracování půdy, včetně setí do mulče a do nezpracované půdy. Základní předpoklady správného založení porostu: uskutečnění výsevu ve vhodném termínu, správný výsevek, rovnoměrné rozmístění rostlin na ploše, uložení osiva do optimální hloubky. Kukuřice se může vysévat v relativně širokém časovém rozpětí. Termín výsevu však musí být zvolen tak, aby se co nejlépe využila vhodná doba vegetačního období. Standardně se hranice začátku setí určuje podle teploty půdy (8 až 10 °C), která je zároveň optimální pro klíčení kukuřice. Kalendářně to odpovídá období přibližně od 29
poloviny dubna do poloviny května. Předčasný výsev před polovinou dubna může v chladnějších oblastech způsobit problémy se vzcházením rostlin. Při časném setí je nutné vybrat kvalitní osivo. Výhodné je zvolit mělké setí do hloubky 3 až 4 cm, z důvodu lepšího využití akumulovaného tepla v povrchové vrstvě ornice. Při opožděném výsevu po 15. květnu obvykle dochází ke snížení výnosu a prodloužení termínu dozrávání. (Zimolka a kol., 2008) Organizace porostu Doporučená meziřádková vzdálenost kukuřice je 70 až 75 cm. Při této vzdálenosti je zajištěn dostatek světla pro fotosyntézu, půda je dostatečně prohřívána a při sklizni dochází k minimálním ztrátám. Vzdálenost rostlin v řádku se pohybuje v rozmezí 12 až 30 cm. V současné době se začínají prosazovat nové možnosti organizace porostu kukuřice. Velmi často se prosazující alternativou, ke klasickému setí do řádků s meziřádkovou vzdáleností 75 cm, je setí kukuřice do dvojřádků se středem 0,75 m. Jedná se o intenzifikační postup, který je vhodný pouze pro pěstování kukuřice. Mnohem dynamičtějším rozvojem prochází setí plodin do úzkých řádků s meziřádkovou vzdáleností 0,37 m. V USA tento způsob setí využívá více jak 20% pěstitelů silážní kukuřice. Setím do úzkých řádků se zvyšuje výnos v rozsahu 8 až 12%. Předností této technologie je zvýšení počtu jedinců na jeden hektar o 10 až 15%, aniž by byl porost vystaven stresu z přehuštění. Rostliny mají i v tomto případě dostatek prostoru, rychle zaplní celou plochu pozemku, čímž eliminují možnost šíření plevelů a zároveň porost lépe odolává suchu a vodní erozi. Pravidelná organizace porostů založených technologií úzko řádků vykazuje rovnoměrnější dozrávání a vyšší sušinu v době sklizně. Sklizeň silážní kukuřice zaseté na meziřádkovou vzdálenost 0,37m se snadno sklízí plošným adaptérem. Hmota jde do řezacího ústrojí podstatně plynuleji než je tomu u sklizně porostu zasetého na 0,75m.
30
Obr. 10 Organizace porostu kukuřice (Šedek, 2013) V dnešní době, vzrůstajícího počtu bioplynových stanic, se při setí kukuřice na meziřádkovou vzdálenost 0,37m velmi dobře uplatňuje hybridní skladba kukuřice a čiroku. Při této organizaci porostu se střídají řádky kukuřice s řádky s čirokem. Důležité je pouze sladění termínu výsevu obou plodin. Siláž sklizená z tohoto porostu vykazuje velmi dobré vlastnosti pro použití v bioplynových stanicích. (Šedek, 2013) 3.3.1 Stroje pro setí kukuřice K výsevu silážní kukuřice se dnes již téměř výhradně používají přesné secí stroje, které zajistí rovnoměrnou hloubku setí, požadovaný počet vysévaných semen a jejich rovnoměrné rozmístění na ploše. Nerovnoměrnost hloubky setí zapříčiňuje nevyrovnané vzcházení rostlin, snižuje výnos i kvalitu produkce. Způsob setí na pozemku je nutné volit tak, aby mohlo docházet k ošetřování porostu, k jeho meziřádkové kultivaci, během vegetace. Přesné secí stroje jsou řešeny jako samostatné secí jednotky připojené ke společnému rámu. Secí jednotka se skládá z výsevního mechanismu, secí botky a zásobníku. Stroje jsou rozdělovány hlavně podle druhu výsevního mechanismu. Semena v řádku musí být rozmístěna v přesně stanovených vzdálenostech, bez vynechávek nebo 31
více vysetých semen najednou. Při dopadu semene do rýhy vytvořené secí botkou nesmí docházet k přesunutí semene do stran ani ve směru jízdy. Po uložení osiva výsevní jednotkou musí dojít k zahrnutí výsevní rýhy a ke zpětnému utužení půdy, aby mohla docházet ke kapilárnímu vzlínání vody v půdě. (Neubauer a kol., 1989) Přesné setí se skládá ze tří základních pracovních operací 1. náběr semene – náběr je zajišťován výsevním mechanismem, 2. výpad semene – výpad semene probíhá stejně jako náběr ve výsevním mechanismu, 3. ukládání a stabilizace semene v půdě – stabilizaci semen v půdě provádí utužovací a stabilizační kolečka. (Kumhála a kol., 2007) Tab. 8 Energetická náročnost - setí silážní kukuřice přesnými secími stroji (Kavka a kol., 2008) Výkonnost Souprava Traktor 85 kW + přesný secí stroj 6 řádků Traktor 95 kW + přesný secí stroj 8 řádků Traktor 110 kW + přesný secí stroj 12 řádků
Spotřeba paliva
ha.h-1
l.h-1
l.ha-1
2,2
9,68
4,4
3,1
13,64
4,4
4,5
19,35
4,3
3.3.1.1 Výsevní mechanismy přesných secích strojů Výsevní mechanismy u přesných secích strojů jsou velmi různorodé. V podstatě u všech typů je hlavní částí otočný kotouč nebo pohyblivý pás s otvory nebo přidržovači. Při vlastní činnosti se pás posouvá, popřípadě kotouč otáčí a do otvorů se nabírá osivo. Nabírání semen do otvorů je řešeno buď tak, že semeno spadne do otvoru působením vlastní tíhy nebo je přisáto působením podtlaku, případně je zachyceno přidržovačem. Hlavním požadavkem na výsevní mechanismus je zabezpečení náběru pouze jednoho semene. Nenabrání semene nebo nabrání více semen je nepřípustné. Splnění tohoto požadavku ovlivňuje několik faktorů, mezi které patří např. rychlost pohybu výsevního mechanismu, velikost semene, poloha výsevního mechanismu apod. (Kumhála a kol., 2007)
32
Rozdělení výsevních mechanismů Kotoučové se svislým kotoučem a přímým nebo děleným náběrem se šikmým kotoučem a přímým náběrem Pneumatické podtlakové přetlakové Lžičkové Páskové s přidržovači s otvory Obr. 11 Rozdělení výsevních mechanismů přesných secích strojů (Neubauer a kol., 1989)
Obr. 12 Pneumatický přesný secí stroj (www.old.cime.cz)
33
3.4 Sklizeň silážní kukuřice Stanovní termínu sklizně silážní kukuřice je hlavním předpokladem pro vznik kvalitní kukuřičné siláže. Nejvhodnější termín sklizně kukuřice na siláž je na konci těstovité zralosti zrna, kdy se sušina rostliny pohybuje mezi 28 až 34 %. V tomto období končí v zrnech syntéza škrobu a je dosaženo nejvyšší koncentrace energie v celé rostlině. Z tohoto důvodů je vhodné sledovat tzv. mléčnou čáru na přelomených palicích, která velmi těsně souvisí se stupněm asimilace živin v rostlině a zároveň se stupněm zralosti celé rostliny. V době, kdy mléčná čára dosáhne 2/3 zrna je vhodné začít se sklizní silážní kukuřice. V současné době se pro stanovení termínu sklizně silážní kukuřice doporučuje využití sumy efektivních teplot podle výrobních oblastí a ranosti hybridů. (Zimolka a kol., 2008) 3.4.1 Stroje pro sklizeň silážní kukuřice – sklízecí řezačky Sklízecí řezačky jsou stroje, které porost kukuřice sečou a řežou na krátkou řezanku, kterou dopravují do odvozových prostředků. Základní konstrukční prvky sklízecí řezačky: vkládací ústrojí – je tvořeno vkládacími válci doplněnými detektorem kovů a kamenů, řezací ústrojí – skládá se z řezacího bubnu doplněným různými tipy protiostří, dnem řezacího bubnu a systémem broušení řezacích nožů, dvojice drtících válců (corn craker) – narušují pokud možno 100 % zrna, aby bylo narušeno pro správný průběh fermentace, metač a metací komín. (Javorek, 2010) 3.4.1.1 Rozdělení sklízecích řezaček 1) Podle energetického prostředku: traktorové sklízecí řezačky – nejčastěji jsou v provedení s řezacím kolem, které je doplněno o metací lopatky. Ty mají zpravidla podobu mlatek a plní zároveň funkci drtiče zrna. Pro sklizeň silážní kukuřice se používají adaptéry o záběru jednoho až čtyř řádků o rozteči 0,75 m, které jsou tvořeny děliči s podávacími dopravníky a řezacími disky pro oddělení rostlin. Pro sklizeň čtyř
34
řádků se vyrábějí i plošné adaptéry, které mohou porost sklízet nezávisle na řádcích. (Javorek, 2011) samojízdné sklízecí řezačky – vyznačují se vysokým výkonem a tedy i výkonností. Sklízecí řezačky používané pro sklizeň silážní kukuřice mají výkon v rozmezí 257-736kW (350-1000k). Slabší výkonové kategorie jsou osazeny šestiválcovými
agregáty,
silnější
pak
mají
motory
osmiválcové.
U
nejvýkonnějších řezaček jsou používány motory dvanáctiválcové nebo dva šestiválcové. Při použití dvou šestiválcových motorů je pro snížení energetické náročnosti stroje při přepravě možno pracovat pouze s jedním agregátem, což snižuje spotřebu pohonných hmot. (Javorek, 2010) Tab. 9 Energetická náročnost - sklizeň silážní kukuřice (Kavka a kol., 2008) Souprava
Výkonnost
Traktor 150 kW + řezačka přívěsná 3 m Samojízdná sklízecí řezačka nad 200 kW
Spotřeba paliva l.h-1
l.ha-1
0,9
23,4
26
1,8
45
25
ha.h
-1
2) Podle řezacího mechanismu: kolové – řezací mechanismy kolové se používají u méně výkonných strojů, které jsou nesené na tříbodovém závěsu traktoru. Typickým příkladem použití kolového řezacího mechanismu je jednořádková sklízecí řezačka. Z důvodu velké setrvačné síly a stále se měnící polohy osy otáčení nožového kola není vhodné konstruovat nožové kolo o velkém průměru. Z toho plyne, že i při velké šířce záběru musí být materiál do ústí řezačky přiváděn ve velmi úzkém pásu, což je příčinou častého ucpávání dopravníku. Při velké tloušťce materiálu je kvalita řezu u kolových řezaček dobrá, i když se řezná rychlost po celé šířce ústí mění. (Kumhála a kol., 2007) bubnové, -
s dlouhým bubnem – řezačky bubnové s dlouhým bubnem mají buben stejně dlouhý jako šířku záběru. Materiál je dopravován v celé šíři, ale v tenké vrstvě není kvalita řezu dobrá. Z tohoto
35
důvodu jsou tyto stroje použitelné pouze pro siláž, kde nezávisí na kvalitě řezanky -
s krátkým bubnem – u dnešních výkonných strojů se kvůli nedostatkům řezaček kolových a bubnových s dlouhým bubnem téměř výhradně používají řezačky bubnové s krátkým bubnem. Buben je u většiny výrobců konstruován tak, že nože jsou usazeny do tvaru písmene V, kdy délka nože odpovídá polovině šířky řezacího bubnu. Počet nožů se liší podle výrobce, ale nejčastěji se pohybuje mezi 20 až 40. V dnešní době se začínají používat, hlavně u strojů, které sklízejí silážní kukuřice pro BPS, kde je požadavek na co nejkratší délku řezanky, nožové bubny, které jsou osazeny více než 50 noži. (Kumhála a kol., 2007)
3.4.1.2 Adaptéry samojízdných sklízecích řezaček V dnešní době jsou samojízdné sklízecí řezačky nejčastěji vybavovány plošnými sklízecími adaptéry, které pracují nezávisle na řádcích. Záběr plošných sklízecích adaptérů musí odpovídat výkonu sklízecí řezačky, na které je použit. U nejmenších modelů jsou využívány adaptéry o záběru 4,5 m, což představuje šest řádků o meziřádkové vzdálenosti 0,75 m. Tyto adaptéry už ale nejsou příliš používány pro svoji malou výkonnost. Standardem se stává osmiřádkový adaptér o záběru 6 m. Nejvýkonnější modely sklízecích řezaček s výkonem nad 450 kW jsou agregovány s adaptéry o záběru 7,5 a 9 m, ale je možné se setkat i s adaptérem o záběru 10,5 m. Konstrukční typy plošných adaptérů: rotorový plošný adaptér - modely rotorových plošných adaptérů pracují na principu svislých rotorů o různém průměru. Pří zvyšujícím se záběru stoupá počet rotorů, ale zmenšuje se jejich průměr. Je to způsobeno snižujícími se nároky na energetickou náročnost sklizně a požadavkem na co nejplynulejší plnění vkládacího ústrojí sklizenou hmotou. Šestimetrové adaptéry jsou tvořeny čtyřmi rotory o průměru 1,5 m. Adaptér používaný pro sklizeň z devíti metrů může být tvořen 12 rotory o průměru 0,75 m nebo osmi rotory, z nichž čtyři rotory mají průměr 0,75 m a další čtyři rotory dosahují průměru 1,5 m. U rotorů je spodní část válce tvořena nožem pro oddělení rostliny. Z důvodu rychlejšího rozložení zbylé organické hmoty v půdě má spodní část 36
rotoru za úkol narušovat strniště. Dopravu ke středu adaptéru a dále pak ke vkládacímu ústrojí zajišťují vkládací hvězdice či prsty, které jsou osazeny na plášti rotoru. Posuv hmoty k vkládacím válcům obstarávají prostřední rotory. V oblasti vstupu do vkládacího ústrojí jsou umístěny další pomocné vkládací rotory, které mají obdobnou konstrukci jako rotory sloužící k oddělování rostlin. Počet těchto pomocných rotorů stoupá se zvětšujícím se záběrem, kde jsou tyto rotory osazeny po celé šířce záběru. Sklápění rotorových plošných adaptéru do přepravní polohy je řešeno hydraulicky tak, aby přepravní šířka stroje odpovídala platným pravidlům provozu na pozemních komunikacích. Z těchto důvodů bývá nutností, u některých širokozáběrových adaptérů, použití pomocného opěrného podvozku sloužícího pro přepravu. (Javorek, 2010) dopravníkový plošný adaptér - u plošných dopravníkových adaptéru je využíván koncept vkládacích dopravníků, které se rozdělují na spodní žací část a vrchní část vkládací. Konstrukčně tyto dopravníky připomínají článkový řetěz, kdy je každý ze samostatných článků tvořen několika výměnnými komponenty. Dopravníkové adaptéry se používají v pracovních záběrech od 6 do 10,5 m. V oblasti ústí vkládacího ústrojí jsou tyto dopravníky doplněny o pomocné vkládací kuželovité rotory. Pro správné vedení celých rostlin po celé šířce záběru je adaptér opatřen opěrným rámem. Stejně jako u rotorových modelů je dopravníkový adaptér doplněn na žací části o protiostří a zařízení pro částečné drcení kukuřičného strniště. Bočními, zpravidla šnekovými, děliči, systémy pro kopírování povrchu pozemku a také prvky automatického navádění na řádek. Příslušenstvím adaptéru může být čidlo pro monitorování zabarvení porostu, kdy světlé zabarvení signalizuje vyšší obsah sušiny a řezačka automaticky nastavuje kratší řezanku, tmavé zabarvení zase naopak signalizuje obsah sušiny nižší a dochází k automatickému nastavení řezanky delší. Skládání adaptéru do přepravní polohy je také řešeno hydraulicky, přičemž existují dvě možnosti skládání. První možností je rozdělení adaptéru na dvě poloviny, které při přepravě mění svoji polohu z horizontální na vertikální. Druhou možností je využití tzv. sendvičového systému, kdy je adaptér rozdělen na třetiny, které se hydraulicky skládají na sebe. Sendvičového systému skládání 37
se využívá pro přepravu adaptérů o větším záběru, u kterých díky tomu není potřeba použití transportního vozíku a zároveň nic nebrání dobré viditelnosti z kabiny stroje při přepravě či přejezdech mezi pozemky. (Javorek, 2010)
3.5 Dopravní prostředky pro odvoz kukuřičné siláže Se stoupající výkonností sklízecích řezaček se úměrně zvyšují požadavky na odvozové prostředky, které slouží k dopravě sklizené hmoty z pole na místo uskladnění. Požadavky na odvozové prostředky: maximální průchodnost terénem nízké utužení půdy nízká energetická náročnost velký objem korby vysoká pojezdová rychlost Tab. 10 Energetická náročnost - odvoz sklizené hmoty (Kavka a kol., 2008) Souprava Traktor 50 kW + přívěs nosnost 5 - 7 t Traktor 65 kW + přívěs nosnost 8 - 9 t Traktor 100 kW + návěs nosnost 10 - 14 t Traktor 125 kW + návěs nosnost 15 - 17 t Nákladní automobil 8 - 10 t
Výkonnost
Spotřeba paliva
t.h-1
l.h-1
l.t-1
4,2
2,94
0,7
7,1
4,26
0,6
10
6
0,6
14,3
8,58
0,6
10
9
0,9
3.5.1 Traktorová dopravní technika V dopravě kukuřičné siláže s energetickým prostředkem traktorem se využívají zejména návěsy. U nových modelů návěsů s tandemovým podvozkem se jedná o provedení s celkovou hmotností 16000-22000 kg, v případě použití tříosého podvozku pak 2400032000 kg. Nástavba návěsů má podobu vanové nebo klasické vícestranné korby se silážními nástavkami. Ložný objem se pohybuje v rozmezí 20 až 40 m3. Konstrukčně složitější variantou odvozového prostředku jsou návěsy s výtlačným čelem. Jedná se o stroje univerzálního provedení, které jsou dimenzovány pro přepravu 38
maximálního množství objemných hmot. Další možností vyprazdňování jsou návěsy s vyprazdňováním vyprazdňovacím pásem. Zajímavou alternativou je využití samosběracích vozů osazených klasickým sběracím ústrojím. Tyto stroje jsou stejně jako návěsy vyráběny s dvouosým nebo tříosým podvozkem. Ložný objem takových vozů činí zpravidla 30 až 50 m3, někdy i více. Vyprazdňování je řešeno pomocí řetězového dopravníku, který je umístěn v podloze a jeho pohon nejčastěji obstarává hydromotor. Stejným způsobem je řešeno vyprazdňování i u speciálních silážních návěsů, které jsou schopny pojmout množství kukuřičné siláže přesahující 60 m3. Společným znakem všech typů návěsů jsou zpravidla náběžně nebo nuceně řízené nápravy, na kterých jsou používány pneumatiky o šířce okolo 600 mm, případně i více. (Javorek, 2010) 3.5.2 Automobilová dopravní technika Konstrukce nákladních automobilů, využívaných při sklizni kukuřičné siláže, vychází z jejich standardního provedení. Řada jejich výrobců se také zabývá přestavbami a modifikacemi těchto nákladních automobilů pro potřeby dopravy kukuřičné siláže. Hlavními úpravami prochází podvozek, který je upravován podle vzoru traktorových návěsů. Korba je konstruována nejčastěji jako výměnná nástavba, z důvodu možnosti využití odvozového prostředku i v dalších pracích v průběhu roku. (Javorek, 2010)
3.6 Konzervace a skladování kukuřičné siláže K ukládání sklizené hmoty silážní kukuřice se v našich podmínkách nejčastěji využívají silážní žlaby různých konstrukcí nebo ukládání hmoty do PE vaků. V dřívějších dobách byly hojně využívány silážní věže, ale z důvodu technické náročnosti při plnění a vyprazdňování a nízkému objemu uskladnění už se v dnešní praxi téměř nevyskytují. Sklad kukuřičné siláže musí být řešen tak, aby byla zajištěna stabilita krmiv a zabezpečení anaerobního prostředí. (Doležal, 2010) 3.6.1 Silážní žlaby Rozdělení: podle konstrukce: průjezdné neprůjezdné 39
podle umístění vůči terénu: nadzemní polozapuštěné zapuštěné K naskladňování
hmoty
se
využívají
velké
kolové
nakladače,
teleskopické
manipulátory, případně traktory doplněné čelními radlicemi a dusacími koly. Tyto mobilní prostředky mají zároveň za úkol zabezpečit dostatečnou kvalitu udusání hmoty v silážním žlabu. Hlavními požadavky na dusací stroje je zejména jejich hmotnost a s ní přímo související síla působící na plochu. Všeobecně platí, že čím lehčí dusací prostředek, tím větší počet nutných přejezdů po naskladňovaném materiálu. (Doležal, 2010) Tab. 11 Energetická náročnost - rozhrnování a dusání (Kavka a kol., 2008) Výkonnost Souprava
Spotřeba paliva
t.h-1
l.h-1
l.t-1
Traktor 150 kW s dvojmontáží a radlicí
24
26,4
1,1
Teleskopický manipulátor
8
12
1,5
Požadavky na technologii konzervování v silážních žlabech: dokonalé udusání silážované hmoty co nejrychlejší naplnění silážního žlabu důkladné zatěsnění žlabu vzduchotěsnou folií bezprostředně po konci naskladňování 3.6.2 Silážní vaky Technologie konzervování kukuřičné siláže do PE vaků je v našich podmínkách na vzestupu, zejména z důvodu vyšší kvality výsledné kukuřičné siláže. Ta je způsobena vytvořením anaerobního prostředí téměř ihned po naskladnění. Při dodržení technologií jsou ztráty materiálu ve vaku odhadovány na 5-10 %, což je v porovnání se silážními žlaby hodnota přibližně poloviční. (Doležal, 2010)
40
Tab. 12 Energetická náročnost - plnění PE vaků plnícími stroji (Kavka a kol., 2008) Výkonnost Souprava Traktor 110 kW + plnící stroj pro plnění PE vaků s průměrem 2,4 m Traktor 150 kW + plnící stroj pro plnění PE vaků s průměrem 3 m
Spotřeba paliva l.h-1
l.t-1
80
24
0,3
110
27,5
0,25
t.h
-1
3.6.2.1 Stroje pro silážování do vaků – plnící stroje Základní části plnících lisů: příjmový dopravník plnící rotor komora pro plnění vaků Systémy plnění vaků: plnění zespoda - bubnový lis -
materiál je z dávkovacího stolu odebírán a lisován bubnem s pevnými zahnutými prsty v celé šířce vaku. Stlačování hmoty ve vaku probíhá zespoda nahoru. Prsty bubnu prochází v horní části pevným roštem, který je čistí a zároveň zabraňuje vracení stlačené hmoty. Vak je narolován na komoře a po jeho naplnění a slisování hmoty ve vaku se stroj samovolně odtlačuje. Slisovatelnost vaku je určena silou potřebnou k odtlačení, která se seřizuje brzděním plnícího stroje podle podmínek povrchu složiště. Pohon stroje je řešen traktorem, který má výkon podle průměru vaku. U vaku s průměrem 2,4 m je zapotřebí výkon 50-64 kW, u větších typů s průměrem 3 m je používán vestavěný motor o výkonu 90 kW. Výkonnost stroje je odvislá od průměru vaku, v kukuřici se pohybuje do 60 t.h-1. (Kumhála a kol., 2007)
plnění středem - šnekový lis -
přivezený materiál se na dávkovacím stole posouvá seřiditelnou rychlostí k hrabičkovému dopravníku, kde je zvedán. Zde dochází k vyrovnání hmotnostního průtoku, neboť z hrabiček přepadává přebytečná hmota dolů. Příčný šnekový dopravník dopravuje zvednutou hmotu středem do lisovací komory. Ve střední části komory je přivedená hmota lisována a 41
současně rozprostírána do boku vaku, kde je po obvodě lisována mezikružím kotouče, který má na straně vaku segmenty ve tvaru šroubovice. Na přírubě komory je vak narolován a jeho volný konec je uzavřen. Slisovatelnost hmoty se mění stejným způsobem jako u lisu bubnového. Pohon lisu je řešen od vývodového hřídele traktoru. (Kumhála a kol., 2007)
4 POROVNÁNÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI TECHNOLOGICKÝCH LINEK 4.1 Metodika porovnání 1) Bude porovnána spotřeba paliva a lidské práce u dvou technologických linek používaných při pěstování kukuřičné siláže. Technologické linky se liší ve zpracování půdy a počtu nutných pracovních vstupů. U první technologické linky bude použito klasické zpracování půdy s orbou. U druhé linky se půda nezpracovává v celé ploše, ale pouze v úzkých pruzích (strip-tillage), do kterých je potom současně uloženo osivo i hnojivo. 2) Sestavení technologické linky podle vzorové pěstební technologie používané při pěstování
kukuřice
www.agronormativy.cz.
na
siláž
Každý
dostupné technologický
na
internetové
postup
bude
stránce obsahovat
chronologicky seřazený doporučený sled pracovních operací. U každé operace je uveden její název, strojní souprava, která mechanicky zajišťuje provedení operace, výkonnost (ha.h-1) a spotřeba práce (h.ha-1) a paliva (l.h-1, l.ha-1) 3) Údaje o spotřebě paliva, práce a výkonnosti budou použity z ekonomických normativů strojních souprav pro zemědělskou výrobu Kavka, 2008 a z internetových stránek www.vuzt.cz a www.agronormativy.cz. Při zpracování se bude vycházet z průměrných podmínek a intenzity výroby. 4) Bude porovnána spotřeba paliva a času potřebného pro provedení jednotlivých operací při plánovaném teoretickém výnosu zelené hmoty 40 t.ha-1.
42
4.2 Technologické linky Technologické linky jsou sestaveny podle doporučených pěstebních technologií používaných pro pěstování kukuřice na siláž. Do uváděné spotřeby paliva a lidské práce není započítána přeprava strojní soupravy z místa parkování stroje na pole. Technologická linka s orbou byla vybrána z důvodu stále dosud nejčastěji používané technologie. Naproti tomu pásové zpracování půdy je relativně méně známou technologií, která se teprve začíná prosazovat. Tab. 13 Energetická náročnost technologické linky s orbou (Kavka, 2008 a Fuksa, 2013)
Pracovní operace
Mechanizační zajištění
Traktor + talířový kypřič 6 m Hnojení statkovými Traktor + rozmetadlo hnojivy hnoje 10 t, nakladač Traktor + návěsný pluh Zaorávka hnoje oboustranný - 7 radl. Traktor + radličkový Mělké kypření kypřič 6 m Traktor + talířový Předseťová příprava kypřič 6 m Traktor + přesný secí Setí stroj 8 řádků Traktor + postřikovač, Aplikace herbicidu cisterna na vodu Traktor + fekální návěs Hnojení dusíkem 10 t s hadic. aplikátorem Traktor + postřikovač, Aplikace herbicidu cisterna na vodu Samojízdná sklízecí Sklizeň řezačka Traktor + Odvoz sklizené velkoobjemový hmoty návěs 10 - 14 t Konzervace do Traktor s dusacím
Výkonnost
Práce
Paliva
ha.h-1
h.ha-1
l.h-1
l.ha-1
4
0,25
33,2
8,3
0,5
2
12
24
1,3
0,77
27,3
21
4
0,25
29,2
7,3
4,5
0,22
23,85
5,3
3,1
0,32
13,64
4,4
4
0,25
7,2
1,8
0,67
1,49
10
15
4
0,25
7,2
1,8
1,8
0,56
45
25
0,25
4
6
24
0,6
1,67
7,2
12
12,03
221,79
149,9
Podmítka
silážních žlabů
Spotřeba
zařízením
Celková spotřeba
43
Z tab. 13 vyplývá, že při pěstování silážní kukuřice technologickou linkou s orbou je celková spotřeba paliva na jeden hektar 149,9 l a je zapotřebí 12,03 hod. lidské práce. Tyto hodnoty jsou součtem spotřeby paliva a potřebného času práce všech operací, které jsou na pozemku prováděny od podmítky po sklizni předplodiny až po uskladnění sklizené hmoty. Tab. 14 Energetická náročnost při pásovém zpracování půdy (Kavka, 2008 a Fuksa, 2013)
Pracovní operace
Mechanizační zajištění
Výkonnost ha.h
Odvoz sklizené hmoty Konzervace do
Traktor + postřikovač, cisterna na vodu Traktor + fekální návěs 10 t s hadic. aplikátorem Traktor + kypřič pro přípravu pásků 6 m Traktor + přesný secí stroj 8 řádků Traktor + postřikovač, cisterna na vodu Traktor + fekální návěs 10 t s hadic. aplikátorem Traktor + postřikovač, cisterna na vodu Samojízdná sklízecí řezačka Traktor + velkoobjemový návěs 10 - 14 t Traktor s dusacím
silážních žlabů
zařízením
Aplikace herbicidu Hnojení kejdou Kypření pásků + přihnojování Setí + přihnojování Aplikace herbicidu Hnojení dusíkem Aplikace herbicidu Sklizeň
-1
Spotřeba Práce h.ha
-1
Paliva l.h
-1
l.ha-1
4
0,25
7,2
1,8
0,67
1,49
10
15
3,5
0,29
35
10
3
0,33
27
9
4
0,25
7,2
1,8
0,67
1,49
10
15
4
0,25
7,2
1,8
1,8
0,56
45
25
0,25
4
6
24
0,6
1,67
7,2
12
10,58
161,8
115,4
Celková spotřeba
Z tab. 14 je patrné, že při pěstování silážní kukuřice technologickou linkou, ve které je použito pásové zpracování půdy a následné setí do pásků je celková spotřeba paliva na jeden hektar 115,4 l a je zapotřebí 10,58 hod. lidské práce. Tyto hodnoty jsou součtem spotřeby paliva a potřebného času práce všech operací, které jsou na pozemku 44
prováděny po sklizni plodiny pěstované před silážní kukuřicí až po uskladnění sklizené hmoty.
4.3 Porovnání jednotlivých linek Porovnání celkové spotřeby paliva mezi technologickými linkami je znázorněno v grafu na obr. 13. Z grafu vyplývá, že u technologické linky s orbou je spotřeba paliva na 1 ha vyšší o 34,5 litru.
Obr. 13 Porovnání spotřeby paliva technologických linek Potřeba lidské práce, kterou je nutno vynaložit na vypěstování kukuřičné siláže na 1 ha zemědělské půdy je znázorněno na obr. 14. Z grafu je patrné, že na obdělání 1 ha plochy pomocí technologické linky s pásovým zpracováním půdy stačí o 1, 45 hod. méně času.
Obr. 14 Porovnání potřeby lidské práce 45
4.3.1 Struktura spotřeby paliva a lidské práce Pro sestavení struktury spotřeby paliva a lidské práce byly operace z technologické linky zařazeny do pěti skupin. Hnojení, zpracování půdy, setí, chemické ošetření a sklizeň. Do skupiny hnojení jsou zařazeny pracovní operace hnojení statkovými hnojivy, hnojení kejdou a hnojení dusíkem, při kterém může být použita kejda nebo organické hnojivo z bioplynových stanic. Skupina zpracování půdy se skládá z podmítky, zaorávky hnoje, kypření pásků s přihnojováním, mělké kypření, příprava půdy. Do chemického ošetření patří aplikace herbicidu a do skupiny sklizeň je zařazena sklizeň sklízecí řezačkou, odvoz sklizené hmoty a konzervace do silážních žlabů. Tab. 15 Struktura spotřeby paliva a práce (Kavka, 2008) Technologická linka Operace
Spotřeba paliva (l.ha-1)
Spotřeba práce (h.ha-1)
Orba
Pásové zpracování půdy
Orba
Pásové zpracování půdy
Hnojení Zpracování půdy Setí Chemické ošetření Sklizeň
39 41,9 4,4 3,6 61
30 10 9 5,4 61
3,49 1,49 0,32 0,5 6,23
2,98 0,29 0,33 0,75 6,23
Součet
149,9
115,4
12,03
10,58
Z tab. 15 je patrné, že největší část z celkové spotřeby paliva (61 l), u obou technologických linek stejně, připadá na sklizeň. U linky s orbou připadá velké množství paliva na zpracování půdy a hnojení (zpracování půdy 41,9 l a hnojení 39 l). Při pásovém zpracování půdy je druhou energeticky nejnáročnější skupinou hnojení, na které připadá spotřeba 30 litrů paliva
46
4.3.1.1 Struktura spotřeby paliva Údaje z tab. 15 jsou pro lepší názornost přeneseny do výsečových grafů na obr. 15 a 16.
Obr. 15 Struktura spotřeby paliva - technologická linka s orbou V grafu na obr. 15 je procentuálně vyjádřeno, jak velkou část z celkové spotřeby paliva zaujímají jednotlivé skupiny pracovních operací. Z celkových 149,9 litrů paliva připadá 41 % na sklizeň, na zpracování půdy 28 %, na hnojení 26 % a na setí a chemické ošetření 3 a 2 %.
Obr. 16 Struktura spotřeby paliva - pásové zpracování půdy U pásového zpracování půdy je struktura spotřeby paliva zobrazena v grafu na obr. 16. Z grafu je dobře patrné, že část sklizeň je energeticky nejnáročnější a připadá na ní 53 % z celkové spotřeby. Dále pak na hnojení připadá 26 %, na zpracování půdy a setí shodně po 8 % a nejmenší část zabírá chemické ošetření s 5 %.
47
4.3.1.2 Struktura potřeby lidské práce Údaje z tab. 15 jsou pro lepší názornost přeneseny do výsečových grafů na obr. 17 a 18.
Obr. 17 Struktura potřeby práce – orba Z grafu na obr. 17 je dobře patrné, že nejvíce času je u technologické linky s orbou zapotřebí ke sklizni, a to 52 %. Hnojení k celkovému času přispívá 29 %, zpracování půdy 12 %, chemické ošetření 4 % a nejmenší díl patří setí se 3 %.
Obr. 18 Struktura potřeby práce - pásové zpracování půdy Pro pásové zpracování půdy jsou údaje o struktuře potřeby práce znázorněny ve výsečovém grafu na obr. 18. Vyplývá z něj, že 59 % času z celkových 10,58 hod zabere sklizeň. Druhá největší skupina operací je hnojení s 28%. Další operace už jsou časově méně náročné. Mezi tyto skupiny operací patří chemické ošetření se 7 %, setí a zpracování půdy, které spotřebují shodně 3 % času.
48
5 ZÁVĚR Dnešní doba nabízí široké možnosti využití kukuřičné siláže. Kukuřičná siláž už není pouze krmivem hospodářských zvířat, ale stala se velmi žádanou surovinou pro zajištění správného chodu zemědělských bioplynových stanic. Jak je patrné z dat Českého statistického úřadu na obr. 1, tak osevní plochy silážní kukuřice klesaly až do roku 2007, kdy začaly stagnovat a poté v dalších letech opět růst, i když stavy skotu se snižovaly i nadále. Tento vzestup byl způsoben rozmachem výstavby bioplynových stanic, ty se staly pro mnohé zemědělce hlavním zdrojem příjmů a při sestavování osevních plánů je pro ně prioritou zajištění dostatečného množství vstupní suroviny pro jejich chod, a tou je právě kukuřičná siláž. Pro pěstování kukuřice na siláž se používají různé technologie pěstování, ať už se jedná o konvenční způsoby zpracování půdy s orbou, o minimalizační technologie nebo technologie půdoochranné, které se v dnešní době začínají prosazovat zejména z důvodu kladení velkého důrazu na protierozní ochranu půdy, spotřebu paliva a pokud možno co nejméně nutných vstupů na pozemek. V práci jsem postupně popsal jednotlivé operace, které se při pěstování provádějí, od hnojení přes zpracování půdy až po konzervaci a uskladnění sklizené hmoty. Poté jsem sestavil dvě technologické linky, které je možné při pěstování použít, a porovnal jsem jejich energetickou náročnost ve smyslu spotřeby paliva a potřeby lidské práce. První technologická linka byla technologie pěstování s orbou a druhá pěstební technologie, která spadá do kategorie půdoochranných technologií, s pásovým zpracováním půdy (strip-tillage). Při pásovém zpracování půdy se nezpracovává celá plocha pozemku, ale pouze úzké řádky. Řádky se zakládají na podzim a současně s jejich přípravou je zapravováno i hnojivo. Do připravených pásků se na jaře již přímo seje a půda už se dále nezpracovává. Z výsledků porovnání vyplynulo, že časově i co se týče spotřeby paliva je náročnější první technologie s orbou. K vypěstování jednoho hektaru kukuřice je zapotřebí 149,9 litrů paliva a 12,03 hod. času stráveného obděláváním. U pásového zpracování půdy je celková spotřeba paliva nižší o 34,5 litrů paliva a času k obdělání postačuje o 1,45 hodiny méně. Co se týče struktury spotřeby paliva a práce u jednotlivých technologií, tak u obou linek nejvíce času i paliva připadne na sklizeň. Druhou energeticky nejnáročnější skupinou operací je u linky s orbou zpracování půdy a u technologie s pásovým zpracováním půdy část hnojení. Oproti 49
technologii, kdy je pozemek zpracováván orbou, je u linky se zpracováním půdy v pásech větší množství práce a energie nutné věnovat chemickému ošetření pozemku a také setí, při kterém je pozemek zároveň přihnojován. Tyto dvě technologie byly pro porovnání zvoleny záměrně, protože se jedná o naprosto odlišné varianty, jak vypěstovat porost kukuřice, určený pro sklizeň na siláž. První technologie s orbou je typickým příkladem pěstební technologie používané v dnešní době, naproti tomu technologie s pásovým zpracováním půdy je technologií novou, která ještě není příliš odzkoušená, a nejsou zatím příliš známa rizika spojená s použitím této technologie.
50
6 POUŽITÁ LITERATURA 1) ČERVINKA J. Technika a technologie rostlinné výroby: (návody do cvičení I). 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2010, 125 s. ISBN 978-80-7375410-5. 2) DOLEŽAL P. Konzervace, skladování a úpravy objemných krmiv: (přednášky). 2. přeprac. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2010, 247 s. ISBN 978-807375-441-9. 3) Dribble bars. Pichon online . © 2011 cit. 2013-12-3 . Dostupné na: http://www.pichonindustries.com/slurry-tanker/spreading/spreader-bars/dribblebars 4) Ekonomické normativy souprav. Výzkumný ústav zemědělské techniky online . © 2013 cit. 2013-10-4 . Dostupné na: http://www.vuzt.cz/index.php?I=A35
5) Fuksa P. 2013. Kukuřice na siláž při sušině celých rostlin 32% online . Normativy pro zemědělskou a potravinářskou výrobu cit. 2013-10-4 . Dostupné na: http://www.agronormativy.cz/genframes;jsessionid=215E1F9596E7D45D19A9 41F859D7C8DC?thl=2&snid=7655&otn=str1c 6) Javorek F. 2011. Samojízdné stroje a kompletní řešení online . Agroweb cit. 2013-10-4 . Dostupné na: http://www.rostlinolekar.cz/Samojizdne-stroje-akompletni-reseni__s1610x57256.html 7) Javorek F. Doprava a skladování kukuřice. Farmář. 2010, č. 2, s XXXIV – XXXV. 8) Javorek F. Stroje používané při sklizni kukuřice. Farmář. 2010, č. 2, s XXXI – XXXIV. 9) KAVKA M. Výběr z normativů pro zemědělskou výrobu ČR: technologické, technické a ekonomické normativní ukazatele. 1. dotisk s aktualizacemi cen komodit a plateb k 31. 12. 2008. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 2008, 298 s. ISBN 978-80-7271-198-7. 10) Kukuřice v praxi 2013: sborník ze semináře s mezinárodní účastí. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2013, 69 s. ISBN 978-80-7375-691-8.
51
11) Kulovaná E. 2001. Principy hnojení kukuřice online . Úroda cit. 2013-25-3 . Dostupné na: http://www.uroda.cz/@AGRO/informacni-servis/Principyhnojeni-kukurice__s457x9446.html 12) KUMHÁLA F. Zemědělská technika: stroje a technologie pro rostlinnou výrobu. Vyd. 1. V Praze: Česká zemědělská univerzita, 2007, 426 s. ISBN 97880-213-1701-7. 13) Kůst F. Kukuřice – plodina pro široké využití. Farmář. 2010, č. 2, s III – V. 14) Kverneland 150 B/150 S. Kverneland online . © 2008 cit. 2013-16-3 . Dostupné na: http://www.kverneland.cz/cz/kverneland/produkty/pripravapudy/pluhy/nesene-otocne/pluh-150-b-_-150-s/ 15) Lošák T. Výhody a nevýhody digestátu při hnojení plodin. Farmář. 2010, č. 2, s XXII – XXIII. 16) Mašek J. 2011. Stroje pro hnojení statkovými hnojivy online . Agroweb cit. 2013-2-4 . Dostupné na: http://www.agroweb.cz/Stroje-pro-hnojeni-statkovymihnojivy__s1614x57525.html 17) NEUBAUER K. Stroje pro rostlinnou výrobu. Praha: SZN, 1989, 716 s. ISBN 80-209-0075-6. 18) Páleníček L. 2009. Zakládání porostů kukuřice technologií P & L online . P & L spol. s r.o. cit. 2013-12-4 . Dostupné na: http://www.pal.cz/article/4752.setikukurice/ 19) Plocha osevů. Český statistický úřad online . © 2013 cit. 2013-10-3 . Dostupné na: http://vdb.czso.cz/vdbvo/tabparam.jsp?voa=tabulka&cislotab=ZEM0020UU&& kapitola_id=11 20) Pneumatické přesné secí stroje. Cime – Zemědělská, komunální, stavební technika online . © 2009 cit. 2013-18-4 . Dostupné na: http://old.cime.cz/index.php?option=com_content&task=view&id=97&Itemid=8 0 21) Přívozné cisterny na kejdu. CRS-Marketing s.r.o. – Zemědělské technologie online . © 2013 cit. 2013-12-3 . Dostupné na: http://www.crsmarketing.cz/produkty/privozne-cisterny-na-kejdu 52
22) Radličkové aplikátory kejdy. Agrotec Group online . © 2013 cit. 2013-12-3 . Dostupné na: http://katalog.zavesnatechnika.cz/radlickovy_aplikator 23) Skládanka J. 2006. Kukuřice setá online . Ústav výživy zvířat a pícninářství cit. 2013-20-3 . Dostupné na: http://web2.mendelu.cz/af_222_multitext/picniny/sklady.php?odkaz=kukurice.ht ml 24) Šedek A. 2012. Trendy v pěstování kukuřice online . P & L spol. s r.o. cit. 2013-12-4 . Dostupné na: http://www.pal.cz/article/6036/ 25) Universální rozmetadla hnoje a kompostu. CRS-Marketing s.r.o. – Zemědělské technologie online . © 2013 cit. 2013-15-3 . Dostupné na: http://www.crsmarketing.cz/produkty/universalni-rozmetadla-hnoje-kompostu 26) ZIMOLKA J. Kukuřice: hlavní a alternativní užitkové směry. 1. vyd. Praha: Profi Press, 2008, 200 s. ISBN 978-80-86726-31-1.
53
7 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Osevní plochy silážní kukuřice v letech 2005 – 2012 ........................................... 9 Obr. 2 Samčí květenství – lata ........................................................................................ 10 Obr. 3 Samičí květenství - palice, klasy ......................................................................... 10 Obr. 4 Základní pracovní úseky při pěstování kukuřice ................................................. 12 Obr. 5 Aplikace chlévského hnoje .................................................................................. 14 Obr. 6 Základní rozdělení rozmetadel hnoje .................................................................. 16 Obr. 7 Způsoby aplikace kejdy ....................................................................................... 17 Obr. 8 Oboustranný nesený pluh .................................................................................... 20 Obr. 9 Stroje pro minimalizační zpracování půdy .......................................................... 25 Obr. 10 Organizace porostu kukuřice ............................................................................. 31 Obr. 12 Pneumatický přesný secí stroj ........................................................................... 33 Obr. 11 Rozdělení výsevních mechanismů přesných secích strojů .............................. 33 Obr. 13 Porovnání spotřeby paliva technologických linek ............................................. 45 Obr. 14 Porovnání potřeby lidské práce ......................................................................... 45 Obr. 15 Struktura spotřeby paliva - technologická linka s orbou ................................... 47 Obr. 16 Struktura spotřeby paliva - pásové zpracování půdy ......................................... 47 Obr. 17 Struktura potřeby práce – orba .......................................................................... 48 Obr. 18 Struktura potřeby práce - pásové zpracování půdy ........................................... 48
54
8 SEZNAM TABULEK Tab. 1 Doporučené dávky kejdy ..................................................................................... 13 Tab. 2 Energetická náročnost - aplikace chlévského hnoje ............................................ 16 Tab. 3 Energetická náročnost - aplikace kejdy ............................................................... 18 Tab. 4 Energetická náročnost – orba .............................................................................. 21 Tab. 5 Energetická náročnost kypření - talířový kypřič ................................................ 26 Tab. 6 Energetická náročnost kypření - radličkový kypřič ............................................ 27 Tab. 7 Energetická náročnost kypření - dlátový kypřič .................................................. 29 Tab. 8 Energetická náročnost - setí silážní kukuřice přesnými secími stroji .................. 32 Tab. 9 Energetická náročnost - sklizeň silážní kukuřice ................................................ 35 Tab. 10 Energetická náročnost - odvoz sklizené hmoty ................................................. 38 Tab. 11 Energetická náročnost - rozhrnování a dusání ................................................... 40 Tab. 12 Energetická náročnost - plnění PE vaků plnícími stroji .................................... 41 Tab. 13 Energetická náročnost technologické linky s orbou ........................................ 43 Tab. 14 Energetická náročnost při pásovém zpracování půdy ..................................... 44 Tab. 15 Struktura spotřeby paliva a práce ..................................................................... 46
55
