Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství

Výnos a kvalita plodin v odlišných agroekologických podmínkách Bakalářská práce

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Středa, Ph.D.

Vypracovala: Agáta Spáčilíková

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Výnos a kvalita plodin v odlišných agroekologických podmínkách vypracovala samostatně a použila 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 diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne …………………………. podpis ……………………….

Děkuji vedoucímu bakalářské práce Ing. Tomáši Středovi, Ph.D., za odborné vedení, cenné rady a připomínky při vedení této bakalářské práce. Poděkování rovněž patří Ústřednímu

kontrolnímu

a

zkušebnímu

ústavu

zemědělskému

a

Českému

hydrometeorologickému ústavu za poskytnutá data.

Práce vznikla s podporou Výzkumného záměru AF MENDELU: MSM6215648905 Biologické a technologické aspekty udržitelnosti řízených ekosystémů a jejich adaptace na změnu klimatu.

ABSTRAKT Výskyty sucha, nebo naopak nepřiměřeného množství srážek jsou každoročním jevem vyskytujícím se na celém území České republiky. Pomocí agrometeorologického modelu AVISO byla zjištěna zásoba půdní vody, vyjádřena jako % VVK (využitelné vodní kapacity), na 21 pokusných stanicích ÚKZÚZ (Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský) v období do 1975 ‒ 2007. Pokusné stanice jsou rozprostřeny po celém území České republiky a nacházejí se v různých výrobních oblastech a nadmořských výškách. Z výstupů modelu AVISO lze například zjistit, že stanice Chrlice nacházející se na Jižní Moravě má jednu z nejnižších průměrných hodnot % VVK za sledované období. Naopak stanice Chrastava, která se nachází poblíž vodního toku má průměrnou VVK 93 %. Výsledky dlouhodobé využitelné vodní kapacity byly vztaženy na výnosy ječmene jarního za sledované období a byl vymezen statisticky průkazný vztah, mezi vláhou v půdě a výnosy pěstované plodiny, v tomto případě ječmene jarního. Klíčová slova: využitelná vodní kapacita, výnos, ječmen

ABSTACT Drought or excesive rainfall on the country are an annual pheonemenon occurring throughout the Czech Republic. With AVISO agrometeorological model were found soil water, expressed as % of AWHC (available water- holding capacity) to 21 experimental stations CAITI (Central Institute for Supervising and Testing in Agriculture) in the period to 1975 ‒ 2007. Experimental stations are spread throughout the Czech Republic and are in various production areas and altitudes. The model outputs such as AVISO may find that Chrlice station located in South Moravia is one of the lowest average values of AWHC% over the period. Conversely Chrastava station, located near the water flow has an average 93% AWHC. Results of long-term available water capacity were related to yields of spring barley during the reporting period and was defined statistically significant relationship between soil moisture and crop yields, in the case of spring barley. Keywords: available water-holding capacity, yield, barley

Obsah 1. ÚVOD ........................................................................................................................... 7 2. PŘEHLED LITERATURY .......................................................................................... 9 2.1 Teplota a její vliv na rostliny ................................................................................... 9 2.2 Vláha a její vliv na rostliny .................................................................................... 10 2.2.1 Srážky ................................................................................................................ 10 2.2.2 Voda v půdě ....................................................................................................... 11 2.2.3 Výpar vody ........................................................................................................ 12 2.2.4 Půdní hydrolimity .............................................................................................. 12 2.3 Sucho a jeho klasifikace ......................................................................................... 13 2.3.1 Sucho a půda...................................................................................................... 16 2.3.2 Vliv sucha na rostliny ........................................................................................ 16 2.3.3 Nedostatek vody ve vegetativní a generativní fázi obilnin................................ 17 3. CÍL PRÁCE ................................................................................................................ 19 4. MATERIÁL A METODY.......................................................................................... 20 5. VÝSLEDKY A DISKUZE......................................................................................... 25 6. ZÁVĚR ....................................................................................................................... 32 7. POUŽITÁ LITERATURA ......................................................................................... 34 PŘÍLOHY ....................................................................................................................... 37

1. ÚVOD

Úzká vazba mezi zemědělstvím a klimatickými podmínkami, stejně tak i jeho zranitelnost meteorologickými extrémy řadí tento sektor mezi jeden z nejvíce ohrožených oblastí lidské činnosti. Vzhledem k rozmanitosti přírodních poměrů Země, nároků pěstovaných plodin a používaných technologií je zřejmé, že změna klimatu přinese geograficky výrazně asymetrické dopady. V budoucnu se tedy může stát, že v některých oblastech (Kanada, Rusko) produkční potenciál vzroste, ale současně budou negativně ovlivňovány rozsáhlé regiony, v důsledku zhoršených pěstebních podmínek (HLAVINKA, 2009). Klima ovlivňuje pěstování obilnin buď dlouhodobě, anebo krátkodobě (počasí). Má přímý vliv na vývoj rostliny, její výnos a kvalitu. Ovlivňuje výskyt plevelů, chorob a škůdců. Mikroklima v okolí rostliny muže poskytnout kontaktní zónu pro rozvoj choroby. Krupobití, sucha, deště a další extrémy počasí mají za následek ztráty na výnosu. Počasí také mění citlivost plodin k ošetření proti chorobám a škůdcům (WIBBERLEY, 1989). Odborníci jsou přesvědčeni, že i malé přírůstky globálního oteplování budou snižovat výnosy a odstartují proces větší proměnlivosti výnosů v oblastech nižších zeměpisných šířek po celém světě. Zatímco některé z plánovaných dopadů mohou být zemědělství prospěšné, tak většina dopadů bude mít pravděpodobně negativní vlivy na rostlinnou produkci a povede k ekonomickým ztrátám. Valná část dopadů změny klimatu bude souviset s vodou. Nedostatek vody bude ovlivňovat zemědělskou produkci a evropskou krajinu ve velké míře. Zemědělství tak bude muset zvýšit účinnost svého užívání vody a zajistit snížení ztráty vody. Jak uvádí ROŽNOVSKÝ et al. (2010), nejen z pohledu zemědělského je třeba zdůraznit, že významná část našeho území má dle klimatologických analýz nižší úhrny srážek, z toho důvodu se na těchto místech vyskytuje sucho. Zvláště pak z pohledu agroklimatologického je výskyt sucha významnou charakteristikou našeho podnebí. S ohledem na proměnlivost podnebí se však může sucho a mimořádně vysoké úhrny srážek vyskytovat i v jednom roce. Projevy podnebí České republiky jsou dány procesy jeho tvorby. Významně se projevuje vliv cirkulace a geografické podmínky. Po většinu roku u nás převládá vzduch mírného pásma, dále jsme ovlivňovány vzduchovou hmotou tropickou a v krátkých časových úsecích také vzduchovou hmotou arktickou. Naše 7

podnebí je ovlivňováno vlivy Atlantického oceánu a v malé míře i euroasijským kontinentem. V Čechách je mírnější zima a chladnější léto, sluneční svit je nižší a srážky jsou rovnoměrněji rozmístěné než na Moravě a ve Slezsku. Mírné zimy jsou způsobeny zmírňujícím vlivem mořského klimatu, zatímco v letním období vyšší teploty vzduchu dokládají částečný vliv kontinentální. Potenciální výnos plodin je z velké části uřčen půdně-klimatickými podmínkami konkrétního stanoviště a genotypem pěstované plodiny. Nepříznivé abiotické faktory spolu s biotickými vlivy zhoršují efektivnost vynaložených vstupů, snižují výnos a kvalitu produkce. To má negativní dopad na ekonomiku pěstování plodin. Abiotičtí činitelé podmíněné neregulovatelným průběhem počasí, především sucho a výkyvy teplot v posledních letech se stále častěji negativně podepisují na hospodaření podniků. Nedostatek vody vždy představoval zkoušku dovednosti zemědělců po celém světě nejen v současnosti, ale i v historii zemědělství. Pro Českou republiku scénáře vývoje klimatu neukazují na výrazné snížení celkových srážek, ale vyšší teploty spojené s intenzivnějším výparem a větším kolísáním srážek, může přinášet problémy s nedostatkem vody více než dnes. Je přitom zřejmé, že problém pro zemědělce není jen nedostatek vláhy, ale i omezená možnost předpovědi po delší časové období. Častěji než dříve se vyskytují velmi teplá a suchá období již na počátku vegetace v dubnu a v květnu. Z tohoto důvodu musí podnikatelé v rostlinné výrobě hledat nové postupy, které omezí riziko dopadu nepříznivého prostředí na výnosy a kvalitu produkce (HABERLE et al. 2008).

8

2. PŘEHLED LITERATURY .

2.1 Teplota a její vliv na rostliny Průměrná roční teplota není dostačujícím ukazatelem teplotního režimu. Často mnohem vypovídajícími ukazateli jsou průměrné měsíční teploty, kolísání teploty během dne a rozpětí teplotních extrémů (MORAVEC, 1994). Teplota je rozhodujícím faktorem, který řídí fenologický vývoj rostlin. Dosáhnutí jednotlivých vývojových fází je funkcí teploty vyjadřované pomocí tzv. teplotní sumy neboli sumy efektivních teplot, což je kumulativní součet průměrné denní teploty nad stanoveným prahem. Počátek sklizně je v letech teplejších vždy v dřívějším období. Při předpokládaném oteplení dochází k rychlejšímu dosažení teplotních sum a k akceleraci vývoje. Tato skutečnost je pro naše plodiny od jistého stupně negativní, jelikož zrychlený vývoj způsobuje snížení výnosu. Nárůst teploty také vyvolává vyšší evapotranspiraci, přičemž teplejší vzduch pojme více vodní páry a obojí se projeví rychlejším úbytkem půdní vláhy. Scénáře změny klimatu pro ČR očekávají celoroční zvýšení teploty a to hlavně v letních měsících. Dále bude změněno roční rozložení srážek ku prospěchu zimních srážek a snížení úhrnů v letních měsících. Roční úhrny srážek však mají zůstat zachovány. Navíc lze ve vegetačním létě (průměrná denní teplota nad 15°C) díky zvýšené teplotě očekávat úbytek mírných dešťů a nárůst vertikálních srážek přívalového charakteru s negativními dopady na úrodu a výrazným erozním charakterem (ŽALUD et al. 2009). Pro růst rostlin je důležité biologické minimum teploty. Je to hodnota, při níž rostlina začíná nebo přestává růst, omezuje metabolické procesy a přeměnu energie. Biologické minimum pro rostliny mírného pásu odpovídá teplotě 5°C (HAVLÍČEK, 1986). ZIMOLKA (2006) uvádí, že ječmen jarní začíná klíčit už při teplotě 1 ‒ 2°C, avšak optimální teplota je 15°C a obvyklá doba pro vzejití je 7 ‒ 10 dní. Na růst kořenů obilnin se podílí teplota a vlhkost půdy. Tato teplota těsně souvisí s teplotou vzduchu. Za minimální teploty pro růst kořenů se považují +2°C, ale zjištěn je i růst při teplotě mírně pod bodem mrazu. Od zasetí do metání je příznivá teplota 9 ‒ 16°C. Růst se zpomaluje při teplotě 20 ‒ 26°C (PETR, 1987).

9

Teplota půdy je dána intenzitou dopadajícího slunečního záření, které je však velmi proměnlivé a vyvolává změny teploty ve svrchních vrstvách půdy.

2.2 Vláha a její vliv na rostliny Voda je jedním z limitujících faktorů pro růst a vývoj rostlin. V období, kdy je nedostatek atmosférických srážek, které má za následek vláhový deficit plodin, dochází k omezování základních růstových a vývojových procesů, což v konečném důsledku vede ke snížení výnosu (STŘEDA, 2004). Při nedostatku vody jsou také silně ovlivněny procesy, jako jsou např. fotosyntéza, příjem a rozvod živin, aj. Voda je základní podmínkou metabolizmu rostlinného organismu. Příčiny nedostatku dostupné vody pro rostliny jsou nejčastěji klimatické poměry (SLOVÁKOVÁ, 2007).

2.2.1 Srážky Atmosférické srážky jsou nejběžnějším zdrojem vody pro rostliny. Jako ekologický faktor se neuplatňují pouze svým množstvím (roční úhrn), ale i rozdělením během roku. Srážky jsou produktem kondenzace vodní páry a mohou se vyskytovat v různých skupenstvích. Déšť představuje vertikální srážky v kapalném skupenství. Jeho množství, které se vsákne do půdy, závisí na jeho vydatnosti a prudkosti, tvaru reliéfu, expozici svahu, mocnosti půdy, její struktuře a textuře (MORAVEC, 1994). Množství srážek stoupá spolu s nadmořskou výškou. V našich podmínkách tento nárůst činí 55 mm na každých 100 m nadmořské výšky. Za hrubou hranici sucha podle srážek je považován roční úhrn srážek 550 mm. Deficit půdní vláhy se poté projeví ve vegetačním období, pokud srážky nepřekročí 340 mm, v jednotlivých měsících, když úhrn srážek nedosáhne 50 mm (ROŽNOVSKÝ, 2010). Naopak extrémní projevy počasí v podobě přívalových dešťů a silného větru způsobují poléhání porostu, a to především v období po vymetání obilnin, kdy klasy těžknou, a stéblo je na hranici přetížení. Ale i v předcházejícím období vegetace ovlivňuje průběh počasí sklon k poléhání. Může to být díky časnému obnovení vegetace, kdy jsou rostliny delší, a potom také deštivé období a vyšší teploty vzduchu 10

v období sloupkování, kdy je podporován dlouživý růst s malou diferenciací mechanických pletiv. Při opožděné sklizni a deštivém počasí, kdy srážky dosáhnou v měsíci dozrávání 100 mm, dochází k porůstání obilnin. Porůstání je děj, kdy obilky naklíčí ještě ve stojícím klasu. Je to velmi negativní jev, který znehodnocuje potravinářskou pšenici, sladovnický ječmen a množitelské porosty, ale i krmné obilí (PETR, 1987).

2.2.2 Voda v půdě Voda je základní složka půdního roztoku, pozitivně ovlivňuje příjem živin a umožňuje jejich transport v rostlině. Zlepšením vláhových podmínek pozitivně ovlivní jak kvalitativní, tak i kvantitativní příjem živin, zejména fosforu a draslíku. Při vzcházení obilnin má voda nejdůležitější funkci. Je zdrojem kyslíku a aktivuje činnost fermentů, které štěpí složité zásobní látky v obilce na jednoduché, ve vodě rozpustné látky. Ty jsou pak transportovány do klíčku, kde začíná růst rostliny. Voda v okolí obilek také vyplavuje z obalových částí inhibiční látky, které u některých druhů zpomalují klíčení (PETR, 1987). Zásoba půdní vody představuje množství vody, která je rostlině k dispozici pro příjem kořenovým systémem, pro transpirace a evaporaci (OLIVER, 1987). Při přebytku vody v půdě dochází k nedostatečnému okysličení rhizosféry, a to má významný dopad na příjmovou a metabolickou aktivitu kořenů, protože jsou tyto procesy energeticky velmi náročné. Při nedostatku kyslíku v půdě dochází ke hromadění produktů metabolismu rostlin a mikroorganismů. Růst kořenů se zpomaluje, anebo je úplně zastaven. Rovněž dochází k vyplavování minerálních látek z půdy, především dusíku, který podléhá denitrifikaci (HABERLE et al. 2008). Mimo klimatických, hydrologických a pedologických faktorů ovlivňuje vlhkost půdy také typ vegetace a její vlastnosti (druhové složení, stáří vegetace, stav kořenového systému aj.). Výdej vody porostem (transpirace) činí v polních ekosystémech až 40 % (STŘEDA, 2008).

11

2.2.3 Výpar vody Výpar, jako jeden ze tří základních prvků hydrologické bilance patří vzhledem k vzájemné složité interakci půda x rostlina x atmosféra k nejvíce komplikovaným a současně velice obtížně stanovitelným prvkům v přírodě (KOHUT, 2001). Výpar je fyzikální proces, při kterém dochází k přeměně vody na vodní páru z povrchu vlhkého tělesa, jako je např. vodní hladina, půda, aj. Z hlediska biometeorologického se rozeznává: • Evaporace- což je výpar z vody, půdy a povrchu vlhkých rostlin. • Transpirace- je fyziologický výpar z rostlin. • Evapotranspirace- výpar z půdy a rostlin. V případě, že rostliny pokrývají celý povrch terénu, pak odpařování probíhá pouze prostřednictvím rostlin (WITHERS, VIPOND, 1974).

2.2.4 Půdní hydrolimity Z hlediska využitelné zásoby vody v půdě a její dostupnosti pro rostliny jsou rozhodující

hodnoty

základních

hydropedologických

ukazatelů,

které

popsal

NĚMEČEK (1990): • Plná vodní kapacita θS (maximální vodní kapacita)- hodnota půdní vlhkosti při úplném zaplnění pórů vodou. • Polní kapacita θPK- vlhkost, kterou je půda ve svém přirozeném uložení po delší dobu schopna zadržet po nasycení infiltrací, jestliže se zamezí jakémukoli proudění na topografickém povrchu. • Bod snížené dostupnosti θSD- vlhkost půdy, pod jejíž hodnotou se podstatně snižuje pohyblivost půdní vody, a tím se snižuje přítok vody do kořínků rostlin. • Bod vadnutí θV- vlhkost půdy, kdy nejsou rostliny dostatečně zásobeny vodou, absorpce vody kořeny je podstatně nižší než intenzita transpirace, tudíž dochází k vadnutí

Klíčovým ukazatelem využití vody plodinami v podmínkách omezené zásoby vody je efektivnost využití vody-WUE (water use efficiency). Odrůdové rozdíly ve WUE se 12

projevují na úrovni fyziologické efektivnosti využití vody, která se rovná množství transpirované vody na jednotku čisté produkce fotosyntézy. Z hlediska agronomického se WUE vyjadřuje jako množství vody spotřebované na jednotku hospodářského výnosu nebo celkové biomasy plodiny. Na této spotřebě se především podílí transpirace, ale do bilance se musí započítat i povrchový odtok. I když spotřeba vody obilninami se pohybuje podle podmínek prostředí a sledovaného období růstu kolem 300 ‒ 800 l.kg-1 sušiny nadzemních částí, nemůže z biologických a fyzikálních důvodů klesnout pod určitou hranici. Ozimy potřebují pro vysoké výnosy (8 t.ha-1 a více) nejméně 500 ‒ 600 mm (500 ‒ 600 l.m-2) za celou vegetační dobu, jařiny vzhledem ke kratší vegetační době potřebují 400 mm (HABERLE et al. 2008).

2.3 Sucho a jeho klasifikace Studium sucha přináší důležité teoretické poznatky, jelikož umožňuje detailní analýzu výskytu tohoto fenoménu a jeho roli v charakteru klimatu území. Toto studium má také praktický význam, protože nabízí podkladový materiál pro rozdělení plodin na daném území, zejména volbu plodin a odrůd, které jsou suchovzdorné a poskytují vyšší výnos v daných podmínkách. Suchá období a sucho jsou dvě rozdílné etapy, kdy rostlina trpí nedostatkem vody odlišně. Při výskytu suchých období se vždy pozoruje první stádium - sucho v ovzduší, které se objevuje dříve a zásoba vody v půdě ještě existuje. Pokud období bez srážek trvá, pak se projeví sucho i v půdě. Sucho je na území ČR primárně vyvoláno deficitem srážek. V některých případech se lez setkat s tzv. „zeleným suchem“, kdy roční úhrn srážek sice významně nevybočuje z normálu, ale významně snižuje zemědělskou produkci vzhledem k neefektivnímu rozložení srážek k potřebám rostlin (POTOP, 2009). V poslední době se evropské zemědělství setkává se zvýšenou frekvencí výskytu epizod sucha. Vymezení pojmu sucho není zcela jednoznačné. Z pohledu zemědělského je nedůležitější tzv. agronomické sucho, o kterém se hovoří, pokud je množství vláhy v půdě nižší, než rostliny potřebují. Na vznik agronomického sucha se podílí řada faktorů, např.: srážky, teplota vzduchu, proudění vzduchu, evapotranspirace, odtokové poměry území, zásoba vody ve sněhu aj. Se vzrůstající extremitou průběhu počasí, lze očekávat nárůsty období se srážkovým deficitem. Nižší výnosy obilnin v praxi ve srovnání s výnosovým potenciálem (výnosy v pokusech ÚKZÚZ) jsou zapříčiněny převážně nedostatkem vody a dusíku, následované kyselosti půdy, chladem a zasolením

13

půdy. Jak ukazují výstupy z intenzivních pokusů, zlepšená agrotechnika a zvýšená tolerance vůči stresorům mohou jejich dopad snížit až o 20 ‒ 30 % (STŘEDA et al., 2009). Sucho je řazeno mezi přírodní rizika. Odlišuje se však od nich hned v několika směrech. Většina přírodních rizik vzniká velmi rychle a někdy bez jakéhokoli varování. Sucho se vyznačuje pomalým vznikem i vývojem, který trvá i několik měsíců. Někdy se vykytuje v průběhu celé sezóny, roků i dekád. Stanovení jeho začátku a konce je velice obtížné a vyžaduje řadu meteorologických i hydrologických proměnných (BLINKA, 2004).

Autoři obvykle rozlišují čtyři druhy sucha (KLADŇÁKOVÁ, 2006): • Meteorologické sucho, které je způsobeno nedostatkem atmosférických srážek • Zemědělské sucho, jehož vznik je podmíněn suchem meteorologickým a vzniká při nedostatku vody v půdě • Hydrologické sucho vzniká při delším deficitu srážek a vztahuje se k zásobám povrchové vody • Socio-ekonomické sucho má přímý vliv na obyvatelstvo a spojuje se s ekonomickou teorií nabídky a poptávky. . Fyziologické sucho je suchost určitého prostředí, především půdního z hlediska rostlin, nedostatek rostlinám fyziologicky přístupné (volné nebo povrchovými silami vázané jen slabě vázané) půdní vody. Některé druhy půd jsou fyziologicky suché i při značném obsahu půdní vody, např. půdy rašelinné, jíly (BADAL, 1980). Suchost podnebí - aridita, je v pojetí klimatologie převažující výpar nad množstvím spadlých srážek. Dále je v klimatologii období sucha vztahováno na část roku, kdy jsou celkem pravidelně velmi malé úhrny srážek nebo se vůbec nevyskytují. Po tomto období následuje období dešťů. Jako suché období často uvádí klimatologická literatura jako období bezesrážkové. Tímto je míněn určitý počet dnů po sobě jdoucích (nejčastěji 5 dnů), kdy nebyly na stanici naměřeny srážky, případně byla velmi malé (0,0 mm až 1 mm). Výskyt sucha je limitován vlastnostmi půd a jejich hydropedologickými charakteristikami. Stejné úhrny srážek se v tomto pohledu projevují různě (TOLASZ, 2004). Oblasti v ČR nejvíce ohrožené výskytem sucha uvádí mapa na Obr. 1 a 2 (STŘEDA, KOHUT, ROŽNOVSKÝ, 2010).

14

Obr. 1: Zásoba využitelné půdní vody v % VVK pod travním porostem ke dni 1.6.,výstup modelu AVISO z dat za období 1961 ‒ 2000

Obr. 2: Zásoba využitelné půdní vody v % VVK pod travním porostem ke dni 31.8.,výstup modelu AVISO z dat za období 1961 ‒ 2000

15

2.3.1 Sucho a půda Obohacení půdy o vláhu v předjaří výrazně přispívá k správnému vývoji zemědělských plodin v následném vegetačním období. Zdrojem této jarní vláhy jsou zimní srážky ve formě sněhového pokryvu na povrchu půdy, srážky dešťové, anebo podzemní voda z hlubších vrstev půdy, která vzlíná na povrch. Po dlouhé, chladné zimě se prodlužuje období absence mechanické kultivace půdy. To má za následek vyšší ztráty povrchové vody odtokem a snižuje se tedy zásoba půdní vláhy v předjaří. Nedostatek půdní vláhy způsobuje rostlinám stres, snižuje možnost příjmu a využití živin, zhoršuje růst a vývoj, snižuje výnosy a při dlouhodobém nedostatku může zapříčinit i úhyn rostlin. Deficit vláhy v půdě zvyšuje její zasolení, a tato vysoká koncentrace solí v půdě působí na rostliny rovněž stresově a negativně ovlivňuje jejich vývoj (MADHAVA RAO, 2006 a další). Dopady extrémů počasí lze do určité míry regulovat zavedením a používáním vhodných systémů hospodaření na půdě. Jsou to především vhodné technologie zpracování půdy a zakládání porostů plodin, druhová a odrůdová skladba plodin a používání závlah. Přínosem v tomto směru jsou minimalizační technologie zpracování půdy bez použití orby. Tyto technologie snižují hloubku a intenzitu zpracování půdy a ponechávají posklizňové zbytky na povrchu půdy (ŽALUD, 2009). 2.3.2 Vliv sucha na rostliny Z agronomického hlediska je za hranici negativního působení stav, kdy se snižuje růst plodiny a negativně ovlivňuje výnos a kvalitu produkce. Tomuto stavu předchází delší či kratší časové období, kdy rostlina není schopna plně pokrýt svou potřebu vody. U ječmene jarního je hlavním kritickým obdobím kvetení a období nalévání zrn. S vysoušením půdy se zhoršuje kontakt kořenů s půdními agregáty a kořeny se částečně smršťují, a tím se značně omezuje příjem živin. V období vzcházení za sucha má nedostatek vody negativní vliv na počet odnoží a jejich následné redukci. Při vytváření klasu za nedostatku vody dochází k vytvoření menšího počtu klásků a zrn, což zásadně ovlivní následný výnos (HABERLE et al. 2008). Vadnutí je projevem ztráty buněčného napětí, které se projevuje u každého rostlinného duhu jinak, např. svěšení listů, stáčení, atd. (SLOVÁKOVÁ, 2007).

16

Na nedostatek vody také rostlina reaguje zvýšeným růstem kořenů (na úkor nadzemní části), pokud však silný vodní stres přetrvává, tak se růst kořenů snižuje, v důsledku nedostatku asimilátů. Po obnovení srážek může mohutnější kořenový systém představovat výhodu ve fázi dozrávání ve srovnání s rostlinami, které neprošly obdobím mírného nedostatku vody (HABERLE et al. 2008). Ze vztahu mezi množstvím vody v rostlině a okolním prostředím nelze přímo vyčíst, jakému vodnímu stresu je rostlina vystavena. Spolehlivějšími charakteristikami jsou proto ty, které přímo vychází ze stavu vody v rostlině, např. vodní potenciál, než pouze údaje o vodě v okolí (vlhkost půdy, vlhkost vzduchu, aj.). Hodnoty vodního potenciálu dosahující -0,5 MPa indukují působení mírného vodního stresu, od -0,5 do 1,5 MPa je stres středně velký a při hodnotách nižších než -1,5 MPa se rostlina nachází ve velmi silném vodním stresu. K měřitelnému zpomalení růstu dochází již při velmi malé ztrátě vody, kdy je pokles vodního potenciálu -0,1 až -0,2 MPa. Jestliže vodní potenciál klesne na hodnotu -0,2 až -0,8 MPa dochází k rychlým změnám aktivity enzymů. To má za následek například zrychlení hydrolýzy škrobu či naopak zpomalení redukce nitrátu (PROCHÁZKA, 1998).

2.3.3 Nedostatek vody ve vegetativní a generativní fázi obilnin HABERLE et al. (2008) uvádí, že nedostatek vody v počáteční fázi má negativní vliv na vzcházení a strukturu porostu. Vytváří se menší počet odnoží a později může docházek k jejich nepřiměřené redukci. V klimatických podmínkách České republiky, kde přicházejí větší či menší srážky i v letních měsících, může tato redukce odnoží znamenat ztrátu počtu klasu a zrn na ploše, což má za důsledek snížení výnosu obilniny. Výrazné jarní sucho má také za následek, že kořeny nedokážou prorůstat přes vysušenou povrchovou vrstvou ornice a redukuje se růst sekundárních kořenů hlavního stébla a odnoží. To má negativní dopad na příjem vody a živin v době nalévání zrna, jelikož tyto kořeny za normálních podmínek prorůstají do hlubokých vrstev podorničí. Při diferenciaci klasu dochází při nedostatku vody k založení nižšího počtu klásků a zrn. Pokud nastane pozdější nástup stresu, je již založený počet zrn dále redukován. Dalším kritickým obdobím je fáze tvorby zrna, kdy se rozhoduje o počtu buněk v endospermu. Nižší počet buněk má za následek zmenšenou úložnou kapacitu, tím pádem i případné optimální podmínky v době zrání nedokáže porost využít. Ve fázi nalévání zrna narušuje vodní stres celý proces syntézy škrobu a zásobu bílkovin. Působením sucha 17

mohou být ovlivňovány i ukazatele kvality zrna, např. HTS, vyrovnanost a objemová hmotnost zrna.

18

3. CÍL PRÁCE Cílem práce bylo zjistit vztah, půdní vlhkostí a výnosem ječmene jarního na 21 pokusných stanicích ÚKZÚZ v období do roku 1975 ‒ 2007 a kvantifikovat účinek nedostatku či nadbytku vláhy na výnosy zrna ječmene jarního. Pomocí agrometeorologického modelu AVISO byla zjištěna zásoba půdní vláhy ve všech pokusných stanicích po dané období. Dále byly nashromážděny hodnoty výnosu zrna ječmene jarního z každé stanice od roku 1975 ‒ 2007 a následně byl vymezen pomocí korelačního koeficientu vztah půdní vláhy k výnosům zrna dané plodiny.

19

4. MATERIÁL A METODY Pomocí agrometeorologického modelu AVISO, byla vypočtena vlhkost půdy (využitelná

vodní

kapacita)

v daném

časovém

horizontu.

Model

AVISO

(Agrometeorologická Výpočetní a Informační Soustava) využívá algoritmů anglického modelu MORECS (The Meteorological Office Rainfall and Evaporation Calculation System) a je provozovaný na pobočce ČHMÚ (Českého hydrometeorologického ústavu) v Brně. Postupně se tento model stal základem možným přístupům komplexních řešení aktuální agrometeorologické problematiky. V současné době operativně zpracovává v denním intervalu meteorologická data ze 105 klimatologických stanic v ČR. Submodely modelu AVISO se kromě problematiky evapotranspirace (potenciální nebo aktuální) různých druhů vypařujících povrchů se zabývají také otázkami vláhové bilance v krajině včetně operativních a režimových výpočtů obsahu vody v horní části půdního horizontu. Konkrétními výstupy je mnoho charakteristik, které souvisejí s problematikou váhové bilance v krajině. K nim patří např.: • výpočet množství půdní vláhy, které chybí do retenční vodní kapacity půdy daného výpočetního místa, vyjádřené v mm nebo % využitelní vodní kapacity. Je to vlastně aktuální vláhový deficit v- mm, • jednoduchá bilance mezi srážkami a evapotranspirací, přičemž evapotranspiraci lze uvažovat v potenciálních nebo podle vlhkostních poměrů v aktuálních hodnotách • zásoba půdní vody v mm nebo % VVK. Model AVISO je provozován v denním intervalu výpočtů pro výběr základních zemědělských plodin a standardních povrchů. V původní verzi se počítalo s modelovými půdami (lehká, střední, těžká) v závislosti na VVK. V současné době je model

již

upřesněn

konkrétními

hydrolimity

daných

výpočetních

míst

(klimatologických stanic) dle výstupů Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy (VÚMOP). Model je také možné využít pro specifikaci a upřesnění závlahových dávek. Jedním ze základních vstupů modelu je aktuální nedostatek půdní vody vyjádřený v mm, který charakterizuje množství vody v půdě, které chybí do hydrolimitu polní vodní kapacita. Odvozenými charakteristikami jsou zásoba půdní vody v mm nebo jako 20

% VVK (využitelná vodní kapacita). Jako vypařující se povrch byl brán porost ječmene jarního. Vlastní výpočet modelem AVISO se uskutečnil v upravené podobě s upřesňujícími údaji o VVK v širším okolí každého z gridových bodů čtvercové sítě 10 x 10 km v blízkosti pokusných stanic. Tento výpočet vychází z Penman-Monteihovy rovnice pro určení evapotranspirace s korekcí na teplotu vypařujícího povrchu a s vyjádřením vlhkosti vzduchu pomocí tlaku vodí páry (STŘEDA et al. 2010):

ET

= intenzita evapotranspirace, tj. rychlost ztráty vody výparem [kg.m-2.s-1].

λ

= skupenské (latentní) teplo výparné [J.kg-1], λ = 2465000 J.kg-1 neboli 2,465 MJ.kg-1. V podstatě se nejedná přesně o konstantu, avšak malé změny λ lze vyjádřit jednoduchou rovnicí v závislosti na teplotě vzduchu. Do modelu nutno dosadit v jednotkách [J.kg-1].

∆

= sklon křivky napětí nasycené vodní páry při dané teplotě vzduchu, tj. derivace závislosti mezi měrnou vlhkostí vzduchu nasyceného vodními parami a teplotou vzduchu [hPa.°C1, mb.°C-1].

∆‘ = obdobný význam jako u ∆, pomocná proměnní při odvození teploty vypařujícího povrchu [hPa.°C1, mb.°C-1]. Rne = radiační bilance na povrchu [W. m-2]. Položíme- li výchozí předpoklad shodnosti teploty vzduchu měřené ve standardní výšce 2 m a teploty vypařujícího povrchu, potom platí Rn= Rne. G

= tok tepa v půdě [W. m-2].

ρ

= hustota vzduchu [kg. m-3].

21

Cp

= měrné (specifické) teplo vzduchu při konstantním tlaku vzduchu a konstantní teplotě vzduchu 273,16 K [J.kg-1.K-1], cp = 1004,6 J.kg-1.K-1.

δq

= deficit specifické vlhkosti vzduchu na úrovni měření ve standardní výšce 2 m [kg.kg1].

Es

= tlak nasycené vodní páry při teplotě vzduchu měřené ve standardní výšce 2 m [hPa, mb].

E

= aktuální tlak vodní páry při teplotě vzduchu a relativní vlhkosti vzduchu měrené ve standardní výšce 2 m [hPa, mb].

ε

= koeficient emisivity (vyzařování) vypařujícího povrchu [-], ε = 0,95.

σ

= Stefan- Boltzmannova konstanta [W.m-2. K-4], σ = 5,675. 10-8 W.m-2. K-4.

Tscr = teplota vzduchu měřená ve standardní výšce 2 m [°C]. ra

= aerodynamická rezistence (odpor) [s.m-1].

rs

= celková povrchová rezistence (odpor) plodiny a půdy [s.m-1].

γ

= psychrometrický koeficient (méně správně konstanta), γ = 0,66 pro teplotu vzduchu ve °C a tlak vodní páry v hPa nebo mb.

V první fázi došlo k upřesnění VVK v širším okolí každého z gridových bodů čtvercové sítě 10krát 10 km v blízkosti zájmových území. Pomocí metod GIS (geografické informační systémy) bylo provedeno upřesnění tohoto hydrolimitu pro každý zájmový gridový bod. Toto upřesnění bylo stanoveno na základě mapových podkladů VÚMOP (Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy), konkrétně digitální mapa VVK půd pro Českou republiku v měřítku 1:500000 z roku 2007 s rozlišením na pět intervalů VVK: • VVK ≥ 200 [mm]

- půdy s vysokou VVK;

• 150 ≤ VVK ≤ 199 [mm]

- půdy s vyšší střední VVK;

• 110 ≤ VVK ≤ 140 [mm]

- půdy se střední VVK;

• 80 ≤ VVK ≤ 109 [mm]

- půdy s nižší střední VVK;

• 79 ≤ VVK [mm]

- půdy s nízkou VVK.

22

Dále STŘEDA et al. (2010) uvádí, že ke každému zájmovému gridovému bodu, byla přiřazena zpřesněná hodnota VVK a následně byly testovány tři následující postupy: • VVK přesně podle polohy girdového bodu, v úvahu se brala jediná hodnota VVK jednoho čtverce o délce strany 1 km; • VVK jako průměr z okolních 9 čtverců o délce strany 1km s tím, že jeden čtverec přímo s gridovým bodem a dalších osm čtverců v okolí; • VVK jako modální (nejčetnější) hodnota z okolních 9 čtverců o délce strany 1 km (jeden čtverec přímo s gridovým bodem a dalších osm v okolí;

Byla prokázaná vhodnost použití modální hodnoty VVK a další postup řešení probíhal pouze s těmito hodnotami. Vstupními daty pro výpočet jsou denní údaje meteorologických prvků. Mezi tyto prvky patří teplota a vlhkost vzduchu, délka slunečního svitu, rychlost větru a úhrn denních srážek. Pro stanovení vlivu vláhových podmínek na výnosy ječmene byla použita dlouholetá výnosová řada z 21 pokusných stanic provozovaných ÚKZUZ a to v letech 1975 ‒ 2007.

Tab. 1: Charakteristika pokusných stanic Zkušební stanice

Nadmořská výška (m)

Dlouhodobá průměrná teplota (°C)

Dlouhodobý průměrný úhrn srážek (mm) 460

Půdní typ a půdní druh

ČMm- h

Branišovice

190

8,8

Brno- Chrlice

190

9,0

451

FMm- h

Horažďovice

475

7,8

585

KMm- ph

Hradec nad Svitavou

450

7,4

616

HMm- jh

Chrastava

345

8,0

738

HMI- jh

Jaroměřice

425

8,0

481

HMm- jh

Krásní Údolí

647

6,3

602

KMm- hp

Lednice

171

9,6

461

ČMm- h

Libějovice

460

7,9

563

KMm-h

Lípa

505

7,5

594

KMg- ph

23

Nechranice

235

8,8

597

HMm- h

Pusté Jakartice

295

8,3

584

HMI- h

Sedlec

300

8,9

520

ČMh- h

Staňkov

370

8,1

537

HMm- h

Trutnov

450

7,2

708

KMm- ph

Uherský Ostroh

196

9,1

521

KMm- h

Věrovany

207

8,7

502

ČMh- h

Vysoká

585

7,1

611

LMg- h

Žatec

285

9,0

439

ČMh- jh

Použité zkratky: ČMm- černozem typická ČMh- černozem hnědozemní HMm- hnědozem typická HMl- hnědozem luvizemní KMm- kambizem typická KMg- kambizem pseudoglejová LMg- luvizem pseudoglejova FMm- fluvizem typická p- písčitá půda (lehká) hp- hlinitopísčitá půda (lehká) ph- písčitohlinitá půda (střední) h- hlinitá půda (střední) jh- jílovitohlinitá půda (těžká)

24

5. VÝSLEDKY A DISKUZE Využitelná zásoba půdní vody byla vypočítaná pomocí agrometeorologického modelu AVISO po celou dobu vegetačního období jarního ječmene (91. ‒ 180. den roku) na všech pokusných stanicích od roku 1975 ‒ 2007. Výnosová data za sledované období na všech 21 pokusných stanicích poskytl ÚKZUZ. Data byla následně zpracována a vyhodnocena. Vývoj výnosů za dané období mělo na některých stanicích sestupnou tendenci. Na tomto jevu se mohla podepsat změna intenzity hospodaření na orné půdě po roce 1989. Naopak jsou stanice, na kterých se výnosy navýšily, anebo se v průběhu celého sledovaného období pohybovaly na podobné úrovni. V letech 1975 ‒ 2007 byla za pomocí modelu AVISO získána data o zásobě půdní vody po celé vegetační období ječmene jarního. Při vyhodnocení výsledku % VVK (rozdíl mezi polní vodní kapacitou a bodem vadnutí) jsme zjistili, že tato půdní zásoba každým rokem klesá téměř ve všech stanicích. Jedinou výjimkou je stanice Krásné Údolí. Důvodem, proč % VVK nemělo sestupnou tendenci právě v této stanici, může být to, že se nachází v nejvyšší nadmořské výšce (647 m. n. m.) a výkyvy srážek v této oblasti nejsou tak velké. V Tab. 2. jsou uvedeny všechny pokusné stanice a vývoj % VVK v daném období. V Grafu 1 je znázorněna stanice, ve které byl pokles využitelné vodní kapacity největší a Graf 2 uvádí jedinou stanici, ve které % VVK nekleslo. Graf 3 uvádí kolísání průměrného % VVK na vybraných stanicích v letech 1975 ‒ 2007.

Tab. 2: Vývoj % VKK na začátku sledovaného období a na konci

Lednice Branišovice Uh. Ostroh Libějovice Jaroměřice Chrlice Stachy Horažďovice Věrovany Lípa Staňkov Vysoká

1975 77,1 69,2 73,1 94,9 79,9 67,7 95,9 92,8 71,8 90,1 89,9 90,4

2007 51,1 46,1 53,9 71,6 70,2 45,7 90,1 58,0 64,3 72,6 74,6 67,1

Pokles (nárůst) %VVK -26,0 -23,1 -19,2 -23,3 -9,7 -21,9 -5,8 -34,8 -7,5 -17,5 -15,3 -23,3 25

Hradec n/Sv. Rýmařov Pusté Jakartice Kr. Údolí Sedlec Nechanice Žatec Trutnov Chrastava

92,6 87,5

67,0 82,3

-25,6 -5,3

77,8 81,1 74,1 72,7 57,4 84,4 94,62

65,2 81,7 51,0 58,9 35,4 63,6 86,13

-12,6 0,5 -23,1 -13,8 -22,0 -20,8 -8,5

Graf 1: Pokles % VKK v pokusné stanici Lednice za období 32 let

Graf 2: Vývoj % VKK v pokusné stanici Krásné Údolí za období 32 let

26

Graf 3: Kolísání průměrného % VVK za dané období na vybraných stanicích

Vztah mezi zásobou půdní vody na dané stanici ÚKZÚZ v období 1975 ‒ 2007 byl vztažen na její odpovídající roční výnos a následně vymezen pomocí korelačního koeficientu. Jak uvádí Tab. 3. a Tab. 4. Statisticky průkazný, nebo vysoce průkazný vztah byl zjištěn v různých fázích vegetace. Na některých stanicích byl ovlivňován zejména začátek vegetace, např. stanic Nechranice, Branišovice, Sedlec. Vysoce průkazná negativní korelace byla zjištěna na stanici Chrlice, kde se zřejmě vysoká hladina spodní vody podílela na snížení výnosu. Na druhou stranu z výsledků vyplývá, že nejen na začátku vegetace jsou rostliny ohroženy nedostatkem půdní vláhy. Pokusné stanice Jaroměřice, Libějovice, Lednice a mnohé jiné mají statistický průkazný vliv vláhy na výnos od poloviny nebo v závěru vegetačního období. Na pokusné stanici Vysoká je tento vliv dokonce statisticky vysoce průkazný.

27

Tab. 3: Vztah mezi zásobou půdní vody a výnosem ve vybraných stanicích za sledované období (1975 ‒ 2007) Den v roce 91-100 101-110 111-120 121-130 131-140 141-150 151-160 161-170 171-180

Vysoká -0,0514 0,0486 0,1487 0,4667* 0,4419* 0,4318* 0,4194 0,5882** 0,6619**

Lednice 0,0812 0,2677 0,3678 0,4257 0,4449 0,4016 0,4423 0,5063* 0,4677*

Jaroměřice Libějovice Kr. Údolí 0,3353 0,1531 0,2653 0,3679 0,2271 0,1699 0,3317 0,0556 0,5355* 0,6314** 0,4569* 0,3864* 0,4074 0,1081 0,6035* -0,1093 0,5821* 0,4845* 0,2922 -0,2081 0,5143* 0,2260 0,2027 0,0845 0,3479 0,2128 0,4013* * statisticky průkazný vztah

Žatec 0,0826 0,6382 0,5409 0,3693 0,1280 0,3717 0,6976 0,7669* -0,1216

** statisticky vysoce průkazný vztah

Tab. 4: Vztah mezi zásobou půdní vody a výnosem ve vybraných stanicích za sledované období (1975 ‒ 2007) Den v roce

Branišovice

Chrlice

Nechanice

Rýmařov

Sedlec

91-100

0,5014

-0,7456 **

0,4844*

-0,2389

0,3149

101-110

0,5585*

-0,6284**

0,4571*

-0,6970**

0,4242*

111-120

0,6145*

-0,2436

0,2170

0,6287**

0,4541*

121-130

0,4998

-0,1128

-0,0426

0,0236

0,3867*

131-140

0,4579

0,0165

0,2392

-0,0569

0,4561*

141-150

0,4543

0,0096

0,1360

-0,0969

0,4493*

151-160

0,2898

0,0304

0,1104

0,1258

0,3057

161-170

0,1875

0,0117

0,0167

0,3442

0,2109

171-180

0,3089

0,0062

-0,1376

0,1494

0,1749

Každoroční hodnota % VVK (průměrná hodnota % VVK 91. – 180. den v daném roce) byla zprůměrována ze všech stanic ÚKUÚZ a následně korelována s průměrným ročním výnosem zrna, vypočteným ze všech stanic ÚKZÚZ. Graf 3 zobrazuje hodnoty proložené polynomem 2. stupně s odhadem trendu. Získaná křivka zachycuje vztah mezi vlhkostí půdy a potenciálním výnosem zrna. Optimální vlhkost půdy pro dosažení maximálního výnosu se pohybuje mezi 65 – 75 % VVK (STŘEDA, 2010).

28

8.0

2

y = -0.0014x + 0.203x - 1.0662 2 R = 0.277

7.0

výnos v t.ha

-1

6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% VVK

Graf 4: Vztah mezi zásobou vody v půdě (% VVK) a potenciálním výnosem zrna ječmene jarního

Pokud zprůměrujeme hodnoty % VVK ve všech stanicích v daném roce a vegetačním období a vztáhneme je na příslušný výnos, získáme velice zajímavé hodnoty, ze kterých lez vyčíst, jak se např. roku 1997 a 2002 podepsaly vydatné deště na výnosech. Negativní korelace v těchto letech dokazují, že nejenom nedostatek půdní vláhy, ale i nadbytek, může zapříčinit snižování výnosů. Z tabulky lze dále vyčíst, že suchý rok 1995 rovněž způsobil ztráty na výnosu zrna ječmene jarního. Tab. 5: Průměrné roční výnosy ROK 91-100 0,7177 1975 -0,3393 1976 0,1141 1978 0,2613 1979 -0,4430 1980 -0,1767 1981 -0,6193 1982 -0,1256 1983 -0,0341 1984 -0,0235 1985 -0,0632 1986 0,1721 1987 -0,3098 1988 -0,7390 1989 -0,3955 1990

hodnoty %VVK ze všech pokusných stanic, vztažené na příslušné 101-110 0,5477 -0,2690 -0,1117 0,4045 -0,4805 -0,1736 -0,5700 0,1383 0,2011 0,0409 0,1344 0,1850 -0,4648 -0,7370 -0,4563

111-120 0,7502 0,0111 -0,1227 0,2274 -0,5266 -0,1181 -0,3347 0,0512 0,0325 0,1724 0,1050 0,0399 -0,7223 -0,6901 -0,1761

121-130 0,6853 0,4368 0,0791 0,0766 -0,2855 0,0256 -0,3683 0,0916 0,0132 0,2175 -0,0203 -0,1182 -0,7176 -0,4017 0,0620 29

131-140 0,5564 0,4879 0,4232 0,1494 -0,1492 -0,0085 -0,0521 0,1536 0,1036 -0,2187 -0,0779 0,1445 -0,7054 -0,2139 0,1249

141-150 0,3395 0,6675 0,3464 0,2436 -0,1678 0,2848 -0,0033 0,2421 -0,0634 -0,2714 0,0254 0,3602 -0,3925 0,0525 0,2161

151-160 0,3395 0,4509 0,2531 0,3694 -0,1657 0,3554 0,1617 0,2512 -0,2297 -0,3602 0,0486 0,4014 -0,4951 -0,4112 0,2760

161-170 0,5342 0,5427 0,0466 0,3045 -0,2145 0,2649 -0,0332 0,3791 -0,2726 -0,5145 0,3068 0,5809 -0,6118 -0,3431 0,3018

171-180 0,5700 0,6307 0,0498 0,0671 -0,5090 0,2158 0,0177 0,3765 -0,3024 -0,4289 0,3533 0,2620 -0,5737 -0,0661 0,2799

1991 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

-0,1250 0,2899 0,7914 -0,3590 -0,8487 -0,2881 -0,5746 0,1004 -0,2579 -0,3696 -0,3567 -0,0713 -0,0861 -0,2893 0,3203

0,2415 0,2185 0,6570 -0,4134 -0,8666 -0,1158 -0,7402 0,4587 -0,1987 -0,3819 -0,2323 0,0777 0,0073 -0,4259 0,2928

0,2608 -0,0389 0,7323 0,4625 -0,7954 -0,1427 -0,3844 0,3615 -0,4687 -0,3924 -0,2432 -0,0311 -0,1479 -0,2177 0,2091

0,4087 0,0321 0,3900 -0,0996 -0,8507 -0,1266 -0,4999 0,3002 -0,3023 -0,2479 -0,0745 -0,1115 0,0449 -0,3526 0,2245

-0,0377 -0,1681 0,6715 -0,5807 -0,6415 -0,3244 -0,5822 0,2258 -0,2517 -0,4760 -0,1543 -0,0611 -0,4808 -0,5205 0,2814

0,0408 -0,1646 0,0450 -0,7838 -0,4378 -0,2528 -0,4925 0,1332 -0,3136 -0,5489 -0,1086 -0,1622 -0,5255 -0,5382 0,3071

0,0443 -0,0323 0,7026 -0,7179 -0,3204 -0,1603 -0,4583 0,1085 -0,4286 -0,4324 0,0205 -0,1064 0,0454 -0,3041 0,2365

-0,0164 -0,0011 0,3791 -0,5545 -0,1721 -0,1090 -0,3603 0,0688 -0,4365 -0,3805 -0,1748 0,0110 0,1481 -0,0962 0,2493

Jak uvádí SPITZ a HEMERKA (2006), pro hodnocení zemědělského sucha není v současnosti dostatek vhodných metod. Velikost závlahové vody je přímo úměrná velikosti zemědělského sucha. Z toho plyne, že čím je potřeba závlahové vody vyšší, tím je zemědělsky sušší rok. Závlahová voda může tedy být i hodnotícím kritériem výskytu

zemědělského

sucha,

protože

je

integrálním

ukazatelem

zahrnující

meteorologické, půdní, morfologické a agrotechnické činitele. Závlaha je nejúčinnější ochranou plodin proti suchu. V tabulce jsou uvedeny výsledky výpočtu potřeby závlahové vody metodou retrospektivní vláhové bilance (RVB) pro pšenici ozimou v našich suchých oblastech reprezentovaných deseti technickými řadami pro období let blízké současnosti 1961 ‒ 2000 a k časovým horizontům 2025, 2050 a 2075 s ohledem na možnou změnu klimatu.

30

-0,0032 0,1309 -0,2205 -0,5778 -0,2435 -0,1611 -0,2401 0,0839 -0,4078 -0,3505 -0,2284 -0,1502 0,2437 -0,0147 0,2670

Tab. 6: Vývoj potřeby závlahové vody pro pšenici ozimou k časovým horizontům 2000, 2025, 2050, 2075 v souhrnu pro suché oblasti Čech a Moravy Suchý rok Suché oblasti v Čechách

Suché oblasti na Moravě

Plodina

Časový horizont roku

Potřeba závlahové vody v [mm]

Zvýšení potřeby závlahové vody oproti recentní době [%]

Potřeba závlahové vody v [mm]

Zvýšení potřeby závlahové vody oproti recentní době [%]

Pšenice ozimá

2000

85

0

86

0

2025

93

9,3

96

11,6

2050

101

18,6

106

23,2

2075

108

27,9

116

34,8

31

6. ZÁVĚR Zhodnocení poklesku % VVK bylo provedeno na základě modelově vypočítaných dlouholetých hodnot, získaných z výstupů agrometeorologického modelu AVISO. Zásoba půdní vody měla klesající tendenci téměř ve všech pokusných stanicích ÚKZÚZ, kromě stanice Krásné Údolí. Data o % VVK na dané stanici byla následně vztažena k příslušnému ročnímu výnosu ječmene jarního na téže stanici, a tento vztah byl vymezen pomocí korelačního koeficientu. Ze získaných výsledku je evidentní, že zásoba půdní vody má statisticky vysoce průkazný vliv na roční hektarový výnos zrna. Tato závislost % VVK a výnosu zrna byla sledována v různých vegetačních fázích ječmene jarního. Dopady klimatických změn na pěstování plodin jsou aktuální otázkou. V České republice se s problematikou sucha a nevyrovnaných srážek během roku potýkáme stále častěji. Jak uvádí SEMERÁDOVÁ et al. (2009) nástup teplejších a sušších ročníků zaznamená vyšší riziko výskytu sucha během letních měsíců a problémy s obdělávání půdy na konci léta v oblastech, kde jsme se s těmito problémy doposud potýkat nemuseli. Pěstování plodin bez využití závlah se bude postupně sávat v sušších oblastech nerentabilní, pokud se tedy vyplní prognózy změny klimatu. Sucho je tedy nejvýznamnějším environmentálním stresorem ve světovém měřítku a zlepšením tolerance rostlin k suchu je hlavním cílem šlechtění. Šlechtění může být zaměřeno na ranější zralost odrůd, aby unikly suchu, nebo vyhnutím se suchu snížením ztrát vody, anebo schopností půdní vodu lépe využívat. Dalším cílem šlechtění může být schopnost rostlin poskytnout uspokojivý výnos při výskytu sucha (ŽALUD, 2009). Přirozené adaptační mechanismy kulturních plodin nejsou vždy schopny dostatečně reagovat na stále zhoršující se klimatické podmínky. Výběr a pěstování odolných genotypů je jediná možnost udržení nebo dokonce zlepšení kvality produkce v podmínkách stále zhoršujícího se vláhového deficitu. I když je tolerance vůči abiotickému stresu z velké části geneticky založena, je šlechtění tolerantních genotypů velmi obtížné, vzhledem ke složitému morfo-fyziologickému založení této vlastnosti (HOLKOVÁ, 2009). Jak uvádí STŘEDA et al. (2009), jsou možná selekční kritéria pro zvýšení odolnosti vůči suchu u obilnin. Primárním selekčním znakem při šlechtění obilnin je výnos a

32

kvalita zrna. Selekční zisk je však možno zvýšit využitím sekundárního selekčního kritéria. Takové kritérium by mělo: • být v genetické vazbě s výnosem zrna za stresu • mít vysokou heritabilitu • být jednoduše a levně identifikované • být hodnotitelné před kvetením • nesnižovat výnos za nestresových podmínek • být stabilní během hodnocené vegetace Obilniny, pšenice i ječmen mají mnoho odrůd, které se liší svojí adaptabilitou na podmínky sucha. Můžeme tedy očekávat, že schopnost adaptace bude do budoucna nabývat na významu vzhledem k měnícímu se klimatu i v polohách České republiky (HRSTKOVÁ, 2009). Šlechtěním na toleranci vůči suchu se zabývají přední šlechtitelské firmy na celém světě. Například americká nadnárodní společnost Monsanto vyšlechtila odrůdy kukuřice tolerantní k suchu. Zvýšená tolerance k suchu zvýšila u kukuřice nejenom výnos, ale i toleranci k vyšší hustotě porostu, což konkrétně v USA umožňuje každoročně zvyšovat optimální hustotu porostu až o 690 rostlin na ha (STŘEDA et al. 2009). Ať už je to zmíněné šlechtění na odolnost vůči suchu, anebo využití závlah v suchých oblastech, při vyplnění kritických klimatických scénářů, ve kterých se sucho vyskytuje stále častěji a ve větší míře, nebude mnoho jiných možností, jak udržet či navýšit současné výnosy.

33

7. POUŽITÁ LITERATURA BADAL J. Bioklimatologický slovník terminologický a explikativní. 1. vyd. Academia, Praha, 1980. 242 s. BLINKA P. Klimatologické hodnocení sucha a suchých období na území ČR v letech 1876 – 2003. In: Rožnovský, J., Litschmann, T. (ed): Seminář „Extrémy počasí a podnebí“, ČHMÚ, Brno, 11. března 2004, ISBN 80-86690-12-1 HABERLE J., TERČKOVÁ M., RŮŽEK P. Příčiny nepříznivého působení vlivu sucha a dalších abiotických faktorů na příjem a využití živin obilninami a možnosti jeho omezení. Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2008. 28 s. ISBN 978-80-87011-454. HAVLÍČEK, V. Agrometeorologie. 1. vyd. Praha: SZN, 1986. 260 s. HEJDUK S., KASPRAZAK K. Tvorba předjarních zásob půdní vláhy na stanovištích vybraných zemědělských plodin, s. 47-55. In: Lhotský J, Královcová K.: Soil and Water. Vědecké práce. VÚMOP, Praha, 2003. 210 s. ISSN 1213- 8673. HLAVINKA P. Dopady změny klimatu na celosvětovou produkci, s. 58- 60. In: Žalud Z. (ed.): Změna klimatu a české zemědělství- dopady a adaptace. Folia. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Brno, 2009. 154 s. ISSN 1803-2109. HOLKOVÁ L. et al. Fyziologické a molekulární možnosti hodnocení tolerance odrůd obilnin k suchu, s. 36-46 In: XIII. Seminář šlechtitelů. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Brno, 2009. 64 s. HRSTKOVÁ, P., STŘEDA, T. Hodnocení adaptability vybraného sortimentu odrůd pšenice ozimé na odlišné vláhové podmínky v půdě, s. 216-219. In: Bláha L. (ed.): Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 2009. 1. vyd. Praha-Ruzyně: 2009, s. 216-220. ISBN 978-80-87011-91-1 KLADŇÁKOVÁ V. Hodnocení sucha pomocí LDF a PDSI . Diplomová práce (in MS, dep. knihovna MENDELU v Brně), Mendelova zemědělská univerzita v Brně, 2006. 93 s. KOHUT M., HORA P., CHUCHMA F., 2011: Potenciální evapotranspirace travního porostu v oblasti lokality Pánov na Hodonínsku – Dlouhodobé vývojové trendy v období let 1961-2099. In: Středová H., Rožnovský J., Litschmann T. (eds): Mikroklima a mezoklima krajinných struktur a antropogenních prostředí. Skalní mlýn, 2. – 4. 2. 2011, ISBN 978-80-86690-87-2 MADHAVA RAO K. V., RAGHAVENDRA, A. S. Physiology and molecular biology of stress tolerance in plants. Dordrecht: Springer, 2006. 345 s. ISBN 1-4020-4224-8.

34

MORAVEC, J. a kol. Fytocenologie. 1. vyd. Praha: Academia, 2000. 403 s. ISBN 80200-0457-2. NĚMEČEK J., SMOLÍKOVÁ L., KUTÍLEK, M. Pedologie a paleopedologie. 1. vyd. Praha: Academia, 1990. 546 s. ISBN 80-200-0153-0. OLIVER, J. E., FAIRBRIDGE, R. W. The Encyclopedia of Climatology. New York: Van Nostrand Reinhold, 1987. 986 s. Encyclopedia of Earth Sciences. ISBN 0-87933009-0. PETR J. a kol. Počasí a výnosy. Státní zemědělské nakladatelství, Praha, 1987. 365 s. POTOP V., KOŽNAROVÁ V., TÜRKOTT L. Hodnocení mimořádného a rozsáhlého sucha v roce 2006 a 2007 na území ČR, s. 295-298. In: Bláha L. (ed.): Vliv abiotických stresorů na vlastnosti rostlin 2009, Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i. PrahaRuzyně, Praha, 2009. 390 s. ISBN 978-80-87011-91-1 PROCHÁZKA, S. a kol. Fyziologie rostlin. 1. vyd. Praha: Academia, 1998. 484 s. ISBN 80-200-0586-2. ROŽNOVSKÝ J., et al. Dynamika podnebí jižní Moravy ve vztahu k vymezení klimatických regionů. In: Rožnovský J., Litschmann T. (ed): „Voda v krajině“, Lednice 31. 5. – 1. 6. 2010, ISBN 978-80-86690-79-7 SEMERÁDOVÁ D., et al. Změna klimatu a pěstování polních plodin, s. 61- 83. In: Žalud Z. (ed.): Změna klimatu a české zemědělství- dopady a adaptace. Folia. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Brno, 2009. 154 s. ISSN 18032109. SLOVÁKOVÁ L., MISTRÍK I. Fyziologické procesy rastlín v podmienkach. 1. vyd. UK, Bratislava, 2007. 238 s. ISBN: 978-80-223-2322-2. SPITZ P., HEMERKA I. Vliv klimatické změny na vývoj potřeby závlahové vody v suchých oblastech České Republiky. In: Bioklimatológia a voda v krajine. Bioklimatologické pracovné dní 2006. 11.-14. septembra 2006, Strčno. ISBN 80-8918612-2 STŘEDA T., KOHUT M. Modelling of moistutre balance and determination of need of irrigation of agricultural products, s. 29. In: MendelNet 04 agro. Brno, 2004. 124 s. ISBN: 80-7157-813-4 STŘEDA, T., KOHUT, M., ROŽNOVSKÝ, J. Výnos ječmene setého ve vztahu k vláhové bilanci půdy. Úroda, Vědecká příloha "Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů". Referáty z konference ze dne 11.12.11.2010 v Brně. VÚP a Zemědělský výzkum Troubsko. 2010. sv. 58, č. 12, s. 745748. ISSN 0139-6013. STŘEDA, T., LITSCHMANN, T., PALÁTOVÁ, E. Vlhkost půdy pod různými typy vegetace v říční krajině. In: Rožnovský J., Litschmann T. Bioklimatologické aspekty

35

hodnocení procesů v krajině. Česká bioklimatologická společnost, 2008, s. 65. ISBN 978-80-86690-55-1. STŘEDA, T., DOSTÁL, V., CHLOUPEK, O., BODNER, G. Šlechtění a výběr odrůd obilnin s větší tolerancí k suchu. Úroda. 2009. sv. LVII, č. 5, s. 10-12. ISSN 0139-6013. STŘEDA T., KOHUT M., HAJZLER M. Výnosy ječmene setého v závislosti na vláhových podmínkách. In XVIII. posterový deň s medzinárodnou účasťou "Transport vody, chemikálií a energie v systéme poda-rastlina-atmosféra". 1. vyd. Bratislava: ÚH a GFÚ SAV, 2010, s. 485-491. ISBN 978-80-89139-21-7. ŠPÁNIK F., ŠIŠKA B., a kol. Biometeorológia. 1. vyd. Slovenská polnohospodárska univerzita v Nitre, Nitra, 2004. 227 s. ISBN 80-8069-315-3. TOLASZ R. et al. Hodnocení sucha roku 2003 na území ČR. In: Rožnovský, J., Litschmann, T. (ed): Seminář „Extrémy počasí a podnebí“, ČHMÚ, Brno, 11. března 2004, ISBN 80-86690-12-1 TRNKA M., et al, 2009: Změna klimatu a řízené ekosystémy, s. 44- 58. In: Žalud Z. (ed.): Změna klimatu a české zemědělství- dopady a adaptace. Folia. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Brno, 154 s. ISSN 1803-2109. WIBBERLEY, E. J., 1989: Cereal husbandry. 1. vyd. Ipswich: Farming Press, 258 s. ISBN 0852361246. WITHERS, B., VIPOND, S. Irrigation: design and practice. London: Batsford limited, 1974. 306 s. ISBN 0713427817 ZIMOLKA, J. a kol. Ječmen - formy a užitkové směry v České republice. 1. vyd. Praha: Profi Press, 2006. 200 s. ISBN 80-86726-18-5. ŽALUD Z. Adaptační opatření na změnu klimatu v agrosektoru, s. 110- 140. In: Žalud Z., (ed.): Změna klimatu a české zemědělství- dopady a adaptace. Folia. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Brno, 2009. 154 s. ISSN 1803-2109. ŽALUD Z., et al. Dopady změny klimatu a strategie adaptačních opatření v agrosektoru České Republiky, s. 7-13. In: XIII. Seminář šlechtitelů. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Brno, 2009. 64 s.

Internetové zdroje: Evropská Komise, Generální ředitelství pro Zemědělství a Rozvoj venkova. Zemědělství EU- přijetí výzvy klimatických změn. In [online]. EU, Evropská komise, 2008 [cit. 20110429]. Dostupné z WWW:.

36

PŘÍLOHY

37

Seznam příloh Graf 1: Vývoj % VKK v pokusné stanici Branišovice za období 32 let Graf 2: Vývoj % VKK v pokusné stanici Uherský Ostroh za období 32 let Graf 3: Vývoj % VKK v pokusné stanici Libějovice za období 32 let Graf 4: Vývoj % VKK v pokusné stanici Jaroměřice za období 32 let Graf 5: Vývoj % VKK v pokusné stanici Chrlice za období 32 let Graf 6: Vývoj % VKK v pokusné stanici Stachy za období 32 let Graf 7: Vývoj % VKK v pokusné stanici Horažďovice za období 32 let Graf 8: Vývoj % VKK v pokusné stanici Věrovany za období 32 let Graf 9: Vývoj % VKK v pokusné stanici Lípa za období 32 let Graf 10: Vývoj % VKK v pokusné stanici Staňkov za období 32 let Graf 11: Vývoj % VKK v pokusné stanici Vysoká za období 32 let Graf 12: Vývoj % VKK v pokusné stanici Hradec nad Svitavou za období 32 let Graf 13: Vývoj % VKK v pokusné stanici Rýmařov za období 32 let Graf 14: Vývoj % VKK v pokusné stanici Pusté Jakartice za období 32 let Graf 15: Vývoj % VKK v pokusné stanici Sedlec za období 32 let Graf 16: Vývoj % VKK v pokusné stanici Nechranice za období 32 let Graf 17: Vývoj % VKK v pokusné stanici Žatec za období 32 let Graf 18: Vývoj % VKK v pokusné stanici Trutnov za období 32 let Graf 19: Vývoj % VKK v pokusné stanici Chrastava za období 32 let

38

Graf 1: Vývoj % VKK v pokusné stanici Branišovice za období 32 let

Graf 2: Vývoj % VKK v pokusné stanici Uherský Ostroh za období 32 let

39

Graf 3: Vývoj % VKK v pokusné stanici Libějovice za období 32 let

Graf 4: Vývoj % VKK v pokusné stanici Jaroměřice za období 32 let

40

Graf 5: Vývoj % VKK v pokusné stanici Chrlice za období 32 let

Graf 6: Vývoj % VKK v pokusné stanici Stachy za období 32 let

41

Graf 7: Vývoj % VKK v pokusné stanici Horažďovice za období 32 let

Graf 8: Vývoj % VKK v pokusné stanici Věrovany za období 32 let

42

Graf 9: Vývoj % VKK v pokusné stanici Lípa za období 32 let

Graf 10: Vývoj % VKK v pokusné stanici Staňkov za období 32 let

43

Graf 11: Vývoj % VKK v pokusné stanici Vysoká za období 32 let

Graf 12: Vývoj % VKK v pokusné stanici Hradec nad Svitavou za období 32 let

44

Graf 13: Vývoj % VKK v pokusné stanici Rýmařov za období 32 let

Graf 14: Vývoj % VKK v pokusné stanici Pusté Jakartice za období 32 let

45

Graf 15: Vývoj % VKK v pokusné stanici Sedlec za období 32 let

Graf 16: Vývoj % VKK v pokusné stanici Nechranice za období 32 let

46

Graf 17: Vývoj % VKK v pokusné stanici Žatec za období 32 let

Graf 18: Vývoj % VKK v pokusné stanici Trutnov za období 32 let

47

Graf 19: Vývoj % VKK v pokusné stanici Chrastava za období 32 let

48