Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici
BEZOREBNÉ PĚSTOVÁNÍ ZELENINY Bakalářská práce
Vedoucí bakalářské práce
Vypracovala
Ing. Stanislav Boček, Ph.D.
Petra Laštovicová, DiS.
Lednice 2014
Čestné prohlášení
Prohlašuji, že jsem práci: Bezorebné pěstování zeleniny vypracovala samostatně a veškeré použité prameny a informace uvádím v seznamu použité literatury. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s § 47b zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách ve znění pozdějších předpisů a v souladu s platnou Směrnicí o zveřejňování vysokoškolských závěrečných prací. Jsem si vědom/a, že se na moji práci vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., autorský zákon, a že Mendelova univerzita v Brně má právo na uzavření licenční smlouvy a užití této práce jako školního díla podle § 60 odst. 1 autorského zákona. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití díla jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity, a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla, a to až do jejich skutečné výše. V Lednici dne:………………………
…………………………………………………….. podpis
Poděkování Děkuji vedoucímu bakalářské práce Ing. Stanislavovi Bočkovi, Ph.D. za odborné rady a připomínky při psaní této práce.
Obsah 1. ÚVOD ..................................................................................................................... 6 2. CÍL PRÁCE ............................................................................................................7 3. SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY ...............................................8 3.1 Výhody a nevýhody bezorebného pěstování zeleniny ......................................8 3.1.1 Choroby a škůdci ve vztahu k půdním patogenům ............................. 10 3.2 Vliv zpracování půdy na fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy...10 3.2.1 Voda v půdě ........................................................................................ 11 3.2.2 Život mikroorganismů a makroorganismů ..........................................13 3.2.3 Tvorba humusu a koloběh živin .......................................................... 16 3.2.4 Mineralizace a humifikace organické hmoty ......................................17 3.3 Minimalizace pracovních operací při základním zpracování půdy ................19 3.3.1 Zpracování půdy po sklizni .................................................................20 3.3.2 Základní zpracování půdy ...................................................................20 3.3.3 Předseťová příprava půdy ...................................................................21 3.3.4 Přímé setí............................................................................................. 22 3.3.5 Setí do mulče ....................................................................................... 22 3.3.6 Modelový typ minimalizační technologie pěstování hrachu a sóji .....25 3.4 V praxi uplatňované systémy bezorebného pěstování zeleniny ..................... 26 3.4.1 Systém AgroKruh ...............................................................................26 3.5 Srovnání bezorebného pěstování zeleniny s tradičními orebními postupy .....27 3.6 Perspektiva bezorebného pěstování zeleniny v ČR ........................................27 4. VLASTNÍ KOMENTÁŘ K ŘEŠENÉ PROBLEMATICE ..................................28 5. ZÁVĚR .................................................................................................................29 6. SOUHRN A RESUMÉ ......................................................................................... 30 7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ..................................................................31
5
1. ÚVOD Více než jedno století dominovalo ve střední Evropě zpracování půdy pomocí pluhu. I když již v 60. a 70. letech minulého století byly rozsáhlé plochy úspěšně obhospodařovány bez něj, do počátku 90. let zaujímal pluh v zemědělství dominující postavení. Počátkem 90. let se situace změnila (KÖLLER a LINKE, 2006). Před rokem 1990 bylo použití bezorebného způsobu při pěstování zeleniny ovlivněno několika faktory. Především nedostačujícím mechanizačním vybavením jako například jednotící a secí stroje. Dále pak odstraňování plevele nebo například neschopnost dosáhnout stejné kvality sklízené zeleniny jako při konvenčním způsobu, což bylo způsobeno především nedostačujícím technickým vybavením (MORSE, 1999). Přestože je i dnes velká část zemědělské půdy orána, rozšířila se škála nejrůznějších systémů přípravy půdy bez orby až po přímé setí. Konvenční systémy jsou charakterizovány pravidelným používáním pluhu s odhrnovačkou, zatímco u půdoochranných systémů se půda kypří bez obracení. Při přímém setí se půda již nepřipravuje, pokud tedy nebereme v úvahu úzkou secí rýhu. Nejdůležitějšími opatřeními k ochraně obhospodařované půdy jsou celoroční pokrytí půdy rostlinami nebo jejich zbytky a co nejmenší kypření půdy pro její obdělávání (KÖLLER a LINKE, 2006). Zemědělství bez orby bylo poprvé systematicky posouzeno ve dvacátých a třicátých letech 20. století Russelem a dalšími. Ukázalo se při tom, že výnosy plodin jsou ve značné míře nezávislé na systému zpracování půdy. Při zpracování půdy bez orby se jako problematická ukázala mechanická likvidace plevelů. Od šedesátých let 20. století je celosvětově prováděn rozsáhlý výzkum technologií zpracováni půdy bez orby. Výsledky obecně ukazují, že snížení hloubky a intenzity zpracování půdy má většinou příznivý vliv na půdní a životní prostředí. Může vést ke zvyšování obsahu a kvality půdní organické hmoty, zlepšování strukturního stavu půdy, zvyšování biologické aktivity půdy, k regulaci vodní a větrné eroze, ke snižování emise oxidu uhličitého z půdy do ovzduší apod. Pro zajištění trvalé udržitelnosti systému hospodaření bez orby je nutné zabezpečit i potřebnou výnosovou úroveň pěstovaných plodin. Výnosová reakce jednotlivých druhů plodin na hloubku a intenzitu zpracování půdy závisí do značné míry na konkrétních půdních a povětrnostních podmínkách (HŮLA, PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2008). 6
2. CÍL PRÁCE Cílem práce je charakterizovat různé metody a způsoby redukovaného zpracování půdy a přiblížení v praxi uplatňovaných systémů bezorebného pěstování zeleniny u nás i v zahraničí. Zaměřit se také na fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy, zejména na život mikroorganismů a makroorganismů, mineralizaci organické hmoty, tvorbu humusu a koloběh živin.
7
3. SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY V současné době se vedle pracovně a energeticky náročných konvenčních technologií zpracování půdy s orbou stále více používají minimalizační technologie. Ty se vyznačují dvěma znaky, a to redukcí hloubky a intenzity zpracování půdy a ponecháním zbytků rostlin na povrchu nebo ve vrchní vrstvě půdy. Jde o různé formy mělkého zpracování půdy, náhrady orby kypřením, výsevy plodin do povrchově zpracované a do nezpracované půdy, výsevy plodin do vymrzajících nebo přezimujících meziplodin, zpracování půdy ve výsevních pásech, výsevy plodin do hrůbků a další. Postupy zpracování půdy a zakládání porostů, u kterých zůstává nejméně 30 % povrchu půdy po zasetí pokryto rostlinnými zbytky předplodiny
nebo
meziplodiny
jsou
považovány
za
půdoochranné
(PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2011). Zatímco v Evropě, v středoasijských oblastech bývalého Sovětského svazu a Číně je pluh s odhrnovačkou stále ještě dominujícím strojem pro úpravu půdy, na všech ostatních kontinentech hraje už jen podřadnou úlohu, např. v Severní Americe se tímto způsobem obdělává méně než 10 % ploch. Velká většina ploch se více či méně obdělává kultivátory nebo talířovými branami. Zhruba 20–60 % ploch je využíváno k setí do mulče a přímému setí. V Jižní Americe má přímé setí ještě větší význam než v Severní Americe. Také v Africe je konvenční způsob přípravy půdy velmi malý. Důvodem je především nedostatek pluhů s odhrnovačkou. Půda se kypří s využitím zvířecích potahů s dřevěnými nástroji, které jsou schopny ji prokypřit zhruba do hloubky 0,10–0,15 m a neobracejí ji. Jedná se spíše tedy o postupy půdoochranné. Tyto systémy a přímé setí převažují také v Austrálii (KÖLLER a LINKE, 2006). 3.1 Výhody a nevýhody bezorebného pěstování CANNEL a HAWES (1994) stejně jako PROCHÁZKOVÁ a kolektiv (2011) došli k závěru, že hlavní důvody rozvoje a rozšiřování minimalizačních technologií je možné hledat v oblasti ekonomické, ekologické a technické (Tab.1). Širší uplatnění různých forem minimalizačních technologií zpracování půdy a zakládání porostů plodin umožňují nová konstrukční řešení strojů a nářadí. V současné době je pro minimalizační technologie na trhu široká nabídka strojů a strojních linek umožňujících uzpůsobit volbu technologických postupů konkrétním
8
podmínkám a zajistit tak kvalitní založení porostů pěstovaných plodin (PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2011). Tab.1 Výhody a nevýhody bezorebného pěstování zeleniny (podle KÖLLER a LINKE, 2006; WANG et al., 2006) Výhody Ekonomické hledisko - menší počet pěstebních operací - menší počet přejezdů mechanizace - energetická úspora - úspora práce a nákladů - méně náročné na čas Zamezení poškození struktury půdy Ochrana proti vodní a větrné erozi Nárust půdní organické hmoty a následná tvorba humusu Ukládání vody v půdě a její větší využitelnost v průběhu roku
Nevýhody Zvýšený výskyt chorob a škůdců.
Odstraňování plevele – náročné na práci.
KÖLLER a LINKE (2006) doporučuje pro zmírnění tlaku plevelů pestré střídání plodin s využitím meziplodin a podsevů za účelem ovlivnit konkurenci mezi plevely a užitkovými rostlinami ve prospěch užitkových a snížit ji na hospodářsky únosnou míru. Zvláštní problémy v boji s plevely lze očekávat snad jen v přechodové fázi od konvenčních k půdoochranným systémům. Při trvalém odmítnutí orby se mění spektrum druhů a rostliny vzcházejí dříve. Nacházíme pak vždy větší podíl jednoděložných, víceletých plevelů a nižší podíl jednoletých, dvouděložných plevelů. Např. při přímém setí vzchází v důsledku odpadajícího kypření a promísení půdy a výrazně horších podmínek pro klíčení mnohem méně plevelů. Snížení tlaku plevelů při přímém setí spočívá také na permanentním zakrytí půdy a na vrstvě mulče. Tlak plevelů výrazně snižuje pestré střídání plodin s využitím meziplodin a podsevů. Za těchto okolností je možné uplatňovat pěstování zeleniny bezorebným způsobem. V určité míře je možné použít na zamezení růstu plevelů některé registrované herbicidy nebo desikační přípravky. Omezení používání herbicidů může však být výrazné v případě bezorebného pěstování zeleniny. Především se to týká brokolice, květáku, okurek, vodních melounů nebo například dýní. U těchto zeleninových
9
druhů je nutné mechanické odstraňování plevele, alespoň do doby, dokud nebudou vyvinuty herbicidy vhodné pro tyto druhy (HOYT, MONKS a MONACO, 1994). 3.1.1 Choroby a škůdci ve vztahu k půdním patogenům Pro půdoochranné technologie a přímé setí jsou charakteristické vyšší biologická aktivita a větší pestrost druhů. V mnoha oblastech tak vzniká výhodnější poměr mezi škůdci a prospěšnými rostlinami a živočichy. Větší obsah vody redukuje hrozbu stresu ze sucha, což snižuje náchylnost k chorobám. Navíc mulčová vrstva při přímém setí redukuje nebezpečí infekce u řady chorob, protože se méně dešťových kapek odráží přímo od půdy a tak se na rostliny dostává méně infekčního materiálu (KÖLLER a LINKE, 2006). K chorobám, které mohou mít v souvislosti s půdoochranným způsobem zpracování půdy větší význam, patří virové choroby, sněti, choroby kořenů a hnědé skvrnitosti na listech. Způsob zpracování půdy může významně ovlivnit i napadení pěstovaných plodin škůdci a to pozitivně i negativně (HŮLA, PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2008). SUMNER (1995) stejně jako (HŮLA, PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2008) došli k závěru, že význam orby pro redukci počtu škůdců zeleniny přezimujících v půdě spočívá v jejich přemístění do hlubších vrstev půdy, takže na jaře nejsou schopni opustit své zimoviště. V opačném případě přemístění do svrchních vrstev půdy, kde dochází k jejich ničení například mrazem. Je všeobecně známo, že zaoráním posklizňových zbytků
se snižuje počet
přezimujících housenek zavíječe
kukuřičného, zatímco minimalizační technologie přispívají ke zvýšení výskytu například drátovců a k rozšiřování hraboše polního. 3.2 Vliv zpracování půdy na fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy Půda patří mezi nejcennější přírodní bohatství. Poskytuje životní prostředí pro různé půdní organismy a umožňuje růst rostlinám. Je zásobárnou důležitých látek, živin a vody a je nezbytná pro funkci všech přírodních ekosystémů, protože zajišťuje koloběh látek. Je to povrchová, zvětrávající vrstva pevné zemské kůry, která se skládá z rozdrobených, chemicky pozměněných hornin a zbytků rostlin i zvířat, žijících na ní i v ní (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995).
10
CANNEL a HAWES (1994) uvádí, že při aplikaci bezorebného systému se zvyšuje koncentrace fosforu a draslíku z důvodu nízké pohyblivosti těchto minerálních látek v horních vrstvách půdy. Obdobný jev byl pozorován i v případě mělkého prokypření půdy nebo při využití mulčování oproti konvenčnímu zpracování půdy. Rozhodujícím měřítkem úrodnosti půdy jsou agregace půdních částic (hustota, jílové a humusové komplexy), pórovitost, a obsah vody a živin v půdě. Vysoký obsah humusu, velká biologická aktivita a malá eroze jsou rozhodujícími faktory vysoké úrodnosti půdy. Tyto faktory jsou podporovány snižováním intenzity obdělávání půdy, tzn. půdoochranný systém a přímé setí znamenají rozhodující přínos pro úrodnost půdy (KÖLLER a LINKE, 2006). 3.2.1 Voda v půdě Mezi pevnými částečkami půdy a jejich shluky jsou póry různé velikosti. Půdní póry umožňují pronikání vody a vzduchu do půdy a jejich pohyb v půdě. Umožňují zakořeňování rostlin a existenci půdních mikroorganismů. Rozlišujeme póry kapilární (jemné) a nekapilární (hrubé). Kapilární póry umožňují pohyb vody vzlínáním proti směru působení gravitace, na druhé straně zpomalují pohyb srážkové vody směrem do hloubky. V těchto pórech probíhá většina vnitropůdních reakcí. Nekapilární póry propouštějí snadno srážkovou vodu do spodních vrstev půdy a jsou důležité pro výměnu vzduchu. Půda se tak obohacuje o kyslík a zbavuje se přebytečného oxidu uhličitého. Mechanické zákroky při zpracování půdy pórovitost půdy mění. Kypřením se pórovitost zvětšuje, především se zvyšuje podíl nekapilárních pórů, utužováním půdy (použitím válců a pěchů) se pórovitost zmenšuje. Při optimálním zastoupení kapilárních a nekapilárních pórů v půdě jsou vytvořeny příznivé podmínky pro vodní a vzdušný režim půdy a pro pěstované rostliny. V ornici se pórovitost pohybuje v rozmezí 40 % až 60 %, v podorničí je nižší. Při zpracování půdy je třeba se vyhnout narušování půdní struktury především tím, že vykonáváme jednotlivé zásahy při příznivé půdní vlhkosti. Zpracování vlhké půdy je spojeno s poškozováním struktury. Obdobně je půdní struktura narušována nadměrnými přejezdy. Ovšem i při zpracování suchých půd může být poškozována půdní struktura např. opakovanými operacemi předseťové přípravy v případě konvenčního zemědělství, kdy může docházet u přeschlého povrchu k rozprašování strukturních agregátů (HŮLA, ABRHAM, BAUER, 1997). 11
KÖLLER a LINKE (2006) uvádí na obrázcích 1 a 2 rozdílné půdní profily. Na prvním stanovišti bylo uplatněno přímé setí, druhé se obdělávalo pluhem. Před odkrytím byla půda polita obarvenou vodou, která se vsákla a zvýraznila tak strukturu hrubých pórů. Oba profily byly od sebe vzdáleny asi 20 m. Profil orané půdy vykazuje zřetelnější rozvrstvení. Pro orané půdy je typické, že póry mají nepravidelný tvar. Ve spodní části horizontu A lze pozorovat výrazně méně pórů. Půda byla zorána na podzim a snímky byly pořízeny v dubnu následujícího roku, takže se půda již výrazně slehla. Lze také jasně pozorovat, že v horizontu A se již téměř nevyskytuje modrá barva. Do spodní vrstvy zřejmě vedlo jen málo pórů. Oproti tomu na půdním horizontu B byl v době pořízení snímku již 5 let aplikován způsob přímého setí bez orby. Jednotlivé vrstvy již nelze rozeznat, půda působí výrazně hustějším dojmem a půdní části mají hranatý tvar. Pronikání vody je na půdách s přímým setím zhruba dvojnásobné než u oraných půd. Na profilu lze rozeznat ve spodní části ještě několik modrých pórů. Jsou to většinou původní chodbičky žížal nebo kanálky po koříncích. Na povrchu se vytvořila vrstva mulče s velkým obsahem humusu.
Obr. 1 Půdní horizont A
Obr. 2 Půdní horizont B
Půda obdělávaná pluhem (KÖLLER a
Půda
LINKE, 2006)
(KÖLLER a LINKE, 2006)
12
obhospodařovaná přímým
setím
3.2.2 Život mikroorganismů a makroorganismů V půdě bují tak pestrý život, jaký bychom nenalezli na zemském povrchu. Zjednodušeně řečeno: je zde největší biodiverzita. Vše, co žije v půdě, se odborně nazývá edafon (KUTÍLEK, 2012). Půdní edafon hraje významnou roli ve všech půdních procesech. Působí na chemické a mechanické změny, zúčastňuje se procesů přeměny organických látek, napomáhá při přeměně látek minerálních. Je nezbytný při tvorbě půdních agregátů, rozhoduje o bilanci živin a je významným činitelem biologického samočištění půdy. Půdní organismy jsou rozhodujícím faktorem přeměny organických látek mineralizací a humifikací. Edafon se účastní na změnách prostorového uspořádání půd tvorbou chodeb, tmelením části a promícháváním zemin. Jinými slovy podílejí se na tvorbě úrodnosti půd. K tomu také přispívají dodávaná organická hnojiva, neboť jsou zdrojem potravy pro půdní organismy a zároveň slouží ke zvýšení jejich kvalitativního a kvantitativního zastoupení. Snižování biologické aktivity půdy neuváženým zásahem (neúměrná chemizace, poškození půdní struktury atd.) vede ke snížení její úrodnosti (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995). Podle velikosti rozlišujeme mikroedafon, mezoedafon a makroedafon. Mikroedafon (Tab. 2) je tvořen převážně zástupci rostlinné říše. Co do množství, hmotnosti, ale i významu jsou převládající složkou edafonu (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995). Nejpočetnější skupinu mikroedafonu tvoří bakterie. Patří k těm nejmenším útvarům. Jsou to jednobuněčné organismy bez chlorofylu o velikosti v rozmezí 0,2 až 2 µm. Odumřelé organismy a exkrementy jsou nejprve rozkládány bakteriemi spolu s houbami. Bakterie v podstatě využívají jako zdroj energie organické látky (KUTÍLEK, 2012). PRAX, JANDÁK a POKORNÝ (1995) uvádí, že většinou se jedná o druhy heterotrofní a to jak aerobního, tak anaerobního charakteru. V organických zbytcích rozkládají cukry, bílkoviny, celulózu, částečně i lignin a řadu dalších organických látek. Podílí se na důležitých procesech přeměn organických i minerálních látek – humifikace, oxidace amoniaku, poutání vzdušného dusíku, oxidace železa, síry, manganu aj., rozkladu síranů, dusičnanů atd. Mezi hlavní a nejrozšířenější druhy patří rody Pseudomonas, Arthrobacter, Clostridium, Achromobacter, Bacillus, Micrococcus. Známými poutači vzdušného
13
dusíku jsou Azotobacter, Clostridium, Rhizobium. Mezi nitrifikační bakterie patří Nitrosomonas, Nitrobacter aj. Další významnou skupinou jsou aktinomycety a vyšší houby. Aktinomycety hrají důležitou roli při rozkladu obtížně rozložitelných organických látek, jako je celulóza a lignin a dále při syntéze produktů rozkladu na nové humusové látky (KUTÍLEK, 2012). Vyšší houby se uplatňují zejména v symbióze s kořeny rostlin. Dále jsou zastoupeny řasy a také prvoci (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995). Tab. 2 Zastoupení mikroedafonu v půdě (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995) Mikroedafon Počet v 1g půdy Hmotnost v kg/ha bakterie 6 000 000 000 10 000 plísně a aktinomycety 400 000 10 000 řasy 100 000 140 prvoci 1 100 000 370
Mezoedafon je tvořen zástupci živočišné říše mimo obratlovců. Zahrnuje v sobě háďátka, chvostoskoky, žížaly, roztoče, stonožky, hmyz a jeho vývojová stadia, měkkýše a řadu dalších (Tab. 3). Většina těchto organismů působí v povrchových vrstvách půdy (0,10–0,15 m) a jen menší část proniká do větších hloubek jako např. žížaly.
Hlavní
význam
těchto
živočišných
organismů
spočívá
zejména
v mechanickém rozrušování a kypření půdní hmoty, ve vytváření chodbiček a kanálků, kterými snadno zasakuje srážková voda a proniká vzduch (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995). Jak uvádí ŠIMEK (2003) někteří půdní živočichové, např. žížaly, mravenci, hlístice apod. hrají také důležitou roli v přemísťování rostlinných zbytků a dalších půdních částic včetně mikroorganismů v půdě a jsou hlavním sekundárním zdrojem organické hmoty. Mnozí se živí rostlinnou biomasou a produkují exkrementy a posléze po odumření zanechávají v půdě svá těla. Tab. 3 Zastoupení mezoedafonu v půdě (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995) Mezoedafon háďátka členovci měkkýši žížaly
Počet v 0,001 m3
Hmotnost v kg/ha 50 000 390 5 2
14
50 92 40 4 000
Ze zooedafonu si zaslouží asi největší pozornost především žížaly. Ty jsou jedním z nejdůležitějších půdních organismů. Jak zmiňuje CHAN (2001), někdy jsou též nazývané přírodními půdními pluhy. Nejenže se podílí na biologickém rozkladu organické hmoty, provzdušňování, ale také neutralizují pH půdy. CHAN (2001) dále uvádí, že existují dvě hypotézy. Jedna tvrdí, že orba způsobuje snížení počtu žížal v půdě, druhá naopak tvrdí, že orba jejich počet nesnižuje, ba naopak se podílí na jejich nárůstu. Bylo ovšem dokázáno, že populace žížal v podmínkách bezorebného pěstování ve srovnání s orebným způsobem je vyšší (Tab. 4). Tab. 4 Populační hustota různých druhů žížal dle rozdílného zpracování půdy s ohledem na biodiverzitu. (CHAN, 2001) Zpracování půdy Konvenční způsob nízká diverzita (2 druhy) vysoká diverzita (3–5 druhů) Bezorebný způsob nízká diverzita (2 druhy) vysoká diverzita (3–5 druhů) Pastviny nízká diverzita (2 druhy) vysoká diverzita (3–5 druhů)
Jednotlivé druhy žížal Celkem -2 Allolobophora Lumbricus Apporectodea Apporectodea Octolasion (ks/m ) caliginosa rubellus longa rosea cyaneum
34
33
1
0
0
0
69
37
24
8
0
0
434
319
115
0
0
0
499
208
237
46
7
1
1028
886
142
0
0
0
1005
470
250
246
31
8
Nejen žížaly, ale i jiní živočichové, jako např. chvostoskoci a draví roztoči, se v neoraných půdách rozmnožují mnohem lépe, avšak aktivita žížal zanechává nejen zřetelnější stopy, ale i trvalé zlepšení struktury půdy. Žížaly půdu promíchávají, dopravují slámu a živiny do hlubších vrstev a kypří ji. Vytvořené chodbičky tvoří vertikální stabilní systém pórů. Voda i vzduch pak lépe proniká z povrchu do spodních vrstev (KÖLLER a LINKE, 2006). Makroedafon je tvořen obratlovci žijícími v půdě. Nejvíce jsou zastoupeni krtci, sysli, křečci, hraboši, myši atd. Jejich funkce jako složky půdního edafonu je především mechanická – provrtávání, prohrabování a zatahování organických 15
zbytků do větších hloubek. Svými exkrementy a těly po odumření doplňují organickou hmotu do půdy o látky bohaté na dusík (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995). 3.2.3 Tvorba humusu a koloběh živin Přeměněné organické látky v půdě se nazývají humus. Celkové množství organických látek je kolem 3 % ve vrchních 0,20 až 0,40 m půdy, výjimečně to může být kolem 5 %. Se zvětšující se hloubkou organických látek rapidně ubývá (KUTÍLEK, 2012). Podle tradičních hypotéz byly humusové látky popisovány jako velké, komplexní makromolekuly, které představovaly největší a nejstabilnější frakci půdní organické hmoty. Podle jiných autorů představují tyto látky naopak pouze malou část celkového množství půdní organické hmoty. Přímá pozorování a měření v půdě však vedla spíše k prokázání relativně jednoduchých biomolekul a nikoliv k potvrzení existence velkých, komplexních molekul (SCHMIDT et al., 2011). Přeměna organických odumřelých látek se nazývá humifikace. Na rozkladu a především na promíchávání produktů humifikace se významně podílejí také žížaly. Jednotlivé složky odumřelých organismů se rozkládají nestejnou rychlostí. Organické kyseliny, škroby a cukry se rozloží velmi rychle, zatímco proteiny, tuky, vosky a pryskyřice podléhají pomalému rozkladu. Při rozkladu dochází také k úplné mineralizaci a uvolňují se jednoduché minerální sloučeniny, které se ihned mohou rozpouštět a obsahovat rostlinné živiny (KUTÍLEK, 2012). KUTÍLEK (2012) stejně jako ŠIMEK (2003) došel k závěru, že na celý proces rozkladu a přeměny odumřelých částí rostlin má vliv také minerální část půdy a ovlivňuje rychlost přeměn organických látek. Například ligniny, předstupně humusu, jsou přetvářeny velmi slabě v písku, středně silně v hlinitém prostředí a velmi silně v jílu. Mnoho meziproduktů rozkladu je v půdním prostředí bezprostředně využito v dalších rozkladných i syntetických procesech. Úlohou humusu v půdě je zejména docílit relativně vysokou sorbční schopnost pro živiny tzn. schopnost půdy poutat ionty nebo celé molekuly různých sloučenin z půdního roztoku do pevné fáze. Dále kladně ovlivňuje pufrovitost půdy (schopnost půdy do jisté míry odolávat změně půdní reakce), příznivě působí na biologickou, biochemickou a biofyzikální dynamiku půdy, detoxikuje toxické sloučeniny a částečně i těžké kovy. Za určitých podmínek humusové látky odčerpávají volný 16
vápník, a tím je udržen delší dobu fosforečný aniont v půdním roztoku (ZEMÁNEK, 2001). Hlavním zdrojem humusotvorného materiálu v orných půdách jsou rostliny, které zůstanou v půdě po sklizni plodin. Významným zdrojem jsou i celé rostliny při zeleném hnojení (Tab. 5) (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995). Tab. 5 Množství zbytků hlavních plodin a meziplodin v t/ha suché hmoty (PRAX, JANDÁK, POKORNÝ, 1995) Plodina vojtěška jetel luční jetel plazivý jílek málokvětý hořčice
Hmota zbytků 8,20 5,23 3,29 3,65 1,42
Plodina řepka ozimá brambory cukrovka svazenka bob
Hmota zbytků 1,48 0,91 1,08 1,57 3,14
3.2.4 Mineralizace a humifikace organické hmoty Rostlinná biomasa obsahuje většinou 60 – 90 % (průměrně 75 %) vody. Zbytek je tzv. sušina, jež je tvořena zejména uhlíkem a kyslíkem, dále vodíkem a dalšími prvky (popelovinami). Prvky jako dusík, síra, fosfor, draslík, vápník, hořčík a další jsou tedy obsaženy v rostlinné biomase v poměrně malém množství. Přesto jsou to nesmírně důležité živiny pro rostliny a mikroorganismy. Ústředním prvkem veškeré biomasy, a tak i základem života na Zemi, je uhlík. V cyklu uhlíku hrají mimořádnou úlohu mikroorganismy, což platí v plné míře i pro půdní mikroorganismy. Mikroorganismy zabezpečují rozklad (mineralizaci) odumřelých tkání a pletiv všech organismů a tím se uhlík, dusík a ostatní živiny opět zpřístupňují pro nové organismy a pro tvorbu nové biomasy. Uhlík je v suchozemských ekosystémech akumulován v půdě a v rašelině, v odpadu a jiných zbytcích rostlin a živočichů a v jejich biomase. Mezi suchozemskými ekosystémy a atmosférou dochází k intenzivní výměně uhlíku, a to zejména prostřednictvím CO2, metanu a v podstatně menší míře i prostřednictvím dalších uhlíkatých sloučenin (ŠIMEK, 2003). Organické součásti půdy váží značné množství uhlíkatých látek. V půdě je celkově vázáno více uhlíku než v celé biomase na povrchu v atmosféře. V důsledku konvenčního obdělávání půdy se tyto uhlíkaté látky rozpadají a uvolňují se jako kysličník uhličitý. Po vyklučení lesních ploch během několika málo let díky 17
zemědělskému využití zmizí 20–50 % zásob uhlíkatých látek. Zároveň je v důsledku degradace půdy produkováno méně biomasy a tudíž se váže i méně CO2. Degradované půdy propouštějí a zadržují jen malou část srážek, půda tak rychleji vysychá a rostliny trpí suchem dřív než na nepoškozených půdách (KÖLLER a LINKE, 2006). Velmi důležitý je v rostlinné biomase poměr C:N převážně z hlediska průběhu a rychlosti rozkladu. Půdní mikroorganismy vyžadují vyrovnanou výživu a určitý poměr živin pro tvorbu biomasy. Průměrný obsah C v půdní organické hmotě se uvažuje kolem 58 % hmotnostních (proto se používá přepočítávací koeficient C na organickou hmotu 1,72). Naproti tomu je obsah dusíku v biomase mnohem nižší a také více kolísá, od méně než 1 % hmotnostních do více než 6 % hmotnostních. Charakteristickým znakem humifikace organických látek je jejich relativní obohacení dusíkem. Zatímco např. rostlinné zbytky mají poměr C:N kolem 40:1 (10–30:1 leguminózy, až 100:1 sláma obilnin, až 600:1 piliny ze smrkového dřeva), v humusových látkách je tento poměr cca 10:1. Dusík takto vázaný je vesměs nepřístupný jako živina, ale procesy přeměn humusových látek může být posléze uvolněn. Při relativním nadbytku N (úzký poměr C:N, např. 15:1) je rozklad většinou rychlý a dusík nevyužitý mikroorganismy je uvolňován do prostředí, zde je k dispozici jiným mikroorganismům a rostlinám – hovoříme o čisté mineralizaci N. Na mineralizaci, která uvolňuje dusík většinou ve formě amonných iontů, navazují další přeměny dusíku: nitrifikace, denitrifikace aj. Při relativním nedostatku N (široký poměr C:N, např. 80:1), mikroorganismy nejen využijí veškerý dostupný dusík z rozkládaného materiálu, ale navíc spotřebovávají dusík z půdy – hovoříme o čisté imobilizaci dusíku. V takovém období mohou rostliny trpět nedostatkem dusíku. Dokud je poměr C:N pod 25:1, může se mineralizace uskutečnit. Když se tento poměr zvýší nad 25:1, bude výsledkem imobilizace. Krátkodobý problém imobilizace znamená, že tyto organismy využívají dusík z půdy a činí jej dočasně nedostupným pro příjem plodinou. Obecně, poměr C:N bude kolísat ne kvůli obsahu uhlíku, ale jako funkce obsahu dusíku. (ŠIMEK, 2003). Všeobecně známou skutečností je, že při přeměně panenských půd, resp. trvalých travních porostů na půdy orné dochází při jakémkoliv způsobu zpracování k rapidnímu úbytku půdní organické hmoty ve zpracovávané vrstvě, který se stabilizuje v průběhu desítek i více let (STEVENSON, 1994).
18
Zpracování půdy orbou, která zapravuje posklizňové zbytky hlouběji, se zrychluje rozklad organické hmoty – mineralizace. Hlavní důvod je ve zvýšeném obsahu vzduchu v nakypřené ornici. Výsledkem je momentálně vyšší množství uvolněných živin (hlavně dusíku) pro následující plodinu, ale zároveň vzrůstá degradace půdní organické hmoty. Velká část uvolněných živin, které jsou dobře přijatelné pro rostliny, může být vyplavena nebo odnesena erozí (HŮLA, PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2008). PRAX, JANDÁK, POKORNÝ (1995) stejně jako ŠIMEK (2003) se shodují, že mineralizace je proces, při kterém se uvolňují živiny mikrobiálním rozkladem organických látek a vracejí se zpět do půdního koloběhu, kde jsou buď bezprostředně využívány mikroorganismy a rostlinami jako živiny nebo se absorbují na půdních koloidech. Tento proces vede k přeměně organické hmoty až na jednoduché složky ( CO2, H2O, NH3, oxidy různých prvků atd.) Probíhá za příznivých teplotních (tj. vyšších teplot) a vlhkostních (tj. nižšího obsahu vody) podmínek, zejména v půdách lehčího charakteru, silně provzdušněných. Intenzívní obdělávání půdy vytváří vhodné podmínky pro mineralizující organismy a silně omezuje tvorbu humusu. Při omezeném obdělávání se mineralizace sice nezmenší, avšak dochází k výraznější tvorbě humusu. To znamená, že při přímém setí se podíl humusu v půdě zvětšuje. Výzkumy evropských a amerických černozemí ukázaly, že 100 let intenzívního orání snížilo obsah humusu z původních 6 až 8 procent zhruba na 3 procenta (KÖLLER a LINKE, 2006). 3.3 Minimalizace pracovních operací při základním zpracování půdy Pro označení postupů zpracování půdy, které zahrnují různou hloubku, intenzitu i odlišný způsob kypření půdy a zacházení s rostlinnými zbytky, se v nedávné minulosti používalo více termínů. V současné době lze akceptovat následující rozdělení způsobů zpracování půdy:
technologie s orbou (konvenční, tradiční zpracování půdy) – půda je každoročně
zpracovávána
radličným
pluhem,
rostlinné
zbytky
předplodin, meziplodin a nadzemní části plevelů jsou zaorávány do půdy,
technologie bez orby (minimalizační).
19
Pro podmínky České republiky můžeme pod pojem minimalizační technologie zařadit následující postupy:
minimalizace s kypřením půdy do malé hloubky, v případě potřeby lze ornici jednorázově hlouběji prokypřit bez obracení,
půdoochranné zpracování – způsoby zpracování půdy, u kterých zůstává nejméně 30 % povrchu po zasetí pokryto rostlinnými zbytky předplodiny nebo meziplodiny (hmotnost této biomasy na povrchu je minimálně 1,2 t na hektar v suché hmotě),
přímé setí (setí do nezpracované půdy) – půda se po sklizni předplodiny nezpracovává,
seje
se
speciálními
secími
stroji.
(HŮLA,
PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2008). Zpracování půdy se dělí na zpracování půdy před a po sklizni a přípravu seťového lože. Zpracovatelnost půd (půdní zralost) závisí na mnoha faktorech, z nichž nejdůležitější jsou: druh půdy (zrnitostní složení), předplodina a plodina v souvislosti s uplatněnou technologií a okamžitá vlhkost půdy (ŠKODA a CHOLENSKÝ, 1993). 3.3.1 Zpracování půdy po sklizni Půda po sklizni by měla být zpracována poměrně mělce, aby došlo k lepšímu kontaktu posklizňových zbytků s půdou. Ty je dobré nakrátko pořezat a rovnoměrně rozptýlit. Pro mělké zpracování půdy se využívají talířové brány nebo kypřiče s radličkami ve tvaru husí nohy s velkým pracovním záběrem. Zpravidla se pracuje ve dvou etapách, nejprve hned po sklizni, pak v odstupu dvou až tří týdnů, aby se zamezilo vzcházení plevele. Půda se zpracovává zhruba do hloubky 50 mm (KÖLLER a LINKE, 2006). 3.3.2 Základní zpracování půdy Základními principy a kritérii redukovaného zpracování půdy jsou snížení intenzity, neobracení půdy a zachování jejího přirozeného vrstvení. Ornice se maximálně zpracovává kypřiči, často vybavenými speciálními orgány, které však půdu neobracejí. Zemědělci se snaží o minimalizaci přejezdů, proto jsou tyto stroje 20
často využívány v kombinaci. Například širokořezné nože s trvalým kypřícím efektem se používají v kombinaci se secími stroji poháněnými vývodovým hřídelem. Tím se hluboké kypření spojí s fází přípravy seťového lože při jednom přejezdu. Zvláštním zařízením pro kypření bez obracení je tzv. parapluh (obrázek 2). Běžná pracovní hloubka je 0,30 až 0,40 m, ale může dosáhnout až 0,50 m. S využitím parapluhu lze nakypřit i hluboko položené zhutněné oblasti a půda se přitom neobrací (KÖLLER a LINKE, 2006).
Obr. 2 Parapluh (KÖLLER a LINKE, 2006) Pokud má půda vhodnou strukturu, není hluboké kypření nutné, půda se tolik nezhutňuje a povrch zůstává rovný a bez hlubokých stop po pneumatikách. 3.3.3 Předseťová příprava půdy Cílem zpracování půdy před setím a sázením je urovnat povrch půdy po základním zpracování a připravit podmínky pro uložení osiva či sadby do požadované hloubky. Při předseťové přípravě půdy se vytváří tzv. lůžko osiva, které je charakterizované mírně utuženou vrstvou půdy, na kterou má být osivo uloženo, a kyprou vrstvou půdy, kterou má být osivo zahrnuto. Spodní utužená část má osivu zajistit kontakt s kapilární vodou, kyprá zemina umožňuje přístup vzduchu k osivu a usnadňuje vzcházení (HŮLA, ABRHAM, BAUER, 1997). Pro úpravu seťového lože se v rámci půdoochranného zpracování půdy užívají převážně vývodovým hřídelem poháněné stroje jako hřebové rotory a frézy nebo
21
vířivé brány. Ve většině případů jsou používány v kombinaci se secími stroji (KÖLLER a LINKE, 2006). 3.3.4 Přímé setí Přímý výsev představuje technologii, která je velmi účinná z hlediska ochrany půdy před erozí. V tomto případě se seje přímo bez obdělávání půdy, která je zakrytá posklizňovými zbytky. Kvalita práce strojů je výrazně ovlivňována odporem povrchové vrstvy půdy vůči vnikání secích botek. Aby secí botky pronikly do potřebné hloubky, musí být stroje pro přímý výsev dostatečně těžké. Většina strojů je vybavena kotoučkovými secími botkami, které se neucpávají rostlinnými zbytky (HŮLA, ABRHAM a BAUER, 1997). Vyrábějí se však i stroje s radličkovými botkami. Ty kypří půdu více, takže často již neodpovídají požadavku přímého setí, ale jsou počítané k systémům pro půdoochranné zpracování půdy (KÖLLER a LINKE, 2006). 3.3.5 Setí do mulče HŮLA, ABRHAM a BAUER (1997) došli stejně jako KÖLLER a LINKE (2006) k závěru, že se setí do mulče zvláště osvědčilo při pěstování cukrovky a kukuřice při omezování eroze na svažitých pozemcích.
Obr. 3 Setí cukrovky do mulče na svažitých pozemcích (KÖLLER a LINKE, 2006)
22
Pokryv půdy mulčem sehrává podobnou úlohu v ochraně půdy jako zapojený porost plodin (rostlinný pokryv). V obou případech se jedná o vytvoření tzv. stínového garé, které příznivě ovlivňuje řadu půdních vlastností. Mulč chrání půdu před destrukcí půdních agregátů vlivem dešťů, a tím přispívá k udržení půdní struktury, snižuje nebezpečí půdní eroze jak vodou, tak i větrem a celkově zachovává a zlepšuje její agrofyzikální a biologické vlastnosti. Především zabraňuje slévání a kornatění půdy, snižuje výpar půdní vody, omezuje kolísání půdní teploty, působí na zvýšení mikrobiální činnosti v horních vrstvách ornice. Z agrotechnického hlediska potlačuje růst jednoletých plevelů, podporuje růst jemných kořenů rostlin v povrchové vrstvě půdy. Pro mulčování se využívají posklizňové zbytky (Tab. 4) nebo nadzemní biomasa meziplodin. Při mulčování slámou a posklizňovými zbytky je třeba zohledňovat druh plodiny. Kvalita a rychlost rozkladu posklizňových zbytků závisí na poměru uhlíku a dusíku. Čím je hmota posklizňových zbytků chudší dusíkem, tím se pomaleji rozkládá. (HŮLA, PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2008). Posklizňové zbytky mohou mít však i vliv negativní. Mohou být zdrojem některých chorob, podporovat populaci slimáků a poskytují úkryt hlodavcům a jiným škůdcům (SVOBODA, 2011). MORENO a MORENO (2008) uvádí, že velmi častým způsobem mulčování při pěstování zeleniny je používání plastových fólií. Tento způsob je poměrně rozšířený a ne příliš ekonomicky náročný, ale masivní použití těchto materiálů ohrožuje životní prostředí. Proto se v posledních letech tyto plastové fólie začaly nahrazovat biologicky rozložitelným materiálem, který se po sklizni zapraví do země a je rozložen půdními mikroorganismy. Tyto dva materiály byly testovány při pěstování polních rajčat ve Španělsku. Bylo zjištěno, že fólie z rozložitelného materiálu se sice předčasně rozkládá, ale nijak to neovlivňuje její funkčnost v době používání a nemá to žádný negativní vliv na kvalitu úrody. Teploty pod plastovou folií byly sice vyšší, což v případě chladnějšího podnebí je rozhodně výhoda, ale při použití v teplejších klimatických podmínkách to může být naopak velká nevýhoda.
23
Tab. 4 Funkce a působení posklizňových zbytků na půdu (KÖLLER a LINKE, 2006) Působení Menší ztráty půdy a živin Žádné zabahnění Vyšší průnik vody Menší odtok po povrchu Stabilizace struktury: Zdroj Humusu vyšší stabilita agregátu menší hustota menší sklon k zhutňování větší únosnost lepší prorůstání kořenů Spodní voda Ochrana před odpařováním Větší obsah vody Menší výkyvy obsahu vody Více vody pro rostliny Teplota Izolace Menší teplotní výkyvy Pomalejší ohřívání Větší odolnost mrazu Chemie půdy Zdroj humusu Větší kapacita výměny kationtů Nárazník Adsorbce škodlivin Fytotoxické látky Negativní vliv na klíčení Živiny Zdroj humusu Změna objemu živin Přizpůsobení hnojení Snížení ztrát živin Půdní život Základ výživy Větší četnost druhů a biomasy: (edafon) Ochrana před: vyšší biologická aktivita vysušením větší enzymatická aktivita zářením (UV) změna ve zpracování živin predátory, škůdci rychlejší rozklad pozůstatků sklizně biogenní hrubé póry Plevele Stínění Potlačování plevelů Zabránění rozvoje plevelů Omezený výběr aktivních látek Choroby Podpora půdního života Změna spektra chorob Infekční posklizňové zbytky Škůdci Zdroj výživy Výhodnější poměr škůdci/prospěšní Ochrana Místo pro kladení vajíček Oblast Půda
Funkce Ochrana před erozí Ochrana před zabahněním
24
3.3.6 Modelový typ minimalizační technologie pěstování hrachu a sóji Luskoviny obohacují půdu o dusík a zanechávají půdu v dobrém fyzikálním stavu. Hrách i sója jsou v osevním postupu většinou zařazován mezi dvě obilniny. Využití minimalizačních technologií zpracování půdy k hrachu je vhodné především v teplejších a sušších podmínkách. Hrách příznivě reaguje na snížení hloubky a intenzity zpracování půdy. Podmínkou je dobré založení porostu s dodržením požadované hloubky setí (50 – 60 mm). Využití minimalizačních technologií v chladnějších a vlhčích polohách může mít již určitá omezení. Využívání minimalizačních technologií u sóji je u nás poměrně rozšířené. Sója je často pěstována
podniky,
které
používají
minimalizační
technologie
celoplošně
(PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2011).
Technologie 1: -
podmítka
-
mělké zpracování půdy kypřením (na podzim)
-
předseťová příprava půdy
-
setí hrachu, sóji bezorebným secím strojem
Technologie 2: -
podmítka
-
regulace vzešlého výdrolu a plevelů neselektivním herbicidem (na podzim)
-
předseťová příprava půdy
-
setí hrachu, sóji bezorebným secím strojem
Technologie 3: -
podmítka
-
náhrada orby kypřením do 0,2 m s urovnáním povrchu půdy (na podzim)
-
předseťová příprava půdy
-
setí hrachu, sóji bezorebným secím strojem
Technologie 4: -
regulace vzešlého výdrolu a plevelů neselektivním herbicidem (na podzim, případně i na jaře) 25
-
přímé setí do nezpracované půdy bezorebným secím strojem (PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2011)
3.4 V praxi uplatňované systémy bezorebného pěstování zeleniny
Systém AgroKruh
Tento systém je určený pro malé farmy a v současné době je v pilotní verzi instalovaný v lokalitě Brnov les v katastru obce Hrubý Štúr na Slovensku. Na ploše ve tvaru kruhu je umístěno rameno – agromost, které je na jedné straně upevněné a kloubně zakotvené do země. Na druhé straně je připojený elektromotor, který rameno pohání. Agromosty jsou v podstatě širokozáběrové nosiče nářadí pohybující se nad obdělávanou plochou po předem vymezených kolejových řádcích. Rameno vytváří krouživý pohyb a jednotlivé nástroje příp. pracovní plošina se po něm mohou pohybovat, čímž vzniká řádek ve tvaru spirály. Vše je řízeno automaticky. Použití traktorů při pěstování úplně odpadá, čímž se minimalizuje stlačování půdy případnými přejezdy. Díky tomuto netradičnímu řešení je možné dosáhnout velmi výrazné ulehčení mnohdy fyzicky namáhavých pracovních úkonů spojených s pěstováním zeleniny, jako jsou základní zpracování půdy rotačním kypřičem, bránování, válcování, setí, sázení, plečkování, zavlažování, přihnojování, mechanická regulace výskytu škůdců, pletí a sklizeň. (http://www.agrokruh.com/technicka-realizacia-systemu-agrokruh/)
Obr. 4 Kloubně upevněné rameno agromostu (http://www.ekovesnice.cz/102-agrokruh-pestovani-biozeleniny-pro-celouosadu.html)
26
3.5 Srovnání bezorebného pěstování zeleniny s tradičními orebními postupy Zpracování a kultivace půdy patří k faktorům, které rozhodujícím způsobem ovlivňují nejen úrodnost půdy, stabilizaci výnosu plodin a kvalitu produktů, ale i úroveň celého zemědělství. Zpracování a kultivace půdy ovlivňují fyzikální stav půdy, biologickou činnost i chemismus půdy (ŠKODA, CHOLENSKÝ, 1993). Výhodou orby je vytváření „čistého“ povrchu půdy, které umožňuje pohodlné setí a sázení. V její neprospěch však svědčí ekonomická, ekologická a technická hlediska, jak již bylo zmíněno v kapitole 3.1 Výhody a nevýhody bezorebného pěstování. Je ovšem nutné při volbě technologického postupu zpracování půdy zohlednit veškeré faktory v dané lokalitě – bioklimatické podmínky, charakter půdního horizontu, spektrum pěstovaných plodin, vybavenost mechanizačními prostředky, podíl lidské práce a další. 3.6 Perspektiva bezorebného pěstování zeleniny v ČR V České republice má výzkum i používání minimalizačních technologií zpracování půdy dlouholetou tradici. Výzkum je prováděn již od šedesátých let minulého století. Byl započat a dlouhodobě komplexně realizován ve Výzkumném ústavu základní agrotechniky v Hrušovanech u Brna, v současné době se na něm podílí celá řada výzkumných pracovišť včetně zemědělských univerzit. Získány byly především poznatky o vlivu těchto technologií na růst, vývoj a výnosy plodin a na změny půdního a životního prostředí. V současné době je sledování zaměřeno na hodnocení možných rizik plošného a opakovaného používání minimalizačních postupů (HŮLA, PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2008). Největší rozvoj a rozšíření minimalizačních technologií v posledním období lze dát do souvislosti s vývojem a dostupností kvalitní techniky. Technologie zpracování půdy a zakládání porostů bez použití orby jsou v ČR podle odborných odhadů (na základě množství prodaných strojů, jejich plošné výkonnosti a předpokládaného využití) používány na více než 30 % orné půdy. Jde především o různé formy mělkého zpracování půdy a náhrady orby kypřením, dále pak výsevy plodin do povrchově zpracované a nezpracované půdy. Při pěstování zeleniny jsou tyto postupy používány především u hrachu. (HŮLA, PROCHÁZKOVÁ a kolektiv, 2008)
27
4. VLASTNÍ KOMENTÁŘ K ŘEŠENÉ PROBLEMATICE Základní zpracování půdy je stále předmětem diskuze. Z pohledu trvale udržitelného zemědělství je však více akceptovatelná varianta maximálního omezení provádění hluboké orby. Výhoda orby spočívá převážně v dokonalé přípravě půdy pro pohodlné setí a sázení. V její neprospěch ovšem mluví narušení biologických a fyzikálních poměrů v půdě. Jednotlivé mikroorganismy v nenarušované půdě žijí v takové vrstvě, kde jsou pro ně nejpříhodnější podmínky ať už aerobní nebo anaerobní. Hlubokou orbou se tyto přirozené podmínky drasticky mění a mikroorganismy v těchto změněných podmínkách v lepším případě omezují svoji aktivitu případně dochází k jejich usmrcení. V důsledku toho se snižuje jejich schopnost zpřístupňovat živiny pro rostliny. Hlubokou orbou se také narušuje stabilita půdní struktury a převážně se zvyšuje riziko půdní eroze ať už vodní tak i větrné. Jako velké úskalí bezorebné technologie vidím v regulaci plevelů, jelikož nižší intenzita zpracování půdy vytváří vhodné podmínky pro růst jednoletých i vytrvalých plevelů a to zejména při přechodu z konvenční technologie na minimalizační. U minimalizačních technologií dochází sice k poklesu počtu druhů plevelů, ale celková početnost jedinců má vzrůstající charakter. Proto je pro jejich regulaci téměř nutností použití herbicidů. Vedle ekonomických důvodů odmítnutí orby pro jednotlivé podniky jsou celospolečensky zajímavé zejména ekologické výhody. Také technologický pokrok podněcuje šíření nových postupů. Nabídka strojů pro půdoochranné technologie a přímé setí výrazně roste a je stále výhodnější. Zemědělství bez pluhu není žádná ideologie, je to řetěz ekonomických a ekologických rozhodovacích procesů. Žádný zodpovědný a podnikatelsky myslící zemědělec by neváhal znovu začít orat, kdyby se ukázalo, že odmítnutí pluhu je z jakéhokoliv důvodu ekonomicky a ekologicky nesmyslné. Přesto se domnívám, že je zemědělství bez pluhu jednou z nejdůležitějších strategií přežití s ohledem na trvalé zajištění zdrojů a výživy.
28
5. ZÁVĚR Bezorebné pěstování zeleniny již mnozí zemědělci ve světě i v České republice úspěšně praktikují. Stále více se odklání od energeticky náročných konvenčních metod zpracování půdy. Ukazuje se, že se snížením hloubky a intenzity zpracování půdy dochází ke zvyšování obsahu a kvality organické hmoty v půdě, zlepšuje se struktura půdy, narůstá počet mikroorganismů a makroorganismů, zvyšuje se tvorba humusu, dochází k zamezení větrné a vodní erozi a také se ukládá voda v půdě. Pochopitelně mají minimalizační technologie i své nevýhody jako je například regulace plevelů a zvýšený výskyt chorob a škůdců. Proto je nutné při volbě technologického postupu zpracování půdy zohlednit veškeré faktory v dané lokalitě – bioklimatické podmínky, charakter půdního horizontu, spektrum pěstovaných plodin, vybavenost mechanizačními prostředky, podíl lidské práce a další a teprve potom se rozhodnout. Často při volbě minimalizační technologie je rozhodujícím faktorem ekonomické hledisko. Náklady spojené s technologickými operacemi jsou v případě minimalizačních technologií nižší než v případě konvenčních metod. Ovšem samotný přechod na nekonvenční způsob zpracování půdy mění naprosto strukturu používané mechanizace. Není již potřeba pluh, naopak se zvyšuje využití kypřičů, speciálních secích strojů a postřikovačů což znamená zvýšení investičních nákladů.
29
6. SOUHRN A RESUMÉ Práce popisuje vliv zpracování půdy na fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy, zejména na život mikroorganismů a makroorganismů, tvorbu humusu a koloběh živin. Velký prostor je věnovaný minimalizaci pracovních operací při základním zpracování půdy. Popsané jsou také ekologicky šetrné postupy s vyloučením nebo omezením používání rychle rozpustných minerálních hnojiv a syntetických pesticidů a také v praxi uplatňované systémy bezorebného pěstování zeleniny. Klíčová slova Bezorebné zemědělství, udržitelné zemědělství, minimalizační technologie, půdní struktura, žížala, půdní mikroorganismy.
The work describes influence of soil cultivation on the physical, chemical and biological soil quality, especially micro-organisms and macro-organisms life, humus creation and nutrient cycling. Large space is devoted to the no-till production systems by the primary soil treatment. Described are methods of enviromentally friendly practices without using rapidly soluble mineral fertilizers and synthetic pesticides and also no-till systems used in practice.
Keywords
No-till agricalture, sustainable agriculture, reduced tillage, soil structure, earthworm, soil micro-organisms
30
7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
CANNELL , R.Q. and HAWES J.D. Trends in tillage practices in relation to sustainable crop production with special reference to temperate climates. Soil and Tillage Research, 1994, 30, (2–4): 245–282. ISSN 0167-1987.
CHAN, K.Y. An overview of some tillage impacts on earthworm population abundance and diversity - implications for functioning in soils. Soil and Tillage Research, 2001, 57 (4): 179-191. ISSN 0167-1987. HOLZER, Sepp a Christian LINKE. Zahrada k nakousnutí: permakultura podle Seppa Holzera. 2. vyd. Brno: Knihkupectví CZ, 2012, 213 s. ISBN 978-80-8742624-1.
HOYT, G.D., MONKS, D.W. and MONACO, T.J. Conservation Tillage for Vegetable Production. HortTechnology, 1994, 4 (2): 129-135. ISSN 1063-0198. HŮLA, Josef a Blanka PROCHÁZKOVÁ a kolektiv. Minimalizace zpracování půdy. 1. vyd. Praha: Profi Press, 2008, 248 s. ISBN 978-80-86726-28-1. HŮLA, Josef, Zdeněk ABRHAM a František BAUER. Zpracování půdy. 1. vyd. Praha: Brázda, 1997, 140 s. ISBN 80-209-0265-1. KÖLLER, Karlheinz a Christian LINKE. Úspěch bez pluhu. 1. vyd. Praha: Zemědělský týdeník, 2006, 191 s. ISBN 80-870-0200-8. KUTÍLEK, Miroslav. Půda planety Země. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2012, 199 s., [8] s. obr. příl. ISBN 978-807-3632-120.
MORENO, M.M. a MORENO, A. Effect of different biodegradable and polyethylene mulches on soil properties and production in a tomato crop. Scientia Horticulturae. 2008, vol. 116, issue 3, s. 256-263.
31
MORSE, R.D. No-till Vegetable Production—Its Time is Now. HortTechnology, 1999, 9 (3): 373-379. ISSN 1063-0198. PRAX, Alois, Jiří JANDÁK a Eduard POKORNÝ. Půdoznalství. 1. vyd. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 1995, 153 s. ISBN 80-715-7145-8. PROCHÁZKOVÁ, Blanka a kolektiv. Minimalizační technologie zpracování půdy a možnosti jejich využití při ochraně půdy a krajiny: uplatněná certifikovaná metodika. V Brně: Mendelova univerzita, 2011, 38 s. ISBN 978-80-7375-524-9.
SCHMIDT, M.W.I., Torn, M.S., Abiven, S., Dittmar, T., Guggenberger, G., Janssens, I.A., Kleber, M., Kögel-Knabner, I., Lehmann, J., Manning, D.A.C., Nannipieri, P., Rasse, D.P., Weiner, S., Trumbore, S.E.: Persistence of soil organic matter as an ecosystem property. Nature, 2011, 478, 49-56.
STEVENSON, F. JOHN WILEY AND SONS LTD. Humus chemistry: genesis, composition, reactions. 2nd Ed. New York: John Wiley and Sons, c1994, xiii, 496 s. ISBN 04-715-9474-1.
SUMNER, D.R. et al. Soilborne pathogens in a vegetable double-crop with conservation tillage following winter cover crops. Crop Protection. 1995, 14 (6): 495–500. ISSN: 0261-2194. SVOBODA, Jaroslav. Kompletní návod k vytvoření ekozahrady a rodového statku. 1. vyd. Praha: Smart Press, 2011, 352 s. ISBN 978-80-87049-28-0. ŠIMEK, Miloslav. Základy nauky o půdě. 1. vyd. České Budějovice: Jihočeská univerzita, Biologická fakulta, 2003, 151 s. ISBN 80-7040-630-5. ŠKODA, Vítězslav a Jan CHOLENSKÝ. Konvenční a perspektivní způsoby zpracování a kultivace půdy. 1. vyd. Praha: Institut výchovy a vzdělávání ministerstva zemědělství České republiky, 1993, 64 s. Rostlinná výroba. ISBN 80710-5048-2.
32
WANG, X.-B. et al. Potential Effect of Conservation Tillage on Sustainable Land Use: Review of Global Long- Term Studies. Pedosphere, 2006, 16 (5): 587-595. ISSN 1002-0160. ZEMÁNEK, Pavel. Speciální mechanizace: mechanizační prostředky pro kompostování. 1. vyd. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2001. ISBN 80-715-7561-5. Elektronické zdroje: http://www.agrokruh.com/technicka-realizacia-systemu-agrokruh/ http://www.ekovesnice.cz/102-agrokruh-pestovani-biozeleniny-pro-celouosadu.html
33
