Technologie
Praktické možnosti využití užších řádků u kukuřice v rámci ochrany půdy proti erozi Ing. Václav Brant, Ph.D., Ing. Petr Zábranský, Ing. Michaela Škeříková, Dr. Ing. Jan Pivec, Doc. Ing. Milan Kroulík, Ph.D., Ing. Luděk Procházka; Česká zemědělská univerzita v Praze foto: V. Brant
V rámci výzkumných aktivit České zemědělské univerzity v Praze je dlouhodobě sledována problematika využití systémů pěstování kukuřice v užších řádcích jako protierozního opatření. Primárním důvodem stanovení vlivu porostů s užšími řádky na erozní procesy je samozřejmě hledání nových možností ochrany půdy před vodní erozí, zejména v souvislosti s narůstajícími plochami kukuřice v České republice a se stále se zpřísňujícími podmínkami pěstování širokořádkových plodin na erozně ohrožených pozemcích. Na základě definice širokořádkových plodin platné v Německu, kde jsou za širokořádkové plodiny považovány porosty zakládané do řádků širších než 0,45 m, není kukuřice pěstovaná v řádcích do 0,45 m považována za erozně problematickou plodinu. Tato skutečnost vyvolává v České republice diskusi, zda by systémy pěstování kukuřice v řádcích do 0,45 m mohly umožnit pěstování kukuřice na erozně ohrožených plochách. Na základě stávající literatury je obecně pěstování kukuřice v užších řádcích spojováno s otázkou zvyšování výnosů kukuřice v důsledku vyššího využití slunečního záření, s možností optimalizace kvalitativních parametrů biomasy pro silážování, s možností optimalizace struktury porostů a kvality založení porostů a v neposlední
96
míře s vlivem struktury porostu na disipaci energie a koloběh vody na stanovišti. V literárních zdrojích se často setkáváme s obecným předpokladem, že snížení šířky řádků u kukuřice přispívá k eliminaci erozních procesů. Ve vědecké a odborné literatuře však mnoho podrobně zaměřených prací u kukuřice nenalezneme. Z hlediska hledání souvztažností lze pro pochopení dané problematiky využít značnou část zdrojů, které obecně nebo u jiných porostů, řeší otázku vlivu struktury porostu na distribuci srážek, na infiltraci, na vlhkost půdy apod. Katedra agroekologie a biometeorologie ve spolupráci s katedrou zemědělských strojů dlouhodobě řeší otázku vlivu struktury porostů
polních plodin na distribuci srážek a na hodnoty kapkové eroze ve vztahu k systémům zpracování půdy.
Polní pokusy V letech 2012–2014 byla intenzivně zkoumána problematika vlivu rozdílné šířky řádků porostů kukuřice (0,45 a 0,75 m) na hodnoty kapkové eroze a na distribuci srážky v porostu v rámci dílčích zón řádku. Pokusy probíhaly na lokalitě Budihostice (střední Čechy). Hodnoty kapkové eroze byly měřeny pomocí modifikované metody záchytných trychtýřů (průměr 125 mm) dle Bollinne (1975). Vyjádřeny byly následně jako reálné množství rozstříknuté zeminy na jednotku plochy (MSR, g/m2), metoda dle Poesen a Torri (1988).
Hodnoty kapkové eroze byly stanovovány po jednotlivé srážkové události. Porostní srážka byla hodnocena opět s využitím záchytných trychtýřů o průměru 125 mm, nacházejícími se 0,2 m nad povrchem půdy ve třech zónách meziřádku. V porostu bylo vždy umístěno 21 trychtýřů. Hodnoty porostní srážky byly opět stanovovány po jednotlivé srážkové události jako hodnoty MSR. Záchytné trychtýře byly v porostech o rozteči řádků 0,75 m umístěny v následujících zónách (měřeno od řádku rostliny): 0–125 mm, 125–250 mm a 312,5–437,5 mm. V řádcích s roztečí 0,45 m v zónách 0–125 mm, 50–175 mm a 162,5–287,5 mm. Atmosférické srážky (z našeho pohledu srážka nad porostem) byly měřeny rovněž pomocí výše uve-
Tab. 1: Termíny výsevu kukuřice, průměrný počet rostlin na ha a průměrná vzdálenost mezi rostlinami (m) stanovená tři týdny po výsevu v letech 2012, 2013 a 2014 Rozteč řádků Počet rostlin Průměrná vzdálenost Rok Termín výsevu (m) na ha (ks) rostlin v řádku (m) 2012
19. 4.
2013
19. 4.
2014
15. 4.
Praktické možnosti využití užších řádků u kukuřice v rámci ochrany půdy proti erozi
0,45 0,75 0,45 0,75 0,45 0,75
88 889 89 333 87 778 89 333 85 556 86 667
0,271 0,151 0,259 0,156 0,266 0,154
Agromanuál 2/2015 • Únor
Technologie
Termíny výsevu a počty rostlin na jednotku plochy u hodnocených porostů v letech 2012–2014 dokumentuje tabulka 1. Pro osev byl vždy použit hybrid PR38N86. V týdenních intervalech byla sledována pro dukce nadzemní biomasy a délka rostlin (Dr, m). Ve čtrnáctidenním intervalu byl hodnocen index listové plochy (LAI) pomocí metody analýzy obrazu. Výsev porostů byl proveden secím strojem Kverneland Accord Optima HD. Porosty byly shodně hnojeny a ošetřovány.
ky 0,75 m byla nejtěsnější závislost mezi propadem srážky a MSR v rámci řádku stanovena vždy v zóně 125–250 mm, nejnižší naopak v zóně 0–125 mm.
řádky 0,45 m
0–125
0–125
125–250
50–175
312,5–437,5
162,5–287,5
průměr 0–437,5
průměr 0–287,5 0
10 20 30 40 50 (atmosférická srážka = 100%)
60
70
0
10 20 30 40 50 (atmosférická srážka = 100%)
60
70
Graf 2: Průměrné hodnoty délky rostlin kukuřice (Dr, m) a vybrané BBCH fáze rostlin v porostech s šířkou řádků 0,45 a 0,75 m v letech 2012 až 2014; rozdílné indexy u průměrných hodnot dokumentují statisticky průkaznou diferenci mezi průměry (α = 0,05, ANOVA) 2012
Délka rostliny (Dr, m) 3
řádek 0,75 m
BBCH 35
řádek 0,45 m
b b
2
Graf 1 dokumentuje průměrné hodnoty porostní srážky vůči atmosférické srážce v hodnocených porostech (průměr let 2012–2014). V rámci porostů byl nejvyšší průměrný podíl porostní srážky (%, atmosférická srážka = 100 %) za sledované období v rámci vegetace stanoven v řádcích 0,75 m. Směrem od středu meziřádku (0,75 m) k řádku rostlin hodnota podílu porostní srážky na srážce atmosférické klesala. V porostech s řádky 0,45 m byly hodnoty tohoto podílu ve srovnání s řádky 0,75 m ve všech hodnocených zónách nižší.
lem, neovlivňuje jen míru využití slunečního záření, transpirační a evapotranspirační nároky porostu a výnosy, ale také může zvyšovat nebo snižovat erozní rizika.
řádky 0,75 m
Výsledky Na základě provedených analýz byla ve všech hodnocených letech prokázána pozitivní korelace mezi hodnotou atmosférické srážky a průměrnou hodnotou porostní srážky. S narůstající hodnotou atmosférické srážky byly u porostů s řádky 0,75 m prokázány vyšší hodnoty porostní srážky ve srovnání s porosty s řádky 0.45 m.
Z hlediska rozdílných hodnot propadu srážky v hodnocených zónách je patrné, že prostorové rozmístění listů a jejich orientace v rámci řádku, včetně úhlu svírajícího se stéb-
Graf 1: Vliv šířky řádků kukuřice na hodnoty porostní srážky (Pth, %) v rámci meziřádku (průměr let 2012–2014) vyjádřené jako podíl z atmosférické srážky (P, mm) představuje 100 %
hodnocená zóna v řádku (mm)
dených trychtýřů a pro kontrolní měření bylo využito automatického srážkoměru.
a
BBCH 16
b
a
a
a
b
BBCH 69
b
1
b
BBCH 85
a a
0 10.4.12
14.5.12
4.6.12
25.6.12
6.8.12
28.8.12
2013
Délka rostliny (Dr, m) 3
16.7.12
řádek 0,75 m BBCH 35
řádek 0,45 m
b 2
BBCH 16 a BBCH 69
BBCH 85
1
Potvrzena byla rovněž pozitivní korelace mezi sumou atmosférické srážky (mm) a hodnotou kapkové eroze (MSR, g/m2) v letech 2012–2014. Pozitivní korelace byla prokázána i mezi hodnotami porostní srážky (mm) a hodnotou MSR (g/m 2). Z podrobné analýzy naměřených dat je patrné, že hodnoty kapkové eroze byly ovlivněny i místem propadu porostní srážky na povrch půdy. Nejtěsnější závislost mezi hodnotou propadu srážkové vody a MSR v rámci řádku (řádky 0,45 m) byla v roce 2012 a 2013 v zóně 0–125 mm od řádku rostliny, v roce 2014 poté v zóně 50–175 mm. V porostech s řád-
a
0 10.4.13
b 14.5.13
6.6.13
25.6.13
řádek 0,75 m
27.8.13
BBCH 35 b
řádek 0,45 m
2
6.8.13
2014
Délka rostliny (Dr, m) 3
16.7.13
a
BBCH 16 b
BBCH 69
BBCH 85
1 a 0 10.4.14
15.5.14
25.6.14
Praktické možnosti využití užších řádků u kukuřice v rámci ochrany půdy proti erozi
15.7.14
5.8.14
26.8.14
Agromanuál 2/2015 • Únor
97
Technologie
Schéma: Vliv růstové fáze porostů kukuřice na eliminaci kapkové eroze (Brant, 2014); LAI - index listové plochy, Dr - délka rostliny, MSR45 - množství rozstříknuté zeminy na jednotku plochy v porostech s řádky 0,45 m a MSR75 v porostech s řádky 0,75m Pozitivní vliv šířky řádků (0,45 m) na eliminaci kapkové 99,3 %
LAI, Dr
Podíl hodnoty MSR45 na hodnotě dnotě MSR75 (%). MSR75 = 100 % 76,1 %
00 10 11 13
15
34
53
Je potřebné si uvědomit, že výše zmiňovaná variabilita porostu není dána pouze roztečí řádků, počtem jedinců na jednotku plochy a hybridem, ale také vývojem porostů. Z hlediska vývoje se především mění délka rostliny, hodnoty LAI, velikost úhlu mezi listem a stéblem, úhel určující ohnutí horní části listu a míra překrytí listů. Z praktického hlediska se ukazuje, že samotná hodnota LAI není pro přesné modelování distribučních procesů srážky optimální. Pro přesné vyjádření vztahů je potřebné znát údaje o míře překrytí listů, o procesech předávání si vody listy a o ploše listové plochy zajišťující odtok vody ke stéblu nebo naopak odkap vody z listů. Vývoj porostů (ve vztahu k dané BBCH fázi) lze kvantitativně vyjádřit zejména pomocí hodnot LAI a délky rostliny (graf 2). Obecný tvar křivek znázorňujících dynamiku růstu rostliny kukuřice (délku) a LAI je velice podobný (schéma). Na základě těsností závislostí jsme pro specifikaci vlivu vývoje porostů na hodnoty propadu srážek do porostu využili hodnoty délky rostlin. Pro ověření závislosti mezi délkou rostliny během vegetace a podílem mezi atmosférickou srážkou a porostní srážkou bylo využito modelově vypočtených denních hodnot průměrné délky rostliny. Graf 3 dokumentuje vliv průměrné délky rostliny na průměrnou hodnotu podílu porostní srážky (Pth, mm) na atmosférické srážce (P, mm) v letech 2012 až 2014. Z grafu 3 je patrné, že s narůstající délkou rostliny hodnota tohoto podílu roste. S narůstající výškou porostu
98
63
69
79
BBCH
propadne na povrch půdy méně vody. Tato závislost však byla potvrzena pouze pro období vývoje porostů od růstové fáze BBCH 30 do BBCH 70. Z této skutečnosti vyplývá, že od fáze prodlužovacího růstu do fáze tvorby zrna vykazují porosty schopnost snižovat množství propadlé vody do porostu. Tato skutečnost je dána samozřejmě intenzivním přírůstkem listové plochy od fáze prodlužo-
vání a v důsledku toho i zakrýváním povrchu půdy. Dále pak vzpřímenějším postavením listů, které soustřeďují zachycenou vodu ke stéblu. Konec ochranného vlivu je dán jednak poklesem listové plochy, ten však nemusí být tak významný, ale především změnou postavení listů na rostlině v důsledku jejich ohýbání se směrem k zemi. Nárůst hodnoty úhlu mezi listem a stéblem je totiž výrazně spojen s poklesem hodnoty odtoku vody ke stéblu a vede ke zvýšení hodnoty odtoku a následně odkapu vody z listů do meziřádku. To v konečném důsledku navyšuje porostní srážku vůči stoku po stéble. Na základě těsnosti závislostí z grafu 3 rovněž vychází, že v porostech o rozteči řádků 0,45 m má pravděpodobně výraznější vliv na propad srážky překrývání se listů v meziřádku. Vliv vývoje porostů byl prokázán také na základě srovnání hodnot kapkové eroze v řádcích 0,45 m (MSR45) vůči hodnotám v řádcích 0,75 m (MSR75 = 100%). Do fáze BBCH 30 byly hodnoty kapkové eroze v obou hodnocených po-
rostech obdobné. Stav porostů na začátku vegetace dokumentuje obrázek 1. Od fáze BBCH 30 až do fáze BBCH 70–80 byly hodnoty MSR v porostech s řádky 0,45 m průměrně o 24 % nižší (schéma). V rámci objektivnosti je však potřebné mít na paměti skutečnost, že menší množství propadlé vody na povrch půdy v řádcích o šířce 0,45 m musí být spojeno s vyšší hodnotou stoku vody po stéble. Stok vody po stéble může naopak, za určitých okolností, zvyšovat riziko odtoku vody v řádku rostliny. Zde jsou však v důsledku rozvoje kořenového systému vhodnější podmínky pro infiltraci. Na základě literárních údajů byl prokázán pozitivní vliv snížení šířky řádků na hodnoty infiltrace, ale až od 5. až 7. týdne od založení porostu. To koresponduje s našimi výsledky. Vyšší zakrytí povrchu půdy a případný zvýšený odtok vody po stéble u užších řádků pravděpodobně přispívá také k eliminaci degradace půdních agregátů kinetickou energií přímo dopadajících nebo odkapávajících kapek.
Graf 3: Závislost mezi kalkulovanou délkou rostlin (Dr, m) a poměrem mezi atmosférickou srážkou (P, mm) a průměrnou hodnotou porostní srážky v meziřádku (Pth, mm); v modelu jsou použity denní hodnoty Dr a P/Pth pro období, kdy se rostliny nacházely ve fázi BBCH 30 až 70; zahrnuta jsou data z let 2012–2014; r - korelační koeficient (P/Pth) 6 P/Pth = -0,133 + 1,339*Dr 5 r = 0,942, řádek 0,75 m 4
(P/Pth)
3
3
2
2
1
1
0
0
6 5 4
P/Pth = -0,228 + 1,578*Dr
0
1
2
3
Délka rostliny (Dr, m)
4
r = 0,849, řádek 0,45 m 0
1
2
3
4
Délka rostliny (Dr, m)
Obr. 1: Stav porostů kukuřice seté 23. 5. 2012, řádky 0,45 m (vlevo) a 0,75 m (vpravo)
Praktické možnosti využití užších řádků u kukuřice v rámci ochrany půdy proti erozi
Agromanuál 2/2015 • Únor
Technologie
Závěry
Z hlediska kvality práce secího
Z výše uvedených výsledků lze vyvodit následující závěry: Snížení šířky řádků z 0,75 m na 0,45 m vede ke snížení hodnot kapkové eroze v rozmezí růstových fází BBCH 30 až BBCH 70–80. U porostů s roztečí řádků 0,45 m dochází v období fází růstu BBCH 30 až 70 k poklesu hodnot porostní srážky oproti porostům s řádky 0,75 m. Na začátku vegetace nevykazují porosty s užšími řádky (0,45 m) prokazatelný efekt na snížení kapkové eroze ve srovnání s porosty s řádky 0,75 m. S nástupem rostlin do fáze zrání dochází obecně u obou hodnocených porostů k poklesu ochranného vlivu vegetace.
stroje je nutné mít na paměti, že s poklesem vzdálenosti mezi řádky klesá prostor pro ukládání rostlinných zbytků odhrnutých odstraňovači rostlinných zbytků. Dalším problémem zde mohou být např. dlouhé a nerozložené lodyhy vymrzlé nebo umrtvené meziplodiny. V technologiích s užšími řádky nejsou tak vysoké požadavky na pomalou biodegradaci mrtvého mulče. Od fáze BBCH 30 je u úzkých řádků výraznější pozitivní vliv struktury porostu na eliminaci eroze. Při zajištění dlouhodobě stabilního pokrytí půdy mulčem během vegetace lze uvažovat o možnosti pěstování kukuřice v řádcích o šířce 0,45 m a menší i na erozně ohrožených pozemcích. Při v yužití užších řádků lze u technologií setí do půdy bez mulče efektivněji zajistit pokrytí meziřádku většími půdními částicemi při jejich odhrnutí z místa secího lože. Z důvodu eliminace rizika soustředného povrchového odtoku v rámci řádku rostlin by při zakládání porostů nemělo
Z hlediska praktického využití získaných výsledů v rámci protierozní ochrany lze zemědělské praxi doporučit následující opatření. Při zakládání porostů kukuřice do užších řádků (0,45 m a méně) je potřebné do fáze prodlužovacího růstu zajistit dostatečné pokrytí půdy živým nebo mrtvým mulčem, tj. alespoň 30% pokrytí povrchu půdy.
docházet k tvorbě hlubší rýhy secím strojem. Na tuto skutečnost je však potřebné pamatovat i v porostech s řádky širšími než 0,45 mm. Cílem předkládané práce bylo posoudit vliv užších řádků na eliminaci eroze v porostech kukuřice, především na eliminaci kapkové eroze, která je považována za primární faktor vzniku erozních procesů. Pěstování kukuřice v užších řádcích ve srovnání s řádky v Evropě „standardními“, tj. 0,75 m, má své výhody a samozřejmě nevýhody. Z hlediska přínosu se jedná o optimalizaci rozložení rostlin na pozemku z důvodu optimalizace využití vegetačních faktorů, možnosti kolmých přejezdů (např. tzv. véčkový spon) při kultivaci, eliminace dvojáků, možnosti využití autonomních jednotek (polních robotů) např. pro eliminaci zaplevelení apod. Nevýhodou je dosud omezená nabídka secích strojů, limitující je minimální vzdálenost mezi výsevními sekcemi u klasického kotoučového výsevního ústrojí, dále pak malý plošný výkon při nižším záběru secího stroje při stejném počtu sekcí, včetně vyššího počtu přejezdů po pozem-
ku a vysoká hmotnost stávajících secích strojů při zvýšení počtu výsevných sekcí pro širší záběr. Diskutovanou otázkou je rovněž vliv užších řádků na výnos, který je dle našich dosavadních výsledků u obou systémů obdobný. Značná část výše uvedených výhod a nevýhod byla v rámci našich publikovaných výsledků již podrobněji popsána v předchozích číslech časopisu Agromanuál. Zásadní skutečností však zůstává, že snížení šířky řádků u kukuřice přispívá k eliminaci erozního rizika, a může být součástí protierozních opatření. Práce vznikla v rámci projektu TA02010669. Autoři děkují Zemědělské farmě Bílek Budihostice, s.r.o. za poskytnutí pokusných ploch a agrotechnického servisu, firmě Kverneland Group Czech s.r.o. za poskytnutí secího stroje a firmě Pioneer Hi-Bred Northern Europe Sales Division GmbH za spolupráci při vedení pokusných ploch.
DIGER hloubkové kypřiče
ļ3 - 3,9 m
www.farmet.cz Praktické možnosti využití užších řádků u kukuřice v rámci ochrany půdy proti erozi
Agromanuál 2/2015 • Únor
99
Novinka 2015 Agromanuál® Profesionální ochrana rostlin 2. číslo, únor 2015, 10. ročník Recenzovaný odborný časopis Vydavatel: Kurent s.r.o. Vrbenská 197/23, 370 01 Č. Budějovice IČO: 25177338, DIČ: CZ25177338 OR KS Č. Budějovice, odd. C, vl. 7995 Šéfredaktor: Ing. Petr Štěpánek, Ph.D. tel.: +420 777 037 027 e-mail:
[email protected] Redaktoři: Ing. Martin Bašta tel.: +420 608 888 893 e-mail:
[email protected] Ing. Pavel Talich tel.: +420 725 049 609 e-mail:
[email protected]
ATLAS KLÍČNÍCH ROSTLIN POLNÍCH PLEVELŮ Celobarevný atlas plevelů s podrobným popisem a určením jednotlivých druhů. Obsahuje 100 druhů plevelů názorně vyobrazených v počátečních fázích růstu, které jsou důležité pro spolehlivé určení a efektivní ochranu v polních podmínkách. Popisy jsou u jednoděložných plevelů doplněny názornými kresbami pro snadné určení rozlišovacích znaků. Součástí atlasu je názorný klíč pro rozlišení plevelů v době vzcházení.
Redakční rada: Ing. David Bečka, Ph.D., Ing. Milena Bernardová, Ing. Ervín Hausvater, CSc., Mgr. Ing. Eva Hrudová, Ph.D., Doc. Ing. Miroslav Jursík, Ph.D., Prof. RNDr. Ing. František Kocourek, CSc., Doc. Ing. Evženie Prokinová, CSc., Prof. Ing. Josef Pulkrábek, CSc., Doc. Ing. Jiří Rotrekl, CSc., Ing. Antonín Šandera, Ing. Přemysl Štranc, Ph.D., Ing. Stanislav Torma, PhD. Adresa redakce, místo vydání: Kurent s.r.o. Vrbenská 197/23, 370 01 Č. Budějovice tel.: +420 387 202 310 Předplatné: předplatné: 999 Kč (10 vydání/rok) cena je uvedena včetně DPH tel.: +420 387 202 310 e-mail:
[email protected] www.agromanual.cz Distribuce: distribuci zajišťuje jménem vydavatele firma SEND Předplatné. tel.: +420 225 985 225, e-mail:
[email protected] Predplatné a distribúcia na Slovensku: PROGARD, s.r.o., Mgr. Martin Majerský Rezedová 4, 821 01 Bratislava tel.: 0905 320 130 e-mail:
[email protected] predplatné 2015: €59,88 (vrátane DPH a poštovného)
Design, sazba, reklama: Kurent s.r.o. Vrbenská 197/23, 370 01 Č. Budějovice tel.: +420 387 202 310 e-mail:
[email protected] příjem reklam na tel.: 777 070 052 Vydavatel nenese odpovědnost za údaje a názory autorů jednotlivých článků ani inzerce. Při používání přípravků se řiďte platným Seznamem registrovaných přípravků na ochranu rostlin a etiketou. Tisková chyba vyhrazena. Případné opravy jsou zveřejněny na www.agromanual.cz v sekci errata. Uzávěrka vydání: 15. 1. 2015 ISSN 1801-7673 (print) ISSN 1801-4895 (on-line) MK ČR E 16226 ® = Reg. ochranná známka.
Autoři: Pavel Hamouz Kateřina Hamouzová Celobarevné vydání v pevné vazbě. Rozsah 240 stran. V prodeji od března 2015.
275 Kč
včetně DPH 250 Kč bez DPH
Objednávejte: internet: www.agromanual.cz e-mail:
[email protected] telefon 9–14 h.: +420 387 202 310
