Ako v každej ľudskej činnosti, tak aj v poľnohospodárskej výrobe je dôležité načasovanie. Pri obrábaní pôdy závisí optimálna doba jednotlivých úkonov predovšetkým od stavu pôdy, ktorý je ovplyvňovaný najmä obsahom vody. Pôdna vlhkosť tak ovplyvňuje výsledok vykonaného zásahu.
Istou alternatívou ku klasickému, ale aj minimalizačnému základnému obrábaniu pôdy, je využitie samotných rastlín pre túto činnosť, a to predovšetkým ich koreňového systému. Podľa Elkinsa (1985) býva táto technológia označovaná ako „biodrilling“, čiže použitie koreňov rastlín ako nástroja k obrobeniu pôdy.
Do skupiny fyzikálnych vlastností patrí predovšetkým pôdna štruktúra. Tá je definovaná ako usporiadanie častíc, tzv. pôdnych agregátov a súvisiacich pórov v pôde, po celom rozpätí veľkostí, od nanometrov po centimetre. Medzi druhy pôdnej štruktúry patrí napr. hrudovitá, hrudkovitá, práškovitá, kôstkovitá atď. Ako najvhodnejšia, nie iba pre rastliny, je považovaná drobnohrudkovitá štruktúra. Otázka je, či klasické obrábanie pôdy má iba pozitívne vplyvy na pôdnu štruktúru. K jej porušeniu dochádza už len pojazdmi ťažkej techniky, najmä pri nevhodnej pôdnej vlhkosti, ale aj pri vlastných technologických úkonov. Príkladom môže byť orba, ktorá ovplyvňuje celý pôdny profil. Orba predstavuje energeticky najnáročnejšiu činnosť. V dobách, kedy zdrojom energie bolo iba ťažné zviera, termín orby značne závisel od stavu pôdy. Ťažné zviera malo svoje výkonnostné limity. V súčasnej dobe môžeme v traktore podradiť a pridať plyn alebo použiť silnejší traktor, čiže vplyv stavu pôdy na termín orby je menej rozhodujúci. Dá sa orať, aj keď pôda kladie väčší odpor.
Obr. 1: Vľavo – ideálny stav pôdnej štruktúry, ktorý zabezpečí plynulé a pozvoľné prenikanie zrážkovej vody do celého pôdneho profilu. V strede – pôdna štruktúra zložená z málo stabilných pôdnych agregátov, ktoré sa vplyvom vody rozpadli a napomohli k vzniku pôdnej krusty. Napravo – pôdna štruktúra ovplyvnená obrobením pôdy za nevhodných podmienok, kedy dochádza k rýchlej infiltrácii dažďových zrážok. Tie so sebou strhávajú ílovité častice, ktoré sa neskôr usádzajú v nižších horizontoch pôdneho profilu – vnútropôdna erózia.
Vzniká ale otázka, či je orba dobrá alebo zlá technológia obrábania pôdy. Nemiestne odpovede by boli: alebo jednoznačne dobrá, alebo jednoznačne zlá.
Predsejbová príprava a aplikácia hnojív sú ďalšie kritické činnosti. Jastrow (1996) uvádza, že dlhodobá kultivácia ovplyvňuje degradáciu pôdnych agregátov. Lal (2004) popisuje napr. stratu organickej hmoty pri intenzívnom obrábaní pôdy. Každé ďalšie obrábanie vedie k strate pôdnej vlhkosti, z ktorej sa v ostatnej dobe stáva významný úrodotvorny faktor. Výnimka potvrdzuje pravidlo – Neubert a Procházková (2009) popisujú nutnosť podmietky, ktorá v letných mesiacoch dokáže znížiť stratu vody až o 20 – 30 m3 z hektára. Spoločné vykonanie podmietky a založenie porastu plodín vhodných do technológie biodrillingu môže poskytnúť zaujímavú možnosť úspory palív, ľudskej práce a zvýšenie protieróznej ochrany.
Zrážková voda ovplyvňuje stav pôdy. Ide predovšetkým o deštrukčný účinok dopadajúcich dažďových kvapiek, ktoré pri dopade rozrušujú málo stabilné pôdne agregáty. Dochádza tak k ich rozplaveniu, ktoré vedie ku vzniku zliatej pôdnej štruktúry.
Nielen nevsiaknutá voda, ale i tá, ktorá sa dostala do pôdneho profilu, môže zapríčiniť podpovrchovú eróziu.
Uvoľnené ílovité častice vyplnia vzdušné póry, označované tiež ako nekapilárne alebo gravitačne pôdne póry, ktorými voda primárne vstupuje do pôdneho profilu. V dôsledku naplnenia pórov môže dôjsť k akumulácii zrážkovej vody na povrchu pôdy, čo následne vedie ku vzniku povrchového odtoku a k transportu pôdnych častíc do nižších polôh pozemku alebo dokonca i mimo neho.
Nielen nevsiaknutá voda, ale i tá, ktorá sa dostala do pôdneho profilu, môže zapríčiniť podpovrchovú eróziu. Podľa Zachara (1970) sa podpovrchovou eróziou rozumie tzv. vnútropôdna erózia, pri ktorej ide o mechanické vyplavovanie jemných, rôzne dispergovaných, frakcií pôdy, pomocou gravitačnej sily vody. To vedie k skeletizácii pôdy. Unášané najjemnejšie časti pôdy sú teda vymývané z vrchných pôdnych horizontov do tých hlbších. Tam následne dochádza k ich usadeniu, zaplňovaniu medzier medzi agregátmi, a tým k znižovaniu pôdnej pórovitosti. To vedie až k vytvoreniu nepriepustnej vrstvy pôdy, a to tak vody gravitačnej (zvrchu), ako aj kapilárnej (zospodu). Takto vytvorená vrstva môže mať priamu súvislosť s utuženým podorničím. Stručne zhrnuté – utužené podorničie môže spôsobovať využívanie tak poľnohospodárskej mechanizácie, ako aj obrábanie pôdy spôsobom, ktorý podporuje vznik vnútropôdnej erózie. Kombinácia týchto dvoch faktorov môže spôsobiť poškodenie pôdy, a s tým spojené fyziologické poškodenie rastlín, napríklad pri mrkve – vetvenie koreňov.
V pôdnom agregáte sú sily, ktoré držia častice dohromady oveľa silnejšie ako sily medzi susednými agregátmi (Martin et al., 1955). Termíny štruktúra pôdy a agregácia pôdy sú často používané ako synonymá, ale pôdne agregáty sú základné jednotky pôdnej štruktúry, viac ako celok.
Dôležitú úlohu pri tvorbe pôdnej štruktúry zohrávajú tiež stmeľujúce látky ako napr. ílové substancie, organické látky, zlúčeniny železa a iné. (Tomášek, M., 2007). Tvorba agregátov a ich stabilizácia môže prebiehať v pôde súčasne a rôzne stabilizačné činidlá môžu pôsobiť v kombinácii s ostatnými súčasne prebiehajúcimi procesmi. Pevnosť stmelenia štruktúrnych agregátov nazývame stabilitou štruktúry. Tá sa najvýraznejšie prejavuje vo vzťahu medzi pôdnymi agregátmi a vodou. Tento vzťah je označovaný ako „vodostálosť pôdnych agregátov“, čo je schopnosť pôdnych agregátov odolávať účinku vody vytváranej vplyvom erózie. Na tvorbe, stabilite a vodostálosti pôdnych agregátov sa významne podieľajú rastliny a živočíchy, v interakcii s pôdnymi mikroorganizmami. Významný vplyv majú huby a baktérie vylučujúce slizovité látky. Väčšinou sú to polyméry sacharidovej povahy. Ďalej to sú sacharidy uvoľnené pri lézii mikrobiálnych buniek, ktoré majú tiež „tmelový“ účinok. Posledné štúdie preukázali výrazne pozitívny účinok dostupného uhlíkového zdroja na tvorbu a stabilizáciu pôdnych agregátov. Aby mohli mikroorganizmy pracovať na tvorbe pôdnych agregátov, je dôležité im zabezpečiť dostupné zdroje uhlíka, či už vo forme koreňových exudátov, alebo rastlinnej biomasy vo forme pozberových zvyškov, poprípade účelovo pestovaných medziplodín. Cieľom pôdoochranných technológií je obmedzenie deštrukcie pôdnej štruktúry zhutnením.
Aby mohli mikroorganizmy pracovať na tvorbe pôdnych agregátov, je dôležité im zabezpečiť dostupné zdroje uhlíka, či už vo forme rastlinnej biomasy vo forme pozberových zvyškov, poprípade účelovo pestovaných medziplodín.
Hůla et al., (1997) uvádza, že ochranné obrábanie pôdy je založené na týchto základných princípoch:
- Zámerné využívanie zvyškov predplodiny a biomasy medziplodín na povrchu pôdy a v povrchovej vrstve ornice. Pôda sa tak chráni pred vodnou a veternou eróziou, pred rozplavovaním štruktúrnych agregátov, pred neproduktívnym výparom vody a prehrievaním pôdy v letnom období.
- Predĺženie obdobia, kedy je pôda pod rastlinným krytom. To znižuje riziko vyplavovania ľahko pohyblivých foriem živín, predovšetkým dusíka, do spodných vôd. Postupy konzervačného obrábania pôdy sú spojené so širším využívaním medziplodín, ktoré využívajú zvyšok dusíka v pôde po predchádzajúcej plodine a naviažu ho k svojej.
- Redukovanie intenzity základného obrábania pôdy bez obrátenia odrezanej vrstvy pôdy, so snahou o dosiahnutie stabilnej pôdnej štruktúry.
- Ponechávanie rastlinných zvyškov predplodín a medziplodín blízko povrchu pôdy, alebo priamo na povrchu pôdy. Pri tomto cielenom využívaní väčšieho množstva rastlinných zvyškov hovoríme o výseve do nástielky.
- Znižovanie spotreby nafty a práce, čím sa môžu dosiahnuť priaznivejšie ekonomické ukazovatele pri obrábaní pôdy.
Zhutnenie a obrábanie pôdy je v poľnohospodárskych podnikoch častým problémom, pričom veľa agronómov má záujem problém riešiť inak ako „železom“. Piesočnaté pôdy nemajú takmer žiadnu schopnosť samovoľnej regenerácie zhutnených pôdnych horizontov. Pri ťažších pôdach existujú faktory, ktoré umožňujú vratné procesy (regeneráciu pôdnej štruktúry). Patrí k nim mráz, objemové zmeny a pôsobenie koreňov (Lhotský, 2000). Použitím plodín s veľmi silným koreňovým systémom (obr. 2.) môžeme pomôcť zmierniť zhutnenie pôdy a vyriešiť problémy s jej obrábaním.
Obr. 2a: Biodrilling pri pestovaní medziplodiny facélie vratičolistej Phacelia tanacetifolia (Kintl, 2014).
Obr. 2b: Koreň komonice bielej dosahujúci do hĺbky 0,60 m (Kintl, 2017).
Podľa Cresswella a Kirkegaarda (1995) termín „biodrilling“ popisuje jav, kedy v dôsledku hlboko prenikajúcim koreňom dôjde k vytvoreniu biopórov. Lawley (2016) popisuje jav, kedy sa korene rozložia a vzniknuté kanáliky, čiže „biopóry“, sú využívané koreňmi následných plodín (obr. 3.). To im umožňuje prenikať cez utužené vrstvy a súčasne to zlepšuje infiltráciu vody. Vo svojej práci Chen (2009) uvádza, že korene sóje využívali pôdne biopóry, ktoré v pôde zostali po repke. Smucker (1998) zistil väčšie množstvo kukuričných koreňov v hlbších vrstvách pri pestovaní po lucerne ako po kukurici. Cresswell a Kirkegaard (1995) uviedli, že vytrvalé plodiny majú väčší potenciál tvorby biopórov než jednoročné.
Obr. 3: Znázornenie využitia biopórov po predplodine kukurica (Milena Jandová, 2017).
Obrábanie pôdy postupom strip-till patrí medzi technológie označované ako pôdoochranné, vrátane protieróznych účinkov. Náradie ťahané za traktorom pripraví pôdu iba v úzkych pruhoch, pričom zapraví organické zvyšky do pôdy. Medzi riadkami zostáva neobrobený pruh pozemku v pôvodnom stave. Spojením systémov strip-till a biodrilling dôjde k systému, ktorý možno nazvať strip-biodrillíng, čiže k pásovému obrobeniu pôdy, vďaka koreňovému systému samotných rastlín (obr. 4).
Obr. 4: Príklad strip-biodrillingu s využitím bohatého spektra rastlinných druhov (Kintl, 2017).
Technológia „biodrilling“ môže byť účinná pri použití bezorbovej „no-till“ technológie, pretože koreňové biopóry nie sú poškodené následnou pracovnou operáciou (Stirzaker a White1995; Williams a Weil 2004). Všetko môže fungovať za podmienok, že nedôjde k zničeniu pôdnych vlastností, ktoré boli vytvorené koreňovým systémom pestovaných rastlín.
Medziplodiny zohrávajú významnú úlohu pri výžive rastlín. Keďže dokážu akumulovať značné množstvo živín (Wendling et al., 2016), prispievajú aj k redukcii strát dusíka vyplavením, resp. pomáhajú k zmenám využiteľnosti fosforu a draslíka v orných pôdach. Medziplodiny svojim pôsobením podporujú mikrobiálnu aktivitu v rhizosfére, a to s využitím baktérií a húb, vďaka ktorým je mobilizovaný fosfor (Maltais-Landry, 2014). Baktérie schopné mobilizovať fosfor sú označované ako P -solubilizujúce baktérie. Solubilizácia je proces sprístupnenia fosforu v rámci osevného postupu pre využitie následnými plodinami (Whitelaw, M. A. 2000; Branch, 2012).
Ak vychádzame z toho, že väčšia časť koreňov sa nachádza v ornici (približne 80 %), tak je možné predpokladať, že približne 80 % prijateľného fosforu a draslíka je z tejto vrstvy a zvyšok pochádza z hlbších vrstiev pôdy (podorničie až matečná hornina). Využitie medziplodín k zvýšeniu množstva dostupných živín v ornici je možné za predpokladu čo najdlhšieho obdobia ich rastu. Dáva teda zmysel snažiť sa o ich založenie v čo najkratšej dobe po zbere predplodiny a ponechať ich na pozemku čo najdlhšiu dobu, ideálne až do zamrznutia pôdy. Rastliny využívané ako medziplodiny majú často systém, vďaka čomu majú nezastupiteľné miesto v osevnom postupe. Patrí medzi ne napríklad facélia vratičolistá, ale i ďalšie plodiny ako sú ďateliny, viky a pod.
Použitá literatúra je k dispozícii u autora.
Preložil P. Zubal
Autor: Ing. A. Kintl, VÚP Troubsko
