Rastlinné zvyšky – cenný zdroj organickej hmoty i živín

Žijeme v dobe, keď stupňujúci sa nápor na prírodné zdroje predpokladá ich efektívne využívanie aj formou recyklácie druhotných surovín vznikajúcich v procese výroby tzv. hlavných produktov. Aj rastlinná výroba v tomto smere umožňuje zužitkovať dopestovanú biomasu, ktorá  síce nevstupuje do finančných tokov, ale v produkčných cykloch zohráva v súčasnej poľnohospodárskej praxi významnú úlohu.

 

Recyklácia rastlinných zvyškov (tzn. suma pozberových a koreňových zvyškov), ktoré ostávajú na poli po zbere hlavnej úrody poľných plodín je technicky nenáročným agrotechnickým postupom šetrným k prírodnému prostrediu, ktorý súčasne prináša nielen ekologické, ale tiež ekonomické benefity.

Biomasou rastlinných zvyškov sa do pôdy dostáva najmä organický uhlík, čo je dôležité pre obnovu a udržateľnosť organickej hmoty v nej. Rozkladajúce sa rastlinné zvyšky sú súčasne výborným zdrojom živín, najmä dusíka, fosforu, draslíka, vápnika a horčíka. Navyše, dusík obsiahnutý v rastlinných zvyškoch je oveľa menej vyplavovaný v porovnaní s dusíkom z aplikovaných minerálnych hnojív, čo možno považovať za benefit pri ochrane podzemných vôd. Zostávajúce rastlinné zvyšky na povrchu pôdy nielen limitujú straty vody z pôdy evapotranspiráciou, ale chránia povrch pôdy aj pred veternou a vodnou eróziou.

Pozberové a koreňové zvyšky poľných plodín sú podľa doterajších poznatkov výskumu významným článkom biologického kolobehu látok v systéme „pôda – rastlina“. Bezprostredne po ich zaoraní do pôdy dochádza k vzájomným reakciám organických látok a živín prítomných v týchto zvyškoch s minerálnymi aj organickými komponentami pôdy. Tieto procesy poskytujú priaznivé bioekologické prostredie, od ktorého v značnej miere závisí rast a vývoj následne pestovaných rastlín. Je známe, že výška úrod následnej plodiny v osevnom postupe je významne ovplyvňovaná najmä prítomnosťou živín v pôde pochádzajúcich zo zvyškov predplodiny. Množstvo týchto živín, ale aj organického uhlíka, je veľmi heterogénne, pretože je určované hlavne biologickými zvláštnosťami jednotlivých rastlinných druhov.

 

 

Poznanie potenciálu rastlinných zvyškov, jeho akceptácia praxou i realizácia v rámci osevného postupu sú vysoko aktuálne najmä pri súčasných požiadavkách ekologizácie rastlinnej výroby, ktorej cieľom je dopestovanie kvalitných a zdravotne bezchybných rastlinných produktov. Nezanedbateľným pozitívom sú taktiež ekonomické benefity súvisiace s potenciálnou úsporou minerálnych hnojív. Naše dlhoročné experimentálne výsledky ukázali, že  množstvo rastlinných zvyškov každej plodiny výrazne kolíše aj v závislosti od výšky úrod hlavného produktu – dopestovanej biomasy.

 

Rozdelenie plodín podľa množstva zanechanej pozberovej biomasy

Na základe viac ako 10-ročného sledovania 26 najčastejšie pestovaných plodín v rôznych pôdno-klimatických stanovištiach v rámci Slovenska bolo zistené, že priemerná hmotnosť rastlinných zvyškov pestovaných plodín (prepočítaná na 100 % sušinu) sa pohybuje v rozpätí od 1,11 t.ha^-1 (rastlinné zvyšky zemiakov) až do 14,32 t.ha^-1 (rastlinné zvyšky kapusty repkovej pravej jarnej v prípade, že sa po zbere úrody zaorie do pôdy aj jej slama). O viac ako 10,0 t.ha^-1 suchých zvyškov sa obohacuje pôda aj po pestovaní ozimnej formy kapusty repkovej a po horčici bielej so zaoraním celej úrody slamy (tab. 1).

 

Tab. 1: Priemerné množstvá sušiny rastlinných zvyškov sledovaných poľných plodín (výber z 26 sledovaných plodín). 

Plodina	Úroda	Pozberové zvyšky	Koreňové zvyšky	Zvyšky  spolu
	t.ha-1
Kapusta repková pravá f. jarná + slama	0,64	11,20	3,12	14,32
Kapusta repková pravá f. ozimná + slama	2,57	8,42	2,70	11,12
Horčica biela + slama	2,01	8,20	1,98	10,18
Kukurica siata na zrno + kôrovie	5,85	7,04	2,30	9,34
Pšenica letná, f. ozimná + slama	5,04	6,54	2,75	9,29
Slnečnica ročná + kôrovie	2,17	6,78	2,00	8,78
Pšenica letná, f. jarná + slama	3,83	4,98	2,67	7,65
Lucerna siata – 3. rok v likvidácii	10,83	2,47	4,56	7,03
Jačmeň ozimný + slama	4,99	4,71	2,06	6,77
Hrach siaty + slama	3,56	5,14	1,37	6,51
Ďatelina lúčna – 3. rok v likvidácii	7,76	2,55	3,64	6,19
Jačmeň jarný + slama	4,19	4,19	1,78	5,97
Pšenica letná, f. ozimná	5,04	2,84	2,76	5,60
Kukurica siata  na siláž	32,13	1,36	3,31	4,67
Pšenica letná, f. jarná	3,83	1,58	2,67	4,25
Jačmeň jarný	4,13	2,18	1,79	3,97
Sója fazuľová + slama	1,92	2,41	1,48	3,89
Jačmeň ozimný	4,89	1,63	2,02	3,65
Kukurica siata  na zrno	5,85	1,12	2,26	3,38
Hrach siaty	3,18	1,58	1,30	2,88
Zemiaky	19,50	1,57	0,87	2,44
Repa cukrová a kŕmna	49,95	0,61	0,50	1,11

 

Nami realizovaný výskum sledovania a kvantifikácie množstva sušiny koreňových a pozberových zvyškov preukázal značnú heterogenitu a disproporcie tohto parametra v závislosti od výberu pestovanej plodiny. Tieto je  možné, vzhľadom na uvedené, a tiež so zreteľom na spôsob ich pestovania, resp. zaoranie celej úrody vedľajšieho produktu, rozčleniť do štyroch kategórií:

1. kategória – bohatým zdrojom rastlinných zvyškov sú jarná a ozimná forma kapusty repkovej, bôb obyčajný a horčica biela, pri pestovaní ktorých sa zaoráva do pôdy celá úroda ich slamy, vďaka čomu sa po zbere úrody do pôdy dostáva viac ako 10 t.ha^-1 rastlinných zvyškov;
2. kategória – výdatným zdrojom rastlinných zvyškov sú zrnová kukurica so zaoraním kôrovia, slnečnica ročná, ľan olejnatý, mak siaty, ozimná forma pšenice a v prípade zaorania slamy všetky obilniny, ďalej hrach siaty, fazuľa obyčajná, cícer baraní a šošovica jedlá – po zbere ich hlavného produktu ostáva v pôde priemerne od 5,6 do 9,3 t.ha^-1 rastlinných zvyškov;
3. kategória – málo výdatným zdrojom rastlinných zvyškov sú všetky obilniny bez zaorania slamy (s výnimkou pšenice letnej, f. ozimnej), silážna kukurica, sója fazuľová, kukurica na zrno bez zaorania kôrovia a tabak – po zbere úrody ich hlavného produktu za dostane do pôdy priemerne od 3,38 do 4,67 t.ha^-1 rastlinných zvyškov;
4. kategória – chudobným zdrojom rastlinných zvyškov sú hrach bez zaorania slamy, zemiaky a repa cukrová – po ich zbere ostáva v pôde priemerne iba 1,11 až 2,88 ton rastlinných zvyškov na hektári pôdy.

 

Rastlinné zvyšky – zdroj organického uhlíka

S uvedenými množstvami pozberových zvyškov jednotlivých poľnohospodárskych plodín sa do pôdy dostáva významné množstvo organického materiálu, vrátene organického uhlíka v rôznych formách. Pôdny organický uhlík je významným pôdnym parametrom, ktorý kontroluje kvalitu a produktivitu pôdy, a tiež hrá zásadnú úlohu v globálnom uhlíkovom cykle.

Množstvo uhlíka inputovaného do pôdy vo forme rastlinných zvyškov je výrazne heterogénne, čo je podmienené najmä biologickými špecifikami jednotlivých rastlinných druhov, medzi ktorými dominuje hmotnosť zvyškov a obsah uhlíka v nich, ale aj doba nepretržitého pestovania týchto rastlín na jednom pozemku (napr. viacročné pestovanie lucerny či ďateliny).

Čo sa týka obsahu uhlíka v rastlinných zvyškoch, rozdiely sú tak medzi plodinami, ako aj medzi nadzemnými a podzemnými zvyškami rovnakej plodiny. Najviac uhlíka v rámci pozberových zvyškov (priemerne 47,03 – 48,30 %) sa nachádza v nadzemnej časti jarnej formy pšenice letnej, šošovice jedlej, kukurice siatej, ozimnej formy kapusty repkovej pravej a ľanu olejnatého. Na druhej strane najmenej uhlíka (v priemere 33,53 %) obsahujú pozberové zvyšky repy cukrovej. Z koreňových zvyškov najbohatší priemerný obsah uhlíka (46,00 – 47,02 %) bol zistený pri lucerne siatej, jačmeni ozimnom, sóji fazuľovej, tabaku, jarnej forme kapusty repkovej pravej, horčici bielej a kukurici siatej, najchudobnejšie na uhlík (menej ako 40 %) sú koreňové zvyšky ozimnej formy pšenice letnej, zemiakov, repy cukrovej a tritikale.

S množstvom organického uhlíka, ktoré sa dostáva do pôdy vo forme koreňových a pozberových zvyškov, je treba rátať pri bilancii organickej hmoty v pôde. Táto bilancia nie je v ostatných rokoch príliš priaznivá. Negatívny vplyv na hospodárenie s pôdnou organickou hmotou má, okrem iného, aj vedomé porušovanie základných princípov zostavovania štruktúry osevných postupov, resp. improvizácia osevných postupov s dlhodobejším preferovaním niektorých druhov plodín (napr. obilnín, resp. olejnín), ku ktorému nútia agronómov hlavne existenčné ekonomické záujmy. Pritom už dávno je známe, že štruktúra osevného postupu má výrazný vplyv na hospodárenie s pôdnou organickou hmotou. Tento vplyv sa prejavuje do určitej miery už v priebehu vegetačného obdobia, najmä však po zbere úrody prostredníctvom pozberových a koreňových zvyškov pestovaných rastlín. 

 

 

Rastlinné zvyšky – zdroj živín

Okrem uhlíka obsahujú rastlinné zvyšky aj významné množstvo základných živín potrebných pre rast nasledujúcich plodín (dusík, fosfor, draslík, vápnik a horčík). Podľa doterajších poznatkov výskumu, a tiež podľa našich experimentálnych výsledkov je  množstvo minerálnych komponentov v rastlinných zvyškoch veľmi heterogénne a kolíše v závislosti predovšetkým od biologických zvláštností jednotlivých rastlinných druhov, hmotnosti pozberových (nadzemných) a koreňových (podzemných) zvyškov, obsahu živín vo zvyškoch, výšky úrody a do určitej miery aj od úrovne agrotechniky, najmä hnojenia. Zo sledovaných minerálnych živín (dusík, fosfor a draslík) najvýraznejšie kolíšu obsahy dusíka a draslíka, najmenej obsah fosforu. Odlišnosti sú aj v obsahoch živín v podzemných a nadzemných orgánoch tej istej rastliny: obsah dusíka je väčšinou vyšší v koreňových zvyškoch, obsah draslíka je vždy vyšší v pozberových zvyškoch. Fosfor sa biologicky akumuluje v generatívnych orgánoch a len nepatrne vo vegetatívnych, preto aj potenciál tejto živiny vo zvyškoch jednotlivých plodín je prevažne malý.

Tabuľka 2 uvádza množstvo živín v zaoraných rastlinných zvyškoch niektorých plodín pri bežne dosahovaných úrodách. Povšimnutia hodné sú najmä množstvá draslíka pri slnečnici a repke olejnej v prípade, že sa do pôdy zaorie aj vedľajší produkt (slama), resp. aj množstvo dusíka pri sóji, lucerne, ale aj kukurici na zrno. Pritom treba poznamenať, že na základe mnohých literárnych zdrojov možno minimálne 50 % z týchto živín považovať za ľahko prístupné pre následne pestovanú plodinu.

 

Tab. 2: Množstvo dusíka, fosforu a draslíka zaoraného do pôdy v rastlinných zvyškoch niektorých plodín pri bežne dosahovaných úrodách.

Plodina	Úroda (t.ha-1)	Množstvo N	Množstvo P	Množstvo K
		(kg.ha-1)
Pšenica ozimná	5,5	53,4	8,8	46,8
Pšenica + slama	5,5	80,3	14,9	96,9
Jačmeň jarný	5,0	38,2	6,6	33,3
Kukurica na zrno	8,0	43,3	3,4	20,0
Kukurica + kôrovie	8,0	139,8	18,8	147,5
Zemiaky	25,0	54,1	4,4	40,1
Repa cukrová	50,0	15,6	2,0	14,9
Repka ozimná + slama	3,2	119,1	24,1	174,3
Slnečnica + slama	2,8	111,8	15,0	240,2
Sója + slama	2,0	162,0	17,7	86,9
Lucerna (suchá hmota)	8,0	144,2	23,2	79,2

 

Tieto množstvá dosahujú v jednotlivých prípadoch až stovky kilogramov, ktoré je potrebné brať do úvahy pri stanovovaní dávok minerálnych hnojív aplikovaných pod nasledujúce plodiny. Prináša to nielen ekonomický, ale aj environmentálny benefit v porovnaní s konvenčným hnojením a prispieva k udržateľnému poľnohospodárstvu.

 

Je rastlinných zvyškov dostatok?

Štruktúra osevu plodín na orných pôdach Slovenska aplikovaná v posledných piatich rokoch v prípade zaorávania rastlinných zvyškov vytvára predpoklad udržateľnosti dobrého hospodárenia s dopestovanou biomasou. Kategórie s bohatým a výdatným zdrojom rastlinných zvyškov v prípade zaorávania rastlinných zvyškov v štruktúre osevu zaberajú až 88 % orných pôd. Zaujímavým poznatkom je skutočnosť, že v prípade nezaorávania zvyškov tieto kategórie zaberajú len 39 % orných pôd, pričom dominuje (55 %) kategória s menej výdatným zdrojom rastlinných zvyškov (obr. 1).

 

 

Ukazuje sa teda, že súčasné sústavy hospodárenia na pôdach Slovenska vytvárajú dobré kvantitatívne i kvalitatívne predpoklady pre využívanie rastlinných zvyškov, a tým aj pre udržanie produkčného potenciálu pôd. Rozhodnutia ako s nimi naložiť však ostávajú na samotných farmároch. Jedným z racionálnych riešení je spätnou aplikáciou (zaoraním) rastlinných zvyškov dať pôde to, čo sme jej vzali. 

 

Má zaorávanie rastlinných zvyškov význam?

Na základe prezentovaných dlhodobých experimentálnych výsledkov možno konštatovať, že pozberové a koreňové zvyšky pestovaných poľných plodín sú významným článkom biologického kolobehu látok, ktorý zohráva pozitívnu úlohu v recyklácii biomasy, kolobehu uhlíka, v bilancii živín i v živinových režimoch pôd, a tým aj vo výžive následne pestovaných plodín. Potenciál dusíka, fosforu, draslíka, ale aj horčíka a vápnika v rastlinných zvyškoch je však značne rozdielny a závisí predovšetkým od biologických zvláštností rastlinného druhu a od výšky úrody danej plodiny. Napríklad zaoraním celej úrody slamy repky ozimnej pri úrode zrna 3,2 t.ha^-1 sa do pôdy dostane takmer 120 kg ľahko rozložiteľného dusíka, čo je ekvivalent 440 kg.ha^-1 najčastejšie používaného dusíkatého hnojiva (27,5 % liadok amónny). Podobne je to aj v prípade draslíka – zaoraním repkovej slamy sa pôda obohatí o vyše 170 kg tejto živiny, čo predstavuje úsporu 340 kg.ha^-1 60 % draselnej soli.  

Analýzy vzťahov medzi produkciou biomasy hlavného produktu, rastlinných zvyškov monitorovaných plodín potvrdili, že okrem výberu „správnej“ plodiny, resp. predplodiny je dôležitým faktorom racionálneho hospodárenia s dopestovanou fytomasou aj spôsob nakladania s ňou po zbere úrody hlavného produktu. Prezentované údaje (tab. 1) dokumentujú výrazný rozdiel v množstve rastlinných zvyškov jednotlivých plodín, ktoré sa dostanú do pôdy v prípade, ak sa pozberové zvyšky zaorávajú do pôdy alebo odvážajú z poľa preč. Uvedená skutočnosť sa najmarkantnejšie preukazuje pri pestovaní  kukurice na zrno, kedy v alternatíve bez zaorania kôrovia sa do pôdy oproti alternatíve so zaoraním dostane až o 84 % menej zvyškov organickej hmoty. V prípade pšenice ozimnej je úbytok v prípade nezaorania slamy 57 % a v prípade jačmeňa jarného 48 %.

Naše prepočty ukazujú, že v prípade zaorania celej úrody slamy jarnej aj ozimnej formy kapusty repkovej, pšenice ozimnej, jačmeňa jarného, ale aj hrachoviny, či kôrovia kukurice na zrno sa do pôdy dostanú viac ako 3 tony organického uhlíka na 1 hektár pôdy. Na druhej strane, najmenej uhlíka (menej ako 1 t.ha^-1) sa do pôdy dostane zaoraním rastlinných zvyškov zemiakov a repy cukrovej.

 

 

Na otázku, či sa rastlinné zvyšky majú alebo nemajú zaorávať, odpovedá kladne aj pedologická komunita. Je zrejmé, že zberom a odvozom úrody z poľa sa pôda ochudobňuje o látky, ktoré „poskytla“ plodinám pre ich rast a vývin. Dobrý hospodár vie, že tieto látky je potrebné do pôdy vrátiť a že najlepším a najlacnejším potenciálnym  zdrojom je biomasa, ktorá z pôdy vzišla. Takáto infúzia „vlastnej krvi“ je prospešná nielen pôde samotnej, ale je tiež šetrná k životnému prostrediu.

 

Poďakovanie:

Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Údajová a vedomostná podpora pre systémy rozhodovania a strategického plánovania v oblasti adaptácie poľnohospodárskej krajiny na klimatické zmeny a minimalizáciu degradácie poľnohospodárskych pôd č. 313011W580, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja, ako aj podpore v rámci riešenia projektu APVV-15-0406.

 

Autori: Ing. S. Torma, PhD.¹, prof. Ing. Jozef Vilček, PhD.^1,2 , ¹Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy, pracovisko Prešov, ²Fakulta humanitných a prírodných vied, Prešovská univerzita v Prešove