logo CVRV
Centrum výskumu rastlinnej výroby, Piešťany
Bratislavská cesta 122
921 68 Piešťany
e-mail: lehocka@vurv.sk
 
 


Vplyv obrábania na biologické vlastnosti pôdy

Niekoľkoročné nepoužívanie pluhu mení biologické, fyzikálne a chemické vlastnosti pôdy. Tieto zmeny je možné dokázať nielen laboratórne, ale môžeme ich pozorovať i priamo na poli.

Medzi hlavné fyzikálno - chemické a biologické indikátory, ktoré sú považované za indikátory udržateľného využívania krajiny patria tieto: obsah organickej hmoty v pôde, pôdna reakcia, obsah celkového dusíka, objemová hmotnosť pôdy, biodiverzita, a pod. V posledných rokoch viacerí výskumníci k týmto ukazovateľom pridali ešte mikrobiologické vlastnosti pôdy, ako je mikrobiálna biomasa, početnosť mikroorganizmov a ich štruktúra a enzýmová aktivita, ktoré sú považované za biologický index zdravotného stavu pôdy. Mikrobiologické vlastnosti pôdy majú silný korelačný vzťah so zdravotným stavom pôdy. Vytváraním priaznivých kvalitatívnych pôdnych vlastností môžeme zabezpečovať ochranu pôdy a tiež môžeme zvyšovať produkciu poľných plodín.

V rokoch 2006 - 2009 v dobrých pestovateľských podmienkach v kukuričnej výrobnej oblasti, v II. stupni ochranného pásma vodárenských zdrojov sme skúmali vplyv štyroch rôznych technológií obrábania pôdy (konvenčná, minimalizačná, nastielacia a bezorbová) na vybrané biologické vlastnosti pôdy. Experiment sa nachádza na účelovom hospodárstve CVRV Piešťany v Borovciach a bol založený v roku 2000 so zámerom porovnať v dlhšom časovom horizonte úrody a vybrané indikátory trvalej udržateľnosti v definovaných systémoch hospodárenia. Stanovište pokusu sa nachádza na černozemi hnedozemnej so stredne hlbokou až hlbokou ornicou. Z hľadiska zrnitosti sa jedná o pôdu hlinitú, ornica a podorničný horizont sú mierne zhutnené.

V pokuse boli v osevnom postupe zaradené štyri plodiny: pšenica letná f. ozimná, kukurica siata na zrno, jačmeň siaty jarný, sója fazuľová. Popis jednotlivých technológií obrábania pôdy:

Konvenčná technológia: orba pluhom s odhrňovačkou, medziriadková kultivácia, sejba sejačkou Amazone pri kukurici Kinze, bez ponechania pozberových zvyškov na povrchu pôdy po sejbe.

Minimalizačná technológia: po zbere predplodiny prekyprenie tanierovým kypričom, ponechanie 15-30% pozberových zvyškov na povrchu pôdy po sejbe, predsejbová príprava pôdy, sejba sejačkou Great Plains, kukurica sejačkou Kinze.

Nastielacia alebo mulčovacia technológia: podrezanie strniska rotačným kypričom, rastlinné zvyšky zostávajú na povrchu pôdy, sejba sejačkou Horsch Concord CO3.

Bezorbová technológia: pozberové zvyšky zostávajú po sejbe na povrchu pôdy, sejba sejačkou Great Plains, pri kukurici bola použitá sejačka Kinze.

Cieľom tohto príspevku je predstaviť výsledky vplyvu štyroch rôznych technológií obrábania pôdy na vybrané biologické vlastnosti pôdy.

Pôdne vzorky na biologické rozbory sme odoberali z vopred určených, stabilných miest z každého systému obrábania pôdy dva krát v priebehu vegetačného obdobia. Obsah organického uhlíka (Corg) bol stanovený analyzátorom CNS-2000 (LECO, Corp. St. Joseph, MI, USA) rozvoj pôdnej mikroflóry - platňovou metódou výskyt dážďoviek v pôde - početnosť dážďoviek sa stanovila ručným preberaním zeminy vykopanej zo sondy o rozmeroch 0,25 x 0,25 x 0,3 m na PVC plachte a hmotnosť (biomasa dážďoviek) odvážením jedincov v živom stave v laboratóriu.

Odber pôdnych vzoriek priamo v teréne

Dôležitým znakom environmentálne priaznivého vplyvu určitej technológie alebo spôsobu hospodárenia je obsah organického uhlíka v pôde. Pôdna organická hmota, koncentrovaná vo vrchnej vrstve pôdneho profilu pri pôdoochranných systémoch hospodárenia, špeciálne labilná zložka organickej hmoty podporuje mikrobiálnu aktivitu vedúcu k zvyšovaniu stability pôdnych agregátov a zlepšeniu štruktúrneho stavu pôdy. Tiež v bezorbových systémoch rastlinné zvyšky na povrchu pôdy zabraňujú vytváraniu pôdneho prísušku a väčšie zastúpenie hýf húb v povrchovej vrstve zohráva dôležitú úlohu pri stabilizácii pôdnej štruktúry. Toto zlepšenie štruktúrneho stavu pôdy má za následok zlepšovanie infiltračnej schopnosti, čo následne spôsobuje nižší odtok a odnos rozpustných živín a adsorbovaného fosforu. Obrábanie pôdy môže spôsobiť zmeny v obsahu a cykle organickej hmoty v pôde. Viacerí autori uvádzajú skutočnosť, že orbou dochádza k stratám organickej hmoty a vstupy organickej hmoty sú nižšie a intenzita dekompozičných procesov je vyššia v dôsledku väčšieho prevzdušnenia pôdy orbou.

Pri pôdoochrannom systéme obrábania pôdy je pôdna organická hmota a mikrobiologická aktivita pôdnej bioty stratifikovaná v pôdnom profile, v závislosti od hĺbky a množstva zapravených rastlinných zvyškov a hnojív. V našom pokuse sa obsah pôdneho organického uhlíka vo vrchnej vrstve pôdneho profilu pri pôdoochranných (bezorbová - BT a nastielacia - Mulč) a minimalizačnej (MinT) technológií obrábania pôdy zvyšoval v porovnaní s konvenčnou technológiou (KT), kde sa pôda obrábala pluhom. V konvenčnej technológii bola štatisticky preukazne najnižšia hodnota obsahu organického uhlíka v pôde (0,106 %). V priebehu trvania experimentu sa obsah organického uhlíka zvýšil pri všetkých technológiách, avšak najväčší nárast v obsahu tohto indikátora sme zaznamenali v bezorbovej (+0,175 %) a minimalizačnej (+0,191%).

Graf 1: Obsah pôdneho organického uhlíka (%) v rôznych technológiách obrábania pôdy v rokoch 2006 - 2009

Ponechanie pozberových zvyškov na povrchu pôdy vedie k výraznému obohateniu o humus spolu s rastúcou mikrobiálnou aktivitou. To napr. následne zvyšuje stabilitu pôdnych častíc, čo spôsobuje, že pôda je odolnejšia voči zabahneniu a erózii.

Obsah uhlíka v mikrobiálnej biomase (Cmic) je považovaný za indikátor, ktorý dynamicky a rýchlo reaguje na zmeny prostredia, ako sú abiotické a antropogénne faktory, medzi ktoré patrí i vplyv manažmentu hospodárenia na pôde. Je považovaný za oveľa senzitívnejší indikátor ako obsah celkového uhlíka v indikovaní zmien v pôdnom prostredí, nakoľko úzko súvisí s pôdnymi mikroorganizmami, ktoré sú senzitívne na zmeny pôdneho prostredia. Najvyššie množstvo mikrobiálnej biomasy bolo v bezorbovej technológii. Bezorbová technológia obrábania pôdy sa v množstve mikrobiálnej biomasy štatisticky preukazne nelíšila v porovnaní s technológiou nastielacou (mulč). Najmenej mikrobiálnej biomasy bolo v technológii konvenčnej (štatisticky preukazne v porovnaní s minimalizáciou a pôdoochrannými technológiami). Tieto výsledky opätovne potvrdzujú skutočnosť, že redukované obrábanie pôdy zvyšuje obsah organických látok vo vrchnej vrstve pôdy, následne sa zvyšuje množstvo pôdnej mikrobiálnej biomasy a jej aktivita.

Graf 2: Množstvo mikrobiálnej biomasy (µg Cmic/ g sušiny) v rôznych technológiách obrábania pôdy v rokoch 2006 - 2009

Početnosť komunity mikroorganizmov bola štatisticky preukazne ovplyvnená technológiou obrábania pôdy (p <0,01). Tzv. celkový počet baktérií bol štatisticky preukazne najvyšší v nastielacej technológii (38,5 . 106 KTJ/g sušiny), nasledovala technológia bezorbová (33,4 . 106 KTJ/g sušiny), minimalizácia (32,3 . 106 KTJ/g sušiny) a najmenšie množstvá tohto indikátora sme zaznamenali v konvenčnej technológii obrábania pôdy (30,4 . 106 KTJ/g sušiny).

Zvlášť nápadný a mnohými autormi popísaný je fenomén nárastu populácie dážďoviek pri poklese intenzity obrábania pôdy.

V našom pokuse bola štatisticky preukazne vyššia (p<0,1) početnosť dážďoviek aj biomasa dážďoviek v bezorbovom systéme obrábania pôdy (168 ks/m2, respektíve 76,4 g/m2). V tomto systéme hospodárenia sme zaznamenali až 430 % nárast početnosti a 437 % nárast biomasy dážďoviek v porovnaní s konvenčnou technológiou, kde sa pôda obrábala pluhom. V konvenčnom systéme obrábania pôdy boli štatisticky preukazne nižšie hodnoty početnosti, biomasy i priemernej hmotnosti jedinca dážďoviek (p<0,1) v porovnaní s pôdoochrannými, respektíve minimalizačnou technológiou obrábania pôdy.

Graf 3: Početnosť (ks/m2) a biomasa (g/m2) dážďoviek v rôznych technológiách obrábania pôdy v rokoch 2006 - 2009

Je jasné, že pri prechode od orby k priamemu siatiu uplynie niekoľko rokov, než vznikne takáto populácia dážďoviek. Malý počet dážďoviek na oraných poliach nie je spôsobený iba ich mechanickou likvidáciou pri obrábaní pôdy, ale aj tým, že je likvidovaný základ ich výživy. Pri pôdoochranných technológiách obrábania pôdy majú dážďovky významnú úlohu pri kyprení pôdy a pri jej stabilizácii. Aby mohli tieto úlohy plniť, potrebujú odpovedajúcu výživu. Preto ponechanie rastlinných zvyškov na povrchu pôdy, predovšetkým pri priamej sejbe zohráva rozhodujúcu úlohu.

Treba si uvedomiť, že pôda je najzákladnejším prírodným zdrojom a jej kvalita ovplyvňuje nielen poľnohospodársku produktivitu ale i kvalitu životného prostredia. Je limitovaným prírodným zdrojom na ktorom sa uskutočňujú poľnohospodárske aktivity. Pôda je veľmi úzko prepojená s ostatnými prírodnými zdrojmi, ktoré sú nevyhnutné pre život človeka, ako je vzduch, voda, fauna a flóra. Pôda vystupuje ako najdôležitejší medzičlánok a regulujúci faktor väčšiny procesov prebiehajúcich v poľnohospodárstve. Dá sa povedať, že keď je pôda dobre obhospodarovaná, dopad poľnohospodárskych činností na životné prostredie bude akceptovateľný. Ak však naopak pôda bude obhospodarovaná zle, poľnohospodárstvo bude poškodzovať a zhoršovať kvalitu i ostatných zdrojov potrebných pre ľudstvo (voda, fauna, flóra, atmosféra).

Metódy manažmentu hospodárenia, ktoré zabezpečujú zvyšovanie vstupov uhlíka do pôdy, ako je bezorbové obrábanie pôdy, zaradenie krycích plodín a medziplodín do osevného postupu zvyčajne zvyšujú množstvo mikrobiálnej biomasy a aktivitu pôdnej bioty. Výsledky nášho pokusu vykázali obdobný trend, kedy pôdoochranné systémy hospodárenia a minimalizácia obrábania pôdy sa vyznačovali preukazne vyššími hodnotami uhlíka mikrobiálnej biomasy v dôsledku zvýšenia obsahu organického uhlíka v tomto systéme hospodárenia v priebehu štvorročného trvania pokusu. V našom pokuse manažment hospodárenia ovplyvnil obsah organického C v pôde a z toho dôvodu došlo i k ovplyvneniu mikrobiálneho spoločenstva. Zvýšený obsah organického C súvisiaci s pôdoochrannými systémami hospodárenia sa stal rezervoárom živín pre rast rastlín a mikroorganizmov. V systémoch hospodárenia, kde pozberové zvyšky zostávali na povrchu pôdy a kde sa nerealizovala orba pluhom, dekompozícia (mineralizácia) prebiehala pomalšie, dochádzalo k akumulácii pôdnej organickej hmoty vo vrchných vrstvách pôdy a následne dochádzalo k lepšiemu vyživovaniu pôdnej bioty substrátom a jej zásobovaniu energiou. Z týchto dôvodov dochádzalo tiež k stimulácii biologickej aktivity v pôde.

Vystavené 29.6.2011

Autori textu: Ing. Zuzana Lehocká, PhD.; Ing. Magdaléna Bieliková