Význam a potenciál rastlinných zvyškov a slamy v udržateľnom poľnohospodárstve

Úvod: Návrat organickej hmoty do pôdy

V súčasnej poľnohospodárskej praxi je nevyhnutné efektívne využívanie prírodných zdrojov, vrátane recyklácie druhotných surovín, ktoré vznikajú pri pestovaní tzv. hlavných produktov. Návrat rastlinných zvyškov do pôdy, známy ako ich recyklácia, je kľúčový pre obnovu a udržateľnosť organickej hmoty v nej. Prostredníctvom biomasy rastlinných zvyškov sa do pôdy dostáva najmä organický uhlík, čo je dôležité pre zlepšenie v súčasnosti nie príliš pozitívnej bilancie organickej hmoty v pôde.

Rozkladajúce sa rastlinné zvyšky sú zároveň výborným zdrojom živín, najmä dusíka, fosforu, draslíka, vápnika a horčíka, ktoré vylepšujú živinový režim pôd a ovplyvňujú výživu následne pestovaných plodín. Navyše, dusík obsiahnutý v rastlinných zvyškoch je oveľa menej vyplavovaný v porovnaní s dusíkom z aplikovaných minerálnych hnojív, čo možno považovať za významný benefit pri ochrane podzemných vôd. 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. Poznanie potenciálu rastlinných zvyškov a jeho akceptácia v rastlinnej výrobe v rámci osevného postupu sú vysoko aktuálne najmä pri súčasných požiadavkách biologizácie rastlinnej výroby, ktorej cieľom je dopestovanie kvalitných a zdravotne bezchybných rastlinných produktov. Nezanedbateľným pozitívom sú taktiež ekonomické benefity súvisiace s potenciálnou úsporou minerálnych hnojív.

Metodika výskumu a zberu dát

Kvantita podzemných a nadzemných zvyškov poľných plodín je primárne určovaná morfológiou rastlinných organizmov. Množstvo pozberových (nadzemných) a koreňových (podzemných) zvyškov najrozšírenejších poľných plodín bolo sledované počas jedenástich rokov na 7 odlišných pôdno-klimatických stanovištiach v rámci Slovenska, a to tak v podmienkach maloparcelových poľných pokusov, ako aj vo veľkovýrobných podmienkach.

Pokusné lokality boli situované vo veľmi teplom klimatickom regióne Slovenska (Kravany nad Dunajom a Rišňovce), teplom regióne (Nemšová a Gbely), relatívne teplom regióne (Lovinobaňa) a v relatívne chladnom klimatickom regióne Slovenska (Bodovce a Divín). Nadmorská výška uvedených lokalít sa pohybovala medzi 106 a 468 metrami nad morom.

Sledovaných bolo 26 najbežnejšie pestovaných plodín na Slovensku, medzi ktoré patrili: pšenica ozimná, pšenica jarná, jačmeň ozimný, jačmeň jarný, raž ozimná, ovos siaty, tritikale, kukurica na zrno, kukurica na siláž, kapusta repková jarná, kapusta repková ozimná, slnečnica ročná, horčica biela, mak siaty, ľan olejnatý, sója fazuľová, bôb obyčajný, fazuľa obyčajná, hrach siaty, šošovica jedlá, cícer baraní, ďatelina, lucerna, zemiaky, cukrová repa a tabak. Koreňové zvyšky boli odoberané z hĺbky 0,0-0,3 m. Plocha odberu koreňových a pozberových zvyškov bola určovaná spôsobom pestovania danej plodiny (počtom jedincov na 1 ha).

Pri jednotlivých plodinách bola plocha odberu nasledovná: slnečnica 0,7×0,3 m, mak 0,45×0,25 m, kukurica na siláž 0,45×0,3 m, kukurica na zrno 0,65×0,38 m, zemiaky 0,6×0,3 m, cukrová repa 0,45×0,3 m, bôb 0,38×0,25 m, sója a cícer 0,4×0,25 m, tabak 1,0×0,45 m, ostatné plodiny 0,25×0,25 m. Vzorky koreňov boli odoberané spolu s pôdou v troch opakovaniach. Pôda sa zo vzoriek koreňov odstraňovala vyplavovaním vodou cez sadu sít s priemerom 1 mm, 0,5 mm a 0,25 mm. Pozberové zvyšky sa odoberali z tej istej plochy ako koreňové bezprostredne pred odberom koreňov.

Kvantifikácia rastlinných zvyškov a ich diverzita

Z experimentálnych údajov vyplýva, že priemerná hmotnosť rastlinných zvyškov sledovaných plodín (prepočítaná na 100% sušinu) sa pohybuje v rozpätí od 1,11 t/ha (rastlinné zvyšky zemiakov) do 14,32 t/ha (rastlinné zvyšky kapusty repkovej pravej jarnej v prípade, že sa po zbere úrody zaorie do pôdy aj jej slama).

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. Podľa zisteného priemerného množstva sušiny koreňových a pozberových zvyškov možno skúmaný súbor plodín rozčleniť do štyroch kategórií (aj so zreteľom na spôsob ich pestovania):

• Bohatým zdrojom organického uhlíka a rastlinných zvyškov sú pozberové a koreňové zvyšky oboch foriem kapusty repkovej pravej, v prípade zaorania celej úrody slamy, bôb obyčajný na zrno, horčica biela, ozimná aj jarná forma pšenice letnej, ozimná raž, tritikale, ozimný jačmeň, ovos siaty, mak siaty so zaoraním makoviny, v prípade zaorania kôrovia kukurica siata na zrno, slnečnica ročná a lucerna siata.
  • Napríklad, po pestovaní ozimnej formy kapusty repkovej a po horčici bielej so zaoraním celej úrody slamy sa pôda obohacuje o viac ako 10,0 t/ha suchých zvyškov.
• Významným zdrojom organického uhlíka a rastlinných zvyškov sú pozberové a koreňové zvyšky ozimnej formy pšenice letnej bez zaorania slamy, silážnej kukurice a v prípade zaorania celej úrody slamy aj zvyšky hrachu siateho, cícera baranieho, jačmeňa jarného, fazuľe obyčajnej a ľanu olejnatého.
• Menej výdatným zdrojom rastlinných zvyškov sú všetky obilniny bez zaorania slamy (s výnimkou jarnej formy pšenice letnej).

Organický uhlík v rastlinných zvyškoch

S uvedenými množstvami pozberových zvyškov jednotlivých poľnohospodárskych plodín sa do pôdy dostáva významné množstvo organického materiálu, vrátane organického uhlíka v rôznych formách. 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.

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 cukrovej repy.

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.

Živiny v rastlinných zvyškoch: Potenciál a bilancia

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 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.

Pre účely oceňovania úlohy predplodín v osevnom postupe z hľadiska výživy následných plodín bol na základe experimentálnych poznatkov stanovený tzv. „potenciál živín“ alebo „živinový potenciál“. Pod týmto pojmom rozumieme štatisticky priemerné množstvo danej živiny (dusíka, fosforu a draslíka) vyjadrené v kilogramoch na 1 hektár, ktoré sa nachádza v pozberových a koreňových zvyškoch plodín v čase ich zaorania do pôdy po zbere úrody, resp. pri viacročných plodinách (ďatelinoviny) pri likvidácii ich porastu na pozemku po ukončení úžitkovej doby ich pestovania. Heterogenita v množstve pozberových a koreňových zvyškov a rovnako v obsahu živín v týchto zvyškoch má za následok veľké rozdiely v živinovom potenciáli jednotlivých plodín. Na základe prezentovaných priemerných potenciálov živín možno konštatovať, že dôležitý vplyv na bilanciu živín v osevnom postupe majú všetky strukoviny, ďatelina lúčna, repka olejka, slnečnica ročná, mak siaty a horčica biela.

Štatistické vyhodnotenie výsledkov ukázalo, že medzi výškou úrody hlavného produktu a množstvom živín z rastlinných zvyškov každej zo sledovaných plodín existuje nelineárna korelácia. Tento poznatok bol využitý pre stanovenie koeficientov, vyjadrujúcich pomer živín z rastlinných zvyškov k úrode hlavného produktu. Tieto koeficienty, označované ako „KN“ pre dusík, „KP“ pre fosfor a „KK“ pre draslík, predstavujú množstvo živín v kg/ha, pripadajúce na 1 tonu úrody hlavného produktu z 1 hektára pôdy. Zistené hodnoty koeficientov na prepočet živín však nie sú konštantné, ale naopak, menia sa podľa výšky úrod. Prakticky vo všetkých prípadoch sa jedná o zápornú koreláciu medzi hodnotami jednotlivých koeficientov a výškou úrody danej plodiny. To znamená, že hodnoty koeficientov so stúpajúcimi úrodami klesajú, treba však zdôrazniť, že tento pokles nie je lineárny a nie je ani v každom prípade nepretržitý. Hodnoty koeficientov väčšinou klesajú len po určitú hranicu úrod, pri ktorej niekedy viac-menej stagnujú a po jej prekročení v niektorých prípadoch začínajú znova stúpať. Pri niektorých plodinách však pri nízkej úrovni úrod (napr. pšenica ozimná < 3,5 t/ha) krivky koeficientov so stúpajúcou úrodou najprv stúpajú a klesať začnú až po prekročení určitej výšky úrod.

Dosiahnuté výsledky (závislosť úrody od živinového potenciálu) boli pre každú sledovanú plodinu štatisticky vyhodnocované polynomiálnou regresiou. Štatistické rovnice pre každú sledovanú živinu (KN, KP a KK) boli vypočítané z reálne dosiahnutej úrody na danom pozemku. Stupeň polynomiálnej rovnice bol vybraný tak, aby bol dosiahnutý čo najvyšší stupeň korelácie.

Napríklad, pre pšenicu ozimnú s úrodou 5,5 t/ha bol koeficient KN stanovený na 9,706. Vynásobením úrody pšenice 5,5 koeficientom 9,706 dostaneme množstvo dusíka 53,4 kg N, ktoré sa zaorie do pôdy spolu s rastlinnými zvyškami pšenice. Tieto množstvá dosahujú v jednotlivých prípadoch až stovky kilogramov, ktoré je potrebné brať do úvahy pri stanovovaní dávok minerálnych hnojív aplikovaných pod nasledujúce plodiny.

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. Napríklad, zaoraním celej úrody slamy repky ozimnej pri úrode zrna 3,2 t/ha sa do pôdy dostane takmer 120 kg ľahko rozložiteľného dusíka, čo je ekvivalent 440 kg/ha 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 60 % draselnej soli.

Manažment rastlinných zvyškov a jeho dôsledky

Celoplošné zmeny v systémoch hospodárenia na pôde v ostatných rokoch, ako aj radikálny úbytok stavov hospodárskych zvierat, viedli k poklesu plôch viacročných krmovín a nahradeniu plánovitého striedania plodín pestovaním trhových plodín. Dominantné postavenie v našich chotároch zaujali hustosiate obilniny, repka olejka, kukurica siata na zrno, siláž či výroba bioplynu. V dôsledku toho poklesli dávky priemyselných hnojív, používanie hospodárskych hnojív je minimálne a vápnenie pôd sa v podstate nevykonáva vôbec.

Tam, kde absentuje živočíšna výroba, sú jediným zdrojom organickej hmoty len pozberové zvyšky pestovaných plodín. V lepšom prípade sa zaraďujú do osevu medziplodiny. Po predimenzovanom rozsahu pestovania zrnín nám ostáva slama, ktorá sa ako zdroj organických látok vo väčšine prípadov dostatočne nedoceňuje. Často sa hľadajú možnosti, ako ju pri absencii živočíšnej výroby len nejako „zlikvidovať“.

Už začiatkom minulého storočia bol známy poznatok, že slama je pri svojom pomerne vysokom obsahu organického uhlíka vhodným materiálom na „vylepšenie pôdy“. Nakoľko ešte neboli známe poznatky o denitrifikácii a širokom pomere C:N, samotné zaorávanie slamy do pôdy spôsobovalo úrodovú depresiu, a preto nenašlo široké využitie. Moderná poľnohospodárska prax však vo svojej podstate zahŕňa aj návrat rastlinných zvyškov do pôdy.

Analýzy vzťahov medzi produkciou biomasy hlavného produktu a 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. Údaje 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.

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 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.

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 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. 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.

Slama má nízku objemovú hmotnosť, takže zber a manipulácia so slamou je dvakrát nákladnejšia na živú prácu, ako zber a odvoz úrody zrna. Z ekonomického pohľadu sú náklady zberu ako aj dopravy slamy oproti nákladom na zber a manipuláciu zrna o 30 až 40 % vyššie. Ak slamu potrebujeme v živočíšnej výrobe, tak určitú časť slamy pozbierame pre ďalšie využitie a druhú časť nechajme na poli v rozdrvenom a rozhodenom stave po poli. Tento úkon vykonávajú väčšinou drviče montované na obilných kombajnoch. Dĺžka rezanky by mala byť do 200 mm. Spôsob zberu slamy vo veľkej miere bude závisieť od toho, ako ďaleko sa bude dopravovať a akým spôsobom sa bude skladovať, prípadne na aký účel sa bude využívať.

Záver: Potvrdenie dôležitosti biologického kolobehu

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. Moderná poľnohospodárska prax tak môže prostredníctvom adekvátneho manažmentu rastlinných zvyškov významne prispieť k udržateľnosti a produktivite poľnohospodárskej pôdy.

Autori: Ing. Stanislav Torma, PhD.; Prof. Ing. T. Lošák, PhD.

tags: #priemerna #uroda #slamy