Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Stroje a zariadenia / Príprava pôdy a pestovanie plodín

Vertikálne, viacvrstvové a variabilné obrábanie pôdy

16-11-2020
S použitím dostupných zdrojov spracoval: doc. Ing. Jozef Ďuďák, CSc. | jozef.dudak@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Ešte pred niekoľkými rokmi prevládali v našich pôdno-klimatických podmienkach technológie pestovania poľných plodín založené na každoročnom obracaní vrchnej vrstvy pôdy (ornice) za pomoci radlicových pluhov. Podľa spôsobu práce orbového telesa pluhu, ktoré v určitej hĺbke podrezávalo a následne kyprilo brázdový odval, sme hovorili o spôsobe tzv. "horizontálneho obrábania pôdy".

Termínom "vertikálne obrábanie pôdy" označujeme taký postup, pri ktorom sa variabilne mení hĺbka jej kyprenia v zvislom (vertikálnom) profile. Jeho cieľom je vytvoriť homogénny pôdny profil, ktorý podporuje maximálny rozvoj koreňov.

Takýto pôdny profil bez zhutnenia umožňuje hlbšie preniknutie koreňov do pôdy, a zároveň absorpciu dažďových zrážok. Rastliny pestované systémom vertikálneho obrábania pôdy sú odolnejšie proti suchu, využívajú viac živín v pôdnom profile a majú väčšiu odolnosť vďaka zdravším stonkám a silnejším koreňovým systémom. Výsledkom je vyššia úroda a kvalita. Pre uvedený postup obrábania pôdy v súčasnosti výrobcovia techniky ponúkajú celý rad rôznych kypričov, ktoré umožňujú tak hĺbkové, ako aj tzv. variabilné (viacvrstvové) kyprenie pôdy. Významným rozlišovacím znakom používania jednotlivých typov kypričov je stupeň premiešania jednotlivých vrstiev obrábanej pôdy.

Hĺbkové kyprenie pôdy

Cieľom hĺbkového kyprenia je rozrušiť zhutnenú vrstvu pôdy a dočasne vytvoriť veľké póry, pretože ploché a masívne vrstvy pôdy zabraňujú prieniku (penetrácii) koreňov, vody a vzduchu do pôdy s negatívnym vplyvom na rast rastlín a úrodu plodiny. Hĺbkovým kyprením pôdy sa vytvoria lepšie podmienky pre rast a predlžovanie koreňov rastlín, zvýši sa infiltrácia vody do pôdy a voda sa môže uchovávať aj v podorničnej vrstve pôdy. Tým je možné zabezpečiť väčšie množstvo vody v pôde dostupnej pre rastliny v priebehu vegetačného obdobia, kedy môže byť vlhkosť pôdy limitujúcim faktorom. Zvýšené množstvo makropórov po vykonaní hĺbkového kyprenia však môže postupne ako sa pôda znovu konsoliduje vymiznúť. Tieto makropóry zabezpečujú zvýšené množstvo vody a kyslíka pre korene rastlín.

V priebehu vykonania operácie je potrebné monitorovať vlhkostné podmienky a dodržiavanie hĺbky kyprenia pôdy, aby bolo zabezpečené rozrušenie zhutnenej vrstvy pôdy. Vykonanie operácie pri nesprávnej vlhkosti pôdy môže spôsobiť viac škody ako pozitívnych účinkov, pretože v takýchto podmienkach sa vlhká pôda maže a dochádza k vzniku zhutnenej vrstvy pôdy tesne pod hĺbkou kyprenia. Hĺbkovým kyprením sa pôda stáva náchylnejšou na opätovné zhutnenie, pretože nie je schopná odolávať ťažkým mechanizačným prostriedkom. Počas veľmi vlhkých rokov môže dochádzať aj k zamokreniu pôdy.

V súčasnosti je komerčne dostupných mnoho hĺbkových kypričov s rôznym tvarom kypriacich telies (radlíc) určených pre hĺbkové kyprenie pôdy, ktoré sa líšia v práci s pozberovými zvyškami, požiadavkami na ťahovú silu a spôsobom rozrušenia pôdy. Kypriace telesá sa odlišujú tvarom a uhlom vnikania do pôdy. Pre docielenie efektívnosti práce hĺbkového kypriča je potrebné zohľadniť vzdialenosť medzi kypriacimi telesami aj voľbu správneho typu kypriaceho telesa. Rozchod kypriacich telies je účelný pri 1,0 až 1,5 násobku hĺbky kyprenia, pričom na ľahších pôdach sa volí väčší rozstup rýh a na ťažších pôdach menší. Zároveň je potrebné prekypriť aj stopy ťahača.

Všeobecne je hĺbkové kyprenie pôdy finančne nákladnou poľnou operáciou, ktorá musí byť pre dosiahnutie potrebného účinku vykonaná správne. Dokáže zmierniť problémy s narušenou pôdnou štruktúrou, ale nie vždy dostatočne. Je to z toho dôvodu, že kypriace telesá majú tendenciu nasledovať staré kypriace ryhy ak už hĺbkové kyprenie bolo použité v rovnakom smere.

Viacvrstvové obrábanie pôdy

Už niekoľko rokov sú na trhu dostupné kypriče pre tzv. viacvrstvové kyprenie pôdy. V podstate ide o stroje, kde sú na spoločnom ráme za sebou usporiadané viaceré pracovné prvky. Spravidla v prednej časti rámu sú umiestnené rezacie kotúče (koltre), ktoré porežú na povrchu pôdy sa nachádzajúce rastlinné zvyšky, za nimi umiestnené kypriace radličky zabezpečia prekyprenie (narušenie) pôdy v hlbších vrstvách, v zadnej časti rámu je umiestnená sekcia tanierového náradia, ktorá zabezpečí premiešanie vrchnej vrstvy pôdy s porezanými rastlinnými zvyškami a nakoniec pôdu "uzatvorí" utužovací valec. Takéto strojové systémy dokážu pri jednom prejazde po poli vertikálne "prepracovanie" pôdy, teda kombinované spracovanie celého pôdneho profilu.

Podľa názoru viacerých zástancov tohto systému sa neodporúča pri obrábaní pôdy obracať celý pôdny profil, teda miešať vrchnú vrstvu pôdy so spodnou, menej úrodnou, avšak je potrebné celý profil pôdy dostatočne, vo viacerých vrstvách prekypriť, čo tieto strojové systémy umožňujú. Hĺbka práce jednotlivých pracovných prvkov (kypriacich radličiek a tanierového náradia) je regulovateľná s ohľadom na lokálne podmienky každého poľa. Tým sa dostávame k systému tzv. variabilného obrábania pôdy.

Obrábanie pôdy do variabilnej hĺbky

Variabilné obrábanie pôdy je definované ako priestorovo-špecifický systém obrábania pôdy, ktorý modifikuje fyzikálne vlastnosti pôdy iba v miestach, kde je obrábanie pôdy potrebné pre správny rast rastlín. Jeho význam a podstata pramení z eliminovania nepotrebného obrábania pôdy a zahŕňa riadenie hĺbky obrábania pôdy v reálnom čase.

V rámci presného poľnohospodárstva sa môžeme stretnúť s viacerými označeniami tohto druhu obrábania pôdy, ktoré sa vo svete rozšírene používajú. Podľa dostupných literárnych zdrojov ide o priestorovo špecifické obrábanie pôdy (Site-Specific Tillage), precízne hĺbkové obrábanie pôdy (Precision Deep Tillage), či obrábanie pôdy do variabilnej hĺbky (Variable-Depth Tillage). V zásade však ide obrábanie pôdy v špecifických zónach pozemku do špecifickej hĺbky, v závislosti od úrovne zhutnenia.

Medzi výhody variabilného obrábania pôdy je možné zaradiť zobrazenie priestorovej variability zhutnenej vrstvy pôdy pomocou jej základných parametrov, presnejšie a detailnejšie informácie, optimalizovanie obrábania pôdy v rámci pozemku, znížený odtok vody a eróziu pôdy, zvýšenú infiltráciu vody do pôdy a zníženie finančných nákladov, pracovnej sily, spotreby paliva a energetickej náročnosti.

Priestorovú variabilitu zhutnenia pôdy je podľa tejto alternatívy možné vyjadriť vo forme mapy premenlivej potreby hĺbky obrábania pôdy, ktorá sa následne použije pre riadenie techniky s cieľom optimalizovať náklady na prípravu pôdy. Spotreba energie môže byť znížená kyprením pôdy len do hĺbky, v ktorej sa nachádza zhutnená vrstva pôdy a iba v tých oblastiach, kde sa skutočne problém so zhutnením pôdy vyskytuje.

Technické predpoklady pre variabilné obrábanie pôdy

Úspešnosť uplatnenia technológie variabilného (presného) obrábania pôdy bude závisieť od dostupnosti rýchlych, jednoduchých a precíznych metód charakteristiky zhutnenia pôdy, manažmentu priestorovej variability v rámci pozemku, presnosti určenia pozície na pozemku a riadenia aplikácie presného obrábania v reálnom čase alebo pomocou už vytvorenej mapy, no a samozrejme ekonomických možností farmárov.

V súvislostiach so získavaním potrebných riadiacich informácií pre variabilné obrábanie pôdy sa môžu podľa dostupných informácií použiť dve možné alternatívy: alebo sa najskôr zistí dostupnými technológiami (napr. penetrometrickými meraniami) oblasť zhutnenej pôdy a vytvorí sa aplikačná mapa variabilného obrábania pôdy pre riadiaci systém použitej techniky (využitie geopriestorovej technológie), alebo sa použije senzor, ktorý sníma podmienky v reálnom čase a ihneď prispôsobuje hĺbku obrábania pôdy (systém je tvorený iba jedným sledom a to lokalizácia zhutnenej vrstvy pôdy a aplikácia variabilného obrábania pôdy).

Ideová schéma pre prvú alternatívu variabilného obrábania pôdy je uvedená na ilustračnom obrázku. Predstavila ju spoločnosť Amazone spolu s kypričom Centaur, ktorý umožňuje viacvrstvové kyprenie pôdy.

Obr. 1

Obr. 2

Obr. 2: Kyprič Centaur od spoločnosti Amazone umožňuje viacvrstvové obrábanie pôdy

Pre druhú naznačenú alternatívu technického riešenia mapovania pôdnych podmienok je zariadenie ponúkané spoločnosťou AGXtend pod označením SoilXplorer. Ide o zariadenia určené pre bezkontaktné meranie vodivosti pôdy.

Podľa známych poznatkov je pôdna vodivosť závislá predovšetkým na obsahu vody, rozpustených minerálnych látok (solí), ílovitých a piesčitých substancií, ale aj organických látok nachádzajúcich sa v pôde. Vplyv na vodivosť má aj teplota pôdy a jej objemová hmotnosť, z ktorej možno posudzovať stupeň utuženia pôdy. Pri meraní pôdnej vodivosti možno (v kombinácii s monitorovaním pohybu stroja po pozemku) vytvárať jej mapy a tie následne využívať v prvej uvedenej alternatíve variabilného obrábania pôdy, alebo je možné údaje spracovávať on-line s využitím zariadení SoilXplorer a v kombinácii so systém označeným ako DepthXcontrol.

Ako už bolo naznačené, SoilXplorer je zariadenie určené pre bezkontaktné meranie vodivosti pôdy. Umiestňuje sa do čelného závesu traktora a obsahuje vysielač elektromagnetického signálu a štyri cievky, ktoré snímajú odraz či pohltenie signálu pôdou podľa toho, aká je jej vodivosť. Štyri cievky sú použité preto, aby bolo možné vyhodnotiť odozvu vo viacerých hĺbkach pôdneho profilu. Pri výške zariadenie SoilXplorer 40 cm nad zemou sú hodnoty snímaných horizontov 0 - 25 cm, 15 - 60 cm, 55 - 95 cm a 85 - 115 cm.

Signály sú spracované riadiacou jednotkou a v spolupráci so zariadeniami na monitorovanie polohy uložené do vodivostných máp. Ak je súčasne použitý systém DeptXcontrol, je možné priamo riadiť náradie pre obrábanie pôdy pripojené za traktorom. Spravidla ide o hydraulicky ovládaný kyprič, pri ktorom možno za jazdy ľahko meniť pracovnú hĺbku.

Obr. 3

Obr. 3: Kyprič Amazone v kombinácii s traktorom Case so zariadením SoilXplorer

Záver

Mnohé výskumné práce v súčasnosti definujú možnosti uplatnenia technológie "vertikálneho" obrábania pôdy v porovnaní s "horizontálnym" obrábaním pôdy na konštantnú hĺbku. Viaceré štúdie preukázali, že hĺbka vrstvy, ktorá obmedzuje rast koreňov rastlín, sa výrazne mení v rôznych oblastiach pozemku a preto "uniformné = horizontálne" obrábanie pôdy na celom pozemku nemusí byť dostatočne efektívne. V niektorých miestach môže byť kyprenie príliš plytké, alebo naopak - príliš hlboké a zároveň aj finančne nákladné. Aj z uvedených dôvodov je potrebné novej technike a technológiám obrábania pôdy venovať neustálu pozornosť.