Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Pôda

Organický uhlík a humusové látky pri rozdielnom obrábaní pôdy

08-10-2013
Ing. Božena Šoltysová, PhD.; Ing. Martin Danilovič, PhD. | [email protected]

Pre celkovú pôdnu úrodnosť je veľmi dôležitý obsah pôdnej organickej hmoty. Vplyvom ľudskej činnosti však veľká časť pôdneho uhlíka podlieha stratám. Za posledných päťdesiat rokov sa v pôdach mierneho pásma v dôsledku kultivácie znížil obsah pôdneho organického uhlíka o 20 - 40 % a preto pre vývoj trvalo udržateľných systémov hospodárenia na pôde je potrebné sledovanie zmien organického uhlíka pri rôznych spôsoboch hospodárenia. Zároveň pôdy, ktoré sú dobre zásobené organickou hmotou majú lepšiu schopnosť odolávať výkyvom počasia a iným nepriaznivým faktorom.

V súčasných podmienkach využívania pôd je kvantitatívny a kvalitatívny stav pôdnej organickej hmoty výsledkom nepretržite prebiehajúcich procesov mineralizácie, transformácie a syntézy organických látok. V našich klimatických podmienkach rozkladné procesy v pôde výrazne ovplyvňuje chemické zloženie rastlinných zvyškov. Preto realizovaný osevný postup by mal byť biologicky vyvážený a majú sa v ňom striedať plodiny, ktoré umožňujú udržať priaznivú bilanciu organického uhlíka a obohatia pôdy o biologicky viazaný dusík.

Plodiny, ktoré sú pestované na jednom pozemku nepretržite niekoľko rokov a pri ich pestovaní nie sú potrebné žiadne kultivačné zásahy do pôdy, pôsobia inhibične na mineralizačné procesy a prispievajú k znižovaniu strát pôdneho organického uhlíka. Takýmto dobrým zdrojom pôdnej organickej hmoty sú ďatelinoviny, ktoré zároveň vytvárajú dobrú štruktúru pôdy.

Pokiaľ chceme udržať vyrovnanú bilanciu pôdnej organickej hmoty musíme dosiahnuť, aby straty pôdnej organickej hmoty boli plne nahradzované vstupmi čerstvej organickej hmoty do pôdy. Nedostatok organických hnojív zapríčinil, že súčasné vstupy organických látok do našich pôd sú veľmi nízke a preto musíme hľadať také spôsoby hospodárenia, pri ktorých sa rýchlosť rozkladu pôdnej organickej hmoty zníži. Jednou z možností je vynechanie orby alebo redukcia kultivačných zásahov. Minimalizovanie zásahov do pôdy neznižuje len ekonomickú a energetickú náročnosť pestovateľských systémov poľných plodín, ale je šetrné aj k životnému prostrediu a pozitívne ovplyvňuje pôdne vlastnosti.

Centrum výskumu rastlinnej výroby - Výskumný ústav agroekológie Michalovce sa dlhé obdobie venuje výskumu využitia rozdielnych spôsobov obrábania pôdy a v rámci problematiky sleduje ich vplyv na zmeny obsahov pôdneho organického uhlíka a humusových látok. Poľný stacionárny pokus je založený na ťažkej ílovito-hlinitej fluvizemi glejovej (priemerný obsah ílovitých častíc nad 53 %) na experimentálnom pracovisku v Milhostove.

V rokoch 2005 - 2011 sa obsahy organického uhlíka a humusových látok v pôde zisťovali pri troch technológiách obrábania pôdy, konkrétne pri konvenčnej agrotechnike (KA), minimálnej agrotechnike (MA) a priamej sejbe bez orby (PS). Pri konvenčnej agrotechnike sa v závislosti od pestovanej plodiny vykonávala podmietka, stredná či hlboká orba a predsejbová kultivácia pôdy. Pri minimálnej agrotechnike bol pri spracovaní pôdy použitý radličkový podmietač a pre predsejbové spracovanie pôdy radličkové náradie. V ornici (hĺbka 0,0 - 0,3 m) fluvizeme glejovej sa zisťoval obsah pôdneho organického uhlíka, humínových kyselín a fulvokyselín. Pôdne vzorky boli odoberané každoročne v jeseni po zbere plodiny.

Obr. 1

Konvenčné spracovanie pôdy pod kukuricu na zrno

Obr. 2

Minimálne spracovanie pôdy pod kukuricu na zrno

Obr. 3

Priama sejba kukurice na zrno

V tabuľke 1 sú uvedené priemerné obsahy pôdneho organického uhlíka na fluvizemi glejovej. V jednotlivých rokoch, na sledovaných variantoch obrábania pôdy, sa priemerný obsah pôdneho organického uhlíka vyskytoval v rozpätí 15,25 - 17,19 g.kg-1. Po prepočte organického uhlíka na humus môžeme konštatovať, že monitorované fluvizeme glejové sú stredne humózne.

Tabuľka 1: Zmeny organického uhlíka [g.kg-1] fluvizeme glejovej

Príprava pôdy
Experimentálny rok
Priemer
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
KA
16,52
16,01
16,64
15,73
15,27
15,66
15,25
15,97
MA
17,02
16,51
17,03
15,93
15,72
16,08
15,67
16,38
PS
16,82
16,09
17,19
15,79
15,59
16,35
15,88
16,30

kde: KA - konvenčná agrotechnika, MA - minimálna agrotechnika, PS - priama sejba

Množstvo pôdneho organického uhlíka, ako hlavného indikátora hodnotenia kvality pôdy, bolo v hodnotenom časovom období vyššie pri pôdoochranných technológiách (PS - 16,30 g.kg-1, MA - 16,38 g.kg-1) ako pri konvenčnom obrábaní pôdy (15,97 g.kg-1). Zmena obsahu organického uhlíka z časového hľadiska mala rovnaký charakter pri všetkých sledovaných agrotechnikách. Medzi východiskovým rokom 2005 a konečným rokom 2011 sme pri všetkých troch agrotechnikách zistili pokles pôdneho organického uhlíka. Najnižší pokles na úrovni 0,94 g.kg-1 bol pri priamej sejbe.

Ako už bolo spomenuté obsah organického uhlíka, cez rozdielne množstvá a kvalitu humusotvorného materiálu, výrazne ovplyvňuje štruktúra osevného postupu. Každoročne boli v našom osevnom postupe pestované plodiny (kukurica siata na zrno, jačmeň siaty jarný, sója fazuľová, pšenica letná forma ozimná), ktoré patria medzi bohaté a významné zdroje organického uhlíka. Napriek tomu sme v časovom období siedmich rokov zaznamenali pokles pôdneho organického uhlíka, čo pravdepodobne súvisí s nižšou dosiahnutou úrodou pri všetkých troch spôsoboch obrábania, teda nižším inputom organického uhlíka z koreňových a pozberových zvyškov pestovaných plodín. Súčasne obsah pôdneho organického uhlíka súvisí aj so zmenami poveternostných podmienok. Teplota vzduchu prostredníctvom vplyvu na mikrobiálnu aktivitu nepriamo ovplyvňuje obsah pôdneho organického uhlíka. Vyššia teplota vzduchu urýchli rozklad pôdnej organickej hmoty a následne dochádza k jej poklesu. Hodnotené roky 2005 - 2011 boli teplotne nadnormálne, čo pravdepodobne bolo jednou z príčin poklesu pôdneho organického uhlíka pri všetkých troch spôsoboch agrotechniky.

Súčasne s mineralizáciou organickej hmoty v pôde prebieha aj jej humifikácia. Humifikácia je pochod, pri ktorom sa postupnými transformáciami humusotvorného materiálu vytvárajú v pôde špecifické, dusík obsahujúce humusové látky, medzi ktoré mimo humínov a hymatomelanových kyselín patria aj humínové kyseliny a fulvokyseliny. Obsahom humínových kyselín a fulvokyselín a ich vzájomným pomerom sa posudzuje kvalita pôdnej organickej hmoty.

Humínové kyseliny sú stabilné a dominujú v humuse dobrej kvality. V hodnotenom období bez ohľadu na spôsob obrábania pôdy sa priemerný obsah uhlíka humínových kyselín vyskytoval v rozpätí 2,26 - 2,52 g.kg-1 (Tab. 2). Priemerný obsah uhlíka humínových kyselín na oranom variante a pri priamej sejbe do neobrobenej pôdy bol porovnateľný.

Tabuľka 2: Zmeny obsahov uhlíka humínových kyselín [g.kg-1] fluvizeme glejovej

Príprava pôdy
Experimentálny rok
Priemer
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
KA
2,37
2,30
2,41
2,52
2,33
2,39
2,33
2,38
MA
2,48
2,38
2,52
2,52
2,38
2,30
2,45
2,43
PS
2,41
2,35
2,49
2,52
2,33
2,26
2,39
2,39

kde: KA - konvenčná agrotechnika, MA - minimálna agrotechnika, PS - priama sejba

Ročníkový vývoj obsahov humínových kyselín mal pri jednotlivých spôsoboch obrábania pôdy podobný priebeh, pričom v roku 2011 sme nezaznamenali výrazné zmeny obsahov humínových kyselín v porovnaní s východiskovým stavom (rok 2005).

Naopak fulvokyseliny sú nestabilnejšie, rýchlo sa rozkladajú, ale aj pomerne rýchlo obnovujú v nepretržitom procese mineralizácie a humifikácie a ich tvorba prebieha intenzívnejšie v horších pôdnych podmienkach. Pokiaľ sú fulvokyseliny dominujúcou zložkou humusových látok, vytvára sa humus nižšej kvality. Pri konvenčnej agrotechnike bol priemerný obsah uhlíka fulvokyselín 2,48 g.kg-1, pri minimálnej agrotechnike 2,51 g.kg-1 a pri priamej sejbe 2,54 g.kg-1 (Tab. 3).

Tabuľka 3: Zmeny obsahov uhlíka fulvokyselín [g.kg-1] fluvizeme glejovej

Príprava pôdy
Experimentálny rok
Priemer
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
KA
2,63
2,54
2,63
2,38
2,42
2,42
2,34
2,48
MA
2,63
2,50
2,55
2,59
2,51
2,46
2,32
2,51
PS
2,61
2,55
2,65
2,54
2,53
2,53
2,37
2,54

kde: KA - konvenčná agrotechnika, MA - minimálna agrotechnika, PS - priama sejba

Ročníkové zmeny obsahov fulvokyselín mali pri všetkých troch spôsoboch obrábania pôdy podobný priebeh. Pri hodnotených agrotechnikách bol v roku 2011 zaznamenaný pokles obsahov fulvokyselín v porovnaní s rokom 2005. V rámci spôsobov obrábania bol najnižší pokles obsahu fulvokyselín zistený pri priamej sejbe (-0,24 g.kg-1).

Humusové látky typu humínových kyselín a fulvokyselín tvorili v ornici 30,4 % pôdneho organického uhlíka pri konvenčnej agrotechnike a 30,2 % pri minimálnej agrotechnike a priamej sejbe.

Z uvedených údajov sa zdá, že ročné zmeny obsahov pôdneho organického uhlíka a humusových látok na fluvizemi glejovej nie sú výrazne rozdielne. Výsledný údaj však zohľadňuje rozdielne hony a opakovania odberu a analýz pôdnych vzoriek. Obsah pôdneho organického uhlíka a humusových látok sa vyskytoval v širšom rozmedzí ako je to zrejmé z Tab. 4. Minimálne a maximálne hodnoty týchto parametrov poukazujú na značnú priestorovú variabilitu organického uhlíka a humusových látok na ťažkej fluvizemi glejovej.

Tabuľka 4: Rozpätie obsahov organického uhlíka a humusových látok

Sledovaný parameter
Konvenčná agrotechnika
Minimálna agrotechnika
Priama sejba
min.
max.
min.
max.
min.
max.
Cox. [g.kg-1]
9,33
21,84
10,56
21,88
11,67
22,08
CHK [g.kg-1]
1,74
3,13
1,64
3,28
1,54
3,11
CFK [g.kg-1]
1,54
3,76
1,58
3,66
1,78
3,79

kde: Cox. - pôdny organický uhlík, CHK - uhlík humínových kyselín, CFK - uhlík fulvokyselín

Na základe získaných výsledkov sa dá predpokladať, že dlhodobejšie uplatňovanie priamej sejby do neobrobenej pôdy pozitívne ovplyvňuje zmeny obsahov pôdneho organického uhlíka a humusových látok v porovnaní s každoročne realizovanou orbou. Pri dlhodobom použití priamej sejby sme zaznamenali nižší pokles obsahov pôdneho organického uhlíka a humusových látok ako pri konvenčnej agrotechnike. Príčinou vyššieho poklesu množstva pôdneho organického uhlíka pri konvenčnom obrábaní, aj napriek dosiahnutým vyšším úrodám pestovaných plodín a teda vyšším množstvom naakumulovanej koreňovej a pozberovej biomasy, je zvýšený rozklad organickej hmoty.

Vystavené 4.2.2013


Konvenčné spracovanie pôdy pod kukuricu na zrno Minimálne spracovanie pôdy pod kukuricu na zrno Priama sejba kukurice na zrno