Vstupy organické hmoty do půdy

Transkript

1 Vstupy organické hmoty do půdy Seminář organická hmota v půdě Rapotín 22. listopadu 2016 Ing. Oldřich Látal, Ph.D.

2 Obsah prezentace Projekt TAČR TA Přísun kvalitní organické hmoty do půdy Potřeba aplikace půdních organických látek Chlévský hnůj (výroba / kvantitativní a kvalitativní parametry / ekonomika) Další možné vstupy organické hmoty do půdy (biouhel / kompost / kejda / digestát / aj.) 2 2

3 Projekt TA (TAČR) Název projektu Biologické transformace organické hmoty jako efektivní nástroj pro snížení emisí NH 3 a využití získaných živin pro zlepšení vlastností půdy Hlavním cílem je prokázat účinnost aktivátorů biologické transformace organické hmoty (OH) statkových hnojiv na kvalitu stájového prostředí, úsporu steliva, zvýšení výživové hodnoty fermentovaných statkových hnojiv. Dále ověřit vliv aplikace fermentovaných statkových hnojiv a pomocných půdních látek na změnu fyzikálních, fyzikálně chemických a biologických vlastností půdy, fixaci OH, zlepšení parametrů infiltrace a retence vody, snížení náchylnosti pozemků k erozi a snížení energetické náročnosti na zpracování půdy. 3 3

4 Projekt TA Doba řešení 7/ /2017 Koordinátor Agrovýzkum Rapotín s.r.o. (dále viz pracoviště Rapotín) Partneři Agrotest fyto s.r.o. (Kroměříž) ČZU Praha (Praha) Z E P O Bělohrad a.s. (Bělohrad) ZS Sloveč a.s. (Sloveč) Vepaspol Olomouc a.s. (Paseka) Foto: půdní profil Sloveč Smluvně Agrovýzkum Rapotín s.r.o. Proagro Nymburk a.s. (Dlouhopolsko) a ZAS Mezihájí a.s. (Kněžice) a farma Jívová (Jívová) 4 4

5 Projekt TA Pokusy (4 roky)! návazný projekt (rozšíření až na 7 let) stájové skot, drůbež, prasata (pracoviště Rapotín, Sloveč, Bělohrad a Paseka) polní 6 variant (pracoviště Rapotín, Sloveč, Bělohrad a Paseka) maloparcelové 12 variant (Rapotín a Kroměříž) Plodiny v OP Hnojení kukuřice / ječmen jarní / pšenice ozimá hnůj (ošetřený /neošetřený Z`fix) 2014 (40 t/ha) a 2016 (25 t/ha) kejda (ošetřená /neošetřená Z`fix) 2014 až 2017 (50 m 3 /ha / rok) Aplikace pomocné půdní látky (PRP Sol) a dále u maloparcelových pokusů (Bentonit, Biouhel, cukrovarské saturační kaly a NeoSol) Agrotechnika a dodatkové hnojení dle postupů v místě obvyklých Velikost 1 varianty polní pokusy (0,5 ha) a maloparcelové (450 m 2 ) 5 5

6 Projekt TA Stájové pokusy stáje s aplikací / bez aplikace přípravku skot, prasata (hnůj / kejda) a drůbež monitorované parametry počet DJ a kategorie, produkce NH 3, teplota, vlhkost, podestýlka, produkce a kvalita hnoje / kejdy, jejich složení, ekonomika, vyhodnocení dalších vstupních parametrů ovlivňující jejich produkci Graf porovnání výsledků 34 měření emisí NH 3 (průměr 5 bodů / měření a 3 stáje) v letech NH 3 (ppm) Kontrola Z`fix aplikace Průměr 34 měření / 5 bodů 6 6

7 Projekt TA Polní a maloparcelové pokusy (monitorování a vyhodnocení) půdní sonda / půdní typ / půdní druh pedologických parametrů (fyzika / chemie / biologie) produkce biomasy (3 růstová stádia) / kvality produkce tahových odporů / utuženosti (po sklizni) / infiltrace (1 ročně) Foto: hluboká podestýlka Rapotín Foto: měření infiltrace Sloveč Foto: měření emisí NH 3 Rapotín 7 7

8 Projekt TA Varianty pokusu (polní 1 až 6; maloparcelové 1 až 12) 1) hnůj (neošetřený) 2) hnůj (neošetřený) v kombinaci s PPL PRP sol 3) hnůj (ošetřený Z`fix) 4) hnůj (ošetřený Z`fix) v kombinaci s PPL PRP sol 5) aplikace PPL PRP sol 6) kontrola (pouze N+PK hnojení) 7) hnůj (ošetřený bentonitem) 8) aplikace PPL bentonit 9) hnůj (ošetřený biouhlem) 10) aplikace biouhlu (jednorázově) 11) aplikace cukrovarských saturačních kalů 12) aplikace PPL NeoSol 8 8

9 Přísunem kvalitní organické hmoty do půdy získáme Zdroj energie a uhlíku pro půdní mikroorganismy vliv na biologickou aktivitu půdy; ochranu stabilní frakce humusu před rozkladem (degradací) dodáním primární organické hmoty, zvýšení stability půdních agregátů; příznivé ovlivnění řady fyzikálně-chemických vlastností půdy (tvorbu drobtovité struktury, poměr vody a vzduchu, poutání živin, zlepšení pufrační schopnosti půdy, tahový odpor); 9 9

10 Přísunem kvalitní organické hmoty do půdy získáme přísun rostlinám přístupných živin a jejich lepší využitelnost; zlepšení hydrolimitů a hospodaření s vodou (např. zvýšení vsaku vody, vododržnost půdy, zlepšení gravitačního a kapilární pohybu vody); omezení působení vodní a větrné eroze v půdě; zvýšení hodnoty sorpčního komplexu půd, včetně zvýšení imobilizace rizikových prvků

11 Degradace půdní organické hmoty v půdě Degradace POH postupně neguje všechny benefity snížení výnosového potenciálu; zvyšování náchylnost k erozi / suchu / acidifikaci / utuženosti / příjmu živin sorpčním komplexem atd.; vlivem poklesu stavů skotu dochází k neuspokojivé produkci statkových hnojiv a jejich dodávky do půdy; vlivem nevhodné struktury pěstovaných plodin (osevní postupy) ekonomika = zanedbáváme agronomické potřeby; vlivem aplikace málo hodnotných statkových hnojiv dochází k vysokým ztrátám živin a ke zvyšování nákladů na produkci; vlivem odsunu velkého množství biomasy a posklizňových zbytků (např. spalovny) snižujeme jejich dodávku do půdy

12 Potřeba aplikace půdních organických látek (OL) (dle Škarpy, 2014 a Richtera a kol., 2002) Roční spotřeba do půdy aplikovaných OL se v ČR pohybuje na úrovni 4,0 4,5 t/ha; % uhrazeno posklizňovými zbytky, zbývá aplikovat 1,5 2,0 t/ha OL formou statkových hnojiv (kvalitní chlévský hnůj); dnes se aplikuje pouze 0,6 0,7 t/ha OL na ornou půdu hledat alternativní zdroje (např. zelené hnojení, kompost), nebo zvýšit produkci kvalitních statkových hnojiv

13 Chlévský hnůj (výroba a aktivátory biologické transformace organické hmoty) Složení specifické účinky solí stopových prvků, uhličitanů, zeolitu a esenciálních olejů Výhody stabilizace podestýlky a její vyšší absorpce (moč a voda); zlepšení mikroklima a snížení koncentrace NH 3 (stáj); čistota zvířat a jejich pohoda snížení nákladů na zoohygienu, čistota vemene zdraví sajících telat snížení ztrát u telat; úspora nákladů ve spotřebě slámy o 20 až 50 % snížení pracnosti a prodloužení doby zdržení podestýlky ve stáji zlepšené pracovní prostředí pro chovatele; použití v ekologickém zemědělství

14 Chlévský hnůj (výroba / kvantitativní a kvalitativní parametry) Směs výkalů, steliva, zbytků krmiva, která opouští stáj, se nazývá chlévská mrva fermentace chlévský hnůj. Faktory ovlivňující produkci, kvalitu a obsah živin obsah sušiny; druh a kategorie hospodářských zvířat; způsob ustájení doba zdržení podestýlky ve stáji; úroveň výživy a technika krmení; množství steliva a jeho úprava; zrání a ošetřování při fermentaci (pro maximální zamezení ztrát živin a snižování jeho kvality); způsob, doba aplikace době zapravení do půdy 14 14

15 Chlévský hnůj (výroba / kvantitativní a kvalitativní parametry) Obsah sušiny ve hnoji je závislý na obsahu sušiny v krmivu a stelivu, průběhu fermentačního procesu, skladování, době zdržení ve stáji, atd. Druh a kategorie hospodářských zvířat koňský hnůj nejkvalitnější, vysoký obsah sušiny, dobrá samozáhřevnost; prasečí hnůj méně kvalitní, nízký obsah sušiny, studený ovčí a drůbeží hnůj vysoký obsah sušiny, vysoká koncentrace živin hnůj produkovaný od mladých zvířat je živinově chudší, oproti hnoji produkovaného od vysoko-produkčním zvířat (technika krmení a potřeba živin) Množství steliva, optimální množství a jeho úprava snadnou manipulaci s chlévskou mrvou / hnojem; potřebnou savost močůvky ve stáji; optimální mikrobiální aktivitu při fermentaci (teplotu, produkci a uvolňování NH 3 ); pohody zvířat; úměrně se projevuje v celkových nákladech na krmný den a na výrobu 1 tuny hnoje 15 15

16 Chlévský hnůj (výroba / kvantitativní a kvalitativní parametry) Průměrná spotřeba slámy dosahuje (průměrně) při denním odklizu chlévské mrvy v ČR 1,8 až 5 kg /den/dj při způsobu výroby na hluboké podestýlce v ČR 7,0 až 9,0 kg/den/dj Aplikace přípravku Z`fix ve sledovaných podnicích a spotřeba slámy Denní odkliz chlévské mrvy (dojný skot) při aplikaci Z`fix ve sledovaných podnicích ( ) se spotřeba slámy snížila z hodnoty 9,0 6,8 kg/den/dj na 5,9 5,4 kg/den/dj Hluboká podestýlka (dojný skot a skot bez tržní produkce mléka) při aplikaci Z`fix ve sledovaných podnicích ( ) se spotřeba slámy snížila z hodnoty 11,0 9,0 kg/den/dj na 7,9 6,8 kg/den/dj Způsob zrání chlévské mrvy za studena (hluboká podestýlka / hnojiště u stáje / polní hnojiště) za tepla / kompostování 16 16

17 Chlévský hnůj (výroba / kvantitativní a kvalitativní parametry) Laboratorní analýzy a vybrané parametry stanovení vzorků hnoje v letech (systém chovu skotu s tržní produkcí mléka) Varianta Sušina N ve formě NH 4 + N C:N P 2 O 5 K 2 O CaO MgO NH 3 ph Maximální hodnoty teploty podestýlky kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t % obj. - o C % O 23 0,92 7,1 15,1:1 4,2 7,9 6,44 1,99 0,0013 9, K 23 0,70 5,9 22,3:1 3,5 6,3 4,90 1,60 0,0023 8, O/K (index) - 1,32 1,20 0,76 1,20 1,25 1,31 1,24 0, Legenda: O (ošetřeno Z`fix); K (kontrola bez ošetření); průměrné hodnoty 4 podniky; hluboká podestýlka); koncentrace NH 3 měřena 20 cm nad podestýlkou (průměr 5 bodů) Hodnotíme-li např. obsah celkového dostupného N z aplikovaného hnoje na pole ošetřeného přípravkem Z`fix při jeho 65 % využití na středních půdách můžeme zvýšit jeho přísun do půdy o 0,72 kg N/t hnoje (při dodržování standardních výrobních postupů)

18 Chlévský hnůj (výroba / kvantitativní a kvalitativní parametry) Laboratorní analýzy a vybrané parametry stanovení vzorků hnoje v letech (systém chovu skotu bez tržní produkcí mléka) Varianta Sušina N ve formě NH 4 + N C:N P 2 O 5 K 2 O CaO MgO NH 3 ph Maximální hodnoty teploty podestýlky kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t % obj. - o C % O 23 0,43 6,1 20,1:1 2,7 6,1 6,2 1,89 0,0015 9, K 23 0,32 5,3 24,3:1 1,9 5,2 5,0 1,45 0,0023 8, O/K (index) - 1,34 1,15 0,82 1,42 1,17 1,24 1,30 0, Legenda: O (ošetřeno Z`fix); K (kontrola bez ošetření); průměrné hodnoty 3 podniky; hluboká podestýlka); koncentrace NH 3 měřena 20 cm nad podestýlkou (průměr 5 bodů) Hodnotíme-li např. obsah celkového dostupného N z aplikovaného hnoje na pole ošetřeného přípravkem Z`fix při jeho 65 % využití na středních půdách můžeme zvýšit jeho přísun do půdy o 0,52 kg N/t hnoje (při dodržování standardních výrobních postupů)

19 Chlévský hnůj (výroba / kvantitativní a kvalitativní parametry) Ztráty Hlavní zásadou po aplikaci chlévského hnoje je jeho okamžité zapravení do půdy. Vyhláška č. 377/2013 Sb. a platná Nitrátová směrnice přikazuje provést zapravení hnoje do půdy do 48 hodin po jeho aplikaci na ZP. Pro větší představu se ztráty (při zapravení hnoje) v obsahu živin s přihlédnutím na aktuální klimatické podmínky, pohybují na úrovni (Klír a kol., 2008) : zapravení do 6 hodin po aplikaci = ztráta až -16 % a ztráta 33,9 kg N/ha zapravení do 1 dne po aplikaci = ztráta až -21 % a ztráta 45,0 kg N/ha zapravení do 4 dnů po aplikaci = ztráta až -36 % a více a ztráta 76,5 kg N/ha Foto: aplikace hnoje Sloveč Foto: orba Rapotín 19 19

20 Chlévský hnůj (výroba / kvantitativní a kvalitativní parametry) Stanovení dávky hnoje Pravidelným hnojením kvalitním chlévským hnojem s optimálním obsahem živin, či jinými statkovými hnojivy, zabezpečujeme potřebnou půdní úrodnost. Dávky by se měly pohybovat dle Richtera a Kubáta (2003) na úrovni 9 t/ha a rok. V současné době jsou ovšem tyto hodnoty mnohonásobně nižší a je vhodné je postupně opět navyšovat. Interval mezi hnojeními by měl být optimálně maximálně 3 roky s přihlédnutím na daný typ půdy. Dávkování hnoje k vybraným skupinám polních plodin k okopaninám, kukuřici, olejninám a plodinám náročných na organickou hmotu používáme dávku ve výši t/ha; k obilovinám používáme dávku ve výši t/ha (předplodina a půdní typ); na trvalé travní porosty používáme dávku t/ha

21 Chlévský hnůj (příklad aplikace pracoviště Bělohrad) Ukázka výsledků hodnocení růstových stádií kukuřice a výnosu (Bělohrad 2015) Varianta I. (rostlina) 9.6. I. (kořeny) 9.6. II. (rostlina) III. (rostlina) 7.9. Výnos rostlina (38 % sušina) N-látky (v sušině) cm g g cm g g t/ha g/kg I 36,2 32,9 8,9 255,0 492,3 838,5 32,0 89,76 II 38,4 35,3 10,2 260,0 520,0 880,0 33,8 83,61 III 38,6 33,4 12,1 253,0 515,4 873,1 33,5 84,93 IV 41,3 42,1 14,5 262,0 541,5 912,3 35,2 84,72 V 31,6 29,1 13,5 258,0 489,2 833,8 31,8 85,09 VI 28,6 24,4 12,6 247,0 463,1 894,6 30,1 85,75 Průměr 35,8 32,9 12,0 255,8 503,6 872,1 32,7 85,6 Varianty: I [hnůj neošetřený]; III [hnůj ošetřený FIX]; V [SOL]; II [hnůj neošetřený + SOL]; IV [hnůj ošetřený FIX + SOL]; VI [kontrola NPK] 21 21

22 Chlévský hnůj (výroba / ekonomika) Podle zákona č. 563/1991 Sb., O účetnictví v platném znění, je třeba všechny výrobky, které jsou v podniku dále spotřebovány, oceňovat ve vlastních nákladech. Vzhledem k náročnosti vyjádření nákladů na chlévskou mrvu je pro účely odvození jejich ocenění použito přibližných nákladů, které by vznikly, kdyby podnik tyto výrobky koupil. Aktuální ocenění chlévské mrvy jednotnou cenou vychází z relativní tržní hodnoty živin obsažených v chlévském hnoji. Vývoj ročních průměrných cen živin pro konečného spotřebitele (prvovýrobu) Druh hnojiva Cena živin Kč/t hnojiva Ledek amonný s vápencem LAV (27 % N) Amofos (12 % N; 52 % P 2 O 5 ) Draselná sůl 60 % gran. (60 % K 2 O) Cena živin Kč/kg živiny Ledek amonný s vápencem (27 % N) 24,37 24,46 24,57 25,97 Amofos (cena N podle LAV 27) 22,17 19,48 17,12 19,56 Draselná sůl 60 % gran. (60 % K 2 O) 17,41 17,27 15,85 15,69 Zdroj: ČSU

23 Chlévský hnůj (výroba / ekonomika) Cena živin obsažených ve statkových hnojivech skotu včetně slámy (období 2012 až 2015) Statkové hnojivo Sušina (%) Průměr ( ) Hnůj skotu (S TPM) legislativa 23, Hnůj skotu (S BTPM) legislativa 23, Hnůj skotu (S TPM) O 23, Hnůj skotu (S TPM) K 23, Hnůj skotu (S BTPM) O 23, Hnůj skotu (S BTPM) K 23, Sláma obilnin 85, Pramen: Klír et al. (2008); vyhláška č. 377/2013; vlastní rozbory; ocenění dle ČSU Legenda: S TPM (systém chovu skotu s tržní produkcí mléka), S BTPM (systém chovu skotu bez tržní produkce mléka); O (ošetřeno Z-FIX), K (kontrola bez ošetření)

24 Chlévský hnůj (výroba / ekonomika) S použitím vlastních rozborů a s využitím přípravků na bázi aktivátorů biologické transformace organické hmoty ve hnoji, získáme hodnotu 1 tuny chlévského hnoje (průměr ); od skotu s tržní produkcí mléka, na úrovni 580 Kč s aplikací Z`fix a 499 Kč bez aplikace přípravku; od skotu bez tržní produkcí mléka, na úrovni 493 Kč s aplikací Z`fix a 432 Kč bez aplikace přípravku; Tato kalkulace není zcela komplexní, jelikož nelze reálně ocenit hodnotu všech látek obsažených ve chlévském hnoji (resp. v chlévské mrvě). Je třeba uvést, že oceněním chlévského hnoje se zabývali i další autoři. Poláčková et al. (2006) navrhli cenu za 1 tunu (chlévské mrvy) ve výši 300 Kč jako revizi doporučené ceny 150 Kč/t (chlévské mrvy) pro nákladové kalkulace Nováka (1996). V publikaci Kavky et al. (2006) je uvedena cena chlévského hnoje v rozpětí 200 až 300 Kč/t

25 Další možné vstupy organické hmoty do půdy (pyrogeneze / biouhel) Proces pyrogeneze průkopník prof. Johannes Lehmann (USA) Pyrogenní uhlík je důležitou součástí půdní organické hmoty. Globální posouzení zásoby pyrogenního uhlíku však zůstává nejasné. Rozhodující překážkou je kvantifikace pyrogenního uhlíku, který do značné míry závisí na použité metodě. Velké zásoby pyrogenního uhlíku pocházející z požárů, a kalibrace vzorků infračervenou spektroskopií poskytuje způsob jak analyzovat velké množství vzorků. Ne všechny studie ukazují obohacení organického uhlíku v půdě pyrogenním uhlíkem v závislosti na hloubce, což naznačuje, buď vyšší pronikání pyrogenního oxidu do podloží ve srovnání s půdním organickým uhlíkem, nebo na delší době přetrvávání v půdě

26 Další možné vstupy organické hmoty do půdy (pyrogeneze / biouhel) Biouhel Biouhel je jemnozrnný materiál bohatý na uhlík, získaný termální degradací v podmínkách při pyrolýze; morfologie biouhlu je velmi podobná výchozímu materiálu. Na původním zdroji tedy bude závislá struktura pórů, objem, velikost a celková plocha jednotlivých částic biouhlu. obsah živin a hnojivá účinnost biouhlu jsou rovněž závislé na vstupním materiálu; pozitivní vliv biouhlu na půdní úrodnost a kvalitu půdy, zvýšení ph u kyselých půd; pozitivní vliv tohoto na fyzikální a hydraulické vlastnosti půdy (pórovitost, objemová hmotnost a hydrofyzikální vlastnosti), makro-mikroelementy 26 26

27 Další možné vstupy organické hmoty do půdy (kompost) Kompost vzniká kontrolovanou aerobní činnosti mikroorganizmů při přeměně organických materiálů (bioodpadů, BRKO); důležitou roli hraje surovinová skladba, poměr C:N, dostatečné množství strukturálního materiálu a vlhkost při aerobní fermentaci; legislativa stanovuje maximální limity pro těžké kovy a polutanty (dle vstupního materiálu); jeho aplikace vede ke zlepšení fyzikálních a chemických parametrů v půdě, mikrobiální aktivity v půdě a zlepšení vláhového režimu; efektivní je použití zejména vyšších dávek nad 50 t/ha ekonomická náročnost technologie (Kasperová, Jandová a kol., 2006) 27 27

28 Další možné vstupy organické hmoty do půdy (kejda) Laboratorní analýzy a vybrané parametry stanovení vzorků prasečí kejdy (ošetřeno / neošetřeno Z`fix) v letech Varianta Sušina N ve formě NH 4 + N P 2 O 5 K 2 O CaO MgO NH 3 ph % kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t % (obj.) O 5,9 0,83 5,6 3,6 2,4 4,2 1,05 0,0012* 9,0 K 5,9 0,61 4,7 3,0 1,9 3,4 0,72 0,0017* 7,6 O / K (index) - 1,36 1,19 1,20 1,26 1,24 1,46 0,70 - Legenda: O (ošetřeno Z`fix); K (kontrola bez ošetření) měření NH 3 v úrovní hlavy (průměr za 24 h) vlastní rozbory Rapotín (průměr 160 vzorků) 28 28

29 Další možné vstupy organické hmoty do půdy (digestát) Digestát zbytek po fermentačním procesu vznikající anaerobní fermentací při výrobě bioplynu. vyšší potřeba zpracování vhodných druhů bioodpadů formou anaerobní digesce je jednou z cest ke vylepšení bilance OH v půdě; využití digestátu závisí na jeho chemických, fyzikálních a biologických vlastnostech, obsahu sušiny a koncentrace N; zásadní problém je nízký obsah snadno rozložitelných organických látek a jeho účinná aplikace, pozor na těžké kovy (dle vstupního materiálu) ; doporučuje se jednak kombinace digestátu s přídavkem kvalitních zdrojů lehce rozložitelných organických látek (hnůj, kompost) a jeho využití při vylehčení a provzdušnění půd

30 Certifikovaná metodika (2015) 30 30

31 Děkuji za pozornost Ing. Oldřich Látal, Ph.D. Agrovýzkum Rapotín s.r.o. Výzkumníků 267 Rapotín