Osevní sledy a jejich vliv na stabilitu ornice a omezování splachování povrchových vrstev půdy do povrchových vod

Transkript

1 Osevní sledy a jejich vliv na stabilitu ornice a omezování splachování povrchových vrstev půdy do povrchových vod Jan Křen Ústav agrosystému a bioklimatologie

2 M o t t o Nikde, na žádném úseku lidské činnosti, není třeba brát v úvahu tolik rozmanitých podmínek pro dosažení úspěchu, nikde není třeba tolik mnohostranných informací a nikde podcenění jednostranného přístupu nemůže způsobit tak velký neúspěch, jako v zemědělství. Kliment Arkandijeviè Timirjadzev

3 Nárůst vazeb a interakcí Hierarchie a časoprostorové vymezení rostlinné produkce Agroekosystém regionu Agroekosystém zem. podniku Cenóza - osevní postup Populace - porost plodiny Jedinec - rostlina Autonomní část (modul) Pletivo (meristém) Buňka Organela Molekula

4 Model multifunkčního osevního postupu (1) (2) (3) (4) Prevence Prevence Podpora Zásobenost chorob/škůdců plevelů půdní struktury N nízká frekvence plodin pěstitel plodiny pěstitel plodiny pěstitel plodiny I. Plodiny fixující N Model multifunkčního osevního postupu (jeteloviny,luskoviny) II. Plodiny okopaninového charakteru s vysokou spotřebou N III. Kosené plodiny s vysokou spotřebou N IV. Plodiny okopaninového charakteru s malou spotřebou N V. Kosené plodiny s mírnou spotřebou N VI. Plodiny okopaninového charakteru s mírnou spotřebou N (1) Ochrana proti chorobám a škůdcům: - maximum frekvence pro plodiny 1:6 a 1:3 pro skupiny plodin (časová dimenze) - maximum každoročního přemístění plodin (prostorová dimenze) (2) Ochrana proti zaplevelení : - střídání plodin s nízkou a vysokou schopností potlačit plevele (3) Podpora fyzikálních vlastností půdní úrodnosti: - střídání plodin s negativním a pozitivním efektem okopaniny a kosené plodiny - zelené hnojení ke zvýšení obsahu organické hmoty v půdě

5 Teorie (= CAP EU): zemědělství by mělo být multifunkční, udržitelné a konkurenceschopné Praxe: zemědělci musí řešit problémy vyplývající ze dvou základních protichůdných požadavků: a) flexibilně reagovat na aktuální situaci na trhu, b) plnit požadavky na udržitelné zemědělské systémy. Ekonomické problémy jsou v praxi řešeny na úkor problémů a agronomických (ekologických) a sociálních

6 Struktura využívané půdy

7 Zemědělská půda Orná půda Trvalé travní porosty ha ha ha Zornění 71.4 % Podíl LFA 50.2 % Podíl zranitelných oblastí 44 % Počet VDJ na ha zemědělské půdy 0.32 Podíl ekologického zemědělství na zemědělské půdě Podíl orné půdy Podíl travních porostů Využívání minimalizačních technologií na orné půdě Využívání technologií precizního zem. na orné půdě 10,55 % 12,26 % 82,39 % ca 30 % ca 10 % Zranitelné oblasti podle nitrátové směrnice LFA

8 Využívání půdy (2008) CR EU Evropa 1000 ha % 1000 ha % 1000 ha % Plocha Zemědělská půda , , ,40 - orná půda , , ,04 - trvalé kultury 239 5, , ,38 - TTP , , ,57 Plocha lesů , , ,63 Faostat

9 Velikost zemědělských podniků (2007) Kategorie velikosti (ha) Počet podniků Podíl na zemědělské půdě (%) Celkem , , , , , , , ,01 and more ,1 CZSO

10 Struktura farem a vlastnických vztahů k půdě 80 % zemědělsky využívané půdy je obhospodařováno 6 % farem - extrémní fragmentace držby půdy 88 % půdy je pronajímáno rodinné farmy obhospodařují cca 13 % zemědělské půdy; velké firmy téměř 50 %; zemědělská družstva cca 40 % se zvyšujícím se podílem manažerských farem 66 % zemědělské půdy je obhospodařováno podniky zaměřenými na vytváření zisku a využívání zaměstnanců; cca 33 % zemědělské půdy je obhospodařováno rodinnými samozásobitelskými farmami. Doucha, 2007

11 Úbytek počtu zaměstnanců v zemědělství Tisíce pracovníků v zemědělství (ČSÚ) % -73 %

12 Pokles počtu hospodářských zvířat Intenzita chovu hospodářských zvířat (VDJ.ha -1 ; duben 2008) (ČSÚ)

13 Hlavní faktory, které ovlivnily rostlinnou produkci po roce 1989: - nárůst cen vstupů (osiva, hnojiva, pesticidy, nafta), - problémy s uplatněním produkce na trhu, - změny v živočišné výrobě - dotační politika po roce 2004: - legislativa EU - negativní bilance živin v půdě, - narušená bilance organických látek v půdě, - erozní ohrožení půd Převážně nepříznivé dopady na úrodnost půdy

14 Historie zemědělského hospodaření

15 Albrecht Thaer Justus von Liebig František Horský HISTORICKÉ OKOLNOSTI Nové plodiny - brambory, cukrovka, kukuřice Ruchadlo bratranců Veverkových Založení dlouhodobých pokusů v Rothamstedu (UK) Použití parního stroje v zemědělství

16 V období humusové teorie a pravých osevních postupů (přelom 18. a 19. století) lze osevní postupy považovat za základní metodu umožňující zvyšovat produktivitu agroekosystémů. Oslabování této role osevních postupů lze datovat přijetím Liebigovy minerální teorie výživy rostlin přibližně polovina 19. století. Bylo ověřeno, že produktivitu agrosystémů lze zvyšovat externími vstupy. Nejdříve minerálních hnojiv. Později pesticidů, regulátorů růstu ale také kvalitnějším zpracováním půdy náročnějším na energii atd. Osevní postupy postupně ztrácejí své výsadní (dominantní) postavení v zajišťování produktivity zemědělsko-průmyslových systémů. Zároveň narůstají problémy konvenčního zemědělství související se snížením heterogenity agrosystémů, nárůstem vstupů a udržitelným hospodařením s přírodními zdroji.

17 Řada funkcí osevních postupů je v současné době nahraditelná. Otázkou je za jakou cenu? - ekonomickou, environmentální, sociální (tři hlavní dimenze setrvalosti). Potřeba optimalizace agrosystémů na všech jeho úrovních: Agroekosystém farmy koncepce trvale udržitelného hospodaření, komplexní hodnocení (projektování) s využitím speciálního software Cenóza osevní postup a střídání plodin, odrůdová skladba, plán hnojení P, K, Ca Populace (pozemek) pěstební technologie včetně zpracování půdy, ochrany a hnojení N, výběr odrůdy Část populace (část pozemku) technologie precizního zemědělství

18 Pro rostlinnou produkci v ČR je v posledních letech charakteristická úzká skladba plodin, stále více ovlivňovaná situací na trhu. Od roku 1990 se struktura plodin výrazně změnila, především v důsledku snížení stavu skotu došlo k výraznému snížení ploch víceletých a jednoletých pícnin. Snižuje se především zastoupení zlepšujících plodin, které mají příznivý vliv na půdní i životní prostředí. Přibývá podniků, které hospodaří bez živočišné výroby, respektive bez chovu skotu (zejména v nejproduktivnějších oblastech v řepařské a kukuřičné). Obvykle mají velmi úzkou skladbu plodin s vysokým zastoupením obilnin (až %). Řada podniků využívá programů fytoenergetiky, což rovněž může v některých případech vést k zúžení skladby plodin. V současných systémech hospodaření proto nabývá na významu: - sladění produkčního využívání zemědělské půdy v tržním prostředí, - omezení negativních dopadů daného způsobu hospodaření na půdu a životní prostředí.

19 Results Vývoj struktury plodin v letech (% celkové osevní plochy) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% ostatní luskoviny kukuřice na zrno ostatní obilniny oves žito ječmen pšenice cukrová řepa brambory ostatní olejniny řepka pícniny na orné půdě 10% 0%

20 ,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Vývoj průměrné erozní ohrožrenosti Celkem Erozně ohrožené plodiny s řepkou Erozně ohrožené plodiny bez řepky Hodnocení ochranného efektu vegetačním faktorem Kukuřice s. Kukuřice z. Brambory r. Slunečnice Mák Brambory poz. Řepka oz. Ostatní olejniny 0,72 0,61 0,6 0,6 0,5 0,44 0,22 0,22 Žito Ječmen oz. Ječmen j. Pšenice oz. Oves Luskoviny Pícniny 0,17 0,17 0,15 0,12 0,1 0,5 0,005 Indexové hodnocení inspirované metodikou Reinhardt et Scheurlen (2004) bylo vypracováno na základě dat o erozním ohrožení jednotlivými plodinami na území České republiky podle Janeček et al. (1992), která byla na jednotný indexový systém hodnocení převedena po vzoru výše uvedené tabulky.

21 Vývoj průměrného indexu ohroženosti půdy pedokompakcí 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Celkem Erozně ohrožené s řepkou Erozně ohrožené bez řepky Přiřazení indexu dle vlivu plodiny na utužení půdy pšenice ozimá pšenice jarní ječmen ozimý ječmen jarní žito oves intenzivní intenzivní intenzivní intenzivní intenzivní intenzivní 1 kořenové kořenové kořenové kořenové kořenové kořenové vlášení, sklizeň vlášení, sklizeň vlášení, sklizeň vlášení, sklizeň vlášení, sklizeň vlášení, sklizeň za suchého léta za suchého léta za suchého léta za suchého léta za suchého léta za suchého léta ostatní obilniny luskoviny olejniny řepka mák pícniny na orné půdě 1 intenzivní mohutný, více kořenové vesměs hluboce hluboký a hustý 1 rozvětvený 1 1 vlášení, sklizeň kořenící plodiny kořenový systém kulový kořen za suchého léta 2 2 víceleté pícniny jednoleté pícniny kukuřice z. brambory cukrovka 2 méně četné přejezdy agrotechniky 2 zřídkavé užití těžké agrotechniky 3 chudší, ale hluboký kořenový systém; běžná mechanizace 4 těžká mechanizace a hmotnost sklízené masy 5 těžká mechanizace a hmotnost sklízené masy

22 ,5 Riziko znečištění půdy a vody pesticidy 2 1,5 1 0,5 0 Celkem Erozně ohrožené plodiny s řepkou Erozně ohrožené plodiny bez řepky Přiřazení indexu dle znečištění půdy a vody pesticidy oves ostatní obilniny pícniny na o. p. víceleté píc. jednoleté píc. pšenice oz pšenice j. ječmen oz. ječmen j. žito mák cukrovka luskoviny olejniny řepka kukuřice z. kukuřice s. brambory Rozčlenění plodin do indexové škály jedna až pět bylo učiněno na základě logického průniku indexu ekologické toxicity pesticidů pro vybrané plodiny (Strnadlová, 2009) a spotřeby účinných látek pesticidů celkem při pěstování vybraných plodin v České republice (zdroj SRS ČR).

23 Aplikace přípravků na ochranu rostlin, ČR [kg účinné látky/ha zemědělské půdy] Zdroj: MZe SRS Legenda: Zoocidy, mořidla Regulátory růstu Herbicidy a desikanty Rodenticidy Fungicidy, mořidla Ostatní *) Odkaz na data: Aplikace přípravků na ochranu rostlin, ČR [kg, kg/ha]

24 ,5 Riziko vysoušení půd pěstovanými plodinami 2 1,5 1 0,5 0 Celkem Erozně ohrožené plodiny s řepkou Erozně ohrožené plodiny bez řepky Přiřazení indexu plodinám dle odběru vody pšenice j. ječmen j. ostatní obiloviny luskoviny pšenice oz. ječmen oz žito oves mák jednoleté píc. kukuřice z. kukuřice s olejniny řepka pícniny na o.p. víceleté píc. brambory cukrovka Přiřazení indexových hodnot jednotlivým plodinám vycházelo z dat Reinhardt et Scheurlen (2004) a korekce z průměrné spotřeby vody dané plodiny v litrech na metr čtvereční za vegetační období (Haberle et al., 2008).

25 Diverzita plodin (Shannonův index a Index ekvitability)

26 Organická hmota v půdě Definice: Baldok a Nelson (2000) suma všech přírodních a termálně změněných látek biologického původu, které se nacházejí v půdě nebo na půdním povrchu, jakéhokoli původu, živých nebo odumřelých organismů v jakékoli fázi rozkladu, s výjimkou nadzemních částí živých rostlin. Význam: - půdní úrodnost (ovlivňuje fyzikální omezuje erozi a chemické vlastnosti půdy) - akumulace organického C a jeho sekvestrace do půdy Množství organického C v půdě se pohybuje v širokém intervalu od 0,60 % C do 3,23 % C. Velká většina z nich (téměř 85%) se však nachází v intervalu od 1 % C do 2 % C Úbytek organické hmoty v půdě je způsoben : nevhodným hospodařením na zemědělské půdě (např. vodní erozí, nevyrovnané bilance organické hmoty, atd.), nevhodným střídáním plodin, zrychlenou mineralizací apod.

27 Přísun organické hmoty do půdy Hlavní podmínkou k zachování půdní úrodnosti je pravidelný přísun organických hmoty do půdy, které stabilizují obsah humusu v půdě a umožňují rozvoj půdní mikroflóry i půdního edafonu. V podmínkách ČR se roční potřeba nehumifikovaných organických látek (OL) pohybuje v rozmezí 3,5-4,0 t. ha -1. Z této hodnoty je třeba v průměru ročně dodat 1,5-2,0 t ve formě hnojiv s obsahem organických látek. V současné době je v ČR aplikováno ve statkových hnojivech odhadem pouze 0,4-0,5 t OL v průměru na 1 ha z.p.uvedený deficit v aplikaci OL je v posledních letech řešen s ohledem na pokles stavu hospodářských zvířat stále více náhradními zdroji (sláma, chrást, zelené hnojení, komposty atd.)

28 Kg na ha z. p. Počet DJ na ha z. p Průměrný přívod živin do půdy ve statkových hnojivech živočišného původu v ČR ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 N P2O5 K2O Celkem Symb. fixace N Počet DJ na ha z. p. Průměrný přívod živin do půdy ve statkových hnojivech živočišného původu (kg na 1 ha z. p., uvedeno v exkrementech hospodářských zvířat po odpočtu ztrát živin ve stájích a při skladování statkových hnojiv) HLUŠEK, Jaroslav, RICHTER, Rostislav: Bilance živin v rostlinné výrobě ČR a potřeba hnojení. Racionální použití hnojiv - sborník z konference, ISBN Období Započtená z. p. (tis. ha) Počet DJ na ha z. p. 0,81 0,81 0,51 0,45 0,39 0,39 0,39 0,38 N 41,0 41,5 27,0 24,2 21,5 21,2 21,1 21,2 P 2 O 5 25,5 26,0 17,7 16,6 13,8 13,7 13,7 13,6 K 2 O 47,1 47,0 29,3 25,3 22,3 21,9 22,0 22,0 Celkem 113,6 114,5 74,0 66,1 57,6 56,8 56,8 56,8 Symb. fixace N 21,5 19,6 17,2 13,6 9,8 9,5 9,0 8,1

29 Výměra orné půdy (mil. ha) Obilní jednotky (t/ha) Vývoj výšky produkce na orné půdě v ČR plocha OJ/ha

30 Odchylky od trendu produktivita (OJ/ha) V kd = 4,27 V k = 14, V kd = 4,13 V k = 10, V kd = 5,19 V k = 7,57

31 Příčiny variability výnosů Nárůst variability výnosů polních plodin v posledních letech (s různými dopady na národní ekonomiku) indikuje nízkou homeostázi a stabilitu agrosystémů v ČR. Lze předpokládat, že je to důsledek dlouhodobého (10 let) působení několika faktorů: Nízké dávky živin v minerálních a organických hnojivech, Relativné nízké dávky pesticidů, zejména fungicidů, Omezení plochy dobrých předplodin (okopaniny, luskoviny a víceleté pícniny), Významné zvýšení ploch olejnin Negativní vlivy těchto faktorů jsou zesilovány extrémy počasí (vedra a sucho, přívalové deště), jejichž frekvence se v posledních letech zvyšuje.

32 Závěry Používaná pravidla řízení a podpory zemědělství v ČR se projevují: - nepříznivým vývojem struktury pěstovaných plodin a stavů hospodářkých zvířat, - nepříznivými dopady na úrodnost půdy (struktura eroze, OH, bilance živin), - nepříznivými dopady na produkční úroveň agrosystémů, stabilitu produkce a tvorbu přidané hodnoty zemědělské produkce v ČR

33 Závěry Překonání zmíněných problémů v krátkém čase bude obtížné, protože zemědělci k tomu nejsou dostatečně motivováni. Zajištění setrvalosti současných agrosystémů (způsobů hospodaření na půdě) je proto výzvou do budoucnosti.

34 Děkuji Vám za pozornost