VLIV VYBRANÝCH TECHNOLOGIÍ PĚSTOVÁNÍ KUKUŘICE NA EROZI PŮDY A POVRCHOVÝ ODTOK QUANTIFICATION OF THE IMPACTS OF CONSERVATIVE SOIL CULTIVATION ON SURFACE RUNOFF AND EROSION WASH M. Tippl, M. Janeček, J. Bohuslávek VÚMOP v.v.vi Praha Abstract The impacts of some conservative technologies of soil tillage in corn crops were investigated in relation to the rate of surface runoff and erosion wash. Measurements were carried out under rainfall simulation using different rainfall intensities (from.3 to.5 mm/min), on various slopes of lands (from to 1 ) and in different soil conditions of the Czech Republic. A mobile rainfall simulator, developed in the Research Institute for Soil and Water Conservation in Prague, with the sprinkling capacity on the area of 3 m, was used as a means to quantify the rate of conservative soil tillage impacts on surface runoff and erosion wash. Measurements were conducted on a series of experimental sloping 1 plots 7x3 m in size, where agricultural crops are grown alternately within three crop rotations. The cultural practices in the first and second crop rotation contain technologies with anti-erosion elements, in the third rotation crop growing technology is traditional. Other measurements were conducted on selected sloping lands using soil-conservation technologies. Evaluation consisted in the comparison of traditional corn planting into cultivated soil with these treatments of anti-erosion cultural practices: corn planting into a stubble-field left after the preceding grain crop, into rows loosened with a rotary row tiller and Horsch exactor, using one or two loosening operations; simultaneous planting of corn and winter rye, and corn planting into a stubble-field after frost-bitten white mustard, with overall loosening. The highest surface runoff and soil wash were recorded on plots with traditional corn crops, along the slope line and the contour line. The effects of instantaneous soil moisture before artificial rain application, and of hydrological soil properties on the rate of surface runoff and soil washing were found to be considerable there. Corn planting with winter rye sown in the spring as a protective auxillary crop and corn planting into the mulching cover of frost-bitten white mustard exhibited the lowest runoff capacity and the lowest soil loss due to erosion. Keywords: conservative technologies in corn, erosion, rainfall simulator, surface runoff 1. Úvod Podle průzkumů Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy Praha je na území České republiky 3, % orných půd na svazích o sklonech 3 O 7 O, 9, % na svazích o sklonech 7 O - 1 O a,7 % dokonce na svazích nad 1 O. Aniž uvažujeme o dalších faktorech eroze, znamená to, že více jak polovina orných půd je nějakým stupněm potenciálně ohrožena vodní erozí a vyžaduje protierozní ochranu. V tabulce je uveden stupeň potenciální erozní ohroženosti zemědělských půd vodní erozí v České republice. Při výpočtu se vycházelo z universální rovnice ztráty půdy (USLE), z faktorů S a K, které jsou objektivně stanovitelné pro celou republiku a jsou relativně nejstabilnější. Tab.1: Stupeň ohrožení zemědělských půd vodní erozí Stupeň ohrožení Smyv půdy % Velmi slabé o h r o ž e n í < 1,5 t. ha -1 3 Slabé ohrožení 1, - 3, t. ha -1 Střední ohrožení 3,1 -,5 t. ha -1 5 S i l n é o h r o ž e n í, -, t. ha -1 17 Velmi silné ohrožení,1-7,5 t. ha -1 11 Extrémní ohrožení > 7, t. ha -1 1 Problém eroze půdy je v České republice specifický, způsobený především velkovýrobním způsobem zemědělského hospodaření a vysokou intenzifikací zemědělské výroby v minulých letech. Problém eroze byl značně podceněn a její následky ohrožují úrodnost půd a erozní smyvy zhoršují kvalitu povrchových vod a způsobují škody v intravilánech obcí. Vlivem velké členitosti území se řada zemědělských plodin u nás pěstuje na zcela nevhodných pozemcích, sklonitých s velmi dlouhými svahy. Týká se to zejména tzv. širokořádkových plodin (kukuřice, brambory, cukrová řepa). Hlavně pro tyto plodiny je třeba navrhnout určité možnosti jejich pěstování s protierozní ochranou, které by nebyly příliš nákladné (na rozdíl od technických protierozních opatření) a dostatečně účinné. Jedná se zejména o protierozní technologie pěstování plodin. Tento systém pěstování má zajistit, aby pozemek byl chráněn po celý rok vegetačním pokryvem. Předmětem sledování byla účinnost vybraných variant. 1
. Metody Protože výskyt přívalových dešťů, způsobujících povrchový odtok a erozi je na našem území lokální, nepravidelný a v některých letech sporadický není vhodné založit sledování vlivu přívalového deště na velikost eroze v jednotlivých variantách pěstovaných plodin pouze na výskytu přirozených přívalových dešťů. Proto byl ve VÚMOP Praha vyvinut převozný polní simulátor deště, pomocí něhož jsme získali řadu výsledků v protierozní ochraně, neboť je možno měření provádět v kteroukoliv dobu a na kterémkoliv místě. Hodnocen byl vliv vegetačního pokryvu na erozi půdy, celoplošného kypření, kypření meziřadí a speciální technologie setí kukuřice do strniště do prokypřených pásů ve srovnání s tradičním pěstováním kukuřice, naší jedné z nejrozšířenějších plodin, která současně nejméně chrání půdu před erozí..1. Popis simulátoru deště Základními součástkami polního simulátoru deště jsou širokoúhlé trysky fy Spraying Systems Co. typu FULLJET, jež vytvářejí takové velikostní spektrum kapek, které se blíží přirozenému přívalovému dešti. Trysky s přívodními hadicemi jsou zavěšeny na jednoduché konstrukci z duralových trubek ve výšce 3 m nad zemí. Jedna tryska obsáhne plochu o rozměrech 3 x 3 m. Intenzita simulovaného deště při nepřetržitém provozu trysek se pohybovala okolo mm.min -1, což je hodnota, vzhledem k u nás běžně se vyskytujícím přívalovým dešťům, příliš vysoká. Proto jsme předřadili před trysky elektromagnetické ventily napájené proudem z automobilové baterie, jimiž je možné periodicky přerušovat proud vody z trysek a tak snížit intenzitu zadeštění na polovinu popř. i na čtvrtinu. Průměrná intenzita je tvořena periodami vysoké intenzity a periodami nulové intenzity. Intenzita přirozeného přívalového deště však také značně kolísá a tudíž ani nepřetržitá konstantní intenzita simulovaného deště není ideálním napodobením přirozeného deště. K ovládání elektromagnetických ventilů jsme zkonstruovali elektronický spínač, který postupně, resp. cyklicky po 1 až sec. otvírá dvojice elektromagnetických ventilů. V prvém režimu jsou spínány ventily 1- postupně, což představuje průměrnou intenzitu okolo,5 mm.min -1, ve druhém režimu jsou střídavě spínány dvojice 1,3 a,, což odpovídá intenzitě do 1 mm.min -1. Dodávka vody k tryskám je při měření v terénu zajišťována z cisterny samospádem do laminátové nádoby o objemu ca l m 3. Z této nádoby je voda čerpána pomocí přenosného čerpadla a k tryskám prochází přes ochranný filtr, tlakoměr a impulsní vodoměr. Vodoměr je kabelem propojen s Notbookem, který součtově zaznamenává množství proteklé vody v litrech v časovém intervalu 1 s. Měření povrchového odtoku je zajištěno impulsním měřičem, pracujícím na překlápěcím principu, kdy jedno překlopení představuje 1 litr suspense V pravidelných intervalech jsou odebírány vzorky a v laboratoři stanovena koncentrace nerozpuštěných látek. Zadešťovaná plocha je vymezena plechovými pásy a před větrem chráněna 1 m vysokou folií z PVC. Z koncentrací nerozpuštěných látek je vypočten výsledný smyv v t. ha -1. Z rozdílu intenzity zadeštění a povrchového odtoku je zjišťován vsak. Důležitým parametrem charakterizující účinnost ochranného opatření je zjištění počátku povrchového odtoku. Měření byla vyhodnocována po min. zadešťování, což je obvyklá doba trvání přívalového deště v podmínkách České republiky... Charakteristiky lokalit Měření byla provedena v následujících lokalitách: 1. pokusná plocha Třebsín u Prahy, s pokusnými parcelami o sklonu O - 1 O. Půda je zde prachovitá hlína, středně těžká s ne příliš dobrým vodním režimem a vodopropustností.. poloprovozní plochy Černičí, Nakvasovice a Jeníkov v povodí vodní nádrže Želivka ve středních Čechách, která slouží jako jeden z hlavních zdrojů pitné vody pro Prahu. Sklony pozemků se pohybovaly v rozmezí O - 1 O. Půdy dle zrnitostního složení jsou písčité hlíny, lehčí až středně těžké, s poměrně dobrým vodním režimem a vodopropustností. 3. poloprovozní plochy v okolí Jevíčka na Moravě. Měření zde byla provedena ve třech lokalitách, reprezentovaných dvěma odlišnými půdními druhy : - Jevíčko, se sklonem pozemku O, hlinitá, těžká s nepříznivým vodním režimem - Chlum, sklon svahu 9 O, písčitá hlína, lehká, velmi náchylná k erozi půdy - Pamětice, se sklonem svahu O, písčitá hlína, středně těžká s poměrně dobrým vodním režimem.3. Vybrané varianty pěstování kukuřice a) Kukuřice tradičně pěstovaná setá po spádnici nebo po vrstevnici bez kypření a s prokypřeným meziřadím - jedná se o tradiční pěstování kukuřice s výsevem kolmo na vrstevnice nebo podél vrstevnic do předem připravené půdy, tzn s podzimní podmítkou, orbou a na jaře připravenou půdou k setí. Kukuřice byla zaseta přesným secím strojem na meziřádkovou vzdálenost 75 cm. Měření byla provedena na lokalitách Jeníkov, Černičí, Nakvasovice, Jevíčko, Třebsín b) Kukuřice setá do ponechaného strniště po ozimé směsce nebo ozimém žitu sklizeném na zeleno : - do nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem - technologický postup práce byl při tomto způsobu práce rozdělen na dvě operace. První pracovní operace spočívala v prokypření zdesikovaného strniště pouze v pásech, každý o šířce cm rotačním řádkovým kypřičem. Rozteč pásů byla nastavena na meziřádkovou vzdálenost 75 cm. Meziřadí strniště zůstalo nezkypřeno. Do
Procentické zastoupení zrnitostních frakcí ve sledovaných lokalitách Zrnitostní kategorie (mm) / I. <,1 Lokalita Jíl,1 -,1 II.,1 -,5 III.,5 -,5 IV. >,5 Třebsín 9,9,, 1,5, Černičí, Nakvasovice, Jeníkov, 1,1 17 3,,7 Jevíčko, 13, 31,1, 9,1 Pamětice 1, 1, 1,7,9 7 Chlum,3 9,3 13, 3,7 3,1 nakypřených pásů (výsevních řádků) byla ve druhé pracovní operaci zaseta kukuřice přesným secím strojem o stejné rozteči řádků. - technologií Horsch s jedním nebo dvojím kypřením. Pracovní postup vedle přímého setí kukuřice exaktorem Horsch byl rozšířen o předkypření ponechaného strniště rotačním celoplošným kypřičem a následně bylo provedeno zasetí exaktorem Horsch. Systém ochranného obdělávání půdy firmy Horsch (SRN) je technologie, která se vyznačuje některými odlišnostmi ve srovnání s ostatními systémy ochranného obdělávání půdy. Stroj pro toto zpracování nazvaný secí exaktor je tvořen rotačním kypřičem a pneumatickým secím strojem. Odlišnost spočívá právě způsobem práce rotoru kypřiče. Při daleko vyšší obvodové rychlosti a větším průměru rotoru proti běžným rotačním kypřičům, odfrézovává povrch půdy se strništěm a rostlinnými zbytky na hloubku setí. To umožňuje odhazování směsi odfrézované zeminy a rostlinných strništních zbytků za zadní část stroje. Při ukládání odfrézované směsi dochází k oddělení osiva, které je vysetoplošně pomocí secí lišty, na rotorem odříznutou rovnou vrstvu půdy a následně je zakryto jemnou zeminou. Navrch dopadá směs hrud a strništních zbytků, vytvářejících mulč. Měření byla provedena na lokalitách Černičí a Jeníkov. c) Kukuřice setá do zkypřeného strniště po přemrznuté hořčici bílé : - do předem nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem - pěstování kukuřice s výsevem do zkypřeného strniště po přemrznuté hořčici bílé, řádkové kypření bylo provedeno stejným způsobem jako při technologii setí kukuřice do ponechaného strniště. - do celoplošně zkypřeného strniště po přemrznuté hořčici bílé, kypření radličkovým kypřičem se šípovitými pracovními orgány pro mělké kypření. Měření byla provedena na lokalitě Nakvasovice. d) Kukuřice setá do rotačně kypřených pásů v mulči. Princip spočívá v přímém setí kukuřice do strniště a ponechaných rostlinných zbytků, do mulče z předchozí sklizené plodiny. Osivo kukuřice je seto rotačními botkami do jimi současně kypřených pásů. Meziřadí zůstává nezpracováno a ponechaný mulč slouží pro protierozní ochranu půdy. - po spádnici, hloubka kypření 15 cm, šířka kypřeného řádku 15 cm nebo cm, meziřádková vzdálenost kypřených řádků 7 cm. Měření byla provedena na lokalitách Jevíčko, Pamětice, Chlum. - po vrstevnici, hloubka kypření 15 cm, šířka kypřeného řádku 15 cm nebo cm, meziřádková vzdálenost kypřených řádků 7 cm. Měření byla provedena na lokalitách Jevíčko, Pamětice, Chlum. 3. Výsledky a diskuse Při porovnání tradičně pěstované kukuřice seté po spádnici nebo po vrstevnici z provedených měření vyplynulo, že rozhodující vliv na počátek a výši povrchového odtoku má druh půdy, počáteční vlhkost půdy a povrchové zpracování, resp. kypření půdního povrchu, menší vliv má sklon svahu. V lokalitě Třebsín, na těžších půdách s vyšším procentickým zastoupením I. a II. zrnitostní kategorie a náchylností k tvorbě půdní krusty nastal povrchový odtok i při vyšším sklonu pozemku ( o - 1 o ) po poměrně dlouhé době od počátku zadešťování ( kolem 1 min.) při nižší počáteční vlhkosti kolem 7 % a intenzitě srážky od,7 -,3 mm. min. -1. U varianty tradičně pěstované kukuřice seté po vrstevnici s kypřením v každém meziřadí nedošlo po 3 min. zadešťování k povrchovému odtoku a u varianty bez kypření meziřadí došlo k začátku povrchového odtoku po 1 min. U varianty setí po vrstevnici bez prokypření meziřadí při stejné intenzitě srážky a počáteční vlhkosti půdy byl počátek povrchového odtoku a výška odtoku přibližně stejná, ale smyv půdy byl u varianty setí po spádnici do prokypřeného meziřadí o 3/ nižší. Na této lokalitě v daných půdních poměrech se tedy při vyhodnocení provedených měření projevil vliv kypření meziřadí na snížení velikosti povrchového odtoku a smyvu půdy. Při srovnání s mi lehčími, zejména na lokalitách Černičí a Chlum, kde se jednalo o půdy velmi náchylné k erozi a s přibližně stejným procentickým zastoupením I.a II. zrnitostní kategorie a výchozími vlhkostními poměry (kolem 9 %), nastal u variant se setím po spádnici bez prokypření meziřadí na lokalitě Chlum, povrchový odtok již po 1,5, resp. min. a odtok dosáhl výšky až mm, při intenzitě srážky,3 mm. min. -1 (tab. 1). 3
Z variant tradičně pěstované kukuřice byl největší povrchový odtok a smyv půdy na lehčích písčitohlinitých půdách u variant setí po spádnici bez kypření meziřadí, naopak nejnižší u variant setí po vrstevnici bez prokypření a s prokypřeným meziřadím na lokalitě Třebsín. U varianty kukuřice seté do ponechaného strniště se neosvědčilo setí technologií Horsch a to s jedním ani dvojím kypřením celoplošným kypřičem. Pokusy byly prováděny při počáteční vlhkosti půdy kolem 15 %, na lehčí písčitohlinité půdě v oblasti povodí Želivky. Na pozemku o sklonu 7 o a při středně vysoké intenzitě srážky v průměru,5 mm.min. -1 povrchový odtok nastal již po resp. 3 minutách a dosáhl hodnot srovnatelných s variantou tradičního pěstování kukuřice po spádnici bez kypření meziřadí, tzn. nejhorší varianty. Smyv půdy u technologie Horsch se pohyboval přes 1 t. ha -1, což je hodnota srovnatelná s tradičně pěstovanou kukuřicí. Zřejmou nevýhodou tohoto systému je to, že při zpracování lehčích půd a zvláště při přísušku se nepřiměřeně rozprašuje a jsou rozrušovány půdní agregáty a také zbylé množství rostlinných zbytků na povrchu půdy, nastýlka mulče, je většinou nedostatečná pro protierozní ochranu půdy. U druhé měřené varianty - setí do strniště po ozimém žitě do nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem byly dosaženy lepší výsledky. Povrchový odtok nastal po a 7 minutách a při přibližně stejné počáteční vlhkosti půdy a při průměrně vyšší intenzitě deště (byly aplikovány dvě rozdílné intenzity srážek, a,7 mm.min -1 ), ale při polovičním sklonu pozemku. Výška odtoku byla úměrná úhrnu a intenzitě srážky, ale smyv půdy byl minimální, pohyboval se v obou případech v desítkách kg. ha -1. Vedle příznivého účinku klasického rotačního řádkového kypřiče, který nepoškozuje v takové míře půdní strukturu se u této varianty projevil vliv protierozního opatření - setí do strniště a také vliv menšího sklonu pozemku (tab. ). Varianta setí kukuřice do celoplošně zkypřeného strniště po přemrznuté hořčici bílé se s provedených měření jevila jako nejlepší jak z pohledu malého povrchového odtoku, tak nízkého smyvu půdy. Začátek povrchového odtoku se pohyboval v časovém rozmezí,5 - min., podle počáteční vlhkosti půdy, intenzity zadeštění a sklonu pozemku. I když počátek povrchového odtoku byl ve dvou případech relativně po krátké době, celková výška odtoku byla nižší ve srovnání s předchozími variantami a zejména smyv půdy byl velmi nízký, v desítkách kg.ha -1. U varianty se setím do předem nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem byla provedena dvě měření po sobě na stejné ploše po předchozím zadeštění a s dvojnásobnou intenzitou srážky. Vyšší počáteční vlhkost půdy se projevila v rychlejším počátku povrchového odtoku a jeho větší výši, která byla x vyšší než u předchozího měření s nižší počáteční vlhkostí, ale i tak zdaleka nedosahoval hodnot u tradičně pěstované kukuřice nebo u systému Horsch. Smyv půdy se zvýšil o zanedbatelné množství. Podobná situace byla i u varianty setí do celoplošně zkypřeného strniště, kde hodnoty v průměru odpovídají předchozí variantě, ale došlo zde již k povrchovému odtoku (tab.3). Ve srovnání s tradičně pěstovanou kukuřicí setou po spádnici bez prokypření meziřadí byla celková výška povrchového odtoku za min. deště 5x - 1x nižší. Ještě větší rozdíly se projevily ve výši smyvu půdy, které byly o několik řádů nižší. Počátek povrchového odtoku nastal při porovnání s tradiční technologií pěstování po spádnici bez prokypřeného meziřadí o až 3 min. později. Výjimku tvoří pouze lokalita Třebsín s těžší půdou, kde i u tradiční technologie nastal povrchový odtok v několika případech za delší dobu než u této varianty. U této varianty se nejvíce projevil vedle prokypření i protierozní účinek mulče z přemrznuté hořčice. Povrchový odtok stoupal úměrně s výší počáteční vlhkosti půdy a intenzitou srážky a smyv půdy byl minimální. Nejnižší hodnoty povrchového odtoku, smyvu půdy byly naměřeny u varianty setí do předem nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem při středně vysoké počáteční vlhkosti půdy. Na lokalitách v okolí Jevíčka byly měřeny speciální varianty ochranného obdělávání při pěstování kukuřice. Vybrány byly 3 lokality, charakteristické rozdílným procentickým zastoupením zejména I. a II. zrnitostní kategorie a obsahem jílnatých částic a sklonem pozemků. Při porovnání obou základních variant, tzn. u pásu kypřeného v šíři 15 cm a cm, nedošlo u varianty setí po vrstevnici při všech třech provedených měření k povrchovému odtoku, i při vysoké intenzitě deště a větším sklonu pozemku. U kukuřice seté v kypřených pásech do strniště po spádnici byl počátek povrchového odtoku v rozmezí 3-1 min., ale smyv půdy byl nízký, pohyboval se v kg. ha -1 (tab., 5). Při porovnání měření tradiční technologie pěstování kukuřice po spádnici s variantou kukuřice seté v kypřených pásech po spádnici s šířkou kypření cm na lokalitě Chlum (tab. 1), došlo ke snížení povrchového odtoku o více jak % a smyvu půdy více jak pětinásobně. Hodnoty naměřené u varianty setí kukuřice do strniště v kypřených pásech po vrstevnici se šířkou kypření 15 cm nebo cm jsou srovnatelné s variantou setí kukuřice do mulče z přemrznuté hořčice bílé do předem nakypřených řádků.
Tab.1 : Kukuřice tradičně pěstovaná setá po spádnici a po vrstevnici bez kypřeného meziřadí a s prokypřeným meziřadím : V a r i an ta Lokalita / P ů d a Tradiční pěstování bez prokypření meziřadí Setí po spádnici Černičí p ís č it á h l ína, lehčí až středně těžká Ch lum písčitá h l í n a, l e h k á Setí po vrstevn i c i Černičí p ís č it á hlína, lehčí až středně těžká T ř e b s í n prachovitá hlína, středně těžká Prokypřené meziřadí Setí po Setí po s p á d n i c i v r s t e v n i c i T ř e b s í n Třebsín prachovitá P r a c h o v i t á hlína, středně hlína, středně těžká těžká Sklon svahu ve o 9 9,5 9,5 9,5 Vlhkost před zadeštěním a po zadeštění [%] 9, 19,,3 15,5 9,59,9 7, 1,, 17,9 1,9 3, Intenzita deště,1,3,,7,7,7 [mm. min -1 ] V ý š k a s r á ž k y [ m m ] 11, 1,5,9 1, 11, 17, Výška odtoku [ m m ] 3,75, 1,5 1,,1 Vsak [ m m ] 7,7,5 5, 1, 9,7 17, I nt e nz i ta vs a k u [ mm. mi n -1 ],37,3,,,,7 Smyv půdy [ t. ha -1 ],9 1,,1,,15 Začátek povrchov é h o odtoku 1 m i n. s m i n. 3 m i n. 1 min. 1s 1 min. 3s Nedošlo k odtoku Tab. : Kukuřice setá do ponechaného strniště po ozimé směsce nebo ozimém žitu sklizeném na zeleno technologií Horsch s jedním nebo dvojím kypřením nebo do nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem Varianta Lokalita / P ů d a Technologie Horsch 1 x kypření x kypření Jeníkov Jeníkov písčitá hlína, lehčí písčitá hlína, až středně těžká lehčí až středně těžká Setí do nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem Černičí písčitá hlína, lehčí až středně těžká Černičí Písčitá hlína, lehčí až středně těžká Sklon svahu ve o 7 7 Vlhkost před zadeštěním a po zadeštění [ % ] 1,5 5, 15,99 3,5 1,5 19, 1,3 3, I n t e n z i t a d e š tě [ mm. mi n -1 ],51,7,,7 V ý š k a s r á ž k y [ m m ] 1,17 9,5 1 1,1 Výška odtoku [ m m ],,,35,5 Vsak [ m m ],15,9 9,5 15, Intenzita vsaku [mm. min -1 ],31,35,,7 Smyv půdy [ t. ha -1 ] 1,9 1,1,3,1 Začát e k p o v r c h ov é h o odtoku min. 3 s 3 min. 3 s min. 7 min. 5 s 5
Tab. 3 : Kukuřice setá do strniště po přemrznuté hořčici bílé do předem nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem a do celoplošně zkypřeného strniště V a r i an ta Setí do předem nakypřených řádků rotačním Setí do celoplošně řádkovým kypřičem zkypřeného strniště Nakvasovice Na kvasovice Nakvasovice Lokalita / písčitá hlína, lehčí až písčitá hlína, lehčí až písčitá hlína, středně těžká P ů d a středně těžká středně těžká *) Sklon svahu ve o 9 9,5 Vlhkost před zadeštěním a po zadeštění [ % ], 1,1 1,1 5, 17,1 3,71 Intenzita deště [ mm. mi n -1 ],3,7,5 Výš ka s r á ž k y [ mm ] 7, 15 11, Výška odtoku [mm ],,5 V š a k [ mm ] 7, 1, 1,75 Intenzita vsaku [mm. min -1 ],3,71,5 Smyv půdy [ t. ha -1 ],,1 Začátek povrchového odtoku min. min. 3s 7 m i n. Tab. : Kukuřice setá v kypřených pásech do strniště po spádnici, hloubka kypření 15 cm, šířka kypření 15 cm nebo cm V a r i a n ta Lokalita / P ů d a Hloubka kypření 15 cm, šířka kypření 15 cm Jevíčko hlinitá, těžká Pamětice písčitá hlína, středně těžká Hloubka kypření 15 cm, Šířka kypření cm Jevíčko hlinitá, těžk á Chlum Písčitá hlína, lehká Sklon svahu ve o 5 9 Vlhk o s t před zadeštěním a po zadeštění [ % ] 1,3,7 15,1 5,1 1,, 5,95 1,5 Intenzita deště [ mm. mi n -1 ],,7,7, V ý š k a s r á ž k y [ m m ] 1,5 17,1 15,5 1, Výška odtoku [ mm ],19,,7 3, Vsa k [ mm ] 1,31 17, 1,55 13, I n t e n z i t a v s ak u [ m m. mi n -1 ],,5,73,7 Smyv půdy [ t.ha -1 ],3,15,15,15 Začátek povrchového odtok u 3 min. 3 s 1 min. 3 s 7 min. 3 s 3 min. 3 s Tab. 5 : Kukuřice setá v kypřených pásech do strniště po vrstevnici, hloubka kypření 15 cm, šířka kypření 15 cm nebo cm V a r i an ta Hloubka kypření 15 cm, šířka kypření 15 cm Hloubka kypření 15 cm, šířka kypření cm Lokalita / P ů d a Pamětice p ís č it á hlína, středně těžká Jevíčko hlinitá, těžká Ch lum písčitá hlína, lehká S k l o n s v a h u v e o 9 9 Vlhkost před zadeštěním a po zadeštění [ % ] 15,,5 1, 7.75,1 1,5 Intenzita deště [ mm.mi n -1 ],,7, V ý š k a s r á ž k y [ m m ] 17,1 1,5 1, Výška odtoku [ mm ] Vsa k [ mm ] 17,1 1,5 1, Intenzita vsaku [mm. min -1 ] Smyv půdy [ t. ha -1 ] Z a č á t e k p o v r c h o v ého odtoku Nedošlo k odtoku Nedošlo k odtoku Nedošlo k odtoku
7 M a x i m á l n í p o v r c h o v ý o d t o k S m y v p ů d y v t / h a 5 mm 3 1 1 3 5 7 9 1 11 1 13 Obr.1 : Maximální výška povrchového odtoku s odpovídajícím smyvem půdy ve vybraných variantách pěstování kukuřice 1... Kukuřice tradičně pěstovaná setá po spádnici bez kypření meziřadí... Kukuřice tradičně pěstovaná setá po vrstevnici bez kypření meziřadí 3... Kukuřice tradičně pěstovaná setá po spádnici s prokypřeným meziřadím... Kukuřice tradičně pěstovaná setá po vrstevnici s prokypřeným meziřadím 5... Kukuřice setá do ponechaného strniště po ozimé směsce technologií Horsch s jedním kypřením... Kukuřice setá do ponechaného strniště po ozimé směsce technologií Horsch s dvojím kypřením 7... Kukuřice setá do ponechaného strniště do nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem... Kukuřice setá do strniště po přemrznuté hořčici bílé do předem nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem 9... Kukuřice setá do celoplošně zkypřeného strniště po přemrznuté hořčici bílé 1... Kukuřice setá v kypřených pásech do strniště po spádnici, hloubka kypření 15 cm, šířka kypření 15 cm. 11... Kukuřice setá v kypřených pásech do strniště po spádnici, hloubka kypření 15 cm, šířka kypření cm. 1... Kukuřice setá v kypřených pásech do strniště po vrstevnici, hloubka kypření 15 cm, šířka kypření 15 cm. 13... Kukuřice setá v kypřených pásech do strniště po vrstevnici, hloubka kypření 15 cm, šířka kypření cm.. Závěr Z provedených měření vyplynulo, že se z hlediska eroze a povrchového odtoku se neosvědčily v takové míře systémy s celoplošným kypřením, při kterém se odfrézovává zemina s rostlinným materiálem a zpětně ukládá na povrch půdy, ale již jako jemnější frakce a s minimem rostlinných zbytků. Naopak se osvědčilo setí do předem nakypřených řádků řádkovými kypřiči ve strništi a setí po vrstevnici do půdy tradičně zpracované s nakypřeným meziřadím. Řádkové kypřiče jsou vhodné, protože v takové míře nerozrušují půdní agregáty, půdu nakypří a zvýší její infiltrační schopnost. To se nejvíce projevilo u varianty setí kukuřice do strniště po přemrznuté hořčici bílé do předem nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem a setí kukuřice do strniště v prokypřených pásech po vrstevnici se šířkou kypření 15 cm nebo cm. Uvedené hodnoty ztráty půdy v t.ha -1 jsou použitelné pouze pro porovnání mezi jednotlivými variantami. Plocha simulátoru deště je cca. 3 m a tudíž naměřené ztráty půdy jsou nižší o tu část povrchového odtoku, která přitéká na plochu z výše ležícího území, tzn. že je snížena o přítok cizí vody. Z tohoto důvodu se mohou ztráty půdy např. u tradiční technologie pěstování kukuřice zdát nízké ve srovnání s přípustnou ztrátou půdy, jejíž velikost je stanovena v podmínkách České republiky podle hloubky půdního profilu na základě USLE. Velikost ztráty půdy odpovídá smyvu půdy ze svahu o délce 1 m. Na svazích dlouhých i několik set metrů tyto hodnoty pravděpodobně překročí přípustné ztráty půdy. 7
Výška srážky, povrchového odtoku a vsa [ mm ] 1 1 1 1 1 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 17 1 19 Doba zadešťování [ min. ] 1, 1, 1,,,,,, Smyv půdy [ t. hā 1 ] Obr. : Kukuřice tradičně pěstovaná setá po spádnici bez prokypření meziřadí, Chlum Výška srážky, povrchového odtoku a vsaku [ mm ] 1 1 1 1,,,,,, 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 17 1 19 Doba zadešťování [min.] Smyv půdy [t. ha -1 ] Obr.3: Kukuřice tradičně pěstovaná setá po vrstevnici bez prokypření meziřadí, Třebsín
Výška srážky, povrchového odtoku a vsaku [ mm ] 1 1 1 1, 1, 1,,,,,, 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 17 1 19 Doba zadešťování [min.] Smyv půdy [t. ha -1 ] Obr. : Kukuřice setá do ponechaného strniště technologií Horsch s jedním kypřením, Jeníkov Výška srážky, povrchového odtoku a vsaku [ mm ] 1 1 1 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 17 1 19 Doba zadešťování [min.],1,,,,, Smyv půdy [t. ha -1 ] Obr. 5: Kukuřice setá do strniště po přemrznuté hořčici bílé do předem nakypřených řádků rotačním řádkovým kypřičem, Nakvasovice 9
Výška srážky, povrchového odtoku a vsaku [ mm ] 1 1 1 1 1,1,,,,, 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 17 1 19 Doba zadešťování [ min. ] Smyv půdy [ t. ha -1 ] Obr. : Kukuřice setá v pásech do strniště po spádnici, hloubka kypření 15 cm, šířka kypření 15 cm, Jevíčko Poznámka Publikace je realizována na základě výsledků projektu č. QG 93 Hospodaření na půdě v horských a podhorských oblastech se zřetelem na trvalé travní porosty podporovaného NAZV ČR Anotace Byl sledován rozsah erozních procesů na půdách s porosty kukuřice, která byla seta vybranými protierozními technologiemi. Sledování bylo při různých intenzitách dešťů, sklonech pozemků a půdních podmínkách. Byla užita metoda simulovaných dešťových srážek. K měření byl využíván převozný polní dešťový simulátor, vyvinutý ve VÚMOP Praha, s možností zadešťovat plochu 3 m. Měření byla provedena jednak na sérii pokusných parcel a na vybraných provozních a poloprovozních plochách zemědělských podniků. Při měření byla porovnávána varianta tradičního výsevu kukuřice do zpracované půdy s variantami půdoochranných protierozních technologií. Největší velikost povrchového odtoku a smyv půdy byly zjištěny u tradičního pěstování kukuřice po spádnici i po vrstevnici. Projevil se i značný vliv momentní vlhkosti půdy před zadeštěním a dalších půdních poměrů dané lokality na velikost povrchového odtoku a smyvu půdy. Technologie pěstování kukuřice s ozimým žitem vysetým na jaře jako ochranná podplodina a výsev kukuři Klíčová slova: eroze půdy, povrchový odtok, simulátor deště, protierozní technologie pěstování kukuřice Kontaktní adresa: Ing. Martin Tippl, Doc. Ing. Miloslav Janeček, DrSc., Ing. Jaroslav Bohuslávek VÚMOP v.v.i. Praha, Žabovřeská 5 15 7 Praha 5, Česká republika tippl@vumop.cz, tel 5791, Fax 5791 1