Technika a technologie protierozních opatření

Technika a technologie protierozních
opatření
Prof. Ing. Josef Hůla, CSc.
Velmi účinná agrotechnická
opatření
• Uplatnění půdoochranných technologií
• Přímé setí ozimé obilniny po řepce, obilnině
nebo luskovině, využití podrcené slámy
• Setí ozimé obilniny s využitím mělké podmítky,
ponechání rostlinných zbytků na povrchu půdy
• Setí jarní obilniny po obilnině nebo řepce, s
využitím strniskové meziplodiny
Méně účinná agrotechnická opatření (při
pěstování kukuřice, cukrovky a dalších
širokořádkových plodin)
• Půdoochranné technologie pro kukuřici a další
plodiny s velkou roztečí řádků
• Vrstevnicové obhospodařování pozemků
• Zmenšení délky spádnice u „širokořádkových“
plodin – princip pásového střídání plodin
• Zvýšení využívání meziplodin (minimalizace
délky období, kdy je půda bez vegetačního
pokryvu)
Pravděpodobnost výskytu erozně nebezpečných dešťů (Janeček a kol., 2003)
Měsíc
IV.
V.
VI.
VII.
VIII.
IX.
X.
XI.
%
2,8
14,8
22,0
21,2
20,0
12,7
5,8
0,7
Stupeň
Intenzita odnosu půdy erozí
(mm.rok-1)
Hodnocení eroze (Zachar,
1
do 0,05
nepatrná
2
0,05 – 0,5
slabá
3
0,5 – 1,5
střední
4
1,5 – 5,0
silná
5
5,0 – 20,0
velmi silná
6
nad 20,0
katastrofální
Přípustná eroze: do 1,5 t.ha-1 zeminy za rok
Průměrná rychlost tvorby půdy: 1,2 t.ha-1 za rok
1970)
Volbou strojů lze při podmítce ovlivnit stupeň zapravení rostlinných zbytků do půdy
Mělké kypření s ponecháním rostlinných zbytků na povrchu půdy
Talířový kypřič – zapravení většiny rostlinných zbytků do půdy
Talířový kypřič s talíři na samostatných slupicích
Radličkové kypřiče
Vliv operací zpracování půdy na posklizňové zbytky a na omezení rizika vodní eroze půdy
Zbytky slámy
(v t.ha-1)
Snížení smyvu
(%)
0
0
Kypření talířovým kypřičem
1,5
40
Kypření radličkovým kypřičem
4,0
70
Setí do nezpracované půdy
6,0
95
Druh agrotechnické operace
Orba
Narušení půdní struktury
a odnos ornice vodou
v místě soustředěného
odtoku při tání sněhu
Vodní eroze na pozemku
s kukuřicí
Konturové obhospodařování pozemků (Wisconsin)
Morgan 2005
12
Závislost jednotkové
spotřeby motorové
nafty na výměře
pozemků
Spotřeba nafty [l.ha-1]
10
8
6
4
y = -0,8059Ln(x) + 10,352
R2 = 0,447
2
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
Plocha [ha]
12
Závislost jednotkové spotřeby
motorové nafty na průměrné délce
pracovních jízd dosažených na
pozemcích
-1
Spotřeba nafty [l.ha ]
10
8
6
4
y = -1,8298Ln(x) + 18,953
2
R = 0,6146
2
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Průměrná délka pracovní jízdy [m]
800
900
1000
Dlátový kypřič
Dlátový kypřič se šikmými slupicemi
Dlátový kypřič pro hluboké kypření
Příklad porostu po setí do mulče
Jednokotoučová secí botka
Dvoukotoučová secí botka s předřazeným krojidlem
Radličkové secí botky s podřezávacím účinkem (setí do pásů)
Hnojení pod lůžko osiva
(současně se setím)
Stroj pro přesné setí do mulče
Dvoukotoučové secí botky u stroje na přesné setí
Kukuřice zasetá do mulče (obilnina ošetřená glyphosatem)
Vymrzající meziplodina by měla vytvořit dostatek biomasy
– nutnost včasného zasetí
Setí cukrovky do vymrzající meziplodiny (hořčice bílá)
Vzcházení cukrovky po zasetí do vymrzající meziplodiny
Zbytky meziplodiny po přívalovém dešti začátkem července
Setí kukuřice v protierozní technologii
Odtoková mikroparcelka – příklad měření povrchového odtoku vody
a smyvu zeminy při erozních událostech
Příklady vyhodnocení erozních událostí
Varianta 1: orba, varianty 2 až 6: minimalizační technologie
Povrchový odtok vody při dvou bouřkách ve druhé dekádě června 2010
Příklad vyhodnocení erozních událostí
Varianta 1: orba, varianty 2 až 6: minimalizační technologie
Smyv zeminy při dvou bouřkách ve druhé dekádě června 2010
Smyv zeminy při bouřce se silným přívalovým deštěm - 5. 7. 2010
Srážky a intenzita deště v červenci 2010
Kukuřice s ochrannou podplodinou (Tippl, 2003)
Ozimý ječmen zasetý na jaře v pruzích ve směru vrstevnic (Tippl, 2003)
Janeček, 2003
Příklady pracovních postupů
Jarní ječmen po kukuřici a slunečnici
Pracovní operace
Termín
Mělké zpracování půdy
s urovnáním
Říjen
Setí po minimalizačním
zpracování půdy
Březen
Technické zajištění (příklad)
Traktor 4x4, 150kW
Radličkový kypřič Farmet GX 550 MS
pracovní záběr: 5,5
Traktor 4x4, 140 kW
Secí stroj Horsch CO 6
pracovní záběr: 6 m
Dávka
(kg.ha-1)
-1
(l.ha )
200
Celkem
1
bez ceny hnojiva
2
bez ceny osiva
3
Potřeba Spotřeba
práce
nafty
-1
-1
(h.ha )
(l.ha )
Fixní
Náklady
-1
(Kč.ha )
Var.
Celkem
0,24
6,4
320
270
590
0,28
6,0
600
280
8802
0,52
12,4
920
550
1470
bez ceny herbicidu
Jarní ječmen po obilninách nebo řepce, s využitím strniskové meziplodiny
Pracovní operace
Termín
Hnojení směsí PK hnojiva
a zásobování rozmetadla
směsným PK hnojivem
(doprava ze skladu 20 km,
výkonnost překládky na poli
30 t.h-1)
Před
podmítkou
Podmítka hlubší (0,15 m)
s urovnáním povrchu půdy
Po sklizni
předplodiny
Setí strniskové meziplodiny
Srpen
Aplikace neselektivního
herbicidu se systemickým
účinkem
Před setím
Setí do umrtveného porostu
meziplodiny
Březen
Technické zajištění (příklad)
Automobilová dopravní souprava 14-20 t +
šnekoný překladač
Samojízdné pneumatické rozmetadlo 7 t,
pracovní záběr: 18 m,
výkonnost Wsm=14 ha.h-1
Traktor 4x4, 170 kW
Talířový kypřič Preciser Classic
pracovní záběr: 6 m
Traktor 4x4, 140 kW
Secí stroj JOHN DEERE 750 A
pracovní záběr: 6 m
3
Traktor 4x4, 100 kW + cisterna 10 m
T4x2, 100 kW + návěsný postřikovač 2200 l,
pracovní záběr: 18 m,
-1
výkonnost Wsm=5,5 ha.h
Traktor 4x4, 140 kW
Secí stroj JOHN DEERE 750 A
pracovní záběr: 6 m
Celkem
1
bez ceny hnojiva
2
bez ceny osiva
3
bez ceny herbicidu
Dávka
(kg.ha-1)
(l.ha-1)
Potřeba Spotřeba
práce
nafty
(h.ha-1)
(l.ha-1)
Fixní
Náklady
-1
(Kč.ha )
Var.
Celkem
0,15
3,2
200
150
3501
0,24
9,4
350
290
640
20
0,25
4,2
230
220
450
200
0,36
1,9
210
95
305
200
0,28
6,0
600
280
880
1,28
24,7
1590
1035
2625
400
2
3
2
Kukuřice po obilninách na pozemcích ohrožených erozí půdy (založení porostu do vymrzající meziplodiny)
Pracovní operace
Termín
Hnojení PK hnojivem,
(doprava ze skladu 20 km,
-1
překládka na poli 30 t.h )
Před
podmítkou
Podmítka na střední hloubku
Po sklizni
předplodiny
Středně hluboké kypření
dlátovým kypřičem s
urovnáním povrchu půdy
Do poloviny
srpna
Setí meziplodiny
2. polovina
srpna
Společná aplikace
neselektivního herbicidu a
kapalného hnojiva - doprava
ze skladu 20 km, překládka
-1
na poli 30 t.h )
Setí kukuřice se současným
podpovrchovým zapravením
kapalného průmyslového
hnojiva
Technické zajištění (příklad)
Automobilová dopravní souprava 14-20 t +
šnekový překladač
Samojízdné pneumatické rozmetadlo 7 t,
pracovní záběr: 18 m,
-1
výkonnost Wsm= 14 ha.h
Traktor 4x4, 170 kW
Radličkový kypřič Ecolands Classic
pracovní záběr: 6 m
Traktor 4x4, 170 kW
Dlátový kypřič DMI EcoloTigar
pracovní záběr: 4 m
Traktor 4x4, 140 kW
Secí stroj
pracovní záběr: 6 m
bez ceny hnojiva
2
Potřeba Spotřeba
práce
nafty
-1
-1
(h.ha )
(l.ha )
Fixní
Náklady
-1
(Kč.ha )
Var.
Celkem
1
0,15
3,2
200
150
0,24
7,2
330
280
610
0,58
18,5
420
560
980
20
0,25
4,2
230
220
450
300
0,36
1,9
210
95
305
0,40
3,8
360
180
560
0,42
2,40
3,0
41,8
220
1970
280
1765
400
350
2
3
Duben
Traktor 4x4, 100 kW + cisterna 10 m
T4x2, 100 kW + návěsný postřikovač 2200 l,
pracovní záběr: 18 m,
-1
výkonnost Wsm=5,5 ha.h
Duben
Traktor 4x4, 80 kW
28
Secí stroj na přesné setí s adaptérem na
osivo
zapravení tuhých nebo kapalných
průmyslových hnojiv Kinze Planters - 8 řádků
200
Traktor 4x4, 100 kW + cisterna 10 t
Celkem
1
Dávka
-1
(kg.ha )
-1
(l.ha )
bez ceny osiva
3
bez ceny herbicidu
1,3
1,2
500
3755
Příklady výsledků měření simulátorem deště
conventional technology – sowing after spring seedbed preparation, without catch crop
B - sowing after spring seedbed preparation, catch crop
C - sowing without spring seedbed preparation, catch crop
1,6
Surface water runoff rate [l.m-2.min-1]
A-
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
10
20
30
40
50
60
Time [min]
Variant A
Variant B
Variant C
Rain intensity
70
Proportion of soil in intercepted water [%]
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Variant A
Variant B
Variant C
Varianta 1 - minimalizace zpracování půdy bez jarní předseťové přípravy půdy
2,0
1,8
-2
1,6
-1
Rychlost infiltrace [l.min .m ]
-1
-2
Rychlost povrchového odtoku [l.min .m ]
(kukuřice, Vlašim)
1,4
tp=4,0 min
drsnost 17,0 mm
sklon 5,8º
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
10
20
30
40
50
60
Čas [min]
Intenzita srážky
Rychlost povrchového odtoku
Rychlost infiltrace
Počátek výtopy tp
2,0
1,8
-2
1,6
-1
Rychlost infiltrace [l.min .m ]
-1
-2
Rychlost povrchového odtoku [l.min .m ]
Varianta 2 - minimalizace s jarním předseťovým zpracováním půdy
1,4
tp=10,8 min
sklon 4,4º
drsnost 16,1 mm
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
10
20
30
40
50
60
Čas [min]
Intenzita srážky
Rychlost povrchového odtoku
Rychlost infiltrace
Počátek výtopy tp
Varianta 3 - konvenční zpracování půdy
1,8
-1
-2
Rychlost infiltrace [l.min .m ]
-1
-2
Rychlost povrchového odtoku [l.min .m ]
2,0
tp=1,6
drsnost 15,8 mm
sklon 4,8º
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
10
20
30
40
50
60
Čas [min]
Intenzita srážky
Rychlost povrchového odtoku
Rychlost infiltrace
Počátek výtopy tp
Infiltrace – vizualizace
Postup při analýze obrazu povrchu půdy
-2
Rychlost povrchového odtoku [l.min .m ]
-2
1,8
-1
Rychlost infiltrace [l.min .m ]
-1
2,0
1,6
sklon 1,7º
tp=9,9 min
drsnost 25,4 mm
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2 0
10
20
30
40
50
60
Čas [min]
1,8
-1
-2
Rychlost infiltrace [l.min .m ]
-1
Rychlost povrchového odtoku
Rychlost infiltrace
Počátek výtopy tp
2,0
-2
Rychlost povrchového odtoku [l.min .m ]
Intenzita srážky
tp=25,5 min
sklon 2,4º
drsnost 13,8 mm
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2 0
10
20
30
40
50
60
Čas [min]
Intenzita srážky
Rychlost povrchového odtoku
Rychlost infiltrace
Počátek výtopy tp
Rychlost infiltrace a rychlost povrchového odtoku (Křinec, 29.4.2010), nahoře varianta 1, dole varianta 3
Plečkování může zlepšit podmínky pro vsakování vody do půdy
Rozrušení půdní krusty může přispět k lepšímu přijímání srážkové vody půdou
Morgan 2005