Inovativní technologie pro přímý setí obilovin – AgroEcoMission – Digitální znalostní platforma

Je zvažována podstata přímého setí, výhody, problémy a efektivita jeho použití při pěstování zemědělských plodin. Je uveden popis a technické vlastnosti secích strojů pro přímý setí, konstrukční vlastnosti použitých radlic a jsou analyzovány výsledky secích zkoušek na strojních zkušebních stanicích.

úvod

Jedním z cílů Federálního vědeckotechnického programu rozvoje zemědělství na období 2017–2025 je „zajištění stabilního růstu zemědělské produkce“.

Významný podíl celkové oseté plochy zemědělských plodin v Ruské federaci (79,6 milionu hektarů) zaujímají obiloviny a luštěniny, které byly v roce 2018 osety na ploše

46,3 milionu hektarů, což představuje 58,2 % celkové plochy. Hrubá sklizeň obilí činila 113,3 milionu tun, průměrný výnos byl 25,4 c/ha. V systému opatření k zajištění zvýšení výnosu obilovin je důležitým článkem racionální obdělávání půdy, díky kterému se zlepšuje její vzdušný, vodní, tepelný a nutriční režim, regulují se biologické procesy a rychlost mineralizace organické hmoty požadovaným směrem, ničí se plevele, choroby a škůdci zemědělských rostlin, vytvářejí se podmínky pro ochranu půdy před erozí a kvalitní setí.

Celá historie zemědělství je založena na odhrnovacím systému obdělávání půdy. Na konci 20. století však takový systém přestal vyhovovat potřebám lidstva. Mezi jeho hlavní nevýhody patří vysoká spotřeba energie, nízká produktivita, snížená úrodnost půdy a pokles obsahu humusu. Kromě toho tento systém nedokázal eliminovat choroby, plevel a škůdce.

Obdělávání půdy je energeticky nejnáročnější a nejdražší proces v zemědělské výrobě. Pokud je způsob nebo systém obdělávání zvolen nesprávně, dochází k negativním procesům. Půda rychle ztrácí humus, je postřikována, zhutňována a zesilují se eroze.

V posledních letech se obdělávání půdy rozvíjí jak v teoretickém, tak i praktickém smyslu. Podrobněji byly studovány zákonitosti pohybu vlhkosti v půdě a jejího odpařování, byly stanoveny optimální parametry pro zemědělské plodiny, objasněny otázky diferenciace různých částí orné vrstvy podle úrodnosti atd. Orební nářadí se zdokonalilo, objevily se kombinované jednotky pro obdělávání půdy, které současně provádějí několik technologických postupů. Významná práce byla vynaložena na vývoj nových účinných systémů obdělávání půdy přizpůsobených specifickým půdním a klimatickým podmínkám. Zdokonalily se systémy primárního, předseťového obdělávání půdy a péče o plodiny, zdůraznila se potřeba diferenciace hloubky a počtu obdělávání v osevním postupu a byl vyvinut systém ochranného obdělávání půdy pro oblasti, kde dochází k vodní a větrné erozi.

Všechny adaptované systémy obdělávání půdy však mají jednu společnou nevýhodu – jsou velmi energeticky náročné, což vedlo k potřebě vyvinout a implementovat nízkonákladové, energeticky úsporné a půdu chránící technologické postupy obdělávání půdy a setí, které umožňují snížení počtu dříve samostatně prováděných technologických operací jejich sloučením v jednom přejezdu jednotky nebo úplným vyloučením některých z nich. Jednou z nich je operace přímého setí používaná v technologii nulového obdělávání půdy (No-Till).

V posledních letech došlo k výraznému nárůstu celosvětové plochy využití této technologie s průměrnou roční mírou 10,5 milionu hektarů.

Vůdčími zeměmi jsou USA, Brazílie, Argentina a Kanada. Byly ověřeny principy a podmínky aplikace technologie v různých půdních a klimatických podmínkách, byly vyvinuty a vyrábějí se technické prostředky (secí stroje a secí komplexy) různých konstrukcí pro přímý výsev. V Rusku technologii nulového osiva úspěšně osvojují zemědělskí producenti v Republice Baškortostán, Rostovské, Belgorodské, Samarské, Orenburské, Kurganské, Volgogradské oblasti, Altajském kraji a Republice Krym. Studie účinnosti technologie a podmínek použití v různých regionech se provádějí ve vzdělávacích a výzkumných institucích. Analýza a zobecnění těchto informací přispěje k efektivnějšímu zavedení technologie nulového osiva.

Vědecko-analytický přehled zkoumá podstatu přímého setí, jeho výhody, problémy, vlastnosti a efektivitu použití při pěstování zemědělských plodin. Poskytuje popis a technické vlastnosti secích strojů pro přímý setí, konstrukci radlic, které se na nich používají, a analyzuje výsledky secích zkoušek na strojních zkušebních stanicích.

Přímý setí je prvkem inovativní bezorebné technologie zemědělství šetřícího zdroje.

Obdělávání půdy je jedním z hlavních prvků zemědělství. Jeho nejdůležitějšími úkoly jsou:

• vytváření podmínek pro dosažení vysokých a udržitelných výnosů zemědělských plodin;
• zachování a zlepšení úrodnosti půdy;
• vytvoření optimálních podmínek pro setí a klíčení semen, péče o plodiny;
• změna struktury a agregátního složení obdělávané půdní vrstvy za účelem vytvoření příznivých vodních, vzdušných, tepelných a nutričních podmínek pro rostliny a aktivace mikrobiologických procesů;
• čištění půdy od plevelů, jejich semen a vegetativních reprodukčních orgánů, jakož i od patogenů a škůdců zemědělských plodin;
• zapracování rostlinných zbytků a hnojiv do půdy;
• prevence eroze a souvisejících ztrát vody a živin;
• změna tvaru půdního povrchu za účelem regulace vodního a tepelného režimu půdy.

S ohledem na secí operaci se rozlišují tyto hlavní technologie nebo systémy obdělávání půdy: tradiční, minimální a nulové (No-Till).

Nejdůležitější charakteristikou tradičního obdělávání půdy je každoroční kypření orné vrstvy pluhem. V tomto případě se plevel a rostlinné zbytky zapravují do půdy a 80–90 % zaoraných semen odumírá. Vzniká kyprá orná vrstva bez rostlinných zbytků, která umožňuje použití tradičních zařízení pro obdělávání půdy a setí. Tradiční zemědělství je považováno za energeticky náročné, protože obdělávání půdy tvoří asi 30–40 % všech nákladů na pěstování hlavních zemědělských plodin.

Minimální orba je agrotechnický systém zpracování půdy, který snižuje intenzitu mechanického působení na půdu a počet přejezdů strojů po poli během celého technologického cyklu pěstování zemědělských plodin. Tím se zabrání erozi a deflaci půdy, sníží se ztráta vláhy a zhutnění půdy, sníží se náklady na finanční prostředky a energii na práci a jednotku produkce, zvýší se udržitelnost produkce plodin a výnosů plodin v extrémních povětrnostních podmínkách (mrazivá zima s nízkým pokrytím sněhu, sucho atd.), 1,5–3krát se zvýší produktivita práce a sníží se potřeba techniky.

Minimalizace obdělávání půdy se provádí v následujících hlavních směrech: nahrazení odhrnovacího kypření bezodhrnovacím hlubokým kypřením; nahrazení kontinuálního hlubokého kypření pásovým (dlátovým) kypřením spodních vrstev nebo vrstvené-páskové, například ploché řezané nebo štěrbinové kypření mulčovaného nebo strniště; omezení hloubky bezodhrnovacího kypření na horní (méně než 20 cm) nebo povrchovou (o 8-10 cm) vrstvu půdy; kombinace kontinuálního obdělávání nebo diskování neobdělávané půdy s setím; pásové kypření horní vrstvy v zóně setí osiva, kombinované s setím.

Mezi účinné techniky minimálního obdělávání půdy, které snižují počet přejezdů agregátů, patří také kombinování operací primárního a sekundárního obdělávání půdy, primární a předseťové obdělávání půdy, předseťové obdělávání půdy a také nahrazení mechanického obdělávání půdy chemickým obděláváním půdy.

No-Till je forma inovativního systému zemědělství šetřícího zdroje (z anglického „no-till“).ne-do„- „neorat“) a používá se k označení technologie pěstování zemědělských plodin bez orby půdy, se zachováním rostlinných zbytků na jejím povrchu. Hlavními cíli je nastartovat přirozené procesy na poli a obnovit přirozenou úrodnost půdy.

Hlavní principy technologie No-Till: žádná předběžná příprava půdy; přímý setí; minimální poškození struktury půdy; zachování a akumulace rostlinných zbytků na povrchu.

Praxe používání bezorebné orby ukázala, že lepší struktury půdy, zvýšení počtu žížal a mikrobiologických procesů se dosahuje bez jakékoli orby. Jakákoli orba vede k tvorbě orbové pánve, která brání přirozeným procesům a vývoji rostlin. Použití této technologie umožňuje ukládat a akumulovat rostlinné zbytky v horní vrstvě půdy. S pomocí bakterií se rostlinné zbytky mineralizují a organická hmota se zvyšuje. To následně vede ke zvýšení hlavního prvku úrodnosti půdy – humusu. Rostlinné zbytky také zabraňují vodní a větrné erozi. Díky nim se úrodná vrstva půdy neodplavuje během silných dešťů, rostlinné zbytky také chrání půdu během suchého větru a chrání povrch pole před sluncem během sucha. Teplotní rozdíl mezi otevřenou půdou a půdou chráněnou rostlinnými zbytky se v létě pohybuje mezi 20 a 30 °C. Vlhkost, kterou rostlina může využít, se tak pod rostlinnými zbytky udrží mnohem déle.

Téměř všechny výhody přímého setí jsou dány neustálým pokrytím půdy a jen málo z nich je způsobeno tím, že půda není zpracovávána. Přímý setí bez zbytků na povrchu prokazatelně vede k poruchám. Proto je nutné usilovat o maximální zvýšení produkce biomasy. Optimální objem suché biomasy je více než 10 t/ha za rok. Pokud zbytky nestačí, je nutné vysít rychle rostoucí zelené hnojení. Zelené hnojení by se nemělo zahrabávat, ale pouze pokládat na povrch půdy.

Při použití technologie No-Till se snižují náklady na palivo, používaný vozový park zemědělských strojů a provozní náklady na jejich údržbu, snižuje se počet průjezdů poli a počet operací. V různých podmínkách a u různých plodin se snížení výrobních nákladů pohybuje od 25 do 50 %.

Jedním z prvků technologie No-Till je přímý setí – umístění semen do nezpracované půdy. K tomuto účelu se používají stroje pro přímý setí, které jsou schopny tuto operaci provádět.

Mají své vlastní konstrukční prvky a liší se od tradičních secích strojů. Přímý výsev v souladu s GOST 16265-89 Zemědělství. Termíny a definice je definován jako „. výsev bez předběžného obdělávání půdy“. Ačkoli se v naší zemi často ztotožňují pojmy technologie No-Till a přímého výsevu, je třeba poznamenat, že přímý výsev lze použít i v jiných případech, například v 7polním střídání plodin 2–3krát za střídání, střídavě s orbou, mělkým nebo hlubokým kypřením.

Zemědělci ve Spojených státech, Argentině, Brazílii a Austrálii aktivně používají bezorebné systémy již mnoho desetiletí, které jsou testovány ve vlhkých i suchých oblastech světa. V mnoha z nich jsou zahrnuty do národních programů rozvoje zemědělství nebo podporovány příslušnými politikami.

Podle doporučení FAO by technologie měla být založena na třech hlavních vzájemně propojených principech: absence jakéhokoli mechanického obdělávání půdy, stálá přítomnost organických zbytků na jejím povrchu a střídání plodin.

Uvedené zásady jsou poměrně univerzální a použitelné pro všechny zemědělské krajiny. Mezinárodní zkušenosti ukazují, že jejich dodržování je více než jen omezení mechanického zpracování půdy. V půdě, která nebyla obdělávána po mnoho let, zůstávají na jejím povrchu rostlinné zbytky, což vede k tvorbě mulčovací vrstvy, která chrání povrch před erozí a vytváří příznivý teplotní a vlhkostní režim. Navíc s touto technologií nabývá zvláštního významu ekonomická složka zemědělské výroby a její ziskovost.

V posledních letech došlo k výraznému nárůstu celosvětové plochy využívání technologií, přičemž průměrné roční tempo růstu v letech 2008 až 2015 činilo 10,5 milionu hektarů (obr. 1.1).

Podle FAO se v letech 2015–2016 půdošetřující zemědělství založené na výše uvedených třech principech praktikovalo na ploše 180 milionů hektarů, což představuje 12,5 % světové orné půdy (tabulky 1.1–1.2). Na čelních místech jsou Spojené státy, Brazílie, Argentina a Kanada (19,9–43,2 milionu hektarů), Rusko je na 37. místě (5 milionů hektarů). Pokud jde o podíl plochy půdošetřujícího zemědělství v jednotlivých regionech světa a plochu orné půdy v regionu, na prvním místě je Jižní Amerika (38,7 % a 63,2 %). V Rusku a na Ukrajině jsou tato čísla pouze 3,2 % a 3,6 %. V Evropě se přímý setí příliš nepoužívá, je na předposledním místě s čísly 2 % a 5 %.

1.1. Objemy využití půdy v zemědělství v jednotlivých zemích světa