Environmentálne systémy – agroekosystém

1. Environmentálne systémy – agroekosystém Cvičenie č. 7: Projektovanie udržateľných poľnohospodárskych sústav3 Obsah: Opakovanie Výpočet spotreby krmív pre hospodárske zvieratá Stanovenie finančnej straty pri zmene využitia zeme Osevný postup úvod Rozdelenie honov Plodiny podľa tratí Význam striedania plodín úloha jednotlivých plodín v osevnom postupe produkčná fytosanitárna krajinotvorná pôdo-ochranná medziplodiny ekostabilizačná Zostavenie osevného sledu princíp dvojitého striedania plodín predplodinový efekt Ekvivalencia zdrojov a spotrebiteľov uhlíka Voľné striedanie plodín Príklady osevných postupov Úloha a postup vypracovania Výskyt sprievodných rastlinných druhov v agroekosystémoch Rozdelenie, hodnotenie význam, príklady z vedeckej praxe Rastliny si pomáhajú - alelopatia

2. Opakovanie Čo je konverzia Dva princípy počítania záťaže Čo je VDJ Prejavy veternej a vodnej erózie Spôsoby obmedzovania erózie

3. Zadanie: Spracujte projekt zjednodušenej optimalizácie poľnohospodárskej sústavy RD Vtáčnik Bonita pôdy TPK Produkčný potenciál pôd Pestované rastliny Využitie krajiny Úses konektivita Antorpogénne narušnie erózia Sprievodné druhy Výživa rastlín Kultúrne plodiny Cyklus uhlíka Osevný postup Vplyv plodín Intenzita chovu Vplyv hospodárskych zvierat Podpora pôdnej úrodnosti

4. Finančný rozdiel spôsobený zmenou vo využití zeme Úloha č. 1.: Vypočítajte finančnú stratu spôsobenú navrhovanou zmenou vo využití zeme (protierózne opatrenia, zmena štruktúry OP/TTP,...), vychádzajte pri tom z rozdielu výmery plodiny, osevného postupu, výnosov na farme a výšky dotácií Ministerstva pôdohospdárstva. Náklady na 1 ha výroby pšenice ozimnej v roku 2006 Tržby u ozimnej pšenice v roku 2006

5. Náklady na 1 ha výroby sóji fazuľovej v roku 2006 Tržby u sóji fazuľovej v roku 2006

6. Zmenu výmery treba nahlásiť platobnej agentúre (APA), ktorá upravý výšku podpory na plochu Platby sú kombinovateľné. K položke „jednotná platba na plochu“ sa pripájajú ostatné. Nárok na čerpanie majú všetci poľnohospodári hospodáriaci podľa „Správnej farmárskej praxe“.

8. Výpočet spotreby krmív pre hospodárske zvieratá Úloha č. 2: na základe dennej spotreby vypočítajte ročnú spotrebu krmiva v období počas stajnenia. Na základe súčasného osevného postupu zostavte tabuľku pokrytia spotreby z vlastnej produkcie • ročná spotreba krmiva • ročná produkcia na základe osevného postupu a výšky dosiahnutých úrod

9. denné kŕmne dávky pre jednotlivé kategórie hospodárskych zvierat

10. Ročná spotreba krmiva pre jednotlivé kategórie hospodárskych zvierat Úloha: vypočítajte ročnú spotrebu krmiva všetkých hospodárskych zvierat podľa aktuálneho stavu.

11. Stanovené kŕmne dávky pre plánované stavy jednotlivých kategórií

12. Pre zhodnotenie pokrytia produkcie krmiva z vlastných zdrojov potrebujeme poznať: • celkovú spotrebu krmiva podľa kategórií všetkých hospodárskych zvierat • možnosti jej pokrytia zo súčasných vlastných prostriedkov Suma všetkých úrod jednej kategórie krmiva (jadrové, okopaniny...)(kg alebo t), vypestovaná v príslušnom roku na celej výmere poľnohospodárskej pôdy na farme. Sumu úrody pre rok získate spriemerovaním optimálne 5 posledných rokov kedy bola pestovaná

13. Vyplňte tabuľku a vyhodnoťte bilanciu produkcie a spotreby na základe úrod a obhospodarovanej plochy

14. Množstvo slamy získate ako násobok úrody hlavného produktu ku koeficientu. Napr.: 3 t zrna ovsa * 0,9 = 2,7 t slamy

15. Osevný postup Striedanie plodín na určitom pozemku počas stanovenej doby na základe agrotechnických zásad Úlohou OP: zabezpečiť maximálne a účelné využívanie pôdneho fondu využívame druhy plodín a technológiu pestovania na zvyšovanie pôdnej úrodnosti Plán využívania poľnohospodárskej pôdy Plán osevu: Plánovité rozmiestnenie plodín na honoch osevného postupu v jednom roku Sled plodín: Časovo definovaný rozpis plodín na tom istom pozemku. Rotovanie plodín

16. Rozdelenie honov Celistvý hon: Tvorý ho 1 PEJ (pôdno ekologická jednotka) Tvorený z viacerých samostatných pôdnych celkov, ktoré sú ohraničené neodstrániteľnými prekážkami (vodný tok , biokoridor). Môžu mať rôzne pôdnoklimatické vlastnosti. Systém delených honov: Hon s väčšou výmerou, ktorý vznikol spojením (blokáciou) menších honov Systém blokových honov:

17. Rozdelenie honov Jednoduchý hon: Homogénny, pestuje sa len jedna plodina Zložený hon: Pestuje sa viac plodín z jednej pestovateľskej skupiny s podobnými nárokmi na pôdu a agrotechniku Napr.: cukrová repa, zemiaky, kukurica Heterogénny hon: Pestuje sa viac plodín z rôznych pestovateľských skupín, s rôznymi nárokmi na pôdu, hnojenie, agrotechniku

18. Zeleninové trate (skupiny) 1 – Zeleniny vyžadujúce priame hnojenie organickým hnojivom, maštaľným hnojom – kel, karfiol, kapusta, šalátové uhorky, pór, zeler, melóny, zemiaky. 2– Zeleniny náročné na živiny, ale vyžadujúce dobre rozložené organické hnojivo, maštaľný hnoj alebo kompost – rajčiaky, paprika, baklažán, uhorky nakladačky, kaleráb. 3 – Zeleniny náročné na živiny, ale vyžadujúce pôdu v starej sile – cibuľa, cesnak, cvikla, mrkva, karotka, petržlen, paštrnák, šalát, špenát. 4 – Takzvané doberné zeleniny – hrášok, fazuľa, bôb, sója, cícer. Špecifickou skupinou je trváca zelenina, ako špargľa, rebarbora, topinambury či chren. Keďže na jednom záhone zostáva niekoľko rokov, vyžaduje dôkladnú prípravu pôdy s výdatnými vstupmi živín. Zvyčajne ich pestujeme na osobitnom záhone nezaradenom do systému striedania plodín.

19. Význam striedania plodín a úloha jednotlivých plodín v osevnom postupe. Osevné postupy sa hodnotia ako základné pestovateľské opatrenia, ktorými možno zabezpečiť trvalé zvyšovanie pôdnej úrodnosti. Vychádzajúc z vyššie uvedenej determinácie hlavných úloh, resp. poslania (smerovania) projektu osevných postupov možno z pohľadu ekológa vyzdvihnúť tieto významové roviny striedania plodín: produkčná fytosanitárna pôdo-ochranná ekostabilizačná krajinotvorná

20. Význam striedania plodín a úloha jednotlivých plodín v osevnom postupe Produkčný význam striedania plodín je daný tým, že možno využiť: predplodinovú hodnotu, t.j. vhodným výberom predplodiny možno zvýšiť úrodu následne pestovaného druhu rastlín výrobnosť osevného postupu, t.j. zaradením vhodných plodín na dané teritórium poľnohospodárskej sústavy zvýšiť celkovú produkciu sušiny všetkých plodín, t.j. zvýšiť bioenergetický pôdy a bioprodukčný potenciál územia Fytosanitárny význam striedania plodín je podmienený: rôznou intenzitou vplyvu jednotlivých plodín na rozvoj žiadúcich mikroorganizmov v pôde rôznou schopnosťou vplývať na rozvoj negatívnych fytopatofénnych mikroorganizmov v pôde rôznym vplyvom koreňových výlučkov pestovaných rastlín na jednotlivé skupiny živočíchov v pôde rôznou odolnosťou jednotlivých rastlín odolávať infekčnému tlaku prostredia rôznou schopnosťou rastlín konkurovať konkurenčným sprievodným rastlinným druhom

21. Význam striedania plodín a úloha jednotlivých plodín v osevnom postupe Pôdoochranný význam striedania plodín je ovplyvnený: rôznými nárokmi jednotlivých plodín na množstvo a intenzitu zrážok; rôznou náročnosťou plodín na agrotechnické a pestovateľské zásahy do porastov počas vegetácie odlišnosťami v organizácii porastov, čo súvisí so schopnosťou rastlín zápajať porast a zamedziť tzv. neproduktívnemu výparu vody z pôdy (evaporácii) rôznym protieróznym efektom jednotlivých poľnohospodárskych rastlín • lepšie využitie vegetačného obdobia Medziplodiny • doplnkové krmivá • pútanie vzdušného dusíka (bôbovité) • prispievajú k imobilizácii živín • znižujú výpar, vodnú a veternú eróziu • zlepšujú štruktúru pôdy • zvyšujú diverzitu • regulujú medzidruhové vzťahy

22. Rozdelenie: Ozimné medziplodiny: slúžia na dopestovanie objemového zeleného krmiva v skorom období (máj, jún) Výsadba: skorá jeseň Druhy: repka ozimná, raž, peluška, vika huňatá Nasledujú po nich teplomilné jarné plodiny: kukurica, hrach na zelené struky, pohánka, horčica, skoré zemiaky Letné medziplodiny: predstavujú krmovinovú rezervu a zdroj pre zelené hnojenie (neisté úrody) Výsadba: v letnom období, po zbere skorých predplodín ako skoré zemiaky, repka ozimná. Potrebná doba rastu je 7-14 týždňov. Druhy: slnečnica, repica, bôb, pohánka, peluška, vika, horčica

23. Podsevy: tvoria s hlavnou plodinou počas väčšej časti vegetačnej doby zmes, prínosom je využitie priestoru, zníženie evaporácie, erózie, vplyv na medzidruhové vzťahy – konkurencia, parazitizmus, ai. počas sejby krycej plodiny, alebo vo fáze 3 – 4 listov Výsadba: Druhy: mätonoh mnohokvetý, ďatelina plazivá, lucerna ďatelinová, bôlhoj lekársky Mulčovacie medziplodiny: využívajú sa najmä pri pôdoochrannývh technológiách obrábania pôdy s cieľom: odčerpanie naakumulovaného organického dusíka, s cieľom zabrániť jeho vyplaveniu v mimovegetačnom období, obmedzovanie erózie, zlepšenie štruktúry pôdy a vplyv na medzidruhové vzťahy. Výsadba: jesenný výsev – vymŕzajúce medziplodiny Druhy: horčica biela, repka jarná, facélia, slnečnica roľná

24. Ekostabilizačný význam striedania plodín súvisí s vytvorením predpokladov pre: zvýšenie biologickej mnohotvárnosti agroekosystémov zvýšenie biodiverzity pestovaných rastlí, ktorá smeruje • k udržaniu a zvýšeniu úrodnosti pôdy • k zlepšeniu pôdnych režimov (vlhkostný, fyzikálny a biologický) • ku zlepšeniu kolobehov a využitia základných živín • k udržateľnej produkcie potravín Vzdialenosti do ktorých sú schopné v agrocenózach prenikať rôzne druhy živočíchov viazaných na ekologicky stabilnejšiu časť krajiny Limity v šírke honov

25. Význam striedania plodín a úloha jednotlivých plodín v osevnom postupe Krajinotvorný význam osevných postupov súvisí s možnosťami mierne ovplyvniť a výraznejšie diferencovať štruktúru poľnohospodárskej krajiny zmeniť celkový ráz krajiny, ktorý v súčasnosti pôsobí často veľmi monotónne

26. Rámcové zásady zostavovania osevného postupu • rešpektovanie stanovištných podmienok • striedanie plodín plytkokoreniacich s hlbokokoreniacimi, širokolistých s úzkolistými • striedanie plodín obohacujúcich pôdu o organickú hmotu s plodinami ochudobňujúcimi • striedanie podľa rôznych nárokov na pôdnu vlahu • striedanie plodín zhoršujúcich štrukúru a fyzikálno – chemické parametre pôdy so zlepšujúcimi • zvyšovanie diverzity zaraďovaním medziplodín, zmesí druov a odrôd • zabezpečiť čo najdlhší vegetačný pokryv pôdy aj v zime s cieľom imobilizácie živín, zníženie evaporácie, erózie, konkurencie • dostatočné zastúpenie vikovytých plodín, ďateľovín a miešaniek • šírka honov by nemala prevyšovať maximálnu migračnú dráhu užitočných organizmov (ma. šírka 300 m) • striedanie konkurenčne slabých plodín s konkurenčne silnými • plodiny spomalým počiatočným vývinom zaradiť po plodinách, ktoré potláčajú sprievodné druhy • hospodárske zásady (krmivo, semená) • striedať jarné a ozimné odrody pri rovnakých skupinách • odporúčajú sa 6-honové osovné postupy, so zaradením 8 plodín (aj medziplodiny) • následné hony v osevnom by k sebe nemali priliehať – zabránenie presunu nechcených organizmov

27. Zostavenie osevného sledu 1. princíp dvojitého striedania plodín Širokolistých (Š) – kapustovité, tekvicovité Úzkolistých (Ú) – cibuľovité, obilniny Hlbokokoreniacich (HK) – ďateloviny, repka, čakanka Plytkokoreniacich (PK) – obilniny, koreňová zelenia ŠHK – UPK – UHK – ŠPK – ŠHK

28. 2. Predplodinový efekt Zostavenie osevného sledu Plodina predchádzajúca v osevnom postupe pred plodinou inou (nasledujúcouou plodinou). Svojou biológiou a agrotechnikou má vytvárať priaznivé pôdne podmienky pre plodinu nasledujúcu. Na predplodiny majú jednotlivé plodiny rôzne nároky. Niekteré jsou na ňu citlivé (pšenica), iné takmer nie (kukurica). Pôsobenie predplodiny sa dá u niektorých plodín vyrovnať hnojením. Vplyv predplodiny se viac prejavuje na horších pôdach a v horších klimatických podmienkach.

29. Zostavenie osevného sledu 3. Ekvivalencia zdrojov a spotrebiteľov uhlíka Organická hmota – rozhodujúci úrodotvorný prvok Elementárne komponenty osevných postupov a elementárna rotácia V súčasnej agronómii rozlišujeme štyri elementárne komponenty osevného postupu: 1. Ys1  Ys2 ( VRK – obilnina) 2. Ys2  Ys3 ( obilnina – okopanina) 3. Ys3  Ys2 (okopanina – obilnina) 4. Ys2  Ys1 ( obilnina – VRK) Ak jednotlivé vzťahy elementárnych komponentov ozačíme indexmi : neutrálne plodiny (0) zdroje (+) spotrebitelia (–) dostaneme základnú rovnicu, ktorá vyjadruje princíp ekvivalencie zdrojov a spotrebiteľov uhlíka (Ys1  Ys2) + (Ys2  Ys3) + (Ys3  Ys2) + (Ys2  Ys1) = (Ys1 + 0) + (0 - Ys3) +(-Ys3 + 0) +(0 + Ys1) = Ys1 – Ys3 – Ys3 + Ys1 = 2Ys1-2Ys3 = 0

30. Zostavenie osevného sledu akumulácia stabilizácia zníženie stabilizácia akumulácia atď Základná schéma zmien aktívnych povrchov v pôde pri uplatnení elementárnej rotácie Túto schému možno však aj graficky vyjadriť základnou sínusoidou

31. Zostavenie osevného sledu Na základe toho, pri súčasnom rešpektovaní princípu ekvivalencie Ys1=Ys3, dostaneme základný osevný postup, ktorý tiež nazývame elementárnou rotáciou: • Ys1 – ďatelinovina; • Ys2 – ozimná obilnina; • Ys3 – okopanina; • Ys4 – jarná obilnina s podsevom Ys1

32. Zostavenie osevného sledu 4. Voľné striedanie plodín Najčastejšie využívané, podmienené ekonomickým tlakom: ponuka – dopyt - cena

35. Úlohy: 3. zhodnoťte úroveň osevného postupu na vybraných honoch poľnohospodárskeho podniku na základe vhodnosti predplodín a ekvivalencie zdrojov a spotrebiteľov uhlíka. 4. V prípade zápornej uhlíkovej bilancie upravne osevný postup

36. Osevný postup a úrody (t/ha) TTP (tráva) nahraďte lucernou siatou (9 t/ha)

37. Postup: Zhodnotenie pozostáva z bilancie zdrojov a strát uhlíka z pôdy Zdroje uhlíka Koreňový systém Pozberové zvyšky Odumreté korene Organické hnojivá Straty uhlíka Mineralizácia Vplyv plodiny (zdroje, spotrebitelia, neutrálne)

38. Zhodnotenie štruktúry plodín v jednotlivých osevných postupoch metódou uhlíkovej bilancie Zdroje uhlíka: QR = (u.Kc) QR – množstvo uhlíka vo zvyškoch danej plodiny u - úroda hlavného produktu v t/ha Kc - koeficient množstva uhlíka vo zvyškoch plodiny v t C na 1 tonu úrody z ha Príklad kvantifikácie uhlíka z rastlinných zvyškov Plodina: ozimná pšenica s úrodou 5,12 t/ha QR = 5,12 x 0,778 = 3,98 t C/ ha

41. Celkový imput uhlíka do pôdy (QZ) je reprezentovaný súčtom uhlíka z rastlinných zvyškov (QR) a uhlíka z aplikovaných organických hnojív (QH) v t/ha/rok QZ = QR + QH (t/ha) Doplnkovým zdrojom uhlíka sú organické hnojivá. Pri ich aplikácii do pôdy v období za ktoré robíme bilanciu organickej hmoty, kvantifikujeme ich QH = DH x CH QH – imput uhlíka do pôdy z aplikovaného organického hnojiva v t C/ha DH – použitá dávka organického hnojiva v t/ha CH – koeficient prepočtu dávky organického hnojiva na množstvo uhlíka v t C na 1 t hnojiva

42. Kvantifikácia strát organického uhlíka Pôdy rozdelíme podľa kvality humusových látok a produkčného potenciálu do troch kategórií. • Vysoko produčné pôdy • Stredne produkčné pôdy • Menej produkčné pôdy Intenzita procesov mineralizácie organických látok (a s tým súvisiace straty organického uhlíka z pôdy) sú v zápornej korelácii s produkčným potenciálom pôd. Čím je produkčný potenciál nižší, tým vyššie sú straty uhlíka a naopak. Pre každú kategóriu OP sú stanovené priemerné ročné straty uhlíka v dôsledku mineralizácie v t C /ha (Cm) • Vysoko produčné pôdy – 2,81 • Stredne produkčné pôdy – 4,27 • Menej produkčné pôdy – 4,59

43. O1 – O3 = kategória I., O4 – O5 = kategória II., O6 – OT2 = kategória III.

44. Začlenenie hlavných poľných plodín do uvedených skupín znázorňuje tabuľka. Stupeň vplyvu poľných plodín na celkovú výšku strát organického uhlíka z pôdy vyjadruje koeficient Km Zdroje = inhibičné, spotrebitelia = agresívne, neutrálne = indiferentné

45. Celkové ročné straty uhlíka z pôdy predstavujú súčin hodnôt základnej straty uhlíka v danej kategórii pôd (Cm) a koeficientu plodiny (Km) podľa rovnice: Qs = Cm x Km Qs – celkové straty C v t/ha/rok Cm – výška základných strát C v príslušnej kategórii pôd t/ha/rok Km – koeficient vplyvu plodiny na výšku strát uhlíka v príslušnej skupine plodín

46. Bilancia pôdnej organickej hmoty Podstatou je porovnanie kvantifikovaných zdrojov a strát uhlíka v príslušnom roku na vybranom hone osevného postupu podľa rovnice. Bc = Qz - Qs Bc – bilancia uhlíka v t/ha/rok Po dosadení hodnôt do rovnice: • aktívna – v prípade kladnej výslednej hodnoty • deficitná – v prípade zápornej hodnoty • bezdeficitná – ak sa rovná nule Bilanciu je potrebné urobiť pre každý hon osevného postupu osobitne, najmenej za 3 – 4 predchádzajúce roky, sčítať Pri dosiahnutí deficitu uhlíka treba uvažovať o zmene osevného postupu a dodávaní organického hnojiva

47. Bc DH = CH Dávku organického hnojiva potrebnú na odstránenie deficitu uhlíka stanovíme podľa rovnice: DH – potrebná dávka organického hnojiva v tonách/ha Bc – výsledok bilancie uhlíka v t/ha CH - koeficient obsahu C v organickom hnojive Výsledok bilancie je vyjadrený v t/ha/rok Každá skupina spracujte všetky hony od roku 2000, vrátane. Slovne – číslo a vyhodnotenie + graficky

48. Výskyt sprievodných rastlinných druhov v agroekosystémoch Podľa stanov Európskej spoločnosti pre výskum burín (EWRS – European Weed Research Society) sa považuje za burinu každá rastlina, alebo vegetácia, okrem húb, ktorá prekáža cieľom a požiadavkám človeka. (Černuško, Líška, Týr, 1997 In Hunková, 2006). V bežnej poľnohospodárskej praxi sa považujú za poľné buriny všetky druhy rastlín rastúce vo väčšom množstve medzi kultúrnymi rastlinami proti vôli pestovateľa a znižujúce množstvo a kvalitu zberaných produktov. (Kohout et al., 1996) Z celosvetového hľadiska sa odhadujú straty na produkcii v dôsledku škodlivých činiteľov (buriny, choroby, škodcovia) takmer na 30 %, z toho podiel burín je takmer 10 %. (Hunková, 2006). V podmienkach Slovenska sa tento odhad pohybuje v rozsahu 12 – 18 %, čo každoročne predstavuje straty na úrodách a ich kvalite okolo 1,0 - 1,5 miliardy korún. (Černuško, 2007).

49. Hodnotenie výskytu sprievodných rastlinných druhov v agroekosystémoch Fytocenologický zápis agrofytocenóz z m2 Stanovenie stupňa zaburinenosti: • ojedinelé zaburinenie (1-4 rastliny na m2) • slabý stupeň zaburinenia (2-20 rastlín na m2) • stredný stupeň zaburinenia (5-50 rastlín na m2) • silný stupeň zaburinenosti ( nad 50, resp. 100 rastlín na m2)

50. Hospodársky význam – škodlivosť burín sa stanovuje podľa konkurenčného vzťahu medzi burinami a pestovanou plodinou – prahom škodlivosti, t.j., aký počet burín na m2, resp. aká pokryvnosť burín preukazne znižuje úrody pestovanej plodiny. I keď tieto vzťahy medzi burinami a pestovanými rastlinami nie sú jednoznačné, stanovili sa v odbornej literatúre 3 skupiny burín z hľadiska hospodárskeho významu (škodlivosti): Kategórie škodlivosti: 1. Veľmi nebezpečné buriny (+++) 2. Menej nebezpečné (príležitostné) buriny (++) 3. Málo významné (zanedbateľné) buriny (+) +++ Do tejto skupiny patria obvykle vzrastlé druhy burín, s mohutnejšou koreňovou sústavou, rastliny s rýchlym vývinom a pre pestovanú plodinu znamenajú silnú konkurenciu už pri malom počte na jednotke plochy. ++ Patria sem buriny menšieho vzrastu a pri normálnej zaburinenosti, v dobre zapojenom poraste neznamenajú pre pestovanú plodinu vážne nebezpečenstvo. + Do tejto skupiny patria buriny útleho vzrastu, spravidla sú v prízemnej vrstve porastu a málo sa premnožujú.