UNIVERZA V LJUBLJANI
BIOTEHNIŠKA FAKULTETA
ODDELEK ZA AGRONOMIJO
Anže TURK
SPREMEMBE LASTNOSTI TAL PRI OHRANITVENI
OBDELAVI TAL
DIPLOMSKO DELO
Univerzitetni študij – 1. stopnja
ODDELEK ZA AGRONOMIJO
Anže TURK
SPREMEMBE LASTNOSTI TAL PRI OHRANITVENI OBDELAVI TAL
DIPLOMSKO DELO Univerzitetni študij – 1. stopnja
CONSERVATION TILLAGE – IMPACT ON SOIL
B. SC. THESIS
Academic Study Programmes
II
II
Diplomsko delo je zaključek univerzitetnega študijskega programa prve stopnje Kmetijstvo – agronomija. Delo je bilo opravljeno na Katedri za pedologijo in varstvo okolja.
Študijska komisija Oddelka za agronomijo je za mentorja diplomskega dela imenovala doc. dr. Marka Zupana.
Komisija za oceno in zagovor:
Predsednik: prof. dr. Metka HUDINA
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo Član: prof. dr. Marko ZUPAN
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo Član: prof. dr. Marjetka SUHADOLC
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo
III
III
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ŠD Du1
DK UDK 631.51.011:631.4(043.2)
KG ohranitvena obdelava tal, lastnosti tal,pridelek poljščin AV TURK, Anže
SA ZUPAN, Marko (mentor)
KZ SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101
ZA Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, univerzitetni študijski program prve stopnje Kmetijstvo – agronomija
LI 2019
IN SPREMEBE LASTNOSTI TAL PRI OHRANITVENI OBDELAVI TAL TD diplomsko delo (univerzitetni študij – 1. stopnja)
OP VI, 21 str., 9 pregl., 11 sl., 30 vir. IJ sl
JI sl/en
AI Diplomsko delo obsega oceno vpliva ohranitvene obdelave tal na morfološke, kemijske in biološke lastnosti tal. Ohranitvena obdelava tal predstavlja alternativen način primarne obdelave tal konvencionalni obdelavi s plugom. Tehnologija naj bi prinašala prednosti v obliki manjšega poseganja v tla in večje pokritosti njivske površine z rastlinskimi ostanki (vsaj 30 %). Ohranitvena obdelava pomeni tudi zmanjšanje porabe energije, potrebne za obdelavo tal, manjša je motnja za organizme v tleh, spremeni se sposobnost tal za zadrževanje vode in nihanje temperature. Prednosti, ki jih prinaša ohranitvena obdelava tal, predstavljajo za rastline manjši stres, zato pričakujemo stabilnejše pridelke. Diplomsko delo je pregled literature, v kateri je raziskan vpliv ohranitvene obdelave tal po svetu, in sinteza rezultatov raziskave na poskusnem polju v severovzhodni Sloveniji (Moškanjci). Ugotavljamo, da je prehod na ohranitveno obliko nadgradnja negativnega vpliva kmetijstva na okolje, za uspešne rezultate pa potrebujemo novo znanje. Večji pomen pridobijo širok kolobar, zatiranje plevelov in termini setve. Pri pravilnem izvajanju agrotehničnih ukrepov pridelamo z manjšo porabo energentov enake pridelke. Za doseganje pozitivnih želenih sprememb rodovitnosti tal, ki jih prinaša ohranitvena obdelava tal, je potrebno časovno obdobje, daljše od desetih let.
IV
IV
KEY WORDS DOCUMENTATION ND Du1
DC UDC 631.51.011:631.4(043.2)
CX conservation tillage, soil properties, crop yield AU TURK, Anže
AA ZUPAN, Marko (supervisor)
PP SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101
PB University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Agronomy, Academic Study Programme in Agriculture - Agronomy
PY 2019
TI CONSERVATION TILLAGE – IMPACT ON SOIL DT B. Sc. Thesis (Academic Study Programmes)
NO VI, 21 p., 9 tab., 11 fig., 30 ref.
LA sl AL sl/en
AB This diploma project reviews impact of conservation tillage on soil physical, chemical and biological properties. Conservation tillage is an alternative to conventional tillage with plough. Main trait of this form of tillage is less soil disturbance and ground covered with plant residues (30 % or more) after planting. With conservation tillage we reduce fuel consumption, disturbance of organisms is lower, soil water retaining ability changes and the daily soil temperature amplitude is decreased. Benefits of conservation tillage lead to smaller stress for crops, which is later resemble in sustainable yield. In the first part of diploma project changes on soil properties after conservation tillage are reviewed and in the second part a review of data collected from test plots in northeast Slovenia (Moškanjci) is presented. The conclusion of diploma indicates that conservation tillage represents a part of sustainable agriculture but should be implemented slowly. New technology require new knowledge. More attention should be dedicated to crop rotation, weed control and planting dates. When conservation tillage is carried out correctly, same yields with lower fuel consumption are achived, in comparison to conventional tillage. To get all improved properties for soil, conservation tillage should be implemented constantly more than a decade.
V
V
KAZALO VSEBINE
Str.
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA III
KEY WORDS DOCUMENTATION IV
KAZALO VSEBINE V
KAZALO PREGLEDNIC IN SLIK VI
1 UVOD 1
2 NAMEN NALOGE 1
3 OHRANITVENA OBDELAVA TAL 2
4 VPLIV OHRANITVENE OBDELAVE TAL NA LASTNOSTI TAL 3
4.1 VPLIV NA MORFOLOŠKE LASTNOSTI TAL 3
4.2 VPLIV NA KEMIJSKE LASTNOSTI TAL 4
4.3 VPLIV NA BIOLOŠKE LASTNOSTI TAL 5
4.4 OHRANITVENA OBDELAVA TAL IN PRIDELEK 5
5 POSKUS V SLOVENIJI 6
5.1 IZVEDBA POSKUSA 6
5.2 DOLOČANJE LASTNOSTI TAL 7
5.2.1 Določanje lastnosti profila tal na zemljišču Mamino 7 5.2.2 Določanje lastnosti profila tal na zemljišču Kumrovo 8 5.3 SPREMEMBA LASTNOSTI TAL POD RAZLIČNIMI SISTEMI
OBDELAVE TAL 10
5.3.1 Morfološke spremembe 10
5.3.2 Določanje strižne trdnosti tal 13
5.3.3 Spremembe kemijskih lastnosti tal 15
5.4 PRIDELKI NA POLJIH POD RAZLIČNIMI SISTEMI OBDELAVE TAL 18
6 SKLEPI 19
VI
VI
KAZALO PREGLEDNIC
Str. Preglednica 1: Vpliv obdelave tal na njihove kemijske lastnosti po žetvi koruze za zrnje
(Busari in Salako, 2013) 4
Preglednica 2: Opis horizontov na zemljišču Moškanjci – Mamino (Zupan, 2019) 8 Preglednica 3: Opis horizontov na zemljišču Mezgovci – Kumrovo (Zupan, 2019) 9 Preglednica 4: Primerjava morfoloških lastnosti tal na zemljišču Moškanjci – Mamino
(ICPVO, 2019) 11
Preglednica 5: Primerjava morfoloških lastnosti tal na zemljišču Mezgovci – Kumrovo
(ICPVO, 2019) 12
Preglednica 6: Primerjava kemijskih lastnosti tal na zemljišču Moškanjci – Mamino
(ICPVO, 2019) 16
Preglednica 7: Primerjava kemijskih lastnosti tal na zemljišču Mezgovci – Kumrovo
(ICPVO, 2019) 17
Preglednica 8: Pridelki suhega zrnja za posamezna leta na poskusnem polju
Moškanjci – Mamino za konvencionalno in ohranitveno obdelana tla (ICPVO, 2019) 18 Preglednica 9: Pridelki suhega zrnja za posamezna leta na poskusnem polju
Mezgovci – Kumrovo za konvencionalno in ohranitveno obdelana tla (ICPVO, 2019) 18
KAZALO SLIK
Str. Slika 1: Stroj za ohranitveno obdelavo tal Evers (foto: Mihelič, 2012) 2 Slika 2: Sejalnica za setev v sistemu no-till oziroma v neobdelana tla (foto: Mihelič, 2012) 3 Slika 3: Vpliv obdelave tal na maso korenin koruze (Busari in Salako, 2012) 6 Slika 4: Lokacija zemljišč, kjer je potekal poskus (foto: Zupan, 2011) 7 Slika 5: Izkop profila v Moškanjcih (foto: Zupan, 2011) 7 Slika 6: Horizonti profila tal na zemljišču Moškanjci – Mamino (foto: Zupan, 2011) 8 Slika 7: Opis horizontov na zemljišču Mezgovci – Kumrovo (foto: Zupan, 2011) 10 Slika 8: Prikaz zbijanja tal na kolesnicah v konvencionalno (levo) in plitvo
kompostirno (desno) obdelanih tleh (foto: Mihelič, 2013) 13 Slika 9: Strižna trdnost, izmerjena na poskusnem polju Moškanjci – Mamino; levo je
prikazana trdnost tal pod konvencionalno obdelanimi tlemi, desno pa pod plitvo
kompostirno obdelanimi tlemi (ICPVO, 2019) 14
Slika 10: Strižna trdnost, izmerjena na poskusnem polju Moškanjci – Kumrovo; levo je prikazana trdnost tal pod konvencionalno obdelanimi tlemi, desno pa pod ohranitveno
obdelanimi tlemi (ICPVO, 2019) 14
1
1 UVOD
V zadnjih letih se močno povečuje skrb za stabilno samooskrbo s hrano. V iskanju večje varnosti oskrbe s hrano se iščejo možne rešitve tudi na področju izboljšanih oblik obdelave tal. Nove oblike bi bile preprostejše za uporabo, omogočale bi pridelavo stabilnejših pridelkov, zmanjšala bi se poraba energentov in onesnaževanje okolja (Corsi in sod., 2012).
Obdelava tal je definirana kot vsak mehanski poseg v tla za namene pridelave kulturnih rastlin. Njen namen je izboljšati sposobnost tal za zadrževanje vode, zvišati temperaturo med kalitvijo in zmanjšati evaporacijo. To nam pove, da obdelava izboljšuje tla z namenom pridelave kulturnih rastlin, sočasno pa s poseganjem v pedosfero lahko spreminja podnebje. Z večanjem svetovne populacije se povečuje potreba po večji količini hrane, posledično se pojavi potreba po novih, večjih površinah, namenjenih za pridelavo hrane, na katerih si želimo večje hektarske pridelke. Vsako večanje pridelkov z namenom pokrivanja novih potreb po hrani mora biti usklajeno z načeli minimalne degradacije tal in trajnostnega kmetovanja. Ohranitvena obdelava tal v kombinaciji s širokim kolobarjem in pravilnim izvajanjem ostalih agrotehničnih ukrepov predstavlja del rešitve pri doseganju trajnostne pridelave hrane. To nam pove, da je ohranitvena obdelava tal del ohranitvenega kmetovanja (Corsi in sod., 2012).
Corsi in sod. (2012) definirajo ohranitveno kmetijstvo kot metode kmetijske prakse za izboljšano in trajnostno kmetovanje, povečanje zaslužka v kmetijstvu in izboljšano varnost hrane. Kot glavna načela ohranitvenega kmetovanja opisujejo prekritost tal v vseh mesecih leta, njihovo minimalno obdelavo in širok kolobar. Po ameriški organzaciji za ohranitveno obdelavo tal CTIC (2004) je ohranitvena obdelava tal vsaka obdelava tal, pri kateri je njihova pokritost po setvi vsaj 30 %. Glavni namen tega je zmanjšana vodna erozija. Lal (1989) opisuje, da se pri prehodu s konvencionalne na ohranitveno obdelavo tal izboljša struktura tal, poveča se vsebnost organskega ogljika v njih, izboljša se zadrževalna sposobnost za vodo, znižajo se dnevne temperaturne amplitude in izboljšana je puferska sposobnost za onesnažila. Rastlinski ostanki, ki ostajajo pri ohranitveni obdelavi na površju, so pomembna komponenta rodovitnosti. Tla zaščitijo pred neposrednimi udarci deževnih kapelj in sončno svetlobo, z razkrojem pa se spremenijo v organsko snov v tleh. Obraten učinek dosežemo z nepravilnim rokovanjem (odnos s površine, sežiganje ali podoravanje), s katerim pospešimo erozijo. Posledično zmanjšamo rodovitnost tal in prispevamo k onesnaženju okolja. Ohranitveni način obdelave tal je zato smiselno izvajati v večjem obsegu.
2 NAMEN NALOGE
Uporaba tehnologije ohranitvene obdelave tal je v svetu že močno razvita, v Sloveniji pa se izvaja le na manjšem deležu površin. V Sloveniji se srečujemo s tlemi različnih bonitet, na katere močno vpliva krajevno podnebje. Cilj diplomske naloge je raziskati vpliv ohranitvene obdelave na lastnosti različnih tipov tal v Sloveniji. Ugotoviti želimo, kako se parametri rodovitnosti tal spreminjajo z uporabo novih sistemov obdelave in v kolikšni meri se sprememba rodovitnosti tal odrazi na količini pridelka. Diplomska naloga naj bi bila orientacijski vir informacije kmetijskemu gospodarstvu, ki prehaja na drugačno obliko obdelave tal.
2
3 OHRANITVENA OBDELAVA TAL
Obdelava tal so postopki, katerih namen je pripraviti primerne razmere v tleh za optimalen razvoj kmetijskih rastlin, da bi dale velik in zanesljiv pridelek. Osnovna procesa obdelave tal sta rahljanje in drobljenje zemlje, s čimer jo dobro prezračimo, kar pomeni, da je v tleh več kisika, ki spodbuja mikroorganizme k intenzivnejšemu delovanju in razmnoževanju. Velika mikrobna aktivnost je pogoj za sproščanje hranil iz zalog v rastlinam dostopnih oblikah. Prav tako z rahljanjem povečujemo kapaciteto tal za vodo in sposobnost vpijanja padavinske vode (infiltracija) ter mehansko uničujemo plevele na površju (Mrhar, 2002).
Postopki ohranitvene obdelave tal so bolj sonaravni. Uporabljajo se orodja, ki tla le delno premešajo, zemlje pa ne obrnejo popolnoma, vendar načeloma dajejo enake učinke – zemljo rahljajo in drobijo. Pri ohranitveni obdelavi je površina pokrita z najmanj 30 % rastlinskih ostankov (Triplett in Dick, 2008).
Slika 1: Stroj za ohranitveno obdelavo tal Evers (foto: Mihelič, 2012)
Ohranitveni tip obdelave sestavljajo štirje podsistemi in njihove kombinacije. Njihova imena so večinoma v angleškem jeziku, saj so bili razviti v ZDA.
Podsistemi in njihove značilnosti (Mrhar, 2002):
– ''No-till'' oz. setev v neobdelana tla: Po spravilu predhodne poljščine in pred setvijo nove ni posegov v tla, seje pa se v 1–3 cm široke brazdice, ki jih naredi posebna sejalnica. Je najmanjši poseg v tla, edino motnjo ustvarimo s sejalnico med setvijo.
– ''Strip till'' oz. setev v pasove obdelanih tal. V tla prav tako ne posegamo po spravilu predhodne kulture. Istočasno jih z novo setvijo obdelamo le v pasovih, kjer poteka setvena cev.
– ''Mulch till'' oz. setev v plitva in široko obdelana tla: Tla v presledku med kulturami pustimo neobdelana, obdelamo pa jih le neposredno pred novo setvijo.
3
– ''Ridge till'' oz. setev koruze, soje in podobnih poljščin na trajno oblikovane grebene, ki so dvignjeni nad okoliško zemljišče. Obdelava takih zemljišč obsega le okopavanje in popravilo grebenov.
Slika 2: Sejalnica za setev v sistemu no-till oziroma v neobdelana tla (foto: Mihelič, 2012)
4 VPLIV OHRANITVENE OBDELAVE TAL NA LASTNOSTI TAL
Obdelava tal vpliva na fiziološke, kemijske in biološke lastnosti tal, pa tudi na okolje z erozijo in onesnaženjem podtalnice (Bhatt in Khera, 2006).
4.1 VPLIV NA MORFOLOŠKE LASTNOSTI TAL
Vpliv različnih oblik ohranitvene obdelave tal na tla je različen. Sistem no-till je sistem setve v neobdelana tla, zato so najbolj prekrita z rastlinskimi ostanki skozi leto. Spremembe v njih so hitro opazne predvsem v najvišjem talnem horizontu. Tla v tem sistemu obdelave imajo boljše fizikalne lastnosti kot konvencionalno obdelana tla. V tleh se izboljša hidravlična prevodnost, saj ne prekinjamo poti por in pretoka vode po večjih porah navzdol. V zgornjih slojih se ustvarijo stabilni agregati, zato sta poroznost in nosilnost tal boljši. Rastlinski ostanki ostajajo v zgornjem horizontu, kar prispeva k nemoteni razgradnji. Zaradi pokritosti tal se hkrati zmanjšata njihova evaporacija in erozija. Največje spremembe po setvi v neobdelana tla so opazne na odcednih, srednje težkih tleh z nizko vsebnostjo humusa. Izboljšanje lastnosti tal se doseže po kontinuirani uporabi sistema 37–40 let (Lal in sod., 2007).
Tla v sistemu no-till so sposobna zadržati več vode kot konvencionalno obdelana tla. To naj bi bila posledica povečanja števila por zaradi večjega delovanja deževnikov in ostalih talnih organizmov, obstoječe pore pa se bolje ohranjajo zaradi manj intenzivnega poseganja v tla. Največjo spremembo je mogoče opaziti v zgornjih 10 cm tal, kjer naj bi se kapaciteta za zadrževanje vode povečala do 25 %. Več vlage na globinah rasti korenin pomeni manjši stres za rastline v sušnem obdobju leta (Su in sod., 2007).
4
Stopnja evaporacije iz tal je pogojena z več dejavniki. Pri ohranitveni obdelavi tal imamo na površini več rastlinskih ostankov in večjo vsebnost vlage v zgornjem delu, zato se tla manj segrevajo, kar pomeni manjše izhlapevanje. Z merjenjem evaporacije iz tal so ugotovili, da več vode izhlapi na ohranitveno obdelanih tleh. To pripisujejo večji zalogi vode v njih, saj so ohranitveno obdelana tla med letom sposobna zadržati več padavinskih voda. Pri konvencionalni obdelavi veliko vode izgubimo z obračanjem vlažnih delov na površje. Izguba zaloge vode iz nižjih horizontov predstavlja večjo nevarnost za sušni stres rastlin v rastni dobi. Z uporabo tehnike stabilnih izotopov vode so ugotovili, da jih je več iz večjih globin bližje površju tal na konvencionalno obdelanih tleh. To nakazuje večje izhlapevanje pri konvencionalni obdelavi (Busari in sod., 2013).
4.2 VPLIV NA KEMIJSKE LASTNOSTI TAL
Obdelava tal vpliva na vrednost pH, vsebnost organskega ogljika, kationsko izmenjevalno kapaciteto in količino skupnega dušika v tleh. Parametri kemijskih lastnosti tal so ugodnejši pri ohranitveni obdelavi tal, razlika se pojavi predvsem pri višji vsebnosti organskega ogljika v njihovem zgornjem delu. Zaradi tega se zmanjšajo izgube dušika, saj se dušikove spojine lažje vežejo na ogljikove spojine. V konvencionalno obdelanih tleh v tednih po obdelavi prihaja do hitrejše mineralizacije, spojine organskega ogljika in dušika se lažje izpirajo, zato so vsebnosti v tleh nižje (Lal, 1989).
Obdelava tal vpliva na vrednost pH, ki je eden pomembnejših dejavnikov rodovitnosti. V vzporednih poskusih se je izkazalo, da je pH nižji v obdelanih tleh s sistemom no-till. Nižja vrednost pH naj bi bila posledica akumulacije organske snovi v zgornjem delu, kar povzroči povečano koncentracijo elektrolitov in nižjo vrednost pH (Rahman in sod., 2008). Obratni rezultati so se pojavili v raziskavi (Cookson in sod., 2008), kjer so s poskusi v vzhodni Avstraliji dokazali, da so imela intenzivneje obdelana tla nižjo vrednost pH v primerjavi z ohranitveno obdelanimi tlemi. Tako lahko sklepamo, da obdelava tal ne vpliva neposredno na vrednost pH, povezana pa je s podnebnimi razmerami, tipom tal in izvajanjem agrotehničnih ukrepov (Busari in sod., 2015).
Preglednica 1: Vpliv obdelave tal na njihove kemijske lastnosti po žetvi koruze za zrnje (Busari in Salako, 2013)
Leto 2008 2009
Vrsta pH OC TN Avail. P ECEC pH OC TN Avail. P ECEC
obdelave (H2O) (g kg–1) (g kg–1) (mg kg–1) (cmol kg–1) (H2O) (g kg–1) (g kg–1) (mg kg–1) (cmol kg–1)
CT 6,0 16,50 1,38 26,64 6,31 6,69 2,79 0,32 65,59 8,05 MT 6,2 19,80 1,52 24,33 6,24 6,79 4,59 0,55 40,47 8,51 ZT 6,1 21,,20 1,58 33,28 736 6,64 5,00 0,53 61,13 9,39 LSD (P r0,05) 0,05 2,20 ns 7,13 0,49 0,04 0,44 0,08 13,25 0,79
OC¼ organski ogljik; TN¼ skupni dušik; Avail. P ¼ dostopni fosfor; ECEC¼ kationska izmenjevalna kapaciteta; ZT¼ sistem brez obdelave tal; MT¼ minimalna obdelava; CT¼ konvencionalna obdelava; LSD odstopanja; ns¼ zanemarljiva vrednost.
Busari in Salako (2013) sta v raziskavi ugotovila, da naj bi obdelana tla v sistemu no-till po koncu prvega leta imela višji pH kot konvencionalno obdelana tla, v naslednjih letih pa je izmerjeni pH nižji kot pri konvencionalno obdelanih tleh. Kljub temu sta bili koncentracija
5
organskega ogljika in kationska izmenjalna kapaciteta višji. Del poskusa je bila tudi minimalna obdelava tal, pri kateri so izmerili najboljše rezultate. Vrednosti pH in organskega ogljika so bile višje v primerjavi s konvencionalno obdelanimi tlemi. To nakazuje, da manjše poseganje v tla pripomore k njihovim boljšim kemijskim lastnostim.
4.3 VPLIV NA BIOLOŠKE LASTNOSTI TAL
Obdelava tal vpliva na količino skupnega organskega ogljika v tleh (Doran, 1980). Količina organske snovi v njih je v tesni povezavi z aktivnostjo talne favne. Deževniki kot predstavniki makrofavne so kazalnik dejavnosti talne favne. S svojim delovanjem izboljšujejo njihovo zračnost in infiltracijsko sposobnost. Tla, ki na volumenski enoti vsebujejo več talnih organizmov, uvrščamo med morfološko in kemijsko stabilnejša, zato je večja prisotnost organizmov v njih zaželena (Rasmussen, 1999). Po šestih letih preizkušanja različnih oblik obdelave se je pod manj intenzivno obdelanimi tlemi povečalo število deževnikov. Ohranitvena obdelava je tako eden od ukrepov, ki pripomore k izboljšanju bioloških lastnosti tal (Anderson, 1987).
4.4 OHRANITVENA OBDELAVA TAL IN PRIDELEK
Obdelava tal vpliva na razrast korenin, izrabo vode in hranil iz njih. Posledično vpliva na količino in kakovost pridelka (Davis, 1994). V tleh s sistemoma no-till in minimalne obdelave tal se večja gostota korenin pojavi v območju najvišjega horizonta. V nižjih horizontih se v prvih letih po prehodu na nov sistem obdelave zaradi večje zbitosti korenine težje razvijajo (Martinez in sod., 2008). V raziskavi iz Kanade poročajo o 22 % povečanju mase korenin, ko so tla daljše obdobje v sistemu obdelave no-till. Razlogi za povečanje mase so razpoke, kanali deževnikov in več biopor, ki se tvorijo zaradi manj intenzivne obdelave (Malhi in Lemke, 2007). Busari in Salako (2012) sta v prvem letu poskusa ugotovila, da ni bilo večjih razlik v prekoreninjenosti koruze, sejane v konvencionalno obdelana in neobdelana tla. Razlika se je pojavila pri koruzi, sejani v minimalno obdelana tal, kjer je bila razrast korenin večja. V drugem letu je bila 12 tednov po sajenju razrast korenin večja pri koruzi na konvencionalno in minimalno obdelanih tleh. Pri koruzi v sistemu no-till je bila razrast slabša. Počasnejšo in šibkejšo rast korenin pripisujeta večji zbitosti nižjih slojev, v katerih se korenine počasneje prebijajo v nižje sloje. Konvencionalna obdelava tal z največjo stopnjo rahljanja naj bi omogočala najhitrejšo razrast korenin. Minimalna obdelava tal se je kljub manj intenzivnemu rahljanju izkazala kot boljša, razrast korenin je bila večja. Pri minimalni obdelavi se razrahlja skorja, ustvarjena na površju, ne posegamo pa v nižje horizonte. Tako ne rušimo ravnovesja strukture tal kot pri konvencionalni obdelavi. Tla v sistemu minimalne obdelave so bolj nosilna in kljub temu omogočajo dobro razrast korenin. Masa korenin, ki jo rastlina tvori v rastni dobi, je neposredno povezana s pridelkom kulturne rastline. Pri večji masi pričakujemo večji pridelek (Busari in Salako, 2015).
Na uspešnost izboljšanja rodovitnosti tal z ohranitveno obdelavo močno vplivajo vremenske razmere v rastni dobi. Kot način prilagajanja spreminjanju podnebja in višjim letnim temperaturam je priporočeno izvajanje sistema ohranitvene obdelave tal. V Kazahstanu leta 2012 poročajo o suši in visokih letnih temperaturah. Na površinah iz sistema no-till je bila sposobnost zadrževanja vode za rastline boljša. Manjši stres za rastline je prispeval k boljši rasti pšenice, pridelki so bili večji kot na konvencionalno obdelanih tleh (FAO, 2012). Na Norveškem v sušnih letih beležijo večje pridelke v sistemih obdelave no-till, tla so sposobna
6
zadržati več vlage, v vlažnih letih pa se kot boljši izkaže konvencionalni način obdelave (Riley in sod., 1994). V sistemu minimalne obdelave je pridelek koruze bolj konstanten kot v sistemu no-till in konvencionalne obdelave. Slabost prvega je slabša razrast korenin, drugega pa porušena struktura tal s sesedanjem in slabša zmožnost zadrževanja vlage (Busari in Salako, 2013).
Slika 3: Vpliv obdelave tal na maso korenin koruze (Busari in Salako, 2012)
CT – konvencionalna obdelava tal, MT – minimalna obdelava tal, ZT – setev brez obdelave tal
5 POSKUS V SLOVENIJI
5.1 IZVEDBA POSKUSA
V letu 2011 se je v Sloveniji v dolini reke Pesnice pod okriljem Centra za pedologijo in varstvo okolja Biotehniške fakultete v Ljubljani začel poskus izvajanja ohranitvene obdelave tal. Izvedli so ga na kmetijah Majerič in Korošec v vaseh Moškanjci in Mezgovci, kjer so se odločili za opustitev konvencionalne obdelave s plugom in prešli na ohranitveno obdelavo (Zupan, 2019). Pred začetkom poskusa, ki je bil zastavljen na dveh parcelah, so izkopali in opisali talna profila ter tako pridobili osnovno informacijo o tleh, na katere je obdelava vplivala v naslednjih letih. Njivi so v začetku razdelili na dva dela. Na eni polovici so še naprej obdelovali tla konvencionalno s plugom, na drugi pa so začeli uporabljati orodja za plitvo kompostirno (ohranitveno) obdelavo, imenovana Evers. Vsako leto so beležili količino pridelka in analizirali tla. V letu 2019 so ponovno izkopali in analizirali talne profile, iz katerih je bilo mogoče razbrati spremembe lastnosti tal (Zupan, 2019).
7
Slika 4: Lokacija zemljišč, kjer je potekal poskus (foto: Zupan, 2011)
5.2 DOLOČANJE LASTNOSTI TAL
Leta 2011 so strojno izkopali pedološki profil tal na obeh zemljiščih, vključenih v poskus. Na terenu so bili določeni horizonti tal. Vsakemu so bili določeni globina, struktura, konsistenca, barva, organska snov, vlaga, prekoreninjenost, delež skeleta in delež novotvorb. Z vsakega horizonta so vzeli vzorec, iz katerega so v laboratoriju Infrastrukturnega centra za pedologijo in varstvo okolja na Biotehniški fakulteti določili še teksturo, vrednost pH, delež organske snovi, razmerje C/N ter količino rastlinam dostopnega fosforja in kalija (Zupan, 2019).
Slika 5: Izkop profila v Moškanjcih (foto: Zupan, 2011)
5.2.1 Določanje lastnosti profila tal na zemljišču Mamino
Če tla vsebujejo 15–25 % gline, sodijo med srednje težka tla. Minimalna priporočena vsebnost organske snovi v takšnih tleh je 2,0 %. Če tla vsebujejo 4–7 % organske snovi, je optimalen pH okoli 5,5 (Mihelič in sod., 2010). Tla globine 50–70 cm in avtomorfnega nastanka sodijo med srednje globoka tla (Prus in sod., 2015). Tla na poskusnem polju Mamino torej sodijo med srednje težka, plitva do srednje globoka distrična rjava tla. So skeletna, saj vsebujejo 5–15 %
8
skeleta (Prus in sod., 2015). Vrednost pH in količina organske snovi v horizontu Ap, kjer je razrast korenin največja, sta v bližini optimalnega območja. To nakazuje dobro rodovitnost tal (preglednica 2).
Slika 6: Horizonti profila tal na zemljišču Moškanjci – Mamino (foto: Zupan, 2011) Preglednica 2: Opis horizontov na zemljišču Moškanjci – Mamino (Zupan, 2019)
Horizonti Lastnosti, določene na terenu Lastnosti, določene v laboratoriju
Horizont Ap (0–20 cm) lahko drobljive konsistence, oreškasta
struktura, ilovnata tekstura, humozen, dobro prekoreninjen, 10 vol.% skeleta (prod velikosti ~ 3 cm) pH = 6,0 organska snov = 3,5 % vsebnost gline = 21,9 % P2O5 = 9,3 mg/100g tal K2O = 19,9 mg/100 g tal
Horizont Bv (20–41 cm) drobljive konsistence, poliedrična
struktura, ilovnata tekstura, srednje humozen, redko prekoreninjen, 20 vol.% skeleta (prod velikosti ~ 5 cm)
pH = 4,9
organska snov = 1,8 % vsebnost gline = 25,0 %
P2O5 = 2,3 mg/100g tal
K2O = 10,3 mg/100 g tal
Horizont BvC (41–62 cm) zelo drobljive konsistence, slabo izražena
poliedrična struktura, ilovnata do peščeno ilovnata tekstura, mineralen, redko koreninjen, 80 vol. % skeleta (prod velikosti ~ 3 cm) pH = 5,2 organska snov = 0,8 % vsebnost gline = 19,5 % P2O5 = 5,7 mg/100g tal K2O = 5,8 mg/100 g tal
Horizont C1 (62–82 cm) prevladuje (85–90 vol.%) nekarbonaten
prod velikosti 2–5 cm, mineralen, redko prekoreninjen
ni podatkov
5.2.2 Določanje lastnosti profila tal na zemljišču Kumrovo
Tla na zemljišču Kumrovo so oglejena. Vsebujejo znake zastajajoče podzemne vode, ki se kaže v marmoracijah horizonta G (Zupan, 2019). Struktura tal v najvišjem horizontu Ap1 je grudičasta, v horizontu Ap2 pa preide v oreškasto. Grudičasta struktura je zaželena na njivskih površinah, saj zaradi številnih praznin med posameznimi talnimi delci omogoča razraščanje
9
korenin, olajšuje kroženje vode in zraka ter ugodno vpliva na delovanje koristnih organizmov (Zupan, 2019). Teksturno so tla težka, saj vsebujejo nad 25 % gline. Težja tla morajo vsebovati več organske snovi. V njih naj bi bilo 10 % organske snovi glede na delež gline (Mihelič in sod., 2010). Ker vsebujejo 53,6 % gline, bi morala vsebovati vsaj 5,36 % organske snovi. V horizontih Ap1 in Ap2 vsebujejo v povprečju 5,16 % organske snovi, to pomeni, da potencial rodovitnosti ni dosežen. Če bi vsebovala več organske snovi, bi bila lažja za obdelavo. Optimalen pH na težkih tleh je 6,5 (Mihelič in sod., 2010). Povprečna vrednost pH do globine 25 cm je 5,15. Tla so preveč zakisana, zato bi bilo treba izvajati ukrepe za zvišanje vrednosti pH.
Preglednica 3: Opis horizontov na zemljišču Mezgovci – Kumrovo (Zupan, 2019)
Horizonti Lastnosti, določene na terenu Lastnosti, določene v laboratoriju
Horizont Ap1 (0–8 cm) lahko drobljive konsistence, drobno
grudičasta struktura, ilovnata tekstura, humozen, srednja prekoreninjenost, posamezni prodniki (prod velikosti ~ 1 cm)
pH = 5,9
organska snov = 5,5 % vsebnost gline = 53,6 %
P2O5 = 2,8 mg/100g tal
K2O = 14,9 mg/100 g tal
Horizont Ap2 (8–25 cm) drobljive konsistence, oreškasta
struktura, ilovnata tekstura, dobro humozen, redka prekoreninjenost, skelet ni prisoten pH = 4,8 organska snov = 5,0 % vsebnost gline = 54,2 % P2O5 = 2,2 mg/100g tal K2O = 10,8 mg/100 g tal
Horizont AGo (25–45 cm) drobljive konsistence, prizmatična
struktura, ilovnata do glinasta tekstura, mineralen, posamezne korenine, kontinuirane marmoracije, glinaste prevleke in konkrecije
pH = 5,5
organska snov = 2,1 % vsebnost gline = 54,4 %
P2O5 = 1,8 mg/100g tal
K2O = 9,6 mg/100 g tal
Horizont GoGr (45–67 cm) težko drobljive konsistence,
prizmatična struktura, glinasto ilovnata tekstura, mineralen, posamezne korenine, kontinuirane marmoracije, glinaste prevleke
pH = 6,0
organska snov = 1,2 % vsebnost gline = 55,2 %
P2O5 = 0,3 mg/100g tal
K2O = 9,6 mg/100 g tal
Horizont Gr (67–87 cm) gost, drobljiv, prizmatična struktura,
glinasto ilovnata tekstura, mineralen,
posamezne korenine, veliko
konkrecij in glinastih prevlek
pH = 6,1
vsebnost gline = 56,0 %
P2O5 = 0,2 mg/100g tal
K2O = 12,7 mg/100 g tal
Horizont C1 (87–97 cm) peščeno glinast nanos, pretežno
anaerobni pogoji, do 5 vol.% (velikost prodnikov ~ 1 cm)
pH = 6,1
P2O5 = 0,3 mg/100g tal
10
Slika 7: Opis horizontov na zemljišču Mezgovci – Kumrovo (foto: Zupan, 2011)
5.3 SPREMEMBA LASTNOSTI TAL POD RAZLIČNIMI SISTEMI OBDELAVE TAL V letu 2019 sta bila ponovno izkopana vzorca tal (v februarju in marcu). Orani del zemljišča je bil slepi vzorec, tla, obdelana s strojem Evers, pa so predstavljala ohranitveno obdelavo oziroma plitvo kompostirno obdelavo. Na preseku izkopa profila so bile ovrednotene lastnosti tal in vzeti vzorci, ki so bili analizirani v laboratoriju (Zupan, 2019).
5.3.1 Morfološke spremembe
Med izkopanima profiloma na zemljišču Moškanjci – Mamino se je pojavila razlika (preglednica 4). V tleh, kjer je potekala konvencionalna obdelava s plugom, se je horizont Ap poglobil z globine 20 cm do globine 32 cm. To je najverjetneje posledica večje globine oranja (Mihelič, 2019). Tla so lahke drobljive konsistence, na globini 32 cm naletimo na plazino, ki predstavlja oviro pri razvoju korenin rastlin. Na tleh pod plitvo kompostirno obdelavo pa se je v zgornjem delu ustvaril humozen horizont A1 (do globine 12 cm), ki je bolj prekoreninjen v primerjavi s horizonti pod oranimi tlemi. Na globini 12 cm se pojavi horizont A2, ki je strukturno podoben horizontu A1, razlikuje se v manjši humoznosti in večjem deležu skeleta. Opazimo lahko, da je na površju manj skeleta pri ohranitveni obdelavi tal. To je najverjetneje posledica manjšega mešanja spodnjih in zgornjih slojev (Lal, 2007). Manjši odstotek skeleta v zgornjem delu pomeni lažji vznik in mladosten razvoj rastlin. Prekoreninjenost je pri obeh načinih obdelave redka. V nižjih horizontih ni bilo pri nobenem načinu obdelave opaznih sprememb.
11
Preglednica 4: Primerjava morfoloških lastnosti tal na zemljišču Moškanjci – Mamino (ICPVO, 2019)
G lo bi na (c m ) 20 11 - O RA N O (i zh od iš če ) 20 19 - O RA N O 20 19 - P K O 0 A p (0-20 cm): A p (0-32 cm): A 1: ( 0 - 12) c m K O N Z IS T E N CA :la hko dro bl jiva , S T RU K T U RA : ore ška st a K O N Z IS T E N CA : l ahko dro bl jiva , S T RU K T U RA : ore ška st a K O N Z IS T E N CA : l ahko dro bl jiva , S T RU K T U RA : ore ška st a K O RE N IN E : s re dnj e g os te , S K E L E T : 10 vo l. % K O RE N IN E : re dke , S K E L E T : 5 10 vo l. % K O RE N IN E : s re dnj e g os te , S K E L E T : 0 5 v ol . % A 2 (1 2-2 7 c m): 20 K O N Z IS T E N CA : dro bl jiva , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna Bv (20 - 4 1 c m): K O RE N IN E : re dke , S K E L E T : 5 10 vo l. % K O N Z IS T E N CA : dro bl jiva , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna K O RE N IN E : re dke , S K E L E T : 20 vo l. % Bv (27 - 4 0 c m): B ( 32 - 47 c m): K O N Z IS T E N CA : dro bl jiva , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna 40 K O N Z IS T E N CA : g os ta , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna K O RE N IN E : p os am ez na , S K E L E T : 10 - 2 0 v ol . % Bv C (41 - 6 2 c m): K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 10 - 2 0 v ol . % Bv C (40 - 6 6 c m): K O N Z IS T E N CA : z el o d rob lji va , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna K O N Z IS T E N CA : dro bl jiva , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna K O RE N IN E : re dke , S K E L E T : 80 vo l. % Bv C (47 - 6 2 c m): K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 30 - 5 0 v ol . % K O N Z IS T E N CA : dro bl jiva , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna 60 K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 30 - 5 0 v ol . % C 1 (6 2 - 82 cm): C (62 - 9 0 c m): C (66 - 9 0 c m): K O N Z IS T E N CA : s ip ka , S T RU K T U RA : bre zs truk turn a K O N Z IS T E N CA : s ip ka , S T RU K T U RA : bre zs truk turn a K O N Z IS T E N CA : s ip ka , S T RU K T U RA : bre zs truk turn a K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 85 - 9 0 v ol . % K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 70 - 9 0 v ol . % K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 70 vo l. % 80 100
12
Preglednica 5: Primerjava morfoloških lastnosti tal na zemljišču Mezgovci – Kumrovo (ICPVO, 2019)
G lo bi na (c m ) 20 11 - O RA N O (i zh od iš če ) 20 19 - O RA N O 20 19 - P K O 0 A p1 (0 - 8 c m): A p (0 - 32 c m): A 1 (0 - 5 c m): K O N Z IS T E N CA :la hko dro bl jiva , S T RU K T U RA : g rud ič as ta K O N Z IS T E N CA : l ahko dro bl jiva , S T RU K T U RA : ore ška st a K O N Z IS T E N CA : dro bl jiva , S T RU K T U RA : g rud ič as ta K O RE N IN E : s re dnj e g os te , S K E L E T : 0 2 v ol . % K O RE N IN E : re dke , S K E L E T : 0 2 v ol . % K O RE N IN E : re dke , S K E L E T : 0 2 v ol . % A p2 (8 - 2 5 c m): A 2 (5 - 3 2 c m): 20 K O N Z IS T E N CA : dro bl jiva , S T RU K T U RA : ore ška st a K O N Z IS T E N CA : dro bl jiva , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna K O RE N IN E : re dke , S K E L E T : 0 2 v ol . % K O RE N IN E : re dke , S K E L E T : 0 2 v ol . % A G o (2 5 - 45 cm): K O N Z IS T E N CA : dro bl jiva , S T RU K T U RA : p ri zm at ič na K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 0 2 v ol . % A B ( 32 - 45 c m): A B ( 32 - 45 c m): 40 K O N Z IS T E N CA : g os ta /dro bl jiva , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna K O N Z IS T E N CA : g os ta , S T RU K T U RA : p ol ie dri čna K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 0 2 v ol . % K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 0 2 v ol . % G oG r (45 - 6 7 c m): G o (4 5 - 67 cm): G o (4 5 - 78 cm): K O N Z IS T E N CA : t ež ko dro bl jiva , S T RU K T U RA : p ri zm at ič naK O N Z IS T E N CA : s re dnj e dro bl jiva , S T RU K T U RA : ore ška st a K O N Z IS T E N CA : g os ta /dro bl jiva , S T RU K T U RA : ore ška st a K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 0 2 v ol . % K O RE N IN E : ne p re kor eni nj eno, S K E L E T : 0 2 v ol . % K O RE N IN E : p os am ez na , S K E L E T : 0 2 v ol . % 60 G r (67 - 8 7 c m): G oG r1 (6 7 - 92 cm): K O N Z IS T E N CA : s re d. d rob lji va K O N Z IS T E N CA : s re dnj e dro bl jiva , S T RU K T U RA : ore ška st a 80 ST RU K T U RA : p ri zm at ič na K O RE N IN E : ne p re kor eni nj eno, S K E L E T : 0 2 v ol . % K O RE N IN E : p os am ez ne , S K E L E T : 0 2 v ol . % G r (78 - 1 03 cm): K O N Z IS T E N CA : s rre d. d rob lji va , S T RU K T U RA : p ri zm at ič na C 1 (8 7 - 97 cm): K O RE N IN E : ne p re kor eni nj eno, S K E L E T : 0 2 v ol . % p eš če no gl ina st na nos , a na erob ni p og oj i G oG r1 (9 2 - 112 c m): 100 K O RE N IN E : ne p re kor eni nj eno S K E L E T : 0 5 v ol . % K O N Z IS T E N CA : g os ta /g ne tl jiva , S T RU K T U RA : ne st ruk turn a K O RE N IN E : ne p re kor eni nj eno, S K E L E T : 0 2 v ol . % C (10 3 - 115 c m): se di m ent , p eš če n m ul j, č vrs ti s ili ka ti G rC (12 5 + c m): se di m ent , p eš če n m ul j, č vrs ti s ili ka ti 120
13
Tla na zemljišču Kumrovo so teksturno težja in vsebujejo več gline (Zupan, 2019). Na oranem delu zemljišča imamo na globini oranja do 32 cm dobro strukturiran horizont, pod njim se pojavi plazina, zato je horizont AB le posamezno prekoreninjen. V tleh pod plitvo kompostirno obdelavo tal se v zgornjih 5 cm pojavi horizont grudičaste strukture in drobljive konsistence. Na dobro strukturiranost v višjih slojih vpliva večja prekritost tal z rastlinskimi ostanki (Anikwe in Ubochi, 2007). Do globine 32 cm se nahaja horizont A2. Sklepamo lahko, da je globina profila povezana z lastnostmi tal pred začetkom poskusa. Na globini pod 45 cm se pri obeh profilih že pojavljajo marmoracije. Sklepamo lahko, da so tla tu že slabše porozna (preglednica 5).
5.3.2 Določanje strižne trdnosti tal
Po izkopu profilov (v februarju in marcu) so na sredini horizontov izmerili še strižno trdnost tal. Za merjenje napetosti so uporabili ročno napravo Torvane, s katero določamo strižno trdnost v izkopanem profilu. Strižna trdnost tal je maksimalna strižna napetost, ki jo tla lahko prenesejo. Deluje na ploskvi, vzdolž katere poteka drsenje. Do porušitve strukture tal pride, ko strižna napetost preseže limitno (največjo možno) strižno napetost (strižno trdnost) (Mehanika tal …, 2019).
Na zemljišču Mamino so na plitvo kompostirno obdelanih tleh na globini 6 cm izmerili trdnost 0,2 kg/cm2 in na globini 20 cm 0,4 kg/cm2 (slika 9). Pri plitvi kompostirni obdelavi imamo večjo
prekritost z rastlinskimi ostanki, zato so tla v površinskem horizontu dobro strukturirana (Anikwe in Ubochi, 2007). V nižjih horizontih se učinek izgublja, zato z globino trdnost narašča. Na oranih tleh je v horizontu Ap, kjer je razrast korenin največja, trdnost tal 0,6 kg/cm2.
Na konvencionalno obdelanih tleh dosežemo boljšo strukturo in več makropor po obdelavi. V tednih po obdelavi se struktura močno poslabša (Martinez in sod., 2008), zato lahko pričakujemo, da se bo trdnost na oranem delu še slabšala.
Z napravo so na poskusnem polju Kumrovo dokazali, da so orana tla rahlejša. Izmerjena trdnost horizonta Ap na globini 16 cm je bila 0,02 kg/cm2. V tednih po obdelavi se struktura
konvencionalno obdelanih tal slabša (Martinez in sod., 2008). Večja dovzetnost takšnih tal za nadaljnje tlačenje je prikazana na spodnjih fotografijah (slika 8).
Slika 8: Prikaz zbijanja tal na kolesnicah v konvencionalno (levo) in plitvo kompostirno (desno) obdelanih tleh (foto: Mihelič, 2013)
14
Slika 9: Strižna trdnost, izmerjena na poskusnem polju Moškanjci – Mamino; levo je prikazana trdnost tal pod konvencionalno obdelanimi tlemi, desno pa pod plitvo kompostirno obdelanimi tlemi (ICPVO, 2019).
Slika 10: Strižna trdnost, izmerjena na poskusnem polju Moškanjci – Kumrovo; levo je prikazana trdnost tal pod konvencionalno obdelanimi tlemi, desno pa pod ohranitveno obdelanimi tlemi (ICPVO, 2019)
Do večjega tlačenja prihaja predvsem na mestih, ki jih prevozi delovni stroj. Oranju sledita dopolnilna obdelava tal in setev (Bernik, 2005), zato se tlačenju preoranih tal ne moremo izogniti. Plitvo kompostirno obdelana tla so na globini 5 cm rahla (izmerjena vrednost 0,2 kg/cm2). Na globini 19 cm je bila izmerjena trdnost tal 0,8 kg/cm2, ki ostane nespremenjena tudi
15
v nižjih slojih. Torej plitva kompostirna obdelava vpliva na trdnost tal le v območju površinskega horizonta. V nižjih horizontih med načinoma obdelave ni razlik v trdnosti tal.
5.3.3 Spremembe kemijskih lastnosti tal
Kemijska reakcija tal, označena z okrajšavo pH, izraža stopnjo kislosti ali bazičnosti tal. Odločilno vpliva na dejavnost mikroorganizmov v tleh, dostopnost hranil za rastline, puferno sposobnost, teksturo, strukturo in vlažnost. Če tla vsebujejo 4–7 % humusa, je optimalen pH okoli 5,5 na lahkih in do 6,5 na težkih tleh (Mihelič in sod., 2010).
Vrednosti pH so bile izmerjene na vzorcih, vzetih s horizontov na poskusnem polju (Zupan, 2019). Na poskusnem polju Mamino je bil v plitvo kompostirno obdelovanih tleh v horizontu A1 izmerjen pH 6,9 in v horizontu A2 6,5. Na konvencionalno obdelanih tleh je bil izmerjen pH 6,3 (preglednica 6). Če je vrednost pH med 5,6 in 6,7, so tla zmerno kisla (Mihelič in sod., 2010). Tla na zemljišču Mamino sodijo med srednje težka, zanje je optimalen pH nekoliko nižji. Vse izmerjene vrednosti so v želenem območju, v primerjavi z letom 2011 pa se je vrednost pH zvišala. Med različno obdelovanimi tlemi se je pokazala razlika. Plitvo kompostirno obdelovana tla imajo do globine 32 cm povprečno vrednost pH 6,6, konvencionalno obdelana tla pa 6,3. O višjih vrednostih na ohranitveno obdelanih tleh sta poročala že Busari in Salako (2013). Na poskusnem polju Kumrovo se pH v povprečju globine do 32 cm ni bistveno spremenil (preglednica 7). Največja sprememba je opazna v tleh pod plitvo kompostirno obdelavo, kjer se je pH zvišal v horizontu A1. Višja vrednost je lahko posledica odlaganja bazičnih kationov na površju tal. Rastlina črpa Ca in Mg ione iz nižjih slojev ter jih vgradi v svoje celice. Pri plitvi kompostirni obdelavi so tla manj intenzivno mešana, zato več ionov ostane na površju. Večji delež bazičnih kationov se izrazi v višji vrednosti pH (Mihelič, 2019).
Organska snov vključuje razgradljive ostanke rastlinskega in živalskega izvora, in sicer ko so še razpoznavni (listi, slama) ali ko so že popolnoma razgrajeni in nerazpoznavni (humus). Organska snov pripomore k večji poroznosti tal, boljši obstojnosti agregatov, višji sorpcijski kapaciteti, višji puferni sposobnosti in več talnim organizmom (Mihelič in sod., 2010). Tla na polju Mamino so srednje težka (vsebujejo 15–25 % gline), torej bi morala vsebovati 2 % organske snovi (Mihelič in sod., 2010). Do globine 32 cm so na konvencionalno obdelanih tleh določili 2,8 % organske snovi, na plitvo kompostirno obdelanih tleh pa 2,7 %. V letu 2011 je bil delež organske snovi v tleh 2,9 %. Pod obema sistemoma obdelave je ostal enak in je nad pragom minimalne vrednosti. Pri plitvi kompostirni obdelavi je prišlo do prerazporeditve organske snovi. V horizontu A1 je organske snovi 3,3 %, v horizontu A2 pa pade na 2,6 %. V ohranitveno obdelanih tleh je v najvišjem horizontu povišan delež organske snovi. To je posledica rastlinskih ostankov, ki ostajajo na površju in z obdelavo niso pomešani globlje v tla (During in sod., 2002). Na polju Kumrovo je vsebnost gline 53 %, torej bi morala tla vsebovati 5,3 % organske snovi (Mihelič in sod., 2010). Tla so v letu 2011 do globine 32 cm vsebovala 4,5 % organske snovi. Na oranih tleh je v letu 2019 določena vrednost 4,7 %, na plitvo kompostirno obdelanih tleh pa 4,4 %. Na oranih tleh se je delež organske snovi zvišal, še vedno pa ne dosegajo deleža organske snovi 5,3 %. Pri plitvi kompostirni obdelavi je prišlo do premestitve organske snovi v zgornjih 5 cm (6,6 %), saj se tla ne mešajo z intenzivno obdelavo. Busari in Salako (2013) poročata o povečanju organske snovi v ohranitveno obdelanih tleh, vendar kot je razvidno iz rezultatov v poskusu Moškanjci in Mezgovci, ni prišlo do spremembe, ampak le do prerazporeditve.
16
Preglednica 6: Primerjava kemijskih lastnosti tal na zemljišču Moškanjci – Mamino (ICPVO, 2019)
G lo bi na (c m ) 20 11 - O RA N O (i zh od iš če ) 20 19 - O RA N O 20 19 - P K O 0 A p (0-20 cm): A p (0-32 cm): A 1: ( 0 - 12 cm) p H : 6,0 , O RG . S N O V : 3,5 % p H : 6,3 , O RG . S N O V : 2,8 % p H : 6,9 , O RG . S N O V : 3,3 % A 2 (1 2-2 7 c m): 20 p H : 6,5 , O RG . S N O V : 2,6 % Bv (20 - 4 1 c m): p H : 4,9 , O RG . S N O V : 1,8 % Bv (27 - 4 0 c m): B ( 32 - 47 c m): p H : 6,0 , O RG . S N O V : 1,7 % 40 p H : 6,2 , O RG . S N O V : 0,9 % Bv C (41 - 6 2 c m): Bv C (40 - 6 6 c m): p H : 5,2 , O RG . S N O V : 0,8 % p H : 6,0 , O RG . S N O V : 0,5 % Bv C (47 - 6 2 c m): p H : 6,0 , O RG . S N O V : 0,2 % 60 C 1 (6 2 - 82 cm): C (62 - 9 0 c m): C (66 - 9 0 c m): p H : / , O RG . S N O V : / p H : 6,4 , O RG . S N O V : 0,3 % p H : 5,9 , O RG . S N O V : 0,2 % 80
17
Preglednica 7: Primerjava kemijskih lastnosti tal na zemljišču Mezgovci – Kumrovo (ICPVO, 2019)
G lo bi na (c m ) 20 11 - O RA N O (i zh od iš če ) 20 19 - O RA N O 20 19 - P K O 0 A p1 (0 - 8 c m): A p (0 - 32 c m): A 1 (0 - 5 c m): p H : 5,9 , O RG . S N O V : 5,5 % p H : 5,8 , O RG . S N O V : 4,7 % p H : 6,3 , O RG . S N O V : 6,6 % A p2 (8 - 2 5 c m): A 2 (5 - 3 2 c m): 20 p H : 4,8 , O RG . S N O V : 5,0 % p H : 4,9 , O RG . S N O V : 4,0 % A G o (2 5 - 45 cm): p H : 5,5 , O RG . S N O V : 2,1 % A B ( 32 - 45 c m): A B ( 32 - 45 c m): 40 p H : 5,5 , O RG . S N O V : 2,1 % p H : 5,3 , O RG . S N O V : 2,2 % G oG r (45 - 6 7 c m): G o (4 5 - 67 cm): G o (4 5 - 78 cm): p H : 6,0 , O RG . S N O V : 1,2 % p H : 5,8 , O RG . S N O V : 1,2 % p H : 5,9 , O RG . S N O V : 1,0 % 60 G r (67 - 8 7 c m): G oG r1 (6 7 - 92 cm): p H : 6,1 , O RG . S N O V : / p H : 6,0 , O RG . S N O V : 0,9 % 80 G r (78 - 1 03 cm): p H : 6,0 , O RG . S N O V : 1,9 % C 1 (8 7 - 97 cm): p H : 6,1 , O RG . S N O V : / G oG r1 (9 2 - 112 c m): 100 p H : 6,1 , O RG . S N O V : 1,0 % C (10 3 - 115 c m): p H : / , O RG . S N O V : / G rC (12 5 + c m): p H : 6,0 , O RG . S N O V : 2,1 % 120
18
6 PRIDELEK NA POLJIH POD RAZLIČNIMI SISTEMI OBDELAVE TAL
Vsako leto je bila na vseh poskusnih poljih sejana enaka kulturna rastlina z namenom pridelave zrnja. Ob žetvi so bili pridelki stehtani, količina pridelka pa je bila nato preračunana na hektarski pridelek (Mihelič, 2019).
Preglednica 8: Pridelki suhega zrnja za posamezna leta na poskusnem polju Moškanjci – Mamino za konvencionalno in ohranitveno obdelana tla (ICPVO, 2019)
Preglednica 9: Pridelki suhega zrnja za posamezna leta na poskusnem polju Mezgovci – Kumrovo za konvencionalno in ohranitveno obdelana tla (ICPVO, 2019)
Težka tla –
Kumrovo Leto Oranje (pridelek kg/ha) PKO (pridelek kg/ha)
KORUZA 2012 7930 8400 RŽ 2013 7000 5920 OLJNA OGRŠČICA 2014 4528 5050 PŠENICA 2015 6324 7260 KORUZA 2016 11387 10648 SOJA 2017 1976 1889 PŠENICA 2018 5023 4729 Relativni pridelek za vsa leta 100 100
Na podlagi izračuna relativnih pridelkov lahko razberemo, da so v primeru težjih tal (Moškanjci – Kumrovo) enaki na konvencionalno in ohranitveno obdelanih tleh. V primeru lahkih tal (Moškanjci – Mamino) pa so 5 % manjši. Korošec (2013) v svoji diplomski nalogi ugotavlja, da je poraba goriva pri plitvi kompostirni obdelavi tal na lahkih tleh za polovico nižja kot pri konvencionalni obdelavi s plugom. Na težkih tleh poraba goriva pade s 128 l/ha na 34,8 l/ha, torej za malo manj kot 2/3 (slika 11). Glede na nižjo porabo goriva, ki jo dosegamo pri ohranitveni obdelavi, lahko rečemo, da je ohranitvena obdelava bolj smiseln način obdelave tal, saj pri nižji porabi goriva v povprečju dosegamo podobne hektarske pridelke.
Lahka tla –
Mamino Leto Oranje (pridelek kg/ha) PKO (pridelek kg/ha)
KORUZA 2012 3475 3695 RŽ 2013 6713 5819 OLJNA OGRŠČICA 2014 4380 4628 PŠENICA 2015 7504 7600 KORUZA 2016 9416 7522 SOJA 2017 1772 1595 PŠENICA 2018 4572 4298 Relativni pridelek za vsa leta 100 95
19
Slika 11: Primerjava porabe goriva (l/ha) za različne obdelave tal (Korošec, 2013)
7 SKLEPI
Glavna naloga oziroma cilj ohranitvenih načinov obdelave je, kot že ime pove, ohranjanje naravne rodovitnosti tal. Številni poskusi in raziskave potrjujejo, da je temu res tako. Vendar pa izboljšanje lastnosti tal ni edini pozitiven učinek, saj nekateri viri navajajo tudi do 66 % prihrankov goriva (Derpsch in sod., 2010).
V svetovni literaturi najdemo opisane pozitivne učinke različnih sistemov ohranitvene obdelave tal. Nekateri avtorji navajajo, da lahko v ohranitvenih sistemih pridelujemo skoraj vse kulture, vendar pa je večina raziskav narejena na žitih, krmnih in industrijskih rastlinah. Pozitivni učinki se izrazijo predvsem v manj ugodnih letih, ko nastopi suša. Takrat humozen vrhnji horizont omili zaskorjenost in razpokanost tal, stres za rastline je tako manjši. Zaradi manjšega izpiranja hranil, ki se uporabljajo v poljedelski pridelavi, bi ohranitvena obdelava lahko predstavljala del rešitve za kmetovanje na vodovarstvenih območjih, kjer v zadnjih letih iščemo rešitve za zmanjšanje onesnaževanja.
V Sloveniji je poskus ohranitvene obdelave potekal v severovzhodni Sloveniji osem let. Njegovi rezultati kažejo, da se po prehodu na ohranitveno obdelavo hitro izoblikuje humozen vrhnji horizont, za večje spremembe v rodovitnosti pa je potrebno daljše obdobje. Poskus je pokazal, da pri manjši porabi goriva (1/2 manj) dosegamo podobne pridelke kot pri konvencionalno obdelovanih tleh. To so spodbudni podatki, ki bi lahko upravičili prehod na ohranitveno obdelavo. Njena manjša razširjenost je povezana z mehanizacijo, saj je večina kmetij opremljena s stroji za konvencionalno obdelavo. Prehod za kmetijo pomeni precejšen finančni vložek. Precejšen strošek je tudi, če se kmetija odloči za ohranitveno obdelavo le na določenem delu površin, saj morajo biti tako opremljeni s stroji in orodji za oba načina obdelave. Dodatna zaviralca širjenja uporabe sta tudi majhnost in razdrobljenost posesti, ki veljata za Slovenijo. Dejstvo je, da so stroji in orodja v ohranitveni obdelavi večinoma narejeni za velike strnjene površine, saj ti sistemi izvirajo iz prostranstev Severne in Južne Amerike. Izdelava manjših strojev pa zaradi majhnosti trga verjetno za zdaj še ni gospodarna. Menim, da bodo najverjetneje
61,5 105,4 34 34,8 0 20 40 60 80 100 120
lahka tla - Mamino (O)
težka tla - Kumrovo (O)
lahka tla - Mamino (PKO)
težka tla - Kumrovo (PKO) p o rab a go ri va (l /h a)
20
okoljske razmere (suša) in vedno hujši ekonomski pritiski (rast cen pogonskih goriv in mineralnih gnojil) povzročili porast zanimanja za nove tehnologije tudi pri nas.
8 VIRI
Anderson E. L. 1987. Corn root growth and distribution as influenced by tillage and nitrogen fertilization. Agronomy Journal, 79: 544–549
Anikwe M. A. N., Ubochi J. N. 2007. Short-term changes in soil properties under tillage systems and their effect on sweet potato (Ipomea batatas L.) growth and yield in an Ultisol in south-eastern Nigeria. Australian Journal of Soil Research, 45: 351–358
Bernik R. 2005. Tehnika v kmetijstvu: obdelava tal, setev, gnojenje. Vaje za študente agronomije in zootehnike. Ljubljana, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo: 56 str. Bhatt R., Khera K. L. 2006. Effect of tillage and mode of straw mulch application on soil
erosion in the submontaneous tract of Punjab. Soil and Tillage Research, 88: 107–115 Busari M. A., Salako F. K. 2013. Effect of tillage, poultry manure and NPK fertilizer on soil
chemical properties and maize yield on an Alfisol at Abeokuta, south-western Nigeria. Nigerian Journal of Soil Science, 23: 206–218
Busari M. A., Salako F. K. 2012. Effect of tillage and poultry manure application on soil infiltration rate and maize root growth in a sandy Alfisol. Agro-science. Journal of Tropical Agriculture, Food, Environment and Extension, 11: 24–31
Busari M. A., Salako F. K. 2015. Soil hydraulic properties and maize root growth after application of poultry manure under different tillage systems in Abeokuta, southwestern Nigeria. Archives of Agronomy and Soil Science, 61: 223–237
CTIC, Conservation Tillage Information Center. 2004. National crop residue management survey. West Lafayette, Conservation Technology Information Center. https://www.ctic.org/CRM/ (12. 8. 2019)
Cookson W. R., Murphy D. V. Roper M. M. 2008. Characterizing the relationships between soil organic matter components and microbial function and composition along a tillage disturbance gradient. Soil Biology and Biochemistry, 40: 763–777
Corsi S., Friedrich T., Kassam A., Pisante M., de Moraes Sà J. C. 2012. Soil organic carbon accumulation and greenhouse gas emission reductions from conservation agriculture: A literature review. Integrated Crop Management, 16: 1-85
Derpsch R., Friedrich T., Kassam A., Hongwen L. 2010. Current status of adoption of no-till farming in the world and some of its main benefits. International Journal of an Agricultural and Biological Engineering, 3: 1-25
During R. A., Thorsten H., Stefan G. 2002. Depth distribution and bioavailability of pollutants in long-term differently tilled soils. Soil and Tillage Research, 66: 183–195
ICPVO. 2019. Ohranitvena obdelava v Sloveniji – poročilo poskusa Moškanjci in Mezgovci. Ljubljana, Biotehniška fakulteta, Infrastrukturni center za varstvo okolja in pedologijo. (neobjavljeni podatki, izpis iz baze podatkov, avgust 2019)
Korošec D. 2013. Konzervirajoča in konvencionalna obdelava tal v poskusu na lahkih in težkih tleh. Diplomska naloga. Ptuj, Šolski center Ptuj, Višja strokovna šola: 36 str.
21
Lal R. 1989. Conservation tillage for sustainable agriculture: tropics vs. Temperate environments. Advances in Agronomy, 42: 85–197
Lal R., Reicosky D. C., Hanson J. D. 2007. Evolution of the plow over 10,000 years and the rationale for no-till farming. Soil and Tillage Research, 93: 1–12
Malhi S. S., Lemke R. 2007. Tillage, crop residue and N fertilizer effects on crop yield, nutrient uptake, soil quality and nitrous oxide gas emissions in a second 4-yr rotation cycle. Soil and Tillage Research, 96: 269–283
Martınez E., Fuentes J., Silva P., Valle S., Acevedo E. 2008. Soil physical properties and wheat root growth as affected by no-tillage and conventional tillage systems in a Mediterranean environment of Chile. Soil and Tillage Research, 99: 232–244
Mehanika tal - laboratorijske vaje - lastnosti zemljin. Ljubljana, FGG: 13 str.
Mihelič R. 2019. ˝Ohranitvena obdelava v Sloveniji˝. Ljubljana, Biotehniška fakulteta (osebna informacija, avgust 2019)
Mihelič R., Čop J., Jakše M., Štampar F., Majer D., Tojnko S., Vršič S. 2010. Smernice za strokovno utemeljeno gnojenje. Ljubljana, Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano: 185 str.
Mrhar M. 2002. Tlom prijazna obdelava, 1. izd. Slovenj Gradec, Kmetijska založba: 124 str. Prus T., Kralj T., Vrščaj B., Zupan M., Grčman H., 2015. Slovenska klasifikacija tal. Univerza v
Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Ljubljana in Kmetijski inštitut Slovenije, Ljubljana, 1. izdaja: 52 str.
Rahman M. H., Okubo A., Sugiyama S., Mayland H. F. 2008. Physical, chemical and microbiological properties of an Andisol as related to land use and tillage practice. Soil Tillage Results, 101: 10–19
Rasmussen K. J. 1999. Impact of ploughless soil tillage on yield and soil quality: A Scandinavian review. Soil and Tillage Research, 53: 3–14
Rhoton F. E. 2000. Influence of time on soil response to no-till practices. Soil Science Society of America Journal, 64: 700–709
Riley H., Berresen T., Ekeberg E., Rydberg T. 1994. Trends in reduced tillage research and practice in Scandinavia. V: Conservation tillage in temperature agro ecosystems. Carter M. R. (ur.). Boca Raton, Lewis Publisher: 23–45
Su Z., Zhang J., Wu W., Cai D., Lv J. Jiang G. 2007. Effects of conservation tillage practices on winter wheat water-use efficiency and crop yield on the Loess Plateau, China. Agricultural Water Management, 87: 307–314
Triplett G. B., Dick W. A. 2008. No-Tillage Crop Production: A Revolution in Agriculture. Agronomy Journal, 100: 153-165
Zupan M. 2019. ˝Ohranitvena obdelava v Sloveniji˝. Ljubljana, Biotehniška fakulteta (osebna informacija, avgust 2019)
ZAHVALA
Za pomoč in vodenje pri izdelavi diplomskega dela se zahvaljujem mentorju doc. dr. Marku Zupanu.
Za pregled diplomskega dela se zahvaljujem recenzentki prof. dr. Marjetki Suhadolc. Za pomoč pri izdelavi diplomskega projekta se zahvaljujem dr. Roku Miheliču. Zahvaljujem se družini in prijateljem za podporo med študijem.
