Talajhasználati módok hatásának vizsgálata a talajok víz- és anyagforgalmára

Átírás

1 Dr. Hadházy Ágnes - Henzsel István Talajhasználati módok hatásának vizsgálata a talajok víz- és anyagforgalmára Examination of the effect of land utilization systems on water- and nutrient circulation of soils 2012

2 Talajhasználati módok hatásának vizsgálata a talajok víz- és anyagforgalmára Examination of the effect of land utilization systems on water- and nutrient circulation of soils Debrecen 2012

3 Talajhasználati módok hatásának vizsgálata a talajok víz- és anyagforgalmára Examination of the effect of land utilization systems on waterand nutrient circulation of soils Szerkesztette Dr. Hadházy Ágnes - Henzsel István Lektorálta Dr. Dobránszki Judit Ing. Rastislav Mati, CSc. ISBN Kiadja Debreceni Egyetem A kiadvány a HUSK/0901/1.2.1/0129 számú pályázat támogatásával készült Nyomda Hivatalos Biztonsági Okmány- és Jegynyomda Korlátolt Felelısségő Társaság 3

4 Tartalomjegyzék Elıszó Talajhasználati módok hatása az anyagforgalomra laza talajon Nitrogénforgalom Foszforforgalom Káliumforgalom Szerves szénforgalom A talajhasználati módok hatása a talaj tulajdonságaira A talaj nitráttartalma A talaj foszfortartalma A talaj káliumtartalma A talaj humusztartalma A talaj kémhatása A talaj tömörödöttsége A talaj nedvességtartalma A talaj szén-dioxid kibocsátása A talajhasználati módok hatása a terméseredményekre Rozstermés Burgonyatermés A gyökértömeg meghatározása Mini Rhizotron készülékkel Vonóerı-igény és üzemanyag-felhasználás Az anyagforgalom és a talajtulajdonságok összefüggésének értékelése24 2. Vplyv spôsobov využívania pôdy na kolobeh živín na ťažkých pôdach Materiál a Metóda Charakteristika pokusného stanovišťa Sledované faktory a ich úrovne Výpočet bilancie živín a organického uhlíka Stanovenie chemických parametrov fluvizeme glejovej Vybrané fyzikálne vlastnosti fluvizeme glejovej Bilancia základných živín a organického uhlíka a zmeny obsahov živín v modelovom osevnom postupe Vývoj fyzikálnych vlastností ťažkej pôdy v osevnom postupe Dosiahnuté úrody plodín v osevnom postupe Effects of soil utilization modes on substance circulation in sandy soil Nitrogen circulation Phosphorous circulation Potassium circulation Organic carbon circulation Effect of soil utilization modes on soil characteristics Nitrate content of the soil

5 Phosphorous content of the soil Potassium content of the soil Humus content of the soil ph of the soil Soil compaction Moisture content of the soil Carbon-dioxide emission of soil Effect of soil utilization modes on the yields Rye crop Potato crop Determination of root mass with Mini Rhizotron device Tractive force demand and fuel consumption Evaluation of the relationship between the substance circulation and soul characteristics Effect of soil utilization modes on the matter circulation in Gleyic Luvisol Matter and method Description of the experiment The soil preparation modes applied Determination of the matter circulation and balance of organic carbon Chemical properties of cohesive soil (Gleyic Luvisol) Primary physical properties of Gleyic Luvisol Balance of main nutrients and organic carbon, changes of nutrient content in the long term experiment Change of physical properties of cohesive soils (Gleyic Luvisol) Yield of the cultivated plants

6 Elıszó A fenntartható fejlıdés egyik fı tényezıje, a legfontosabb természeti erıforrásunk, a talajkészletünk ésszerő hasznosítása, védelme és állapotának megırzése. Ez az elvárás azonban vagy egyáltalán nem, vagy csak részben teljesül. Hazánkban és a környezı országokban, mint Szlovákia is, a nem megfelelı talajhasználati módok alkalmazása miatt több helyen is találunk olyan talajokat, amelyen eredményes gazdálkodás már nem folytatható. Ez arra ösztönzött bennünket, hogy a fent említett problémára megoldási lehetıségeket keressünk. Ehhez a munkához szolgáltatott pályázati forrást a Magyarország - Szlovákia Határon Átnyúló Együttmőködési Program keretében a HUSK/0901/1.2.1/0129. számú projekt. A pályázatunkban vizsgálunk különbözı talajhasználati módokat és azok hatásait laza és kötött talajokon. Azokkal a beavatkozásokkal, melyekkel megırizzük a talajnedvességet, javítjuk a talaj vízszolgáltató képességét, növeljük a talaj tápanyagkészletét, emeljük a felvehetı tápelemek mennyiségét, javítjuk a talaj szerkezetét, egyben növeljük a talaj termékenységét is. Fontos ismerni a kedvezıtlen hatású beavatkozásokat is, illetve azt, hogy ezeket hogyan lehet elkerülni. Ha nem választjuk meg helyesen a talajhasználati módokat, az veszélyt jelenthet a talajtakaróra, a talaj sokoldalú funkcióinak ellátására, valamint a környezetünk többi elemére, mint a felszíni- és felszín alatti vízkészletekre, a felszín közeli légkörre, az élıvilágra, a bioszférára, és a tájra is. Kiadványunkban foglakozunk a szénforgalom kérdésével is. Napjainkban aktuális téma az éghajlatváltozáshoz hozzájáruló, üvegházhatást okozó széndioxid-kibocsátás. Kiadványunkban bemutatjuk, hogy különbözı talajhasználati módok esetén hogyan alakul a növények szénmegkötése, miként lehet növelni a talajban tartósan tárolt szerves szén mennyiségét. A környezetkímélı és fenntartható talajhasználat alkalmazásának fenti szempontok szerinti hatásait a Westsik-féle homoki vetésforgó rendszer és a Szlovák Talajmőveléses Tartamkísérlet területén vizsgáltuk. 6

7 1. Talajhasználati módok hatása az anyagforgalomra laza talajon Henzsel István Dr. Hadházy Ágnes DE AGTC KIT Nyíregyházi Kutatóintézet A laza homoktalajokra jellemzı, hogy gyenge termékenységőek, kicsi a kolloid tartalmuk, nagy a durvább pórusok mennyisége, így víztartó képességük igen kicsi. A tápanyag-gazdálkodásuk rossz, ugyanis a szerves anyag gyorsan ásványosodik, a tápanyagok bomlása és kimosódása jelentékeny. Mővelhetıségük viszont könnyebb, mint a kötött talajok esetén. A kiadványban bemutatjuk, hogy eltérı talajhasználati módok hatására miként változik a nitrogén-, foszfor-, kálium- és szénforgalom, hogyan alakulnak a talaj kémiai és fizikai tulajdonságai, és milyen terméseket érhetünk el. A vizsgálatokat a DE AGTC KIT Nyíregyházi Kutatóintézetben található Westsik-féle vetésforgó tartamkísérletben, valamint egy újonnan beállított talajmőveléses kísérletben végeztük. A vetésforgó kísérletet 1929-ben állította be Westsik Vilmos. A kísérlet, amely 14 háromszakaszos és egy négyszakaszos vetésforgóból áll (1. táblázat), egyedülálló módon modellezi a parlagoltatás, szalma-, istálló- és zöldtrágyázás, valamint a mőtrágyázás talajtermékenységre gyakorolt hatását. A kísérletben az I. vetésforgó kontrollnak tekinthetı, itt sem szerves, sem mőtrágyázást nem alkalmazunk, és kultúrnövényt sem vetünk. A II. vetésforgóban csillagfürtöt termesztünk, fıvetésben zöldtrágyának. A III. vetésforgó elsı szakaszában csillagfürt található, magtermesztés céljából. A IV., V., VI. és VII. vetésforgókban szalmatrágyázást alkalmazunk. A IV. vetésforgót nyersszalmával (3,5 t/ha) trágyázzuk, az V. vetésforgóban nitrogén mőtrágyával erjesztett szalmatrágyát (11,3 t/ha), a VI. és VII. vetésforgókba mőtrágya nélkül, vízzel erjesztett szalmatrágyát (26,1 t/ha) juttatunk ki. A VIII. vetésforgóban a csillagfürt a vetésforgóciklus alatt kétszer is megtalálható: fıvetésben magtermesztés céljából, és másodvetésben zöldtrágyának. A IX. vetésforgóban a csillagfürtöt zöldtakarmánynak termesztjük. A X. és XI. vetésforgókban istállótrágyázást alkalmazunk (26,1 t/ha). A XII. vetésforgóban ıszi vetéső takarmánytermesztés folyik. Itt a takarmánynövény betakarítását követıen, csillagfürtöt vetünk zöldtrágyának. Ez késıbbi vetéső, mint a fıvetéső zöldtrágyázás esetén, de korábbi, mint a másodvetéső zöldtrágyás vetésforgókban. A XIII., XIV. és XV. vetésforgókban másodvetéső csillagfürt zöldtrágyázást alkalmazunk. A XIV. vetésforgóban ısszel szántjuk le a zöldtrágyanövényt, míg a XIII. és XV. vetésforgókban tavasszal. Tizenegy vetésforgó mőtrágyázásban részesül, négyben viszont egyik szakaszban sem juttatunk ki semmilyen mőtrágyát. A mőtrágya nélküli vetésforgók a következık: az I. parlagoltatásos, a VII. szalmatrágyás, a X. istállótrágyás, és a XV. másodvetéső zöldtrágyás vetésforgók. A mőtrágyázott vetésforgók a 3, 7

8 illetve 4 (VIII.) év alatt összesen, egységesen 94 kg/ha/3év P 2 O 5 és 84 kg/ha/3év K 2 O hatóanyag mőtrágyát kapnak. A nitrogén mőtrágya dózisokban különbségek vannak. A legkevesebb nitrogént kapják a II., III., XI. és XII. vetésforgó kísérletek (43 kg/ha/3év hatóanyag N-t). Több nitrogént juttatunk ki a VIII., IX., XIII. és XIV. vetésforgókba: 86 kg/ha/3, ill. 4 év alatt. A vetésforgók közül a legnagyobb mennyiségő nitrogént kapják a szalmatrágyás vetésforgók (IV., V. és VI.), (108 kg/ha/3év hatóanyag N). 1. táblázat. A Westsik-féle kísérlet vetésforgó szakaszai Vetésf. jele 1. szakasz 2. szakasz 3. szakasz 4. szakasz I Parlag Rozs Burgonya II Csillagfürt zöldtr. Rozs Burgonya III Csillagfürt Rozs Burgonya IV Rozs Burgonya Rozs V Rozs Burgonya Rozs VI Rozs Burgonya Rozs VII Rozs Burgonya Rozs VIII Csillagfürt Rozs+csf. ztr. Burgonya Rozs IX Csillagfürt zöldtak. Rozs Burgonya X Zabos bükköny Rozs Burgonya XI Zabos bükköny Rozs Burgonya XII Rozs ztak.+csf.ztr. Rozs Burgonya XIII Rozs+csillf.zöldtr. Burgonya Rozs XIV Rozs+csillf.zöldtr. Burgonya Rozs XV Rozs+csillf.zöldtr. Burgonya Rozs A talajmőveléses kísérletet 2010 ıszén állítottuk be. A kísérletben vizsgáljuk, hogy szántásos és redukált mővelés, valamint direktvetés hatására hogyan változnak a talaj fizikai és kémiai tulajdonságai, hogyan alakul az anyagforgalom, milyen terméseket lehet elérni. A szántásos mővelésnél a talajelıkészítés a következı volt: ekével cm-es mélységben forgattuk a talajt, majd kombinátorral elmunkáltuk a szántást. A magágy elıkészítés kombinátorral történt. A rozsvetést gabonavetıgéppel végeztük. A redukált mővelési módnál középnehéz tárcsával történt az alapmővelés (14-16 cm), a magágy elıkészítést kombinátorral végeztük. A vetés gabonavetıgéppel történt. A direktvetés esetén, egy menetben valósult meg a talajelıkészítés és a vetés. A jelzınövény 2010/2011 és 2011/2012 gazdasági években is rozs volt. A vizsgálatokhoz 5 ismétlésben szedtünk talaj- és növénymintákat. A laboratóriumi vizsgálatokhoz szükséges minták mennyiségének kimérése az OHAUS TA5000 típusú mérleggel történt. A növényi részekbıl és a termésekbıl a nitrogéntartalom meghatározása az MSZ :1983, a foszfortartalom meghatározása az MSZ :1983, a káliumtartalom meghatározása az MSZ :1983, a szerves széntartalom meghatározása 8

9 az ISO 10694:1995 vizsgálati módszer szerint történt. A szervestrágyákban a nitrogéntartalom meghatározása az MSZ :1988, a foszfortartalom meghatározása az MSZ :1988, a káliumtartalom meghatározása az MSZ :1988 vizsgálati módszer szerint történt. A talaj oldható nitrogén tartalmának (NO 3 +NO 2 ) meghatározása az MSZ 20135: , az oldható P 2 O 5 tartalmának meghatározása az MSZ 20135: és 5.4., az oldható K 2 O tartalmának meghatározása az MSZ 20135: és 5.2., a ph érték meghatározása az MSZ : , a humusztartalom meghatározása az MSZ 21470: vizsgálati módszer szerint történt. A talaj tömörödöttségének mérése a PEN100M500 típusú penetrométerrel, a talaj nedvességtartalmának mérése az MT500 típusú nedvességmérıvel, a talaj széndioxid kibocsátásának mérése a COMT500 típusú szén-dioxid mérıkkel valósult meg. A gyökérzetrıl a felvételeket a BTC-2 típusú Minirhizotron készülékkel készítettük. A vonóerı-igényt elektromechanikus húzó erımérıvel, az üzemanyag-felhasználást a CONTOIL VZ08 típusú készülékkel mértük. Az adatokat az MS Excel és az SPSS 13.0 program segítségével dolgoztuk fel. A statisztikai értékelésnél egytényezıs variancia analízist és lineáris korrelációszámítást alkalmaztunk Nitrogénforgalom A tápelem-forgalom megállapításához vizsgáljuk, hogy mennyi tápelem kerül kijuttatásra a vetésforgók talajára, mennyi tápelemet vonnak ki a növények a talajból, a növénymaradványokkal mennyi kerül vissza, valamint a fı- és melléktermékkel mennyit szállítunk el. A vetésforgóciklus alatt a trágyákkal kijuttatott, a növények által kivont, a növénymaradványokkal visszakerült, valamint a fı- és melléktermékkel elszállított nitrogén mennyisége a 2. táblázatban látható. Mőtrágyával 43 kg/ha nitrogént juttatunk ki a II., III., XI. és XII. vetésforgókba, 86 kg/ha nitrogént kap a VIII., IX., XIII. és XIV. vetésforgó. Mőtrágyával a legtöbb nitrogént kapják a szalmatrágyás vetésforgók (IV., V. és VI.): 108 kg/ha. Istállótrágyával 144 kg/ha nitrogént adunk a X. és XI. vetésforgókba. Szalmatrágyával a IV. vetésforgóba 16 kg/ha, az V. vetésforgóba 115 kg/ha, a VI. és VII. vetésforgóba 127 kg/ha nitrogént adunk. Nitrogént nem juttatunk ki sem szerves, sem mőtrágyával az I. (kontroll) és XV. vetésforgókba. A legtöbb nitrogén a VIII. vetésforgóban termesztett növényekben található (494 kg/ha). A második legtöbb nitrogént a termesztett növények a mőtrágyázásban is részesülı XI. istállótrágyás vetésforgó talajából vonják ki (386 kg/ha). Növényi maradvánnyal a legtöbb nitrogén a XII. vetésforgó talajába kerül vissza (172 kg/ha). Ezt követi a II. fıvetéső zöldtrágyás és a VIII. fı- és másodvetéső csillagfürtöt is tartalmazó vetésforgó ( kg/ha nitrogén). A betakarított terméssel a legtöbb nitrogént abból a vetésforgóból szállítjuk el a területrıl, ahol a vetésforgó 9

10 ciklus alatt kétszer is vetünk csillagfürtöt, fı- és másodvetésben is (VIII.). Az istállótrágyás vetésforgókból (X., XI.) függetlenül attól, hogy alkalmazunk-e mőtrágya kiegészítést vagy sem, 200 kg/ha feletti az elszállított nitrogén mennyisége. Melléktermékkel viszonylag kevés nitrogént szállítunk el a vetésforgókból (14-57 kg/ha). A vetésforgók nitrogénforgalmát egymással összehasonlítva megállapítottuk, hogy nagyobb mennyiségő nitrogént azokból szállítunk el a melléktermékkel, ahol a vetésforgó ciklus alatt két évben is vetünk rozsot (IV., V., VI., VIII., XIII., XIV.). Kijuttatott nitrogén Vetésforgó 2. táblázat. Nitrogénforgalom (kg/ha) Összes Növénymaradvánnyal kivont nitrogén visszakerült Fıtermékkel elszállított Melléktermékkel elszállított I 0,0 80,9 12,2 54,6 14,1 II 43,0 220,5 137,2 64,6 18,7 III 43,0 221,0 44,1 160,5 16,4 IV 124,5 181,1 31,9 109,3 39,9 V 223,2 198,2 39,5 121,6 37,1 VI 235,0 211,5 34,4 135,2 42,0 VII 127,0 98,5 13,7 64,4 20,5 VIII 86,0 494,5 127,1 310,5 56,9 IX 86,0 224,9 15,6 186,2 23,1 X 144,0 293,5 27,3 234,8 31,5 XI 187,0 385,9 73,0 282,8 30,1 XII 43,0 288,6 172,0 98,4 18,2 XIII 86,0 246,1 104,9 100,6 40,6 XIV 86,0 246,4 103,9 104,3 38,1 XV 0,0 176,6 97,3 63,1 16,2 A legnagyobb nitrogénforgalom a VIII. vetésforgóban bonyolódik le. A kis mennyiségő nitrogén trágya ellenére a legtöbb nitrogén kivonása itt történik. Viszonylag nagy mennyiségő nitrogén vissza is kerül a talajba. A fı- és melléktermékkel a legtöbb nitrogén innen szállítódik el. Nagy a nitrogénforgalom az istállótrágyás vetésforgókban is (XI., X.). Az istállótrágyával nagy mennyiségő nitrogént juttatunk ki, nagy mennyiséget vonnak ki a növények a talajból és nagy mennyiséget szállítunk el a termésekkel is a kísérletrıl. A nagyobb dózisú szalmatrágyás vetésforgókat összehasonlítva a zöldtrágyás vetésforgókkal megállapítható, hogy hasonló nitrogénforgalom zajlik le mindkét trágyázási módnál 1.2. Foszforforgalom A szerves és mőtrágyával kijuttatott, a növények által kivont, a növénymaradványokkal visszakerült, valamint a fı- és melléktermékkel elszállított foszfor mennyisége a 3. táblázatban látható. Mőtrágyával 41 kg/ha 10

11 foszfort szórunk ki a vetésforgó ciklus alatt. Istállótrágyával (X., XI.) 50,4 kg/ha, szalmatrágyával a IV. vetésforgóba 1,7 kg/ha, az V. vetésforgóba 9,6 kg/ha, a VI. és VII. vetésforgókba 10,6 kg/ha foszfor kerül kijuttatásra. Az I. és XV. vetésforgókba nem adunk foszfortrágyát. A legtöbb foszfort a XI. mőtrágyázásban is részesülı, istállótrágyás vetésforgóban vonják ki a növények a talajból (55 kg/ha). Ezt követi a mőtrágya nélküli X. istállótrágyás és a VIII. vetésforgó, ahol a vetésforgó ciklus alatt csillagfürtöt vetünk magtermesztés céljából és másodvetésben zöldtrágyázást is alkalmazunk. Növénymaradvánnyal nagyobb mennyiségő foszfor a XII., XI. VIII. vetésforgók talajába kerül vissza (7-9 kg/ha). A termésekkel a legtöbb foszfort az istállótrágyás vetésforgókból szállítjuk el (34-43 kg/ha). Kijuttatott foszfor Vetésforgó 3. táblázat. Foszforforgalom (kg/ha) Összes Növénymaradvánnyal kivont foszfor visszakerült Fıtermékkel elszállított Melléktermékkel elszállított I 0,0 9,4 1,0 7,5 0,9 II 41,0 17,4 6,9 8,7 1,8 III 41,0 17,0 2,4 13,0 1,6 IV 42,7 21,5 2,1 15,7 3,7 V 50,6 24,0 3,0 17,1 3,9 VI 51,6 26,9 2,4 19,6 4,9 VII 10,6 12,1 1,0 8,8 2,3 VIII 41,0 37,8 7,1 26,2 4,5 IX 41,0 17,6 1,3 14,2 2,0 X 50,4 40,4 2,7 34,2 3,5 XI 91,4 54,7 7,7 42,8 4,2 XII 41,0 24,5 8,8 14,0 1,7 XIII 41,0 20,8 5,7 12,2 2,9 XIV 41,0 23,4 5,6 14,2 3,5 XV 0,0 14,6 4,8 7,9 1,9 A legnagyobb foszforforgalom az istállótrágyás vetésforgókban mérhetı. Itt veszik fel a növények a legtöbb foszfort és e vetésforgókból szállítódik el a legtöbb foszfor is. Hasonló nagyságú a foszforforgalom szalma- és a zöldtrágyás vetésforgók esetén. A szalmatrágyás vetésforgókban több foszfort juttatunk ki, mint a zöldtrágyás vetésforgókban, de a növények hasonló mennyiségő foszfort vesznek fel a talajból mind a két trágyázási mód esetén. A növényi maradványokkal több foszfor kerül vissza a talajba a zöldtrágyás vetésforgókban, mint a szalmatrágyásoknál, de a szalmatrágyás vetésforgókból valamelyest több foszfor szállítódik el a fı- és melléktermékkel. Kicsi a foszforforgalom a mőtrágya nélküli szalmatrágyás, másodvetéső zöldtrágyás és a trágyázás nélküli vetésforgókban. 11

12 1.3. Káliumforgalom A vetésforgó ciklus alatt kijuttatott összes kálium, a termesztett növények által kivont kálium összes mennyisége, a szármaradvánnyal visszakerült, valamint a fı és melléktermékkel elszállított kálium mennyisége a 4. táblázatban látható. Nem adunk káliummőtrágyát az I. (kontroll), VII. szalmatrágyás, a X. istállótrágyás és a XV. másodvetéső zöldtrágyás vetésforgókba. A többi vetésforgóba 69,7 kg/ha káliummőtrágyát juttatunk ki három év alatt összesen. Istállótrágyával 206,6 kg/ha (X., XI.), szalmatrágyával a IV. erjesztés nélküli szalmatrágyás vetésforgóba 16,1 kg/ha, az V. nitrogén mőtrágyával erjesztett szalmatrágyás vetésforgóba 49,2 kg/ha, a VI. és VII. vízzel erjesztett szalmatrágyás vetésforgóba 61,5 kg/ha kálium kerül kijuttatásra. A legtöbb káliumot abban a vetésforgóban adjunk a növények számára, ahol az istállótrágyázás mellett mőtrágyázást is alkalmazunk (XI.). A legtöbb káliumot az istállótrágyás vetésforgók talajából (X., XI.) veszik fel a növények (366 és 493 kg/ha). Nagy mennyiségő káliumot vesznek fel a növények a VIII. vetésforgóból, ahol a csillagfürt megtalálható fı- és másodvetésben is (294 kg/ha). Növénymaradvánnyal a legtöbb kálium a mőtrágyázásban is részesülı XI. istállótrágyás vetésforgó talajába kerül vissza (125 kg/ha). A fı- és melléktermékkel a legtöbb káliumot az istállótrágyás vetésforgókból (X., XI.) szálltjuk el ( kg/ha). A VIII. vetésforgóból is nagy mennyiségő kálium kerül ki, több mint 200 kg/ha. Kijuttatott kálium Vetésforgó 4. táblázat. Káliumforgalom (kg/ha) Összes Növénymaradvánnyal kivont kálium visszakerült Fıtermékkel elszállított Melléktermékkel elszállított I 0,0 66,8 9,7 41,8 15,4 II 69,7 132,7 59,1 51,6 22,0 III 69,7 120,7 31,0 71,7 18,0 IV 85,8 145,0 22,7 81,6 40,7 V 118,9 169,4 37,2 93,2 39,1 VI 131,2 189,2 36,0 105,8 47,4 VII 61,5 106,6 21,8 61,8 23,0 VIII 69,7 293,8 92,1 141,8 59,8 IX 69,7 134,8 16,6 92,4 25,8 X 206,6 365,7 52,7 276,7 36,3 XI 276,3 493,1 125,5 321,9 45,7 XII 69,7 200,3 87,2 93,0 20,1 XIII 69,7 177,3 66,4 71,7 39,2 XIV 69,7 174,1 60,4 70,6 43,0 XV 0,0 118,3 45,1 55,4 17,8 Azon a területen, ahol sem szerves, sem mőtrágyával nem juttatunk káliumot a talajba, kicsi a termesztett növények által kivont kálium 12

13 mennyisége, kevés kálium kerül vissza a talajba, kevés kálium szállítódik el a területrıl, kicsi a káliumforgalom. Szalmatrágyával tudtuk növelni a káliumforgalmat. Csillagfürt zöldtrágyázással hasonló káliumforgalmat értünk el, mint a szalmatrágyázással, ahol kg/ha-al több káliumot juttattunk ki. A trágyázási módokat egymással összehasonlítva megállapítottuk, hogy a legnagyobb káliumforgalmat istállótrágyázással lehet elérni Szerves szénforgalom A szerves szénforgalom számításánál figyelembe vettük a szerves trágyákkal kijuttatott, a termesztett növények által megkötött, a növénymaradványokkal talajba került, valamint a szántóföldrıl a fı- és melléktermékkel elszállított szerves szén mennyiséget (5. táblázat). Istállótrágyával a vetésforgó ciklus alatt 4330 kg/ha szerves szenet juttatunk ki a X. és XI. vetésforgókba. Szalmatrágyával a IV. vetésforgóba 1100 kg/ha, az V. vetésforgóba 1430 kg/ha, a VI. és VII. vetésforgókba 2680 kg/ha szerves szenet adunk. A legtöbb szenet a VIII. vetésforgóban asszimilálják a termesztett növények (12534 kg/ha). Ezt követi a XI. mőtrágyát és istállótrágyát is kapó vetésforgó (9248 kg/ha). Növénymaradvánnyal a legtöbb szén a VIII. és XII. vetésforgóba kerül a talajba ( kg/ha). Vetésforgó 5. táblázat. Szerves szénforgalom (kg/ha) Kijuttatott Megkötött Növénymaradvánnyatermékkel Fı- szerves szerves szén szén talajba került elszállított Melléktermékkel elszállított I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV A termésekben a legtöbb szenet az istállótrágyás (X., XI.) és a VIII. vetésforgóban kötik meg a növények. A melléktermékben a legtöbb szenet a VIII. vetésforgóban asszimilálják a növények (4237 kg/ha). Ez után következik 13

14 a vízzel erjesztett szalmatrágyás VI. vetésforgó (3274 kg/ha). Az adataink elemzése alapján megállapítottuk, hogy a legnagyobb szénforgalom azokban a vetésforgókban zajlik le, ahol a csillagfürt fı- és másodvetésben is megtalálható, valamint ott, ahol istállótrágyázás mellett mőtrágyázást is végzünk. Itt sok szenet kötnek meg a növények, és sok szén kerül a talajba. Melléktermékkel azokról a területekrıl szállítunk el több szenet, ahol a vetésforgó ciklus alatt két szakaszban is termesztünk rozsot: itt több a betakarított szalma, mint ahol háromévente csak egyszer vetünk kalászost. Fontosnak tartjuk kiemelni a másodvetéső zöldtrágya növények szerepét a szénforgalomban. A korán betakarításra kerülı növényfajok (kalászosok, repce, mustár, stb.) esetén az ıszi szántásig több alkalommal szükséges ápolni a tarlót. Ha mi ezekre a területekre másodvetésben zöldtrágyanövényt vetünk, akkor nemcsak könnyen felvehetı tápanyaghoz juttatjuk az utónövényt, pillangós zöldtrágyanövény esetén még nitrogénnel gazdagítjuk is a talajt, hanem nagy mennyiségő szenet is megkötünk A talajhasználati módok hatása a talaj tulajdonságaira A talaj nitráttartalma A nitrogénformák közül a növények számára közvetlenül felvehetı nitrátnitrogén alakulását mutatjuk be. Vizsgáltuk, hogyan változik a nitrátforgalom a felsı talajrétegben (0-30 cm) és a mővelt talajréteg alatt (30-60 cm) is. Mindkét talajrétegben alacsony nitrát értéket mértünk (6. táblázat). A betakarítás idıszakában nagyon alacsony a talaj nitráttartalma. Jellemzı az, hogy a mőtrágya nélküli, kis termést adó vetésforgók talajában több a nitrát-nitrogén, mint az ugyanolyan szervestrágyázási-módú, mőtrágyát is kapó vetésforgókban (XV., XIV., VII. és VI.). A szalmatrágya adagok befolyásolják a talaj nitráttartalmát. Nagyobb a nitrát-nitrogén mennyisége a felsı talajrétegben a VI. és VII., 26,1 t/ha szalmatrágya adagú vetésforgókban, mint a kisebb adagú IV. (3,5 t/ha) és V. (11,3 t/ha) szalmatrágyás vetésforgókban. A cm-es rétegben, fele annyi a nitráttartalom, mint a 0-30 cm-es talajrétegben. A mért adataink szerint egy ilyen laza homoktalajon, mint a vetésforgók talaja, a kis nitráttartalom ellenére is lehet lemosódás. A tápanyag-utánpótlás környezetet kevésbé károsító megoldására jó példát mutatnak a szalmatrágyás vetésforgók nitrátadatai: a cm-es rétegben a legkisebb a nitrát-nitrogéntartalom a többi vetésforgóhoz viszonyítva A talaj foszfortartalma A legtöbb könnyen oldódó foszfort (202 mg/kg) a mőtrágyázott istállótrágyás vetésforgó (XI.) talajában mértük (6. táblázat). Istállótrágya rendszeres kijuttatásával, foszformőtrágya nélkül is nagyobb a talaj foszfortartalma, mint a szalma- és zöldtrágyázás esetén, ahol még 14

15 foszformőtrágyázást is végzünk. Szalmatrágyával, illetve a szalmatrágya adagjának növelésével is lehet emelni a talaj foszforellátottságát. Erre enged következtetni, hogy a szalmatrágyás vetésforgókban valamivel több a felvehetı foszfortartalom, mint a zöldtrágyás vetésforgók többségében. A nagyobb szalmatrágya dózisú vetésforgóban (VI.), valamelyest nagyobb a talaj felvehetı foszfor tartalma, mint a kisebb adagú nitrogén mőtrágyával erjesztett szalmatrágyás vetésforgóban (V.) A talaj káliumtartalma A vetésforgók talajának AL-oldható káliumtartalma az 6. táblázatban látható. A legnagyobb káliumtartalmat az istállótrágyás vetésforgók (X., XI.) talajában mértük ( mg/kg). Az adataink elemzése alapján megállapítottuk, hogy a kis agyagtartalmú homoktalaj káliumellátottságát kisadagú káliummőtrágyával nem lehet növelni. A mőtrágyával kijuttatott káliumot a növények felveszik, és az a termésben hasznosul. A talaj káliumellátottságát istállótrágyával lehet javítani, de kedvezı hatású a szalmatrágya is A talaj humusztartalma A vetésforgók talajában mért humusztartalom igen alacsony, az összes vetésforgóban 1% alatt van (6. táblázat). A legnagyobb humusztartalmat az erjesztett szalmatrágyás vetésforgókban (V., VI., VII.) mértük: 0,72-0,77 %. A mérési eredményeink alapján megállapítottuk, hogy a kísérletünkben (laza homoktalajon), a talaj humusztartalmát kisadagú mőtrágya kijuttatása igazán nem befolyásolja. Csak tendenciájában figyelhetı meg, hogy mőtrágyázás hatására növekszik a humusztartalom (I.-III., X.-XI., XIII.-XV. vetésforgók). A szervestrágyázási módok közül legnagyobb mértékben szalmatrágyázással tudtuk növelni a talaj humusztartalmát. Kedvezıbb eredményt adott, ha a vetésváltás során gyakrabban volt kalászos, mint amikor a pillangós, kalászos és kapás növények egyenlı arányban váltották egymást A talaj kémhatása A talaj kémhatását a kálium-kloridos szuszpenzióban mért ph-értékek segítségével mutatjuk be. A kísérlet talajának kémhatása savanyú vagy igen savanyú (6. táblázat). A mőtrágya nélküli VII. szalmatrágyás vetésforgóban a legnagyobb a kálium-kloridos ph érték (ph (KCl) =5,15). A trágyaformák savanyító és savanyúságot csökkentı hatásai is megfigyelhetık a különbözı kezeléső vetésforgókban. A mőtrágya savanyító hatása minden szerves trágyázási módnál megfigyelhetı. A szalmatrágyás vetésforgók közül kisebb a ph (KCl) érték a mőtrágyát is kapó VI. vetésforgókban, mint a mőtrágya nélküli VII. vetésforgóban. Az istállótrágyás vetésforgók esetén, savanyúbb a talaj a mőtrágyázott XI., mint a mőtrágya nélküli X. vetésforgóban. 15

16 6. táblázat. A talaj nitrát-, foszfor-, kálium-, humusztartalma és a ph értéke (NO Vetésforgó (mg/kg) (mg/kg) 2+NO 3)-N (NO 2+NO 3)-N P (mg/kg) 0-30 (mg/kg) O 5 K 2O cm cm H (%) ph (KCl) I 2,63 3,02 46,11 65,01 0,45 4,25 II 1,95 1,49 92,35 74,90 0,45 4,05 III 1,52 2,32 106,91 78,96 0,49 4,12 IV 1,57 0,65 105,82 82,03 0,61 4,01 V 1,50 0,79 103,26 93,52 0,72 4,48 VI 3,68 0,86 117,60 72,97 0,77 4,29 VII 5,45 0,86 35,46 76,61 0,72 5,15 VIII 3,93 1,62 75,03 59,54 0,69 4,14 IX 2,48 2,17 94,73 69,27 0,50 3,98 X 2,63 3,51 143,13 156,63 0,64 4,84 XI 4,11 3,35 202,00 184,40 0,67 4,56 XII 3,10 1,50 107,12 74,75 0,51 4,04 XIII 3,34 1,97 88,97 70,10 0,62 3,97 XIV 4,11 1,09 96,25 71,85 0,58 3,89 XV 4,66 1,23 29,39 66,77 0,54 4, A talaj tömörödöttsége A talaj tömörödöttségének változását a talajmőveléses kísérlet adatai alapján mutatjuk be (1. ábra). A vizsgálatokat a rozs szárba indulásakor végeztük. A felsı 20 cm-es talajrétegben fokozatosan tömörödik a talaj a mélyebb rétegek felé haladva. A 10 cm-es mélységben a szántott területen 27 N/cm 2, a redukált mővelésnél 34 N/cm 2, a direktvetésnél 51 N/cm 2 penetrációs ellenállást mértünk Talajellenállás (N/cm 2 ) Talajréteg (cm) Szántott Redukált Direktvetés 1. ábra. Talajtömörödés Mindhárom mővelési módnál, cm-es talajrétegben vált tömörré a talaj. Ettıl lentebb 300 N/cm 2 feletti ellenállási értékeket mértünk. A 20 cm-es 16

17 talajmélységben már jól elkülönültek egymástól az egyes mővelési módok. Leglazább volt a talaj a szántott területen (451 N/cm 2 ), tömörebb a direktvetésnél (530 N/cm 2 ), és legtömörebb a redukált mővelésnél (653 N/cm 2 ) volt. A felsı 30 cm-es talajréteget tekintve, leglazább a talaj a szántott területen. Ez a forgatás mélysége. Ettıl valamelyest tömörebb a talaj a direktvetésnél, és legtömörebb a redukált mővelésnél. A 30 cm alatti talajmélységben leglazább a talaj a direktvetési módnál. A mélyebb rétegekben, a szántott terület és a redukált mővelés között nincs nagy különbség. A talajmővelés hatását a 70 cm-es talajmélységig tudjuk kimutatni. A 70 cm alatti talajtömörséget természetes talajtömörségnek tekintjük A talaj nedvességtartalma A talajnedvesség alakulását a talajmőveléses kísérlet adatai alapján, a rozs szárbaindulásának idején, 40 cm-es talajmélységig elemeztük (2. ábra). A talajnedvesség mindegyik mővelésmódnál (szántás, tárcsázás, direktvetés), minden talajrétegben nagyon alacsony volt. A 0-5 cm-es talajrétegben mért nagyobb nedvességtartalom a mérés elıtt lehullott kisebb csapadéknak köszönhetı. A szántott területen az 5 és 35 cm-es talajrétegben 0,2 és 0,5 % közötti talajnedvességet mértünk. A redukált mővelésmódnál, az 5-10 cm-es talajrétegben 0,3%, a cm-es talajrétegben 0,5% volt a talajnedvesség. A direktvetési módnál, - a másik két talajmővelési módhoz viszonyítva -, nagyobb volt a talajnedvesség az 5-10 cm-es és a cm-es talajrétegben is (0,5 és 0,8%). Azonban a cm-es rétegben, a többi mővelési módhoz hasonlóan, itt is csökkent a talajnedvesség-tartalom, ugyanolyan volt, mint a redukált mővelés esetén (0,4%). A cm-es rétegben 0,9%-ot mértünk. Tömeg% 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, Talajréteg (cm) Szántott Redukált Direktvetés 2. ábra. Talajnedvesség a rozs szárba indulásának idején Ezt követıen a mélyebb rétegek felé haladva nagyobb értékeket mértünk, mint a másik két mővelési módnál. A cm-es rétegben 2,7%, a cm- 17

18 es rétegben 2,8% volt a nedvesség. A legnagyobb talajnedvességet a cmes rétegben mértük: 4,5%. A talajmővelési módok talajnedvességi értékeit egymással összehasonlítva megállapítottuk, hogy minden talajrétegben, a szántott területen volt a legalacsonyabb és a direktvetésnél a legmagasabb a talaj nedvességtartalma Vízforgalom A vízforgalomnak két elemét mutatjuk be: a lehullott csapadékot és a rozs szárba indulásának idıszakában, a talajban tárolt vízmennyiséget. A rozs növénynél ezt az idıszakot tartjuk az egyik legfontosabbnak. Ekkor alakul ki a vegetációs felület. Ha ebben az idıszakban kevés a víz, akkor kevés tápanyagot is tud felvenni a rozs, alacsony lesz a növény, kicsi lesz a lombfelülete és kevés termés várható. A 2011/2012 téli félév csapadékösszege 118 mm (7. táblázat). Ez jóval elmarad a sokéves átlagtól, amely 218 mm. Különösen kevés csapadék hullott a február és a március hónapokban: mindössze 12 mm. 7. táblázat. A téli félév csapadékösszege (mm) Év/Hó Jan Febr Márc Okt Nov Dec Téli félév A 8. táblázatban április hónap csapadékos napjait láthatjuk a lehullott csapadék mennyiségekkel. Hosszú, száraz idıszakot követıen április 6-án és 7- én 9 mm, 12-én 2,5 mm, 14-én 3,5 mm esı esett. A talajnedvesség mérés reggelén 1,8 mm csapadék hullott. 8. táblázat április csapadékos napjai és a lehullott csapadékösszeg (mm) Nap Összesen Csapadék (mm) 4,5 5,5 2,5 3,5 1,8 2,3 0,4 10,0 1,0 31,5 A vízforgalom eredményét láthatjuk a 9. táblázatban. A felsı 0-5 cm-es talajrétegben az utolsó csapadék vize látható. Ettıl lentebb, az 5-10 cm-es talajrétegben, kevesebb vizet mértünk, ide már nem szivárgott le az utoljára hullott csapadék vize. A mélyebb, cm-es rétegben, nıtt a víztartalom. Ebben a rétegben a korábbi csapadék nedvesítı és talaj párologtató hatása látható: 15 cm-ig benedvesítette a talajt, de a 15 cm feletti réteg már fokozatosan kiszáradt. A 15cm alatti rétegek víztartalmára elsısorban a rozs vízfelvétele hat. Alacsony a víztartalom a cm-es rétegben: a sekély gyökérzető rozs elsısorban innen veszi fel a vizet. A korábbi csapadék ide már nem ért le, a talajvízbıl pedig nem tud felemelkedni annyi víz, hogy pótolja az 18

19 elfogyasztott mennyiséget. A cm-es talajrétegben már emelkedik a víztartalom, de a rozs gyökere innét is sok vizet vesz fel. Történik vízfelvétel a cm-es talajrétegbıl is, de itt már inkább a téli csapadékból tárolt víztartalom látható. A mélyebb talajrétegek felé haladva, a cm közötti és az alatti talajszelvényben található vízmennyiséget tekintjük a talajmővelés és a növények által egyre kevésbé befolyásoltnak. Talajréteg/ Mővelés 9. táblázat. Vízkészlet, (m 3 /ha) cm cm cm cm cm cm cm cm Szántott 2,0 1,1 2,8 1,1 3,4 3,6 1,1 9,5 Redukált 15,7 2,2 3,6 2,5 6,2 9,0 10,1 18,8 Direktvetés 21,6 3,6 5,6 2,8 6,4 18,8 19,3 31,4 Egy olyan évjáratban, amikor kevés a téli csapadék és tavasszal is kevés esı esik, már a kora tavaszi idıszakban is jól elkülöníthetı, ingadozó víztartalmú talajréteget eredményez a növényzet vízfelvétele, a talajfelszín párologtató és a lehullott csapadék nedvesítı hatása. Mindegyik talajmővelési módnál hasonló a nedvességprofil lefutása, azonban a direktvetésnél több víz található a 0-40 cmes talajrétegben, mint a redukált mővelésnél vagy a szántott területen A talaj szén-dioxid kibocsátása A talajban a szén-dioxid nagyrészt a gyökérlégzésbıl és a talajlakó élılények tevékenységének következményeképpen a szerves anyag bomlásából származik. A szén-dioxid mennyisége jól jelzi a talaj mikrobiológiai aktivitását. A talaj szén-dioxid kibocsátásának bemutatására a burgonyavirágzás kezdetekor mért adatokat választottuk (3. ábra). g/m 2 /h 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV A vetésforgók jele 3. ábra. Szén-dioxid-kibocsátás a vetésforgók talajában 19

20 A vetésforgók CO 2 eredményeit egymással összehasonlítva megállapítottuk, hogy a legtöbb kibocsátott szén-dioxid a mőtrágya+erjesztett szalmatrágyás V., VI., valamint az istállótrágyás XI. vetésforgókban volt (0,32-0,35 g/m 2 /h). A mikrobák számára kedvezı, ha a trágyázás során kívülrıl szerves anyagot viszünk be a talajba, mindegy, hogy szalma- vagy istállótrágya formájában, és ezek mellett mőtrágyával is növeljük a talaj tápanyag-ellátottságát. E területeken nagyobb a szén-dioxid-kibocsátás, mert nagyobb a mikrobák szerves anyag lebontó tevékenysége, így több tápelem válik felvehetıvé a növények számára, és nagyobb termésre számíthatunk A talajhasználati módok hatása a terméseredményekre Rozstermés A vetésforgók rozstermései a 4. ábrán láthatók. Azokban a vetésforgókban, ahol a vetésforgó ciklus alatt kétszer van rozs, a ciklus végén levı rozsterméseket fekete színnel ábrázoltuk. A legnagyobb rozstermést (2,65 t/ha) a VIII. vetésforgóból takarítottuk be, ahol a csillagfürt fıvetésben és másodvetésben, zöldtrágyának is megtalálható. A mőtrágyázásban is részesülı, szalmatrágyás vetésforgókban (IV., V., VI.), és az istállótrágyás vetésforgókban (X., XI.) 2,0 és 2,5 t/ha közötti rozstermést mértünk. A rozstermés 1,5 és 2,0 t/ha között volt a IX. zöldtakarmány-termesztéses, valamint a XIII. és XIV. másodvetéső zöldtrágyás vetésforgókban. A rozstermés 1,5 t/ha alatt volt a XII. másodvetéső zöldtrágyás, a II. fıvetéső zöldtrágyás, a III. gyökértrágyás, és a mőtrágya nélküli VII. szalmatrágyás, XV. másodvetéső zöldtrágyás és az I. vetésforgókban. 3,0 2,5 2,0 (t/ha) 1,5 1,0 0,5 0,0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV A vetésforgók jele 4. ábra. Rozstermés 20

21 Burgonyatermés A legtöbb burgonyát (32,2 t/ha) a mőtrágyázásban is részesülı, XI. istállótrágyás vetésforgóból takarítottuk be (5. ábra). Ezt követi a VIII. vetésforgó (30,2 t/ha). Az erjesztett szalmatrágyás (V., VI.) és a mőtrágya nélküli, istállótrágyás (X.) vetésforgókban t/ha burgonya termett. A burgonyatermés t/ha volt az erjesztés nélküli szalmatrágyás (IV.), valamint a XIII. és XIV. másodvetéső zöldtrágyás vetésforgókban t/ha burgonya termett a III. gyökértrágyás, IX. zöldtakarmány-termesztéses és a XII. másodvetéső zöldtrágyás vetésforgókban. A legkevesebb burgonya a II. fıvetéső zöldtrágyás, a mőtrágya nélküli szalmatrágyás (VII.) és másodvetéső zöldtrágyás (XV.), valamint a kontroll (I.) vetésforgókban termett (11-13 t/ha). (t/ha) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV A vetésforgók jele 5. ábra. Burgonyatermés A termésadatok elemzésének alapján megállapítottuk, hogy a legnagyobb burgonyatermés istállótrágya és mőtrágya együttes kijuttatásával érhetı el. Nagy termés takarítható be akkor is, amikor szalmatrágyázás mellet egy kicsit nagyobb adagú (108 kg/ha/3év) nitrogénmőtrágyázást alkalmazunk. A burgonyatermés növelhetı a vetésváltásba illesztett pillangósvirágú növények termesztésével is. Ahol a vetésforgóciklus alatt fıvetésben és másodvetésben is termesztünk csillagfürtöt, kisebb nitrogénmőtrágya adag mellett is nagyobb burgonyatermést értünk el, mint a nagyobb nitrogénmőtrágya adagú szalmatrágyás vetésforgókban A gyökértömeg meghatározása Mini Rhizotron készülékkel Az elıállított biomassza meghatározásához a gyökérzet tömegének mérése nehezebb faladat, mint a földfeletti növényi részeké. A föld felett található terméseket, növényi szárakat, leveleket viszonylag egyszerően betakarítjuk, és megmérjük. A gyökérzetet viszont ki kell ásni, ki kell mosni a talajszemcséket. 21

22 Mind nehéz és sok idıt igénylı feladat. A Mini Rhizotron készülékkel a földfelszín alatt tudunk felvételeket készíteni. Az 6. ábra baloldalán burgonyagyökérzetet, a középsı részen csillagfürtgyökérzetet láthatunk egy kialakult gyökérgümıvel, a jobb oldalon pedig rozsgyökér látható a rengeteg gyökérszırrel. Ha gyökérmintát akarunk szedni az elıkészítés során a rozs gyökere adja a legnagyobb feladatot: a sok gyökérszır közül mondhatni minden talajszemcsét egyenként kell kimosni. Burgonya Csillagfürt Rozs 6. ábra. Burgonya, csillagfürt és rozs gyökérképe A kamera által készített kép fix mérető (18,9 x 14,2 mm). Egy képkezelı program segítségével le tudjuk mérni a gyökerek hosszát, szélességét, és így kiszámolható a gyökerek térfogata. A gyökér térfogattömege alapján megkapjuk az adott térfogatú talajban található gyökerek tömegét. A képen látható burgonyagyökér 378 g/m 3 talaj, a csillagfürtgyökér 736 g/m 3 talaj, a rozsgyökér 178 g/m 3 talaj gyökértömegnek felel meg szárazanyagban kifejezve. A Mini Rhizotron készülékkel a növények összes gyökérzetét nem, de a felvételezett talajrétegben, megbízhatóan meghatározható a gyökértömeg, és lehet következtetni a gyökérzet eloszlására is. A készülékkel a tenyészidıszak során, nyomon tudjuk követni a gyökérzet növekedését, fejlıdését Vonóerı-igény és üzemanyag-felhasználás A rozstarló szántásának vonóerı-igényét öt vetésforgó adatai alapján mutatjuk be (7. ábra). A vetésforgók eltérı alakját és a domborzati viszonyokat figyelembe véve egy 77 m-es szakaszt választottunk ki, amely a mélyebb fekvéső területrıl felmegy a dombtetıre. A terület adottsága jelentısen befolyásolja a szántás vonóerı-igényét. Legkisebb a vonóerı-igény (2,2-6,5 kn) a mélyebb fekvéső területen (1-10 m). A dombtetı irányába haladva viszonylag gyorsan nı ez az érték (7. ábra). A domboldalon (11-35 m) már 5,3-14,4 kn, a dombtetın 12,8-15,9 kn értékeket mértünk. A vetésforgókban mért értékeket egymással összehasonlítva megállapíthatjuk, hogy a vizsgált területen az I. trágyázás nélküli vetésforgó szántása igényli a legnagyobb vonóerıt, átlagosan 12,2 kn-t. Hasonló a vonóerı-igény a II. fıvetéső zöldtrágyás, az V. szalmatrágyás és a XI. istállótrágyás vetésforgókban (11,3-11,5 kn). A 22

23 bemutatott vetésforgók közül a XIV. másodvetéső zöldtrágyás vetésforgóban mértük a legkisebb vonóerı-igényt (9,4 kn) kn I II V XI XIV m 7. ábra. Vonóerı-igény A talajmővelés vonóerı-igényét nemcsak a termıhelyi adottságok határozzák meg, de az alkalmazott termesztéstechnológia is befolyásolja. A talaj szerves anyag tartalma, a trágyázási mód, az elıvetemény gyökérzetének nagysága, eloszlása, lazító, vagy éppen szárító, tömörítı hatása együttesen jelentkezik. Kisebb a vonóerı-igény, ha szerves trágyázást alkalmazunk. A szalma- és istállótrágyázás a zöldtrágyázáshoz hasonlóan kedvezı hatású. A talajmőveléses kísérletben a talaj elıkészítés és a vetés munkáinak üzemanyag-felhasználása látható az 10. táblázatban. A legtöbb üzemanyagot a szántásos mővelésmódnál használtuk el (45,48 l/ha). Kevesebb üzemanyag fogyott a direktvetésnél: 28,80 l/ha. A legkevesebb üzemanyagra a redukált mővelés esetén volt szükség (27,48 l/ha). 10. táblázat. Üzemanyag-felhasználás Szántásos mővelés Üzema. Üzema. Üzema. Redukált mővelés Direktvetés (l/ha) (l/ha) (l/ha) Szántás 19,17 Tárcsázás 12,88 Direktvetés 28,80 Szántás elmunkálás 11,24 Magágy elıkészítés 9,95 Magágy elıkészítés 10,42 Vetés 4,65 Vetés 4,65 Összesen 45,48 Összesen 27,48 Összesen 28,80 A talajmővelés során, amikor kisebb vonóerı-igényre van szükség, kevesebb üzemanyag-felhasználással lehet elvégezni a gépi munkákat. Jelentısen lehet csökkenteni az üzemanyag-felhasználást akkor, ha sekélyebb mővelést alkalmazunk, vagy kevesebb menetszámmal végezzük el a talajelıkészítést. Ha kevesebb üzemanyagot használunk fel, az nemcsak 23

24 költségcsökkenéssel jár, hanem csökken az üvegházhatást okozó szén-dioxidkibocsátás is Az anyagforgalom és a talajtulajdonságok összefüggésének értékelése Az anyagforgalom és a talajtulajdonságok lineáris összefüggés vizsgálatának korrelációs koefficiensei (r-értékek) az 11. táblázatban láthatók. A trágyákkal kijuttatatott nitrogén mennyisége és a talaj humusztartalma között pozitív, szoros összefüggés van (r=0,85). Nagyobb a humusztartalom ott, ahol a melléktermékkel felvett nitrogén mennyisége nagyobb (r=0,68). A betakarításkor mért nitrát-nitrogén nem a kijuttatott nitrogén mennyiségétıl függ (r=0,00). A talaj oldható foszfortartalma és a trágyákkal kijuttatott foszfor mennyisége között igen szoros, pozitív összefüggés van (r=0,95). Azokon a területeken, ahol több a talajban a felvehetı foszfor, ott több foszfort vonnak ki a növények a talajból (r=0,82), és a terméssel kivont foszfor is több (r=0,82). 11. táblázat. A lineáris összefüggés korrelációs koefficiensei (r-értékek) Pearson-féle korreláció ph (KCl) Humusz Nitrát-N P 2O 5 K 2O Kijuttatott N 0,461 0,846** 0,000 0,567* 0,475 Kivont N -0,130 0,251 0,107 0,527* 0,343 Visszakerült N -0,483-0,229 0,154 0,022-0,175 N a fıterm.-ben 0,157 0,358 0,027 0,616* 0,544* N a mellékterm.-ben -0,090 0,681** 0,072 0,254 0,022 Kijuttatott P 0,035 0,359-0,213 0,950** 0,674** Kivont P 0,240 0,467 0,126 0,818** 0,787** Visszakerült P -0,331-0,077 0,200 0,318 0,158 P a fıterm.-ben 0,352 0,472 0,079 0,824** 0,849** P a mellékterm.-ben 0,165 0,842** 0,151 0,507 0,353 Kijuttatott K 0,446 0,492-0,018 0,913** 0,915** Kivont K 0,309 0,419 0,185 0,800** 0,842** Visszakerült K -0,047 0,189 0,301 0,562* 0,483 K a fıterm.-ben 0,441 0,381 0,111 0,801** 0,923** K a mellékterm.-ben 0,006 0,720** 0,148 0,444 0,241 Kijuttatott szén 0,786** 0,626* 0,219 0,594* 0,833** Megkötött szén -0,021 0,581* 0,164 0,497 0,309 Talajba jutott C -0,472-0,158 0,161 0,027-0,189 C a fıterm.-ben 0,252 0,536* 0,083 0,705** 0,656** C a mellékterm.-ben -0,106 0,710** 0,163 0,132-0,103 CO 2 kibocsátás 0,307 0,600* 0,051 0,503 0,468 Burgonya-termés 0,273 0,659** 0,118 0,670** 0,614* Rozstermés 0,045 0,586* -0,200 0,613* 0,331 A szignifikancia szintet *=5%-on, **=1%-on jelöljük. A humusztartalom a melléktermékben található foszforral pozitív, szoros összefüggésben van (r=0,84). A felvehetı káliumtartalom és a trágyázás során 24

25 kijuttatott kálium mennyisége között igen szoros, pozitív az összefüggés (r=0,92). A talaj oldható káliumtartalma és a növények által kivont kálium mennyisége között pozitív, szoros (r=0,84), a termések által kivont kálium mennyisége között pozitív, igen szoros összefüggés van (r=0,92). A talaj humusztartalma és a melléktermék által kivont kálium mennyisége között pozitív, közepes az összefüggés (r=0,72). A trágyázás során kijuttatott szerves szén mennyisége és a talaj ph-ja között pozitív, közepes (r=0,79), a humusztartalma között pozitív, közepes (r=0,63), a felvehetı foszfortartalma között pozitív, közepes (r=0,59), a felvehetı káliumtartalma között pozitív, szoros (r=0,83) az összefüggés. A kijuttatott szerves szén elsısorban a szerves trágyákban található, vagyis a szerves trágyaadag növelésével lehet csökkenteni a talajsavanyúságot, tudjuk növelni a humusztartalmat, és a szerves trágyáknak fontos szerepük van a foszfor- és káliumszolgáltatásban is. Az olyan kezelések esetén, ahol a növények több szenet tudnak megkötni, nagyobb a talaj humusztartalma is (r=0,58). A trágyázás során kijuttatott, nagyobb mennyiségő tápanyag, jobb tápanyag ellátottságot eredményez. Ahol több a felvehetı tápelem, ott több tápanyagot is vonnak ki a növények. A jobb tápanyagellátottságú talajon jobban fejlıdnek a növények, több szenet kötnek meg, nagyobb lesz a termés, több lesz a szár- és gyökérmaradvány és nı a talaj humusztartalma is. Ahol nagyobb a talajban a humusztartalom, ott nagyobb a szén-dioxid kibocsátás is, vagyis nagyobb a mikrobiológiai aktivitás. A nagyobb mikrobiológiai aktivitás eredményeképpen több felvehetı tápelemhez jutnak a növények, így nagyobb termésre számíthatunk. Talajhasználati módok hatásának értékelése pontrendszerrel A pályázat keretében kidolgozunk egy pontrendszert, mely értékeli a talajhasználati módok hatását. Kedvezınek ítélünk meg minden olyan beavatkozást, amely növeli a jövedelmezıséget. Nagyobb pontszámot kap az az eljárás, amely javítja a talajban a tápanyag ellátottságot, és úgy emeli a termésátlagot, hogy közben kevés mőtrágyát használ fel. A kisebb mőtrágyafelhasználás csökkenti a környezet terhelését, és egészségesebb élelmiszert tudunk elıállítani. Pontozzuk azt is, amikor a kezelés hatására nı a humusztartalom, vagy a talaj kémhatása semleges, vagy a semlegeshez közelít. Pozitívan értékeljük azokat a kezeléseket, ahol kisebb a talajmővelés vonóerıigénye, vagy kevesebb menetszámban valósul meg a talajelıkészítés, így ezek eredményeképpen kevesebb üzemanyag-felhasználásra van szükség. A kisebb üzemanyag-felhasználás nemcsak a költséget csökkenti, de csökken az üvegházhatást okozó szén-dioxid kibocsátás is. 25

26 Összefoglalás A talajhasználati módok hatással vannak az anyagforgalomra. Nagyobb nitrogén- és szénforgalom zajlik le azokon a területeken, ahol többször található pillangós virágú növény egy adott ciklus alatt, valamint ott, ahol istállótrágyázás történik. A zöldtrágyázott területen több szerves szén kerül a talajba, mint szalma- vagy istállótrágyázás esetén. Istállótrágyázás mellett nagyobb foszfor- és káliumforgalom valósul meg, mint ahol szalma- vagy zöldtrágyázást alkalmazunk. Istállótrágyázással jobb foszfor- és káliumellátottságot lehet elérni, mint szalma- vagy zöldtrágyázás esetén. A talaj humusztartalmát szalmatrágyázással nagyobb mértékben lehet növelni, mint istálló- vagy zöldtrágyázással. Nagyobb a talaj humusztartalma ott is, ahol a vetésváltás során gyakrabban van kalászos, mint amikor a pillangós, kalászos és kapás növények egyenlı arányban váltják egymást. Kevésbé savanyodik a talaj a szalma- és istállótrágyázás estén, mint zöldtrágyázás mellett. A talajmővelési módok hatással vannak a talaj tömörségére és a nedvességtartalmára is. A 20 cm-es talajrétegben nincs különbség a mővelési módok között. A cm-es talajrétegben lazább a talaj a szántott területen, mint a direktvetésnél vagy a redukált mővelési módnál. A 30 cm alatti rétegekben viszont a direktvetési módnál lazább a talaj. A talajmővelési módok talajnedvességi értékeit egymással összehasonlítva megállapítottuk, hogy minden talajrétegben, a szántott területen volt a legalacsonyabb, ezt követi a redukált mővelés, és a direktvetésnél a legmagasabb a talaj nedvességtartalma. A mőtrágyázásban is részesülı erjesztett szalmatrágyás és istállótrágyás területen nagyobb a talaj szén-dioxid kibocsátása, mint a zöldtrágyázás esetén. A nagyobb szén-dioxid kibocsátás nagyobb mikrobatevékenységet is jelez. Ahol aktívabbak a mikrobák, ott több tápelem válik felvehetıvé a növények számára, aminek következtében jobban fejlıdnek, nagyobb termést adnak, több lesz a szármaradványuk, több szenet kötnek meg, több szerves anyag kerül a talajba. A nagyobb mennyiségő szerves anyagból több humusz keletkezik. A humusz lebomlása lassú folyamat, az itt található szerves szén több évtizedre lekötésre kerül. A szalma- vagy istállótrágyázással, valamint minden olyan talajhasználati eljárással, mellyel növeljük a talaj humusztartalmát, csökkentjük az üvegházhatást okozó szén-dioxid mennyiségét is. A terméseredmények alapján megállapítható, hogy a Westsik-féle vetésforgó tartamkísérletben alkalmazott termesztéstechnológiával, vetésforgó rendszerekkel, trágyázási módokkal környezetkímélı módon, kis mőtrágyaadagokkal, vagy mőtrágya használata nélkül is fenntartható hosszú idın keresztül a talaj termékenysége. 26

27 2. Vplyv spôsobov využívania pôdy na kolobeh živín na ťažkých pôdach Ing. Pavol Balla, PhD. RNDr. Ján Hecl, PhD. - RNDr. Dana Kotorová, PhD. Ing. Ladislav Kováč, PhD. Ing. Božena Šoltysová, PhD. Centrum výskumu rastlinnej výroby- Výskumný ústav agroekológie Michalovce 2.1. Materiál a Metóda Charakteristika pokusného stanovišťa Pokus bol založený na experimentálnom pracovisku Centra výskumu rastlinnej výroby - Výskumného ústavu agroekológie v Milhostove. Pracovisko Milhostov (Obr. 1) sa nachádza v centrálnej časti Východoslovenskej nížiny v nadmorskej výške 101 m (48 40 s. š.; v. d.) severozápadným smerom od okresného mesta Trebišov. Obr. 1 Experimentálne pracovisko Milhostov (zdroj: Excel enterprise, s.r.o.) Pokusná lokalita patrí do teplého a veľmi suchého nížinného kontinentálneho klimatického regiónu. V tabuľke 1 sú uvedené priemerné mesačné teploty vzduchu a úhrny zrážok. Priemerná ročná teplota vzduchu v období rokov sa pohybovala od 9,2 do 10,4º C. V každom zo 27

28 sledovaných rokov teplota prekročila dlhodobý priemer, ktorý je 8,9º C. Priemerná teplota za vegetačné obdobie bola v rokoch vyššia o 1,0 až 1,7 º C vyššia ako je dlhodobý priemer. Tabuľka 1 Priemerné teploty vzduchu T [º C] a úhrny zrážok Z [mm] v Milhostove Mesiac Zrážky Teplota DN DP I ,6-2,5-1,2-0,8-3,4 II ,5-1,1-2,6-4,7-0,9 III ,3 1,6 4,4 5,9 3,9 IV ,3 10,7 11,9 11,1 10,0 V ,6 15,5 15,7 16,2 15 VI ,1 19,1 19,3 20,3 17,9 VII ,8 22,0 19,6 22,7 19,4 VIII ,5 20,9 21,0 21,3 18,7 IX ,9 13,7 17,9-14,8 X ,6 6,7 8,4-9,1 XI ,1 7,2 1,1-3,6 XII ,2-3,1 1,6 - -1,1 I.-XII _ ,4 9,2 9,8 _ 8,9 IV.-IX _ ,7 17,0 17,6 _ 16,0 kde: DP dlhodobý priemer, DN dlhodobý normál, where: DP long-time average, DN long-time normal, N normal, T warm (above normal), ST very warm (very above normal) Dlhodobý ročný úhrn zrážok ( ) je pre Milhostov 550 mm a pre vegetačné obdobie 348 mm. Zrážkovo podpriemerný bol len rok Rok 2010 bol zrážkovo nadpriemerný, keď napršalo o 385 mm viac zrážok ako je dlhodobý normál. Na území pokusnej lokality sa nachádzajú fluvizeme glejové (FM G ), ktoré vznikli v dôsledku dlhodobého pôsobenia podzemnej a povrchovej vody na veľmi ťažkých aluviálnych sedimentoch s nepriaznivými fyzikálnymi, hydrofyzikálnymi a chemickými vlastnosťami. Agronomické vlastnosti týchto pôd sú podmienené hlavne podielom ílovitých častíc v celom pôdnom profile, resp. iba v podornici. Fluvizeme glejové v Milhostove sú ťažké až veľmi ťažké, ílovito-hlinité až ílovité pôdy s priemerným obsahom ílovitých častíc vyšším ako 53 %. Ornica je hrudkovitej štruktúry s vysokou pútacou schopnosťou a je ťažko priepustná v celom profile. V pôdnom profile v hĺbke 0,7 0,8 m sa nachádza tmavosivý až žltosivý íl. Vysoký obsah ílovitých častíc významne ovplyvňuje ich agronomické vlastnosti. Výskum sa realizoval v poľných stacionárnych pokusoch s osevnými postupmi, ktoré boli dodržané počas doby ich trvania. Osevné postupy uplatňované na štyroch honoch na FM G sú uvedené v tabuľke 2. 28

29 Tabuľka 2 Osevné postupy uplatňované v poľných pokusoch na fluvizemi glejovej Označenie honu Rok KU SO PO JJ 2010 JJ PO KU SO 2011 SO KU JJ PO 2012 PO JJ SO KU kde: JJ jačmeň siaty jarný, KU kukurica siata (na zrno), PO pšenica letná f. ozimná, SO sója fazuľová Poľné pokusy s uvedenými plodinami boli založené v prirodzených podmienkach bez závlahy a usporiadané boli blokovou metódou s náhodným usporiadaním variantov. Veľkosť celkovej plochy každej plodiny (pokusného honu) bola 62 m x 220 m = m 2 (1,364 ha). Výskum sa realizoval v rokoch v prirodzených podmienkach bez závlahy pri troch spôsoboch obrábania pôdy: Sledované faktory a ich úrovne Faktor Obrábanie pôdy Hnojenie a kondicionéry Tabuľka 3: Prehľad sledovaných faktorov a ich úrovní Označenie Označenie Úroveň faktora faktora úrovne faktora konvenčné a 1 A redukované - radličkový kyprič 1x a 2 priama sejba do neobrobenej pôdy a 3 B N, P, K b 1 N kg.ha -1 kondicionér PRP SOL b Výpočet bilancie živín a organického uhlíka Na výpočet bilancie živín sa použila metodika bilancie živín (Kováčik, 2001a), ktorá sa opiera o rovnicu: ČISTÁ BILANCIA = aktívna položka pasívna položka kde: aktívnu položku tvorili vstupy N, P, K živín hnojivami a osivom a vstup N a K zrážkami. pasívnu položku tvorili N, P, K živiny odčerpané úrodou hlavného produktu. Vstup dusíka depozíciou bol zvolený na základe výsledkov Bieleka (1998) a vstup draslíka na základe výsledkov Kováčika (2001b). Množstvo živín 29

30 vstupujúce do pôdy osivom sa vypočítalo na základe obsahu živín v osivovom materiáli (Kováčik, 2001a). Odber živín úrodou sa vypočítal pomocou výsledkov úrod hlavného produktu a obsahu živín (N, P, K) stanovených laboratórnymi analýzami v danom pestovateľskom roku. Bilancia uhlíka bola zhodnotená podľa metodiky Jurčová, Bielek (1997). Porovnávanie kvantifikovaných zdrojov a strát uhlíka v príslušnom roku a variante sa robilo podľa matematických rovníc: B C = Q R Q S ; Q R = u.k C ; Q S = C m.k m B C bilancia uhlíka [t.ha -1.rok -1 C] Q R celkové množstvo uhlíka vo zvyškoch plodiny [t.ha -1.rok -1 C] Q S celkové straty uhlíka z pôdy s ohľadom na plodinu [t.ha -1.rok -1 C] u úroda hlavného produktu plodiny [t.ha -1 ] K C koeficient prepočtu rastlinných zvyškov na uhlík pre príslušné rozpätie úrod C m základné straty uhlíka v dôsledku mineralizácie v príslušnej kategórii pôd K m koeficient vplyvu plodiny na celkovú výšku strát uhlíka z pôdy Pri všetkých plodinách zaradených do osevného postupu boli zisťované úrody. Vedľajší produkt (slama) pestovaných plodín bol pri všetkých troch spôsoboch obrábania pôdy ponechaný na poli Stanovenie chemických parametrov fluvizeme glejovej Pre zistenie variability vybraných chemických vlastností boli každoročne v jeseni po zbere plodiny odoberané porušené vzorky pôdy z pôdnej hĺbky 0,00 0,30 m v štvornásobnom opakovaní. Z chemických parametrov pôdy sa hodnotili celkový dusík (N t ), prístupný fosfor (P), draslík (K) a pôdny organický uhlík (C ox.) Chemické parametre pôdy boli stanovené použitím známych metód a nasledujúcich postupov: celkový dusík [mg.kg -1 ] sa stanoví podľa Kjeldahla, po mineralizácii vzorky pôdy kyselinou sírovou sa dusík viaže vo forme síranu amónneho a po bežnej destilácii vodnou parou sa amoniak vytlačí silným hydroxidom, vydestiluje do predlohy s obsahom kyseliny sírovej a spätnou titráciou hydroxidom sa zistí obsah celkového dusíka (Hraško et al., 1962) prístupný fosfor [mg.kg -1 ] po extrakcii pôdy extrakčným roztokom podľa Mehlicha III (NH 4 F, EDTA, NH 4 NO 3, CH 3 COOH, HNO 3 ) sa stanoví spektrofotometricky ako fosfomolybdénová modrá (Trávník et al., 1999) 30

31 prístupný draslík [mg.kg -1 ] po extrakcii pôdy extrakčným roztokom podľa Mehlicha III (NH 4 F, EDTA, NH 4 NO 3, CH 3 COOH, HNO 3 ) sa stanoví metódou plameňovej fotometrie (Trávník et al., 1999) organický uhlík [g.kg -1 ] stanoví sa metódou podľa Ťurina, pôdny organický uhlík sa zoxiduje pomocou kyslíka uvoľneného z chromsírovej zmesi a nespotrebovaná kyselina chromsírová sa stanoví titráciou Mohrovou soľou na indikátor difenylamín (Hraško et al., 1962) Vybrané fyzikálne vlastnosti fluvizeme glejovej Vybrané fyzikálne vlastnosti fluvizeme glejovej sa realizoval pri troch rozdielnych technológiách obrábania fluvizeme glejovej, a to pri konvenčnej agrotechnike (CT), pri minimálnej agrotechnike (MT) a pri priamej sejbe bez orby (NT). Získané výsledky boli porovnané s hodnotami fyzikálnych pôdnych parametrov z roku 2009, ktorý možno považovať za východiskový stav. Z fyzikálnych charakteristík pôdy sa hodnotili zmeny objemovej hmotnosti redukovanej (ρ d, kg.m -3 ), celkovej pórovitosti (Pc, %), maximálnej kapilárnej kapacity (θ MKK,%) a nekapilárnej pórovitosti (θ NK, %). Uvedené pôdne fyzikálne parametre sa stanovili známymi laboratórnymi metódami podľa Fialu et al. (1999). Tiež sa meral penetrometrický odpor pôdy na zistenie škodlivého zhutnenia, pričom sa porovnávali hodnoty namerané na variante s aplikovaným kondicionérom PRP-SOL a na variante s minerálnym NPK hnojením Bilancia základných živín a organického uhlíka a zmeny obsahov živín v modelovom osevnom postupe Bilanciu základných živín (N, P, K) a organického uhlíka po aplikácii pôdnej pomocnej látky PRP SOL a kontrolného variantu hnojeného NPK hnojivami sme v rokoch hodnotili v modelovom osevnom postupe pšenica letná forma ozimná kukurica siata na zrno jačmeň siaty jarný. Aktívne položky bilancie zahŕňajú v sebe prevažne hodnoty dané spôsobom hospodárenia (vstupy živín hnojivami, osivom a manažment pozberových zvyškov) a danosťami územia (spád dusíka a draslíka). Z údajov v tabuľke 4 vyplýva, že aplikáciou hnojív na variante PRP SOL v modelovom osevnom postupe vstupovalo do pôdy 258,96 kg.ha -1 N a na variante NPK 240 kg.ha -1 N. Vyšší vstup dusíka na variante PRP SOL zahŕňa nielen dusík z aplikovaných priemyselných hnojív, ale aj dusík z použitého množstva pôdnej pomocnej látky. Na obidvoch variantoch hnojenia osivom vstúpilo do pôdy 8,16 kg.ha -1 N a priemerný spád dusíka do pôdy bol určený na 10 kg.ha -1.rok -1, teda za tri roky bol spád dusíka na úrovni 30 kg.ha -1. V našom modelovom osevnom postupe nie je zahrnutá bôbovitá plodina, pri ktorej symbiotická fixácia dusíka 31

32 predstavuje dôležitú vstupovú položku a preto s touto aktívnou položkou neuvažujeme. Tabuľka 4 Bilancia dusíka [t.ha -1 ] v osevnom postupe variant hnojenia PRP SOL NPK spôsob obrábania CT MT NT x CT MT NT x rok aktívne položky pasívne položky bilancia nahradenie živín PH O AS suma odber ,32 4,25 10,00 110,57 81,27 29,30 136, ,32 0,41 10,00 106,73 220,04-113,31 48, ,32 3,50 10,00 79,82 81,38-1,56 98,1 Σ 258,96 8,16 30,00 297,12 382,69-85,57 77, ,32 4,25 10,00 110,57 87,51 23,06 126, ,32 0,41 10,00 106,73 192,74-86,01 55, ,32 3,50 10,00 79,82 61,43 18,39 129,9 Σ 258,96 8,16 30,00 297,12 341,68-44,56 87, ,32 4,25 10,00 110,57 68,61 41,96 161, ,32 0,41 10,00 106,73 153,61-46,88 69, ,32 3,50 10,00 79,82 57,75 22,07 138,2 Σ 258,96 8,16 30,00 297,12 279,97 17,15 106, ,32 4,25 10,00 110,57 79,13 31,44 139, ,32 0,41 10,00 106,73 188,80-82,07 56, ,32 3,50 10,00 79,82 66,85 12,97 119,4 Σ 258,96 8,16 30,00 297,12 334,78-37,66 88, ,00 4,25 10,00 104,25 80,70 23,55 129, ,00 0,41 10,00 100,41 215,31-114,90 46, ,00 3,50 10,00 73,50 79,10-5,6 92,9 Σ 240,00 8,16 30,00 278,16 375,11-96,95 74, ,00 4,25 10,00 104,25 83,35 20,90 125, ,00 0,41 10,00 100,41 206,75-106,34 48, ,00 3,50 10,00 73,50 44,63 28,87 164,7 Σ 240,00 8,16 30,00 278,16 334,73-56,57 83, ,00 4,25 10,00 104,25 66,53 37,72 156, ,00 0,41 10,00 100,41 224,41-124,00 44, ,00 3,50 10,00 73,50 61,95 11,55 118,6 Σ 240,00 8,16 30,00 278,16 352,89-74,73 78, ,00 4,25 10,00 104,25 76,86 27,39 135, ,00 0,41 10,00 100,41 215,49-115,08 46, ,00 3,50 10,00 73,50 61,89 11,61 118,8 Σ 240,00 8,16 30,00 278,16 354,24-76,08 78,5 kde: PH priemyselné hnojivá a PRP SOL, O osivo, AS atmosférický spád, odber odber úrodou, CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba, PRP SOL aplikácia PRP SOL, NPK kontrolný variant hnojený NPK, Σ suma, x priemer Pasívnu položku bilancie dusíka predstavoval jeho odber z pôdy pestovanými plodinami a závisel od obsahu živín v hlavnom produkte a produkcie z jednotky plochy. Na základe výsledkov je možné konštatovať, že 32

33 úrodou pestovaných plodín (pšenica, kukurica, jačmeň) sa z pôdy odčerpalo priemerne 334,78 kg.ha -1 N na variante PRP SOL a 354,24 kg.ha -1 N na variante NPK. Bilanciou vstupov a výstupov dusíka sa zistila záporná bilancia dusíka na oboch sledovaných variantoch hnojenia (-37,66 kg.ha -1 N na variante PRP SOL, -76,08 kg.ha -1 N na variante NPK). Z uvedeného vyplýva, že zdroje dusíka na variante PRP SOL kompenzovali 88,8 % dusíka odčerpávaného z pôdy úrodou a na variante NPK len 78,5 %. Pozitívna bilancia dusíka v osevnom postupe bola zistená len na variante PRP SOL pri priamej sejbe (17,15 kg.ha -1 N ). Pestované plodiny významnou mierou ovplyvňovali celkovú bilanciu dusíka v osevnom postupe. Kladné bilancie dusíka boli zistené pri pšenici a pri jačmeni na variantoch s pôdoochrannými technológiami (minimálna agrotechnika, priama sejba), na ktorých boli zistené nižšie úrody zrna jačmeňa a teda sa znížilo aj odčerpanie dusíka z pôdy. Pri kukurici boli záporné bilancie dusíka zaznamenané pri všetkých variantoch hnojenia a obrábania pôdy. Záporné bilancie dusíka pri pestovaní kukurice zistili aj Danilovič a Hnát (2004). Vývoj zmien celkového dusíka na rozdielne hnojených variantoch pri troch agrotechnikách bol porovnateľný (tabuľka 5). V roku 2012 došlo k zvýšeniu obsahu dusíka oproti roku 2010, čo na variante PRP SOL predstavovalo zvýšenie priemerne o 103 mg.kg -1 a na variante NPK priemerne o 45 mg.kg -1. Nižšie zvýšenie dusíka na variante NPK súvisí s horšou bilanciou dusíka v osevnom postupe v porovnaní s variantom PRP SOL. Ročníkové zmeny celkového dusíka zistili aj Novotná a Lošák (2007). Tabuľka 5 Zmeny obsahu dusíka [mg.kg -1 ] na sledovaných variantoch hnojenie obrábanie x PRP SOL CT MT NT x CT NPK MT NT x kde: CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba, PRP SOL aplikácia PRP SOL, NPK kontrolný variant hnojený NPK, x priemer, rozdiel Bilancia fosforu v osevnom postupe na variantoch s aplikáciou pôdnej pomocnej látky a kontrolnom variante hnojenom NPK hnojivami je uvedená v tabuľke 6. V osevnom postupe na variante PRP SOL vstupovalo do pôdy 33

34 1,78 kg.ha -1 P a na variante NPK 54,18 kg.ha -1 P. Na variante PRP SOL neboli použité fosforečné hnojiva a preto celkové vstupy fosforu sú veľmi nízke. Na oboch variantoch osivom vstúpilo do pôdy 1,78 kg.ha -1 N a spád fosforu bol nulový. Tabuľka 6 Bilancia fosforu [t.ha -1 ] v osevnom postupe variant hnojenia PRP SOL NPK spôsob obrábania CT MT NT x CT MT NT x rok aktívne položky pasívne položky bilancia nahradenie živín PH O AS suma odber ,00 0,88 0,00 0,88 16,77-15,89 5, ,00 0,08 0,00 0,08 39,90-39,82 0, ,00 0,82 0,00 0,82 19,07-18,25 4,3 Σ 0,00 1,78 0,00 1,78 75,74-73,96 2, ,00 0,88 0,00 0,88 18,06-17,18 4, ,00 0,08 0,00 0,08 34,95-34,87 0, ,00 0,82 0,00 0,82 14,39-13,57 5,7 Σ 0,00 1,78 0,00 1,78 67,40-65,62 2, ,00 0,88 0,00 0,88 14,16-13,28 6, ,00 0,08 0,00 0,08 27,85-27,77 0, ,00 0,82 0,00 0,82 13,53-12,71 6,1 Σ 0,00 1,78 0,00 1,78 55,54-53,76 3, ,00 0,88 0,00 0,88 16,33-15,45 5, ,00 0,08 0,00 0,08 34,23-34,15 0, ,00 0,82 0,00 0,82 15,66-14,84 5,2 Σ 0,00 1,78 0,00 1,78 66,22-64,44 2, ,10 0,88 0,00 13,98 16,65-2,67 84, ,20 0,08 0,00 26,28 39,04-12,76 67, ,10 0,82 0,00 13,92 18,53-4,61 75,1 Σ 52,40 1,78 0,00 54,18 74,22-20,04 73, ,10 0,88 0,00 13,98 17,20-3,22 81, ,20 0,08 0,00 26,28 37,49-11,21 70, ,10 0,82 0,00 13,92 10,43 3,49 133,5 Σ 52,40 1,78 0,00 54,18 65,12-10,94 83, ,10 0,88 0,00 13,98 13,73 0,25 101, ,20 0,08 0,00 26,28 40,69-14,41 64, ,10 0,82 0,00 13,92 14,51-0,59 95,9 Σ 52,40 1,78 0,00 54,18 68,93-14,75 78, ,10 0,88 0,00 13,98 15,86-1,88 88, ,20 0,08 0,00 26,28 39,07-12,79 67, ,10 0,82 0,00 13,92 14,49-0,57 96,1 Σ 52,40 1,78 0,00 54,18 69,42-15,24 78,0 kde: PH priemyselné hnojivá a PRP SOL, O osivo, AS atmosférický spád, odber odber úrodou, CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba, PRP SOL aplikácia PRP SOL, NPK kontrolný variant hnojený NPK, Σ suma, x priemer 34

35 Pasívnou položkou bilancie fosforu bol jeho odber z pôdy pestovanými plodinami a závisel od obsahu fosforu v hlavnom produkte a úrody z jednotky plochy. Úrodou plodín pestovaných v osevnom postupe pšenica kukurica jačmeň sa z pôdy odčerpalo priemerne 66,22 kg.ha -1 P na variante PRP SOL a 69,42 kg.ha -1 P na variante NPK. Bilanciou vstupov a výstupov fosforu sa zistila záporná bilancia fosforu na oboch sledovaných variantoch hnojenia. Pri veľmi nízkych vstupoch fosforu na variante s aplikáciou PRP SOL bola celková bilancia fosforu v osevnom postupe -64,44 kg.ha -1 a teda zdroje fosforu na variante PRP SOL kompenzovali len 2,7 % fosforu odčerpávaného z pôdy úrodou. Zápornú bilanciu fosforu na variantoch nehnojených fosforom zaznamenal aj Danilovič (2006). Na variante NPK boli aplikované aj fosforečné hnojivá a v osevnom postupe bol zistený deficit fosforu na úrovni -15,24 kg.ha -1, čo pokrylo len 78,0 % fosforu odčerpávaného z pôdy úrodou plodín. Na kontrolných variantoch s aplikáciou NPK hnojív boli kladné bilancie fosforu zistené len v dvoch prípadoch t.j. pri pšenici pestovanej v roku 2010 na variante s priamou sejbou a jačmeni pestovanom v roku 2012 pri minimálnom obrábaní pôdy. Z hľadiska obrábania pôdy bol najvyšší deficit fosforu zaznamenaný pri konvenčnej agrotechnike, čo súviselo s vyššou dosiahnutou úrodou a teda aj vyšším odčerpaním fosforu z pôdy. Vývoj zmien prístupného fosforu na rozdielne hnojených variantoch pri troch spôsoboch obrábania je uvedený v tabuľke 7. V roku 2012 na variante PRP SOL poklesol priemerný obsah fosforu v porovnaní s východiskovým rokom 2010 o 9,4 mg.kg -1 a na variante NPK nedošlo k preukazným zmenám fosforu v pôde ( 1,1 mg.kg -1 P), čo súvisí s realizovanou výživou plodín, keďže na variantoch PRP SOL neboli aplikované fosforečné hnojiva. Tabuľka 7 Zmeny obsahu fosforu [mg.kg -1 ] na sledovaných variantoch hnojenie obrábanie x PRP SOL NPK CT 90,4 86,8 84,5 87,2-5,9 MT 85,4 80,9 70,6 79,0-14,8 NT 81,1 76,0 73,5 76,9-7,6 x 85,6 81,2 76,2 81,0-9,4 CT 99,5 99,5 98,3 99,1-1,2 MT 88,9 95,3 96,7 93,6 7,8 NT 80,4 74,9 77,2 77,5-3,2 x 89,6 89,9 90,7 90,1 1,1 kde: CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba, PRP SOL aplikácia PRP SOL, NPK kontrolný variant hnojený NPK, x priemer, rozdiel 35

36 Zmeny obsahu prístupného fosforu úzko súvisia s bilanciou fosforu. Medzi bilanciou fosforu a diferenciou obsahu prístupného fosforu medzi rokmi 2012 a 2010 bola zistená štatisticky preukazne veľká kladná závislosť (r = 0,78). V sledovanom osevnom postupe sme hodnotili aj bilanciu draslíka (tabuľka 8). Na variante PRP SOL v rokoch vstupovalo do pôdy 22,30 kg.ha -1 K a na variante NPK 116,44 kg.ha -1 K. Tabuľka 8 Bilancia draslíka [t.ha -1 ] v osevnom postupe variant hnojenia PRP SOL NPK spôsob obrábania CT MT NT x CT MT NT x rok aktívne položky pasívne položky bilancia nahradenie živín PH O AS suma odber ,82 0,88 5,00 7,70 16,77-9,07 45, ,82 0,08 5,00 6,90 44,73-37,83 15, ,82 0,88 5,00 7,70 20,46-12,76 37,6 Σ 5,46 1,84 15,00 22,30 81,96-59,66 27, ,82 0,88 5,00 7,70 18,06-10,36 42, ,82 0,08 5,00 6,90 39,18-32,28 17, ,82 0,88 5,00 7,70 15,44-7,74 49,9 Σ 5,46 1,84 15,00 22,30 72,68-50,38 30, ,82 0,88 5,00 7,70 14,16-6,46 54, ,82 0,08 5,00 6,90 31,23-24,33 22, ,82 0,88 5,00 7,70 14,52-6,82 53,0 Σ 5,46 1,84 15,00 22,30 59,91-37,61 37, ,82 0,88 5,00 7,70 16,33-8,63 47, ,82 0,08 5,00 6,90 38,38-31,48 18, ,82 0,88 5,00 7,70 16,81-9,11 45,8 Σ 5,46 1,84 15,00 22,30 71,52-49,22 31, ,90 0,88 5,00 30,78 16,65 14,13 184, ,80 0,08 5,00 54,88 43,77 11,11 125, ,90 0,88 5,00 30,78 19,89 10,89 154,8 Σ 99,60 1,84 15,00 116,44 80,31 36,13 145, ,90 0,88 5,00 30,78 17,20 13,58 179, ,80 0,08 5,00 54,88 42,03 12,85 130, ,90 0,88 5,00 30,78 11,22 19,56 274,3 Σ 99,60 1,84 15,00 116,44 70,45 45,99 165, ,90 0,88 5,00 30,78 13,73 17,05 224, ,80 0,08 5,00 54,88 45,62 9,26 120, ,90 0,88 5,00 30,78 15,58 15,20 197,6 Σ 99,60 1,84 15,00 116,44 74,93 41,51 155, ,90 0,88 5,00 30,78 15,86 14,92 194, ,80 0,08 5,00 54,88 43,81 11,07 125, ,90 0,88 5,00 30,78 15,56 15,22 197,8 Σ 99,60 1,84 15,00 116,44 75,23 41,21 154,8 kde: PH priemyselné hnojivá a PRP SOL, O osivo, AS atmosférický spád, odber odber úrodou, CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba, PRP SOL aplikácia PRP SOL, NPK kontrolný variant hnojený NPK, Σ suma, x priemer 36

37 Zdrojom draslíka na variante PRP SOL bol draslík z aplikovanej pomocnej látky PRP SOL (5,46 kg.ha -1 ), z osiva (1,84 kg.ha -1 ) a spádu draslíka do pôdy, ktorý za tri roky bol na úrovni 15,00 kg.ha -1. Na variante NPK boli aplikované aj draselné hnojiva v množstve 99,60 kg.ha -1 K. Pasívna položka bilancie, teda odber draslíka pestovanými plodinami bol na variante PRP SOL na priemernej úrovni 71,52 kg.ha -1 K a na variante NPK 75,23 kg.ha -1 K. Bilanciou vstupov a výstupov sa na variante s aplikovanou pôdnou pomocnou látkou PRP SOL zistila záporná bilancia draslíka (-49,22 kg.ha -1 ) a zdroje draslíka kompenzovali jeho odčerpanie z pôdy úrodou len na 31,2 %. Z hľadiska obrábania pôdy bol najvyšší deficit draslíka na variante PRP SOL zaznamenaný pri konvenčnej agrotechnike (-59,66 kg.ha -1 ), čo súviselo s vyššou úrodou a odčerpaním draslíka z pôdy v porovnaní s pôdoochranným obrábaním (minimálna agrotechnika -50,38 kg.ha -1 K, priama sejba -37,61 kg.ha -1 K). Naše výsledky potvrdzujú skutočnosť, že pestovateľská sústava s ponechávaním vedľajších produktov v sústave, v podmienkach bez hnojenia priemyselnými hnojivami, vykazuje záporné hodnoty bilancií živín (Danilovič, Šoltysová, 2004; Jakub, Ložek, 2007; Danilovič, Šariková, Kotorová, 2007). Negatívna bilancia je pre uvedený spôsob hospodárenia logickým výsledkom odvíjajúcim sa od podielu živiny v rastlinách a dosiahnutej úrody. Zmeny prístupného draslíka na rozdielne hnojených variantoch pri troch agrotechnikách sú uvedené v tabuľke 9. V hodnotenom období na obidvoch variantoch hnojenia poklesol obsah prístupného draslíka v pôde. Na variante PRP SOL obsah draslíka poklesol priemerne o 19,6 mg.kg -1 a na variante NPK o 5,8 mg.kg -1. Vyšší pokles draslíka na variante PRP SOL súvisí s realizovanou výživou, pretože tento variant nebol hnojený draselnými hnojivami. Zmeny obsahu prístupného draslíka v pôde súvisia s jeho bilanciou. Medzi bilanciou draslíka a rozdielom obsahu prístupného draslíka medzi rokmi 2012 a 2010 bola zistená štatisticky preukazne význačná kladná závislosť (r = 0,66). Kvantitatívny a kvalitatívny stav pôdnej organickej hmoty je výsledkom dlhodobých pôdotvorných procesov. Nezanedbateľný vplyv na tento najdôležitejší úrodotvorný faktor majú aj nepretržite prebiehajúce procesy mineralizácie, transformácie a syntézy organických látok v súčasných podmienkach poľnohospodárskeho využívania pôd (Jurčová, 1996). Rozkladné procesy v našich klimatických podmienkach sú výrazne závislé na chemickom zložení rastlinných zvyškov (Zaujec, 2003), a preto vhodný osevný postup zabezpečuje udržanie, prípadne zvýšenie pôdnej organickej hmoty. Obdobie, za ktoré je potrebné obnoviť zásobu organickej hmoty závisí od dĺžky rotácie osevného postupu. 37

38 Tabuľka 9 Zmeny obsahu draslíka [mg.kg -1 ] na sledovaných variantoch hnojenie obrábanie x CT 270,0 254,8 259,4 261,4-10,6 PRP SOL NPK MT 252,3 233,0 234,7 240,0-17,6 NT 248,1 225,2 217,6 230,3-30,5 x 256,8 237,7 237,2 243,9-19,6 CT 319,6 294,5 311,4 308,5-8,2 MT 345,0 279,6 342,3 322,3-2,7 NT 327,1 246,2 320,6 298,0-6,5 x 330,6 273,4 324,8 309,6-5,8 kde: CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba, PRP SOL aplikácia PRP SOL, NPK kontrolný variant hnojený NPK, x priemer, rozdiel Tabuľka 10 Bilancia organického uhlíka [t.ha -1 ] v osevnom postupe spôsob PRP SOL NPK rok obrábania Q R Q S B C n.c. Q R Q S B C n.c ,56 4,27-0,71 83,4 3,53 4,27-0,74 82,7 CT ,48 4,70 2,78 159,1 7,31 4,70 2,61 155, ,21 4,27-2,06 51,8 2,30 4,27-1,97 53,9 Σ 13,25 13,24 0,01 100,1 13,14 13,24-0,10 99, ,68 4,27-0,59 86,2 3,64 4,27-0,63 85,2 MT ,55 4,70 1,85 139,4 7,02 4,70 2,32 149, ,29 4,27-1,98 53,6 1,73 4,27-2,54 40,5 Σ 12,52 13,24-0,72 94,6 12,39 13,24-0,85 93, ,11 4,27-1,16 72,8 3,01 4,27-1,26 70,5 NT ,23 4,70 0,53 111,3 7,62 4,70 2,92 162, ,78 4,27-1,49 65,1 2,69 4,27-1,58 63,0 Σ 11,12 13,24-2,12 84,0 13,32 13,24 0,08 100, ,45 4,27-0,82 80,8 3,39 4,27-0,88 79, ,42 4,70 1,72 136,6 7,32 4,70 2,62 155,7 x ,43 4,27-1,84 56,9 2,24 4,27-2,03 52,5 Σ 12,30 13,24-0,94 92,9 12,95 13,24-0,29 97,8 kde: Q R zdroje organického uhlíka, Q S straty organického uhlíka, B C bilancia organického uhlíka, n.c. nahradenie organického uhlíka, CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba, PRP SOL aplikácia PRP SOL, NPK kontrolný variant hnojený NPK, Σ suma, x priemer Straty organického uhlíka z pôdy v dôsledku mineralizácie závisia od produkčného potenciálu pôd a pestovanej plodiny (Jurčová, Bielek, 1997). Fluvizem glejová patrí k pôdam stredne produkčným s ročnými stratami organických látok z pôdy na úrovni 4,27 t.ha -1 C. V závislosti na pestovaných plodinách zaradených do osevného postupu sa ročné straty uhlíka pohybovali v rozmedzí 4,27 4,70 t.ha -1. Celkové straty organického uhlíka v trojročnom osevnom postupe plodín boli 13,24 t.ha -1 C (tabuľka 10). Primárnym zdrojom organického uhlíka sú pozberové a koreňové zvyšky pestovaných plodín po zbere úrody. Množstvo uhlíka z koreňových a pozberových zvyškov každej plodiny zaradenej do osevného postupu bolo stanovené pomocou úrod plodín v sledovaných rokoch a koeficientov množstva 38

39 uhlíka vo zvyškoch každej plodiny (Jurčová, Bielek, 1997). Množstvo inputovaného uhlíka do pôdy vo forme rastlinných zvyškov pestovaných plodín bolo diferencované a v závislosti od plodiny, variantu hnojenia a obrábania pôdy sa pohybovalo v rozmedzí 1,73 7,62 t.ha -1 C (tabuľka 10). Z plodín pestovaných v osevnom postupe bola najbohatším zdrojom organického uhlíka kukurica so zaorávkou kôrovia, ktorá dodala do pôdy priemerne 5,23 7,62 t.ha -1 C. Podobne aj Žak, Kováč a Lehotská (2002) zistili, že kukurica poskytuje najvyššie zdroje organického uhlíka. Zdroje organického uhlíka na variante PRP SOL boli na priemernej úrovni 12,30 t.ha -1 C a na variante NPK 12,95 t.ha -1 C. Bilancia organického uhlíka v osevnom postupe pozostáva z porovnania zdrojov a strát uhlíka. V prípade variantu PRP SOL zdroje uhlíka uhradili straty uhlíka v priemere na 92,9 % a v prípade variantu NPK na 97,8 %. To malo za následok mierne zápornú bilanciu organického uhlíka aj napriek tomu, že pri všetkých troch spôsoboch obrábania pôdy nebol vedľajší produkt úrody odvážaný zo sústavy. Najvyšší deficit organického uhlíka v osevnom postupe bol zistený pri priamej sejbe na variante s aplikovaným hnojivom PRP SOL (- 2,12 t.ha -1 C). Vyrovnaná bilancia organického uhlíka bola zistená pri oboch variantoch hnojenia pri konvenčnej agrotechnike a na variante NPK pri priamej sejbe. Na vyrovnanie nepriaznivej bilancie organického uhlíka na ďalších variantoch je potrebné lepšími pestovateľskými opatreniami zabezpečiť vyššie úrody plodín a tým zároveň vyššie zdroje organického uhlíka z pozberových zvyškov pestovaných plodín. Obsah pôdneho organického uhlíka, resp. humusu je dôležitým indikátorom pri hodnotení pôdnej kvality (Barančíková, 2006). V jednotlivých rokoch na sledovaných variantoch hnojenia a obrábania pôdy sa obsah pôdneho organického uhlíka vyskytoval v rozpätí 12,93 15,68 g.kg -1 (tabuľka 8). Po prepočte organického uhlíka na humus môžeme konštatovať, že monitorované fluvizeme glejové sú stredne humózne (Fecenko, Ložek, 2000). Ročníkovú variabilitu obsahu pôdneho organického uhlíka potvrdili aj Pospíšilová, Máchalová (2006) a Berner et al. (2008). Medzi východiskovým rokom 2010 a konečným rokom 2012 sme zaznamenali pokles organického uhlíka v pôde (tabuľka 11). Obsah pôdneho organického uhlíka na variantoch PRP SOL sa znížil v priemere o 0,56 g.kg -1 a na variantoch NPK bol priemerný pokles 0,29 g.kg -1. Zmeny obsahu pôdneho organického uhlíka korelujú s bilanciou organického uhlíka, čo potvrdili aj naše výsledky. Medzi bilanciou organického uhlíka a diferenciou obsahu pôdneho organického uhlíka medzi konečným a východiskovým stavom bola zistená štatisticky preukazne veľmi veľká kladná závislosť (r = 0,96). 39

40 Tabuľka 11 Zmeny obsahu organického uhlíka [g.kg -1 ] na sledovaných variantoch hnojenie obrábanie x CT 13,28 12,98 12,93 13,06-0,35 PRP SOL NPK MT 14,37 14,03 13,85 14,08-0,52 NT 14,33 13,13 13,51 13,66-0,82 x 13,99 13,38 13,43 13,60-0,56 CT 14,72 13,99 14,50 14,40-0,22 MT 15,68 13,78 15,21 14,89-0,47 NT 15,16 13,78 14,98 14,64-0,18 x 15,19 13,85 14,90 14,64-0,29 kde: CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba, PRP SOL aplikácia PRP SOL, NPK kontrolný variant hnojený NPK, x priemer, rozdiel 2.3.Vývoj fyzikálnych vlastností ťažkej pôdy v osevnom postupe Na vývoji pôdnych vlastností sa významným spôsobom podieľa heterogenita pôdy, ako horizontálna, tak aj vertikálna. Pre ťažké pôdy je charakteristický vysoký obsah ílovitých častíc nielen v ornici, ale v celom pôdnom profile. Na pokusnom stanovišti v hodnotenom osevnom postupe sa podľa Novákovej klasifikačnej stupnice (Zaujec et al., 2009) nachádza ílovitohlinitá pôda, s priemerným obsahom 45,31 % ílovitých častíc v ornici. Fyzikálne vlastnosti sa menia nielen obrábaním pôdy a vplyvom plodiny v osevnom postupe, ale aj vplyvom rôznych pôdnych pomocných látok a pôdnych stimulátorov. V tabuľkách sú uvedené hodnoty vybraných fyzikálnych charakteristík fluvizeme glejovej po aplikácii PRP stimulátorov pri rozdielnej príprave pôdy pred sejbou. Vybrané fyzikálne parametre pôdy sú porovnávané s východiskovým stavom v roku 2009, kedy pôdne kondicionéry neboli aplikované. Pri konvenčnej príprave pôdy pred sejbou plodín sa objemová hmotnosť zvyšovala o 92 kg.m -3 (tabuľka 12) na variante s aplikovanými PRP stimulátormi v porovnaní s východiskovým rokom 2009, čo možno považovať za štatisticky významné. Pozitívnejší vývoj bol zaznamenaný pri minimálnej agrotechnike, pri ktorej pôsobením PRP stimulátorov objemová hmotnosť na konci sledovaného obdobia bola nižšia v porovnaní s východiskovým stavom. K podobným hodnotám pre minimálnu agrotechniku na ťažkých pôdach s vysokým obsahom ílovitých častíc dospeli aj Kotorová et al. (2010) a Kotorová Šoltysová (2011). Mierne, aj keď štatisticky nevýznamné, zvýšenie objemovej hmotnosti medzi východiskovým rokom 2009 a záverečným rokom sledovania 2012 bolo zaznamenané pri priamej sejbe bez orby. Na základe týchto výsledkov možno predpokladať, že dlhodobejšia aplikácia pôdnych stimulátorov môže pri no-till systémoch prispieť k udržaniu objemovej hmotnosti na optimálnej úrovni. Dôležité je ale dodržanie všetkých zásad pri pôdoochranných technológiách 40

41 a ich aplikácia ako uceleného systému. V prípade ílovito-hlinitých pôd, čo platí aj pre fluvizem glejovú v Milhostove, zvýšenie objemovej hmotnosti nad kg.m -3 (Líška et al., 2008) signalizuje utlačenú pôdu. Takéto hodnoty výrazne znižujú transportnú schopnosť pôdy (Kotorová et al., 2011), čo má vplyv na pohyb vody a živín v pôdnom profile. Tabuľka 12. Zmeny objemovej hmotnosti [kg.m -3 ] po aplikácii PRP stimulátorov Rok CT MT NT VS-KS kde: CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba S objemovou hmotnosťou veľmi úzko súvisí celková pórovitosť. Celková pórovitosť je funkciou mernej a objemovej hmotnosti, a tak sa jej hodnoty odvíjajú od týchto dvoch základných pôdnych charakteristík. Z porovnania východiskového a konečného stavu pôdneho prostredia (tabuľka 13) vyplýva zníženie celkovej pórovitosti, najvýraznejšie pri konvenčnej agrotechnike. Tabuľka 13. Zmeny celkovej pórovitosti [%] po aplikácii PRP stimulátorov Rok CT MT NT ,36 42,13 42, ,50 44,11 42, ,52 40,87 42, ,57 41,18 41,91 VS-KS 3,79 0,95 0,62 kde: CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba Celková pórovitosť nižšia ako 47 % pre ílovito-hlinitú pôdu poukazuje na možnosť sekundárneho zhutnenia (Líška et al., 2008; Kotorová et al., 2011). Aj po aplikácii PRP stimulátorov na fluvizem glejovú celková pórovitosť nachádzajúca sa v intervale 40,87 46,36 % poukazuje na zníženie transportnej funkcie. Maximálna kapilárna kapacita vyjadruje úzko súvisí so zásobou vody v pôdnom profile a približuje sa k poľnej vodnej kapacite (Houšková, 2000). Pre ťažké pôdy s vysokým obsahom ílovitých častíc sa nachádza v širokom intervale (Fulajtár, 1986; Kotorová, 2001), čo súvisí s priestorovou heterogenitou týchto pôd. Pre všetky spôsoby obrábania pôdy v sledovanom období sa maximálna kapilárna kapacita nachádzala v rozpätí 37,09 42,08 % (tabuľka 14). Počas sledovania vplyvu PRP stimulátorov v roku 2012 bolo zaznamenané zníženie 41

42 hodnôt maximálnej kapilárnej kapacity v porovnaní s východiskovým rokom Najvyššie zníženie ( = 2,28 %) bolo pri priamej sejbe bez orby. Pri minimálnej agrotechnike bol rozdiel medzi východiskovým a konečným stavom 0,35 % a pri konvenčnej agrotechnike len 0,15 %. Tabuľka 14. Zmeny maximálnej kapilárnej kapacity [%] po aplikácii PRP stimulátorov Rok CT MT NT ,52 37,93 39, ,42 39,84 39, ,08 37,13 39, ,37 37,58 37,09 VS-KS 0,15 0,35 2,28 kde: CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba Zistené rozdiely neboli štatisticky významné. Počas celého monitorovaného obdobia hodnoty maximálnej kapilárnej kapacity sa pohybovali na úrovni hodnôt charakteristických pre ťažké fluvizeme glejové. Hodnoty nekapilárnej pórovitosti v intervale 2,20 5,84 % (tabuľka 15) poukazujú na nepriaznivý stav tohto parametra, pretože podľa Mistinu, Kováča et al. (1993) objem nekapilárnych pórov nemá klesnúť pod 10 % z celkového objemu pôdy. Tabuľka 15. Zmeny nekapilárnej pórovitosti [%] po aplikácii PRP stimulátorov Rok CT MT NT ,84 4,21 3, ,09 4,27 2, ,44 3,74 2, ,20 4,74 4,82 VS-KS 3,64-0,53-1,65 kde: CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba Z porovnania východiskového a konečného stavu vyplýva, že pri konvenčnej agrotechnike došlo na konci pokusu k poklesu nekapilárnych pórov o 3,64 %. Pri minimálnej agrotechnike sa nekapilárna pórovitosť na konci sledovania zvýšila o 0,53 % a pri priamej sejbe o 1,65 %. Zistené rozdiely za sledované obdobie nemožno považovať za štatisticky významné. Z doteraz získaných výsledkov vyplýva, že aplikácia pôdnych pomocných látok (PRP stimulátory) môže pozitívne vplývať na vybrané fyzikálne parametre ťažkých fluvizemí glejových. Výraznejšie sa efekt týchto látok podľa všetkého prejaví v dlhšom časovom horizonte a viac pri priamej sejbe bez orby, než pri konvenčnom prípadne minimálnom obrábaní. 42

43 V súvislosti s intenzívnym obrábaním poľnohospodárskych pôd čoraz viac vystupuje do popredia kritický nárast nadmerného zhutnenia, ktorým je negatívne ovplyvňovaná pôdna úrodnosť. Ťažké pôdy s vyšším obsahom ílovitých častíc sú náchylné na zhutnenie a ich penetrometrický odpor je vyšší v porovnaní s ľahšími pôdami. Vyšší odpor pôdy sa prejavuje v zhoršenom vodnom a vzdušnom režime, v minimalizovaní biologického života v pôde, ako aj v zmene priebehu oxidačno-redukčných a mineralizačných procesov v pôde. Nepravidelný prísun organickej hmoty a vápenatých hmôt do pôdy spôsobuje nielen znižovanie ph pôdy, ale aj zvýšenie penetrometrického odporu a negatívne zmeny základných fyzikálnych vlastností pôdy Tabuľka 16. Priemerný penetrometrický odpor ílovito-hlinitej FM G [MPa] CT MT NT Hĺbka [m] PRP NPK PRP- PRP NPK PRP- PRP NPK PRP- NPK NPK NPK 0,05 0,30 0,40-0,10 0,25 0,60-0,35 0,18 0,62-0,44 0,10 3,02 1,75 1,27 2,05 4,05-2,00 3,14 5,96-2,82 0,15 3,03 1,63 1,40 2,93 4,08-1,15 3,96 5,28-1,32 0,20 2,38 1,78 0,60 2,87 3,72-0,85 2,99 4,25-1,26 0,25 1,91 2,08-0,17 2,76 3,46-0,70 2,72 3,88-1,16 0,30 1,97 2,10-0,13 2,66 3,31-0,65 3,30 3,89-0,59 0,35 2,35 2,24 0,11 2,62 3,05-0,43 3,34 3,99-0,65 0,40 2,65 2,87-0,22 2,77 2,97-0,20 3,48 4,29-0,81 0,45 2,49 2,88-0,39 2,59 3,20-0,61 3,71 5,00-1,29 0,50 2,91 3,30-0,39 2,58 3,20-0,62 4,58 5,24-0,66 0,55 2,80 3,94-1,14 3,15 2,96 0,19 5,90 5,60 0,30 0,60 3,45 4,51-1,06 3,93 2,70 1,23 6,95 6,73 0,22 x 2,44 2,46-0,02 2,60 3,11-0,51 3,69 4,56-0,87 kde: CT konvenčná agrotechnika, MT minimálna agrotechnika, NT priama sejba, PRP variant s PRP stimulátormi, NPK variant s minerálnym hnojením Pre ílovito-hlinité pôdy uvádzajú Líška et al. (2008) kritické hodnoty penetrometrického odporu 3,2 3,7 MPa pri % vlhkosti. Priemerné výsledky meraní v poľných podmienkach ukazujú rozdiely v hodnotách merného odporu medzi variantmi s aplikáciou PRP stimulátorov a NPK minerálnymi hnojivami (tabuľka 16). Pri konvenčnej agrotechnike na PRP variante bol kritický merný odpor (3,45 MPa) nameraný v hĺbke 0,60 m a na variante s NPK hnojením v hĺbke 0,50 0,55 m (3,30 4,51 MPa). Pri minimálnej agrotechnike na variante PRP, podobne ako pri konvenčnej, vysoký penetrometrický odpor 3,93 MPa bol nameraný až v hĺbke 0,60 m. Avšak na variante NPK už v hĺbke 0,10 m bola hodnota 4,05 MPa výrazne vyššia ako kritických 3,7 MPa (horná hodnota kritického intervalu). 43

44 Pri priamej sejbe bez orby na variante s PRP v hĺbke 0,15 m sa zistil merný odpor 3,96 MPa. Od hĺbky 0,30 m do 0,60 m penetrometrický odpor stúpal v dimenziách 3,30 6,95 MPa. Na variante s NPK hnojivami už od hĺbky 0,10 m boli namerané hodnoty významne vyššie ako horná hranica kritického intervalu a pohybovali sa od 5,96 MPa v hĺbke 0,10 m po 6,73 MPa v hĺbke 0,60 m. Vplyv PRP stimulátorov a NPK hnojenia pri rozdielnej technológii prípravy pôdy pred sejbou na penetrometrický odpor ílovito-hlinitej fluvizeme glejovej je graficky znázornený na obr. 2. Hĺbka [m] 0,0 5 0,1 0,1 5 0,2 0,2 5 0,3 0,3 5 0,4 0,4 5 0,5 0,5 5 0, [MPa] PRP-KA NPK-KA PRP-MA NPK-MA PRP-PS NPK-PS Obr. 2 Priebeh penetrometrického odporu na fluvizemi glejovej Ako vyplýva z priemerných hodnôt za celý pôdny profil 0,05 0,60 m (tabuľka 16), pri konvenčnej agrotechnike sa penetrometrický odpor na variante PRP i NPK bol na rovnakej úrovni. Pri minimálnej agrotechnike na NPK variante boli namerané hodnoty penetrometrického odporu vyššie o 0,51 MPa v porovnaní s PRP variantom. Najvýraznejšie priemerné rozdiely boli pri priamej sejbe bez orby, keď na NPK variante bol penetrometrický odpor o 0,87 MPa vyšší ako na PRP variante. Podobne aj Celik (2011) vyšší penetrometrický odpor pre no-till technológie, ako pre minimalizačné a konvenčné systémy. Z prezentovaných výsledkov vyplýva, že aplikácia PRP stimulátorov ovplyvňuje fyzikálne parametre ílovito-hlinitej fluvizeme glejovej. 44

45 Najpriaznivejšie zmeny objemovej hmotnosti a celkovej pórovitosti sa prejavili pri minimálnej agrotechnike. Pri konvenčnej agrotechnike a priamej sejbe bez orby bola objemová hmotnosť na konci pokusného obdobia vyššia ako na začiatku. S objemovou hmotnosťou korelovala celková pórovitosť. Maximálna kapilárna kapacita pre všetky pokusné varianty bola na konci pokusu nevýznamne nižšia s hodnotami charakteristickými pre ílovito-hlinité fluvizeme glejové na Východoslovenskej nížine. Nekapilárna pórovitosť sa počas sledovania nevýznamne zvýšila pri minimálnej agrotechnike a priamej sejbe bez orby. Jej hodnoty počas sledovania sa však nachádzali v pomerne nepriaznivom intervale 2,20 5,84 %. Z merania penetrometrického odporu fluvizeme glejovej vyplýva, že v priemere pri konvenčnej agrotechnike na variante PRP i NPK sa jeho hodnoty nachádzali v celom pôdnom profile na rovnakej úrovni. Pri minimálnej agrotechnike na NPK variante boli namerané hodnoty penetrometrického odporu vyššie o 0,51 MPa v porovnaní s PRP variantom. Najvýraznejšie priemerné rozdiely boli pri priamej sejbe bez orby, keď na NPK variante bol penetrometrický odpor o 0,87 MPa vyšší ako na PRP variante. Pri priamej sejbe hodnoty penetrometrického odporu boli vyššie ako kritických 3,2 3,7 MPa, čo poukazuje na možné sekundárne zhutnenie vplyvom použitej technológie obrábania pôdy. Na základe doteraz získaných výsledkov sa predpokladá výraznejší pozitívny vplyv PRP stimulátorov na fyzikálne vlastnosti pôdy v dlhšom časovom horizonte Dosiahnuté úrody plodín v osevnom postupe Z prehľadu dosiahnutých úrod v tabuľke 17 vidíme, že najlepšie úroda pri jačmeni sa dosiahla na klasickej agrotechnike pri použití pomocnej látky PRP SOL 4,52t.ha -1. Pri hnojení NPK sa dosiahla úroda 3,66 t.ha -1, čo predstavuje zníženie úrody o 0,86 t.ha -1, čo predstavuje zníženie o 23,5%. Pri kukurici sa najlepšia úroda dosiahla na variante s klasickou agrotechnikou 11,24 t.ha -1 pri použití pomocnej látky PRP SOL, pri klasickom hnojení NPK sa dosiahla úroda 9,95 t.ha -1, čo predstavovalo zníženie úrody o 13%. Pri pšenici sa najlepšia úroda dosiahla pri minimálnom spracovaní pôdy po aplikácií pomocnej látky PRP SOL 4,63 t.ha -1, pri klasickom hnojení sa dosiahla úroda 4,41 t.ha -1, čo predstavuje zníženie úrody o 4,5%. Pri sóji sa najlepšia úroda dosiahla pri klasickej agrotechnike hnojenej NPK 3,99 t.ha -1, pri použití pomocnej látky PRP SOL sa dosiahla úroda 3,92 t.ha -1, čo predstavovalo zníženie úrody o 1,7%. 45

46 Faktor A NT MT CT Tabuľka 17. Priemerné úrody plodín v osevnom postupe Faktor Plodina B Sója Pšenica Kukurica Jačmeň NPK 2,65 3,52 8,92 3,54 PRP 3,07 3,63 9,63 2,60 NPK 2,85 4,41 9,86 2,55 PRP 3,10 4,63 10,82 1,99 NPK 3,99 4,27 9,95 4,52 PRP 3,92 4,30 11,24 3,66 Použitá literatúra u autorov Literatúra BARANČÍKOVÁ, G Pôdna organická hmota ako základný indikátor pri hodnotení vybraných ekologických funkcií pôdy. In: Agrochémia, roč. 46, 2006, č. 3, s DANILOVIČ, M. ŠOLTYSOVÁ, B Bilancia živín pri rôznych systémoch hospodárenia. In: Zborník vedeckých prác č. 20. Michalovce : OVÚA, 2004, s ISBN X FIALA, K. et al Čiastkový monitorovací systém Pôda : záväzné metódy. 1. vyd. Bratislava : Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy, s. ISBN FECENKO, J. LOŽEK, O Výživa a hnojenie poľných plodín. 1. vyd. Bratislava : AT Publishing Bratislava, s. ISBN FULAJTÁR, E Fyzikálne vlastnosti pôd Slovenska, ich úprava a využitie. 1. vyd. Bratislava : Veda, s. HOUŠKOVÁ, B Použitie pedotransférových funkcií na výpočet hydrofyzikálnych charakteristík pôdy. 1. vyd. Bratislava : Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy, s. ISBN HRAŠKO, J. et al Rozbory pôd. l. vyd., Bratislava : Slovenské vydavateľstvo pôdohospodárskej literatúry, s. JAMRIŠKA, P Nedostatočné a nevyvážené hnojenie plodín, ekologické i ekonomické riziká. In: Naše pole, roč. 5, 2001, č.10, s JURČOVÁ, O Úloha osevného postupu v bilancii organických látok a živín v pôde. In: Poznanie pôd Predpoklad prosperity poľnohospodárstva : Zborník referátov. Prešov : VÚPÚ, 1996, s JURČOVÁ, O. BIELEK, P Metodika bilancie organickej hmoty a stanovenia organického hnojenia. Bratislava : VÚPÚ, 1997, 154 s. KLÍR, J Bilance rostlinných živin : studijní informace 7/1999. Praha : Institut zemědělských a potravinářských informaci, s. ISBN KOTOROVÁ, D Produkčný proces pšenice letnej formy ozimnej (Triticum aestivum L.) na Východoslovenskej nížine. 1. vyd. Michalovce : OVÚA, s. ISBN KOTOROVÁ, D. JAKUBOVÁ, J. KOVÁČ, L Dependence of heavy soil transport function on soil profile depth. In: Agriculture (Poľnohospodárstvo), vol. 57, 2011, no. 2, pp DOI: /v KOVÁČ, K. ŠVANČÁRKOVÁ, M The influence of various agrotechnical factors on soil physical MIŠTINA, T. KOVÁČ, K. et al Ochranné obrábanie pôdy. Piešťany : VÚRV, s. ISBN NOVOTNÁ, J. LOŠÁK, T Changes in agrochemical properties of discharge soil of the daz waste dump: z 8 at the gasworks. In: Ecological Chemistry and Engineering, roč. 14, 2007, č. 3-4, s TRÁVNÍK, V. ZBÍRAL, J NĚMEC, P Agrochemické zkoušení zemědělských půd Metoda Mehlich III. Brno : Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský, 1999, s v Nitre, s. ISBN ŽAK, Š. KOVÁČ, K. LEHOTSKÁ, Z Vplyv konvenčného a bezorbového obrábania pôdy v rôznych systémoch hospodárenia na bilanciu pôdnej organickej hmoty. Agriculture (Poľnohospodárstvo), roč. 48, 2002, č. 9, s

47 3. Effects of soil utilization modes on substance circulation in sandy soil István Henzsel Dr. Ágnes Hadházy DE AGTC KIT Nyíregyházi Kutatóintézet All interventions applied during plant cultivation will influence fertility of soil in some way. Effects of interventions can be both favourable and unfavourable. The interventions which increase soil fertility are considered favourable. It is important for us to know the interventions of unfavourable effect and also how we can avoid them. In the publication we describe how nitrogen, phosphorus, potassium and carbon circulation will change under the effect of various soil utilization modes, what tendency the chemical and physical characteristics of soil show and what yields can be achieved. The inspections were performed in the Westsik s sand-crop rotation experiment system found in the Research Institute of Nyíregyháza as well as in a newly set-up experiment with tillage. The rotation experiment was established up by Vilmos Westsik in The experiment which consists of fourteen three-phase rotations and one four-phase rotation models the effect of lying fallow, straw manure, farmyard-, and green manure as well as artificial fertilizer in a unique way (Table 1). Rotation I can be considered as control in the experiment; we do not apply any organic or artificial fertilizer and do not sow grow any cultivated plant here. We grow white lupine in Rotation II for the purpose of green manure in the primary sowing. White lupine can be found in the first phase of Rotation III, for the purpose of seed growing. We applied straw manure for Rotations IV, V, VI and VII. Raw straw manure (3.5 t/ha) is applied in Rotation IV, while straw fertilizer fermented with nitrogen fertilizer (11.3 t/ha) in Rotation V and straw manure fermented with water without artificial fertilizer (26.1 t/ha) is applied in Rotations VI and VII. White lupine can be found in Rotation VIII two times during the rotation cycle: for the purpose of seed growing in the primary sowing and green manure in the secondary sowing. White lupine is sown for green fodder in Rotation IX. We add farmyard manure (26.1 t/ha) in Rotations X and XI. Autumn sown fodder cultivation is carried out in Rotation XII. After harvesting the fodder plant, here we seed white lupine for the purpose of green manure. This is sown later than for the green manure of primary sowing, but earlier than in the green manure rotations of secondary sowing. We apply while lupine green manure of secondary sowing in Rotations XIII, XIV and XV. The green manure plant is ploughed in autumn in Rotation XIV, while in spring in Rotations XIII and XV. Eleven rotations will receive artificial fertilizer, but in four rotations no fertilizer will be given in either phase. The rotations without fertilizer are as follows: Rotation I lying fallow, Rotation VII of straw manure, 47

48 Rotation X. of farmyard manure and Rotation XV of green manure of secondary sowing. During the three or four years (VIII), the fertilized rotations receive fertilizer containing 94 kg/ha/3years P 2 O 5 and 84 kg/ha/3years K 2 O active agent. There are differences in nitrogen fertilizer doses. Rotation tests II, III, XI and XII receive the least amount of nitrogen (43 kg/ha/3years active agent N). More nitrogen is added in Rotations VIII, IX, XIII and XIV: 86 kg/ha/3years or 4 years. Out of the rotations, straw manure rotations (IV, V and VI) will receive the greatest amount of nitrogen (108 kg/ha/3years active agent N). Table 1 - Sections within the rotations in the Westsik s crop rotation experiment Rotation sign Section 1 Section 2 Section 3 Section 4 I Fallow Rye Potato II White lupine green manure Rye Potato III White lupine Rye Potato IV Rye Potato Rye V Rye Potato Rye VI Rye Potato Rye VII Rye Potato Rye VIII White lupine Rye +white lupine green manure Potato Rye IX White lupine green fodder Rye Potato X Mixture of oat and vetch Rye Potato XI Mixture of oat and vetch Rye Potato XII Rye as green fodder + lupine as green manure Rye Potato XIII Rye + white lupine green manure Potato Rye XIV Rye + white lupine green manure Potato Rye XV Rye + white lupine green manure Potato Rye The tillage experiment was set up in autumn In the test we examine how the soil s physical and chemical characteristics change under the effect of ploughing and reduced preparation as well as direct sowing, what tendency the substance circulation shows and what yields can be achieved. For the ploughing, the preparation included the following steps: rotation of soil with plough in cm depth then finishing of plough-land with a multi tiller. The preparation of the seed-bed was done with a multi tiller. The sowing of rye was carried out by a corn seeding machine. For the reduced preparation, the basic preparation was done with medium weight disk (14-16 cm), while the seed bed preparation with multi tiller. The sowing was carried out by a corn seeding machine. For the direct sowing, soil preparation and sowing were done in one 48

49 step. The indicator plant was rye in the farming years 2010/2011 and 2011/2012 as well. For the tests, soil and plant samples were taken five times. The amounts of samples necessary for the laboratory tests were weighed with a scale of OHAUS TA5000 type. The nitrogen content was determined from the plant sections and crops with the test method as per MSZ :1983, the phosphorus content as per MSZ :1983, the potassium content as per MSZ :1983 and the organic carbon content as per ISO 10694:1995. In the organic manures, the nitrogen content was determined with the test method as per MSZ :1988, while the phosphorus content as per MSZ :1988 and the potassium content as per MSZ :1988. The soluble nitrogen content of soil (NO 3 +NO 2 ) was determined with the test method as per MSZ 20135: , while soluble P 2 O 5 content as per MSZ 20135: and 5.4, soluble K 2 O content as per MSZ 20135: and 5.2, ph value as per MSZ : and the humus content as per MSZ 21470:1983 no. 2. The soil compaction was measured with penetrometer of PEN100M500 type, while the moisture content with moisture meter of MT500 type and the carbon dioxide emission of soil with carbon dioxide meter of COMT500 type. The photos of the root were done with Minirhizotron devices of BTC-2 type. The tractive force demand was measured with electromechanical fraction dynamometer, while the fuel consumption with a device of CONTOIL VZ08 type. The data were processed by means of MS Excel and SPSS 13.0 programs. For the statistical evaluation, we applied single coefficient variance analysis and linear correlation calculus Nitrogen circulation In order to determine the nutritional element circulation, we inspect how many nutritive elements get out in the soil of rotations, how many nutritional elements are abstracted by plants from the soil, how many nutritional elements get back with the plant residues, and how many nutritional elements are transported away with the main and side products. The amounts of the nitrogen got out with the manures, abstracted by the plants, returned with the plant residues and transported away with the main and side products during the rotation cycle can be seen in Table 2. We add 43 kg/ha nitrogen to Rotations II, III, XI and XII with artificial fertilizer, while Rotations VIII, IX, XIII and XIV receive 86 kg/ha nitrogen. Straw manure rotations (IV, V and VI) receive the greatest amount of nitrogen with fertilizer: 108 kg/ha. We add 144 kg/ha nitrogen with farmyard manure to Rotations X and XI. With straw manure, 16 kg/ha nitrogen is added to Rotation IV, while 115 kg/ha to Rotation V, and 127 kg/ha nitrogen to Rotations VI and VII. Nitrogen is not added to Rotations I 49

50 (control) and XV, either with organic manure or artificial fertilizer. The greatest amount of nitrogen (494 kg/ha) can be found in the plants cultivated in Rotation VIII. The second greatest amount of nitrogen (386 kg/ha) is abstracted from the soil by the plants cultivated in the farmyard manure Rotation XI receiving also artificial fertilizer. The greatest amount of nitrogen (172 kg/ha) returns in the soil with plant residue in Rotation XII. The next ( kg/ha nitrogen) are the green manure Rotation II containing white lupine of secondary sowing and Rotation VIII containing white lupine of primary and secondary sowing as well. The greatest amount of nitrogen is transported away with the harvested crop from the rotation where we seed white lupine two times during the rotation cycle, in primary and secondary sowing (VIII). The transported amount of nitrogen from the farmyard manure rotations (X, XI) is above 200 kg/ha, independently of whether we apply additional artificial fertilizer or not. Relatively low amount of nitrogen (14-57 kg/ha) is transported away from the test area with the side product. When comparing the nitrogen content of rotations to each other, we can state that greater amount of nitrogen is transported away with the side product from those rotations where we seed rye in two years during the rotation cycle (IV, V, VI, VIII, XIII, XIV). Rotation Nitrogen got out Table 2 - Nitrogen circulation (kg/ha) Total abstracted nitrogen Got back with plant residue Transported away with principal product Transported away with side product I 0,0 80,9 12,2 54,6 14,1 II 43,0 220,5 137,2 64,6 18,7 III 43,0 221,0 44,1 160,5 16,4 IV 124,5 181,1 31,9 109,3 39,9 V 223,2 198,2 39,5 121,6 37,1 VI 235,0 211,5 34,4 135,2 42,0 VII 127,0 98,5 13,7 64,4 20,5 VIII 86,0 494,5 127,1 310,5 56,9 IX 86,0 224,9 15,6 186,2 23,1 X 144,0 293,5 27,3 234,8 31,5 XI 187,0 385,9 73,0 282,8 30,1 XII 43,0 288,6 172,0 98,4 18,2 XIII 86,0 246,1 104,9 100,6 40,6 XIV 86,0 246,4 103,9 104,3 38,1 XV 0,0 176,6 97,3 63,1 16,2 The greatest nitrogen circulation takes place in Rotation VIII. In spite of the small amount of nitrogen fertilizer, the greatest amount of nitrogen is abstracted here. Relatively high amount of nitrogen gets back into the soil with the principal and side products; the greatest amount of nitrogen will be transported away from here. The nitrogen circulation is great in the farmyard manure 50

51 rotations (XI, X) as well. From the analysis of the data, it can be seen that we make great amount of nitrogen get out with the various methods of fertilization, the plants abstract great amount from the soil and great amount is transported away with the crops from the experiment. When comparing the rotations of higher dose of straw manure with the green manure rotations, it can be stated that similar nitrogen circulation takes place for both methods of fertilization. 3.2 Phosphorous circulation The amount of phosphorous got out with organic and artificial fertilizer, abstracted by plants, got back with plant residues as well as transported away with principal and side products can be seen in Table 3. With the artificial fertilizer, 41 kg/ha phosphorous will be spread during the rotation cycle. With the farmyard (X, XI) 50.4 kg/ha phosphorous will be spread, with the straw manure 1.7 kg/ha in Rotation IV, while 9.6 kg/ha in Rotation V, 10.6 kg/ha in Rotation VI and VII. Phosphorous manure is not added in the Rotations I and XV. Rotation Phosphor got out Table 3 - Phosphorous circulation (kg/ha) Total abstracted phosphor Got back with plant residue Transported away with principal product Transported away with side product I 0,0 9,4 1,0 7,5 0,9 II 41,0 17,4 6,9 8,7 1,8 III 41,0 17,0 2,4 13,0 1,6 IV 42,7 21,5 2,1 15,7 3,7 V 50,6 24,0 3,0 17,1 3,9 VI 51,6 26,9 2,4 19,6 4,9 VII 10,6 12,1 1,0 8,8 2,3 VIII 41,0 37,8 7,1 26,2 4,5 IX 41,0 17,6 1,3 14,2 2,0 X 50,4 40,4 2,7 34,2 3,5 XI 91,4 54,7 7,7 42,8 4,2 XII 41,0 24,5 8,8 14,0 1,7 XIII 41,0 20,8 5,7 12,2 2,9 XIV 41,0 23,4 5,6 14,2 3,5 XV 0,0 14,6 4,8 7,9 1,9 The plants abstract the greatest amount of phosphorous (55 kg/ha) from the soil in the event of the livestock manure Rotation XI receiving artificial fertilizer as well. The next is the farmyard manure Rotation X without artificial fertilizer and Rotation VIII where we apply white lupine seed cultivation and also green manure in secondary sowing during the rotation cycle. Greater amount of phosphorous (7-9 kg/ha) gets back into the soil with the plant residue 51

52 in the event of rotations XII, XI and VIII. The greatest amount of phosphorous is transported away with the crops (34-43 kg/ha) from the farmyard manure rotations. The greatest phosphorous circulation can be measured in the farmyard manure rotations. Plants take up the greatest amount of phosphorous here, and the greatest amount of phosphorous is transported away from these rotations, too. The phosphorous circulation is also similar for straw and green manure rotations. We add more phosphorus to the straw manure rotations than to the green manure rotations, but the plants take up similar amount of phosphorus from the soil for both modes of fertilization. With the plant residues, more phosphorous will get back into the soil for green manure rotations than for straw manure, but from the straw manure rotations a bit more phosphorous will be transported away with the main and side products. The phosphorus circulation is small in the straw manure rotations without artificial fertilizer, secondary sowing green manure rotations and rotations without fertilization. 3.3 Potassium circulation The total amount of potassium got out during the rotation cycle, the total amount of potassium abstracted by the cultivated plants, got back with plant residues as well as transported away with principal and side products can be seen in Table 4. We do not add potassium manure to Rotation I (control), straw fertilizer VII, farmyard manure X, and green manure of secondary sowing XV. We added total 69.7 kg/ha potassium to the other rotations during the three years. With farmyard manure, kg/ha potassium has got out (X, XI), while with straw manure 16.1 kg/ha into Rotation IV of unfermented straw manure, 49.2 kg/ha into Rotation V of straw manure fermented with nitrogen fertilizer, and 61.5 kg/ha into Rotations VI and VII of straw fertilizer fermented with water. The greatest amount of potassium is provided for the plants in the rotation where we apply also artificial fertilizer in addition to farmyard manure (XI). The greatest amount of potassium is taken up by the plants from the farmyard rotations (X, XI) (366 and 493 kg/ha). The plants take up great amount of potassium (294 kg/ha) from Rotation VIII where white lupine can be found in primary and secondary sowing as well. The greatest amount of potassium (125 kg/ha) gets back into the soil with plant residues in the event of the livestock Rotation XI receiving also artificial fertilizer. The greatest amount of potassium ( kg/ha) is transported away with the principal and side products from the farmyard manure rotations (X, XI). Great amount of potassium is transported away from Rotation VIII as well, more than 200 kg/ha. In the area where we did not add potassium to the soil either with organic or artificial fertilizer, the amount of potassium abstracted by the plant is small, small amount of potassium got back into the soil, small amount is transported 52

53 away from the area, the potassium circulation is low. We could increase potassium circulation with straw manure. Rotation Potassium got out Table 4 - Potassium circulation (kg/ha) Total Got back with abstracted plant residue potassium product Transported away with principal Transported away with side product I 0,0 66,8 9,7 41,8 15,4 II 69,7 132,7 59,1 51,6 22,0 III 69,7 120,7 31,0 71,7 18,0 IV 85,8 145,0 22,7 81,6 40,7 V 118,9 169,4 37,2 93,2 39,1 VI 131,2 189,2 36,0 105,8 47,4 VII 61,5 106,6 21,8 61,8 23,0 VIII 69,7 293,8 92,1 141,8 59,8 IX 69,7 134,8 16,6 92,4 25,8 X 206,6 365,7 52,7 276,7 36,3 XI 276,3 493,1 125,5 321,9 45,7 XII 69,7 200,3 87,2 93,0 20,1 XIII 69,7 177,3 66,4 71,7 39,2 XIV 69,7 174,1 60,4 70,6 43,0 XV 0,0 118,3 45,1 55,4 17,8 For white lupine fertilization, we achieved similar circulation as for straw fertilization, when we got out kg/ha more. Comparing the fertilization methods with each other, we can state that the highest potassium circulation can be achieved with farmyard manure fertilization. 3.4 Organic carbon circulation When calculating the organic carbon circulation, we took into account the organic carbon amount got out with the organic fertilizers, absorbed by the cultivated plants, got into the soil with the plant residues as well as the amount transported away from the arable land with the principal and side products (Table 5). During the rotation cycle, we added 4330 kg/ha organic carbon to Rotations X and XI with farmyard manure. We add 1100 kg/ha organic carbon with straw manure to Rotation IV, while 1430 kg/ha to Rotation V, and 2680 kg/ha to Rotations VI and VII. The greatest amount of carbon (12534 kg/ha) is assimilated by the cultivated plants in Rotation VIII. The next (9248 kg/ha) is Rotation XI which receives both artificial fertilizer and farmyard manure. With plant residues, the greatest amount of carbon ( kg/ha) gets into the soil for Rotations VIII and XII. The greatest amount of carbon is assimilated in the crops in the farmyard manure rotations and Rotation VIII. The plants absorb the greatest amount of carbon in side products (4237 kg/ha) in Rotation VIII. The next is the water-fermented straw manure Rotation VI (3274 kg/ha). 53

54 Rotation Table 5 - Amount of organic carbon circulation (kg/ha) Transported Organic Total Got back into away with carbon abstracted soil with principal got out organic carbon plant residue product Transported away with side product I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV On the basis of the analysis of our data, we stated that the greatest carbon circulation takes place in the rotation phases which receive white lupine manure and farmyard manure plus artificial fertilizer. Here the plants absorb great amount of carbon and great amount of carbon gets into the soil. We transport more carbon with side products from the areas where we produce rye in two sections during the rotation cycle: here we harvest greater amount of straw than where cereals are sown only once in three years. We think it is important to emphasise the role of green manure plants of secondary sowing in the carbon circulation. 3.5 Effect of soil utilization modes on soil characteristics Nitrate content of the soil Out of the nitrogen forms, we show the tendency of nitrate-nitrogen which can be directly absorbed by plants. We inspected how nitrate circulation is changing in the top soil layer (0-30cm) and also beneath the cultivated soil layer (30-60cm). We measure low nitrate value in both soil layers (Table 6). The nitrate content of the soil is very low during the period of harvest. It is typical that more nitrate-nitrogen can be found in the soil of rotations without artificial fertilizer and giving small harvest than in the rotations of the same mode of organic manure addition and receiving also artificial fertilizer (XV, XIV, VII and VI). The straw manure doses influence the nitrate content of the soil. The amount of nitrate-nitrogen is higher in the top soil layer in Rotations 54

55 VI and VII of 26.1 t/ha straw manure, than in the Rotations IV (3.5 t/ha) and V (11.3 t/ha) of smaller dose of straw manure. The nitrate content is half smaller in the cm layer than in the 0-30 cm soil layer. According to our measured data, in spite of the small nitrate content, washing may take place in such loose sandy soil as that of the rotations. The nitrate data of the straw manure rotations gives a proper example for the solution of nutritive supply endangering the environment to a less extent: the nitrate-nitrogen content is the lowest here in the cm layer as compared to the other rotations Phosphorous content of the soil The greatest amount of easily soluble phosphorous (202 mg/kg) was measured in the soil of farmyard manure rotation (XI) treated with artificial fertilizer (Table 6). We achieved greater phosphorous content by the regular addition of farmyard manure - even without adding artificial fertilizer - than by the straw and green manure when phosphorous fertilizer was also added. The phosphorous supply of the soil can be increased with straw manure or by increasing the dosage of straw manure. This conclusion can be drawn from the fact that phosphorous content that can be taken up is a bit greater in the straw manure rotations than in majority of the green manure rotations. The phosphorous content that can be taken up from the soil is a bit greater in the rotation of higher straw manure dosage (VI) than in the rotation of straw fertilizer fermented with smaller dosage of nitrogen fertilizer (V.) Potassium content of the soil The Al-soluble potassium content of soil of rotations can be found in Table 6. The highest potassium content ( mg/kg) was measured in the soil of farmyard manure rotations (X, XI). On the basis of the analysis of our data, we stated that the potassium supply of the sand soil of low clay content cannot be increased with small-dosage potassium fertilizer. The plants take up the potassium got out with the fertilizer and it will be used in the crops. The potassium supply of the soil can be improved with livestock manure, but the straw manure also has advantageous effect Humus content of the soil The humus content measured in the rotations is very low; it is below 1% in all the rotations (Table 6). The highest humus content was measured in the fermented straw manure rotations (V, VI and VII): %. On the basis of our measuring results we stated that in our experiment (on loose sand soil) addition of small-dosage fertilizer does not really influence the humus content of soil. It can be seen only in its tendency that the humus content increases under the effect of fertilizer addition (rotations I-III, X-XI and XIII-XV). Out of the organic fertilization methods, we could increase humus content of soil to 55

56 the greatest extent with straw fertilization. It brought a more favourable result when cereals were more frequently applied during the shift of crops as compared to when papilionaceae, cereals and plant requiring hoeing shifted each other in the same proportion ph of the soil The ph of the soil is shown by ph values measured in potassium-chloride suspension. The ph of the soil of the experiment is acidic or very acidic (Table 6). The potassium-chloride ph shows the greatest value (ph (KCl) =5.15) in the rotation VII of straw manure without artificial fertilizer. The acidifying and acidity reducing characteristics of the various fertilizer forms can also be seen in the rotations of various treatments. Acidifying effect of artificial fertilizer can be seen for all organic fertilization methods. Out of the straw manure rotations, the ph (KCl) value is smaller in rotation VI receiving also artificial fertilizer than in rotation VII without artificial fertilizer. For the farmyard manure rotations, the soil is more acid in rotation XI supplied with artificial fertilizer than in rotation X without artificial fertilizer. Table 6 - Nitrate, phosphorous, potassium, humus content and ph value of the soil Rotation (NO 2+NO 3)-N (NO 2+NO 3)-N P (mg/kg) 0-30 (mg/kg) O 5 K 2O (mg/kg) (mg/kg) cm cm H (%) ph (KCl) I 2,63 3,02 46,11 65,01 0,45 4,25 II 1,95 1,49 92,35 74,90 0,45 4,05 III 1,52 2,32 106,91 78,96 0,49 4,12 IV 1,57 0,65 105,82 82,03 0,61 4,01 V 1,50 0,79 103,26 93,52 0,72 4,48 VI 3,68 0,86 117,60 72,97 0,77 4,29 VII 5,45 0,86 35,46 76,61 0,72 5,15 VIII 3,93 1,62 75,03 59,54 0,69 4,14 IX 2,48 2,17 94,73 69,27 0,50 3,98 X 2,63 3,51 143,13 156,63 0,64 4,84 XI 4,11 3,35 202,00 184,40 0,67 4,56 XII 3,10 1,50 107,12 74,75 0,51 4,04 XIII 3,34 1,97 88,97 70,10 0,62 3,97 XIV 4,11 1,09 96,25 71,85 0,58 3,89 XV 4,66 1,23 29,39 66,77 0,54 4, Soil compaction We show the change of soil compaction on the basis of the data of the experiment with soil preparation (Figure 1). The tests were carried out at the time of rye shooting. The soil becomes more and more compact in the top layer of 20 cm when going down to the deeper layers. We measured penetration resistance of 27 N/cm 2 in the ploughed area, while 34 N/cm 2 for the reduced soil preparation and 51 N/cm 2 for the direct sowing. The soil became compact 56

57 in the cm soil layer for all the three preparation methods. Further down, the measured penetration resistance values were above 300 N/cm 2. In the soil depth of 20 cm, the compaction values were well separable according to the different modes of preparation. The loosest soil (451 N/cm 2 ) was found for the ploughed area, while the more compact (530 N/cm 2 ) for the direct sowing and the most compact (653 N/cm 2 ) for the reduced preparation Soil resistance (N cm 2-1 ) Soil stratum (cm) Ploughed Reduced Direct sow n Figure 1 - Soil compaction As regards the 30-cm top soil layer, the soil is the loosest in the ploughed area. This is the depth of turning up. The soil is a bit more compact for the direct sowing, and the most compact for the reduced preparation. In the soil depths below 30 cm, the soil is the loosest for the mode of direct sowing. In the deeper layers, there is not any great difference between the ploughed area and the reduced preparation. We can detect the effect of soil preparation till 70 cm soil depth. The soil compaction below 70 cm is considered natural soil compaction Moisture content of the soil We analysed the tendency of soil moisture on the basis of the data of experiment with soil preparation at the time of rye shooting up, till 40cm soil depth (Figure 2). The soil moisture was very low for all modes of soil preparation (ploughing, disking and direct sowing) in all soil layers. The greater moisture content measured in the 0-5 cm soil layer results from the rainwater fallen before the measurement. We measured moisture content between 0.2 and 0.5% in the ploughed area in the soil layers of 5 and 35 cm. For the reduced preparation, the moisture content was 0.3% in the soil layer of 5-10 cm, while 0.5% in the soil layer of cm. For the direct sowing, the soil moisture content was greater as compared to the two other soil preparation modes in the soil layers of 5-10 cm and cm (0.5 and 0.8%). However, similarly to the 57

58 other modes of preparation the moisture content in the layer of cm also decreased here; it was the same as for the reduced preparation (0.4%). We measured 0.9% in the layer of cm. After that when going down we measured greater values than for the two other modes of preparation. The moisture was 2.7% in the layer of cm, while 2.8% in the layer of cm. The greatest soil moisture was measured in the layer of cm: 4.5%. % 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, Soil stratum (cm) Ploughed Reduced Direct sown Figure 2 - Soil moisture at the time of rye shooting up When comparing the soil moisture values for the modes of soil preparation to each other, we stated that in all layers the soil moisture content was the lowest for the ploughed area, while the highest for the direct sowing Water circulation We show two elements of water circulation: the fallen rainwater and the water amount stored in the soil at the time of rye shooting up. We think this is one of the most important periods for the rye plant. The vegetation surface is formed during this period. If the amount of water is small during this period, then the rye can take up small amount of nutrients, the plant will be low, its foliage surface will be small and little crop will be expectable. The total rainwater was 118 mm in the winter half-year of 2011/2012 (Table 7). This is much less than the many years average which is 218mm. Quite little rainwater fell in February and March; only 12mm. Table 7 - Total rainwater of the winter half-year (mm) Year/Month Jan Febr Marc Oct Nov Dec Winter halfyear

59 Table 8 shows rainwater amounts fallen on the rainy days of April Following a long, dry period, 9 mm rain fell on 6 th and 7 th of April, 2.5mm on 12 th and 3.5mm on 14 th. 1.8mm rain fell in the morning of the soil moisture measurement. Table 8 - Rainy days of April 2012 and the total rainwater fallen (mm) Day Total Rainwater (mm) 4,5 5,5 2,5 3,5 1,8 2,3 0,4 10,0 1,0 31,5 Table 9 shows the result of water circulation. The water of the last rainwater can be seen in the top soil layer of 0-5 cm. We measured less water further down in the soil layer of 5-10 cm; the rainwater fallen last did not seep into it. The water content increased in the deeper layer of cm. In this layer we can see the watering effect of the earlier rainwater and the evaporation effect of the soil: the soil was watered till 15cm, but the layer above 15 cm gradually dried out. The water content of the layers below 15 cm is influenced primarily by the water uptake of rye. The water content is low in the layer of cm: the rye of shallow root takes up the water from here primarily. The earlier rainwater did not reach this layer and the water rising up from the underground water is not sufficient for supplying the amount consumed. The water circulation is already greater in the soil layer of cm, but the root of rye takes up much water from here, too. Water uptake is done from the soil layer of cm as well but here we can see the water content stored from the winter precipitation. Further down to the deeper soil layers, the water amount found in the soil section of 35-40cm and below it can be considered as being influenced by the soil preparation and the plants to a lesser and lesser extent. Soil layer/ Preparation Table 9 - Water amount, 19 th April 2012 (m 3 /ha) cm cm cm cm cm cm cm cm Ploughed 2,0 1,1 2,8 1,1 3,4 3,6 1,1 9,5 Reduced 15,7 2,2 3,6 2,5 6,2 9,0 10,1 18,8 Direct sowing 21,6 3,6 5,6 2,8 6,4 18,8 19,3 31,4 In a year when there is low amount of winter precipitation and little rain falls in spring as well, the water uptake of plant life, evaporation effect of the soil surface and the watering effect of the fallen precipitation will result in a well separable soil layer of unsteady water content already in the early spring 59

60 season. The tendency of the moisture profile is similar for all soil preparation modes, however, more water can be found in the 0-40cm layer for the direct sowing then for the reduced or ploughed area Carbon-dioxide emission of soil Majority of carbon-dioxide in soil comes from root breathing and decomposition of organic matter as a result of the activity of creatures living in the soil. The amount of carbon-dioxide shows well the intensity of microbiological activity in the soil. We show the carbon-dioxide emission of soil through the data measured at the beginning of potato flowering (Figure 3). When comparing CO 2 results of rotations with each other, we stated that the greatest amount of carbon-dioxide emission was in the artificial fertilizer + fermented straw manure rotations V, VI and the farmyard manure rotation XI ( g/m 2 /h). g/m 2 /h 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV Sign of crop rotations Figure 3 - Carbon-dioxide emission in the soil of the rotations It is favourable for the microorganisms if we take organic matter into the soil during the fertilization from outside whether in the form of straw manure or farmyard manure and in addition we increase the soil nutrient supply with artificial fertilizer as well. In these areas the carbon-dioxide emission is greater, organic matter decomposition activity of microorganisms is more intensive, the plants can take up more nutrients and we can expect greater yields. 3.6 Effect of soil utilization modes on the yields Rye crop The rye crops of the rotations can be seen in Figure 4. In the rotations where rye is sown twice during the rotation cycle the rye crops at the end of the cycle are indicated with black colour. The greatest rye crop (2.65 t/ha) was harvested 60

61 from rotation VIII where white lupine can be found in primary sowing and secondary sowing as well as green manure. In the straw manure rotations receiving also artificial fertilizer (IV, V and VI) and the farmyard manure rotations (X, XI) we measured rye crop between 2.0 and 2.5 t/ha. 3,0 2,5 2,0 (t ha -1 ) 1,5 1,0 0,5 0,0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV Sign of crop rotations Figure 4 - Rye crop The rye crop was between 1.5 and 2.0 t/ha for the rotation IX of green fodder cultivation and rotations XIII and XIV of green manure of secondary sowing. The rye crop was below 1.5 t/ha for the rotation XII of green manure of secondary sowing, rotation II of green manure of primary sowing, rotation III of root manure, and VII of straw manure without artificial fertilizer, XV of green manure of secondary sowing and rotation I Potato crop We harvested the greatest amount of potato (32.2 t/ha) from the livestock manure rotation XI receiving also artificial fertilizer (Figure 5). The next is rotation VIII (30.2 t/ha). The potato crop was t/ha in the fermented straw manure rotations (V, VI) and farmyard manure rotation without artificial fertilizer (X). Potato yielded t/ha in the unfermented straw manure rotation (IV), and rotations XIII and XIV of secondary sowing green fertilizer. The potato crop was t/ha in the root fertilizer rotation III, rotation IX of green fodder cultivation and rotation XII of secondary sowing green fertilizer. The smallest amount of potato (11-13 t/ha) grew in the rotation II of green manure of secondary sowing, the straw manure rotation without artificial fertilizer (VII) and the rotation XV of green manure of secondary sowing as well as control rotation I (11-13 t/ha). On the basis of the analysis of crop data, we stated that the greatest potato crop can be achieved by the joint addition of farmyard manure and artificial fertilizer. Great crop can be harvested also when in addition to straw 61

62 fertilization nitrogen fertilization of a bit greater dosage (108 kg/ha/3 years) is applied (t ha -1 ) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV Sign of crop rotations Figure 5 - Potato crop Cultivation of papilionaceae has favourable effect on the increase of potato crop. When white lupine was seeded in both the primary and secondary sowing during the rotation cycle, we achieved greater potato crops with smaller dosage of nitrogen fertilizer than for the straw manure rotations. 3.7 Determination of root mass with Mini Rhizotron device For the determination of the biomass produced, measurement of root mass is a more difficult task than measurement of plant parts above ground. It is relatively easy to harvest and measure the crops, plant stems and leaves found above the earth. However, we have to dig out the root and wash the soil particles out and it is a quite difficult, time consuming task. With the Mini Rhizotron device, we can take photos beneath the earth level. In Figure 6, potato root can be seen on the left side, while white lupine root with a root tuber formed on it in the central photo and rye root with a lot of root hairs on the right side. If we want to take a root sample during the preparation, the root of rye will mean the greatest task: we should wash almost each soil particle one by one from the many root hairs. The photo taken by the camera is of fixed size (18.9 x 14.2 mm). We can measure the length and width of roots by means of a picture management program and calculate the volume of the roots. On the basis of the volume mass of the root, we can receive the mass of the roots found in the soil of the given volume. The root mass of the potato root seen in the picture is 378 g/m 3 soil, while the white lupine root is 736 g/m 3 soil and the rye root is 178 g/m 3 soil, expressed in the dry matter. 62

63 Potato White lupine Rye Figure 6 Root picture of potato, white lupine and rye All the roots of the plants cannot be determined with the Mini Rhizotron device but the root mass can reliably be determined in the soil layer of which the photo was taken and we can judge distribution of root as well. By the device, we can follow growth, development of root during the growing season Tractive force demand and fuel consumption We measured the tractive force demand of ploughing of rye stubble in five rotations. With the different shape of rotations and terrain conditions taken into consideration, we selected a 77-meter section which runs up the hill-top from an area of deeper position. The capabilities of the area significantly influence the tractive force demand of ploughing. The smallest tractive force demand ( kn) was measured in the area of deeper position (1-10 m). This value relatively quickly increases when going towards the hill-top (Figure 7). We measured kn on the hill side (11-35m) and kn on the hilltop. kn I II V XI XIV m Figure 7 - Tractive force demand 63

64 When comparing the values measured in the rotations with each other, we can state that ploughing of rotation I without fertilization requires the greatest tractive force in the inspected area, 12.2 kn on the average. The rotation II of green manure of primary sowing, rotation V of straw manure and rotation XI of farmyard manure show similar tractive force demand ( kn). Out of the rotations shown, the smallest tractive force demand was measured in rotation XIV of green manure of secondary sowing (9.4 kn). Not only the habitat s capabilities determine the tractive force demand of tilling but the cultivation technology applied also influences it. The organic substance content of the soil, the fertilization method, the size, distribution and loosing or drying, compacting effect of the root of the seedling will jointly appear. The tractive force demand is smaller in the rotation cycles of organic fertilization. The straw and farmyard fertilization show similar favourable effect than green fertilization. Table 10 shows the fuel consumption of tilling and sowing works in the experiment with soil preparation. The greatest amount of fuel was used for the ploughing mode of preparation (45.48 l/ha). Smaller amount of fuel was used for the direct sowing mode: l/ha. The least amount of fuel was necessary for the reduced preparation (27.48 l/ha). Table 10 - Fuel consumption Ploughing Reduced Fuel (l/ha) preparation preparation Fuel (l/ha) Direct sowing Fuel (l/ha) Ploughing Disking Direct sowing Plough-land Seed-bed finish preparation 9.95 Seed-bed preparation Sowing 4.65 Sowing 4.65 Total Total Total During the soil preparation when smaller tractive force is necessary, the powered jobs can be performed with smaller fuel consumption. The fuel consumption can be significantly decreased if swallower tilling is applied or the soil preparation is done with smaller cycle number. If we use less amount of fuel, it will not only result in cost reduction but also decrease carbon dioxide emission causing the greenhouse effect. 3.9 Evaluation of the relationship between the substance circulation and soul characteristics The correlation coefficients (r-values) of linear relation analysis of the substance circulation and soil characteristic can be seen in Table 11. There is a 64

65 positive, close relationship between the amount of nitrogen got out with the fertilizers and the humus content of the soil (r=0.85). The humus content is greater where the amount of nitrogen taken up with the side product is greater (r=0.68). The nitrate-nitrogen measured at the time of harvest does not depend on the amount of nitrogen got out (r=0.00). There is a very close, positive relationship between the soluble phosphorous content of the soil and the amount of phosphorous got out with the fertilizers (r=0.95). In the areas where there is more phosphorous in the soil which can be taken up, the plants will abstract more phosphorous from the soil (r=0.82), and the phosphorous abstracted with the crop will also be more (r=0.82). Table 11 Correlation coefficients (r-values) of the linear relationship Pearson s correlation ph (KCl) Humus Nitrate-N P 2O 5 K 2O N got out 0,461 0,846** 0,000 0,567* 0,475 N abstracted -0,130 0,251 0,107 0,527* 0,343 N got back -0,483-0,229 0,154 0,022-0,175 N in the principal product 0,157 0,358 0,027 0,616* 0,544* N in the side product -0,090 0,681** 0,072 0,254 0,022 P got out 0,035 0,359-0,213 0,950** 0,674** P abstracted 0,240 0,467 0,126 0,818** 0,787** P got back -0,331-0,077 0,200 0,318 0,158 P in the principal product 0,352 0,472 0,079 0,824** 0,849** P in the principal product 0,165 0,842** 0,151 0,507 0,353 K got out 0,446 0,492-0,018 0,913** 0,915** K abstracted 0,309 0,419 0,185 0,800** 0,842** K got back -0,047 0,189 0,301 0,562* 0,483 K in the principal product 0,441 0,381 0,111 0,801** 0,923** K in the side product 0,006 0,720** 0,148 0,444 0,241 Carbon got out 0,786** 0,626* 0,219 0,594* 0,833** Carbon taken up -0,021 0,581* 0,164 0,497 0,309 C got into the soil -0,472-0,158 0,161 0,027-0,189 C in the principal product 0,252 0,536* 0,083 0,705** 0,656** C in the side product -0,106 0,710** 0,163 0,132-0,103 CO 2 emission 0,307 0,600* 0,051 0,503 0,468 Potato crop 0,273 0,659** 0,118 0,670** 0,614* Rye crop 0,045 0,586* -0,200 0,613* 0,331 The level of significance is indicated with *=5%, **=1%. The humus content is in positive close relationship with the phosphorous found in the side product (r=0.84). There is a very close, positive relationship (r=0.92) between the potassium content which can be taken up and the amount of potassium got out during the fertilisation. The relationship between the 65

66 soluble potassium content of the soil and the amount of potassium abstracted by the plants is positive, close (r=0.84), while the relationship between the soluble potassium content of the soil and the amount of potassium abstracted by the crops is very close, positive (r=0.92). There is positive, moderate relationship (r=0.72) between the humus content of the soil and the amount of potassium abstracted by the side product. There is positive, moderate relationship (r=0.79) between the organic carbon got out during the fertilization and the soil ph, while positive, moderate (r=0.63) for the soil humus content; positive, moderate (r=0.59) for the phosphorous content which can be taken up; and positive, close (r=0.83) for the potassium content which can be taken up. The organic carbon got out can be found primarily in the organic fertilizers, which means that we can decrease soil acidity and increase humus content by the increase of the organic fertilizer dosages, and organic fertilizers play an important role in the phosphorous and potassium supply as well. In the event of treatments where the plants can take up more carbon, the soil humus content is also greater (r=0.58). The greater amount of nutrient got out during the fertilization will result in better nutrient supply. Where there are more nutritive elements to be taken up, the plants abstract more nutrients. The plants grow better in soil of better nutrient supply, abstract more carbon, the crop will be greater, there will be more stem and root residue, and the humus content of the soil will also increase. Where the humus content is greater, the carbon dioxide emission will also be greater so the microbiological activity is greater. As a result of the greater microbiological activity, the plants will get more nutritive elements to be taken up, so we can expect higher yields. Evaluation of the effect of soil utilization modes with a score system Within the framework of the project, we worked out a score system which will evaluate effect of soil utilization modes. We think all interventions which can increase profitability are favourable. The procedure which improves nutrient supply in the soil and increases the average crop in such a way that uses small amount of artificial fertilizer in the meanwhile will receive greater score. The use of smaller amounts of artificial fertilizer can decrease environmental burden and healthier food can be produced. We score also when the humus content increases under the effect of the treatment, or the reaction of the soil is neutral, or approximates neutral. We positively judge the treatments where the tractive force demand of tilling is smaller, or the soil preparation is carried out in less number of cycles, and as a result lower fuel consumption is necessary. Lower fuel consumption not only will reduce the cost, but also the carbon dioxide emission causing the greenhouse effect will decrease. 66

67 4. Effect of soil utilization modes on the matter circulation in Gleyic Luvisol Ing. Pavol Balla, PhD. RNDr. Ján Hecl, PhD. - RNDr. Dana Kotorová, PhD. Ing. Ladislav Kováč, PhD. Ing. Božena Šoltysová, PhD. Research Centre for Plant Cultivation - Research Centre for Agro-Ecology, Michalovce 4.1. Matter and method Description of the experiment The experiment was established in the Milhostov experiment site of the Research Centre for Plant Cultivation - Research Centre for Agro-Ecology. The Milhostov experiment site (Figure 1) can be found in the central part of the Eastern Slovakian Plain at 101m height above sea level (48 40 northern latitude; eastern longitude) to the west from Terebes chief town of the district. Figure 1 - Experiment site Milhostov (source: Excel enterprise, s.r.o.) The experimental district constitutes part of the warm and very dry plain continental climate region. The average monthly temperature and precipitation data can be found in Table 1. The annual temperature of the air changed from 9.2 to 10.4 C from 2009 to In the years inspected, the annual average 67