NOVÉ MOŽNOSTI PŘÍPRAVY PŮDY PŘI OBNOVĚ LESA V KRUŠNÝCH HORÁCH
Jiří Kulhavý, Marta Betušová, Jarmila Lesná
V příspěvku je posouzena technologie přípravy půdy při obnově lesa v Krušných horách s využitím rýhového rotavátoru a zapravením dolomitického vápence do půdy. Ve srovnání s dosud nejrozšířenější bagrovou přípravou půdy v ploškách byly prokázány příznivější fyzikální a chemické vlastnosti půdy a půdní povrch byl méně narušen. I přes relativně vyšší náklady lze způsob navržené technologie přípravy půdy doporučit, zejména při obnově rozvolněných smrkových porostů.
DOPOSUD POUŽÍVANÉ PŘÍPRAVY PŮDY
Až do nedávné doby se řadu let aplikovala technologie přípravy půdy, při níž byly povrchové humusové vrstvy shrnuty buldozerem a výsadba se prováděla do minerální půdy. Odstranění nadložního humusu se negativně odrazilo v poruchách cyklu živin mezi půdou a rostlinou a následných poruchách růstu dalších generací lesa (odumírání sazenic nebo jejich krnění). Snižoval se nejen obsah přístupného dusíku, ale i dalších živin. Navíc použití této metody vedlo ke zhoršení fyzikálních vlastností a vodního režimu půd. Příkladem může být plocha Boleboř, založená v Krušných horách Výzkumnou stanicí Opočno. Ve snaze zapracovávat organickou hmotu do půdy byla později příprava půdy řešena orbou. Při ní byla do půdy zaorána humusová vrstva včetně bylinné vegetace a zbytků po těžbě. Cílem bylo vedle samotné přípravy půdy i odstranění konkurence přízemní vegetace pro vysazované dřeviny nebo pro zmlazení dřevin. Nevýhodou tohoto přístupu bylo nedokonalé zapravení organické hmoty do půdy a pomalá dekompozice organické hmoty. Při naorání brázd často zůstávala vrstva pohřbeného organického materiálu nerozložená desítky let. Neosvědčil se ani systém několikanásobné orby a celoplošné přípravy půdy po vyklučení pařezů. Sledování chemizmu půdní vody zachycované lyzimetry pod proorávaným horizontem (v hloubce 30 cm) ukázalo, že v odtékající vodě se v následujících letech vyskytovaly zvýšené koncentrace organických látek a dalších prvků (ztráty živin). Jako nevhodná byla celoplošná příprava půdy charakterizována doporučením VÚLHM již v roce 1983.
POUŽITÍ PŮDNÍCH FRÉZ
Vhodnější způsoby přípravy půdy pro obnovu lesa v Krušných horách umožnily až v poslední době půdní frézy. Podle údajů Sächsische Landesanstalt für Forsten jsou v Německu v současnosti považovány za nesporně nejlepší a vesměs nejvýhodnější půdní frézy, které umožňují i přímé zapravení vápence do půdy.
Pruh vápněný frézou poskytuje ideální podmínky pro růst sazenic a přitom pruhová technologie umožňuje zpracování větších ploch v co nejkratší době. Možnost nasazení je omezena většími svahy, vysokou kamenitostí, výskytem skalních bloků a příliš hustými porosty. Výsledky z Německa rovněž ukázaly, že rozmělnění slehlé půdy a zapravení organických zbytků do půdy spolu s vápencem v dávce 12 kg/bm rýhy zabezpečilo potřebný meliorační účinek. Výrazně se zlepšila půdní struktura, provzdušenost půdy, vlhkostní režim, nasycení sorpčního komplexu bázemi, zvýšil se obsah celkového a přístupného hořčíku a byla potlačena buřeň. S ohledem na možné poškození kořenů při přípravě půdy pod porosty se doporučuje použití této technologie i na holiny, na silně prosvětlené a případně ke smýcení určené porosty.
ZÁKLADNÍ TECHNICKÉ ÚDAJE POUŽÍVANÝCH FRÉZ
Fréza PEIN-Plant je čtyřosý stroj na přípravu půdy. Má jeden, případně dva navzájem nezávislé kypřicí agregáty, otáčející se malou rychlostí proti směru jízdy stroje, které vytvářejí přesně ve stopách kol 30 cm široké a 50 cm hluboké pruhy. Zkypřují půdu do optimální drobtovité struktury, zabraňují zhutnění frézovaného dna a vytvářejí tak předpoklady pro vysoký stupeň úspěšného zalesnění. Zařízení je doplněno zásobníkem vápna a dávkovacím zařízením nastavitelným podle potřeby vápnění. Vápno pak padá buď pod traktor před běžící frézu nebo přes kolo frézy do pruhů pro rostliny a může být zapraveno do půdy. Fréza PEIN-Plant může být nastavena na rozteč pruhů od 1,8 do 3 m (nebo jednotlivé pruhy).
Při rozpětí 3 m zůstává 80 % zalesňované plochy v původním stavu. Montáží frézovací hlavice na speciální podvozek s výkyvnými nápravami může být fréza použita pro extrémní terény s překážkami až 70 cm vysokými a se sklonem svahu až 30°. Upravená fréza s jedním agregátem na zkypřování půdy je vhodná pro přípravu půdy pod porosty. Je výrazně menší, ale její funkce odpovídají dvojagregátovému stroji. Oproti předchozím strojům doznal největších změn rotavátor. V současnosti je na každém kole rotavátoru axiálně upevněno celkem 12 řezacích nožů se zakalenými břity, které zabraňují bočnímu rozmazání půdy v průběhu nakypřování, neboť půda je transportována od vnějších hran dovnitř.
Jako alternativa k fréze PEIN-Plant se pro přípravu půdy pro výsadbu využívá půdní fréza KSH 700. Zmíněná půdní fréza je poměrně malý sázecí stroj, jehož montáž je možná na normální kolový traktor - třídy 5070 kW nebo speciální traktor “Valmet 6600”, vybavený přidaným frontálně uzpůsobeným dávkovačem a rozmetačem vápna. Pruhy jsou asi 30 cm hluboké a riziko poškození kořenů je nižší. Výsledky zalesňování byly při použití fréz velmi dobré. Stav kultur po výsadbě byl ve srovnání s celoplošnou přípravou půdy příznivější a i přes relativně výrazný letní přísušek v roce 1997 byly např. ztráty na ujímavosti a růstu jen do 5 %.
V poslední době se v Německu častěji používá meliorační agregát - ROTREE. Ten může být upevněn na rameni bagru a sestává z rotujícího dílu a křovinořezu, jímž je odstraňováno povrchové rostlinstvo, aby se zamezilo pozdějšímu zabuřenění. Na rotující části se nacházejí naproti sobě upevněné, navenek vyklenuté a v rovině dovnitř nakloněné disky, které se spirálovitě zaříznou do půdy a spolu s oběma uvnitř ležícími zuby půdu nakypří, aniž dojde k bočnímu rozmazání. K tomu přispívá také pomalá otáčecí rychlost. Po 1,5 otáčkách může být dosažena již hloubka 1 metru. Výhodou je značný dosah pracovního ramene bez potřeby pojezdu a možnost použití na různých typech dosud používaných bagrů.
METODIKA SROVNÁNÍ
Srovnávací hodnocení se uskutečnilo na LS Janov (revír Nový Dům), v porostu 80A1. V poškozeném a silně proředěném 70letém smrkovém porostu na kyselém stanovišti s mírným podzolem (LT 7K3) byla v květnu v roce 1999 pokusně provedena příprava půdy pod porostem s použitím německé frézy PEIN-Plant, včetně zapravení dolomitického vápence v dávce 1,5 kg na běžný metr rýhy a bagrová příprava půdy v ploškách (cca 0,8 x 0,8 m) s použitím švýcarského bagru Menzi Muck.
Odběr půdních vzorků se uskutečnil v roce 2000 (29. 6., 12. 9. a 1. 11.). Vzorky půdy byly odebrány z neporušeného půdního profilu podle jednotlivých horizontů a u obou technologií přípravy půdy z hloubky 0 - 20 cm a 30 - 50 cm. Chemické analýzy byly zaměřeny na stanovení pH, obsahu celkových a přístupných živin, sorpčního komplexu, humusových frakcí a minerálních forem dusíku (N-NH4+ a N-NO3-).
CHEMICKÉ VLASTNOSTI PŮDY BEZ PŘÍPRAVY PŮDY
Na lokalitě Nový Dům, kde byla rýhová příprava uskutečněna, se vyskytoval humusoželezitý podzol se zastoupením všech typických horizontů. Nadložní humus byl moder o mocnosti 78 cm, humusový horizont Ae měl mocnost do 5 cm, eluviální horizont cca 10 cm.
Půdní reakce v nadložním humusu byla silně kyselá až extrémně kyselá s hodnotami pH/H2O 4,7 - 3,0 a pH/KCl 3,8 - 2,6 a v minerální půdě s pH/H2O 4,2 - 3,2 a pH/KCl 3,9 - 2,7. Nejkyselejší byly půdní vrstvy na přechodu mezi povrchovým humusem a minerální půdou (graf 1). Obsah celkových i přístupných živin s hloubkou poměrně výrazně klesal. Obsah přístupných živin (graf 2) byl dostatečný jen v nadložním humusu a částečně do hloubky humusového horizontu Ae. Podobně i sorpční komplex půdy (graf 3) byl relativně dobře nasycen jen v nadložním humusu a extrémně nenasycen v minerální půdě. Hlavní podíl v kationtové výměnné kapacitě (KVK) tvořil vodík a hliník. Přístupný sodík byl v půdním profilu zastoupen rovnoměrně, bez výrazného gradientu s hloubkou. Obsah železa byl nejvíce zastoupen v horizontu Ae a Ep. Mangan měl s hloubkou sestupný gradient, ale nejnižší obsah v minerální půdě byl zjištěn v horizontu Ae a nejvyšší v horizontu Ep. Poměr uhlíku a dusíku byl relativně příznivý v povrchovém humusu a směrem dospodu výrazně klesal.
Při analýze humusových látek byla zřejmá 3 až 5 násobná převaha slabě poutané I. humusové frakce (přímo rozpustná v alkáliích) v porovnání se středně poutanou II. humusovou frakcí (rozpustná po vytěsnění výměnného vápníku, případně i hořčíku), a to v celém půdním profilu. Ve svrchní části profilu převládaly huminové kyseliny nad fulvokyselinami, ale v horizontu Bs a Cd již zcela jasně převažovaly fulvokyseliny. Zastoupení agresivních organických kyselin, tzv. 1a frakce, bylo v profilu značné a dospodu se jejich podíl v důsledku vyluhovacích procesů ještě zvyšoval.
CHEMICKÉ VLASTNOSTI PŮDY PO PŘÍPRAVĚ PŮDY FRÉZOU V RÝHÁCH
Chemické parametry půdy na ploše s rýhovou přípravou půdy byly zjišťovány 13 resp. 16 měsíců od provedené přípravy. Součástí přípravy bylo i zapravení dolomitického vápence do půdy. Půdní vzorky byly odebírány z hloubky 0 - 20 cm a 30 - 50 cm. V důsledku použité technologie přípravy půdy se průměrná hodnota aktivní půdní reakce pH/H2O v hloubce půdy 0 - 20 cm zvýšila na hodnoty 4,7 - 3,9 (graf 1) a výměnná půdní reakce pH/KCl na 4,2 - 3,9. V hloubce 30 - 50 cm byly hodnoty pH/H2O 4,8 - 4,0 a pH/KCl 4,2 - 3,8.
Průměrná hodnota nasycení sorpčního komplexu bázemi (graf 3) ve svrchní vrstvě půdy dosáhla až 35 % , což byl oproti hodnotám před přípravou půdy velmi výrazný nárůst. V sorpčním komplexu se výrazně snížil obsah výměnného vodíku a hliníku. V hloubce 30 - 50 cm byly zjišťované charakteristiky obdobné - ke zlepšení půdních vlastností tedy došlo rovnoměrně v celé rýze až do hloubky 50 cm.
Obsah přístupného fosforu byl v povrchové vrstvě do 20 cm v rozpětí od 1,7 - 5,6 mg.kg-1 a do 50 cm v rozpětí od 1,7 - 6,0 mg.kg-1. Průměrně dostatečnou zásobu vykazoval ve vrstvě do 20 cm výměnný hořčík (graf 2) a vápník. Obsah draslíku zůstal spíše na spodní hranici dostatečnosti. Obsah přístupného sodíku, železa a manganu byl v jednotlivých odběrech poměrně vyrovnaný a odpovídal hodnotám zjištěným v horizontu Bs v půdním profilu před přípravou půdy.
Poměr C/N zaznamenal rovněž výrazné zlepšení a obsah amoniakálního dusíku v půdě po přípravě půdy v rýhách odpovídal hodnotám zjištěným v původním humusovém horizontu Ae. Variační koeficient (míra variability hodnot statistického souboru) pro amoniakální dusík byl překvapivě nízký (okolo 39 %). Oproti roku 1999 bylo v druhém odběru zjištěno více dusíku amoniakálního a méně dusíku nitrátového (poměr 2:1). To může znamenat, že nitrifikace nebyla stimulována tak dramaticky, aby způsobila výrazný nárůst nitrátů v půdě.
CHEMICKÉ VLASTNOSTI PŮDY PO PŘÍPRAVĚ PŮDY BAGREM
Půdní reakce zeminy v ploškách byla silně kyselá (pH/H2O 3,7 - 3,4 a pH/KCl 3,4 - 3,1). Tyto hodnoty, zejména pokud jde o výměnné pH, jsou poněkud příznivější než v půdě bez přípravy půdy. Je to zřejmě proto, že se zde po odstranění humusové vrstvy již neuplatňují na zakyselování organické kyseliny. Ve srovnání s rýhovou přípravou půdy byla acidifikace do hloubky 20 cm statisticky průkazně vyšší (graf 1).
Sorpční komplex (graf 3) byl extrémně nenasycený (průměrná hodnota 5,9 % v hloubce 0 - 20 cm a 7,5 % v hloubce do 50 cm). V kationtové výměnné kapacitě výrazně dominoval vodík a hliník.
Obsah vápníku a hořčíku (graf 2) byl spíše na spodní hranici limitu dostatečnosti a ve srovnání s rýhovou přípravou a zapravením vápence byl jejich obsah výrazně nižší. Nižší, i když ne tak výrazně, byl i obsah draslíku.
Obsah uhlíku do hloubky 20 cm byl 5,4 % a dusíku 0,17 %. V porovnání s rýhovou přípravou jsou tyto hodnoty statisticky průkazně nižší a méně příznivý byl i poměr C/N (33,8 oproti 28,3).
Oproti rýhové přípravě byl nižší obsah N-NH4+ cca o 25 %, obsah N-NO3- klesl téměř na polovinu. Z celkových živin byl ve srovnání s rýhovou přípravou o 45 % nižší obsah hořčíku v hloubce do 20 cm a o 20 % nižší v hloubce do 50 cm.
ZÁVĚR
Způsob přípravy půdy před zalesněním významně ovlivňuje vlastnosti půdy. Provedli jsme vyhodnocení stavu půdy při použití rýhové přípravy půdy se zapravením vápence do půdy a přípravy půdy v ploškách s použitím bagru s odstupem 13 - 18 měsíců od provedení prací. Z výsledků je zřejmý pozitivní vliv zapravení organické hmoty a vápence do půdy. Půda v rýhách měla výrazně příznivější fyzikální vlastnosti, nižší kyselost, více nasycený sorpční komplex, vyšší obsah přístupných živin a příznivější režim dusíku. Z dosud používaných technologií přípravy půdy doporučujeme vyloučit všechny druhy přípravy půdy, při kterých je odstraňována humusová vrstva!
Půdní frézy se zařízením pro aplikaci vápence považujeme s přihlédnutím k německým zkušenostem za nejlepší a nejvýhodnější stroje pro přípravu půdy. Pruh vápněný frézou poskytuje daleko příznivější podmínky pro růst sazenic než všechny předchozí technologie. Z důvodu možného poškození kořenů je použití nejvhodnější na silně prosvětlené, případně ke smýcení určené porosty.
Za velmi perspektivní technologii přípravy půdy je považována technologie s použitím jamkové přípravy půdy (agregátovou hlavicí). Výhodou je značný dosah pracovního ramene bez potřeby pojezdu a možnost použití agregátové hlavice na různých typech dosud používaných bagrů. Poněkud vyšší náklady těchto technologií by neměly být překážkou pro jejich zavádění do obnovy lesa i v našich podmínkách.
Adresa autorů:
Doc. Ing. Jiří Kulhavý, CSc.,
Ing. Marta Betušová, Ing. Jarmila Lesná
Ústav ekologie lesa LDF MZLU v Brně,
Zemědělská 3, 613 00 Brno