KULTURNA BILJKA KAO ČIMBENIK PROIZVODNOG PROSTORA Kroz povijest kulturne biljke su se mijenjale i prilagođavale ekološkim uvijetima: - prirodnom selekcijom - selekcijom i oplemenjivanjem preko čovjeka Na Zemlji: 200 000 biljnih vrsta 500-1000 do sada kultivirano (<1%) Nekoliko desetina važne u prehrani 4-5 najveće površine 3 najvažnije: RIŽA, KUKURUZ, PŠENICA Pitanje! Kako povećati rodnost kultura i proizvodnju VEĆIM korištenjem sunčeve energije, 2-5% sada - pšenica 2,68% - lupina 4,78% Kako? - pojačati fotosintezu: erektum tip listova = gust sklop (vs. Prostratum tip listova) - prilagoditi morfologiju biljaka arhitekturu da može nositi plod (veći) - povećati odnos prinos : prirod (zrno:slama) - Korištenje umjetnih supstrata, kao dopunska, da se bolje koristi genetski potencijal kultura Dovesti u optimalni sklad ekološke uvjete i zahtjeve kulture.
PRINOS CILJ UZGOJA KULTURA POJMOVI BIOLOŠKI PRIROD - sveukupna biljna masa (nadzemna i podzemna) PRINOS ili UROD - dio biološkog, kao cilj, sa polj. odnosno ekonomskom vrijednošću. PRINOS je rezultanta svih pozitivno i negativno djelujućih ambijentalnih čimbenika, kapaciteta rodnosti i otpornosti biljke prema negativnim čimbenicima. Prema KÖHNLEIN-u: Prinos = plodnost tla + vremenske prilike + biljka + čovjek (agrotehnika) + ostali čimbenici (korovi, bolesti, štetnici) Plodnost tla = geološki supstrat + reljef + klima + organizmi + vrijeme Čimbenici djeluju pojedinačno, ali i u interakciji, kao i kompeticijski u odnosu na prinos, dakako do određenih granica.
ČINIOCI PRINOSA PLODNOST TLA Ukratko, to je sposobnost tla da biljci osigura dovoljno hraniva, vode, zraka i topline jednom riječju da osigura normalne uvjete za rast i razvoj, a čine ju fizikalna, kemijska i biološka svojstva tla. Prema Gračaninu: Potencijalna plodnost tla Efektivna plodnost tla POTENCIJALNA plodnost tla predstavlja prirodnu proizvodnu sposobnost tla a uglavnom je određena konstelacijom po prirodi danih čimbenika. Može se promjeniti hidro-agromelioracijama ili antropogenizacijama. Po prirodi dani čimbenici su: - mehanički sastav - koloidno-kemijski sastav - mineralni sastav tla - vodozračne osobine - osobine adsorpcijskog kompleksa - biologija tla
EFEKTIVNA plodnost tla se izražava ponajčešće veličinom prinosa (priroda) niza kultura na nekom tlu uz određene klimatske prilike i njegu. Obično je to 10-godišnji prosjek prinosa. Zato bolje odgovara termin: PRODUKTIVITET STANIŠTA. U stvari on je funkcija: - plodnosti tla. - klime - prilagodljivosti i genetskog potencijala za rod. kultura - agrotehnike Prema tome efektivna je na lijevoj strani jednadžbe a pod plodnošću je u stvari potencijalna plodnost tla. Prinos = plodnost tla + vrijeme + sorta + čovjek efektivna potencijalna plodnost plodnost
Prema EDELMANU: - primarna plodnost tla - prirodna plodnost tla - tradicionalna plodnost tla - tehnološka ili plodnost poremećenih tala PRIMARNA je plodnost djevičanskih tala PRIRODNA preostaje nakon iskorištenja primarne, to je plodnost većine tala u eksploataciji i ona ovisi o apsolutnoj dubini tla, reljefu, teksturi, građi profila, dreniranosti TRADICIONALNA predstavlja utjecaj antropogenizacije u dužem razdoblju, kao klimaks plodnosti nakon duže uporabe stajskog gnoja, uzgoja djetelinsko-travnih smjesa, leguminoza tradicionalnih sustava zahvata na tlu. TEHNOLOŠKA ili plodnost poremećenih tala, oslanja se na prirodnu i predstavlja radikalne zahvate antropogenizacije tala hidro- i agromelioracijama, sa drastičnim promjenama u proizvodnim sposobnostima tla.
GLAVNI ELEMENTI PLODNOSTI TLA 1. TLO 2. KLIMA 3. BILJKA 4. ČOVJEK 1) TLO Sorpcijska sposobnost tla i količina fiziološki aktivnih hraniva predstavlja moć vezivanja (adsorpcije), čuvanja hraniva od ispiranja i laganog otpuštanja prema potrebama biljaka. Tu moć osigurava adsorpcijski kompleks tla, tzv. KOLOIDI TLA, a mogu biti: MINERALNI sekundarni minerali gline: KAOLINITNA skupina (kristali Si-Al, 1:1, razmak 0.79 nm) MONTMORILONITNA skupina (Si-Al-Si, 2:1, 10-20 nm) ILITNA skupina (Si-Al-Si, 2:1, 0.9 nm) ORGANSKI humus ORGANSKO-MINERALNI veza spomenutih NEPOŽELJNA fiksacija - kod fosfora (u kiselim tlima Al-, Fe- ioni i amorfni oblici seskvioksida) - kalija (ilitna skupina)
ph vrijednost tla - kiselost - lužnatost Kiselost predstavlja prisustvo H-iona, na adsorpcijskom kompleksu i u otopini tla, kao i prisustvo Al- i Fe-iona. U kiselom mediju prevladavaju: - ispiranje hraniva - gljivice (fulvokiseline) - razara se adsorpcijski kompleks U alkalnom mediju:- blokada mikroelemenata osim Mo - jača mineralizacija organske tvari - prisustvo lako topivih alkalnih soli Optimum za pedodinamske procese i biljke 6.5 7 Ovisi o mehaničkom sastavu, sadržaju humusa i reakciji kulture
Shematski prikaz odnosa između ph i pedogenetskih procesa i dostupnosti hraniva (širina trake odaje intenzitet procesa i pristupačnosti hraniva)
Shematski prikaz odnosa između ph i pedogenetskih procesa i dostupnosti hraniva (širina trake odaje intenzitet procesa i pristupačnosti hraniva)
Lucerna Ječam Šećerna repa Crvena djetelina Pšenica Grašak Repica Zob Krumpir Raž Lupina (vučji bob) <4.1 4.6-5.2 5.3-6.4 6.5-7.4 >7.4
Sadržaj i oblik humusa Humus je: - izvor energije za mikroorganizme - opći regulator plodnosti - struktura - vezanje vode i hraniva - sadrži stimulatore rasta (huminske kiseline) - izvor hraniva POŽELJAN: - BLAGI ili ZRELI humus - USKOG odnosa C : N (idealan 10:1, povoljan 10-20:1, a šire nepovoljan. Černozem 10:1, pseudoglej 30:1, slama 50-100:1, stajski gnoj 25:1) - BOGAT hranivima - HUMUSNE kiseline neutralizirane Ca Ca-humati, posebno sivih
Humusne komponente Huminske tvari NaOH Topivo Netopivo: Humini HCl Ne taloži se: Fulvokiseline Taloži se: Huminske kiseline Etanol Topivo: Himelatomelanska kiselina Netopivo NaOH + NaCl Topive: Smeđe huminske kiseline Netopive: Sive Huminske kiseline
Kalcij Važnost: - hranidbeni element - kompleksni regulator plodnosti tla - neutralizator kiselosti (povoljni pedogenetski procesi, mikro-organizmi, blagi humus) - struktura (tvorba u prvoj etapi) Proces strukturoformacije u 2 faze i Ca: u prvoj obara koloide (negativno nabijene) u drugoj sa Ca-humatima veže oborene koloide Nepovoljno: >5% CaO Struktura tla je kičma plodnosti tla. Regulira vodo-zračne odnose. Traži se: u vodi stabilna mrvičasta struktura. Prema VILJEMSU, mrvice 1-10 mm Prema SEKERI, mrvice 1-3 mm Prema KULLMANN-u, mrvice 0,2-5 mm
ČINIOCI STRUKTURE: A. PRIRODNI: Blagi humus, a mogu i neke anorganske baze (Fe, Ca, Mn), a na akumulaciju kvalitetnog humusa utječu: - višegodišnje trave, za 1-2 godine mjerljivo se povećava humus. Međutim, učinak kao na permanentnom travnjaku 5-50 godina uzgoja. Na oranici djeteline i trave: povoljni učinak 3-4 godine. B. SINTETSKI: U praksi je mnogo tala nepovoljne strukture a djetelinsko-travne smjese ili nemaju povoljne ekološke uvjete ili ekonomske važnosti. Tada se mogu upotrijebiti SINTETSKI POPRAVLJAČI STRUKTURE ili KONDICIONERI TLA. - organski - anorganski PRINCIP DJELOVANJA je isti kao i u produkata biokomponente tla ili stajskog gnoja. LINEARNI KOLOIDI, končaste strukture, hvataju se za mineralnu (dio) komponentu tvoreći ORGANOMINERALNE agregate djeluju kao BIOLOŠKI CEMENT. Analogno, dobivaju se POLIELEKTROLITI (polikiseline ili polibaze i njihove soli)
ČINIOCI STRUKTURE C. ORGANSKI: AEROFLOC, AEROTIL, KRILIUM, VAMA Najbolji učinci: na mineralnim tlima, nestabilne strukture, na teškim tlima koja se zamuljuju Primjena: usitnjeno tlo, umjereno vlažno, homogenizirano Djeluju: za 2-3 dana, nekoliko godina, doze 2-60 dt D. ANORGANSKI: - kod prerade željezne rude FLOTAL feriamonalaun, 10% organske tvari, 3% dušika FEROSUL 60% Ca-sulfata, 30% Fe, tragovi N, P, K, Mg, Mn TRIFER Djelovanje: za par mjeseci, dugo godina, doza 0,5-1 t/ha Predostrožnost: odvojeno od sjetve i gnojidbe fosforom ŠIROKA PRAKSA Primjena: SKUPI su za sada
Kapacitet tla za vodu i zrak Antropogeno tlo mora imati dovoljnu vododržnost i povoljnu dreniranost. Oba svojstva uvjetuje tekstura i sadržaj organske tvari. Također, traži se dovoljno zraka u tlu radi disanja. Voda: u kapilarnim, a zrak u nekapilarnim porama Povoljan odnos kapilarne pore : nekapilarne pore = 3:2 TEŠKA TLA nema dovoljno zraka LAGANA TLA nema dovoljno vode PRIRODNE mjere popravke: obično, unošenjem organske tvari. U novije vrijeme i: SINTETSKA SREDSTVA Za teška tla: POLISTIRENI STYROMUL i OKIROL - male specifične težine, rahlo staničje, ne primaju vodu, ne vežu hraniva, otporni na rad mikroorganizama. PRIMJENA: 4-12 mm pahuljice (kod hidromorfnih = ploče, grede); Količina: 1-4 m 3 /100 m 2, rotacijska oruđa Za laka tla: HYGROMUL, zapravo UREA-FORMALDEHID prepariran smolama. 30,5% dušika, godišnja mineralizacija 5%. PRIMJENA, kao pjena, osuši se, sitni. Specifična težina mala, 15-30 kg/m 3. Količina: 2 m 3 /100 m 2, rotacijska oruđa. Veže: 70% vode (od volumena) sa hranivima. Koristi se više u povrtlarstvu.
UGORENJE TLA Tlo je dinamička sredina. Stalna promjena vodnog i zračnog režima, hidrotermičke oscilacije, promjenjivost rada biokomponente. Povoljno stanje ovih procesa predstavlja UGORENOST tla. Znanstvenu definiciju ugorenja tla dao je SEKERA, otac BIOTEHNIČKOG RATARENJA. Po njemu: Ugorenje je specifično dinamičko stanje tla kojeg odlikuje stabilna mrvičasta struktura i povoljna vododrživost. Rahlo je, šupljikavo kao pčelinje saće. Uvjetuju ga dvije komponente: A) KOLOIDNO-KEMIJSKA (pijesak, glina, humus) = primarni agregati B) BIOLOŠKA sluzaste tvari biokomponenete koje služe za vezanje primarnih agregata u sekundarne. To je, u svari, BIOLOŠKI CEMENT, osniva u vodi stabilne strukture. Proizlazi: Osnovni nosioci ugorenja su organizmi tla, a oni traže: vlagu, kisik, toplinu, organsku tvar. Zato neka tla ne ispunjavaju ove uvjete: - skeletna i skeletoidna tla - suviše lagana - ekstremno teška glinena tla - tla trajno suhih ili hladnih prostora Najbolja za ugorenje: ILOVAČE. U našim uvjetima: DINAMIKA PROCESA UGORENJA slijedi disanje u tlu.
UGORENJE TLA 5 vrsta ugorenosti (prema KLAPP-u): ugorenja od zasjenjivanja usjeva ili malčiranja (zaštita od atmosferalija, povoljno za mikroorganizme tla) ugorenost od predusjeva - pozitivno (grahorice) - negativno (strne žitarice) ugorenost od mraza kao posljedica naizmjeničnog smrzavanja i odmrzavanja tla zimi. Voda led (povećava volumen za 1/11. Razdvajanje krupnih agregata i FLOKULACIJA koloida rahlo tlo, do 7 cm, kratkotrajni učinak, povoljno za proljetnu sjetvu. ugorenost od vrućina visoke temperature ljeti (jadransko područje) izazivaju FLOKULACIJU koloida, sipko rahlo tlo. Kratkotrajno, dobro za sjetvu. Zaključno: Pravo ugorenje kao posljedica rada biokomponente tla. Pitanje! Da li je ugorenost neophodna? NIJE! Ugoreno tlo je zaista plodno, izražene efektivne plodnosti, ali se ne može reći da je neugoreno tlo neplodno, nepogodno za poljoprivrednu proizvodnju. Uostalom, velike površine antropogenih tala se iskorištavaju, a da nikad ne postižu stanje ugorenosti.
2) KLIMA se javlja kao čimbenik visine prinosa. u kombinaciji s tlom i reljefom, pa su moguće kombinacije: - klima i tlo povoljni - klima i tlo nepovoljni - klima povoljna a tlo nepovoljno, i OBRATNO sa oscilacijama meteroloških elemenata što predstavlja ključni čimbenik variranja prinosa po godinama: DOBRE GODINE LOŠE GODINE 3) BILJKA (sorta) utječu na količinu i kakvoću prinosa GENETSKIM POTENCIJALOM za RODNOST i svojstvom PRILAGODLJIVOSTI odnosno ADAPTIBILNOSTI određenim agrotehničkim uvjetima. - plastične sorte - visokoprinosne, ali zahtjevne 4) ČOVJEK je organizator, regulator, kontrolor i zaštitnik kultura, bira sortu za određene uvjete, određuje agrotehniku i svojim znanjem i iskustvom drži ključno mjesto u AGROEKOSUSTAVU. Obavlja selekciju i oplemenjivanje, popravlja tlo i podiže produktivnost staništa
ZAKONI STVARANJA PRINOSA 1) Prvi zakon o stvaranju prinosa dao je JUSTUS von LIEBIG (1855) = ZAKON O MINIMUMU Prinos kulture ovisi o onom hranivu koje se nalazi u minimumu. Prema Liebigu: Ako se obavlja gnojidba hranivom koje je u minimumu prinos će rasti proporcionalno količini dodanog hraniva.
2) Liebigov zakon je proširio HELLRIEGEL i na ostale životne čimbenike (npr. VODU). Najveći doprinos dobiva se pri određenoj optimalnoj zastupljenosti vegetacijskih čimbenika. Pri minimalnoj i maksimalnoj prisutnosti, prinos je jednak nuli. Pri neprekidnom dodavanju jednake količine nekog čimbenika učinak tog čimbenika neprekidno opada. Iz toga je izveden zaključak o PROGRESIVNOM OPADANJU PLODNOSTI TLA
3) Daljnja razrada Liebigovog zakona, nakon Hellriegela, obavljena je od strane LIEBSCHER-a (1895) koji kaže da djelovanje nekog čimbenika u minimumu ovisi o optimalnom sudjelovanju ostalih vegetacijskih čimbenika. 4) Daljnji napredak učinio je WOLNY (1897-98) i uveo ZAKON OPTIMUMA: PRINOS raste do optimuma, zatim se učinak smanjuje. Ispitivao je nekoliko čimbenika: - vlažnost (voda) - svjetlost - gnojidba 5) 1938. godine VILJAMS izlaže ZAKON o JEDNAKOJ VAŽNOSTI i NEZAMJENJIVOSTI VEGETACIJSKIH ČIMBENIKA. Međutim, nisu svi čimbenici jednake važnosti N > P > K itd.
6) 1954. godine MITSCHERLICH iznosi ZAKON O OPADANJU U PORASTU PRINOSA (ili Zakon o opadajućem porastu prinosa) ili MITSCHERLICHOV ZAKON. Ako se tlo npr. gnoji elementom koji nedostaje prinos će rasti, ali ne linearno, već će svaka novododana količina hraniva povećati prinos u manjoj količini od iste prethodno dodane doze (čimbenika) hraniva. Tako porast prinosa uz različite doze (količine) vegetacijskih čimbenika bilježi grafički prikaz kao KRIVULJA. Ovdje prinos ne raste proporcionalno dodanoj količini čimbenika X, već proporcionalno visini prinosa koja nedostaje do maksimalnog prinosa A.
A-y C = konstanta za pojedino hranivo dy α y dx Prinosi uz iste dodane količine hraniva relativno se smanjuju (a apsolutno rastu): dx1 = dx2 = dx3 = dx4 y1 > dy2 > dy3 > dy4 > dy5 Na kraju krivulja postigne maksimum, a porast prinosa uz dodavanje hraniva dostigne nulu.
O veličini, odnosno brzini porasta prinosa u nekoj točki krivulje, tj. za neku dodatnu količinu hraniva (čimbenika) govori povučena tangenta, odnosno njezin položaj ili strmina. Strminu tangente pak određuje kut α, kut koji tangenta zatvara sa osi X. Što je kut α veći, strmija je tangenta, veći je porast prinosa u toj točci. Dakle, tangens kuta α određuje (dodatni) porast prinosa u odnosu na (dodatnu) dodanu količinu hraniva. Značaj: Saznanje da dodavanjem hraniva, ili bilo kojeg drugog čimbenika prinosa, ima za rezultat u postupnom smanjivanju učinaka na povećanje prinosa Važno je sa gledišta ekonomskog vrednovanja (ULAGANJA).
Kritike Mitscherlichovog zakona: da je eksperimentalnim putem nemoguće ostvariti maksimalan prinos da čimbenici međusobno djeluju i kompeticijski da količine hraniva u tlu nisu apsolutne veličine već relativne 7) Mitscherlichov zakon je dalje matematički unaprijedio BAULE: Količina vegetacijskih čimbenika potrebna da se prinos poveća za 50% u odnosu na prethodnu količinu čimbenika naziva se 1 BAULE. Npr. 1 Baule = 1. količina povećava prinos 50% (+50%) 2 Baule = 2. količina povećava prinos 75% (+25%) 3 Baule = 3. količina povećava prinos 87,5% (+12,5%) 4 Baule = 4. količina povećava prinos 100% 8) Na postavkama Mitscherlicha i Baulea, WILLCOX je dalje utvrdio da je djelovanje jednog čimbenika neovisno o kulturi i tipu tla, da vegetacijski čimbenici moraju biti pod kontrolom, da ni jednog ne smije biti u suvišku jer djeluje depresivno
9) daljnju razradu Mitscherlichovog zakona dali su BOGUSLAVSKI i SCHNEIDER: Vrijednost: u zoni maksimuma prinos se ostvaruje optimalnim količinama vegetacijskih čimbenika, a dalje slijedi zona depresije.
PAZI! U Mihalićevom udžbeniku kriva formula!!! Treba glasiti: Y srednji prinos x data količina fakora rasta M maksimalni prinos m maksimalnom prinosu pripadajuća vrijednost doze faktora i udaljenost ishodišne točke krivulje od nulte osi x (u jedinici doze faktora) z konstanta n - eksponent
ČUVANJE PLODNOSTI TLA U suštini iskorištavanje antropogenog tla predstavlja odnosno uključuje i negativne utjecaje na plodnost tla. To su: - KLIMA - KULTURA - ČOVJEK KLIMA utječe: - insolacijom - oborinama - vjetrom Tlo je golo, nezaštićeno, npr. iza pšenice do sjetve kukuruza treba 6+4+1=11 mjeseci. Insolacija: ultraljubičaste zrake ubijaju na površini tla mikroorganizme, umrtvljuju tlo. Zatim, isušivanje Oborina: Kišne kapi Pljuskovi - razaraju strukturne agregate - zamuljuju tlo - stvara se pokorica - sprečava aeracija - ponekad ugušenje klica, osobito dikotiledona (soja) - erozija na nagnutom terenu Vjetar: eolska erozija
KULTURA: - odnosi hraniva iz tla - neke ubrzavaju mineralizaciju humusa (kukuruz, strne žitarice) - destimuliraju ugorenje tla (strne žitarice) ČOVJEK: Obradom tla potiče se: zračenje (aeracija) i mineralizacija organske tvari Gaženje tla - pri čestoj obradi - njezi - žetvi, berbi, dolazi do ZBIJANJA TLA. Prema Viljamsu, to je na obradivom tlu do 10 cm, a prema GLIEMOROTH-u do 30 cm zbija se 30-60% od površine. RID razlikuje: - STVARNO ZBIJANJE (strojevi, valjci) - TRAGOVI TOČKOVA, stoke, točkova - RAZMAZIVANJE TLA u MOKROM stanju - EFEKAT ŠKARA pri klizanju i okretanju na uvratini. Praksa je pokazala da sva tla nisu jednako osjetljiva na zbijanje, da osjetljivost raste sa povećanjem mineralnih koloida izražene ljepljivosti dok su lagana tla i bolje strukture manje osjetljiva, vlažni mikroagregati jako su osjetljivi na pritiskanje.
Pitanje! Koji su to zahvati da se obnavlja, čuva i povećava plodnost tla? Odgovor slijedi iz činjenice da tlo stabilne mrvičaste strukture, s dovoljno humusa i hraniva, s boljim životom, lakše podnosi spomenute negativne utjecaje i brže obnavlja svoju plodnost. Stoga su zahvati usredotočeni na mjere popravke strukture, održavanja razine humusa, gnojidbu i aktiviranje mikroprocesa u tlu, kao: gnojidba kalcijem kalcizacija gnojidba N,P,K itd. obogaćivanje organskom tvari što kraće ostaviti tlo golim, malčiranjem i zelenom gnojidbom uzgoj djetelinsko-travnih smjesa primjena kondicionera svesti postupke obrade tla na nužnu mjeru, bez suvišnih gaženja u eri primjene teških traktora udvajanje (udvostručenje) točkova, primjena gusjenica ili dodavanje rešetkastih kotača (njem. Gitterräder) radi smanjenja specifičnog pritiska. primjena zrakoplovstva, s prednošću: - ne dodiruje tlo, osobito vlažno - omogućuje rad kad je nemoguće raditi na tlu, a nužno je - veći učinak što svodi operaciju na kratak termin - ne oštećuje usjev.