Využití leguminóz v systému smíšené kultury při pěstování kukuřice

Ing. Antonín Kintl

Doctoral thesis

Using legumes in the intercropping system with maize

Abstract:

Současná energetická krize a ceny energií postavily opět do popředí alternativní zdroje energie, přičemž za zásadní v České republice patří výroba bioplynu. Současná obnovitelná výroba bioplynu a elektrické energie je založena na produkci biomasy kukuřice, a to jako paliva do reaktoru bioplynových stanic (BPS) s velice podobnými požadavky na kvalitu biomasy – siláže, obdobně jako pro tvorbu krmivové základny hospodářských zvířat. V minulých letech bylo zjištěno, že při výběru optimálního druhu plodiny pro energetické využití je nezbytné zohlednit nejen měrnou produkci metanu a hektarový výnos sušiny, ale také rentabilitu, externality, pěstitelské nároky a vliv zvolené technologie pěstování na kvalitu a zdraví půdy. Pěstování kukuřice ve smíšené kultuře představuje nástroj, který by měl být schopen právě tyto externality a vliv na kvalitu a zdraví půdy vylepšit oproti samostatně pěstované kukuřici, při zachovaní požadované výnosové úrovně. Předložená disertační práce „Využití leguminóz v systému smíšené kultury při pěstování kukuřice” se zabývá studiem využitelnosti smíšené kultury v podmínkách současného zemědělství. V rámci polních experimentů se smíšenou kulturou kukuřice seté (Zea mays L.) a fazolu obecného (Phaseolus vulgaris L.) bylo dosaženo vyšších výnosů rostlinné biomasy ze smíšené kultury než z monokultur kukuřice, v průměru za tři roky o 9,82 t.ha-1 v sušině ze smíšené kultury než z monokultur kukuřice. Tyto výsledky ovlivnily také průměrný výnos bílkovin za celé tříleté pokusné období, který činil u monokultury kukuřice 2,36 t.ha-1, zatímco u smíšené kultury 3,09 t.ha-1 v sušině, což je o 30,9 % více. Tento rozdíl byl statisticky významný. Z biomasy kukuřice seté a komonice bílé (Melilotus albus MED.) byly vyrobeny modelové siláže, které byly následně podrobeny fermentačním testům. Nejvyšší hodnoty výtěžnosti bioplynu byly zaznamenány v monokultuře kukuřice a ve variantě kukuřice a komonice bílé při poměru 9:1 (> 0,26 m3kgorg.suš). Pokud se obsah leguminózy v siláži pohyboval do 20 %hm. bylo možné z těchto siláží získat obdobné množství bioplynu ve stejné kvalitě jako v případě variant s monokulturou kukuřice seté. Pozemky s porosty kukuřice seté patří mezi plochy se silnou náchylností ke vzniku erozní události. Vodostálost půdních agregátů (WSA) je klíčovou půdní vlastností související s půdní erozí. V rámci laboratorního experimentu bylo ověřeno, že hodnoty WSA prokázaly negativní vliv smáčedel na vodostálost půdních agregátů (WSA). Kontrolní varianta vždy vykazovala nejvyšší hodnotu WSA (v průměru 44,04 %) a varianty s aplikací smáčedel vykazovaly vždy WSA hodnoty nižší (P < 0,05), a to min. o 16 %.

Abstract:

The current energy crisis and price of energies have brought to the fore alternative energy sources again, production of biogas being of fundamental importance in the Czech Republic. Current renewable generation of biogas and electric energy is based on the production of maize biomass as a fuel for biogas plant reactors, with very similar requirements for biomass (silage) as for the formation of feed base for farm animals. In previous years it was found that parameters to be taken into account when selecting an optimum type of crop for energy include not only specific production of methane and dry matter yield per hectare, but also profitability, externalities, cultivation requirements and impact of the selected technology on the soil quality and health. Growing maize as intercrop represents a tool that should be able to enhance both the externalities as well as the impact on the soil quality and health as compared with maize grown as a sole crop while retaining the required level of yield. The presented thesis “Using legumes in the intercropping system with maize” deals with the usability of intercropping in conditions of current agriculture. Field experiments with the intercropping of maize (Zea mays L.) and bean (Phaseolus vulgaris L.) gave higher yields of plant biomass than those with maize as a sole crop, on average by 9.82 t.ha-1 DM in three years. These results also affected the average yield of proteins for the three-year experimental period, which was 2.36 t.ha-1 in the sole crop of maize and 3.09 t.ha-1 in DM in the intercrop (by 30.9 % more). The difference was statistically significant. Biomass of maize and white sweet clover (Melilotus albus MED.) was used to produce model silages which were then subjected to fermentation tests. The highest values of biogas yield were recorded in the sole crop of maize and in the variant of maize and white sweet white clover at a ratio of 9:1 (> 0.26 m3kgorg.solids). If the legume content in silage ranged up to 20 % w, it was possible to gain a similar amount of biogas from the silages in the same quality as in the case of variants with the sole crop of maize. Grounds with the stands of maize are strongly prone to water erosion events. Water stability of soil aggregates (WSA) is a key soil property associated with soil erosion. It was demonstrated in a laboratory experiment that wetting agents have a negative influence on the water stability of soil aggregates (WSA). Control variants exhibited at all times the highest WSA value (on average 44.04 %) while variants with the application of adjuvants showed always lower WSA values (P < 0.05), min. by 16 %.

Keywords

kukuřice, leguminózy, smíšená kultura

Keywords

intercropping, maize, legumes

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 9. 2023

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Vladimír Smutný, Ph.D.
• Reader: Stanislav Hejduk, Ph.D., doc. Ing., David Kabelka, Josef Hakl, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Doctoral programme / field:
Plant Production / General Plant Production