Analiza tla

Racionalna, ekonomski isplativa primarna organska proizvodnja podrazumijeva primjenu gnojiva u količinama koje odgovaraju potrebama i stanju biljaka (usjeva, povrća, nasada), plodnosti tla, profitabilnosti rada i uloženih sredstava te istovremeno vodi računa o vremenskim uvjetima, okolišu i mogućem prinosu.

Visinu priroda i njegovu kakvoću u složenom i dinamičnom sustavu tlo-biljka-atmosfera određuju brojni biološki, klimatski i zemljišni činitelji, jednom rječju kvalitet ili «zdravlje» tla kao njegovo agregirano i najvažnije svojstvo, ali koje nije moguće apsolutno odrediti pa se bitno razlikuje potencijalna od efektivne plodnosti. Stoga bez adekvatne gnojidbe nema visokih i stabilnih prinosa, potrebne kvalitete proizvoda, niti profitabilnosti pa se gnojidba opravdano smatra najvažnijom agrotehničkom mjerom u primarnoj organskoj produkciji, a određivanje doze gnojiva, njegove vrste, vremena primjene i načina gnojidbe mora se temeljiti na znanstveno-stručnim spoznajama o raspoloživosti i odnosima hraniva u tlu, fiziološkim potrebama biljke, ekonomičnosti proizvodnje te intenzitetu i smjeru utjecaja pojedinog agroekološkog činitelja.

Rast, razvitak i tvorbu prinosa uz dobar kvalitet hrane osigurava tlo kao supstrat biljne ishrane i izvor većine od 16 neophodnih elemenata. To je vrlo kompleksan sistem koji čine kruta, tekuća, plinovita i živa faza od kojih svaka utječe na raspoloživost biljnih hraniva. Uz to, tlo nije nipošto nepresušan resurs i ne osigurava prirodnim procesima dovoljnu količinu hraniva za visoke prinose pa je potrebno gnojidbom vratiti iznešene elemente urodom, ili na drugi način izgubljena hraniva za ishranu bilja (kemijska, biološka, fizička fiksacija, ispiranje, denitrifikacija i dr.) nadoknaditi. Prema tome, bez vraćanja elemenata ishrane u tlo, odnosno gnojidbe, tlo siromaši i prinos pada. Precizan proračun iznošenja i unošenja hraniva u tlo, praćenje visine prinosa i redovite analize tla mogu pomoći u planiranju i proračunu potrebne gnojidbe.

Pod analizom tla podrazumjevaju se svi postupci uzimanja uzoraka tla, laboratorijska analiza uzoraka i interpretacija rezultata. U užem smislu analiza tla je skup više različitih kemijskih postupaka kojima se utvrđuje, kako razina hranjivih elemenata u uzorku tla, tako i njegova kemijsko-fizikalno-biološka svojstva značajna za ishranu bilja, odnosno njegove zdravlje. Stoga rezultati analize tla omogućuju procjenu vrste i doze gnojiva za nadoknadu pojedinog hranjivog elementa u tlu, obzirom na njegovu raspoloživost, stanje i fenofazu usjeva, te planirani prinos usjeva.

Gnojidbena preporuka mora imati za podlogu fizikalno-kemijske podatke analize tla, a izračun potrebne doze mora uvažavati profitabilnost, planirani, odnosno realno mogući prinos, specifične potrebe biljne vrste i potencijal plodnosti tla. Svaka improvizacija, uključujući subjektivnu vizualnu procjenu, najčešće rezultira smanjivanjem prinosa i kvalitete usjeva, odnosno zarade. U rješavanju ove problematike može se očekivati brz napredak samo uz primjenu kompjutorske tehnologije, korištenjem interpretacijskih baza podataka o svim relevantnim svojstvima tla te bilanciranjem hraniva ovisno o različitim agrološkim uvjetima proizvodnje.

Cilj i svrha analize tla je:

·      odrediti rang (granične vrijednosti, indeks) raspoloživosti hraniva ili potrebu njegovog unošenja,

·      predvidjeti povećanje prinosa i profitabilnost gnojidbe,

·      osigurati temelj za proračun potrebne gnojidbe pojedinog usjeva i

·      procjeniti status (opskrbe) pojedinog hranjivog elementa i utvrditi plan nadoknade (management hraniva).

Zapravo, analiza tla počiva na konceptu kako usjev reagira na gnojidbu sukladno količini raspoloživih hraniva u tlu pa dobru analizu tla uvijek čine tri komponente:

a)      dobar, reprezentativni uzorak,

b)      odgovarajuća laboratorijska metoda kojom se može determinirati najtočnije sadržaj raspoloživog hraniva i

c)      višegodišnji eksperimentalni rad na utvrđivanju korelacije između rezultata analize tla i potrebne količine nekog hraniva za usjeve pod određenim agroekološkim uvjetima.

Nasuprot analize tla, kemijska (elementarna) analiza biljaka u žetvi daje odgovor koliko je iznošenje (i odnošenje s parcele) pojedinog hranjivog elementa. Naime, ključno pitanje gnojidbe je «Koliko hraniva treba unjeti u tlo da se osigura potrebna visina prinosa?" jer usjev iskoristi samo dio od te količine, ovisno o biljci, dužini vegetacije, te zemljišnim i klimatskim uvjetima. Kod analize biljne tvari zapravo su prisutne dvije dileme:

a) poremećaj ishrane može nastati prije primjene gnojiva i

b) teško je točno utvrditi koliku dozu gnojiva treba primjeniti.

Na ove dvojbe nije moguće jednostavno niti jednoznačno odgovoriti, te je analiza tla samo početna točka, koja je utvrđena mjerenjem koncentracije (sadržaja), raspoloživosti nekog hraniva, a analiza biljne tvari daje odgovor koja je to količina hraniva potrebna za određeni prinos. Otuda je kakvoća ili zdravlje tla najbolje definirati kao njegov kapacitet funkcija:

«Kapacitet specifičnih funkcija tla unutar prirodnog ili ograničeno uređenog ekosustava koji podržava biljnu i animalnu produkciju, održava ili povećava kvalitet vode i zraka i potpomaže zdravlje i stanovanje ljudi» (Soil Science Society of America). Ova definicija obuhvaća produktivnost, kvalitet okoliša i zdravlje ljudi kao osnovnih funkcija tla, što zahtijeva i vrednovanje specifičnih funkcija tla u odnosu na održivu alternativu korištenja.

Kvalitet tla u širokom smislu je od velike važnosti za odluku o tipu korištenja tla jer sadrži više funkcija tla. Kvalitet tla može biti degradiran kod primjene neodgovarajuće agrotehnike, ratarenja ili stočarstva (odsustvo primjene stajnjaka, navodnjavanje, gnojidba, pesticidi, gradski ili industrijski nusprodukti). Stoga se moraju procjeniti svi nuzgredni efekti menadžmenta  i odluke za tip korištenja tla. Procijena kvalitete tla u znanstvenom smislu temelji se na utvrđivanju indikatora kvalitete koji moraju biti osjetljivi, pouzdani, reproducibilni i kadri detektirati promjene u tlu fizikalnih, kemijskih i bioloških svojstava, procese i druge interakcije. Indikatori su kvantitativne ili polukvantitativne naravi (grafički prikaz koncepta kvalitete) pa se za procjenu zdravlja tla sve češće koriste referentni ili standardni uvjeti (tzv. “benchmark za tlo”) kojima su određena specifična ograničenja ili rangovi vrijednosti pojedinih indikatora u kojima funkcije tla omogućuju puni potencijal za pojedini tip korištenja tla. Referentne vrijednosti mogu biti iskazane i na druge načine pa se tako mogu uspostaviti rangovi (granične vrijednosti) za pojedine indikatore plodnosti tla koji reprezentiraju funkcije tla kod punog potencijala produktivnosti. Unutar ranga tlo je zdravo, a izvan njega postoji rizik. Drugi put iskazivanja referentnih vrijednosti je razvoj jednadžbi ili skor funkcije koje se normaliziraju u skali od 0 (vrlo slab kvalitet) do 1 (izvanredan kvalitet tla) (tablica skor funkcija).

Za procjenu zdravlja tla, pored standardnih laboratorijskih metoda, razvijeni su i posebni “kit-ovi” (brzi testovi) koji omogućuju brzo, polukvantitativno utvrđivanje fizikalnih svojstva (volumna masa, brzina infiltracije, sadržaj vode), kemijskih svojstva (pH, N-NO₃, električni konduktivitet), bioloških svojstava (disanje tla) i dr. Takova prenosna oprema omogućuje analitiku i interpretaciju rezultata analize tla na licu mjesta, a preciznost zadovoljava potrebe interventnih agrotehničkih zahvata (npr. prihrana usjeva, folijarna aplikacija hraniva i sl.).

Regionalna i nacionalna razina utvrđivanja zdravlja tla u visokorazvijenim zemljama temelji se na monitoringu i mreži kontrolnih točaka, a podaci tih analiza se obrađuju statistički, kvantificira se promjena kvalitete tla analizom trenda uzimajući u obzir klimat i način korištenja tla.

Uzimanje reprezentativnih uzoraka tla je naročito osjetljiva faza analize tla. Uzorkovanje se mora temeljiti na poljskim varijacijama, topografiji parcele i tipu tla. Uzorci se za usjeve uzimaju do dubine 30 cm, trajne nasade 0-30 i 30- 60 cm, a u zatvorenim prostorima (povrće) 0-15 cm. Prosječan uzorak čini ~25 uboda sondom, odnosno ~1-2 kg nativnog tla (uzimanje uzoraka tla, 1.28 MB). U uzorcima se utvrđuje:

1)      Sadržaj hraniva u tlu

2)      Identificira manjak ili višak pojedinog hraniva

3)      Procjenjuje reakcija usjeva/nasada na dodana hraniva

4)      Temelji plan gnojidbe

5)      Procjenjuje trenutna plodnost, odnosno zdravlje tla

Uzimanje uzoraka može biti na cijeloj parceli (dijagonalno, Z-shema, mreža) ili na kontrolnoj (reprezentativnoj i fiksno lociranoj) parcelici (tzv. benchmark uzorkovanje) kad se predviđa višekratno (višegodišnje) uzimanje uzoraka radi utvrđivanja trenda.

Dobro izvješće agrokemijskog laboratorija o izvršenoj analizi tla mora sadržavati sljedeće podatke:

a)    podatke o parceli (mjestu uzorkovanja) kao što su lokacija, ime parcele, veličina, datum uzorkovanja, pretkultura, prethodna mineralna i organska gnojiva i sl.

b)   rezultate fizikalno-kemijskih analiza tla; osnovna analiza mora sadržavati rezultate o pH, sadržaju fosfora, kalija, kalcija, organske tvari i adsorpcijskom kompleksu, kao i rezultate analize drugih hraniva (mikroelementi, NO₃-N, NH₄-N itd.), mehanički sastav, zaslanjenost i sl.

c)    procjenu opskrbljenosti tla (uključujući napomene o manjku, suvišku ili drugim limitirajućim činiteljima).

d)   preporuku gnojidbe (potrebnu količinu pojedinih hranjivih elemenata i doze gnojiva) za pojedine usjeve i njihove planirane (ciljne) visine prinosa utemeljene na agroekološkim uvjetima proizvodnje (tip tla, primjenjena agrotehnika, predusjev i sl.) te ekonomskim promišljanjima.

e)    preporuku eventualno potrebne kalcizacije, humizacije ili primjene drugih kondicionera tla.

f)    opaske i dopunsku interpretaciju fizikalno-kemijskih analiza.

 Interpretacija analize tla mora iskazati potrebe u hranivima te preporuku gnojidbe obzirom na ekonomičnost, način aplikacije i dr. te sadržavati:

1) definiciju raspoloživosti hraniva, opskrbljenosti tla i zadatak gnojidbe,

2) klasifikaciju raspoloživosti, granične vrijednosti ili rangove, odnosno skor funkcije,

3) preporuku za gnojidbu (obzirom na sustav biljne proizvodnje-konvecionalna, intenzivna, alternativna...) i

4) procjenu produktivnosti tla (bonitet, kvantifikacija produktivnosti tla).

Određivanje relativne pogodnosti za usjeve i trajne nasade temelji se na različitim „težinama“ klimatskih i zemljišnih parametara ovisno o usjevu ili nasadu i njegovom tipu uzgoja, a obavlja se kompjutorskim programom (V. Vukadinović) koji preuzima sve relevantne podake iz baze podataka iskazuje relativnu pogodnost tla (postotno). Na temelju proračuna za pojedinačne uzorke tla mogu se njihovom agregacijom izraditi karte relativne pogodnosti zemljišta za određenu namjenu izraženo postotkom pogodnosti ili na drugi način, npr. kao potrebna doza hraniva (0.49 MB) koja se daje gnojidbom ili pH tla (0.83 MB). 

Svi podaci prikupljeni na terenu i fizikalno-kemijske analize tla unose se u relacijsku bazu i pomoću posebnih modula unutar same baze izračunava potreba u gnojidbi za usjeve, odnosno potreba melioracijske gnojidbe za zasnivanje trajnih nasada i drugim popravkama tla, kao što je kalcizacija, humizacija, fosfatizacija, kalizacija i unos mikroelemenata, uz savjete za otklanjanje faktora ograničenja kao što su opasnost od mraza, nepovoljna ekspozicija i smjer sadnje.

Podaci unutar baze, zajedno s rezultatima kompjutorskog proračuna, čuvaju se u izlaznoj relacijskoj bazi implementiranoj u GIS (V. Vukadinović) gdje zajedno s geografskim kartama, vizualizacijom podataka u prostoru i proračunima uz pomoć posebno kreiranih aplikacija predstavljaju interpretacijsku bazu pogodnosti tala za trajne nasade.

Kao podloga podacima s terena koristi se više vrsta karata. Prije svega, prvi sloj su topografske karte krupnog razmjera (1:25.000) koje su bogate grafičkim elementima i daju dobar uvid u prostor, ali ne omogućuju zonaciju terena prema nadmorskoj visini, klimatološkim parametrima, niti govore o fizikalnim i kemijskim svojtvima tla. Stoga su na rasterski prikaz geografske karte vektorski slojevi (sl. 1.), najprije vertikalna zonacija (izohipse na svakih 10 m; vektorizirano s karte mjerila 1.25.000). Međutim, postupak vektorizacije topografskih skeniranih karata gotovo da je napušten, a vertikalna zonacija već je sadžana u DEM kartama (digitalni elevacijski modeli karata) kao što prikazuje slika 2. (Feričanačko i Kutjevačko vinogorje). Naime, poznato je da srednja godišnja temperatura za uzgoj vinove loze ne smije biti niža od 8^ºC čime je određena gornja granica nadmorske visine za uzgoj vinove loze (što može biti faktor ograničenja za slavonska gorja, npr. Papuk, Psunj ili Krndiju).

Slika 1.  Visinske zone Banskog brda (izohipse 10 m)

Slika 2.  Visinske zone (izohipse 25 m) Kutjevačkog vinogorja (DEM/SRTM model)

Kratak pregled stanja "Interpretacijske baze tala isočne Hrvatske"

Tijekom 2003., 2004. i 2005. godine uzimani su s oraničnih površina Osječko-baranjske i Vukovarsko-srijemske županije uzorci tla za agrokemijske analize, prema kojima su kompjutorski izrađene preporuke gnojidbe za ratarske usjeve.

Uzimanje uzoraka na terenu uz primjenu GIS tehnologije i agrokemijske analize radio je Zavod za tlo u Osijeku, a preporuke gnojidbe izrađene su u Zavodu za agroekologiju Poljoprivrednog fakulteta u Osijeku, primjenom ALR_xp kalkulatora (Vukadinović, sl. 3.). Tijekom prve dvije godine obrađeno je 4754 uzorka.

Slika 3.   Izgeld ALRxp kalkulatora gnojidbe (za usjeve)

Ova istraživanja financirale su Osječko-baranjska i Vukovarsko-srijemska županija s 50 % sredstava, dok gradovi i općine sudjeluju s 40 %, a proizvođači s 10 % cijene analize s preporukom.

Tijekom 2004. i 2005. godine obrađena su sirovinska područja osječke Tvornice šećera i županjske Sladorane (~3000 uzoraka). Analize za osječko područje u 2004. godini rađene su EUF-metodom u Zavodu za tlo, a izračun gnojidbe primjenom kompjutorskog programa za EUF analize (Vukadinović i sur. 1997., Dropulić i sur. 1994.). Na županjskom području analize su rađene u obje godine AL-metodom u laboratoriju Sladorane. Sredstva za ove analize i preporuke izdvojile su tvornice šećera. Ukupni broj proizvođača koji čine bazu podataka na području Slavonije i Baranje iznosi gotovo 8000.

Uzorci su obuhvatili  automorfna i dio hidromorfnih tala Slavonije i Baranje, a agrokemijskim analizama određeni su: pH u H₂O i KCl, potenciometrijski, sadržaj humusa spektrofotometrijski (bikromatna metoda), hidrolitička kiselost titrimetrijski, AL fosfor spektrofotometrijski, AL kalij emisijski, dok su EUF analize obavljene automatskim EUF-analizatorom.

Pri uzorkovanju tla na terenu, uz GIS podatke anketno su od proizvođača evidentirani podaci o proizvodnji, neophodni za izračun gnojidbe: planirana kultura, očekivani prinos, vrsta predusjeva i postignuti prinos, primjenjana agrotehnika, te količine i godina primjene organskih gnojiva.

Prof. dr. sc. Vladimir Vukadinović