Humus - půda - rostlina (14) Ekologické zásady praktické výživy rostlin

Procesy výživy rostlin podléhají přírodním zákonitostem charakteru fyzikálního, ekonomického i biologického. Protože se tyto procesy dotýkají vztahů mezi rostlinou a jejím prostředím, chápeme výživu rostlin především jako otázku ekologickou. Má –li být vytvořen maximálně účinný systém praktické výživy rostlin, tak aby významně přispěl ke stabilizaci současného otevřeného agroekosystému, musíme k této problematice volit přístup kompletní, který vedle přírodních zákonitostí zohlední navíc i hlediska ekonomická a environmentální. Do budoucna nelze problematiku výživy rostlin v praxi redukovat na pouhé hnojení.

Experimentální výsledky i empirické poznatky uvedené v této publikaci umožňují využívat nových řešení praktických otázek výživy rostlin. Tímto směrem chceme orientovat i následující doporučení pro zemědělskou praxi. Nepředpokládáme žádná hotová řešení charakteru výživářské kuchařky. Problematika je otevřená naší snahou je poukázat na širší souvislosti a upozornit na některé dílčí problémy, o nichž se domníváme, že je bude nutné do budoucna řešit na úrovni výzkumu i praxe.

OBECNÉ PRINCIPY VÝŽIVY ROSTLIN

Rostlina je primárním producentem organické hmoty v ekosystému. Organická hmota se vytváří v procesu fotosyntézy, energetickým zdrojem je sluneční záření a substrátem pro tvorbu organické hmoty jsou jednoduché minerální látky oxid uhličitý a voda, přítomné v prostředí, z nichž rostlina získává prvky C, O, a H. Kromě nich jsou k tvorbě rostlinné hmoty nezbytné i další prvky, které rostlina čerpá z půdy. Tyto prvky obíhají v ekosystému a jsou rozhodujícím činitelem jeho výrobnosti.

Tvorba biomasy je podmíněna geneticky a na jejím řízení a kontrole se podílejí polygenní systémy dědičnosti, ovlivňující znaky kvantitativního charakteru. Kvantitativní znaky jsou takové, jejichž proměnlivost je kontinuální a lze je popsat parametry hmotnostními, délkovými, plošnými a množstevními. Jako příklady mohou sloužit hmotnost rostliny, délka stonku, velikost listové plochy a počet zrn v klasu. Fenotypová hodnota kvantitativních znaků závisí na aktivaci genů malého účinku, které ve svém celku tvoří polygenní systém. Aktivace probíhá pod vlivem vnějšího prostředí, tedy faktorů ekologických,. Z tohoto pohledu je minerální výživa faktorem, který v nejvyšší míře ovlivňuje realizaci genetického potenciálu rostlin. Takové chápání je v souladu s představou, že výnos rostlin (V) je funkcí genotypu (G) a prostředí (E – environmental). Tento vztah vyjadřujeme jednoduchou rovnicí :

V = f ( G, E)

Řešení této rovnice pro každý jednotlivý případ je ovšem složité. Předpokládejme, že genotypy kulturních rostlin jsou natolik produktivní, aby mohly poskytovat vysoké výnosy biomasy. Proto zaměříme pozornost na vnější procesy, jejichž regulací je možno dosáhnout požadovaných výnosů i kvality plodin. Na tvorbu fytomasy však působí i takové vnější faktory, které nemůžeme efektivně ovlivňovat. Máme na mysli faktory půdní a klimatické. Protože je nemůžeme měnit, určují tyto faktory ekologický strop výnosů každého stanoviště.

Dosáhnout tohoto stropu je prakticky nemožné, protože by to vyžadovalo dokonalou souhru všech vnějších faktorů, například ideální průběh počasí, což je ve skutečnosti nedosažitelné. Je však možné, ekologickému stropu se co nejvíce přiblížit a toho dosáhnout jen komplexním řešením pěstitelské technologie. Nelze spoléhat na jednotlivá výživářská opatření, jakým by mohla být například úroveň a technika hnojení dusíkem. Podobnými přístupy nemůžeme složité ekologické vztahy ovlivnit. Výrobnost ekosystému je závislá na koloběhu minerálních prvků v něm.

V relativně uzavřeném ekosystému jsou minerální prvky rozděleny mezi půdu, rostliny a statková hnojiva. Ve všech těchto složkách systému jsou prvky vázány na organickou hmotu a tím jsou jejich obsahy v jednotlivých prostředích stabilizovány. Rostlinné živiny, odčerpané ze systému tržní produkcí, jsou uhrazovány minerálním hnojením.Existuje těsná vazba mezi rostlinou a živočišnou výrobou, organická hmota a v ní vázané minerální prvky jsou recyklovány uvnitř ekosystému. Statkové i minerální hnojení je vázáno na pevný osevní postup, který se tak stává rozhodujícím stabilizačním faktorem půdní úrodnosti a tím celého ekosystému. Praktická opatření v oblasti výživy rostlin se zaměřují na péči o půdní humus především cyklickým statkovým hnojením a na racionalizaci používání průmyslových minerálních hnojiv.

Uzavřený ekosystém je systémem velmi stabilním, proto jak výnosy jednotlivých plodin, tak i celková výrobnost systému se udržuje na stálé úrovni. Odchylky od standardních výnosů vznikají vlivem vnějších činitelů neekologických, v podstatě rozdílným průběhem počasí v jednotlivých ročnících. Je evidentní, že tuto variabilitu výnosů nelze žádným opatřením efektivně ovlivnit. V otevřeném ekosystému jsou vztahy složitější. Větší část primární produkce z ekosystému odchází a spolu s organickou hmotou je ekosystém soustavně ochuzován o minerální prvky. Následuje pokles produkčního potenciálu ekosystému a jeho destabilizace.

Úroveň snížení produktivnosti závisí i na tom, zda jsou součástí ekosystému také primární konzumenti, tedy hospodářská zvířata, nebo nikoliv. Úhrada odčerpaných rostlinných živin minerálním hnojením nemůže v dlouhodobější perspektivě výrobnost ekosystému stabilizovat. Problémem totiž není jen obsah minerálních prvků v ekosystému,ale také narušení rovnovážného stavu mezi rostlinnými živinami a humusem v důsledku odvádění velké části primární produkce mimo ekosystém. Pro účinnost minerálních živin je důležitá jejich vazba na půdní organickou hmotu a zejména na humusojílovitý sorpční komplex. Takto stabilizované živiny tvoří přístupnou zásobu minerálních prvků v půdě, v praxi označovanou jako stará půdní síla. Živiny mimo starou půdní sílu ztrácejí účinnost, nejprve ekonomickou, později agronomickou a zároveň představují jisté nebezpečí pro životní prostředí zejména pro hydrosféru.

Také v otevřeném ekosystému platí, že faktorem produktivnosti jsou minerální prvky a faktorem stability humus. Základem stability ekosystému je proto recyklace organické hmoty. Totéž pravidlo recyklace platí i uvnitř zemědělského hospodářství, ale v širším územním měřítku. Vyšší přívod minerálních živin zvnějška může efektivně zvyšovat produktivnost ekosystému pouze za předpokladu přiměřeně vyššího obsahu kvalitního humusu v půdním prostředí. Důraz na kvalitní humus je na místě. Obsah humusu v půdě totiž nezávisí na množství přiváděné organické hmoty, ale na půdních a klimatických podmínkách každého stanoviště. Není-li možné zásadně ovlivnit celkové nožství humusu, je nutné zaměřit se na zvýšení jeho nejkvalitnějšího podílu v půdě, konkrétně humátu vápenatého a také humusojílovitého sorpčního komplexu.

Pouze tímto způsobem je možné vytvořit podmínky pro zvýšené množství minerálních živin přiváděných do ekosystému, tak aby byly rychle převedeny do staré půdní síly a tím zabezpečena jejich vyšší ekonomická i agronomická účinnost a eliminováno jejich negativní působení na životní prostředí. Vytvoření stabilního půdního prostředí i vysoká nabídka minerálních živin je sice předpokladem vyšší výrobnosti ekosystému, není však jedinou podmínkou plného využití výnosotvorného potenciálu výkonných genotypů kulturních rostlin. Rovnocennou podmínkou je i vysoká příjmová kapacita rostlin pro minerální živiny.

Rostlina není pasivní součástí ekosystému, na který můžeme působit jen úpravou vnějších podmínek. Příjem živin a jejich využití v rostlinném metabolismu je složitým fyziologickým procesem, do kterého rostlina jako biologický subjekt aktivně zasahuje. K tomu je nutná metabolická energie, získávaná rozštěpením makroergických vazeb energetických sloučenin, zejména ATP. významnou roli ve využívání vnějších podmínek sehrává energetický metabolismus, který je nadřazen všem dílčím procesůmlátkové výměny a na němž závisí i celková energetická úroveň organismu. Výsledky našich výzkumných prací v souladu s názory dalších autorů prokazují, že energetický metabolismus je v pozitivním smyslu významně ovlivňován rozpustnými formami humusových látek typu alkalických humátů.

Zároveň můžeme konstatovat, že existuje příčinný vztah mezi energetickou úrovní organismu a aktivací polygenních systémů, odpovědných za realizaci genetického potenciálu rostliny. Tyto vztahy vysvětlují výsledky pokusů, uvedené v předcházejících kapitolách.. Na základě experimentálně získaných dat se také mění obecný náhled na humus a na jeho stabilizační funkci v ekosystému. Dosud je humus vnímán převážně jako významný faktor půdní úrodnosti, nyní je třeba toto chápání rozšířit i na bezprostřední vliv humusu a jeho specifických forem na metabolismus a růst rostlin. Docházíme k názoru, že humus ovlivňuje tvorbu biomasy zcela komplexně :

1. humus se významně podílí na utváření prostředí růstu rostlin a vytváří předpoklady pro efektivní poutání minerálních iontů na půdních površích ve stavu přijatelném pro rostliny,

2. humusové látky zvyšují příjmovou kapacitu rostlin pro minerální živiny a zároveň vytvářejí předpoklady efektivního využití přijatých živin v rostlinném metabolismu.

ŘÍZENÍ VÝŽIVY ROSTLIN V ZEMĚDĚLSKÉM PROVOZU

Půda je základním prostředím růstu rostlin proto jí zemědělství věnuje prvořadou pozornost. Informace o charakteru půdy a aktuálním stavu její úrodnosti slouží například k odbornému posouzení vhodnosti různých výživářských opatření, v potřebě organického i minerálního hnojení a ke zpracování aktuálních plánů hnojení. Tyto cenné údaje poskytují především výsledky pravidelného agrochemického zkoušení půd. Z výsledků půdních rozborů získáme dobrý přehled zejména o půdním druhu, o obsahu celkového humusu, o půdní reakci a potřebě vápnění a o obsahu přijatelného fosforu a draslíku v půdě. V uzavřeném ekosystému jsou tyto údaje většinou dostačující pro jejich praktické využití v odborném řízení výživy rostlin v rámci zemědělského podniku.

Minerální prvky zde kolují mezi půdou, vyprodukovanou fytomasou a statkovými hnojivy. Určité korekce jsou potřebné pouze u vztahu k minerálním živinám, které se z ekosystému odčerpávají v tržních produktech. Ve stabilizovaném ekosystému je také představitelná možnost, že bychom obdobné informace o pohybu minerálních živin uvnitř systému získali i analýzami rostlin nebo statkových hnojiv. Prakticky nejvhodnější jsou samozřejmě půdní rozbory, už proto, že poskytují podklady pro hodnocení úrodnosti půdy. Přesto známe i speciální způsoby hnojení, založené na analýzách rostlin.

Z otevřeného ekosystému pravidelně odchází značná část minerálních živin a ukládá se ve vnějším prostředí. Pokud by tyto živiny nebyly navraceny zpět, mohou se po čase projevit závažné změny agrochemických charakteristik půdy. Nelze přitom spoléhat na autoregulační mechanismy, které by zabránily postupné destabilizaci systému. Nejvýznamnějším samoregulačním mechanismem je produkce statkových hnojiv v provozech s živočišnou výrobou. Pokud je však ze systému odváděno více minerálních prvků, než se ve statkových hnojivech recykluje, destabilizace ekosystému se nezastavuje, pouze zpomaluje. V provozech s omezenou živočišnou výrobou nebo dokonce bez chovu hospodářských zvířat může naopak destabilizace ekosystému postupovat velmi rychle.

V podstatě máme dvě možnosti, jak čelit zvýšenému odčerpávání minerálních živin a tím postupnému snižování produkčního potenciálu otevřeného ekosystému. První možností je recyklace organické hmoty z vnějšího prostředí ekosystému a druhou je vyšší úroveň minerálního hnojení.

Obě tato řešení lze vzájemně kombinovat. Při recyklaci organické hmoty je nutné dodržet zásadu, že organická hmota musí do systému vstupovat z vnějšku, vnitřní zdroje nezvýší celkově množství minerálních živin, obíhajících uvnitř systému. Z toho plyne, že pro zemědělské podniky bude nutné orientovat se především na nákup průmyslových kompostů. Finanční zatížení farmy může být považováno za jistou nevýhodu tohoto postupu. Na druhé straně přináší recyklace organické hmoty určité výhody proti nákupu vyššího množství humusotvorného materiálu, případně i různých forem humusu, což se pozitivně projeví na půdní úrodnosti.

Rostlinné živiny uvolňované z organické hmoty kompostů v procesu její mineralizace, jsou v různé míře vázány na humus, čili snadno přicházejí do staré síly a tím se významně zvyšuje i jejich účinnost v procesech výživy rostlin. Otázkou pak zůstává množství tímto způsobem do ekosystému přiváděných minerálních živin. Objektivně lze tyto otázky posoudit na základě hodnocení agrochemických rozborů aplikovaného organického hnojiva a následně i půdy.zároveň je třeba dodržovat normy obsahu těžkých kovů v půdě a nepřekročit povolené obsahy cizorodých látek v ekosystému. Zemědělský podnik se přesto neobejde bez nákupu určitého množství minerálních hnojiv. Není snad nutné zdůrazňovat, že při aplikaci průmyslových hnojiv je nutné postupovat racionálně.

K stanovení účinných dávek minerálních hnojiv však nevystačíme s dosavadními druhy analýz v rámci agrochemického zkoušení půdy. Tak například údaj o celkovém množství humusu v půdě je zcela nedostatečný. Potřebujeme informaci o sorpční a iontovýměnné kapacitě půdy. Živiny, aplikované v množství, převyšujícím schopnost půdy poutat je v sorpčním komplexu, nemohou být racionálně využity na tvorbu výnosů plodin, jsou vyplavovány do spodních vrstev půdy anebo se dostávají do anorganických vazeb, z nichž je rostliny nemohou přijímat. V některých případech mohou být tyto živiny rizikovými faktory pro životní prostředí a v každém případě představují neúčelně vynaložené finanční prostředky na jejich nákup. Závažnost problémů spojených minerálním hnojením, vzrůstá v podmínkách vyšší úrovně jejich používání, a to je právě otevřený ekosystém.

Upozornění na tuto problematiku by však nemělo být chápáno jako odklon od minerálního hnojení, je to jen připomínka, že je zde do budoucna nutné zaměřit se nikoliv na dávky průmyslových hnojiv, ale na zvyšování jejich účinnosti. Odborné řízení výživy rostlin v podmínkách otevřeného ekosystému je činností velmi náročnou. K jeho úspěšnému zvládnutí je třeba vytvořit nutné předpoklady, které by vycházely z aplikovaného výzkumu, zaměřeného na problematiku půdní úrodnosti i na komplexně pojatou problematiku hospodaření v otevřeném ekosystému. Důležitý je přenos informací z úrovně výzkumu na úroveň zemědělského provozu, ten by mělo zajišťovat široce organizované poradenství. V minulosti a bohužel i v současnosti, byla poradenská činnost dost podceňovaná, současná situace v zemědělství obecně, nejen ve výživě rostlin, však ukazuje na to, že by této problematice měly především státní instituce věnovat potřebnou pozornost. Řízení výživy rostlin na úrovni zemědělského podniku zůstává v rukou provozního agronoma. Ten ke svému rozhodování potřebuje přesnější a širší údaje, charakterizující půdní prostředí.

Jak jsme již naznačili výše, informace o obsahu celkového humusu v půdě v současné době nestačí. Potřebujeme informaci o sorpční schopnosti půdy (hodnoty S, T, V), případně o kationtovýměnné kapacitě půdy. Snad by bylo možné uvažovat i o stanovení vodorozpustných forem humusu v půdě. Vzhledem k vyšší úrovni minerálních prvků v systému a vyšším výnosům plodin považujeme za účelné shrnovat pravidelně i obsahy vápníku, hořčíku a síry, případně i Nmin a ve specifických případech i vybraných stopových prvků.

ZDROJE MINERÁLNÍCH ŽIVIN PRO EKOSYSTÉM

Při hodnocení obsahu minerálních prvků v půdě a následně v ekosystému věnujeme pozornost zdrojům, z nichž rostlinné živiny do ekosystému vstupují. Pro větší názornost jsme zdroje minerálních živin rozdělili následovně :

1. vnitřní zdroje půdy

• přeměny půdní organické hmoty, její humifikace a následná mineralizace. Tuto organickou hmotu tvoří podzemní části rostlin, kořeny a jejich výměšky, posklizňové zbytky, opad listí, biomasa plevelných rostlin, biomasa mikroorganismů a obecně biomasa edafonu, v níž probíhá biologická sorpce minerálních prvků, odumřelá masa edafonu a výkaly zooedafonu.
• zvětrávání matečných hornin a půdních minerálů

1. vnější zdroje

• recyklovaná organická hmota statkových hnojiv, průmyslových kompostů a její přeměny v půdě.
• atmosférické spady minerálních živin.

1. minerální hnojiva

• minerální hnojiva považujeme za specifický vnější zdroj rostlinných živin, u nichž konkrétně rozhodujeme, které minerální látky a v jakém množství budou do systému vstupovat.

PŘEMĚNY ORGANICKÉ HMOTY V PŮDĚ A STABILIZACE PROSTŘEDÍ

Podzemní biomasa rostlin se spolu s posklizňovými zbytky stává po ukončení vegetace substrátem pro činnost různých skupin edafických organismů. Biologická činnost půdy indukuje biochemické procesy přeměn organické hmoty, jejichž primárním výstupem je humus a jeho běžné formy. Humus představuje základní a nejvýznamnější faktor stability půdního prostředí. Stabilitě prostředí prospívají zejména ty formy humusu, které jsou vázány na minerální podíl půdy, například humát vápenatý. Jednodušší formy humusu se stávají substrátem pro další skupiny mikroorganismů, které je rozkládají až na minerální prvky. Minerální podíl je základem výživy vyšších rostlin a představuje tak faktor produktivnosti ekosystému. Poměr mezi stabilitou systému (tvorba humusu ) a jeho produktivností (minerální prvky) je bezprostředně ovlivňován biologickou činností půdy a regulován je charakterem půdy (půdní typ) a klimatickými poměry stanoviště. Tento poměr vyjadřuje základní úrodnost půdy. Tyto vztahy mají obecnou platnost a nelze je porušovat, nechceme-li se dočkat zhroucení ekosystému.

Riziko se v otevřeném systému zvyšuje, protože zemědělské praxi dosud unikají všechny ekologické souvislosti, na jejichž základě by bylo možné zpracovat agrotechnické mechanismy, které by efektivně vyvažovaly vztahy mezi produktivností a stabilitou ekosystému. V uzavřeném systému je základem hospodaření na půdě pevný osevní postup, který zabezpečuje stabilitu půdního prostředí a produktivnost se od něj odvozuje. S otevíráním ekosystému vzrůstá jeho produktivnost a zároveň dochází k poklesu stability. Tato skutečnost je určující pro orientaci praktických opatření ve výživě rostlin.

Osevní postup je důležitým nástrojem stabilizace půdního prostředí a udržení úrodnosti půdy. Platí to i pro otevřený ekosystém, i když často nebude možné dodržovat klasické postupy typu Norfolk a postupy odvozené. V některých případech mohou být narušeny tradiční vazby rostlinné výroby na výrobu živočišnou a vzniknou i farmy, hospodařící zcela bez živočišné výroby. Systémy založené na střídání plodin, mohou být konečně nahrazeny pěstováním vytrvalých kultur, zejména pro energetické využití.

Osevní plán se bude měnit nejen podle přírodních podmínek výrobních oblastí, ale i v závislosti na situaci na trhu. Vedle standardních plodin (pšenice ozimá, ječmen jarní, brambory, cukrovka, pícniny) se rozšíří pěstování netradičních rostlin. Za příklad mohou sloužit dosud méně pěstované potravinářské plodiny, jako je mák, proso, sója, potravinářský oves (nahý), pšenice špalda, pohanka a také léčivé a aromatické rostliny. Rozšíří se pěstování technických a průmyslových plodin jako je řepka, len, konopí, rostliny barvířské a další. Pro účely energetické se budou pěstovat například chrastice rákosovitá, čiroky, kukuřice, ale také energetický (původně krmný) šťovík, křídlatka a lignikultury.

Samotná rozmanitost pěstovaných plodin má příznivý vliv na stabilizaci ekosystému. Zároveň však tato rozmanitost povede k opuštění pevného osevního postupu a k jeho nahrazení flexibilnějším systémem. Tím je systém volného střídání plodin. Tento systém umožňuje zohlednit měnící se vnější souvislosti, jako jsou změny na trhu, cenové relace, regionální požadavky na zemědělské produkty, dotační politika a podobně. Je ostatně jednou ze základních charakteristik otevřeného ekosystému jeho schopnost přizpůsobovat se vnějším podmínkám. Zároveň však musí každý systém střídání plodin plnit základní funkci osevního postupu, totiž stabilizaci ekosystému. Z toho vyplývá nutnost zaměřit se především na dvě zásadní otázky :

• maximální tvorbu podzemní biomasy rostlin
• podpořit biologickou činnost půdy

K tomu připojujeme několik návrhů na řešení této problematiky. Považujeme za účelné zařadit v určitém intervalu na každém pozemku víceleté pícniny. Jejich význam pro vytváření půdní struktury, mohutnost kořenové soustavy i schopnost obohacovat půdu zejména při očkování Rhizobii vzdušným dusíkem jsou charakteristiky všeobecně známé. Pokud by nebylo možné tyto plodiny uplatnit jako pícniny, mohou být využity k účelům energetickým anebo k obohacení půdy organickou hmotou formou zeleného hnojení. V těchto případech mohou být využity i méně běžné druhy pícnin jako komonice, jestřabina nebo čičorka popř. i další netradiční druhy jetelovin. V otevřeném ekosystému je na místě věnovat pozornost pěstování různých plodin na zelené hnojení. Značný význam získávají meziplodiny. Jde o to, aby půda byla co nejdéle a nejraději po celou vegetaci, pod rostlinným pokryvem. Tato opatření napomáhají maximalizaci výnosů biomasy nejen nadzemní, ale i podzemní. Optimálnímu růstu kořenů napomáhá vyrovnaná minerální výživa rostlin.

V praxi to znamená maximálně využívat minerálních živin ze staré půdní síly, porosty jednostranně nepřehnojovat, vyloučit minerální hnojení v citlivém období klíčení semen a vzcházení porostů. Rovněž je žádoucí věnovat pozornost i těm prvkům, s nimiž se dosud příliš nepočítalo, konkrétně sledovat síru, hořčík i některé mikroelementy. Důležité je věnovat pozornost sorpční schopnosti a iontovýměnné kapacitě půdy, nepřekračovat možnosti půdního prostředí v nabídce minerálních živin a zajistit, aby koncentrace půdního roztoku zůstávala na nízké úrovni. Výsledky našeho výzkumu umožňují doporučit praxi použití humusových preparátů, které mají na růst kořenové soustavy jednoznačně pozitivní vliv, zároveň chrání rostliny před minerálním stresem při narušení vztahů mezi minerálními prvky a rostlinou. Podrobnosti o působení humusových látek na růst kořenů jsou uvedeny v předcházejících kapitolách. Uvedené informace můžeme doplnit ještě o dosud nepublikované výsledky nádobového pokusu s modelovou plodinou kukuřicí, kdy byl zjištěn vyšší výnos sušiny kořenů na kombinaci s použitím humusového koncentrátu v období přechodu z vegetativní do generativní fáze růstu o 7% proti kontrole.

V souvislosti s probíranou problematikou považujeme za potřebné zmínit se o otázkách potlačování plevelů. Jakkoli přijímáme zasahování proti plevelům v porostech kulturních rostlin za důležitou součást agrotechniky, z hlediska půdní úrodnosti se potlačováním plevelných rostlin připravujeme o nezanedbatelný podíl organické hmoty, která by se jinak kumulovala v půdě a procházela by procesy přeměn. Můžeme předpokládat, že porosty, zbavené konkurence plevelných společenstev, vytváří vyšší výnos biomasy, čímž částečně nahradí poničenou biomasu plevelů. Přesto je vhodné využít v rámci sytému střídání plodin takových kombinací, kdy není nutné plevele potlačovat. To se týká především porostů na zelené hnojení, případně i plodin energetických nebo víceletých pícnin. Z tohoto hlediska mohou být výhodné především meziplodiny pěstované na zelené hnojení.

Další otázkou je způsob likvidace plevelů. Přednost by měly dostat agrotechnické a mechanické způsoby protiplevelných zásahů. Moderní chemické herbicídy totiž blokují živný humus, tím nepříznivě ovlivňují půdní živěnu, omezují biologickou činnost půdy a snižují tak základní úrodnost půdy. Pro aplikovaný výzkum otevírá tato problematika nová témata. V podstatě jde o to využít schopností některých rostlin produkovat specifické látky, omezující růst konkurenčních druhů. Znamenalo by to postavit výzkum plevelohubných přípravků na biologickou bázi, nikoliv na bázi chemickou.

Podpora biologické činnosti půdy může být prakticky řešena dvěma způsoby.

Jednou možností je dodat půdě organismy, které se na přeměnách organické hmoty aktivně podílejí a druhou možností je vytvořit v půdě takové podmínky, v nichž by se žádoucí organismy optimálně namnožily. Různá bakteriální hnojiva se v praxi příliš neosvědčila. Jde zřejmě o to, že obsahovala běžné půdní mikroorganismy, které není nutno do půdy dodávat a neobsahovala dostatek vhodného materiálu pro jejich růst. Vhodnějším způsobem bude vytvářet takové podmínky v půdním prostředí, které budou rozvoji mikroflóry příznivé. Dobré zkušenosti jsou však s poutači vzdušného dusíku, zejména s přípravky obsahujícími typu Rhizobinu, vyráběnými speciálně pro jednotlivé druhy bobovitých.

V současné době jsou získávány zajímavé pozitivní výsledky s využitím mykorrhizy v polních podmínkách. Tato problematika si zaslouží podrobného studia už proto, že mykorrhiza vytváří biologickou síť pro přenos informací. Experimentální práce, týkající se přenosu informací v ekosystémech mohou otevřít cestu pro nová a nečekaná řešení jak v oblasti ekologické teorie, tak i zemědělské praxe. Na biologické činnosti půdy se nepodílejí jen drobnohledné organismy, ale i vyšší živočichové, zejména červi. Existuje řada poznatků o významné úloze žížal druhu Eusenia foetida a některých dalších druhů v přeměnách organické půdní hmoty a v tvorbě velmi kvalitního humusu.

V praxi jsou tyto poznatky využívány při zpracovávání a přeměně na kvalitní hnojivý substrát z hnoje hospodářských zvířat jejich chovem pod názvem chov „kalifornských žížal“. Najde-li se způsob jak tyto technologie dále rozvinout a efektivně využít na úrovni vlastního ekosystému půdy, bude to znamenat významný přínos pro podporu humifikačních procesů v půdě. Co se týče vytváření podmínek pro biologickou činnost půdy, je žádoucí prakticky zvládnout fenomén označovaný v odborné literatuře jako „priming effect“. V podstatě jde o to, že přídavek malého množství snadno rozložitelné organické hmoty do půdy (laboratorně se používá glukóza) vyvolává relativně intenzivní rozklad nejen dodaných látek, ale i většího množství půdní organické hmoty. K vyvolání priming effectu může sloužit zelené hnojení a také snadno rozložitelné zbytky potravinářského, krmivářského, papírenského nebo textilního průmyslu, například různé cukerné roztoky, mláto, melasa, kvasnice nebo lignin. Je otázkou praktického odzkoušení, jaké dostupné materiály se ukáží být z hlediska podpory biologické činnosti vhodnými a jaké se naskytnou možnosti jejich aplikace. Při předpokládaném propojení zemědělství s industriální sférou by měla být pozornost zaměřena i tímto směrem.

Obecně lze říci, že pro zintenzivnění rozkladu půdní organické hmoty jsou vhodné biologické materiály s užším poměrem C : N (30 – 40 : 1). Po určitém dalším zúžení poměru C : N v organické hmotě se priming effect pozvolna zastavuje a půdní prostředí se stabilizuje. K zúžení poměru C : N ve slámě či v dalších organických materiálech vnášených do půdy se pro urychlení jejich rozkladu někdy používá minerální dusík. Použití dusíkatých hnojiv by se mělo řídit obsahem minerálního dusíku v půdě, minimálně by mělo být zohledněno přibližné množství dusíku vstupujícího do ekosystému atmosférickým spadem. Důvodem k určité opatrnosti je nebezpečí přehnojení dusíkem. Intenzitě mineralizace půdní organické hmoty významně napomáhají agrotechnická opatření založená na kypření půdy. Pro mineralizační procesy jsou příznivé aerobní podmínky, zatímco humifikace probíhá lépe v podmínkách anaerobních, přesněji při střídání aerobních a anaerobních podmínek. Přeměny organické hmoty v půdě považujeme za klíčový faktor vytváření půdní úrodnosti a stabilizace ekosystému. Účinnost navazujících výživářských opatření včetně minerálního hnojení závisí právě na těchto procesech, určující základní úroveň úrodnosti půdy.

Neměli bychom opomíjet fakt, že příkladem nezvládnutí procesu primány effectu může také být často nesprávně volený postup skrývky ornice, kdy obzvlášť humózních ornic dochází až k překvapivě vysokým objemovým ztrátám hlavně organické hmoty, podobně jako při nevhodné agrotechnice, a proto je nutné na to upozornit především ve stavebnictví a těžebním průmyslu. Ornice by se měly při skrývkách co nejdříve deponovat na udržovaných feloniích nebo ihned převážet na pováženou plochu budou rekultivace či revitalizace!

ZVĚTRÁVÁNÍ MATEČNÍCH HORNIN A PŮDNÍCH MINERÁLŮ

Zvětrávání hornin a minerálů je dalším zdrojem minerálních prvků pro ekosystém. V regulaci uvolňování těchto živin a při jejich zapojování do koloběhu se rovněž uplatňují organické látky. V tomto případě se jedná především o jednodušší organické sloučeniny, které jsou součástí rostlinných exsudátů. Tyto látky často vynikají význačnými chelatizačními vlastnostmi. Přírodní chelatizátory rostlinného původu se aktivně podílejí na rozrušování povrchů půdních a zároveň váží uvolněné minerální prvky do chelátových vazeb, čímž je chrání před vstupem do chemických reakcí, které by je případně inaktivovaly v nerozpustných formách. Chelátově vázané prvky jsou přitom dostupné pro výživu rostlin. V praxi lze tyto chelatizační procesy ovlivnit podporou růstu kořenů rostlin, například aplikací humusových preparátů. Humusové látky se na chelatizaci minerálních prvků rovněž podílejí, jak je o tom ve vztahu k mikroelementům pojednáno v předchozích kapitolách. Na chelatizaci se podílejí především jednodušší rozpustné humusové látky typu fulvokyselin. Připomínáme, že humusový koncentrát, s nímž jsme experimentovali, nebyl fulvokyselin zbavován. Chelatzační aktivita kořenových výměšků a půdních chelatizátorů může být zvýšena aplikací humusových preparátů. Chelátotvorné působení je vlastností nejen fulvokyselin, ale také rozpustných humátů. Humáty mohou navíc nekovové prvky vázat i povrchově.

RECYKLACE ORGANICKÉ HMOTY

Zemědělská výroba má výrazně cyklický charakter. Pokud existují tradiční vazby mezi rostlinnou a živočišnou výrobou, probíhá recyklace organické hmoty v rámci jednoho statku. Dlouhodobou stabilitu ekosystému zabezpečují statková hnojiva, především chlévská mrva. Význam uzavřeného koloběhu organické hmoty a v ní vázaných minerálních živin nelze v žádném případě zpochybňovat, naopak je žádoucí využívat těchto postupů v maximální míře všude, kde to je možné. Nepovažujeme však za nutné tuto problematiku široce otevírat, protože to jsou fakta zemědělcům velice dobře známá. Soustředíme se proto více na změny, které se projevují při hospodaření v otevřeném ekosystému.

V mnoha zemědělských podnicích jsou narušeny cyklické vazby mezi rostlinnou a živočišnou výrobou a existují i provozy, hospodařící zcela bez chovu hospodářských zvířat. Recyklace organické hmoty uvnitř ekosystému je nedostatečná nebo dokonce nulová. Důvodem je vysoká tržní produkce, dosahující až 90% celkové výroby, která je z ekosystému odváděna. V těchto podmínkách se snižuje stabilizační funkce stájových hnojiv, za něž je nutné hledat rovnocennou náhradu. V otevřeném ekosystému je pro stabilitu a produktivnost rozhodující recyklace organické hmoty v regionálním měřítku.

Pojem recyklace vnímáme jako navrácení půdě odčerpaných minerálních prvků, vázaných v organické hmotě, vytvořené v ekosystému procesem fotosyntézy. Protože naprostá většina minerálních prvků je z ekosystém odváděna, musí být navracena ze zdrojů mimo ekosystém. Nejsnáze využitelným zdrojem je organická hmota deponovaná v rámci regionu na skládkách komunálního odpadu a v kalech čističek odpadních vod. Pro hospodaření v otevřeném ekosystému má tato recyklace zcela zásadní význam, protože bez ní by nebylo možné dosáhnout ekologické rovnováhy mezi stabilitou a produktivností celého systému.

Organizační zajištění recyklace je prvním úkolem, který musí být splněn, aby byly příslušné projekty realizovány v praxi. Především je nutné docílit toho, aby látková recyklace komunálního odpadu získala přednost před spalováním odpadků. Objevují se totiž práce, které upřednostňují spalování s následným energetickým využitím. Z hlediska ekonomického a enviromentálního nelze tomuto způsobu likvidace odpadu nic zásadního vytknout, z ekologického pohledu je však jakékoliv spalování nepřijatelné.

Organická hmota odčerpaná z agroekosystému, má spolu s minerálními prvky v ní vázanými rozhodující význam pro stabilitu a produktivnost ekosystému. Bez její recyklace jsou narušeny základní ekologické vazby uvnitř agroekosystému., kterému tím hrozí zhroucení. Organická hmota, která má být recyklována, vznikla sice uvnitř ekosystému v přímé souvislosti s hospodařením zemědělských podniků, její návrat do půdy však není pouze záležitostí zemědělců. Tato skutečnost je dokladem toho, že ekologické souvislosti se netýkají pouze agroekosystému, ale že se projevují i v komunální a občanské sféře. Stručně řečeno, všichni jsme součástí otevřeného agroindustriálního ekosystému. Deponie organické hmoty, skládky komunálního odpadu a kalů z čističek odpadních vod, spravovaných obcí a vodárenskou společností. S nimi je nutné jednat o dalším využívání těchto deponií. Je ovšem jasné, že pro komunální sféru představují tyto skládky nepříjemný a často i nebezpečný odpad, zatěžující životní prostředí. Z toho důvodu se hledají cesty jak nejefektivněji převést odpady na druhotné suroviny.

Tato problematika má však i širší souvislosti, které se projevují na regionální i na celospolečenské úrovni a zasahují i oblast legislativy a dotační politiky státu. Otázky recyklace se dotýkají i širší občanské úrovně. Jde zejména o to, že využívání odpadů musí předcházet jejich třídění. Separovaný sběr odpadů se proto týká každého jednotlivého občana. Zde se otevírá prostor pro jednotlivé ekologické iniciativy, občanská sdružení, také pro školy a jejich osvětovou a vzdělávací činnost. Technologie zpracování odpadní organické hmoty a její přeměny na druhotnou surovinu je záležitostí pro aplikovaný výzkum.

Využívání technologických postupů ve finálním zpracování organických materiálů včetně jejich uvádění na trh závisí na podnikatelské sféře. Otevírají se možnosti rozvoje průmyslu zúrodňování půdy a výživy rostlin, který by vedle recyklace organické hmoty mohl pozitivně ovlivnit i oblast sociální. Technologie zpracování organické hmoty musí být řešena tak, aby byla cenná druhotná surovina využívána komplexně. Pouze tak lze zajistit určitou rozmanitost výrobků a ekonomickou efektivnost podnikání. Zároveň mohou různá variantní řešení lépe reagovat na požadavky zemědělské praxe.

Předpokládaný způsob komplexního využití odpadní organické hmoty :

1. před vlastním zpracováním odpadu je možné jímat tzv. bioplyn, vznikající na skládkách spontánně během procesu metageneze, s následným energetickým využitím. Jímání bioplynu nijak nemění kvalitu nebo hnojivou hodnotu organické hmoty,
2. základním produktem bude organické hnojivo, vyrobené na bázi kompostovacího procesu, určené pro vlastní recyklaci. K řešení této problematiky připojujeme dále několik poznámek,
3. z části vyrobených kompostů budou alkalickou extrakcí získány preparáty rozpustných humusových látek, které mohou být využívány přímo k aplikaci do půdy anebo dále zpracovány na další produkty,
4. část kompostů může dále sloužit k přípravě speciálních substrátů pro v zahradnictví (např. pěstování pokojových rostlin) nebo k přípravě různých zúrodňovacích hmot dle požadavků zemědělské, lesnické a krajinářské praxe.

K technologii přípravy základních hnojivých materiálů určených k recyklaci organické hmoty doplňujeme některé náměty, které zaměřujeme na zlepšení jejich užitné hodnoty:

1. přídavek humusových preparátů urychluje kompostovaní proces a vede i ke zkvalitnění produktů řízené humifikace,
2. přídavek humátu vápenatého zvyšuje sorpční a iontovýměnnou schopnost finálního produktu. Pokud by byly dodány i jílové minerály zejména typu montmorillonitu, dodáme v recyklované hmotě do půdy již hotový humusojílovitý sorpční komplex,zabezpečující efektivnější využití minerálních živin rostlinami,
3. přidáním lehce rozložitelných organických materiálů nastartujeme proces rozkladu organické hmoty a její mineralizaci cestou využití priming effectu,
4. za velmi důležité je třeba považovat přidávání minerálních hnojiv do základního kompostu. Tím docílíme převedení rostlinných živin do staré půdní síly a zvýšíme tím jejich efektivní využití v procesech výživy rostlin. Tímto způsobem navážeme na zkušenosti zemědělců, kteří s úspěchem mísili zejména fosfáty s chlévskou mrvou nebo je přidávali do statkových kompostů. I když fosfor musíme považovat za mimořádně významný prvek výživy rostlin, není metoda přidávání hnojiv do kompostu omezena pouze na fosfáty. Stejně efektivně mohou být použita hnojiva vápenatá, hořečnatá i další. Vždy bude záležet na požadavcích praxe a na schopnosti organické hmoty vázat na sebe minerální živiny,
5. v oblastech, kde se využívá biomasy ke spalování, bude vhodné navracet půdě i popel z těchto topenišť, tedy i prostřednictvím jeho mísení do kompostů,
6. další možností je přidávat do kompostů suspenze stopových prvků v humusových preparátech, tyto suspenze je možné uvádět na trh i samostatně,
7. do hnojivé hmoty pro recyklaci je možné mísit i vhodné speciální látky, například mykorrhitické preparáty, případně další biologické materiály, které které se mohou ukázat jako cenné k zlepšení úrodnosti půdy nebo pro stimulaci růstu rostlin,
8. jinou možností je řešení otázky chovu humusotvorných žížal v organických materiálech ke kompostování, anebo obohacování kompostů v kvalitní humus, produkovaný žížalami.

Využitím výše uvedených i dalších možností obohacování kompostů z druhotných organických surovin bude produkována komplexní zúrodňovací hmota,která zajistí stabilitu otevřeného ekosystému. Tento způsob organického hnojení se stane páteří hospodaření na půdě v současných podmínkách. Co se týče aplikace, její frekvence i dávkování, bude vhodné vycházet ze zkušeností celých generací zemědělců s organickým hnojením. Základním doporučením pak bude 1 x 4 roky použít dávky 30 – 40 tun kompostu na hektar. Toto doporučení může být zpřesněno podle podmínek, v nichž bude organická hmota používána (systém střídání plodin, pevný osevní postup, pěstování víceletých plodin, vytrvalé kultury) a také podle agrochemických analýz organického hnojiva i půdy. Nemělo by smyslu ani zvyšování frekvence hnojení, ani přílišné navyšování množství aplikovaného kompostu. Vycházíme z faktu, že množství organické hmoty, zapravené do půdy, není rozhodující pro obsah humusu v půdě. Ten totiž závisí na půdně klimatických podmínkách stanoviště. Při velmi vysokých dávkách organické hmoty by v krajních podmínkách mohlo dojít i k určitému paradoxu (a také k němu dochází), kdy by se neúměrně zvýšila mineralizace organické hmoty na úkor její humifikace.

V závěru této kapitoly chceme ještě poukázat na možnosti, které komplexně pojatá výroba zúrodňovacích hmot poskytuje podnikatelským aktivitám. Využitím alespoň některých naznačených možností vytváří dobré předpoklady pro rozmanitost průmyslové výroby. Průmyslová výroba má vždy charakter otevřeného systému, proto rozmanitost výroby i produktů představuje i v tomto případě faktor stability. Recyklace organické hmoty tím otevírá i prostor pro podnikání, a to především ve venkovských oblastech.

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky