02. 03. 2018 Technologie pěstování Zobrazeno 199x
Na půdu se dnes díváme jako na dynamicky vyvážený, otevřený i uzavřený systém. Co si pod tím představit?
Začněme od konce definice - uzavřený systém znamená, že k výměně energie dochází uvnitř půdního systému (těla) - při přeměně organických látek, posunu koloidů atd. Otevřený systém půda představuje, protože vyměňuje energii se svým okolím - přijímá teplo a srážky z atmosféry (jak teplo, tak vodu ovšem do atmosféry zase může vracet). Dnes, na zemědělských půdách, značnou část energie dodává člověk - v hnojivech, pesticidech, zpracováním půdy atd. Část z ní je opětně odčerpávána sklizní pěstovaných plodin. Uvedená definice rovněž mluví o dynamicky vyváženém systému. Znamená to, že vlastnosti půdy by se neměly měnit z dlouhodobého hlediska, ale sezonní (dynamické) výkyvy jsou patrné téměř u všech vlastností (obsah humusu, sorpční komplex, půdní reakce, pórovitost, obsah vody atd.). Takto funguje půda, kterou označujeme jako kvalitní nebo zdravou. Neporušený půdní systém si umí poradit (vybalancovat) s řadou faktorů, které ji mohou ohrožovat - jako příklad nám může sloužit působení okyselujících vlivů, které mohou vést k větší rozpustnosti uhličitanu vápenatého, a tím k návratu do původního stavu.
K poruše dojde, kdy je působení „rušivého“ faktoru tak velké, že se půdní systém není schopen vrátit do vyváženého (kvazi vyváženého) stavu a začne měnit své vlastnosti. Dochází tím k pedopatologickým jevům (Pokorný a kol., 2015).
K praktickému využití posouzení kvality (zdraví) půd jsou neustále hledány měřitelné příznaky (indikátory), jimiž by mohl být kontrolován stav výše popsaný. Teoreticky je možno takovýchto vlastností najít celou řadu (Doran a Parkin, 1999). Pro praktické účely je však třeba vybrat soubor parametrů, které je možno stanovit a spolehlivě definovat půdní poruchy (Šimek, 2004).
Zde si dovolíme malou odbočku. Z historického hlediska, je pro nás velmi potěšitelné, že brněnský prof. V. Úlehla v článku: „Reaktivnost půdní studována novými metodami, jako soubor ekologických činitelů“ uveřejněném ve Sborníku Československé akademie zemědělské, roč. 12, 1937, str. 100–115 (za spoluautorství Theodora Martince), píše: „Ekologovi, jenž chce pochopiti život normální, je proto cenné znáti výkyvy jednotlivých vlastností prostředí hlavně v tom rozpětí, v němž jsou změny na živých bytostech jimi vyvolané plně zvratné, reversibilní. Co platí obecně o ekologických činitelích v prostředí, platí zvýšeně o činitelích těch v půdě, kde působí neustále a v nejtěsnější souvislosti s rostlinou. Pojata z hlediska dynamické ekologie jeví se nám půda jako soubor reaktivních dějů. Ty probíhají v souvislosti s životními ději v porostu. Rychlost jednotlivých dějů v půdě i kolísání jejich při nevelkých výchylkách z normálního stavu tvoří teprve soubor vlastních ekologických činitelů v půdě působících.“
Kontrola kvality půdy
Na 62 lokalitách představujících hlavní půdní typy a druhy v oblasti Moravy (mapa) byly v letech 2013–2017 otevřeny pedologické sondy a morfologicky popsány. Soubor parametrů vybraných ke kontrole kvality půdy byl vytvářen v Zemědělském výzkumném ústavu v Kroměříži v letech 1992–2000, a také na Mendlově univerzitě v Brně (Pokorný, Denešová, 2005). Ten dobře koresponduje s celosvětově navrhovaným souborem indikátorů (Harris, 1996). Zahrnuje vlastnosti fyzikální, chemické i biologické. Z fyzikálních vlastností je to především textura, objemová hmotnost a pórovitost, maximální kapilární kapacita a minimální vzdušnost, z chemických - půdní reakce, obsah a kvalita humusu, sorpční komplex a jeho nasycenost, přijatelný fosfor a celkový dusík. Autoři jsou si vědomi, že není hodnocena půdní struktura, z praktického hlediska velmi důležitá.
Vzorky byly odebrány z ornice a podorničí. Výsledky byly hodnoceny pro jednotlivé půdní typy a druhy porovnáním s hodnotami „zdravých půd.“ V další části je množství poškozených případů vyjádřeno v procentech (grafy 1–3).
Mapa 62 pedologických sond na monitorovacích plochách 2013–2017
Graf 1: Procento poškození sledovaných chemických vlastností I (2013–2017, n = 62)
Graf 2: Procento poškození sledovaných chemických vlastností II (2013–2017, n = 62)
Graf 3: Procento poškození sledovaných fyzikálních vlastností (2013–2017, n = 62)
Výsledky
Z grafu 1 je patrné, že obsah organických látek (humusu) v ornici je snížen na 34 % sledovaných ploch. Výsledek je lepší, než se všeobecně deklaruje. Stav podorničí se v tomto směru obyčejně nemonitoruje a jak se ukázalo, je to chyba. Snížený obsah byl prokázán na 32 % lokalit. Jedná se důsledek nepěstování hluboko kořenících plodin. Řepka ozimá, ač pěstovaná dnes na velkých plochách, není sto tento nedostatek nahradit. Není se zde možno nezmínit o metodické chybě. Obsah organických látek (humusu) se stanovuje jako obsah oxidovatelného uhlíku. Hodnocení tohoto ukazatele je značně zavádějící - stanoveny jsou veškeré organické látky. Dnes, kdy se zapravují posklizňové zbytky, jako náhrada organických hnojiv, nelze tento ukazatel považovat za objektivní.
Hodnocení kvality humusu lze naopak považovat za ukazatel velmi dobrý a poruchy ukazují na závažné problémy. Stanovuje se jako poměr obsahu vysokomolekulárních humínových kyselin, ve vodě nerozpustných, podílejících se na tvorbě kvalitní půdní struktury a jejich prekurzorů - nízkomolekulárních, ve vodě rozpustných fulvokyselin.
Obecně platí, že poměr mezi nimi, by měl být vyrovnaný (vyšší než 1 bude přirozeně na černozemích, naopak pod 1 bude např. na kambizemích). V případě výrazné převahy fulvokyselin usuzujeme na špatný průběh humifikace. Ten bývá způsoben vysokým obsahem dusíku v půdě, její kyselostí nebo špatnými fyzikálními vlastnostmi. V ornici byla zjištěna na 58 % lokalit a v podorničí na 42 %. Začíná se projevovat nedostatek kvalitních organických hnojiv, nevyváženost osevních postupů a upřednostňování dusíkatých hnojiv před hnojením ostatními živinami. Je známo, že snížená kvalita humusu vede k poruchám tvorby půdní struktury a zhoršení fyzikálního stavu. To se zpětně projeví zvýšeným obsahem fulvokyselin a kvalita humusu se postupně snižuje. Z hlediska teorie systémů se jedná o tzv. pozitivní zpětnou vazbu (Lorenz, 1973). Dobře je to patrné ze schématu.
Půdní reakce je dobře kontrolovatelný půdní parametr (je součástí AZP). Jeho úprava by neměla být problémem. Skutečnost je ale jiná. V provozních podmínkách je „výhodnější“ zvýšit výnos aplikací dusíkatého hnojiva. Vápenaté hmoty jsou drahé a výnosový efekt se nedostavuje okamžitě. Dusíkatá hnojiva ovšem půdu okyselují a při dlouhodobém zanedbání vápnění se půdní reakce snižuje. Snížená půdní reakce byla zjištěna na 27 % sledovaných lokalit v ornici a na 21 % v podorničí. Důsledkem je zhoršení využitelnosti živin, poruchy biologické aktivity a zhoršení fyzikálního stavu. Na našich polích by jí měla být věnována mimořádná pozornost!
Kationtovou výměnnou kapacitu nacházíme v porušeném stavu v ornici ve 48 % případů a v podorničí ve 36 % případů. Její velikost je dána obsahem jílu (kvalitou jílových minerálů) a obsahem a kvalitou humusu (někdy je nazýván organominerálním komplexem).
Obsah celkového dusíku neodpovídá požadovaným parametrům v ornici v 18 % případů a v podorničí ve 27 %. Jeho hodnoty jsou neúměrně vysoké, což vede k nevyváženému poměru uhlíku a dusíku (76 % vzorků!) v půdě (graf 2). Důsledkem jsou opět poruchy kvality humusu a metabolizmu dusíku.
Obsah přijatelného fosforu (stanovený podle Egnera) se ukázal jako jeden z nejvážnějších problémů hodnocených půd. Jeho obsah je v ornici nedostatečný v 50 % případů a v podorničí dokonce v 69 % případů. Jeho doplnění je jedenou z prvořadou potřebou orných půd. Zvětšující se rozdíl mezi nedostatkem obsahu v ornici a podorničí vytváří fyziologicky nepříznivé podmínky pro pěstované plodiny a zvyšuje výnosovou variabilitu.
Nasycenost sorpčního komplexu byla jako nedostatečná zjištěna v 19 % případů v ornici a v 10 % případů v podorničí. Při detailním pohledu na jednotlivé kationty však vidíme, že v ornici je výměnného draslíku nedostatek v 50 %, vápníku ve 40 % a hořčíku v 69 % případů. Je potěšitelné, že v podorničí je situace lepší. Zjištěný stav však potvrzuje enormní zátěž ornice.
Vyhodnocení fyzikálních parametrů ukázalo, že ve srovnání s minulostí se začíná situace měnit. Všeobecně se uvádí, že podorničí je fyzikálně porušeno výrazněji než ornice.
Z grafu 3 je však patrné, že poškození fyzikálních vlastností dnes převažuje v ornici. Objemová hmotnost je v ornici poškozena na 55 % lokalit, v podorničí „pouze“ na 50 %. Objemová hmotnost je uváděna jako ukazatel utuženosti půdy.
Z hlediska fyziologie rostlin je za nejdůležitější považována hodnota minimální vzdušnosti. Ta udává kolik je vzduchu v půdě po nasycení kapilárních pórů. Neměla by být pod 10 %. Pokud tomu tak je, dochází k časté hypoxii v rizosféře a limitním makrobiogenním prvkem se stává kyslík. V půdě začnou převažovat anaerobní bakterie (zejména máselná klostridia) způsobující denitrifikaci a dodaný dusík uniká bez užitku do atmosféry. Názorně demonstruje závažnost situace obrázek 1 a 2. Na prvním je dobře patrná tzv. polyedrická struktura. U této struktury jsou velmi zřetelně vytvořeny hrany a plochy. Zaoblené části, jako v horní části profilu, charakteristické pro kvalitní drobtovitou strukturu, se zde nevyskytují. Polyedrická struktura se vyznačuje nevodostálostí - po nasycení vodou se rozpadá, stává se nepropustnou pro vodu a vzduch. Kořeny jí nemohou prorůstat. To vidíme dobře na obrázku 2. Dobře strukturovaná horní část ornice a část poškozená utužením, nejsou propojené. Pohyb vody a vzduchu mezi nimi je velmi omezený. Agronomické důsledky jsou dalekosáhlé. Výrazně se sníží mocnost tzv. fyziologického profilu - prostoru, kde prorůstají kořeny a odebírají vodu a živiny, To je velký problém, zvlášť v dnešní době, kdy dochází ke zvyšování variability chodu meteorologických prvků, zejména srážek. I poměrně malé množství srážek nasytí horní část profilu vodou a kořeny trpí nedostatkem kyslíku. Naopak, krátké období beze srážek způsobuje „fyziologické sucho.“
Schéma: Pozitivní zpětnovazebný systém mezi hnojením dusíkem a biologickou aktivitou černozemí (Pokorný a kol, 2012)
Obr. 1: Detail polyedrické struktury v ornici
Obr. 2: Utužení způsobuje poruchy růstu kořenů
Závěr
Hodnocení výsledků analýz 62 sond z ornice a podorničí v oblasti celé Moravy prokázalo některé významné pedopatologické jevy. V 50 % případů je půda v ornici nedostatečně zásobena fosforem, má nízkou kvalitu humusu, nedostatek výměnného hořčíku a poměr uhlíku a dusíku je nízký. Z fyzikálních vlastností lze za kritickou považovat nízkou minimální vzdušnost.
Situaci dokumentuje přiložené schéma (všechny znázorněné vztahy jsou statisticky průkazné), na kterém je znázorněna pozitivní zpětná vazba na černozemích současného zemědělského systému (Pokorný a kol., 2012). V důsledku nevyváženého hnojení průmyslovými hnojivy dochází sice k relativnímu zvyšování výnosů, avšak za cenu poklesu poměru C/N v půdě. To vede k labilizaci organických látek, kterých v půdě ubývá a zvyšuje se podíl fulvokyselin. Organická hmota je „prodýchávána“ a fyziologický poměr uhlíku a dusíku (stanoveno respiračními testy) diagnostikuje nedostatek dusíku pro půdní mikroorganizmy. Ten musí být opět ve zvýšené míře dodáván ve formě průmyslových hnojiv.
Literatura je k dispozici u autorů.