Mendelova Univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav aplikované a krajinné ekologie

Transkript

1 Mendelova Univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav aplikované a krajinné ekologie Stanovení množství travní biomasy vyrostlé na zahradě v dané lokalitě za vegetační období bakalářská práce Brno 2013 Vedoucí práce: Ing. Bohdan Stejskal, Ph.D. Autor práce: Lenka Weiglová

2

3 PROHLÁŚENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Stanovení travní biomasy vyrostlé na dané lokalitě za vegetační období vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne podpis bakalanta

4 PODĚKOVÁNÍ Dovoluji si touto cestou poděkovat vedoucímu závěrečné práce Ing. Bohdanu Stejskalovi, Ph.D. za odbornou pomoc a cenné připomínky, které mi při vypracování dané bakalářské práce poskytl. Mé poděkování patří i všem, kteří mi byli nápomocni při praktické realizaci a při získávání potřebných údajů.

5 ABSTRAKT Cílem bakalářské práce je stanovit množství travní biomasy, vyrostlé na dané lokalitě za vegetační období. Travní biomasa představuje nemalé množství odpadů. Kompostování je jedno z nejlepších řešení využití přebytečné biomasy z travnatých ploch měst i obcí. V úvodu práce jsou uvedeny legislativní podmínky pro kompostování dále popsány podmínky a metody kompostování travní biomasy, a způsoby využití kompostu jako hnojiva. V závěru práce jsou vyhodnoceny naměřená data experimentu. Klíčová slova: kompost, travní biomasa, technologie zpracování, kompostování. ABSTRACT The aim of Bachelor thesis is to determine the amount of grass biomass grown on the locality during the vegetation period. Grass biomass is not a small amount of waste. Composting is one of the best solutions the use of excess biomass from the grass areas of towns and villages. In the introduction are given legislative conditions for composting further describe conditions and methods of composting grass biomass and ways to use compost as a fertilizer. In conclusion is given measured data and are evaluated according by experiment. Keywords: compost, grass biomass, technology processing, composting.

6 Obsah 1 ÚVOD CÍL PRÁCE VYMEZENÍ POJMŮ Biologicky rozložitelný odpad Kompost Kompostování PŘEHLED NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH NOREM Legislativa v ČR zabývající se kompostováním METODY A TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ BIOMASY Kompostování První fáze mineralizace Druhá fáze přeměnná Třetí fáze syntéza (dozrávání kompostu) Kompostování travní biomasy Technologie kompostování Fyzikální, chemické a mikrobiologické vlastnosti kompostovaných surovin Vlhkost Hodnota ph Teplota Obsah živin a poměr C:N Obsah kyslíku Mikrobiální aktivita Pórovitost, zrnitost a velikost částic Příprava surovin před založením kompostu a jejich skladování Zrnitost a homogenita substrátu Způsob skladování surovin Humus Huminové kyseliny Fulvokyseliny Huminy Typy kompostáren pro kompostování travní hmoty Polní kompostárna... 29

7 5.3.2 Stálá kompostárna na volné, zabezpečené ploše Stálá kompostárna zastřešená Využití kompostu z travní hmoty Uvádění do oběhu Využití pro vlastní potřebu Účinnost Kvalita kompostu Hodnocení zralosti a stability kompostu Subjektivní metoda Samozáhřevný test KLIMATICKÉ A PŮDNÍ PODMÍNKY DANÉ LOKALITY Klimatické oblasti podle klasifikace z atlasu podnebí ČSR Klimatické oblasti podle Quittovy klasifikace Číselné a slovní charakteristiky rajónů Půdní podmínky METODIKA VLASTNÍ PRÁCE Přípravné práce Praktická část VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUSE Výsledky práce Měření srážek Hmotnost posečené travní fytomasy za sledované vegetační období Objem posečené travní fytomasy Množství sušiny Diskuse ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM PŘÍLOH PŘÍLOHY... 50

8 1 ÚVOD Biologicky rozložitelné odpady v dnešní době tvoří podstatně velkou část komunálního odpadu (dále jen BRO). Aby se toto množství snížilo, je třeba zavést systémy třídění. Odpady biologického původu jsou kvantitativně významnou skupinou a způsob nakládání s nimi může pozitivně i negativně ovlivňovat základní složky životního prostředí. Při skládkování těchto odpadů se uvolňují skládkové plyny, především metan, stupňující antropogenní vlivy na skleníkový efekt, který dle součastných poznatků vědy může být významnou příčinou globálního oteplování a sním souvisejícím nástupem nevratných klimatických změn. Převážná část těchto odpadů je předurčena k materiálovému využití. Obsahují rostlinné živiny a organickou hmotu, kterou je možno stabilizovat a výhodně uvádět do přírodního koloběhu jako organickou hmotu. V mé práci se zabývám množstvím vyrostlé travní biomasy na zvolené lokalitě v mém bydlišti. Na lokalitě panovaly klimatické podmínky typické pro danou oblast. 8

9 2 CÍL PRÁCE Tato práce má za cíl zhodnotit množství vyrostlé travní biomasy na určité lokalitě při daných klimatických a geologických podmínkách. V závěru práce návrh množství či objem kompostéru na danou lokalitu pro produkční kompostování. zhodnotit stávající systémy kompostování travní biomasy a kde jdou popsány veškeré podmínky pro kompostování konkrétně travní biomasy. 9

10 3 VYMEZENÍ POJMŮ 3.1 Biologicky rozložitelný odpad Za biologicky rozložitelný odpad je považován jakýkoli odpad, který je schopen anaerobního nebo aerobního rozkladu mikroorganismy (např. papír, odpad ze zeleně, potraviny). Pojem užíván ve zjednodušené podobě,,bioodpad ( Kotoulová, 2001) 3.2 Kompost Kompost je stabilizovaná, nepáchnoucí, hnědá až černá homogenní hmota, drobkovité až hrudkovité struktury, vzniká aerobním biologickým zráním rozložitelných odpadů, bohatá na rostlinné látky a humusové živiny. 3.3 Kompostování Z technologií nabízejících zpracování BRO se kompostování řadí mezi tu nejlevnější a nejjednodušší. Jedná se o biotechnologický proces využívající biochemickou aktivitu mikroorganismů. Jednou z nejdůležitějších podmínek k efektivnímu a rychlému procesu kompostování je řízený přívod kyslíku (vzduchu). Účelem kompostování není úplná biodegradace, ale pouze biologická degradace (Beňo, 2011). 10

11 4 PŘEHLED NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH NOREM 4.1 Legislativa v ČR zabývající se kompostováním Základní technické předpisy a právní normy zabývající se nakládáním se zbytkovými materiály organického původu mají za cíl: nakládání s těmito materiály musí být bezpečné z hlediska ochrany životního prostředí a zdraví občanů, produkt musí být zdravotně nezávadný, s ohledem na členství v EU musí splňovat požadavky EU ve formě nařízení, směrnic a norem, umožnit správní respektive samosprávním orgánům kontolu a nejnutnější evidenci. Nejčastější způsoby zpracování a využití biodegradabilních zbytkových materiálů a odpadů organického původu jsou aerobní respektive anaerobní fermentace těchto materiálů. Výsledkem tohoto zpracování je organické nebo organominerální hnojivo, v případě anaerobní fermentace ještě doplňkový zdroj energie bioplyn. Z ekonomických důvodů bývá dávána přednost aerobní fermentaci biologicky rozložitelných materiálů tj. výrobě kompostů. Producenti kompostů se mohou rozdělit do tří skupin: výrobce hobby kompostů, jsou jimi fyzické osoby, které tímto způsobem nepodnikají (neuvádějí produkt na trh), faremní a komunitní výrobce kompostů (mohou, ale nemusí uvádět produkt na trh), výrobce průmyslových kompostů (podnikatelské subjekty uvádějící produkt na trh). Produkce kompostů je řízena dvěma základními zákonnými normami: zákonem o hnojivech č. 156/1998 Sb. ve znění zákona č. 308/2000 Sb., zákonem o odpadech č. 185/2001 Sb. 11

12 Na ně navazující prováděcí vyhlášky Ministerstva zemědělství (dále jen MZe), Ministerstva životního prostředí (dále jen MŽP) vyhláška MZe č. 474/2000 Sb. Na ně navazují prováděcí vyhlášky vyhláška MZe č. 474/2000 Sb. o stanovení požadavků na hnojiva, vyhláška MZe č. 475/2000 Sb., kterou se mění vyhl. MZe č. 273/1998 Sb. o odběrech a chemických odběrech vzorků hnojiv, vyhláška MZe č.476/2000 Sb., kterou se mění vyhl. MZe č. 274/1998 Sb. o skládkování a způsobu používání hnojiv ve znění vyhl. MZe č. 473/2002 Sb. vyhláška MZe č. 477/2000 Sb., kterou se mění vyhl. MZe č. 275/1998 Sb. o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování pdních vlastností lesních pozemků. Prováděcí vyhlášky MŽP vyhláška MŽP a MZ č. 376/2001 Sb. o hodnocení nebezpečných vlastností odpadů, vyhláška MŽP č. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů, vyhláška MŽP č. 382/2001 Sb. o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě, vyhláška MŽP č. 383/2001 Sb. o podrobnostech nakládání s odpady, vyhláška MŽP č. 384/1001 Sb. o nakládání s PCB. Kompost ve smyslu zákona o hnojivech je považován za hnojivo se všemi právními důsledky, a to i tehdy, když jeho majoritní složkou je statkové hnojivo. Výroba kompostu se zákonem o hnojivech řídí v případě, kdy je kompost vyráběn a uváděn na trh. To znamená, že se v plné míře vztahuje na výrobu a distribuci průmyslového kompostu a v některých případech i faremních a komunitních kompostů, pokud jsou uváděny na trh. Režimem zákona o odpadech se musí řídit všichni výrobci kompostů, pokud alespoň jedna složka vyráběného kompostu je deklarována vlastníkem jako odpad. Zvlášť přísný režim platí pro zpracování nebezpečných odpadů. Pro podnikání v oblasti kompostování zbytkové biomasy a odpadů je třeba vlastnit: 12

13 1. živnostenský list pro nakládání s odpady (s výjimkou nebezpečných odpadů) z oboru volných živností, 2. živnostenský list pro nákup a prodej hnojiv, kompostů, 3. živnostenský list pro nakládání s nebezpečnými odpady z oboru živností vázaných. Živnostenský zákon č. 455/1991 Sb. je jedním z mnoha dalších složkových zákonů, které mohou mít selektivně podle konkrétních podmínek vliv na výrobu, nakládání a obchod s komposty. Z dalších složkových zákonů a předpisů si připomeňme: Zákon č. 50/1976 Sb. Stavební zákon v posledním znění. Zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší doplněný prováděcí vyhláškou č. 356/2002 Sb., kterou se stanoví seznam znečišťujících látek, emisní limity a zjišťování přípustné míry obtěžování zápachem, dále doplněný Nařízením vlády č. 353/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky pro provozování ostatních stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší. Zákon č. 254/2001 Sb. o vodách. Nařízení vlády č. 103/2003 Sb. o stanovení zranitelných oblastí a o používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření v těchto oblastech. ČSN Průmyslové komposty. Zákon č. 334/1992 Sb. o ochraně zemědělského půdního fondu. Zákon č. 100/2001 Sb. o posuzování vlivů na životní prostředí. Zákon č. 477/2001 Sb. o obalech. Zákon č. 166/1999 Sb. o veterinární péči. Zákon č. 157/1998 Sb. o chemických přípravcích a o změně některých zákonů ve znění pozdějších předpisů. Zákon č. 78/2004 Sb. o nakládání s GMO a genetickými produkty. Zákon č. 242/2000 Sb. o ekologickém zemědělství. Zákon č. 71/1967 Sb. o správním řízení. Zákon č. 17/1992 Sb. o životním prostředí. Zákon č. 258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví v posledním znění (+ Nařízení vlády č. 178/2001 Sb.). 13

14 Zákon č. 114/1992 Sb. o ochraně přírody a krajiny. Zákon č. 76/2002 Sb. o integrované prevenci a omezování znečištění. Nařízení EP a Rady (ES) č. 1774/2002, kterým se stanoví hygienická pravidla týkající se vedlejších živočišných produktů, které nejsou určeny k lidské spotřebě. Z uvedeného neúplného výčtu právních norem vyplývá o jak právně a technicky složitou záležitost se může při provozu kompostárny jednat. Ve skutečnosti v případě výroby hobby kompostů je třeba dodržovat obecně závazné složkové zákony o ochraně ovzduší, vody a půdy. U kompostů faremních, případně komunitních, zvláště bude-li s nimi obchodováno, je žádoucí zjistit předem stanovisko stavebního úřadu, vodohospodářského orgánu a orgánu ochrany životního prostředí, v případě uvádění kompostu na trh zajistit jeho registraci, kterou provádí ÚKZÚZ. Při výrobě průmyslových kompostů je třeba respektovat právní a technické normy v plném rozsahu. Významným dokumentem nezbytným pro vydání stavebního povolení kompostárny je Pro vozní řád kompostárny a na něj navazující Provozní deník kompostárny (dle přílohy č. 1 vyhlášky č. 383/2001 Sb. o podrobnostech nakládání s odpady). Náš právní systém týkající se kompostování zatím neuznává pravidlo, že z nezávadných složek se dá stanoveným postupem vyrobit zase jen nezávadný kompost ( 14

15 5 METODY A TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ BIOMASY 5.1 Kompostování Soubor biologických a biochemických přeměn kompostovaného materiálu probíhá ve třech fázích. Důležitým faktorem v každé z fází je rozdílnost teplot První fáze mineralizace Hlavním znakem mineralizace je rychlý nárůst teploty (uvnitř kompostu až 60 C), který je následován rychlým poklesem teplot. Mikroflóra rozkládá (mineralizuje) organické látky (bílkoviny, cukry, mastné kyseliny, aminokyseliny). Rozklad těchto látek má za následek uvolňování energie a dochází k postupnému růstu teplot. Rychlost zvyšování teplot je závislá na aktivitě organismů (Zemánek, 2001). Nejprve jsou rozkládány složité organické sloučeniny na jednodušší sloučeniny. Odbourávají se cukry, škroby a bílkoviny, dále pak celulóza, některé lipidy a zbytek dřevní hmoty. Při těchto rozkladech je znatelná velká spotřeba kyslíku a vzniká voda, CO 2 a další látky (Filip, 2002). Při nadbytku dusíku v kompostovací směsi vzniká amoniak. Organické kyseliny nejsou mikroorganismy odbourávány, vzrůstá jejich zastoupení a dochází ke snižování ph. V rozmezí teplot C dosahují své největší aktivity mezofilní mikrobi, kteří snadno rozkládají snadno odbouratelný organický materiál. Při zvýšení teploty jejich činností na 45 C začínají pracovat termofilní mikroorganismy, které zvyšují teplotu až na 80 C. U tak vysokých teplot, nejvíce působí tyčinkové bakterie. obr. 1. Teploty v jednotlivých vrstvách kompostovací zakládky. (Zemánek, 2001) 15

16 Teploty vyšší než 70 C jsou už nežádoucí. U tak vysokých teplot hynou vhodné organismy a prodlužuje se doba zrání kompostu. Značná část tvorby humusu je přiřezována termofilním bakteriím. Sedání, hutnění materiálu a odpařování vody má za následek pokles objemu materiálu. Na celkovém poklesu hmotnosti se podílí i produkce CO 2 a dalších plynů. Konečná ztráta dosahuje až 30 % z původního množství. Kompost v této fázi nevykazuje vlastnosti humusu a není možné ho zapravovat do půdy. Velmi podstatná v této fázi je hygienizace. Teplota znemožňuje klíčivosti semen a ničí patogenní a hnilobné bakterie. Nemění se jeho pach ani jeho vzhled (Zemánek, 2001) Druhá fáze přeměnná Tato část zrání kompostu se vyznačuje postupným snížením teploty až na 25 C, kdy jdou termofilní bakterie nahrazeny jinou skupinou mikroorganismů. Fáze činnosti mikrobů se střídá s fází jejich útlumu. Špatně dostupné složky rozkládají aktinomycety. Z organických látek vznikají humusové složky, které se váží na jílové částice, a vzniká stabilní forma odolná mikrobiálnímu rozkladu. Kompostovací materiál ztrácí svou původní strukturu, vzhled, a pach se ztrácí. Barva se mění na hnědou a jednotlivé částice se viditelně rozpadají. Dále je odbouráno dalších 10 % směsi. Výluhy kompostu jsou hygienicky nezávadné a ztrácí se jeho fytotoxicita. Na konci přeměnné fáze lze kompost použít jako hnojivo (Zemánek, 2001) Třetí fáze syntéza (dozrávání kompostu) Dochází ke stabilizaci organických humusových látek, nedochází k zahřívání a kompost je zcela bez zápachu a homogenní (Filip, 2002). V kompostu se vyskytují kokovité bakterie jako představitelé původní mikroflóry, malí živočichové, roztoči, žížaly, hmyz a další organismy. Celkový úbytek hmotnosti od zahájení kompostování dosahuje až 40 %, úbytek objemu je ještě větší z důvodu zhutňování materiálu. Při prvotní měrné hmotnosti komposovaného materiálu kg.m -3, je měrná hmotnost zralého kompostu v závislosti na použité technologii kolem 700 kg.m -3, u kompostů s vyšším procentuálním zastoupením zeminy to může být 800 až 1100 kg.m -3 (Zemánek, 2001). 16

17 obr. 2. Teplotní vývoj v kompostovné hmotě (Hejátková, 2007) Průběh kompostování lze ovlivnit přidáním různých surovin: speciální kmeny mikroorganismů, rozkládající těžko rozložitelné složky kompostu (lignin, celulóza), např. při kompostování s větším podílem odpadů a druhotných surovin z lesnictví (piliny, hobliny, kůra, dřevní štěpky), aplikují se různé druhy dřevokazných hub, speciální kmeny mikroorganismů, rozkládající organické látky za vysokých teplot (termofilní bakterie), při hygienicky závadných vstupních surovinách (odpady ze živočišné výroby, jatek za vysokých teplot se musí likvidovat jejich patogenní potenciál), enzymatické přísady, odstraňující ropné sloučeniny v použitých surovinách, např. při kompostování zeminy kontaminované ropnými produkty po haváriích ropovodů cisteren apod. (Filip, 2002). 17

18 5.2 Kompostování travní biomasy Kompostování je aerobní proces zhodnocení organických odpadů. Mluvíme o biotechnologickém procesu, který je založený na schopnosti mikroorganizmů a bezobratlých organismů přeměňovat složitější organické látky na jednodušší, formou rozmělňování, humifikace a mineralizace. Výsledným produktem je směs rostlinných zbytků v různém stupni humifikace a mineralizace nazývaným kompost. Technologie procesu kompostování urychluje a napodobuje přeměny organických látek na základě biochemických procesů a upravuje podmínky pro činnost zúčastněných organismů. Záměrem kompostování biomasy je: 1. Příprava kvalitního organického hnojiva jakožto kompostu s živinami lehce dostupnými a využitelnými rostlinami a humusových látek, které blahodárně ovlivní biologický a fyzikálně-chemický stav půdy. 2. Zmenšení hmotnosti a objemu organické hmoty, snížení obsahu vody. 3. Snížení množství patogenních mikroorganizmů, parazitů a jejich následné negativní činnosti. Zmenšení příměsí semen plevelů v kompostovaném materiálu. Zjednodušeně by se dalo celý proces vyjádřit jednoduchou obecnou rovnicí. Kdy na levé straně budou organické látky, kyslík a mikroorganismy. Na pravé a zároveň výsledné straně bude hlavní složka, tj. kompost plus oxid uhličitý, voda a teplo. organické látky + O 2 + mikroorganismy kompost + CO 2 + H 2 O + teplo Obecně je u všech reakcí její nejdůležitější vlastností rychlost reakce a rozsah přeměny reagujících složek. Rozsah reakce určuje hloubku rozkladu organických surovin. Rychlost rozkladu je dána reakční rychlostí teoretické rovnice. Důležitý je co nejlepší průběh rozkladných reakcí. Pro hladký průběh těchto reakcí je nutno splnit několik technologických podmínek. Nejdůležitějšími technologickými faktory, které mají vliv na výslednou kvalitu kompostu, jsou: 18

19 zvolená technologie kompostování, receptura zakládky, příprava surovin před založením kompostu a jejich skladování, fyzikální, chemické a mikrobiologické vlastnosti kompostování surovin, monitorování průběhu komponovacího procesu, doba kompostování, konečná zralost a stabilita kompostu Technologie kompostování Všechny technologie kompostování si jsou velice podobné a jejich průběh se prakticky moc neliší. Z pohledu dějů probíhajících v procesu kompostování nezáleží na tom, zda je kompostování prováděno na urovnávaných hromadách s ovlivňováním komponovacích podmínek, ve specializovaných komponovacích zařízeníchbioreaktorech, vacích, nebo bez jakéhokoliv řízení na volné ploše v hromadách. Z velké části se bude lišit jen intenzita probíhajících dějů. Způsoby kompostování se z technologického hlediska rozdělují: kompostování v plošných hromadách kompostování v pásových hromadách, kompostování ve vacích (Ag Bag kompostování), vermikompostování, intenzivní kompostovací technologie: a) kompostování v boxech nebo žlabech, b) kompostování v biofermentorech (bioreaktorech). Velikost hromady Nejdůležitější pro velikost hromady je poměr mezi povrchem hromady a jejím objemem. Pro proces aerobního rozkladu by měl poměr být v rozmezí 1 2 m 2 povrchu na 1 m 3 objemu hromady. Nároky dané na plochu a objem zaručují správnou difuzi plynu tedy prostupnost vzdušného kyslíku do hromady bez další mechanické manipulace s kompostovacím materiálem. 19

20 Pro využívání prostupnosti vzdušného kyslíku v praxi se musí zajistit správná konzistence zpracovávaných surovin, která difuzi umožňuje. Nadměrně soudržné suroviny difuzi z velké části snižují Fyzikální, chemické a mikrobiologické vlastnosti kompostovaných surovin Při kompostování je kladen velký nárok na kvalitu výsledného produktu, na výrobní technologie i na životní prostředí. Pro správné plnění daných požadavků mají vliv fyzikální, chemické a mikrobiologické vlastnosti kompostovaných surovin. K zvolení vhodné technologie zpracování surovin je zapotřebí znát dané vlastnosti. Kompostování není jediný způsob, jakým lze biologicky rozložitelné suroviny zpracovávat. Z tohoto důvodu je brán velký důraz na vlastnosti biologicky rozložitelných surovin a určení jejich skladby založení a správný průběh komponovacího procesu. Výčet vlastností, o kterých víme, že ovlivňují kompostování v jeho průběhu i jeho zakládání: vlhkost, hodnota ph, teplota, obsah živin a poměr C:N, obsah kyslíku, mikrobiální aktivita, pórovitost, zrnitost a velikost částic. Vybrané vlastnosti je nutné pozorovat i v průběhu kompostování (Plíva, 2006) Vlhkost Voda je potřebná pro životní procesy mikroorganismů v kompostu. Transport živin probíhá pomocí vody a umožňuje pohyb mikroorganismů. Její funkce spočívá v zprostředkování chemické reakce. Mikrobiální aktivita a biologická oxidace organického materiálu je na vlhkosti přímo závislá. Vypařováním dochází k snížení obsahu vody. Za pomoci mikrobiální aktivity se uvolní množství vody, které je větší, než ztráty vody odpařováním. Optimální vlhkost kompostu je v rozmezí 50 až 60 %. 20

21 Při vyšší vlhkosti než 60 %, dochází k ucpávání pórů vodou a vytváří se tím anaerobní prostředí. V opačném případě, kdy vlhkost klesne pod hranici 40 %, dojde ke zpomalení mikrobiální aktivity. Oba dva tyto případy jsou nežádoucí. S vlhkostí kompostu je úzce spojené množství dodávaného vzduchu. Při velkém množství dodávaného vzduchu jsou ztráty vody největší. Naopak při dodání malého množství vzduchu ztráty vlhkosti výrazně klesnou a jsou téměř stálé. Dalším faktorem mající vliv na vlhkost kompostové zakládky je složení kompostovaných surovin. Nejvýznamnějším činitelem je pórovitost daných složek. K dosažení optimální vlhkosti musí být v 70 % pórovitosti čerstvého kompostu obsažena voda. Tato vysoká vlhkost má za následek odlišnost optimální vlhkosti z hlediska surovinového složení kompostu. Např. komposty pocházející ze stromové kůry a dřevních odpadů s obsahem organických látek % v sušině potřebují 60 až 70 % vlhkost. Komposty ze zemědělských odpadů obsahující % organických látek v sušině by měli splňovat % vlhkost. Nakonec zemité komposty s nejnižším obsahem organických látek, a to do 20 % v sušině by měli mít také nejnižší vlhkost mezi %. Vlhkost je dále ovlivnitelná i zvolenou technologií kompostování. K tomu dochází u technologií s nuceným provzdušňování. Dochází k enormnímu vysušení a zpomalení biologických pochodů Hodnota ph Hodnota ph ovlivňuje celý průběh anaerobního zpracování organických odpadů. Bakterie přítomné při melanogenezi a hydrolýze vykazují největší činnost při ph blízké neutrálním hodnotám v rozmezí 6,5-8. K hynutí většiny mikroorganismů dochází při snížení ph pod 6, následuje odumírání převážně bakterií, důsledkem toho dochází ke zpomalování procesu rozkladu organických látek. Při vzestupu ph nad 8,5 probíhá přeměna dusíkatých sloučenin na amoniak, který se vytrácí z kompostu jako plyn, čímž se zvyšují ztráty dusíku. Během kompostování není hodnota ph vždy stejná. Na začátku je ph doprovázeno nízkými teplotami a jeho hodnota se pohybuje kolem 5, tak nízké ph je způsobeno tvorbou organických kyselin. Dominantními organismy v této fázi jsou plísně a houby, které jsou tolerantní vůči kyselému prostředí. Následně mikroorganismy rozkládají kyseliny, výsledkem toho je změna ph k neutrálním hodnotám nebo 21

22 až k hodnotám okolo 8,5. Ve fázi přechodu ph do neutrálního či mírně zásaditého hlavní rozkladné procesy organických látek připadají na bakterie Teplota Teplota je jednou z nejdůležitějších vlastností ovlivňující průběh kompostování. Je hlavní funkcí a lze z teplotního průběhu určit dobu zralosti kompostu. Teplotní průběh je možné rozdělit do dvou hlavních fází. V rozmezí teplot +10 C až +40 C probíhá fáze mezofilní. Druhou fázi, fázi termofilní, doprovázejí vyšší teploty nad 40 C. Po průběhu obou fází přichází pokles teploty. V případě zralého kompostu se teplota srovná s teplotou okolního prostředí. Výše teploty je především dána aktivitou přítomných mikroorganismů. Neklesne-li teplota kompostu na teplotu okolního prostředí, značí to, že mikroorganismy jsou stále aktivní a kompost nelze považovat za vyzrálý, neobsahuje dostatečné množství organických látek. Výše optimální teploty udává dvě důležitá hlediska. Prvním hlediskem je optimální teplota pro rozklad organických látek a druhým, stejně tak důležitým hlediskem, je teplota potřebná k likvidaci lidských, živočišných a rostlinných patogenních mikroorganismů, semen plevelů a případně larev much. Nejlepší teplota pro rozklad organických látek je dána druhem surovin, různorodé organismy se rozkládají při různých teplotách. Optimální rozmezí teplot je od +50 C do +60 C, v některých případech je teplotní optimum už od +45 C až do +65 C. Pro zneškodnění semen plevelů je zapotřebí dosažení teploty 63 C. Pro odstranění většiny živočišných, rostlinných i lidských patogenů, je zapotřebí dosáhnout teploty 55 C. Mimo výše dosažené teploty je zapotřebí zohlednit dobu, po kterou se udrží v průběhu kompostování (Plíva, 2006) Obsah živin a poměr C:N Pro mikroorganismy obsažené v kompostu jsou nejzákladnější živiny uhlík (C), dusík (N), draslík (K) a fosfor (P). Výslednou kvalitu kompostu nejvíce ovlivňují prvky patřící k základním živinám pro rostliny. Jsou to, draslík, fosfor a dusík. Draslík spolu s fosforem jsou důležití při rozmnožování buněk a při látkové výměně. Pro zabezpečení metabolické činnosti mikroorganismů je minimální hodnota fosforu ve výši 0,2 % P 2 O 5 v sušině. Důležitým zdrojem organické hmoty pro mikroorganismy je uhlík, který spolu 22

23 s dusíkem umožňuje syntetizovat proteiny a podílí se na stavbě buněk a jejich reprodukci. Pro dobrou asimilaci všech živin potřebují také mikroorganismy žijící v kompostu určité stopové prvky. Nejdůležitější z nich jsou bór (B), vápník (Ca), kobalt (Co), měď (Cu), železo (Fe), hořčík (Mg), mangan (Mn), molybden (Mo), selen (Se), sodík (Na) a zinek (Zn). Pro správný průběh kompostování jsou důležité všechny zmíněné stopové prvky. Dusík a uhlík se však řadí mezi živiny, které ovlivní kvalitu výsledného kompostu nejvíce. Nejdůležitější kritériem je jejich vzájemný poměr, tvz. poměr C:N. Celkový obsah uhlíku není tak důležitý. Důležitější jsou formy uhlíku, které jsou přístupné pro mikroorganismy. Pro buněčnou stavbu mikroorganismů slouží uhlík z rozložených živočišných a rostlinných zbytků. V průběhu mikrobiálního růstu je zapotřebí 25 až 30 jednotek uhlíku na jednotku dusíku. Pří aktivitě mikrobů se oxid uhličitý (CO 2 ) uvolňuje do atmosféry. Snížením činnosti mikrobů se snižuje i množství uvolněného CO 2, což zapříčiňuje doba zrání kompostu. S uvolňováním CO 2 jsou spjaty i jiné faktory. Pokles teplot koresponduje s poklesem množství uvolňovaného CO 2 do atmosféry. Naopak maximální uvolňování CO 2 je přímo závislé s maximálními teplotami, dosaženými v průběhu kompostování. Množství CO 2, které je uvolňováno závisí na poměru mezi uhlíkem a dusíkem. Obecně je známo, že čím je poměr C:N zpracovaných surovin vyšší, tím je uvolňování CO 2 nižší, protože se organické suroviny s menším poměrem C:N snadnějšímu rozkládají, má to za důsledek větší uvolňování uhlíku. Takto emitovaný uhlík ve formě plynu, může z části unikat do atmosféry. Dusík je stejně tak důležitý pro mikroorganismy jako uhlík. Dusík organismy potřebují k syntéze bílkovin. Bakterie obsahují od 7 % až do 11 % dusíku v sušině. Houby ho obsahují méně od 4 % do 6 %. V praxi se zjistilo, že obsah uhlíku je zastoupen zhruba polovinou obsahu organické hmoty (spalitelných látek). Kompostovaný materiál s poměrem C:N užším než 10:1 jsou mikrobiologicky dobře využitelné a rozkládají se velmi rychle. Při malém poměru C:N dochází k uvolňování dusíku ve formě amoniaku, což platí převážně u zásaditého ph. Při kompostování materiálu s malým poměrem C:N, 9:1 až 12:1 se ztráty pohybují v rozmezí %. 23

24 Oproti tomu suroviny se širokým poměrem C:N nad 50:1 se rozkládají hodně pomalu. Pokud dojde k poměru C:N většímu než je 50:1, bude kompostování zpomalováno z důvodu nadměrně rychlého růstu buněk a odčerpávání přístupného dusíku. Tohle celé v závěru vede k jejich uhynutí. Buňky svým úhynem v sobě uvolňují akumulovaný dusík, čímž se stává dostupným pro živé buňky. Při anaerobních podmínkách, které panují v kompostu, také dochází k uvolňování amoniaku do atmosféry. Ztráty dusíku jsou pozitivním jevem, neboť snižují hnojivé účinky kompostu. Mikroorganismy optimálně využívají uhlík a dusík při jejich poměru C:N (25-30):1 (Plíva, 2006) Obsah kyslíku Dodání vzduchu do kompostovaných surovin je velice důležitý. Obsah kyslíku je důležitý z třech pohledů. V první řadě je důležitá dodávka kyslíku za účelem vytvoření aerobního prostředí kompostu, která má za následek mikrobiální aktivitu. Dalším hlediskem je provzdušňování kompostu, jehož cílem je snižování vlhkosti. Při zpracování vlhkých surovin je to velmi důležité, neboť ohřátý vzduch v kompostu přispívá k vypařování. Na závěr, je důležitý přísun vzduchu pro řízení teplot v průběhu kompostování. Jsou-li velmi vysoké teploty po dlouhou dobu, způsobuje to negativní vliv na činnost a život mikroorganismů a dále na rozklad kompostované biomasy. Zajištění dostatečné dodávky vzduchu do kompostu lze zařídit více způsoby, lišícími se od výrobní technologie kompostu. Nejčastější používanou metodou je pravidelné překopávání vhodným překopávačem (procesem překopávání kompostu se množství vzdušného kyslíku v hromadě i více než zdvojnásobí). Dále se používá distribuce vzchodu pomocí ventilátoru. Obsah kyslíku ve vzdušných pórech zrajícího kompostu má svou hranici 6 % pod, kterou by neměl klesnout. Na závěr je vidno, že nedostatek vzduchu vede k tvorbě anaerobního prostřed, kde vzniká metan, organické kyseliny, sirovodík a další nechtěné látky. Tyto látky v závěru způsobují problémy s hygienou kompostu a silným zápachem (Hejatková, 2007). 24

25 Mikrobiální aktivita Hlavní podíl v mikrobiálním společenstvu v kompostovaných surovinách tvoří bakterie a nižší houby. Jejich hlavním cílem je podílet se na rozkladu organických látek. Činnost organismů a jejich aktivita je přímo ovlivňována fyzikálními a chemickými faktory. K dosažení vysokého biologického rozkladu činností organismů, je zapotřebí optimalizovat tyto podmínky, tak aby co nejlépe vyhovovaly rozkladné činnosti přítomnému mikrobiálnímu společenstvu Pórovitost, zrnitost a velikost částic Struktura a pórovitost jsou přímo spjaté s fyzikálními vlastnostmi surovin, kterými jsou velikost částic, konzistence a tvar. Proces kompostování mohou ovlivňovat tím, že určují množství vzduchu v hromadě. Struktura a pórovitost je přímo ovlivněna volbou surovin pro kompostování, velikostí jednotlivých částí a promícháním substrátu. Pórovitost je poměr objemu dutin k celkovému objemu kompostované hmoty. Zvyšování pórovitosti v hromadě zapříčiňují větší a homogenní částice. Pevnost neboli odolnosti vůči zhutnění je dána strukturou. Při zabraňování snižování pórovitosti ve vlhkém prostředí kompostované zakládky nám vypovídá dobrá struktura. V porovnání s objemem mají větší povrchovou plochu menší částice, z toho důvodu je u nich činnost organismů mnohem větší a rozklad a celé kompostování je rychlejší. Menší částice vznikly z lépe homogenizovaných vstupních surovin a zvyšují izolační schopnost hromady. Nejlepších výsledků je dosaženo při kompostování surovin s průměrnou velikostí částic v rozmezí mm (Plíva, 2006) Příprava surovin před založením kompostu a jejich skladování Pro založení kompostu podle optimální surovinové skladby je zapotřebí splnit minimálně základní požadavky pro kompostování. Musí se dbát na správnou přípravu surovin určených pro kompostování, dále i jejich vhodného uskladnění před následným založením do kompostovacích hromad Zrnitost a homogenita substrátu Pro správné nastartování komponovacího procesu musí na sebe jednotlivé suroviny působit co nejúčinněji. U správně rozdrcených a rozmělněných surovin 25

26 dochází k zvětšení oxidační a výstupní plochy pro mikroorganismy. Rozkladné procesy díky tomu probíhají rychleji. Správné rozpracování vstupních surovin tvoří vysoké energetické a u větších kompostáren i investiční nároky na používaná zařízení jako štěpkovače a drtiče. Zrnitost neboli největší rozměr částic, by neměla být větší jak 50mm. Je třeba, aby struktura zrajícího kompostu dovolila výměnu plynů s okolím, tak aby v hromadě byl dostatek kyslíku. Vzniklá surovinová směs, tvořící hromadu, musí být kyprá, porézní a nesmí být převlhčená. Vhodná zrnitost a s tím spojená snadnější homogenizace se vyvíjí hlavně u surovin, které se oproti ostatním složkám rozkládají pomalu. Z oblasti zahradnických odpadů to je například stromová kůra, dřevní štěpka, apod. Přidají-li se ve formě hoblin, procházejí kompostováním bez výraznějších změn. Naopak v podobě jemných pilin, jsou přijatelnou složkou kompostu, která se přímo zúčastní kompostovacího procesu. Velmi jemné složky vytváří kompaktní, pro vzduch těžko prostupnou strukturu, která zabraňuje přirozenému růstu mikroorganismů. Pro upravení konzistence je v tomto případě nejvhodnější drcená sláma (Plíva, 2006) Způsob skladování surovin Zásady pro vhodné skladování surovin, vymezených pro zakládání kompostu: zajištění odděleného skladování surovin podle druhu pro správné namíchání z hlediska poměru C:N skladování surovin s vlhkostí do 40 % evidence vstupních surovin ve smyslu zákona 185/2001 Sb. o odpadech suroviny s vlhkostí nad 40 % a úzkým poměrem C:N, nejlépe neskladovat vůbec, ale co nejdříve založit do kompostu (Plíva, 2006) Humus Různé druhy humusu vznikají při humifikaci a souběžné částečné mineralizaci organické hmoty a za spoluúčasti mikroorganismů v půdě. Při humifikaci dochází k vytváření nových složitějších organických látek s celou řadou speciálních vlastností, které jsou důležité pro výživu rostlin i úrodnost půdy. Na humifikované látky připadá % z celkového zastoupení organických látek. Vzniklé látky jsou schopné reagovat i s jílovými minerály a mohou se formovat do organominerálních komplexů, 26

27 jež jsou základem tvorby droptovité struktury a souběžného udržení půdního sorpčního komplexu. K udržení správné skladby půdního sorpčního komplexu je zapotřebí pozitivně ovlivňovat chemické, fyzikální a biologické vlastnosti prostředí pro růst rostlin a teplotní podmínky v půdě. Humifikované organické látky v půdě dokážou bránit některým toxickým látkám negativním vlivům na vývoj rostlin a zabraňují vstřebávání fosforečných sloučenin z půdního roztoku. Dále jsou schopny napomáhat půdě v poutání vody a účastnit se tvorby voděodolných půdních agregátů, a nastolit nejpříhodnější poměr mezi kapalnou a plynou fází půdy. Rostlinám dodávají energii nutnou k metabolickým dějům probíhajících v rostlinách formou půdních roztoků (Vrba, 2006 a). Rozdělení humusových látek dle složení: huminové kyseliny, fulvokyseliny, huminy Huminové kyseliny Patří mezi nejkvalitnější složku humusových látek. Spolu s vápníkem a hořčíkem tvoří ve vodě nerozpustné látky (humáty) vápenaté nebo hořečnaté, které ovlivňují příznivě technologické vlastnosti všech druhů půd (zlepšují drobivost a zpracovatelnost těžkých půd a zvyšují soudržnost lehkých půd). Váží na sebe také řadu těžkých kovů (např. Cd, Pb, Zn, Hg,) z kterých vznikají těžce rozpustné sloučeniny a ty dále omezují jejich pohyb v půdě a příjem rostlinou. Základní složení huminových kyselin je známo, že obsahují ve své molekule uhlík, dusík a kyslík, aj. Obsah uhlíku je %, kyslíku %, dusíku 3 5 %, vodíku 2,5 5 %. Huminové kyseliny jsou částice velké asi 6 8 nanometrů, kulovitého tvaru a jejich roztoky mají vzhledem k velikosti částic koloidní povahu. Ve vodě jsou huminové kyseliny nerozpustné, ale některé jejich soli, se charakterizují velkou rozpustností. Důležitou schopností humnových látek je vytváření tzv. organominerálních komplexů, které vznikají, jestliže molekuly humnových kyselin se v půdě spojí různými vazbami s jílovými minerály. Existují šedé a hnědé huminové kyseliny. Hnědé huminové kyseliny nejsou moc příznivé, jelikož vytváří kyselý, nenasycený humus. Naopak šedé kyseliny jsou celkově 27

28 příznivější, protože mají silnou schopnost sorpce a vytvářejí neutrální nasycený komplex Fulvokyseliny Oproti humínovým kyselinám obsahují méně uhlíku (pod 50 %) a dusíku (méně než 3 %) a mají menší molekulu než huminové kyseliny. Jsou rozpustné ve vodě a v kyselinách, to značí velkou pohyblivost v půdě. Jejich vápenaté, hořečnaté soli a také soli Cd, Pb, Zn, jsou rozpustné ve vodě. S hydroxidem železitým a hlinitým vytvářejí fulvokyseliny (rozpustné komplexní sloučeniny). Tato jejich vlastnost je významná pro pohyb minerálních látek v půdě. Zvýšený obsah fulvokyselin v půdě (typické pro kyselejší půdy) má za následek zpřístupnění zmíněných prvků do přijatelných forem por rostliny Huminy Jsou to vlastně huminové kyseliny pevně vázané na minerální podíl půdy, zejména na jílové minerály určitého tipu (montmorillonity), vysvětluje to jejich velkou odolnost vůči zásadám, kyselinám a mikroorganismům. Z chemického hlediska to jsou různorodé látky, hojné na minerální složky. V půdě se postupně přeměňují na často se vyskytující soubory značně odolné různorodým činitelům (humusové uhlí) (Vrba, 2006 b). 28

29 5.3 Typy kompostáren pro kompostování travní hmoty Pro kompostování travní hmoty z údržby travních porostů je možné využívat technologii řízeného kompostování v pásových hromadách. U tohoto typu kompostování je důležité vyloučit negativní ovlivňování jednotlivých složek životního prostředí. Dosažení správného komponovacího procesu je podmíněno: ideální surovinná skladba kompostu, sledování podmínek procesu (teplo, stupeň provzdušnění, vlhkost), překrývání hromad kompostu plachtou, mechanizace důležitých operací v komponovacím procesu. Všechny zde uvedené varianty kompostování jsou ověřeny v provozní praxi a mohou být modelovými příklady pro zemědělské podniky a různé subjekty řešící problematiku smysluplného zpracování přebytečné travní hmoty z údržby TTP. Jsou zde uvedeny způsoby kompostování travní hmoty technologií řízeného kompostování v pásových hromadách. Technické vybavení kompostárny a surovinová skladba kompostu se může lišit lokálními podmínkami, strojním vybavením podniku a charakterem zpracovávaných složek Polní kompostárna Kompostovací plocha Vzniklá travní hmota je zároveň s ostatními surovinami zpracovávána v blízkosti vzniku na dočasně využívané zpevněné kompostovací ploše (obdoba polního hnojiště). Zpevněná plocha není vodohospodářsky zabezpečená, musí však respektovat znění vodního zákona na ochranu povrchových a podzemních vod. Druhým v praxi méně využívaným způsobem je kompostování na nezpevněném místě (louce, pozemku). Zpevněná plocha, komunikace, nebo jen polní cesta slouží pouze k přesunu mechanizace. 29

30 5.3.2 Stálá kompostárna na volné, zabezpečené ploše Kompostovací plocha Proces kompostování probíhá již na zpevněné, vodohospodářsky zabezpečené ploše. Na kompostovací ploše je možné spolu s travní hmotou zpracovávat např. nekvalitní seno, slámu stařinu, koňský hnůj, chlévskou mrvu, dřevní štěpku piliny atd. Dílčí členy jako piliny, dřevní štěpky nevyžadují dlouhodobé skladování a jsou dováženy při zakládání nových kompostů přímo. Koňský hnůj je v zimním období skladován mimo kompostárnu na zabezpečeném hnojišti. Komponenty na zakládku jsou přijímány podle produkce přebytečné travní hmoty. Termín zahájení kompostování je řízen dobou sklizně travní hmoty vznikající údržbou trvalých travních porostů, zejména pastvin Stálá kompostárna zastřešená Kompostovací plocha Travní hmota je kompostována v uzavřeném prostoru s celoročním provozem. Halu tvoří vodohospodářsky zabezpečená plocha což je betonová s upraveným spádem tak aby mezi jednotlivými hromadami nezůstávaly kompostovací šťávy, v případě jejich uvolnění. Prvotní surovinovou složkou kompostu je travní hmota v různé kvalitě a separovaná kejda skotu. Do zakládky kompostu lze doplnit slámu nebo kukuřičnou siláž a to pro vhodné vyvážení poměru C:N (Kollárová, Plíva, 2008). 5.4 Využití kompostu z travní hmoty Uvádění do oběhu Před uvedením konečného produktu do oběhu a jeho registrování je nezbytná jeho kontrola. Provádí ji Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský. Takto zkontrolovaný výrobek musí mít patřičný příbalový leták. Podle zákona č. 159/1998 Sb., o hnojivech v platném znění mohou dodavatelé, dovozci a vývozci uvádět do oběhu jen hnojiva, která jsou podle tohoto zákona registrována. Kompost se registruje jako netypové organické hnojivo faremní kompost, který se může uvádět do oběhu. Tímto se rozumí nabízení k prodeji, prodej a skladování za účelem prodeje. 30

31 5.4.2 Využití pro vlastní potřebu U kompostů využívaných pro vlastní potřebu, nebo využíván jako surovina pro další zpracování (výroba rekultivačních substrátů, kde kompost slouží jako základní surovina) nemusí být registrován (Hejátková, 2007). Využití kompostu ve výživě rostlin zahrnuje komplexní znalost jeho vlastností pro jeho aplikaci. Až po delším využívání kompostu, jako zdroje živin a organické hmoty v osevním postupu nastává v půdě k nové tvorbě humusu. Je důležité využívat všechny zdroje živin, které poskytují organická hnojiva. Aplikaci kompostu je vhodné doplňovat rychle působícími zdroji dusíku (kejda, zelené hnojivo, močůvka, případně i minerální dusík) pro zajištění poměru C:N 25-30:1 v půdě. Jde o systémové opatření v osevním postupu, kdy po přidání rychle rozpustných forem dusíku uvolní z půdy i z kompostu větší množství vázaného dusíku Účinnost Kompost má prokazatelný pozitivní vliv na půdu. Při jeho používání jak hnojivo, zvyšuje dlouhodobě obsah humusu v půdě a jeho stabilitu. Přidáváním kompostu do půdy se v ní zvyšuje obsah humusu a zvyšuje její stabilitu. Celkový obsah dusíku v lehce a rychle rozpustné formě se pohybuje od 3-8 %. Na humus je vázáno 90 % organického dusíku, který se pro rostliny musí přeměnit na využitelnou formu. Rostliny ve vegetačním období využívají dusík pozvolna. U správně založeného osevního postupu pak nehrozí riziko vyplavování dusíku do spodních vod. Kompost má celkově pozitivní vliv na kvalitu půdního sorpčního komplexu a tím zvyšuje aktivitu půdních organismů, zlepšuje fyzikální vlastnosti a schopnost zadržovat vodu v půdě. Trvalá péče o luční porosty zahrnuje mimo pravidelného odstraňování biomasy pastvou či kosením a schopnost zadržovat vodu v půdě (Kolárová, 2008) Kvalita kompostu Pro hodnocení kvality zralého kompostu slouží zákon č. 156/7998 Sb. o hnojivech, jeho vyhláška 474/2000 Sb. o stanovení požadavků na hnojiva, která vychází z normy ČSN /1991 (Tesařová, 2010). Dobře vyzrálý kompost má tmavě hnědou barvu, lesní vůni a původní struktura surovin je nepozorovatelná. 31

32 Ukazatele využívající se pro hodnocení kvality kompostu: hodnocení zralosti a stability kompostu, mikrobiologické hodnocení kompostu, test fytotoxicity, senzorické hodnocení kompostu, agrochemické hodnocení kompostu (Kollárová, 2008) Hodnocení zralosti a stability kompostu Stabilita se řadí mezi nejzákladnější charakteristiky kompostu. Norma pro hodnocení kompostu neuvádí hodnoty, kterých by měla dosahovat ani metody jakými by se měla měřit. Rozlišují se dva druhy stability kompostu. Dočasná, ta je způsobena nedostatkem vody v sušině a trvalá, kdy jsou biologicky lehce rozložitelné látky přeměňovány do podoby složitých komplexů humusových látek. V průběhu kompostování, se stabilita postupně zvyšuje až je stabilní. Zralé, neboli stabilní komposty se vykazují těmito vlastnostmi: pozvolna uvolňují živiny, díky tomu neztrácí svou účinnost i po více letech od aplikace do půdy, z důvodu obsahu humusových látek pozitivně působí na kvalitu půdy a obsah organické hmoty, mají schopnost sorbovat jiné látky a tím optimalizovat skladbu půdního roztoku, za nepřístupu vzduchu u nich nevzniká zápach ani při delším skladování (Plíva, 2006). některé z nich. Pro stanovení stability a zralosti kompostu je mnoho metod. Dále jsou zmíněny Subjektivní metoda Metoda založená na smyslech pozorovatele, kdy je snadné poznat, jde-li o čerstvou surovinu nebo surovinu do jisté míry stabilizovanou. 32

33 Zralý kompost (stabilizovaný), nesmí zapáchat, jeho vůně připomíná vůni lesní půdy. Původní suroviny ztratily svou strukturu a jde tedy jen těžko je identifikovat. Teplota se rovná teplotě okolnímu prostředí jen v jádře objemnější hromady smí být mírně teplejší Samozáhřevný test Na základě teploty kompostu, lze určit dostatečná zralost kompostu. Teploty o několik stupňů vyšší než je teplota okolí zapříčiňují rozkladné procesy probíhající v nestabilním kompostu. Samozáhřevný test je založen na měření zvýšení teploty kompostu v laboratorních podmínkách. Provádí se v termonádobě s dvojitými izolačními stěnami zajišťující stejné podmínky pro všechny vzorky (Kollárová, 2008). 33

34 6 KLIMATICKÉ A PŮDNÍ PODMÍNKY DANÉ LOKALITY 6.1 Klimatické oblasti podle klasifikace z atlasu podnebí ČSR 1958 Česká republika se rozkládá na třech klimatických oblastech. A to na teplé oblasti, mírně teplé oblasti a chladné oblasti. Daná lokalita se nachází na přechodu dvou oblastí, které jsou charakterizovány takto: Oblast: mírně teplá oblast Charakteristika podoblasti: mírně suchá Označení: B2 Charakteristika okrsku: mírně teplý, mírně suchý, převážně s mírnou zimou, Znaky klimatické nebo terénní: lednová teplota nad -3 C Oblast: mírně teplá oblast Charakteristika podoblasti: mírně vlhká Označení: B3 Charakteristika okrsku: mírně teplý, mírně vlhký s mírnou zimou pahorkatinou Znaky klimatické nebo terénní: lednová teplota nad -3 C výška do 500 m n. m. (Tolazs, 2007). 6.2 Klimatické oblasti podle Quittovy klasifikace V oblasti Drahanské vrchoviny. N oblasti Nízkého Jeseníku přechází jednotka MT 9 v jednotku MT 7 až MT3 či MT 2. Charakteristika jednotlivých jednotek pro danou lokalitu: MT6- normální až dlouhé léto, mírné, mírně vlhké, přechodné období je normální až dlouhé, s mírným až mírně teplým jarem a mírným podzimem, zima je zde normálně dlouhá, chladná suchá až mírně suchá s normálním trváním sněhové pokrývky. MT5- normální až krátké léto, mírné až mírně chladné, suché až mírně suché, přechodné období normální až dlouhé, s mírným jarem a mírným podzimem, zima je normálně dlouhá, mírně chladná, suchá až mírně suchá s normální až krátkou sněhovou pokrývkou. 34

35 Do těchto dvou zmíněných mírně teplých oblastí se hlavně v letních měsících prolíná sousedící a do určité míry zasahující teplá oblast s označením W2. W2- dlouhé léto, teplé a suché, velmi krátké přechodné období s teplým až mírně teplým jarem i podzimem, krátkou, mírně teplou, suchou až velmi suchou zimou s velmi krátkým trváním sněhové pokrývky (Quitt, 1971). 6.3 Číselné a slovní charakteristiky rajónů Podle délky trvání, resp. intenzity jednotlivých klimatických charakteristik je vyjádřen rys podnebí v jednotlivých jednotkách podle ročního období. Tyto charakteristiky vychází z variačních rozpětí jednotlivých charakteristik na území České republiky a proto je nelze bez potřebných úprav používat v jiné oblasti. Léto je charakterizováno jednak jeho průměrnou délkou podle počtu letních dnů, jeho teploty podle průměrné teploty v červenci a vlhkostními poměry podle úhrnu srážek ve vegetačním období. Srážkový úhrn ve vegetačním období je významnější a typičtější charakteristikou než srážkový úhrn v červenci. K charakteristice délky přechodného období je použit počet mrazových dnů. Teplotní poměr jara je odvozen od průměrné teploty dubna a podzimu podle průměrné teploty v říjnu. Délka zimního období je specifická pro počet ledových dnů, intenzitě zimy odpovídá průměrná lednová teplota. Úhrn srážek v zimním období záleží především na formě, v jaké srážky spadnou, kdy je uveden počet dnů se sněhovou pokrývkou (Quitt, 1971). 35

36 tab. 1 Základní charakteristika oblasti (Tolazs, 2007) Základní charakteristika oblasti Parametr MT5 MT6 Počet letních dní Počet dní s průměrnou teplotou 10 C a více Počet dní s mrazem Počet ledových dní Průměrná lednová teplota Průměrná červencová teplota Průměrná dubnová teplota Průměrná říjnová teplota Průměrný počet dní se srážkami 1 mm a více Suma srážek ve vegetačním období Suma srážek v zimním období Počet dní se sněhovou pokrývkou Počet zatažených dní Počet jasných dní Půdní podmínky Pro danou lokalitu je typická hnědá půda mírně kyselá. Hnědozemě jsou zastoupeny v nižším stupni pahorkatin nebo v okrajových částech nížin. Podnebí je poněkud vlhčí než u černozemních oblastí; roční úhrn srážek se pohybuje od 500 do 700 mm, průměrná roční teplota od 7 do 9 C. Hnědozemě vznikaly pod původními dubohabrovými lesy. Půdotvorným substrátem je nejčastěji spraš, dále sprašová hlína nebo i smíšená svahovina (polygenetická hlína). Hnědozemě jsou nejvíce rozšířeny mezi 200 až 450 m n. m. na plošinách nebo mírněji zvlněných pahorkatinách, někdy i vrchovinách (Tomášek, 1995). 36

37 7 METODIKA VLASTNÍ PRÁCE 7.1 Přípravné práce Daná lokalita byla vybrána na pozemku o přibližné rozloze 0,5 ha, kde byla vytyčena parcela o rozloze 5 x 7 m. na které probíhal vlastní výzkum. Orientace lokality je na JV a žádný z okolních porostů na ni v průběhu slunečných dnů nevrhá stín. Nadmořská výška se pohybuje okolo 310 m n. m. Vytyčená lokalita byla viditelně ohraničena, aby bylo zabezpečeno co nejpřesnější měření. Tato část nebyla hnojena travními ani jinými hnojivy. Z dané plochy byla co nejdříve odstraněna stařina a všechna biomasa z loňského vegetačního období. Tato opatření byla provedena co nejdříve ještě před samotným začátkem růstu trávní biomasy, aby nebyla poškozena vegetace růstu. 7.2 Praktická část Vlastní měření probíhalo v období od do a v čtrnáctidenních intervalech byla sbírána a zaznamenávána všechna potřebná data. Před prvním kosením byla sekačka důkladně očištěna od zbytků vegetace. Nastavení výšky pokosu bylo důležité pro udržení konstantní výšky sečení. Součástí sekačky byl sběrací koš pro lepší přesnost měření. Plocha byla sekána s co nepřísnějším dodržováním vytyčených hranic. Po dokončení sekání byla veškerá travní biomasa shromážděna na čistou plachtu a zvážena. Váha byla zaznamenávána. Z celkového množství zvážené biomasy byl odebrán reprezentativní vzorek do plastové vzorkovnice, která byla řádně uzavřena a dále neotvírána. Důležité bylo vzorkovnici neotvírat, pro co nejpřesnější zachování množství vody ve vzorku přes to, že voda již nebude vázána v biomase. Ve školní laboratoři byla vzorkovnice zvážená, následně odečtena hmotnost vzorkovnice. Vzorek byl dále uložen do papírového pytlíku, vysušen při 105 C do konstantní hmotnosti, zvážen, pytlík vyprázdněn, zvážen a následně byl spočten obsah sušiny danného vzorku. Při každém sečení byla dále měřena výška uložené biomasy v kompostéru a výška po přidání nové biomasy do kompostéru. Měření srážek probíhalo pomocí srážkoměru umístěného přímo na dané lokalitě. 37

38 8 VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUSE 8.1 Výsledky práce Měření srážek Roční průměrný úhrn srážek na lokalitě byl naměřen ve výši 348 mm, oblast se dle charakteristik vyznačuje srážkami v rozmezí mm a mm. Z těchto dvou hodnot je patrné, že daná lokalita z pohledu srážek za vegetační období je zástupce s typickými vlastnostmi pro oblast MT5. Srážky byly zaznamenávány vždy po 14 dnech a zároveň v průběhu kontrolován srážkoměr, aby například nedošlo k přeplnění vodou po dešťové události. Charakter srážek byl proměnlivý. Byly zaznamenány jak přívalové deště s velkou intenzitou, tak pomalé přeháňky s malou intenzitou. tab. 2 Celkový úhrn srážek v jednotlivých obdobích období (2011) úhrn srážek (mm) celkový úhrn srážek Hmotnost posečené travní fytomasy za sledované vegetační období 2011 Celkové množství posečené trávy je zaznamenáno v tabulce č. 4. Největší množství bylo při prvním sečení, to bylo ovšem zapříčiněno pozdějším začátkem měření. V průběhu léta byly hodnoty přinejmenším vyrovnané. Koncem července a začátkem srpna byl růst omezen vzhledem k vysokým letním teplotám a přívalovému charakteru srážek, který nezajišťuje dostatečnou závlahu při teplých letních dnech. V tabulce č. 3 je uvedeno množství posečené trávy v jednotlivých časových úsecích. 38

39 Celkový množství posečené travní fytomasy z plochy o rozloze 35 m 2 za dané vegetační období ( ) bylo 28,4 kg při celkovém úhrnu srážek 348 mm. tab. 3 Přehled množství posečené travní fytomasy Měření datum sečení množství posečené fytomasy [kg] , , , , , ,2 celkové množství posečené travní 28,4 fytomasy Objem posečené travní fytomasy V tabulce č. 4 je uvedena výška travní fytomasy v kompostéru, která byla odečítána z metru, nainstalovaném na začátku měření v kompostéru. Výška byla zaznamenávána vždy po vsypání čerstvě posečené fytomasy. Před každým novým měřením se zaznamenal pokles výšky travní fytomasy v kompostéru a vypočítal se objem, který je uveden v tabulce č. 4 jako pokles objemu travní fytomasy v kompostéru. Po odečtení výšky se mohla vsypat další čerstvě posečená tráva. Celkový objem kompostované travní biomasy v kompostéru byl na konci měření téměř 74 dm 3 Největší pokles objemu biomasy v kompostéru byl u prvních měření a na konci měřeného období. 39

40 tab. 4 Přehled objemu travní fytomasy v kompostéru a pokles objemu fytomasy před dalším měřením sečení datum Výška fytomasy objem travní pokles objemu travní v kompostéru fytomasy v fytomasy v [cm] kompostéru [dm 3 ] kompostéru [dm3] 1. 15, , , ,728 57, , ,208 61, , ,208 69, , ,208 69, , ,92 73, , ,92 73, , ,016 81, , ,112 73, , , Množství sušiny V tabulce č. 5 je uvedeno množství sušiny ve vzorku v g a přepočteno na procentické zastoupení. Podle tohoto výpočtu je dále uvedeno množství sušiny z celé plochy. V tabulce č. 6 je uvedeno množství sušiny na jednotkovou plochu 1 m 2. Podíl vázané vody ve vzorku fytomasy byl určen laboratorním měřením, kdy jsme zvážením vzorku, jeho vysušením a následným zvážením získali údaje pro výpočet procentuálního zastoupení sušiny. Množství sušiny je závislé na množství srážek v jednotlivých obdobích. Výpočet množství sušiny ve vzorku: ws = m4/m3*100 [%] (1) Kde: ws...obsah sušiny ve vzorku [%] m4 hmotnost sušiny [g] m3 hmotnost čerstvé trávy [g] 40

41 Výpočet množství sušiny z trávy na ploše 43,75 m2 v kg: Mp = ws/100* M1p [kg] (2) Kde: Mp hmotnost sušiny trávy z celé plochy [kg] M1p hmotnost trávy z celé plochy [kg] ws obsah sušiny ve vzorku [%] Nejmenší množství sušiny na jednotkovou plochu 1 m 2 bylo v období 5. až 7. sečení. Zapříčinil to suchý a teplý charakter léta. Množství srážek bylo sice při 5. sečení vysoký, ale jejich charakter se vyznačoval přívalovými dešti, které nezanechali dostatečné množství vláhy v půdě. Největší množství sušiny na jednotkovou plochu 1 m 2 bylo v období při prvním sečení i přes průměrné množství srážek. Srážky byly charakteru mírných trvalejších dešťů a měli čas pro vstřebání do půdy a vytvoření určité zásoby vody pro růst trávy. Na konci vegetačního období při posledním sečení výrazně klesl, jak objem posečené trávy, tak množství sušiny. Množství srážek v tomto období bylo nejmenší za celé vegetační období. tab. 5 Hmotnost vzorku travní fytomasy, množství a podíl sušiny Měření datum hmotnost vzorku čerstvé trávy [g] hmotnost sušiny [g] množství sušiny ve vzorku [%] hmotnost trávy z celé plochy [kg] hmotnost sušiny trávy z celé plochy [kg] 1. 15,5 315,39 95,64 18,4 9,45 1, ,5 348,18 80,76 23,2 1,25 0, ,6 333,75 65,85 19,7 3 0, ,6 450,44 77,84 17,3 2,5 0, ,7 375,44 75,54 20,1 2 0, ,7 366,56 68,26 18,6 2 0, ,8 404,97 64, , ,8 402,74 73,24 18,2 2,5 0, ,9 428,94 83,64 19,5 2,5 0, ,9 376,44 78,61 20,1 1,2 0,25 41

42 tab. 6 Přepočtené množství sušiny trávy na 1m 2 měření datum množství sušiny trávy [g.m 2 ] 1. 15,5 49, ,5 8, ,6 16, ,6 12, ,7 11, ,7 10, ,8 9, ,8 12, ,9 13, ,9 7, Diskuse Ze zpracovaných hodnot je patrné, že na lokalitě panovaly podmínky typické pro danou oblast. Množství srážek bylo úměrné dané lokalitě, ovšem jejich charakter v průběhu léta nebyl zcela nejlepší pro utváření zásob a následný růst fytomasy. Nováková (2011) ve své práci uvádí celkový úhrn srážek za vegetační období 280 mm. Celkový úhrn srážek za vegetační období (2011) na mé lokalitě byl 348 mm. Její lokalita byla sice o 25 % rozlohy větší, ale při odpočítání těchto 25 % rozlohy, množství vyrostlé fytomasy bylo o 5,2 kg vyšší. V příloze č. 3 je uvedeno grafické znázornění množství posekané travní fytomasy na úhrnu srážek. Dle Quittovy charakteristiky klimatických oblastí lze říci, že lokalita Novákové má mírnější a kratší zimu s rychlejším nástupem teplých dnů a trvalejšími letními teplotami. Velkou roli by mohl hrát i typ půdy, tu ovšem neuvádí. Pro mou danou lokalitu je typická hnědozem s mírně kyselým charakterem. Kyselý charakter není žádoucí a je upravován vápněním. V grafu přiloženém v příloze č. 3 pod názvem, závislost množství posečené trávy na srážkách, lze vidět reakci travní fytomasy na množství spadených srážek. Při srovnání grafu s grafem od Novákové (2011) můžeme sledovat zřetelný rozdíl. Kdy na její lokalitě travní fytomasa přímo reagovala s intenzitou růstu a křivky se prakticky kopírovaly. Na mnou zvolené lokalitě tyto podmínky nebyli tak ideální a množství vyrostlé fytomasy přímo nekopírovalo úhrn spadených srážek. 42

43 Z grafu lze dále vyčíst pokles objemu travní fytomasy v kompostéru za jednotlivé časové úseky sečení. Objemové změny byli znatelné hlavně na začátku vegetačního období. V průběhu léta nebyla změna objemu fytomasy tak zřetelná. Na konci vegetačního období, kdy už nebylo tolik trávy, se objem v kompostéru jen zmenšoval. Pokles objemu trávy v kompostéru po zimě, byl na první pohled viditelný a po změření výšky bylo naměřeno pouhých 14 cm. Na grafu, závislost objemu posečené travní biomasy na srážkách, od Novákové (2011) je vidět pravidelné kopírování křivky znázorňující objem trávy přidané do kompostéru křivkou ukazující množství trávy po slehnutí v kompostéru. 43

44 9 ZÁVĚR Pro kompostování v domácím prostředí byl použit plastový kompostér o objemu 270 dm 3 s otvíratelným víkem, s bočním přístupem pro vybírání již zralého kompostu. V tomto typu kompostéru byla samotná travní fytomasa kompostována. V průběhu bylo sledováno množství posečené trávy a z něj odebraného vzorku podíl sušiny. Dále byl měřen úhrn srážek přímo na dané lokalitě. Byla sledována a zaznamenávána změna objemu posečené trávy v čase. U domácího kompostování je pozorování všech parametrů technicky náročnější a někdy i zcela neproveditelné. Naopak u průmyslových kompostáren je sledování všech parametrů jednoduší. Celý proces kompostování je však nenáročný a je zcela bez zápachu. V závěru vzniká kvalitní hnojivo kompost, který lze jednoduše dále zpracovat. Variant pro další zpracování takto vzniklého hnojiva je mnoho. V zahrádkářství se využívá k zapravování do půdy a následnému zlepšení půdních vlastností. Je podporován koloběh látek v přírodě. Při procesu kompostování se snižuje množství biologicky rozložitelného materiálu, který je odvážen na skládku. Hnilobným procesem na skládce odpadů vznikají škodlivé skleníkové plyny. Experimentem bylo zjištěno, že při kompostování travní fytomasy na zvolené pokusné lokalitě, by na tuto lokalitu o výměře 35 m 2 byl potřeba kompostér o objemu pouhých 77 dm 3. Na místě pokusu panovaly typické klimatické podmínky pro danou lokalitu. V případě kompostování ve stejných klimatických podmínkách a zachování objemu kompostéru, by lokalita musela mít výměru zhruba 123 m 2 pro jeden kompostér o objemu 270 dm 3. 44

45 10 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY Monografie FILIP, J. Odpadové hospodářství. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, s. ISBN TESAŘOVÁ, M., FILIP, Z., MONIKA, S., MORSCHECK, G. Biologické zpracování odpadů. 1.vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, IBSN ZEMÁNEK, P. Speciální mechanizace- mechanizační prostředky pro kompostování. 1.vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, ISBN KOLLÁROVÁ, M., PLÍVA, P. Kompostování travní hmoty z údržby trvalých travních porostů. Výzkumný ústav zemědělské techniky, v. v. i., IBSN KOLLÁROVÁ, M., Zásady pro zpracování zbytkové biomasy z údržby TTP. Výzkumný ústav zemědělské techniky. IBSN PLÍVA, P., Zakládání, průběh a řízení komponovacího procesu. Výzkumný ústav zemědělské techniky IBSN HEJÁTKOVÁ, K., Kompostování přebytečné travní biomasy metodická pomůcka. ZERA Zemědělská a ekologická regionální agentura IBSN ZEMÁNEK, P., Speciální mechanizace- mechanizační prostředky pro kompostování. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně IBSN BEŇO, Z., et al. Efektivní způsoby pro zpracování odpadů- Recyklace. Vysoké učení technické v Brně IBSN QUITT, E., Klimatické oblasti Československa. Brno

46 TOLASZ, R., Atlas podnebí česka: Climate atlas of Czechia. 1. vydání Praha: Český hydrometeorologický ústav, ISBN TOMÁŠEK, M., Atlas půd České republiky. Vydání 1. Praha: Český geologický ústav, ISBN KOTOULOVÁ, Z., VÁŇA, J., Příručka pro nakládání s komunálním bioodpadem. Praha: EnviTypo, ISBN NOVÁKOVÁ, E., Diplomová práce - Systém domovního kompostování travní biomasy vyrostlé na zahradě za vegetační období. Brno, Elektronické zdroje VRBA, V., HULEŠ, L., b: Humus - půda - rostlina (2) Humus a půda. Biom.cz [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < ISSN: VRBA, V., HULEŠ, L., a: Humus - půda - rostlina (1) Funkce humusu v ekosystému. Biom.cz [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < ISSN:

47 11 SEZNAM OBRÁZKŮ obr. 1. Teploty v jednotlivých vrstvách kompostovací zakládky. (Zemánek, 2001) obr. 2. Teplotní vývoj v kompostovné hmotě (Hejátková, 2007)

48 12 SEZNAM TABULEK tab. 1 Základní charakteristika oblasti (Tolazs, 2007) tab. 2 Celkový úhrn srážek v jednotlivých obdobích tab. 3 Přehled množství posečené travní fytomasy tab. 4 Přehled objemu travní fytomasy v kompostéru a pokles objemu fytomasy před dalším měřením tab. 5 Hmotnost vzorku travní fytomasy, množství a podíl sušiny tab. 6 Přepočtené množství sušiny trávy na 1m

49 13 SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1 Použitý kompostéru Příloha č. 2 Použitý typ srážkoměru Příloha č. 3 Grafické znázornění závislosti množství posečené travní fytomasy na úhrnu srážek Příloha č. 4 Grafické znázornění mmnožství sušiny ve vzorku 49

50 14 PŘÍLOHY 50

51 Příloha č. 1 Použitý kompostér Příloha č. 2 Použitý typ srážkoměru 51