Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Porovnání účinnosti digestátů a vybraných hnojiv aplikovaných ve zranitelné oblasti Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Petr Škarpa, Ph.D. Vypracoval: Petr Roháček Brno 2013

2 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Akademický rok Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin 2012/2013 Agronomická fakulta ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Autor práce: Studijní program: Obor: Petr Roháček Agrobiologie Všeobecné zemědělství Název tématu: Porovnání účinnosti digestátů a vybraných hnojiv aplikovaných ve zranitelné oblasti Rozsah práce: 35 stran Zásady pro vypracování:.... Vypracování literárního přehledu na zadané téma Založení maloparcelkového experimentu, jeho vedení (aplikace hnojiv, ošetřování během vegetace), sklizeň pokusu Vyhodnocení produkčních a kvalitativních parametrů výnosu Navržení a realizace metodiky statistického zpracování dat

3 Seznam odborné literatury:.... Licencované databáze: CAB abstract (online) Licencované databáze: Biological Abstracts (online) Licencované databáze: SCOPUS (online) Licencované databáze: Web of Science (online) Datum zadání bakalářské práce: říjen 2011 Termín odevzdání bakalářské práce: duben 2013 Petr Roháček Autor práce Ing. Petr Škarpa, Ph.D. Vedoucí práce prof. Ing. Jaroslav Hlušek, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. Děkan AF MENDELU

4 Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Porovnání účinnosti digestátů a vybraných hnojiv aplikovaných ve zranitelné oblasti vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům pouze se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně. Souhlasím s tím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a byla přístupná pro studijní účely. V Brně, dne... Petr Roháček

5 Poděkování Děkuji svému vedoucímu bakalářské práce Ing. Petru Škarpovi, Ph.D., za jeho odborné vedení, konzultace a také za jeho čas a trpělivost při zpracovávání a hodnocení mé bakalářské práce. Děkuji tímto také své kolegyni Ing. Michaele Smatanové, Ph.D., za její pomoc, poskytnuté rady, studijní materiály a potřebná data.

6 ABSTRAKT Digestát je vedlejší produkt vzniklý fermentačním procesem v bioplynových stanicích, je poměrně novou záležitostí v odpadovém hospodářství a s tím vyvstává otázka jeho využití. Problémem není pouze technická stránka věci, ale kromě finanční náročnosti projektů také např. nedůvěra veřejnosti v čistotu vzniklého produktu a s tím související nezájem občanů i zemědělských subjektů o jeho využití. V letech 2011 a 2012 byl v maloparcelkovém polním pokusu, na zkušební stanici ÚKZÚZ v Lípě u Havlíčkova Brodu, porovnáván vliv účinnosti hnojení dvěma digestáty z různých zdrojů s jinými hnojivy. Zkušebními plodinami byly rané brambory a pšenice ozimá, zjišťoval se výnos a kvalitativní parametry jejich produkce. U raných brambor mělo výrazně nejvyšší výnosový efekt hnojení kejdou. Hnojení digestáty a kompostem bylo pod výnosovou úrovní minerálního hnojení. Nejvyšší obsah nitrátů v hlízách byl zjištěn po hnojení kejdou. U obou digestátů byl obsah nitrátů nižší než u nehnojené kontroly a minerálního hnojení. Obsah škrobu v hlízách byl srovnatelný u obou digestátů a kompostu, byl nižší než u nehnojené kontroly a vyšší než u minerálního hnojení. Z hlediska velikostního třídění se v kategorii hlíz nad 70 mm nejlépe projevila kejda, hlízy hnojené digestáty a kompostem měly v této kategorii nejmenší zastoupení. U ozimé pšenice kejda nejvíce ovlivnila výnosy hlavního i vedlejšího produktu. Digestát č. II měl u zrna téměř stejné výnosové parametry jako nehnojená kontrola i minerální hnojení. Digestát č. I a kompost byly pod výnosovou úrovní nehnojené kontroly i minerálního hnojení. Oba digestáty a kompost převýšily výnosem slámy nehnojenou variantu, při porovnání s minerálním hnojením byly výnosy srovnatelné. Obsah sušiny a makroelementů v zrně a slámě byl po všech variantách hnojení na srovnatelné úrovni, stejně tak jako sledované kvalitativní parametry zrna. Klíčová slova: digestát, kompost, kejda, brambory, ozimá pšenice, výnos, kvalitativní parametry

7 ABSTRACT A digestate is a next product which has arisen by fermentation process in biogas stations. It is a relatively new issue in waste economy and hereby a question of its use comes out. The problem is not only technical aspekt and financial difficulty but also public distrust in cleanes of arisen product and subsequently disinterest of the public and agricultural subject of its use. A small plot experiment with early potatoes and winter wheat was realized at the Research station ÚKZÚZ in Lípa near Havlíčkův Brod in years 2011 and Impact of effectiveness of fertilization by two digestates from different source and other fertilizers has been compared. Product and qualitative parameters of its production have been investigated. Strongly highest product effect of potatoes has been reached by slurry fertilization. The fertilization by digestate and compost has been under product level of mineral fertilization. The highest content of nitrates in tuber has been discovered after slurry fertilization. With both digestates the content of nitrates has been lower than with mineral fertilization. The content of starch in tubes was comparable with both digestates and compost-lower than in not fertilize control but higher than mineral fertilization. From the point of size classification a slurry has reached the best result in a category of tubers over 70 mm. The tubers fertilized by digestates and compost had the lowest representation in this category. With winter wheat a slurry fertilization has influenced the most yield of main and side product. The digestate number II had at the grain almost the same product parameters as the not fertilizet control and mineral fertilization. Digestate number I and compost were under yield level of not fertilized control and mineral fertilization. Both digestates and compost exceeded with production of straw the unfertilized variant. At the comparation with mineral fertilization the production were comparable. The content of dry basis and macroelements in wheat and straw was after all variants of fertilization at the comparable level as well as monitored qualitative parameters of grain. Key words: digestate, compost, slurry, potatoes, winter wheat, production, qualitative parameters

8 OBSAH 1 ÚVOD LITERÁRNÍ PŘEHLED CÍL PRÁCE MATERIÁL A METODIKA VÝSLEDKY A DISKUZE ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM GRAFŮ... 51

9 1 ÚVOD Půda patří mezi základní zdroje života na Zemi. Tento obnovitelný a zdánlivě nevyčerpatelný zdroj však díky činnosti člověka podléhá rychlé zkáze. Je to způsobeno tím, že destrukční činnosti člověka jsou rychlejší než pedogeneze půdy, která probíhá naopak velmi pomalu. Nejdůležitější vlastností půdy pro člověka je její úrodnost, díky které se stává zdrojem obživy. Úrodnost půdy je vyjádřena především obsahem dostatečného množství minerálů, humusu a dostatkem vody. K udržení půdní úrodnosti a ke zvyšování produkce pěstovaných plodin je nezbytné navracet do půdy živiny, odebrané pěstovanými plodinami, a uzavírat tak jejich koloběh. Tuto funkci plní minerální a organická hnojiva. Minerálními hnojivy doplňujeme do půdy živiny a organickými hnojivy dodáváme půdě její úrodnost a sílu. Vzhledem ke klesajícím stavům hospodářských zvířat a s tím souvisejícím nedostatkem statkových hnojiv je třeba hledat a využívat jiné zdroje. Jednou takovou alternativou je využívání digestátů z bioplynových stanic. Jedná se o záležitost poměrně mladou, která je v současné době předmětem mnoha nejednoznačných dohadů a diskuzí mezi zemědělci. Ve své práci se pokusím přiblížit problematiku hnojení digestáty a představit výsledky dvouletého vegetačního experimentu, uskutečněného na zkušební stanici ÚKZÚZ. Podobné experimenty nám pomáhají nacházet nové cesty při hledání optimálních řešení udržování dobré kondice naší zemědělské půdy. Dobře fungující zemědělství je nejen zárukou zajištění naší obživy, ale také tím nejlepším opatřením ochrany krajiny a životního prostředí. Je jenom na nás, jakým způsobem se budeme o půdu starat a v jakém stavu ji našim potomkům do budoucna zachováme. 9

10 2 LITERÁRNÍ PŘEHLED 2.1 Digestát, definice a jeho dělení Vlastní pojem digestát je vymezen vyhláškou Ministerstva zemědělství č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva, která uvádí, že za digestát se považuje: Organické hnojivo, vyrobené výhradně ze statkových hnojiv a z objemných krmiv anaerobní fermentací, obsahující min. 25% spalitelných látek v sušině, min. 0,6 % N v sušině. o V případě, že poměr C:N dosahuje hodnoty do 10, jedná se o hnojivo s rychle uvolnitelným dusíkem (stejně jako kejda), většinou v tekuté podobě. o V případě, že poměr C:N dosahuje hodnoty nad 10, jedná se o hnojivo s pomalu uvolnitelným dusíkem (stejně jako kompost, hnůj, organominerální hnojivo), ve stavu tuhém. U digestátu může být zavádějící jeho zařazení mezi organická hnojiva, protože se svými vlastnosti a účinky blíží kombinovaným minerálním hnojivům (Lošák et al., 2013). Na rozdělení digestátů lze nahlížet z různých pohledů, například podle toho z jakých vstupních surovin vznikají (kapitola 2.2), podle způsobu jejich použití nebo jaký mají obsah sušiny (Marada et al., 2008). Rozdělení digestátů podle obsahu sušiny Zákon č. 156/1998, o hnojivech, v platném znění, ve své vyhlášce č. 474/ 2000 Sb., rozděluje organická hnojiva, substráty, statková hnojiva podle sušiny. U tuhých hnojiv při vyšším obsahu sušiny než 13 % je povolena maximální aplikační dávka 20 t sušiny.ha -1 v průběhu tří let. Chemické složení, a to zejména obsah rizikových prvků nesmí překročit maximální povolený limit. Pro kadmium 2 mg.kg -1, olovo 100 mg.kg -1, rtuť 1 mg.kg -1, arzen 20 mg.kg -1, chrom 100 mg.kg -1, měď 150 mg.kg -1, molybden 20 mg.kg -1, nikl 50 mg.kg -1, zinek 600 mg.kg -1 (tab. 1). Jedná-li se o kapalné hnojivo s obsahem sušiny do 13 % je maximální aplikační dávka 10 t sušiny.ha -1 v průběhu tří let. Limitní hodnoty pro těžké kovy zůstávají stejné, výjimkou je pouze vyšší limit pro zinek 1200 mg.kg -1 (tab. 1). 10

11 Tab. 1: Limitní hodnoty rizikových prvků v organických hnojivech podle obsahu sušiny sušina Cd Pb Hg As Cr Cu Mo Ni Zn 13% , % , Rozdělení digestátů podle možností použití Způsob použití digestátu může být různý v závislosti na konkrétních podmínkách a jeho kvalitě. Jednak je možné digestát (nebo i jeho jednotlivé separované složky) aplikovat jako organické hnojivo na zemědělskou půdu nebo je možné digestát, separát, případně fugát zpracovávat v kompostárnách za účelem výroby kompostu. Výsledný kompost může být také využit nejen přímo jako organické hnojivo, ale také k dalšímu zpracování na různé substráty (Marada et al., 2008). Dalším možným způsobem je použití digestátu jako rekultivačního materiálu mimo zemědělskou a lesní půdu. Další alternativou použití digestátů je separace a usušení tuhého podílu s následným využitím pro výrobu tuhých alternativních paliv (Marada et al., 2008). V případě, že by digestát obsahoval nadlimitní obsah rizikových prvků, musel by se likvidovat jako odpad (Marada et al., 2008). 2.2 Vstupní suroviny pro výrobu digestátů Statková hnojiva a materiály rostlinného charakteru Kejda je částečně zkvašená směs tuhých a tekutých výkalů hospodářských zvířat při roštovém nebo volném ustájení. Bývá více nebo méně zředěná vodou, obohacuje půdu o organické látky a snadno přijatelné živiny (Vaněk et al., 2007). Hnůj je tuhé hnojivo, vzniklé fermentací chlévské mrvy- směsi tuhých a tekutých výkalů hospodářských zvířat a podestýlky (sláma, piliny). Rozdíl mezi mrvou a hnojem je v tom, že mrva ještě neprošla procesem mineralizace a humifikace. Hnůj je tedy vyzrálá chlévská mrva (Vaněk et al., 2007). Hnojůvka je tekutina, která vytéká z hnoje. Jedná se o směs dešťové vody obohacenou o mikroorganizmy z hnoje, tímto se liší od močůvky, ve které většinou mikroorganizmy absentují (Hlušek, 2004). 11

12 Močůvka je rozložená moč ustájených hospodářských zvířat zředěná splachovací vodou. Obsahuje velmi přístupné živiny, především dusík a draslík, obsah fosforu a vápníku je nižší. Je označována jako hnojivo dusíkato-draselné (Baier, 1969). Trus jsou tuhé výměšky hospodářských zvířat, v podstatě zbytky organických látek a živin z nestrávených zbytků potravy, které nebyly využity k tvorbě masa, kostí, mléka, vlny a jiných živočišných produktů (Baier, 1969). Materiály rostlinného charakteru se rozumí například silážovaná kukuřice, řepné řízky, travní biomasa, sláma všech druhů obilovin i olejnin (Marada et al., 2008). Odpady Podle 3, odst. 6, Zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech, ve znění pozdějších předpisů, některé druhy odpadu přestávají být odpadem, jestliže se stanou předmětem konkrétního využití, jestliže pro ně existuje trh nebo poptávka a jestliže jejich využití nepovede k nepříznivým dopadům na životní prostředí nebo lidské zdraví. Seznam odpadů využitelných jako vstupní suroviny pro výrobu digestátu je uveden v příloze č. 1 Vyhlášky č. 341/2008 Sb., o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady, k Zákonu č. 185/2001 Sb., o odpadech, ve znění pozdějších předpisů. Vedlejší živočišné produkty Za vedlejší živočišné produkty jsou podle Nařízení ES č. 1069/2010, o hygienických pravidlech pro vedlejší produkty živočišného původu, které nejsou určeny pro lidskou spotřebu, považovány například některé jateční odpady, kuchyňské odpady, zmetkové potraviny, masokostní moučky, kafilerní tuk, mléko a mlezivo. 2.3 Digestát ve výživě plodin Díky hnojení digestátem lze uzavřít koloběh živin a dají se uspořit minerální hnojiva. Výhodné je také kombinované hnojení minerálními hnojivy a digestátem, protože zefektivňuje účinnost hnojiv. Digestát musí být okamžitě, jakmile nastane vhodné počasí, zapraven do půdy, zabrání se tak ztrátám živin. Kromě toho je digestát na základě nižšího obsahu sušiny tekutější než například kejda skotu. Díky tomu 12

13 způsobuje menší znečištění rostlin a rychleji proniká do půdy, čímž redukuje emise (Formowitz et Fritz, 2010). Nevýhodou digestátů je nízký obsah lehce rozložitelných primárních organických látek, které je nutné dodávat do půdy, například zaorávkou posklizňových zbytků, hnoje, kompostu, slámy a pěstováním meziplodin. V opačném případě by se snížil obsah humusu v půdě, zhoršily by se některé půdní vlastnosti a v konečném důsledku by došlo k poklesu půdní úrodnosti (Lošák et al., 2013). Pokud je výstup z BPS aplikován na zemědělskou půdu za účelem hnojení v souladu se Zákonem č. 156/1998 Sb., o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení zemědělských půd, ve znění pozdějších předpisů (dále jen zákon o hnojivech ), případně je-li dále zpracováván jako organické hnojivo a následně aplikován na zemědělskou půdu, nejedná se v tomto případě o odpad, ale o hnojivo a je třeba dále postupovat podle příslušných předpisů MZe Digestát ve výživě okopanin Digestáty jsou uplatňovány při pěstování brambor, kukuřice na zrno i silážní kukuřice především v podmínkách absence živočišné výroby provázené nedostatkem statkových hnojiv. Použití i dávkování digestátu jako hnojiva se do značné míry podobá použití a dávkování kejdy, a to vždy s přihlédnutím ke konkrétnímu obsahu živin, zejména dusíku (Kasal et al., 2010) Digestát ve výživě obilnin a ostatních plodin Dobrou reakci na hnojení digestátem vykazuje ozimá pšenice, triticale a ječmen jarní. Stinner et al., (2008), Wulf et al., (2006) doporučují hnojnou dávku digestátu rozdělit a aplikovat ho 30 % na podzim a 70 % na jaře. Makádi et al., (2008) doporučuje dávku digestátu rozdělit i během vegetace. Méně vhodné je hnojení digestátem v raných vývojových fázích u citlivějších plodin jako jsou vojtěška, slunečnice a sója. 13

14 2.4 Působení digestátu na půdu Základním znakem organického hnojiva, za které se digestát považuje, je to, že je přístupné mineralizaci a stává se zdrojem energie pro půdní mikroorganismy (Vaněk, 2009). Tato energie je zčásti využita v procesu humifikace, která je syntézním procesem, kdy jsou z jednoduchých fragmentů organické hmoty syntetizovány vysokomolekulární humusové kyseliny, fulvokyseliny a huminové kyseliny. Bez předcházející mineralizace nemůže probíhat humifikace (Kolář et al., 2011). Čím rychleji a snadněji organická hmota mineralizuje, tím více podporuje v půdě mikrobiální aktivitu, tím také lépe probíhá proces humifikace a mineralizace. Tím je organické hnojivo hodnoceno jako kvalitnější (Kolář, 2008). Digestát z efektivně fungující bioplynové stanice ztrácí většinu své nejvíce cenné, labilní složky organické hmoty ve fermentoru, kde z ní vzniká bioplyn. Zůstávají v něm pouze stabilní organické složky, které obtížně mineralizují. Z toho důvodu nemůže být takový digestát kvalitním organickým hnojivem (Kolář et al., 2009). Pokud bioplynová stanice nepracuje dostatečně efektivně, vyrobí sice méně bioplynu, ale v digestátu zbude o to více labilních, snadno mineralizovatelných frakcí organické hmoty. Takový digestát může být dobrým organickým hnojivem (Kolář et al., 2009). Anaerobní digescí se ve fermentoru bioplynové stanice uvolní z labilní organické hmoty cca 50 % původně organického dusíku ve formě minerální. Ostatních živin (P, K, Ca, S), které se uvolní, je poměrně málo. Nejvíce je minerálního dusíku, a tak by se mohl digestát považovat za minerální dusíkaté hnojivo. Tento rostlinami využitelný minerální dusík, převážně ve formě NH + 4, je obsažen téměř výhradně v tekuté fázi digestátu, ve fugátu. Fugáty obsahují obvykle kolem 3 % sušiny a 0,04-0,4 % N. Pevná fáze digestátu obsahuje pomalu hydrolyzovatelný, organický dusík, který je rostlinám prakticky nepřístupný (Vaněk et al., 1995). Hnojení digestátem je výborný způsob, jakým lze docílit zlehčení a provzdušnění půd. Lepší přístup vzduchu ke kořenům a zlepšení půdních hydrolimitů může zvýšit výnosový efekt, který bývá často připisován pouze živinám (Tlustoš et al., 1998). Digestát je velmi komplexní materiál a jeho použití ovlivňuje chemické a biologické vlastnosti půdy, v závislosti na půdním typu (Makádi et al., 2008). 14

15 2.5 Výroba digestátu Ze vstupních surovin, uvedených v kapitole 2.2, vzniká digestát řízenou metodou ve specializovaných technologických zařízeních, bioplynových stanicích, v uzavřených reaktorech (fermentorech), postupnou mikrobiální přeměnou organických substrátů, za nepřítomnosti vzduchu (Pastorek, 2008). Tento proces je také nazýván anaerobní digesce nebo anaerobní fermentace a probíhá ve čtyřech základních fázích: 1) Hydrolýza začíná se v době, kdy prostředí obsahuje vzdušný kyslík. Hydrolytické mikroorganismy ještě striktně nevyžadují anaerobní prostředí a svými enzymy rozkládají vysokomolekulární sloučeniny (polysacharidy, proteiny, lipidy atd.) na jednodušší organické látky (monosacharidy, peptidy, aminokyseliny a mastné kyseliny). Hydrolyzovatelnost jednotlivých substrátů se liší. Cukry a škrob se přeměňují rychle, tuky pomaleji a lignin z dřevnatých částí rostlin se hydrolyticky nerozkládá. Rychlost hydrolýzy vstupních substrátů určuje dynamiku produkce bioplynu (Pastorek, 2008). 2) Acidogeneze - produkty hydrolýzy se dále rozkládají četnými kmeny fakultativních anaerobních mikroorganismů. Při této přeměně se spotřebovává zbývající kyslík, a tak se vytváří trvalé anaerobní prostředí. Vznikají vyšší organické kyseliny, aldehydy, alkoholy, oxid uhličitý a vodík. 3) Acetogeneze - specializované acidogenní kmeny bakterií transformují vyšší organické kyseliny na kyselinu octovou (CH 3 COOH), vodík (H 2 ) a oxid uhličitý (CO 2 ). Kyselina octová je pak nejdůležitější vstupní látkou pro následnou tvorbu methanu. 4) Methanogeneze je závěrečným krokem, kdy methanogenní, acetotrofní bakterie rozkládají především kyselinu octovou (CH 3 COOH) na methan (CH 4 ) a oxid uhličitý (CO 2 ), hydrogenotrofní bakterie produkují methan z vodíku a oxidu uhličitého. Určité kmeny methanogenních bakterií se chovají jako obojetné (Pastorek, 2008). Aby celý výše uvedený proces fermentace mohl probíhat správně, je nutné zajistit vhodné životní podmínky pro činnost mikroorganizmů. Těmito podmínkami jsou striktně anaerobní prostředí, optimální hodnota ph, stálá teplota a vhodné složení vstupní suroviny (substrátu). 15

16 Hodnota ph uvnitř systému se upravuje většinou samovolně prostřednictvím alkalických a kyselých produktů látkové výměny, které jsou vytvářeny během aerobního rozkladu. Optimální hodnota ph pro hydrolyzující a kyselinotvorné bakterie z prvních dvou fází rozkladu je 4,5 až 6,3. Oproti tomu potřebují bakterie, vytvářející v dalších fázích kyselinu octovou a methan, hodnotu ph v neutrální oblasti 6,8 až 7,5. Z hlediska reakčních teplot lze obecně říci, že chemické reakce probíhají tím rychleji, čím vyšší je okolní teplota. Toto je podmíněno biologickými a přeměnnými procesy. Mikroorganizmy zúčastněné na fermentaci rozdělujeme podle optimální teploty pro jejich činnost na psychrofilní (5-30 C), mezofilní (30-40 C), termofilní (45-60 C) a extrémně termofilní (nad 60 C). Výhodou procesů prováděných za vyšších teplot je hlavně vyšší účinnost hygienizace materiálu. Nejběžnější současnou aplikací teplot ve fermentoru jsou zatím procesy mezofilní, při teplotě cca C. Výslednými produkty anaerobní fermentace jsou bioplyn a digestát. Bioplyn je tvořen převážně methanem (50-75 %) a oxidem uhličitým (25-45 %), v malé míře obsahuje stopové plyny (H 2 S, N 2, O 2, H 2 ). Bioplyn se nejčastěji spaluje v kotlích a vyprodukované teplo se používá na vytápění budov nebo na ohřev vody. Další možností jeho využití je kombinovaná výroba tepla a elektrické energie v kogenerační jednotce. Na bioplyn je podle Zákona č.180/2005 Sb. (Zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů) pohlíženo jako na obnovitelný zdroj energie a jeho prostřednictvím vzniklá elektrická a tepelná energie je považována za ekologicky šetrnou (Enviweb, 2013). Digestát je zbytek po fermentačním procesu vyhnití, se sníženým obsahem biologicky rozložitelných látek. Tento materiál, pokud vyhovuje všem parametrům stanoveným vyhláškou Ministerstva zemědělství, lze potom využít jako hnojivo, přídavek do kompostu nebo k různým terénním úpravám (Enviweb, 2013). Chemické složení digestátu z každé bioplynové stanice je odlišné, v závislosti na vstupních surovinách a průběhu digesce. Před aplikací digestátu na pole je proto nezbytné provést jeho rozbor v akreditované laboratoři (Lošák et al., 2013). 16

17 Dostál (2010) uvádí ve své studii průměrné složení digestátů porovnávaných v rozmezí let v ČR (tab. 2). Tab. 2: Průměrné složení digestátů Původ digestátu sušina org.látky C N celk. C:N P 2 O 5 K 2 O kejda skotu 4,4 3,2 1,9 0,38 4,9 0,15 0,26 kukuřice 8,1 6,0 3,5 0,53 6,5 0,20 0,45 Digestát vzniklý ve fermentoru při anaerobní digesci se dále upravuje odseparováním na sítových nebo bubnových separátorech a vzniká: 1) Fugát, tekutý produkt vyhnívacího procesu, který má charakter odpadní vody. Je silně zakalený a obsahuje produkty anaerobního rozkladu organických látek. Zpravidla je odváděn do čistírny odpadních vod (EnviWeb, 2013). Fugát má obsah sušiny 2-4 % a lze jej aplikovat jako tekuté hnojivo nebo skladovat (Pawlica, 2013). 2) Separát, oddělená tuhá část digestátu, používaná jako hnojivo nebo palivo. Obsahuje cca 29 % sušiny (Pawlica, 2013). Podle Dostála (2012) obsahuje separát v ČR v průměru 22,5 % sušiny. 2.6 Bioplynové stanice BPS jsou technologické zařízení (obr. 1), ve kterých se zpracovává biomasa procesem řízené anaerobní fermentace za vzniku hlavního produktu bioplynu a digestátu jako produktu vedlejšího (EnviWeb, 2013). Z ekologického hlediska se jedná o perspektivní způsob využití zbytkové biomasy, resp. organického odpadu a energetických plodin (Mužík, Abrham, 2013). Podle toho, jakou biomasu BPS zpracovává, rozlišujeme tři typy stanic: zemědělské, průmyslové a komunální. V ČR převažují BPS zemědělské (Nazeleno, 2013). Rozšíření činnosti zemědělců o provozování bioplynových stanic a o pěstování energetických plodin, jako zdroje pro tato zařízení je jednou z možností, jak posílit budoucí udržitelnost zemědělství a venkova. Výstavba a modernizace bioplynových stanic je podporována Evropským zemědělským fondem pro rozvoj venkova (EAFRD). 17

18 Celkem je na bioplynové stanice určena částka přibližně 480 mil. Kč ročně. Počet zemědělských BPS v ČR ke konci roku 2012 byl 306 a další jsou stále budovány (Stupavský, 2013). Obr. 1: Schéma zemědělské bioplynové stanice (AgriKomp) Materiál vydaný pod názvem "Desatero bioplynových stanic (MZe, 2007), je přehledným průvodcem hlavními zásadami efektivní výstavby a provozu bioplynových stanic. Tyto zásady je důležité dodržovat pro úspěšnou realizaci těchto zařízení. Přestože podpora z uvedených opatření Programu rozvoje venkova není přímo určena obcím, jako žadatelům o podporu, je pro ně znalost těchto zásad a souvisejících záležitostí velmi podstatná. Při nedodržování správných zásad výstavby, technologických postupů výroby a provozu, může dojít k nežádoucím okolnostem, které způsobují nepříjemný zápach, šířící se po celém okolí. Ten může pocházet ze samotného provozu, ale zejména též ze zbytků produkce, které se jako hnojivo rozváží po okolních zemědělských pozemcích. U nedostatečných projektů také roste riziko zvýšeného dopravního zatížení, možnosti zvýšení hluku a emisí. Jednotlivé body Desatera BPS jsou následující: 1. Precizní příprava projektů Projekt bioplynové stanice je multioborová záležitost (ochrana ovzduší, odpady, hnojiva, energetika). Proto je nutné věnovat velkou pozornost předrealizační přípravě. Ověřit možnosti připojení na energetické sítě a zajistit dostatek kvalitních surovin, 18

19 ověřit výtěžnost bioplynu a zpracovat žádost o investiční podporu včetně financování. Zejména je nutné věnovat pozornost posouzení záměru z hlediska vlivu na životní prostředí. 2. Dostatek kvalitních surovin V biostanicích lze efektivně zpracovat celou škálu bioodpadů z údržby veřejné zeleně, odpadů z domácností, zbytků z jídelen i z podnikatelských provozů jako jsou pekárny, lihovary, masokombináty. Jako vstup je možné použít i kejdu, hnůj a cíleně pěstovanou biomasu, např. kukuřici, řepu, vojtěšku, travní senáž (obr. 2). Je důležité zajistit dlouhodobost dodávek a prověřit ekonomiku z hlediska dovozových vzdáleností. Obr. 2: Vsádka - vstup biomasy (BPS Kostelec na Hané, foto P. Roháček, 2011) 3. Výtěžnost bioplynu Produkce bioplynu závisí na druhu vstupního materiálu a na jeho vlastnostech. Výroba bioplynu ve fermentoru (obr. 3) je živý biologický proces, citlivý na změny podmínek a složení materiálu. Optimální chod vyžaduje co nejvíce jednotné složení vstupních surovin s minimálními přechody při jejich změnách. 19

20 Obr. 3: Fermentor (BPS Kostelec na Hané, foto P. Roháček, 2011) 4. Spolupráce s místní samosprávou Základním předpokladem realizace projektu biostanice je získání kladného stanoviska příslušné samosprávy. Investor se již v době plánování projektu musí vážně zabývat připomínkami sousedů a úřadů. Práce s veřejností je klíčem k úspěchu a investor by ji neměl podceňovat. 5. Spolehlivá a ověřená technologie Návrh každé bioplynové stanice je svým způsobem unikátní, volba technologie závisí na použitém substrátu a na místních podmínkách. Rozhodující je také cena technologie a provozní náklady. V zásadě se hovoří o suché nebo mokré fermentaci při mezofilním (cca 37 C) nebo termofilním (cca 55 C) teplotním režimu. Důležitým kritériem výběru jsou reference a zkušenosti provozovatelů dané technologie. 6. Optimalizace investičních nákladů Investor by měl z hlediska optimálnosti nákladů využívat existující infrastrukturu, vybrat nejvhodnější technologii a při maximalizaci provozu minimalizovat spotřebu energie. 20

21 Obr. 4: Kogenerační stanice TEDOM Cento T160 SP BIO (BPS Kostelec na Hané, foto P. Roháček, 2011) 7. Volba kogenerační jednotky Nejčastějším způsobem využití bioplynu je kombinovaná výroba elektřiny a tepla v kogeneračních jednotkách (obr. 4), které jsou srdcem každé bioplynové stanice. Kogenerační jednotky dělíme na jednotky se zážehovými plynovými motory kde výhradním palivem je bioplyn a na jednotky se vznětovými motory, kde základním palivem je bioplyn a doplňkovým palivem je zpravidla rostlinný olej. Jejich provoz je rozhodující pro ekonomiku projektu. 8. Využití odpadního tepla Přebytky tepla při výrobě se využívají k vytápění objektů v bezprostředním okolí BPS, dodávají se do systému centrálního zásobování teplem nebo mohou být využity pro přidružené podnikatelské provozy. 9. Nakládání s digestátem Výsledkem fermentačního procesu je stabilizovaný materiál v tekuté podobě, digestát, který lze použít jako hnojivo nebo přísadu do kompostu. Způsob nakládání s digestátem (obr. 5,6) je různý v závislosti na konkrétních podmínkách a je třeba jej řešit již ve stadiu projektu (respektovat přitom Zákon o hnojivech č. 156/1998 Sb., a Zákon o vodách č. 254/2001 Sb.). 21

22 Obr. 5 : Digestát na výstupu po fermentaci (BPS Kostelec na Hané, foto P. Roháček, 2011) Obr. 6 : Zapravení digestátu do půdy (zdroj internet) 10. Další možnosti využití bioplynu Upravený plyn (biomethan) z BPS může být také využíván jako pohonná hmota pro upravená vozidla a zemědělské stroje. Upravený biomethan lze využít také do stávajících rozvodů zemního plynu, protože jeho čistota a kvalita jsou se zemním plynem srovnatelné. 22

23 2.7 Legislativa Na digestáty jsou z hlediska legislativního kladeny zejména hygienické požadavky. Jedná se o splnění procesních hygienizačních parametrů, splnění limitních hodnot rizikových prvků a indikátorových organizmů (Marada et al., 2008). Legislativa pro nakládání s hnojivy (digestáty): Předpis Evropské unie, Směrnice Rady 91/676/EHS, o ochraně vod před znečištěním způsobeném dusičnany ze zemědělských zdrojů, (Nitrátová směrnice), je vytvořený pro ochranu vod před znečištěním dusičnany ze zemědělství. V České republice je tato směrnice implementována do následujících národních předpisů: Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů Vyhláška č.450/2005 Sb., havarijní vyhláška Nařízení vlády č. 262/2012 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a akčním programu Zákon o hnojivech č. 156/1998 Sb., ve znění pozdějších předpisů Vyhláška č.474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva Vyhláška č.274/1998 Sb., o skladování a používání hnojiv Zákon č.183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) Vyhláška č.268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby Zvýšenou pozornost při aplikaci digestátů by měli věnovat zemědělci hospodařící ve zranitelných oblastech (v ČR cca 50 % zemědělské půdy, obr. 7). Jedná se například o omezení celkové dávky dusíku k plodinám nebo úplný zákaz aplikace. Tato omezení vyplývají z Nařízení vlády č. 262/2012 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a akčním programu, v aktuálním znění. 23

24 Obr. 7: Mapa České republiky vymezení zranitelných oblastí od

25 3 CÍL PRÁCE Cílem práce je porovnání hnojivé účinnosti digestátů, kejdy, kompostu a minerálního dusíkatého hnojiva na výnos plodin a kvalitu produkce ve dvouletém vegetačním experimentu prováděném ve zranitelné oblasti. 25

26 4 MATERIÁL A METODIKA 4.1. Vegetační experiment Polní vegetační experiment byl založen ve výrobním typu bramborářském, na zkušební stanici ÚKZÚZ v Lípě u Havlíčkova Brodu, na jaře 2011, na plochách výživářské báze. Cílem bylo sledování vlivu vybraných typů organických hnojiv na výnos brambor a pšenice ozimé a na jejich kvalitativní parametry. 4.2 Charakteristika pokusného stanoviště Polní vegetační experiment, byl založen formou maloparcelkových bloků o rozměrech 10,82 x 3,74 m, na celkové výměře 40,5 m 2 (plocha, na kterou byla aplikována hnojiva, bez ochranného pásma). Ve vzorcích půdy odebraných před založením zkoušky v prvním pokusném roce bylo hodnoceno výměnné ph a zásobenost půdy přístupnými živinami (Mehlich 3). Na stanovišti (tab. 3) byla zjištěna slabě kyselá půdní reakce, vyhovující zásoba přístupného P a K, zásoba Mg nízká. Tab. 3: Charakteristika pokusného stanoviště Charakteristika Zkušební stanice ÚKZÚZ Lípa Kraj Okres Výrobní oblast Vysočina Havlíčkův Brod bramborářská Nadmořská výška 505 m n. m. Průměrná roční teplota 7,7 C Roční úhrn srážek Půdní typ Půdní druh Hloubka ornice 632 mm kambizem modální písčitohlinitá cm 26

27 4.3 Osevní postup a schéma hnojení plodin Tab. 4: Osevní postup Rok Osevní postup 2011 brambory rané xx 2012 pšenice ozimá (meziplodina) xx aplikace organických hnojiv V polním experimentu, bylo zařazeno celkem 5 kombinací hnojení (tab. 5). Všechny kombinace byly 4x opakovány. Tab. 5: Kombinace hnojení Kombinace hnojení Způsob /druh hnojení 1. nehnojeno 2. minerální dusíkatá hnojiva (bilanční dávka) 3. kejda (bilanční dávka podle N) 4. digestát č.i- Lípa (bilanční dávka podle N) 5. digestát č.ii- Telč (bilanční dávka podle N) 6. kompost- Náměšť (bilanční dávka podle N) Obr. 8: Brambory na zkušebním stanovišti v Lípě (foto M. Smatanová, 2011) 27

28 Z technických důvodů mechanizované aplikace organických hnojiv nebylo možné dodržet schéma náhodného uspořádání pokusných parcel. Proto bylo použito blokového uspořádání parcel podle druhu použitého hnojiva/způsobu hnojení (tab. 6). Tab. 6: Schéma pokusu opak. 4 opak. 3 opak. 2 opak. 1 kontrola N minerální kontrola N minerální N minerální kontrola N minerální kontrola kejda kejda kejda kejda digestát č. I digestát č. I digestát č. I digestát č. I digestát č. II digestát č. II digestát č. II digestát č. II kompost kompost kompost kompost 4.4 Popis pokusných plodin Plodina 1. pokusný rok: rané brambory, odrůda Adéla Popis odrůdy: hlízy středně velké, vzhledné, nárůst pomalý, počet pod trsem středně vysoký, středně odolné proti mechanickému poškození. Varný typ B, středně pevné konzistence, slabě až středně moučnaté, chutné, netmavnou. Rostlina středně vysoká, polovzpřímená, tloušťka stonku tenká až střední, typ trsu přechodný, list malý až středně velký, lístek malý až středně velký, středně široký, zvlnění okraje slabé, květ bílý, malý až středně velký, četnost květů nízká až střední. Plodina 2. pokusný rok: ozimá pšenice, odrůda Secese Popis odrůdy: poloraná odrůda s potravinářskou jakostí B. Vykazuje velmi vysoký výnos v oblasti kukuřičné, v zemědělských výrobních oblastech řepařské a obilnářské středně vysoký a v zemědělské výrobní oblasti bramborářské vysoký, snáší pozdní výsevy. Secese disponuje vysokou odolností k poléhání, takže použití morforegulátoru není nutné. Odrůda je mrazuvzdorná. Vykazuje odolnost k listovým chorobám. Secese patří mezi doporučené odrůdy. 28

29 4.5 Dávky živin a použitá hnojiva Minerální dusík byl aplikován v dávce, kterou v daném roce organického hnojení (tj. 2011) pokusná plodina (brambory) odčerpá plánovanou sklizní (bilanční dávka dusíkatého hnojení). Základní dávka dusíku byla pro brambory rané 120 kg.ha -1 (při plánovaném výnosu cca 30 tun brambor.ha -1 ). Na tuto hladinu minerálního dusíkatého hnojení byly dopočítány aplikační dávky ostatních hnojiv, tj. kejdy, digestátů, kompostu (podle jejich aktuálního obsahu dusíku). Kompost je zařazen v kategorii hnojiv s pomalu uvolnitelným dusíkem, proto vypočítaná aplikační dávka (podle obsahu N) byla dvojnásobná. Pšenice ozimá, následující po organicky hnojených bramborách nebyla minerálním dusíkem hnojena. Rovněž tak nebyla nehnojena dalšími základními živinami (P, K, Mg, Ca). Dusík byl aplikován v ledku amonném s vápencem (LAV), kejda a digestát I pochází ze Zemědělské společnosti Lípa u Havlíčkova Brodu. Digestát II pochází z BPS Telč, CMC kompost poskytla společnost ZERA. U použitých organických hnojiv (kejda, digestáty, kompost) byl analyzován obsah sušiny a obsah dusíku, který byl nezbytný pro výpočet aplikačních dávek (tab. 7). Dále byl zjištěn obsah P a K. Analýzy byly provedeny v akreditované národní referenční laboratoři ÚKZÚZ v Brně. Tab. 7: Chemické složení použitých hnojiv a jejich aplikační dávky Použitá hnojiva Chemické vlastnosti - obsah v sušině (%) sušina N P 2 O 5 K 2 O aplikační dávka t.ha -1 Kejda Lípa 7,8 3,2 0,8 3,8 48 Digestát BPS Lípa 7,1 6,0 1,0 5,3 28 Digestát BPS Telč 5,3 6,3 1,05 6,5 36 CMC kompost 55 1,

30 4.6 Agrotechnické záznamy během vegetace 1. pokusný rok V prvním pokusném roce po aplikaci hnojiv byla ihned provedena příprava pozemku, dvakrát kombinátorem a jednou rotačními branami. Sadba brambor Adéla byla zasázena do dobře připravené a přiměřeně vlhké půdy. Vzejití bylo zaznamenáno dne u všech kombinací hnojení. První výskyt mandelinky bramborové byl zaznamenán dne , Po ošetření postřikem již bez výskytu. Poškození plísní bramborovou, škůdci ani zvěří nebylo zaznamenáno. Pokus byl sklizen dne Ve druhém pokusném roce byla pšenice ozimá Secese zaseta dne do dobře připravené půdy, seťové lůžko bylo přiměřeně vlhké a utužené. Po vzejití byl porost vyrovnaný a zahoustlý. I přes nepříznivé klimatické podmínky v únoru, kdy v první dekádě panovaly holomrazy až -20 C, byl stav porostů na jaře v dobré kondicí. Neobjevily se výmrzy. Zdravotní stav porostů byl vynikající a nevyžadoval zvláštní zásahy proti chorobám a škůdcům. Během vegetace byly používány běžné povolené přípravky na ochranu rostlin. 4.7 Hodnocené znaky Odběry půdních vzorků Za účelem pozdějšího sledování změn agrochemických vlastností půdy byl před založením polního pokusu odebrán z celé pokusné plochy jeden průměrný vzorek půdy na stanovení: druhu půdy, půdní reakce ph/cacl 2, obsah přístupných živin (metoda Mehlich 3) (Zbíral et al., 2010). Odběry rostlinných vzorků Pro sledování příjmu živin rostlinami byly odebírány vzorky brambor (průměrný vzorek ze čtyř opakování z každé kombinace hnojení). Ve vzorcích byl stanoven obsah základních makrobiogenních prvků a vybrané technologické parametry. Na základě znalosti vstupních a výstupních údajů byla pro každou pokusnou plodinu vypočítána bilance živin. 30

31 4.8 Popis chemických metod pro stanovení rostlinných vzorků Anorganické rozbory byly provedeny v reprezentativních vzorcích brambor, zrna a slámy pšenice odebrané z každé kombinace při sklizni. Analýzy provedla akreditovaná národní referenční laboratoř ÚKZÚZ Brno. Stanovení dusíku, fosforu, draslíku, vápníku, hořčíku: při mineralizaci na mokré cestě byly rostlinné vzorky oxidovány H 2 O 2 v H 2 SO 4 za katalytického působení selenu. Stanovení bylo provedeno metodou AES-ICP na atomovém emisním spektrofotometru s indukčně vázaným plazmatem (Zbíral et al., 2005). Nejistota stanovení vyjadřující pološíři intervalu, ve kterém se s 95 % pravděpodobností nachází výsledek, činí pro P, K, Mg 10 %, pro Ca 50 %, pro N 4,5 %. Stanovení nitrátového dusíku: obsah nitrátového dusíku byl stanoven v homogenizátu čerstvých vzorků iontově selektivní elektrodou s kapalnou membránou, metodou kalibrační křivky. Stanovení škrobu (brambory): polarimetrické stanovení obsahu škrobu bylo prováděno podle ČSN EN ISO 10520, která je českou verzí evropské normy EN ISO 10520:1998 a má status české technické normy. Specifikuje polarimetrickou metodu stanovení obsahu škrobu v přírodním škrobu s výjimkou škrobu s vysokým obsahem amylózy. Obsah hrubých bílkovin: je vypočítanou hodnotou z dusíku laboratorně stanoveného v sušině tj. N x koeficient 5,7 (Prugar, 2008). Stanovení vlhkosti: vzorek se vloží na 120 min do sušárny s teplotou 130 C. Vlhkost zrna určíme z rozdílu hmotností vzorku před sušením a po sušení. Základním vybavením pro stanovení vlhkosti je mlýnek, misky s dobře těsnícími víčky, termostatická sušárna, exsikátor a váhy. Vlhkost se vyjadřuje v % a výsledek stanovení se uvádí s přesností na 0,01 %, (ČSN EN ISO 712). Číslo poklesu (FN): metoda je založena na schopnosti vodní suspenze mouky rychle zmazovatět ve vroucí lázni a na měření ztekucení škrobu, ke kterému dochází působením amylázy přítomné ve vzorku. Ztekucení ovlivňuje odpor škrobového gelu vůči viskozimetrickému míchadlu a čas potřebný k poklesu míchadla o určenou vzdálenost. Číslo poklesu je ukazatelem aktivity amylázových enzymů ve vzorku mouky. Nezbytným vybavením je přístroj pro zkoušení čísla poklesu. Z laboratorního vzorku se odstraní prach a hrubé nečistoty. Vzorek se semele na mlýnku předepsaném normou. Stanoví se vlhkost. Vzorek se přesype do viskozimetrické zkumavky a přidá se 31

32 voda. Do zkumavky se vloží míchadlo a zkumavka se ponoří do vroucí vodní lázně. Čas od počátku ponoření viskozimetrické zkumavky do okamžiku, kdy se míchadlo dotkne dna zkumavky, vyjadřuje číslo poklesu. Výsledky se uvádí s přesností na 1 s. (ČSN ISO 3093). Objemová hmotnost: Určuje se jako hmotnost 1 litru zrna. Nezbytným laboratorním vybavením pro zkoušení objemové hmotnosti je obilní zkoušeč a váhy. Zkoušený vzorek nesmí obsahovat nečistoty a musí mít stejnou teplotu jakou má okolní prostředí. Relativní vlhkost vzduchu v laboratoři musí být % (ČSN ISO ). Sedimentační index - Zelenyho test: metoda je založena na schopnosti bílkovin mouky bobtnat v kyselém prostředí. Ze zkoušené mouky, připravené z pšenice za přesně stanovených podmínek mletí a prosévání, se připraví suspenze roztoku kyseliny mléčné a bromfenolové modře. Po určené době protřepávání a klidu se stanoví objem sedimentu vzniklého sedimentací částic mouky. Takto zjištěný objem sedimentu je ukazatelem kvality lepkové bílkoviny (ČSN ISO 5529). Stanovení hmotnosti tisíce zrn: je přepočtená na standardní 14 % vlhkost, HTZ se stanovuje podle (ČSN ISO 00520). 32

33 5 VÝSLEDKY A DISKUZE Polní plodiny se liší povahou poskytovaných produktů, proto se pro vyjádření jejich produkce použil přepočet na obilní jednotky. Jedná se o orientační koeficienty, které mohou posloužit pro snazší hodnocení výnosů (Petr, 1989). U brambor je koeficient přepočtu na obilní jednotku 0,25; u zrna obilovin 1 a pro slámy obilovin 0, Sklizňové výsledky V prvním pokusném roce je patrný průkazný vliv hnojení (P 0,05) na produkci brambor (tab. 9 a 11). Jak uvádí tabulky 8 a 10, průměrný výnos brambor vzrostl statisticky průkazně (P 0,05) po aplikaci kejdy (15,31 OJ.ha -1 ; 61,23t.ha -1 ) o 72,1 % ve srovnání s nehnojenou variantou (8,90 OJ.ha -1, 35,58 t.ha -1 ) a o 29,6 % ve srovnání s LAV (11,82 OJ.ha -1, 47,25 t.ha -1 ). Výnosy po hnojení digestáty a kompostem se pohybovaly takřka na srovnatelné úrovni, v rozmezí 10,16-11,45 OJ.ha -1 (40,65-45,78 t.ha -1 ), což odpovídá statisticky průkaznému zvýšení oproti variantě kontrolní v rozmezí 14,2-28,6 %. Při srovnání s variantou hnojenou minerálními hnojivy (LAV) byl výnos na těchto variantách nižší (tab. 8 a 10). Tab. 8: Průměrný výnos hlíz brambor (OJ.ha -1 ) Kombinace hnojení Výnos brambor P 0,05 Relativní srovnání (%) 1. Nehnojeno 8,90 ± 0,17 a 100,0 2. LAV 11,82 ± 0,21 d 132,8 100,0 3. Kejda Lípa 15,31 ± 0,29 e 172,1 129,6 4. DG BPS Lípa 10,98 ± 0,29 c 123,4 93,0 5. DG BPS Telč 11,45 ± 0,27 cd 128,6 96,9 6. CMC kompost 10,16 ± 0,21 b 114,2 86,0 P< statistická závislost při 95 % hladině významnosti. Rozdíly mezi variantami označenými stejnými písmeny jsou statisticky neprůkazné. Hodnoty vyjadřují průměr ± směrodatnou chybu. 33

34 Tab. 9: ANOVA - Průměrný výnos hlíz brambor (OJ.ha -1 ) Stupně Výnos Výnos Výnos Výnos volnosti brambor SČ brambor PČ brambor F brambor p Abs. člen , , ,95 0, Varianta hnojení 5 93,692 18,74 77,78 0, Chyba 18 4,336 0,24 Celkem 23 98,028 Tab. 10: Průměrný výnos hlíz brambor (t.ha -1 ) Kombinace hnojení Výnos brambor P 0,05 Relativní srovnání (%) 1. Nehnojeno 35,58 ± 0,69 a 100,0 2. LAV 47,25 ± 0,83 d 132,9 100,0 3. Kejda Lípa 61,23 ± 1,18 e 172,1 129,6 4. DG BPS Lípa 43,93 ± 1,14 c 123,3 93,0 5. DG BPS Telč 45,78 ± 1,09 cd 128,7 96,9 6. CMC kompost 40,65 ± 0,85 b 114,3 86,0 P< statistická závislost při 95 % hladině významnosti. Rozdíly mezi variantami označenými stejnými písmeny jsou statisticky neprůkazné. Hodnoty vyjadřují průměr ± směrodatnou chybu. Tab. 11: ANOVA - Průměrný výnos hlíz brambor (t.ha -1 ) Stupně Výnos Výnos Výnos Výnos volnosti brambor SČ brambor PČ brambor F brambor p Abs. člen , , ,51 0, Varianta hnojení ,38 299,68 77,63 0, Chyba 18 69,49 3,86 Celkem ,87 Ve druhém pokusném roce při pěstování pšenice mělo hnojení rovněž signifikantní (P 0,05) vliv na výnos produkce (tab. 13). V tomto roce bylo podobně jako u brambor dosaženo nejvyššího výnosu vlivem aplikace kejdy (tab. 12). Nárůst ve výnosu činil 10,6 % ve srovnání s nehnojenou kontrolou (3,78 OJ t.ha -1 ) a 13,7 % ve srovnání s variantou hnojenou LAV (3,68 OJ t.ha -1 ), nikoliv však statisticky průkazně (P 0,05). Výnosy po hnojení digestátem z Lípy a kompostem byly téměř shodné a byly dokonce o 5,6-5,9 % nižší než u nehnojené varianty a o 2,7-3,3 % nižší než u varianty přihnojené minerálním N. Výnosy po digestátu z Telče nepatrně převýšily 34

35 nehnojenou kontrolu a o 3,4 % převýšily výnosy po LAV (tab. 12), nikoliv však statisticky průkazně (P 0,05). Podobný maloparcelkový experiment, zaměřený na ověření vlivu aplikace dvou různých digestátů na výnos ozimé pšenice byl založen v letech na zkušební stanici ÚKZÚZ v Pustých Jakarticích. Výnos zrna pšenice byl statisticky průkazně zvýšen po aplikaci obou digestátů, o 63,9 % u DG I a o 30,0 % u DG II oproti nehnojené kontrole. Mezi oběma digestáty byly zjištěny signifikantní rozdíly (Cigánek et al., 2010). Tab. 12: Průměrný výnos zrna pšenice ozimé (OJ.ha -1 i t.ha -1 ) Kombinace hnojení Výnos zrna P 0,05 Relativní srovnání (%) 1. Nehnojeno 3,78 ± 0,03 a 100,0 2. LAV 3,68 ± 0,36 a 97,3 100,0 3. Kejda Lípa 4,18 ± 0,24 a 110,6 113,7 4. DG BPS Lípa 3,58 ± 0,21 a 94,6 97,3 5. DG BPS Telč 3,80 ± 0,23 a 100,6 103,4 6. CMC kompost 3,56 ± 0,25 a 94,1 96,7 P< statistická závislost při 95 % hladině významnosti. Rozdíly mezi variantami označenými stejnými písmeny jsou statisticky neprůkazné. Hodnoty vyjadřují průměr ± směrodatnou chybu. Tab. 13: ANOVA - Průměrný výnos zrna pšenice ozimé (OJ.ha -1 i t.ha -1 ) Stupně Výnos pšenice Výnos Výnos Výnos volnosti SČ pšenice PČ pšenice F pšenice p Abs. člen 1 339, , ,72 0, Varianta hnojení 5 1,0471 0,21 0,90 0, Chyba 18 4,2078 0,23 Celkem 23 5,2549 Podobně jako u výnosu zrna se produkce slámy oproti kontrole statisticky průkazně (P 0,05) zvýšila u všech kombinací (tab. 16), nejvýrazněji po přihnojení kejdou (o 26,4 %), (tab. 14). Výnos slámy se na variantách hnojených digestáty a kompostem pohyboval v rozmezí 2,04 2, 22 t. ha -1 (tab. 14), tj. v rozmezí 0,31-0,33 OJ.ha -1 (tab. 16). Oproti kontrole došlo k navýšení výnosů od 5,6 do 14,7 % (tab. 14), nikoliv však signifikantně průkazně. Ve srovnání s variantou hnojenou minerálním 35

36 dusíkem nebyl u DG zaznamenán nárůst výnosu, pouze u varianty hnojení kompostem došlo k výnosu o 3,6 % vyššímu (tab. 14). Tab. 14: Průměrný výnos slámy pšenice ozimé (t.ha -1 ) Kombinace hnojení Výnos slámy P 0,05 Relativní srovnání (%) 1. Nehnojeno 1,94 ± 0,02 a 100,0 2. LAV 2,14 ± 0,02 bd 110,7 100,0 3. Kejda Lípa 2,45 ± 0,03 e 126,4 114,1 4. DG BPS Lípa 2,14 ± 0,04 bd 110,6 99,9 5. DG BPS Telč 2,04 ± 0,05 bc 105,6 95,3 6. CMC kompost 2,22 ± 0,05 d 114,7 103,6 P< statistická závislost při 95 % hladině významnosti. Rozdíly mezi variantami označenými stejnými písmeny jsou statisticky neprůkazné. Hodnoty vyjadřují průměr ± směrodatnou chybu. Tab. 15: ANOVA - Průměrný výnos slámy pšenice ozimé (t.ha -1 ) Stupně Výnos Výnos slámy Výnos slámy Výnos slámy volnosti slámy SČ PČ F p Abs. člen 1 111, , ,10 0, Varianta hnojení 5 0,5990 0,12 22,38 0, Chyba 18 0,0963 0,01 Celkem 23 0,6954 Tab. 16: Průměrný výnos slámy pšenice ozimé (OJ.ha -1 ) Kombinace hnojení Výnos slámy P 0,05 Relativní srovnání (%) 1. Nehnojeno 0,29 ± 0,00 a 100,0 2. LAV 0,32 ± 0,00 bd 110,3 100,0 3. Kejda Lípa 0,37 ± 0,01 e 125,6 114,0 4. DG BPS Lípa 0,32 ± 0,01 bd 110, DG BPS Telč 0,31 ± 0,01 bc 105,1 95,3 6. CMC kompost 0,33 ± 0,01 d 113,7 103,1 P< statistická závislost při 95 % hladině významnosti. Rozdíly mezi variantami označenými stejnými písmeny jsou statisticky neprůkazné. Hodnoty vyjadřují průměr ± směrodatnou chybu. 36

37 Tab. 17: ANOVA - Průměrný výnos slámy pšenice ozimé (OJ.ha -1 ) Stupně Výnos slámy Výnos slámy Výnos slámy Výnos slámy volnosti SČ PČ F p Abs. člen 1 2, , ,68 0, Varianta hnojení 5 0, , ,57 0, Chyba 18 0, , Celkem 23 0, V průměru obou pokusných let prokázala nejvyšší vliv na výnos kejda. Nikoliv však signifikantně. V případě její aplikace došlo oproti kontrole k navýšení výnosů o 53,8 %, v porovnání s hnojením LAV o 25,8 % (tab. 18). U obou DG a kompostu byl oproti kontrole zaznamenán nárůst výnosu v rozsahu 14,8-20,3 % (tab. 18). Nikoliv však statisticky průkazně. Účinnost hnojení LAV a digestátu z Telče je přibližně stejně srovnatelná. Digestát z Lípy a kompost poskytly výnosy o 6-11,4 % nižší než varianta hnojení minerálním hnojivem (tab. 18). Tab. 18: Průměrný výnos hlavních produktů (zrna, hlízy) za oba pokusné roky (OJ.ha -1 ) Kombinace hnojení Výnos hlavních produktů P 0,05 Relativní srovnání (%) 1. Nehnojeno 6,34 ± 0,97 a 100,0 2. LAV 7,75 ± 1,55 a 122,2 100,0 3. Kejda Lípa 9,75 ± 2,11 a 153,8 125,8 4. DG BPS Lípa 7,28 ± 1,41 a 114,8 94,0 5. DG BPS Telč 7,62 ± 1,45 a 120,3 98,4 6. CMC kompost 6,86 ± 1,26 a 108,2 88,6 P< statistická závislost při 95 % hladině významnosti. Rozdíly mezi variantami označenými stejnými písmeny jsou statisticky neprůkazné. Hodnoty vyjadřují průměr ± směrodatnou chybu. 37

38 Tab. 19: ANOVA - Průměrný výnos hlavních produktů (zrna a hlíz) za oba pokusné roky (OJ.ha -1 ) Výnos Výnos Výnos Výnos Stupně hlavních hlavních hlavních hlavních volnosti produktů SČ produktů PČ produktů F produktů p Abs. člen , , ,2505 0, Varianta hnojení 5 54,953 10,991 0,6116 0, Chyba ,738 17,970 Celkem , Obsah sušiny a makroelementů v bramborových hlízách Anorganické rozbory byly provedeny v reprezentativních vzorcích brambor odebraných z každé kombinace hnojení při sklizni. Analýzy provedla akreditovaná laboratoř ÚKZÚZ Brno v říjnu Z tabulky 20, která prezentuje průměrný obsah makroelementů a sušiny vyplývá, že její nejvyšší obsah (23,10 %) byl zjištěn na 4. kombinaci, hnojené DG z Lípy. Nejvyšší obsah dusíku v hlízách byl po hnojení LAV (1,60 %) a CMC kompostem (1,37 %). Tab. 20: Průměrné obsahy sušiny a makroelementů v hlízách brambor Kombinace hnojení Sušina Průměrný obsah makroelementů v sušině (%) (%) N P K Ca Mg 1. Nehnojeno 19,50 1,09 0,24 2,15 <0,05 0,11 2. LAV 20,10 1,60 0,27 1,90 <0,05 0,12 3. Kejda Lípa 19,70 1,26 0,26 2,12 <0,05 0,11 4. DG BPS Lípa 23,10 1,01 0,19 1,72 <0,05 0,10 5. DG BPS Telč 21,50 1,10 0,19 1,85 <0,05 0,09 6. CMC kompost 21,00 1,37 0,19 1,62 <0,05 0,10 Obsah fosforu u použitých organických hnojiv se nacházel v rozpětí 0,19-0,27 %. Nejvyšší obsah P (0,27 %) byl stanoven po minerálním hnojení, přičemž rozdíly mezi kombinacemi 1-3 byly zanedbatelné. Shodně působily DG a kompost (0,19 % P). Na obsah draslíku nejlépe působila kejda (2,12 %), nehnojená kontrola vykázala podobný obsah draslíku (2,15 %). 38