Možnosti použití kompost pro pípravu rekultivaních substrát - review. Lukáš Plošek, Jakub Elbl, Antonín Kintl, Jaroslav Záhora

Transkript

1 Možnosti použití kompost pro pípravu rekultivaních substrát - review Lukáš Plošek, Jakub Elbl, Antonín Kintl, Jaroslav Záhora Ústav agrochemie, pdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin, Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brn lukas.plosek@mendelu.cz Souhrn Tento píspvek se zabývá pohledem na použití rekultivaních substrát s obsahem kompostu v R a ve svt. V ad výzkum bylo prokázáno, že pídavek kompostu ml pozitivní úinek na fyzikáln-chemické a biologické vlastnosti rekultivované pdy. Ale prakticky žádný z autor se dosud nezabýval optimálním složením rekultivaních substrát (pomr zemina : kompost : pípadná další složka), jelikož nadlimitní množství kompostu mže mít negativní toxický dopad na nkterá mikrobiální spoleenstva a pstované plodiny, pípadn mže mít nežádoucí efekt na fyzikální vlastnosti (zejména konzistenní meze, vodní režim pdy aj.). Práce bude sloužit jako vstupní rešerše pro práv startující projekt na pracovišti mikrobiologie Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brn. Úvod Rekultivací se rozumí uvedení urité postižené oblasti do takového stavu, aby v ní mohl opt fungovat sobstaný ekosystém. Základem je vytvoení nového pdního povrchu, obnova pírodního prostedí, odstranní následk nevhodných lidských inností a provedení takových krok, které by zabránily novému narušení vzniklého systému (SÁDLO a TICHÝ, 2002). Seré et al. (2008) ve své práci poukazuje na dva rozlišné zpsoby pístupu k rekultivaci degradované pdy (Obr. 1). První možností je rehabilitace (rehabilitation) a znovu obnovení (restoration) pvodních fyzikáln-chemických a biologických vlastností pdy. Druhou možností je vytvoit pdu novou,,petvoenou ze stávající degradované pdy za pomocí rzných meliorant (hnojiva, organická mul, vápnní aj.) nebo dnes stále astji využívaných upravených organických odpad (nap. kompost a istírenský kal). Procesu tvorby takovéto pdy se oznauje jako rekultivace pdy (reclamation). Obr. 1: Kontrastní pístupy k obnov pdy na degradovaných pdách (Seré et al., 2008)

2 Možnosti použití kompost pro pípravu rekultivaních substrát V R je vtšina rekultivovaných území dotena tžbou rudného nebo nerudného charakteru. Pro takto využitá území je charakteristické, že nadložní zeminy jsou chudé na živiny a mikrobiologickou aktivitu, protože je jejich pvod asto nkolik desítek metru pod povrchem pvodního profilu. Ornice z toho dvodu, že je v zemníku uskladnna v profilech s mocností pesahující nkdy až 20 metr po dobu nkolika let. V takto vysokých vrstvách nedochází k provzdušování ani mechanickému promíchávání nutnému pro mikrobiální pochody v pdách a zásoby organických živin nutných pro anaerobní mikroflóru jsou vyerpány. Je tedy možno íci, že látky obsahující organickou hmotu jako živné médium i živé mikroorganizmy jsou vhodnou alternativou zvyšující mikrobiální aktivitu výsypkových substrát i ornice na erstv povezených rekultivovaných plochách (Honzík, 2002). Usak (2010) použití kompostu pi rekultivaci oznauje jako biologickou rekultivaci, jejímž cílem je piblížení kvality pdy bžné pro daný region. Dle ermáka a Ondráka (2010) je možné a žádoucí využít kompost pro rekultivace jako kvalitní zdroj humusu v pd, protierozní prvek nebo k úprav vodního režimu pdy. Kompostem se rozumí organické hnojivo, které se vyznauje pozitivním vlivem na fyzikálnchemické (ph, bilanci živin, obsah organické hmoty, pdní strukturu a stabilitu agregát, hydraulickou konduktivitu aj.) a biologické vlastnosti pdy (PEYR, 2003). ada autor se zabývala pozitivním vlivem kompost nebo vermikompost na rekolonizaci postižené pdy mikroorganismy a zlepšení dalších fyzikáln-chemických vlastností. Tejada et al. (2010) poukazuje na prokazatelný vliv vermikompost na biologické vlastnosti pdy (množství mikrobiální biomasy, pdní respiraci a enzymatickou aktivitu) a zárove pídavek organické hmoty ve form vermikompost by ml být vhodnou cestou pro snížení eroze rekultivovaného území. Cellier et al. (2012) v laboratorním experimentu pídavkem rzných dávek kompostu poukázal na zvýšení obsahu organických látek a ostatních živin u pd zasažených požárem, což mlo za následek zvýšení potu mikrobiální biomasy a její innosti. Zárove v pípad pídavku kompostu v muli umožnilo absorpci kinetické energie vody a tím mže dojít ke snížení ztrát pdy v dsledku vodní eroze a zvýšení infiltrace vody do pdy. Dosud se ovšem prakticky žádná studie komplexn nezabývala vlivem rzných dávek kompostu na vlastnosti rekultivaních substrát. Nap. Gomiscek a Lechner ve své studii poukazují na pozitivní vliv kompost na schopnost rekultivované pdy zadržet vodu a zvýšení retenní vodní kapacity v kombinaci dávek 40 % kompostu a 60 % zeminy. Aplikací prmyslových kompost do rekultivaních substrát, pi jejichž výrob jsou materiáln zužitkovány rozliné biologicky rozložitelné odpady vetn odpad problematických (nkteré druhy komunálních odpad, kaly z OV apod.), lze považovat za vhodný zpsob likvidace tchto odpad. Ovšem pokud je tento materiál aplikován ve vysokých dávkách hrozí omezení vývoje spoleenstev ekologicky žádoucích skupin mikroorganism a snížení výnos pstované plodiny z dvodu nežádoucích interakcí všech pítomných organism v nepirozen vysokém podílu organických látek, což mže vést, nap. díky vysoké mikrobiální produkci organických kyselin, až k toxicit vytvoeného substrátu pro urité skupiny mikrob (US AK, 2010). Rekultivaní substráty s obsahem kompostu a legislativa R Kvalita prmyslových kompost a rekultivaních substrát použitelných pi provádní rekultivaních prací se ídí pílohou. 5 vyhlášky MŽP R. 341/2008 Sb., o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady (BRO), v platném znní. Tato vyhláška rovnž definuje podmínky a zpsob aplikace jednotlivých kategorií kompost nebo rekultivaních substrát na rozliné pdy. V pípad zemdlské innosti se kvalita prmyslových kompost a ostatních organických hnojiv hodnotí dle provádcí vyhlášky. 474/2000 Sb., v platném znní k zákonu. 156/1998 Sb., o hnojivech, v platném znní. Posuzování hnojivých

3 substrát podle tohoto zákona má vtší prioritu, nežli posuzování podle vyhlášky o BRO, což v praxi znamená, že, pokud hnojivý substrát vyhovuje legislativ hnojiv, mže být použit nejen pro zemdlské úely, ale také pro všechny ostatní (US AK, 2010). Po splnní legislativních podmínek pro použití kompost pro pípravu rekultivaních substrátu je vhodnjší použít komposty registrované dle podmínek zákona o hnojivech, u kterých jsou rovnž garantovány kvalitativní parametry. Optimalizace složení rekultivaních substrát s využitím kompost laboratorní experiment V souasnosti je na pracovišti mikrobiologie AF MENDELU v ešení projekt Optimalizace složení rekultivaních substrát s využitím kompost. Navrhovaný projekt vychází z poteb praxe a má za cíl optimalizovat složení rekultivaních substrát s využitím rzných kombinací tí základních složek zeminy, kompostu a písku. Varianty ešení jsou uvedeny v Tab. 1. Tab. 1: Varianty složení rekultivaních substrát Varianta Kompost (%) Zemina (%) Písek (%) kontrola Optimální složením takovýchto substrát z pohledu vlivu na fyzikáln-chemické a biologické parametry se doposud nikdo nezabýval. Na projektu spolupracuje Centrální kompostárna Brno, a.s., výrobce rekultivaního substrátu Šedý drak. Výsledkem daného projektu bude návrh takového složení rekultivaního substrát, kde budou v optimálním pomru fyzikáln-chemické a biologické vlastnosti daného substrát a míra výnos pstované plodiny. Metodika práce V laboratorním nádobovém experimentu bude sledován vliv rzného složení rekultivaních substrát na fyzikáln-chemické a biologické vlastnosti daných substrát, produkci rostlinné biomasy a únik minerálních forem dusíku. Schéma experimentu je uvedeno na Obr. 2. Sledované fyzikáln-chemické vlastnosti: ph (aktivní, výmnné), EC, množství organické hmoty, maximální vodní kapacita a retenní vodní kapacita, obsah živin (N, P, K, Ca), konzistenní meze dle Atterberga, únik minerálních forem dusíku (N-NO 3 -, N-NH 4 + ), index dostupnosti dusíku.

4 Sledované biologické vlastnosti: bazální respirace, potenciální respirace, mikrobiální složení vybraných indikaních skupin mikroorganism na základ kultivace na živných pdách, enzymatické aktivity mikroorganism. Obr. 2: Schéma pokusné nádoby pro testování rekultivaních substrát (upraveno podle Elbl et al.) Podkování Práce byla zpracována s podporou projektu IGA Interní grantová agentura Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brn. IP 21/2013. Literatura 1) CELLIER, A., C. FRANCOU, S. HOUOT, Ch. BALLINI, T. GAUQUELIN a V. BALDY. Use of urban composts for the regeneration of a burnt Mediterranean soil: A laboratory approach. Journal of Environmental Management. 2012, ro. 95, S238- S244. ISSN ) ERMÁK, P. a V. ONDRÁEK. Rekultivace antropozemí výsypek Severoeské hndouhelné pánve: metodická pomcka. Vyd. 1. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany pdy Praha, 2006, 54 s. ISBN ) GOMISCEK, T. a P. LECHNER. The possibility to minimise the leachate by using compost substrates and fast growing plants as recultivation cover on landfills. Vienna: University of Agriculture Sciences. 4) ELBL, J., PLOŠEK, L., KINTL, A., ZÁHORA, J., PICHYSTALOVÁ, J., HYNST, J. Effect of Organic-waste compost addition on Leaching of Mineral Nitrogen from Arable Land and Plant Production (in press). 5) HONZÍK, R. Využití odpad pi rekultivacích. Biom.cz [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < ISSN: ) PEYR, S. (ed.). Applying compost benefits and needs [online] vyd. Brusel: Federal Ministry of Agriculture, Forestry, Environment and Water Management, Austria, and European Communities,

5 [cit ]. ISBN ) SÁDLO, J. a L. TICHÝ. Sanace a rekultivace po lomové a dlní tžb: tržné rány v krajin a jak je léit. Vyd. 1. Brno: ZO SOP, 2002, 35 s. ISBN x. 8) SÉRÉ, G., Ch. SCHWARTZ, S. OUVRARD, C. SAUVAGE, J.-Ch. RENAT a J., L. MOREL. Soil construction: A step for ecological reclamation of derelict lands Dostupné z: 9) TEJADA, M., I. GÓMEZ, T. HERNÁNDEZ a C. GARCÍA. Utilization of Vermicomposts in Soil Restoration: Effects on Soil Biological Properties. Soil Science Society of America Journal. 2010, ro. 74,. 2, s ISSN ) US AK, S. Pstování vybraných druh nepotravináských plodin v kombinaci s aplikacemi organických hnojiv a mikrobiologických preparát jako prostedek biologické rekultivace antropogenních pd: metodika pro praxi. Vyd. 1. Praha: Výzkumný ústav rostlinné výroby, 2010, 36 s. ISBN Summary This paper deals with an approach to the use of reclamation substrates containing compost in the Czech Republic and in the world. In many studies it has been shown that the addition of compost had a positive effect on the physicochemical and biological properties of reclaimed land. But practically none of the authors has not yet considered the optimal composition of reclamation substrates (ratio of soil : compost : any other component). Since excessive amount of compost may have a negative impact on certain toxic microbial communities and crops or may have an adverse effect on the physical properties (especially consistency limits, soil water regime, etc.). The paper will be used as input for the current research project starting in the Department of Microbiology, Faculty of Agronomy, Mendel University in Brno.