VOSTOUPAL, B., 1 ) ŠOCH, M., 2 ) VRÁBLÍKOVÁ, J., 3 ) ZAJÍČEK, P., 4 ) HRUBÝ, J., 5 ) GJUROV, V. 1 ): Hydrolyzáty mořských řas použitelné v programech asanace důlních výsypek. Products of hydrolysis of sea algae using in programs of sanitation mining discharged matter. 1 ) Bio-algeen, Klokočná Mnichovice; 2 ) Zemědělská fakulta JU Č. Budějovice; 3 ) Fakulta životního prostředí UJEP Ústí nad Labem, 4 ) Ministerstvo zemědělství ČR, Praha, 5 ) Výzkumný ústav pícninářský, Troubsko u Brna, Souhrn Vybraný druh mořských řas z arktických pobřežních vod je surovinou pro vysoce účinné hydrolyzáty se zajímavými vlastnostmi a schopnostmi, které se nabízejí pro postupy revitalizace půdy, prosté symbiotického mikroedafonu. Jednou z nich je schopnost masivní stimulace rozvoje kořenových systémů. Zde je podáván souhrn dosavadních známých možností, použitelných při sanaci krajiny po důlní exploataci. Summary The selected sort of sea algae from the arctic coastal waters is the raw material for high effective hydrolysis products, which has very interesting properties for more prosperous revitalization program s in germ-free soil. One of these is the ability of massive stimulating of growth of plants roots. There are presented some practical information s about known possibilities, this products in post-mining landscape re-enactment. Úvod Problematika rekultivačních postupů v oblastech velkoplošně pozměněných intenzívní lidskou činností (těžba uhlí a jiných nerostných surovin, podobně i intenzívní vojenský výcvik a p.) je významně ovlivněna devitalizujícími rezidui předchozích aktivit. Zatímco u návratů ploch pozměněných těžbou se jedná převážně o problematiku mikrobiologicky inaktivních substrátů (hlušiny) a až druhotně o technologické kontaminace půdních vrstev, u bývalých vojenských prostorů a zařízení je tomu právě naopak. Chceme proto poskytnout právě při této příležitosti, řešící souvztažnou problematiku, zcela základní inspirativní informaci o tom, že komplex zmiňovaných nepříznivých situačních faktorů lze cíleně oslabit. A to pomocí relativně velice jednoduchého zákroku, spojeného s aplikací multifaktoriálního biostimulátoru, vyrobeného prostou hydrolýzou z biologicky vysoce aktivní masy mořské řasy. Chceme poskytnout elementární náhled do spektra aplikačních možností přípravků bioalgeenové řady Literární přehled Bioalgináty jsou v pravé podstatě přírodními přípravky, určenými pro šetrnou a bezreziduální sanaci životního prostředí. (ANONYM 1995, GJUROV-2005, VOSTOUPAL
a kol. 2005, WYSOCKA-OWCZAREK 1993) Podporují komplexem svých stimulativních vlastností životní procesy především na mikrobiální a buněčné úrovni, jsou regulátory dekompozičních dějů a optimalizátory jejich forem na principu akceptace vnitřních fyziologických vazeb vnímavých mikrobiontů. Surovinou pro výrobu bioalginátů jsou speciálně vytěžené, usušené a posléze hydrolyzované mořské řasy, vyskytující se v mělkých a překvapivě až dosud stále ještě čistých pobřežních vodách arktických moří. Jmenovitě tedy v oblasti Islandu a dalších skandinávských zemí, podobně jako i v pobřežních pásmech Kanady (BROWN 1992, DE LA COURT-1992, REICHHOLF-1999, SCHAEFFER, BEASLEY-1989). Zde jsou cíleně sklízeny speciálními technikami, následně ošetřovány, sušeny a konzervovány pro další využití. (ANONYM 1995, DOBSON 1992, SALVATO-1989). Nacházejí úspěšné uplatnění v podobě speciálně formulovaných řasových přípravků nejenom v oblasti zemědělských oborů, (GJUROV 2005, PEARCE 1996, WANG a kol. - 1982), ale i v jiných biologických oblastech (potravinové doplňky, chirurgie, dermatologie, gynekologie a p.). Nabízejí nejenom vlastní účast na tradiční sféře sanace rostlin a rostlinných společenstev, jmenovitě pak v oblastech s nepříznivou zátěží půdního prostředí (SCHAEFFER, HERICKS, a kol. 1988), ale též při zhodnocování odpadních biologických materiálů a při specifické konzervaci při biodegradaci spontánně uvolňovaných živin (GJUROV 2005, CHOLEWINSKI 1998, KÜRZINGER 1995, VOSTOUPAL a kol. 1989, VOSTOUPAL a kol. 2005). Bioalgináty disponují navíc i výraznou a širokospektrou detoxikační schopností, která se uplatňuje i v půdním profilu nebo ve skládkovaných vrstvách odpadních materiálů biologického původu (GJUROV 2005, KOLBE, BLAU 1998, NOVÁK a kol. 1999, VOSTOUPAL a kol. 2005). Historie vzniku řas se datuje až do hluboké minulosti Země a jejich existenční stáří je uváděno termínem 3,2 miliardy let. Tehdy se řasy vyskytovaly údajně pouze jako jednobuněčné organismy (BROWN 1992, DE LA COURT-1992, DOBSON 1992). V průběhu další 1,8 miliardy let se pak tyto zformovaly již do mnohobuněčných organismů a dnes je již algology popsáno okolo 50 000 druhů známých řas, od těch miniaturních o velikosti kolem 10 mikrometrů, až po obrovské mnohobuněčné chaluhy, dorůstající délky až šedesáti metrů (AHMAD a kol. - 1989, BROWN 1992, DOBSON 1992, RŮŽIČKA 1999). Na rozdíl od vyšších rostlin, pěstovaných v intenzivním zemědělství, nevyčerpávají řasy prostředí, v němž rostou a nepotřebují ke svému rozvoji žádnou pomoc člověka-pěstitele. Nemusí se hnojit, zavlažovat ani jinak ošetřovat (BARNEY-1993, WANG 1982). Podle
dostupných údajů se ročně na celém světě sklízí zhruba sedm milionů tun řas (SALVATO 1989). Přibližně polovina z nich se využívá v potravinářském průmyslu, druhá polovina slouží k různým průmyslovým účelům i protektivním cílům, k výrobě kosmetiky, léků, ale i pro celou oblast zemědělství a potravinářství, zejména pak pro oblast dietetologie apod. Všechny řípravky bioalgeenové řady jsou hydrolyzátem hnědé mořské řasy Ascophyllum nodosum. Jsou koncentrátem specifických rostlinných gelů a přírodních polysacharidů, složeným z polyuronových kyselin mořské řasy. Tyto uronové kyseliny jsou de facto polyelektrolyty s vysokou iontověvýměnnou kapacitou na úrovni 5.000-20.000 m/val. (ANONYM 1995, GJUROV 2005, CHOLEWINSKI 1998, STEPHENSON 1974, VOSTOUPAL, a kol. 2005, WYSOCKA-OWCZAREK 1993). Absorbují substance, uvolněné biologickým rozkladem organické hmoty, ale i celou řadu toxických prvků a komponent (BARNEY, BLEWETT-1993). Mají molekulovou strukturu identickou s šedou huminovou kyselinou, která s jemnými částečkami půdy vytváří jílovito-humusový komplex (VOSTOUPAL, ŘÍHA 1987), Komplexují těžké kovy a eliminují tak jejich toxicitu (ROUXHET, MOZES-1990). Ve vodě tvoří pod vlivem kovů vodou nerozpustný komplex gel-vločky. Jde tedy o univerzální živnou půdu, v jejíž přítomnosti se zejména kooperativní dekompoziční mikroorganismy velmi rychle a v rovnováze množí, bez zřetelného ovlivnění chemickými faktory (ANONYM 1995, KOLBE, BLAU 1998, RŮŽIČKA 1999, SCHAEFFER, BEASLEY 1989, WANG 1982). Vybavení těchto řasových hydrolyzátů specifickými fytohormony a doplňujícím širokým spektrem biologicky účinných látek podmiňuje jejich schopnosti výrazné stimulace množení a růstu kořenových soustav i rozvoje podpůrných mikrobiálních společenstev. (GJUROV 2005, JURÁSEK a kol. 1990, KRIEGEL, JURÁSEK 1992). Vlastní sdělení Kvalita a zdravý turgor olistění, podobně jako i bohatost větvení kořenového systému patří mezi fyziologické ukazatele potenciální disponovanosti rostliny a případně i její užitkovosti. Užitkovosti jednak jako donora potravní nebo krmivové suroviny, ale také funkční užitkovosti, vztahující se k technickým, případně i energetickým plodinám a v neposlední řadě rovněž k rostlinám, které fungují jako akční součást tzv. kořenových čistíren. Neméně významnou skutečností je, že kořenové systémy mají svou sekundární funkci při zpevňování terénu jako účinná antierozní a rovněž i antiabrazivní veličina zejména na svažitých úsecích a jmenovitě pak na kolaterálních plochách terénních zářezů rekultivovaných územních částí. Rovněž tak ale i u všech typů silničních i železničních
komunikačních tras. Bioalgináty jsou prostředky, které tyto zmiňované vitální funkční dispozice významně potencuji. V rekultivačních programech je dostatečně znám syndrom primární i sekundární funkční insuficience kořenových systémů nebo dokonce jejich hypotrofie. Je totiž jednou ze zásadních veličin při sledování vitální i funkční prosperity rostlin nebo dokonce i celých jejich společenstev. Dostatečně rozvinutý kořenový systém rostliny je základním předpokladem následných optimálních trofických poměrů v organismu příslušné rostliny a souvisejícího rozvoje jejích tkání, případně její plodnosti. Jednou z efektivních metod podpory rozvoje jak vlastní kořenové soustavy, tak i celého habitu sledované rostliny a souvisejícího společenstva je systémové použití bioalginátových přípravků (na příklad ve formulacích BI-Algeen kořenový koncentrát, BI- Algeen Granulát nebo i BI Algeen S-90). Lze je totiž klasifikovat nejenom jako revitalizační agens pro půdní mikroedafon. Ale také jako vydatný stimulátor rozvoje kooperativních mikrobiocenóz, fyziologicky se účastnících na procesech spontánní biodegradace organických zbytků v přírodním prostředí, která probíhá výhradně naturálními procesy. Stejně významné povzbudivé účinky mají biolagináty i na rozvoj velmi důležitých mykorrhizních společenstev, jejichž symbiotická účast při adaptaci zejména vysazovaných dřevin má mimořádně významnou roli pro aklimatizaci rostliny na novou rhizosféru. Všechny tyto přípravky spontánně fungují již při jednoduché aplikaci, např. při výsadbě, jmenovitě pak při významně opožděné (letní) výsadbě i při osazování prostředí, o jehož vegetačních dispozicích máme oprávněně jisté pochybnosti. Samozřejmě, za předpokladu zachování elementárních podmínek k životu tedy alespoň při zajištění základního množství vláhy. Dosavadní zkušenosti potvrzují, že zatím nejvhodnější aplikační metodou při sanované výsadbě zejména prostokořených sazenic je důkladné smočení celé sazenice do připravené bioalginátové lázně (1 díl BI-Algeenu kořenového koncentrátu: 8 dílům užitkové vody. Vsazenou rostlinu při zasýpání je zejména v nepříznivých půdněklimatických podmínkách vhodné ještě zásobit dávkou 1 lžíce BI-Algeenu Granulátu. Důvod ke smočení celé sazenice vychází ze specifických vlastností a biochemismu struktury bioalginátů. Ty totiž svým ochranným filmem, který se takto z jejich roztoku vytvoří na povrchu rostlinných tkání, účinně brání nadměrnému odpařování vody z organismu sazenice a současně vytvářejí specifický hadrytyční rezervoár na fyzikálně chemických principech. A to jednak bezprostředně při a krátce po výsadbě (sluneční záření, případně vysoká teplota a nízká relativní vlhkost okolního ovzduší) a zejména pak v kritickém období jejich adaptace na nové prostředí. Zmiňovaný ochranný film z bioalginátů totiž vytváří
na povrchových plochách rostliny polopropustné membrány, které sice dovolují přívod vody do rostliny, avšak brání jejím ztrátám směrem z rostliny ven. Granulát má navíc ještě další pozitivní vlastnost spočívající v tom, že je schopen na sebe navázat až 350 analogických dílů vody vytváří tedy v prostředí kořenů důležitou záchrannou hydratační deponii. Díky tomuto soubornému antistresovému mechanismu, doplněnému významnou nárazníkovou kapacitou bioalginátů, je spolehlivě minimalizován šok přesazovaných rostlin ze změny prostředí. Bioalgináty navíc díky svým biostimulativními vlastnostem podporují a urychlují zasídlení a rozvoj nejenom mykorrhizních kořenových společenstev, ale i ostatních půdních mikrobiálních kooperantů. Lze jich však použít i jako dodatečnou substituci za vegetace, a to formou směrované zálivky nebo i tlakovou injektáží do půdy, do oblasti předpokládaného kořenového větvení. Kromě toho, že bioalgináty indukují a dále podporují rozvinutí mohutnějšího kořenového systému, podněcují tak rostlinu i ke zvýšení jej plodnosti. Nezanedbatelnou skutečností je i ověřený fakt, že bioalgináty ve svých důsledcích působí v půdě 1 3 roky. Základním principem využití bioalginátů při pěstování zemědělských plodin je stimulace růstu rostlin pomocí koncentrátu polyuronových kyselin, aminokyselin, fytohormonů a stopových prvků, obsažených v použitých produktech s obsahem bioalginátových složek. Tyto účinné látky působí obecně na všechny zelené rostliny urychlením jejich životních funkcí, zvýšením fotosyntézy a látkové výměny. Přitom se rostliny vyvíjejí harmonicky a plně využívají svůj genetický potenciál. Naturální forma podpory rozvoje kořenového systému úzce souvisí i s rozvojem mohutnější a zdravější nadzemní části. Stimulace rozvoje kořenových systémů má své poziční opodstatnění hned v několika směrech: jednak pro dosažení kvalitnějších sklizní zdravých a plnohodnotných plodů; dále pro dosažení dokonalejšího kořenového zápoje v půdě a následně i k dokonalejšímu zpevnění půdy, zejména ve svažitých pozicích a inundovaných územích; přítomnost bioalginátů v okolí kořenových vlásečnic jako šedá huminová kyselina s pufrovací dispozicí působí ochranně na rozvíjející s kořeny a spolupůsobí jako fokální prvek akumulace půdní vláhy i na principu permanentně navozované iontové výměny; kromě toho jako základní efekt vykazují bioalgináty již při jednorázovém ošetření schopnost bezpečně podmínit 30 50% nárůst kořenové hmoty u ošetřených rostlin nebo kultur;
zcela mimořádný význam přikládáme stimulativnímu a podpůrnému vlivu bioalginátů při budování a obhospodařování kořenových čistíren vod, jejichž účinnost, životnost i kapacitní dispozice bioalgináty zřetelně podporují. Podle zahraničních zkušeností bioalgináty za specifických podmínek důkladné aerace zvyšují jejich účinnost i při dekontaminaci vod ropnými látkami. Závěr V úzké souvislosti s tím, jak současné klimatické excesy, ale i přetrvávající anthropogenní zátěž, zhoršují v některých oblastech reálné vegetační dispozice, jsme přednesli informaci o významu sanativního použití bioalginátů, vhodných pro územní části, pozměněné důlní činností. Bylo poukázáno zejména na skutečnost, že obzvláště tam, kde proces zakořeňování nebo posléze i nedostatečný funkční kontakt kořenového systému s podpovrchovou vodou vytváří vegetační problémy, pak stimulace kořenových systémů adicí bioalginátů může podstatně zvýšit perspektivy rostlin k jejich přežití prodloužením dosahu kořenových elementů až na hladinu podpovrchových vodních horizontů. V oblasti zakládání a provozu kořenových čistíren vod pak řízené zmohutnění kořenových soustav přinese nezanedbatelné zvýšení jejich funkční efektivity. Prezentované poznatky a výsledky s použitím bioalginátů jsme získali při aplikacích přípravků bio-algeenové řady (BI Algeen Granulát a BI Algeen Kořenový koncentrát). LITERATURA AHMAD, Y. J., SERAFY, EL. S., LUTZ, E.: Environmental Accounting for Sustainable Development. The World Bank. Washington, D. C. 1989. ANONYM: Der Dünger vom Meeresgrund. DLG-Mitteilungen Nr. 11, 8, 1995. BANKS, M. K., SCHULTZ, K. E.: Compariosopn of plants for germination toxicity tests in petroleumcontaminated soils. Water Air and Soil Pollution, Vol. 167,č.1-4,s.211-219. ISSN:0049-6979 BROWN, L.: State of the World. New York: Worldwatch Institute, 1992, 653 s. DE LA COURT, T.: Different Worlds. Utrecht: Green Print, Jan van Arkel, 1992, 411 s. DOBSON, A.: Green Political Thought. London: Harper Collins, 1992, 167 s. GJUROV, V.: Firemní informace o přípravcích bio algeenové řady firmy Schulze a Hermsen. Klokočná Mnichovice, 2005. CHOLEWINSKI, A.: Wstepna ocena wybranych stymulatorów wzrostu na plony dwóch odmian truskawki w uprawie polowej. Ogólnopolska Nauk. Konfer. Sadownicza, 57 60. 1998. JURÁSEK, A., KRIEGEL, H., HANČL, Z.: Nové biostimulátory růstu. [New growth stimulators]. Lesnická práce, 69,, č. 1, s. 42 43, 1990. KOLBE, H., BLAU B.: Wirkung von Pflanzenstärkungsmitteln auf verschiedene Kultur-arten. Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft 3, Heft 5, 1-45. 1998. KRIEGEL, H. - JURÁSEK, A.: Zpráva o používání biostimulátoru Bio-algeen na lesní dřeviny v juvenilním stadiu v letech 1989-1991. [Report of application the stimulator Bioalgeen to young forest trees in 1989-1991]. Opočno, VÚLHM - Výzkumná stanice 1992. 6 s., příl. KÜRZINGER, W.: Einsatz von Pflanzenstärkungsmitteln. Kartoffelbau 46, Nr. 10, 418-420, 1995. NOVÁK, P., ZABLOUDIL, F., VRÁBLÍKOVÁ, J., ŠOCH, M.: Potenciální rizika při ozdravení agroekosystémů. Sborník příspěvků Ekologické formy hospodaření v krajině, Acta Universitatis Purkynianae, 49, Studia oecologica VII, FŽP UJEP Ústí n. Labem, 1999, str.78-87. ISBN 80-7044-272-7. PEARCE, D.: Ekonomie a výzva ke globální ochraně životního prostředí. In: Ekonomie životního prostředí a ekologická politika. Nakladatelství a vydavatelství litomyšlského semináře, Praha, 1996. 352 s.
RACLAVSKÁ, H.: Znečištění zemin a metody jejich dekontaminace. Ostrava, 1998, 111 s. REICHHOLF, J.: Žít a přežít v přírodě: ekologické souvislosti; Praha, Ikar 1999. RŮŽIČKA, J.: Mikrobiologie pro technology životního prostředí; Brno, Vysoké učení technické v Brně 1999, 124 s. Skripta. SALVATO, J. A.: Environmental Engineering and Sanitation. John Willey, N. York, 1989. SCHAEFFER, D. J., BEASLEY, V. R.: Ecosystems Health. Quantifying and Predicting Ecosystems Effects of Toxic Chemicals. Regulat. Toxicol. and Pharmacol., 9, 1989, s. 296-311. SCHAEFFER, D. J., HERICKS, E. E., KESTER, H. W.:Ecosystems Health. Measuring of Ecosystems Health. Environm. Managem., 12, 4, 1988, s. 445 455. STEPHENSON, W. A.: Seaweed in agriculture and horticulture. Bargyla and Gylver, Rateaver, Pauma Valley, California, USA, 1974. VOSTOUPAL, B., GJUROV, V.: Řízení stimulace rozvoje kořenových systémů použitím biolageenových přípravků. Sborník příspěvků z konference Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění a ochraně rostlin,m VÚP Troubsko Brno, 23.-24. 11. 2006, s. 73 78. ISBN-80-86908-03--8 VOSTOUPAL, B., ZAJÍČEK, P., ŠOCH, M., HRUBÝ, J., GJUROV, V.: Algináty a jejich využití v rostlinné výrobě. Sborník přednášek konference Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin. VÚRV Praha-Ruzyně, 21. 22. 3. 2007 ZABLOUDIL, F., NOVÁK, P., VRÁBLÍKOVÁ, J., ŠOCH, M.: Návrh ochrany a využití agroekosystému pásma hygienické ochrany. Protection and exploatation agroecosystems in water safety region. Sborník příspěvků Ekologické formy hospodaření v krajině, Acta Universitatis Purkynianae, 49, Studia oecologica VII, FŽP UJEP Ústí n. Labem, 1999, str.69-77. ISBN 80-7044-272-7. WANG, H. Y., LEE, S. S., TABACH, Y., CAWTHON, L.: Biotechnology and Bioengineering Symp., s. 139. Willey, New York, 1982. WYSOCKA-OWCZAREK M.: Bioalgeen S-90 nowy preparat. Owoce Warzywa Kwiaty 20, 14 15. 1993. Tato práce vznikla v rámci řešení výzkumného projektu NAZV QF 3148. Adresy autorů: 1) MVDr. Bohuslav VOSTOUPAL, Ing. Vasil GJUROV, Bio-algeen, Klokočná 89, 25164 Mnichovice; 2) Doc. ing. Miloslav ŠOCH, CSc., Zemědělská fakulta JU, 37005 České Budějovice; 3) Prof. ing. Jaroslava VRÁBLÍKOVÁ, CSc., Fakulta životního prostředí UJEP, Ústí nad Labem; 4) Ing. Petr ZAJÍČEK, Ministerstvo zemědělství ČR, odbor bezpečnosti potravin a techniky životního prostředí, 11705 Praha I.; 5) Ing. Jan HRUBÝ, CSc., Výzkumný ústav pícninářský, 66441 Troubsko u Brna ; Souhlas s uveřejněním práce jménem svým i jménem kolektivu spolupracujících autorů vyjadřuji souhlas s uveřejněním tohoto příspěvku na CD jako sborníku z konference. MVDr. Bohuslav Vostoupal