MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2015 MARCELA HLAVÁČOVÁ

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Vliv aplikace kompostu na množství a kvalitu půdních humusových látek Bakalářská práce Vedoucí práce: doc. RNDr. Lubica Pospíšilová, CSc. Vypracovala: Marcela Hlaváčová Brno 2015

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci: Vliv aplikace kompostu na množství a kvalitu půdních humusových látek vypracoval/a samostatně a veškeré použité prameny a informace uvádím v seznamu použité literatury. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s 47b zákona č. 111/1998 Sb.,o vysokých školách ve znění pozdějších předpisů a v souladu s platnou Směrnicí o zveřejňování vysokoškolských závěrečných prací. Jsem si vědom/a, že se na moji práci vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., autorský zákon, a že Mendelova univerzita v Brně má právo na uzavření licenční smlouvy a užití této práce jako školního díla podle 60 odst. 1 autorského zákona. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití díla jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity, a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla, a to až do jejich skutečné výše. V Brně dne:.... podpis

PODĚKOVANÍ Ráda bych chtěla poděkovat vedoucí bakalářské práce doc. RNDr. Lubici Pospíšilové, CSc. za její velikou trpělivost, ochotu, cenné rady, poskytnuté studijní materiály a pomoc při zpracování dat. Dále děkuji rodině a všem ostatním, kteří mě podporovali.

ABSTRAKT Bakalářská práce je věnována sledování vlivu kompostu na množství a kvalitu humusových látek v půdě. Dlouhodobé pokusy probíhaly na černozemi luvické (Praha). Hodnotili jsme množství organického uhlíku, humusových látek, huminovýcha fulvokyselin, poměr HK/FK, stupeň humifikace, obsah živin a absorbanci humusových látek v UV-VIS oblasti spektra. Data byly statisticky zpracovány metodou ANOVA jeden faktor. Výsledky ukázaly příznivý vliv na množství a kvalitu humusových látek a na obsah živin v půdě. Klíčová slova: černozem, kompost, humusové látky ABSTRACT Bachelor thesis is focused on assessment of humic substances content and quality under compost application. Long-term field experiments were established on Haplic Chernozem (Praha). We evaluated total organic carbon content, humic substances sum, humic and fulvic acids content, ratio HA/Fa, humification degree, nutrients content and absorbance of humic substances in UV-VIS spectral range. One way ANOVA analysis was used for statistical assessment of received data. Positive effect of compost on humic substances content and quality and on nutrients content was confirmed. Keywords: Chernozem, compost, humic substances

OBSAH 1 ÚVOD... 9 2 CÍL... 11 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED... 12 3.1 Půdní organická hmota... 12 3.1.1 Složení a třídění humusu... 16 3.2 Dehumifikace... 21 3.3 Kompost... 22 3.2.1 Fáze aerobního kompostování... 24 3.2.2 Zásady při kompostování... 26 3.2.3 Druhy kompostování... 30 3.4 Referenční třída Černosoly... 32 4 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST... 35 4.1 Objekt studia... 35 4.2 Metody studia... 42 4.2.1 Stanovení zrnitostního složení... 42 4.2.2 Stanovení reakce půdy... 43 4.2.3 Stanovení obsahu živin... 43 4.2.4 Stanovení celkového organického uhlíku... 44 4.2.5 Stanovení frakčního složení humusových látek... 44 4.2.6 Spektrofotometrické stanovení kvality HL... 45 4.2.7 Statistické zpracování dat... 46 5 VÝSLEDKY A VYHODNOCENÍ... 47 5.1 Rok 2012... 47 5.2 Rok 2013... 50 5.3 Rok 2014... 53 6 DISKUZE... 56 7 ZÁVĚRY... 57 LITERÁRNÍ ZDROJE... 58 INTERNETOVÉ ZDROJE... 61

SEZNAM TABULEK... 65 SEZNAM OBRÁZKŮ... 66

1 ÚVOD Význam půdy pro člověka a její funkce Půda má pro existenci člověka obrovský význam, protože slouží jako zdroj obživy. Umožňuje tvořit produkty ze živočišné a rostlinné výroby. Z obilí, které vyroste na půdě je mouka, z ní se vyrábí pečivo, jablko dostupné v supermarketech nebo na trhu rostlo v sadech, mléčné výrobky a maso pochází ze zemědělských chovů. V půdě se nachází suroviny a energie, které lidem zajišťují ekonomický rozvoj a životně důležité potřeby. Půda je také místem, které lze využít na stavbu obydlí, hal, továren, hospodářských objektů, železnic a dopravních komunikací určené k dalšímu využití. Půda je taktéž zdrojem života. Mikroorganismy v půdě zajišťují koloběh látek a účastní se aktivně procesů přeměn a rozkladu, což vede k uvolňování živin, které slouží rostlinám. Půda je také součástí krajiny, v níž plní funkci estetickou. Historická funkce půdy je výsledkem přírodního nebo kulturního dlouhodobějšího vývoje a ukazuje stupeň vývoje společnosti. V okolní krajině se nachází množství prvků např. přírodních památek, které jsou spjaty s půdou a ukazují nám historii v oblasti kultury či geologie. Úrodnost půdy, kvalita a existence je pro život na planetě rozhodující. Pokud budeme půdu znečišťovat škodlivými látkami z průmyslu a zemědělství, narušíme v půdním prostředí život a tím jeho metabolismu, který má vliv na úrodnost. Škodlivé látky se tak dostávají do potravního řetězce a dále do potravin co jíme. Kvalita potravin ovlivňuje naše zdraví. Při zástavě půdní plochy by neměla být využita půda, která má vhodné podmínky pro zemědělskou činnost. Dochází tak ke zbytečnému plýtvání úrodné půdy, kterou potřebujeme. (http://www.vitejtenazemi.cz) 9

Obr. 1. Zábor půdy (Foto : Hlaváčová 2014) 10

2 CÍL Cílem této bakalářské práce bylo vypracovat literární rešerši o přípravě různých kompostů a jejich vlivu na půdní vlastnosti. Praktická část je zaměřena na hodnocení vlivu různých aplikačních dávek kompostu na množství a kvalitu humusových látek. Aplikační dávky kompostu byly následující: D1 = 11,7 t/ha, D2 = 23,4 t/ha, D3 = 35,1 t/ha. Pokusy byly provedeny na pokusných plochách VUZT v. v. i v Praze-Ruzyni a půda byla klasifikována jako černozem luvická. Hodnotíme období aplikace v průběhu let 2012, 2013,2014. Bakalářská práce je vypracována s podporou projektu NAZV QJ 1210263 Agrochemická opatření ke snížení vodní eroze na orné půdě s využitím zapravení organické hmoty. Cílem uvedeného projektu je komplexně zpracovat znalosti opatření půdoochranných technologií zpracování půdy k ochraně povrchových a podzemních vod, technologických (organické hnojení) a agrotechnických zásahů ke zvýšení infiltrační schopnosti ornice a zpracované zásady zveřejnit formou ověřené technologie ve vybraných zemědělských podnicích. 11

3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Půdní organická hmota Organická část je v půdě důležitou složkou, která má vliv na vývoj a úrodnost. Dochází zde k výměně látek a energií, podle kterého je stanoven charakter vývoje půd. Obsahuje živou a neživou složku. Živá složka je z rostlinné a živočišné říše a neživá složka vniká odumřením rostlin a živočichů na povrchu i v půdě (Šimek, 2003). Grafické rozdělení organických látek v půdě podle (http://web2.mendelu.cz) je uvedeno na obr. 2. Obr. 2. Rozdělení organických látek v půdě (http://web2.mendelu.cz) Půdní organickou hmotu obecně dělíme na část živou a neživou. Živá část - kořeny rostlin, živočichové a půdní mikroorganizmy. Půdní edafon tvoří 1-10% organické hmoty v půdním prostředí a vyskytuje se v půdě trvale nebo krátkou dobu. Napomáhá přeměňovat organickou hmotu a rostlinám umožňuje čerpat živiny. Tyto pochody se uskutečňují uvnitř nebo mimo těla mikroorganismů, na které působí enzymy. (Šimek, 2003) Velikost půdního edafonu dělíme dle Jandáka a kol. (2010) na: mikroedafon, mezoedafon, makroedafon. 12

Na následujícím obr. 3. jsou znázorněny některé druhy půdního edafonu dle: (http://eusoils.jrc.ec.europa.eu) Obr. 3. Půdní edafon (http://eusoils.jrc.ec.europa.eu) Mikroedafon - organismy, které jsou v půdě zastoupeny v největším množství. Jedná se o zástupce rostlinné i živočišné říše - bakterie, plísně a aktinomycety, řasy a prvoci. Bakterie jsou heterotrofní organismy, vyskytující se v povrchové vrstvě půdy do 15 cm. Přeměňují organické a minerální látky (humifikace, oxidace amoniaku, poutání vzdušného kyslíku, oxidace Mg, Fe, rozklad dusičnanů atd.). Rozkládají v organické hmotě cukr, bílkovinu, lignin, celulosu aj. Existují druhy aerobní, fakultativně anaerobní a anaerobní. Nejvíce rozšířené jsou rody např. Arthrobacter, Clostridium, Bacillus, Pseudomonas, micrococcus, Nitrobacter-nitrifikační bakterie aj. Houby jsou v půdě zastoupeny plísněmi rodu Mucor, Trichoderma, Penicillium, Aspergilus a mají důležitou funkci při průběhu rozkladných procesů aromomatických sloučenin. Některé druhy vylučují do prostředí antibiotické látky, které brání rozmnožování mikrobů a jiné produkují zárodky chorob rostlin (např. fusarium). Aktinomycety tvoří přechod mezi bakteriemi a houbami. Jejich zástupcem jsou rody Nocardia, Actinomycetes, Streptomycetes. Pomáhají rozkládat organické látky jiným mikroorganismům, jsou citlivé na reakci okolního prostředí (např. teplota, vlhkost) a vytváří antibiotické a aromatické látky. Řasy jsou tvořeny zástupci sinic (Cyanophyceae), zelených řas (Chlorophyceae) a rozsivek (Diatomeae). Hromadí organickou hmotu, která vzniká z jejich těl, rozkládají nebo usnadňují zvětrávání hornin a nerostů. Na život a rozvoj řas působí pozitivně minerální živiny a vyšší vlhkost. Při nedostatku vlhkosti se jejich činnost zastaví. Prvoci jsou v půdě 13

zastoupeny nálevníky, kořenonožci a bičíkovci. Většina prvoků je aerobního typu, proto se objevují v provzdušněných povrchových vrstvách půdy. Zastoupení mikroedafonu podle Jandák a kol. (2010) je dáno v tab. 1. Tab. 1. Zastoupení mikroedafonu v celém komplexu (Jandák a kol., 2010) Mikroedafon Počet v 1g půdy Hmotnost v kg/ha Bakterie 600 000 000 10 000 Plísně a aktinomycety 400 000 10 000 Řasy 100 000 140 Prvoci 1 100 000 370 Mezoedafon - je složen z živočichů vyskytujících se v povrchové vrstvě půdy do 15 cm. Výskyt druhů a jedinců ovlivňuje vlastnost a složení půdy. Pro život potřebují organické zbytky, provzdušnění povrchové vrstvy, bílkoviny, optimální reakce, teplotu a vlhkost. Mezoedafon je tvořen roztoči, stonožkami, háďátky, chvostoskoky, třásněnkami, vývojovými stádii hmyzu, žížalami a červy. Jsou děleny podle doby výskytu v půdním prostředí na geobionty (celý život), geophila (pouze vývojová stádia), geoxena (náhodně). Kypří, mechanicky rozrušují půdní hmotu a zatahují organické zbytky pod povrch, kterými doplňují humusotvorný materiál do horní vrstvy. Díky tvorbě chodeb a kanálků prostupuje do půdy snadněji voda, vzduch a je zlepšena pórovitost. Vylučováním exkrementů obohacují půdu minerálními částečkami a uhličitanem vápenatým. Makroedafon - živočichové jako je krtek, hraboš, sysel, křeček, myš aj. Mají stejnou funkci jako živočichové v mezoedafonu. Mechanicky prohrabují, provětrávají půdu a organické zbytky zatahují dovnitř. Mrtvými těly a exkrementy obohacují půdu látkami bohaté na dusík (Jandák a kol., 2010). Neživá část organické hmoty představuje > 90% a tvoří ji organické zbytky v různém stupni rozkladu, částečně rozložené a humifikované látky (Šimek, 2003). Půdní organickou hmotu lze rozdělit na tyto části podle Szombathové (2010): rozpuštěná organická hmota (< 45 µm), rozdrobená organická hmota (53-2000 µm), humus, 14

inertní organická hmota. Jednotlivé složky půdní organické hmoty charakterizuje SKJEMSTAD (2000) následovně - viz Tab. 2. BALDOCK a Tab. 2. Složky půdní organické hmoty podle BALDOCK a SKJEMSTAD (2000) Složka organické hmoty Organické zbytky Půdní biomasa Humus Půdní organická hmota Humínové látky Nehumínové látky Humín Humínové kyseliny Fulvokyseliny Hymatomelano vé kyseliny Definice Nerozložené části rostlinných a živočišných tkání a produkty jejich částečného rozkladu Organická hmota tvořená živými mikrobiálními tkáněmi Všechny organické látky v půdě, kromě nerozložených rostlinných a živočišních tkání, produktů jejich částečného rozkladu a půdní biomasy Soubor všech neživých látek nacházejících se na povrchu půdy nebo v ní Řada vysokomolekulárních hnědě nebo černě zbarvených látek, které vznikly sekundárními syntetickými reakcemi Látky patřící do známých biochemických tříd, jako aminokyseliny, uhlovodíky, tuky, vosky, pryskyřice a organické kyseliny Frakce humusu (půdní organické hmoty) nerozpustná v alkalickém roztoku Tmavě zbarvený organický materiál nerozpustný ve zředěných kyselinách Světleji zbarvený organický materiál, který zůstává v roztoku po vysrážení humínových kyselin po okyselení Část humínových kyselin rozpustná v alkoholu 15

3.1.1 Složení a třídění humusu Základem jsou práce Odena (1919), Kononové-Bělčikové (1963) a Ponomarjové Plotnikové (1975) a Stevensona (1982). Humifikované látky jsou rozdělovány podle Sotákové (1982) a Zaujce a kol. (2009) pomocí různých kritérií a dle chemického složení je dělíme na: nespecifické humusové látky, specifické humusové látky. Nespecifické organické látky organické látky, které podléhají rozkladu a jsou odbouratelné těly mikroorganismů. Jsou to pektiny, bílkoviny, tuky, vosky aj. Mají světlejší barvu, tvoří energii a zásobu živin v půdě. Biologická aktivita půdy je závislá na výskytu nespecifických humusových látek. Specifické humusové látky mají tmavou barvu, jsou vysoce biologicky rezistentní a tvoří z celkové organické hmoty 85-90%. Přesné chemické složení není známo, a proto se třídí dle fyzikálních vlastností, barvy, rozpustnosti v zásadách či kyselinách. Humínové kyseliny - seskupují se v místě vzniku, mají tmavou barvu, dobře se rozpouští v louzích i roztoku hydrolytických solí a velmi slabě nebo částečně ve vodním prostředí. Podmínky humifikace, půdní typ a chemické složení zbytků rostlin ovlivňuje základní složení humínových kyselin. Hranice rozmezí základního složení je C-52-62%, O-31-3,9%, H-2,8-5,8% a N-1,7-4,9%. Největší množství uhlíku obsahují humínové kyseliny černozemí, které mají 1-10% popelovin. Popeloviny jsou tvořeny prvky Al, Fe, S, Si, Mg aj. Kyselé funkční skupiny karboxylové (COOH) a fenol hydroxylové (OH) udávají kyselinový charakter těchto sloučenin. Vodíkové ionty se vyměňují za ionty jiné a v prostředí, které je neutrální má vodík karboxylové skupiny 250-500 mmol/100g kyseliny humínové. Humínové kyseliny mají vysokou sorpční schopnost, která má 400-600 mmol/0,1kg kyseliny humínové a porézní stavbu. V půdních humifikačních procesech jsou humínové kyseliny nejdůležitějším faktorem vysoké úrodnosti. Svým výskytem ovlivňují strukturu, pufrovací schopnost půdy, kationovou výměnnou kapacitu a v nasyceném stavu odolávají mineralizačním pochodům. Na obr. 4. je dána struktura HK podle (http://web2.mendelu.cz) 16

Obr. 4. Struktura HK (http://web2.mendelu.cz) Hymatomelanové kyseliny - lze získat z alkoholové extrakce humínových kyselin. Mají menší molekuloou hmostnost a jejich barva je žlutá až žlutohnědá (Sotáková, 1982). Fulvokyseliny - jsou dobře rozpustné ve vodě, louzích, roztocích hydrolytických zásaditých solích a minerálních kyselinách. Mají žluté až hnědé zbarvení a dobrý pohyb v půdním profilu. Rozdíl oproti humínovým kyselinám je v celkovém složení, jednodušší stavbě makromolekuly a vyšším obsahu kyslíku. Složení fulvokyselin je C-40-52%, O-40-48%, H-4-6% a N-2-6 %. Fulvokyseliny mají silně kyselé ph 2,6-2,8 a vlivem silně kyselé reakce působí agresivně na minerální části půdy, kterou dále ochuzují o koloidy a živiny (Sotáková, 1982). Na obr. 5. je struktura FK podle (http://web2.mendelu.cz) Obr. 5. Struktura FK (http://web2.mendelu.cz) 17

Humíny a humusové uhlí - jsou silně karbonizovaná organická hmota, která nelze oddělit mnohonásobnou extrakcí alkáliemi z půdy zbavené vápníku. Humíny jsou formy humínových kyselin, které se nedají rozpustit. Humusové uhlí nelze rozpustit, má tmavou barvu, výskyt v půdním profilu je nejstarší, nepodléhá půdotvornému procesu a obsahuje vysoký podíl uhlíku a dusíku (Sotáková, 1982). Následující tab. 3. uvádí stabilitu humusových složek v půdním prostředí dle (http://biom.cz): Tab. 3. Stabilita humusových složek v půdním prostředí (http://biom.cz) Složka Fulvokyseliny Huminové kyseliny (stabilizované složky) Huminy Poločas rozkladu x několik desetiletí 600 3000 let nad 3000 let Obrázek č. 6 znázorňuje vzhled Fulvokyselin, Huminových kyselin a Huminu. Obr. 6. Fulvokyseliny, Huminové kyseliny, Humin (http://web2.mendelu.cz) Humusotvorný materiál je složen z částí zemědělských plodin, které jsou největším zdrojem materiálu v orných půdách. Dále je pak materiál tvořen celými rostlinami 18

zeleného hnojení a chlévským hnojem. Chlévský hnůj obsahuje v určité míře nenarušené částečky těl rostlin (Pokorný a Šarapatka, 2003) viz tab. 4. Tab. 4. Množství zbytků hlavních plodin a meziplodin dle Pokorného a Šarapatky (2003) Plodina Hmota zbytků (t/ha) Plodina Hmota zbytků (t/ha) Vojtěška 8,20 Pšenice ozimá 3,49 Jetel luční 5,23 Ječmen jarní 2,48 Jetel plazivý 3,29 Oves 2,86 Jílek malokvětý 3,65 Žito 3,22 Hořčice 1,42 Řepka ozimá 1,48 Svazenka 1,57 Brambory 0,91 Bob 3,14 Cukrovka 1,08 Podle Pospíšilové a Tesařové (2009) a Gobat a kol. (2004) při rozkladném procesu v půdě vznikají meziprodukty a z těch jsou pomocí syntézy vytvářeny nové organické látky, které mají odlišnou povahu a vlastnosti. Funkce přeměnných pochodů je ovlivněna teplotou, provzdušněním půdy, půdní vlhkostí a působením enzymů, při kterých u oxidázy a tiromázy dochází ke tvoření zbarvených látek do tmava (melaniny aj.). Živočichové žijící v půdě se podílejí na procesu drcení zbytků rostlin, které jsou v jejich trávících systémech spojeny s minerální částí a dále chemicky měněny do formy podobné humusu. Vliv na přeměnu humusotvorného materiálu mají vlastnosti půdy jako je reakce, zrnitost a obsah živin. Humus v půdním prostředí vzniká několika způsoby: Mineralizací, Humifikací, Rašeliněním. Mineralizace - přeměna organických látek při fyzikálních, biologických a chemických pochodech. Průběh mineralizace je závislý na optimálních vlhkostních a teplotních podmínkách, při kterých je rozvíjeno působení anaerobních bakterií. Aerobní bakterie napomáhají rozkládat organickou hmotu na jednodušší složky jako je CO 2, NH 3, 19

H 2 O aj. Mineralizaci dělíme na dva typy, primární s označením M1 a sekundární s označením M2. U primární mineralizace jsou rozkládány proteiny, cukry, polysacharidy, tuky a aminokyseliny. Primární produkty odchází do okolního prostředí v různých formách. Do vzdušného prostředí odchází plynnou formou jako NH 3, H 2 S, CO 2, N 2, dále jsou vyplavovány do podzemních vod z půdního prostředí ve formě NO - 3, Ca 2+, K +, mohou napomáhat výživě rostlin a mikroorganismů v podobě SO 2-4, NO - 3, NH + 4, PO 2-3 nebo jsou vázány na sorpční půdní komplex H +, NH + 4, Ca 2+, K +. Na rozdíl od sekundární mineralizace je primární rychlejší, probíhá týdny až několik let. Sekundární mineralizace je pomalejší, patří do ní rozklady humifikovaných organických zbytků (1-3% celkového množství humusových látek za rok). Doba procesu mineralizace probíhá desetiletí až století, díky obrovské rezistenci (Gobat a kol., 2004). Humifikace - při které vzniká pravý nebo vlastní humus, je aerobní i anaerobní proces. Meziprodukty, které vznikají rozkladem organické hmoty jsou humifikovány na látky nové s vyšším obsahem uhlíku. Mají hnědou až černohnědou barvu a koloidní vlastnosti. Humusové látky obsahují vyšší molekulovou hmotnost a mají komplikovanější stavbu oproti humusotvornému materiálu. Vznik humusových látek se uskutečňuje dvěma cestami. U první dochází k biochemické přeměně a rozkladu složek organického materiálu, jako je vosk, lignin, fenolová kyselina. U druhé dochází ke vzniku pomocí syntézy a polykondenzace molekul odštěpených z rostlinných zbytků. Rozdíl mezi těmato 2 možnostmi vzniku organických látek je v tom, že u první dochází k postupné oxidaci a degradaci rostlinných polymerů a u druhé jsou vytvářeny nové makromolekuly, které se sami po určité době rozpadají. Tyto 2 možnosti probíhají s největší pravděpodobností v půdním prostředí souběžně. Rašelinění - probíhá bez vzdušného kyslíku, kterému pomáhají anaerobní bakterie. U procesu rašelinění jsou vytvářeny ulminové a humínové látky s vysokým obsahem uhlíku a tmavohnědým až černým zbarvením. Optimální podmínky pro rašelinění jsou nízká teplota, kyselé ph, nedostatek asimilovatelných živin, vysoká vlhkost. Rašelinění je neúplné, nedokonalé a pomalé, při extrémních podmínkách dochází ke karbonizaci, kterou vzniká humusové uhlí. Humusové uhlí je látka tmavé barvy, bohatá na uhlík, obsahuje dusík a je koloidně neaktivní a nepeptizuje (Sotáková, 1982; Stevenson, 1982). Význam půdní organické hmoty podle Pokorného a Šarapatky (2003) je následující: zlepšuje sorpční vlastnost půdy, 20

je zásobárnou rostlinných živin, působí stimulačně na rozvoj a růst rostlin, je zásobárnou energie mikroorganismů v půdním prostředí, napomáhá zvětrávat minerální látky, zlepšují se fyzikální a chemické vlastnosti, ovlivňuje agregační schopnosti půdy. 3.2 Dehumifikace Úbytek půdní organické hmoty (dehumifikace) - soubor rozkladných procesů, které vedou k úbytku půdní organické hmoty činností mikroorganismů, nebo jen urychlenými aktivitami člověka. Rozklad organické hmoty mineralizace značí, že část uhlíku je uvolňováno do ovzduší formou oxidu uhličitého (dýchaní půdních mikroorganismů). V procesu dýchání se cca 10-30% C ukládá v půdě ve formě organických látek a zbytek se dostane jako CO 2 do ovzduší. Dehumifikace je způsobena taktéž nedostatkem posklizňových zbytků, protože půdní organismy nemají dostatek organického materiálu a tak v procesu ko-metabolismu rozkládají i humifikované organické látky a nastává úbytek humusu. Dále půdní organická hmota ubývá erozní činností, která odnáší její látky. Vysoušení nebo zamokření půdního prostředí urychluje mineralizační proces. Půdní zemědělský fond je nejvíce ohrožený touto formou úbytku půdní organické hmoty. Dalším faktorem dehumifikace je rozpad půdy, ten má za následek snížení pufrační schopnosti a absorbanci vody. Hrozí zde riziko kontaminace a je omezená schopnost dodávání živin do půdy. Ochrana půd před dehumifikací je spojena s ochranou před erozní činností. V protierozních opatřeních je důležité zanechávat posklizňové zbytky na polích, využívat meziplodiny a hnojit pomocí zeleně. Bohužel působením půdních organismů, které nemají na polích optimální podmínky, nelze obsah humusu zvýšit ani obrovskou dávkou organického hnojení. Dodávání živin pomocí zeleného hnojení nebo statkového hnojiva podporuje mineralizační proces organické hmoty s rychlým uvolňováním živin. Pomocí kompostového hnojení je podpořeno postupné uvolnění živin z humusu do půdního prostředí, ale obecně platí, že vytváření nové půdy je velmi pomalý proces (Tuf, 2013). 21

3.3 Kompost Kompost je univerzálním hnojivem, které vzniká při procesu kompostování. Kompostovací materiál se skládá z živin obsažených v rostlinných zbytcích, z humusových a půdotvorných látek, ve kterých jsou obsaženy půdní mikroorganismy (http://www1.vsb.cz). Na následujícím obrázku 7 je uveden zahradní kompost dle (http://www.rucni-naradi.cz) Obr. 7. Kompost (http://www.rucni-naradi.cz) Kompost má obrovský význam a jeho funkce v půdě dle (http://web2.mendelu.cz) jsou: lepší půdní zpracovatelnost, prokypření těžkých půd, omezení rostlinných chorob, lepší sorpční půdní schopnost, omezení výskytu škůdců, snížení kyselosti půdy, zvětšená vododržnost půdy a její vodní kapacita, snížená vodní eroze na svažitých pozemcích, zajištění přísunu vody a rostlinných živin, zajištění podpory biologické aktivity půd. 22

Kompostování - je aerobní biologicky rozkladný proces, který má 3 fáze: rozkladnou, přeměnnou a dozrávací. Dochází zde k rozkladu původní organické látky v kompostovacích surovinách a odpadech, které se převádí na stabilní humusové látky. Humusové látky jsou základem půdní úrodnosti. Suroviny vhodné na kompostování jsou takové, které obsahují organické rozložitelné látky a rostlinné živiny. Přeměna organických látek při procesu kompostování je stejná jako v půdě. Výhodou kompostování je, že se dá technologicky řídit. Je to tedy proces, který v optimálních podmínkách umožňuje nárůst mikroorganismů a humusové látky vznikají rychleji a snadněji než v přírodě. (http://www1.vsb.cz). Význam kompostování je následující: škodlivé látky jsou zneškodněny procesem fermentace, odpadní suroviny těžce využitelné a odstraňované jsou využity, organické látky a živiny jsou navráceny zpět do půdy, kompostováním je produkováno kvalitní organické hnojivo, které obsahuje vysoký obsah humusových látek, jsou zlepšovány chemické, fyzikální a biologické vlastnosti půdy, využívají se druhotné suroviny a odpady zemědělství, lesnictví, potravinářského a dřevozpracujícího průmyslu, dochází ke zlepšení životního prostředí (http://web2.mendelu.cz). Obr. 8. zobrazuje proces kompostování dle: (http://www.eko-toalety.cz) Obr. 8. Proces kompostování (http://www.eko-toalety.cz) 23

3.2.1 Fáze aerobního kompostování Proces probíhající za přístupu vzdušného kyslíku, je podstatně rychlejší a konečným výsledkem je stabilizovaný kvalitní kompost, který půdě dodává humusové látky. 1. fáze - rozkladná (mineralizace) Dochází zde k rychlému nárůstu teploty s jejím následným poklesem. Teplota v jádru kompostované hmoty dosahuje přes 60 C, hubí hnilobné, patogenní bakterie a semena plevelů. Mikroorganismy rozkládají organické sloučeniny na jednodušší anorganické. Zároveň s biorozkladem probíhají i chemické rozkladné reakce. Odbourávají se škroby, cukry, bílkoviny, celulosa a dřevní hmota. Produktem rozkladu je voda, oxid uhličitý a nitrátový iont. Při přebytku dusíku se uvolňuje amoniak. Mikroorganismy čerpají kyslík ze vzduchu a energii získávají ze štěpení chemických vazeb hmoty kompostu. Celkový objem kompostované hmoty klesá až o 30% z původního množství. Zvyšuje se množství organických kyselin a dochází k poklesu ph hodnoty. Pach i vzhled kompostované hmoty je stejný jako na počátku rozkladného procesu. Kompost nemá vlastnosti humusu a nelze jej aplikovat do půdy, v této fázi může vykazovat jisté známky fytotoxicity. 2. fáze - přeměnná Teplota klesá ze 40 C na 25 C. Termofilní bakterie jsou nahrazeny jinými bakteriemi a plísněmi. Vzhled kompostoovacího materiálu dostává hnědé zbarvení a jednotlivé částice se dále rozpadají. Objem i hmota klesá o dalších 10%. Na konci této fáze zmizí fytotoxicita a výluhy z kompostu jsou hygienicky nezávadné, proto se dá použít kompost v této fázi jako hnojivo. 3. fáze - dozrávací Teplota klesá na okolní teplotu prostředí. Vytváří se zde vazby mezi organickými a anorganickými látkami v komponovacím materiálu. Dochází ke tvorbě kvalitně stabilního humusu a k malému poklesu hmotnosti (Groda a kol. 1995, Plíva a kol. 2009) 24

Následující obr. 9. zobrazuje průběh teploty v jednotlivých fázích kompostování podle Hejátková kol. (2007). Obr. 9. Průběh teploty v jednotlivých fázích kompostování (http://web2.mendelu.cz) Kompostování je přirozená recyklace, kde se biologický materiál vrací zpět na začátek biologického řetězce. Teplota by se měla do 12 dnů pohybovat mezi 60 65 C a při překročení teploty na 65 C v rozkladné fázi se kompostovací materiál provzdušňuje každý den. Ve fázi přeměnné stačí každý druhý den. Během 21 dní nesmí teplota klesnout pod 55 C a po 21. dni dochází k pomalému ochlazování materiálu. V poslední dozrávací fázi se materiál překopává jednou za 5 7 dní a teplota se stabilizuje (http://www1.vsb.cz). Materiál ke kompostování - by měl být tvořen rychle rozkládajícími se zbytky organického původu. Nevhodnou surovinou pro založení kompostu je dřevo a semena z rostlin, především plevelů. Dřevo se rozkládá velice pomalu a semena jsou schopná při příznivých podmínkách klíčit, co je nežádoucí. Kvalitního kompostu dosáhneme pomocí přidání zlepšujících látek v podobě hnojiv. Vhodné a nevhodné materiály ke kompostování dle (http://www.kompostery.cz): Vhodné materiály ovocné a zeleninové odpady, čajové a kávové zbytky, novinový papír, lepenka, 25

mléčné produkty, posekaná tráva, listí, drnové řezy, větvičky, třísky, piliny, hobliny, kůra, popel ze dřeva, skořápky z ořechů. Nevhodné materiály kosti, odřezky masa, tuky, chemicky ošetřené materiály, rostliny napadené chorobami, slupky z tropického ovoce, pecky, popel z uhlí, cigaret, časopisy, oddenkový plevel, plasty, kovy, sklo, kameny. Podle (http://www.kompostery.cz) jsou parametry složení kompostu následující: hořčík a vápník nad 4,5%, obsah fosforu nad 65%, obsah dusíku nad 2%, obsah draslíku nad 1,25%, nejmenší možný obsah organické hmoty 20%, organické látky v sušině 50 82%, obsah vlhkosti 40 60% a ph 6,0 6,5. 3.2.2 Zásady při kompostování Pro konstantní rychlost bio-rozkladu, která zajišťuje vyzrálost kompostu je v hodné mísit látky homogenní. Vhodné chemické složení - jednou z podmínek kompostování je vhodné chemické složení. Důležitou roli hraje poměr mezi organickými a anorganickými látkami. U organických látek je podstatný obsah bílkovin a cukrů, díky kterým proces začne 26

probíhat účinně a rychle. Těžko rozložitelné organické látky se při rychlém náběhu kompostovacího procesu lépe rozkládají. Proces humifikace je pomalejší pokud substrát obsahuje více biologicky stabilních látek a těžko rozložitelného materiálu. Optimální přívod vzduchu - organismy působící v kompostovacím aerobním procesu potřebují pro správné fungování jejich metabolismu dostatek vzdušného kyslíku, proto je vhodné kompostovací materiál provzdušňovat. Vhodný poměr C:N - poměr C:N (uhlíku:dusíku) musí být rovnoměrný pro optimálně probíhající proces. Život mikroflory je C a N velice ovlivněn, protože umožňuje syntézu bílkovin. Buňky mikroorganismů jsou tvořeny bílkovinami, které zajišťují fungovaní jejich metabolismu v podobě enzymů. Proces humifikace je pomalý, pokud zakládka materiálu obsahuje menší množství N. Při přebytku N dochází k mineralizaci a přeměně N na amoniak. Vzniklý amoniak uniká do okolního prostředí, zvyšuje hodnotu ph, která negativně ovlivňuje život mikroorganismů, což může mít za následek zastavení biochemických reakcí (Groda a kol., 1995). Zelený, čerstvý, šťavnatý materiál je bohatý na velké množství dusíku a hnědý, starší, dřevnatý obsahuje uhlík. Pravidlem pro kompostování je přidávat 2-3 díly hnědého materiálu na 1 díl zeleného (http://www.kompostery.cz). V následující tabulce č. 5 jsou uvedeny hodnoty poměru C:N kompostovacího materiálu dle (http://www.kompostery.cz). Tab. 5. Hodnoty poměru C:N kompostovacích materiálů (http://www.kompostery.cz) Materiál Poměr C:N Kuchyňský odpad 20:1 Piliny 500:1 Kůra 120:1 Listí 50:1 Posečená tráva 20:1 Dřevo 200:1 Jehličí 70:1 Koňský hnůj 25:1 Hnůj skotu 20:1 Sláma 100:1 27

Optimální vlhkost směsi - pokud není vlhkost kompostovacího materiálu dostačující, nedochází k průběhu hydrolytických reakcí a rozvoji mikroorganismů. Nedostatek vlhkosti v seriálu vede k průběhu chemických reakcí, které nejsou žádoucí. Kompostovací materiál je reakčním teplem zahříván na teplotu, při které může dojít k pyrolýze a suché destilaci. Oba tyto procesy mohou zapříčinit, že se materiál vznítí. Pokud je do nepohyblivé vrstvy kompostovacího materiálu přiváděn vzdušný kyslík, riziko vznícení u této technologie roste. Pro kompostovací proces není pyrolýza a suchá destilace žádoucí, protože dochází k nadmíru velké mineralizaci a tudíž neprobíhá humifikace. Nežádoucí je i vysoká vlhkost, která odvádí při odpařování vody energii ve formě tepla a kompostovací materiál je ochlazován. Při ochlazení nedojde k zapojení termofilních mikroorganismů do procesu a biologická aktivita přechází do formy kvašení. Látky z kompostovacího materiálu mohou způsobit zápach, při vytlačování přebytku vody ze spodní vrstvy. Kompostovací materiál, který má zvýšenou vlhkost se dá upravit přidáním slámy, dřevěných pilin a kůry nebo lze použít recykl hotového kompostu. Vhodná vlhkost kompostu jde odhadnout při zmáčknutí v dlani. Optimální vlhkost kompostu se pozná podle houbovité struktury a držení v celku. Při velkém množství vlhkosti dojde k vymáčknutí vody a při malé vlhkosti se materiál rozsype. Vhodná struktura a granulometrie částic - části kompostovacího materiálu se upravují drcením a mísením. Obsah cizorodých látek - Pro kompostování se nemohou používat materiály, které mají po biologickém zrání charakter cizorodých látek. Obsah cizorodých látek v kompostech je řízen normou ČSN 465735 o průmyslových kompostech (Groda a kol., 1995). Následující tabulka č. 6 uvádí největší povolená množství rizikových prvků v surovinách pro kompostování 1. a 2. třídy (http://web2.mendelu.cz). V tab. č. 7 uvádíme obvyklé množství rizikových prvků ve vybraných substrátech (Váňa, 2001). 28

Tab. 6. Největší povolená množství rizikových prvků v surovinách pro přípravu kompostu 1. a 2. třídy ČSN 465735 (http://web2.mendelu.cz) Největší přípustné množství sledované látky v mg v 1kg Rizikové prvky vysušeného vzorku vysušeného vzorku kompostu suroviny I. třídy II. třídy As 50 10 20 Cd 13 2 4 Cr 1000 100 300 Cu 1200 100 400 Hg 10 1,0 1,5 Mo 25 5 20 Ni 200 50 70 Pb 500 100 300 Zn 3000 300 600 Tab. 7. Obvyklé množství rizikových prvků ve vybraných substrátech (Váňa, 2001) TK (mg.kg -1 sušiny) stromová kůra bioodpad a kuchyňský odpad čistírenský kal zemědělské odpady As 1 4 0 3 0 13 0 4 Cd 1 3 0 1 1 40 0 1 Cr 1 3 10-60 30 1000 1 10 Cu 2 6 15 30 150 1000 2 50 Hg 0 1 0 1 0 7 0 1 Ni 9 23 6 15 30 250 2 8 Pb 9-20 20 40 100 500 7 40 Zn 14-50 80 190 750 3000 40 200 29

3.2.3 Druhy kompostování Norma pro definování druhů neexistuje (Altman a kol., 2012). Reálně představuje kompost velice široký pojem vzhledem k nepřeberné variabilitě vstupních surovin, jejich úpravy i podmínek, za kterých k biologickému rozkladu dochází. Prakticky jsou používány pojmy jako např. zahradní kompost, studený kompost, kompost faremní, průmyslový, čerstvý, zralý, kompost pro výrobu hnojivých substrátů, vermikompost apod. I při takovém členění je pojem kompost pojmem velmi širokým. Receptura pro výrobu kompostů je používána pouze ve formě doporučení zásad vhodných pro optimální průběh biologického rozkladu. Podle způsobu a velikosti kompostování existují tři základní způsob dělení kompostování dle (http://cs.wikipedia.org): domácí kompostování, komunitní kompostování, průmyslové kompostování. Pro zpracovávání biologicky rozložitelných surovin existuje řada kompostovacích techno-logií KOLLAROVÁ a PLÍVA (2008). Správná technologie kompostování musí zabezpečovat vhodné podmínky pro činnost aerobních mikroorganismů a tím dosažení optimálního průběhu kompostovacího procesu. Zakládka kompostu proto musí splňovat předpoklady umožnění výměny plynů mezi kompostovanými surovinami a okolím. Zakládka musí být porézní a kyprá, nesmí být ani suchá ani příliš vlhká. Velmi důležitá je též homogenita jednotlivých surovin, aby jejich styčný po-vrch byl co největší a mohly na sebe působit co nejrychleji. Z technologického hlediska se rozlišují následující hlavní způsoby výroby kompostů: kompostování na volné ploše (v plošných hromadách, v pásových hromadách); intenzivní kompostovací technologie: - kompostování v biofermentorech (bioreaktorech), - kompostování v boxech nebo žlabech, - kompostování ve vaku; vermikompostování. 30

Ukázka vermikompostování je na obr. 10. Obr. 10. Vermikompostování (http://www.vermikompostovani.cz) Pro kompostování zbytkové biomasy z provozování zemědělské činnosti je nejčastěji využívána technologii kompostování na volné ploše v pásových hromadách, realizovaná v různých variantách. Vhodná varianta je volena podle lokálních podmínek, zejména podle charakteru zpracovávané zbytkové biomasy surovinová skladba kompostu, podle strojního vybavení zemědělského podniku, technické vybavení kompostárny a podle plochy, kde bude kompostování provozováno. Na obrázku č. 11 a 12 je zobrazeno kompostování na poli a na zabezpečené ploše (Altman a kol., 2013). Obr. 11. Kompostování na poli (Altman a kol., 2013) 31

Obr. 12. Kompostování na zabezpečené ploše (Altman a kol., 2013) 3.4 Referenční třída Černosoly Třída Černosoly obsahuje dva půdní typy černozemě a černice. Vznikají z kyprých karbonátových sedimentů (vápenitý písek, spraš, vápenitý terciální jíl) a obsahují menší množství skeletu. Černozemě - jsou vázány na semiaridní až semihumidní kontinentální klimatické podmínky, kde je chladné zimní období a letní horké. Výrazným znakem je akumulace kvalitního humusu pod stepní a lesostepní vegetací s nepromyvným až promyvným vodním režimem v nadmořské výšce do 300 m. n. m. Dochází zde k louhování a tím se karbonáty sunou do dolní části profilu. V černozemním profilu je velice nápadný hnědavě tmavošedý až černý humusový horizont Ac, který dosahuje 60 cm do hloubky a s přechodným horizontem až do hloubky 100 cm. Humusový horizont má drobtovitou strukturu. Vlivem působení edafonu je kyprý a vysoce biologicky aktivní. Je sorpčně nasycený (vlivem dvoumocných bází zůstává reakce neutrální nebo mírně alkalická) a obsahuje 2,0 4,5 % humusu. Typický nižší poměr C:N. Půdotvorný substrát je tvořen sedimenty, které obsahuje karbonáty, především spraše, slíny a písčité spraše. Podle, Vopravil a kol. (2010) jsou nejvíce rozšířeny na jižní Moravě (Znojmo, Brno-venkov, Vyškov, Prostějov, Břeclav 70% ZPF), ale i v okrese Přerov a Olomouc viz. obr. 13. Podle Němečka a kol. (2011) vyčleňujeme tyto subtypy: 32

modální (CEm): Ac Ac / Ck K Ck -vznikla převážně ze spraší. Důsledkem slabějšího louhování se sesunuly karbonáty směrem do dolní části a vytvořil se horizont kalcický K s výkvěty CaCO3 nebo s vápnitými cicváry. luvická (CEl): Ac Bth B / Ck Ck - je odvápněná pod luvickým horizontem černická (CEx): Ac Acg A / Cgk Cgk - půda je úrodnější a vlhčí díky kapilárnímu zdvihu a jsou na ní viditelné redoximorfní znaky do hloubky 0,6m. arenická (CEr): Ac Ac / Ck Ck - její vznik byl podmíněn lehkými substráty pelická (CEp): Ac Ac / Ck Ck - je vytvořena jílovitohlinitých substrátů, které jsou alespoň v části profilu. votická (CEb): AcAs A / Ck Ck - vyskytuje se na jílovitých substrátech, které mají mnoho živin a obsahuje náznaky votických přechodů (utvářejí přechod ke smonici Obr. 13. Mapa výskytu černozemí v ČR (http://klasifikace.pedologie.cz) 33

Černice půdy semihydroformní s modulárním černickým horizontem Acn větším než 0,3 m. Vznikly v černozemní oblasti ze sorpčně nasycených těžších substrátů. Vyšší obsah humusu indikuje třetí stupeň hydromorfismu než mají okolní černozemě. Dále mají redoximorfní znaky, které jsou jak v humusovém horizontu, tak v substrátu. Vyskytují se na starých nivách, v depresivních polohách, kde záplavy tolik nenarušují tvorbu půdy. Půda je zásobená živinami, sorpční komplex je nasycen a struktura je optimální. Černice se vyskytují v nejteplejších oblastech lužních lesích, hlavně na jižní Moravě- viz. obr. 14. (http://ldf.mendelu.cz). V ČR jsou černice zastoupeny subtypem: modální, fluvická, pelická. Obr. 14. Mapa výskytu černic v ČR (http://klasifikace.pedologie.cz) 34

4 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST 4.1 Objekt studia Lokalila Praha Ruzyně a pokusné pozemky VUZT v. v. se nalézají v západní části směrem k Hostivicím a Kladnu. Culek (1996) uvádí, že oblast leží z celé své části na pokryvech staršího paleozoika. Pražská kotlina a Kladensko jsou zásobeny průměrnými srážkami mezi 500 600 mm a Ruzyně se pohybuje kolem 526 mm. Quitt (1971) charakterizoval klimatický region (MT2 ) jako teplý a mírný, kde průměrná roční teplota dosahuje 8,2 o C. Vegetační rozdělení i celá oblast Prahy je zařazena do pásma bukovo dubových lesů. Křídové opuce a spraše vytváří půdotvorný substrát. Pokusné plochy areálu VÚRV se nachází v západní části s nadmořskou výškou 335 m. Zkoumaný pozemek půdního typu černozem luvická (CEl) byl dříve využíván na sledování půdních vlastností po jednorázovém zapravení kompostu (od roku 2008). Celý čas sledování byl výzkumný pozemek veden jako černý úhor s regulací plevelů pomocí neselektivních herbicidů a půda nebyla zpracována mechanickou technologií. Následující obrázek č. 15 zobrazuje lokalitu (Praha Ruzyně) umístění pokusných pozemků (Foto: Kovaříček, 2009). Obr. 15. Lokalita Praha Ruzyně (Foto: Kovaříček, 2009) 35

Na obrázku 16. je zobrazena mapa s polohou VUZT v. v. dle (www.mapy.cz) Obr. 16. Mapa výskytu VUZT v. v. i. (www.mapy.cz) Půdní typ: Černozem luvická (CEl) GPS souřadnice: N: 50 05 50,8 E: 14 0 17 48,4 Půdní profil a jeho vlastnosti: Ap (0 22 cm) barva 10YR 2/2, hrudkovitá struktura, hlinitá, drobné úlomky cihel a opuky, vlahá, soudržná, ojedinělé vlásečnicové kořínky a uhlíky, koprolity, přechod zřetelný. Ac (22 35 cm) barva 10YR 3/2, drobtová struktura, hlinitá, ojedinělé drobné úlomky opuky, vlahá, soudržná, ojedinělé vlásečnicové kořínky a uhlíky, koprolity, přechod zřetelný. AcBth (35 67 cm) barva 10YR 3/2 + 10YR 5/4, polyedrická struktura, hlinitá, drobné úlomky opuky, lokálně argilany, vlahá, soudržná, ojedinělé vlásečnicové kořínky, přechod zřetelný. Bth (67 100 cm) barva 10YR 5/4, polyedrická struktura, hlinitá, ojedinělé drobné úlomky opuky, vlahá, soudržná, ojedinělé koprolity, argilany, přechod zřetelný. 36

Ck (100 120 cm) barva 10YR 6/4, prizmatická, jílovitohlinitá, vlahá, ulehlá, žilky. Na obr. č. 17 uvádíme foto půdního profilu černozemě luvické (Praha Ruzyně, foto, Žigová, 2013). Obr. 17. Půdní profil černozemě luvické (CEl, Praha, foto a popis půdního profilu: Žigová, 2008) 37

Obrázek č. 18 zobrazuje schéma založeného pokusu s odstupňovaným dávkováním kompostu v sušině a v tabulce č. 8 je uveden chemický rozbor a základní charakteristika kompostu fy ECOWOOD dle (Kovaříček a kol., 2012). Obr. 18. Schéma založeného pokusu s odstupňovaným dávkováním kompostu v sušině (Kovaříček a kol., 2012) 38

Tab. 8. Chemický rozbor a základní charakteristika kompostu fy ECOWOOD (Kovaříček a kol., 2012) 39

Následující obrázky č. 19, 20, 21, 22 zobrazují: navážku připravenou na stanovení C org, půdu s kompostem, bez kompostu a kompost (Foto: Hlaváčová 2015). Obr. 19. Navážka připravená na stanovení Corg., jemnozem II (Foto: Hlaváčová 2015) Obr. 20. Půda s kompostem (Foto: Hlaváčová 2015) 40

Obr. 21. Půda bez kompostu (Foto: Hlaváčová 2015) Obr. 22. Kompost (Foto: Hlaváčová 2015) 41

Obrázek č. 23 zobrazuje fotodokumentaci zapravení kompostu radličkovým kypřičem Lemken Smaragd, pracovní záběr 3,5 m, zahloubení 0,20 m na sledované lokalitě (foto: Kovaříček, 2012) Obr. 19. Zapravení kompostu radličkovým kypřičem Lemken Smaragd, pracovní záběr 3,5 m, zahloubení 0,20 m na sledované lokalitě (foto: Kovaříček, 2012) 4.2 Metody studia 4.2.1 Stanovení zrnitostního složení Zrnistostní složení půdy bylo stanoveno pipetovací metodou (Jandák a kol., 2009). Princip metody spočívá v třídění zrn pomocí vody a je využíváno různých rychlostí sedimentace zrn. Pipetovací metoda je řazena do skupiny neopakovatelných sedimentací. Vzorek ze suspenze, který má určitou koncentraci a objem odebírám pipetou z určité hloubky a při určitém intervalu času. Interval času je rovný k době sedimentace frakce do hloubky. Metoda je celkem přesná, protože se dělá v suspenzi s destilovanou vodou. Používá se teplota suspenze a skutečná měrná hmotnost stanovovaného vzorku. Výsledek vzorků se přepočítává na sušinu navážky, pokud není sušina vzorku zvážená. Podrobný postup stanovení uvádí Hraško a kol. (1962). 42

4.2.2 Stanovení reakce půdy Reakce půdy je jednou z charakteristik základních půdních vlastností. Pedogenetické procesy a půdní vlastnosti jsou na ní závislé. Ovlivňuje vazebnou sílu, aktivitu mikroorganismů, půdní strukturu, rozpustnost různých sloučenin a je vyjadřována vodíkovým exponentem nazývaným ph nebo v mmol.100g -1. Dělíme ji na dvě základní formy: potencionální a aktuální. Potencionální reakci lze stanovit dvěma skupinami metod. První je výměnná, kde se půdní reakce udává v jednotkách ph nebo mmol.100g -1 a druhá hydrolytická reakce se udává jen v mmol.100g -1. Aktuální reakce se vyjadřuje jen v jednotkách ph. Koncentraci vodíkových iontů ve vodním prostředí nebo suspenzi půdy určuje aktuální reakce. U reakce výměnné se vyměňují vodíkové ionty. Ke stanovení byl použit roztok KCl (1M) nebo CaCl 2 (0,01M). Postup podrobněji uvádějí Zbíral a kol. (1997). 4.2.3 Stanovení obsahu živin Obsah živin byl stanoven metodou Mehlich III. (Richter a kol. 1999). Draslík jsme stanovili pomocí plamenné fotometrie z přefiltrovaného výluhu vzorku zeminy. Z kalibrační křivky standartních roztoků jsou zpracovány výsledky. Součástí louhovalda je EDTA (kyselina diamino-tetraoctová), která umožňuje stanovit měď a fosfor. Hořčík a vápník jsme stanovili pomocí atomové adsorpční spektrofotometrie (AAS) v plamenu (vzduch-acetylen). Pro měření je třeba zředit výluh obsahu hořčíku a vápníku a výsledky jsou zpracovány o pomocí kalibrační křivky. Kationtová výměnná kapacity (KVK) byla vyjádřena z chemického ekvivalentu (mmol) na 1kg zeminy jako potenciální KVK. Výpočet byl proveden z obsahů v mg/kg, které jsme převedli na mmol/kg. Detailnější postup stanovení KVK popisuje v literatuře Richter a kol. (1999). Kritéria hodnocení obsahu živin dle Zimolka a kol. (2008) uvádíme v Tab. 9. 43

Tab. 9. Kritéria hodnocení obsahu makro prvků ve střední půdě 2* (Zimolka a kol., 2008) Hodnocení Fosfor (mg/kg) Draslík (mg/kg) Hořčík (mg/kg) Vápník (mg/kg) 2* 2* 2* 2* Nízký < 50 <105 <105 <1100 Vyhovující 51-80 106-170 106-160 1101-2000 Dobrý 81-115 171-310 161-265 2001-3300 Vysoký 116-185 311-420 266-330 3301-5400 Velmi vysoký >185 >420 >330 >5400 2*=střední půda 4.2.4 Stanovení celkového organického uhlíku Obsah organického uhlíku byl stanoven na mokré cestě. Organický uhlík (Corg) byl oxidován kyslíkem oxidantu (dvojchroman draselný) v prostředí kyseliny sírové. Obsah Corg se vypočítává z oxidačního činidla, které je spotřebováno při titraci 0,5 M Mohrovou solí. Metoda se označuje jako oxidačně - redukční titrace dle Walkley - Blacka (1934). Podrobný popis metody a výpočty uvádějí Podlešáková a kol. (1992) a Pospíšilová a Tesařová (2009). Přepočet obsahu Corg na humusu je následující: Humus (%) = Corg (%). 1,724 (Koeficient 1,724 byl vypočítán za předpokladu,že je v humusu pouze 58% uhlíku). 4.2.5 Stanovení frakčního složení humusových látek Rozdělení humusu na látkové skupiny fulvokyselin, humínových kyselin bylo stanoveno metodou krátké frakcionace podle Kononové a Bělčikové (1963). Volné fulvokyseliny a huminové kyseliny, které se rozpouští v NaOH (0,1M) bez předchozí dekalcinace. Fulvokyseliny a huminové kyseliny vázané vápníkem a sesquioxidy, které se pohybují, uvolňují se z nekalcinovaného půdního prostředí pomocí 0,1 M NaOH. Vázané se stanovují ve směsi 0,1 M pyrofosforečnanu sodného a NaOH viz Pospíšilová a Tesařová (2009). 44

4.2.6 Spektrofotometrické stanovení kvality HL Princip metody vychází z platnosti Lambert Beerova zákona o empirickém vztahu intenzity absorpce monochromatického záření po projití kyvetou o určitém rozměru tloušťky, ve které je roztok přímo měřený nebo jeho koncentraci zjišťujeme: Kde : A = absorbance (optická hustota) Io = intenzita záření před vstupem do kyvety I = intenzita záření pro průchodu kyvetou T = transparence E = molární extinční koeficient C = molární koncentrace L = hloubka kyvety A = log Io/I = log I/T = E.C.L Postup probíhá tak, že měříme směs HL a nebo lze pomocí koncentrované kyseliny sírové z tohoto výluhu vysrážet HK a rozpustit je v 0,1 M NaOH. Absorbance se měřila v UV -VIS oblasti spektra a byl využit UV-VIS spektrofotometr Varian Cary 50 Probes s optickým vláknem. Parametry přístroje uvádí Pospíšilová a Tesařová (2009). Měření se provádělo po 1 nm v rozsahu 300 700 nmm. Poměr absorbance A 445 a A 660 se označuje jako barevný index (Orlov, 1987). Výpočet Q 4/6 dle Orlova (1987): Q 4/6 = A 465 / A 660 U barevného indexu jsou hodnoty Q 4/6 v poměru obráceně ke stupni kondenzace a polymerace. Při nízké hodnotě Q 4/6 jsou HK kvalitnější a pokud jsou hodnoty Q 4/6 větší, HK jsou méně kvalitní. 45

4.2.7 Statistické zpracování dat Výsledky byly zpracovány pomocí ANOVA (http://cit.vfu.cz) jeden faktor. Sleduje se rozdíl průměrů mezi dvěma nezávislými skupinami pomocí nepárového testu. V tabulkách uvádíme pouze statisticky průkazné hodnoty. 46

5 VÝSLEDKY A VYHODNOCENÍ Černozem luvická (lokalita Praha Ruzyně) podle textury ji řadíme k půdám středním, hlinitým, s obsahem jílnatých částic do 45 %. Aktivní půdní reakci má slabě alkalickou a výměnnou reakci má neutrální (Tab.10). Obsah organického uhlíku dosahoval 1,88 %, což hodnotíme jako střední nižší hodnotu. Obsah humusových látek, humínových kyselin a fulvokyselin i stupeň humifikace rovněž dosahovaly nižších až středních hodnot. Poměr HK/FK ukazuje na převahu humínových kyselin ve frakčním složení, což indikuje vysokou kvalitu HL (Tab. 11). Tab. 10. Půdní reakce a zrnitostní složení CEl před aplikací kompostu (2008) Lokalita Hloubka ph/h 2 O ph/hcl Prach Jíl. Částice Praha (CEl) (cm) (%) (%) Rok 2008 0-20 6,9 7,2 66 42 Tab. 11. Obsah Corg, HL, HK, FK, poměru HK/FK, SH (2008) Lokalita/Varianta Hloubka Praha (CEl) (cm) rok 2008 C org HL HK FK HK/FK Sh (%) (%) (%) (%) (%) kontrola 0-20 1,88 0,53 0,29 0,24 1,2 28,2 5.1 Rok 2012 Čtyři roky po aplikaci kompostu (2012): Černozem luvická (Praha, 2012) - čtyři roky po aplikaci kompostu byl zjištěn nárůst obsahu Corg cca o 1% na variantě D2 a D3 v porovnání s kontrolou a D1 (viz Tab. 12). Nejvyšší obsahy HL, HK a FK byly rovněž stanoveny na variantách D2 a D3. Vzrostl obsah huminových kyselin, poměr HK/FK. Poklesl stupeň humifikace, což můžeme zdůvodnit tvorbou mladých humusových látek s nízkým stupněm humifikace (viz Tab. 12). Absorbance HL v UV-VIS oblasti spektra potvrdila předchozí zjištění. Nejvyšší hodnoty absorbance byly zjištěny na variantě D3 a D2. Nižší absorbance byla na kontrole 47

(K) a na D1 viz obr. 24. Barevný index Q 4/6 měl hodnoty kolem 4 a indikuje nárůst mladých humusových látek (viz Tab. 12). Statisticky průkazné rozdíly u obsahu organického uhlíku a HK v roce 2012 mezi jednotlivými variantami pokusu jsou uvedeny v Tab. 13. Tab. 12. Obsah Corg, HL, HK, FK, poměr HK/FK, SH a Q 4/6 v roce 2012 Lokalita/Varianta Hloubka Praha (CEl) (cm) rok 2012 C org HL HK FK HK/FK Sh (%) (%) (%) (%) (%) kontrola 0-20 1,6 0,55 0,25 0,3 2,3 23,3 3,7 D1 0-20 1,6 0,6 0,26 0,3 1,3 28,1 3,8 D2 0-20 2,1 0,8 0,22 0,6 1,3 24 3,8 D3 0-20 2,6 0,7 0,30 0,4 2,5 27,0 3,6 Q 4/6 2 absorbance 1,5 1 D3 D1 D2 kontrola 0,5 0 350 450 550 650 nm Obr. 24. Absorbance HL v UV-VIS oblasti spektra CEl (lokalita Praha, 2012) 48