Význam půdní organické hmoty pro úrodnost půd

16. 11. 2022 Prof. Ing. Tomáš Lošák, Ph.D. a kol. Hnojení Zobrazeno 2057x

O půdě, jako neobnovitelném přírodním zdroji, se v poslední době hovoří čím dál častěji, a to v nejrůznějších souvislostech. Aktuálně je to zejména otázka produkce dostatečného množství kvalitních a cenově dostupných potravin, což se stává narůstajícím globálním problémem ve více směrech (nedostatek či významné zdražování vstupů, resp. inflace obecně, zemědělské sucho, válka na Ukrajině…).

Tematika významu půdní organické hmoty pro úrodnost půd byla zmiňována opakovaně (i na stránkách tohoto časopisu), nicméně některé základní aspekty je dobré si připomenout či zopakovat. Půdní organická hmota představuje širokou řadu organických látek, o jejichž důležitosti nelze pochybovat.

Je však důležité půdní organickou hmotu správně rozdělit a jednotlivé její součásti popsat a správně definovat, aby si někteří tzv. odborníci nemysleli, že humus a půdní organická hmota je jedno a totéž.

Pojmy a terminologie

Mezi laickou i odbornou veřejností a zejména v médiích se často skloňuje význam půdní organické hmoty (aktuálně ve vazbě na sucho, resp. zvýšení schopnosti půd zadržet vodu v krajině), která se hojně označuje zkráceně pouze jako „organika“, přičemž pod tímto výrazem si může každý představit cokoliv, a proto se jedná o pojem zavádějící a tedy nic neříkající.

Proto si v úvodu ujasněme základní pojmy a terminologii:

1. Půdní organická hmota = primární organická hmota (labilní) + huminové látky - humus (stabilní).
2. Huminové látky = huminové kyseliny (HK) + fulvokyseliny (FK) + huminy.

Rozlišovací znaky:

1. Primární půdní organická hmota - iontovýměnná kapacita chybí, sorpční kapacita nízká a stabilita střední.
2. Humus - iontovýměnná kapacita, sorpční kapacita, vysoká stabilita.

Je třeba rovněž zdůraznit, že rozložená půdní organická hmota není humus. Organická hmota v půdě se transformuje dvěma procesy:

1. exothermickou mineralizací,
2. endothermickou humifikací.

Výsledkem mineralizace (rozkladu pomocí mikroorganizmů) jsou rostlinám přístupné živiny v podobě kationtů či aniontů (NH₄⁺, NO₃^-, H₂PO₄^-, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2- aj.), voda a CO₂.

Výsledkem humifikace je humus s řadou pozitivních vlastností pro půdu a její úrodnost, kdy např. sorpční a iontovýměnná kapacita je zodpovědná za schopnost zadržovat (sorbovat) živiny (ionty) uvolněné buď z procesu mineralizace půdní organické hmoty, nebo z aplikovaných minerálních (průmyslových) hnojiv a tím snižuje riziko jejich vyplavení z dosahu kořenů, což má praktický ekonomicko-ekologický dopad.

Význam humusu a organické hmoty v půdě

Jaká je tedy nejvýznamnější funkce humusu? Iontovýměnná kapacita. Je tomu tak z několika důvodů:

• zachycení kationtů a živin v půdě;
• reakce s jílovitokoloidní půdní frakcí a vznik organominerálních asociátů;
• jejich koagulací vznikají vysoce provzdušněné pravé půdní agregáty;
• mají rozhodující význam při zadržení vody v půdě (aktuální - sucho). To proto, že jsou ve své struktuře založené na elektrostatických silách, reverzibilní;
• jejich stabilita dále roste nikoliv dnes moderním glukoproteinem, ale řadou dalších tmelů, dokonce i dobře rozloženou organickou hmotou.

Nyní je třeba objasnit, co je to stupeň humifikace (S_H):

I z tohoto výrazu vplývá, že humus jsou HK + FK (huminy se zde neuvažují pro svoji malou reaktivitu), tedy po staru „huminové látky“. Vzniká otázka: Je možno přepočítávat C v půdě na „humus“ faktorem 1,724? Nelze! Tento faktor vznikl v 19. století, kdy společnost Merck stanovila huminovou kyselinu (HK) ve výluhu ze starého zahradnického kompostu, a zjistilo se, že tato HK obsahuje 58 % uhlíku. Koeficient 1,724 vznikl z prosté úvahy: má-li HK 58 % uhlíku, kolik HK (tedy humusu) odpovídá celkovému, tedy 100% obsahu uhlíku? 100 : 58 = 1,724. V půdě se přitom vyskytuje mnoho jednotlivých HK a FK. Tvoří spojitou řadu různých polymerů, které mají velmi blízké vlastnosti. Ovšem celulóza a lignin vykazují menší obsahy uhlíku než HK.

Organická hmota v půdě významně ovlivňuje retenční vodní kapacitu půdy. V půdě s vyšším obsahem humusu se voda zadržuje jen v mikro- a makropórech. V půdách s nepatrným obsahem humusu je voda v mikro- a makropórech a hlavně v prostorách humusominerálních (humusojílovitých) agregátů. Proto půdy nevápníme pouze k otupení kyselé půdní reakce, ale také pro koagulaci půdních koloidů. Jinak nemohou vzniknout půdní agregáty (shluky, drobty). Bez aktivní mikrobiální činnosti není dostatek půdních tmelů a tím nízká vodostálost agregátů (důležitá je přítomnost labilní primární organické hmoty - hnůj, kompost, sláma, zelené hnojení).

Každé organické hnojení nemusí vést ke zvýšení obsahu HK a FK v půdě, protože mineralizace je snadná, humifikace obtížná. C_ox není totéž co C_org. C_ox je uhlík stanovený na mokré cestě. Je nižší než C_org.

Když dojde ke snížení C_ox či C_org v půdě, není to znak vždy jen špatný (podle tisku, laiků a ekologů ano). Odborníci ví, že je to většinou důkaz toho, že došlo k žádoucí aktivitě půdního mikroedafonu. Je to tedy kladný znak, ale je třeba další organickou hmotu dodat. Většinou není pravda to, co čteme i ve vědeckém tisku, že hnůj, komposty, vermikomposty atd. mají významný obsah HK. Stejné reakce jako HK má také lignin. Organická hmota této látky (ligninu - dřeva) obsahuje mnoho (5–50 %). Na rozdíl od HK nemá lignin velkou iontovýměnnou kapacitu, proto humus nemůže nahradit.

Formy organického hnojení

Zdroje organické hmoty nejsou zastupitelné při stejném množství aplikované sušiny (ekonomové a výrobní manažeři to většinou tvrdí). Je to nesmysl, protože hnůj nelze nahradit digestátem, víceleté pícniny vysokým strništěm. Je tomu tak proto, že je to substrát pro půdní mikroorganizmy. Roli hraje složení i stupeň stability. Nejúčinnější pro tvorbu HK jsou kořenové exudáty = výměšky, a proto je i důležitá podpora pěstování víceletých pícnin (vojtěška, jetele...), resp. rostlin z čeledi bobovité (Fabaceae) na orné půdě.

Liší se také obsahy organických látek v jednotlivých organických hnojivech (% v čerstvé hmotě): hnůj 14–18 %; průmyslový kompost 18 %; kejda skotu a prasat 5,5–8,8 %; drůbeží podestýlka 42 %; močůvka 0,5–1,7 %; digestáty 2,5–5,9 %; fugát z digestátu kukuřice 4,2 %; separát z digestátu kukuřice 19 %; sušený separát z kukuřice 78 %; sláma 80–82 %.

Jako částečná náhrada nejkvalitnějších zdrojů labilní primární organické hmoty (hnojů, kompostů) se v posledních letech zaorávají ve zvýšené míře posklizňové zbytky (sláma) nebo se pěstuje zelené hnojení (meziplodiny a jejich směsi). Prokeš (2008) uvádí, že po sklizni zrnové kukuřice zůstává na pozemku velké množství slámy (7–8 t/ha), jako významný donátor organických látek i živin. Rovněž z víceletých experimentů s meziplodinami vyplývá, že včasný výsev meziplodin v teplých a suchých oblastech jižní Moravy již ve druhé polovině července, jinde v průběhu měsíce srpna až prvního zářijového týdne, zajistí dostatečný nárůst biomasy. Při vegetaci do počátku prosince se výnos sušiny svazenky pohyboval od 3,74 t sušiny/ha do 7,97–10,52 t sušiny/ha. K podpoře růstu svazenky byl navíc vhodně aplikován digestát v dávce 30, resp. 42 t/ha.

Obecně k digestátům (jako aktuálnímu tématu) je možno uvést, že jsou sice dle vyhlášky řazeny k (typovým) organickým hnojivům s rychle uvolnitelným dusíkem (C:N do 10), ale svými účinky a působením se spíše blíží kombinovaným minerálním hnojivům a neobsahují labilní zdroje primární organické hmoty (zdroj energie půdním mikroorganizmům), ale především (semi) stabilní - lignin. Proto je nutné na digestáty hnojené pozemky pravidelně dodávat do půdy kvalitní zdroje primární labilní organické hmoty, jako je zaorávka hnoje, slámy (posklizňových zbytků), kompostů, zeleného hnojení (meziplodin). Rovněž v zájmu menší slévavosti půd (tvorba škraloupu) je nutné vyrovnávat poměr dvoumocných a jednomocných kationtů pravidelným vápněním půd. Stejná pravidla platí i při používání kejd. S ohledem na výrazný nárůst cen minerálních hnojiv v posledním roce, zejména dusíkatých, nebo jejich nedostatek (či kombinace obojího), se podniky disponující dostatečným množstvím digestátu či kejd (a vhodnou aplikační technikou) snaží tato dusíkatá hnojiva z části či úplně nahradit, což se mnohým daří (např. při pěstování kukuřice), nicméně nesmí být opomíjeny výše uvedené zásady či doporučení.

Organická hmota zvyšuje biologickou aktivitu půd a tvorbou oxidu uhličitého a kyseliny uhličité zpřístupňuje těžce rozpustné fosfáty do forem rozpustnějších. Organická hmota rovněž přispívá ke snižování objemové hmotnosti půdy a dává půdě schopnost lépe zadržovat vodu. Bylo prokázáno, že po aplikaci 15 t organických látek na hektar se objemová hmotnost půdy snížila z 1,54 na 1,44 t/m³. Zvýšila se tedy pórovitost a tím i schopnost lépe zadržet srážkovou vodu. Konkrétně bylo zjištěno, že při nárůstu dávky organických látek v rozpětí 0 - 5 - 10 - 15 t/ha se zvyšovala infiltrace (zasakování) srážek na 7,5 - 12 - 15 - 18 mm/hod (graf 1).

Graf 1: Vliv dávek organických látek na infiltraci srážek (Barzegar et al., 2002)

Graf 1: Vliv dávek organických látek na infiltraci srážek (Barzegar et al., 2002)

Závěr

Organická hmota v půdě plní svoji nezastupitelnou funkci pro udržování půdní úrodnosti, přičemž se podílí na snižování různých typů degradačních procesů (eroze, utužení…) a podporuje zadržování vody v půdě. Proto je třeba dbát na pravidelnou a harmonickou organo-minerální výživu a hnojení rostlin.

U organických hnojiv je ovšem nutné rozlišovat i z hlediska jejich kvality - labilnosti primární půdní organické hmoty. Ročně se mineralizuje ca 3,5–4,5 t organických látek na 1 ha, z čehož je nutné přibližně polovinu dodat organickými hnojivy, která se ovšem liší ve své kvalitě a často i dostupnosti.

Použitá literatura je k dispozici u autorů.

Prof. Ing. Tomáš Lošák, Ph.D.; Mendelova univerzita v Brně
Prof. Ing. Ladislav Kolář, DrSc.; Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích
Dr. Ing. Pavel Čermák; ³Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha-Ruzyně
Doc. Ing. Ladislav Varga, Ph.D.^; Slovenská polnohospodárska univerzita v Nitře

Některé výsledky v této publikaci byly podpořeny v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Dopytovo-orientovaný výskum pre udržateľné a inovatívne potraviny, Drive4SIFood 313011V336, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.