Změny fyzikálních vlastností půdy po aplikaci digestátu

29. 01. 2018 Ing. Barbora Badalíková, Ing. Jaroslava Novotná, Ph.D.; Zemědělský výzkum, spol. s r. o. Troubsko Hnojení Zobrazeno 10535x

Digestát s bioplynem reprezentují konečné produkty anaerobní digesce. Výsledkem je na metan bohatý plyn, který je využíván k produkci elektřiny, zatímco digestát může být zhodnocen v zemědělství. Na rozdíl od dobře prozkoumaných biomas, jako je vyhnilý kal a kompost, působení digestátu na půdní prostředí z hlediska fyzikálních vlastností není moc dobře známé.

Digestát neboli biokal se v zemědělství využívá jako jedna z možností dodávání živin do půdy.

Digestát se dělí na dvě složky, a sice separát a fugát. Jako separát je označována fyzikálně oddělitelná tuhá část digestátu a naproti tomu fugát je fyzikálně oddělitelná avšak kapalná část původního digestátu. Na rozdělení digestátu se dá nahlížet z různých pohledů, např. podle vstupních surovin, podle způsobu použití nebo jaký má obsah sušiny. To určuje jeho charakteristiku. Otázkou definice digestátu je, zda jde o hnojivo organické či minerální.

Podle zákona je digestát definován jako typové organické hnojivo. Není to ale úplná pravda. V procesu digesce se odbourávají labilní organické látky z 50 i více %, čímž rovněž klesá sušina digestátu, která se zpravidla pohybuje mezi 2–8 %.

Ve svých studiích došli autoři Kolář, Vaněk a Kužel (2010) k závěru, že kaly jako odpad z procesů anaerobní digesce jsou hnojivem spíše minerálním, než organickým a že z hlediska užití jako organické hnojivo jsou mnohem méně jakostním materiálem, než výchozí suroviny. O zušlechtění organického materiálu anaerobní digescí nelze vůbec mluvit. Jejich kapalná fáze se spíše dá pokládat za hnojivo, než fáze pevná.

Bereme-li digestát jako hnojivo v obecném pojetí, nelze snad protestovat, protože kromě mírně vyššího obsahu minerálních, rostlinám přístupných živin (převážně dusíku) mají vyšší iontovýměnnou kapacitu a vyšší pufrační kapacitu, než materiál před anaerobní fermentací, avšak tento přírůstek je prakticky málo významný. Proto podle zjištěných výsledků je možno považovat digestát svými vlastnostmi a účinky spíše za kombinované hnojivo minerální, jehož složení je výrazně ovlivněno vstupními surovinami a procesem digesce. Ti co se zabývali digestátem jako hnojivem, zdůraznili, že aby mohla probíhat mineralizace a humifikace, je nutné podpořit rozvoj mikroorganizmů snadno rozložitelnou organickou hmotou. Proto je nutné k digestátu dodávat živou organickou hmotu, jako je kompost nebo sláma pro nastartování mikrobiální aktivity.

Další otázkou jsou změny fyzikálních vlastností půdy, které mohou nastat až po delší době. Uvádí se např., že může docházet k nežádoucí peptizaci půdních koloidů, apod.

Pokus po aplikaci digestátu na jaře

Odběr půd do Kopeckého fyzikálních válečků

Pokus - fyzikální vlastnosti půdy

Pro zjištění změn půdních vlastností, hlavně fyzikálních, byl založen poloprovozní pokus, který probíhal v letech 2014–2016 na pozemcích ZD Budišov. Lokalita se nachází
v bramborářské výrobní oblasti v nadmořské výšce 513 m, kde dlouhodobý úhrn srážek je
500 mm, z toho za vegetační období v průměru 395 mm, dlouhodobá průměrná roční teplota činí 6,8 ⁰C. Půdy zde jsou zařazeny do kambizemě, zrnitostně písčitohlinité, s hloubkou ornice 25 – 30 cm. V rámci běžného hospodaření družstva byl stanovený tento osevní postup: 2014 kukuřice na siláž, 2015 pšenice ozimá, 2016 pšenice ozimá.

Na pokusném stanovišti byly založeny tři varianty:

• var. 1 kontrola bez digestátu, orba do 0,2 m;
• var. 2 jedna dávka digestátu: 1× 20 t/ha na jaře, střední orba;
• var. 3 dvě dávky digestátu: 1× 20 t/ha na jaře, 1× 20 t/ha na podzim, střední orba.

Digestát používaný v tomto pokusu byl získán z vlastní bioplynové stanice družstva a je zařazen do skupiny DG1 (statková hnojiva a materiál rostlinného původu). Složení digestátu v % sušiny používaný na poloprovozním pokusu je uvedeno v tab. 1.

Tab. 1: Složení digestátu v % sušiny

Metody hodnocení půdních vlastností

Půdní vzorky na stanovení fyzikálních vlastností byly odebírány vždy na začátku a na konci vegetačního období. Objemová hmotnost redukovaná (g/cm³) byla sledována pomocí válečků dle Kopeckého, vždy ve třech hloubkách 0–0,10, 0,10–0,20 a 0,20–0,30 m. Vodostálost půdních agregátů byla zjišťována ze dvou hloubek (0–0,15 m a 0,15–0,30 m) metodou mokrého prosévání. Struktura půdy byla stanovena prosíváním suché zeminy na sítech o průměrných otvorech 0,25; 0,5; 2; 5; 10; 20 mm. Vzorky byly vždy odebírány ze dvou hloubek 0–0,15 a 0,15–0,30 m, pro vlastní hodnocení byl vypočítán koeficient strukturnosti. Obsah vody v půdě byl zjišťován gravimetrickou - vážkovou metodou (hmotnostní %). Penetrometrický odpor půdy byl měřen mechanickým penetrometrem v pěti opakováních.

Hodnocení výsledků

V grafu 1 jsou uvedeny průměrné hodnoty objemové hmotnosti redukované během sledovaných let. Výsledky ukazují, že dvojnásobná aplikace digestátu má vliv na zvýšení objemové hmotnosti redukované. Tomu odpovídají i výsledky v grafu 2, kde jsou znázorněny křivky penetrometrického odporu půdy. Čím větší dávka digestátu, tím docházelo k vyššímu utužení půdy.

S penetrometrickým odporem půdy a objemovou hmotností redukovanou souvisí struktura půdy, která je v přímé korelaci s těmito vlastnostmi půdy. Čím více se zvýšila objemová hmotnost redukovaná a penetrometrický odpor půdy, tím více docházelo ke zhoršování půdní struktury (Badalíková, 2010). Jak vyplývá z grafu 3, půdní struktura se vyvíjela postupně k lepšímu u varianty 1, tedy bez aplikace digestátu. Trend zhoršování půdní struktury se během let zvyšoval u variant s digestátem.

Další výsledky ukazují vývoj vodostálosti půdních agregátů při aplikaci digestátu (graf 4). Vodostálost půdních agregátů odpovídala trendu půdní struktury a penetrometrickému měření, jak je graficky vyhodnoceno v grafech 1, 2. Tzn., že zatímco v roce 2014 byla vodostálost půdních agregátů vyrovnaná, v roce 2016 již byly zjištěny výrazné rozdíly mezi variantou kontrolní a variantou 2× hnojenou digestátem. U var. 1 byla zjištěna střední kvalita struktury podle vodostálosti půdních agregátů, ale u var. 2 a 3 již nízká.

Vlhkost půdy byla ovlivněna nejen variantami, ale i klimatickými podmínkami v daném roce. Pro stanovení půdní vláhy v hmotnostních % byly odebírány sypané vzorky půdy pro doplnění vztahu k utužení půdy. V tab. 2 jsou získané průměrné hodnoty v půdním profilu, z čehož je patrné, že pouze v roce 2016 byla půdní vlhkost vyšší u variant s digestátem, pravděpodobně díky vyšší schopnosti zadržení vody aplikované pevné složky digestátu při vyšší srážkové činnosti v tomto období. V ostatních letech tomu bylo naopak.

Tab. 2: Vlhkost půdy (% hmot.)

Graf 1: Objemová hmotnost redukovaná při různé aplikaci digestátu

Graf 2: Penetrometrický odpor půdy při různé aplikaci digestátu

Graf 3: Struktura půdy při různé při různé aplikaci digestátu

Graf 4: Vodostálost půdních agregátů při různé aplikaci digestátu

Závěr

Ze tříletých výsledků aplikace digestátu do půdy bylo zjištěno, že došlo k negativním účinkům na fyzikální vlastnosti půdy. Zvýšila se utuženost půdy a s tím související půdní struktura a vodostálost půdních agregátů zvláště u varianty s 2× aplikovaným digestátem.

Jediné pozitivní výsledky byly zjištěny u půdní vláhy, kde došlo v roce 2016 k lepší vododržnosti.

Digestát může být jednou z možností dodávání živin do půdy, ale pouze jako minerální složka. To již bylo prokázáno v řadě pokusů, že hnojení digestátem přispělo ke zvýšení výnosů. Je tedy třeba sledovat půdní prostředí po delší dobu, aby se prokázalo působení zapravovaného digestátu na fyzikální vlastnosti půdy a zda nedochází postupně k degradaci půdy.

Výsledky jsou součástí výzkumu (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace.

all foto©B. Badalíková

Změny fyzikálních vlastností půdy po aplikaci digestátu