Půdní organická hmota a její význam při sekvestraci uhlíku (2)

28. 07. 2025 Ing. Jakub Prudil a kol. Výživa a stimulace Zobrazeno 1139x

Půda představuje největší terestrický rezervoár uhlíku, přičemž klíčovou roli v jeho ukládání a dlouhodobé stabilizaci hraje půdní organická hmota (POH). V první části článku byl diskutován význam POH v kontextu půdních procesů a zemědělských ekosystémů, přičemž důraz byl kladen na její vliv na fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy. Bylo zdůrazněno, že POH zlepšuje půdní strukturu, zvyšuje retenci vody a podporuje mikrobiální aktivitu, čímž ovlivňuje dostupnost živin a celkovou úrodnost půdy.

Klíčovým tématem 1. dílu byla sekvestrace uhlíku v půdě a její dynamika v rámci půdního uhlíkového cyklu (Agromanuál 4/2025, str. 100–102) . Stabilní frakce uhlíku, zahrnující především humus a minerálně vázané organické látky, představuje zásadní složku dlouhodobého ukládání uhlíku a přispívá ke snižování koncentrace CO₂ v atmosféře. Naopak dynamický uhlík podléhá rychlé mineralizaci a jeho význam spočívá zejména v podpoře půdní biologické aktivity a krátkodobé dostupnosti živin.

Cíle druhého dílu

Efektivní hospodaření s půdním uhlíkem vyžaduje nejen pochopení jeho dynamiky, ale také implementaci vhodných zemědělských technik, které podporují jeho dlouhodobé ukládání. Tento díl se proto zaměřuje na konkrétní strategie, jejichž cílem je zvýšit obsah půdní organické hmoty a optimalizovat proces sekvestrace uhlíku. Diskutována bude nejenom aplikace kompostu a organických hnojiv, ale i další techniky uhlíkového zemědělství. Cílem je nejen analyzovat jejich vliv na obsah a stabilitu půdního uhlíku, ale také posoudit praktické aspekty jejich zavádění v rámci udržitelného hospodaření.

Pokusné lokality a metodika

Sledování obsahu organické hmoty v půdě při zapravení různého množství kompostu probíhalo na lokalitě v řepařské výrobní oblasti, zemědělské společnosti Rakovec, a.s., Velešovice v monokultuře kukuřice na siláž. Nadmořská výška lokality je 228 m a patří do klimatické oblasti teplé, mírně suché. Dlouhodobý roční průměr srážek je 490 mm, dlouhodobá průměrná roční teplota je 8,7° C. V této oblasti převažují černozemě, zrnitostním složením se jedná o středně těžkou jílovitohlinitou půdu. Aktivní i výměnná půdní reakce je alkalická. Pozemky se nacházely na svahu 5–7°, expozice svahu je jihozápadní. Obsah organického uhlíku byl stanoven oxidimetrickou titrací dle Walkley-Blacka v modifikaci Novák-Pelíšek.

V rámci sledování množství organické hmoty v půdě byly zvoleny tyto varianty pokusu:

• Varianta 1: kontrola bez aplikace kompostu, na jaře setí kukuřice,
• Varianta 2: na podzim zapravení kompostu v dávce 20 t/ha, na jaře setí kukuřice,
• Varianta 3: na podzim zapravení kompostu v dávce 40 t/ha, na jaře setí kukuřice.

Vzorky půdy byly odebírány 2× ročně - na začátku a na konci vegetačního období.

V rámci agrotechniky bylo při sledovaném pokusu použito pro zpracování půdy na podmítku diskové nářadí, pro hloubkové podrývání kypřiče a pro rozmetání kompostu rozmetadla. K zapravení dané dávky kompostu pak byl použit univerzální kypřič. Zapravení kompostu bylo prováděno vždy na podzim po sklizni hlavní plodiny. Setí kukuřice probíhalo na jaře secím strojem s přihnojením pod patu. Na jaře bylo přihnojováno močovinou.

Vliv aplikace kompostu na půdní vlastnosti

V grafu 1 je vyhodnocen obsah organické uhlíku během čtyř sledovaných let v porostu kukuřice na siláž. Z grafu je patrné, že nejnižší obsah C_org byl zjištěn ve všech letech u kontrolní varianty bez zapravení kompostu. Tento výsledek potvrzuje význam přidávání organických materiálů pro zvyšování obsahu organické hmoty v půdě, což je klíčovým faktorem pro zlepšení úrodnosti půdy a sekvestrace uhlíku. U varianty s nižší dávkou kompostu (20 t/ha) byl obsah C_org o 0,53 % vyšší než u kontroly, a u varianty s vyšší dávkou kompostu (40 t/ha) o 0,73 % vyšší. Nejvýznamnější změna nastala ve čtvrtém roce sledování, kdy u variant s kompostem vzrostl obsah C_org až o 1,18 %. Tento trend jasně ukazuje na pozitivní vliv organických hnojiv na dlouhodobé zvyšování obsahu uhlíku v půdě.

Tento výsledek podporuje principy uhlíkového zemědělství, které kladou důraz na zvýšení sekvestrace uhlíku v půdě pomocí aplikace organických hnojiv, jako je kompost. Zvýšení obsahu organické hmoty nejen přispívá k ukládání uhlíku, ale zlepšuje i strukturu půdy a její schopnost zadržovat vodu, což jsou nezbytné podmínky pro udržitelné zemědělské praktiky, zejména v kontextu klimatických změn.

Graf 2 zobrazuje průměrný obsah půdní vlhkosti během sledovaného období u různých variant. Nejvyšší obsah vlhkosti v půdě byl zaznamenán u varianty s vyšší dávkou kompostu (40 t/ha), a to o 5,1 % hmot. oproti kontrolní variantě. U varianty s nižší dávkou kompostu (20 t/ha) byl obsah vlhkosti vyšší o 3,9 % hmot. Tento výsledek naznačuje, že aplikace kompostu zvyšuje nejen obsah organické hmoty, ale také zlepšuje schopnost půdy zadržovat vodu, což má velký význam pro udržitelnost zemědělství, zejména v období sucha.

Schopnost půdy zadržet vodu v půdním profilu je klíčová nejen pro zajištění dobrých podmínek pro růst rostlin, ale také pro omezení rizika eroze a smyvu půdy. Eroze půdy je vážným problémem, který úzce souvisí s obsahem organické hmoty a vodní kapacitou půdy. Podle zjištěných výsledků byl smyv půdy (graf 3) prokázán u kontrolní varianty (bez zapravení kompostu), což naznačuje vyšší náchylnost k erozi u půd chudších na přítomnost organických materiálů. U varianty s nižší dávkou kompostu (20 t/ha) byl smyv půdy zanedbatelný, a to pouze v letech 2013 a 2014, kdy se hodnoty pohybovaly kolem 0,48 a 0,49 t/ha. U varianty s vyšší dávkou kompostu (40 t/ha) však nebyl zaznamenán žádný smyv půdy v žádném roce, což svědčí o stabilizujícím efektu kompostu na půdní strukturu a její ochranu proti erozi.

Graf 1: Obsah C_org u různých variant v kukuřici na siláž (2013–16)

Graf 2: Půdní vlhkost u různých variant v kukuřici na siláž (2013–16)

Graf 3: Smyv půdy během sledovaných let u různých variant

Další testované techniky

V rámci projektu Carbon farming CE - Development of Carbon Farming in the Central Europe se intenzivně zabýváme perspektivními technikami pro navrácení uhlíku do půdy a jeho dlouhodobou konzervaci.

Experiment provedený v Bratčicích u Rajhradu prokázal, že minimalizace zpracování půdy v kombinaci s meziplodinami významně zvyšuje obsah organického uhlíku a zlepšuje kvalitu humusu ve srovnání s konvenčním zpracováním. Během 1. roku pokusů došlo u technologie no-till k nárůstu celkového organického uhlíku z 1,17 % (kontrolní varianta) na 1,23 % (minimalizační varianta). Zároveň se poměr huminových kyselin k fulvokyselinám zvýšil z 0,15 na 0,17, což potvrzuje vyšší stabilitu humusu u minimalizační varianty. Tyto výsledky naznačují, že minimalizace zpracování půdy může efektivně přispívat k sekvestraci uhlíku a podporovat udržitelné zemědělské praktiky. Pro maximalizaci pozitivních účinků je vhodné kombinovat minimalizační techniky s aplikací organických hnojiv.

Experiment realizovaný v Troubsku prokázal, že relokace posklizňových zbytků Galega orientalis L. měla pozitivní vliv na zvýšení obsahu organického uhlíku v půdě při současném zlepšení kvality humusu. Aplikace posklizňových zbytků ve dvou dávkách (21,5 t/ha v květnu a 20,8 t/ha v červenci) během 1. roku řešení vedla k navýšení obsahu organického uhlíku z původních 0,81 % na 1,09 %. Tento výsledek naznačil důležitost a význam organické hmoty pro sekvestraci uhlíku a zlepšení půdní úrodnosti. Dále byl zaznamenán mírný nárůst poměru huminových kyselin k fulvokyselinám z 0,57 na 0,58, což indikovalo tendenci k vyšší stabilitě humusových látek a zlepšení kvality půdní organické hmoty.

Experimenty realizované v Troubsku a Bratčicích prokázaly, že jak relokace posklizňových zbytků, tak minimalizace zpracování půdy představují efektivní a zajímavé strategie pro zvýšení obsahu organického uhlíku a zlepšení kvality humusu v půdě. Výsledky potvrdily význam obou metod pro sekvestraci uhlíku, stabilizaci humusu a podporu udržitelného zemědělství. Pro plné pochopení dlouhodobých účinků a optimalizaci těchto technik v různých půdně-klimatických podmínkách je nezbytný další výzkum zaměřený na dynamiku rozkladu organické hmoty, stabilitu půdních agregátů a interakce s mikrobiální aktivitou. Získané poznatky jsou klíčové pro formulaci agronomických strategií a politik podporujících udržitelné hospodaření s půdou v kontextu měnících se klimatických podmínek.

Závěr a doporučení pro praxi

Uhlíkové zemědělství představuje klíčový přístup k udržitelnému hospodaření s půdou, který kombinuje cíle zvýšení půdní úrodnosti, adaptace na klimatickou změnu a sekvestrace uhlíku. Studie potvrzuje, že k udržení optimálních vlastností půdy je zásadní pravidelné doplňování organické hmoty, ať už ve formě hnoje, kompostu, rostlinných zbytků či zaorávaných meziplodin. Organická hmota nejen zlepšuje strukturu půdy a její schopnost zadržovat vodu, ale také zvyšuje odolnost půdy vůči erozi a klimatickým výkyvům, což je v kontextu očekávaných změn klimatu, jako je nárůst teplot a pokles srážek, zcela zásadní.

Strategie zaměřené na zvýšení obsahu organického uhlíku v půdě, jako je aplikace organických materiálů, využití meziplodin, minimalizace mechanického zpracování půdy či implementace agrolesnických systémů, mají významný potenciál pro zlepšení půdní úrodnosti a zmírnění dopadů klimatických změn. Tyto metody však vyžadují přizpůsobení se místním podmínkám, včetně půdních vlastností, klimatických charakteristik a intenzity zemědělského využívání. Efektivita těchto opatření závisí na řadě faktorů, jako je stabilita půdních agregátů, mikrobiální aktivita a vhodný poměr uhlíku a dusíku v aplikovaných materiálech.

Přestože jsou tyto strategie slibné, jejich implementace naráží na řadu výzev, včetně vysokých vstupních nákladů, časové prodlevy mezi aplikací a pozorovatelnými výsledky, a vlivu nepříznivých klimatických podmínek. Pro úspěšné zavádění těchto praktik je proto nezbytné posílit poradenství a vzdělávání zemědělců, podpořit výzkum zaměřený na dlouhodobou stabilitu půdní organické hmoty a využívat ekonomické nástroje, jako jsou dotační programy nebo uhlíkové kredity. Tyto kroky mohou přispět k překonání ekonomických a technických bariér a podpořit širší přijetí udržitelných zemědělských praktik.

Budoucí výzkum by se měl zaměřit na kvantifikaci dlouhodobých účinků těchto strategií, zejména v kontextu měnících se klimatických podmínek, a na analýzu socio-ekonomických faktorů ovlivňujících jejich přijetí zemědělci. Získané poznatky budou klíčové pro formulaci efektivních politik, které podpoří udržitelnost v zemědělství a přispějí k mitigaci klimatických změn. Uhlíkové zemědělství tak představuje nejen nástroj pro zlepšení půdní úrodnosti, ale i významný příspěvek k ochraně agroekosystémů a zajištění dlouhodobé udržitelnosti zemědělské produkce v měnícím se klimatu.

Obr. 1: Erozní kapsa ke sledování smyvu půdy

Obr. 2: Přesun posklizňových zbytků Galega orientalis

Výsledek vznikl z institucionální podpory MZE-RO1725 a za podpory programu Interreg Central Europe, projekt CE0100255.

Ing. Jakub Prudil ^1,2, Ing. Barbora Badalíková ¹, Ing. Jaroslav Lang, Ph.D.¹, Bc. Antonín Drda ^1,2
1Zemědělský výzkum, spol. s r. o. Troubsko, ²Mendelova univerzita v Brně
foto: 1 - B. Badalíková, 2 - J. Prudil