Vliv hnojení půdy na emise CO2 v zemědělství

08.03.2026

Na rozdíl od jiných sektorů, kde většina emisí skleníkových plynů připadá na oxid uhličitý (jako například v průmyslu), vznikají v zemědělství převážně jiné skleníkové plyny. Při přepočtu na CO2eq mají největší podíl emise metanu (42 %) a emise oxidu dusného (42 %). Z hlediska oteplování atmosféry se různé skleníkové plyny od sebe liší svým účinkem - některé jsou výrazně „silnější“ než jiné.

Aby bylo možné je mezi sebou porovnávat, používá se přepočet na CO2eq. Ten říká, jaké množství CO2 by mělo stejný (ekvivalentní) účinek z hlediska skleníkového efektu jako určité množství jiného skleníkového plynu za nějakou standardizovanou dobu (typicky 100 let). Vzorec pro výpočet CO2eq je množství skleníkového plynu × GWP100 koeficient (global warming potential, tedy potenciál globálního oteplování v horizontu 100 let).

Například GWP100 koeficient pro metan má hodnotu 28 (IPCC AR5 WGI, kapitola 8, str. 714), což je možné s určitým zjednodušením chápat tak, že metan je 28× silnější skleníkový plyn než oxid uhličitý, resp. 1 tuna tohoto plynu má podobný účinek jako 28 tun CO2.

Emise metanu (CH4) vznikají v zemědělství převážně při procesu enterické fermentace (91 % emisí metanu), tedy během trávení přežvýkavců (krávy, kozy, ovce). V komplikovaném žaludku přežvýkavců, složeném ze čtyř propojených částí, žijí bakterie, které kvašením (fermentací) pomáhají rozkládat potravu na jednodušší látky. Množství vyprodukovaného metanu závisí hlavně na počtu zvířat. Dalším zdrojem metanu v zemědělství je také hnůj vznikající z odpadu vyprodukovaného chovanými zvířaty. V tomto případě vzniká metan činností bakterií, které rozkládají organickou hmotu bez přístupu kyslíku.

Hlavním zdrojem emisí oxidu dusného (N2O) jsou zemědělské půdy, respektive způsob jejich obhospodařování. Množství emisí závisí například na množství a formě dodávaných hnojiv nebo na způsobu orby (zda a jak se půda oře). Látky (organické i syntetické), které se dostávají do půdy, jsou rozkládány bakteriemi. Organickou hmotu a složitější látky přeměňují na jednodušší sloučeniny využitelné pro rostliny - jedním z produktů těchto procesů je však i oxid dusný.

Čtěte také: Životní prostředí a hnojení

Nepřímé emise: Dusíkaté sloučeniny se z půdy uvolňují do ovzduší nebo pronikají do povrchových či podzemních vod (vyplavování). Zdrojem emisí oxidu dusného je také hnůj - N2O se uvolňuje při nitrifikačních a denitrifikačních procesech. Mezi faktory, které množství těchto emisí ovlivňují, patří např. forma hnoje (např. v tekuté kejdě vzniká více emisí než v sušší mrvě).

Hnůj je rovněž zdrojem nepřímých emisí oxidu dusného: dusík se z hnoje uvolňuje např. ve formě amoniaku, který se v plynném nebo kapalném skupenství dostává do půdy nebo povrchových vod.

Emise CO2 představují 16 % celkových emisí ze zemědělství. Malé množství těchto emisí vzniká při vápnění půd a při aplikaci močoviny, výrazně větší podíl na emisích CO2 v zemědělství má spalování fosilních paliv. Vápnění slouží ke snižování kyselosti zemědělských půd - používá se vápenec nebo dolomit, oba se však postupně rozkládají (mimo jiné) na vodu a oxid uhličitý. Močovina se aplikuje na pole jako průmyslově vyráběné dusíkaté hnojivo. V půdě se však rozkládá na amoniak a oxid uhličitý.

Sekvestrace uhlíku v půdě

Oxid uhličitý je dominující skleníkový plyn v atmosféře. Čím větší je jeho koncentrace, tím vyšší je oteplování. Lidstvo jeho množství zvyšuje svou činností, převážně spalováním fosilních paliv, a tak se s nadějí upíná i k možnosti ukládat (sekvestrovat) uhlík zpátky do půdy, a zmírňovat tak negativní dopady svých aktivit. Kolik uhlíku by se dalo do půdy uložit? A mělo by to reálný dopad na změnu klimatu?

Odhady, kolik uhlíku by se dalo do půdy sekvestrovat, se značně liší. Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) odhaduje, že globální sekvestrací uhlíku v půdě můžeme snížit okolo 5 Gt CO2 ročně. Jsou tu však pochybnosti, zda je to reálně proveditelné.

Čtěte také: Hnojení luk bio postupy

Vědomosti o půdě se v poslední době významně posunuly a naznačují, že odhady IPCC, které vycházely z předpokladu, že stabilní molekuly bohaté na uhlík mohou zůstat v půdě stovky až tisíce let, nemusí být správné. Profesor Lehmann z Cornell University na přednášce v roce 2019 oznámil smrt “našeho přítele, konceptu Humusu”. Podle Lehmanna dostupné důkazy nepodporují existenci molekulárních a perzistentních humózních látek v půdě. Naopak svědčí o tom, že půdní organická hmota se neustále rozkládá.

Jinak řečeno, půda je nesmírně rozmanitá, plná života a taky uhlíku. Vědci zkoumali, kolik oxidu uhličitého se uvolní, když zahřejí půdu v deštném pralese v Panamě, aby napodobili dlouhodobé účinky změny klimatu. Zjistili, že se uvolnilo o 55 % více uhlíku, než předpovídá většina klimatických modelů. I profesor Amundson z Berkley se obává příliš mnoha překážek, které mohou bránit tomu, aby se sekvestrace uhlíku v půdě stala nástrojem zmírňování změn klimatu.

Podle něho je složité změřit, kolik uhlíku se v půdě skutečně ukládá, a to zejména kvůli sezónním výkyvům. Všímá si však i dalších sociálních, kulturních a ekonomických překážek, jako například toho, že na půdě hospodaří zemědělci, kteří ji nevlastní a nejsou tak motivovaní investovat do dlouhodobých opatření na ochranu půdy.

Amundson souhlasí, že půda má potenciál uhlík ukládat a jakékoliv množství sekvestrovaného uhlíku do půdy je dobré. Navzdory všem pochybnostem a úskalím, které s sebou sekvestrace uhlíku v půdě nese, má smysl ji dále zkoumat a podporovat.

Odborníci pracují na nových technikách, jak lépe měřit, kolik uhlíku je obsaženo v půdě, což je proces, který donedávna vyžadoval, aby farmáři posílali desítky vzorků půdy do laboratoře k analýze. Mnohé z postupů, u kterých se předpokládá zvýšené ukládání uhlíku v půdě, mají další pozitivní environmentální a ekonomické dopady na půdu.

Čtěte také: Hnojení půdy pro bohatou úrodu

Zlepšení celkového zdraví půdy může zvyšovat zemědělské výnosy a zároveň snižovat zemědělské vstupy jako aplikace syntetických hnojiv a pesticidů. Šetří tak zemědělcům výdaje, ale snižuje taky emise oxidu dusného (dalšího skleníkového plynu) z hnojení.

Vliv hnojení a zpracování půdy na emise CO2

Statková a organická hnojiva jsou cenným zdrojem živin, stopových prvků a organických látek a jejich pravidelná aplikace na půdu je jedním z předpokladů dlouhodobě udržitelné úrodnosti půd. Aplikace velkých dávek kapalných organických a tekutých statkových hnojiv spojená s přejezdy těžké zemědělské techniky vede k utužení půdy a poklesu porozity.

Hnojení dusíkatými hnojivy, včetně kejdy a digestátu, v kombinaci s provzdušněním půdy při jejich zapravení podporuje mineralizační procesy v půdě, které se často projevují vyššími emisemi CO2. Zpracování půdy spojené s aplikací statkových a organických hnojiv, zejména s vyšším obsahem amonné formy dusíku jako kejda a digestát, vede k zintenzivnění činnosti půdní mikroflóry.

Pro metabolismus mikroorganismů je třeba zdroj uhlíku ve formě snadno rozložitelných látek, kterým mohou být organická nebo statková hnojiva, posklizňové zbytky včetně kořenů a v ostatních případech organické látky v půdě. Mineralizační procesy v půdě jsou doprovázeny emisemi CO2, které byly sledovány po přihnojení porostu kukuřice ve fázi 6. listu i po různých způsobech aplikace hnojiv na slámu.

Pokusy ukázaly, že srážky po přihnojení porostu kukuřice digestátem podpořily jeho zasakování do půdy. Další následné srážky snížily provzdušnění půdy nakypřené při tvorbě horizontální rýhy. Digestát na povrchu a v povrchové vrstvičce půdy podpořil činnost půdní mikroflóry, a tím emise CO2 z půdy více než aplikace hnojiva spojená s tvorbou horizontální rýhy. Mezi jednotlivými měřeními emisí se opakovaly srážky s různou intenzitou.

Pokles teploty během prvního týdne omezil respiraci půd na všech sledovaných variantách. Emise CO2 ovlivňuje spolu s povětrnostními podmínkami, vlhkostí a teplotou půdy také intenzita zpracování půdy. Méně intenzivní bezorebné způsoby zpracování půdy, zvláště pokud na povrchu zůstávají rostlinné zbytky, vedou ke snížení emisí CO2, stabilizaci organické hmoty v půdě a zmírnění nežádoucích výkyvů teplot v půdě.

V polních pokusech na stanovišti v Praze-Ruzyni jsou dlouhodobě zjišťovány emise CO2 po zpracování půdy různými způsoby v letním období po sklizni pšenice ozimé. Současně se podle zvolené technologie zpracování půdy více či méně zapravuje rozdrcená sláma, případně je ponechána jako mulč na povrchu včetně varianty, kde bylo ponecháno i strniště. V roce 2023 byla sklizeň opožděna z důvodu vysokých srážek na počátku srpna a zpracování půdy proto oproti některým jiným letům proběhlo až v polovině srpna 2023.

Teplota půdy představuje jeden z významných faktorů, které ovlivňují emise CO2 z půdy. Teplota půdy v hloubce 5 cm je ovlivněna způsobem zpracování půdy a managementem. Nejvyšší rozdíly v teplotě během dne, které v průběhu 24 hodin činily až 20 °C, vykazovala půda po orbě. Půda po mělké podmítce, mulčování a strništi se během dne prohřívala méně a maximální denní rozdíl dosahoval přibližně 10 °C. Nejvyšší odpolední teploty byly po orbě vyšší až o 10 °C než po redukovaném zpracování půdy nebo na půdě bez zpracování.

Orba a hluboké kypření mají značný vliv také na ztráty vody z půdy a jsou jednou z příčin vysokých emisí CO2 v důsledku intenzivnějšího rozkladu organických látek, které je třeba vracet do půdy ve větším množství než při pásovém nebo mělkém zpracování půdy, popř. při přímém setí do mulče a strniště. Na ztráty vody a uhlíku z půdy, a rozklad organických látek v půdě, má vliv také hloubka podmítky po sklizni ozimé pšenice.

Emise CO2 z půdy závisí na různých faktorech, jako je způsob zpracování půdy, její teplota, vlhkost a vzájemné interakci mezi těmito faktory. Po orbě a hlubokém kypření jsou emise CO2 zpravidla vyšší a zejména při intenzivním provzdušnění půdy je možné ztráty uhlíku snížit použitím půdních pěchů. Chladnější počasí se srážkami emise CO2 omezuje.

V návaznosti na změnu klimatu a požadavky SZP 23+ budou v příštích letech ve větší míře používány při zakládání porostů řepky nebo meziplodin v teplém letním období konzervační půdoochranné technologie s minimálním zpracováním půdy (pásové zpracování, mělké kypření s prohloubením jen v řádcích, přímé setí do mulče, strniště apod.), které omezí ztráty vody, sníží nežádoucí prohřívání půdy, emise CO2 a ztráty uhlíku mineralizací organické hmoty.

Současně uplatňováním mělčího zpracování půdy, popř. setím řepky nebo meziplodiny do nezpracované půdy s mulčem, je v letním období možné nejen významně omezit emise CO2, ale i snížit ztráty uhlíku z půdy v řádu minimálně několika set kilogramů C/ha. Ztráty uhlíku z půdy po orbě dosahovaly téměř 1 000 kg C/ha, pěchování po orbě snížilo ztráty uhlíku o více než 200 kg C/ha a redukované způsoby zpracování půdy v porovnání s orbou snížily ztráty uhlíku až o 600 kg C/ha. Při časnější sklizni pak mohou ztráty uhlíku po orbě vzhledem k delšímu období vysokých teplot dosáhnout ještě vyšších hodnot.

Na emise CO2 mají vliv teplotní a vlhkostní podmínky v půdě spojené s jejím provzdušněním a rozmístěním posklizňových zbytků v půdním profilu, nebo v případě půdy bez zpracování na jejím povrchu. Organický uhlík v půdě klesá více v teplejším letním a podzimním období, zejména po konvenčním zpracování půdy, jako je orba.

Mulčování slámy, případně ponechání strniště po sklizni a pozdější zpracování půdy, by mělo být v příštích letech, zejména v letním období, více uplatňováno. Ztráty uhlíku po orbě jsou značné, omezení zpracování půdy je může v závislosti na zvolené technologii významně snížit.

Nová metodika VÚRV pro snížení emisí

Vědci z Výzkumného ústavu rostlinné výroby (VÚRV) zveřejnili novou metodiku o přínosech a rizicích užívání dusíkatých hnojiv na podporu rozkladu slámy. Z jejich výzkumu vyplývá, že dávky dusíku doporučované v současnosti odbornou literaturou i povolené legislativou jsou zbytečně vysoké a nereflektují dostatečně aktuální změny klimatu ani povětrnostních podmínek.

Pro udržování půdní úrodnosti je jedním z vhodných zdrojů organické hmoty sláma. K podpoře jejího rozkladu se běžně používají dusíkatá hnojiva. Na rozdíl od dřívějších poznatků bylo zjištěno, že v důsledku měnících se povětrnostních podmínek s častějšími přísušky se v letním a podzimním období rozloží jen menší podíl zapravené obilní slámy (bez hnojení 25-30 %, po hnojení dusíkem 30-50 %).

Co už však zanedbatelné není, že dusík aplikovaný na podporu rozkladu slámy v horkých letních měsících může významně zvyšovat emise CO2 a NH3. Výsledky pokusů potvrdily, že největší ztráty dusíku únikem amoniaku z kejdy nebo digestátu vznikají do 6 hodin po aplikaci. Na místě by proto byla i úprava v současné legislativě hnojení. Ta nyní nařizuje zapravení do 24 hodin, resp. 12 hodin po aplikaci.

Vzhledem k omezenému využití dusíku z minerálních hnojiv používaných na podporu rozkladu slámy doporučuje nová metodika snížit jeho dávkování z dosud doporučovaných 8-10 kg N na tunu slámy na 4-5 kg. Vyšší dávka 6-10 kg je možná pouze v případě, že po hnojení následuje osetí ozimou řepkou, popř. meziplodinou s vyššími nároky na výživu dusíkem. Pokusy navíc jasně prokázaly, že dusíkatá hnojiva je výhodnější použít na slámu ponechanou na povrchu půdy 3 a více týdnů.

V souvislosti s těmito poznatky navrhují výzkumníci z VÚRV také vhodná agrotechnická opatření pro snížení znečišťování vod a ovzduší a věnují se rovněž ekonomickému dopadu. Pokud se pouze u 10 % plochy obilnin sníží dávky dusíku v minerálních hnojivech na podporu rozkladu slámy, dojde při současné průměrné ceně dusíku k roční úspoře 150-200 milionů korun. Důležitý je tak nyní nejen přístup státu, ale i široké zemědělské veřejnosti.

Alternativní hnojiva a postupy

Konvenční hnojení v zemědělství emituje velké množství skleníkových plynů, jak přímých, tak nepřímých. Nedávný výzkum se zaměřil na úlohu alkalických organických zbytků jako je popel ze dřeva (WA), kal ze smíšeného sběrového papíru (MPS) a kal z odbarvování papíru (DPS) pro zlepšení vlastností půdy a hnojení, při současném snížení emisí.

Pro pokus byl použit kompost z drůbežího hnoje a DPS v poměru 1:1, nekompostované DPS a příměsi WA, který byl použit pro svou neutralizační schopnost a MPS jako hnojiva. Z těchto materiálů byly produkovány pelety o průměru 4 mm, které byly promíchány s půdou v ekvivalentu 30 t/ha.

Bylo vyprodukováno následujících 6 variant pelet:

(V1) 100% DPS
(V2) 100% kompost
(V3) 50% WA + 50% DPS
(V4) 50% WA + 50% kompost
(V5) 50% kompost + 30% WA + 20% MPS
(V6) 50% DPS + 30% WA + 20% MPS

Všechny produkované pelety splňovali svými vlastnostmi, zejména pevností, požadavky pro aplikaci standartní zemědělskou technikou. Varianty pelet obsahující vyšší poměr popele (WA) tj. V3 a V4 měli vyšší hustotu. Koncentrace celkového dusíku byla vyšší u variant obsahujících kompost a kaly (V2, V5 a V4). Varianty s DPS a MPS měly dobrý hnojivý potenciál. Popel byl použit kvůli vysokému obsahu P, K, Mg a Ca, které jsou nezbytné pro růst rostlin, a jeho vyššímu pH, které zvyšuje pH půdy, koriguje kyselost a dlouhodobě vylučuje uhlík (V3 a V4).

Zvýšený obsah kontaminantů nebyl u žádné z variant identifikován a pelety tak lze využít jako hnojivo. Emise byly prokazatelně vyšší u variant s kompostem (V2, V4 a V5), zatímco pro varianty s DPS (V1, V3 a V6) byly proti kontrole pouze mírně zvýšeny. Vyšší emise, zhruba trojnásobné byly zaznamenány na 28. den po aplikaci v porovnání s 56. dnem po aplikaci. Tyto výsledky lze vysvětlit významem dusíku pro aktivitu mikroorganismů během mineralizace, která byla právě u těchto variant vyšší.

Varianta V5 byla nejúčinnější při redukci emisí N2O a celkové kumulativní emise byly o 37% nižší než u kontroly s konvenčním hnojením. Testovaná hnojiva dále přispívají k snižování produkce skleníkových plynů využíváním lokálních zdrojů, snižováním objemu dopravy nebo snižováním emisí produkovaných při likvidaci zdrojových materiálů.

Trendem je mnohem delší dobu nechávat na polích strniště a snažit se už při sklizni zasít meziplodinu, nebo ji zasít co nejdříve do strniště, bez zpracování půdy. Neměli bychom se hlavně zamyslet nad hlubokým zpracováním půdy v teplém letním období k řepce a někdy bohužel i k meziplodinám, tam je to úplně zbytečné. U řepky se dá půda zpracovat v úzkých pásech a vysít, mezi řádky s rostlinami je půda nezpracovaná. Anebo stačí mělké plošné zpracování do pěti centimetrů, kdy na povrchu zůstanou posklizňové zbytky.

V letním období v odpoledních hodinách jsme zjistili rozdíly až deset stupňů Celsia mezi půdou zpracovanou bez posklizňových zbytků na povrchu a půdou mulčovanou s těmito zbytky či se strništěm. Znamená to ztrátu vody, větší rozklad organických látek a vyšší úniky CO2 z půdy.

Tabulka: Vliv zpracování půdy na ztráty uhlíku