Výroba energie z obnovitelných zdrojů a kvalita půdy v zemědělství

Náš výzkum je orientován na kvalitu půdy a dopad jejích změn na udržitelnost zemědělství. Opírá se zejména o sledování trendů biologických, chemických a fyzikálních vlastností půd, k čemuž využíváme moderní fyzikální, chemické, mikrobiologické a molekulárně-genetické metody.

Tyto analýzy doplňujeme prostorovým a biofyzikálním modelováním a obrazovou analýzou, což nám umožňuje predikovat dopady zemědělské činnosti na kvalitu půdy i na kvantitu, kvalitu a stabilitu rostlinné produkce.

Na základě získaných poznatků vyvíjíme strategie pro zlepšení půdní struktury, zvýšení sekvestrace uhlíku a obsahu půdní organické hmoty, stejně jako pro podporu mikrobiální biodiverzity v různých hospodářských systémech.

Vliv mykorhizních sítí na rostliny a distribuci živin

V přírodě rostliny a houby často spolupracují. Mykorrhizní houby vytvářejí podzemní sítě vláknitých hyf, které propojují kořeny sousedních rostlin a umožňují výměnu energie a živin.

Tato výměna však není vždy rovnoměrná - některé rostliny dodávají houbám více zdrojů, zatímco jiné čerpají více živin. Invazní rostliny mohou narušovat rovnováhu v rostlinných společenstvech, ale jejich vliv na distribuci živin v mykorrhizních sítích není dosud dobře znám.

Čtěte také: Složení ekologické zubní pasty

Arbuskulární mykorrhizní houby mohou pomáhat rostlinám zvládat sucho tím, že usnadňují pohyb vody prostřednictvím svých rozsáhlých hyfových sítí. Pokud propojují sousední rostliny do společných mykorrhizních sítí (CMNs), mohou redistribuovat vodu mezi jednotlivci.

Důsledky tohoto mechanismu pro rostlinné interakce však nejsou dosud dobře prozkoumány. CMNs poskytovaly nejvíce limitující zdroj v každé situaci - fosfor, vodu nebo obojí - čímž podporovaly růst a přežití.

Rostliny v blízkosti velkých jedinců s rozsáhlými hyfovými sítěmi těžily z lepšího přístupu k vodě a rozpuštěnému fosforu v půdě. Neporušené CMNs zlepšily přežití semenáčků během sucha a podporovaly pozitivní rostlinné interakce ve všech podmínkách.

V nádobovém experimentu jsme simulovali malou rostlinnou komunitu tvořenou dvěma původními druhy - omanem srstnatým (Inula conyzae) a škardou dvouletou (Crepis biennis) - a nepůvodním bělotrnem kulatohlavým (Echinops sphaerocephalus). V polovině nádob byla přítomna mykorhizní houba Funneliformis mosseae, v druhé polovině chyběla.

Pomocí izotopového značení jsme sledovali výměnu zdrojů mezi jednotlivými rostlinami a společnou mykorrhizní sítí. Výsledky ukázaly, že když se bělotrn připojil k mykorrhizní síti, snížil náklady pro oman tím, že sám dodával uhlík houbám, ačkoli nezískával nejvíce fosforu.

Čtěte také: Výroba šetrných mycích prostředků

Stabilita půdních agregátů a metody jejího stanovení

Stabilita půdních agregátů je důležitá vlastnost půdy, která ovlivňuje kvalitu půdy a půdní úrodnost. Kromě půdně-klimatických podmínek je ovlivňována i způsoby ohospodařování půdy.

Doposud byla kvalita půdních agregátů stanovována zejména laboratorně, pomocí speciálního mechanického zařízení, což je časově i finančně náročné. Nové postupy se proto zaměřují na jednoduché technologie a zařízení využitelné širokou skupinou uživatelů.

Byl sestrojen a testován LED panel pro měření stability půdních agregátů s využitím mobilní aplikace SLAKES, která umožňuje snímat proces rozpadu agregátů ponořených do vody pomocí digitální kamery se simultánním softwarovým vyhodnocením velikosti plochy, na kterou se agregát rozpadne.

Dále byl navržen nový způsob stanovení stability půdních agregátů, který je založen na metodě měření prostupnosti světla měřící nádobkou, ve které dochází k rozpadu půdních agregátů. Tato měřící nádobka je umístěna na zdroji světla s plošně homogenní distribucí svítivosti. U tohoto postupu není nutné použít digitální snímání rastrového obrazu s následným softwarovým zpracováním.

Výhoda nových metod stanovení spočívá v tom, že stanovení velikosti plochy pokryté rozpadajícím se agregátem je oproti vizuálnímu hodnocení zcela objektivní a velmi přesné. Předností je také finanční a provozní nenáročnost s téměř nulovými provozními náklady.

Čtěte také: Recyklujte a vyrobte si vlastní mýdlo snadno a rychle

Vliv hnojení a agrotechnických postupů na stabilitu půdních agregátů

Na základě 5letých výsledků z polních pokusů s rozdílnými půdně-klimatickými podmínkami a různými agrotechnickými zásahy, byla definována opatření, která ovlivňují fyzikální vlastnosti půdy včetně stability půdních agregátů.

Pozitivní vliv na stabilitu půdních agregátů má aplikace organického hnojení, a to nejen hnoje nebo kompostu, ale i digestátu. Využití digestátu jako hnojiva je jednou z perspektivních možností, jak zlepšit fyzikální vlastnosti půdy a infiltraci vody. V dlouhodobých polních pokusech byl sledován vliv různých způsobů hnojení na stabilitu půdních agregátů.

Vliv hnojení měl podle druhu buď negativní, neutrální či pozitivní vliv. Aplikace organických hnojiv - kompostu a digestátů - měla na stabilitu půdních agregátů pozitivní vliv, což bylo doprovázeno zvýšenou úrodností půdy, její rezistencí k dekompozici, zvýšenou abundancí eubakterií a glomalinů.

V případě velmi špatného strukturního stavu lze stabilitu půdních agregátů významně zlepšit založením travního porostu minimálně na 3 roky. Toto řešení je však z ekonomického pohledu pro zemědělské podniky většinou nepřijatelné řešení.

Proto je důležité zařazovat meziplodiny do osevního postupu a zajistit tak celoroční pokryv půdy plodinou. Neméně důležité je střídání pěstovaných plodin a ponechání posklizňových zbytků. Krátkodobě lze zvýšit stabilitu půdních agregátů aplikací syntetického hydrogelu do půdy.

Hyperspektrální metody v hodnocení stresu rostlin

Rostliny ovlivněné stresem charakterizuje prostorová proměnlivost spektrálních příznaků. Zejména, mladé listy se liší od listů starších.

Tato bylo východiskem pro studii, v jejž rámci byly pořizovány hyperspektrální snímky dvou odrůd juvenilní řepky ozimé vystavené třem úrovním vodního stresu. Snímkování probíhalo z blízké vzdálenosti, díky čemuž bylo možné vzorkovat pixely v rámci jednotlivých listů stejných rostlin.

Pixely byly klasifikovaný jako nesoucí příznaky stresu nebo ne. V souladu s hypotézou, bylo pro jednu z odrůd zaznamenáno, že varianta s vodním stresem vykazovala narůst ve frekvenci pixelů s příznaky o jeden řád velikosti oproti variantě s kontinuální zálivkou.

Hyperspektrální metody mohou být využity také při hodnocení rezistence vůči chorobám. Pomocí spektrálních podpisů lze hodnotit míru závažnosti infekce.

Hodnotili jsme hyperspektra klasů ozimé pšenice ve fenotypové studii spály klasu. Zde byla vhodnost využití metody závislá na fenotypické fázi. Ve fází mléčné zralosti predikční model spolehlivě odhadoval intenzitu příznaků nemoci s maximální chybou ±2 stupně na 9ti bodové stupnici.

Nevýhodou metod je vysoká cena spektrofotometrických přístrojů. Je možné si ale přestavit vývoj jednoduchých měřičů určených pro jednotlivé aplikace.

Možnost odhadovat stres na základě omezené spektrální informace ilustruje studie se stanovením obsahu listového chlorofylu u ovsa setého. Na hyperspektra pořízená z dronu byly aplikovány dvě metody pro selekci příznaků. Filtrovací metoda umožnila redukovat počet vstupů predikčního modelu na tři spektrální pásma. Zároveň došlo k mírnému zlepšení kvality odhadů.

Vliv invazních rostlin na biodiverzitu mykorhizních hub

V posledních letech stále stoupá zájem o využívání symbiotických arbuskulárně mykorrhizních hub jako „bio-hnojiva“ v zemědělských ekosystémech. To je ovšem spojeno s řadou komplikací.

Především inokulace těchto hub nezajišťuje jejich uchycení se v prostředí s již ustanovenými vztahy mezi přítomnými mikroorganizmy. Zachování a využití původní biodiverzity stanovišť tak představuje jednodušší cestu.

K tomu je ale třeba nejprve poznat, co jsou faktory, které negativně ovlivňují biodiverzitu a abundanci těchto organizmů. My jsme v polních a ve skleníkových experimentech studovali význam arbuskulárních mykorrhizních hub pro šíření nepůvodních plevelných rostlin a vliv jejich přítomnosti na původní biodiverzitu těchto symbiotických mikroorganizmů.

Ukázalo se, že biodiverzita a abundance prospěšných arbuskulárních mykorrhiznách hub je významně snižována vlivem invaze nepůvodních plevelných rostlin, což těmto rostlinám napomáhá v konkurenci s původními rostlinami.

Vliv zemědělských postupů na plevelová společenstva

Pochopení vlivu zemědělských postupů na složení plevelových společenstev má významné důsledky pro udržitelnost strategií managementu plevelů.

V naší studii byly v pokusech z roku 1972 srovnány dva osevní postupy (jednoduchý se 75 % obilnin a diverzifikovaný s 50 % obilnin) a dvě herbicidní strategie (ošetření pouze syntetickými auxiny a cílené ošetření kombinací herbicidů dle zaplevelení). Součástí pokusu byly neošetřené parcely.

Bylo zjištěno, že typ plodiny a jejich střídání jsou hlavními faktory určujícími druhovou skladbu, nicméně vliv plodin byl částečně redukován herbicidním ošetřením. Proto navrhujeme použití diverzifikovaných osevních postupů, které podpoří jak druhovou rozmanitost plevelů, tak přijatelnou hustotu plevelů.

Zároveň výběr účinných herbicidů podle výskytu a hustoty cílových druhů plevelů a vynechání opakované aplikace herbicidů se stejnou účinnou látkou přispěje ke snížení populační hustoty potenciálně dominantních a vysoce konkurenčních druhů, a tím podpoří menší druhy s nižší konkurenceschopností.

Seznam vybraných publikací:

• Řezáčová V, Weremijewicz J, Michalová T (2025) Nutrient exchange within common mycorrhizal networks is altered in a multispecies environment. Functional Ecology 39(2), 418-431.
• Russell M, Řezáčová V, Miller KS, Nardi WH, Brown M, Weremijewicz J (2025) Common mycorrhizal networks improve survival and mediate facilitative plant interactions among Andropogon gerardii seedlings under drought stress. Mycorrhiza 35, 8.
• Euteneuer P, Butt KR, Wagentristl H, Mayerová M, Fér M (2024) What is the best way to measure earthworm-processed soil? A comparison of common water stable aggregates, the smartphone app MOULDER, and a novel SlakeLight method.
• Stehlíková I, Kodešová R, Kunzová E, Czakó A, Mayerová M, Madaras M (2024) Sixty-year impact of manure and NPK on soil aggregate stability.
• Šimon T, Madaras M, Mayerová M, Kunzová E.
• Mayerová M, Křen J, Madaras M, Koubová M, Stehlíková I, Stehlík M, Czakó A (2022) Metody a agrotechnické postupy vedoucí ke zvýšení stability půdních agregátů. Certifikovaná metodika, VÚRV, v.v.i., Praha-Ruzyně.
• Madaras M, Mayerová M, Stehlík M, Żelazny WR (2021) Aby sůl neškodila: Metody rychlé identifikace zasolení půdy pro zdravou městskou zeleň. KURENT České Budějovice. Zpracovatel VÚRV v.v.i. 80 s.
• Żelazny, W.R., Chrpová, J., Hamouz, P.

tags: #výroba #energie #z #obnovitelných #zdrojů #avena

Oblíbené příspěvky:

• Postupy kontroly kanalizace
• 3. stupeň požáru a ohrožení
• Fallout: Skladka Zelených Pastvin - Detailní rozbor
• Ekologická ochrana rostlin
• Edukace o recyklaci elektrozařízení