VLIV EKOLOGICKÉHO ZEMĚDĚLSTVÍ NA KVALITU PŮDY A JEJÍ HODNOCENÍ

22.09.1999 | Odborné konference

Ing. Bořivoj Šarapatka, Csc.

Katedra ekologie Univerzity Palackého v Olomouci

Úvod

Intenzifikace zemědělství v posledních desetiletích ovlivnila i půdní prostředí a stále častěji jsou jak ve vědeckých kruzích, tak i v praxi diskutovány otázky kvality a úrodnosti půdy. Neustále si musíme uvědomovat, že lidé jsou závislí na půdě a vice versa i stav půdy je závislý na způsobu jejího obhospodařování. Negativních příkladů spojených se ztrátou části půdního profilu erozními smyvy, se snížením biologické aktivity, s kontaminací cizorodými látkami apod. bychom našli celou řadu.

Jestliže bylo hlavním úkolem od poloviny dvacátého století zajistit dostatečnou produkci potravin pro rostoucí světovou populaci, dostávají se v posledních letech stále více do popředí otázky související se spotřebou neobnovitelných zdrojů, ztrátou biodiverzity, degradací půdy, znečištěním životního prostředí atd. Klíčovou otázkou pro začátek 21. století je, jak by mohla být světová populace adekvátně zásobována potravinami z alternativních systémů, které musí:

· efektivně zvládat regulaci plevelů, chorob a škůdců v systému, optimalizovat koloběhy živin na úrovni farmy a racionalizovat využívání neobnovitelných zdrojů,

· chránit a rozvíjet biodiverzitu,

· snižovat negativní vlivy hospodaření na životní prostředí, zejména na půdu a vodu,

· udržovat nebo lépe zvyšovat kvalitu produktů stejně jako jejich kvantitu,

· zajišťovat sociální a ekonomické otázky tak, aby se to optimálně odrazilo i ve využívání krajinného prostoru.

Puda a její kvalita

Půda je základním předpokladem produkce plodin na farmě. Její fyzikální, chemické a biologické vlastnosti in situ mohou být a často i jsou negativně ovlivňovány současným systémem zemědělské produkce, zejména:

· používáním nevhodné mechanizace, což vede k narušení struktury, vodních poměrů atd.,

· nevhodnými osevními postupy bez dostatečné dodávky organické hmoty s dalším vlivem na obsah humusu v půdě, biomasu, biochemické procesy,

· ztrátou vegetačního krytu, který chrání půdu pouze část roku, mimo vegetační období je pak zvýšené nebezpečí eroze,

· intenzivní aplikací živin a agrochemikálií s negativními vlivy na půdní biotu, vodní zdroje a další složky životního prostředí.

Snaha minimalizovat uvedené negativní vlivy vede k hledání systémů, které umožňují hospodaření na půdě s dlouhodobou perspektivou. Vedle ochrany půdního prostředí je však požadavek i na produkci potravin s vysokou kvalitou, ochranu dalších složek životního prostředí, rozvoj biodiverzity, snížení energetických vstupů atd. To nám v současné době nabízí ekologické zemědělství jako vyvážený agroekosystém trvalého charakteru.

Jak hodnotit v těchto zemědělských systémech kvalitu půdy? Nejdříve je nutné ji definovat. Po studiu prací Dorana a kol. a dalších pramenů je možné pod tímto termínem chápat schopnost půdy udržovat v rámci ekosystému jeho biologickou produktivitu, environmentální kvalitu a v neposlední řadě i zdraví rostlin a živočichů. Vztah půdy k produkci plodin je snad nejlépe poznaná složka této kvality. Půda může tedy ovlivnit produkci a kvalitu rostlin a dále zdraví zvířat i člověka. Jak ale tuto kvalitu hodnotit pokud možno objektivně? V praxi jsou uznané postupy pro komplexní vyhodnocení kvality vody, ale již ne pro půdu, která představuje klíčový bod pro udržitelnost zemědělství.

Puda v ekologickém zemedelství

Hodnocení vlivu různých zemědělských systémů na půdu byla a jsou prováděna v řadě výzkumů po celém světě. Například Reganold s kolektivem vyhodnocoval začátkem devadesátých let půdní vlastnosti na pozemcích konvenčních a na plochách obhospodařovaných podle pravidel biodynamického zemědělství na Novém Zélandu. Biodynamické varianty vykazovaly vyšší obsah Corg., vyšší mikrobiální aktivitu, více žížal, lepší strukturu půdy, nižší objemovou hmotnost, lepší propustnost pro vodu. U chemických parametrů byla většinou vyšší kationtová výměnná kapacita, obsah celkového dusíku, zatímco obsah přijatelného fosforu byl častěji vyšší u konvenčně obhospodařovaných variant. Podobné závěry uvádí z prostředí Austrálie Forman. V osmdesátých letech prováděl Goldstein ve státě Washington srovnání vlivu biodynamického, organického a konvenčního zemědělského systému na biologické vlastnosti půdy. Biodynamické plochy měly statisticky průkazně vyšší mikrobiální aktivitu a mírně vyšší množství Corg. a respiraci než organicky obhospodařované pozemky. Statisticky průkazně více Corg., vyšší respiraci a biomasu vykazovaly pozemky s biodynamickým systémem ve srovnání s konvenčním.

Podobné srovnávací pokusy začaly však mnohem dříve. Na tomto místě připomeňme polní experimenty zahájené ve švédské Jä rně v roce 1958, srovnávající vliv biodynamického, organického a konvenčního hospodaření na půdu. Z vyhodnocení v roce 1976, 1985 a 1989 vyplývá, že v povrchové vrstvě půdy (0-10 cm) bylo na organicky hnojených plochách více organické hmoty, vyšší mikrobiální aktivita i aktivita enzymů (dehydrogenáza a ureáza), více žížal, vyšší hodnoty celkového dusíku i pH ve srovnání s pozemky hnojenými průmyslovými hnojivy. Vyšší obsah přijatelného fosforu byl zaznamenán na lokalitách s konvenčním hnojením.

Jako poslední příklad z celé řady dalších bych uvedl rozsáhlý srovnávací pokus s různými zemědělskými systémy prováděný na plochách Institutu pro biologické (ekologické) zemědělství ve švýcarském Oberwilu. Velká pozornost zde byla věnována i žížalám, které mohou být použity jako indikátor úrodnosti a celkového stavu půdy. Populace těchto živočichů mohou indikovat fyzikální vlastnosti, mikroklimatickou, nutriční i toxikologickou situaci v půdě. U této skupiny živočichů, které je v rámci ekologického zemědělství věnována značná pozornost, byla zaznamenána vyšší biomasa i abundance v ekologických variantách ve srovnání s konvenčními nebo nehnojenými plochami. Na ekologicky obhospodařovaných plochách byly rovněž popsány vyšší hodnoty bazální respirace, aktivity enzymů i dalších půdních vlastností.

Hodnocení kvality

V předcházejícím textu byla uvedena řada příkladů z výzkumného hodnocení půdních vlastností v rozdílných zemědělských systémech. Výzkumní pracovníci z řady laboratoří se v poslední době snaží navrhnout komplexní index kvality půdy, který by sloužil pro monitorování změn v půdním prostředí. Není to však úkol lehký, neboť řada vlastností, které jsou ovlivňovány zemědělskými systémy, je značně citlivá na změny, jiné jsou stabilnější. Doran a Parkin v polovině devadesátých let uvádějí, že indikátory kvality půdy by měly dobře korelovat s procesy v ekosystému, citlivě odrážet zásahy farmáře do systému, zahrnovat fyzikální, chemické i biologické vlastnosti půdy a v neposlední řadě by měly být použitelné v polních podmínkách a být akceptovatelné jak výzkumnými pracovníky, tak producenty.

Mezi indikátory mohou být zařazeny vlastnosti:

· fyzikální - textura, hloubka půdy, infiltrace, objemová hmotnost, vodní kapacita,

· chemické - půdní organická hmota, pH, vodivost, přijatelné živiny,

· biologické - mikrobiální biomasa, mineralizovatelné zdroje N, půdní dýchání, aktivita půdních enzymů atd.

Aktivita pudních enzymu

Mikrobiologické vlastnosti půdy mohou být rovněž využity jako indikátory kvality a můžeme mezi ně zařadit např. biomasu mikroorganismů, jejich diverzitu a aktivitu a v neposlední řadě i aktivitu enzymů. V půdě jsou nejčastěji studovány oxidoreduktázy, transferázy a hydrolázy z důvodu jejich role v oxidaci a uvolňování živin z organických látek. Tyto enzymy jsou živočišného, rostlinného a hlavně mikrobiálního původu a jejich aktivita je vedle půdních vlastností ovlivňována zásahy farmáře do agroekosystému. Vliv půdních vlastností na aktivitu enzymů můžeme vedle celé řady literárních údajů demonstrovat na výsledcích našeho výzkumu, ve kterém byla potvrzena závislost aktivity fosfatáz na obsahu jílu, Corg., Ntot., poměru huminových kyselin a fulvokyselin, množství přijatelného i celkového fosforu a pH. Z publikovaných údajů je zřejmé ovlivnění aktivity zemědělským systémem, zpracováním půdy, aplikací hnojiv a pesticidů, inhibitory atd. Vliv zemědělských systémů můžeme dokumentovat opět na příkladu aktivity fosfatáz, kdy jsem na švédských pokusných lokalitách popsal jejich vyšší aktivitu v ekologických systémech ve srovnání s konvenčními.

Využití znalostí z enzymologického výzkumu pro stanovení indikátorů kvality půdy může být výhodné, neboť aktivita enzymů:

· je v úzkém vztahu k důležitým půdním charakteristikám,

· může vykazovat změny dříve než jiné půdní vlastnosti,

· může být integrujícím půdně biologickým indexem odrážejícím využívání půdy.

Problém však spočívá v tom, že v půdě probíhá řada složitých procesů a není reálné najít jednoduché vztahy mezi aktivitou enzymů a úrodností nebo kvalitou půdy. Ve světových laboratořích probíhá řada výzkumů v tomto směru. Některá pracoviště využívají aktivitu dehydrogenázy a katalázy, jiná například aktivitu dehydrogenázy, fosfatázy, proteázy, katalázy a amylázy.

Hodnocení kvality pudy na farmách

Z výše uvedeného textu je zřejmé, že vyhodnotit kvalitu půdy nějakým indexem není jednoduchá záležitost. Výzkumně je možné poznat určité vztahy v rámci půdního subsystému, ale komplexní pojetí je složité. Zejména při hodnocení farem bychom měli přistoupit k mnohem jednodušším hodnocením tak, aby zjišťované údaje odrážely změny v hospodaření z dlouhodobější perspektivy a byly proveditelné v praxi. Takové vyhodnocování přímo v praxi je důležité, neboť kvalita půdy determinuje udržitelnost zemědělství, kvalitu životního prostředí a jako konsekvenci obou zdraví rostlin, zvířat a lidí. Pro praktické využití, ale i pro kontrolu a výzkumné účely, by zvolené charakteristiky či indexy měly být použitelné v různých ekologických a socioekonomických situacích. V současné době jsme často svědky toho, že každý pracovník se na problém dívá pouze z úzkého pohledu svého profesního zaměření. Mikrobiolog se pak například omezuje na studium populací mikroorganismů a věnuje jen malou pozornost fyzikálním a chemickým vlastnostem, které limitují aktivitu mikroorganismů. Proto je v ekologickém zemědělství prosazován holistický, komplexní pohled před redukcionistickým.

Další podmínkou je, že vybrané indikátory musí být měřitelné širokým spektrem pracovníků a ne pouze vybraným kádrem výzkumníků. Indikátory musí popisovat hlavní procesy v půdě a odrážet konkrétní podmínky v určitém pěstitelském systému.

Záver

Předložený příspěvek podává stručný přehled o problematice hodnocení dílčích půdních vlastností v ekologickém a konvenčním zemědělství. V současné době je poměrně dosti údajů ze srovnávacích pokusů mezi konvenčním a ekologickým zemědělstvím, které byly publikovány z výzkumných projektů prováděných prakticky na celém světě. V současnosti je v popředí snaha výzkumných týmů nalézt vhodné indikátory kvality půdy a její vyhodnocení pokud možno určitým indexem. Analyzované charakteristiky jsou však často značně složité a těžko uplatnitelné přímo v praxi ekologického zemědělství. Proto je požadavek na co nejjednodušší hodnocení s dostatečnou výpovědní hodnotou buď kvalitativními nebo kvantitativními charakteristikami. Toto hodnocení by mělo odrážet stav a vývoj půdních vlastností v závislosti na zemědělských systémech. O navržení takových postupů bychom se měli pokusit i v České republice.