Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Rastlinná výroba / Rastlinná výroba všeobecne

Zásoby uhlíka v trávnych porastoch

22-04-2021
Ing. Miriam Kizeková, PhD.1; Ing. Jozef Čunderlík, PhD.1; Ing. Zuzana Dugátová1; Ing. Ľubica Jančová1; Ing. Radoslava Kanianska, CSc.2; RNDr. Jarmila Makovníková, CSc.3 | miriam.kizekova@nppc.sk
1 NPPC – Výskumný ústav trávnych porastov a horského poľnohospodárstva Banská Bystrica; 2 Fakulta prírodných vied, Univerzita Mateja Bela; 3 NPPC – Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy

Trávne porasty pokrývajú takmer 40% zemského povrch a je v nich akumulované asi 28% - 37% globálnych zásob pôdneho organického uhlíka. Uhlík absorbujú z atmosféry počas rastu a ukladajú do nadzemných a najmä do podzemných rastlinných pletív. Sequestrácia uhlíka je tak významná ekosystémová služba trávnych porastov, ktorá prispieva k zmierňovaniu klimatickej zmeny.

Zvyšovanie zásoby uhlíka v pôde pod trávnymi porastami alebo naopak jeho úbytok podmieňuje typ trávneho porastu a systém hospodárenia. Pričom kľúčovú úlohu pri tvorbe zásob uhlíka v trávnych porastoch má podzemná biomasa, čiže korene a rhizosféra. Podľa výskumov, až 70 % primárnej produkcie trávnych porastov je sústredených v živej koreňovej biomase, na ktorú je naviazaných cca 90% celkovej mikroflóry trávnych porastov. Množstvo a kvalita mikrobiálnej biomasy determinuje proces respirácie a uvoľňovania CO2 z pôdy do ovzdušia. Prvé výskumy koreňovej biomasy trávnych porastov boli postavené na hypotéze, že trvalé trávne porasty a osobitne poloprírodné disponujú najvyšším množstvom koreňovej biomasy. Postupne sa tento predpoklad zmenil, pretože do formovania a akumulácie podzemnej biomasy vstupujú pri všetkých typoch trávnych porastoch, čiže pri trvalých ale aj pri dočasných a intenzívnych, pôdne a klimatické faktory.

Ďalším pomerne dôležitým environmentálnym faktorom limitujúcim proces sequestrácie uhlíka je prítomnosť vody v trávnom ekosystéme. Trávne porasty dobre zásobené spodnou vodou v blízkosti vodných tokov respektíve zatienené vyššou vegetáciou v okolí majú tendenciu akumulovať viac uhlíka v pôde v porovnaní so suchomilnými trávnymi porastami alebo ekosystémami, ktoré sú vystavené vlhkostnému stresu. Nedostatok zrážok spomaľuje rast rastlín, znižuje produkciu nadzemnej fytomasy trávnych porastov a limituje translokáciu uhlíka z nadzemnej fytomasy do podzemnej koreňovej biomasy.

Sequestráciu uhlíka v trávnych porastoch významne ovplyvňuje činnosť človeka. Zvyšovanie jeho akumulácie v pôde podporuje udržateľný manažment. Naopak úbytok pôdneho organického uhlíka pod trávnymi porastmi súvisí s vysokým zaťažením zvierat, vysokými dávkami živín, rozširovaním inváznych druhov rastlín.

Lúčne využívanie trávnych porastov

V 90-tych rokoch sa na Slovensku uskutočnila porovnávacia štúdia vplyvu intenzity hnojenia na množstvo koreňovej biomasy na prisievanom a trvalom trávnom poraste. Táto štúdia ukázala, že dusíkaté hnojenie malo štatisticky preukazne stimulujúci vplyv na jej tvorbu. Výsledky dlhodobého pokusu na poloprírodnom poraste na Morave tiež potvrdili, že kosenie a hnojenie dusíkom v dávke maximálne 100 kg.ha-1 zvýšili množstvo koreňovej biomasy o 26 %. Naopak pri vysokých dávkach živín (200 kg N.ha-1) došlo k zníženiu hmotnosti koreňov. Pokles množstva koreňov biomasy však nebol štatisticky preukazný. Aktuálne výsledky zo zahraničia poukazujú, že intenzívne hnojenie pri lúčnom využití nemá zásadný vplyv na zmeny obsahu uhlíka v pôde trávneho porastu.

Pasienkové využívanie trávnych porastov

V súčasnosti sa sequestrácii uhlíka na pasienkoch venuje vo výskume vyššia pozornosť v porovnaní s lúkami. Jedným z dôvodov je skutočnosť, že prítomnosť zvierat na trávnom poraste môže prispievať k vyššej akumulácii uhlíka. Pri pasení sa časť organickej hmoty, uhlíka a živín vracia hneď na trávny porast vo forme exkrementov. Avšak vysoké zaťaženie porastov pasúcimi zvieratami, krátke obdobie medzi pasienkovými cyklami, pasenie zvierat v nevhodnom počasí spôsobuje degradáciu vegetačného krytu. V takýchto prípadoch často dochádza k narušeniu rovnovážneho stavu medzi mineralizačnou a syntetickou aktivitou pôdnej mikroflóry, zvýšenej mineralizácii, následnému poklesu obsahu organickej hmoty a uvoľňovaniu ďalších živín do životného prostredia. Nezbadateľná je aj zvýšená produkcia skleníkových plynov (CH4, NOx).

Obr. 1

Obr. 1: Husté prekorenenie pôdy trvalého trávneho porastu

Sledovaniu zásoby organického uhlíka v nadzemnej a podzemnej biomase trávnych porastov sa venujeme aj na NPPC-VÚTPHP. Počas 2-ročného obdobia sme v rámci projektu APVV s našimi kolegami z NPPC-VÚPOP a Univerzity Mateja Bela monitorovali úrody sušiny a množstvo koreňovej hmoty na štyroch stanovištiach v rôznych pôdno-klimatických podmienkach na Slovensku. Trávny porast v Stráňanoch bol intenzívne obhospodarovaný porast, kde dominovali krmovinársky hodnotné druhy mätonoh mnohokvetý, reznačka laločnatá a ďatelina lúčna. Lokalita sa nachádza v teplej oblasti Východoslovenskej pahorkatiny, patrí do teplej agroklimatickej oblasti s mierne suchou a chladnou zimou. Pôdnym typom bola fluvizem, pôdny druh ílovitá pôda. Druhou lokalitou bolo Čoltovo v oblasti Slovenského krasu v teplej agroklimatickej oblasti s mierne vlhkou a chladnou zimou. Pôdnym typom bola kambizem, pôdny druh hlinitá pôda. Na tomto stanovišti bol poloprírodný trávny porast s výskytom teplomilnej vegetácie. V podhorskej oblasti Kremnických hôr sa nachádzalo stanovište Tajov. Z agroklimatického hľadiska je toto stanovište zaradené do mierne teplého silne vlhkého vrchovinového okrsku. Poloprírodný porast so zastúpením spoločenstva Mesobromion bol využívaný ako pasienok pre ovce. Pôdnym typom bola kambizem, pôdny druh hlinitá pôda. Lokalita Vikartovce sa nachádzajú v mierne chladnou agroklimatickom okrsku Nízkych Tatier na pôdnom type rendzina. Na tomto stanovišti bol poloprírodný trávny porast s kombinovaným využitím jednokosnej lúky s prepásaním oviec v jesennom období. Na uvedených lokalitách sme odoberali vzorky nadzemnej fytomasy pre stanovenie úrody trávneho porastu. Súčasne sme odoberali koreňovú biomasu do hĺbky 0,1 m, ktorej hmotnosť sme stanovili v laboratóriu. Na prepočet obsahu uhlíka v rastlinnej biomase sme použili koeficient podľa Schlesingera 0,475. Odoberali sa aj vzorky pôdy na stanovenie obsahu organického uhlíka v hĺbke 0,1 m a 0,3 m.

Z monitorovaných trávnych porastov sa najvyššou úrodou sušiny vyznačoval intenzívny trávny porast v Stráňanoch (7,86 t.ha-1). Na ostatných troch poloprírodných porastoch sa produkcia sušiny nadzemnej fytomasy pohybovala od 2,82 t.ha-1 (Tajov) do 3,79 t.ha-1 (Vikartovce). Množstvo koreňovej biomasy v hĺbke 0,1 m varíroval od 9,64 t.ha-1 (Vikartovce) do 22,67 t.ha-1 (Tajov). Prepočet dosiahnutých údajov o množstve organického uhlíka uloženého v biomase je zobrazený na grafe 1. Je zreteľné, že najvyššou zásobou uhlíka viazanou v biomase sa vyznačoval poloprírodný pasienok v Tajove. Zásoba uhlíka na tomto poraste predstavovala 12 t.ha-1, pričom až 90 % zásoby uhlíka bola alokovaná v koreňovej biomase. Tento príklad ukazuje, že extenzívny chov oviec na poloprírodnom pasienku môže mať pozitívny vplyv na ukladanie uhlíka do pôdy. Rovnako aj intenzívne trávne porasty s vyšľachtenými výkonnými odrodami tráv a leguminóz akumulujú značné množstvo uhlíka v koreňovej biomase ako ukazuje trávny porast v Stráňanoch.

Graf 1: Zásoba organického uhlíka v biomase trvalých trávnych porastov

Graf 1

Okrem uhlíka viazaného v rastlinnej biomase trávnych porastov, dôležité je spomenúť aj zásobu pôdneho organického uhlíka, ktorý je viazaný v pôdnej organickej hmote. Je všeobecne známe, že pôdy pod trávnymi porastami sa vyznačujú vyšším obsahom pôdneho organického uhlíka v porovnaní s ornou pôdou. V hĺbke 0,1 m sa na sledovaných stanovištiach obsah pôdneho organického uhlíka pohyboval od 30 t.ha-1 (Stráňany, Čoltovo) po 57 t.ha-1 (Vikartovce). Koncentrácia organického uhlíka s pribúdajúcou hĺbkou klesá. Na hodnotených trávnych porastoch sa v hĺbke 0,3 obsah pôdneho organického pohyboval od 10 t.ha-1 (Čoltovo) až 28 t.ha-1 (Vikartovce).

Graf 2: Celková zásoba organického uhlíka v trvalých trávnych porastoch

Graf 1

Pri spočítaní všetkých údajov sme zistili, že obsah organického uhlíka varíruje od cca 50 t.ha-1 na intenzívnom a poloprírodnom suchomilnom trávnom poraste do 90 t.ha-1 na extenzívnych poloprírodných porastoch či už pasienkových alebo lúčnych. Výskum potvrdil, že trvalé trávne porasty sú významným rezervoárom organického uhlíka. Na proces sekvestrácie majú vplyv environmentálne podmienky a manažment trvalých trávnych porastov.