Vplyv dusíkatej látky na trávny ekosystém, ako sekundárny produkt v obehovom hospodárstve
Z hľadiska hodnotenia sebestačnosti regiónov sa významu a vývoju poľnohospodárskej činnosti pripisuje vyššia pridaná hodnota z aspektu zvyšovania bezpečnosti potravín na súčasnom domácom i zahraničnom trhu. Oživenie ekonomiky ku klimaticky neutrálnemu hospodáreniu má byť realizované prostredníctvom štrukturálnych fondov, tvorbou nadstavbového rozpočtu EÚ a tiež fondu spravodlivej transformácie. Európsky model zelenej dohody v tematickej oblasti hospodárenia má za úlohu zvýšiť stupeň komplexnosti manažmentu pre udržateľný rozvoj, pre aktívnu krajinotvorbu, rozvoj vidieka a posilnenie hodnotového reťazca obyvateľstva na princípe subsidiarity a stratégie „z farmy na stôl“.
Medzinárodné výzvy na spoluprácu nás upozorňujú na menej využívané informačné prúdy, ktoré by odhaľovali proces preukázania integrácie technologicko-ekonomickej životaschopnosti poľnohospodárstva v obehovom hospodárstve. Označované sú ako čiastočné až menej dostatočné. Praktickú realizáciu procesu prechodu k obehovému hospodáreniu sťažujú mnohé kritériá objektívnych faktorov, ako je napr. nedokončená transformácia majetkovej podstaty a užívania poľnohospodárskej pôdy v štruktúre vlastníctva, nevyjasnené vzťahy družstevných spoločností, vzťahy prvovýrobcov a spracovateľov, ich platobná neschopnosť, či menej stabilný trh. Poľnohospodárstvo je navyše jedným z hospodárskych odvetví, produkcia ktorých je vo vysokej miere závislá od vplyvu biologických a klimatických faktorov. Trávne ekosystémy ako jedny z najväčších prírodných formácií sveta tvoria významný podiel výživového reťazca hospodárskych zvierat, sú zdrojom krmiva, energie, liečivých bylinných zložiek, podzemnej biomasy, produkcie tovarov a prírodného habitu. Záujem o hospodárske využitie nadzemnej fytomasy ako krmiva bol však pri znižujúcom sa stave chovu hospodárskych zvierat v posledných desaťročiach v klesajúcej tendencii.
Model biologických metód, spracovania hospodársky inak nevyužitej biomasy, bol výsledkom dlhodobej stratégie vedeckej a demonštračnej bioenergetickej stanice v produkcii bioplynu z trávnych porastov. Návrh bol implementovaný ako ekologicky prijateľná technológia a reverzibilita procesu bola kontrolovaná cyklickým využitím výstupných produktov: bioplyn, tepelná energia, tuhé hnojivo (digestát), či tekutý extrakt (fugát) v rakúskom „modeli Güssing – Európskeho koordinačného centra pre obnoviteľné energie“.
Dobrým príkladom z poľnohospodárskej praxe, pri zníženom stave hospodárskych zvierat a súčasnom nedostatku maštaľného hnoja, je hnojenie substrátom z anaeróbnej fermentácie. Ide o nákladovo efektívny hodnotový reťazec založený na biologickej hodnote biomasy, na biochemických medziproduktoch a na konverzii cieľových tokov. Bioplynové stanice sú zariadenia, v ktorých dochádza k premene biomasy na bioplyn. V bioplynovej stanici je možné spracovávať hnojovicu, hnoj a iné odpady zo živočíšnej výroby, fytomasu, odpady z rastlinnej výroby, zo stravovania, biologicky rozložiteľný komunálny odpad a čistiarenské kaly. Vhodné sú obzvlášť materiály s vyššou vlhkosťou. Vhodnou kombináciou substrátov možno docieliť zloženie, ktoré bude mať priaznivý vplyv na priebeh procesu, a tým aj na výsledné množstvo a kvalitu bioplynu. Vyhnitý kal z bioplynovej stanice obsahuje značné množstvo živín a za predpokladu že spĺňa stanovené parametre, je možné ho použiť ako hnojivo. Hnojenie sa realizuje organickými látkami ako sekundárnej produkcie bioplynových staníc v súlade s environmentálnymi opatreniami v snahe predísť znečisteniu zložiek životného prostredia, najmä povrchových a podzemných zdrojov vody. Hnojenie je jedným z najvýznamnejších pratotechnických zásahov, ktoré ovplyvňuje tvorbu nadzemnej i podzemnej produkcie, ako i kvalitu krmu trvalých trávnych porastov. Hnojením sa zároveň zabezpečuje udržateľnosť pôdnej úrodnosti ako jednej z najvýznamnejších funkcií pôd.
V rámci výskumnej úlohy boli zhodnocované dávky biokalu, ako dusíkatého hnojiva na využitie dusíka v čistých živinách z hľadiska obsahu podzemnej mikrobiálnej biomasy v trávnom poraste. Experimentálna plocha (Suchý vrch) sa nachádzala v prírodných podmienkach trávneho porastu na pôde s kyslou reakciou (pH 5,1), pôdny typ kambizeme v nadmorskej výške 480 metrov s mierne sklonitým svahom. Cieľom riešenia bolo overenie povrchovej aplikácie rôznych dávok vyhnitého biokalu, kde sa sledovala účinnosť dusíka na mikrobiologické pôdne vlastnosti trávneho porastu v priebehu troch rokov. Vyhnitý substrát sme aplikovali na trávny porast na jar v roku 2016 v nasledovanej dávke hnojenia:
- V1 – nehnojená kontrola
- V2 - N 90 v kg.ha -1 č.ž. biokal (jednorazová dávka na jar)
- V3 - N 120 v kg.ha -1 č.ž. biokal (jednorazová dávka na jar)
- V4 - N 150 v kg.ha -1 č.ž. biokal (jednorazová dávka na jar).
Zloženie biokalu je primárne ovplyvnené množstvom a chemickým zložením vstupných surovín, čo sú v našom prípade kukuričná siláž a trávna senáž (tab. 1).
Tabuľka 1: Chemické zloženie biokalu
Vyhnitý biokal mal pH 7,45, neokysľoval pôdu, a tým zlepšoval využitie fosforu z pôdy. Obsah sušiny bol 67,51 %. Na základe chemického rozboru vyhnitého biokalu sa vypočítali dávky biokalu, rovnajúce sa čistým živinám N vo variantoch V2,V3 a V4. Porasty sa v úžitkovom roku využívali 3 x kosbou, pričom prvá kosba sa uskutočnila na začiatku klasenia prevládajúcich druhov tráv, druhá s odstupom 7-8 týždňov po prvej, tretia 8-10 týždňov po druhej. Termín odberu pôdnych vzoriek sme prispôsobili jarnému obdobiu a agroklimatickým pomerom v danom regióne. Výsledné hodnoty laboratórnych analýz boli podľa metodických požiadaviek pre rozbor pôd prepočítané na 1 kg sušiny. Zmenu pôdnych vlastností po povrchovej aplikácii biokalu a následné zmeny v úrodnosti pôdy prostredníctvom dostupnosti pôdnych živín sme hodnotili nepriamou metódou hodnotenia biologickej aktivity pôd. Ľahko-rozložiteľné živiny boli rastlinám dostupné priamou cestou prijímané v oblasti koreňového systému nadzemnej fytomasy pôdnym roztokom. Mikroorganizmy svojou činnosťou podporili ďalšie biochemické procesy a ich aktivita bola v pozitívnej závislosti na uvoľňovaní živín do rastlinám prístupnej (anorganickej) formy, čo bolo pozorované aj v produkcii fytomasy v priebehu vegetačného roka.
Obr. 1: Odber pôdnych vzoriek |
Zmeny schopnosti pôdy z hľadiska enzymatickej aktivity mikroorganizmov v závislosti na kvalitatívnej úrovni biologických procesov boli vyhodnotené za roky 2016 – 2018, zistením obsahu pôdnej mikrobiálnej biomasy (MB_C), (Graf 1).
Účinnosť dodaných živín vyjadrená prírastkom obsahu MB_C [mg.kg-1 sušiny] patrí ku kritériám, ktoré poukazujú na efektívnosť hnojenia. Obsah pôdnej mikrobiálnej biomasy sa v rokoch 2016 – 2018 pohyboval v hodnotení jarných odberov v rozpätí od 1 157,35 do 1 654,40 mg. kg-1 sušiny s aritmetickým priemerom MB_C vo výške 1485,07 mg.kg-1. V hodnotení obsahu MB_C za sledované roky v jarných odberoch sme zistili trend nárastu oproti nehnojenej kontrole v druhom úžitkovom roku u dvoch hnojených variantov a v roku 2018 u všetkých troch hnojených variantov. Najnižšie hodnoty sme zaznamenali v roku 2018.
V priemerných hodnotách jarných odberov za jednotlivé varianty sme vo všetkých hnojených variantoch s jednorazovým aplikovaním biokalu zaznamenali zvýšený obsahu MB_C oproti nehnojenej kontrole (Graf 2).
Variant s dávkou hnojenia dusíkom 90 kg.ha-1 mal nárast o 104,95 %, variant s dávkou hnojenia 120 kg.ha-1 nárast o 102,22 % a variant s dávkou hnojenia 150 kg.ha-1 nárast o 105,32 % o proti nehnojenému variantu. Mikroorganizmy svojou činnosťou podporili ďalšie biochemické procesy a ich aktivita bola v pozitívnej závislosti na uvoľňovaní živín, čo bolo pozorované aj v produkcii nadzemnej fytomasy v priebehu sledovaných rokov.
V závere môžeme konštatovať, že pri hnojení porastov dusíkatým hnojivom bol za sledované roky (2016 – 2018) zistený oproti nehnojenej kontrole trend nárastu obsahu pôdnej mikrobiálnej biomasy u všetkých troch hnojených variantov, najvyšší nárast na variante s dávkou biokalu 150 kg N.ha-1<90 kg N.ha-1<120 kg N.ha-1. Zmeny schopnosti pôdy z hľadiska enzymatickej aktivity mikroorganizmov vyhodnotením priemerných údajov obsahu pôdnej mikrobiálnej biomasy, v priebehu troch vegetačných období za jednotlivé varianty, potvrdili vplyv pozitívneho pôsobenia aplikácie biokalu na intenzitu mikrobiologických procesov a potenciálnu schopnosť mikroflóry mineralizovať organické látky do rastlinám prístupnej anorganickej formy, za účelom dosiahnutia udržateľnej produkčnej schopnosti pôdy. Hnojivé využitie biokalu znižuje nároky na potrebu priemyselných hnojív, výrazne redukuje požiadavky na pesticídy, zlepšujú hydrofyzikálne vlastnosti pôdy, čo má pozitívny vplyv na celkový vlahový režim pôdy.
Obr. 2: Mikrobiologické meranie v trávnom poraste |
Poďakovanie: Tento príspevok bol spracovaný vďaka podpore ÚOP „Vypracovanie plánov monitoringu vplyvu redukcie odpadovej biomasy a zvyškov z poľnohospodárskej pôdy na zásoby uhlíka v pôde, a plánov manažmentu zachovania kvality pôdy a uhlíka v pôde pre účely plnenia Smernice EÚ č. 2018/2001“ , financovanej z kontraktu 720/2023/MPRVSR-930.