Akumulácia organického uhlíka rýchlorastúcimi drevinami
Z alternatívnych zdrojov energie je všeobecne známe využívanie veterných a vodných elektrární, i využívanie geotermálnej energie. Reálnu naliehavosť má požiadavka zvyšovania podielu energie z obnoviteľných zdrojov na celkovej potrebe energie. Do tejto oblasti patria aj biologicky obnoviteľné zdroje energie získavané pestovaním rôznych druhov rastlín a drevín. Z drevín ide najmä o osiku (Populus tremula), topoľ (Populus alba), ako aj šľachtenú vrbu (Salix viminalis). O výbere jednotlivých druhov na energetické účely rozhodujú predovšetkým prírodné podmienky. Kľúčovou otázkou pre environmentálnu udržateľnosť produkcie biomasy na poľnohospodárskej pôde bude interakcia s ostatnými spôsobmi využitia pôdy.
Efektívnemu hľadaniu riešenia kompromisu medzi využitím pôdy na klasickú poľnohospodársku výrobu a na pestovanie energetických plodín pomôže účelová kategorizácia poľnohospodárskej pôdy zohľadňujúca záujmy spoločnosti i agrárneho sektora.
Za tým účelom poľnohospodárske pôdy sú rozčlenené na:
- primárne - t.j. pôdy na priame poľnohospodárske využitie
- sekundárne - t.j. pôdy, ktoré je možné dočasne použiť na iné ako potravové účely, pričom takýmto využitím nedôjde k jej znehodnoteniu.
Vzhľadom na dostatok pôd pre zabezpečenie potravovej istoty na Slovensku, je možné pomerne veľkú časť poľnohospodárskej pôdy využiť aj na takéto účely. Pri hodnotení vplyvu pestovania rýchlorastúcich drevín na kvalitu pôdy zohráva významnú úlohu nielen produkčná, ale aj akumulačná, filtračná a transportná funkcia pôdy. Jednou z takýchto alternatív, vhodnou pre naše podmienky, je výsadba vŕby.
|
Obr. 1: Porast vrby košikárskej |
Významnú úlohu v raste vŕbového porastu zohráva koreňový systém, v ktorom najväčšie množstvo, až 40 %, tvoria jemné korene, nachádzajúce sa hlavne vo vrchnej vrstve pôdy do hĺbky 0,45 m Táto drevina má široký rozsah pestovateľských podmienok – od typických poľnohospodárskych plôch, či erózne ohrozených zdevastovaných a inak znevýhodnených terénov po priemyselné a komunálne skládky odpadu.
Cieľom príspevku je prezentovať výsledky akumulácie organického uhlíka, rýchlorastúcou vŕbou košikárskou (Salix viminalis) s využitím na energetické účely. Vysadená bola v spone 0,7 x 0,7 metra, bez aplikácie hnojív.
Poľný pokus bol založený na poloprírodnom trávnom poraste so sledovanými variantami s vyhrabaním lístim a s nevyhrabaním lístim. Na variantoch sa stanovili v jesennom termíne, aj agrochemické vlastnosti pôdy. Úloha sa riešila na experimentálnej báze ÚTPHP na Regionálnom výskumnom pracovisku v Krivej na Orave.
Charakteristika pokusného miesta je uvedená v tabuľke 1.
Tabuľka 1: Charakteristika pokusného miesta
V priebehu rokov 2020 - 2022 sme z hĺbky 0-300 mm odobrali pôdne vzorky (tab. 2) na stanovenie základných agrochemických vlastností pôdy: pH (KCl), humus, Cox, N, Ca, P, K, Mg.
Tabuľka 2: Agrochemické vlastnosti pôdy 0-300 mm)v rokoch 2020 - 2022
V sledovaných rokoch bola pôdna rekcia neutrálna a pohybovala sa v rozpätí od 6,59 do 7,01. Nízky obsah humusu (22,76 – 28,16 g.kg-1) sme zaznamenali v troch odberoch v hĺbke odberu (150 – 300mm) v sledovaných rokoch. Obsah a zdroje prístupného dusíka sú závislé od viacerých podmienok stanovišťa a sú v rámci sledovaných živín najviac premenlivé. Dobrý obsah dusíka bol na vyhrabaných variantoch a osciloval v rozpätí od 1,78 do 2,54 g.kg-1. Obsah fosforu bol nízky. V sledovaných rokoch bol vysoký obsah draslíka (208,11 – 349,70 mg.kg-1).
|
Obr. 2: Odber pôdnej vzorky v poraste |
Celkový obsah vápnika v pôde bol vyšší (4,50 – 6,00 mg.kg-1), čo sa prejavilo v hodnotách pôdnej reakcie. Nízke hodnoty horčíka (40,56 – 110,59 mg.kg-1) boli v roku 2020. Čím je vyššia koncentrácia draslíka v pôde, tým je nižší príjem horčíka rastlinnou. Tento pomer sa v sledovaných kultúrnych plodinách v danom časovom období výrazne nemení. Kvalitatívna stránka humusu sa dá vyjadriť pomerom uhlíka k celkovému dusíku v pôde (C:N). Ak je tento pomer menší než 10, má humus dobrú kvalitu. Čím je pomer vyšší, tak je humus menej kvalitný. V roku 2020 bol priemerný pomer C:N na variantoch 10,6 v roku 2022 to bolo 11,77 a najvyšší bol v druhom sledovanom roku 13,62. V roku 2022 na variante s vyhrabaním lístim v hĺbke (150-300 mm) bol pomer C:N najnižší (8,76), čo poukazuje, že prevažujú mineralizačné procesy nad imobilizačnými, čo môže viesť k zvýšenému uvoľňovaniu anorganického dusíka v pôde. V roku 2022 neboli stanovené prvky draslíka a vápnika v pôde z technických príčin. Jedným z najdôležitejších pôdnych parametrov, ktorý sa dlhodobo monitoruje v rámci základnej siete monitoringu pôd je obsah pôdneho uhlíka (Cox), ktorý v podstatnej miere ovplyvňuje chemické, biologické a fyzikálne vlastnosti pôd a je jedným z najdôležitejších faktorov pôdnej úrodnosti. Množstvo organického uhlíka v pôdach je do značnej miery podmienené genézou pôd. Za tvorbu a stabilizáciu pôdnych agregátov sú veľkou mierou zodpovedné zložky pôdnej organickej hmoty, ktoré zvyšujú pórovitosť pôdy a vytvárajú charakteristickú štruktúru pôdy. Organický uhlík je uhlík, ktorý po odumretí živých organizmov zostáva v pôde. Časť z tohto organického uhlíka sa v pôde vplyvom mikrobiálnych procesov pomerne rýchlo rozloží až na konečný produkt CO 2 a dostane sa naspäť do atmosféry. Zároveň sa pritom uvoľnia dôležité živiny, potrebné na rast rastlín. Druhá časť uhlíka z odumretej biomasy prechádza zložitými procesmi humifikácie, a v podobe humusu zostáva v pôde.
Najvyšší obsah organického uhlíka (tab.3) sme zaznamenali v roku 2021 na pôde s vyhrabaním lístim (74,09 t.ha-1). Vyššie obsahy uhlíka sme zistili na vyhrabaných pôdach v porovnaní s nevyhrabanými, výnimkou bol rok 2020, kedy na vyhrabanej ploche bola nižšia produkcia uhlíka 43,75 t.ha-1.
Tabuľka 3: Produkcia organického uhlíka (t.ha-1)v hĺbke0-150 mm)v rokoch 2020 - 2022
Predpokladáme, že lístie vŕby obsahuje pomaly sa rozkladajúce látky s nižšou výživovou hodnotu, ktoré sa dostávajú so pôdy. S vyšším obsahom organického dusíka sa paralelne zvyšuje obsah humusu v pôde.
Na základe dosiahnutých výsledkov môžeme konštatovať, že je potrebné odstrániť rastlinný opad (lístie) medzi riadkami porastu v jeseni, prípadne skoro na jar (pred vegetačným obdobím) čím sa vytvoria podmienky pre tvorbu organického uhlíka a racionálne hospodárenie s organickou hmotou, ktorá zlepšuje štruktúru a úrodnosť pôdy.
Poďakovanie: Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Dopytovo-orientovaný výskum pre udržateľné a inovatívne potraviny, Drive4SIFood 313011V336, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.
