Ako pôdny biológ aktívne upozorňuje na negatívne dôsledky intenzívneho hospodárenia na pôde. Jeho prednášky sú súčasťou mnohých poľnohospodárskych seminárov a konferencií. O širších súvislostiach degradácie pôdy sme sa v priestoroch Mendelovej univerzity v Brne rozprávali s Ing. Jaroslavom Záhorom, CSc.
Je problém s pôdami tak vážny, ako sa v súčasnosti opisuje?
Určite áno, možno je vážnejší ako sa na prvý pohľad zdá. Intenzívne hospodárenie na pôde si po rokoch absolútnej ignorácie problémov a prvých negatívnych príznakoch začína vyberať svoju daň. Niektoré problémy majú pritom úplne iné príčiny ako sa doposiaľ myslelo, čím sme stratili drahocenný čas potrebný na nápravu.
Ing. Jaroslav Záhora, CSc. Mendelova univerzita v Brne
Vysoké dávkovanie draslíka a fosforu do roku 1989 viedlo k tomu, že sa v pôde obsahujúcej aj dostatok organickej hmoty vytvorili veľké zásoby týchto prvkov. Po revolúcii sme hnojiť P a K viac-menej prestali a v súčasnosti je úroveň fosforečného hnojenia na 33 % a draslíka oproti rokom pred revolúciou aplikujeme len 24 %. Aj napriek tomu nespôsobuje deficit týchto prvkov v súčasnej intenzívnej rastlinnej výrobe problém. Je tomu tak preto, že vďaka vysokej úrovni dusíkatého hnojenia spolu s aplikáciami pesticídov a následnému rozpadu pôdnych agregátov sa nahnojené zdroje z minulosti fyzicky sprístupnili a rastliny a mikroorganizmy dokážu ťažiť tieto živiny aj z menej prístupných miest a foriem zabudovaných pôvodne vo vnútri pôdnych agregátov. To však so sebou prináša viacero negatívnych javov, na prvý pohľad neviditeľných. Necitlivý spôsob obrábania pôdy a chemizácia rastlinnej výroby sú akýmsi katalyzátorom problémov. Za veľmi krátke obdobie sme tak stratili kontrolu nad vnútornou štruktúrou pôdy, teda stabilitou pôdnych agregátov.
Treba si uvedomiť, že za normálnych okolností rastliny dotujú mikroorganizmy v okolí koreňov približne 25 % svojich metabolitov. Tie následne vytvárajú mikrobiálne biofilmy, sliz, prírodné lepidlá a vytvárajú tak zhluky organických látok, ktoré sú nielen základom stabilného humusu, ale tiež základom regenerácie pôdnych agregátov. Pokiaľ ale majú rastliny v pôdnom roztoku minerálny dusík, pokiaľ sú intenzívne hnojené dusíkom, dotácia rastlinných metabolitov klesá na približne 5 %. Navyše, pokiaľ máme chudobné osevné postupy a pôdu značnú časť roka bez rastlinného pokryvu, nevyužívame tento synergický efekt v dostatočnom meradle na to, aby sme podporili regeneráciu pôdnej štruktúry a tento nepriaznivý stav zvrátili.
Dá sa definovať, aký majú na týchto degradačných procesoch podiel pesticídy?
Pôda sa v relatívne krátkych časových obdobiach musí učiť vzdorovať novým a novým generáciám pesticídov. Tie sú z mikrobiálneho hľadiska testované v akreditovaných laboratóriách v určitej modelovej pôde, ktorá nesmie byť vopred kontaminovaná pesticídmi, tak aby bolo možné posúdiť exaktnú degradáciu danej účinnej látky.
Žiadne kontrolné laboratórium na svete však nie je schopné simulovať skutočnú situáciu synergie rezíduí pesticídov a ich metabolitov v reálnej pôde. V menšom než žiaducom meradle je tiež posudzovaný vplyv na pôdnu makrofaunu, kde pozorujeme obrovský pokles populácií dážďoviek.
Potom je tu skupina látok, ktoré sa v pôde neviažu, čo je pre ňu pozitívne, no nachádzame ich v priesakových a podzemných vodách, kde spôsobujú iný, závažný problém. Navyše, pokiaľ sa v pôde účinná látka neviaže, nereaguje s pôdnymi zložkami, dá sa predpokladať jej predĺžená účinnosť i na iné, cenné necieľové organizmy.
Hovoríte o strate kontroly nad štruktúrou pôdy, môžete to definovať detailnejšie?
Spôsob hospodárenia s chudobnými osevnými postupmi, nadmernou mechanizáciou, dlhými obdobiami bez vegetačného krytu a chemizáciou zapríčinili rozpad ornice na najjemnejšie častice. Jemné prachové a ílové častice sa následne pôsobením presakujúcej vody dajú do vertikálneho pohybu pôdnym profilom až k podorničiu, kde sa usadzujú. Ílovité častice, ktoré sa rýchlym splachom dostávajú do vertikálnych trhlín ešte suchej pôdy, menia po napučaní svoj objem a pôsobia tak ako kliny, čo situáciu ešte zhoršuje. Týmto, tzv. sekundárnym, zhutnením si vytvárame problém nebývalých rozmerov.
Vo svojich prezentáciách upozorňujete na tzv. sekundárnu karbonatizáciu…
Na týchto utužených, resp. upchaných vrstvách podorničia dochádza následne k sledu dejov, ktoré ešte viac umocňujú zhutnenie rozhrania ornice a podorničia. V poľnohospodárskych systémoch smerujúcich ku skvalitňovaniu pôdneho prostredia existuje niekoľko poistiek zabraňujúcich akcelerácii zhutnenia:
– tou prvou je stabilná štruktúra pôdy, v ktorej sú najmenšie pôdne častice prachových a ílových frakcií chránené proti vyplavovaniu v rámci pôdnych zhlukov a v rámci pôdnych agregátov,
– druhou poistkou je dodávanie dusíkatých látok spoločne s látkami uhlíkatými, inými slovami – pri hnojení dusíkom je rešpektovaný pomer uhlíka k dusíku v rozmedzí 15 až 25 uhlíkatých jednotiek na jednu jednotku dusíkatú. Pri takomto prístupe sú osudy dusíkatých látok veľmi dobre kontrolované aktivitami pôdnych organizmov a nedochádza k nekontrolovateľnému previsu ponuky dusíkatých látok nad možnosťami odberu týchto látok plodinou, nad možnosťami odberu dusíka pôdnymi organizmy a možnosťami ukladania nadbytku dusíka vo vlastnej pôde.
– ďalšou, už treťou, poistkou je dostatočné množstvo organickej hmoty a zabezpečenie jej regenerácie v už spomínanom pomere C : N. To zaisťuje nielen aktivity mikroorganizmov, vláknitých mikroorganizmov, pôdnych bezstavovcov, ale aj pôdnych stavovcov. Je tým zaisťované aj prevzdušnenie a odvodnenie pôdy. Takto je zaisťované obnovovanie menších pôdnych pórov a chodbičiek. Dážďovky sa postarajú o kľúčovú regeneráciu vertikálnej kontinuity širokých pôdnych chodbičiek a o vsakovanie do hĺbky pôdy (v češtine dážďovky nemáme, a tak možno horšie chápeme súvislosť „žížal“ a dažďa).
– štvrtá poistka súvisí s tými predchádzajúcimi. Ak sú totiž osudy dusíkatých látok kontrolované aktivitami pôdnych organizmov, nemôže dochádzať k ich nekontrolovateľným stratám, k vyplavovaniu z pôdneho profilu v sprievode bázických katiónov, v podobe vápenatých, horečnatých a draselných solí dusičnanov. Absenciou procesu vyplavovania dusičnanov nedochádza k okysľovaniu, k acidifikácii pôdy, ktorú je následne potrebné riešiť na základe poklesu pH podľa odporúčania poľnohospodárskych laboratórií povápnením dolomitickým vápencom.
– piata poistka je vylúčenie aplikácie pesticídov, alebo v najhoršom prípade ich maximálne možná redukcia.
V prostredí, kde spoločenská dohoda toleruje dlhodobú intenzifikáciu poľnohospodárstva pod vidinou maximálneho zisku, sa najvyššie úrody dosahujú aplikáciou vysokých dávok dusíka a pesticídov, s nutnosťou z času na čas neutralizovať prebiehajúcu acidifikáciu. Podľa kvality pôdy sa skôr či neskôr (pri piesčitých pôdach najskôr) prejaví zhubný vplyv tohto hospodárstva na rozpad štruktúry pôdy, na rozpad pôdnych agregátov a na utuženie podorničia. Sprevádzané pôdne okyslenie sa rieši povápnením dolomitickým vápencom.
Potreba pôdu dovápniť má ale priamu súvislosť s hnojením vysokými dávkami dusíka. Totiž každý nadbytok dusíka, či už bol aplikovaný v podobe močoviny, amónneho dusíka alebo liadku rieši pôda mikrobiálnou oxidáciou nadbytku nevyužitého dusíka až na nitráty (dusičnany). V systémoch blízkych prírode je to prezieravé opatrenie, pretože po daždi sa dusičnany z miesta nadbytku dusíka distribuujú do hĺbky pôdy, homogenizuje sa tak ponuka kľúčovej živiny aj do miest s relatívnym nedostatkom dusíka. Iné je to v intenzívnom poľnohospodárstve. Nadbytok dusičnanov sa viaže na vápnik a horčík a pohybuje sa pôdnym profilom smerom nadol. Dochádza k acidifikácii. Krátkodobo dochádza k navýšeniu koncentrácie týchto rozpustených solí v pôdnom roztoku, ktorý sa hromadí na povrchu zhutneného podorničia, pretože hlbšie nemôže vsakovať. Pre pestovanú plodinu s deformovaným koreňovým systémom na povrchu podorničia je táto ponuka dusíka luxusná. Dusičnany sú plodinou odoberané, vápnik už menej, zostáva na mieste a môže reagovať s kyselinou uhličitou, ktorá vzniká rozpúšťaním oxidu uhličitého z koreňového dýchania vo vode. Reakciou vápnika a kyseliny uhličitej vzniká uhličitan vápenatý, zhutnený povrch podorničia sa ešte viac spevňuje, karbonátizuje.
Dá sa teda tvrdiť, že príčinou utuženia pôd nie sú ťažké mechanizmy, ale narušená biochemická a fyzikálna rovnováha?
Súvislosť medzi ťažkými mechanizmy a utužením pôd existuje, nemožno ju ako faktor úplne vylúčiť. Typická situácia je na úvratiach, kde je utuženie technikou pochopiteľné. Veľmi ťažké stroje, ako je napríklad vyorávač cukrovky, ktorý váži nenaložený viac ako 30 ton a plne naložený viac ako 60 ton, spôsobujú utuženie vo väčších hĺbkach – až do 0,90 m. Aby sa také gigantické stroje nezaborili, môžu vojsť na ornú pôdu iba vtedy, ak je dostatočne suchá. Preschnutá pôda slúži ako kompaktný blok materiálu, ako „vibračná stolica“, ktorá prenáša vibrácie do hĺbky. Prenos vibrácií do kontaktnej vrstvy medzi suchou a vlhkou pôdou spôsobuje plastické zmeny vlhkej pôdy, deformáciu pórov, vytláčanie vzduchu, dochádza k zhutneniu vo veľkých hĺbkach. Ale za súčasný celoplošný charakter utuženia nenesú ťažké stroje hlavnú zodpovednosť. Stačí si predstaviť povrch zhutneného podorničia, hĺbku zóny utuženia, ktorá sa nachádza medzi 0,20 až 0,30 m. V tejto hĺbke sa ťažké stroje nepohybujú. Plošné zhutnenie v tejto hĺbke pochádza z už popísanej straty kontroly osudov tých najjemnejších frakcií pôdy – ílu a prachu – ich hromadeniu a spevňovaniu na povrchu podorničia. To, že primárnou príčinou plošného utuženia povrchu podorničia nie sú ťažké mechanizmy, ale narušená biochemická a fyzikálna rovnováha v pôde spôsobená hlavne absenciou aktivít pôdnych organizmov, sa vo vyspelom svete vie. Ak by totiž bola pôda z hľadiska fyzikálnej štruktúry a aktivít pôdnych organizmov v dobrom stave, obrábanie by jej až tak neubližovalo. Utuženú vrstvu by hravo vyriešil pôdny život a orba, ako však vidíme, problém pretrváva, narastá a objavuje sa aj tam, kde kultivujeme hlboko.
Zaujímala by ma orba a jej dopad na pôdny život…
Toto je otázka na samostatnú diskusiu! Skrátene, celosvetovo sa zrýchľuje prechod poľnohospodárov na bezorbové hospodárenie a to má určite svoje vlastné dôvody. Jedným z nich je stupeň súčasnej degradácie fyzikálnej štruktúry pôdy, ktorú ešte žiadny pluh na svete nedokázal napraviť. Z „plastelíny“ sa orbou kyprá pôda nestane, ale zase len „plastelína“. Ba čo viac, pluh je najdokonalejší pôdny fungicíd. Vláknité pôdne huby potrebujú na regeneráciu po orbe oveľa dlhšiu dobu ako pôdne baktérie, huby sú schopné regenerovať až za dobu dlhšiu ako štyri roky! A huby pre regeneráciu pôdnej štruktúry potrebujeme. Pre „oplietanie“ pôdnych agregátov, pre ich vodostálosť, stabilizáciu je nutná súčinnosť saprofytických alebo symbiotických hubových vlákien a ich vlastná produkcia lepivých a ťažko rozložiteľných glomalínov. S každou orbou sa stráca pôdna organická hmota. S orbou sa tiež viac vyparuje voda, straty predstavujú podľa ročného obdobia až 20 mm v prepočte na množstvo zrážok. S orbou sa znižuje biodiverzita pôdnych organizmov. Pohyb pluhu na povrchu podorničia možno prirovnať k pohybu murárskej škrabky, ktorá spoľahlivo zatmelí zostávajúce chodbičky dážďoviek, atď., atď…
Poľnohospodárske bezorbové technológie nemusíme navyše zavádzať ako nejaké nóvum. Sú s nimi viac ako dvadsaťročné skúsenosti v nemeckom Brandenbursku a Bavorsku, pokusy sú robené v rakúskom Štajersku, Korutánsku, v Dolnom Rakúsku, vo Švajčiarsku… V okolitých štátoch si za nás prešli poľnohospodári možnými úskaliami, je možné sa ich vyvarovať. Na tomto mieste je dobré tiež pripomenúť, že bezorbové technológie v kombinácii s druhovo bohatými medziplodinami sú základnou stratégiou pre zmiernenie dopadov zrážkových deficitov.
Hlavnú príčinu tak možno hľadať v nadbytočnom dusíkatom hnojení?
Je to určite jedna z hlavných príčin, problém je však komplexnejší. Človek od roku 1912 urobil z kľúčovej živiny, živinu pre pôdu bezcennú. Nikto neočakával, že sa tento systém rozvinie až do takej rafinovanosti, že väčšine rastlinných koreňov bude postačovať vrstva 0,20 – 0,30 m pôdy, do ktorej pomaly vsiakne zrážková voda vrátane agrochemikálií. Že sa z rozpadu pôdnych agregátov bude po dopade dažďových kvapiek povrch pôdy „rozplavovať“, a že po vyschnutí sa bude vytvárať na povrchu pôdy typická krusta. Táto krusta nie je zrnitostne homogénna, najskôr sedimentujú hrubozrnnejšie materiály, napr. zrnká piesku, potom prachová frakcia a ako posledné frakcie ílov. Zaschnutím krusty sa objemovo najviac mení povrchová vrstvička ílov, spôsobuje tým popraskanie a priehyb jednotlivých segmentov povrchovej krusty a ich odtrhnutie od hlbšie ležiacich vrstiev ornice. To má paradoxné výhodu v pretrhaní kontinuity kapilárnych pórov, čím sa obmedzí výpar. Popraskané segmenty povrchovej krusty môžu dokonca pri odlišnej teplote krusty a teplote pod ňou ležiacich vrstiev umožňovať na spodnej strane kondenzáciu vodných pár.
Ako už bolo povedané, vďaka popisovanému rozpadu pôdnych agregátov sa nahnojené zásoby niektorých živín z minulosti fyzicky sprístupnili a rastliny a mikroorganizmy dokážu ťažiť tieto živiny aj z ich menej prístupných miest a foriem, zabudovaných pôvodne vo vnútri pôdnych agregátoch. Popisovaný jav sa týka najmä starých nahnojených zásob fosforu v pôde a bude klásť zvýšené nároky na zabezpečenie dostatočnej dostupnosti fosforu pri pokusoch o regeneráciu pôdnych agregátov a o oživenie pôdy.
V našich pokusoch s nulovým hnojením dusíkom sa napríklad zistilo, že po štyroch rokoch dochádza k postupnej obnove pôdnej štruktúry, pričom klesá dostupnosť fosforu. Tento prvok sa tak spätne “zamyká” do pôdnych agregátov. To je fakt, na ktorý musíme byť v rámci budúcich zmien v hospodárení pripravení.
Aké sa ponúkajú v tejto oblasti riešenia? Tento problém sa asi nebude dať vyriešiť v krátkom časovom horizonte.
Riešenie tejto situácie bude vyžadovať novú generáciu odborníkov. Bohužiaľ, spoločenská objednávka na poľnohospodárstvo je v súčasnosti zameraná na nadprodukciu lacných potravín, čo sa bude musieť zmeniť.
Často sa spomína deficit organických hnojív, je naozaj živočíšna výroba jednou z ciest nápravy daného stavu?
Živočíšna výroba môže byť jednou z ciest nápravy daného stavu. Ale iba tam, kde ešte nedošlo k úplnému fyzikálnemu rozpadu pôdnych agregátov, kde je možné prepojiť novododané organické hnojivo s oživenou frakciou už prítomnej, stabilizovanej organickej hmoty v pôde. Pôdy, ktoré sú na tom najhoršie, pôdy, ktoré stratili kontrolu nad osudom najjemnejších ílových a prachových frakcií pôdy, nemožno tak jednoducho regenerovať zhora, obyčajnou nápravou dodávania odporúčaného množstva kvalitných maštaľných organických hnojív. Tieto organické látky sa totiž musia podľa predpisov rýchlo zapraviť do pôdy, ktorej fyzikálna degradácia neumožňuje rovnomerne rozmiestniť hnoj do pôdneho profilu. Degradovaná pôda vo výsledku viac stráca, než získava. Orbou stráca ako vodu, tak i organické látky. Organické látky stráca spontánnou mikrobiálnou mineralizáciou bez toho, aby pritom došlo k novej tvorbe pôdnych agregátov.
A ešte niečo – ak by bolo úspešné poľnohospodárstvo závislé len od dodávok organických hnojív pôvodom zo živočíšnej výroby, bolo by poľnohospodárstvo v celom Dolnom Rakúsko ohrozené, keďže tu chýba živočíšna výroba. Skutočnosť, že dolnorakúskej poľnohospodárstvo prosperuje, nasvedčuje, že cesta dodávania organickej hmoty zaradením druhovo bohatých medziplodinových miešaniek, je dobrou voľbou.
V praxi je možné relatívne jednoducho začať využívať medziplodiny. Dokážu v skutočnosti zabezpečiť to, čo od nich očakávame?
Áno, integrácia medziplodín je fantastická možnosť ako tento stav zvrátiť. Skúsenosti hovoria jasne. Tie pôdy, kde boli využívané medziplodiny, nevykazujú po 20 alebo aj 50 rokoch žiadny z vyššie opísaných problémov.
V súčasnosti sa v tomto smere u nás využíva asi najviac monokultúra horčice bielej, je to správna cesta?
Nie je to úplne šťastné riešenie, aj keď má tento druh viacero žiaducich vlastností, ako rýchlosť rastu a schopnosť potláčať buriny. Vyznačuje sa aj schopnosťou produkovať glukosinoláty, ktorými, laicky povedané, pôsobí v pôde ako prírodný pesticíd, má antimikrobiálne účinky. Glukosinoláty spôsobujú smrť a rozklad mikroorganizmov, takto uvoľnené živiny následne horčica využíva pre svoje potreby. Ak preto očakávame od tejto medziplodiny oživenie pôdy a zlepšenie fyzikálnej štruktúry pôdy, sme na omyle. Pozitívom je len prípadná fixácia nadbytočných živín, najmä dusíka v jej biomase. V tomto smere by bolo múdrejšie využívať horčicu habešskú, ktorá vylučuje 20-krát menej glukosinolátov, resp. využívať horčicu ako marginálny komponent v zmesiach viacerých plodín.
Treba sa zamerať na zloženie takých miešaniek, ktoré vyriešia problémy s nadbytočným dusíkom, ako sú trávy, alebo kapustovité (iné ako horčica biela či repka). Následne začať využívať potenciál fixácie vzdušného dusíka bôbovitými. V praxi však často vidieť, že tie nemajú v pôdach preplnených zvyškovým dusíkom šancu vôbec začať tvoriť hľúzky a syntetizovať vzdušný dusík.
Problém s fosforom vie riešiť napríklad pohánka. Tá zmenou pH v koreňovej zóne ho dokáže sprístupňovať a zabudovávať do svoje organickej hmoty. Preto bude táto plodina vrátená na naše polia. Pestovatelia si však musia ustrážiť to, aby sa ako medziplodina nevysemenila, inak agresívne zaburiňuje následné plodiny. Nie je to však len o nej, v pôdnom prostredí, kde rastliny mikróbom dodávajú dostatok energie, dochádza k ich intenzívnemu dýchaniu, čo sprístupňuje celý rad živín a pre pôdu prospešných látok.
Na trhu sú dnes k dispozícii prípravky na báze mikroorganizmov. Má ich použitie svoje opodstatnenie?
Či to má opodstatnenie nechám radšej na posúdení ich používateľov, vonkoncom nie sú tieto prípravky v dnešnej dobe tak finančne nedostupné. Odporúčam overenie prípravkov na menších častiach pozemkov a sledovanie nielen nadzemnej biomasy rastlín, ale vyrýľovať si tiež vzorku koreňovej biomasy a posúdiť jej stav, mohutnosť, vitalitu, hĺbku prekorenenia, atď… Pôdny svet je totiž natoľko zložitý a reakcie tak ťažko predikovateľné, že to, čo je vhodné odporučiť na jednej lokalite, môže na inej lokalite pôsobiť opačne. Práve preto nie je možné na aplikáciu zárodkov živých pôdnych (mikro-) organizmov dať všeobecne platné odporúčania.
Možno však povedať, že, napríklad, jedny z najčastejšie používaných mikroorganizmov, dusík fixujúce baktérie z rodu Azotobacter, sú okrem obohacovania pôdy organickým dusíkom schopné tiež produkovať látky proteínovej povahy, siderofory, ktoré chelatizujú kovy, čo zlepšuje príjem železa a molybdénu a súčasne môžu solubilizovať (hydrolyzovať, sprístupňovať) neprístupné zdroje fosforu.
Táto i iné skupiny priateľských mikróbov sa však uplatňujú najmä v oblasti vysokej ponuky energie. Čo je prostredie v bezprostrednej oblasti koreňa, v rhizosfére rastlín, preto je potrebné im korene v čo najväčšej miere poskytnúť. Treba si tiež uvedomiť, že v rhizosfére dosahujú aktivity mikroorganizmov i rádovo väčšiu intenzitu v porovnaní s okolitou pôdou.
Riešenie pre degradované pôdy a pre oblasti vystavené klimatickým extrémom (riešenie, ktoré nie je krátkodobé), prináša odklon od orbových systémov k systémom bezorbovým, založeným na minimalizácii zásahov do pôdy a rešpektu k overeným osevnom postupom, na využívaní druhovo bohatých meziplodinových miešaniek a na potrebe trvalého krytia pôdy vegetáciou.
Autor: Tomáš Baran
