Akumulácia organického uhlíka rýchlorastúcimi drevinami

Z drevín ide najmä o osiku (Populus tremula), topoľ (Populus alba), ale aj šľachtenú vŕbu (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 sú poľnohospodárske pôdy rozčlenené na:

P r i m á r n e  – t. j. pôdy na priame poľnohospodárske využitie

S e k u n d á r n e  – 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. 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. Poľný pokus bol založený na poloprírodnom trávnom poraste s dvomi pokusnými variantami: s vyhrabávaním lístia a bez vyhrabávania lístia. 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.

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 m, bez aplikácie hnojív. Úloha sa riešila na poľnom pokuse na experimentálnej báze ÚTPHP na Regionálnom výskumnom pracovisku v Krivej na Orave. Charakteristika pokusného miesta je uvedená v tabuľke 1.

 

Tab. 1: Charakteristika pokusného miesta.

Stanovište	Krivá na Orave
Zemepisná dĺžka (λ)	19°49`14„
Zemepisná šírka (φ)	49°29`27„
Nadmorská výška (m n. m.)	550
Dlhodobý priemer zrážok – za rok (Rr – mm)	868
Dlhodobý priemer zrážok – za vegetáciu (Rv – mm)	600
Dlhodobý priemer denných teplôt – za rok (tdr – °C)	6,1
Dlhodobý priemer denných teplôt – za vegetáciu (tdv – °C)	11,8
Agroklimatická oblasť	mierne chladná
Agroklimatický okrsok	C 1 – mierne chladný
Pôdny druh	piesočnatohlinitá
Pôdny typ	kambizem
Geologický substrát	podhôľny flyš

 

V priebehu rokov 2020 – 2022 sme z hĺbky 0 – 0,3 m odobrali pôdne vzorky (tab. 2) na stanovenie základných agrochemických vlastností pôdy: pH (KCl), humus, C_ox, N, Ca, P, K, Mg. 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 (0,15 – 0,30 m) 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).

 

Tab. 2: Agrochemické vlastnosti pôdy (0 – 0,3 m) v rokoch 2020 – 2022.

Rok	Variant	Hĺbka odberu	pH/KCl		Humus	Cox	N	P	K	Ca	Mg	C : N
		mm			g.kg-1				mg.kg-1
2020 – jesenný odber	Vyhrabané lístie	0 – 150	6,59		42,5	24,65	2,54	12,72	283,74	4,70	110,59	9,70
	Vyhrabané lístie	150 – 300	6,81		30,21	17,52	1,78	8,95	229,81	5,60	72,33	9,84
	Nevyhrabané lístie	0 – 150	6,59		44,55	25,84	2,28	13,35	273,38	4,50	79,82	11,33
	Nevyhrabané lístie	150 – 300	6,78		28,16	16,34	1,38	8,58	208,11	6,00	40,56	11,84
2021 – jesenný odber	Vyhrabané lístie	0 – 150	6,62		63,62	36,90	2,36	16,26	349,70	5,31	342,88	15,63
	Vyhrabané lístie	150 – 300	6,72		54,31	31,50	2,34	14,82	322,29	5,94	313,32	13,46
	Nevyhrabané lístie	0 – 150	6,83		34,14	19,80	1,32	10,58	240,05	4,98	235,52	15,00
	Nevyhrabané lístie	150 – 300	6,88		22,76	13,20	1,27	8,03	218,12	5,87	233,54	10,39
2022 – jesenný odber	Vyhrabané lístie	0 – 150	6,81		49,13	28,50	2,10	9,27	–	–	301,87	13,57
	Vyhrabané lístie	150 – 300	7,01		29,48	17,10	1,95	8,89	–	–	242,21	8,76
	Nevyhrabané lístie	0 – 150	6,82		41,89	24,30	1,68	12,26	–	–	263,63	14,46
	Nevyhrabané lístie	150 – 300	6,89		24,83	14,40	1,39	12,92	–	–	232,94	10,30

 

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, tým 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 vyhrabaným lístím v hĺbke 0,15 – 0,30 m 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 K a Ca v pôde z technických príčin. Jedným z najdôležitejších pôdnych parametrov, ktorý sa dlhodobo monitoruje v rámci základnej siete monitoringu pôd, je obsah pôdneho uhlíka (C_ox), 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 vo veľkej miere 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 CO₂ 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 vyhrabaným lístím (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. Predpokladáme, že lístie vŕby obsahuje pomaly sa rozkladajúce látky s nižšou výživovou hodnotu, ktoré sa dostávajú do pôdy. S vyšším obsahom organického dusíka sa paralelne zvyšuje obsah humusu v pôde.

 

Tab. 3: Produkcia organického uhlíka (t.ha^-1) v hĺbke 0 – 150 mm) v rokoch 2020 – 2022.

Rok	Variant	Hĺbka odberu (mm)	Humus (g.kg-1)	Produkcia C (t.ha-1)
2020 – jesenný odber	Vyhrabané lístie	0 – 150	42,50	43,75
	Nevyhrabané lístie	0 – 150	44,55	45,86
2021 – jesenný odber	Vyhrabané lístie	0 – 150	63,62	74,09
	Nevyhrabané lístie	0 – 150	34,14	39,75
2022 – jesenný odber	Vyhrabané lístie	0 – 150	49,13	56,81
	Nevyhrabané lístie	0-150	41,89	48,43

 

Na základe dosiahnutých výsledkov môžeme konštatovať, že je potrebné odstrániť rastlinný odpad (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.

 

Autori: Ing. J. Čunderlík, PhD., RNDr. Š. Pollák, Ing. Ľ. Jančová, VÚRV – ÚTPHP Banská Bystrica