Vápnenie z pohľadu pôdneho mikrobiológa

Sprievodným javom okysľovania pôdy je znižovanie pomeru medzi množstvom bázických katiónov a množstvom iónov vodíka, hliníka a železa vo výmennom komplexe. Sorpčný pôdny komplex je následne menej odolný voči vonkajším vplyvom a znižuje sa jeho potenciál udržiavať chemickú rovnováhu v pôde. Výsledné poklesy pH majú za následok početné a druhové redukovanie spoločenstiev pôdnych organizmov. Ak nie sú pôdne organizmy dostatočne dlho adaptované (v horizontoch desiatok rokov) na kyslé prostredie, dá sa očakávať aj pokles ich aktivity, čo spätne spomaľuje rozklad rastlinných zvyškov a kolobehy základných živín.

Pre pochopenie zmien, ku ktorým dochádza v pôdach v priebehu okysľovania je užitočné spomenúť interakciu medzi katiónovým sorpčným výmenným komplexom a pôdou v prírode. Hlavným okysľujúcim činiteľom je tu veľký odber bázických katiónov z výmenného pôdneho zásobníka koreňmi dlhovekých rastlín (napr. lesným porastom) nasledovaný akumuláciou bázických katiónov v biomase vegetácie. Acidifikácia zapríčinená odberom bázických katiónov rastlinami je vysvetľovaná ako následok uvoľňovania H ⁺ iónov rastlinnými koreňmi a s nimi spolupracujúcimi mikroorganizmami výmenou za prijatý bázický katión, alebo skupiny OH^– (alebo HCO₃^–) iónov výmenou za odobraté anióny. Z tohto pohľadu je čistá acidifikácia braná ako rozdiel medzi čistým odberom katiónov a odberom aniónov. To v podstate znamená, že acidifikácia je definovaná ako nárast množstva H⁺ iónov v sorpčnom pôdnom komplexe. K prirodzenej acidifikácii dochádza vtedy, ak nie sú tieto katióny doplnené z mikrobiálnych rozkladov biomasy pochádzajúcej z predchádzajúcej generácie lesa alebo nie sú nahradené z procesov zvetrávania pôdnych minerálov, prípadne vonkajšími vstupmi (z alkalicky pôsobiacich atmosférických depozícií; Reuss et Johnson, 1986; Belyazid et al. , 2006).

 

Rozhodujúca príčina

Príčina súčasného zlého stavu orných pôd vrátane okysľovania je nepochopenie významu pôdnych organizmov pre pôdu, pre vodný režim v pôde, pre krajinnú klímu a pre pôdnu úrodnosť. Pre tú úrodnosť pôdy, ktorá bola v minulosti založená na dodávaní živín pestovaným plodinám prostredníctvom aktivít pôdnych organizmov na princípe vzájomne výhodnej ponuky a dopytu v blízkosti koreňov, a ktorá je dnes nahradená dodávaním minerálnych hnojív. Následný bujný rast rastlín bohatých na dusíkaté látky, a o to viac atraktívnych pre škodcov a choroby, je podporovaný aplikáciou pesticídov. Minerálne hnojivá sú ale pre rastliny okrem zdrojov kľúčových živín tiež zdrojom mylných informácií o predchádzajúcich biologických dejoch, o tom, že nie je nutné podporovať mikroorganizmy v koreňovej zóne. Videné z pohľadu rastliny – ak je v pôdnom prostredí prítomný nitrátový dusík, musel byť pred tým relatívne dlhú dobu prítomný vo zvýšených množstvách aj dusík amónny a ešte predtým dusík v aminokyselinách, z čoho vyplýva zásadne mylná informácia o previse ponuky dusíka v pôde. Výsledkom je zmena agronomickej stratégie k najväčším možným investíciám do nadzemnej biomasy tak, aby bola zdanlivo dočasná bohatá ponuka dusíka čo možno najskôr využitá, zafixovaná v ekosystéme, zafixovaná do biomasy rastlín, zafixovaná do biologicky rozložiteľného materiálu pre budúcu vyššiu produktivitu celého ekosystému. Z pohľadu rastliny má všetko svoju vlastnú logiku. Napriek tomu ide o podvod, nepatrný len zdanlivo. Hospodár s radosťou nad vitalitou pestovaných plodín ani neregistruje silnú redukciu tokov organických látok z koreňov do pôdy. Zhubné dôsledky tohto podvodu sa prejavujú až po desaťročiach v nežiaducich zmenách fyzikálnych, chemických a biologických vlastností pôdy.

Na rozdiel od prirodzeného okysľovania lesného ekosystému, v ktorom je prísun aniónov limitovaný disociáciou kyseliny uhličitej a organických kyselín, sú orné pôdy vystavené väčšiemu acidifikujúcemu tlaku pochádzajúceho z hnojív. Pri síre ide o formu sprievodných aplikovaných aniónov SO₄^2- a pri dusíku o formu aniónov NO₃^–. Princíp rovnováhy nábojov vyžaduje, aby bol akýkoľvek nárast v koncentrácii aniónov v pôdnom roztoku sprevádzaný zodpovedajúcim nárastom koncentrácií katiónov. Fyzikálno-chemické vzťahy riadiace rovnováhu medzi pôdou a pôdnym roztokom sú také, že vzrastajúca koncentrácia roztoku zvyšuje podiel katiónov s vyššou valenciou oproti podielu katiónov s nižšou valenciou (t. j. množstvo Al3 + relatívne narastá voči podielu Ca₂⁺ a Mg₂+, zatiaľ čo proporcia bivalentných iónov vzrastá oproti H⁺, K⁺ a Na⁺). Nie je tak vôbec jednoduché určiť zodpovedajúci význam intenzity jednotlivých javov, lebo úlohu nehrajú iba zmeny v koncentráciách roztokov, ale aj proporcionálna mobilita toxických iónov hliníka, ktorá sa môže objaviť ako následok kyslých vstupov.

 

 

Živá zložka pôdy

Pre intenzívne konvenčné poľnohospodárstvo je prítomnosť každého živého pôdneho organizmu väčšia či menšia komplikácia. Tie najmenšie pôdne organizmy, baktérie a mikroskopické huby, odoberajú časť aplikovaných živín pre seba. Nevedia, netušia, lebo ani tušiť nemôžu, že sú to živiny určené pre cieľové rastliny. Dopúšťajú sa nežiaducich odberov živín. A čo je horšie, ak sú povzbudené príjmom živín, ktorých sa im v danom pôdnom mieste pôvodne nedostávalo, hneď im chýba jediné – energia. Tá je v pôde uložená v biochemických väzbách organických látok. Organickej hmoty je ale v našich pôdach nedostatok. Najmenšie pôdne organizmy sú ale na jej vyhľadávanie po desiatky miliónov rokov špecializované a na rozdiel od väčších organizmov vedia organickú hmotu bravúrne rozkladať. Aplikácia minerálnych hnojív teda okrem iného povzbudzuje aktivity mikróbov, ktorých dôsledkom je úbytok organických látok. Akoby toto nestačilo,  existuje významná skupina mikroorganizmov, ktorá hľadá a nachádza energiu v redukovaných látkach, napr. v amónnom dusíku. Svojimi špecializovanými aktivitami ho mení na dusičnany. Uhlík pre stavbu vlastných buniek si tieto mikroorganizmy obstarávajú zo všadeprítomného oxidu uhličitého. Premena amónneho dusíka na dusík dusičnanový je z pohľadu intenzívneho poľnohospodárstva žiaduca, pretože dusičnanový dusík zo známych dôvodov zvyšuje produkciu plodín. Pokiaľ ale nie je plodinami odobratý, pácha v pôde veľké škody. Viaže sa na vápnik, horčík a draslík a vo forme solí týchto bázických katiónov opúšťa v presakujúcej vode koreňovú zónu. Vyplavovanie vápnika, horčíka a draslíka vedie k postupnému okysľovaniu ornice, k jej degradácii. Odtiaľ plynie volanie po opätovnom plošnom vápnení a k úprave pôdnej kyslosti. Po povápnení sa pôdne pH skutočne na chvíľu zvýši. Náprava by bola trvalejšia, keby sa nehnojilo minerálnym dusíkom v nadbytku, čo je v intenzívnom poľnohospodárstve nutné. Nevyužitie dusíka z hnojív vedie k mikrobiálnej transformácii prebytočného dusíka na dusičnany. A všetko sa opakuje. Ale pozor, tieto umelo vychyľované a napravované procesy nie sú tak neškodné! Vyplavovaný vápnik a horčík cementuje (karbonatizuje) hlbšie ležiace vrstvy pôdy – tam, kam sa s presakujúcou vodou dostane a druhotne potom sťažuje presakovanie zrážkovej vody do hĺbky.

Väčšie pôdne organizmy, ak ešte v ornej pôde žijú, „škodia“ intenzívnemu poľnohospodárstva inak. Hĺbia a razia chodby a chodbičky v pôde, ktorými sú odvádzané naaplikované látky a bázické katióny do väčšej hĺbky, mimo zóny koreňov. Áno, sú to presne tie chodby a chodbičky, ktorými sa dopĺňajú podzemné zásobníky vody. Naaplikované agrochemikálie určené pre úspešný rast plodín sa tak mávnutím prútika menia v nežiaduce cudzorodé kontaminanty podzemných vôd. Nemýľme sa, toto sa netýka len orných pôd. Úniky dusíka z orných pôd sa nezastavujú na okraji poľa. Vzduchom sa dostávajú aj na necieľové ekosystémy, na lesy, sady, záhradky a lúky. Tu sú každoročne ukladané a hromadia sa. Na rozdiel od orných pôd, odkiaľ sa nadbytok dusíka odvezie v podobe pozberaných plodín, lesom, sadom a lúkam od nadmerného hromadenia dusíka poľnohospodár pomôcť nevie. Uľaviť záťaži na lesnej pôde nie je v jeho silách, les ani sad nemožno zožať a odviesť do sýpok.

 

 

Príklady šetrnejšieho hospodárenia máme „za humnami“ u našich susedov v Dolnom Rakúsku. Tam sa rozhodli pre podporu ekologického poľnohospodárstva na jednej tretine výmery. Pritom to nemajú vôbec jednoduché. Úplne im chýba živočíšna výroba. A tak sa pokúsili dodať dusík do pôdy zaradením viacerých druhov bôbovitých rastlín do druhovo bohatých medziplodín a rovnako tak skúsili kŕmiť pôdne organizmy priamo, cez druhovo bohaté medziplodiny a nie cez medzistupeň kravského žalúdka a cez problémy s dopravou a so zapracovaním hnoja do pôdy. A ono sa to už viac ako dvadsať rokov darí a určite stojí za to navštíviť ich a nechať sa inšpirovať…

 

Poďakovanie: Zostavenie článku bolo podporené projektom SYM: BIO v programe INTERREG

 

Autor: Ing. Jaroslav Záhora, CSc.