Zlepšování produkčních vlastností půd bazickými silikátovými horninami (výsledky testů horninové moučky Krosil)
Václav Nárovec et al.
Úvod
Používání drtí, prachů a mouček bazických silikátových hornin k zúrodňování zemědělských a lesních půd představovalo v minulosti významnou etapu vývoje melioračních postupů. Současné možnosti využívání silikátových melioračních materiálů nelze přeceňovat, nicméně ani nedocenění jejich možného pozitivního působení na fyzikální a chemické vlastnosti půd není na místě. Významnou roli zde v posledních letech sehrává požadavek ekologizace hospodaření na půdním fondu a úsilí zmírnit negativní dopad antropogenních vlivů na úrodnost půd vhodnými melioračními prostředky a zásahy (BALCAR et PODRÁZSKÝ 1994, BENEŠ 1992, BRUNNEROVÁ et al. 1990, ČEPL et LAŠTOVIČKA 1993, DVORSKÁ 1993, DVORSKÁ et al. 1992, HORYNA 1990, KALINA 1992, NÁROVEC 1992, PODLEŠÁKOVÁ 1991, PODLEŠÁKOVÁ et VÁCHA 1991, SUŠKEVIČ 1991, ŠTĚNIČKA 1991 aj.).Jednou z oblastí, kde praktické využití horninových melioračních produktů přichází do úvahy, jsou i výsadby městské a parkové zeleně. Cílem předkládaného příspěvku, který byl vypracován pro seminář "Strom a jeho životní podmínky ve městě", je informovat účastníky semináře o horninové moučce s obchodním označením Krosil 001, dodávané akciovou společností Krofian Čáslav, a dále o dosavadních zkušenostech s jejím použitím při úpravě půdního prostředí pro výsadby dřevin.
Horninová moučka Krosil 001
Primární surovinou materiálů Krosil je amfibolitová hornina, těžená v kamenolomech v Libodřicích u Kolína a v Markovicích u Čáslavi. Drcením a následným tříděním, resp. mletím dílčích frakcí této metamorfované horniny se získávají čtyři základní typy melioračních materiálů Krosil: typ 001 (moučka), 01 (prach), 02 a 04 (drtě).V našich testech byly použity odprašky horniny, vznikající při drcení kameniva v lomu v Markovicích. Obsahovaly 40 až 42 % částic menších než 0,05 mm a pouze 5 % částic větších než 0,25 mm. Zrnitostí skladbou odpovídají komerčně dodávané moučce Krosil 001.
Na základě studia výbrusů horniny bylo zjištěno, že jejím hlavním minerálem je obecný amfibol (průměrně 45 %), plagioklas (43 %) a diopsid (7 %). Jejich vzájemné zastoupení v hornině však kolísá (amfibol 30 až 75 %, plagioklas 15 až 70 %). Z ostatních minerálů je přítomen epidot, klinozoisit, kalcit a chlority (se zastoupením do 2 %). Mikroskopicky je hornina zcela čerstvá (nenavětralá). V průměru obsahuje 46 % SiO2, 11 % CaO, 8 % MgO, 1 % K2O a 0,3 % P2O5. Radonová výdejnost horniny splňuje limity, stanovené Metodickým pokynem pro hodnocení obsahu přírodních radionuklidů ve stavebních materiálech (PAULIŠ 1993).
Výsledky laboratorního testu
Dříve než se přistoupilo k provádění aplikačních zkoušek v terénu, uskutečnili jsme rychlý laboratorní test. V rámci příspěvku se omezíme na jeho stručnou interpretaci:Ústředním cílem testu bylo postihnout změny (rozdíly) fyzikálně-chemických parametrů u 14 kombinací (variant) směsí přirozených subhorizontů dvou typů lesních půd se stupňovanou dávkou amfibolitové horniny po 100 dnech jejich inkubace v nádobách. V testu byly použity čtyři základní skupiny půdních vzorků, a to:
- eluviální subhorizont (Ae) horského humusového podzolu, vytvořeného na svorové zvětralině (skupina variant označených písmenem A),
- směs fermentačního a humifikačního subhorizontu (F + H) s eluviálním subhorizontem (Ae) téhož horského humusového podzolu; objemové smísení v poměru 3 : 1 (skupina B),
- eluviální subhorizont (Ae) podzolované hnědé lesní půdy, vytvořené na štěrkopískových pleistocenních sedimentech (skupina C) a
- směs fermentačního a humifikačního subhorizontu (F + H) s eluviálním subhorizontem (Ae) podzolované hnědé půdy; objemové smísení v poměru 5 : 1 (skupina D).
Jemnozem uvedených skupin půdních vzorků byla smíchána s amfibolitovými odprašky. U vzorků skupiny A a B se jednalo o dávky horniny, odpovídající jejich 11 a 20 % hmotnostnímu podílu ve vzorku testované půdy; u vzorků skupiny C a D pak o přídavek, odpovídající 2, 4 a 8 % hmotnostnímu podílu horniny ve vzorku.
Smyslem vytvoření uvedených kombinací směsí půd a meliorační horniny bylo simulovat případy, kdy je bazická moučka aplikována na pozemcích se skarifikovaným a neskarifikovaným půdním organickým horizontem v horských nebo v nížinných souborech lesních typů.
Po 100 dnech inkubace byl z každé nádoby odebrán homogenizovaný půdní vzorek. Vyhodnocení výsledků analýz inkubovaných půdních vzorků a jejich gravitační vody spočívalo ve vzájemném porovnání jednotlivých variant směsí půdy a meliorační horniny vůči kontrole.
Porovnáním výsledků pedochemických analýz sledovaných variant půdních vzorků se potvrdil předpoklad, že účinnost amfibolitové horniny se v závislosti na zvoleném dávkování projeví především snížením výměnné kyselosti půdních vzorků, zvýšením obsahu bází v sorpčním komplexu (hodnota S), redukcí hydrolytické acidity (H), zvýšením celkové sorpční kapacity (T) a zvýšením stupně nasycenosti sorpčního komplexu bázemi (V). Oproti kontrole bylo u meliorovaných půd patrné výrazné zvýšení obsahu výměnných kationtů vápníku a hořčíku (stanovených metodou KVK). Zvýšení obsahu draslíku u vzorků s amfibolitovou horninou bylo zaznamenáno hlavně u horského humusového podzolu, a to při stanovení rostlinám přístupného draslíku. Výsledky stanovení rostlinám přístupného fosforu v půdních vzorcích naproti tomu ukázaly, že se vzrůstající dávkou meliorační horniny obsah tohoto prvku v půdě mírně klesá.
Přitom v perkolační vodě testovaných vzorků s meliorační horninou byl oproti kontrole zjištěn nápadně nižší obsah právě fosforečnanů. Naopak obsah dusičnanů, dusitanů, kationtů vápníku a sodíku v perkolační vodě variant s amfibolitem byl vyšší než u kontroly.
Úvodní laboratorní test bylo možné uzavřít konstatováním, že amfibolitovou horninu z lomu v Markovicích lze využít jako primární surovinu pro vývoj a výrobu melioračních bazických mouček zejména pro úpravu vlastností kyselých oligotrofních půd.
V další etapě již byly s bazickou moučkou Krosil 001 založeny venkovní experimenty a aplikační zkoušky. Pozornost se soustředila na její využití při obnově lesa na obtížně zalesnitelných pozemcích (např. kamenných sutích a na stanovištích ohrožených introskeletovou erozí) v Krkonoších a Jizerských horách, při přípravě půdy pro kultivaci listnatých dřevin do porostů apod. Jeden z testů také sledoval verifikaci výsledků předchozí laboratorní zkoušky v podmínkách školkařských polí s oligotrofní písčitou půdou.
Metodika testu účinnosti moučky Krosil v lesní školce
Cílem pokusu bylo kvantifikovat změny základních agrochemických ukazatelů půdní úrodnosti po 1 roce od aplikace meliorační moučky Krosil na školkařská pole s písčitou zeminou, vyznačující se slabým sorpčním komplexem a přirozeně nízkou zásobou živin. Polní test by založen v dubnu 1993.Půdní prostředí v orničním profilu do 20 cm tvořil jílnatě zakalený písek s podílem I. a II. zrnitostní frakce (tj. částic menších než 0,05 mm) v jemnozemi do 14 procent. Zemina byla středně humózní (3 % Hox), kyselá (pHKCl = 3,9 až 4,1), sorpčně nenasycená (V = 10 až 30 %), s nízkou celkovou sorpční kapacitou (T = 6 - 8 mval . 100 g-1) a nízkou zásobou celkového dusíku (0,6 - 0,8 % Nt). Pokud se týká stanovení rostlinám přístupných živin (P metodou Egnera, K a Mg metodou dle Schachstchabela), pak obsah všech živin byl na úrovni velmi nízké až nízké zásoby (do 20 mg . kg-1).
V testu byly aplikovány dvě základní dávky melioračního materiálu Krosil, a to 100 tun a 200 tun v přepočtu na 1 ha. Bazická moučka byla rovnoměrně zapracována do orničního profilu (hloubka do 20 cm) a poté byl povrch školkařských polí urovnán. Po 1 roce expozice melioračního materiálu v půdě (tj. v dubnu 1994) byly z jednotlivých variant pokusu odebrány půdní vzorky a podrobeny agrochemickým rozborům.
Skutečností, kterou je nutné při interpretaci výsledků testu brát v úvahu, bylo značné slehnutí orničního půdního profilu během zimního období. Z původních 20 cm se totiž meliorovaný profil snížil na polovinu, tj. na 10 cm (přítomnost horniny zde potvrzovala její šedo-zelená barva). Odběr půdních vzorků proto zahrnoval jednak svrchní profil s meliorační horninou (hloubka 0 - 10 cm), jednak půdní profil 0 - 20 cm (původní hloubka zpracovávaného profilu) a dále profil 21 - 40 cm (podorničí). Analýzy půdních vzorků provedla Zemědělská laboratoř v Rychnově nad Kněžnou a laboratoř společnosti HC Analytika, s. r. o. Chrudim standardními postupy agrochemického zkoušení půd.
Výsledky testu v lesní školce
Účinnost aplikovaných dávek bazické moučky na vybrané ukazatele úrodnosti svrchního profilu půdy (0 - 10 cm) se projevuje obdobně jako v laboratorním testu zvýšením obsahu bází v sorpčním komplexu (hodnota S), redukcí hydrolytické acidity (H), zvýšením celkové sorpční kapacity (T) a zvýšením stupně nasycenosti sorpčního komplexu bázemi (V). Oproti kontrole je u meliorovaného profilu dále patrné zvýšení obsahu výměnných kationtů vápníku, hořčíku a draslíku (stanovených metodou KVK), snížení výměnné půdní kyselosti (zvýšení hodnoty pHKCl) a zvýšení zásob rostlinám přístupného draslíku a hořčíku, stanovených metodou podle Schachtschabela. V plném souladu s výsledky laboratorního testu je nutné na podkladě tohoto testu znovu poukázat na předpoklad, že se zvýšenou mikrobiologickou aktivitou půdních organismů po zapravení bazických mouček do půdy dochází k poklesu obsahu humusu a celkového dusíku v půdě a k imobilizaci rostlinám přístupných forem fosforu v meliorovaném profilu. Dokládají to shodné trendy ve vývoji těchto pedochemických ukazatelů u vzorků s bazickou moučkou oproti vzorkům kontrolním.Ukázalo se rovněž, že účinnost horninové moučky se koncentruje na profil, do něhož byla aplikována. Analýzy půdních vzorků nepotvrdily změny v chemismu podorniční vrstvy půdy (v hloubce 21 - 40 cm) na meliorovaných pozemcích ani zřetelný přesun jemných částic moučky ze svrchního profilu do spodiny. Aplikace amfibolitových odprašků neovlivnila zrnitostní složení meliorovaného profilu směrem ke zvýšení podílu částic menších než 0,01 mm. Ke změnám v zastoupení dílčích zrnitostních frakcí v tomto půdním profilu (0 - 10 cm) došlo pouze v případě vyšší dávky horniny (200 t), a to u částic velikosti 0,01 - 0,05 mm a vyšších (suma I. a II. zrnitostní frakce zde činila 32,5 % oproti 14,5 % na kontrolní parcele).
Toto zjištění plně odpovídá zkušenostem, které byly získány při testování bazických vyvřelin na půdách zemědělských. Např. KADLUSOVÁ (1972) zjistila, že mechanické vyplavování aplikovaných frakcí silikátových hornin činilo pouze 0,5 % u filleru (tj. částic v intervalu 0 - 2 mm) a asi 5 % u prachových frakcí. Stejně tak VNOUČEK (1975) potvrzuje, že pomalé zvětrávání aplikovaných bazických mouček se nemůže projevit na zrnitostním složení půd s podílem 85 až 90 % písčitých frakcí během několika málo let, neboť rozrušení pevných vazeb silikátů je proces dlouhodobý.
Výsledky nádobového pokusu
Aby bylo možné posoudit, do jaké míry mohou výše popisované změny půdních vlastností po aplikaci horninových produktů Krosil ovlivnit růst dřevin, byl v roce 1993 proveden také nádobový pokus. Cílem tohoto krátkodobého testu bylo zhodnotit vliv meliorace podzolované písčité hnědé lesní půdy na odrůstání jednoletých semenáčků borovice lesní.V testu byla použita jemnozem eluviálního subhorizontu (Ae) podzolované hnědé lesní půdy, vyvinuté na štěrkopískových pleistocenních sedimentech, a její směsi s 4 a 8 % přídavkem horninové moučky Krosil 001.
Každá varianta pokusu měla celkem 4 opakování. V dubnu 1993 bylo do vegetačních nádob o objemu 1,5 litru vyseto vždy 50 ks semen borovice lesní. Nádoby byly umístěny do místnosti, temperované na 20 oC. Po vzejití výsevů byla jejich hustota upravena na 15 ks semenáčků v každé nádobě a nádoby byly přemístěny (dne 1. 5. 93) na venkovní, stíněné prostranství. Zde byly zapuštěny do země a ponechány bez dalšího ošetření až do podzimního období. 1. listopadu 1993 byly nádoby ze země vyjmuty, vzešlé semenáčky byly i s kořenovým systémem biometricky analyzovány a směsi zeminy s horninovou moučkou podrobeny agrochemickým rozborům.
Agrochemická analýza půdních vzorků znovu potvrdila vliv meliorační moučky Krosil 001 na sledované parametry testované půdy, a to ve zcela shodných trendech, jako tomu bylo u předchozího laboratorního a polního testu.
Pozitivní vliv meliorace půdy moučkou Krosil 001 na růst semenáčků borovice lesní je pak zřejmý z porovnání jejich základních biometrických charakteristik. Oproti kontrole se na variantách s bazickou moučkou průkazně zvýšily délky nadzemní a kořenové části semenáčků i jejich celková biomasa (v průměru o 20 až 35 %). Lze rovněž uvést, že mezi oběma variantami s meliorací půdy nebyly u morfologických charakteristik semenáčků zjištěny významné rozdíly. U varianty s 4 % přídavkem moučky jsou u většiny biometrických veličin výsledky dokonce ještě lepší, než v případě 8 % podílu moučky v půdě. Z toho lze odvodit, že pro dosažení růstové reakce borových semenáčků bylo v tomto konkrétním případě postačující zapracování horniny již v dávce kolem 100 tun moučky na 1 ha (tj. 4 % podíl moučky v půdě).
Změny půdního chemismu po aplikaci horninových produktů Krosil se rovněž odrazily v chemickém složení biomasy pěstovaných semenáčků. Blokace rostlinám přístupných forem dusíku a fosforu v půdě po aplikaci testované bazické moučky se projevila snížením koncentrace těchto živin v nadzemní části biomasy borových semenáčků. Z uvedeného vyplývá poznatek, že na půdách s velmi nízkými zásobami dusíku a fosforu je nutné po melioraci školkařských pozemků bazickými moučkami Krosil počítat s nutností kompenzovat základním hnojením půdy nebo přihnojováním kultur dusíkatými a fosforečnými hnojivy dostupnost těchto živin pro pěstované semenáčky a sazenice lesních dřevin.
Pokud se týká koncentrací mikroelementů v biomase borových semenáčků, pak meliorace půdy moučkou Krosil tento znak významně neovlivnila. Je to důležité především v případě Cr, kde existovala obava, aby se zvýšený obsah tohoto prvku ve výchozí hornině (aktuální obsah do 300 ppm Cr v hornině totiž převyšuje limit 50 ppm Cr pro hnojiva, aplikovaná na zemědělském půdním fondu) neprojevil jeho zvýšeným příjmem rostlinami a jeho akumulací v rostlinné biomase.
Výsledky výsadbových pokusů
Výsledky výsadbových pokusů s využitím horninové moučky Krosil 001 popsal PODRÁZSKÝ (1995). Při výsadbě sazenic buku lesního přidával do sadbové jamky 2 kg moučky. Růst sazenic porovnával s nehnojenou kontrolou a dále s variantou, kde byl do jamky přidáván 1 kg vápence. Citovaný autor potvrdil pozitivní účinky vápence i amfibolitové moučky Krosil na růst sazenic již v prvním roce po výsadbě, přičemž variantu s amfibolitovou moučkou Krosil hodnotí jako příznivější. Sazenice na této variantě lépe přežívaly (nižší ztráty úhynem) a jejich přírůst byl rovněž větší.Závěr
Využívání drtí, prachů a mouček bazických silikátových hornin se předpokládá při obnově lesa na specifických (problémových) stanovištích. Svoji úlohu mohou sehrát zejména při zavádění listnatých dřevin do obnovovaných porostů na půdách s nepříznivou primární mechanickou skladbou a chemismem. Očekává se, že jejich hlavním praktickým efektem bude snížení ztrát při zalesňování (NÁROVEC et ŠACH 1994).Provedené zkoušky (testy) ukazují, že z hlediska agrochemické účinnosti testovaná amfibolitová hornina z lomu v Markovicích splňuje základní požadavky kladené na "bazické moučky" jako takové. Horninové produkty na našem trhu dlouhou dobu chyběly a jistě obohatí sortiment nabízených melioračních hmot a materiálů.
Výrobky tohoto typu mohou najít uplatnění rovněž v oblasti ozeleňování měst, resp. při řešení problémů s úpravou nepříznivých fyzikálních a chemických vlastností půd pro výsadby městské a parkové zeleně. Prvním praktickým zkušenostem z této oblasti je v rámci semináře "Strom a jeho životní podmínky ve městě" věnován samostatný referát.
Závěrem je nutné případné uživatele bazických mouček upozornit také na to, že výrobky z oboru 583 (kámen přírodní a štěrkopísky) určené k zúrodňování půd podléhají povinnému schvalovacímu řízení u příslušných státních institucí (např. u Státního zdravotního ústavu, u Státní zkušebny 217, u příslušných ministerstvech apod.). Uživatelé by proto měli k dodávaným materiálům vyžadovat schválenou dokumentaci (např. podnikovou normu, atesty apod). Znamená to, že ve srovnání s minulostí již dnes nelze k aplikacím na půdu využívat libovolné horniny a jejich odpadové frakce z kamenolomů. Výrobky Krosil tento požadavek splňují.
LITERATURA
BALCAR, V. - PODRÁZSKÝ, V.: Založení výsadbového pokusu v hřebenové partii Jizerských hor. Zprávy lesn. Výzk., 39, 1994, č. 2, s. 1 - 7.BENEŠ, S.: Využití přirozených surovin v alternativním zemědělství. Alter. Zeměd. (Šumperk), 1992, č. 7, s. 6 - 12.
BRUNNEROVÁ, Z. et al.: Minerální hnojiva - suroviny ke hnojení a zúrodňování půd. Studie. [Závěrečná zpráva]. Praha, Ústř. úst. geol. 1990. 55 s.
ČEPL, J. - LAŠTOVIČKA, Z.: Využití mouček bazických hornin při pěstování brambor. Úroda, 41, 1993, č. 6, s. 239 - 240.
DVORSKÁ, I. et al.: Využití horninových přípravků v alternativním zemědělství. [Závěrečná zpráva]. Chrudim, Výzk. úst. ekoagrotechn. 1992. Nestr.
DVORSKÁ, I.: Studium vlivů kamenných mouček na konzumní brambory v poloprovozních pokusech v letech 1991 a 1992, Seč. Alter. Zeměd. (Šumperk), 1993, č. 9, s. 12 - 14.
HORYNA, J.: Horninové přípravky Butin pro zúrodňování půd a způsob jejich účinku. [Studie]. Jeníkovice (okr. Pardubice), vl. nákl. 1990. 31 s.
KADLUSOVÁ, E.: Zemědělské využití odpadů z průmyslu kamene. [Kandidátská disertační práce]. Praha, Vys. šk. zeměd. 1972. 177 s.
KALINA, M.: Horninové moučky - jasná odpověď výzkumu. Agrochémia (Bratislava), 32, 1992, č. 4, s. 95 - 96.
NÁROVEC, V.: Jsou aplikace mouček bazických hornin aktuální i v soudobém lesním školkařství? - II. část. Lesn. Práce, 71, 1992, č. 3, s. 78 - 80.
NÁROVEC, V. - ŠACH, F.: Přehled poznatků o využívání silikátových horninových mouček k zúrodňování půd a hnojení lesních kultur v České republice. [Studie]. Opočno, VÚLHM-VS 1994. 18 s.
PAULIŠ, P.: Mineralogické a chemické složení amfibolitu z Markovic a Libodřic. [Studie]. Kutná Hora, Úst. nerost. surovin 1993. Nestr.
PODLEŠÁKOVÁ, E.: Posudek na zemědělské a lesnické využití amfibolitů. Praha-Zbraslav, Výzk. úst. melior. a ochr. půdy 1991. 3 s.
PODLEŠÁKOVÁ, E. - VÁCHA, R.: Jsou skutečně přínosem? Zeměd. Nov. Příl.: Zemědělec, 41, 1991, 14. 8., č. 30, s. 4.
PODRÁZSKÝ, V.: Výsledky výzkumných šetření na majetku Správy lesního hospodářství Dr. R. Kinského. [Výroční zpráva]. Opočno, VÚLHM - VS 1995. 12 s.
ŠTĚNIČKA, S.: Horniny - rozhodne seriózní výzkum. Zeměd. Nov. Příl.: Zemědělec, 41, 1991, 6. 11., č. 42, s. 6.
SUŠKEVIČ, M.: Horniny ve výživě rostlin. Zeměd. Nov. Příl.: Zemědělec, 41 (73), 1991, 17. 7., č. 26, s. 6.
VNOUČEK, K.: Základní výzkum minerální síly a hnojivé účinnosti odpadů z průmyslu kamene a těžby nerostných surovin. [Závěrečná zpráva úkolu P11-329-044-04]. Praha, Vys. šk. zeměd. 1975. 102 s.
* * *
Primární pramen (citace):
NÁROVEC, V. - ŠTĚNIČKA, S. - BURIÁNEK, M. - KALLISTA, L.: Zlepšování produkčních vlastností půd bazickými silikátovými horninami. [Improvement of soil productive properties using basic silicate rocks]. In: Strom a jeho životní podmínky ve městě. Sborník přednášek 21. semináře Životní prostředí a veřejná zeleň ve městech a obcích. Klatovy, 6. - 8. září 1995. Klatovy, Městský úřad 1995, s. 17 - 28.