Účinnost amfibolitové moučky z lomu v Markovicích na vybrané fyzikální a chemické vlastnosti podzolovaných lesních půd v laboratorním testu

Stanislav Štěnička & Václav Nárovec



Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti - Výzkumná stanice Opočno



ÚVOD

Potřeba ekologizace v soustavách hospodaření na zemědělských a lesních půdách vyvolala v polovině roku 1990 požadavek zhodnotit možnosti využívání domácího potenciálu přirozených melioračních surovin a hnojiv ke zvyšování půdní úrodnosti (BRUNNEROVÁ et al. 1990). V souvislosti s tehdy prosazovaným a teprve se profilujícím alternativním zemědělstvím (zhodnocení viz např. LOKAJ 1992) lze pak v následujících letech sledovat i zvyšující se zájem o praktické využívání drtí, prachů a mouček bazických silikátových hornin k melioračním a hnojivářským účelům (BENEŠ 1992, DVORSKÁ 1993, HORYNA 1990, KALINA 1992, PODLEŠÁKOVÁ et VÁCHA 1991, SUŠKEVIČ 1991, ŠTĚNIČKA 1991 aj.).
Tento zájem nevycházel pouze od zemědělských subjektů, usilujících o zavedení alternativních způsobů hospodaření. Přípravám ke komerčnímu uplatnění bazických silikátových hornin v zemědělství a lesnictví se totiž začalo věnovat hned několik společností, zabývajících se zpracováním kamene. Jednou z nich byl i tehdejší s. p. Via Nova Čáslav (dnes Krofian, a. s. Hradec Králové), který od roku 1991 připravoval výrobu meliorační bazické moučky pro užití v lesním hospodářství.
Primární surovinou byla amfibolitová hornina, těžená u obce Markovice nedaleko Čáslavi. Se záměrem přešetřit a deklarovat vhodnost použití této metamorfované horniny k melioračním a hnojivářským účelům na lesních půdách byla ze strany výrobního podniku provedena řada analýz, testů a aplikačních zkoušek (PAULIŠ 1993, PODLEŠÁKOVÁ 1991 aj.).
V předkládaném příspěvku jsou popsány průběh a dosažené výsledky krátkodobého laboratorního testu, zaměřeného na sledování účinků aplikace různých dávek amfibolitových prachů (odprašků od drtičů kameniva) z lomu v Markovicích na vybrané fyzikální a chemické vlastnosti dvou typů podzolovaných lesních půd a dále na chemismus jejich perkolační vody.

ZPŮSOB ZALOŽENÍ A VEDENÍ TESTU

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 z Markovic po 14 týdnech (resp. 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 stěrkopískových 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).

Výchozí půdní substrát vzorků skupiny A a B pochází z lokality Velká Deštná v Orlických horách (SLT 8Z, nadmořská výška 1100 m). Vzorky skupiny C a D byly získány v oblasti Týniště nad Orlicí (SLT 1M, nadmořská výška 270 m). V obou případech byly vzorky nadložního humusu (vrstvy F + H) a minerální půdy odebrány v září 1992 z odkrytých půdních profilů sledovaných půdních typů. U horského humusového podzolu byla hloubka odebírané vrstvy subhorizontu Ae 10 až 15 cm, u podzolované hnědé lesní půdy 8 až 12 cm.
Jemnozem uvedených skupin půdních vzorků byla dále smíchána s amfibolitovými odprašky. Podle výsledků analýz obsahují 46 % SiO2, 11 % CaO, 8 % MgO, 1 % K2O a 0,3 % P205 (detailní popis základního chemismu horniny viz PAULIŠ 1993). Z hlediska zrnitostního složení pak aplikovaná hornina obsahovala 42 % prachových částic menších než 0,05 mm a 5 % částic větších než 0,25 mm. 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. Zvolený 11 a 20 % podíl meliorační horniny u horského humusového podzolu (varianty označené A11, A20, B11 a B20) odpovídá dávce 3 a 6 kg horniny při individuální aplikaci do sadbové jamky; podíl 2, 4 a 8 % horniny u podzolované půdy na písčitých sedimentech (varianty označené C2, C4, C8, D2, D4 a D8) simuluje celoplošnou aplikaci bazické moučky v dávkách 50, 100 a 200 tun horniny na 1 ha se zapracováním do půdy. Homogenní vzorky sledovaných 14 kombinací směsí půdních subhorizontů a meliorační horniny (včetně kontrolních variant označených A0, B0, C0 a D0) byly ve dvou opakováních uloženy do nádob z pálené hlíny o objemu 1 litru a na období 100 dní (28. 9. 1992 až 5. 1. 1993) umístěny do tmavé místnosti, temperované v rozpětí 18 až 24 oC. Vlhkost inkubovaných půdních vzorků se udržovala pravidelnou zálivkou destilovanou vodou, a to u vzorků skupiny A a B o objemu 210 ml za týden a u vzorků skupiny C a D o objemu 105 ml za týden.
U čtyř ze sledovaných variant, a to u variant označených B0, B11, D0 a D8 byl navíc inkubační test doplněn o sledování kvality gravitační vody. Půdní vzorky byly instalovány do laboratorních nálevek o objemu 1 litru a jednou v týdnu zality destilovanou vodou (pH = 5,7) o objemu 210 ml. Před zálivkou byla nálevka utěsněna, testovaný vzorek byl po zálivce na dobu 24 hodin ponechán ve stavu přesycené půdní vlhkosti a poté byla přebytečná gravitační voda vypuštěna do sběrné nádoby. Do termínu příští zálivky pak půdní vzorky v nálevce (simulovaném lyzimetru) volně vysychaly. Záměrem v tomto případě bylo napodobení procesu perkolace půdního profilu srážkovou vodou a postižení trendů v kvalitě odebrané gravitační vody mezi variantami s vybranou dávkou meliorační horniny na neskarifikovaných pozemcích obou testovaných půdních typů a kontrolou.

ANALYTICKÉ METODY A ZPŮSOB VYHODNOCOVÁNÍ VÝSLEDKŮ TESTU

Po 100 dnech inkubace byl z každé nádoby odebrán homogenizovaný půdní vzorek a podroben agrochemickým rozborům. Základní rozbor vzorků zahrnoval následující analytická stanovení: výměnná půdní reakce (pHKCl), obsah organických látek (Cox, resp. výpočtem Hox), obsah celkového dusíku (Nt) mineralizací podle Kjeldahla, obsah rostlinám přístupného fosforu (metodou Egnera), draslíku a hořčíku (metodou Schachtschabela), charakteristiky sorpčního komplexu (hodnoty S, H, T, V) podle Kappena a obsah výměnných kationtů (K, Ca, Mg) metodou KVK. Analýzy provedla Zemědělská oblastní laboratoř v Rychnově nad Kněžnou (pronajímatel: Ing. Tomáš) standardními postupy agrochemického zkoušení půd, publikovanými JAVORSKÝM et al. (1983).
Gravitační voda ze simulovaných lyzimetrů byla v průběhu testu analyzována dvakrát: poprvé po 7 týdnech a podruhé po 14 týdnech inkubace půdních vzorků. Ve vzorcích vody se sledovala hodnota pH, její vodivost (konduktometricky), obsah rozpuštěných kationtů Ca, Mg (oba metodou AAS), Na, K (plamennou fotometrií) a NH4 (fotometricky na Nesslerovo činidlo), obsah rozpuštěných aniontů NO3, SO4 (oba isotachoforézou), NO2 a PO4 (fotometricky), obsah nespalitelných látek (odparek spálený při 550 oC) a obsah spalitelných látek (výpočtem). Při analýzách vzorků vod se postupovalo podle metodik, jednotně uplatňovaných u zemědělských oblastních laboratoří (viz JAVORSKÝ et al. 1983).
Vyhodnocení výsledků analýz inkubovaných půdních vzorků a gravitační (perkolační) vody spočívalo pouze ve vzájemném porovnání jednotlivých variant směsí půdy a meliorační horniny vůči kontrole. Způsob založení testu neumožňoval podrobné matematické a statistické testování rozdílů mezi sledovanými variantami. U vybraných analytických stanovení se metodou regresní a korelační analýzy hodnotila závislost pedochemických parametrů inkubovaných půdních vzorků na uplatněné dávce amfibolitových prachů.

VÝSLEDKY

Z porovnání výsledků pedochemických analýz sledovaných variant půdních vzorků na počátku (stav před inkubací)a po skončení testu vyplývá, že během inkubace se výchozí chemismus testovaných půdních vzorků poněkud změnil. U kontrolních vzorků analyzovaných po ukončení inkubace je patrný především pokles hodnoty pHKCl oproti výchozímu stavu. Snížení hydrolytické acidity (hodnota H) kontrolních vzorků poté znamená i snížení celkové sorpční kapacity (hodnota T) testovaných půd a s tím spojené zvýšení stupně nasycení sorpčního komplexu (hodnota V) během inkubace.
Účinnost amfibolitové horniny se v závislosti na zvoleném dávkování projevila 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 lze sledovat hlavně u horského humusového podzolu, a to především při stanovení rostlinám přístupného draslíku metodou Schachtschabela. Výsledky stanovení rostlinám přístupného fosforu v půdních vzorcích naproti tomu ukázaly, že se vzrůstající dávkou meliorační horniny obsah tohoto prvku v půdě mírně klesá.
V souvislosti s tím lze v komentáři k výsledkům sledování kvality perkolační vody u vybraných půdních vzorků zdůraznit, že u variant s meliorační horninou byl v porovnání s kontrolou zaznamenán nápadně nižší obsah právě fosforečnanů. Naopak obsah dusičnanů, dusitanů, kationtů vápníku a sodíku v perkolační vodě variant s amfibolitem byl v obou termínech odběrů vyšší než u kontroly.

DISKUSE

V diskusi k výsledkům provedeného testu je nutné se zmínit o několika dosud otevřených otázkách použití bazických mouček k zúrodňování lesních půd.
Na prvním místě jde o otázku vlivu bazických horninových materiálů na dynamiku přeměn organických látek a dusíkatých sloučenin v půdě. Domácí práce, zabývající se problematikou vápnění lesních půd v horských ekosystémech, upozorňují např. na riziko rychlé mineralizace organických látek a dusíku ve svrchních půdních horizontech na pozemcích povrchově vápněných dolomitickým vápencem (PODRÁZSKÝ - ŠACH 1992, ŠACH - PODRÁZSKÝ 1992). Výsledky našich pozorování nemohou z důvodu malého počtu analýz potvrdit průkazný úbytek zásob organických látek a zásob celkového dusíku u půd meliorovaných amfibolitovými odprašky, nicméně v případě horského humusového podzolu byl tento trend alespoň částečně naznačen. Zaznamenaný výrazně vyšší obsah dusičnanů v perkolační vodě u varianty B11 pak může hypotézu o mineralizaci surového humusu vlivem zintenzivnění biologické aktivity po zapravení bazické moučky do půdy jen podporovat.
Na druhé straně ovšem nelze opomenout závěry podrobných lyzimetrických pokusů, které popsal SAUTER (1991). Hodnotil v nich po dobu dvou let vliv různých forem hořečnatých hnojiv (silikátovou formu dodávaného hořčíku představovala čedičová moučka) na kvalitu průsakové vody u dvou typů lesních půd. Citovaný autor uvádí, že karbonátová i silikátová hořečnatá hnojiva byla v půdním profilu bezeztrát zadržena a že u žádné varianty nebyl při analýzách průsakové vody pozorován výrazný únik dusičnanů mimo ekosystém. Lze proto konstatovat, že naznačená problematika ještě vyžaduje hlubší studium.
S předpokládanou zvýšenou mikrobiologickou činností půdy po zapravení bazických horninových mouček zřejmě souvisí i v testu zaznamenaná imobilizace rostlinám přístupných forem fosforu. I tato otázka vyžaduje podrobnější výzkumné řešení a verifikaci vyslovených předpokladů.
Výše naznačená potenciální rizika (snížení přístupnosti fosforu pro rostliny a úbytek zásob celkového dusíku vlivem provedené meliorace půd) je proto nutné brát v úvahu při projektování melioračních opatření s bazickými moučkami na lokalitách s primárně nízkým obsahem fosforu v půdě a na stanovištích s limitní zásobou organických látek (humusu) a celkového dusíku v půdním profilu. Jedná se především o horské lokality ohrožené vnitropůdní erozí a o pozemky se skarifikovanými svrchními organickými půdními horizonty. V těchto případech je rozhodnutí o použití silikátových horninových mouček při přípravě stanoviště pro zalesnění nutně vázáno na předchozí podrobný meliorační průzkum a na volbu odpovídajících nápravných opatření (např. na doplnění zásob fosforu v půdě souběžným hnojením fosforečnými hnojivy či přímo na přimísení fosforečné suroviny do horninové moučky).
Otevřená zůstává i otázka dávkování bazických mouček v konkrétních stanovištních poměrech. Volba relativně vysokých dávek amfibolitové horniny pro laboratorní test vycházela ze starších doporučení (NĚMEC 1950, MATERNA 1963), která byla publikována v době, kdy se preferoval především hnojivý účinek bazických hornin a kdy smyslem jejich použití bylo kompenzovat nedostatek průmyslových hnojiv na trhu. S ohledem na vysoké náklady, spojené s dopravou a aplikacemi bazických mouček v lesních kulturách, bude proto nutné se zabývat i optimalizací dávkování bazických mouček v konkrétních poměrech. Z výsledků testu je totiž zřejmé, že žádoucí úpravu chemismu kyselých oligotrofních lesních půd lze dosáhnout i nižšími dávkami a že při užití nejvyšších dávek amfibolitových odprašků již k úměrnému zvýšení hodnot sledovaných ukazatelů půdní úrodnosti nedocházelo. Volba přiměřené dávky meliorační horniny může také minimalizovat riziko potenciálních nežádoucích vedlejších účinků bazických mouček na chemismus meliorovaných půd a na kvalitu spodních vod (SAUTER 1991).

ZÁVĚR

Jestliže hlavním záměrem lomařské společnosti bylo získat výchozí informace o vhodnosti použití amfibolitových odprašků z lomu v Markovicích k úpravě vlastností lesních půd, lze na podkladě výsledků inkubačního testu konstatovat, že u této metamorfované horniny byly potvrzeny předpokládané pozitivní účinky na fyzikálně-chemické vlastnosti kyselých oligotrofních lesních půd. Účinky amfibolitových prachů na chemismus podzolovaných lesních půd v základních rysech odpovídají účinkům karbonátových hornin (snížení půdní kyselosti, zvýšení obsahu Ca a Mg v půdě, úprava vlastností půdního sorpčního komplexu aj.).
Shodně se závěry posudku, který na podkladě chemických analýz horniny vypracovala PODLEŠÁKOVÁ (1991), lze interpretaci výsledků krátkodobého laboratorního testu uzavřít sdělením, že amfibolitová hornina těžená v Markovicích může být vhodnou primární surovinou pro vývoj a výrobu melioračních bazických mouček pro lesní hospodářství. Nutné je ale zdůraznit, že některé specifické otázky použití bazických mouček při zakládání lesních kultur ještě vyžadují hlubší rozpracování. Proto musí rozhodnutí o aplikacích bazických mouček na lesním půdním fondu předcházet podrobný meliorační průzkum zájmové lokality.

LITERATURA

BENEŠ, S.: Využití přirozených surovin v alternativním zemědělství. Altern. Zeměd., 1, 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.
DVORSKÁ, I.: Studium vlivů kamenných mouček na konzumní brambory v poloprovozních pokusech v letech 1991 a 1992, Seč. Altern. Zeměd., 2, 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.
JAVORSKÝ, P. et al.: Chemické rozbory v zemědělských laboratořích. 1. vyd. Praha, MZVž ČSR 1983. 287 s.
KALINA, M.: Horninové moučky - jasná odpověď výzkumu. Agrochémia (CS), 32, 1992, č. 4, s. 95 - 96.
LOKAJ, Z.: Quo vadis integrovaná zemědělská produkce? Agrochémia (CS), 32, 1992, č. 6, s. 132 - 133.
MATERNA, J.: Výživa a hnojení lesních porostů. 1. vyd. Praha, Stát. zeměd. nakl. 1963. 227 s.
NĚMEC, A.: Hnojení lesních kultur. Meliorace krnících kultur a porostů. 1. vyd. Praha, Brázda 1950. 437 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 (73), 1991, 14. 8., č. 30, s. 4.
PODRÁZSKÝ, V. - ŠACH, F.: Degradace lesních půd na extrémně kamenitých horských svazích. In: Studium horských lesních ekosystémů ... v České republice. Ed. K. Matějka. České Budějovice, Čes. akad. věd 1992, s. 69 - 75.
SAUTER, U.: Versuche zur Wirkung von sulfatisch, carbonatisch und silikatisch gebundenem Magnesium auf Ernährungszustand und Wachstum junger Fichten, chemischen Bodenzustand und Sickerwasserbefrachtung. Forstliche Forschungsberichte München Nr. 114/1991. München, Forstwissenschaftliche Fakultät der Universität München und Bayerische Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt 1991. 442 s.
SUŠKEVIČ, M.: Horniny ve výživě rostlin. Zeměd. Nov. Příl.: Zemědělec, 41 (73), 1991, 17. 7., č. 26, s. 6.
ŠACH, F. - PODRÁZSKÝ, V.: Ovlivňování úrodnosti lesních půd mechanizovaným úklidem klestu a vápněním v extrémních imisně ekologických poměrech. In: Les - drevo - ekológia. Sekcia 3. Progresívne trendy ťažbovo-dopravného obhospodarovania lesov. Zborník. Medzinárodná vedecká konferencia. Zvolen, Techn. univ. 1992, s. 178 - 185.
ŠTĚNIČKA, S.: Horniny - rozhodne seriózní výzkum. Zeměd. Nov. Příl.: Zemědělec, 41 (73), 1991, 6. 11., č. 42, s. 6.

Summary

The effect of amphibolite rock meal from the stone mine at Markovice village on selected physical and chemical properties of podsolic forest soils in the laboratory test.

The joint-stock company Krofian (Hradec Králové, the Czech Republic) exploits an amphibolite rock at Markovice village (near Čáslav town in the Central Bohemia). The dust of crushed rock is separated at technology process and it is distributed as a basic amelioration material for forest soils under commercial name KrosilTM. The aim of the work was to characterize the effect of the different doses of amphibolite rock dust on selected physical and chemical properties of poor podsolic forest soils after 100 days incubation of soil samples in the laboratory conditions. The rock dust typed Krosil-001 with 42 % rate of fractions under 0.05 mm was used in the test. The graded portions of the material Krosil represented 0, 2, 4, 8, 11, and 20 % from weight of the soil samples. The tested rock meal shows a wide range of positive ameliorative and fertilizing effects: reduction of soil acidity, import of mineral nutrients, especially Ca and Mg, increase of basic cations content, increase of adsorption exchange capacity and base saturation percentage, support of biological activity affecting humification and nitrification of the organic-matter, etc. The practical application of basic rock meals is possible in the form of soil surface application or mixing into the planting hole at the time of establishing of forest plantations. Effective use is supposed on the extreme forest localities, especially in the mountain regions, strictly according to local conditions.


* * *

Primární pramen (citace):

Štěnička, S., Nárovec, V.: Účinnost amfibolitové moučky z lomu v Markovicích na vybrané fyzikální a chemické vlastnosti podzolovaných lesních půd v laboratorním testu. Zprávy lesnického výzkumu, 39, 1994, č. 3, s. 13 - 16.