Biologická aktivita půd monitorovaných pro precizní hospodaření

Biological Activity of Soils Tested in Precision Farming

Voříšek Karel, Popelářová Eva, Růžek Lubomír, Šíša Rastislav, Strnadová Svatoslava, Barabasz Wieslaw

Abstract

Several soil samples were taken from the field (Klučov, Czech Republic) monitored for precision farming. Thirteen different tests (C-microbial biomass and extractable carbon determination, 6 tests of respiration activity, 2 tests of ammonification, 2 tests of nitrification, catalase activity) were used for the microbiological activity determination in soil coming from rich, medium and poor localities. According our preliminary results there are no important differences in biological activity among these localities.

Hlavní funkce půd souvisí s jejich živou, zejména mikrobní složkou. Aktivní povrch prokaryotních i eukaryotních buněk půdních mikroorganismů je nezastupitelný v transformaci organických i mnohých minerálních látek. Tesařová (1992) řadí k hlavním funkcím živé mikrobní složky půd rozklad širokého spektra organických látek, syntézu humusu, tvorbu půdní struktury, zpřístupnění živin rostlinám, detoxikaci cizorodých látek a produkci biologicky aktivních látek. Společenstvo půdních mikroorganismů pak charakterizuje jako nejreaktivnější složku biotické části ekosystému reagující na mnohé faktory vnějšího prostředí. Na druhé straně je však nutné připomenout, že díky širokému spektru mikroorganismů přítomných v půdě je schopna kompenzovat řadu vlivů vnějšího prostředí a přispívat tak k homeostázi půdního prostředí.

Materiál a metody

Odběr půdních vzorků: Vzorky byly odebrány na lokalitě Klučov, od r. 1999 monitorované pro podmínky precizního hospodaření, ve třech termínech (jaro, léto a podzim 2000) sondýrkou Ejkelkamp, vždy minimálně 8 vpichů. Ze směsného vzorku za každou parcelku byla připravena jemnozem (< 2mm), která byla do rozboru skladována při cca 6°C. Vzhledem k tomu, že třetí odběr se uskutečnil až v říjnu, toto předběžné sdělení vyhodnocuje pouze dva odběrové termíny.

Odběrové lokality: Byly vybrány kontrastní lokality podle doporučení řešitele záměru: s nízkou zásobou živin (87, 89, 91), střední zásobou (116, 118, 120) a vysokou zásobou (283, 285, 287).

Uhlík biomasy půdních mikroorganismů a extracelulární organický uhlík: Uhlík biomasy půdních mikroorganismů (CMB) je stanoven rehydratační extrakční metodou (Blagodatskij et al., 1987). Organický uhlík mikrobního původu CTT= (CE + CEX) je extrahován z ovlhčených a předinkubovaných půdních vzorků 0,5 mol.l-1 K2SO4 po jejich tepelné sterilaci v suchém proudícím vzduchu (65°C; 24 h). Nevratné poškození plazmové membrány buněk umožňuje vyextrahovat 25 % jejich intracelulárního organického uhlíku (CE). Extracelulární organický uhlík (CEX) je extrahován z kontrolních vzorků bez tepelné úpravy (Růžek, 1992; 1994; 1995). Uhlík biomasy půdních mikroorganismů (CMB) je poté vypočten ze vztahu: CMB = (CTT - CEX) / kc, kde kc = 0,25 (Blagodatskij et al., 1987). Vlastní stanovení C je fotometrické při 590 nm.

Respirometrický test (Novák, Apfeltaler, 1964): Test slouží k posouzení mineralizace organických uhlíkatých látek z půdní zásoby či po jejich doplnění, jednak při krátkodobé kultivaci (20 hodin), jednak při dlouhodobé (minimálně 3 týdny).

a. respirace bazální - mineralizace z půdní zásoby po úpravě vlhkosti

b. respirace potenciální s přídavkem N (síran amonný)

c. respirace potenciální s přídavkem glukosy

d. respirace potenciální NG - přídavek N (síran amonný) a glukosy

e. respirace dlouhodobá bazální

f. respirace dlouhodobá s přídavkem suché vojtěškové moučky (0,2g/50g půdy)

Amonizační test (amonifikace): Test stanovuje schopnost půdní mikroflóry přeměňovat organické dusíkaté látky na amoniak.

a. amonifikace aktuální stanovuje vstupní obsah amonných iontů

b. amonifikace potenciální stanovuje potenciální schopnost amonifikovat doplněné organické látky (1g peptonu/50g půdy).

Nitrifikační test (nitrifikace): Test stanovuje schopnost půdních mikroorganismů oxidovat amonný dusík na dusičnanový.

a. nitrifikace aktuální stanovuje momentální obsah dusičnanů ve vzorku půdy

b. nitrifikace potenciální stanovuje schopnost nitrifikace po doplnění amonného iontu

Aktivita katalasy(Ambrož, 1956): Stanovení schopnosti půdní mikroflóry rozkládat peroxid vodíku (manganometrická metoda).

Dále bylo stanoveno pH (ve vodním výluhu) a sušina.

Výsledky a diskuse

Práce shromažďuje předběžné výsledky ze dvou odběrů v roce 2000, proto ve většině případů nebyly výsledky statisticky vyhodnoceny.

pH (tabulka I) Podle hodnot pH (vodní výluh) se jednalo spíše o alkalickou půdu bez pozorovatelných tendencí mezi vzorky.

Uhlík biomasy půdních mikroorganismů a extracelulární organický uhlík: Půdní vzorky byly oživeny v pásmu 364,20 - 484,85 µg C-biomasy půdních mikroorganismů . g-1 sušiny vzorku (CMB,Blagodatskijet al., 1987). Uvedené rozmezí odpovídá oživení orniční vrstvy hnědozemí v našich pedoklimatických podmínkách. Pro 240 půdních vzorků, odebraných v letech 1991-1998 na uvedeném půdním typu, činí 385,90 ± 81,39 µg C-biomasy (Růžek, 1999). Zjištěné minimum náleží parcele č. 120(střední úroveň), zjištěné maximum parcele č. 287(vysoká úroveň sledovaných agrochemických parametrů). Statisticky významný rozdíl (P > 95 %) v oživení profilu 0-20 cm půdními mikroorganismy mezi hodnocenými parcelami nebyl zjištěn.

Hromadění extrahovatelného extracelulárního uhlíku (µg CEX, Badaluccoet al., 1992) vztažené k 1mg biomasy půdních mikroorganismů (EX-MB) signalizuje neschopnost půdních mikrobních společenstev troficky využít vlastní extracelulární metabolity. Důvodem je stres různého původu, který indukuje zvýšený podíl odumírajících a odumřelých mikrobních buněk. Tento měřitelný výstup se na sledovaných parcelách pohyboval v pásmu 40,06 - 70,70 µg CEX . mg-1CMB. Příznivé hodnoty, nižší než 90 µg CEX . mg-1CMB, jsou tak na všech devíti sledovaných parcelách. Uvedené rozmezí odpovídá nejkvalitnějším hnědozemím. Pro 240 půdních vzorků, odebraných v letech 1991-1998 na uvedeném půdním typu, činí 88,46 ± 37,19µg CEX . mg-1CMB (Růžek, 1999).

V kombinaci obou výše popsaných výstupů, zahrnujících jak samotné oživení půdy mikroorganismy, tak jejich schopnost využívat vlastní extracelulární metabolity lze sestavit toto pořadí sledovaných parcel od nejlepší k nejhorší: 287, 89, 116,118, 120, 283,91, 285,87.

Respirometrický test (tabulka II, graf 1): Bazální respirace půdy z podprůměrných parcelek (0,23) byla velmi nízká (cca o 1/3) nejen v rámci dané lokality, ale i v porovnání s dříve hodnocenými hnědozeměmi (průměr 0,54, Růžek 1999). Přesto byla půdní mikroflóra velmi aktivní, protože odpovídajícím způsobem zareagovala na doplnění snadno dostupného zdroje - glukosy. Došlo totiž k cca 10ti násobnému zvýšení produkce oxidu uhličitého na hodnotu 2,80 i když i tato hodnota je nižší než dlouhodobý průměr hnědozemí (4,11). Obecně je možno konstatovat nižší mineralizační aktivitu u všech sledovaných parcelek, pouze varianta NG u nadprůměrných parcelek dosahovala běžné výše.

Dlouhodobý respirační test potvrdil velmi dobrou reaktivitu mikroflóry na hodnocených parcelkách - zvýšení mineralizační aktivity u variant s přídavkem vojtěškové moučky. Z průběhu denních produkcí oxidu uhličitého i z kumulativního vyjádření nevyplývají významnější rozdíly mezi jednotlivými lokalitami.

Amonizační test (amonifikace) (tabulka III): Tento test signalizuje určitou zvýšenou aktivitu na nadprůměrných parcelkách s tím, že i zde není dosahováno běžných hodnot (amonifikace Klučov 98-154, dlouhodobý průměr185).

Nitrifikační test (nitrifikace) (tabulka IV): Podprůměrné parcely byly charakterizovány vysokým aktuálním obsahem nitrátů. Potenciální nitrifikace byla na všech lokalitách neobvykle vysoká (26-35) i v porovnání s dlouhodobými průměrnými hodnotami hnědozemí (6,7).

Aktivita katalasy (tabulka I): Aktivita této oxidoreduktasy byla překvapivě nízká na průměrných a bohatších parcelkách, výrazně vyšší (při vyšším počtu opakování na hranici statistické významnosti) byla na horších parcelkách.

Souhrn

Z pozemku na lokalitě Klučov monitorovaného pro účely precizního zemědělství byly odebrány vzorky půdy z průměrných, bohatých i chudých parcelek. Pro stanovení biologické aktivity půdních mikroorganismů bylo použito celkem 13 testů dlouhodobě ověřených na katedře mikrobiologie a biotechnologie AF ČZU v Praze. Z předběžných analýz nevyplynul významnější rozdíl mezi jednotlivými parcelkami ani s ohledem na jejich kvalitu.

Použitá literatura a podrobnější popis metod je k dispozici u autorů.

1.