Biodynamické preparáty zlepšují půdní strukturu

Při výrobě vína hrají půda a klima klíčovou roli pro jeho terroir a významně ovlivňují kvalitu vína. Problémy se strukturou půdy mají negativní dopady na kvalitu hroznů a na výnosy dosahované ve vinohradnictví. Jedním z hlavních cílů ekologického zemědělství je zvýšit biologické interakce v půdě, a zlepšit tak její fyzikální, chemické a biologické vlastnosti.

Půda, a zvláště mikrobiální půdní společenstvo, byla identifikována jako důležitá součást terroiru a podstatně přispívá ke kvalitě vína a jeho jedinečnosti.

Deset procent celosvětových ploch vinic je v současnosti obhospodařováno biodynamicky. Jedním ze znaků biodynamických zemědělských systémů je používání speciálních preparátů jako přísady do kompostu a jako postřiku na polích. Dva nejdůležitější preparáty jsou roháček a křemenáček, které se aplikují na poli. Použitá množství jsou nízká, na jednu aplikaci se použije 100 g fermentovaného roháčku a 4 g mleté křemenné moučky na 1 ha. Preparáty se před aplikací míchají po dobu jedné hodiny ve vodě. Radha a Rao (2014) a Giannattasio et al. (2013) ve svých studiích zjistili podobné účinky na rostliny, jaké mají auxiny. Použití a účinnost těchto preparátů představují kontroverzní téma, jak diskutují Faust et al. (2017) a Juknevičienė et al. (2019).

V dlouhodobém pokusu v německém Geisenheimu se jako parametry zkoumaly růst, zdraví rostlin a výnos ve třech vinohradnických produkčních metodách: integrované, ekologické a biodynamické (Meissner et al. 2019). Biodynamický a ekologický postup se v této studii navzájem lišily jen použitím biodynamických preparátů. Pomocí obrazových metod (Bildschaffende Methoden) bylo možné rozlišit a klasifikovat vzorky hroznové šťávy ze tří produkčních metod: integrované, ekologické a biodynamické v průběhu pěti zkoumaných produkčních let (Fritz et al. 2017, 2021a). Kokornaczyk et al. (2014) dokázali rozlišit ekologická a biodynamická vína pomocí metody odpařování kapek. Podle Guzzona et al. (2016) mělo biodynamické pěstování vinné révy v letech s problematickými klimatickými podmínkami pozitivní vliv na vývoj mikrobioty v hroznech ve srovnání s konvenčními produkčními systémy. U Patrignaniho et al. (2017) se kvasinková mikrobiota mezi ekologicky a biodynamicky vyprodukovanými červenými víny Sangiovese nelišila. Bakteriální rozmanitost a složení půdy ve vinici byly u Burnse et al. (2016) u biodynamických a ekologických systémů rozdílné.

Ve studiích zabývajících se chemickými vlastnostmi vína zjistili Parpinello et al. (2015), Laghi et al. (2014) a Picone et al. (2016) rozdíly mezi vínem z ekologické a biodynamické produkce. Při senzorickém hodnocení vína konstatovali Ross et al. (2019) rovněž rozdíly mezi ekologickým a biodynamickým vínem, zatímco Meissner (2015) dokázal jen částečně najít rozdíly mezi víny z různých systémů a Parpinello et al. (2015) uvedli, že nebylo možné vína rozlišit.

Jelikož je provedení randomizovaného uspořádání na příkrých vinicích obtížnější než na rovných plochách (Reeve et al. 2005), používají se ve vinohradnictví často metody „on-farm“. V předkládané studii byla použita metoda „on-farm“ pro vinice na svažitých pozemcích, aby se zjistily efekty aplikace biodynamických preparátů roháčku a křemenáčku na půdní strukturu při ekologickém hospodaření. V této studii bylo provedeno vizuální hodnocení půdní struktury (VESS) za použití metody rýčové diagnózy.

Tab. 1: Informace k trojici ověřovaných stanovišť

V červenci 2016 byly odebrány půdní vzorky z parcel s ošetřením BD+ a BD− ve vzdálenosti 5,1 m mezi každou ošetřenou dvojicí. Místa odběru vzorků byla ve svahu vinic rovnoměrně rozložena. Na zjišťovaných pěti stanovištích bylo odebráno po šesti dvojicích vzorků (hloubka 0–10 cm). Více informací viz Fritz et al. 2021b.

V posledních dvou desetiletích byla odvedena důležitá práce při vývoji standardizovatelného vizuálního hodnocení půdní struktury pomocí rýčové diagnózy (Beste 2003; Ball et al. 2017). Jelikož je VESS kvalitativní či semikvantitativní metodou, jako doplňující byla hodnocena také stabilita půdních agregátů mokrým prosíváním a byl spočítán index stability pro střední váhový průměr podle Angerse et al. (2006). Kvůli vysoké skeletovitosti půd nebylo oproti původnímu plánu možné odebrat neporušené půdní vzorky ke změření vodní kapacity a hydraulické a vzdušné vodivosti půdy. Ve stejných půdních vzorcích, jež byly použity v předkládané studii, byla navíc zjišťována přítomnost mikrobiální biomasy a různé parametry mikrobiální aktivity podle Fritze (2020). Z výsledků bylo zřejmé, že biodynamické preparáty mají průkazné účinky na mikrobiální společenstvo půdy, jak je popsáno ve Fritz et al. (2021b).

Předkládané experimenty vycházely z hypotézy, že použití biodynamických preparátů křemenáčku a roháčku zlepšuje půdní strukturu ve vinicích a zvyšuje stabilitu půdních agregátů.

Zkoumaná stanoviště a odběr vzorků

Půdní vzorky byly odebrány v pěti vinicích na třech stanovištích v Burgundsku mezi regiony Mâcon (Saône-et-Loire) a Beaune (Côte d‘Or). Každá z pěti parcel byla rozdělena na dvě poloviny a jedna polovina každé parcely byla každoročně ošetřena biodynamickými preparáty roháček a křemenáček (BD+ = 500P a 501; BioDynamie Services sarl, Pierre et Vincent Masson, Francie), zatímco druhá polovina neobdržela v příslušném období žádné biodynamické preparáty (BD−).

Vinice A1 a A2 patří k vinohradu v obci Vinzelles. Vinice B se nachází poblíž regionu Bray. Vinice C1 a C2 leží u Bouzeronu na vápenci. Další informace k jednotlivým vinicím jsou uvedeny u Fritz et al. (2021b) a v tabulce 1. Na všech stanovištích se hospodařilo podle směrnic ekologického zemědělství.

V červenci 2016 byly odebrány půdní vzorky z parcel s ošetřením BD+ a BD−, ve vzdálenosti 5,1 m mezi každou ošetřenou dvojicí. Místa odběru vzorků byla ve svahu vinic rovnoměrně rozložena. Na zjišťovaných pěti stanovištích bylo odebráno po šesti dvojicích vzorků (hloubka 0–10 cm) (více informací viz Fritz et al. 2021b).

Tab. 2: Výsledky vizuálního hodnocení půdy

Aplikace biodynamických preparátů: s preparáty (BD+) a bez preparátů (BD−), kategorie: 1 (nejlepší) až 5 (nejhorší struktura), stanoviště: A1, A2, B, C2, popis parametrů viz Fritz et al. (2021b). Hvězdičky udávají průkazný rozdíl u varianty BD+ (*: P ˂ 0,05; **: P ˂ 0,01; ***: P ˂ 0,001).

Výsledky

Mokré prosívání ukázalo průkazně nižší stabilitu půdních agregátů na stanovištích A1, A2 a B v porovnání se stanovišti C1 a C2. Mezi variantami BD− a BD+ neprokázalo měření stability půdních agregátů žádný rozdíl.

Při vizuálním hodnocení půdní struktury se změna barvy mezi ornicí a podorničím nacházela u BD+ průkazně o 2,34 cm hlouběji než u BD−, vezmou-li se v úvahu hodnoty ze všech stanovišť (tabulka 2). Mezi BD− a BD+ nebyly zjištěny žádné signifikantní rozdíly v makropórech/biopórech, v pádové zkoušce u zeminy z horního horizontu ani v barvě podorničí. U pádové zkoušky (pád z výšky 1 m u rýčové zkoušky) z dolního horizontu a u barvy horní vrstvy půdy však byly hodnoty u BD+ na všech stanovištích nižší (nižší hodnota znamená lepší půdní strukturu) než u BD−, a v případě středních hodnot všech stanovišť pro tyto parametry byly rozdíly vysoce průkazné (tabulka 5 a obr. 1).

Na třech ze čtyř stanovišť bylo prokořenění u varianty BD+ lepší (nižší počet bodů) než u BD− (obr. 2). Při vyhodnocení všech stanovišť byl rozdíl mezi variantami BD+ a BD− průkazný.

Struktura povrchu, ornice a podorničí byla u BD+ na všech stanovištích lepší (nižší hodnoty) než u BD−. Při vyhodnocení čtyř stanovišť z hlediska těchto parametrů byly rozdíly průkazné až vysoce průkazné (obr. 2 až 5).

Diskuse – biodynamické preparáty

Aplikace biodynamických preparátů roháček (500P) a křemenáček (501) nevedla k průkazným rozdílům ve stabilitě půdních agregátů. Při vizuálním posouzení půdy však u 7 z 10 parametrů došlo k průkazným zlepšením půdní struktury v důsledku použití biodynamických preparátů (BD+) ve srovnání s variantou bez preparátů (BD−). Při statistickém vyhodnocení byly rozdíly mezi BD+ a BD− nejvýraznější u barvy horního horizontu půdy a u struktury ornice a podorničí (tabulka 2, obr. 4 a 5).

Výsledky pádové zkoušky pro ornici a podorničí vykazovaly podobné trendy jako výsledky pro strukturu ornice a podorničí získané ve výzkumu (tabulka 2, obr. 3 a 4). Guimarães et al. (2011) srovnávali normální hodnocení půdní struktury s hodnocením po rozlomení půdní hroudy při pádové zkoušce a uvedli, že normální hodnocení půdní struktury nebo hodnocení půdy podle pádu přineslo rovněž stejný výsledek. Ve zde představované studii vedlo normální hodnocení půdní struktury ke statisticky jasnějšímu rozlišení mezi variantou BD+ a BD−.

Za použití týchž půdních vzorků jako v předkládané studii byly zkoumány i jiné parametry. O výsledcích informovali Fritz et al. (2020). Tyto výsledky ukázaly, že pro parametry sypná hustota, uhličitan, podíl organického uhlíku v půdě (SOC), celkový N, poměr C/N v půdě, mikrobiální uhlík (MBC), mikrobiální dusík (MBN), ergosterol a CO2 C (bazální respirační koeficient) nebyly zjištěny průkazné rozdíly mezi BD− a BD+. Zjištěny ovšem byly průkazné rozdíly mezi variantami BD+ a BD− u pH půdy, poměru mikrobiálního uhlíku k mikrobiálnímu dusíku (MB-C/N), poměru mikrobiálního uhlíku k organickému uhlíku v půdě (MBC/SOC) a u 16 z 18 substrátů při zkoumání „Multi Substrat induced Respiration“ (půdě je nabídnuto 18 různých substrátů a měří se příslušné dýchání CO2). Tyto parametry jsou indikátory citlivých a proměnlivých mikrobiologických půdních procesů. Na základě výsledků, kterých docílili Fritz et al. (2020), byla vytvořena hypotéza, že použití biodynamických preparátů má průkazné účinky na mikrobiální společenstvo půdy.

Dlouhodobý pokus v Darmstadtu ukázal, že biodynamické hospodaření oproti ekologickému (jediný rozdíl spočíval v použití biodynamických preparátů) vedlo k efektivnějšímu využití organického uhlíku v půdě prostřednictvím mikroorganismů (Sradnick et al. 2013).

V dlouhodobém pokusu DOK ve Švýcarsku vedl biodynamický systém obhospodařování (v porovnání s nebiodynamickým systémem, šlo tedy o srovnání systémů, v němž rozdíly mezi nimi nespočívaly jen v použití biodynamických preparátů) k lepšímu využití uhlíku mikrobiální biomasou, k vyšší biologické aktivitě, vyšším hodnotám stabilní organické hmoty a k vyšším hodnotám organického uhlíku v půdě a mikrobiálního uhlíku (Mäder et al. 2002; Fließbach et al. 2007; Birkhofer et al. 2008). V tomtéž pokusu DOK ve Švýcarsku se také ukázalo, že biodynamický systém má vliv na mikrobiální společenstvo v půdě (Hartmann et al. 2015). O vyšší biologické aktivitě v půdě jako reakci na aplikaci roháčku a křemenáčku referují také Juknevičienė et al. (2019) a Vaitkevičienė et al. (2019) v tříletých pokusech s tykvemi a bramborami. Burns et al. (2016) kromě toho uvádějí, že bakteriální diverzita a složení bakteriálního společenstva v půdě vinic při srovnání biodynamického a ekologického systému byly rozdílné (šlo rovněž o pokus srovnávající systémy).

Výzkumy ukázaly, že aplikace biodynamických preparátů měla vyrovnávající účinek za nepříznivých růstových podmínek (Raupp a König 1996), ovlivnila aktivitu mikroorganismů v půdě (Fritz et al. 2020), měla vliv na výnos (Spiess 1978; Vaitkevičienė et al. 2019; Juknevičienė et al. 2019), na obsah sekundárních rostlinných látek (Juknevičienė et al. 2021) a na klíčení osiva v následující generaci (Fritz a Köpke 2005). Tyto účinky jsou známkou lepší autoregulace rostlin ve formě zvýšené resilience (Schneider a Ullrich 1994; Döring et al. 2015b).

Hypotéza ke způsobu účinkování biodynamických preparátů

Aplikovaná množství biodynamických preparátů jsou velmi nízká (100 g fermentovaného kravince/ha a 4 g křemenné moučky/ha na jednu aplikaci roháčku, resp. křemenáčku). Působení formou živiny proto může být jako příčina účinku na půdní strukturu pozorovaného v této studii vyloučeno. Pro vysvětlení účinku biodynamických preparátů existují různé modely. Jeden z nich říká, že preparáty ovlivňují mikrobiální společenstva v půdě a mají regulační účinek. Bakterie například dokážou rozpoznat extrémně nízké koncentrace signálních molekul sacharidů a peptidů a reagovat na ně. Tyto látky mohou vznikat při mikrobiálně zprostředkovaném pomalém zrání za nedostatku kyslíku během výroby preparátů (Spaccini et al. 2012). To by mohlo mít za následek zvýšenou mikrobiální aktivitu v rhizosféře (Reeve et al. 2010; Giannattasio et al. 2013) nebo stimulaci přirozené obranyschopnosti (Schneider a Ullrich 1994; Botelho et al. 2015).

Ortiz-Álvarez et al. (2020) konstatují, že systémy houbových vláken v půdě v biodynamicky obhospodařovaných vinicích těsněji spolupracovaly (clustering), tvořily ve spolupráci méně autonomních skupin (modularity) a měly menší podíl vzájemně negativních interakcí (coexklusion) ve srovnání s půdami ekologických a konvenčních vinic. Tyto znaky biodynamických půd byly hodnoceny jako příznivé pro vysoký supresivní účinek půdy proti původcům chorob a pro vysoký resilienční potenciál půdy. Ortiz-Álvarez et al. (2020) to shrnují následovně: „Jestliže z toho vycházíme, můžeme stanovit hypotézu, že houbová společenstva, která vytvářejí kolaborativní propojení a která lze nalézt v biodynamicky obhospodařovaných půdách, jsou odolnější vůči podmínkám prostředí neustále se měnícím v důsledku klimatické změny a užívání půdy.“

Další model vysvětlující účinky biodynamických preparátů se soustředí na jejich hormonální účinky. Kupříkladu v roháčku byly prokázány bakteriální kmeny produkující kyselinu indoloctovou (Radha a Rao 2014) a bylo rovněž uvedeno, že tento preparát obsahuje neodbourané zbytky ligninu, které vykazují podobnou aktivitu jako kyselina indoloctová (Spaccini et al. 2012). Giannattasio et al. (2013) zjistili silné, auxinům podobné účinky v roháčku a Fritz (2000) referoval o účincích křemenáčku podobajících se účinkům kyseliny giberelové. Průkazné rozdíly mezi variantami BD+ a BD− u výsledků metody „Multi Substrat induced Respiration“ (viz výše; Fritz et al. 2020) podporují hypotézu, že v účincích roháčku a křemenáčku hraje roli mikrobiální společenstvo. Změny v aktivitě mikrobiálního společenstva mohou být příčinou změn půdní struktury u varianty BD+ v porovnání s variantou BD−.

Jürgen Fritz*, Finja Lauer*, Anette Wilkening*, Pierre Masson**

* Univerzita Kassel, katedra ekologického zemědělství

**BioDynamie Services, Les Crêts, Chateau, France

Článek vyšel v časopisu Lebendige Erde 5/2022