Živá a mrtvá půda

Živá a mrtvá půda

Vzpomínáte si z dětských let na pohádku o Zlatovlásce? Jiřík tam dostal dvě karafy vody, s nimiž mohl dělat zázraky. Vodu živou a mrtvou. Co pokropil mrtvou vodou, to zemřelo. Co pokropil živou vodou, to ožilo. 

Když s nadhledem přemýšlím o dnešním zemědělství a jeho vlivu na půdu, vybavil se mi právě tento obraz. Doslova. Živá a mrtvá půda. Zemědělci mají dnes v rukou tak silné nástroje a znalosti, či naopak tak velkou míru neznalosti, že důsledkem jejich hospodaření je nejen každoroční výnos té které pěstované plodiny, ale po několika desítkách let je důsledkem jejich hospodaření buď živá, nebo naopak mrtvá půda. A to prosím není nadsázka. Především v polní produkci se dnes setkáváme na půdách obhospodařovaných konvenčně v podstatě téměř průmyslovými technologiemi se situací, kdy stačí, aby pár týdnů nezapršelo a z výnosu 11 tun zrna kukuřice/ha se dostáváme k výnosu 1,5 tuny. Utužená, fyzikálně, chemicky i biologicky zdevastovaná půda zbavená až 90 % živých organismů není schopna v několikatýdenním přísušku poskytovat rostlinám podmínky k životu.

Půda vinic nechráněná na svažitých pozemcích bylinnou vegetací je extrémně náchylná k poškození vodní erozí.
Jsou zdokumentovány případy, kdy vodní eroze ročně odnese z jednoho hektaru řádově několik set až tisíc tun půdy.

Ve vinohradnictví obecně není tento problém dotažen do extrému, do kterého se dostala konvenční polní produkce, přesto ale při srovnání jak kvality a výnosu hroznů, tak při srovnání výsledků zhruba deseti až patnácti let paralelního ekologického a konvenčního vinohradnictví ukazují významné rozdíly jak v kvalitě půdy, tak v komfortu, který půdy poskytuje rostlinám révy vinné.

Pojďme se na některé z těchto rozdílů, a na jejich důsledky podívat.

I v současnosti v části vinařské veřejnosti přežívá dříve všeobecně rozšířená představa, že dobře ošetřovaný vinohrad měl být „čistý“. To znamená všechna meziřadí měla být kultivovaná do podoby černého úhoru a příkmenný pás by měl být, pokud možno bez jediného plevele. Takto měl být, pokud možno, ošetřován vinohrad po celou dobu vegetace. Tato představa, toto paradigma, vycházelo ze staleté praxe. Pokud byl na venkově všude rozšířen chov hospodářských zvířat, a i ve vinohradnických oblastech byl dostatek kvalitního hnoje, vinohrady se víceméně pravidelně po několika letech hnojily hnojem. Tak bylo možné udržet dostatečně vysoký obsah humusu v půdě i na černém úhoru. Půda byla obohacována živinami, mikroorganismy a humusem z rozkládající se organické hmoty a pravidelná kultivace přinášející provzdušnění půdy znamenala aktivaci půdních mikroorganismů, což v podstatě znamenalo mineralizaci organické hmoty, tedy zpřístupňování živin v hnoji a půdě vázaných. Částečně se takto také šetřila půdní vláha. Výrazným problémem sice bylo občasné zaplavení vinařských obcí bahnem, které z vinic brala voda z přívalových dešťů. Ale to bylo vnímáno jako jakási automaticky trpěná daň. Vinice se obhospodařovaly ručně či koňskými potahy, takže při dostatku organické hmoty v půdě ani nedocházelo k utužování půdy. Pokud byl v půdě dostatek organické hmoty, tento způsob hospodaření více méně fungoval. 

Problémy se začaly objevovat s nástupem průmyslových hnojiv, herbicidů a pesticidů obecně, s nástupem traktorů a další zemědělské mechanizace a omezováním chovů dobytka. Bez dotace organické hmoty hnojem při udržovaném černém úhoru v meziřadí vinic z jednoho hektarů půdy ročně půdní mikroorganismy mineralizovaly zhruba 1 200 kg humusu ročně. Pokud tento stav trval desítky let, muselo samozřejmě dojít ke snižování obsahu organické hmoty v půdě. Jestliže původní obsah humusu na spraších jižní Moravy byl historicky vyšší jak tři procenta, pak při rozsáhlém průzkumu půd v rámci projektu PHARE v letech 2000 a 2001 byl zjištěn ve zhruba 600 vinicích průměrný obsah humusu na úrovni 0,8 %. To je hranice, kde již pedologové očekávají kolaps půdní úrodnosti. Navíc byla nejúrodnější vrstva ornice vystavená na svazích vinic dlouhodobě vodní erozi. Část ornice tak byla oderodována. Výsledkem byla nejen podstatná ztráta humusu, ale i ztráta i několika desítek centimetrů, to znamená stovek tun nejúrodnější půdy. V kombinaci s používáním traktorů a jiné těžké mechanizace projíždějící v meziřadích vinic stále stejnými stopami a častým používáním pesticidů byly v 70 letech 20. století popsány nevysvětlitelné fyziologické poruchy révy vinné projevující se žloutnutím listů révy a sníženou odolností révy k houbovým chorobám. S masivními aplikacemi relativně levných minerálních hnojiv začalo docházet k procesu „zvrhávání“ jílových minerálů. Přebytek aplikovaných iontů draslíku vytěsňoval z mezer krystalické mřížky jílových minerálů dvojmocné ionty vápníku a hořčíku. Tyto, relativně pohyblivé ionty pak byly následně vyplavovaly do podloží Jednomocné menší ionty draslíku pak zůstávaly uzavřeny v krystalické mřížce jílových minerálů, která se uzavírala. Tomuto procesu říkáme illimerizace, nebo také zvrhávání jílových minerálů. Ve výsledku znamená v kombinaci s podstatnou ztrátou organické hmoty v půdě snížení sorpční kapacity půdy a z ní plynoucí disharmonii v příjmu živin révou. Ruku v ruce se ztrátou organické hmoty a narůstajícím množstvím reziduí pesticidů v půdách také ubýval půdní edafon.

Jedním slovem, půdy se stávaly polomrtvými. Díky tomu narůstaly problémy s kalamitními výskyty chorob a škůdců, jako bylo padlí, plíseň révy, plíseň šedá a další choroby a také se začínaly objevovat problémy s dříve bezvýznamnými škůdci, jako byly svilušky, kadeřavost, třásněnky a další. Rovněž přítomnost virů se v takto oslabených rostlinách začala projevovat škodlivěji. Řada chorob a škůdců navíc pod masivním tlakem stále častěji aplikovaných pesticidů získávala vůči pesticidům odolnost. Vinohradnictví se tak začalo dostávat do jakéhosi začarovaného kruhu, jehož výsledkem byly neustále narůstající problémy, snižování kvality pěstovaných hroznů a tím i z těchto hroznů vyráběných vín. To vše se projevilo i ve zvyšování nákladů na produkci hroznů a snižováním rentability. Tento stav vrcholil v osmdesátých a devadesátých letech dvacátého století.  Cestou z tohoto začarovaného kruhu se ukázalo být zavádění systému Ekologického vinohradnictví. Náhrada chemických pesticidů prostředky biologické a ekologické ochrany v kombinaci s ozeleněním meziřadí vinic.

Funkce a význam bylinné vegetace 

V principu jde o náhradu monokultury jedné rostliny, tedy révy vinné či některého druhu ovocné dřeviny (se všemi negativními důsledky monokultury) podstatně stabilnějším a komplexnějším společenstvem desítek druhů rostlin a na ně navázaných tisíců druhů půdních mikroorganismů, roztočů, hmyzu, ale nakonec i obratlovců žijících ve vzájemném souladu. 

Výživa edafonu 

Základním efektem bylinné vegetace je „pumpování“ sluneční energie přeměněné do podoby cukrů, bílkovin a dalších organických látek do půdy.

Pro pochopení tohoto efektu je dobré si uvědomit, o jak velké množství energie se vlastně jedná. Vyjděme ze srovnání s výkonem fotovoltaických elektráren. Dnešní moderní fotovoltaické panely přeměňují sluneční energii na elektrickou energii s účinností blížící se 20 %. To znamená, že při plném výkonu má panel o velikosti 1,65 m2 výkon až 350 W/hod. Efekt fotosyntetické reakce v bylinné vegetaci přeměňuje sluneční energii s účinností zhruba 30 %. Kdybychom uvažovali výkon fotovoltaických panelů jen 300 W/hod a účinnost přeměny sluneční energie v chemickou energii rostlinami 30 %, pak při průměrné délce dne za vegetace (od 1.3. do 31.10) 14 hodin na den zjistíme, že za vegetaci dojde na jednom hektaru za den k poutání zhruba 2.700 kW/hod. x 14 hodin denně to je asi 38 MW/hod. Za 245 dnů od 1. 3. do 31. 10. se to rovná zhruba 9.000 MW hod. Protože bylinnou vegetací je kryto jen asi 40 nebo 80 % vinice (zbylých 20 % je plocha příkmenných pásů), přemění reálně byliny na jednom hektaru vinice energii asi 3600 či 7 200 MW hodin. Část této energie (15–60 %) přeměněné v kořenové exudáty je rostlinou využita k výživě mikrobů (hlavně bakterií a hub) na povrchu a v těsné blízkosti kořenů a v první polovině života rostlin je jen menší část využita k tvorbě vlastní rostlinné podzemní a nadzemní biomasy. (Jen pro představu, pokud bychom obdobné množství energie měli nakoupit v podobě dodané elektrické energi, pak by to představovalo (při ceně 4,6 Kč/kWh) zhruba 16 500 respektive 33 000 Kč za vegetaci. Tato energie buď, v případě ozeleněného meziřadí vinice, „živí“ veškeré půdní organismy a tím i zpřístupňuje živiny révě, nebo bez efektu jen ohřívá povrch půdy.

Houby a bakterie vytváří na svých površích slizové látky, které jsou důležité pro tvorbu půdní drobtovité struktury. Což mimo jiné znamená také tvorbu vhodného poměru mikro a makropórů, který je důležitý pro správný poměr mezi půdní vodou a vzduchem. Tento efekt půdního edafonu, živých i rozkládaných mrtvých podzemních částí rostlin má také, mimo jiné, zásadní vliv na rozrušení utuženého podorničí. Přesnější výraz než utužení, evokující vznik mechanickým tlakem strojů (což není hlavní příčinou tohoto jevu), je zatmelení půdy. K tomuto jevu totiž dochází i pod rostlinami révy, kudy po dobu existence vinice traktor nikdy jet nemohl. Během opakovaných měření utužení půdy ve vinicích jsme zjistili, že díky pěstování bylinné vegetace v meziřadí vinic došlo během osmi let eliminaci utuženého podorničí, aniž by bylo nutné tuto vrstvu mechanicky narušovat speciálními stroji 

Efekt ozelenění vinic a sadů má zásadní význam i z hlediska bilance humusu. Pro podmínky vinic Jižní Moravy propočítali naši rakouští kolegové (E. Erhart, W. Hartl) při celoplošném černém úhoru ztrátu humusu na jednom hektaru zhruba 1 200 kg/rok. Při ozelenění každého druhého meziřadí byla výsledná bilance zhruba mínus 250 kg humusu.ha/rok. Až teprve při ozelenění všech meziřadí (polovina druhově bohatým bylinným porostem, polovina rostlinami zeleného hnojení) se dostává bilance humusu do pozitivních čísel. Při tomto stavu ozelenění dochází v podmínkách jižní Moravy k přírůstku množství humusu o zhruba 260 kg na ha a rok.

Omezení vodní eroze

Významným efektem bylinné vegetace v meziřadí je omezení vodní eroze půdy. Pokusy ve vinicích v jižních Tyrolích bylo prokázáno snížení vodní eroze v ozeleněných vinicích o více než 90 %. V podstatě na půdě kryté bylinným porostem nedochází k povrchovému ronu. Organicky bohatá půda krytá bylinnou vegetací hostí také podstatně více žížal, z nichž některé druhy vytvářejí chodbičky vedoucí z povrchu půdy kolmo dolů do hloubky několika desítek centimetrů. Tyto chodbičky pak v přívalových deštích mají roli jakési drenáže napomáhající při zasakování vody.

Chemismus půdy

Intenzivně metabolizující to znamená rostlinami dobře „živený“ půdní edafon má výrazný pozitivní vliv také na rychlost rozkladu toxických zbytků organických pesticidů v půdě. Tento rozklad trvá u řady přípravků až několik desítek let. Například u DDT se uvádí jako doba rozpadu poloviny přípravku v půdě 30 let. Mikrobiální rozklad může být významný i ve vinicích, kde byly historicky používány například triazinové herbicidy. Ty musí být v půdě také odbourány mikroorganismy.

Významný pozitivní efekt má také poutání těžkých kovů (měď z fungicidů, kadmium z hnojiv) z půdy do biomasy bylinné vegetace. Půdní bakterie také napomáhají zpětně z jílových minerálů uvolňovat do krystalické mřížky vázaný draslík a zpřístupňují také půdní fosfor vázaný v rostlinám nepřístupných vazbách. S ohledem na negativní vliv zvyšující se koncentrace uhlíku v podobě CO2 v atmosféře také není bez významu zpětné zabudovávání uhlíku (sekvestrace) do půdy. Dnes se odhaduje množství uhlíku vázaného v CO2 v atmosféře na 790 Gigatun, ve vegetaci na 800 Gigatun a v půdách na 2 400 Gigatun. To znamená, že v půdě je vázáno víc uhlíku, než je jeho celkové množství v atmosféře a ve vegetaci. Již dnes se na úrovni EU uvažuje o tom, že by zemědělci měli být za provozování technologií odčerpávajících CO2 z atmosféry a ukládajících jej do půdy odměňováni. (Na rozdíl od výrobců automobilů, kteří jsou za překračování limitů emisí CO2 ze spalovacích motorů pokutováni.) Když uvažujeme o vlivu ozelenění vinic na klima, není bez zajímavosti, že kolegové v Německu na Univerzitě v Geisenheimu zjistili významný pozitivní efekt bylinné vegetace na mikroklima vinice. Při snížení teploty na povrchu listů révy a současném mírném zvýšení relativní vzdušné vlhkosti docházelo u některých citlivějších odrůd k plnému fotosyntetickému výkonu i v poledních hodinách horkých letních dnů, kdy réva pěstovaná na černém úhoru uzavírala průduchy a omezovala v poledních hodinách fotosyntézu.

Dr. Ing. Milan Hluchý, Biocont Laboratory