MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

DIPLOMOVÁ PRÁCE

BRNO 2013

JAKUB VESELSKÝ

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Provedení a vyhodnocení balicích zkoušek substrátu "Zelený drak" Diplomová práce

Vedoucí práce:

Vypracoval:

Ing. Bohdan Stejskal, Ph.D.

Bc. Jakub Veselský

Brno 2013

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Provedení a vyhodnocení balicích zkoušek substrátu "Zelený drak" vypracova samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne ………………………………………. podpis diplomanta ……………………….

ABSTRAKT Diplomová práce je věnována problematice měření a praktického využití vybraných kvalitativních znaků kompostů. V textu jsou uvedeny výsledky balících a skladovacích zkoušek prováděných na základě domluvy se soukromým výrobcem. Zkoušky byly pro výrobce provedeny za účelem rozšíření registrace výrobku "Zelený drak". Zkoušky byly prováděny u vzorků balených kompostů měsíčně po celkovou dobu trvání jednoho roku. Mezi sledované kvalitativní znaky patřily hodnoty pH, EC, TDS, momentální vlhkosti a spalitelných látek. Dále byl také sledován případný výskyt plísní a jiných organismů.

Klíčová slova Zkoušky, skladování, měření, substrát, kompost, pH, EC, TDS, momentální vlhkost, spalitelné látky.

ABSTRACT This master's thesis is focused on problematics of measurement and practical use of chosen qualitative compost characteristics. The text presents data of wrapping and storing tests. These tests were made with substrate producer adjustment. The compost "Zelený drak" was also tested due to registration extension. Samples been taken from composts wrapped in the bags. Tests were made monthly whereas total duration of these tests took one year. The pH, electroconductivity, total disolved solids (salts), prompt moisture and ash were arranged. The existence of mold or any other form of organism was monitored too.

Key words Tests, storage, measurement, substrate, compost, pH, EC, TDC, moisture, ash.

OBSAH Abstrakt ............................................................................................................................... 4 OBSAH................................................................................................................................ 5 1 ÚVOD............................................................................................................................... 6 1 ZÁKLADNÍ POJMY ....................................................................................................... 9 1.1 SUBSTRÁT ................................................................................................................... 9 1.1.1 Rašelina .................................................................................................................. 9 1.1.2 Kokosová vlákna .................................................................................................. 10 1.1.3 Minerální složky ................................................................................................... 10 1.2 PŮDA .......................................................................................................................... 10 1.3 KOMPOST .................................................................................................................. 12 2 FYZIKÁLNÍ CHARAKTERISRTIKY .......................................................................... 14 2.1 Měrná a objemová hmotnost ................................................................................... 14 2.1.1 Měrná hmotnost ................................................................................................ 14 2.1.2 Objemová hmotnost.......................................................................................... 14 2.1.3 Redukovaná objemová hmotnost ..................................................................... 14 2.2 Pórovitost ................................................................................................................. 14 2.3 Kapalná fáze ............................................................................................................ 16 3 TECHNOLOGICKÉ VLASTNOSTI ............................................................................. 17 3.1 Konzistence ............................................................................................................. 17 3.1.1 Koheze .............................................................................................................. 17 3.1.2 Adheze .............................................................................................................. 17 3.2 Pevnost .................................................................................................................... 18 3.3 Bobtnání a smršťování............................................................................................. 18 4 CHEMICKÉ VLASTNOSTI.......................................................................................... 19 4.1 Druhy půdních koloidů ............................................................................................ 20 4.1.1 Jílové minerály ................................................................................................. 20 4.1.2 Oxidy a hydroxidy Fe a Al ............................................................................... 20 4.1.3 Organické koloidy ............................................................................................ 20 4.2 Vlastnosti koloidů .................................................................................................... 21 4.3 Hodnota pH ............................................................................................................. 21 4.3.1 Zdroje a mechanismy ovlivňování pH ............................................................. 23

4.3.1.1 Silně kyselé prostředí ................................................................................ 24 4.3.1.2 Mírně kyselé prostředí ............................................................................... 24 4.3.1.3 Neutrální a mírně alkalické prostředí ........................................................ 25 4.3.2 Formy půdní reakce ............................................................................................ 25 4.3.2.1 Aktivní reakce (kyselost) ........................................................................... 25 4.3.2.2 Výměnná reakce (kyselost) ....................................................................... 25 4.3.2.3 Hydrolytická (reziduální) kyselost ............................................................ 26 4.3.3 Vývoj půdní reakce na území ČR ....................................................................... 26 4.3.4 Vliv aplikace kompostu na půdní reakci ............................................................ 27 4.4 Pufrovitost ................................................................................................................. 28 4.5 Výměnná sorpce iontů ............................................................................................... 28 4.5.1 Ukazatelé sorpčních vlastností ........................................................................... 30 4.5.1.1 Obsah výměnných bází ............................................................................. 30 4.5.1.2 Maximální sorpční kapacita ...................................................................... 30 4.5.1.3 Stupeň sorpční nasycenosti........................................................................ 30 4.5.2 Druhy sorpcí ....................................................................................................... 31 4.5.2.1 Mechanická sorpce .................................................................................... 31 4.5.2.2 Fyzikální sorpce (adsorpce)....................................................................... 31 4.5.2.3 Fyzikálně chemická sorpce (výměnná sorpce) .......................................... 31 4.5.2.4 Chemická sorpce (absorpce) ..................................................................... 31 4.5.3 Vliv aplikace kompostu na sorpční vlastnosti půd ............................................. 32 4.6 Redukčně-oxidační poměry ....................................................................................... 32 4.7 Elektrická vodivost .................................................................................................... 34 4.7.1 Měření vodivosti ................................................................................................. 37 4.7.2 Elektrická vodivost půdních vzorků ................................................................... 39 4.7.3 Celkové množství rozpuštěných látek TDS........................................................ 40 5 MATERIÁL ...................................................................................................................... 41 5.1 Použitý vzorek ........................................................................................................... 41 5.2 Kontrolní substrát ...................................................................................................... 42 6 METODIKA ..................................................................................................................... 44 6.1 Uskladnění vzorků ..................................................................................................... 44 6.2 Četnost zkoušek ......................................................................................................... 44 6.3 Odběr a úprava vzorků .............................................................................................. 44 6.4 Prováděné zkoušky .................................................................................................... 44

6.5 Výsledky zkoušek .................................................................................................... 45 7 PRAKTICKÁ ČÁST ...................................................................................................... 46 7.1 Odběr vzorků ........................................................................................................... 46 7.2 Momentální vlhkost ................................................................................................. 46 7.3 Spalitelné látky ........................................................................................................ 47 7.4 Stanovení elektrokonduktivity EC, pH a celkových rozpuštěných látek TDS ........ 47 8 VÝSLEDKY ................................................................................................................... 49 8.1 Momentální vlhkost ................................................................................................. 49 8.2 Spalitelné Látky ....................................................................................................... 49 8.3 pH ............................................................................................................................ 51 8.4 EC a TDS ................................................................................................................. 51 8.5 Senzorické vlastnosti ............................................................................................... 53 9 DISKUSE ....................................................................................................................... 54 10 ZÁVĚR ......................................................................................................................... 56 11 PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY ......................................................................... 57 12 SEZNAM PŘÍLOH ...................................................................................................... 61

1 ÚVOD Úbytek organické hmoty v půdě je považován za nejvýznamnější faktor procesu degradace půdy v obecném pojetí. Tento úbytek organické hmoty je způsobován především větrnou a vodní erozí. Dále také nedostatečným přísunem organických hnojiv do půd a nevhodnými způsoby hospodaření. Ačkoliv je kvantifikace tohoto jevu problematická, lze jej běžným pozorováním sledovat např. na světle erodovaných plochách orné půdy na návětrných plochách svahů nebo při odnosech kvalitního povrchového humusového horizontu do vodotečí. Podle výsledků objektivního šetření výzkumného úkolu, který provedl Novák a kol. (2002) lze usuzovat, že i přes relativně malý počet srovnávacích lokalit není proces degradace plošný, ale že se projevuje zejména na erozně exponovaných plochách, případně na lokalitách se zvýšenou mineralizací v důsledku nevhodných způsobů hospodaření. Uvádí se, že v ČR je potenciálně ohroženo vodní erozí přes 50 % rozlohy zemědělského půdního fondu. Aktuální vodní erozí je přitom postiženo 40 % orných půd. Větrná eroze poškozuje téměř 10 % orných půd. Půdní organická hmota je klíčovou složkou půdy umožňující dynamickou výměnu živin. Je tvořena organickými zbytky rostlin a živočichů, živými organismy a humusem coby konečným produktem dekompozice. Půdní organická hmota je velmi důležitá z hlediska půdní úrodnosti a ochrany proti erozi. Umožňuje udržovat biodiverzitu a zvyšovat pufrační vlastnosti půd. Ačkoliv zemědělské půdy podle výsledků agrochemického zkoušení půd (Klement, 2006) plošně nevykazují nevyhovující hodnoty půdní reakce, přesto je sledován dlouhodobý trend neustálého mírného snižování pH, který koreluje se snižující se zásobou vápníku v půdě. Dále je z dalších živin sledován pokles průměrné zásoby přístupného fosforu a draslíku. Dodat fosfor by potřebovalo přibližně 48 % zemědělských ploch. U draslíku by byla taková potřeba dodání u zhruba 41 % ploch. Kompost není jako takový sám o sobě pro přímé pěstování rostlin nejvhodnější. Jeho aplikací do půdy lze docílit vhodného pěstebního média za současného zlepšení půdních vlastností. Proto je primárním účelem kompostů jejich aplikace do půd, kde zlepšují vodní režim, půdní strukturu, poutání živin a jiné důležité vlastnosti půdy, které souhrnně nazýváme úrodnost. Kvalita kompostů je dána skladbou surovin, které jsou využívány k jejich -6-

výrobě. Kvalitativně se tak mohou jednotlivé komposty navzájem velmi lišit. Proto nám jako ukazatele jakosti kompostu slouží např. momentální vlhkost, spalitelné látky, poměr C:N, obsah celkového N, obsah rizikových prvků, poměr humusových kyselin, mikrobiální rozbory, hodnota pH, hodnota elektrokonduktivity nebo hodnota celkových rozpuštěných látek a jiná stanovení. Kvalitu kompostů je nutné sledovat z důvodu možného vnášení polutantů do životního prostředí. Dále také z důvodu získání nových poznatků a prohloubení znalostí o dané problematice.

-7-

2 CÍL Cílem této diplomové práce je provedení skladovacích a balících zkoušek baleného kompostu nesoucího obchodní název Zelený drak. Po dobu jednoho roku, každý měsíc přibližně ve stejný kalendářní den provést měření momentální vlhkosti, spalitelných látek, pH, elektrokonduktivity EC a celkových rozpuštěných látek TDS u dvou variant uskladnění napodobující podmínky skladování v obchodních řetězcích. Výsledky porovnat s vybranými znaky jakosti průmyslově vyráběných kompostů dle ČSN 46 5735 a s výsledky dostupných prací jiných autorů. Zkoušky provést na základě domluvy s výrobcem kompostu za účelem rozšíření registrace. Výsledky zkoušek kompostu mají výrobci posloužit jako podklad, podle kterého ÚKZUZ provede rozšíření registrace volně loženého kompostu o kompost balený.

-8-

1 ZÁKLADNÍ POJMY 1.1 SUBSTRÁT Substrát je homogenizovaná směs skládající se z organických a anorganických materiálů. Hlavním smyslem použití substrátu je zajištění optimálních podmínek pro růst a výživu rostlin. Většinovou složkou dnes průmyslově vyráběných substrátů, jak můžeme dohledat u jednotlivých výrobců, je především rašelina. Dále pak kokosová vlákna, pemza a jiné materiály sloužící proti sléhavosti a úpravě obsahu vody, vápence upravující pH a jílové minerály, které mají především příznivě ovlivňovat sorpční vlastnosti substrátu. Nedílnou příměsí jsou i hnojiva, které můžeme rozdělit na minerální nebo organická (např. kompost) či organominerální.

1.1.1 Rašelina Hlavní složkou substrátů je rašelina, která je dostupnou a ekonomicky přijatelnou surovinou a bývá zastoupena největším podílem. Skládá se z 50 až 90% z organické hmoty. Dříve byla používána tzv. bílá rašelina, která se mísila s přídavkem jílu. V poslední době je však využívána především černá rašelina a to např. v kůrorašelinových substrátech. Rašelina je v substrátech zastoupena minimálně ze 70% obj. Je tedy patrné, že použitý druh rašeliny má významný vliv na fyzikální vlastnosti substrátu, zejména na poměr vody ku vzduchu. K přípravě substrátů je využívána výhradně rašelina vrchovištní (dále existuje i slatinná), která má optimální chemické vlastnosti, tedy kyselou reakci a nízký obsah rozpustných solí. Fyzikální vlastnosti rašeliny jsou dány jejím stářím, způsobem těžby (borkování nebo frézování) a velikostí frakce použitých vláken. Mladší horní vrstva rašeliny je nazývána světlou, zatímco starší, tmavší, je nazývána černou. Rašelina středních vrstev se nazývá hnědá. Světlá rašelina zvyšuje obsah vzduchu, zatímco černá nebo hnědá rašelina zvyšuje obsah vody. Další velmi významnou fyzikální vlastností rašeliny je tepelná vodivost, kdy rašelina umožňuje postupné a rovnoměrné šíření tepla. Rašelina také vykazuje relativně vysokou sorpční kapacitu (Dubský & Šrámek, 2010).

-9-

1.1.2 Kokosová vlákna Kokosová vlákna jsou získávána z oplodí kokosových ořechů, které jsou drceny na vlákna, jenž v substrátech působí proti sléhavosti a zvyšování poměru vzduchu oproti vodě.

1.1.3 Minerální složky Perlit, pemza nebo keramzit především ovlivňují obsah vody v tom smyslu, že ji nasají a postupně uvolňují. Dále zabraňují slehávání substrátů. Jílové minerály mají svůj význam při poutání a postupném uvolňování živin. Vápenec slouží především k úpravě pH, případně dodání vápníku či hořčíku. V české republice je problematika substrátů ošetřena zákonem č. 156/1998 Sb., o hnojivech. V tomto právním předpisu je substrát definován jako látka sloužící k zakořeňování a pěstování rostlin; substrátem je zejména rašelina, zemina nebo jejich směsi. Zelený drak, kompost, u něhož byly v této diplomové práci provedeny balící zkoušky, lze tedy dle výše zmíněné definice uvažovat za substrát. Vzhledem tomu, že jsou v něm deklarovány živiny v organické formě, tak se dle zmíněného zákona o hnojivech jedná především o organické hnojivo. Komposty jsou tedy brány jako organická hnojiva a musí splňovat právní požadavky s tím spojené. Hodnotnější splnění definice substrátu plní místo samotného kompostu směs kompostu a půdy. Takovýto substrát má jednodušší užití. Především jej lze lépe užít pro přímou potřebu sadby a růstu bez nutnosti zapravení kompostu do půdy. Minerální složka v substrátu umožňuje vznik interakcí s produkty biologického a minerálního rozkladu organických látek, z nichž se kompost skládá. V další části práce jsou uvedeny definice a charakteristiky půdy a kompostu a jejich vybranými fyzikálními a chemickými vlastnostmi.

1.2 PŮDA Půdu lze definovat jako samostatný přírodně historický útvar, vzniklý z povrchových zvětralin zemské kůry působením půdotvorných faktorů (Jandák a kol., 2010). Půda se vytváří při vzájemném působení litosféry, biosféry a hydrosféry a z geologického hlediska se jedná o zvětralou svrchní část zemské kůry, která je

- 10 -

prostoupena organickými látkami. Tyto látky slouží jako zásobárna živin, minerálů a sloučenin nezbytných pro růst organismů (Ledvina a kol., 2000). Další koncept popisuje půdu jako pórovité a jemně strukturované médium organominerálního složení a původu (Borůvka a kol., 2007). Z chemického hlediska jsou půdy heterogenní otevřené biochemické systémy, které jsou propojené řadou procesů, jejichž prostřednictvím se realizuje výměna látek a energie v ekosystémech. Půda je tedy dynamickým zásobníkem chemických prvků (Šimek, 2007). Charakteristika půdy spočívá v jejím minerálním složení. Mezi nejvýznamnější půdotvorné minerály patří křemičitany, hlinitokřemičitany, oxidy a hydroxidy, uhličitany, fosforečnany, chloridy, sirníky a sulfáty. Postupným zvětráváním (hydratací) těchto minerálů dochází k torbě malých částic, které jsou uspořádány do vrstevnatých struktur. Především zvětrávacími pochody hlinitokřemičitanů (alumosilikátů) vznikají jílové minerály koloidní povahy, mající v půdě významnou sorpční úlohu. Tyto jílové minerály mají elektrický náboj, který umožňuje kationtové výměny. Dále mají velký specifický povrch, který je dán malými rozměry (bývají menší než 2nm) a stavbou částic jílových minerálů. Působením vody dochází k zvětšování mezivrstevných prostorů a objemovým změnám, které nazýváme bobtnání (Šimek, 2003). Podle výskytu určitých minerálů lze přibližně určit stáří půdy. Klasifikace podle zvětrávání je založena na částicích o velikosti menších než 0,01 mm, což odpovídá frakcím jemného prachu a jílu. Je nutné zmínit, že přirozeným postupným zvětráváním dochází k postupnému vyplavení iontů z minerálů. Tyto ionty se potom nejrůznějšími cestami vytrácí z půdy nebo se vysráží v nerozpustné sraženiny. S postupem času tak dochází ke snižování množství minerálů a živin v půdě až se nakonec vytratí schopnost půdy zásobovat rostliny živinami a hostit půdní organismy. Z půdy se takto stává mrtvý jíl (Šimek, 2007). Tímto způsobem se přirozeně vytrácí ta nejdůležitější vlastnost půdy, kterou nazýváme úrodnost. Půda je v ČR chráněna zákonem, podle kterého je půda základním přírodním bohatstvím a nenahraditelným výrobním prostředkem. Tento zákon se však vztahuje pouze na tzv. zemědělské půdy (Zákon č. 334/1992 Sb., o ochraně zemědělského půdního fondu).

- 11 -

1.3 KOMPOST Ačkoliv jsou dnes vyráběné substráty založeny především na použití rašeliny, lze tuto majoritní složku substrátu nahradit kompostem. Kompost vzniká aerobním rozkladem organických látek, resp. biotechnologickým procesem založeným na schopnosti mikroorganizmů a bezobratlých živočichů za přítomnosti kyslíku transformovat organickou hmotu. Kompost je v podstatě směs rostlinných zbytků v různém stupni rozkladu, tedy mineralizace, humifikace a rozmělnění (Tesařová a kol., 2010). Mezi důležité kvalitativní znaky kompostu patří obsah humusu. Přesněji řečeno poměr humínových kyselin a fulvokyselin. Humus je složen z dusíkatých polyfunkčních látek kyselinové povahy, převážně koloidního charakteru, vysoké molekulové hmotnosti a relativně odolné vůči mikrobiálnímu rozkladu (Jandák a kol., 2010). Humusové látky mají významnější vliv na půdní úrodnost, fyzikální a chemický stav půdy něž by se mohlo vzhledem jejich nízkému obsahu v půdě zdát (Šimek, 2003). Hlavní smysl výroby a využívání kompostů má prostý význam. Člověk svou činností značným způsobem mění tok látek v přírodě. Silně tak ovlivňuje i množství uhlíku zadržovaného v půdách, které je většinou v důsledku lidských zásahů do přirozených podmínek snižováno. V přirozených půdních podmínkách je celkové množství organické hmoty z více jak 90% hmotnostních tvořeno tzv. mrtvou organickou hmotou, která se dále skládá z 70-90% hmotnostních z humusových látek a zhruba 1030% hmotnostních z organických zbytků. Množství organické hmoty v půdě je velmi různé a s přibývající hloubkou se obecně snižuje. Celkově je v půdní organické hmotě vázáno mnohem více uhlíku než v nadzemní biomase rostlin. Nevhodnou agrotechnikou a nedostatečným hnojením dochází ke snižování obsahu organické hmoty v půdě. Z agrotechnických postupů má největší vliv orba, při které dochází k zpřístupnění kyslíku k organické hmotě a její následné oxidaci. Aplikace hnojiv ve vhodné formě a dostatečném množství potom více podporuje růst nadzemní biomasy. Tím je následně získáno i větší množství posklizňových zbytků, které je možné zapravit do půdy. K udržení obsahu organické hmoty v půdě je třeba ročně dodat 5-6 Mg·ha-1 organických látek (Šimek, 2003). K tomuto účelu lze právě využívat kompostů, které představují plnohodnotný zdroj humusových látek a živin. Komposty jsou výsledkem lidské činnosti, která představuje přírodní procesů volně probíhajících v přírodě. Účelem této činnosti je materiálové zhodnocení organické

- 12 -

hmoty, která je v daném okamžiku a stavu jinak racionálně nevyužitelná a je třeba s ji s ohledem k životnímu prostředí šetrně využít. Z tohoto pohledu je směrodatná vyhláška č. 341/2008, která ve své příloze č. 1 obsahuje seznam a požadavky na bioodpady, které lze kompostovat. Kompostárna je pak tímto právním předpisem definována jako zařízení k využívání bioodpadů. Samotný kompost potom jako stabilizovaný výstup z tohoto zařízení. Kompost je považován za stabilizovaný splňuje je-li požadavky na výstup ze zařízení na využívání bioodpadů. Obecně lze považovat kompost za stabilizovaný, dojde-li v průběhu kompostovacího procesu k nárůstu teploty na požadovanou hodnotu. Dalším základním kritériem je samotná doba kompostování. Biologickou stabilitu kompostu na základě stanovení je možné provést tzv. testem respirační aktivity. Toto u nás nejčastěji používané stanovení je dáno rakouskou normou ÖNORM S 2027 – AT4. Stanovení je založeno na základě spotřeby kyslíku za dobu 4 dnů. Požadavkem je spotřeba nižší než 10 mg O2/g. Mezi další požadavky na kompost patří limitní koncentrace vybraných rizikových látek a kritéria pro kontrolu indikátorových mikroorganismů (Vyhláška 341/2008 Sb., o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady). Neméně významným dokumentem je z pohledu průmyslové výroby kompostů také ČSN 46 5735 udávající jakostní znaky. Fyzikální vlastnosti půd a kompostů jsou dány celým souborem vlastností, jenž jsou podmíněny disperzním charakterem elementárních částic a vzájemným vztahem mezi roztokem, pevnou fází a vzduchem. Lze je dělit podle následujících autorů na:
Fyzikální charakteristiky (měrná a objemová hmotnost, pórovitost a struktura tuhé fáze, kapalná fáze) (Jandák a kol., 2010)
Technologické vlastnosti (konzistence, pevnost, lepivost, bobtnání a smršťování) (Ledvina a kol., 2000)

- 13 -

2 FYZIKÁLNÍ CHARAKTERISRTIKY 2.1 Měrná a objemová hmotnost 2.1.1 Měrná hmotnost Měrná nebo též specifická hmotnost [g·cm-3] je hmotnost objemové jednotky pevné fáze bez pórů. Hlavním předpokladem je zde pevnými částicemi dokonale vyplněný prostor. Tato hodnota závisí na obsahu jednotlivých organických látek a minerálů lišících se od sebe různou hodnotou hustoty. Minerály mají vyšší hustotu než humusové látky. Měrná hmotnost je zapotřebí k výpočtu pórovitosti a provádí se pyknometricky (Ledvina a kol, 2000).

2.1.2 Objemová hmotnost Udává hmotnost objemové jednotky [g·cm-3] pevné fáze v neporušeném stavu. Zahrnuje tedy i póry momentálně zaplněné vodou a vzduchem. Tato hodnota je závislá na měrné hmotnosti, na podílu pórů a míře jejich zaplnění vodou (Šimek, 2007).

2.1.3 Redukovaná objemová hmotnost Je hmotnost objemové jednotky pevné fáze [g·cm-3] v neporušeném stavu po vysušení do konstantní hmotnosti, kdy póry jsou zcela bez vody. Tato objemová hmotnost je zjišťována gravimetricky a je důležitá pro výpočet pórovitosti. Dále je používána i při přepočtu různých látek v půdě z hmotnostního do objemového vyjádření (Ledvina a kol., 2000).

2.2 Pórovitost Pórovitost úzce souvisí se strukturou. V této struktuře pórovitost zapříčiňuje vznik polydisperzního systému. Tento systém je tvořen tuhou fází (půdní částicí), plynnou fází a kapalnou fází a vytváří tak disperzní systém. Póry jsou prostory nezaplněné tuhou fází. S klesající velikostí jednotlivých disperzních částí roste tzv. stupeň disperzity. Zastoupení těchto částí je zjišťováno pomocí zrnitostních rozborů. - 14 -

Pevné částice mohou existovat ojediněle, většinou však nejčastěji vytváří tzv. agregáty vytvářející strukturu (Jandák a kol., 2010). V jejich tvorbě jsou uplatňovány molekulární síly, adhezní a meniskové, tmelivé účinky sesquioxidů a jílových minerálů, organických koloidů a organo-minerálních gelů (Ledvina a kol., 2000). Na soudržnosti jednotlivých agregátů mají svůj vliv i mikroskopické houby, které agregát prorostou nejen na povrchu, ale i do hloubky a tím jej udržují v konzistentním tvaru. Pórovitost lze vypočítat z objemové hmotnosti půd ρd a měrné hmotnosti půdy ρs podle vztahu (Jandák a kol., 2010):

P=

ρs − ρd ρs

(1)

Celkovou pórovitost v % objemu půdy P nelze měřit přímo, ale lze její hodnotu vypočítat pomocí vztahu (Ledvina a kol., 2000):

P=

ρs − ρd ⋅ 100 ρs

[% obj.]

(2)

U silně humózních půd se pórovitost dle uvedeného vztahu pohybuje i přes 80%, ve spodních vrstvách půd klesá na 45-35% obj. Póry, jak již bylo řečeno, jsou vyplněny buď vzduchem, nebo vodou. Množství vody v pórech významně ovlivňuje jiné fyzikální vlastnosti jako například objemovou hmotnost. Dělení pórů z hlediska jejich zaplnění vodou provádíme na kapilární (vnitroagregátové), nekapilární (meziagregátové) a semikapilární. V kapilárních pórech je voda ovládána kapilárními silami, které umožňují její pohyb proti působení zemské gravitace. Nekapilárními póry se voda naopak pohybuje ve směru působení gravitace. Voda se zde pohybuje se do spodiny a na její místo se dostává vzduch (Jandák a kol., 2010). Póry tedy umožňují pronikání vody (a vzduchu) do půdy a z tohoto pohledu je vyjadřováno sací napětí vody, které je dáno dekadickým logaritmem výšky vodního sloupcem, jehož tlak je v rovnováze se silou, kterou je voda poutána v pórech. Ideálním můžeme

nazvat

stav,

kdy

zhruba

třetina

(meziagregátovými) póry (Ledvina a kol., 2000). - 15 -

pórovitosti

tvořena

gravitačními

2.3 Kapalná fáze Kapalná fáze (voda) významným způsobem ovlivňuje objemovou hmotnost a jiné technologické vlastnosti. Voda se v půdním prostředí pohybuje působením gradientů potenciálů (Ledvina a kol., 2000), přičemž existence povrchového napětí a adheze (adsorpce) umožňuje kapilaritu vody v kapilárních pórech (Šimek, 2007). Základní kvantitativní charakteristikou obsahu vody je momentní vlhkost, která je dána poměrem hmotnosti nebo objemu půdní vody k hmotnosti nebo objemu vysušené půdy. Množství vody lze také vyjádřit jako hmotnostní vlhkost půdy, která se zpravidla určuje u porušeného vzorku a je dána vztahem :

w=

mw ⋅ 100 [% hm.] mz

(3)

kde: mw

hmotnost vody ve vzorku (dán rozdílem hmotností vlhkého a vysušeného vzorku)

mz

hmotnost vysušeného vzorku Mezi najčastější přímou metodu zjišťování vlhkosti patří gravimetrie. Dále

existují i metody nepřímé jako např. odporová metoda, která je založena závislosti elektrické vodivosti na vlhkosti. Mezi další nepřímé metody patří kapacitní metody, rezonanční kapacitní vlhkoměr, time domain refraktometrie, neutronová metoda a gamaskopická metoda (Jandák a kol., 2010).

- 16 -

3 TECHNOLOGICKÉ VLASTNOSTI 3.1 Konzistence Konzistence je dána souborem vlastností spojených především s vlhkostí, zrnitostí, chemickým a mineralogickým složením. Uplatňují se zde především síly adhezní a kohezní. Koheze (soudržnost) se projevuje tím, že vodní obaly spojují částice ve větší celky (Jandák a kol., 2010).

3.1.1 Koheze Koheze je přímo úměrná povrchovému napětí vody a nepřímo poloměru částic. Při spojování částic vodními obaly vznikají nestabilní agregáty, které se vysušením opět rozpadají. Teprve za účasti koloidů dochází k mechanismu agregace, kdy vznikají pevné strukturní celky, jejichž existenci lze vysvětlit pomocí elektrické dvojvrstvy koloidů. Tyto agregáty vznikají postupnou dehydratací, kdy se vzdálenosti jednotlivých minerálních koloidů mezi sebou zkracují (Ledvina a kol., 2000).

3.1.2 Adheze Adheze je projevem sil, které u sebe dokáží držet dvě různá tělesa. Zpravidla vzrůstá se zvyšujícím se obsahem koloidů. Maximální adheze (lepivost) se projevuje při vyšší vlhkosti. Lepivost je možno zjistit podle hmotnosti zátěže potřebné na odtažení vzorku zeminy přilepené určitou plochou na kovovou desku a vyjadřuje se v kg·m-2 (Ledvina a kol., 2000). Laboratorní zkoušky konzistence jsou upraveny normou ČSN 72171005 (Jandák a kol., 2010).

- 17 -

3.2 Pevnost Pevnost se projevuje jako schopnost půdy odolávat vnějšímu tlaku působícímu na drobení agregátů a schopnost klást odpor proti vnikání cizích těles. Je tedy dána zejména pevností vazby jemnějších půdních části, především těch koloidních a projevuje se nejvíce při vysychání. Lze ji měřit pomocí metody dle Vilenského, kdy je na vysušené strukturní agregáty o průměru 5 mm vyvíjen potřebný tlak na jejich drobení (Ledvina a kol., 2000).

3.3 Bobtnání a smršťování Tyto objemové změny jsou způsobeny proměnlivým obsahem vody a koloidů. Přijímáním vody se jílové minerály hydratují v mezivrstevnatých prostorech a tím se od sebe vzájemně vzdalují. Dochází tak ke zvětšení jejich objemu. Bobtnání a smršťování neprobíhá rovnoměrně a je závislé na zrnitosti a na mineralogickém složení jílové frakce (Jandák a kol., 2010). Příjem ani vysychání neprobíhají rovnoměrně. Důsledkem je vznik trhlin. Objemové změny u hlinitých půd dosahují přibližně 11% a jílovitých až 33% (Ledvina a kol., 2000).

- 18 -

4 CHEMICKÉ VLASTNOSTI Chemismus substrátů je nejvíce ovlivňován koloidy, které jsou nehomogenní povahy sestávající ze skupenství plynného, kapalného a pevného. Koloidy jsou dispergované částice o velikosti 5 nm až 2 µm, které jsou v čase velmi proměnlivé. Koloidy lze podle jejich reaktivnosti v disperzním prostředí, ve kterém se nacházejí, dělit na dvě základní skupiny. Pokud dispergovaná fáze nereaguje s disperzním prostředím, je takovýto koloid nazýván lyofobní. Naopak, je-li koloid v interakci, nazýváme ho lyofilní. Ve vztahu k vodě (je-li disperzním prostředím voda) jsou potom ekvivalentními termíny hydrofobní a hydrofilní koloid. Nicméně vzhledem ke strukturní složitosti koloidů a vodného disperzního prostředí, se vyskytují koloidy mající zároveň jak hydrofobní, tak i hydrofilní charakter. Takovéto koloidy jsou nazývány ampifilní. Koloidy se mohou vyskytovat ve formě gel, který vykazuje vlastnosti tekutých látek nebo ve formě sol, což je koloidní roztok (Ledvina a kol., 2000). Chemické vlastnosti jsou výsledkem povrchového náboje a malé velikosti koloidních částic. Vnější měrný povrch může činit kolem 10 m2·g-1 a vnitřní měrný povrch u jílových minerálů může dosahovat až 800 m2·g-1. Povrchový náboj koloidů je většinou záporný s převládajícím negativním nábojem. Výsledkem této vlastnosti je schopnost poutat ionty opačného náboje. Takto mohou poutat značné množství kationtů jako jsou např. Ca2+, Mg2+, Al3+, H+ apod. Mimo to na sebe koloidy poutají velké množství molekul vody, resp. aby koloidy mohly být nositeli chemických vlastností, musí být hydratovány (Jandák a kol., 2010). Voda vytváří základní prostředí pro průběh veškerých chemických pochodů. Voda je vysoce reaktivní látkou, výtečným rozpouštědlem polárních a iontových sloučenin, aktivně se účastní řady hydrolytických a hydratačních reakcí a acidobasických dějů. Umožňuje přiblížení a průběh reakcí u látek, které by za jiných okolností bez přítomnosti vody spolu nebyly schopny jakékoliv interakce (Vodrážka, 2002). Voda, která v pórech obsahuje rozpuštěné a dispergované látky různého skupenství, je nazývána půdním roztokem. Tento roztok je proměnlivého složení. Na složení tohoto roztoku má významný vliv rozpouštění minerálních a organických sloučenin, peptizace minerálních a organických koloidů, sorpce a desorpce látek, výměna iontů s pevnou fází, výměna iontů a molekul s mikroorganismy. Z organických - 19 -

sloučenin jsou nejvíce zastoupeny fulvokyseliny a jejich soli, cheláty, bílkoviny, aminokyseliny, aminosacharidy, sacharidy, karbonové a hydroxykarbonové kyseliny, amidy, organické sloučeniny obsahující fosfor a další. Zhruba čtvrtina hmotnosti odparku půdního roztoku je tvořena peptizovanými koloidy organické povahy. Anorganické látky v roztoku jsou zejména rozpuštěné minerální soli a to chloridy, sírany, dusičnany, dusitany, karbonáty, bikarbonáty a fosforečnany. Z kationtů se v roztoku nacházejí následující: Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+, NH4+, Al3+, Fe3+, Fe2+. Množství těchto látek v roztoku je ovlivňováno i hodnotou pH a rozpustností, která je závislá na teplotě (Jandák a kol., 2010).

4.1 Druhy půdních koloidů 4.1.1 Jílové minerály Důležitou charakteristikou jílových minerálů je vrstevnatá struktura, v níž chemické složení a vnitřní uspořádání atomů určuje celkový náboj částice jílového minerálu.

4.1.2 Oxidy a hydroxidy Fe a Al Tyto oxidy a hydroxidy se vyskytují především ve zvětralých půdách tropů a subtropů. Jejich výskyt se projevuje žlutavým nebo červenavým zbarvením. Při vysokém pH jsou schopny nést slabý negativní náboj a v silně kyselém prostředí naopak náboj pozitivní.

4.1.3 Organické koloidy Organické koloidy jsou složeny z dusíkatých polyfunkčních látek kyselinové povahy, převážně koloidního charakteru, vysoké molekulové hmotnosti a relativně odolné vůči mikrobiálnímu rozkladu. V půdním prostředí prochází tyto látky a neustálými změnami chemického složení a funkcí v půdě (Jandák a kol., 2010). Jedná se o organické asociační koloidy s povahou silných acidoidů a velkým vnějším i vnitřním povrchem, jenž umožňuje zadržovat značné množství kationtů a vody. Tato jejich vlastnost je dána přítomností -OH, -COOH a fenolových skupin, které - 20 -

při disociaci uvolňují H+ a místo něj potom adsorbují kationty . Většinou na ně připadá i více jak třetina celkové kationtové kapacity a zásadním způsobem ovlivňují stabilitu půdních agregátů (Ledvina a kol, 2000). Celkový náboj je dán pH prostředí v němž se nacházejí. Při velmi nízkém pH nesou jen malý negativní náboj, který se však s rostoucím pH zvyšuje (Šimek, 2003).

4.2 Vlastnosti koloidů Schopnost koloidů poutat ionty opačného náboje je umožněno díky jejich struktuře koloidní micely, jejíž základem je pevné jádro tvořené minerálním jílem nebo huminovou kyselinou (Jandák a kol., 2010). Toto jádro je obklopeno elektrickým dvojvrstvím, jenž je tvořeno nabíjecí vrstvou (určující náboj koloidu) a kompenzační vrstvou opačně nabitých iontů. Navenek se potom koloidní micela jeví jako elektroneutrální útvar, který může ztrácet tu část iontů, která se nachází v difůzní (kompenzační) vrstvě. Pro elektroneutrální stav je tedy nutné kompenzovat náboj sorpcí iontů s opačným nábojem. Odtržení difůzní části iontů je závislé na jejich valenci a koncentraci. Čím vyšší je koncentrace nebo valence iontů, tím větší přitažlivou silou jsou přitahovány k nabíjecí vrstvě. Se snižující se koncentrací nebo valencí iontů je tomu naopak (Ledvina a kol., 2000). Význam koloidů
zabezpečují dynamické vlastnosti
ovlivňují hodnotu pH
sorbují a desorbují ionty a tím ovlivňují jejich koncentrace
vyvolávají procesy peptizace a koagulace

4.3 Hodnota pH Tato hodnota je jednou z nejdůležitějších chemických charakteristik půdního prostředí, resp. roztoku. Čistá voda totiž obsahuje mimo molekul vody i hydratované oxoniové a hydroxidové ionty, na nichž závisí mnoho chemických procesů a jejichž molární koncentrace jsou si rovny. - 21 -

[H3O+] = [OH-]

(4)

Tyto ionty vznikají přirozenou autoprotolýzou molekul vody a mají významný vliv na rozpustnost přirozeně se vyskytujících látek. H2O + H2O ⇆ H3O+ + OH-

(5)

Autoprotolytickou rovnováhu ve vodě charakterizuje součin rovnovážných relativních koncentrací oxoniového a hydrixidového iontu zvaný iontový součin vody Kv, který je při teplotě 25 °C roven 10-14 . Kv = [H3O+]·[OH-] +

-

(6) -7

[H3O ] = [OH ] = √Kv = 10

(7)

Hodnota je pH definována jako záporný dekadický logaritmus H+ iontů. Jedná se o zjednodušený formální zápis faktu, že ze 2 molekul vody sice vzniká H3O+ kation a OH- anion, ale obecně se rozumí, že ve vodě je proton H+ vždy hydratován (Vodrážka, 2002). I přes velmi malé množství H+ ve vodném roztoku, které činí 10-7 g·l-1, má tento iont kvůli své vysoké aktivitě ve vodním prostředí zásadní význam. pH = -log[H+]

(8)

Hodnota iontového součinu je stejná při dané teplotě nejen v čisté vodě, ale i ve všech vodných roztocích. Je to dáno tím, že ve vodném prostředí neexistují silnější kyseliny a zásady než jsou autoionizací vzniklé ionty H3O+ a OH-. Pro praktické účely je využívána relativní látková koncentrace oxoniových iontů (Klouda, 2002). pH = -log[H3O+]

(9)

pOH = -log[OH-]

(10)

pKv = -logKv = pH + pOH = 14 (při 25 °C)

(11)

Kyselé roztoky mají pH < 7, zásadité pH > 7 a neutrální pH = 7. Praktická stupnice pH nabývá hodnot od 1 do 14. Zjednodušeně řečeno, roztok je kyselý je-li ve - 22 -

vodném roztoku více H+ iontů než OH- iontů. Alkalickým vodným roztokem je potom takový, v němž je převaha OH- iontů nad H+ ionty (Klouda, 2002). Z výše uvedených skutečností vyplývá, že čistý vodný roztok vzhledem ke stejným rovnovážným koncentracím iontů vzniklých přirozenou autoprotolýzou vody má pH neutrální. K tomu, aby došlo ke změně pH, musí být do vodného prostředí vnesena taková chemická látka, která vyvolá vychýlení rovnováhy disociovaných iontů. Změna pH souvisí s dodáním látky mající schopnost odebrat H+ nebo OH- ionty z vodného roztoku a tím i vychýlit rovnováhy těchto dvou iontů. Je-li ve vodě rozpuštěna kyselina nebo kyselá sůl či acidoidní koloidy, tak se v důsledku zvýšení aktivity H+ iotů zvyšuje kyselá reakce roztoku. Naopak, jsou- li rozpouštěny látky bazické povahy, tak dochází ke snížení koncentrace H+ a reakce roztoku se tak v důsledku převahy OH- stává alkalickou (Jandák a kol., 2010). Podle měnící se hodnoty pH se mění i síla náboje koloidů. Při kyselých podmínkách není jejich negativní náboj velký. S rostoucí hodnotou pH však negativní náboj v důsledku disociace H+ iontu vzrůstá. Koncentrace H+ ovlivňuje rychlost zvětrávání jílových minerálů a mimo jiné tak ovlivňuje i složení půdního roztoku. Při zvyšujícím se pH dochází k výskytu karbonátových a hydroxylových komplexů. Při nízkém pH se zvyšuje výskyt volných kovových iontů Na+, K+, Ca2+, Mn2+ aj. a protonovaných kationtů AlOH2+, FeH2PO4+ aj. (Šimek, 2007).

4.3.1 Zdroje a mechanismy ovlivňování pH Zdrojem okyselování mohou být humusové a jiné organické kyseliny, dále vyplavování bazických iontů a přirozená tendence okyselovat se v důsledku kontinuálního přísunu H+ iontů (Jandák a kol., 2010). Kyselost půdního roztoku ale hlavně způsobuje (kromě H+) hliník (Ledvina a kol., 2000).

- 23 -

4.3.1.1 Silně kyselé prostředí V silně kyselém prostředí (pH pod 5,0) je hliník vázán na organickou hmotu nebo organické a minerální koloidy ve formě kationtů Al3+ nebo Al(OH)2+. Tyto sorbované ionty jsou v rovnováze s ionty hliníku v půdním roztoku. Mechanismus okyselování v důsledku přítomnosti iontů Al3+ lze zapsat následující rovnicí: Al3+ + H2O ⇆ Al(OH)2+ + 2 H+

(12)

Z uvedené rovnice vyplývá, že ke snižování pH dochází v důsledku hydrolýzy iontů Al3+ za současného uvolnění kationtů H+, které jsou zdrojem kyselosti půdního roztoku. Adsorbované ionty H+ také přispívají ke snižování pH půdního roztoku, ale v mnohem menší míře, neboť jsou vázány organickými a minerálními koloidy. Jen část z nich se tak může desorbovat do půdního roztoku. Hliník se za takovéhoto pH sice vyskytuje ve formě Al3+, která je převládající, zbylá část se ale může vyskytovat ve formě komplexů s anionty F- a SO42- a s organickými látkami (Ledvina a kol., 2000).

4.3.1.2 Mírně kyselé prostředí V mírně kyselých půdách (pH 5,0 až 6,5) způsobují snižování pH také ionty hliníku a vodíku, ale odlišným mechanismem. Je to dáno tím, že koloidy jsou částečně nasyceny bazickými kationty a ionty hliníku nemohou existovat ve formě Al3+, ale reagují s ionty OH-: Al3+ + OH- → Al(OH)2+

(13)

Al(OH)2+ + OH- → Al(OH)2+

(14)

Vzhledem k tomu, že část iontů Al(OH)2+ je adsorbována koloidy, stávají se tyto výměnnými koloidy, které jsou v rovnováze s ionty Al(OH)2+ v půdním roztoku (Ledvina a kol., 2000). V půdním roztoku potom vznikají H+ hydrolýzou podle reakce : Al(OH)2+ + H2O → Al(OH)3 + H+

- 24 -

(15)

4.3.1.3 Neutrální a mírně alkalické prostředí Na výměnných místech koloidů dominují ionty Ca2+ a Mg2+ a další bazické ionty, jenž nahradily původní ionty H+ a Al3+ a Al(OH)2+. Ionty hliníku přitom přechází do nerozpustné formy Al(OH)3. Kationty Ca2+ a Mg2+ nebo Na+ mají přímý vliv na koncentraci OH- v půdním roztoku. Alkalická reakce je důsledkem hydrolýzy koloidů nasycených bazickými kationty: koliod-Ca2+ + 2 H2O → koloid -2H+ + Ca2+ + 2 OH-

(16)

Je-li v takovém prostředí přítomen CaCO3, může v důsledku jeho hydrolyzace dále vzrůstat alkalita půdního roztoku (hodnota může být až pH 8,3): CaCO3 + H2O → Ca2+ HCO3- + OH-

(17)

Je-li přítomen Na2CO, který je více rozpustný a hydrolýzou tak produkuje více -

OH , může pH stoupnout až na hodnotu 10 a více (Ledvina a kol., 2000).

4.3.2 Formy půdní reakce 4.3.2.1 Aktivní reakce (kyselost) Je dána koncentrací H+ iontů v půdním roztoku. Zdrojem těchto H+ iontů jsou disociované minerální a organické kyseliny, kyselé soli a acidoidy (Jandák a kol., 2010). Stanovuje se v půdním výluhu nebo půdní suspenzi v poměru půda:voda 1:1 až 10. Poměr je volen dle zvolené metodiky a je nutno brát v úvahu, že ovlivňuje hodnotu pH. Hodnoty pH měřené při různých poměrech se mohou lišit cca 0,1 až 0,2 jednotek pH (Šimek, 2007).

4.3.2.2 Výměnná reakce (kyselost) Souvisí se zvýšeným výskytem iontů H+ a Al3+ z výměnných míst koloidů, a které přecházejí do roztoku nebo extraktu výměnou za bazické kationty. Tyto vázané - 25 -

ionty se většinou uvolňují působením roztoku neutrální soli (např. 1 M KCl nebo 0,02 M CaCl2). Stanovuje se měřením pH půdní suspenze nebo titrací výluhu. Výměnná reakce nabývá vždy nižších hodnot než aktivní kyselost (Ledvina a kol., 2000). Rozdíl mezi v hodnotách pH aktivní a výměnné kyselosti obvykle bývá 0,5, může však dosahovat hodnot od 0,2 do 1,0 i více (Jandák a kol., 2010).

4.3.2.3 Hydrolytická (reziduální) kyselost Tato kyselost připadá na ionty H+ a Al3+, které jsou poutány na sorpčním komplexu v nevýměnných formách. Projevuje se jen v případech nevhodných chemických vlivů (Jandák a kol., 2010). Vzhledem k tomu, že takto poutaných H+ a Al3+ iontů na koloidech je většinou nejvíce, nabývá reziduální acidita nejvyšších hodnot, resp. nejnižší hodnoty pH (Šimek, 2007).

4.3.3 Vývoj půdní reakce na území ČR V rámci zemědělských půd lze pozorovat trend okyselování. Hlavním důvodem je výrazné snížení přísunu vápenatých hmot do půd. V rámci republiky pokleslo pH u orných půd průměrně o 0,1 stupně. Vývoj obsahu přístupného vápníku v půdě jednoznačně koreluje s hodnotou pH a má mírně se zhoršující tendenci (Šrefl, 2012). Podle výsledků agrochemického zkoušení půd mají zemědělské půdy na území ČR průměrnou hodnotu pH 6,2 (ideální pH půd se udává v rozmezí 6,5-7). Půdy s extrémně kyselou reakcí představují 24 % prozkoušené výměry (jedná se zejména o trvalé travní porosty). Dalších 45 % půdy zemědělských půd vykazuje slabě kyselou reakci. Trend postupného okyselování půd dokazuje, že bez obnovení vhodného, třeba i velmi úsporného vápnění, nelze tento negativní vývoj zastavit (Klement, 2006).

- 26 -

Tab. 1 Kritéria pro hodnocení půdní reakce výměnné (příloha č. 5 k vyhl č. 275/1998, ve znění pozdějších předpisů) Hodnota pH

Půdní reakce

< 4,5

Extrémně kyselá

4,6 – 5,0

Silně kyselá

5,1 – 5,5

Kyselá

5,6 – 6,5

Slabě kyselá

6,6 – 7,2

Neutrální

7,3 – 7,7

Alkalická

> 7,7

Silně alkalická

4.3.4 Vliv aplikace kompostu na půdní reakci Aplikace organické hmoty (kompostu) má význam především u kyselých půd, kde obvykle vede ke zvýšení hodnoty pH, což je zejména způsobeno uvolněním kationtů. Tento pozitivní vliv aplikace kompostů lze ještě umocnit přídavkem vápence (Habart, 2010). Přídavkem vápence lze zajistit, aby na koloidní humusové komplexy byly sorpcí navázané především ionty vápníku (a hořčíku). Takovéto humusové látky mají koagulační účinky a jsou v půdě vázány ve formě gelů, čímž je v půdním prostředí zabráněno jejich pohybu. Hodnoty pH těchto humusových látek se pohybují v neutrální oblasti pH 5,7 – 8,3 (Vrba & Huleš, 2006). Při přidávání vápenatých iontů je ale nutné brát zřetel, že vápnění představuje významný zásah do půdního prostředí ovlivňující fyzikální, chemické a biologické vlastnosti. Je nutné vyvarovat se nadměrnému vápnění, které zesiluje rozklad organické hmoty a snižuje sorpční vlastnosti humusovýh látek. Dávka vápnění je dána především ústojnými schopnostmi půdy a stavu nasycení sorpčního komplexu. K odstranění kyselosti u lehkých půd stačí mnohem menší množství vápnění než u půd těžkých. Smysl korekce kyselých půd nespočívá ve snížení koncentrace H3O+ iontů, ale zejména v zabránění vyplavování toxickýh Al+ iontů do půdního roztoku (Matula,2007). Obecně lze říci, že aplikací kompostu do půdy je umožněn vznik interakce mezi - 27 -

huminovými kyselinami a jílovými částicemi za vzniku velmi stabilních komplexů umožňujících poutání vápenatých iontů, které omezují snižování pH půdního prostředí. Aplikace kompostu umožňuje zvyšování pufrační kapacity (Sáňka & Materna, 2004). ČSN 46 5735 požaduje pH vyráběných kompostů v rozmezí hodnot 6 – 8,5.

4.4 Pufrovitost Pufrovitost představuje schopnost odolávat změnám pH půdního roztoku. Pufrovitost je dána existencí rovnováhy mezi aktivní, výměnnou a reziduální aciditou. Zvýší-li se koncentrace H+ iontů v půdním roztoku, dojde k adsorpci přebytku těchto iontů na půdní koloidy. Je to tedy schopnost udržovat víceméně stejnou koncentraci H+ iontů v půdním roztoku. Adsorpce může být výměnná nebo reziduální dle adsorpčních podmínek. Výsledná změna pH je v takovém případě velmi malá (Šimek, 2007). Pufrační schopnosti spočívají v přítomnosti ústojných systémů v půdním roztoku. Tyto systémy jsou tvořeny slabými kyselinami a jejich soli nebo směsí slabé zásady a její soli. Kyselou složku ústojných systémů vytváří zejména huminové kyseliny, kyselina uhličitá, fosforečná a křemičitá a koloidní aluminosilikáty acidoidní povahy. Na ústojné schopnosti se nejvíce podílí adsorpčně nasycený humus, který je silně nasycen bazickými ionty Ca2+ a Mg2+ pomocí nichž snadno neutralizuje zvyšující se kyselost půdního roztoku. Zvýšenou alkalita je neutralizována disociací kyselých H+ iontů do půdního roztoku, kde dochází k interakci s OH- ionty. Podobně působí i jílové minerály, které ale mají nižší ústojnou schopnost než humus (Jandák a kol., 2010). Pufrovitost je zjišťována množstvím kyselin nebo zásad, které způsobí změnu pH o jednu jednotku (Ledvina a kol., 2000).

4.5 Výměnná sorpce iontů V důsledku celkové převahy záporných nábojů koloidů se jedná především o sorpci kationtů. Výměnná sorpce je závislá na pH půdního roztoku. Pokud pH roste, zvyšuje se s ním i záporný náboj koloidu za současného zvyšování maximální sorpční kapacity. Mezi půdním roztokem a kompenzační vrstvou dochází vlivem difůze a elektrostatických přitažlivých sil k neustálému pohybu iontů. Rovnovážný stav nastává tehdy, když je počet iontů pohybujících se oběma směry roven, resp. sorpce iontů do - 28 -

kompenzační vrstvy je rovna jejich desorpci. Výměna kationtů se řídí zákonem, který lze vyjádřit rovnicí rovnováhy (Jandák a kol., 2010):

[Na ] ⋅ (Ca ) = [Ca ] ⋅ (Na ) 2+

+

k Ca , Na

a

2+

r

+

a

(18)

r

kde: kCa, Na rovnovážná konstanta výměny iontů Ca2+ za Na []a

koncentrace adsorbovaných iontů

()r

aktivita kationů v půdním roztoku Náboj koloidu vzniká v důsledku odtržení slabě poutaného iontu z difůzní části

micely. Tento uvolněný iont potom může adsorpcí nahradit iont jiný (Jandák a kol., 2010). Adsorpce kationtů má selektivní charakter a vyplývá z postavení iontů v lyotropní řadě nebo z nerovnoměrného Donnanova rozdělení iontů podle jejich valence a aktivity. Stejně tak je i důležitá hustota povrchového náboje, kdy s růstem výměnné kapacity dochází ke zvýšení adsorpce vícemocných kationtů. Dále je důležitý i rozměr iontu v tom smyslu, že iont, který přesně pasuje do vzniklého prostoru na povrchu micely je poután přednostně. Hlavními výměnnými kationty jsou vápník (až 50% z celkového množství kationtů) a hořčík a v kyselých půdách H+ a Al3+. Koloidní systémy se skládají z pevného podílu v kapalném prostředí. Vysušováním nebo přídavkem elektrolytu dochází ke koagulaci (vysrážení) koloidů (Jandák a kol., 2010). Náchylné ke koagulaci jsou zvláště slabě hydratované (hydrofóbní) koloidy a koloidy s adsorbovanými ionty Ca2+. Méně náchylné na koagulaci jsou koloidy hydrofilní mající silný hydratační obal a dále koloidy s adsorbovanými ionty Na+ a OH- zajišťující vysokou hodnotu elektrokinetického potenciálu (Ledvina a kol., 2000). Peptizace může být vyvolána snížením koncentrace elektrolytu, zvýšenou koncentrací Na+ nebo zvýšením teploty a tím i zvýšením tepelného pohybu molekul a iontů v disperzním prostředí. Tento jev je většinou považován za nepříznivý (Šimek, 2007).

- 29 -

4.5.1 Ukazatelé sorpčních vlastností Maximální množství kationtů, které může být sorbováno, je dáno velikostí povrchové plochy koloidů. Sorbují se především ionty Ca2+, Mg2+, K+, Na+ a H+. H+ se v principu vyznačuje protichůdnou působností oproti zbylým jmenovaným iontům, a proto se sorpční nasycení vyjadřuje právě k jeho obsahu. Pro charakteristiku sorpčních vlastností byly zavedeny tyto hodnoty (Jandák a kol., 2010):

4.5.1.1 Obsah výměnných bází Je množství iontů, které je právě sorpčním komplexem poutáno. Mění se v závislosti na vlhkosti a pH. Značí se S a hodnoty jsou uváděny v mmol·0,1kg-1 zeminy (Jandák a kol., 2010).

4.5.1.2 Maximální sorpční kapacita Je to největší možné množství kationtů, které je sorpční komplex schopen poutat. Značí se T nebo také KVK (kationtová výměnná kapacita) a hodnoty jsou uváděny mmol·0,1kg-1 zeminy (Jandák a kol., 2010).

4.5.1.3 Stupeň sorpční nasycenosti Je poměr okamžitého obsahu kationtů S k maximálnímu možnému obsahu bází T. Tato hodnota se značí T a je vyjadřována v % maximální sorpční kapacity (Jandák a kol., 2010).

T=

S ⋅ 1000 [%] T

(19)

Z uvedených hodnot lze vycházet při kvalitativním hodnocení zemin. Poměr Mg : Ca by měl být 1 :4 až 1 : 6. Obsah Mg nad 15 až 20 % podle stupně sorpční nasycenosti je považován za nepříznivý. Obsah Na nad 5 % vypočteného z T značí zasolování (Jandák a kol., 2010).

- 30 -

4.5.2 Druhy sorpcí Z pohledu této práce jsou důležité tři základní druhy sorpce, které se mezi sebou navzájem liší v podstatě uskutečňování tohoto děje.

4.5.2.1 Mechanická sorpce Mechanická sorpce je uskutečňována zadržováním částic ve velmi úzkých nebo slepých pórech (Jandák a kol., 2010). Dále může být tento druh sorpce způsoben mechanickým zadržováním v koloidních gelech a sraženinách (Ledvina a kol., 2000)

4.5.2.2 Fyzikální sorpce (adsorpce) Fyzikální sorpce souvisí s povrchovými jevy na rozhraní fází. Projevuje se zvýšenou koncentrací molekul na povrchu pevné fáze za současného snížení koncentrace těchto molekul v roztoku. Současně dochází i ke snížení volné povrchové energie v systému v důsledku změny povrchového napětí nebo zmenšení celkové povrchové plochy (Ledvina a kol., 2000).

4.5.2.3 Fyzikálně chemická sorpce (výměnná sorpce) V případě fyzikálně chemické sorpce se jedná o výměnu iontů adsorbovaných na sorpčním komplexu za kationty z půdního roztoku v ekvivalentním poměru. Energie výměny kationtů je přímo úměrná jejich valenci. V případě kationtů stejné valence je energie výměny přímo úměrná jejich atomové hmotnosti (Ledvina a kol., 2000).

4.5.2.4 Chemická sorpce (absorpce) Chemická sorpce představuje ireversibilní zadržování iontů v půdě ve formě málo rozpustných sraženin, které jsou mechanicky zadržovány v pórech. Princip této sorpce spočívá v chemické vlastnosti – rozpustnosti. Čím nižší je rozpustnost dané sraženiny, tím stáleji je absorbát půdou zadržován (Ledvina a kol., 2000).

- 31 -

4.5.3 Vliv aplikace kompostu na sorpční vlastnosti půd Aplikace kompostu vzhledem k obsahu humusových látek vykazujících značný měrný povrch jednoznačně zvyšuje sorpční schopnosti půd. Humusové látky mají v půdě šest až sedmkrát vyšší poutací schopnost živin než jílové minerály. Přítomnost humusových látek v půdě zajišťuje i vyšší obsah půdní vlhkosti, drobtovitou strukturu aj. (Javůrek a kol., 2010).

4.6 Redukčně-oxidační poměry Redukčně-oxidační poměry jsou součástí komplexních dějů doprovázející biochemické procesy, kterými si mikroorganismy opatřují energii. Oxidací jedna látka elektrony ztrácí a druhá, redukovaná, je získává. Každá oxidace je současně doprovázena redukcí. Nejvýznamnější redoxně oxidační systémy jsou založeny na iontech nebo prvcích dvojmocného a trojmocného železa a lze je velmi zjednodušeně popsat následující rovnicí: Fe3+ + e- ⇆ Fe2+

(20)

Měřítkem rovnováhy je redox potenciál, který je v systému možno měřit oxidačně redukční elektrodou. Je zároveň mírou redox mohutnosti látek, resp. tendence elektronů přemísťovat se mezi jejich donory a akceptory. Označuje se jako redox potenciál Eh a měří se platinovou elektrodou proti nasycené kalomelové elektrodě nebo vodíkové elektrodě. Jednotky jsou uváděny v mV. Redukované látky mají nízký Eh zatímco oxidované jej mají vysoký. Hodnoty Eh se pohybují od -400mV v silně redukčních podmínkách, do 750 mV v oxidačních podmínkách. Hodnoty Eh jsou ale nestálé a mění se. Např. při vysoké vlhkosti dochází ke snižování hodnot Eh. K nárůstu hodnot naopak dochází při snížení pH (Ledvina a kol., 2000). Eh dále velmi závisí na množství organické hmoty, která je bohatým donorem elektronů, jenž se přemísťují na elektrony chudé látky. Redukce Fe(OH)3 za účasti organické hmoty pak může být zapsána rovnicí (Šimek, 2007): 4 Fe(OH)3 + 12 H+ + 4 e- → 4 Fe2+ + 12 H2O (redukce)

(21)

CH2O + H2O → CO2 + 4 H+ + 4 e- (oxidace)

(22)

- 32 -

A úplná oxidačně-redukční rovnice takto: 4 Fe(OH)3 + CH2O + 8 H+ → 4 Fe2+ + CO2 + 11 H2O

(23)

Molekulární kyslík vstupuje v redox reakcích jako akceptor elektronů v rámci aerobní respirace, při níž dochází k reakci: O2 + 4 H+ + 4 e- ⇆ 2H2O

(24)

Není-li mikroorganismům umožněn dostatečný přísun kyslíku, mohou jako primární akceptor elektronů využít jinou látku. Nejsnáze redukovatelnou látkou je po kyslíku NO3-. Redukce nitrátu je schopno mnoho bakterií a je vcelku běžná: NO3- + 2 H+ + 2 e- ⇆ NO2- + H2O

(25)

Vzhledem k tomu, že se při redukčních reakcích spotřebovávají H+ ionty, jsou hodnoty Eh při nižších hodnotách pH vyšší, resp. redox potenciál je závislá na pH (tab. 1):

- 33 -

Tab. 2 Hodnoty redox potenciálů pro významné běžné reakce (Šimek, 2007) Eh [mV] (při 25 °C)

Reakce

pH 5

pH 7

Redukce O2

930

820

Redukce NO3- na NO2-

530

420

Oxidace Mn2+ na MnO2

640

410

Redukce Fe2+ na Fe(OH)3

170

-180

Redukce SO42- na S2-

-70

-220

Redukce CO2 na CH4

-120

-240

Produkce H2

-295

-413

Hodnoty redox potenciálu podléhají dynamickým změnám podle obsahu vody a jiným půdním vlastnostem. Nicméně lze říci, že za podmínek vyššího obsahu organické hmoty nabývají hodnoty redox potenciálu záporných hodnot. V případě nízkého množství organické hmoty nabývají hodnoty redox potenciálu naopak hodnot kladných (Šimek, 2007).

4.7 Elektrická vodivost Měření vodivosti roztoků elektrolytů je prováděno konduktometrií. Elektrolytem je látka, která se v roztoku disociuje na volně pohyblivé ionty. Tyto ionty jsou nositeli nábojů a mají za následek elektrickou vodivost roztoků (Klouda, 2003). Voda (ale i jiná rozpouštědla) rozpouštějí iontové krystaly (např. NaCl) a polární molekuly (např. HCl). Dochází-li při rozpouštění k uvolňování iontů do roztoku, hovoří se o elektrolytické disociaci. Při této disociaci dochází současně k obalení iontů molekulami vody (hydrataci). Silné elektrolyty jsou v roztocích plně disociovány. To znamená, že např. ve vodném roztoku NaCl je celková relativní koncentrace NaCl totožná s koncentrací Na+ nebo Cl[NaCl]0 = [Na+] = [Cl-]

- 34 -

(26)

To platí až do chvíle, kdy je do tohoto roztoku přidáno dostatečné množství NaCl, kterým dojde ke vzniku nasyceného roztoku a ke vzniku disociační rovnováhy mezi pevným (nerozpuštěným) NaCl a na ionty zcela disociovaným NaCl: NaCl(s) ⇆ Na+(aq) + Cl-(aq)

(27)

Tato rovnováha je potom popisována v tabulkách údajem o rozpustnosti. Rozpustnost vyjadřuje kolik g dané látky je možno rozpustit ve 100 g čistého rozpouštědla (vody). U málo rozpustných solí tomu již tak není a je třeba jejich rozpustnost definovat součinem rozpustnosti vycházejícího z disociační rovnováhy. Je nutné si uvědomit, že ionty na sebe v reálném roztoku působí a brání si v účincích, které se projevují navenek a určují vlastnosti roztoku. Proto se reálný roztok chová, jakoby jeho koncentrace byla nižší než ve skutečnosti. To se projevuje tím výrazněji, čím je roztok koncentrovanější. Tato skutečnost je důsledkem aktivity iontů. Aktivita jednotlivých iontů s klesající koncentrací roste, protože jednotlivé ionty jsou od sebe více vzdáleny a nemohou se navzájem tolik ovlivňovat. Takže u velmi zředěných roztoků silných elektrolytů jsou od sebe ionty natolik vzdáleny, že se neovlivňují (Klouda, 2002). Vedení elektrického proudu jak již bylo řečeno, je v roztocích elektrolytů umožněno přítomností iontů, vzniklých disociací. Při měření konduktivity je nutné si uvědomit, že s rostoucím elektrickým odporem R vodivost vodičů G klesá: G = 1/R [Ω-1] Vodivost (konduktance) vyjadřuje schopnost roztoku

(28) vést elektrický proud.

Jednotka vodivosti se nazývá Siemens. Odpor vodiče a tím i jeho vodivost závisí na jeho délce l a průřezu S. Z tohoto důvodu (různé koncentrace iontů a vzdálenosti mezi nimi) nelze tyto veličiny použít jako veličiny charakterizující vodivé vlastnosti určitého roztoku. Proto je využíván měrný odpor ρ nebo měrná vodivost κ: R = ρ · l/S [Ω]

(29)

κ = 1/ ρ [S · m-1]

(30)

- 35 -

Vodivost roztoků elektrolytů je měřena konduktometricky pomocí různých druhů vodivostních cel, ve kterých je plocha jejich elektrod a vzdálenost mezi nimi konstantní. Tedy i poměr l/S je konstantní a vychází z ní tzv. odporová konstanta vodivostní cely C: C = l/S [m-1]

(31)

Kombinací uvedených vztahů lze dojít ke vztahu mezi vodivostí, měrnou vodivostí a odporovou konstantou: 1/G = 1/κ · l/S

(32)

κ=C·G

(33)

Odporovou konstantu lze snadno určit změřením vodivosti roztoku o známé měrné vodivosti (většinou se k tomu používá roztoků KCl). Při měření odporové konstanty je důležité dbát na stálou teplotu, neboť na ní vodivost významně závisí (elektrický odpor je závislý na teplotě). Přímým konduktometrickým měřením se ze změřené vodivosti usuzuje obsah rozpuštěných elektrolytů (nebo se zjišťuje např. stupeň disociace a disociační konstanty slabých

elektrolytů,

součin

rozpustnosti

silných

elektrolytů

apod.).

Princip

instrumentálního měření vodivosti si lze představit jako dvě vodivé desky umístěné v roztoku proti sobě v určité vzdálenosti l. Na tyto desky je vloženo střídavé napětí U. Mezi těmito deskami je potom měřen procházející elektrický proud I. Vodivost lze snadno určit z Ohmova zákona: G = I/U

(34)

Protože je vodivost závislá na geometrických vlastnostech vodiče, resp. na ploše elektrod S a jejich vzájemné vzdálenosti l, je zaváděna již zmíněná měrná vodivost κ: κ = G · l/S [S · m-1]

(35)

Jednotka měrné vodivosti S·m-1 je většinou poměrně vysoká, a proto je - 36 -

povětšinou vyjadřována v mS·m-1 nebo µS·m-1 (Klouda, 2002).

4.7.1 Měření vodivosti Obvykle je prováděno ponořením vodivostní cely do měřeného roztoku tak hluboko, aby byly ponořeny elektrody. Použité elektrody jsou uvnitř trubice jsou zhotoveny z platiny, titanu, pozlaceného niklu nebo grafitu. Nové typy cel mají elektrody zapojeny do elektrického obvodu tak, aby proud procházející obvodem byl minimalizován, a bylo tak zabráněno polarizaci elektrod. Vodivost závisí na teplotě dle vztahu: Gt = Gt(kal) [1 + α(t – t(kal))] Gt

(36)

vodivost při teplotě t

Gt(kal) vodivost při kalibrační teplotě α

teplotní vodivostní koeficient roztoku

Vzhledem k tomu, že teplotní vodivostní koeficienty roztoků se pro běžné roztoky pohybují kolem hodnoty 0,02 K-1, počítá většina konduktometrů při kompenzaci teploty s tímto koeficientem. Mnohé přístroje jsou však již vybaveny teploměrem a kompenzace teploty pak probíhá automaticky.

Jako standardní teplota se používá

25 °C. Při praktickém měření je zachována geometrie elektrod, tedy poměr l/S (odporová konstanta vodivostní cely K) je neměnný. Měrnou vodivost lze potom vyjádřit: κ = K ·G [S · m-1]

(37)

Odporová konstanta K je zjištěna měřením vodivosti roztoku KCl o známé koncentraci a měrné vodivosti κ při teplotě 25 °C. V přímé konduktometrii je možno usuzovat ze změřené měrné vodivosti na celkový obsah iontů v roztoku. Měrná vodivost roste s obsahem iontů. Při zanedbání vzájemných interakcí jednotlivých iontů platí pro zředěné roztoky přímá úměra mezi

- 37 -

měrnou vodivostí a koncentrací iontů. S růstem koncentrace iontů dochází vlivem jejich vzájemných interakcí k poklesu měrné vodivosti. Vzhledem k tomu, že měrná vodivost je závislá nejenom druhu elektrolytu, ale i na množství přítomných vodivých částic (koncentraci), je zaváděna molární vodivost Λ, která přepočítává měrnou vodivost na jednotkovou látkovou koncentraci: Λ = κ/c [S · m2 · mol-1]

(38)

Látková koncentrace c má rozměr mol · dm-3. Pro charakterizaci vodivých vlastností elektrolytů je nejvhodnější použít molární vodivost definovanou pro koncentraci elektrolytu blížící se nule. Tato veličina se nazývá limitní molární vodivost Λ0. Zavádí pro se pro zjednodušení situace, kdy je u slabých elektrolytů komplikovaná neúplná disociace. V podstatě toto zjednodušení navazuje ideální situaci, kdy jsou ve zředěných roztocích jednotlivé ionty od sebe

natolik daleko, že se navzájem

neovlivňují a lze tak každému druhu iontu zvlášť přisoudit nezávislý podíl na limitní molární vodivosti elektrolytu. Tento podíl je nazýván iontová molární vodivost λ. Limitní molární vodivost Λ0 elektrolytu je tedy dána součtem molárních vodivostí iontů λ, což je podstatou Kohlrauschova zákona nezávislého putování iontů (elektrolytu BxAy lze Λ0 vyjádřit): Λ0(BxAy) = xλ(By+) + yλ(Ax-)

(39)

U silného elektrolytu lze přepočítat limitní molární vodivost Λ0 na molární vodivost Λ při dané koncentraci c podle: Λ = Λ0 - K · √c

(40)

K je konstanta, která je závislá na stechiometrii elektrolytu a jen velmi málo na jeho druhu. Pokles molární vodivosti s rostoucí koncentrací u slabého elektrolytu je způsoben poklesem stupně disociace α, a proto by měla platit přímá úměra v závislosti molární vodivosti na stupni disociace:

- 38 -

Λ=k· α

(41)

Konstantu úměrnosti (směrnici) k lze určit snadno. Především je-li při mizivých koncentracích iontů, tedy v silně zředěných roztocích, kde je disociace úplná, α = 1 a Λ = Λ0. Potom bude platit (Klouda, 2002): Λ = Λ0 · α

(42)

4.7.2 Elektrická vodivost půdních vzorků Elektrická vodivost se značí EC a u půdních vzorků slouží k orientačnímu hodnocení zasolení půdy (Sáňka & Materna, 2004).

Tab. 3 Základní hodnocení EC podle Gardner et. al, 1994 (Sáňka & Materna, 2004) Hodnocení

EC [mS/cm]

Celková

Reakce plodin

koncentrace soli [%] Nezasolené

0-4

< 0,15

Dopady salinity jsou zanedbatelné s výjimkou nejvíce citlivých rostlin

Slabě zasolené

4-8

0,15 – 0,35

Úrodnost většiny plodin je omezena

Středně zasolené

8 - 15

0,35 – 0,65

Dostatečně plodí jen odolné rostliny

Silně zasolené

> 15

> 0,65

Dostatečně plodí jen velmi odolné rostliny

Přestože se doporučená hodnota EC pěstebního média (půdy, substrátu aj.) vhodného pro pěstování rostlin určených ke sklizni pohybuje okolo 2 mS·cm-1, tak většina kompostů vykazuje hodnoty EC vyšší. Hodnota EC kompostů je ovlivněna především skladbou kompostovaného materiálu. Nicméně je-li EC kompostů vyšší než 5 mS·cm-1, tak sklon k zasolení se neprojevuje u více než 20 % na zasolení velmi citlivých rostlin (Saebo, Ferrini, 2006). Aplikace kompostu na zasolených půdách zapříčiňuje flokulaci jílových minerálů. Tato flokulace jílových minerálů je základem dobrých podmínek pro tvorbu - 39 -

půdních agregátů majících důležitou úlohu v ochraně půdy vůči erozi. Dále lze aplikací kompostů dosáhnout snížení EC zasolených půd. Kompostem zapraveným do půdy lze dosáhnout snížení množství výměnných Na+ iontů a jejich nahrazení Mg2+ a Ca2+ ionty (Lakhdar et. al., 2009).

4.7.3 Celkové množství rozpuštěných látek TDS Hodnota celkového množství rozpuštěných látek TDS je získávána buď gravimetricky na základě vážení odparku vzniklého vylouhováním ve vodě rozpustných látek anebo vynásobením naměřené hodnoty EC o konstantu odpovídající hmotnostnímu množství určitého elektrolytu. Vzhledem k rozličným hodnotám vodivostí jednotlivých elektrolytů je však stanovení TDS založené na EC zatíženo chybou vyplývají z volby konstanty.

Tab. 4 Orientační hodnocení zasolení půd podle koncentrací solí ve vodním výluhu podle Dvorníka, Haslbacha a Přídkové, 1984 (Sáňka & Materna, 2004) Koncentrace solí [mg/l]

Stupeň zasolení

< 500

Nezasolené půdy

500 - 1000

Středně zasolené půdy

1000 - 2000

Zasolené půdy

> 2000

Silně zasolené půdy

- 40 -

5 MATERIÁL 5.1 Použitý vzorek Pro vyhodnocení balících a skladovacích zkoušek byl použit certifikovaný substrát nesoucí obchodní značku Zelený drak vyráběný Centrální kompostárnou Brno a.s., která slouží ke zpracování biologicky rozložitelného odpadu z Brna a jeho okolí a nabízející všem obyvatelům, firmám i drobným živnostníkům možnost volného navážení vytříděného bioodpadu. K výrobě tohoto substrátu je použit zejména odpad z údržby zeleně a zbytky potravin (ovoce, zelenina). Tento substrát je vyráběn za využití moderních mechanizačních prostředků (rychloběžný drtič

dřevní

hmoty,

homogenizér,

nakladač,

bubnové

síto)

a

odpovídajícího stavebně-technického zabezpečení technologie provozu. Plocha kompostiště splňuje dle legislativních požadavků nepropustnost ploch, vyspádování a odvod srážkových a průsakových vod do vodohospodářsky zabezpečené jímky. Bioodpad

je

před

započetím

procesu

kompostování

přetříděn,

smíchán

a

homogenizován dle požadavků kladených na finální produkt a nevezen do železobetonových žlabů o šířce 6 m a délce 36 m. Žlaby jsou zhotoveny z perforovaného dna odkud je za pomoci ventilátorů na spod každé zakládky dle potřeby vháněn vzduch. V zakládkách jsou průběžně měřeny teploty, které jsou zaznamenávány. Každá šarže hotového kompostu je dále podrobena laboratornímu zkoumání na obsah rizikových prvků. Po splnění legislativních a normativních požadavků kladených na průběh procesu výroby a na hotový kompost, je certifikovaný substrát nabízen k prodeji v prostorách CKB a.s. jako volně ložený. Vzhledem k tomu, že registrace zmíněného kompostu byla udělena pro volně ložený kompost, bylo nutno provést v případě prodeje baleného kompostu rozšíření registrace. Jako podklad pro rozšíření registrace posloužily výsledky získané z provedených balících a skladovacích zkoušek. Množství bioodpadů, na kterou je kompostárna projektována činí 70 000 Mg ročně. CKB a.s. je postavena na jihovýchodním území města Brna, resp. na severním okraji katastrálního území obce Brněnských Ivanovic.

- 41 -

Obr. 1: Mapa umístění CKB a.s. (zdroj: www.google.com) Substrát (kompost Zelený drak) byl pro účely zkoušek zabalen v černých polypropylenových pytlích opatřených provzdušňovacími otvory zajišťujících výměnu plynů. Hmotnost takto zabaleného kompostu v každém pytli činila zhruba 10 – 15 kg.

5.2 Kontrolní substrát Pro porovnání vybraných znaků jakosti zkoušeného kompostu byly zvoleny znaky jakosti průmyslových kompostů podle ČSN 46 5735. Hodnoty vybraných znaků jakosti jsou uvedeny v tab. 4.

Tab. 5 Vybrané znaky jakosti průmyslových kompostů ( ČSN 46 5735) Znak jakosti

Hodnota

Vlhkost

Od zjištěné hodnoty spalitelných látek do jejího dvojnásobku, avšak min. 40 % a max. 65 %

Spalitelné látky ve vysušeném vzorku

min. 25 %

pH

6,0 – 8,5 - 42 -

Zjištěné hodnoty elektrokonduktivity EC a celkových rozpuštěných látek TDS byly porovnány s dostupnými výsledky prací jiných autorů, kteří pro své stanovení využili metodu saturovaného média.

- 43 -

6 METODIKA 6.1 Uskladnění vzorků Skladovací zkoušky a měření bylo prováděno u substrátu (kompostu) nesoucího obchodní název Zelený drak. Tento kompost byl zabalen ve zkušebním obalu, který odpovídal předpokládané prodejní velikosti. Pytle se substrátem byly vyskládány na sebe na dřevěných paletách. Pro potřeby skladovacích zkoušek byly pytle s kompostem umístěny na dvou rozličných místech, a to jednak ve venkovním prostředí částečně chráněné plachtou před povětrnostními vlivy a dále ve vnitřních prostorách klimatizované laboratoře. Pytle s kompostem byly takto uskladněny z důvodu vytvoření podmínek obdobných, jaké panují při skladování v obchodních řetězcích.

6.2 Četnost zkoušek Pro potřeby zkoušek byly vždy použity vzorky jak z venkovního, tak i vnitřního uskladnění. Zkoušky byly prováděny každý měsíc v přibližně stejný kalendářní den po celkovou dobu trvání 1 roku. Ihned po převzetí pytlů s kompostem dne 27. 7. 2011 byla provedena zkouška prvního referenčního vzorku, nesoucího (v kapitole Výsledky) v tabulkách označení číslo vzorku 0.

6.3 Odběr a úprava vzorků Vzorky byly odebírány podle ČSN 46 5735 Průmyslové komposty, bod 4.3 d). Bylo odebráno 5 dílčích vzorků, jenž byly dále dle bodu 4.5) normy upraveny na tři laboratorní vzorky. Při každém otevření pytlů pro účel odběru vzorků byl senzoricky sledován stav kompostu (zápach, výskyt živých organismů či eventuelně plísní). Vzorky byly dále použity pro hodnocení fyzikálních a chemických vlastností.

6.4 Prováděné zkoušky
momentální vlhkost a spalitelné látky
hodnota pH - 44 -


elektrická konduktivita
celkové množství rozpuštěných látek TDS (Total Dissolved Solids)

6.5 Výsledky zkoušek Zjištěné výsledky byly zpracovány a porovnány s dostupnými hodnotami jiných autorů, kteří při svém stanovení využili metodu vodou saturovaného média.

- 45 -

7 PRAKTICKÁ ČÁST 7.1 Odběr vzorků Po otevření pytlů s kompostem byly před každým odběrem vzorků pořizovány fotografie dokumentující vizuální stav kompostu bezprostředně po otevření. Odběr vzorků byl prováděn z pěti různých od sebe zhruba stejně vzdálených míst. Vzorek kompostu určený ke zkoušení byl převáděn do odměrného válce o objemu 2000 ml. Celkové množství odebraného vzorku odpovídalo přibližně 1500 ml. Po odběru bezprostředně následovala analýza v laboratoři.

7.2 Momentální vlhkost Pro stanovení momentní vlhkosti byl vzorek vždy krátce po odběru převeden do již předem zváženého odměrného válce o objemu 1000 ml. Objem doplněného kompostu po jeho sklepání v odměrném válci vždy činil 1000 ml. Takto doplněný válec byl zvážen a zvážená hmotnost byla zaznamenána. Vzorek byl posléze přemístěn na předem zvážené plechové plato, které bylo dále umístěno do sušárny. Sušení vzorku probíhalo při teplotě 105 ºC po dobu 24 hodin pro dosažení konstantní hmotnosti. Po vysušení byl vzorek i s platem zvážen a z rozdílů hmotností byl zjištěn hmotnostní úbytek rovnající se hmotnosti vody ve vzorku v době odběru, resp. momentní vlhkosti. Stanovení momentální vlhkosti vycházelo z metodiky ČSN 46 5735 Průmyslové komposty. Výpočet byl proveden dle uvedené rovnice:

w=

m1 − m2 ⋅ 100 [%] m1

kde: w

momentální vlhkost [%]

m1

hmotnost vzorku před sušením [g]

m2

hmotnost vzorku po vysušení [g]

- 46 -

(43)

7.3 Spalitelné látky Stanovení spalitelných látek bylo stejně jako stanovení momentální vlhkosti založeno na gravimetrii. Vzorek byl po stanovení vlhkosti převeden do kelímku, který byl vyžíhán do konstantní hmotnosti. Žáhání kelímku do konstantní hmotnosti probíhalo za stejných podmínek za jakých bylo prováděno stanovení spalitelných látek. Vzorek o hmotnosti 1 g byl žíhán při teplotě 600 ºC po dobu 8 hodin. Po vyžíhání vzorku do konstantní hmotnosti bylo provedeno jeho zvážení. Z rozdílů hmotností bylo zjištěno hmotnostní množství spalitelných látek (ztráta žíháním) ve vzorku. Stanovení spalitelných látek vycházelo z metodiky ČSN 46 5735 Průmyslové komposty. Výpočet byl proveden dle uvedené rovnice:

dm =

dm

množství sušiny [%]

m1

hmotnost vzorku před žíháním [g]

m2

hmotnost vzorku po žíhání [g]

m2 ⋅ 100 m1

(44)

7.4 Stanovení elektrokonduktivity EC, pH a celkových rozpuštěných látek TDS Měření bylo prováděno za pomoci přístroje SensIONTM +MM 150 vybaveným Sensorem 50 59, který umožňoval současné měření elektrokonduktivity, pH a celkových rozpuštěných látek TDS. Vzorek byl převeden do kádinky o objemu 400 ml. Objem vzorku pro účely stanovení činil vždy zhruba 200 ml (odečet podle rysky na kádince). K tomuto množství vzorku bylo dále za současného míchání přidáváno takové množství destilované vody, aby vznikla vodou saturovaná směs. Množství přidávané vody ale nesmělo být takové, aby se vytvářel volný vodní sloupec nad směsí. Základem bylo dosáhnout rovnoměrného nasycení vzorku vodou bez vzniku viditelného sloupce vodní fáze v tomto dvou fázovém systému. Takto přichystané saturované médium bylo na dobu cca 15 minut ponecháno odležet z důvodu hydratace organických složek, solvatace a rozpuštění ve vodě rozpustných látek a v případě měření v zimních měsících i vyrovnání teplotních rozdílů mezi vzorkem a destilovanou vodou. Pro zajištění - 47 -

dokonalé homogenizace před samotným měřením byl vzorek po odležení opětovně důkladně promíchán. Do řádně připraveného vzorku byla vložena elektroda měřícího přístroje SensIONTM +MM 150 a byly odečteny naměřené hodnoty. Měření EC, pH a TDS bylo u každého vzroku prováděno třikrát. Elektroda byla vždy mezi jednotlivými měřeními ze vzorku vyjmuta, opláchnuta destilovanou vodou, opatrně osušena buničitou vatou a opětovně umístěna do vzorku. Vzorek byl před opětovným měřením velmi opatrně promíchán omytou elektrodou tak, aby se zamezilo zkreslení výsledku měření v důsledku existence zbytkové destilované vody na elektrodě. Výsledky naměřených hodnot byly zprůměrovány a zaneseny do tabulek viz. tab. 2 a 3 kapitola výsledky. Významné odchylky měření nebyly pro účely vyhodnocení (průměr hodnot) použity.

- 48 -

8 VÝSLEDKY Ze zjištěných hodnot vybraných sledovaných parametrů byly použitím programu Microsoft Office Excel vytvořeny grafy. Tyto grafy vyjadřují průběh hodnot a jejich vývoj za období prováděných zkoušek. Zjištěné hodnoty jednotlivých sledovaných znaků jakosti kompostu byly dále zaznamenány a jsou uvedeny v tab. 6 a tab. 7 v kapitole Přílohy.

8.1 Momentální vlhkost Ze zjištěných hodnot momentálních vlhkostí je zřejmé, že mezi oběma způsoby uskladnění je takřka minimální rozdíl. Rozdíl mezi minimem a maximem hodnot vlhkostí činí u vnitřního uskladnění 4,8 % a u venkovního 6,5 %. Vzájemný rozdíl těchto dvou hodnot je pouze 1,7 %. Zjištěné hodnoty momentální vlhkosti včetně limitu stanoveného dle ČSN 46 5735 znázorňuje obr. č. 1.

Graf závislosti hodnot momentálních vlhkostí na čase 60

Vlhkost výrobku [%]

55 50 MIN. VNITŘNÍ SKLADOVÁNÍ

45

VENKOVNÍ SKLADOVÁNÍ

40 35 30 25 27. 7. 2011

24. 8. 2011

26. 9. 25. 10. 25. 11. 21. 12. 27. 1. 2011 2011 2011 2011 2012

27. 2. 2012

26. 3. 2012

23. 4. 2012

23. 5. 2012

21. 6. 2012

19. 7. 2012

Datum odběru vzorku

Obr. 1 Graf závislosti hodnot momentálních vlhkostí na čase

8.2 Spalitelné Látky Z uvedených údajů v tab. 2 a tab. 3 jsou u obou variant uskladněných vzorků zřejmé jen minimální změny hodnot. - 49 -

Zjištěné hodnoty spalitelných látek včetně limitu stanoveného dle ČSN 46 5735 znázorňuje obr. č. 2.

Obsah spalitelných látek v sušině výrobku [%]

Graf závislosti hodnot spalitelných látek na čase

70 60 50 VNITŘNÍ SKLADOVÁNÍ VENKOVNÍ SKLADOVÁNÍ

40

MIN.

30 20 10 27. 7. 2011

24. 8. 2011

26. 9. 2011

25. 10. 25. 11. 21. 12. 2011 2011 2011

27. 1. 2012

27. 2. 2012

26. 3. 2012

23. 4. 2012

Datum odběru vzorku

Obr 2 Graf závislosti hodnot spalitelných látek na čase

- 50 -

23. 5. 2012

21. 6. 2012

19. 7. 2012

8.3 pH Naměřené hodnoty pH měly u obou variant uskladnění podobnou velmi mírně klesající tendenci. Naměřené hodnoty se pohybovaly v rozmezí pH, které je dáno ČSN 46 5735. Je zřejmé, že vzájemné rozdíly v hodnotách pH mezi venkovními a vnitřními vzorky nebyly nikterak velké, a že se od sebe odlišovaly jen velmi málo viz. obr. č. 3.

Graf vývoje hodnot pH v závislosti na čase 9 8,5

pH výrobku

8 MIN.

7,5

VNITŘNÍ SKLADOVÁNÍ VENKOVNÍ SKLADOVÁNÍ

7

MAX.

6,5 6 5,5 27. 7. 2011

24. 8. 2011

26. 9. 2011

25. 10. 25. 11. 21. 12. 2011 2011 2011

27. 1. 2012

27. 2. 2012

26. 3. 2012

23. 4. 2012

23. 5. 2012

21. 6. 2012

19. 7. 2012

Datum odběru vzorku

Obr. 3 Graf závislosti hodnot pH na čase

8.4 EC a TDS Měření elektrokonduktivity není vyžadováno ČSN 46 5735. Přesto může sloužit jako určitý kvalitativní ukazatel kompostu, zejména při jeho aplikaci do půd. Elektrokonduktivita je totiž využívína k charakterizaci míry zatížení půd solemi, které se vztahují k půdně ekologickým podmínkám stanovišť a ke stupni vyhnojení (Pokorný, Šarapatka & Hejátková, 2007). Druh použité metodiky má váznamný vliv na naměřené hodnoty EC. Výsledky v dostupné odborné literatuře se významně liší právě v důsledku rozličných metodik stanovení. Pro účely stanovení EC byla zvolena metoda saturovaného média tak, jak ji popisují Johnson et al. (2005) a Muldowney (2011). Při stanovování EC touto metodou by hodnota EC kompostu neměla být vyžší než 10 mS.cm-1 (Bilderback and M.A. Powell, 1996).

- 51 -

Graf vývoje hodnot EC v závislosti na čase

-1

Elektrická konduktivita EC [mS.cm ]

11 10 9 8

VNITŘNÍ SKLADOVÁNÍ VENKOVNÍ SKLADOVÁNÍ

7

MAX.

6 5 4 27. 7. 2011

24. 8. 2011

26. 9. 2011

25. 10. 2011

25. 11. 2011

21. 12. 2011

27. 1. 2012

27. 2. 2012

26. 3. 2012

23. 4. 2012

23. 5. 2012

21. 6. 2012

19. 7. 2012

Datum odběru vzorku

Obr. 4 Graf závislosti hodnot EC na čase Hodnoty TDS v [g/l] jsou získávány výpočtem ze změřených hodnot EC [mS/cm] na základě přímé úměrnosti, kdy jednotka elektrokonduktivity odpovídá určitému hmotnostnímu ekvivalentu daného elektrolytu. Jedná se tedy pouze o násobek hodnoty EC o určitou konstantní hodnotu. Grafické znázornění je tedy stejné jako u EC lišící se pouze v hodnotách na ose x. Obr. č. 5 znázorňuje vývoj naměřených hodnot TDS v závislosti na čase.

Graf vývoje hodnot celkovýh rozpuštěných látek TDS v závisloti na čase

Celkové rozpuštěné látky TDS [g/l]

6

5

VNITŘNÍ SKLADOVÁNÍ

4

VENKOVNÍ SKLADOVÁNÍ

3

2 27. 7. 2011

24. 8. 2011

26. 9. 25. 10. 25. 11. 21. 12. 27. 1. 2011 2011 2011 2011 2012

27. 2. 2012

26. 3. 2012

Datum odběru vzorku

Obr. 5 Graf závislosti hodnot TDS na čase

- 52 -

23. 4. 2012

23. 5. 2012

21. 6. 2012

19. 7. 2012

8.5 Senzorické vlastnosti Mezi sledované senzorické vlastnosti patřily zápach, výskyt plísní nebo přítomnost živých organismů. Ani v jednom ze zkoušených vzorků nebyl cítěn zápach. Dále nebyl za celou dobu prováděných zkoušek vysledován výskyt plísní. Bezprostředně po otevření obalu a během odebírání vzorků byl v období podzimu a jara sledován výskyt hmyzu (mladé žížaly, mravenci, stonožky). Vybrané fotografie dokumentující vizuální stav bezprostředně po otevření obalu lze najít v kapitole Příloha č. 2.

- 53 -

9 DISKUSE Vlhkost u všech vzorků odpovídala požadavkům ČSN 46 5735, resp. zjištěné hodnoty vlhkosti se pohybovaly ve stanoveném intervalu 40-65 %. Vzájemné rozdíly v hodnotách vlhkostí mezi oběma variantami uskladnění nebyly nikterak velké a to i přes poměrně velmi rozličné podmínky, ve kterých byly dané vzorky naskladněny. Uchování vhodné vlhkosti bez velkých výkyvů bylo zřejmě způsobeno mírným utužením zabaleného kompostu. Lze říci, že pytle, v nichž byly komposty zabaleny zajišťují optimální obalový prostředek pro uchování vhodné vlhkosti coby kvalitativního znaku baleného kompostu. Množství spalitelných látek přibližně odpovídalo výsledkům, které naměřili i jiní autoři. Např. Himanen & Hänninen (2009) provedli stanovení spalitelných látek u různých vzorků kompostů, přičemž jimi stanovené hodnoty byly v rozmezí 71-84 %. Takovéto hodnoty značí, že množství organické hmoty ve zralém kompostu dosahovalo relativně vysoké úrovně. Takovýto kompost lze z hlediska aplikace organické hmoty do půdy považovat ze velmi kvalitní. Požadavek ČSN 46 5735, který udává minimální množství spalitelných látek v průmyslově vyráběných kompostech byl u všech vzorků výrazně překročen. To může být dle mého názoru vysvětleno buď tím, že organický materiál, který byl podroben žíhání nebyl pro mikroorganismy natolik atraktivní a snadno rozložitelný (např. lignin), aby jej stačili po dobu výroby kompostu mikrobiálně rozložit, anebo že proces kopostování nebyl z pohledu oxidace organických látek intenzivní. Naměřené hodnoty pH odpovídají přibližně výsledkům, které ve své práci uvádí i jiní autoři. Např. Plošek a kol. (2012), jimi naměřené hodnoty pH u sledovaných kompostů, mezi nimiž byl i zkoušený substrát Zelený drak, se pohybovaly v rozmezí 7,82 – 8,42. Průměrná hodnota pH, kterou naměřil Stejskal a kol. (2012) činila 7,97. Je patrné, že zjištěné hodnoty aktivního pH zkoušeného substrátu Zelený drak jsou slabě bazické, a že vyhovují požadavkům ČSN 46 5735, která udává rozmezí pH 6 – 8,5. Tomuto kritériu vyhovovaly všechny vzorky zkoušeného kompostu. Je známo, že hodnoty pH se v průběhu kompostování značně mění. To je dáno činností mikroorganismů, resp. jejich biochemickou činností. Je obecně známo, že hodnoty pH se po založení kompostu a započetí intenzivnějšího rozkladu organických látek začnou zvyšovat. Po rozkladu hůře rozložitelných látek (lignin aj.) a při následném dozrávání - 54 -

kompostu by se hodnoty pH měly pohybovat okolo neutrální oblasti. Z výsledků provedených měření je zřejmé, že sledované hodnoty pH se u zkoušeného kompostu vyvíjely podle obecně předpokládaného průběhu. Naměřené hodnoty elektrické konduktivity dosahovaly hodnot 4,96 až 8,66 mS·cm-1. Tyto hodnoty jsou podobné výsledkům jiných autorů. Např. hodnoty EC vermikompostů, které naměřil Hanč a Plíva (2012) se pohybovaly v rozmezí 6,7 až 8,5 mS·cm-1. Stejskal a kol. (2012) naměřil průměrnou hodnotu 7,83 mS·cm-1. Je nutné zmínit, že skladba surovin použitých k výrobě kompostu a zvolená metodika měření značně ovlivňují zjištěné hodnoty EC. Hodnota EC u zkoušeného substrátu při žádném z měření, které bylo prováděno tak, jak ji popisují Johnson a kol. (2005) nepřesáhla stanovenou hranici, která by podle Bilderbacka & M.A. Powella (1996) neměla u kompostů přesáhnout 10 mS·cm-1. Všechny vzorky vykazovaly hodnoty EC vyšší než hodnota 2 mS·cm-1, kterou Saebo & Ferrini (2006) uvádějí za ideální pro pěstební médium vhodné pro pěstování rostlin ke sklizni. Namaratha & Crohn (2012) ve své práci uvádí, že nejlepších pěstebních výsledků bylo dosaženo při hodnotě EC rovné 2,1 mS·cm-1. Samotný kompost se však jako substrát pro přímé pěstování nehodí. Aplikací kompostu do půdy, jak uvádí ve své práci Lakhdar et al. (2009) dochází ke zlepšení půdních vlastností tím, že dochází ke snížení množství výměnných Na+ iontů z důvodu jejich nahrazení ionty Mg2+ nebo Ca2+. Chemický rozbor, který ve své práci provedli Namratha & Crohn (2012) ukazuje, že ionty, které jsou přítomny v kompostech jsou složeny zejména z iontů prvků, které přirozeně vyskytují v rostlinných pletivech. Problematika zasolování tedy nespočívá v kvalitě vnášených iontů do půdního prostředí, ale v jejich kvantitě. Vzhledem k vyšším hodnotám EC, které komposty mohou vykazovat, se proto domnívám, že tato problematika je snadno řešitelná smísením kompostu s jiným vhodným materiálem, resp. zapravením vypočteného množství kompostu do půdy tak, jak uvádí Saebo & Ferrini (2006). Před takovouto aplikací by mělo být nejdříve provedeno stanovení pH půdního půdního roztoku a zásoby živin v půdě tak, jak uvádí Sáňka & Materna (2004) s ohledem na fyziologické potřeby rostlin a momentální stav půdy. Vzhledem k relativně nízkému nebo snižujícímu se obsahu prvků především K, Mg a Ca v půdě a s tím souvisejícímu zhoršování agrochemických vlastností půd jak uvádí Klement (2006), představuje dle mého názoru aplikace kompostů obsahující tyto prvky vhodný způsob řešení výše zmíněného stavu, který dlouhodobě vykazuje zhoršující se tendenci. - 55 -

10 ZÁVĚR Výsledky balících a skladovacích zkoušek potvrdily, že při skladování kompostu ve vybraných pytlích po dobu 1 roku se jakostní znaky kompostu Zelený drak významně neměnily a jsou v souladu s podmínkami registrace. Provedenými zkouškami bylo prokázáno, že vybrané sledované znaky jakosti baleného kompostu po celou dobu zkoušek nepřekročily stanovené limitní hodnoty. Porovnáním s dostupnou literaturou bylo potvrzeno, že naměřené hodnoty sledovaných parametrů přibližně odpovídají výsledkům jiných autorů. Lze říci, že zkoušený kompost plně odpovídá kvalitativním požadavkům na jakost baleného kompostu a že se jedná o kvalitní výrobek, který potvrdil svou kvalitu v rámci prováděných zkoušek. Naměřené hodnoty pH od 7,21 do 7,94 poukazovaly na mírně bazické prostředí, které je vyhovovující pro růst většině organismů. Obsah spalitelných látek v sušině se u obou způsobů uskladnění pohyboval v intervalu 65 až 69 %. Momentální vlhkost vzorků zkoušeného kompostu nabývala hodnot od 49,4 do 52,9 %. V posledním rozbaleném pytli byly nalezeny živé živé žížaly a půdní červy (larvy). Výše zmíněné hodnoty a fakt výskytu živých organismů v balení kompostu i po 12 měsících od započetí zkoušek dokazuje kvality zkoušeného kompostu z hlediska vhodných podmínek pro udržení a rozvoj živých organismů. Naměřené hodnoty EC se pohybovaly v rozmezí hodnot 4, 96 až 8,66 mS.cm-1. Tyto hodnoty zhruba odpovídají hodnotám, které při stejné metodice naměřili i jiní autoři.

- 56 -

11 PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY POKORNÝ E., ŠARAPATKA B., HEJÁTKOVÁ K., 2007: Metodická příručka - Hodnocení kvality půdy v ekologicky hospodařícím podniku. ZERA, Náměšť nad Oslavou, 28 s. JANDÁK J., POKORNÝ E., PRAX A., 2010: Půdoznalství. Mendelova univerzita v Brně, Brno, 143 s. LEDVINA R., HORÁČEK J., ŠINDELÁŘOVÁ M., 2000: Geologie a půdoznalství. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, České Budějovice, 203 s. TESAŘOVÁ M., FILIP Z., SZOSTKOVÁ M., MORSCHECK G., 2010: Biologické zpracování odpadů. Mendelova univerztita v Brně, Brno, 129 s. HLUŠIČKOVÁ J., LHOTSKÝ J., 1994: Ochrana půdní struktury před technogenní degradací. Ústav zemědělských a potravinářských informací, Praha, 40 s. ŠIMEK M., 2007: Základy nauky o půdě - 1. Neživé složky půdy. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, České Budějovice, 160 s. ŠIMEK M., 2003: Základy nauky o půdě – 3. Biologické procesy a cykly prvků. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, České Budějovice, 151 s. VODRÁŽKA Z., 2004: Biochemie. Academia, Praha, 191 s. KLOUDA P., 2002: Fyzikální chemie. Pavel Klouda, Ostrava, 140 s. KLOUDA P., 2003: Moderní analytické metody. Pavel Klouda, Ostrava, 132 s. DUBSKÝ M. & ŠRÁMEK F., 2010: Fyzikální vlastnosti rašelin. Zahradnictví, č.2/2010: 58 -59.

- 57 -

MATULA J., 2007: Optimalizace výživného stavu půd pomocí diagnostiky KVK-UF. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, 47 s. VRBA V., HULEŠ L, 2006: Humus - půda - rostlina (2) Humus a půda. Biom.cz online [cit. 2013-03-19]. Dostupné z WWW: . ISSN: 1801-2655.

HABART J., 2010: Komposty – významný článek využití odpadů a zajištění půdní úrodnosti.

Biom.cz

online

[cit.

2013-03-19].

Dostupné

z

WWW:

. Racionální použití hnojiv - sborník z konference, ISBN 97880-213-2006-2.

ŠREFL J., 2012: Kompost je energie vrácená do půdy. Biom.cz online. [cit. 2013-03-19]. Dostupné z WWW: . ISSN: 1801-2655.

KLEMENT V., 2006: Výsledky agrochemického zkoušení zemědělských půd za období 2000-2006. BULLETIN Odboru agrochemie, půdy a výživy rostlin, XIV 3/2006: 4–17.

JAVŮREK M., MIKANOVÁ O., VACH M., ŠIMON T., 2010: Význam půdoochranných technologií v rostlinné výrobě pro rozvoj půdní úrodnosti – METODIKA PRO PRAXI. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, 29 s.

JOHNSSON L.S., NILSSON I., JENNISCHE P., 2005: Desk study to assess the feasibility of a draft horizontal standard for electrical conductivity. Literature review.

SÁŇKA M., MATERNA J., 2004: Indikátory kvality zemědělských a lesních půd ČR. PLANETA – Odborný časopis pro životní prostředí, XII 11/2004: 21-22.

- 58 -

PLOŠEK L., ELBL J., ZÁHORA J., GRODA B., 2012: Vlastnosti vybraných druhů kompostů a jejich vliv na půdu. MENDELNET: 481-492.

STEJSKAL B., TOMAN F., DIVIŠ J., KNOTEK J., 2012: Sledování konduktivity kompostu z kompostárny CMC Náměšť, a. s. ACTA ENVIRONMENTALICA UNIVERSITATIS COMENIANAE (BRATISLAVA), Vol. 20 1/2012: 115-118.

ČSN 46 5735

Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 275/1998 Sb., o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování půdních vlastností lesních pozemků

HANČ A., PLÍVA P., 2012: Vermicomposting of Garden Biowaste and Sewage Sludge. WASTE FORUM, ročník 8. 3/2012: 103-110.

HIMANEN M., HÄNNINEN K., 2009: Effect of commercial mineral-based additives on composting and compost quality. Waste Management, 29 (2009): 2265-2273.

LAKHDAR A., RABHI M., GHNAYA T., MONTEMURRO F., JEDIDI N., ABDELLY CH., 2009: Effectiveness of compost use in salt-affected soil. Journal of Hazardous Materials, 171 (2009): 29-37.

BILDERBACK T.E., POWELL M.A., 1996: Using Compost in Landscape Beds and Nursery Substrates. North Carolina Cooperative Extension Service. Publication Number: AG 473-14.

- 59 -

NAMRATHA R., CROHN M.D., 2012: Compost Induced Soil Salinity: A New Prediction Method and Its Effect on Plant Growth. Compost Science & Utilization. Vol. 20, No. 3, 133-140.

- 60 -

12 SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1

Zjištěné hodnoty jednotlivých sledovaných znaků jakosti kompostu.....61

Příloha č. 2

Fotografická dokumentace vizuálního stavu kompostů bezprostředně po otevření obalu..............................................................63

Příloha č. 1 Zjištěné hodnoty jednotlivých sledovaných znaků jakosti kompostu Tab. 6 Zjištěné hodnoty sledovaných znaků jakosti, vnitřní skladování Č. vzorku Datum měření

Vlhkost

Spalitené

[%]

látky [%]

pH

EC

TDS [g/l]

[mS/cm]

0

27. 7. 2011

49,4

68

7,94

4,96

3,18

1

24. 8. 2011

52,2

70

7,53

5,31

3,4

2

26. 9. 2011

51,2

67

7,68

5,65

3,61

3

25. 10. 2011

53,2

67

7,50

6,49

4,15

4

25. 11. 2011

52,7

67

7,67

5,36

3,43

5

21. 12. 2011

51,2

68,

7,64

6,1

3,91

6

27. 1. 2012

50,9

68

7,47

6,3

4,04

7

27. 2. 2012

51,1

69

7,50

6,97

4,46

8

26. 3. 2012

50,9

68

7,21

6,42

4,11

9

23. 4. 2012

52,2

67

7,31

6,83

4,37

10

23. 5. 2012

52,7

68

7,50

6,54

4,19

11

21. 6. 2012

54,2

66

7,16

7,22

4,62

12

19. 7. 2012

51,4

69

7,21

7,4

4,74

- 61 -

Tab. 7 Zjištěné hodnoty sledovaných znaků jakosti, venkovní skladování Č. vzorku Datum měření

Vlhkost

Spalitené

[%]

látky [%]

pH

EC

TDS [g/l]

[mS/cm]

0

27. 7. 2011

49,4

68

7,94

4,96

3,18

1

24. 8. 2011

50,7

69

7,71

5,42

3,47

2

26. 9. 2011

51,8

69

7,68

5,6

3,59

3

25. 10. 2011

52,7

68

7,88

5,52

3,53

4

25. 11. 2011

52,1

69

7,72

5,63

3,61

5

21. 12. 2011

51,1

67

7,71

5,86

3,75

6

27. 1. 2012

52,0

66

7,77

5,51

3,52

7

27. 2. 2012

52,9

66

7,96

4,84

3,11

8

26. 3. 2012

51,1

65

7,56

5,07

3,25

9

23. 4. 2012

55,9

65

7,74

5,16

3,3

10

23. 5. 2012

50,2

66

7,54

7,32

4,66

11

21. 6. 2012

52,3

66

7,59

6,27

4,01

12

19. 7. 2012

51,3

67

7,53

8,66

5,12

- 62 -

Příloha č. 2 Fotografická dokumentace vizuálního stavu kompostů bezprostředně po otevření obalu

- 63 -

- 64 -