Možnosti použití kompost pro p ípravu rekultiva ních substrát - review Lukáš Plošek, Jakub Elbl, Antonín Kintl, Jaroslav Záhora Ústav agrochemie, p doznalství, mikrobiologie a výživy rostlin, Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brn e-mail:
[email protected] Souhrn
Tento p ísp vek se zabývá pohledem na použití rekultiva ních substrát s obsahem kompostu v R a ve sv t . V ad výzkum bylo prokázáno, že p ídavek kompostu m l pozitivní ú inek na fyzikáln -chemické a biologické vlastnosti rekultivované p dy. Ale prakticky žádný z autor se dosud nezabýval optimálním složením rekultiva ních substrát (pom r zemina : kompost : p ípadná další složka), jelikož nadlimitní množství kompostu m že mít negativní toxický dopad na n která mikrobiální spole enstva a p stované plodiny, p ípadn m že mít nežádoucí efekt na fyzikální vlastnosti (zejména konzisten ní meze, vodní režim p dy aj.). Práce bude sloužit jako vstupní rešerše pro práv startující projekt na pracovišti mikrobiologie Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brn .
Úvod
Rekultivací se rozumí uvedení ur ité postižené oblasti do takového stavu, aby v ní mohl op t fungovat sob sta ný ekosystém. Základem je vytvo ení nového p dního povrchu, obnova p írodního prost edí, odstran ní následk nevhodných lidských inností a provedení takových krok , které by zabránily novému narušení vzniklého systému (SÁDLO a TICHÝ, 2002). Seré et al. (2008) ve své práci poukazuje na dva rozlišné zp soby p ístupu k rekultivaci degradované p dy (Obr. 1). První možností je rehabilitace (rehabilitation) a znovu obnovení (restoration) p vodních fyzikáln -chemických a biologických vlastností p dy. Druhou možností je vytvo it p du novou ,,p etvo enou“ ze stávající degradované p dy za pomocí r zných meliorant (hnojiva, organická mul , vápn ní aj.) nebo dnes stále ast ji využívaných upravených organických odpad (nap . kompost a istírenský kal). Procesu tvorby takovéto p dy se ozna uje jako rekultivace p dy (reclamation).
Obr. 1: Kontrastní p ístupy k obnov p dy na degradovaných p dách (Seré et al., 2008)
Možnosti použití kompost pro p ípravu rekultiva ních substrát
V R je v tšina rekultivovaných území dot ena t žbou rudného nebo nerudného charakteru. Pro takto využitá území je charakteristické, že nadložní zeminy jsou chudé na živiny a mikrobiologickou aktivitu, protože je jejich p vod asto n kolik desítek metru pod povrchem p vodního profilu. Ornice z toho d vodu, že je v zemníku uskladn na v profilech s mocností p esahující n kdy až 20 metr po dobu n kolika let. V takto vysokých vrstvách nedochází k provzduš ování ani mechanickému promíchávání nutnému pro mikrobiální pochody v p dách a zásoby organických živin nutných pro anaerobní mikroflóru jsou vy erpány. Je tedy možno íci, že látky obsahující organickou hmotu jako živné médium i živé mikroorganizmy jsou vhodnou alternativou zvyšující mikrobiální aktivitu výsypkových substrát i ornice na erstv povezených rekultivovaných plochách (Honzík, 2002). Us ak (2010) použití kompostu p i rekultivaci ozna uje jako biologickou rekultivaci, jejímž cílem je p iblížení kvality p dy b žné pro daný region. Dle ermáka a Ondrá ka (2010) je možné a žádoucí využít kompost pro rekultivace jako kvalitní zdroj humusu v p d , protierozní prvek nebo k úprav vodního režimu p dy. Kompostem se rozumí organické hnojivo, které se vyzna uje pozitivním vlivem na fyzikáln chemické (pH, bilanci živin, obsah organické hmoty, p dní strukturu a stabilitu agregát , hydraulickou konduktivitu aj.) a biologické vlastnosti p dy (PEYR, 2003). ada autor se zabývala pozitivním vlivem kompost nebo vermikompost na rekolonizaci postižené p dy mikroorganismy a zlepšení dalších fyzikáln -chemických vlastností. Tejada et al. (2010) poukazuje na prokazatelný vliv vermikompost na biologické vlastnosti p dy (množství mikrobiální biomasy, p dní respiraci a enzymatickou aktivitu) a zárove p ídavek organické hmoty ve form vermikompost by m l být vhodnou cestou pro snížení eroze rekultivovaného území. Cellier et al. (2012) v laboratorním experimentu p ídavkem r zných dávek kompostu poukázal na zvýšení obsahu organických látek a ostatních živin u p d zasažených požárem, což m lo za následek zvýšení po tu mikrobiální biomasy a její innosti. Zárove v p ípad p ídavku kompostu v mul i umožnilo absorpci kinetické energie vody a tím m že dojít ke snížení ztrát p dy v d sledku vodní eroze a zvýšení infiltrace vody do p dy. Dosud se ovšem prakticky žádná studie komplexn nezabývala vlivem r zných dávek kompostu na vlastnosti rekultiva ních substrát . Nap . Gomiscek a Lechner ve své studii poukazují na pozitivní vliv kompost na schopnost rekultivované p dy zadržet vodu a zvýšení reten ní vodní kapacity v kombinaci dávek 40 % kompostu a 60 % zeminy. Aplikací pr myslových kompost do rekultiva ních substrát , p i jejichž výrob jsou zužitkovány rozli né biologicky rozložitelné odpady v etn odpad materiáln problematických (n které druhy komunálních odpad , kaly z OV apod.), lze považovat za vhodný zp sob likvidace t chto odpad . Ovšem pokud je tento materiál aplikován ve vysokých dávkách hrozí omezení vývoje spole enstev ekologicky žádoucích skupin mikroorganism a snížení výnos p stované plodiny z d vodu nežádoucích interakcí všech p ítomných organism v nep irozen vysokém podílu organických látek, což m že vést, nap . díky vysoké mikrobiální produkci organických kyselin, až k toxicit vytvo eného substrátu pro ur ité skupiny mikrob (US AK, 2010).
Rekultiva ní substráty s obsahem kompostu a legislativa R
Kvalita pr myslových kompost a rekultiva ních substrát použitelných p i provád ní rekultiva ních prací se ídí p ílohou . 5 vyhlášky MŽP R . 341/2008 Sb., o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady (BRO), v platném zn ní. Tato vyhláška rovn ž definuje podmínky a zp sob aplikace jednotlivých kategorií kompost nebo rekultiva ních substrát na rozli né p dy. V p ípad zem d lské innosti se kvalita pr myslových kompost a ostatních organických hnojiv hodnotí dle provád cí vyhlášky . 474/2000 Sb., v platném zn ní k zákonu . 156/1998 Sb., o hnojivech, v platném zn ní. Posuzování hnojivých
substrát podle tohoto zákona má v tší prioritu, nežli posuzování podle vyhlášky o BRO, což v praxi znamená, že, pokud hnojivý substrát vyhovuje legislativ hnojiv, m že být použit nejen pro zem d lské ú ely, ale také pro všechny ostatní (US AK, 2010). Po spln ní legislativních podmínek pro použití kompost pro p ípravu rekultiva ních substrátu je vhodn jší použít komposty registrované dle podmínek zákona o hnojivech, u kterých jsou rovn ž garantovány kvalitativní parametry.
Optimalizace složení rekultiva ních substrát laboratorní experiment
s využitím kompost
–
V sou asnosti je na pracovišti mikrobiologie AF MENDELU v ešení projekt Optimalizace složení rekultiva ních substrát s využitím kompost . Navrhovaný projekt vychází z pot eb praxe a má za cíl optimalizovat složení rekultiva ních substrát s využitím r zných kombinací t í základních složek – zeminy, kompostu a písku. Varianty ešení jsou uvedeny v Tab. 1. Tab. 1: Varianty složení rekultiva ních substrát Varianta kontrola 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Kompost (%) 0 10 20 30 40 50 60 10 20 30 40 10 20 30 40
Zemina (%) 100 90 80 70 60 50 40 80 70 60 50 70 60 50 40
Písek (%) 0 0 0 0 0 0 0 10 10 10 10 20 20 20 20
Optimální složením takovýchto substrát z pohledu vlivu na fyzikáln -chemické a biologické parametry se doposud nikdo nezabýval. Na projektu spolupracuje Centrální kompostárna Brno, a.s., výrobce rekultiva ního substrátu Šedý drak. Výsledkem daného projektu bude návrh takového složení rekultiva ního substrát , kde budou v optimálním pom ru fyzikáln -chemické a biologické vlastnosti daného substrát a míra výnos p stované plodiny. Metodika práce V laboratorním nádobovém experimentu bude sledován vliv r zného složení rekultiva ních substrát na fyzikáln -chemické a biologické vlastnosti daných substrát , produkci rostlinné biomasy a únik minerálních forem dusíku. Schéma experimentu je uvedeno na Obr. 2. Sledované fyzikáln -chemické vlastnosti: pH (aktivní, vým nné), EC, množství organické hmoty, maximální vodní kapacita a reten ní vodní kapacita, obsah živin (N, P, K, Ca), konzisten ní meze dle Atterberga, únik minerálních forem dusíku (N-NO3 -, N-NH4+), index dostupnosti dusíku.
Sledované biologické vlastnosti: bazální respirace, potenciální respirace, mikrobiální složení vybraných indika ních skupin mikroorganism na základ kultivace na živných p dách, enzymatické aktivity mikroorganism .
Obr. 2: Schéma pokusné nádoby pro testování rekultiva ních substrát (upraveno podle Elbl et al.)
Pod kování
Práce byla zpracována s podporou projektu IGA – Interní grantová agentura Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brn . IP 21/2013.
Literatura
1) CELLIER, A., C. FRANCOU, S. HOUOT, Ch. BALLINI, T. GAUQUELIN a V. BALDY. Use of urban composts for the regeneration of a burnt Mediterranean soil: A laboratory approach. Journal of Environmental Management. 2012, ro . 95, S238S244. ISSN 03014797. ERMÁK, P. a V. ONDRÁ EK. Rekultivace antropozemí výsypek Severo eské 2) hn douhelné pánve: metodická pom cka. Vyd. 1. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany p dy Praha, 2006, 54 s. ISBN 80-239-8078-5. 3) GOMISCEK, T. a P. LECHNER. The possibility to minimise the leachate by using compost substrates and fast growing plants as recultivation cover on landfills. Vienna: University of Agriculture Sciences. 4) ELBL, J., PLOŠEK, L., KINTL, A., ZÁHORA, J., P ICHYSTALOVÁ, J., HYNST, J. Effect of Organic-waste compost addition on Leaching of Mineral Nitrogen from Arable Land and Plant Production. 2013 (in press). 5) HONZÍK, R. Využití odpad p i rekultivacích. Biom.cz [online]. 2002-01-17 [cit. 201303-15]. Dostupné z WWW:
. ISSN: 1801-2655. 6) PEYR, S. (ed.). Applying compost benefits and needs [online]. 2003. vyd. Brusel: Federal Ministry of Agriculture, Forestry, Environment and Water Management, Austria, and European Communities,
7) 8) 9) 10)
http://ec.europa.eu/environment/waste/pdf_comments/040119_proceedings.pdf [cit. 2013-03-01]. ISBN 3-902 338-26-1. SÁDLO, J. a L. TICHÝ. Sanace a rekultivace po lomové a d lní t žb : tržné rány v krajin a jak je lé it. Vyd. 1. Brno: ZO SOP, 2002, 35 s. ISBN 80-903121-1-x. SÉRÉ, G., Ch. SCHWARTZ, S. OUVRARD, C. SAUVAGE, J.-Ch. RENAT a J., L. MOREL. Soil construction: A step for ecological reclamation of derelict lands. 2008. Dostupné z: http://www.springerlink.com/index/10.1065/jss2008.03.277 TEJADA, M., I. GÓMEZ, T. HERNÁNDEZ a C. GARCÍA. Utilization of Vermicomposts in Soil Restoration: Effects on Soil Biological Properties. Soil Science Society of America Journal. 2010, ro . 74, . 2, s. 525-. ISSN 1435-0661. US AK, S. P stování vybraných druh nepotraviná ských plodin v kombinaci s aplikacemi organických hnojiv a mikrobiologických preparát jako prost edek biologické rekultivace antropogenních p d: metodika pro praxi. Vyd. 1. Praha: Výzkumný ústav rostlinné výroby, 2010, 36 s. ISBN 978-80-7427-053-6.
Summary
This paper deals with an approach to the use of reclamation substrates containing compost in the Czech Republic and in the world. In many studies it has been shown that the addition of compost had a positive effect on the physicochemical and biological properties of reclaimed land. But practically none of the authors has not yet considered the optimal composition of reclamation substrates (ratio of soil : compost : any other component). Since excessive amount of compost may have a negative impact on certain toxic microbial communities and crops or may have an adverse effect on the physical properties (especially consistency limits, soil water regime, etc.). The paper will be used as input for the current research project starting in the Department of Microbiology, Faculty of Agronomy, Mendel University in Brno.
