ACTA ENVIRONMENTALICA UNIVERSITATIS COMENIANAE (BRATISLAVA) Vol. 21, 1(2013): 05-17 ISSN 1335-0285
ZPŮSOBY MĚŘENÍ ÚNIKU MINERÁLNÍHO DUSÍKU PŘI ZAVLAŽOVÁNÍ PLANTÁŽÍ RYCHLE ROSTOUCÍCH DŘEVIN ODPADNÍMI VODAMI Antonín Kintl1, Jakub Elbl1, Lukáš Plošek1, Libor Kalhotka1 & Jürgen K. Friedel2 1
Mendelova univerzita v Brně, Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika, e-mail:
[email protected] 2
University of Agricultural Sciences, Institute of Organic Farming, Gregor-Mendel-Street 33, A-1180 Vienna, Austria.
Abstract: Methods of measuring the leakage of mineral nitrogen while irrigation of fast growing trees plantation by wastewater The main objective of this paper is to describe the possibility of measuring the leakage of mineral nitrogen using wastewater irrigation. Waste water can be a cheap source of nutrients and irrigation water. In addition, irrigation waste water is cheap and ecological possibility of liquidation of communal waste water. The greatest danger in waste irrigation is leaching of nutrients from the soil into groundwater where especially mineral nitrogen is very dangerous. Therefore in this work, there are presented the main ways of measuring the leakage of mineral nitrogen from soil. These methods were described: Self Integration Accumulators; Virtual lysimeter; The passive capillary samples; Ion Exchange Resin and The extraction of soil water by the suction-cup method. Keywords: fast-growing trees, waste water, irrigation, mineral nitrogen
ÚVOD V posledních desetiletích se začíná v Evropě a také v některých oblastech Severní Ameriky na stále se zvětšující rozloze zemědělské půdy, využívat nový systém hospodaření, který je v češtině nejčastěji označován jako výmladkové plantáže rychle rostoucích dřevin (RRD), případně energetické plantáže (W EGER 2003a). Rychle rostoucí dřeviny produkují (dřevní) biomasu využívanou hlavně jako palivo (vytápění, sdružená výroba tepla a elektřiny), ale v budoucnosti se plánuje její využití, jako průmyslové a chemické suroviny (výroba pevných a kapalných biopaliv, biochemických a konstrukčních materiálů). Plantáže rychle rostoucích dřevin na zemědělské půdě jsou sklízeny ve velmi krátkém obmýtí (tzv. minirotaci – obvykle 2 až 5 let), kterou je možné opakovat několikrát po sobě bez nutnosti nové výsadby (W EGER 2003a). 5
Mezi nejčastěji využívané rychle rostoucí dřeviny patří kultivary rodu Salix a Populus. Přičemž pro území střední Evropy se jako nejvhodnější jeví euroamerický topol. Podle základních požadavků této dřeviny (dostatek vody, teplota) byly stanoveny jeho základní pěstební oblasti. Velmi zhruba je možné v podmínkách ČR vymezit dvě velké oblasti s velmi dobrými předpoklady pro pěstování euroamerických topolů. Je to především 1. topolová oblast jižní Moravy v úvalech řek Moravy, Dyje a Svratky a pak rozsáhlá oblast Polabí na východě zasahující až k Opočnu a na jihozápadě pokračující až do Mostecké pánve (ČÍŽEK 2007). Uvážíme-li dnešní cenu a spotřebu dřeva v Evropě, nenabízí konvenční výroba dřevní štěpky z rychle rostoucích dřevin, nijak příznivé ekonomické podmínky. Proto je nezbytné začít aplikovat do praxe nové postupy, které nám mohou pomoci zvýšit rentabilitu produkce dřevní biomasy k energetickým a dalším účelům. Výroba biomasy v posledních letech zaznamenala značný rozvoj. Musíme si uvědomit, že v následujících letech budou k dispozici spíše stanoviště klimaticky, půdně a ekonomicky méně vhodná pro dosažení dobré produkce jak konvenčních plodin, tak i biomasy (W EGER 2003b). Významnou položkou při pěstování RRD, která ovlivňuje rentabilitu celého procesu je jejich přihnojování dusíkatým hnojivem. Důvod je prostý, aplikace dusíkatých hnojiv značně zvyšuje náklady pěstitele a tím snižuje výsledný zisk provozu. ČÍŽEK (2007) uvádí, že se obvykle přihnojuje od druhého roku po založení plantáže, a to v dávce až 100 kg čistého dusíku na ha. Vyšší rentability provozu výmladkových plantáží je možno dosáhnout využitím přebytků z místních zdrojů ve formě komunálních odpadních vod, které mohou být na plantáže RRD aplikovány pro hnojení a závlahu (STUPAVSKÝ 2008a). ELBL ET AL. (2012a) upozorňují na skutečnost, že závlaha RRD odpadními vodami je možná pouze po jejich mechanickém předčištění a pouze po určitou část roku. Význam hnojivé závlahy zdůrazňuje nepřímo i ČÍŽEK (2007), který upozorňuje na skutečnost, že právě dostupnost vláhy a obsah živin v půdě významně ovlivňují produkci RRD. Využitím odpadních vod na hnojivou závlahu RRD zaručíme dostatek vláhy i živin a to zejména na dnes nepreferovaných suších a na živiny chudších stanovištích, což může pozitivně ovlivnit rozšíření ploch pro pěstování RRD i na pozemky s nedostatkem vláhy. KOTOVICOVÁ & VAVERKOVÁ (2012) popisují, že zavlažování porostů RRD se provádí odpadní vodou jako náhražka při nedostatku vody a znamená také nižší náklady na hnojení. Z praktických zkušeností například vyplývá, že zejména topoly na chudých stanovištích reagují na hnojení minerálním dusíkem (Nmin) zlepšením růstu (CELJAK 2010, HUSSAIN ET AL. 2002). Kromě výše uvedených skutečností je nezbytné si uvědomit, že využitím předčištěné odpadní vody k závlaze zlevníme likvidaci takto využitých komunálních odpadních vod. Vegetace, půda a vodní prostředí se přímo podílejí na čistícím procesu. Zejména tím, že tvoří vhodné filtrační, sedimentační a sorpční prostředí, které vytváří příznivé podmínky pro rozvoj mikroorganismů, podílejících se na čisticím procesu (ŠÁLEK & TLAPÁK 2006). ELBL ET AL. (2012a) uvádějí, že dostupnost organických látek v půdě a rozvinutá mikrobiální aktivita jsou absolutně nezbytné pro zachycení, využití a uplatnění N látek v rámci geobiochemického koloběhu dusíku. FRIEDEL ET AL. (2000) potvrzují, že dlouhodobá aplikace odpadní vody má pozitivní účinek na nárůst 6
mikrobiální biomasy a její činnosti vzhledem k obsahu snadno rozložitelných organických látek. Podle KOTOVICOVÉ & VAVERKOVÉ (2012) je nezbytné při použití odpadních vod k závlaze, provádět během závlahového období pravidelné kontroly složení odpadní vody. Důvodem je odhalení možné zvýšené koncentrace látek, které by mohly negativně ovlivnit kvalitu podzemní vody. Podle ELBLA ET AL. (2012b) se při nesprávném používání odpadní vody nebo při přihnojování plantáží s RRD minerálními hnojivy může vyskytnout saturace půdního prostředí Nmin. HUSSAIN ET AL. (2002) uvádějí, že aplikovaná odpadní voda má silný potenciál ovlivnit kvalitu podzemní vody. Protože při dlouhodobém používání hrozí přesycení systému živinami. ZÁHORA ET AL. (2011) upozorňují, že nadměrné množství Nmin v půdním prostředí vede k jeho vyplavování do podzemních vod. Sledování vyplavování škodlivin (nejen Nmin) v celé nesaturované zóně je důležitým prostředkem identifikace potenciálu pro znečištění podzemních vod (CURLEY ET AL. 2011). ČERNÝ (2010) ve své práci představuje různé názory na využití odpadních vod především s ohledem na obsah rizikových prvků a organických polutantů. Využití odpadních vod by mohlo být limitováno „etikou“ jejich použití pro rostliny pěstované pro výrobu potravin nebo krmiv pro hospodářská zvířata. Výše zmíněné etické hledisko se nevztahuje na využití odpadních vod při pěstování RRD. RRD jako ne-krmivářské a ne-potravinářské plodiny nevytváří riziko zanesení těžkých kovů do potravního řetězce. Ohrožení lidského zdraví je tedy minimální (KOTOVICOVÁ & VAVERKOVÁ 2012). Nejsou též zaznamenány problémy se zápachem či hygienou díky předběžné úpravě odpadních vod (STUPAVSKÝ 2008b). K zajištění hygienické a environmentální bezpečnosti musí být odpadní vody před použitím v plantážích RRD náležitě ošetřeny. Jejich používání je v EU regulováno pomocí Nitrátové směrnice (91/676/EEC) a Směrnicí o kalech z ČOV (86/278/EEC). Dále pak souvisejícími normami v rámci jednotlivých států, které definují maximální množství aplikovaných živin a chemických škodlivin. Proto je nezbytné předčištění odpadní vody před použitím.
ZÁKLADNÍ VÝCHODISKO – ZVÝŠENÝ OBSAH ŽIVIN V ODPADNÍCH VODÁCH Využívání komunálních odpadních vod přímo pro závlahu plantáží s RRD je z hlediska legislativního a etického velmi komplikované. Oproti tomu využití již předčištěné odpadní vody je méně komplikované a zvláště pak pokud splňuje veškeré chemicko-fyzikální a mikrobiální parametry. Z tab. 1 vyplývá, že i vyčištěná odpadní voda obsahuje velké množství živin (N a P). Tato voda vzhledem ke zvýšenému obsahu živin by se dala použít jako hnojivá závlaha. Plantáže RRD jsou všeobecně pokládány za vhodné k zužitkování odpadních vod (STUPAVSKÝ 2008b). Bezpečné použití odpadních vod pro účely závlahy v zemědělství podrobně popisuje např. ELBL ET AL. (2012b), ŠÁLEK (1996), ŠÁLEK & TLAPÁK (2006) nebo PESCOD (1992). Pro správnou aplikaci odpadních vod na plantážích RRD včetně vhodných zavlažovacích dávek je nezbytné brát v úvahu vzájemné 7
působení místního klimatu, půdy, stáří RRD a odpadní vody. V potaz musí být též brána existující legislativa, zohledňující obecné užívání odpadních vod, maximální hnojící dávky, ochranu podzemních vod a zdrojů pitné vody a stav vodních útvarů v nejbližším okolí (např. rybníků, řek, pramenů). V místech, kde legislativa přímo neurčuje povolené množství aplikované odpadní vody pro zavlažování, musí být zohledňovány místní podmínky a vztahy mezi nimi za účelem správné aplikační dávky (STUPAVSKÝ 2008b).
Tab. 1: Hodnoty živin v odpadních vodách ve vybraných ČOV za rok 2011 (poskytla firma Středočeské vodárny, a.s.). Ve všech ČOV je realizován mechanicko – biologický způsob čištění.
ČOV
Obsah NObsah PObsah NObsah PPřítok Přítok celkem celkem celkem celkem 3 3 (m /rok) (m /den) na odtoku na odtoku (t/rok) (t/rok) (mg/l) (mg/l)
Braškov
117226
321
16,5
1,93
2,55
0,3
Buštěhrad
124053
340
17,42
2,16
3,43
0,42
896
2
0,53
0,05
7,5
0,01
Tuchlovice
179057
489
19,78
3,54
0,28
2,30
Libčice
151794
415
42,58
6,46
0,20
0,04
Horní Počáply
50979
140
31,75
1,62
1,64
0,08
Hřebeč
110181
302
33,67
3,71
4,45
0,49
Kačice
104936
287
17,773
1,86
1,64
0,17
Kamenné Žehrovice
106468
292
26,17
2,79
3,13
0,33
Kammenný Most
11255
31
50
0,56
1,41
0,02
Klecany
333455
914
24,88
8,29
3,78
1,26
Nedužely
18000
49
17
0,31
6
0,11
Odolena voda
290828
797
19,17
5,57
2,54
0,74
∑ t-N/rok
38,85
∑ t-P/rok
4,25
Ledce
VYBRANÉ METODY MĚŘENÍ VYPLAVOVÁNÍ MINERÁLNÍHO DUSÍKU SIA – Integrované akumulátory Nmin (Self Integration Accumulators) Pro měření množství vyplavovaného dusičnanového dusíku (NO3 - N) může být použita metoda Self Integration Accumulators (BISCHOFF 2007). BALASUS ET AL. (2012) popisují měření vyplavovaného NO3 - N za využití systému SIA v hloubce 90 cm, t. j. pod úrovní kořenového systému pěstované plodiny. Protože, dusík zachycený pod úrovní kořenového systému můžeme považovat za ztracený pro rostliny a zároveň nebezpečný pro podzemní zdroje pitné vody. 8
SIA – jsou obecně aplikovány do půdy na 6 měsíců nebo i déle. Je důležité dávat pozor při aplikaci, aby půdní profil nad SIA byl neporušen a byly zachovány všechny jeho přirozené vlastnosti. SIA je tvořen válcem (10 x 10 cm) s jemnou sítí na spodní straně. Tento válec je naplněn směsí křemenného písku, křemenného bahna a anexových nebo katexových pryskyřicových zrn. Vzorky rozpuštěných látek jsou kvantifikovány v laboratoři a výsledky jsou prezentovány jako množství vyplaveného dusíku na hektar za rok např. 30 kg/ha/rok NO3 - N (BISCHOFF 2007). Metoda je použitelná pro většinu kationtů a aniontů, jakož i pro více či méně hydrofobní organické kontaminanty (pesticidy, polyaromatické uhlovodík a pod.).
Obr. 1: Expozice SIA v půdním profilu (upraveno podle: BISCHOFF 2007)
9
Obr. 2: Znázornění fungování systému SIA při umístění pod neporušený půdní profil (upraveno podle BISCHOFF 2007)
Nevýhodou této metody je poměrně dlouhá doba expozice, a z toho vyplývající neschopnost poskytnout aktuální údaje o ztrátách dusíku z rhizosféry, na základě kterých by se mohla upravovat závlahová dávka. Další nevýhodou je pracnost této metody, která se mimo jiné projevuje nutností vyhloubit sondu až do hloubky aplikace SIA systému, a to při každé výměně. Virtuální lyzimetr (Virtual lysimeter) Jedná se o simultánní měření obsahu vody s odpovídajícím dočasným a prostorovým rozlišením. Tento systém poskytuje stejné informace jako klasický půdní lyzimetr, ale bez fyzikálního oddělení půdního prostředí. Právě pro jeho schopnost poskytovat výsledky bez porušení půdního sloupce, můžeme toto zařízení nazvat „virtuální lyzimetr“ (KAMMERER & HAUER 2006). Pojem virtuální lyzimetr přímo bere v úvahu parametry půdy, které jsou závislé na přírodních podmínkách (KASTANEK ET AL. 2001). Nedávné zlepšení měřících technik usnadnilo používání tohoto zařízení bez potřeby kopání příkopů pro instalaci čidel (KASTANEK ET AL. 2002). LANTHALER (2004) ve své práci popisuje využití virtuálního lyzimetru pro měření obsahu vody v půdě, vodního potenciálu a pro získávání vzorků půdní vody. Pomocí virtuálního lyzimetru se zjistí obsah vody mezi jednotlivými čidly. Toto zjištění nám umožní stanovit pohyb vody v půdním profilu, a jestli se jedná o vodu gravitační nebo kapilární. Pomocí zabudovaných přísavek je možné odebírat vzorky půdního roztoku pro různá stanovení. Nám se jedná zejména o + stanovení množství NH4 - N a NO3 - N, které představují dvě základní formy Nmin.
Obr. 3: Princip seřazení senzorů ve virtuálním lyzimetru a fotografie z instalace v praxi (upraveno podle FEICHTINGER 2002) 10
Virtuální lyzimetry jsou vhodné pro získávání komplexních informací (složení perkolátu, pH, salinita, teplota atd.) o zkoumaném půdním profilu. Mezi hlavní nevýhody patří vyšší pořizovací náklady a nízká mobilita celého zařízení.
Obr. 4: Uspořádání snímačů ve virtuálním lyzimetru na stanovišti Gross-Enzersdorf, Rakousko (upraveno podle KASTANEK ET AL. 2001)
PCAPS – Pasivní kapilární vzorkovač (The passive capillary samples) Pasivně kapilární vzorkovače (PCAPS) se umisťují pod hranici rhizosféry zájmového porostu. Instalace PCAPS musí být provedena tak, aby nedošlo k poškození půdního profilu, byla zachována původní půdní struktura a zároveň bylo umožněno zachytávat prosakující půdní vodu (perkolát) z rhizosféry v daném půdním profilu, která by jinak skončila jako průsaková voda ve vodě podzemní. Metoda PCAPS používá knoty ze skleněných vláken, které umožňují vyrovnat tlak vody okolní zeminy. Tato konstrukce umožňuje PCAPS zachytávat vodu od plné vodní kapacity až po polní vodní kapacitu. Pomocí 2 metody PCAPS je možné najednou odebírat perkolát z plochy 0,28 m . Perkolát je ze vzorkovačů odebírán za pomocí čerpání do plastového boxu, který je přístupný z úrovně vrchní vrstvy půdy. Objem vzorkovačů je 60 l, což je dostatečně velký objem pro odběr perkolátu 1 krát měsíčně. Odebrané vzorky 11
-
perkolátu jsou následně zamrazeny a stanovení koncentrace NO3 - N je provedeno v laboratoři.
Obr. 5: PCAPS – jednotka. Vzorky byly instalovány bočně od výkopu, aby se minimalizovalo porušení půdního sloupce nad jednotkou (upraveno podle FEAGA 2004)
Výhodou systému PCAPS je možnost dlouhodobého měření pod zájmovým porostem, a to v minimálně narušeném půdním profilu. Výraznou nevýhodou je nutnost vytvořit přístupový příkop a šachtu pro umístění celého systému. Dalším problémem může být systém odstávání perkolátu ze vzorkovačů, bude totiž nezbytné na místo přinášet pravidelně například vakuovou pumpu nebo mechanickou vývěvu. Iontoměničová zrna (Ion Exchange Resin) Využitím iontoměničových pryskyřicových zrn (Ion Exchange Resin – IER) pro měření úniku Nmin se zabývá velké množství autorů (FRIEDEL ET AL. 2000, ZÁHORA 2001, ZÁHORA & MEJZLÍK 2007, ELBL ET AL. 2012a). Poprvé byla tato metoda pro účely aplikace v terénu (lesní porost) důkladně popsána autory BINKLEY & MATSON (1983). Autoři uvádějí, že technika IER může poskytnout jednoduchý a levný způsob hodnocení interakce mezi dostupným dusíkem a ekosystémovými procesy. Množství zachycených amonných nebo nitrátových iontů na zrnech iontoměničů je přímo úměrné schopnosti biotických složek ekosystému nenávratně ztratit klíčovou živinu z uzavřených vnitřních cyklů (ZÁHORA 2001). FRIEDEL ET AL. (2000) uvádějí, že použití IER má stejný vliv na koloběh dusíku jako kořeny rostlin. + ZÁHORA (2001) popisuje využití iontoměničů pro zachytávání iontů NH4 - N a NO3 - N z prosakujícího půdního roztoku. Autor použil směs iontoměničových zrn AER (Anion Exchange Resin – sorpce aniontů) a CER (Cation Exchange Resin – sorpce kationtů) v poměru 1:1. Tato směs byla uložena v plochých 12
válcovitých pouzdrech (discích) z tvrzeného PVC o vnitřním průměru 70 mm a výšce 5 mm. Horní a spodní stěna pouzdra byla zhotovena z polyamidové síťoviny. Pouzdra se aplikují vodorovně do čela půdní sondy v hloubce 20 a 50 cm (viz obr. 6). Osazené čelo sondy je nezbytné svisle překrýt geotextílií a sondy zahrnout původní zeminou (při zahrnutí musí být respektováno původní uložení jednotlivých půdních horizontů). Pro kvalitní vyhodnocení získaných výsledků by měla být v jedné výšce provedena aplikace minimálně 3 - 6 disků. Použití plochých pouzder umožňuje interpretaci zachyceného minerálního N -2 v mg.m .
Disky uložené v hloubce 25 cm
Disky uložené v hloubce 50 cm
Obr. 6: Zapravené IER disky (podle ZÁHORA & MEJZLÍK 2007)
Metoda, kterou uvádějí ZÁHORA & MEJZLÍK (2007) je využívána například i v USA, ale s menšími odlišnostmi. Využitím IER disků se velmi podrobně zabývají na Pensylvánské univerzitě – College of Agricultural Science, Department of Plant Science. Na internetových stránkách tohoto oddělení (http://plantscience.psu.edu) je celá jejich metoda důkladně popsána. Náplň do + PVC disků tvoří směsné IER, které jsou určeny pro sorpci NH 4 - N a NO3 - N. Každý disk je obalen do nylonové punčochy. Před aplikací se vyhloubí výkop o potřebné hloubce (obr. 7).
Obr. 7: Vlevo: nachystané IER disky k aplikaci. Vpravo: Zapravené PVC kroužky v půdním profilu. (zdroj: College of Agricultural Sciences, 2013) 13
Na internetových stránkách univerzity je uváděna hloubka 40 – 60 cm. Hloubku výkopu je možné přizpůsobit konkrétním požadavkům a mocnosti půdního profilu (popřípadě rozsahu rhizosféry). Disk je zapraven do bočních otvorů vytvořeného výkopu. Během umístění disků nesmí dojít k narušení půdního profilu nad místem aplikace. Po zapravení disků do půdního profilu zahrneme vytvořený příkop. Takto zapravené PVC kroužky můžeme inkubovat po dobu jednoho i více měsíců, což ale platí i pro metodu ZÁHORA & MEJZLÍK (2007). Stanovení Nmin je možné provádět až po předchozí extrakci iontů z IER za využití extrakčního činidla (například 10 % roztok NaCl). Uvolněné ionty jsou pak dále stanovovány destilačně titrační metodou podle PEOPLES ET AL. (1989). Výhodou používání IER je možnost sledovat několik lokalit bez nutnosti náročné obsluhy. Protože pryskyřicová zrna mají dostatečnou sorpční kapacitu pro stanovování kumulativního záchytu pro období v řádu měsíců. Další výhodou je velká mobilita zařízení (může být umístěno do různých hloubek a pod.). Zásadní nevýhodou je časově náročnější stanovení zachyceného N min a vyšší cena iontoměničových zrn. Extrakce půdního roztoku vakuovou pumpou s přísavkou (The extraction of soil water by the suction-cup method) Tato metoda se značně rozvinula v posledních 20 let. Přísavky se používají pro odběr půdního roztoku (podtlakem), na základě jehož analýzy může být prováděno studium rozpuštěných látek a jejich toků v půdách. Systém přísavek umožňuje odběr vzorků půdního roztoku na stejném místě tak často, jak vyžaduje výzkum. Prostorová variabilita půdního prostředí musí být kompenzována odpovídajícím množství replikací (GROSSMANN & UDLUFT 1991). Instalace přísavek je jednoduchá s minimálním porušením půdního profilu (CURLEY ET AL. 2011). Měření lze provádět v podstatě do jakékoliv hloubky, dle možností půdního profilu (GROSSMANN & UDLUFT 1991). Způsob odběru perkolátu je znázorněn na obr. 8. Pro každou hloubku odběru je připraven zásobník. Přísavky mohou být do půdního profilu umístěny pod různými úhly.
Obr. 8: Schéma odběru půdního roztoku pomocí vakuové pumpy a přísavek (LANTHALER 2004) 14
Systém extrakce půdního roztoku vakuovou pumpou s přísavkou je vhodný pro dlouhodobější měření na jednom místě vybrané lokality. Výhodou je možnost bez narušení půdního profilu provádět odběr perkolátu z různých hloubek. Výraznou nevýhodou je závislost na kapacitě akumulátoru nebo přívodu elektrické energie, která je nezbytná pro činnost vakuové pumpy.
ZÁVĚR Sílicí problémy v zemědělství (nízké výkupní ceny jednotlivých komodit, regulace výroby apod.) a neustále rostoucí ceny energií představují hlavní hnací prostředek v rozvoji oblasti produkce RRD. Důvod je prostý, zemědělci hledají alternativu ke klasickým plodinám. Nejnovějším trendem je plantážový způsob pěstování RRD pod hnojivou závlahou. Pro účely hnojivé závlahy jsou v zahraničí (například ve Švédsku) využívané předčištěné odpadní vody. Důvodem je vysoký obsah živin (hlavně N a P), které představují zajímavý prostředek pro zvýšení produkce dřevní biomasy. Využití hnojivé závlahy při současném zamezení kontaminace podzemních vod vyžaduje nejen kvalitní návrh samotné závlahy, ale i kvalitní systém kontroly. Tento systém nám musí umožnit nejen monitorovat možné úniky látek z rhizosféry, ale i samotný stav půdního prostředí. Kontrola by měla být realizována kombinací výše uvedených metod. Například přímo na ploše plantáže využívat virtuální lyzimetry a v přilehlém okolí systém aplikace IER disků, jejichž umístění by se měnilo cca dvakrát ročně. Správným provozem plantáže RRD pod hnojivou závlahou zajistíme: bezpečné dočištění odpadních vod, snížení eutrofizace napojených recipientů, ekonomicky zhodnotíme odpad jako surovinu, využijeme přirozené filtrační schopnosti půdy a zamezí možnému znečistění podzemních zdrojů pitné vody. Za nejvhodnější metody pro ČR a SR považují autoři metodu iontoměničových (pryskyřičných) pouzder (balíčků). Tato metoda je cenově dostupná a poskytuje přesné údaje o dostupnosti N min v různých hloubkách půdy. PODĚKOVÁNÍ Vypracování předkládané práce bylo podpořeno projektem Jihomoravského inovačního centra č. 2011030059 a projektem CZ.1.07/2.3.00/20.005.
LITERATURA BALASUS A., BISCHOFF W. A., SCHWARZ A., SCHOLZ V. & KERN J. 2012. Nitrogen fluxes during the initial stage of willows and poplars in short-rotation coppices. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 175(5): 729-738. BINKLEY D. & MATSON P. 1983. Ion exchange resin bag method for assessing forest soil nitrogen availability. Soil Science Society of America Journal, 47(5): 1050-1052. BISCHOFF W. A. 2007. Development and applications of the self-integrating accumulators: a method to quantify the leaching losses of environmentally relevant substances: PhD thesis, Stuttgart: Universität Hohenheim, Hohenheimer bodenkundliche Hefte, 145 p. 15
CELJAK I. 2010. Pěstování topolů pro energetické účely – 2. Biom.cz [online], 8/2010, [cit. 2013-03-17]. Dostupné na: http://biom.cz/cz/odborne-clanky/pestovani-topolupro-energeticke-ucely-2. COLLEGE OF AGRICULTURAL SCIENCES: PLANTSCIENCE. [online]. College of Agricultural Sciences, 2013 [cit. 2013-08-29]. Dostupné z: http://plantscience.psu.edu/ research/labs/roots/methods/field/measuring-nitrate-leaching-with-resin-bags/resinbag-inculation-and-excavation CURLEY E. M., O´FLYNN M. G. & MCDONNELL K. P. 2011. The use of Porous ceramic cups for sampling soil pore water from the unsaturated zone. International Journal of Soil Science, 6(1): 1-11. ČERNÝ J. 2010. Využití odpadů z ČOV jako zdroje organických látek a živin. Biom.cz [online], 6/2010, [cit. 2013-02-25]. Dostupné na: http://biom.cz/cz/projekty/konferenceracionalni-pouziti-hnojiv-2009. ČÍŽEK V. 2007. Základní předpoklady pro zakládání plantáží a pěstování rychle rostoucích dřevin v podmínkách ČR. Expertní studie k projektu BRIE – Regionální trh s biomasou. Valašské Meziříčí, 39 p. ELBL J., KINTL A., KALHOTKA L., KUČEROVÁ J., PLOŠEK L. & PŘICHYSTALOVÁ J. 2012a. Využití hnojivé závlahy v zemědělství a biosorpce zbytkových živin půdními mikroorganismy. In Přírodní způsoby čištění vod VII., 1.vyd., Brno: Vysoké učení technické v Brně, 134-145 p. ELBL J., KALHOTKA L., KINTL A., KUČEROVÁ J., PLOŠEK L., PŘICHYSTALOVÁ J. & DOSTÁLOVÁ L. 2012b. Podmínky nezbytné pro použití předčištěné odpadní vody na zvlažování zemědělské půdy při současném zamezení kontaminace podzemních vod. Studie k projektu Inovační vouchery Jihomoravského inovačního centra č.: 2011030059, Brno: Mendelova univerzita v Brně, Manuskript, 92 p. FEAGA J. & SELKER J. S. 2004. Field measurements of nitrate leaching below Willamette valley row and Mint crops. Education materials. USA, Oregon: Extension service, Oregon State University, 7 p. FEICHTINGER F. 2002. Alternativen zum Feldlysimeter. Bundesamt Für Wasserwirtschaft, 16: 83-94. FRIEDEL J. K., HERRMANN A. & KLEBER M. 2000. Ion exchange resin – soil mixtures as a tool in net nitrogen mineralization studies. Soil Biology and Biochemistry, 32(11-12): 1529-1536. GROSSMANN J. & UDLUFT P. 1991. The extraction of soil water by the suction-cup method: a review. Journal of Science, 42(1): 83-93. HUSSAIN I., RASCHID L., HANJRA M. A., MARIKAR F. & HOEK W. 2002. Wastewater use inagriculture: Review of impacts and methodological issues in valuing impacts. (With an extended list of bibliographical references). Working Paper 37. Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute. KAMMERER G. & HAUER G. 2006. Improving evaluation of a virtual lysimeter bz inverse calibration of water content Measurements. In Soil Physics and Rural Water Management – Progress, Needs and Challenges. Proceedings of the International Symposium SOPHYWA, September 28-29, 2006, Vienna, Austria. Vienna: University of Natural Resources and Applied Life Sciences, 23-26. KASTANEK F., ZARTL A., CEPUDER P. & LOISKANDL W. 2001. Prinzip und Praxis des virtuellen Lysimeters. In Bundesanstalt für alpenländische Landwirtschaft (Hrsg): BAL-Bericht über die 9. Lysimetertagung. BAL: Gumpenstein, 17-22. KASTANEK F., HAUER G. & LOISKANDL W. 2002. The concept of virtual lysimeters to measure groundwater recharge and evapotranspiration. In Singh V. P., Al-Rashed M. & Sherif M. M. (Eds.): Surface Water Hydrology, Proceedings of the International 16
Conference on Water Resources Management in Arid Regions, March 23-27, 2002. Kuwait: Lisse, 1: 279-296. KOTOVICOVÁ J. & VAVERKOVÁ M. 2012. Výzkum možností využití kalů z čistíren odpadních vod na plantážích rychle rostoucích dřevin. Acta Environmentalica Universitatis Comenianae (Bratislava), 20(1): 29-37. LANTHALER CH. 2004. Lysimeter stations and soil hydrology measuring sites in Europe – Purpose, Equipment, Research results, Future developments, Diploma thesis, Graz: School of Natural Sciences at the Karl Franzens University Graz, 147 p. PEOPLES M., FAIZAH A. W., RERKASEN B. & HERRIDGE D. F. 1989. Methods for evaluating nitrogen fixation by modulated legumes in the field. Canberra: Australian centre for international agriculture research, 81 p. PESCOD M. 1992. Wastewater treatment and use in agriculture. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 125 p. STUPAVSKÝ V. 2008a. Recyklace odpadních vod a kalů na plantáží RRD v Enköpingu. Biom.cz [online], 1/2008, [cit. 2013-03-17]. Dostupné na: http://biom.cz/cz/odborneclanky/recyklace-odpadnich-vod-a-kalu-na-plantazi-rrd-v-enk-pingu. STUPAVSKÝ V. 2008b. Bezpečné využití komunálních odpadních vod a čistírenských kalů k závlaze a hnojení plantáží rychle rostoucích dřevin. Biom.cz [online], 10/2008, [cit. 2013-03-17]. Dostupné na: http://biom.cz/cz/odborne-clanky/bezpecne-vyuzitikomunalnich-odpadnich-vod-a-cistirenskych-kalu-k-zavlaze-a-hnojeni-plantazi-rychlerostoucich-drevin. ŠÁLEK J. 1996. The effect of wastewater irrigation on the environment (review). Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 56 p. ŠÁLEK J. & TLAPÁK V. 2006. Přírodní způsoby čištění znečištěných povrchových a odpadních vod. Praha: ČKAIT, 283 p. WEGER J. 2003a. Pěstování výmladkových plantáží rychle rostoucích dřevin. Poradenské stránky ISOZE VÚKOZ, v. v. i. [online], 2003, [cit. 2013-02-19]. Dostupné na: http://mail.vukoz.cz/vuoz/biomass.nsf/pages/a.html. WEGER J. 2003b. Pěstování rychle rostoucích dřevin. Lesnická práce, Praha, 82(2): 0203. ZÁHORA J. 2001. Dostupnost dusíku v půdě vřesovišť Národního parku. Thayensia, 4(1): 169-181. ZÁHORA J. & MEJZLÍK L. 2007. The leaching of mineral nitrogen into underground water from soil environment of different ecosystems. In Ekológia Trávneho Porastu VII, Banská Bystrica, Slovakia, 28-30 November 2007. Bánská Bystrica: Výskumný ústav travných porastov a horského pol'nohospodárstva, 170-174. ZÁHORA J., NOHEL P. & KINTL A. 2011. Vyplavování minerálního dusíku z orných, lučních a lesních půd v OPVZ II. st. Březová nad Svitavou. In Sborník příspěvků XV. Mezinárodní vodohospodářské konference VODA ZLÍN 2011. Zlín: Moravská vodárenská, 49-54.
17
