Potenciál zemědělské půdy pro ukládání uhlíku

Mühlbachová G., Kusá H., Růžek P., Vavera R. a Káš M.

Národní centrum zemědělského a potravinářského výzkumu, v.v.i.

Úvod

Obsah organického uhlíku v půdě (Corg) je považován za klíčový faktor zdraví půdy a je kromě dalších faktorů ovlivňován také zpracováním půdy. Orebné zpracování půdy je v posledních letech nahrazováno méně intenzivním bezorebným zpracováním, případně není půda zpracovávána. Pokles obsahu organické hmoty v půdě souvisí hlavně s hlubokou orbou prováděnou v teplém období, kdy dochází ke ztrátám uhlíku v důsledku mineralizačních procesů a s tím souvisejících emisí CO₂ z půdy.

Dlouhodobý polní pokus s různými způsoby zpracování půdy, založený v roce 1995 v Praze-Ruzyni, je v České republice jedinečný a umožňuje v podmínkách změny klimatu hodnocení dlouhodobého vlivu různých způsobů zpracování půdy a agrotechniky na obsah organického uhlíku a jeho distribuci v půdním profilu.  Cílem této práce bylo zhodnotit vliv různých způsobů zpracování půdy na sekvestraci uhlíku v půdě. Výsledky budou využity v dalším výzkumu a inovacích  technologií zpracování půdy v zemědělství.

Materiál a metody

Dlouhodobý polní pokus s různými způsoby zpracování půdy byl založen v roce 1995  v Praze – Ruzyni. Průměrná roční teplota v letech 2009–2024 byla 10,1 °C (8,3 °C -  11,1 °C) a průměrný roční úhrn srážek činil 509 mm (od 345 mm - 731 mm). Na pokusu jsou používány tři technologie zpracování půdy – konvenční (CT - orba do 20–22 cm), redukované (RT - zpracování půdy do 8–10) a půda bez zpracování (NT). Na povrchu půdy zůstávají posklizňové zbytky, které jsou zapravovány v závislosti na použité technologii zpracování půdy. Osevní postup je čtyřletý: řepka ozimá – pšenice ozimá – hrách – pšenice ozimá. Půdní vzorky jsou odebírány každoročně ve druhé polovině května z každé technologie zpracování půdy a po 10 cm až do hloubky 30 cm. Byl stanoven obsah organického uhlíku a objemová hmotnost půd. Na základě dat byly provedeny výpočty celkové hmotnosti uhlíku na hektar půdy. Výsledky jsou interpretovány jako čtyřleté průměry celého osevního sledu s cílem získat co nejspolehlivější data.

Výsledky

V půdách   dlouhodobého pokusu s různým zpracováním půdy byl zaznamenán rostoucí trend obsahu Corg (Graf 1a). Organický uhlík je v půdním profilu do 30 cm rovnoměrněji rozložen u konvenčního orebného zpracování půd (Graf 1a).

Graf 1a,b. Obsah organického uhlíku (Corg) a objemová hmotnost půdy při různém  zpracování půdy v letech 2005–2024.

U redukovaného zpracování (RT) a u půdy bez zpracování (NT) se Corg koncentruje v povrchové vrstvě půdy. V hlubších vrstvách byl obsah Corg nižší v porovnání s povrchovou vrstvou půdy, ale i v tomto případě se obsah Corg postupně zvýšil jak u RT, tak i u NT.  V posledních letech se ukazuje, že obsah Corg v nejhlubší sledované vrstvě půdy 20–30 cm stoupal. Organický uhlík mohl být transportován do hlubších vrstev půdního profilu i) aktivitou makroedafonu, ii) transportem rozpustných frakcí C, který mohly usnadnit například kůlovité kořeny řepky, iii)  koloidním transportem Corg vytvořenými makropóry.

K výpočtu celkového množství uhlíku v půdním profilu po  různém zpracování půdy byla použita její objemová hmotnost (Graf 1b). Objemová hmotnost se u různých způsobů zpracování půdy lišila, současně byly zjištěny rozdíly v různých hloubkách.  Jako velmi cenné se ukázalo vyjádření obsahu organického uhlíku v přepočtu na hektar při  současném zohlednění objemové hmotnosti půdy. Objemová hmotnost půdy odráží zhutnění půdy v závislosti na použitém zpracování půdy, přičemž vyšší objemová hmotnost je běžně vyšší u bezorebných způsobů zpracování půdy. Naše výsledky potvrdily nárůst obsahu Corg v půdách u všech způsobů zpracování půdy, u RT a zvláště NT více než u CT (Graf 2a,b).

Graf 2a,b. Hmotnost organického uhlíku  (Corg)  a nárůst jeho hmotnost v půdním profilu 0–30 cm při různém  zpracování půdy v letech 2005–2024

Závěr

V dlouhodobém polním pokusu byly  hodnoceny změny v obsahu organického uhlíku v půdě po různém zpracování půdy. Redukované  zpracování půdy a půda bez zpracování vedly k výraznému rozvrstvení obsahu Corg v půdním profilu, kde Corg byl koncentrován více v povrchové vrstvě, kde byly zjišťovány největší rozdíly v obsahu Corg. Na druhou stranu oproti konvenčnímu zpracování byl u redukovaného zpracování a u půdy bez zpracování zjištěn vyšší obsah Corg, který se v půdním profilu 0 – 30 cm. Mezi lety 1995 a 2024 dosáhl přírůstek hmotnosti uhlíku na hektar v půdě u CT, RT a NT hodnot 221, 462 a 571 kg C/ha/rok, pokud bylo započteno pouze období 2010–2024, průměrný roční nárůst hmotnosti Corg se snížil na 195, 317 a 436 kg C /ha/rok. V hlubších vrstvách půdy se u RT a NT v posledních letech zvyšuje obsah Corg, pravděpodobně díky společnému vlivu makroedafonu, toku rozpustných uhlíkových frakcí a koloidnímu transportu. Je třeba předpokládat, že zvyšování teplot a nepravidelné srážky budou pokračovat a stále více ovlivňovat půdní vlastnosti. Je proto třeba pro udržování a doplňování zásoby uhlíku v půdách přizpůsobit zpracování půdy a pěstování plodin klimatickým podmínkám a dále zlepšovat pěstební postupy.

Poděkování

Příspěvek byl zpracován s podporou projektů MZE NAZV č. QL24020280 a MZE NAZV č. QL24020149.