Ovlivnění vybraných půdně-biologických vlastností erozními procesy a dodávkou exogenní organické hmoty

Ing. Petra BÍLÁ

Doctoral thesis

Influence of selected soil biological properties by erosion processes

Abstract:

Eroze půdy, zejména vodní, je všeobecně považována za hlavní příčinu degradace půdy a jsou s ní spojené změny půdních vlastností, významně ovlivňuje výnosy zemědělských plodin a zhoršuje také hydrologické a mimoprodukční funkce půdy. Eroze půdy může měnit nejen fyzikální a chemické vlastnosti půdy, ale i biologické a navíc tyto charakteristiky mohou reagovat na změny podmínek prostředí dříve, než ostatní parametry. Také živiny v půdě a organická hmota podléhají ztrátám kvůli erozi. Kromě ekologických škod způsobuje eroze půdy i škody ekonomické, jako jsou finanční ztráty nebo zvyšování nákladů na pěstování plodin. Je tedy žádoucí studovat vliv erozních procesů na biologické, chemické a fyzikální vlastnosti půd. Práce si klade za cíl 1) vyhodnotit zmiňovaný dlouhodobý vliv erozních procesů na různých částech svahů na vybrané chemické vlastnosti týkající se organické hmoty, biologické vlastnosti vyjádřené aktivitou půdních enzymů a fyzikální vlastnosti a posoudit, která ze sledovaných vlastností nejvíce odráží probíhající erozi; 2) vyhodnotit vliv aplikace různých typů a dávkování exogenní organické hmoty na aktivitu vybraných půdních enzymů. První část práce vychází ze studií provedených v oblasti jižní Moravy na půdách typu černozem. Prokázala se značná intenzita erozních procesů na studované vlastnosti půdy v jednotlivých částech svahů. Bylo zjištěno kvalitnější složení půdní organické hmoty v depozičních oblastech, což je potvrzeno větším obsahem celkového humusového materiálu a huminových kyselin v organické hmotě. Naopak u obsahu vápníku a pH byly zjištěny statisticky významné vyšší hodnoty v erozních částech svahů. To je potvrzením intenzivních erozních procesů. Vliv eroze na enzymatickou aktivitu byl také potvrzen, depoziční oblasti vykazovaly větší mikrobiální biomasu a enzymatickou aktivitu ve srovnání s erozními oblastmi. Nejvíce byly ovlivněny charakteristiky chemické, související s množstvím a kvalitou organických látek a se zásobou přijatelných živin (P). Druhá část práce byla věnována vlivu aplikace a dávkování exogenní organické hmoty (EOM) na aktivitu půdních enzymů. Výzkum probíhal na maloparcelkových polních pokusech v lokalitě Pusté Jakartice v Moravskoslezském kraji. Prostřednictvím různých dávek EOM bylo do půdy dodáváno různé procento dusíku v organické formě. Prokázali jsme, že aplikace EOM vede k poměrně rychlým změnám v enzymatické aktivitě. Aktivity celulázy, kyselé a alkalické fosfatázy byly stimulovány nejvyššími dávkami EOM. Zvyšující se obsah C, N a P dodávaný prostřednictvím EOM pozitivně ovlivňoval aktivitu celulázy a fosfatáz. Složení a kvalitu různých typů odpadů a organické hmoty je dobré brát v úvahu při využití v zemědělství.

Abstract:

Soil erosion, especially water erosion is generally considered as a major cause of soil degradation and associated changes in soil properties, significantly affecting crop yields and also aggravating hydrological and non-productive soil functions. Soil erosion can change not only the physical and chemical properties of the soil, but also the biological, and in addition, these characteristics can respond to changes in environmental conditions earlier than other parameters. Also, soil nutrients and organic matter are subject to losses due to erosion. In addition to the environmental damage, soil erosion also causes economic damage, such as financial losses or increased crop costs. It is therefore desirable to study the effect of erosion processes on the biological, chemical and physical properties of soils. The aim of the thesis is to first evaluate the above mentioned long-term impact of erosion processes in different parts of slopes on selected chemical properties related to organic matter, biological activity of soil properties expressed enzymes, physical properties and to assess which of the observed properties reflects the most significant erosion; second, to evaluate the effect of application of different types and dosage of exogenous organic matter on soil activity of selected enzymes. The first part of this work is based on studies carried out in the area of South Moravia on chernozem soils. Significant intensity of erosion processes on the studied soil properties in different parts of slopes was proved. A better composition of soil organic matter in deposition areas was found, which is confirmed by higher content of total humus material and humic acids in organic matter. In contrast, in the calcium content and pH were statistically significantly higher in the erosion areas slopes. This is a confirmation of intense erosion processes. The effect of erosions on enzymatic activity was also confirmed, deposition areas showed greater microbial biomass and enzymatic activity in comparison with the erosion regions. Most were affected by the chemical characteristics related to the amount and quality of organic substances and with a supply of available nutrients (P). The second part is devoted to the influence of the application and dosage of exogenous organic matter (EOM) on the activity of soil enzymes. The research was conducted on small-plot field trials in the Puste Jakartice area in the Moravian-Silesian Region. Different percentages of nitrogen in the organic form were supplied to the soil through various doses of EOM. We have demonstrated that the application of EOM leads to relatively rapid changes in enzymatic activity. Cellulase activity, acidic and alkaline phosphatase were stimulated with the highest doses of EOM. Increasing the content of C, N and P supplied through the EOM positively influenced cellulase and phosphatase activity. The composition and quality of different types of waste and organic matter should be taken into account when used in agriculture.

Keywords

půda, vodní eroze, enzymatická aktivita, živiny, exogenní organická hmota, biologické, chemické a fyzikální vlastnosti

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 6. 2019

Thesis defence

• Supervisor: prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Ecology and Environmental Protection / Ecology