Pôdne mikroorganizmy ako indikátory kvality pôd

08. jan. 2018 • Pôdohospodárske vedy

Pôdne mikroorganizmy ako indikátory kvality pôd

Pôda ako náš najheterogénnejší, konečný a neobnoviteľný systém mení svoje vlastnosti v čase a priestore tak, ako žiaden iný ekosystém. Okrem dobrých výnosov v poľnohospodárstve, ako aj lesníctve je potrebné zaistiť, aby pôdy na daných lokalitách boli zdravé a kvalitné. Ochrana pôd je teda jednou z najvyšších priorít, kde porozumenie ekosystémovým procesom je kritickým faktorom v zaistení dlhodobo udržateľnej kvality pôd.

„Aby sme však mohli manažovať a udržiavať pôdu v potrebnom stave, je potrebné zaistiť, aby termín pôdneho zdravia alebo kvality pôdy zahrňoval širokú škálu funkcií pôdy. Pôdne zdravie je teda čistým výsledkom pretrvávajúcich konzervačno-degradačných procesov, je vysoko závislé od biologických komponentov pôdneho ekosystému a ovplyvňuje zdravie rastlín, okolitého prostredia a bezpečnosť a bezchybnosť potravy (tak pre zver, ako aj pre ľudí), ako aj jej kvalitu,“ uvádza Ing. Richard Gere z Lesníckej fakulty Technickej univerzity vo Zvolene vo svojom príspevku Pôdne mikroorganizmy ako indikátory kvality pôd.

Pokračuje, že biologická aktivita v pôde je koncentrovaná najmä vo vrchných vrstvách, v hĺbke od pár centimetrov po 30 cm. „Aj keď mikroorganizmy v pôde zahŕňajú iba malú frakciu z jej celkového objemu (menej ako 0,5 %), pričom tvoria menej ako 10 % celkového objemu živej hmoty v pôde, sú kľúčovými v cykle dusíka, síry a fosforu, ako aj pri rozklade organických rezíduí. Týmto ďalej ovplyvňujú cyklus uhlíka a živín v pôde. Organické rezíduá sú touto cestou konvertované do biomasy alebo sú mineralizované na CO2, H2O, minerálny dusík, fosfor a iné živiny. Minerálne živiny imobilizované v mikrobiálnej biomase sú následné uvoľnené pri požieraní mikroorganizmov mikrobivorami, ako sú Protozoa alebo Nematoda. Mikroorganizmy sú ďalej taktiež spojované s transformáciou a degradáciou odpadových materiálov a syntetických organických zložiek. Taktiež ovplyvňujú fyzikálne vlastnosti pôdy, napr. produkciou mimobunkových polysacharidov a ďalších látok, ktoré prispievajú k udržiavaniu pôdnej štruktúry, keďže slúžia ako ´cement´, ktorý prispieva k stabilizácií agregátov. Taktiež majú vplyv na vodnú kapacitu pôdy, rýchlosť jej vsakovania, erodovateľnosť a citlivosť na zhutnenie.“ 

Odborník konštatuje, že mikroorganizmy teda oplývajú schopnosťou podať ucelenú informáciu o kvalite pôdy; aspekt, ktorý nemôže byť získaný fyzikálno-chemickými meraniami alebo analýzami diverzity vyšších organizmov. „Mikroorganizmy veľmi rýchlo reagujú na zmeny, rýchlo sa adaptujú na podmienky prostredia. Tie, ktoré sú najlepšie adaptované na podmienky prostredia, budú v danom ekosystéme prevládať. Ich rýchla adaptabilita potenciálne dovoľuje, aby výsledky mikrobiálnych analýz mohli byť diskriminačnými v posudzovaní kvality pôd, pričom zmeny v populáciách mikroorganizmov môžu slúžiť ako excelentný indikátor zmien ich kvality. Vďaka ich užšiemu kontaktu s okolím podstatne rýchlejšie reagujú na akékoľvek stresové podmienky než vyššie organizmy. V niektorých prípadoch môžu zmeny v zložení mikrobiálnych populácií a v ich aktivite predpovedať zmeny vo fyzikálnych a chemických vlastnostiach pôdy a poskytovať skorú informáciu o prípadných zmenách v kvalite pôdy a varovať pred ich prípadnou degradáciou. Príkladom takéhoto indikátora môže byť miera fluktuácie mikrobiálnej biomasy, ktorá je podstatne vyššia ako napríklad fluktuácia celkovej organickej zložky v pôde.“

Biologická dostupnosť chemických prvkov ako napríklad ťažkých kovov alebo pesticídov je podľa odborníka taktiež dôležitým faktorom kvality pôd, najmä pre jej spojitosť s mikrobiálnou aktivitou. „Dopad takýchto substancií na kvalitu pôdy vysoko závisí od mikrobiálnej aktivity. Ako príklad môžeme uviesť prípad, keď sa celkové množstvo ťažkých kovov v pôde počas určitej doby nezmení, avšak ich biologická prístupnosť áno. Niečo takéto bolo preukázané na prípade biologickej prístupnosti polyaromatických uhľovodíkov, ktoré boli omnoho prístupnejšie počas skorej jari ako v jeseni, a to v dôsledku vyššej mikrobiálnej aktivity po ukončení vegetačnej sezóny. V dôsledku toho môžeme povedať, že celkové množstvo rôznych chemických substancií v pôde nie je spoľahlivým ukazovateľom ich biologickej prístupnosti, a teda kvality pôd. Namiesto toho by mala byť biologická prístupnosť meraná vo vzťahu k biotestom – meraniam koncentrácie alebo účinku chemických substancií pomocou ich efektu na živé bunky alebo pletivá alebo špecifické mikrobiálne procesy. Okrem toho reakcia mikrobiálnych spoločenstiev taktiež zjednocuje efekty chemických zlúčenín a podáva informáciu, ktorá by sa nedala získať iba štúdiom samostatných chemických zlúčenín.“

ilustračné foto /pôda/

Ing. Richard Gere vysvetlil pojem „index kvality pôd“, pod ktorým vedci rozumejú spojenie niekoľkých mikrobiálnych meraní do jednej číselnej hodnoty a pridelenie váh príbuzným mikrobiálnym charakteristikám. „Z praktického hľadiska je lepšie stanoviť prahové hodnoty pre index ako pre jednotlivé indikátory. Nedostatkom tohto prístupu je, že všetky informácie o vzťahu medzi jednotlivými indikátormi sú stratené, a to že váha jednotlivých indikátorov môže byť posúdená len veľmi subjektívne. Okrem toho neexistuje žiadny priamy vzťah medzi hodnotou indexu a špecifickou funkciou alebo indikátorom, čo môže spôsobovať problémy s jeho intrepretovateľnosťou.“ 

Viacrozmerné štatistické metódy zjednodušujú interpretáciu veľkého množstva dát a môžu byť podľa odborníkov použité na vývoj indexu kvality pôd. Analýza hlavných komponentov, diskriminačná, faktorová a kovariančná analýza sú príkladom takýchto viacrozmerných štatistických metód. Týmito analýzami sú dáta redukované do malého množstva ukazovateľov (hlavné zložky a faktory), ktoré sú lineárnymi kombináciami originálnych hodnôt a reprezentujú väčšinu variácií v súbore dát.

Ďalšou možnosťou ako vyhodnocovať použité indikátory je modelovanie dynamických systémov (MDS). MDS môže byť takýmto spôsobom rozšírené o odhady tých indikátorov, ktoré sú finančne náročne alebo ťažko merateľné. Jedným z príkladov modelovania je PTF (Pedo Transfer Function), ktorá je matematickou funkciou predpovedajúcou ťažko stanoviteľné vlastnosti z už známych základných pôdnych vlastností. Presnosť PTF je však dostačujúca iba na regionálnej škále a nie pre špecifické lokality, v ktorých priame merania sú jedinou možnosťou.

Odborník Ing. Richard Gere vyslovil záver, že pôdne mikroorganizmy sú veľmi vhodným a citlivým nástrojom na predpovedanie zmien v kvalite monitorovaných pôd. „Vďaka veľmi vysokej adaptabilite mikroorganizmov na prírodne podmienky, ako aj ich citlivosti sú efektívnym prostriedkom pre rôzne pôdno-monitorovacie programy zamerané na získanie informácií o vývoji kvality pôd na daných stanovištiach a odrazovým mostíkom pre prijatie opatrení, ktoré by napomohli zlepšeniu ich či už fyzikálno-chemického alebo biologického stavu.“

Tento príspevok vyšiel v zborníku recenzovaných príspevkov z konferencie konajúcej sa 7. – 8. novembra 2017 s názvom Dlhodobý ekologický výskum a monitoring lesov, Súčasné poznatky a výzvy do budúcnosti.

 

Informácie poskytol: Ing. Richard Gere z Technickej univerzity vo Zvolene – Lesnícka fakulta

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Ilustračné foto: Pixabay.com

Uverejnila: VČ

Súvisiace:

Hore
CVTI SR 80. výročie
Prechod VK na VND
Veda v Centre
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2017
Publikácie Veda v CENTRE
QUARK
Aurelium - centrum vedy
TVT 2017 články
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Strácame až 100 vlasov denne.