Laboratoř půdní organické hmoty
Zabýváme se rozkladem organické hmoty, ukládáním uhlíku do půdy a toky živin v ekosystémech a faktory, které tyto procesy ovlivňují.
Výzkum provádíme především v lesních ekosystémech, ale i na zemědělských půdách nebo v extrémních prostředích jako jsou jeskyně nebo arktické půdy.
Provádíme tyto analýzy:
- fyzikální - zrnitost, polní vodní kapacita
- chemické - obsah organické hmoty, frakcionace půdního uhlíku, obsahy dostupných a celkových živin (C, N, P), pH, konduktivita
- mikrobiologické - respirace půdy, obsah C a N mikrobiální biomasy, fosfolipidické mastné kyseliny (PLFA)
Podílíme se na výzkumu ve veřejném zájmu v rámci programu Strategie AV21 Potraviny pro budoucnost.
Do výzkumu zapojujeme studenty ze středních škol (Otevřená věda, Středoškolská odborná činnost) a vysokých škol (diplomové práce).
Otevřená věda
Vliv travních společenstev na produkci glomalinu a stabilizaci půdního uhlíku
Lesní požár: přítel nebo nepřítel půdního uhlíku?
Kombinace biouhlu a lyzátu z peří - spása pro zemědělské půdy?
Právě běžící stáž: Prospěšnost lyzátu z peří pro produkci zemědělských plodin (Monika Soudková, Církevní gymnázium, Plzeň, 2023)
Ukončené stáže:
Prospěšnost lyzátu z peří pro zemědělské půdy (Adam Jech, Gymnázium Soběslav, 2022)
Meziplodiny - záchranáři zemědělských půd? (Klára Chmeňová, Gymnázium Trhové Sviny, 2022)
Prospěšnost půdních aditiv pro chemické složení a zádrž vody v půdě (Adam Jech, Gymnázium Soběslav, 2021)
Využití vermikompostu jako hnojiva (Michal Tuna, Karlínské gymnázium, Praha, 2021)
Středoškolská odborná činnost
Právě běžící stáž: Prospěšnost lyzátu z peří pro produkci zemědělských plodin (Monika Soudková, Církevní gymnázium, Plzeň, 2023-2024)
Ukončené stáže:
Prospěšnost půdních aditiv pro chemické složení a zádrž vody v půdě (Adam Jech, Gymnázium Soběslav, 2022)
Porovnání účinků kompostu a biouhlu na zemědělskou půdu (Štěpán Nečil, Gymnázium Česká, České Budějovice, 2020)
Vliv přídavku listnatého opadu na mikrobiální komunitu v půdách jehličnatého, smíšeného a listnatého lesa (Lenka Vávrová, Gymnázium Česká, České Budějovice, 2019)
Rozklad listnatého opadu v půdách jehličnatého, smíšeného a listnatého lesa (Anna Kellerová, Gymnázium Česká, České Budějovice, 2018)
Diplomové práce
Nabízené práce:
Význam půdních aditiv pro ukládání a stabilizaci uhlíku v půdě
Ukládání uhlíku v půdě je v dnešní době velkým tématem, protože by mohlo pomoci při zmírnění probíhající změny klimatu. Uhlík však může být v půdě vázán v různých frakcích lišících se svou dostupností, a to jako volný uhlík, uhlík vázaný v půdních agregátech nebo uhlík vázaný na minerálních částicích. Aktuálně jsou pro zvýšení obsahu uhlíku především v zemědělských půdách testovány přídavky různých půdních aditiv, které mají usnadnit stabilizaci uhlíku v půdě. Během laboratorního mikrokosmového pokusu jsme proto testovali přídavek biouhlu (zuhelnatělé rostlinné biomasy), exopolysacharidů (mimobunečných produktů půdních mikroorganismů) a hydrolyzátu (hydrolyzovaných zbytků z živočišné produkce) do zemědělské půdy. Po ukončení 6-ti měsíční inkubace je nyní potřeba zjistit, které z aditiv působilo nejpříznivěji na ukládání a stabilizaci uhlíku v půdě a tedy je nejvhodnějším pomocníkem v boji s klimatickou změnou.
Lesní požár: Přítel nebo nepřítel půdního uhlíku?
Lesní požáry jsou v současnosti díky změně klimatu stále častější, a to i ve střední Evropě. Pořád ale není jasné, jestli lesní požáry množství uhlíku v půdě zvyšují díky přísunu černého uhlíku (spálené biomase) nebo snižují kvůli destrukci rostlinné biomasy a tedy opadu. V tomto projektu se proto zaměříme na ukládání uhlíku v půdě na unikátní chronosekvenci po požáru (1 rok – 112 let) a stanovíme množství uhlíku v různých frakcích lišících se svou dostupností, a to volného uhlíku, uhlíku vázaného v půdních agregátech a uhlíku vázaného na minerálních částicích. Porovnáním s obsahem organické hmoty a černého uhlíku v půdě zjistíme, jestli požáry působí příznivě nebo naopak nepříznivě na ukládání a stabilizaci uhlíku v půdě.
Vliv travních společenstev na produkci glomalinu a stabilizaci půdního uhlíku
Ukládání uhlíku v půdě je v dnešní době velkým tématem, protože by mohlo pomoci při zmírnění probíhající změny klimatu. Zakládání trvalých travních porostů se ukázalo být účinným opatřením z hlediska ukládání uhlíku do půdy, proto jsou v současnosti osívány plochy orné země, a to především v chráněných zájmových oblastech. Ukládání uhlíku do půdy může být podpořeno produkcí glomalinu (proteinu produkovaného arbuskulárními mykorhizními houbami), který napomáhá tvorbě půdních agregátů a tedy stabilizaci půdního uhlíku. Množství produkce a kvality glomalinu ale souvisí s druhem rostliny a stále není zcela jasné, které druhy rostlin v travních společenstvech jsou pro produkci glomalinu nejvhodnější a tedy jaká osiva by měla být z hlediska ukládání uhlíku do půdy při zatravňování používána. Cílem rešerše tedy bude z dostupné literatury získat přehled o produkci glomalinu u různých druhů rostlin travních společenstev, o tom jak množství a kvalita glomalinu ovlivňuje ukládání a stabilizaci uhlíku v půdě, a pokusit se tak navrhnout vhodné složení osevních směsí pro zvýšení ukládání uhlíku do půdy.
Právě běžící práce:
Vliv makrofauny a mesofauny na rozklad opadu a stabilizaci uhlíku v lesních půdách (Anna Kellerová, magisterská práce, Jihočeská univerzita, 2023-2025)
Vliv změny druhového složení lesa na množství, chemické složení a stabilitu hustotních frakcí půdní organické hmoty (Věra Roblíková, magisterská práce, Univerzita Karlova, 2023-2025)
Ukončené práce:
Role žížal v rozkladu a stabilizaci kukuřičné biomasy v půdě (Anna Kellerová, bakalářská práce, Jihočeská univerzita, 2020-2022)
Adaptabilita lesních půd mírného pásma na požáry (Bára Švábová, bakalářská práce, Univerzita Karlova, 2022-2023)
Řešené výzkumné projekty
Pyroseq: Sekvestrace pyrogenní organické hmoty v lesních půdách ovlivněná klimatickou změnou
Grantová agentura České republiky (GA ČR), řešitel, 2024-2026
Lesní požáry vedou k produkci chemicky pozměněných zbytků biomasy známých jako pyrogenní organická hmota (pyOH), která je považována za vysoce rezistentní, čímž přispívá k sekvestraci půdního organického uhlíku (POC). Významná část pyOH však může být využita půdní biotou a může tak být fragmentována, strávena a uvolněna do ovzduší jako oxid uhličitý nebo stabilizována v půdě. Sukcese půdy po požáru a klimatická změna navíc mohou významně ovlivňovat všechny biotické procesy. V tomto projektu sledujeme sukcesní změny v půdních vlastnostech na 100-leté chronosekvenci po požáru, a to v borových lesích v Mediteránním, temperátním a boreálním pásmu a podél půdního profilu. Zaměříme se především na vliv zvýšené teploty na transformaci a stabilizaci pyOH společenstvy půdní fauny a mikroorganismů. Navrhovaný projekt sestává z terénních odběrů a pozorování, produkce 13C značeného opadu borovic a pyOH, lehce manipulovaného terénního experimentu a silně manipulovaného laboratorního experimentu.
Inovativní využití hydrolyzátu z živočišných odpadů pro zvýšení kvality zemědělské půdy
Technologická agentura České republiky (TA ČR), řešitel, 2023-2025
Cílem projektu je testování nového typu bioaditiva, hydrolyzátu z živočišných odpadů, za účelem ochrany fyzikálních, chemických a biologických vlastností zemědělské půdy a snižování emisí skleníkových plynů. Hlavním cílem je ověřit efektivitu a dlouhodobost efektu látkového skupenství a dávky hydrolyzátu při zlepšení kvality a zdraví půdy. Vedlejším cílem je ověřit efektivitu hydrolyzátu při stabilizaci rostlinné biomasy z posklizňových zbytků v půdě a tedy při snižování emisí skleníkových plynů z půdy. To vše bude testováno s ohledem na druhy půd a plodiny zajišťující jejich udržitelnost, maximální zádrž vody, dostatek živin a rozvoj žádoucích společenstev půdního mikrobiálního společenstva.
SOMForClim: Frakce půdní organické hmoty a ukládání uhlíku ovlivněné typem lesa a klimatickou změnou
Grantová agentura České republiky (GA ČR), řešitel, 2022-2024
Lesy mírného pásma mají velký potenciál uchovávat půdní organický uhlík (POC). Celkový POC se ale skládá z frakcí půdní organické hmoty (POH), které se liší svým vznikem, stálostí a funkcí v půdě a jako takové proto mohou být různě citlivé ke změnám v chemickém složení (kvalitě) přísunu uhlíku (C) či změnám klimatu. Porovnáváme zde proto množství POC ve frakcích POH mezi půdami listnatých, jehličnatých a smíšených lesů podél půdního profilu. Stanovujeme také vliv přísunu C o různé kvalitě (t.j., výluhů z opadu a kořenových exudátů), vzrůstající teploty a půdní fauny a mikroorganismů na vznik a stálost frakcí. Navrhovaný projekt sestává z terénních odběrů a pozorování, lehce manipulovaného terénního pokusu, který vysvětlí pouze malou část procesu, a dvou silně manipulovaných laboratorních pokusů, které vysvětlí proces do detailu. Následně budou získaná data použita k vylepšení a validaci vybraných půdních modelů C.
Vliv půdní fauny na sekvestraci uhlíku v extrémním prostředí
Vědecká spolupráce ve vědeckém a technickém výzkumu (COST), člen týmu, 2017-2019
Půdní fauna se významně podílí na vývoji půdy. Známa je především její role v promíchávání půdních horizontů a ve fragmentaci rostlinného opadu, který je hlavním zdrojem živin a energie pro edafon. V extrémních ekosystémech jsou často v různé míře vyloučeny jednotlivé funkční skupiny půdní fauny, což ovlivňuje vývoj půdy a může vést k jeho zablokování v určité fázi. Cílem navrhovaného projektu bylo s pomocí terénních a laboratorních manipulací určit vliv hlavních funkčních skupin půdní fauny na půdní organickou hmotu; ptali jsme se na možný vývoj půd extrémních ekosystémů s různým (novým) zastoupením funkčních skupin půdní fauny a to jak makro a mesofauny, tak i zřídka studované mikrofauny.
Spojení funkčních vlastností tří úrovní organismů jako indikátory ekosystémových funkcí v Arktidě
Grantová agentura České republiky (GA ČR), člen týmu, 2017-2019
Je známo, že funkční vlastnosti organizmů významně souvisejí s ekosystémovými službami. Řada prací se již zabývala jednotlivými podíly organizmů různých trofických úrovní na formování ekosystémových služeb, ale o propojení funkčních vlastností organizmů napříč úrovněmi se mnoho neví. V tomto projektu jsme pomocí manipulativních experimentů propojili funkční vlastnosti tří úrovní (rostlin, půdní fauny a půdních mikroorganizmů) a ekosystémové funkce relevantní pro ekosystémové služby arktické tundry (jako relativně jednoduchého modelového systému). Experimentálně byly kvantifikovány vybrané ekosystémové funkce (sekvestrace uhlíku, stabilita, fertilita a retence vody v půdě). Předpokládali jsme, že propojení vybraných funkčních vlastností organizmů různých úrovní do „multitrofických“ souborů funkčních vlastností nám umožní určit rozhodující funkční vlastnosti pro ekosystémové funkce.
Dekompozice organické hmoty a sekvestrace uhlíku na přirozeném gradientu zdrojů labilního uhlíku v půdách temperátních jehličnatých lesů
Grantová agentura České republiky (GA ČR), řešitel, 2017-2019
Tento projekt se zabýval vlivem labilního uhlíku (C) z různých zdrojů (opad, kořenové exudáty, medovice) na dekompozici půdní organické hmoty (POH) a sekvestraci C v půdách temperátních jehličnatých lesů, které jsou z globálního hlediska zásadní pro uchovávání organického C. Navrhovaný projekt zabýval především: (i) rychlostí dekompozice POH a sekvestrace C na přirozeném gradientu zdrojů labilního C; (ii) potenciálem zvýšení rychlosti dekompozice a sekvestrace C při zvýšeném přísunu labilního C; (iii) ovlivněním toku labilního C mikrobiální komunitou a faunou; a (iv) rolí jednotlivých zdrojů labilního C v tocích C půdou. Odběry vzorků a pozorování v terénu bylo doplněno terénními a laboratorními manipulativními pokusy, obojí bylo následováno laboratorními analýzami.
