Jak to vidí

Půda: O mizející „džungli“ pod našima nohama

O udržitelnosti poslední dobou slyšíme ze všech stran – mluví se o cirkulární ekonomice, udržitelném designu, módě či udržitelné architektuře. Víme, že je potřeba redukovat odpad, recyklovat, měnit jídelníček. Je dobře, že si čím dál tím více uvědomujeme, co změna klimatu a ztráta biodiverzity s nimi související může znamenat pro budoucnost naší společnosti. Zatímco však podobná témata rezonují médii, protože se o nich hezky mluví a píše, často zapomínáme na jednu z nejzásadnějších proměnných na světě, kterou naše aktivity rozsáhle ovlivňují. Na půdu.

• 
  Půda: O mizející „džungli“ pod našima nohama
  Půda: O mizející „džungli“ pod našima nohama

Text: Jakub Papík • Foto: Gabriel Jimenez, Unsplash

Půda je neobnovitelným zdrojem, který živí celou planetu. Tento tmavý, tichý a do velké míry nám doposud stále neznámý svět, se skládá z minerálů, organických látek, vzduchu a vody, a obsahuje přibližně 2 500 miliard tun uhlíku ve formě půdní organické hmoty. To je třikrát více než je v zemské atmosféře ve formě CO2, a čtyřikrát více než ve všech zvířatech a rostlinách dohromady. Půda tak pohlcuje větší množství CO2 ze vzduchu než všechny lesy a zbylá vegetace na Zemi. Schopnost půdy zadržovat tolik uhlíku je umožněna činností nepřeberného množství organismů, pro které je půda domovem. Právě jejich přítomnosti a aktivitám je nezbytné věnovat důkladnou pozornost, jelikož úzce souvisí nejenom s probíhajícími klimatickými změnami na naší planetě, ale i se zemědělským hospodařením, jehož produktivita je měnícími se podmínkami na Zemi ohrožena. 

Džungle pod nohama

V půdě žije přibližně čtvrtina žijících tvorů na planetě. Není to tedy žádná špína, ale spíš „džungle“ pod našima nohama. Na rozdíl od obyvatel džungle však většinu půdních organismů nelze spatřit pouhým okem. Půdní mikroorganismy, především bakterie a houby, si můžeme představit jako mikroskopické dělníky recyklující mrtvá těla rostlin a živočichů na půdní organickou hmotu a živiny. Hrstka zeminy může obsahovat až stovky miliónů bakteriálních buněk patřících do tisíců nejrůznějších druhů a až několik set metrů houbových vláken. Tyto mikroby se také podílí na utváření základního strukturního prvku půdy: půdních částic, které drží pohromadě organická hmota vzniklá mikrobiální činností. Bakterie a houby jsou potravou pro některé již pouhým okem viditelné živočichy – půdní faunu. Zástupci půdní fauny, například žížaly, chvostoskoci, roztoči, stonožky či krtci, pak zastávají především role inženýrů vytvářejících v půdě póry, kanálky a cesty. V těchto otvorech proudí vzduch a voda s živinami, a proto je půdní struktura důležitým faktorem určujícím množství vody, které je půda schopná udržet. V pórech zároveň žijí půdní mikroorganismy, které mezi sebou spolupracují či soupeří, předávají si živiny, a po své smrti je opět uvolňují do okolí. Jsou tak spolu s půdní faunou součástí nejdelší potravinové sítě na světě, v rámci které spolu interagují a udržují půdu zdravou: vhodnou pro život rostlin a zvířat.

Zdravá půda obsahuje dostatek organické hmoty a živin (dusíku, fosforu, draslíku a dalších minerálů), má neporušenou strukturu a je tedy do jisté míry schopná odolávat extrémům sucha a srážek. Důsledkem složitosti půdní architektury – komplikovaného bludiště písku, jílu a bahna – je extrémní prostorová různorodost fyzikálně-chemických podmínek. Půdní částice a póry, které jsou mezi nimi, vytváří takzvaná mikroprostředí, kdy mikroprostředí vzdálená jen setiny mm od sebe se mohou lišit obsahem vlhkosti, živin, pH či v koncentraci kyslíku. Ta například může být uvnitř půdní částice až nulová, zatímco v jejím okolí se vyskytuje prostředí aerobní. Pro představu, jak se žije v tak různorodém prostředí, se pokuste vžít do vláknité houby, která vstřebává živiny celým povrchem svého těla: zatímco jeden konec vašeho těla pojídá v chládku pizzu, druhý konec vašeho těla popíjí na sluníčku pivo, a na vašem třetím konci se vás snaží někdo zabít. Díky rozmanitosti fyzikálně-chemických podmínek v půdě je zde i rozmanitost biologická. V půdě je obrovská diverzita mikroorganismů s různými životními strategiemi. Tyto specifické mikrobiální populace si pak můžeme představit jako „chemické továrny“, které se v odlišné míře podílejí na přeměnách organické hmoty a na kolobězích živin, které jsou pro zdraví půdy klíčové.

Mikroorganismy vyrůstající z půdní částice na pevném kultivačním médiu. Fotografie: Marco Antonio Lopez Marin

Jakmile ztratíme půdní mikroorganismy nebo narušíme rovnováhu procesů, které tyto „chemické továrny“ zajišťují, dochází k degradaci půdy. Jednou z příčin ztráty biodiverzity a kvality půdy jsou praktiky konvenčního zemědělství. Například orba sice provzdušňuje půdu, brání růstu plevele a umožňuje zapravit do půdy hnojivo spolu s rostlinnými zbytky z minulé sklizně, z dlouhodobějšího hlediska je její praktikování neudržitelné, jelikož ničí půdní strukturu. Při orbě se narušují půdní částice a obnažuje se organická hmota, která přestává být chráněná před mikroorganismy schopnými organickou hmotu degradovat až na CO2. Degradace organické hmoty se tak projeví nejen na snížení úrodnosti půdy, její schopnosti vázat vodu a tedy i nižších výnosech plodin, ale i na zvýšení množství CO2 v atmosféře a tedy přispívá k oteplení planety. Půda s narušenou strukturou je náchylnější k erozi a je snáze rozfoukána větrem či odplavena při srážkách. To může vyústit až v ničivé povodně a sesuvy půdy ohrožující lidské životy. Mezi další postupy, které se v rámci konvenčního zemědělství běžně provádějí a které mají negativní dopad na biodiverzitu a zdraví půdy, patří aplikace syntetických hnojiv a pesticidů či monokulturní pěstování plodin. Tyto praktiky neberou v potaz ochranu půdní biodiverzity a jsou jedním z hlavních důvodů, proč za posledních 150 let vymizela více než polovina svrchní půdy využitelná pro pěstování plodin. Pokud budou tyto postupy prováděny nadále ve stejné intenzitě jako doposud, přijdeme do 60 let o většinu zemědělsky využitelné půdy. Vzhledem k tomu, že lidská populace a míra spotřeby potravin ve světě neustále roste, a na Zemi by dle současných odhadů mohlo být v roce 2050 téměř 10 miliard lidí, je degradace půdy problém, který je nutné urgentně řešit.

Zachraňme půdu

Dalším faktorem, o kterém se v souvislosti s půdou příliš nemluví, přestože na ní má zásadní dopad, je změna klimatu. Zatímco intenzivní bouřky a srážky umocňují erozi půdy, rostoucí teplota, sucha, či intenzivní požáry mohou proměnit úrodnou půdu v poušť. Lesní požáry o nižší intenzitě jsou pro půdu prospěšné, jelikož spálí pouze nižší patro vegetace (byliny a keře) na úrodný uhel, který napomáhá půdě udržovat vodu – život se tak do spodních pater lesa rychle navrátí. Intenzivní požáry pustošící v posledních letech Amazonii či Sibiř ovšem spálí vše, co jim stojí v cestě, včetně stromů a jejich kořenů. Kromě množství CO2, které vzniká při hoření rostlinné biomasy, se ekosystémy zasažené takto destruktivními požáry již nemusí nikdy zcela zotavit. Zvýšení teploty má vliv také na trvale zmrzlé půdy (takzvaný permafrost), v nichž pak taje po tisíce let zmrzlá organická hmota. Jakmile tato organická hmota roztaje, mikroorganismy ji můžou degradovat na CO2 a metan, čímž mohou změny klimatu ještě více urychlit. Tento cyklus lze zastavit pouze tak, že budeme schopní regulovat množství CO2 v atmosféře. Jeden ze způsobů, jak toho dosáhnout, je vysadit více stromů, které odstraňují CO2 ze vzduchu pomocí fotosyntézy. Další způsob pak leží přímo pod našima nohama. A je jím právě půda. Musíme ji však přestat ničit.

Alternativou ke konvenčnímu zemědělství, které půdu ničí, je takzvané ekologické zemědělství. Ekologické zemědělství si klade za cíl chránit půdní biodiverzitu a přirozenou úrodnost půdy. Řídí se heslem: nakrmit planetu tím, že nakrmíme a ochráníme půdní mikroorganismy. Farmáři praktikující ekologické zemědělství se snaží o méně intenzivní zásahy do půdy, aby neničili její zdraví. Neaplikují syntetická hnojiva a pesticidy ohrožující zdraví zvířat a lidí. Vybírají plodiny, které nejsou závislé na přídavcích syntetických hnojiv, ale spolupracují s půdními mikroorganismy transportujícími živiny do jejich kořenů. Snižují intenzitu orby či neorají půdu vůbec, čímž nenarušují půdní strukturu. Naopak podporují její obnovu, tedy schopnost půdy zadržovat vodu a uhlík ve formě organické hmoty. Tito farmáři zároveň nepěstují tu samou plodinu pořád dokola, střídají různé druhy plodin a půdu tak nepřetěžují. V neposlední řadě také sází takzvané krycí plodiny v období, kdy na poli nic neroste. Tím brání růstu plevele a zvyšují obsah živin a půdní organické hmoty.

nové Technologie a zodpovědný přístup

O principech a zásadách praktik ekologického zemědělství, prospěšného nejenom pro zdraví půdy, ale i pro lidskou společnost, je důležité informovat jak farmáře, tak spotřebitele. Nezbytná je také snaha vlád šířit tyto informace mezi občany a zavádět takovou legislativu, která upřednostňuje udržitelné zemědělství před konvenčním obhospodařováním půdy. Produkty konvenčního zemědělství by mohly být například zdaněny tak, aby farmáři byli nuceni aplikovat syntetická hnojiva a pesticidy pouze v případě, kdy je to opravdu nutné. Slabinou ekologického zemědělství je bohužel skutečnost, že výnosy plodin jsou o 20-25 % nižší než v případě konvenčních postupů. Vzhledem k počtu lidí, které na Zemi žijí, je nutné výnosy maximalizovat. Na druhou stranu, čím víc plodin produkujeme, tím víc živin z půdy odebíráme, konzumujeme a následně splachujeme do záchodu. Recyklace našeho vlastního odpadu tak může být dalším způsobem, jak živiny vrátit zpátky do půdy a zvýšit tak zemědělskou produktivitu. Vody z čističek odpadních vod však kromě živin a organického materiálu zároveň obsahují i různé kontaminanty, zbytky léků či lidské patogeny, které do půdy vpravovat nechceme, jelikož se mohou dostat z půdy do plodin a po jejich konzumaci způsobit zdravotní újmu. Slibná technologie, která riziko přítomnosti patogenů eliminuje, je příprava biouhlu z odpadního kalu, organického produktu vznikajícího v čističkách odpadních vod. Při výrobě biouhlu se odpadní kal spálí za vysoké teploty a nepřístupu vzduchu, čímž dojde k usmrcení patogenních mikroorganismů. Vznikne tak porézní materiál s vysokým obsahem dusíku a fosforu, který po aplikaci do půdy zvyšuje její úrodnost, podporuje aktivitu půdních mikrooganismů a váže kontaminanty, které by byly jinak odplaveny při dešti a mohly by kontaminovat vodní zdroje. 

I zodpovědný přístup každého člověka má tak smysl – nesplachovat léky do záchodu, nakupovat produkty ekologického zemědělství, snažit se redukovat množství vyprodukovaného odpadu a recyklovat, využívat městskou hromadnou dopravu místo auta, a především volit politiky, kteří se otázkou udržitelné budoucnosti zabývají a chtějí výše zmíněnou problematiku aktivně řešit. Kromě individuálního zapojení každého z nás, řešení na úrovni regionů a státu, je klíčová také spolupráce mezinárodní. Šíření nejnovějších vědeckých poznatků o dějích, které v půdě probíhají a o nichž pořád víme málo, stejně jako o způsobech, kterými lze obnovit a zvýšit kvalitu půdy, je nadějí pro zmírnění klimatických změn, zachování půdní biodiverzity a jednou z cest k udržitelné budoucnosti naší planety.

Jakub Papík (*1993) je výzkumný pracovník v laboratoři Mikrobiální ekologie na pražské VŠCHT. 

4. 7. 2021