EPTOCOL: Technologie pěstování rychle rostoucích dřevin na kontaminovaných půdách

(2008-2011)

Projekt EPTOCOL (CZ0092) byl řešen v letech 2008-2011 za podpory Norského království prostřednictvím Norského finančního mechanismu. Hlavním řešitelem byl Botanický ústav AV ČR v. v. i. a na řešení se účastnily dvě partnerské organizace, Česká zemědělská univerzita v Praze a norský ekologický ústav Bioforsk.

Primárním cílem projektu bylo vypracovat a v praxi ověřit technologii pěstování plantáží rychle rostoucích dřevin (RRD) na půdách kontaminovaných rizikovými prvky. Jako modelová lokalita byla vybrána oblast Příbramska. Ta patří v rámci České republiky k regionům s vysokým stupněm kontaminace půd rizikovými prvky (zejména Cd, Pb a Zn) v důsledku důlní a hutní výroby a zároveň je regionem intenzivně zemědělsky využívaným. Vyřazení znečištěných ploch ze zemědělské výroby s sebou nese negativní ekonomické a sociálních dopady. Fytoremediační plantáže RRD představují v současné době intenzivně studovanou biotechnologii, jejímž prostřednictvím je možné zasažené plochy alespoň částečně ozdravit a zároveň snížit riziko vstupu těžkých kovů do potravinového řetězce. Výsadba RRD na kontaminovaných plochách nabízí také alternativní využití postiženého území perspektivním zemědělským odvětvím, čímž jsou zachovány pracovní příležitosti v zemědělském sektoru.  Nadto slouží biomasa RRD jako alternativní zdroj energie v lokálním měřítku a celá technologie zapadá do koncepce využívání marginálních a člověkem ovlivněných půd pro produkci obnovitelných zdrojů energie.

Plantáž RRD založená na modelové příbramské lokalitě kontaminované rizikovými prvky (Cd, Pb, Zn).

Testování mulčovací rohože z recyklovaného papíru. Na snímku rašící řízek RRD a teplotně-vlhkostní půdní čidlo.

Vesikuly a arbuskuly přítomné v jemných kořenech RRD dokládají kolonizaci arbuskulárními symbiotickými houbami.

Významným faktorem z hlediska produkce biomasy pomocí RRD i z hlediska jejich remediačního účinku na kontaminovaných půdách, je asociace RRD s půdní mikrobiální komunitou a zejména mykorhizními houbami. Půdní mikrobiální komunita rozhodujícím způsobem ovlivňuje přežívání a růst vysazených rostlin, jakožto i pohyb těžkých kovů v půdním horizontu a jejich příjem rostlinami. V rámci projektu byly proto testovány inokulace mykorhizními houbami jako růst podporující a pohyb těžkých kovů modulující biologické agens. S ohledem na dlouhodobou udržitelnost pěstování RRD plantáží a kvalitu půdy byla také testována hnojiva v podobě čistírenských kalů a popela ze spalování biomasy.

Vlastnímu založení plantáží v zájmových lokalitách předcházely monitorovací  a přípravné aktivity spočívající v terénním vzorkování a laboratorních a skleníkových experimentech, jejichž cílem byla optimalizace navržené technologie. Technologie pěstování RRD byla primárně vyvíjena pro zemědělskou půdu s hladinou kontaminace pod fytotoxickou úrovní. Testovali jsme ji však i v půdě extrémně zatížené kontaminací, konkrétně v naplaveninách v povodí řeky Litavky, na které byly v dřívějších dobách soustředěny proplachovny rud a kde došlo k opakovanému protržení odkalovacích nádrží. V průběhu řešení projektu byl prováděn monitoring pokusných ploch a získávány údaje o rozvoji symbiotických organismů, růstu rostlin a obsahu rizikových prvků v rostlinné biomase. Díky tomu mohly být posouzeny jak produkční možnosti použitých RRD na kontaminovaných půdách daných lokalit, tak zhodnoceny bioremediační účinky modelových plantáží včetně rizikovosti spalování biomasy z těchto plantáží pocházejících. Na základě získaných dat a dostupné literatury byl vypracován manuál pro potenciální uživatele této technologie. Manuál je k dispozici bezplatně u kontaktní osoby, viz níže. Získané projektové výsledky byly publikovány v impaktových časopisech nebo jsou k publikaci připravovány. Modelové lokality jsou dále monitorovány a studovány v rámci projektu Brownfields – zdroj obnovitelné energie (TA01020366) a předpokládáme jejich dlouhodobé sledování v návazných projektech. V budoucnu je možné uvažovat o rozšíření této technologie na další lokality s podobnou zátěží.

Projektové výstupy

Patenty a užitné vzory
Užitný vzor č.22842 (UPV)

Manuál pro pěstitele včetně instruktážního DVD
Mrnka L., Doubková P., Habart J., Sudová R., Tlustoš P., Vohník M., Vosátka M. (2011) Pěstování vrb a topolů formou výmladkových plantáží na půdách kontaminovaných rizikovými prvky: Teoretické podklady a praktický návod pro pěstitele v ČR (ISBN: 978-80-86188-35-5).

anglická verze:
Mrnka L., Doubková P., Habart J., Sudová R., Tlustoš P., Vohník M., Vosátka M. (2011) Willow and poplar short rotation coppice plantations in soils contaminated by risk elements. Review and handbook for growers in the Czech Republic (ISBN: 978-80-86188-36-2).

Články v impaktových časopisech
Mrnka L., Kuchár M., Cieslarová Z., Matějka P., Száková J., Tlustoš P., Vosátka M. (2012) Effects of Endo- and Ectomycorrhizal Fungi on Physiological Parameters and Heavy Metals Accumulation of Two Species from the Family Salicaceae. Water, Air, & Soil Pollution 223:399-410 (doi:10.1007/s11270-011-0868-8)

Trakal L., Neuberg M., Tlustoš P., Száková J., Tejnecký V., Drábek O.. (2011) Dolomite limestone application as a chemical immobilization of metal-contaminated soil. Plant Soil Environ. 57:173-179

Trakal L., Komárek M., Száková J., Zemanová V., Tlustoš P. (2011) Biochar application to metal-contaminated soil: Evaluating of Cd, Cu, Pb and Zn sorption behavior using single- and multi-element sorption experiment. Plant Soil Environ. 57: 372-380

Odborné studie
Možnosti spalování kontaminované biomasy (2011)
Ekonomika pěstování výmladkových plantáží RRD na degradovaných půdách (2011)

Pořádané semináře
Workshop „Energy plantations technology on contaminated land“  22.11.2010, Průhonice
Seminář „Pěstování rychle rostoucích dřevin formou výmladkových plantáží na kontaminovaných půdách“ 30. 3. 2011, Příbram

Diplomové a bakalářské práce
Malagnoux Laure (2009) Phytoremédiation de métaux lourds dans la région de Příbram (République Tcheque)

Huguier Pierre (2010) Impact de la phytoremédiation de sols contaminés par des métaux lourds sur la diversité microbienne et évaluation de l’écotoxicié

Kuchár Michal (2010) Vliv duální mykorhizy na příjem těžkých kovů vybranými dřevinami čeledi Salicaceae.

Na webových stránkách projektu (http://www.eptocol.ibot.cas.cz/) jsou k dispozici podrobnější informace o projektu, jeho činnosti a výstupech.

Kontakt:
Ing. RNDr. Libor Mrnka, Ph.D.
tel. 271 015 311
e-mail: libor.mrnka@ibot.cas.cz