Výzkumný tým 04: Zemědělská pedologie a pedobiologie

• RNDr. Mikuláš Madaras, Ph.D.: ředitel ústavu, vedoucí vědecký pracovník – pedolog
• Ing. Tomáš Šimon, CSc.: samostatný vědecký pracovník – úrodnost půdy, půdní organická hmota , půdní mikroorganismy
• Oksana Afanasiva, Ph.D.: vědecký pracovník – půdní a patogenní mikroorganizmy
• Mgr. Markéta Mayerová, Ph.D.: samostatný vědecko-technický pracovník – kvalita půd, chemické a fyzikální vlastnosti zemědělských půd, kontaminace půd
• Ing. Štěpánka Matějková, Ph.D.: vědecký pracovník – molekulárně-genetické analýzy půdních a symbiotických mikroorganizmů
• Ing. Wiktor Rafal Żelazny: vědecký asistent – výživa rostlin, pedologie, statistické zpracování dat a modelování
• Ing. Iva Stehlíková: vědecký asistent – fyzika půd, půdní eroze
• Mgr. Ema Némethová: vědecký asistent – molekulárně-genetické analýzy půdních a symbiotických mikroorganizmů
• Mgr. Martin Stehlík: samostatný vědecko-technický pracovník – kvalita půd, chemické a fyzikální vlastnosti zemědělských půd
• Ing. Alena Czakó: samostatný vědecko-technický pracovník – kvalita půd, půdní mikroorganismy
• Ing. Michaela Friedlová: odborný asistent – půdní organická hmota, analýzy půd
• RNDr. Hana Gryndlerová: odborný asistent – práce s mikroorganizmy, technické zajištění Sbírky půdních bakterií
• Eva Lukášová: laborant – laboratorní analýzy

Kontakty na pracovníky týmu (telefon, mobil, e-mail) naleznete zde.

Nové postupy pro stanovení stability půdních agregátů
Odolnost půdních agregátů vůči rozpadu ve vodě je důležitým parametrem fyzikální kvality půdy, zejména půdní struktury. Materiál uvolněný rozpadem půdních agregátů se usazuje v půdních makropórech, čímž se snižuje jejich průchodnost pro vsakující vodu, zvyšuje se objem vody odtékající po povrchu půdy a narůstá tak riziko vodní eroze. Půdní struktura tímto ovlivňuje půdní erozi, tvorbu krust, koloběh živin, kořenovou prostupnost a následně výnos plodin. Doposud byla kvalita půdních agregátů stanovována zejména laboratorně, pomocí speciálního mechanického zařízení, což je časově i finančně náročné. Nové postupy se proto zaměřují na jednoduché technologie a zařízení využitelné širokou skupinou uživatelů. Byl sestrojen a testován LED panel pro měření stability půdních agregátů s využitím mobilní aplikace SLAKES, která umožňuje snímat proces rozpadu agregátů ponořených do vody pomocí digitální kamery se simultánním softwarovým vyhodnocením velikosti plochy, na kterou se agregát rozpadne. Dále byl navržen nový způsob stanovení stability půdních agregátů, který je založen na metodě měření prostupnosti světla měřící nádobkou, ve které dochází k rozpadu půdních agregátů. Tato měřící nádobka je umístěna na zdroji světla s plošně homogenní distribucí svítivosti. U tohoto postupu není nutné použít digitální snímání rastrového obrazu s následným softwarovým zpracováním. Výhoda nových metod stanovení spočívá v tom, že stanovení velikosti plochy pokryté rozpadajícím se agregátem je oproti vizuálnímu hodnocení zcela objektivní a velmi přesné. Předností je také finanční a provozní nenáročnost s téměř nulovými provozními náklady. Díky tomu mohou být navržené postupy využity k rychlému stanovení kvality půdní struktury v zemědělské praxi.

• Madaras M, Krejčí M Způsob stanovení stability půdních agregátů a zařízení pro toto stanovení. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Číslo patentu: 308456. Datum udělení patentu: 15.07.2020.
• Madaras M, Stehlík M, Mayerová M, Procházka J LED panel pro měření stability půdních agregátů pomocí aplikace SLAKES. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Datum zapsání vzoru: 01.10.2020. Číslo vzoru: FV-07-2020.
• Madaras M, Mayerová M, Krejčí R Měřič stability půdních agregátů. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Datum zapsání vzoru: 01.10.2020. Číslo vzoru: FV-08-2020.
• Madaras M, Mayerová M, Czakó A Způsob stanovení stability půdních agregátů pomocí optické detekce jejich rozpadu ve vodě. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Číslo technologie: VÚRV-OT-6/2019.
• Madaras M, Mayerová M, Stehlík M, Czakó A Stanovení kvality půdní struktury pomocí mobilních zařízení. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Číslo certifikované metodiky: VÚRV-10/2020.

Horní pohled na LED panel osazený třemi mobilními telefony.

Pohled na funkční vzorek – měřící nádobka s fotodiodami (otevřeno – příprava na vložení agregátů).

Využití spektrálních metod při hodnocení stresu a rezistence rostliny vůči houbovým patogenům
Rostliny ovlivněné stresem charakterizuje prostorová proměnlivost spektrálních příznaků. Zejména, mladé listy se liší od listů starších. Analýza proměnlivosti hodnot vegetačních indexů by tedy mohla představovat vhodný přístup při hodnocení stresu rostlin. Spektrální metody mohou být využity také při hodnocení fenotypové rezistence vůči chorobám. Pomocí spektrálních podpisů lze hodnotit míru závažnosti infekce. Při vyhodnocování fyziologického stavu rostlin jsme hodnotili možné využití hyperspektrálních vegetačních indexů. Tento přístup jsme srovnávali s tradičním přístupem analýzy středních hodnot. Vyhodnocení hyperspektrálních datových kostek juvenilní řepky ozimé, která byla snímána ve fotostanu, prokázalo, ze navrhovaný přístup je vhodnější než přístup tradiční. Hodnotili jsme také hyperspektra klasů ozimé pšenice ve fenotypové studii spály klasu. Zde byla vhodnost využití metody závislá na fenotypické fázi.

• Zelazny WR, Lukáš J (2020) Drought Stress Detection in Juvenile Oilseed Rape Using Hyperspectral Imaging with a Focus on Spectra Remote Sens 12, 3462.
• Żelazny, W.R., Chrpová, J., Hamouz, P. (2021) Fusarium head blight detection from spectral measurements in a field phenotyping setting—a pre-registered study. Biosyst Eng 211, 97-113.

Význam biodiverzity a abundance prospěšných symbiotických hub v šíření nepůvodních plevelných rostlin
V posledních letech stále stoupá zájem o využívání symbiotických arbuskulárně mykorrhizních hub jako „bio-hnojiva“ v zemědělských ekosystémech. To je ovšem spojeno s řadou kompikací. Především inokulace těchto hub nezajišťuje jejich uchycení se v prostředí s již ustanovenými vztahy mezi přítomnými mikroorganizmy. Zachování a využití původní biodiverzity stanovišť tak představuje jednodušší cestu. K tomu je ale třeba nejprve poznat, co jsou faktory, které negativně ovlivňují biodiverzitu a abundanci těchto organizmů. My jsme v polních a ve skleníkových experimentech studovali význam arbuskulárních mykorrhizních hub pro šíření nepůvodních plevelných rostlin a vliv jejich přítomnosti na původní biodiverzitu těchto symbiotických mikroorganizmů. Ukázalo se, že biodiverzita a abundance prospěšných arbuskulárních mykorrhiznách hub je významně snižována vlivem invaze nepůvodních plevelných rostlin, což těmto rostlinám napomáhá v konkurenci s původními rostlinami.

• Řezáčová V, Řezáč M, Líblová Z, Michalová T, Heneberg P (2021) Stable colonization of native plants and early invaders by arbuscular mycorrhizal fungi after exposure to recent invaders from the Asteraceae family. Invasive Plant Science and Management, 1-9. doi:10.1017/inp.2021.17
• Řezáčová V, Řezáč M, Gryndlerová H, Wilson GWT, Michalová T (2020) Arbuscular mycorrhizal fungi favor invasive Echinops sphaerocephaluswhen grown in competition with native Inula conyzae. Sci Rep 10,
• Řezáčová V, Konvalinková T, Řezáč M (2020) Decreased mycorrhizal colonization of Conyza canadensis (L.) Cronquist in invaded range does not affect fungal abundance in native plants. Biologia, DOI 2478/s11756-020-00446-6.

• Stehlíková, I., Teplá, D. & Madaras, M. 2014. Vliv různých systémů hospodaření na půdě na stabilitu půdních agregátů. Úroda, 62(12 věd.př.): 425-428.
• Stehlíková, I., Madaras, M., Lipavský, J. & Šimon, T.: Study on some soil quality changes obtained from long-term experiments. Plant Soil and Environment, 2016, 62, 74-79.
• Řezáčová V, Czakó A, Stehlík M, Mayerová M, Šimon T, Smatanová M, Madaras M (2021) Improved soil aggregation due to the application of compost and digestates is accompanied by increased abundance of eubacteria, glomalins, soil fertility and decomposition resistance. Sci Rep 11, 12548.

Námi vyvíjené biopreparáty významně zvyšují výnosy v ekologickém zemědělství
Ve VÚRV v.v.i. vyrobený rašelinový preparát s účinnými půdními bakteriemi rodů Rhizobium, Azotobacter (N2 fixující bakterie) a Bacillus (P-solubilizující bakterie) byl testován v ekologicky hospodařící firmě Botanicus, s.r.o. V pokusu bylo sledováno přežívání dodaných bakterií v půdě a jejich vliv na růst a výnosy ovsa a ječmene s podsevem pícnin. Vlivem inokulace osiva došlo ke zvýšení počtu bakterií rodu Azotobacter v půdě nad úroveň přirozeně se vyskytujících bakterií a dále ke zvýšení výnosů o 84 až 165 % v porovnání s neošetřenou kontrolou. Náš tým dále vyvíjí biopreparáty pro inokulaci osiv luskovin.
Nově vyvinutý tekutý přípravek pro snadnou inokulaci leguminóz obsahuje vysoké počty živých buněk hlízkových bakterií rodů Rhizobium nebo Bradyrhizobium a přídavné látky zlepšující přežívání bakterií v preparátu i po inokulaci na osivu.

• Šimon T. and Mikanová O. (2014) Využití bakteriálních biopreparátů v ekologickém zemědělství. Úroda 62(10), 11-14.
• Mikanová, O., Šimon, T., & Czakó, A. 2015: Tekutý inokulační přípravek obsahující hlízkové bakterie pro snadnou inokulaci osiva luskovin (přihláška užitného vzoru PUV 2015 – 30800, číslo zápisu 28125)

Řešené projekty: