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
• Mgr. Markéta Mayerová, Ph.D.: samostatný vědecko-technický pracovník – kvalita půd, chemické a fyzikální vlastnosti zemědělských půd, kontaminace půd
• Ing. Wiktor Rafal Żelazny, Ph.D.: vědecký asistent – výživa rostlin, pedologie, statistické zpracování dat a modelování
• Ing. Štěpánka Matějková, Ph.D.: vědecký pracovník – molekulárně-genetické analýzy půdních a symbiotických mikroorganizmů
• Ing. Iva Stehlíková: vědecký asistent – fyzika půd, půdní eroze
• Mgr. Ema Némethová: vědecký asistent – molekulárně-genetické analýzy půdních a symbiotických mikroorganizmů
• Ing. Alena Czakó: samostatný vědecko-technický pracovník – kvalita půd, půdní mikroorganismy
• RNDr. Hana Gryndlerová: odborný asistent – práce s mikroorganizmy, technické zajištění Sbírky půdních bakterií
• Eva Lukášová: laborant – laboratorní analýzy

Bývalí členové týmu:

• 2022 Oksana Afanasiva, Ph.D.: vědecký pracovník – půdní a patogenní mikroorganizmy
• 2022 Ing. Michaela Friedlová: odborný asistent – půdní organická hmota, analýzy půd
• 2023 Mgr. Martin Stehlík: samostatný vědecko-technický pracovník – kvalita půd, chemické a fyzikální vlastnosti zemědělských půd

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.
• Mayerová M, Křen J, Madaras M, Koubová M, Stehlíková I, Stehlík M, Czakó A Metody a agrotechnické postupy vedoucí ke zvýšení stability půdních agregátů. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Číslo certifikované metodiky: VÚRV-389/2022.

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. Tato bylo východiskem pro studii, v jejž rámci byly pořizovány hyperspektrální snímky dvou odrůd juvenilní řepky ozimé vystavené třem úrovním vodního stresu. Snímkování probíhalo z blízké vzdálenosti, díky čemuž bylo možné vzorkovat pixely v rámci jednotlivých listů stejných rostlin. Pixely byly klasifikovaný jako nesoucí příznaky stresu nebo ne. V souladu s hypotézou, bylo pro jednu z odrůd zaznamenáno, že varianta s vodním stresem vykazovala narůst ve frekvenci pixelů s příznaky o jeden řád velikosti oproti variantě s kontinuální zálivkou. Hyperspektrální metody mohou být využity také při hodnocení rezistence vůči chorobám. Pomocí spektrálních podpisů lze hodnotit míru závažnosti infekce. Hodnotili jsme hyperspektra klasů ozimé pšenice ve fenotypové studii spály klasu. Zde byla vhodnost využití metody závislá na fenotypické fázi. Ve fází mléčné zralosti predikční model spolehlivě odhadoval intenzitu příznaků nemoci s maximální chybou ±2 stupně na 9ti bodové stupnici. Nevýhodou metod je vysoká cena spektrofotometrických přístrojů. Je možné si ale přestavit vývoj jednoduchých měřičů určených pro jednotlivé aplikace. Možnost odhadovat stres na základě omezené spektrální informace ilustruje studie se stanovením obsahu listového chlorofylu u ovsa setého. Na hyperspektra pořízená z dronu byly aplikovány dvě metody pro selekci příznaků. Filtrovací metoda umožnila redukovat počet vstupů predikčního modelu na tři spektrální pásma. Zároveň došlo k mírnému zlepšení kvality odhadů. Je zřejmé, že přístroj snímající tak omezený počet pásem by byl cenově přístupnější než snímač zaměřený na sběr dat zahrnujících celý spektrální region.

• 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.
• Żelazny WR and Lukáš J (2020) Application of feature selection for predicting leaf chlorophyll content in oats (Avena sativa) from hyperspectral imagery. Agronomy Res 18(4), 2665-2676.
• Żelazny WR and Lukáš J (2020) Drought Stress Detection in Juvenile Oilseed Rape Using Hyperspectral Imaging with a Focus on Spectra Variability. Remote Sens 12, 3462.

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, Wilson GWT, Michalová T (2022) Arbuscular mycorrhiza can be disadvantageous for weedy annuals in competition with paired perennial plants. Sci Rep 12, 20703.
• Řezáčová V, Michalová T, Řezáč M, Gryndler M, Duell EB, Wilson GWT, Heneberg P (2022) The root-associated arbuscular mycorrhizal fungal assemblages of exotic alien plants are simplified in invaded distribution ranges, but dominant species are retained: a trans-continental perspective. Environ Microbiol Rep, DOI: 1111/1758-2229.13108
• Řezáčová V, Řezáč M, Gryndler M, Hršelová H, Gryndlerová H, Konvalinková T (2021) Plant invasion alters community structure and decreases diversity of arbuscular mycorrhizal fungal communities. Appl Soil Ecol 167, 104039.
• 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, 425-428.
• Stehlíková I, Madaras M, Lipavský J, Šimon T (2016) 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.

Výzkum vlivu tří typů mulčů na kvalitu půdy a stav stromů v 12 let starém jabloňovém sadu

Řešení bylo zaměřeno na vyhodnocení vlivu mulčování v různých variantách na kvalitu půdy v dvanáctiletém jabloňovém sadu. Aktivita byla řešena ve spolupráci s univerzitou ve Wroclawi. Pokusné varianty zahrnovaly dva kultivary jabloní a pět variant podrostu (tzv. živé mulče). Výzkumem bylo potvrzeno, že pozitivní vliv živých mulčů na kvalitu půdy popsaný u zavlažovaných sadů platí i v sadu bez závlahy. Tento efekt se projevil primárně jako zvýšení půdní pórovitosti a obsahu humusu. Na druhé straně bylo zjištěno, že bez přítomnosti závlahy je sekání podrostu nedostatečným zásahem k omezení konkurence živých mulčů. Konkurence podrostu vedla ke slabému růstu jabloní a měla velmi negativní vliv na výnosy. Dále bylo výzkumem potvrzeno, že polypropylenová textilie je vhodným prostředkem ke kontrole zaplevelení v řadách nezavlažovaných ovocných stromů. Jabloně rostoucí ve variantě s textilií měly snížený poměr jednouvalentních kationtů ke dvouvalentním kationtům (poměr K : Ca + Mg) v listech, což indikuje vhodné podmínky přispívající k vysokým výnosům. Výsledky poskytují pěstitelům ovoce indikaci o kladech a záporech různých způsobů managmentu v sadech a ukazují směr, kterým by se měl dále ubírat výzkum živých mulčů jako způsobu ochrany půdy v sadech.

• Żelazny W.R., Licznar-Małańczuk M. 2018. Soil quality and tree status in a twelve-year-old apple orchard under three mulch-based floor management systems. Soil Till Res 180, 250-258.

[fotografie][grafy] Dostupné z: DOI: 10.1016/j.still.2018.03.010