Výzkumný tým 04: Zemědělská pedologie a pedobiologie
Pracovní pozice a specializace: vedoucí vědecký pracovník – mikrobiologie půd, symbióza zemědělských plodin s bakteriemi a houbami, význam půdních mikroorganizmů pro stabilitu půd, využití mykorrhizních hub a rhizobií v intergované produkci rostlin, vliv pesticidů na půdní mikroskopické houby a bakterie, vliv bakteriálních symbiontů na chování predátorů škůdců zemědělských plodin, kurátor Sbírky půdních bakterií.
Další členové týmu:
- 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.
Rámec a cíle výzkumu v týmu:
Výzkum je orientován na kvalitu půdy a dopad jejích změn na udržitelnost zemědělství. Opírá se zejména o sledování trendů biologických, chemických a fyzikálních vlastností půd u dlouhodobých polních pokusů a krátkodobých skleníkových experimentů a využívá moderní fyzikální, chemické a mikrobiologické metody, prostorové a biofyzikální modelování doplněné o obrazovou analýzu. To nám umožňuje predikovat vliv zemědělské činnosti na vývoj kvality půdy a také na kvantitu, kvalitu a meziroční stabilitu rostlinné produkce. Na základě těchto sledování jsou navrhovány postupy pro zlepšení půdní struktury, zvýšení sekvestrace uhlíku, obsahu a kvality půdní organické hmoty a biodiverzity v různých systémech hospodaření, a inokulační preparáty a organické substráty pro alternativní výživu rostlin a pro oživení mikrobiologicky chudých půd.
Specifikace činností:
- hodnocení a inovace postupů a technologií pěstování plodin s ohledem na udržitelnost zemědělství
- navržení a hodnocení indikátorů půdní úrodnosti
- studium změny kvality půdy v důsledku měnících se klimatických podmínek a měnících se systémů hospodaření
- vývoj postupů pro zvýšení sekvestrace uhlíku a zvýšení kvality půdní organické hmoty
- studium odolnosti půdy vůči erozi
- vývoj nových postupů detekce variability produkčních podmínek
- výzkum funkční diverzity půdních organizmů a zefektivnění výživy rostlin využitím zemědělsky užitečných půdních mikroorganizmů
- výzkum vztahů mezi rostlinami a půdní symbiotickou a asociativní mikroflórou
- metodické vedení a hodnocení dlouhodobých polních pokusů
- udržování a rozšiřování sbírky rhizobií v rámci Národního programu konzervace a využívání genetických zdrojů
- měření symbiotické i nesymbiotické fixace dusíku plynovou chromatografií
- kultivace a poskytování pracovních kmenů Rhizobium spp. a Azotobacter spp. pro komerční využití
- zemědělské poradenství v oblasti kvality půdy

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.
Eubakterie a glomaliny podporované organickým hnojením hrají významnou roli v půdní agregaci
V dlouhodobých polních pokusech byl sledován vliv různých způsobů hnojení na stabilitu půdních agregátů. Vliv hnojení měl podle druhu buď negativní, neutrální či pozitivní vliv. Aplikace organických hnojiv – kompostu a digestátů – měla na stabilitu půdních agregátů pozitivní vliv, což bylo doprovázeno zvýšenou úrodností půdy, její rezistencí k dekompozici, zvýšenou abundancí eubakterií a glomalinů. Výsledky jsou využitelné pro přípravu strategií ochrany půdy vůči erozi.
- 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
- QK21010124: Půdní organická hmota – hodnocení vybraných indikátorů kvality. MZE 01/2021 – 12/2025
- SS1020263: Zvýšení zádržnosti vody v suchých oblastech ČR s cílem podpory výsadby krajinotvorných dřevin na antropogenních půdách. TAČR 2020-2024
- 21-22765S – Impact of endosymbiotic bacteria on the predatory capacity of spiders in agroecosystems under pesticide treatment. GAČR 2021-2023
- QK23020056: Vytvoření a ověření modelových systémů dlouhodobé sekvestrace uhlíku v ČR. NAZV 2023-2025
- Edafické podmínky po odstranění akátin na významných pražských lokalitách. Hlavní mesto Praha 2023-2024
- Využití mykorrhizních hub pro posílení populací ohrožených hořečků v Dalejském údolí v Praze. Hlavní mesto Praha 2023-2024
- Mayerova M, Mikulka J, Kolářová M, Soukup J (2023) Impact of 40 Years Use of Different Herbicide Strategies and Crop Rotations on Weed Communities in Two Sites of the Czech Republic. Agriculture 13 (1), 102.
- Mayerová M, Šimon T, Stehlík M, Madaras M, Koubová M, Smatanová M (2023) Long-term application of biogas digestate improves soil physical properties. Soil Till Res 231,105715.
- Mayerová M, Odstrčilová L, Madaras M, Křen J (2023) Ekonomické aspekty různých osevních postupů ve vztahu ke stabilitě půdních agregátů. Agritech Science 23, 1-8.
- Madaras M, Mayerová M, Stehlík M, Żelazny WR (2021) Aby sůl neškodila: Metody rychlé identifikace zasolení půdy pro zdravou městskou zeleň. KURENT České Budějovice. Zpracovatel VÚRV v.v.i. 80 s. ISBN 978-80-87111-93-2.
- Mayerová M, Madaras M, Stehlík M, Żelazny WR (2021) Softwarová aplikace SAL.MON – Salinity monitor.
- 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, 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.
- Żelazny WR and Licznar-Małańczuk M (2022) Living mulch persistence in an apple orchard and its effect on the weed flora in temperate climatic conditions. Weed Res 62, 85-99.
- Żelazny WR, Kusnierek K, Geipel J (2022) Gaussian Process Modeling of In-Season Physiological Parameters of Spring Wheat Based on Airborne Imagery from Two Hyperspectral Cameras and Apparent Soil Electrical Conductivity. Remote Sens 14, 5977.
- 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.
- 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.
- 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.
- Řezáčová V, Řezáč M, Gryndlerová H, Wilson GWT, Michalová T (2020) Arbuscular mycorrhizal fungi favor invasive Echinops sphaerocephalus when grown in competition with native Inula conyzae. Sci Rep 10, 20287.
- Šimon T, Madaras M, Żelazny WR (2019) Fertilization effects on organic matter of arable soils in diverse environmental conditions of the Czech Republic. Arch Agronom Soil Sci 65, 6.
- Řezáčová V, Slavíková R, Konvalinková T, Zemková L, Řezáč M, Gryndler M, Šmilauer P, Gryndlerová H, Hršelová H, Bukovská P, Jansa J (2019) Geography and habitat predominate over climate influences on arbuscular mycorrhizal fungal communities of mid-European meadows. Mycorrhiza 29(6), 567-579.
- Żelazny WR and 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.
- Mayerová M, Madaras M, Soukup J (2018) Effect of chemical weed control on crop yields in different crop rotations in a long-term field trial. Crop Protection 114, 215-222.
- Mayerová M, Petrová Š, Madaras M et al. (2017) Non-enhanced phytoextraction of cadmium, zinc, and lead by high-yielding crops. Environ Sci Pollut Res 24, 14706–14716.
Detailní přehled všech publikací členů týmu naleznete zde.
_________________________________________________________________
Webová stránka týmu byla aktualizována k 15. 6. 2023