V čase prekvitajúcej rímskej civilizácie si jeden z najvýznamnejších Rimanov povšimol, že dokonalé riešenia treba hľadať v prírode, nakoľko to, čo vytvára človek, sa ani zďaleka neblíži k dokonalosti. Marcus Tulius Cicero, štátnik, filozof, humanista a nezabudnuteľný rečník, nám tento postreh zanechal vo filozofickom spise Cato Maior de senectute (44 pr.n.l.). Už po stáročia obdivujeme krásu predmetov a stavieb, ktoré vytvorili ľudia v časoch Rímskeho impéria, harmóniou tvarov zachovaných diel sa inšpirujú celé generácie umelcov, architektov, dizajnérov a technické riešenia inovatívnych myšlienok, objavy a vynálezy tých dôb považujeme za dokonalé. To, čo Cicero pred viac než 2000 rokmi považoval za NEDOKONALÉ, hodnotí naša civilizácia, dnes opájaná technickou a technologickou vyspelosťou, za prejav dokonalosti. Ide o našu neschopnosť porovnávať, neschopnosť vidieť veci vo vzájomných súvislostiach, jeto uhol pohľadu či nedostatočného nadhľadu, alebo ide o stále platnú historickú pravdu, že rozum nás klame častejšie než príroda?

To, čo vytvorila príroda,
je vždy lepšie ako to,
čo bolo vytvorené umelo.

(M. T. Cicero, 106-43 pr.n.l.)

 

Sprievodným znakom globálnej zmeny klímy na našej planéte je atypický priebeh počasia. Dramatické teplotné výkyvy počas vegetačného obdobia, extrémna intenzita zrážkovej činnosti s neobvyklým načasovaním a rozložením počas kalendárneho roku,  sú čoraz častejšie príčinou hydrického stresu poľnohospodárskych monokultúr, a to buď v dôsledku nadbytku alebo nedostatku pôdnej vlahy. Ako stabilizovať vodnú  bilanciu v  agrocenóze boli otázky, ktoré trápili celé generácie poľnohospodárskych špecialistov po celom svete.

Začiatkom 60-tych rokoch minulého storočia viedlo Ministerstvo poľnohospodárstva Spojených štátov (USDA) práce na  vývoji materiálov, ktoré mali zlepšiť zadržiavanie vody v pôde. Výsledkom bola technológia výroby superabsorpčných syntetických polymérov (SAP), ktoré vyrobené vo forme prášku majú schopnosť absorbovať obrovské množstvo vody, čo sa prejaví viac než 400 násobným zväčšením ich pôvodnej váhy. Po nasatí sa pevné skupenstvo syntetického polyméru SAP mení na gel, ktorý pevne viaže vodu (obr. 1). Oproti predchádzajúcim riešeniam s  11% zväčšením pôvodnej váhy, kde hlavnou zložkou bolo celulózové vlákno (textilný papier, buničina), išlo o prevratnú inováciu

USDA odovzdalo technické know-how viacerým americkým spoločnostiam na  dopracovanie tejto východzej technológie, čo viedlo k obrovskej diverzifIkácii výrobných riešení, a to najmä ako dôsledok konkurenčného zápasu medzi americkými a  japonskými spoločnosťami v  segemente super absorpčnej chémie. Aj  keď „super chľastoš“ (pozn. žargónové označenie polymérov SAP) bol vyvíjaný pre potreby poľnohospodárstva, prvé komerčné použitie super absorbentov nachádzame začiatkom 70-tych rokov minulého storočia v sektore sanitárnych potrieb (plienky, dámska hygiena). Po  rokoch aplikácie polymerov SAP v  sektore hygieny, protipovodňových zábran, …etc. vznikol problém s názvom ODPAD, milióny ton vyprodukovaného odpadu za rok v celosvetom merítku. Čo s odporným lepivým gélom nasiaknutým toxickými, zdravotne závadnými látkami: spaľovať, zakopať, zaviesť zeminou na skládkach? Objavili sa nám zrazu biodegradovateľné polyméry s rýchlosťou degradácie 10 – 15 % za rok, …toxíny v nich viazané nám však zostávajú v  skoncentrovanej forme, ako darček pre vnúčatá.

A čo aplikácia SAP v poľnohospodárstve? Ako to už býva, po  prvotnom opojení z  výsledkov aplikácie SAP v poľnohospodárstve došlo po istom čase k vytriezveniu a k prehodnoteniu emotívnych deklarácii o  defInitívnom a  univerzálnom riešení nedostatku vody v  agrocenózach, a to aj napriek neodškriepiteľným výhodám s ich použitím v  arídnych oblastiach (obr. 2). Poľnohospodárska prax ukázala, ža polyméry SAP nie sú spásonosným produktom, skôr naopak, majú celý rad významných obmedzení pri zadržiavaní vody v pôde: po zapravení do pôdy pomerne ľahko strácajú retenčnú schopnosť, rýchlo (rádovo v  hodinách) vysychajú a  tým strácajú absorbovaný objem vody, absorbčná schopnosť sa dramaticky znižuje vo vzťahu k  obsahu solí vo vode, so stúpajúcou teplotou pôdy polyméry SAP dramaticky strácajú celkový objem viazanej vody. Ingram and Yeager (1987) zistili, že na pšeničných lánoch so zapraveným polymérom SAP je pšenica vzrastovo nižšia než na kontrolnej plo che a  zároveň zistili, že čím vyššie je percento polyméru SAP v pôde, tým je porast nižší. A pritom sa nám ponúka síce nie také spektakulárne riešenie ako chemická syntéza SAP polymérov (400 násobné zväčšenie), avšak prírodné riešenie s názvom ZEOLIT je o to viac trvácneješie a predovšetkým bez odpadové. Mal teda Cicero pred dve tisíc rokmi pravdu?

Zeolit je prírodná silikátová hornina s  výnimočnými fyzikálnymi vlastnosťami. Názov zeolit vymyslel v  roku 1756 švédsky mineralóg Axel Frederick Cronstedt, ktorý spozoroval, že pri rýchlom zahrievaní tohto prírodného materiálu dochádza k  uvolňovaniu značného množstva pary. Tento materiál nazval zeolit, spojením dvoch gréckych slov: zéō (vrieť) a líthos (kameň). Do septembra 2016 bolo popísaných 232 typov zeolitov, z toho 45 sú prírodné zeolitické minerály, ako napríklad chabazit, klinoptilolit, natrolit (obr. 3).

Pôvod prírodných zeolitov sa datuje do obdobia treťohôr, kedy pôsobením vysokých teplôt a tlaku na usadené vrstvy sopečného popola došlo k ich fyzikálnej a chemickej premene, za súčasnej a dlhodobej interakcii s podpovrchovými alkalickými roztokmi. Tento geochemický proces postupnej rekryštalizácie pôvodných horninotvorných minerálov trval niekoľko milíonov rokov, a všetko sa to udialo v geologickej periódeneogén (23,0 – 2,5 mil. rokov). Zeolit je jediný doteraz známy materiál na  Zemi, ktorý pri stlačení zväčšuje svoj objem, pričom zväčšený objem pretrváva, aj  keď už tlak nepôsobí. V  roku 2016 bola celosvetová ťažba prírodných zeolitov na úrovni 3 milónov ton, z toho podstatná časť bola vyťažená v Číne (2 mil.), pričom Slovensko so svojimi 148 000 tonami vyťaženými ročne sa nachádza na  3. priečke svetových producentov prírodného zeolitu. Pred nami je len Čína a Južná Kórea.

Prírodne sa vyskytujúce zeolity sú len výnimočne úplne čisté. Väčšinou sú premiešané s  inými minerálmi, preto mnohé ložiská nie sú vhodné na ich použitie v priemysle, poľnohospodárstve alebo pri ochrane životného prostredia, kde stálosť vlastností zeolitovej suroviny a  jej čistota sú určujúcimi faktormi. Slovenský zeolit, ktorý sa ťaží na východe Slovenska spoločnosťou Zeocem a.s., tak to je úplne iná „šálka kávy“. Prírodný zeolit z ložiska Nižný Hrabovec, ktorý obsahuje zeolitový minerál klinoptilolit, spĺňa všetky náročné kvalitatívne kritéria pre jeho praktické použitie v rôznych oblastiach ľudskej činnosti (obr. 4).

V  čom je teda slovenský klinoptilolit taký úžasný? Odpoveď treba hľadať v  jeho kryštáľovej štruktúre a zložení. Štruktúra klinoptilolitu je tvorená trojrozmernou mriežkou. Tá pozostáva z  kremičitanových tetraédrov navzájom pospájaných cez atómy kyslíka, pričom časť atómov kremíka je nahradená atómami hliníka. Takto sa vytvára charakteristická priestorová konštrukcia so značným výskytom dutín konštantných rozmerov, pospájaných do kanálikov a pórov, v ktorých sú uložené katióny kovov alebo molekuly vody (pozn., preto tá para, keď sa hornina zahrieva). Zeolitický minerál klinoptilolit má schopnosť vymieňať si svoje kovové katióny za iné. Ich jedinečný negatívny náboj – v  ríši minerálov veľmi ojedinelý – spôsobuje schopnosť vychytávať ťažké kovy, toxíny, rádioaktivitu… z prostredia, atmosféry, aj z ľudského tela.

V rozsiahlej vnútornej sorpčnej ploche klinoptilolitu (jedna lyžička mletého minerálu = ploche futbalového ihriska!) sa môžu zachytávať látky tuhého, kvapalného a plynného skupenstva. Ide teda o  prírodný adsorbent, kde cez póry môžu do  vnútra jeho kryštalických štruktúr prenikať len molekuly s  menším priemerom než je priemer pórov. Sú to selektívne molekulárne „špongie”, ktoré výskumný pracovník americkej Union Carbide Corporation – Donald W.Breck, vo svojej prelomovej publikácii z roku 1974 nazval ako zeolitické molekulárne sitá.ň

Celkový objem dutých priestorov v  rozpätí 24 – 32 %, reverzibilná hydratácia a dehydratácia predurčuje prírodný klinoptilolit z  východného Slovenska na rozmanité aplikácie v poľnohospodárstve s  prívlastkom EKO. Je to prírodný, inertný, netoxický nosič výživných látok pre rastliny, s garanciou ich pomalého a postupného uvoľnovania v blízkosti koreňového sytému. V  polovici 70-tych rokov bola na  Kube vyvinutá bezpôdna metóda pestovania rastlín, tzv. zeopónia, pri ktorej sa využíva prírodný zeolit ako substrát, do ktorého boli dodané všetky potrebné mikro a makroelementy. Pestovateľské výnosy sú o 30 % vyššie, než pri pestovaní vo voľnej pôde a  dozrievanie plodín je rýchlejšie o  3 – 4 týždne. Jednou z  fáz spracovania klinoptilolitu v závode Zeocem a.s. je jeho termická aktivácia pri teplote 450 °C. Dochádza pri nej k odstráneniu voľnej a viazanej vody z kryštáľovej štruktúry, ktorá je následne späť viazaná pri kontakte s rôznymi látkami. Produkt s takýmito vlastnosťami je ideálny pôdny kondicionér s  kapacitou regulácie pôdnej vlahy do 30 %, čo zodpovedá aktívnemu objemu dutých priestorov zeolitického minerálu. Mriežková štruktúra umožňuje klinoptilolitu pracovať ako ionomenič a  selektívny adsorbent. Adsorbcia a  výmena iónov záleží od  ich náboja a  veľkosti. Priemer vstupných pórov slovenského klinoptilolitu je približne 4  Angströmy, čo zodpovedá priemeru iónov amónia, vody a  cézia, a  zároveň  tieto ióny vykazujú najväčšiu af nitu k  naviazanosti na spomínaný klinoptilolit. Takže ide o vysoko efektívny, a pritom prírodný adsorbent vody, amoniaku a ťažkých kovov, ale aj radionuklidov a zápachových plynov.

Z  toho čo bolo doteraz povedané je zrejmé, že zeolit môže byť v  budúcnosti perspektívny ekologický prostriedok, ktorý nám pomôže riešiť dramatické výkyvy v množstve spadnutých zrážok a  tým riešiť dostupnosť vody pre koreňový systém viniča v priebehu celej vegetačnej sezóny. Na druhej strane, plochy ktoré sú podmáčané, najmä v dôsledku jednorázových prívalových dažďov, je možné efektívne vysušovať aplikáciou zeolitu. Vedení zvedavosťou a mentálnym postojom neveriaceho Tomáša sme sa spoločne s vinohradníckymi špecialistami zo Chateau Modra chceli presvedčiť o účinku zeolitu ako harmonizujúceho prostriedku vodných pomerov v pôde. Použili sme produkt spoločnosti Zeocem a.  s., čistý prírodný zeolit na báze zeolitického minerálu – klinoptilolit.

Pokus bol založený v roku 2017 na vinohradníckom stredisku Nebojsa, okr. Galanta, kde v  dôsledku geologickej skladby podložia je vinič každoročne vystavený hydrickému stresu spôsobeného nedostatkom vody v  pôde. Územie strediska Nebojsa patrí do Podunajskej panvy, a  síce do  jej čiastkovej Trnavsko-dubnickej panvy a  Rišňovskej priehlbeniny. Na  geologickej stavbe územia sa podieľajú neogénne sedimenty uložené 20 m pod pokryvnými kvartérnymi sedimentami. Neogén je tvorený ílovito-piesčitými sedimentami a  kvartér zastupujú riečne sedimenty Váhu a  Dudváhu, ktoré tvoria štrkopiesky na povrchu pokryté súvislou vrstvou nivných povodňových hlín a jemno až strednozrnnými pieskami. Kvartérne riečne štrkopiesky sa vyznačujú veľkou horizontálnou aj  vertikálnou priepustnosťou, ktorá značne kolíše i  na  krátke vzdialenosti, čo sa na takmer 300 ha ploche viníc strediska Nebojsa prejavuje lokálnym a izolovaným podmokom po prívalových dažďoch. Ide však o krátkodobý stav, ktorý čiastočne súvisí aj so stavom hladiny Váhu, lebo tá určuje hladinu spodných vôd: zvyčajne sa pohybuje v hĺbke 1,5 – 2 m pod terénom. Takže ak zaprší, voda rýchlo zmizne priesakom do hlbších horizontov a vinič trpí nedostakom vody v pôde.

V  mesiaci apríl 2017 bolo zapravených 8 ton zeolitového prípravku typu ZeoCem Eco, frakcia 0,5 – 1 mm do  ryhy vyhĺbenej pozdĺž krov v príkmennom páse do hĺbky 20 – 25 cm, pričom sme vychádzali z odporúčanej dávky 1 kg/1bm = 3,3 t/ha. Prípravok bol zapravený vo vinohrade na  ploche 2,5 hektára a  jeden hektár slúžil ako kontrola. Monitorovaný vinohrad bol vysadený v  roku 2002 modrou odrodou Alibernet, spon 3×1 m, vedenie typu záves. Pred zberom bolo samostatne a  kompletne obratých 10 krov z  kaž- dej varianty (pokus, kontrola), pričom sa hodnotil zdravotný stav porastu, počet strapcov na kre, počet bobúľ a váha strapcov. Pre analýzu boli vyberané konštitučne rovnaké jedince.

Rok 2017 bol v porovnaní s dlhodobým normálom chudobnejší na zrážky, pričom za prvých devať mesiacov (január – september) zrážkový deficit dosiahol hodnotu 60,2 mm (obr. 6). Predovšetkým v mesiacoch máj, jún a august bolo niekoľko po sebe nasledujúcich týždňov výrazne zrážkovo def citných, pričom išlo o časové úseky, ktoré sú z hľadiska úrodotvorných fenofáz viniča kľúčové (začiatok kvitnutia, štádium brokov, uzatváranie strapcov, začiatok dozrievania).

Z  výsledkov je zrejmé (obr. 7), že zeolit zapravený do pôdy pozitívne ovplyvnil disponibilitu vody pre koreňovú sústavu viniča v priebehu vegetácie. Lepší vodný režim na  výmere so zapraveným zeolitom sa prejavil vo vyššej úrode na ker (+ 1,2 kg) a celkový počet strapcov na kre bol vyšší, v priemere o 6 strapcov oproti kontrole. Rozdiely v ostatných analyzovaných parametroch: priemerný počet bobúľ na  strapci a  váha bobule vyjadrujú inou formou to isté zistenie o  vyššej úrode na  ploche so zapraveným zeolitom v pôde. Chemické parametre vylisovaného muštu boli v  obidvoch variantoch rovnaké: cukor – 19 ° NM, kyseliny 7,2 g / l muštu.

Kontrola zdravotného stavu všetkých strapcov na vybraných kroch ukázala vynikajúci fytosanitárny stav, a to pri oboch variantoch pokus + experiment. Ak by sme hodnotili zdravotný stav od 1 po 5, kde 1 znamená 100 % strapcov zdravých a 5 znamená 100 % strapcov so symptómami poškodenia hubovými patogénmi prípadne živočíšnymi škodcami, tak v  oboch variantoch bol stav hodnotený v rozmedzí 1 – 1,5 (na niekoľkých strapcoch bolo zopár zasušených bobuliek v dôsledku peronospóry). Ochrana voči hubovým a  živočíšnym patogénom bola na  vinohradníckom stredisku Nebojsa vykonávaná cielene, na  základe výpočtu fytosanitárnych rizík (obr. 8) podľa matematických modelov a  lokálnych meteorologických údajov (https://www.vitiport.com). Celkovo bolo vykonaných 5 ochranných zásahov voči peronospóre a múčnatke: 05 a 22. jún, 12. a 28. júl, 17. august a jeden zásah voči botrytíde dňa 28. júla. Správne načasovanie preventívnych postrekov, ich včasná a  kvalitná realizácia sa podpísali na  vynikajúcom zdravotnom stave strapcov, bez registrovateľného účinku použitého zeolitu.

Minuloročné pokusy potvrdili predchádzajúce zistenia (Rimar et al., 2005) o pozitívnom účinku komerčného produktu ZeoCem Eco na  viničový porast. Výsledky z roku 2017 však považujem IBA za  nádejné, nakoľko konštrukcia minuloročného experimentu neumožnila „rozbaliť“ pred očami odbornej verejnosti celý potenciál tohto prírodného produktu pre potreby vinohradníctva. Mám na mysli predovšetkým:

  1. podporný účinok kremíka na zdravotný stav viničového porastu;
  2. možnosť aplikácie živín buď formou pôdnej aplikácie zeolitu obohateného o makro a mikro prvky (produkt Mitchurin od  spoločnosti Zeocem a.s.);
  3. foliárna aplikácia akcelerátora fotosyntézy a  tvorby chlorofylu prostredníctvom zeolitu – produkt KlinoGrow od spoločnosti Zeocem a.s.;
  4.  neprebádanou „terra incognita“ sa nám javí aplikácia prírodného zeolitu v spojení s MIA látkami, o ktorých sme odbornú verejnosť informovali v  predchádzajúcich číslach časopisu Vinič a víno.

Predstavme si aplikáciu MIA protilátok proti drevokazným hubám akými sú ESCA, BDA, Eutypa. Protilátka fixovaná v zeolite bude pôsobiť dlhodobo a bude uvoľňovaná postupne podľa potrieb rastliny infikovanej skupinou drevokazných patogénov. A  to už ani nehovorím o  možnostiach aplikácie MIA protilátok na kre napadnuté fytoplazmózami, fuzariózou, agrobakterom, prípadne protilátok na bakteriálny patogén Xylella fastidiosa zodpovedný za letálne ochorenie viniča známe pod názvom Pierceho choroba.

Perspektívu zeolitu netreba vidieť len vo vinohradníctve, ale aj vo vinárstve. Sú k dispozícii vedecké štúdie, ktoré jasne dokumentujú potenciál tohto prírodného materiálu pri riešení oenologických problémov, konkrétne pri výrobe bielych vín (Mercurio et al., 2010). Inertnosť a adsorpčná schopnosť zeolitov sa využíva na zachytávanie toxínov a nežiadúcich chutí a vôni vo vínach. Je to jedna z neprebádaných možností ako riešiť nepríjemný zápach a odpornú chuť lienkovej kontaminácie hroznovej štavy a vína, po lisovaní strapcov s množstvom dospelých jedincov ázijskej lienky v ich vnútri.

Čo sa týka zeolitov – fantázii, invencii a nadšeniu sa medze nekladú.

RNDr. Bruno Gabel, CSc., Inštitút pre kvalitu, Bratislava

 

 

LITERATÚRA
Ingram D.L. and Yeager T.H., 1987: Efects of irrigation frequency and a water absorbing polymer amendment on Ligustrum growth and moisture retention by a container medium. J.Environ.Hortic., 5:19–21.
Mercurio M., Mercurio V., de´Gennaro B., de´Gennaro M., Grifa C., Langella A. and
Morra V., 2010: Natural zeolites and white wines from Campania region (Southern Italy): a new contribution for solving some oenological problems. Per.Mineral, 79, 1, 95- 112.
Rimar J., Mihočová M. et Kmiť I., 2005: Vplyv prírodného zeolitu a zeolitového hnojiva na úrodu viniča. Vinohrad, 43, 2.

 

Tags: