CZ35265U1 - Půdní substrát pro intenzivní zelené střechy a sada jej obsahující - Google Patents

Description

Půdní substrát pro intenzivní zelené střechy a sada jej obsahující

Oblast techniky

Řešení se týká vytvořené směsi substrátu intenzivního charakteru, diferencované z několika variant, který je určený pro aplikaci na únosnější střešní konstrukce. Substrát je zaměřen na optimalizaci objemové hmotnosti s vylehčujícími prvky, dále na retenční a sorpční schopnost substrátového profilu a také na nutriční potenciál pro navrženou travino-bylinnou směs zohledňující ekologické nároky vybraných rostlinných druhů (fýtoprvků).

Dosavadní stav techniky

Problematika tepelné zátěže měst byla dlouhou dobu na okraji zájmu odborné i laické veřejnosti. V současné době při procesu globálních změn klimatu je přirozené chlazení aglomerací důležitým faktorem urbanistiky. Do popředí vystupují zejména vegetační neboli zelené střechy, které mohou významně ovlivnit mikroklima městských částí. Tzv. chladné střechy nelze pro menší efektivitu optimalizace tepelná eliminace plně využít. Řešení spočívá zejména v aplikaci zeleně na střešní konstrukce ve velkoplošné zástavbě. Problematikou zůstávají mechanické vlastnosti konstrukcí, a hlavně intenzita zátěže, kterou je v rámci stavby nutné trvale respektovat. Při realizaci intenzivních zelených střech, tady takových, kde je vrstva substrátu minimálně 30 cm a vegetace vyžadující pravidelnou údržbu, je pro substráty zásadním kritériem objemová hmotnost nejen redukovaná, ale i hmotnost při plném, nebo retenčním nasycením vodou.

Charakter substrátů intenzivních zelených střech (tedy střech opatřených výše definovaným intenzivním substrátem) je směrován zejména jako médium pro jejich ozelenění. Je modelován hlavně podle složení vegetace travin, oreofytů až po nízké stromy. Základním kritériem je mocnost vegetační vrstvy a její kompatibilita s ekologií a morfologii kořenového systému jednotlivých rostlinných druhů. Typ vegetace, její výška, funkce, sklon střechy a poloha jsou nečastější kritéria pro rozdělení zelených střech.

Z vegetačního souvrství jsou řešeny technické postupy a materiály týkající se rezistence proti aktivitě kořenů - kořenovzdomá folie, separační vrstvy, dále různé ochranné, drenážní a hydroakumulační vrstvy, které mohou být významné i pro vrstvu vegetační. Běžně se také počítá se závlahou, což může představovat limitující faktor pro rozvoj intenzivních zelených střech. Složení vegetace je základní problematikou současného řešení intenzivních zelených střech s podružným zaměřením na substráty, tedy vrstvy, která je základním prostředím pro kořenění a růst rostlin a měla by být svými vlastnostmi (fyzikální, chemické a biologické) k tomu upravena. Řeší se typy porostů, rozmanitost fýtoprvků, hospodářské využití, architektonický aspekt, případně mocnost substrátové vrstvy a výška vegetace. Z hlediska vlastností vegetační vrstvy se řeší zejména hmotnost a hloubka.

Požadované charakteristiky zajišťující optimalizaci z různých aspektů a jejich kontinuitu jsou u vegetační vrstvy intenzivních substrátů velmi problematické. Hmotnost, propustnost, stabilita, vzdušnost, retence, ne příliš vysoký obsah spalitelných látek atd., to vše jsou faktory, které je stále nutné řešit. Kritéria související s vyhláškou č. 131/2014 Sb. jsou další problematickou fází zakládání zelených střech.

Na intenzivních zelených střechách se pěstují náročnější rostliny, proto se požaduje substrát s větší hydroakumulační schopností a vyšším obsahem živin než na střechách extenzivních. Rovněž se pro vegetační souvrství polointenzivních a intenzivních zelených střech používají substráty s vyšší objemovou hmotností a vyšší vodní kapacitou. Při použití trávníků a bylin se pro založení vegetační vrstvy používají substráty s vyšším podílem zemin a písku, které mají vyšší objemovou hmotnost a nižší pórovitost, tím mají i nižší propustnost a obsah vzduchu než strukturní minerální substráty.

-1 CZ 35265 UI

Tyto vegetační substráty jsou vhodné i pro štěpní travino-bylinné typy porostu extenzivních nebo polointenzivních střech.

V současné době je nabídka substrátových směsí na našem trhu velmi omezena na základní střešní substráty, pro intenzivní střechy je automaticky počítáno s dodatečnou závlahou, což vede k nárůstu nákladů a mnohdy se volí ústupky nebo jiné varianty. Běžně používané substrátové směsi pro intenzivní střechy nejsou bez dodatečné zálivky schopny poskytnout rostlinám v období letních přísušků dostatek vláhy potřebné k uspokojivému nárůstu biomasy. Dostatečná vlhkost substrátu spolu s intenzivním vegetačním pokryvem jsou jedny z rozhodujících faktorů, které pozitivně ovlivňují ochlazování střešního pláště a ovlivňují tak přímo teploty v budovách. Z pohledu zachování biodiverzity hmyzu je kvetoucí travino-bylinná směs vhodnou alternativou mnohdy monodominantních travních porostů.

Podstata technického řešení

Předkládané technické řešení se týká optimalizovaného substrátu intenzivního charakteru, který řeší výše uvedené problémy stavu techniky a všechny výše uvedené požadavky pro využití ve vegetačním souvrství splňuje.

Optimální složení, přídavek hydroabsorbentu a zrnitost substrátu podle předkládaného technického řešení zaručují dostatečnou retenci vody i pro rostliny s vyššími nároky na dostupnou vodu a snižují množství zálivkové vody. Retence vody a dostatek živin této substrátové směsi umožňují vysokou produkci biomasy s vysokou mírou pokryvnosti daných střešních konstrukcí, což přímo souvisí s ochlazovacím efektem střešního pláště vegetací.

Substrát je připraven pro výrobu na automatických míchacích linkách s velmi dobrou homogenizací materiálu. Výrobně je možné jej plnit do velkoobjemových vaků „bigbag“, dopravovat na střechu jeřábem a následně vyprazdňovat výsypným komínem. Varianta pneumatické dopravy silocistemami je díky optimální zmitostní struktuře rovněž proveditelná.

Následující komponenty pro výrobu optimalizovaného intenzivního substrátu jsou komerčně dostupné:

Zeolit- (1,0 g*cm^-3, (1,6 m³*t^-1) -jsou to druhotné vodnaté alumosilikáty, které mají v krystalické mřížce dutiny (póry) s krystalickou vodou, kterou lze zahříváním odstranit, aniž by se krystalická mřížka poškodila. Ztracenou vodu mohou zeolity opět přijmout. Jsou schopny i výměnné reakce s různými bázemi. Zeolitů je značné množství a tvoří tzv. izomorfní řadu od zeolitů sodných (analcim, natrolit) až k sodno-vápenatým (chabazit) a vápenatým (desmin). Provozně nej známější jsou sodné, které lze použít v různých frakcích, které jsou na trhu dostupné. Poutá vodu póry o velikosti 0,4 nm a postupně uvolňuje i živiny. Póry se vyskytují ve velikosti 0,3 až 1,2 nm. V současné době je mnoho syntetizovaných zeolitů, některé prameny udávají až 197 druhů.

Pemza - (0,6 g*cm^-3), (1,0 m³*t^-1) je vyvřelá vulkanické hornina, nejčastěji sopečné sklo, vysoce porézní textury. Její neobvyklá struk tura vzniká současným prudkým poklesem okolní teploty a tlaku v okamžiku, kdy je hornina ze sopky vyvržena do vzduchu nebo do vody. Bubliny vulkanických plynů tak zůstanou uvězněny v hornině a tvoří podstatnou část objemu. Je tak lehčí než voda.

Expandované iílové minerály - (0,5 g*cm³), (1,1 m³*t^-1) drcené keramické kamenivo s ostrohranným tvarem zma. Nejsou hygroskopické, tzn. nepřijímají vlhkost ze vzduchu (přirozená ustálená vlhkost je 0,2 %). Ze zásypů z expandovaných jílových minerálů nevzlíná voda, protože nemají kapilární strukturu. Pokud jsou suchém stavu umístěny do konstrukce, která

- 2 CZ 35265 UI je chráněna přístupu vody, zůstávají dokonale suché. Vodou nasáklé zrno však na vzduchu poměrně rychle vysychá.

Kůrový kompost - odpadní produkt dřevozpracujícího průmyslu, nej častěji je to kůra smrku ztepilého. Před vlastním použitím je důležitý proces fermentace (kompostováním) se všemi jeho fázemi. Tento postup podpoří mikrobiální procesy, přídavkem N se upraví poměr C:N a postupně se tak kůra při teplotách 60 až 80 °C zbavuje látek, které mohou mít nepříznivý vliv na růst rostlin (třísloviny, pryskyřice aj.). Kůru v procesu fermentace obohacujeme živinami, abychom se zbavili fenolů a ostatních inhibičních látek a acidity. Kompostovaná kůra se běžně přidává do substrátů v podílu 15 až 30 % objemových. Optimální velikost částic je 5 až 20 mm.

Bílá rašelina (flbrická) - nepatrně rozložená raše lina - vykazuje vysokou vzdušnost, vododržnost, stabilitu v substrátu, má velmi nízkou objemovou hmotnost redukovanou, není zasolená a zaplevelená, je vláknitá o velikosti částic 0 až 30 mm, živiny téměř neobsahuje a nemá upravenou reakci (asi pH 3), vyznačuje se především nízkým minerálním podílem a má velmi vysokou nasáklivost pro vodu.

Hydroabsorbent - patří mezi syntetické vysokomolekulámí polymery, jako látka zadržující vodu v půdě. V suchém stavu je zrnitý (0,8 až 2,0 mm), po nasáknutí a nabobtnání měknou a stanou se elastickými. Vlásečnicové kořeny rostlin těmito frakcemi prorůstají a mohou čerpat vodu. Nedoporučuje se však zbytečné předávkování. Dávka hydroabsorbentů do speciálních substrátů je 1 až 6 g.l¹ substrátu. Poutání značného množství vody v substrátech zpravidla zvyšuje podíl pevně vázané vody, obtížně dostupné rostlinám, přičemž míra dostupnosti vody rostlinám záleží na druhu použitého hydroabsorbentů. Hydroabsorbenty působí v substrátu několik let, jeho schopnost vstřebávat a uvolňovat vodu a živiny je uchovávána i po opakovaném období sucha a mokra. Částice hydroabsorbentů sorbují vodu až do 250násobku své hmotnosti (to znamená, že jejich vazebná schopnost je 1:250). Tato hodnota je stanovena jako rozdíl váhy ideálně vysušeného a maximálně nabobtnaného hydroabsotbentu.

Hnojivo s dlouhodobým účinkem - hnojivo připravené technologií zajišťující uvolňování živin pro rostliny v postupném procesu po celou dobu vegetačního období. Minerální živiny jsou uzavřeny v granulích v polymemím obalu propustném pro vodu, která je rozpouští. Rozpuštěné živiny se v závislosti na teplotě půdy uvolňují do oblasti kořenového systému rostlin.

Základní chemické a fyzikálně chemické vlastnosti povinné, doporučené a nadstandardní pro intenzivní střešní substráty

Vedle požadavků na nízkou hmotnost, vododržnost, dostatečnou pórovitost a vybrané hydrolimity, jsou pro střešní substráty důležité i některé fyzikálně chemické a chemické charakteristiky. Základním kritériem je výchozí stav substrátového media a také střednědobý vývoj po založení zelené střechy. Dle vyhlášky č. 131/2014 Sb. je při uvádění do oběhu a do systému typových substrátů nutné deklarovat hodnoty půdní reakce zejména ve vodním výluhu, obsah organických látek neboli uhlíku a elektrická vodivost. Doplňující parametry jsou obsahy jednotlivých makrobioelementů N, P, K, Mg i Ca.

Intenzivní substráty zelených střech vyvíjené atestované v rámci projektu nesplňovaly požadavky na aktivní ani výměnnou hodnotu požadovanou vyhláškou č. 131/2014 Sb., tzn. PH/H2O 6,5 až 9,0 apH/KCl 6,0 až 8,5. Estetické i funkčním požadavky na vegetační kryt nejlépe splnily porosty složené z acidofýtních mezofytů, které vyžadují substráty se středně až mírně kyselou reakcí (PH/H2O 4,5 až 6,5). Pro konečný výběr a volbu receptury byla rozhodující hlavně reakce aplikované fytocenózy, která je z hlediska řešení projektového tématu prioritní.

-3CZ 35265 UI

Další významnou charakteristikou substrátů je vodivost, udávaná v mS.cm¹ a obsah organických látek, resp. obsah organického uhlíku. Při překročení limitu vodivosti u střešních substrátů klesá vitalita vegetace. Zjistili jsme, že vysokou hodnotu může způsobit např. jemná frakce drcených expandovaných jílů (mletého keramzitu), s velmi vysokým podílem prachových částic a s téměř 0,5 % hmota, obsahem síry, tyto částice mohou přispět k výraznému navýšení vodivosti např. až na 1,1 mS.cm¹. Uvedené charakteristiky měly u různých variant intenzivních substrátů významný vliv na hodnoty půdní reakce i rozvoj fýtosložky. Sírany jsou akumulovány, když je hmotnostní poměr C: S nižší než 200:1 (Scherer, H. W., (2001) Sulphur in crop production—invited paper. Eur. J. Agron. 2001, 14, 81-111). V našem případě se hodnoty C:S pohybovaly u všech variant v širokém rozpětí C:S=50 až 150. Vodivost byla dodatečně eliminována na úroveň základních limitů dle vyhlášky č. 131/2014 Sb.

Obsah organických látek (C_oxx2) byl u obou variant intenzivních substrátů na velmi dobré úrovni - cca 10 až 12 % hmota. Pro intenzivní substráty je jeho hraniční hodnota < 13 % hmota. OL (6,5 % Cox), což testované varianty intenzivních substrátů splňují.

Dalšími důležitými parametry, které však nejsou v závazných normativech vyhlášky, ale pouze doporučené Standardy pro navrhování, provádění a údržbu vegetačních souvrství zelených střech, jsou koncentrace celkového dusíku apoměr C:N. Obě veličiny souvisí s kvalitou substrátů, výživou rostlin a také s případnou rychlostí mineralizace. Celkový dusík se v průběhu pozorování pohyboval na úrovni cca 0,1 až 0,2 % hmota. Z hlediska např. lesních půd j sou to obsahy středních zásob. Běžné hodnoty u organických substrátů jsou cca 0,15 až 0,25 % hmota. N a při venkovní expozici se po aplikaci výrazně nemění (Duong, TT., Penfold, C., Marschner, P., (2012) Amending soils of different texture with six compost types: impact on soil nutrient availability, plant growth and nutrient uptake. Plant Soil 354:197-209). Je to zejména z důvodu vysokého poměru C:N, který se u intenzivních variant pohyboval na velmi vysoké úrovni - cca 35 až 45. Při nutričním úbytku dusíku dochází ke zvyšování poměru C:N vykazující vyšší dusíkatou fixaci v biomase.

Hořčík a vápník jsou základní dvojvalentní kationty ovlivňující zejména půdní pH reakci a také výživu zelených rostlin. Hořčík je důležitý pro tvorbu enzymů, chlorofylu, biomasy atargoru v buňkách. Vápník má důležitou fúnkci v metabolických procesech a je stavebním prvkem buněčného pletiva. V jednotlivých testovaných variantách intenzivních substrátů byly hodnoty obou prvků rozkolísané, ale v důsledku širokých konfidenčních intervalů převážně nevýznamné. Přesto jsou mezi variantami vysoké relativní rozdíly. Hořčík je více vyrovnaný než vápník a má v intenzivních vegetačních vrstvách větší vliv na hodnoty pH. Úprava půdní reakce může být v substrátech regulována aplikací dolomitického vápence.

Hodnoty hořčíku jsou pro běžné substráty na nízké až střední úrovni (100 až 400mg/kg). Doporučené, nikoliv však závazné hodnoty dle standardů, jsou menší než 200 až 300 mg/kg (menší než 200 mg/1). Přibližně takové hodnoty byly dodrženy. Vápník svými hodnotami v celkové sorpční síle dvojvalentních kationtů úzce koreluje s hořčíkem.

Obsah fosforu i s ohledem na střednědobý vývoj se v testovaných substrátech pohybuje v širokém rozmezí cca 50 až 200 mg/kg. Doporučené hodnoty u střešních substrátů jsou menší než cca 70 mg/kg. U běžných organických substrátů jsou to hodnoty cca 100 mg/kg. Draslík ajeho dynamika v testovaných variantách intenzivních substrátů byla značně rozkolísaná. Vstupní hodnoty K jsou mezi jednotlivými variantami relativně rozkolísané a mění se i v průběhu jednoleté expozice. Dochází k menšímu či většímu vyplavování draslíku ze substrátů, především v závislosti na jejich chemosorpcích. Pro střešní substráty je draslík jedním z nej důležitějších prvků, hlavně kvůli požadavku vysoké rezistence biomasy vůči klimatickým vlivům. V substrátech byl na úrovni 170 až 500 mg/1, což více méně odpovídá i doporučení Standardů < 450 mg/1.

Z hlediska sorpčního komplexu je důležitá hodnota bazické saturace, která však je při úpravách pH vysoká. Hodnoty se pohybují mezi 70 až 95 %. Pro některé prvky fytocenózy acidofilního charakteru jsou to hodnoty vysoké. Na konci vývojové řady v procesu pozorování to bylo jedno

-4CZ 35265 UI z kritérií selekce. Důležitým parametrem je také kationtová výměnná kapacita, které definuje schopnost substrátů sorbovat (poutat) kationty základních živin pro proces postupného uvolňování. Dle základních kritérií jsou hodnoty navržených substrátových směsí specifických receptur na středně vysoké úrovni cca 130 až 250mmol/kg. Paradoxně, KVK (CEC) nezajišťují uhlíkaté organické látky C %, ale zejména draslík a vápník, což jsou detekční prvky zeolitů. Retenční optimalizaci zajišťuje příměs zeolitů.

Předmětem předkládaného technického řešení je půdní substrát pro intenzivní zelené střechy, který obsahuje 25 až 35 % obj. zeolitů, 35 až 45 % obj. drceného keramického kameniva, 10 až 20 % obj. bílé rašeliny a 10 až 20 % obj. kárového kompostu, přičemž částice jednotlivých složek mají maximální velikost 20 mm.

Ve výhodném provedení půdní substrát pro intenzivní zelené střechy obsahuje 30 % obj. zeolitů, 40 % obj. drceného keramického kameniva (s výhodou o velikosti částic v rozmezí od 2 do 8 mm), 15 % obj. bílé rašeliny, 15 % obj. kárového kompostu.

Pádní substrát podle předkládaného technického řešení máže dále obsahovat syntetický vysokomolekulámí polymemí hydroabsorbent s vazebnou schopností alespoň 1:250 v množství od 1 do 6 kg/m³, vztaženo na celkový objem substrátu. Ve výhodném provedení obsahuje půdní substrát 1 kg/m³ syntetického vysokomolekulámího polymemího hydroabsorbentu, vztaženo na celkový objem substrátu. Syntetickým vysokomolekulámím polymemím hydroabsorbentem je s výhodou hydrogel, zejména hydrogel pro použití v zemědělství, jako například kopolymer akrylamidu a kyseliny akrylové. Hydrogely pro použití v zemědělství jsou odborníkovi v oboru známé a jsou komerčně dostupné.

Půdní substrát podle předkládaného technického řešení může dále obsahovat minerální N-P-K hnojivo s dlouhodobým účinkem. Výhodné je například hnojivo obsahující 1,2 hmoto. % amonného dusíku, 10 hmota. % močovinového dusíku, 2,8 hmota. % močovinoformaldehydového dusíku, 6 hmota. % P20,21 hmota. % K20,4 hmota. % MgO a s obsahem chloridů max 1 % hmota.

Ve výhodném provedení je množství hnojivá v půdním substrátu od 0,3 do 0,8 kg/m³, vztaženo na celkový objem substrátu, s výhodou v množství 0,5 kg/m³, vztaženo na celkový objem substrátu.

pH půdního substrátu je s výhodou upraveno vápencem tak, aby bylo v rozmezí od 5,0 do 5,5. Vápenec pro úpravu pH je s výhodou nadrcený na velikost částic, která obsahuje alespoň 90 % částic menších než 0,5 mm.

Ve výhodném provedení je pro následnou péči a údržbu jednou ročně použito granulované NPK hnojivo s dlouhodobým uvolňováním živin, s výhodou obsahující 1,2 hmota. % amonného dusíku, 10 hmota. % močovinového dusíku, 2,8 hmota. % močovinoformaldehydového dusíku, 6 hmota. % P2O, 21 hmota. % K2O, 4 hmota. % MgO a s obsahem chloridů max 1% hmota.

V jednom provedení je maximální velikost částic zeolitů v půdním substrátu 12 mm.

V jednom provedení je maximální velikost částic drceného keramického kameniva v půdním substrátu v rozmezí od 2 do 8 mm.

Půdní substrát se připraví smícháním jednotlivých složek. Homogenizaci při výrobě je možné provádět na automatizovaných linkách s dokonalým zajištěním kvalitního míšení. Aplikace na střešní konstrukce je možná jak pomocí jeřábu abigbagů, tak i foukáním z přistavených cisteren.

Požadovaný porost na půdním substrátu dle předkládaného technického řešení lze s výhodou založit výsevem i výsadbou travino-bylinných směsí tvořených acidofilními a mezofilními druhy s různými nároky na vlhkost a oslunění, jako jsou Achillea collina, Acinos arvensis, Agrostis capillaris, Anthoxanthum odoratum, Bupthalmum salicifolium, Campanula rotundifolia,

-5CZ 35265 UI

Centaurea jacea, Festuca rubra, F. trachyphylla, Galium album, G. verum, Helianthemum obscurum, Leontodon hispidus, Leucanthemum vulgare, Lotus corniculatus, Lychnis viscaria, Origanum vulgare, Plantago media, Poa pratensis, Salvia nemorosa, Silene vulgaris, Stachys monierii, Veronica teucrium.

Půdní substrátovou směs je možné dopravovat na střešní konstrukce pneumaticky silocistemami.

I přes redukovanou objemovou hmotnost je třeba počítat s vyšší zátěží nosné konstrukce, konkrétně při 30 cm mocnosti substrátů se zatížení nosné konstrukce při plném nasycení substrátu vodou pohybuje v rozmezí od 350 do 420 kg/m² v závislosti na míře utužení substrátu (pouze substrát, drenážní vrstvy a vegetaci je pro projektování potřeba připočítat). Stlačitelnost této substrátové směsi se pohybuje na úrovni od 20 do 25 % obj.

Předmětem předkládaného technického řešení je dále sada pro ozelenění intenzivních střech, která obsahuje půdní substrát podle předkládaného technického řešení a dále semena rostlin, vybraných ze skupiny zahrnující Achillea collina, Acinos arvensis, Agrostis capillaris, Anthoxanthum odoratum, Bupthalmum salicifolium, Campanula rotundifolia, Centaurea jacea, Festuca rubra, F. trachyphylla, Galium album, G. verum, Helianthemum obscurum, Leontodon hispidus, Leucanthemum vulgare, Lotus corniculatus, Lychnis viscaria, Origanum vulgare, Plantago media, Poa pratensis, Salvia nemorosa, Silene vulgaris, Stachys monierii, Veronica teucrium.

Objasnění výkresů

Obr. 1: Produkce biomasy na navrženém intenzivním substrátu dle Příkladu 1.

Obr. 2: Průměrné pokryvnosti rostlin v jednotlivých testovaných variantách za roky 2019 a 2020. S1 až S2jsou substráty testovavé v kultivačních pokusech, R1 až R5 značí typ porostu.

Obr. 3: Substrát připravený dle Příkladu 1 a aplikovaný na střešní model.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1: Příprava substrátu pro intenzivní střechy s kompatibilní fytocenózou pro aplikace na střešní konstrukce

Základní kritérium při sestavování substrátů vychází z ekologických nároků jednotlivých druhů fytocenózy. Tímto se projekt liší od sestavování receptur ostatních substrátových směsí současnosti. Důležitou roli zde hrají také fyzikální vlastnosti, které jsou u střešních substrátů jedním z podstatných faktorů při jejich aplikaci. Pro jednotlivé varianty byly použity komponenty s co nejnižší objemovou hmotností redukovanou. Zejména pak s objemovou hmotností při plném nasycení vodou. Vedle parametrů, které je nutné deklarovat vyhláškou č. 131/214 Sb. (elektrická vodivost) a parametrů doporučených Standardy pro navrhování, provádění a údržbu vegetační souvrství zelených střech, byly hodnoceny fyzikální vlastnosti (objemová hmotnost v suchém a nasyceném stavu, maximální vodní kapacita a minimální vzdušná kapacita při MVK) a zohledněny další parametry, zejména charakteristiky hydrofyzikálních vlastností, které jsou významné a důležité pro tvorbu rostlinné hmoty (retenční vodní kapacita, gravitační voda, pórovitost, využitelná vodní kapacita atd.)

Byly připraveny čtyři substráty pro intenzivní střechy:

Substrát S1 obsahoval 30 % obj. zeolitu, 40 % obj. drcených expandovaných minerálů, 15 % obj. bílé rašeliny, 15 % obj. kůrového kompostu. Tato směs dále obsahovala syntetický vysokomolekulámí polymemí hydroabsorbent s vazebnou schopností 1:250 v množství 1 kg/m³

-6CZ 35265 UI aN-P-K hnojivo s dlouhodobým uvolňováním živin, s výhodou obsahující 1,2 hmota. % amonného dusíku, 10 hmota. % močovinového dusíku, 2,8 hmota. % močovinoformaldehydového dusíku, 6 hmota. % P2O, 21 hmota. % K2O, 4 hmota. % MgO a s obsahem chloridů max. 1% hmota. Částice jednotlivých složek nepřesahovaly maximální velikost 20 mm.

pH směsi bylo upraveno vápencem tak, aby bylo v rozmezí od 5,0 do 5,5. Následně byla provedena homogenizace směsi míšením.

Substrát S2 složený z 30 % objemových zeolit frakce 0 až 12 mm, 20 % objemových pemza frakce 3 až 6 mm, 20 % objemových expandované minerály 2 až 8 mm, 10 % objemových rašelina baltská bílá frakce 0 až 20 mm, 20 % objemových kůrový kompost frakce 0 až 20 mm³ a hnojivém N-P-K s dlouhodobým uvolňováním živin, s výhodou obsahující 1,2 hmota. % amonného dusíku, 10 hmota. % močovinového dusíku, 2,8 hmota. % močovinoformaldehydového dusíku, 6 hmota. % P2O, 21 hmota. % K2O, 4 hmota. % MgO a s obsahem chloridů max. 1% hmota., pH upraveným jemně mletým vápencem na hodnota 5,5 až 5,8. Následně byla provedena homogenizace směsi míšením.

S3 složený z 20 % objemových zeolit frakce 0 až 12 mm, 15 % objemových pemza frakce 3 až 6 mm, 15 % objemových expandované minerály 2 až 8 mm, 10 % objemových rašelina baltská bílá frakce 0 až 20 mm, 20 % objemových kůrový kompost frakce 0 až 20 mm³, 20 % objemových omice, hnojivém N-P-K s dlouhodobým uvolňováním živin, s výhodou obsahující 1,2 hmota. % amonného dusíku, 10 hmota. % močovinového dusíku, 2,8 hmota, % močovinoformaldehydového dusíku, 6 hmota. % P2O, 21 hmota. % K2O, 4 hmota. % MgO a s obsahem chloridů max. 1% hmota., pH upraveným jemně mletým vápencem na hodnotu 5,5 až 5,8. Následně byla provedena homogenizace směsi míšením.

S4 složený z 20 % objemových zeolit frakce 10 až 22 mm, 20 % objemových expandované minerály 2 až 8 mm, 30 % objemových rašelina baltská bílá frakce 0 až 20 mm, 10 % objemových kůrový kompost frakce 0 až 20 mm³, 10 % objemových omice a hnojivém N-P-K s dlouhodobým uvolňováním živin, s výhodou obsahující 1,2 hmota. % amonného dusíku, 10 hmota. % močovinového dusíku, 2,8 hmota. % močovinoformaldehydového dusíku, 6 hmota. % P2O, 21 hmota. % K2O, 4 hmota. % MgO a s obsahem chloridů max. 1% hmota., pH upraveným jemně mletým vápencem na hodnotu 5,5 až 5,8. Následně byla provedena homogenizace směsi míšením.

Výše uvedené substráty byly na střešních modelech ve vrstvě 30 cm exponovány běžným povětrnostním podmínkám a opakovaně byly v průběhu jednoho roku stanovovány jejich fýzikální a chemické vlastnosti uváděné ve Standardech pro navrhování provádění a údržbu vegetačních souvrství zelených střech.

Substráty S3 a S4 výrazně překračovaly stanovené hodnoty pro objemovou hmotnost v suchém i syceném stavu, a naopak měly nízkou porovitost a propustnost. Z těchto důvodů byly z dalšího testování po prvním roce vyřazeny.

Substrát S1 nejlépe splňoval požadavky vyplývající ze Standardů pro navrhování provádění a údržbu vegetačních souvrství zelených střech.

Složení substrátu S1 i jeho fýzikálně-chemické parametry jsou uvedeny v Tabulce 1 a 2.

-7 CZ 35265 UI

Tabulka 1: Optimalizované složení substrátu S1 pro intenzivní střechy

Použitý komponent	Frakce v mm	Množství % obj.
ZEOLIT	0-12	30
DRCENÉ EXP. MINERÁLY	2-8	40
BÍLÁ RAŠELINA	0-20	15
KÚROVÝ KOMPOST	0-20	15
HYDROABSORBENT	0,8-2,0	1 kg/m3
N-P-K	práškový	0,5 kg/m3
VÁPENEC	-	pH 5,0-5,5

Tabulka 2: Fyzikálně-chemické parametry připraveného substrátu S1

Parametr	intenzivní substrát
objemová hmotnost v suchém stavu	400- 650 gT1
objemová hmotnost v nasyceném stavu	800-1200 gT1
maximální vodní kapacita	45-65 %obj.
obsah vzduchu při MVK	> 10 % obj.
pórovitost	>70% obj.
propustnost	5-30 m min1
podíl částic d < 0,063 mm	< 20 % hmota.
spalitelné (organické) látky*	< 13 % hmota.
hodnota pH H2O (pHCaC12)*	4,5-6,5 (4,0-6,0)
elektrická vodivost (EC)*	< 0,5 mScm1
obsah N	<150 mgl1
obsah P	<50 mg l1
obsah K	<450 mg l1
obsah Mg	<200 mg l1

*parametry, které je nutné deklarovat při uvádění substrátů na trh formou ohlášení na základě jejich zařazení do systému typových substrátů definovaných vyhláškou 131/2014 Sb.

Substrát je možno aplikovat na střechy pomocí jeřábu. Zátěž konstrukce je minimalizována i při hloubce souvrství odpovídající parametrům intenzivní zelené střechy. Homogenizaci při výrobě je možné provádět na automatizovaných linkách s dokonalým zajištěním kvalitního míšení. Aplikace na střešní konstrukce je možná jak pomocí jeřábu a bigbagů, tak i foukáním z přistavených cisteren.

Příklad 2: Produkce biomasy na střešním substrátu dle Příkladu 1

Substrát S1 a substrát S2, připravené dle Příkladu 1, byly aplikovány na střešní model (viz Obr. 3) ve vrstvě 30 cm.

Na obě testované varianty substrátů bylo vyseto 5 semenných směsek (R1 až R5) v množství cca 2 g/m² Po výsevu byla zajištěna dostatečná vlhkost vrchní vrstvy substrátu až do doby, než došlo k jeho prokořenění. Následně byla dvakrát ročně, v jarním a letním termínu, hodnocena celková pokryvnost, průměrná výška, druhová bohatost a estetická hodnota vegetace.

Složení semenných směsek bylo následující:

-8CZ 35265 UI

R. 1 - acidotolerantní druhy

Achillea collina, Acinos arvensis, Agrostis capillaris, Anthoxanthum odoratum, Bupthalmum salicifolium, Campanula rotundifolia, Centaurea jacea, Festuca rubra, F. trachyphylla, Galium album, G. verum, Helianthemum obscurum, Leontodon hispidus, Leucanthemum vulgare, Lotus corniculatus, Lychnis viscaria, Origanum vulgare, Plantago media, Poa pratensis, Salvia nemorosa, Silene vulgaris, Stachys monierii, Veronica teucrium.

R. 2 - střídavě vlhké

Bríza media, Deschampsia cespitosa, Festuca rubra, Poa pratensis, Achillea collina, Allium schoenoprassum, Betonica officinalis, Galium boreale, Inula salicina, Medicago falcata, Prunella grandiflora, Salvia pratensis, Veronica chamaedrys

R. 3 - vápnité těžší půdy, bazitolerantní druhy

Bromus erectus, Festuca rupicola, Poa angustifolia, Achillea collina, Aster linosyris, Filipendula vulgaris, lnula salicina, Origanum vulgare, Salvia nemorosa, Salviapratensis, Sanguisorba minor, Scabiosa ochroleuca, Securigera varia, Trifolium alpestre, Veronica teucrium

R. 4 - bázi- i acidotolerantní druhy, mezofilní až subxerofilní

Festuca rubra, Festuca trachyphylla, Poa angustifolia, Agrimonia eupatorium, Allium montanum, Galium album, Galium verum, Hypericum perforatum, Knautia arvensis, Leontodon hispidus, Leucanthemum vulgare, Lotus corniculatus, Plantago media, Prunella vulgaris

R. 5 - druhy vlhkých luk

Agrostis gigantea, Carex hirta, Deschampsia cespitosa, Festuca pratensis, Festuca rubra, Poa pratensis, Achillea pratensis, Geranium palustre, Hypericum maculatum, Juncus effusus, Lotus corniculatus, Lychnis flos-cuculi, Lysimachia nummularia, Lythrum salicaria, Ranunculus repens, Trifolium hybridům

Produkce biomasy je zobrazena na Obr. 1. Průměrné pokryvnosti rostlin v jednotlivých testovaných variantách za roky 2019 a 2020 jsou uvedeny na Obr. 2, Porost R1 vzešlý ze směsky acidofýtních až mezofytních rostliny s různými nároky na vlhkost a oslunění, rostoucí na substrátu S1 připraveném dle Příkladu 1, byl ve všech výše uvedených parametrech nejlepší, zejména v jarním termínu hodnocení.

Průmyslová využitelnost

Intenzivní střešní substrát s těmito fyzikálně-chemickými vlastnostmi je možné využít pro zakládání intenzivních vegetačních střech s využitím konkrétních travino-bylinných směsí cílených na širokou škálu druhů ze skupiny acidofýtních až mezofýtních rostlin s různými nároky na vlhkost a oslunění. Porost je možné založit výsevem nebo výsadbou.

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Půdní substrát pro ozelenění střech, vyznačený tím, že obsahuje 25 až 35 % obj. zeolitu, 35 až 45 % obj. drceného keramického kameniva, 10 až 20 % obj. bílé rašeliny a 10 až 20 % obj. kárového kompostu, přičemž částice jednotlivých složek mají maximální velikost 20 mm.
2. 2. Půdní substrát podle nároku 1, vyznačený tím, že obsahuje 30 % obj. zeolitu, 40 % obj. drceného keramického kameniva, 15 % obj. bílé rašeliny, 15 % obj. kárového kompostu.
3. 3. Pádní substrát podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že dále obsahuje syntetický vysokomolekulámí polymemí hydroabsorbent s vazebnou schopností alespoň 1:250 v množství od 1 do 6 kg/m³, vztaženo na celkový objem substrátu, s výhodou v množství 1 kg/m³, vztaženo na celkový objem substrátu.
4. 4. Půdní substrát podle nároku 3, vyznačený tím, že hydroabsorbentem je hydrogel.
5. 5. Půdní substrát podle kteréhokoli z předchozích nároků 1 až 4, vyznačený tím, že dále obsahuje N-P-K hnojivo s postupným uvolňováním živin, s výhodou obsahující 1,2 hmota. % amonného dusíku, 10 hmota. % močovinového dusíku, 2,8 hmota. % močovinoformaldehydového dusíku, 6 hmota. % P₂O, 21 hmota. % K₂O, 4 hmota. % MgO a s obsahem chloridů max 1 hmota. %, přičemž toto hnojivo je v půdním substrátu obsaženo v množství od 0,3 do 0,8 kg/m³, vztaženo na celkový objem substrátu, s výhodou v množství 0,5 kg/m³, vztaženo na celkový objem substrátu.
6. 6. Půdní substrát podle kteréhokoli z předchozích nároků 1 až 5, vyznačený tím, že dále obsahuje drcený vápenec, který s výhodou obsahuje alespoň 90 % částic menších než 0,5 mm, a pH substrátu má hodnotu v rozmezí od 5,0 do 5,5.
7. 7. Půdní substrát podle kteréhokoli z předchozích nároků 1 až 6, vyznačený tím, že maximální velikost částic zeolitu je 12 mm.
8. 8. Půdní substrát podle kteréhokoli z předchozích nároků 1 až 7, vyznačený tím, že velikost částic drceného keramického kameniva je v rozmezí od 2 do 8 mm.
9. 9. Sada pro ozelenění extenzivních střech, vyznačená tím, že obsahuje půdní substrát podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 8 a dále semena rostlin, vybraných ze skupiny zahrnující Achillea collina, Acinos arvensis, Agrostis capillaris, Anthoxanthum odoratum, Bupthalmum salicifolium, Campanula rotundifolia, Centaurea jacea, Festuca rubra, F. trachyphylla, Galium album, G. verum, Helianthemum obscurum, Leontodon hispidus, Leucanthemum vulgare, Lotus corniculatus, Lychnis viscaria, Origanum vulgare, Plantago media, Poa pratensis, Salvia nemorosa, Silene vulgaris, Stachys monierii, Veronica teucrium.