2013, vědecká příloha časopisu

Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o. Troubsko Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko Odbor rostlinolékařství ČAZV Pícninářská komise ORV ČAZV Agrární komora ČR

Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“

2

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o. Troubsko Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko, Odbor rostlinolékařství ČAZV, Pícninářská komise Odboru rostlinné výroby ČAZV, Agrární komora ČR

Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů

Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu

Editor: Ing. Barbora Badalíková Ing. Jaroslava Bartlová, Ph.D.

Organizační výbor: Ing. Barbora Badalíková - předseda Ing. Jaroslava Bartlová, Ph.D. Ing. Pavel Kolařík Ing. Jaroslav Lang Ing. Karel Vejražka, Ph.D Mgr. Tomáš Vymyslický

Vědecký výbor: RNDr. Jan Nedělník, Ph.D. - předseda Ing. Barbora Badalíková doc. Ing. Bohumír Cagaš, CSc. Ing. Jaroslav Čepl, CSc. RNDr. Jan Hofbauer, CSc. Ing. Miroslav Hochman Ing. Pavel Kolařík Ing. Slavoj Palík, CSc. Ing. Jan Pelikán, CSc Ing. Karel Vejražka, Ph.D. Mgr. Tomáš Vymyslický

Příspěvky byly recenzovány členy vědeckého výboru Doporučná citace příspěvků: Autoři příspěvků: Název příspěvku. Úroda 12, 2013, vědecká příloha, s. od – do

ISSN 0139-6013

3


OBSAH Nedělník J.: Úvodní slovo ........................................................................................................ 9

Referáty Sekce „Šlechtění“ Dotlačil L.: Význam a využívání genetických zdrojů ve šlechtění - 20 let národního programu pro genofondy rostlin ............................................................................................. 11 Čurn V., Jozová E., Kučera V.: Využití molekulárních markerů ve šlechtění řepky – možnosti a perspektivy ................................................................................................ 17 Dostálová R., Ondřej M. , Ondráčková E., Pavelková M., Huňady I., Hasalová I., Trojan R.: Vývoj resistentních linií hrachu s využitím konvenčních a molekulárních metod ........................................................................................................................................ 23 Ovesná J., Stavělíková H., Svobodová L., Horníčková J., Velíšek J.: Akumulace cysteinsulfoxidu a selenu v česneku (Allium sativum L.) ...................................................... 29 Votavová A., Ptáček V.: Harmonogram chovu čmeláka zemního (Bombus terrestris L.) pro opylování různých druhů plodin ....................................................................................... 35 Bláha L., Janovská D., Vyvadilová M., Heřmanská A., Pazderů K.: Význam vlastností semen a kořenů pro produkci rostlin ....................................................................................... 39 Sekce „Rostlinolékařství“ Hortová B., Palicová J., Strejčková M., Cholastová T., Nedělník J.: Vliv intenzity mulčování na množství mikroskopických hub ve vzduchu ..................................................... 45 Cholastová T., Hortová B., Palicová J.: Zhodnocení spektra hub rodu fusarium na trvalých travních porostech s využitím druhově – specifické PCR ........................................ 49 Frydrych J., Cagaš B., Kolařík P., Rotrekl J., Barták M.: Biodiverzita hmyzu se zaměřením na škůdce v mulčovaném a nemulčovaném travním systému ............................... 55 Winkler J., Svoboda M.: Vliv rozdílného hospodaření se slámou na druhovou diverzitu plevelů ..................................................................................................................................... 61 Sekce „Technologie pěstování plodin a ekologie“ Plíva P., Kovaříček P., Vlášková M.: Technologie kompostování zbytkové biomasy ze zemědělské činnosti ............................................................................................................ 67 Pačuta V., Molnárová J., Černý I., Kašičková I.: Plyv Ročníka, odrody a listových bioprípravkov na úrodu a kvalitu repy cukrovej ...................................................................... 75 Molnárová J., Pačuta V.: Vplyv listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu úrody zrna jačmeňa siateho ..................................................................................................... 79 4

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Lang J.: Srha laločnatá v jetelovinotravních směsích ............................................................. 85 Středová H., Mužíková B., Středa T.: Dlouhodobý vývoj klimatických faktorů výskytu větrné eroze .............................................................................................................................. 91 Cenklová V.: Charakterizace půdních poměrů vybraných lokalit přirozených lesních společenstev JZ okraje Nízkého Jeseníku ............................................................................... 95 Sekce „Kvalita a zpracování produktů“ Houdek I., Kohoutek A., Odstrčilová V.: Kvalita víceletých pícnin a travních druhů při postupné sklizni ..................................................................................................................... 101 Štočková L., Bradová J.: Nový přístup k hodnocení glykemického indexu na principu analýzy stravitelnosti sacharidů ............................................................................................. 107 Třináctý J., Nedělník J., Lang J., Loučka R., Kučera J., Jambor V.: Kvalita škrobu kukuřičných hybridů ve výživě dojnic .................................................................................. 113 Vaculová K., Milotová J., Zavřelová M., Kýhos K.: Změny v podmínkách skladování zrnin a jejich vliv na ukazatele klíčivosti, vitality a obsahu základních živin v semenech ... 119 Šottníková V., Kučerová J., Umiraliyeva L., Gregor T., Hřivna L., Jůzl M.: Porovnání jakostních rozdílů bio vína a vína z konvenčního pěstování .................................................. 125 Němečková I., Kejmarová M., Chramostová J., Roubal P., Laknerová I., Gabrovská D, Holasová M., Fiedlerová V., Ouhrabková J., Winterová R.: Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů ................................................................................................. 131

Postery Sekce „Šlechtění“ Brabcová A., Bárta J. , Bártová V. , Horáčková V.: Stanovení aktivity fosfolipasy A2 u bílkovin patatinového komplexu purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor ............. 137 Havlíčková L., Jelínková I., Chikkaputtaiah C., Prášil I.T., Urban M. O.: Studium exprese genů spojených s abiotickým stresem u řepky ....................................................................... 141 Jozová E., Havlíčková L, Čurn V. : Molekulární přístup k hodnocení genetických zdrojů řepky ...................................................................................................................................... 145 Knotová D., Pelikán J.: Porovnání hospodářských výnosů českých odrůd vojtěšky seté .. …149 Kopecký P., Cenklová V.: Studium odolnosti vybraných genotypů kapusty kadeřavé vůči nádorovitosti brukvovitých .................................................................................................... 153 Kučera V., Vyvadilová M., Klíma M.: Šlechtění žlutosemenné ozimé řepky (Brassica napus L.) ................................................................................................................................. 157 Lošák M., Ševčíková M.: Hodnocení produkčních vlastností genetických zdrojů jílku vytrvalého ............................................................................................................................... 161 Ovesná J., Leišová-Svobodová L., Kučera L.: Možnosti identifikace odrůd česneku pomocí analýzy mikrosatelitů ................................................................................................ 165 Papoušková L., Dvořáček V., Faměra O., Dotlačil L.: Reologické hodnocení u souboru genetických zdrojů pšenice z kolekcí genové banky ............................................................. 169 5

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Pelikán J., Knotová D., Raab S.: Výnosy zelené hmoty a sena českých a slovenských odrůd diploidního jetele lučního ............................................................................................ 173 Sekanina P., Štiasna K., Vyhnánek T., Trojan V., Bartoš J., Havel L.: Sekvenční analýza genů z biosyntetické dráhy antokyanů pšenice ...................................................................... 177 Urban M. O., Vítámvás P., Klíma M., Prášil Ilja T.: Vliv nedostatku vody na vybrané fyziologické parametry u řepky olejky................................................................................... 181 Sekce „Rostlinolékařství“ Bezděková K., Šafránková I., Cerkal R.: Působení vybraných fungicidů na výskyt hub r. Fusarium v klasech ječmene jarního ...................................................................................... 185 Hrudová, E., Tóth, P., Seidenglanz, M., J., Havel, J.: Mapy výsledků testování populací blýskáčka řepkového na rezistenci k insekticidům – nový zdroj informací pro zemědělce .. 189 Chovancová S.: Odhad škodlivosti plevelů v ozimé pšenici ................................................. 193 Jakabová L.: Druhové spektrum plevelů vinic v kultivovaném meziřadí .............................. 197 Jonášová K.: Vliv hustoty porostu máku setého na polní plevele .......................................... 201 Kamenová A., Bárta J., Bártová V.: Postup izolace frakcí extracelulárních proteinů hlíz bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.) ...................................................................... 205 Kolařík, P., Rotrekl, J., Barták, M., Krupauerová, A., Volková P.: Biodiverzita hmyzu v porostech vojtěšky seté (Medicago sativa L.) při porovnání dvou pěstitelských technologií .............................................................................................................................. 209 Petrželová I., Dušková E., Dušek K.: Monitoring chorob a škůdců v polních porostech genetických zdrojů léčivých, aromatických a kořeninových rostlin (LAKR) ....................... 213 Plachká E., Poslušná J., Macháčková I.: Skleníkové a polní inokulace řepky olejky patogeny Sclerotinia sclerotiorum a Leptosphaeria spp. ........................................................ 217 Poslušná J., Plachká E.: Monitoring výskytu bílé hniloby řepky na Šumpersku a Opavsku v letech 2011–2013 ................................................................................................................ 221 Svoboda J.: Studium kinetiky infekce zymv ve vybraných druzích cuket ............................. 225 Svoboda J.: Hodnocení účinnosti přenosu ZYMV semeny Infikovaných rostlin čeledi Cucurbitaceae ......................................................................................................................... 229 Šmahel P., Kolaříková E.: Regulace plevelů v semenných porostech jetele zvráceného, perského (Trifolium resupinatum L.) ..................................................................................... 233 Vrbovský V., Endlová L.: Vliv glukosinolátů obsažených v řepce ozimé na vybrané škůdce ..................................................................................................................................... 239 Winkler J., Horák O.: Vyhodnocení zaplevelení vybraných polních plodin v provozních podmínkách ............................................................................................................................ 243 Žabka M., Pavela R.: Skrining antifungálních vlastností vybraných rostlinných extraktů .... 247 Sekce „Technologie pěstování plodin a ekologie“ Badalíková B., Bartlová J.: Zjištění změn půdních parametrů při různém zpracování půdy a aplikaci digestátu ................................................................................................................. 251 6


Badalíková B., Šafránková I.: Mikrobiální aktivita v půdě a výskyt patogenů po zapravení štěpky z vinné révy ................................................................................................................. 255 Brtnický M., Hladký J., Řeháčková K., Kučerová J., Hammerová A., Kynický J.: Vliv vodní eroze na pH ornic černozemí Hustopečska .................................................................. 259 Doležalová I., Jelínková M., Duchoslav M.: Roketa a rukola – srovnání metod pěstování a výnosových parametrů ......................................................................................................... 263 Frydrych J., Andert D., Gerndtová I.,Volková P., Juchelková D., Raclavská H., Zajonc O.: Výzkum a využití travní fytomasy pro energetické účely.................................... 267 Haberle J., Svoboda P., Raimanová I., Prohasková A.: Vliv zásobení vodou na vybrané kvalitativní parametry zrna odrůd ozimé pšenice .................................................................. 271 Hladký J., Kynický J., Bartlová J., Kučerová J., Hammerová A., Brtnický M.: Vliv vodní eroze na zrnitostní složení ornic černozemí Hustopečska ...................................................... 275 Holubec V., Paprštein F., Řezníček V., Dušek K.: In situ a on farm konzervace krajových forem rostlin ........................................................................................................................... 279 Hakl J., Hrevušová Z., Nerad D.: Vývoj druhového složení směsi pro opylovače v průběhu dvou let od založení .............................................................................................. 283 Klimešová J., Středa T.: Root:shoot ratio odrůd ječmene v různých vlhkostních Podmínkách ............................................................................................................................ 287 Kozlovsky-Dufková J.: Stanovení intenzity eolické eroze na těžkých půdách ...................... 291 Kurešová G., Haberle J.: Vliv zásobení vodou na obsah dusíku v zrnu odrůd pšenice ozimé ...................................................................................................................................... 295 Lukas V., Dryšlová T., Neudert L., Edrees M., Novák J.: Hodnocení porostů pšenice ozimé na základě kontaktního a bezkontaktního spektrálního měření ................................... 299 Macháč R., Smočková M.: Vliv způsobu výživy a ošetřování na zaplevelení porostů trav na semeno v ekologickém zemědělství .................................................................................. 303 Mašíček, T., Toman, F., Jandák J.: porovnání infiltrační schopnosti hnojené a nehnojené orné půdy ................................................................................................................................ 307 Neudert L., Malík S.: Posklizňové zbytky při různém zpracování půdy ............................... 311 Novák J., Marada P., Dušková S., Křen J.: Statistické hodnocení velikostní struktury pozemků dle LPIS .................................................................................................................. 315 Pospíšil J., Červinka J.: Energetická náročnost údržby extrémně svažitých ploch ............... 319 Pospíšilová L.: Vliv aplikace kompostu na půdní reakci kambizemě.................................... 323 Raimanová I., Kurešová G.: Vliv podmínek prostředí a listové výživy na stárnutí listů během procesu tvorby zrna u pšenice..................................................................................... 327 Semanová I., Vymyslický T.: Výsledky monitoringu trávnych porastov vybraných hrádzí rybníkov, riek a poldrov ......................................................................................................... 331 Strašil Z.: Navrhovaná rajonizace zemědělské půdy pro ovsík vyvýšený Arrhenatherum elatius (L.) J. Presl & C. Presl v podmínkách ČR ................................................................. 335 Svoboda P.: Růst kořenů ozimé pšenice za různých vlhkostních podmínek ........................ 339 7

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Svoboda M., Červinka J.: Utužení půdy vlivem pojezdů traktoru a zemědělského stroje ..... 343 Svobodová A. , Majer V. , Kasal P., Vejchar D.: Vliv různých způsobů aplikace minerálních dusíkatých hnojiv u brambor na vývoj porostu, výnos hlíz a obsah nitrátů v hlízách ................................................................................................................................. 347 Svobodová M., Mrkvička, J., Fučík P., Šantrůček J.: Využití travních porostů a koncentrace živin v píci.......................................................................................................... 351 Ševčíková M.1, Lošák M.: Hodnocení okrasných kultivarů prosa prutnatého (Panicum virgatum L.) ............................................................................................................................ 355 Vach M., Hýsek J.: Působení nových biopreparátů a zpracování půdy na produkci a zdravotní stav pšenice ozimé.................................................................................................. 359 Vach M., Strašil Z.: Hodnocení rozdílného zpracování půdy a hnojení N na výnosy jarního ječmene ...................................................................................................................... 363 Vlček V., Hybler V., Pospíšilová L.: Ověření vhodnosti vybraných pedotransferových funkcí pro stanovení bodu vadnutí v provozních podmínkách .............................................. 367 Sekce „Kvalita a zpracování produktů“ Bjelková M., Schulzová V., Hajšlová J., Jurčík M., Šmirous P.: Výtěžnost oleje, obsah luteinu, secoiSOLariciresinolu a kyanogenních glykosidů u odrůd olejného lnu .................. 371 Cwiková O.: Mikrobiologická jakost těstovinových a zeleninových salátů .......................... 375 Endlová L., Vrbovský V., Pastrňák J.: Minimalizační postupy stanovení obsahu mastných kyselin v řepce ........................................................................................................................ 379 Erban V., Eichlerová E., Valenta T., Rysová J., Vaculová K., Gabrovská D.: Pekařské kvasy na bázi ječmene a jejich stabilita ................................................................................. 383 Hartman I., Helánová, A.: Výsledky průzkumu jakosti ječmene sklizně 2012 v ČR podle odrůd a regionů ....................................................................................................................... 387 Kučerová J., Šottníková V.: Kvalitativní rozdíly lisovaných a válcovaných těstovin ........... 391 Laknerová I., Mašková E., Fiedlerová V., Holasová M., Winterová R., Ouhrabková J., Vaculová K., Martinek P., Dvořáček V., Ehrenbergerová J.: Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou ................................... 395 Štočková L., Holubec V.: Kvalita plodů planých ekotypů zimolezu kamčatského (Lonicera kamchatica Sevast., Pojark.) v klimatických podmínkách ČR ............................. 399 Švec I., Hrušková M., Jurinová I.: Technologická kvalita kompozitních směsí pšeniceječmen-konopí ........................................................................................................................ 403 Erban V., Eichlerová E., Valenta T.: Charakteristika některých mikroorganismů izolovaných z fermentovaných zeleninových šťáv ................................................................ 407

8


9


ÚVODNÍ SLOVO Recenzovaná publikace – typ výzkumného výsledku, ke kterému je v poslední době vedena bouřlivá diskuze nejen ve výzkumných kruzích, ale také s uživateli výsledků. Ti, kteří navrhovali novou metodiku hodnocení výsledků výzkumu pro budoucí léta recenzovanou publikaci, zřejmě nepovažují za ten správný výsledek a kladou důraz na publikace v impaktovaných časopisech, které jsou z velké části psány v jiném než našem mateřském jazyce. Vědecká impaktovaná publikace má bezesporu nezastupitelné místo jako jeden z hlavních informačních kanálů sdělujících výzkumný výsledek. Je to ale výsledek, který je spektrem svých čtenářů značně omezen a proto dle názoru autora tohoto úvodního slova je třeba pro široké spektrum uživatelů z řad farmářů, šlechtitelů, potravinářů výsledky transferovat i formou recenzovaných publikací. Vyřazování recenzovaných publikací z metodiky hodnocení proto považuji za zásadní chybu. Přece základním posláním aplikovaného výzkumu je rychlý přenos výsledků do uživatelské praxe a k tomu tyto typy publikací také slouží. Věřím a doufám, že předkládaný soubor recenzovaných publikací prezentovaných již tradičně v podzimním období na mezinárodní konferenci pořádané Výzkumným ústavem pícninářským, spol. s r.o. a Zemědělským výzkumem, spol. s r.o. Troubsko ve spolupráci s dalšími partnery včetně Agrární komory ČR bude pro Vás, čtenáře časopisu Úroda, zajímavým zdrojem informací. Několik desítek prací z nejrozličnějších oborů, které tvoří základ zemědělství a potravinářství, od autorů z výzkumných organizací, univerzit, firem poskytujících služby pro zemědělství je částečným odrazem současného českého zemědělského aplikovaného výzkumu. Doufám, že ne odrazem špatným. Domnívám se, že distribuce několika tisíc CD s těmito publikacemi umožní čtenářům seznámit se s výsledky zemědělského výzkumu. Byl bych rád, kdyby zde byla i užší zpětná vazba mezi výzkumníkem a uživatelem, protože ve vzájemné diskuzi lze najít zajímavá témata, která trápí praxi a v jejichž řešení by výzkum mohl přinést nové impulsy. Závěrečným odstavcem chci poděkovat všem autorům, všem recenzentům, všem partnerům, kteří umožnili vydání tohoto CD, včetně projektu OPVK „Podpora transferu inovací v zemědělství, potravinářství a oblasti bioenergií do praxe“, který již ve svém názvu má to, o co se tento soubor publikací bude snažit. Tím je rychlý transfer nových poznatků. Závěrečné poděkování patří nakladatelství Profi Press, s.r.o. za dlouhodobou spolupráci při vydávání těchto recenzovaných publikací.

Jan Nedělník

10


11


VÝZNAM A VYUŽÍVÁNÍ GENETICKÝCH ZDROJŮ VE ŠLECHTĚNÍ 20 LET NÁRODNÍHO PROGRAMU PRO GENOFONDY ROSTLIN Value of genetic resources and their utilization in breeding-20 years of the national programme for plant genetic resources Dotlačil L. Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i., Praha Abstrakt Ve světových kolekcích je shromážděno 7,4 mil. GZ, dostupnost GZ pro uživatele garantují mezinárodní smlouvy. V ČR má práce s GZ rostlin dlouhou tradici; od roku 1993 je garantována MZe ČR prostřednictvím Národního programu pro GZ (NP), který má od roku 2003 oporu v zákoně o GZ 148/2003. V národních kolekcích je shromážděno 52 tis. GZ o které pečuje v rámci NP 12 institucí ; koordinaci NP zajišťuje VÚRV v.v.i. Praha, který je rovněž provozovatelem informačního systému GZ EVIGEZ a genové banky semen, kde je uloženo 95% všech semeny množených GZ, kterých je 41,8 tis. Dokumentace a hodnocení GZ zvyšuje jejich hodnotu pro uživatele; ročně je poskytováno cca 3-8 tis.GZ, z toho 1/3 do zahraničí. Stále významnější úlohu má mezinárodní spolupráce. Klíčová slova: genetické zdroje, Národní program, služby uživatelům, mezinárodní spolupráce Abstract There are 7.4 milion GR maintained in the world collections access to which is quaranteed by international agreements.In the Czech Republic the work on GR has a long tradition; since 1993 all the work is carried out in the framework of the National Pregramme for Plant GR (NP). Since 2004 the NP has been established by the Act 148/2003. Nnational collections of GR include 52 th. GR and they are placed in 12 institutions. CRI Prague provides coordination of NP as well as services of information system EVIGEZ and seed gene bank, where 41,8 thousand seed samples are conserved (95% of all seed-propagated accession). Documentation and evaluation of GR increase the value of GR for users – they ask for about 3-8 thousand GR annually. Increasingly important is international collaboration. Key words: genetic resources, National Programme, services to users, international collaboration

Úvod Již s počátky zemědělství začal člověk v rámci domestikovaných druhů vybírat formy zemědělských plodin, které nejlépe splňovaly jeho nároky na zajištění potravy a surovin (Simmonds 1976). Tento výběr, zprvu neuvědomělý, vedl ke zlepšování zemědělských plodin. Domestikací, výběrem a v moderní době zejména záměrným šlechtěním se podařilo podstatně změnit biologické a zejména hospodářské vlastnosti a znaky zemědělsky využívaných druhů, zvláště pak výrazně zvýšit jejich produktivitu a zpravidla i kvalitu produkce. Zemědělské plodiny tvoří jen nepatrnou část druhového spektra rostlin. Podle údajů FAO (1995, 1998) jen asi 7 tisíc druhů bylo uvedeno do kultury nebo je sbíráno pro potravu. Pouze asi 100 druhů rostlin patřících k 37 rodům je označováno jako významné plodiny (“major crops”). Dalších 811 druhů bývá označováno jako minoritní plodiny. Pěstováním a šlechtěním však vznikla v rámci těchto druhů obrovská vnitrodruhová genetická diverzita, reprezentovaná šlechtěnými a krajovými odrůdami a jiným genetickým materiálem a označovaná jako genetické zdroje (GZ). Genetická diverzita zemědělských plodin má základ v jejich planých předcích a primitivních formách a vyvíjela se v průběhu jejich pěstování, kde výběrem a vlivy prostředí vznikala široká škála krajových odrůd. Tyto krajové (místní) odrůdy se koncem devatenáctého a začátkem dvacátého století staly výchozím 12

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ materiálem pro šlechtění, které již využívá poznatky genetiky a možnosti nových technologií (Jarvis et al. 2006). Odhaduje se, že ve světě je v ex situ kolekcích shromážděno asi 7,4 mil. položek GZ, z toho třetina v Evropě. Většina GZ je uchovávána v národních genových bankách (83%), následují Mezinárodní centra pro zemědělský výzkum (CGIAR), kde je uloženo cca 11% světových genofondů (FAO, 1998, 2001).. Od počátků vědecky založeného šlechtění uplynulo jedno století a šlechtění se stává rozhodujícím faktorem dalšího rozvoje zemědělství. Na rozdíl od zvyšování vstupů hnojiv a pesticidů nové odrůdy naopak pomáhají negativní vlivy zeměěděství na živitní prostředí snižovat (šlechtění na rezistenci ke stresům a lepší odezvu na podmínky pěstování). Fyziologické limity šlechtění na zvyšování výnosů a kvality produkce jsou velmi vzdálené a náklady šlechtění jsou relativně nízké ve srovnání s dříve uvedenými vstupy. Podmínkou dalšího pokroku ve šlechtění je však existence a dostupnost genetických zdrojůnenahraditelných pro genetické zlepšování plodin a rozšířování jejich genetické diversity. Zásadní význam pro šlechtění má dále rozvoj “omics” technologií a jejich aplikace při studiu genofondů a ve šlechtitelském procesu. Zavedení a využívání těchto metod je charakteristické pro novou éru šlechtění, která nejen urychlí a zefektivní tvorbu nových odrůd, ale umožní dosáhnout i zcela nových šlechtitelských cílů. Pro plné uplatnění přínosů nových odrůd a technologií a zajištění potřeb lidstva je ovšem potřebné i jejich globální rozšíření a využívání i v rozvojovém světě. Jak uvádí FAO (2011), v současné době pokrývá produkce pouze 30 plodin 95% energetické potřeby lidstva, z toho čtyři plodiny (rýže, pšenice, kukuřice a brambory) pokrývají 60% této potřeby. Velmi úzký druhový základ světové potravinové bezpečnosti je vážným důvodem pro uchování a efektivní využívání nejen obrovské vnitrodruhové diversity plodin, ale i pro širší využívání diversity mezidruhové (opomíjené a minoritní plodiny, nové druhy plodin). Materiál a Metody Práce vychází z analýzy dostupných dat a relevantních informací které poskytla řešitelská pracoviště Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů rostlin a agrobiodiversity. Data o genetických zdrojích rostlin (GZ) ve světě lze nalézt zejména ve II. Zprávě FAO o stavu světových genetických zdrojů rostlin (FAO, 2010) a v dalších citovaných pracích). Informace o historii a současnosti práce s genetickými zdroji v ČR byly čerpány zejména z výročních zpráv a publikací účastníků Národního programu konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a agrobiodiversity. Převážná část uváděných informací je založena na výsledcích zpracovaných v pravidelných Výročních zprávách za N8rodní program. Shromážděná data byla analyzována s cílem poskytnout aktuální informaci o stavu práce s GZ a jejich využití, zvýšit povědomí veřejnosti o významu a hodnotě GZ. Práce přibližuje odborné veřejnosti rovněž aktivity a význam „Národního programu“ jako standardního nástroje péče o genofondy ve většině států světa a spolupráci, nutnou pro zachování a efektivní využívání GZ a biodiverzity v globálním měřítku. Metodika Národního programu je dostupná na URL: http://genbank.vurv.cz/genetic/nar_prog/dokumenty/ramcova_metodika.pdf. Výsledky a diskuze Genetické zdroje rostlin Jako genetické zdroje rostlin je označován široký soubor biologických materiálů, který zahrnuje šlechtěné a krajové odrůdy, šlechtitelské a experimentální linie a plané příbuzné druhy; tyto materiály tvoří genofond druhu. Tyto GZ jsou jedinečným a nenahraditelným zdrojem genů pro další zlepšování biologického a hospodářského potenciálu zemědělských plodin a pro podporu a zachování agrobiodiversity (FAO, 2010). 13

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Nejširší genetickou diversitu lze nalézt u příbuzných planých druhů a primitivních forem zemědělských plodin; jsou proto stále více využívány pro získání nových genů (např. rezistence) a rozšiřování genetického základu odrůd. Jejich význam stoupá s rostoucí potřebou využití nové genetické diversity ve šlechtění a s technologickým pokrokem, který umožňuje cílený přenos cenných genů, bez jiné nežádoucí genetické výbavy. Krajové odrůdy, zpravidla vznikaly jednoduchým empirickým výběr pod dlouholetým působením specifických (regionálních) půdních a klimatických podmínek a pěstebních technologií (Maxted et al., 2011). Jsou proto dobře adaptované k vyskytujícím se stresům a pěstitelským podmínkám, jsou však i zdrojem cenných genů, které již nejsou zastoupeny u šlechtěných odrůd (např. v důsledku negativní vazby s výnosem, který je dlouhodobě hlavním šlechtitelským kriteriem). Jejich význam pro šlechtění se proto zvyšuje (adaptace k prostředí a abiotickým stresům, výnosová stabilita, specifická kvalita) a lze očekávat zájem zejména s rozvojem genomiky a poznáním jejich genetické výbavy. Ve světových genofondech dosahuje podle odhadů zastoupení krajových odrůd 44%. Šlechtěné odrůdy a genetické linie reprezentují již užší genetickou diversitu, která odpovídá šlechtitelskému výběru na několik nejvýznamnějších znaků a požadavkům na uniformitu moderních odrůd. Vzhledem k vysokému výnosovému potenciálu jsou zpravidla základními výchozími materiály ve šlechtitelských programech, ale i donory specifických znaků. Historie péče o genofondy zeměděělských plodin v ČR Česká republika patří k zemím, kde s počátky vědecky založeného šlechtění zemědělských plodin začalo i shromažďování výchozích šlechtitelských materiálů- genetických zdrojů. Prvé údaje jsou známy z počátku minulého století, kdy výzkumné a šlechtitelské stanice v Čechách a na Moravě začala shromažďovat domácí i zahraniční materiály. V létech 1951 až 1954 byly genetické zdroje převedeny do nově vzniklých zemědělských výzkumných ústavů, z nich většina jejich kolekce dosud uchovává. Změny po revoluci v roce 1989, zejména privatizace většiny ústavů uchovávajících GZ a rozdělení bývalého Československa, si vyžádaly zásadní změny i v péči o GZ. Řešení nalezlo Ministerstvo zemědělství ČR (MZe) v přijetí Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů rostlin (NP), zahájeného v roce 1993. Tento projekt vycházel z metodických doporučení FAO a podobných projektů ve vyspělých zemích a zajišťoval koordinaci, financování a provádění základních pracovních činností pro genové banky a všechna kolekce GZ rostlin v ČR. Zahájení NP umožnilo rovněž efektivní zapojení do mezinárodní spolupráce, zejména aktivní účast v Evropském programu spolupráce pro genetické zdroje rostlin (ECPGR). Národního programu konzervace a využívání genofondu rostlin a agrobiodiverzity (NP) Český NP vychází z platných mezinárodních dokumentů, doporučení a metodicky na ně navazuje (FAO, Global Plan of Action (GPA); International Treaty on PGRFA (IT/PGRFA); Standard Material Transfer Agreement (SMTA); metodické postupy a mezinárodní standardy doporučované Bioversity International, Evropským regionálním programem ( ECPGR) a Global Cop Diversity Trust). Existence a poslání NP jsou deklarovány zejména národní legislativou (zákonem č. 148/2003 Sb., o konzervaci a využívání genetických zdrojů rostlin a mikroorganismů významných pro výživu a zemědělství a Vyhláškou k zákonu č. 458/2003 Sb.). Tyto normy aplikují pro oblast zemědělsky využívaných genofondů zásady mezinárodní Úmluvy o biologické rozmanitosti (CBD), která je součástí právního řádu ČR (Sdělení MZV č. 134/1999 Sb.). Zákon 148/2003 Sb. a jeho prováděcí vyhláška mj. specifikují poslání a věcnou náplň NP, vymezují práva a povinnosti účastníků Národního program a garantují dostupnost GZ a zajišťovaných služeb pro uživatele. Pracovní postupy a metody používané v rámci NP se řídí Rámcovou metodikou Národníhio programu, která je periodicky aktualizována. 14

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ V rámci NP je zajišťována spolupráce všech institucí zabývajících se genetickými zdroji zemědělských plodin v ČR při sběrech, shromažďování, dokumentaci, charakterizaci, základním hodnocení, dlouhodobém uchování a využívání GZ pro potřeby výživy a zemědělství. Vedle bezpečné konzervace je dlouhodobě věnována pozornost rovněž shromažďování dat a získávání experimentálních údajů o GZ, jejich zpracování a poskytování informací a vzorků GZ uživatelům, tj. zejména šlechtitelským, výzkumným a pedagogickým pracovištím. V rámci NP je rovněž zabezpečováno plnění mezinárodních závazků, které pro resort zemědělství vyplývají z podpisu mezinárodních dohod (CBD, IT/PGRFA, SMTA) a vytvářejí právní rámec pro uchování a využívání genetických zdrojů zemědělských plodin v globálním měřítku. V souladu s domácími potřebami a mezinárodními prioritami (FAO, 1996: Global Plan of Action) se významnou součástí NP rovněž stává podpora agrobiodiversity, pro setrvalý rozvoj zemědělství a jeho nevýrobních funkcí. Podrobné aktuální informace jsou dostupné na serveru VÚRV Praha, v.v.i. na URL: http://genbank.vurv.cz/genetic/nar_prog/. Aktivity Národního programu a aktuální stav genofondů zemědělských plodin v ČR V českých kolekcích je nyní shromážděno 52 607 GZ, s převládajícím podílem obilnin, zelenin, pícnin, luskovin a ovocných rostlin (Obr. 1). Druhová diversita českých kolekcí je relativně pestrá. Lze zde nalézt 1173 druhů (kulturní a plané příbuzné druhy), které jsou ve standardním režimu konzervovány a poskytovány uživatelům. Semeny množené kolekce představují 81,4% a vegetativně množené druhy 18,6% GZ. Obr. 1. Plodinová struktura českých kolekcí GZ Obilniny Zeleniny

4,4% 7,1%

2,7%

1,7%

0,7%

4,1%

3,5%

42,0%

Krmné plodiny Luskoviny Ovocné rostliny Brambory Okrasné rostliny Olejniny Léčivky

7,2%

8,2%

17,8%

Chmel Ostatní

Strategie rozšiřování kolekcí se orientuje na získávání menšího rozsahu cíleně vybíraných GZ; při jejich výběru se zaměřujeme na GZ domácího původu a na rozšíření kolekcí o zdroje nové genetické diversity, požadované uživateli. V roce 2012 bylo získáno 1049 GZ od domácích a zahraničních dárců a ze sběrových expedic. Pro uchování a efektivní využívání GZ je nezbytné zajistit jejich evidenci, hodnocení a zejména pak konzervaci pro současné i budoucí potřeby. V českém informačním systému GZ (EVIGEZ) jsou u všech GZ evidována pasportní data, informační sytém je zpřístupněn na internetu na URL http://www.genbank.vurv.cz/genetic/resources/. Popisná data, která mají zásadní význam pro uživatele, jsou v různém rozsahu k dispozici u 36 tis. GZ (tj. 67% položek). Tato data jsou výsledkem hodnocení GZ (polní pokusy, laboratorní testy) a jsou doplňována dalšími genetickými charakteristikami (identifikované geny, genetické markéry), které jejich užitnou hodnotu dále zvyšují. Rozsah hodnocených znaků je rozdílný u jednotlivých druhů (v průměru všech kolekcí cca 30 znaků). Předpokladem dlouhodobého uchování GZ je jejich 15

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ periodická regenerace a následná konzervace. Zachování životnosti semenných vzorků je dosaženo šetrným vysoušení semen a jejich dlouhodobým uložení při teplotě -18 oC. Z celkového počtu 41,8 tis. generativně množených GZ je nyní v genové bance konzervovánu přes 95% položek. Mimo tyto standardní kolekce je v GB uloženo dalších 10,5 tis. GZ pro potřeby účastníků NP a spolupracujících institucí; jsou zde rovněž uchovány vzorky a standardy DNA (2245 položek) některých obilnin. Vegetativně množené druhy jsou uchovávány v polních kolekcích (genofondové sady, vinice, chmelnice), v in vitro kulturách (brambory, některé okrasné rostliny); u vybraných druhů se uplatňuje metoda kryokonzervace (česnek, chmel, brambory, réva vinná a vybrané druhy ovocných dřevindosud je uloženo cca 300 GZ). Vzorky genetických zdrojů jsou podle zákona 148/2003 Sb. a mezinárodních dohod (ITPGRFA, SMTA) bezplatně poskytovány uživatelům pro potřeby šlechtění, vědy, výzkumu a vzdělávání, nikoliv však pro přímé komerční využití. Uplatňovaný princip vychází z ITPGRFA a SMTA. Efektivní využívání GZR je přímo úměrné dostupnosti vzorků a rozsahu a kvalitě informací poskytovaných uživateli. V roce 2011 bylo v rámci NP poskytnuto uživatelům rekordních 8 258 vzorků GZ, v roce 2012 to bylo 4352 GZ. S narůstající distribucí GZ se mění i struktura uživatelů. Nejčastějším uživatelem GZ se stává výzkum, následuje šlechtění. Obr. 2. Distribuce GZ uživatelům

Klíčovým projektem mezinárodní spolupráce je pro ČR Evropský program spolupráce pro genetické zdroje rostlin (ECPGR) úspěšně probíhá již od roku 1980, s českou účastí od roku 1983. Do tohoto projektu je zapojeno 44 zemí evropských států, včetně všech zemí EU. V VIII. fázi ECPGR (2009-2013) se aktivity významně rozšiřují a realizuje se vyšší stupeň spolupráce- projekt Evropské integrace genových bank (AEGIS), jehož základním cílem je přejít od spolupráce k efektivní dělbě práce a integraci kapacit- při zajištění standardů kvality a využití možností evropských genových bank tyto standardy naplňovat. Účast v ECPGR je pro ČR velmi významná a efektivní; umožňuje mimo jiné přístup k nejnovějším technologiím, „know how“ a efektivní mezinárodní dělbě práce (navazující společné projekty ). Je rovněž zárukou volné výměny genetických zdrojů v regionu Evropy. Významnou je rovněž účast čských pracovišť na řešení řady mezinárodních projektů (GENRES, COST, Kontakt a dalších). Důležité jsou pro řadu pracovišť dvoustranné dohody o spolupráci, které umožňují efektivní výměnu GZ. Rozvinutá je spolupráce se slovenskou genovou bankou v Piešťanrch, v rámci které jsou mj. zajiťovány vzájemné “bezpečnostní duplikace” vybraných GZ.

16

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Závěr Uchování a využívání genetických zdrojů zemědělských plodin v ČR navazuje na dlouholetou tradici. Od roku 1993 jsou všechny aktivity zajišťovány v rámci Národního program pro GZ rostlin, který vychází z platných mezinárodních dohod a domácí legislativy (zákon 148/2003 Sb.). Garantem NP je MZe ČR. Po 20 letech existence programu je uchování a využívání GZ v ČR plně kompatibilní s mezinárodními standardy a účastníci NP jsou efektivně zapojení do mezinárodní spolupráce. Dedikace V této práci jsou využity výsledky získané v průběhu řešení projektu MZe ČR “Národní program konzervace a využívaní genofondu rostlin a agrobiodiverzity“ Použitá literature Bareš, I., Dotlačil, L., 1998: History of Genetic Resources Studies in the Czech Republic. In: Dotlačil, L., Štolc, K.J.: National Programme on Plant Genetic Resources Conservation and Utilization in the Czech Republic. Praha, p. 4 - 8 FAO, 1995: World Agriculture: Towards 2010, An FAO Study. N. Alexandratos (ed.). John Wiley, Chichester, UK, and FAO, Rome,1995: 488 pp. FAO 1996: Global Plant of Action for the Conservation and Sustainable Utilization of Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. FAO, Rome, 1996, 63 pp. FAO 1998: The state of the world’s plant genetic resources for food and agriculture. FAO, Rome, 1998: 510 pp. FAO, 2001: International Treaty on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture (ITPGRFA). FAO, Rome, 2001:25 pp. FAO WIEWS 2005: World Information and Early Warning System (WIEWS) on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture (PGRFA), 2005. (http://apps3.fao.org/wiews/). FAO 2010: The Second Report on the State of the World’s Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. Rome. 370 pp, ISBN 978-92-5-106534-1 Jarvis D, Mar I and Sears L, editors, 2006: Enhancing the use of crop genetic diversity to manage abiotic stress in agricultural production systems. Proceedings of a workshop, 23– 27 May 2005, Budapest, Hungary. International Plant Genetic Resources Institute, Rome, Italy, 2006. ISBN 10: 92-9043-722-7 Lidder P. , Sonnino A., 2011: Biotechnologies for the Management of Genetic Resources for Food and Agriculture. FAO, Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture, 2011: Background Study Paper No. 52, 153 pp. Maxted N, Kell S..and Brehm J. M., 2011: On-farm management and In situ conservation of Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. FAO, Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture. Background Study Paper No. 51, 31 pp. Simmonds, N.W.1976: Evolution of Crop Plants. Longman, London & New York. 1976:260 pp.

Kontaktní adresa: Ing. Ladislav Dotlačil, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i. 161 06 Praha 6-Ruzyně, Drnovská 507 [email protected]

17


VYUŽITÍ MOLEKULÁRNÍCH MARKERŮ VE ŠLECHTĚNÍ ŘEPKY – MOŽNOSTI A PERSPEKTIVY Use of molecular markers in breeding of oilseed rape – possibilities and perspectives Čurn V.1, Jozová E.1, Kučera V.2 1 2

Biotechnologické centrum, ZF JU v Českých Budějovicích Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha 6 – Ruzyně

Abstrakt Genetická diverzita 113 reprezentativních genotypů řepky olejky byla hodnocena pomocí techniky ISSR. Tři vybrané ISSR primery produkovaly 53 fragmentů, z nichž 47 bylo polymorfních. Průměrný polymorfismus 88,7% ukazoval vysokou úroveň diverzity uvnitř testované celosvětové kolekce. Pomocí ISSR analýzy bylo možné odlišit všechny genetické zdroje z této kolekce a na základě vyhodnocení míry genetické odlišnosti byl navržen postup pro výběr rodičovských komponent pro účely kombinačního a hybridního šlechtění. Klíčová slova: Brassica napus, genetická diverzita, ISSR, šlechtění

Abstract Genetic diversity of 113 representative oil seed rape genotypes was evaluated using ISSR markers. Three selected ISSR primers produced 53 fragments, of which 47 were polymorphic. Average polymorphism 88.7% showed a high level of diversity within the analysed world collection. On the basis of ISSR analysis it was possible to distinguish all analysed genetic resources and after assessment of the degree of genetic diversity new procedure for the selection of parental components for the purpose of combined and hybrid breeding was proposed. Keywords: Brassica napus, genetic diversity, ISSR, plant breeding

Úvod Genetická variabilita řepky olejky (Brassica napus L.) je poměrně úzká a to nejen díky intenzivnímu šlechtění na omezený počet vybraných znaků, ale také vzhledem k velikosti geografické oblasti jejího výskytu, stáří plodiny, intenzitě šlechtění a neexistenci "plané" řepky (Prakash a Hinata 1980; Girke a kol. 2012). Postupy umožňující rozšíření genetické diverzity, detekci genetické struktury jednotlivých odrůd či genetických zdrojů, určení genetické vzdálenosti rodičovských komponent používaných ve šlechtitelských programech jsou pak klíčové z pohledu dosažení pokroku ve šlechtění, zlepšení odrůd, výběru zdrojů nové variability a vnesení nových znaků do moderních odrůd. Jedna z možností je využívání "exotických" geneticky vzdálených donorů znaků a vlastností. Čínské genotypy jsou nositeli významných znaků, o které lze v rámci šlechtitelských programů obohatit současné evropské odrůdy (žlutosemenost, změněné parametry kvality oleje – změna zastoupení mastných kyselin, rezistence apod.) a je předpoklad jejich značné genetické odlišnosti od genetických zdrojů běžně využívaných v evropských podmínkách. Pro studium genetické struktury odrůd/populací a hodnocení diverzity na genotypové úrovni lze využít celou škálu molekulárních markerů. V současné době lze při výběru vhodných rodičovských komponent pro hybridní šlechtění použít informace molekulárních analýz jako je RFLP (Diers a Osborn 1994), RAPD (Shiran a kol. 2006), AFLP (Yu a kol. 2007), SSR (Qu a kol.2 012), cpSSR (Zamani-Nour a kol. 2013), ISSR (Abdelmigid 2012), RAMP (Wei a kol. 2005), SNP (Hayward a kol. 2012). Tyto molekulární techniky lze použít i pro identifikaci odrůd, či pro charakterizaci a hodnocení genetických zdrojů řepky s cílem efektivněji využít genetické zdroje.

18

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody Soubor 113 genotypů byl sestaven za účelem vytvoření reprezentativní kolekce dostupných genetických zdrojů jak z pohledu geografického, tak i historie jejich šlechtění (krajové odrůdy,"0", "00", specifické zaměření atd.) na VÚRV a šlechtitelských pracovištích (viz. Tabulka 1). Izolace DNA byla provedena pomocí metody CTAB-PVP (Doyle a Doyle, 1987) z 36-ti čerstvých děložních lístků tvořících stabilní pool pro danou odrůdu. PCR reakce probíhala v objemu 10µl, v 1x reakčním pufru (75mM Tris–HCl, pH=8,8, 20mM (NH4)2SO4, 0,01% Tween 20, 2,5mM MgCl2, 200µM dNTPs), 12,5pmol primeru (IDT), 0,5U Taq Purple DNA polymerázy (PPP Master Mix, Top-Bio, CZ), 2x BSA a 50ng templátové DNA. Amplifikace proběhla s použitím třech ISSR primerů (viz. Tabulka 2), při následujícím teplotním profilu: 2min při 95°C, 40cyklů: 20s 93°C, 1min 52°C, 20s 72°C a 6min 72°C. Fragmenty byly vizualizovány na 2% agarozovém gelu s ethidium bromidem vždy ve dvou nezávislých opakováních pro každý analyzovaný vzorek. Tabulka 1: Přehled analyzované kolekce genetických zdrojů řepky. Číslo

Název

Typ

Země původu

Rok první registrace

001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 012 013 014 015 016 017 018 019 020 021 022 023 024 025 026 027 028 029 030 031 032 033 034 035 036

Adriana Aglona Aplaus Arot (NPZ 0711) Asgard Atlantic Bellevue Benefit Buzz Cadeli Californium Catana Compakt Contact Cortes Da Vinci Dangal Dar Laniv Digger DK Cabernet DK Casper ES Alegria ES Astrid ES Venus Express Falcon Goya Granat Harry Chagall Idol Iwan King 10 Komando Labrador Ladoga

C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C

FR CZ CZ DE DE FR DE CZ FR USA FR USA DE FR CZ DE UA UA DE USA USA FR FR FR DE DE DE FR AT DE FR DE DE FR FR FR

2006 1993 2007 2010 2006 2005 2007 2009 2011 2007 2002 2006 2008 2000 2011 2007

19

2000 2007 2009 2008 2003 2009 1999 1992 2007 2012 2011 2008 1992 2007 2008 2006 2005 2004

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 037 038 039 040 041 042 043 044 045 046 047 048 049 050 051 052 053 054 055 056 057 058 059 060 061 062 063 064 065 066 067 068 069 070 071 072 073 074 075 076 077 078 079 080 081 082 083 084 085 086 087 088 089 090

Lohana Loreley Manitoba Mickey Mira Mirage Navajo NK Diamond NK Fair NK Morse NK Nemax NK Passion Odila Oksana Omaha Omikron Oponent Opus Remy Rescator Robust Sherlock Silesia Siska Slaki CS Slapská Slapská Stela Solida Sonáta Sveta Totem Třebíčská Vittek Winner Wisent Zhongshuang (Zh) No. 9 IM02 (220) IM03 (Qin7R) IM12 (Zheshuang 72) IM20 (D89) IM21 (Zh. No. 7) IM22 (Zh. No. 6) IM23 (Zh. No. 5) IM24 (Zh. No. 4) IM25 (Zh. No. 2) IM29 (Zh. No. 10) IM46 (638) IM49 (82089) 3196/1n 3258/1n 3338/i 4924/4 C 542 C 547

C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C L C C C C C L C C C C CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH BF BF BF BF B B

20

FR DE FR AT CS DE UK FR FR FR FR FR CZ CZ UK CZ CZ CZ DE CZ DE DE CS DE FR CS CZ CS CS UA FR CS DE DE DE CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CZ CZ CZ CZ CZ CZ

2011 2008 2005 2009 1978 2007 1999 2008 2004 2000 2007 2005 1997 2007 2000 1995 2006 2007 2007 2012 2005 2009 1983 2005 2012 1945 1996 1986 1990 2008 1941 2009 2001 2010

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 091 092 093 094 095 096 097 098 099 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113

C 567 ČŽL 20 ČŽL 24 DH 4729/09 DH 4736/09 OP 4947/07 SG-C 2269 SG-C 768 SL 737 4069/2 4108/3 A115 Rf 3358 Rf 3372 Rf 3388 OP 1 S2 -CMS S3 -CMS Rf S7/1/2S3) 128/1 AIK 20/9 (WRG 15) AIK 21/55 (Liropa) AIK 22/17 (Tandem 1/85)

B BY BY B B B B B B CMSO CMSO CMSO CMSO CMSO CMSO mCMSS CMSS CMSS CMSS CMSS SI SI SI

CZ CN CN CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ CZ

C – odrůda, L – krajová odrůda, B – šlechtitelský materiál, BF – šlechtění na kavalitu oleje, BY – donory žlutosemenosti, CMSO – hybridní šlechtění ogu-INRA, CMSS – hybridní šlechtění Shaan 2A, SI – autoinkompatibilita

Tabulka 2: ISSR primery použité pro analýzy. Primer

Primerová sekvence (5´-3´)

UBC 812 UBC 840 UBC 845

(GA)8A (GA)8YT (CT)8RG

Velikost fragmentů (bp) 180-1000 170-1000 120-1000

Celkový počet fragmentů 19 20 14

Polymorfismus (%) 94,7 85 85,7

Výsledky a diskuze Pomocí 3 ISSR primerů byla detekována mezidruhová variabilita u všech 113 genotypů řepky olejky v podobě stabilního a reprodukovatelného profilu, tvořeného 53 fragmenty s průměrnou frekvencí 17,7 fragmentů pro primer o velikosti 120 – 1000 bp. Z celkového počtu detekovaných fragmentů činila hodnota polymorfismu 90,5% (Tabulka 2). Takto vysoká rozlišovací schopnost ISSR markerů společně s jejich stabilitou exprese umožňuje jejich rutinní použití při identifikaci genetického materiálu na molekulární úrovni, viz. výsledky PCO analýzy na Obr. 1 a UPGMA analýzy na Obr. 2. K vyhodnocení úrovně příbuznosti mezi studovaným materiálem byly vypočteny koeficienty genetické odlišnosti. Hodnoty koeficientu genetické odlišnosti se pohybovaly v rozmezí 0,038-0,585 (tj. 3,8 do 58,5% odlišnosti mezi porovnávanými dvojicemi genotypů), přičemž průměrná hodnota genetické diverzity ve sledovaném souboru vyjádřená váženým průměrem byla 27,61%. Distribuce a rozsah genetické diverzity měřený koeficienty odlišnosti je uveden na Obr. 2. Vysokou míru genetické variability zjištěnou na základě molekulární analýzy uvádí u souborů odrůd a šlechtitelských materiálů např. Cowling (2007). Ve srovnání s AFLP nebo SSR je provedení ISSR analýzy méně náročné finančně i technicky a tato technika přitom kombinuje výhody obou zmíněných technik (Reddy a kol. 2002), je vhodná analýzu blízce příbuzných genotypů (Sarwat a kol. 2008) a poskytuje nejlepší informace o rozsahu variability a míry genetické vzdálenosti. 21

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 1: Výsledky PCO analýzy 3 ISSR markerů. PCO case scores (Gower General Similarity Coefficient) 0.6

C

0.5 80 75

9

79

46

L

0.3 74

35

38

81

45 25

43

Axis 2

44

55 41

100

108 39 59 32

84

49

-0.3

96

12 101 109

18 -0.1

-0.2

93

52

57

50 54 67 85

5

87 91

86

76

58

68

31 20 36 110

51 98

4

53

3 27

26 66 97

92 88 8 64 11 94 2395 33 48

60 10 -0.1 61

69 99

72

70 24 107 1 90

13

34 16

83 56

62

0.2

73

28 0.3

77

8921 112 17

B

37

29

2

0.1

14 40

47

BF

113 0.1 22

6 71

103

-0.5

CN

0.282

42

30

105

63

104 19

7 102

78 0.5

65

0.6 BY

15

111 106

CMSO

-0.2 CMSS

-0.3 SI

-0.5 Axis 1

Obr. 2: Distribuce koeficientu genetické odlišnosti a dendrogram jako výstup shlukové analýzy 3 ISSR markerů. Ve žlutém rámečku je zvýrazněna pozice čínských genetických UPGMA zdrojů. 106 (CMSS) 111 (SI) 84 (CN) 78 (CN) 73 (CN) 56 (C) 37 (C) 29 (C) 28 (C) 15 (C) 113 (SI) 79 (CN) 81 (CN) 80 (CN) 75 (CN) 74 (CN) 101 (CMSO) 105 (CMSO) 103 (CMSO) 102 (CMSO) 100 (CMSO) 18 (C) 45 (C) 38 (C) 25 (C) 22 (C) 9 (C) 63 (C) 59 (C) 41 (C) 110 (CMSS) 35 (C) 46 (C) 30 (C) 7 (C) 43 (C) 55 (C) 42 (C) 19 (C) 44 (C) 32 (C) 104 (CMSO) 39 (C) 6 (C) 99 (B) 90 (B) 89 (B) 17 (C) 109 (CMSS) 93 (BY) 83 (CN) 58 (C) 76 (CN) 98 (B) 4 (C) 65 (C) 16 (C) 2 (C) 82 (CN) 107 (CMSS) 77 (CN) 72 (C) 112 (SI) 34 (C) 21 (C) 70 (C) 97 (B) 20 (C) 12 (C) 67 (C) 64 (C) 50 (C) 96 (B) 47 (C) 91 (B) 85 (BF) 86 (BF) 54 (C) 69 (C) 61 (C) 33 (C) 87 (BF) 88 (BF) 23 (C) 95 (B) 94 (B) 27 (C) 48 (C) 11 (C) 10 (C) 60 (C) 24 (C) 8 (C) 40 (C) 5 (C) 57 (C) 53 (C) 3 (C) 92 (BY) 108 (CMSS) 66 (C) 49 (C) 71 (C) 68 (L) 26 (C) 62 (L) 51 (C) 31 (C) 14 (C) 13 (C) 36 (C) 52 (C) 1 (C)

0.6

0.68

0.76

0.84

Gower General Similarity Coefficient

0.92

1

Závěr Pro hodnocení genetické diverzity kolekce genetických zdrojů byla použita metoda ISSR markerů. Použitý metodický postup prokázal stabilitu, vysokou citlivost a vypovídací schopnost ISSR markerů. Rozsah genetické diverzity byl poměrně vysoký a došlo nejen k výraznějšímu odlišení materiálů čínského původu, ale i nových šlechtitelských materiálů se specifickými vlastnostmi. Hodnocení genetické odlišnosti je i vhodným nástrojem pro výběr rodičovských komponent do křížení. 22

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Dedikace: Tato studie byla vytvořena díky finanční podpoře grantu MŠMT LH12158, NAZV QI111A075, FRVŠ 0466/2013 a grantu GAJU 063/2013/Z. Použitá literatura Abdelmigid H.M. (2012): Efficiency of random amplified polymorphic DNA (RAPD) and inter-simple sequence repeats (ISSR) markers for genotype fingerprinting and genetic diversity studies in canola (Brassica napus). African Journal of Biotechnology, 11: 64096419. Cowling W.A. (2007): Genetic diversity in Australian canola andimplications for crop breeding for changing future environments.Field Crops Research, 104: 103–111. Diers B.W., Osborn T.C. (1994): Genetic diversity of oilseed Brassica napus germ plasmbased on restriction fragment length polymorphisms. Theoretical and Applied Genetics, 88: 662-668. Doyle, J.J., Doyle J.L. (1987): A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin 19: 11-15. Girke A., Schierholt A., Becker H.C. (2012): Extending the rapeseed gene pool with resynthesized Brassica napus L. I: Genetic diversity. Genetic Resources and Crop Evolution, 59: 1441-1447. Hayward A, Mason A., Dalton-Morgan J., Zander M., Edwards D., Batley J. (2012): SNP discovery and applications in Brassica napus. Journal of Plant Biotechnology, 39: 1-12. Prakash S., Hinata K. (1980): Taxonomy, cytogenetics and origin of crop Brassicas, a review. Opera Botanica, 55: 1-57. Qu C., Hasan M., Lu K., Liu L., Liu X., Xie J., Wang M., Lu J., Odat N., Wang R., Chen L., Tang Z., Li J. (2012): Genetic diversity and relationship analysis of the Brassica napus germplasm using simple sequence repeat (SSR) markers. African Journal of Biotechnology, 11: 6923-6933. Reddy M.P., Sarla N., Siddiq E.A. (2002): Inter simple sequence repeat (ISSR) polymorphism and its application in plant breeding. Euphytica, 128: 9-17. Sarwat M., Das S., Srivastava P.S. (2008): Analysis of genetic diversity through AFLP, SAMPL, ISSR and RAPD markers in Tribulus terrestris, a medical herb. Genetics and Genomics, 27: 519-528. Shiran B., Azimkhani R., Mohammadi S., Ahmadi M.R. (2006): Potential use of random amplified polymorphic DNA marker in assessment of genetic diversity and identification of rapeseed (Brassica napus L.) cultivars. Biotechnology, 5: 153-159. Wei W., Youliang Z., Li C., Yuming W., Zehong Y. (2005): Genetic diversity among the germplasm resources of the genus Houttuynia Thunb. in China based on RAMP markers. Genetic Resources and Crop Evolution, 52: 473–482. Yu C., Leišová L., Kučera V., Vyvadilová M., Ovesná J., Dotlačil J., Hu S. (2007): Assessment of genetic diversity of yellow-seeded rapeseed (Brassica napus L.) accessions by AFLP markers. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 43: 105–112. Zamani-Nour S., Clemens R., Möllers C. (2013): Cytoplasmic diversity of Brassica napus L., Brassica oleracea L. and Brassica rapa L. as determined by chloroplast microsatellite markers. Genetic Resources and Crop Evolution, 60: 953-965. Kontaktní adresa: Prof. Ing. Vladislav Čurn, Ph.D. Biotechnologické centrum, Zemědělská fakulta JČU v ČB, Studentská 13 370 05 České Budějovice, [email protected]

23


VÝVOJ RESISTENTNÍCH LINIÍ HRACHU S VYUŽITÍM KONVENČNÍCH A MOLEKULÁRNÍCH METOD Application of conventional and molecular genetic methods for development of resistant lines of pea Dostálová R.1, Ondřej M. 1, Ondráčková E. 1, Pavelková M. 1 Huňady I. 1, Hasalová I. 2 Trojan R. 2 1

Agritec Plant Research s.r.o., Šumperk 2 Semo a.s.

Abstrakt Pro tvorbu nových linií hrachu byly využity unikátní zdroje s kumulovanými geny rezistence, které jsou uloženy v genové bance AGRITEC, s.r.o. Cílem bylo zvýšit a stabilizovat odolnost proti širokému spektru patogenů u afila typů polního hrachu a u hrachu dřeňového. Deklarované zdroje rezistence byly ověřeny v inokulačních testech. K urychlení šlechtitelského postupu byly identifikovány geny eIF4E, resp. eIF4E (iso), odpovídající lokusům sbm-1 (LG VI) a sbm-2 (LG II), zprostředkující recesivně založenou rezistenci k několika virovým patogenům rodu Potyvirus, včetně PSbMV. U vybraných genotypů hrachu byly určeny alely eIF4E genu, zahrnujících všechny dostupné a v praxi používané donory rezistence k PSbMV. Na základě sekvenční analýzy byly navrženy, testovány a vybrány PCR molekulární markery, umožňující identifikaci jak homozygotních, tak heterozygotních rostlin se 100% spolehlivostí. Vhodné genotypy s lepší úrovní biologických vlastností byly použity v hybridizačním procesu. Výsledkem jsou linie, které budou dále využívány ve šlechtění, ale i nové registrované odrůdy rezistentní ke komplexu patogenů. Klíčová slova: Hrách, komplex virových a houbových chorob, selekční metody Abstract Unique resources with accumulated resistance genes stored in the AGRITEC Ltd. gene bank were used for the creation of new pea lines. The aim was to increase and stabilize the resistance against a broad spectrum of pathogens in afila types of field peas and garden pea. Declared sources of resistance were tested in inoculation tests. To speed-up the breeding process eIF4E genes were identified, more accurately eIF4E (iso) corresponding with loci SBM-1 (LG VI) and SBM-2 (LG II), mediating recessive resistance to several viral pathogens of the potyvirus genus, including PSbMV. Alleles of eIF4E gene were identified in selected genotypes of pea, involving all donors of PSbMV resistance used in practice. PCR molecular markers allowing the identification of both the homozygous and heterozygous plants in with 100% reliability were designed based on sequence analysis, tested and selected. Suitable genotypes with high levels of biological properties were used in the hybridization process. The result of the work are lines, which will be used for breeding, but also new registered varieties resistant to complex of pathogens. Keywords: Pea, viral and fungal diseases complex, selection methods

Úvod Hrách je dominantní luskovinou pěstovanou v České republice. navzdory tomu, že se plochy hrachu v posledních letech neustále snižují. Od komerčních odrůd hrachu (Pisum sativum L.) očekávají pěstitelé vysoký výnosový potenciál a dobrý zdravotní stav podmíněný pokud možno co největším počtem inkorporovaných genů rezistence proti více chorobám současně (Kelly et al. 1995, Weeden, Provvidenti 1998). Šlechtitelský program se proto v posledních letech soustředil na zvýšení odolnosti při tvorbě nových materiálů. Problematika rezistentního šlechtění, která byla zaměřena na rezistenci k padlí (Erysiphe pisi) a fusariovému vadnutí hrachu (Fusarium oxysporum rasa 1 a 2), byla rozšířena o zvýšení tolerance ke kořenové spále (Fusarium solani). Významnou částí šlechtění polního a dřeňového hrachu bylo zmapování 24

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ spektra viróz, ověření a využití genetických zdrojů proti závažným virovým patogenům PEMV a PSbMV. Cílem práce bylo využití zdrojů vysoké a kumulované odolnosti proti virózám ( PSbMV a PEMV) a houbovým chorobám pro vývoj nových genotypů hrachu s komplexní odolností k významným patogenům. Dále pak zhodnocení přínosu zjištěné odolnosti na výnosové parametry v polních podmínkách. Materiál a metody Z genobanky firem Agritec, s.r.o. Šumperk a Semo a.s. Smržice byly využity odrůdy polního a dřeňového hrachu. Byly získány a ověřeny unikátní linie a odrůdy s kumulovanými geny proti více chorobám současně. Jednalo se především o linie hrachu označené B 99-/98 – 118/ (Weeden N.F., Providenti R., 1999), které mají deklarovanou odolnost proti padlí (gen er-1 ), Fusarium oxysporum rase 1 (gen Fw), a rase 2 (gen Fnw) a několika virózám (gen En, mo, sbm-1). Byly využity zdroje odolnosti proti patogenní houbě Fusarium solani f. sp. pisi – registrované linie 96-2068, 96-2198, 96-2154, 97-2162 (Kraft J.M., Coffman M.Z., 2000) a odrůdy Lifter, Franklin, Fallon, Novella II a Stirling. V roce 2012 bylo z genové banky VIR Petrohrad (RUS) na základě společného výzkumného projektu získáno 68 genových zdrojů (GZ) hrachu setého (Pisum sativum L. ssp.). Pro tvorbu nových linií byla použita rodokmenová metoda. Křížení se provádělo mezi komerčními odrůdami a genetickými zdroji rezistence. Individuální výběry rostlin byly opakovány každoročně od generace F2. Potomstva vybraných rostlin (kmeny) byla vysévána na plochu přibližně 5 m2. Od generace F4 byly zakládány výnosové zkoušky 3 × 10 m 2. Při homogenizaci materiálu, který trvá většinou 3–4 roky, byly vyřazovány odlišné a méně výkonné linie. Napadení rostlin virózami a komplexem kořenových chorob bylo v polních podmínkách hodnoceno bonitační stupnicí 1–9 (náchylné–odolné). K ověření deklarovaných vlastností byly využity rutinní selekční testy na odolnost k Erysiphe pisi a Fusarium oxysporum rasa 1 a 2. Problematika rezistentního šlechtění hrachu byla rozšířena o zvýšení odolnosti k Fusarium solani a nejzávažnějším virózám. Selekce na rezistenci k padlí hrachovému Erysiphe pisi proběhla ve štěpící generaci F2, selekce na komplex kořenových a krčkových chorob v polních podmínkách, probíhala od generace F3. V generaci F4–F6 byly opakovaně provedeny metodou rezerv testy na rasy 1 a 2 Fusarium oxysporum f. sp. pisi. Izoláty hub: soubor ras F. oxysporum rasy 1,2 – standardy (USA, NL), vlastní izoláty F. oxysporum rasy 1, 2 oxysporum rasy 1, 2 , F. solani f. sp. pisi VG. Inokulační test na odolnost k F. oxysporum rasa 1, 2 (Haglund, 1989) Sterilovaná semena hrachu byla vyseta v agroperlitu do sadbovačů. Semenáčky byly po předpěstování vyjmuty a kořeny byly zkráceny o 30 % a následně máčeny v suspenzi propagul (F. oxysporum rasa 1, 2), poté byly zpět vysazeny do agroperlitu. V každém testovaném vzorku bylo hodnoceno celkem 20 rostlin. Kontrolním vzorkem byly rostlinky hrachu se zkrácenými kořeny, které byly máčený ve vodě. Inokulační test na odolnost F. oxysporum rasa 2 a F. solani (Dostálová, 2008) Semena hrachu byla 24 hod., máčena ve vodě, poté v suspenzi propagul houby R. solani nebo F. solani. Inokulovaná semena byla vyseta na povrch agroperlitu v truhlících (á 40 semen na truhlík) a převrstvena agroperlitem. Hodnocení inokulačních testů Po 20–30 dnech byly rostliny vyjmuty a rozděleny do skupin podle stupně nekrotizace kořenů (stonkových bází, nadzemních částí – žloutnutí a odumření spodních listů, vadnutí). Bonitační stupnice 0–4 (0 – bez symptomů, 4 – 100% napadení). Výpočet DI (disease index) DI =(0 . a + 1 . b + 2 . c + 3 . d + 4 . e) / n 25

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Inokulační test rostlin na odolnost k padlí (Erysiphe pisi) Ve skleníku nebo ve fóliovníku byla provedena umělá inokulace padlím rozptýlením konidií (z napadených rostlin) nad rostlinami určenými k testu. Optimální termín inokulace byl na počátku květu. Izoláty virů: PEMV UP 58, UP 69; PSbMV izolát č. 204 Laboratorní a skleníkové pokusy – hybridní populace, odvozené od zdrojů rezistence k PEMV (gen En) a PSbMV (gen sbm-1), byly selektovány v laboratorních a skleníkových podmínkách. Selekce bezpříznakových rostlin byla provedena pomocí umělé mechanické inokulace s virulentními izoláty k PEMV a PSbMV. Jako kontroly byly využity zdroje rezistence a diferenciační linie z genové banky. K inokulačním screeningovým testům byl použit izolát 58 UP a nové izoláty získané v přirozených polních podmínkách. Molekulární analýzy Z lístků odebraných ve fázi kvetení byla izolována DNA, která byla následně analyzována metodou polymerázové řetězové reakce (PCR). Genomová DNA byla izolována pomocí komerčního kitu Invisorb® Spin Plant Kit (Invitek, Německo), dle protokolu výrobce. Takto izolované vzorky byly dlouhodobě uchovávány při –20 °C. Perspektivní šlechtitelské genotypy hrachu a výchozí rodičovské položky byly otestovány pomocí certifikované metodiky: Molekulární detekce genu rezistence hrachu k viru mozaiky přenosné semenem – PSbMV (Smýkal, 2011). Tato metoda přímé detekce genu rezistence hrachu k nejrozšířenějšímu patotypu P1 PSbMV viru (sbm-1 lokusu, eIF4E genu), plně nahradila časově náročné a ne zcela spolehlivé symptomatické a biochemické ELISA testování. Postup je návodem přesné, alelicky specifické detekce eIF4E genu pomocí polymerázové řetězcové reakce (PCR) s aplikací pro šlechtění hrachu a hodnocení genových zdrojů. Výsledky a diskuse Na základě klasifikátoru rodu Pisum L. (Pavelková a kol., 1986) byla provedena morfologická hodnocení výchozích genetických zdrojů. Hodnocené charakteristiky byly využívány pro výběr rodičovských komponent. Získané unikátní zdroje rezistence (Weedenovy a Kraftovy linie, odůdy z WSU, odrůdy z VIR) byly otestovány v polních provokačních, skleníkových a laboratorních podmínkách k ověření uváděných rezistencí. Z rozsáhlých provedených testů byly vybrány zdroje rezistence, které byly využity v hybridizaci polního i dřeňového hrachu. Šlechtitelský postup je pro polní i dřeňový hrách obdobný. Hrách je kleistogamicky samosprašný, pro tvorbu odrůd se využívá rodokmenová metoda. V Agritecu i Semo bylo v průběhu společně řešených projektů vytvořeno několik set kombinací, které byly selektovány od generace F2 na požadované znaky. Při homogenizaci materiálu, který trvá většinou 3–4 roky, byly vyřazovány odlišné a méně výkonné linie. Zpočátku šlechtění byla podle potřeby prováděna reselekce rostlin ze zkoušek výkonu. Přestože konvenční šlechtitelský postup je dlouhodobý proces (10–12let), podařilo se vytvořit nové šlechtitelské materiály s unikátními vlastnostmi (rezistence ke komplexu patogenů). Přínosem pro tvorbu nových linií bylo přímé testování eIF4E genu, které je 100% spolehlivé, nezávislé na stavu materiálu, ale také velmi rychlé, kdy PCR analýza od vzorku k výsledku je proveditelná během 3–5 hodin. Do genové banky byly zařazeny materiály polního hrachu, které byly ověřeny pomocí výše uvedených selekčních metod. Novošlechtění bylo zkoušeno v několika letech i na jiných lokalitách. Linie AGT 209.1 a AGT 209.27 vynikají vysokým výnosem, vyšší HTS (220 g) a dobrou odolností ke komplexu kořenových chorob a k virózám.

26

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ V letošním roce byla do kolekce zařazena linie AGT 212.11, která je rezistentní k padlí a má rovněž dobrou odolnost ke komplexu kořenových chorob, ověřenou v polních podmínkách. Inokulační test potvrdil i rezistenci k PEMV a pomocí metody PCR-eIF4E byla potvrzena rezistence k P1 PSbMV. Jedná se o linii polního hrachu semileaf-less typu, která má žluté semeno, vyšší HTS (256 g) a vysoký výnos. Na obr. č. 1 jsou graficky znázorněny výsledky výnosových zkoušek linií AGT a srovnávacích komerčních odrůd. Další linií zahradního hrachu vhodnou pro zařazení do genových zdrojů je SM 470/02 (Moravan x B99/108). Byla použita v SEMO a.s. v testech na rezistenci k PEMV jako linie vhodná pro izolaci a udržování izolátů PEMV. Tato linie je citlivá k PEMV, ale rezistentní k PSbMV P1 a k padlí hrachu (Erysiphe pisi). Ve spolupráci na společně řešených projektech byla v roce 2011 registrována odrůda dřeňového hrachu Twinset (SM 441/02), která je rezistentní k padlí, fusariovému vadnutí, a pomocí metody PCR-eIF4E byla potvrzena rezistence k P1 PSbMV. V roce 2013 byly přihlášeny 2 perspektivní linie do registračních pokusů (ÚKZÚZ) a bylo současně zahájeno udržovací šlechtění. SM 462/ 02 (Radovan × Somerwood) prošla v průběhu šlechtitelského cyklu testy na rezistenci k F. oxysporum a je rezistentní k rase 1 (F. oxysporum rasa 1), k padlí hrachu (Erysiphe pisi) a v testech PCR v r. 2012 byla potvrzena její rezistence k P1 PSbMV. Má normální olistění, dlouhý ostře ukončený lusk (spolehlivě nasazuje dvojlusky) a velké semeno. V sortimentu SEMO a.s. může nahradit odrůdu Radovan, která je náchylná k padlí hrachu i k virové mozaice přenosné semenem. Druhou linií je SM 457/ 02 (Radim × B 99/108). Tato linie patří do skupiny pozdních hrachů s normálním olistěním, velkým semenem a dlouhým tupě ukončeným luskem (spolehlivě nasazuje dvojlusky). Raností, habitem i kvalitou sklízené suroviny (nezralá semena) připomíná výchozí odrůdu Radim, je však rezistentní k padlí hrachu (Erysiphe pisi) a k oběma sledovaným virózám (PEMV a PSbMV). Prošla testy na rezistenci k F. oxysporum a je rezistentní k rase 1, (F. oxysporum rasa 1). V sortimentu SEMO a.s. může nahradit pozdní odrůdu Radim, kterou předčí zejména svým dobrým zdravotním stavem. Obr. č. 1 Hodnocení linií AGT ze šlechtitelské školky Agritec 5

350

4,5 300 4

250

3,5

3

200 2,5 výnos

150 2

1,5

100

1 50 0,5

0

0

27

HTS

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. č. 2: Příklad testování rezistence/ senzitivity k PSbMV pomocí metody PCR Jamka č. 1: 100 bp Plus DNA Ladder (Fermentas, Litva); jamky č. 2,3,5 -15: homozygotní rezistentní rostliny; jamka č. 4: heterozygotní senzitivní rostlina; jamka č. 16: homozygotní senzitivní rostlina – kontrola; jamka č. 17 homozygotní rezistentní rostlina – kontrola

Závěr Získané praktické výsledky-odrůdy jsou přímo využívány v pěstitelské praxi. Registrace rezistentních odrůd obohatila současný sortiment českého novošlechtění. Linie, které byly uloženy v genové bance, byly popsány dle deskriptoru morfologicky, byly ověřeny agronomické vlastnosti. Byla provedena molekulární analýza vybraných genetických zdrojů, které budou využity v dalším šlechtitelském postupu. Získané poznatky ale i rezistentní linie a odrůdy jsou využívány v mezinárodních projektech 7. RP ABSTRESS, který se zabývá kombinací biotických a abiotických stresů, a od příštího roku v projektu LEGATO, který se zabývá podporou pěstování luskovin v EU, dalším zlepšováním a rozvojem šlechtitelských postupů zaměřených na odolnost proti chorobám a škůdcům, zlepšením nutričních a organoleptických vlastností luskovin a výzkumem trvale udržitelných osevních postupů s vyšším zastoupením luskovin.

Dedikace Tato práce byla finančně podpořena projektem č. RO 0111, projektem NAZV QI91A229 a LH12227. Použitá literatura Dostálová, R., Ondřej, M., (2008): Testování hrachu proti Fusarium solani f. sp. pisi. Agritec Plant Research, s.r.o. v Nakladatelství AGRITEC, výzkum, šlechtěni a služby, s.r. o. Šumperk, ISBN: 978 – 80 -903868: 1 - 5 Haglund W. A., (1989): A rapid method for inoculating pea seedlings with Fusarium oxysporum f. sp. pisi. Plant Dis. 73: 457–458 Kraft J.M., Coffman M.Z. (2000): Registration of pea germplasm. Crop science, 40: 301– 303. Pavelková, A. et al., (1986): Klasifikátor/Descriptor list – genus PisumL.VŠÚPL ŠumperkTemenice, VŠÚZ Olomouc, “Genetické zdroje č. 33”,VÚRV-Praha-Ruzyně, 46 s Smýkal P. (2011): Molekulární detekce genu rezistence hrachu k viru mozaiky přenosné semenem (PSbMV). ISBN: 978-80-87360-08-8 28

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Weeden N.F., Provvidenti R. (1999): Availability of seed from breeding lines containing genes for resistance to powdery mildew, Fusarium wilt races 1 and 2 and least nine virus disease. Pisum genetics 30: 33.

Kontaktní adresa: Ing. Radmila Dostálová Agritec Plant Research, s.r.o., Zemědělská 16, 787 01 Šumperk [email protected]

29


AKUMULACE CYSTEINSULFOXIDU A SELENU V ČESNEKU (Allium sativum L.) Cysteinsulphoxide and selenium accumulation by garlic (Allium sativum L.) Ovesná J.1, Stavělíková H.1, Svobodová L.1, Horníčková J.2, Velíšek J.2 1

Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha-Ruzyně 2 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Abstrakt Selen je významný stopový prvek, jehož hladina v organizmu ovlivňuje řadu fyziologických pochodů. Zdrojem selenu pro živočichy a následně člověka jsou rostliny, které selen akumulují z půdy. Rostliny bohaté na sirné sloučeniny často akumulují selen ve zvýšené míře. Takovým příkladem je česnek (Allium sativum L.). Sirné aminokyseliny česneku mohou inkorporovat selen místo atomu síry. Studovali jsme zastoupení sirných aminokyselin (cysteinsulfoxidů) v širokém souboru genetických zdrojů česneku a identifikovali jsme skupiny s vyšším obsahem. Jednalo se o skupiny nepaličáků identifikovaných pomocí AFLP. Hodnotili jsme schopnost 5 genotypů česneku akumulovat selen a zjistili jsme genotypové rozdíly. Česnek tak může být zdrojem aktivních látek obsahujících síru i selen. Klíčováslova: česnek, cysteinsulfoxidy, selen Abstract Selenium is an important trace element whose level in the body affects many physiological processes. Plants that accumulate selenium from the soil represent the main source of selenium for animals and then humans. Plant species rich in sulphur compounds often accumulate selenium increasingly. Garlic (Allium sativum L.) is one of such example. Sulphur containing aminoacids may incorporate selenium instead of sulphur ion. We studied the representation of sulphur-containing aminoacids (cysteinsulfoxides) in a broad set of genetic resources garlic and we have identified genetically related groups as identified by AFLP with a higher cysteinsulphoxides content. We evaluated the capability of five genotypes of garlic to accumulate selenium and found genotypic differences. Garlic may be a source of active substances containing both sulphur and selenium. Keywords: garlic, cysteinsulfoxides, selenium

Úvod Selen je pro lidský organismus jedním z velmi potřebných stopových prvků, protože hraje v živých organismech roli v řadě fyziologických i biochemických pochodů. V posledních dvou desetiletích naše znalosti o tomto prvku značně vzrostly a zvýšil se zájem o jeho využívání v potravních doplňcích. Tento stopový prvek, zejména ve formě selenoproteinů, má řadu enzymatických funkcí. Je součástí enzymových komplexů, které se účastní redukčně oxidačních (redox) reakcí. Nejznámějším příkladem redox reakce je redukce peroxidu vodíku a škodlivých lipidů a fosfolipidů a hydroperoxidů na neškodné produkty (voda a alkoholy), glutathion peroxidasou dependentní na selenu. Zatím bylo popsáno na 40 typů selenoproteinů, které souvisejí s vyšší efektivitou imunitního systému, ale jejichž mechanismus účinku není plně popsán (Rayman, 2009, Rayman, 2012). Četné studie naznačují, že nedostatek selenu je doprovázen ztrátou imunokompetence, což souvisí s tím, že se selen normálně vyskytuje ve významných množstvích v lidských imunitních tkáních, jako jsou játra, slezina a lymfatické uzliny. Při jeho nedostatku může být narušena jak buněčná imunita, tak funkce B-buněk (Puretollano et al. 2011, Sanmartin et al., 2011). Nedostatek selenu je spojen s incidencí, virulencí nebo progresí řady onemocnění způsobených viry.Předpokládá se, že zásobení selenem je klíčové pro pacienty nakažené virem HIV. Jedná se totiž o silný inhibitor HIV replikace in vitro 30

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ (Kamwesiga et al., 2011). Další studie prokazují jeho vliv na činnost mozku, kardiovaskulární systém nebo význam pro prevenci nádorových onemocnění (Steinbrenner et al. 2013.). O selenu je již dlouhou dobu známo, že je nezbytný v chovu zvířat svým vlivem na jejich úspěšnou reprodukci (Hostetlker et al., 2003.). Je vidět, že zasahuje do řady procesů, které se odehrávají v organismu. Selen ve vyšších dávkách (nad 800 mg/den) však může být toxický. K příznakům předávkování selenem patří česnekový zápach dechu, gastrointestinální poruchy, vypadávání vlasů, odlupování nehtů, únava a podrážděnost vedoucí až k neurologickému poškození. V extrémních případech může vést k cirhóze jater, plicnímu edému a smrti(Noguiera a Rocha, 2011).. Nativní (tj. elementární) selen je vzácný prvek. Existuje v několika allotropních formách, které při různých teplotách navzájem přecházejí jedna v druhou. Přirozeně se vyskytuje v několika anorganických formách v minerálech, které obsahují selenidy, selenany a seleničitany. Většinou se vyskytuje v rudách obsahujících síru, kterou nahrazuje. V půdě se, selen nejčastěji vyskytuje v rozpustné formě, jako selenan (podobně jako sulfát), který se vyplavuje snadno do řek a moří. Pro živé organismy je zdrojem selenu půda, odkud jej čerpají rostliny a inkorporují do organicky vázaných forem. Stává se pak součástí potravního řetězce. Selen z rostlin pak využívají nižší i vyšší živočichové a člověk. V živých systémech se selen nachází v aminokyselinách jako selenomethionin, selenocystein a methylselenocystein. V těchto sloučeninách selen nahrazuje atom síry. Další přirozeně se vyskytující organická sloučenina selenu je dimethyl selenid (Padmavathiamma a Li, 2007, Zhu et al., 2009). V USA je hlášen v půdě dostatek selenu, proto konzumace obilovin dostačuje k pokrytí jeho denní potřeby. V EU se udává nižší zásobení půdy selenem. V ČR prováděl průzkum ÚKZÚZ (Poláková, 2010), který ukázal rozdíly mezi půdními typy. Intoxikace vysokými dávkami selenu byla hlášena z určitých oblastí Číny, kde probíhá těžba kamenného uhlí a konzumenti se stravovali kukuřicí pěstovanou na půdách s vysokým obsahem uhlíkové břidlice (Li et al., 2012). Je zřejmé, že v tomto směru se konzumenti musí zajímat o potřebné dávky selenu. Pro živé organismy je významný organicky vázaný selen, anorganický selen není pro buňky příliš využitelný. Rostliny, které jsou zdrojem organického selenu, mají různou schopnost ho akumulovat a převádět do organických forem. Předpokládá se, že druhy bohaté na síru (např. r. Allium) mají schopnost akumulovat selen ve zvýšené míře. Vzhledem k tomu, že česnek je v ČR populární zelenina, zaměřili jsme se na studium jeho schopnosti akumulovat selen ve vztahu k obsahu jeho sekundárních metabolitů – zejm. cysteinsulfoxidů, které souvisí se zdravotní prospěšností česneku. Materiál a metody Rostlinný materiál: Byla analyzována kolekce 72 odrůd česneků ze sbírky genetických zdrojů uchovávané v genové bance VÚRV, v.v.i. pracoviště Olomouc (přehled používaných odrůd, viz Ovesná et al. 2011). Pět genotypů (klonů) reprezentujících odlišné růstové typy (paličák, nepaličák, přechodný typ) a oblasti původu bylo vybráno pro obohacování selenem (tab. 1).

31

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab.1: Seznam genotypů (klonů) použitých pro sledování obohacování selenem a jejich základní charakteristiky Růstový typ

Označení ve sbírce

Jméno genotypu

Země původu

Nepaličák

1066

Japo (odrůda)

Česká republika

S přechodný typ 1117

Marhfeld (landrace)

Rakousko

Paličák

1356

Djambul 1 (landrace)

Rusko (Sovětský svaz)

Paličák

2805

Jovan (odrůda)

Česká republika

Paličák

2848

XinjiangQiemo (landrace)

Čínská republika

Analýza DNA: DNA byly izolovány z listů česneku metodou založenou na selektivní precipitaci v CTAB. Kvalita DNA byla ověřena elektroforeticky a spektrofotometricky.Pak bylo 500 ng DNA každého vzorku analyzováno pomocí AFLP (Amplifikovaný polymorfismus restrikčních fragmentů, Vos et al. 1995). AFLP byla provedena podle návodu výrobce (AFLP® Ligation and Preselective Amplification Kit for Regular Plant (Life Technlogies, USA, 402004) s využitím kombinací 15 selektivních fluorescenčně značených primerů. Produkty byly separovány pomocí kapilární elektroforézy s využitím přístroje ABI PRISM ® 3100 (Applied Biosystems). Byly zaznamenány signály, které byly zpracovány do binární matice, označující přítomnost/nepřítomnost signálu určité délky v analyzovaném genotypu. Data byla zpracována do dendrogramu, který znázornil vztahy mezi jednotlivými genotypy. Analýza obsahu cystein sulfoxidů: V jednotlivých klonech byl stanoven obsah cystein sulfoxidů. Koncentrace aliinu, isoalliinu a methiinu byly stanoveny pomocí HPLC-UV po methanolové extrakci rostlinného materiálu a jeho derivatizaci pomocí o-ftalaldehyd/2methylpropan-2-thiolem (Horníčková et al., 2009). Obohacování selenem: Pro obohacování selenem byl využit roztok selenanu sodného (Na2SeO4) o výsledné koncentraci 100 mg Se/l. Zalévání roztokem probíhalo s četností: každý druhý den po dobu 2 týdnů - tj. celkem 6x. Objem zálivky na jedno zalití: 200 ml, tj. 2 mg Se na jednu zálivku na rostlinu, celková dávka selenu během vegetačního období pak byla 12 mg na 1 rostlinu. Pokus byl prováděn během tří následujících let na jednom stanovišti. Byla využita podzimní i jarní výsadba a běžná agrotechnika. Analýza obsahu selenu: Po sklizni a usušení byly palice česneku předány k analýzám na stanovení koncentrace Se a dalších prvků (Fe, Zn, Mg a S) v sušině pomocí atomové absorpční spektrometrie. Výsledky a diskuze AFLP provedená pomocí 15 kombinací primerových párů generovala 243 polymorfních signálů a jednoznačně rozlišila všechny analyzované genotypy česneku. Je zřejmé, že AFLP, jak prokázaly i studie dalších autorů (Moraleset al., 2012, Garcia-Lampasona et al. 2012, Portis et al. 2012), je vhodnou metodou pro rozlišení klonů česneku. Analýza založená na AFLP rozdělila studované genotypy do dvou základních skupin. První zahrnovala paličáky A.sativums sp. ophioscorodon) a nepaličáky spolu s česneky přechodného typu (A. sativum sp. sativum). Nepaličáky a česneky přechodného typu nebylo možné jednoznačně odlišit. 32

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Přestože Ipek et al. 2007 popsali markér rozlišující paličáky a nepaličáky (Boltmarker) na úrovni mitochondriálního genomu, 12% polymorfních signálů bylo specifických pouze pro paličáky. Nemohly tedy reprezentovat pouze variabilitu genomu těchto organel. Celkem bylo identifikováno 8 klastrů – 2 zahrnující paličáky. Tyto klastry se vyznačovaly větší heterogenitou. Dále byly nalezeny 3 klastry nepaličáků a 3 klastry nepaličáků ve směsi s přechodnými typy. Posledně jmenované směsné klastry shlukovaly genotypy převážně z jihoevropských oblastí, v ČR méně adaptované. Analýza obsahu cystein sulfoxidů ukázala, že genotypy se ve schopnosti jejich produkce za stejných podmínek liší. Víceletá opakování ukázala shodný trend pro jednotlivé genotypy. Celkový obsah cysteinsulfoxidů dosahoval 3,35 – 12,8 mg/g sušiny, což odpovídá analýzám provedeným dalšími autory. Kamenetsky et al. 2005 však mezi genetickými zdroji z centrální Asie našla i klon s obsahem 17,5 mg/g sušiny. Odrůdy registrované v ČR dosahovaly maximálně 11 mg/g sušiny těchto sloučenin, takže je možné se zaměřit na další výběr produktivních klonů. Stabilní a vysoký obsah byl zjištěn u 3 shluků zahrnujících pouze nepaličáky, shluky paličáků nebyly v tomto směru homogenní a 3 shluky neadaptovaných genotypů obsahovaly v průměru nejméně cystein sulfoxidů. Pro sledování příjmu selenu a jeho akumulace byly vybrány odrůdy nepaličáku Japo (celkový obsah cystein sulfoxidů 10,72 mg/g sušiny), Mahrfeld (celkový obsah cystein sulfoxidů 4,24 mg/g), Djambul 1 (celkový obsah cystein sulfoxidů 7,82 mg/g sušiny), Jovan (celkový obsah cystein sulfoxidů 10,17 mg/g sušiny a s vysokým obsahem methiinu v poměru k ostatním cysteinsulfoxidům), Xinjiang Qiemo celkový obsah cystein sulfoxidů 5,2 mg/g sušiny). Obsah minerálních látek (Mg, Zn, Fe a S) nebyl absorpcí selenu ve formě selenanu disodného ovlivněn a nebyly shledány statisticky významné rozdíly. Forma selenové soli byla zvolena na základě doporučení z předcházejících publikací, které ji vyhodnotily jako účinnější než seleničitanové soli (Larsen et al., 2006). Morfologické odchylky nebyly pozorovány. Poldma et al. (2011), který použit aplikaci selenu na list, rovněž nezaznamenal morfologické odchylky, změny ve velikosti stroužků a cibulí. Selen lze tedy aplikovat, aniž je ovlivněn růst plodiny. Výsledky analýzy celkového obsahu selenu dokumentují schopnost česneku akumulovat selen a rozdíly mezi genotypy hodnocené ze tří nezávislých opakování (Obr. 2). Statistická průkaznost bude prezentována po vyhodnocení čtvrtého vegetačního období. Podobně byla prokázána genotypová závislost schopnosti akumulovat selen u pšenice (de Souza et al. 2013) a dalších obilovin (Ilbaz et al. 2012.), kde však obsah selenu dosahuje nižších hodnot. Z námi hodnocených vzorků česneku byla nalezena nejvyšší schopnost akumulovat selen u čínského genotypu Xinjiang Qiemo. Jedná se o paličák se spíše nižším zastoupením cystein sulfoxidů. O důvodu této schopnosti lze pouze spekulovat. Provedli jsme také předběžnou specifikaci zastoupení forem selenu se zaměřením na Se6+ . Bylo zjištěno, že i zastoupení této formy je v obohacovaných vzorcích vyšší.

33


Obr. 2: Obsah cysteinsulfoxidů (řada 1, modrá) v analyzovaných genotypech česneku, obsah selenu akumulovaného z půdy ošetřeného běžnými hnojivy (řada 2, hnědá) a obsah selenu po přídavku selenanu sodného (řada 3, zelená) dokumentuje schopnost česneku akumulovat selen.

Závěr Lze konstatovat, že jednotlivé genotypy česneku se odlišují v obsahu cysteinsulfoxidů jako základních biologicky aktivních látek účastnících se obrany rostliny, že česnek je schopen akumulovat selen, avšak ani při použití doporučených dávek nedosahuje akumulace řádů stovek mikrogramů, jako u jiných rostlinných akumulátorů selenu. Dá se však předpokládat, že jeden stroužek obohaceného česneku denně může doplnit případný deficit tohoto prvku v lidském těle. Dedikace Příspěvek byl vypracován s podporou výzkumného záměru VÚRV, v.v.i. podporovaného Ministerstvem zemědělství MZe0002700604 a výzkumného projektu Ministerstva školství mládeže a tělovýchovy LD11066 Použitá literatura De Souza, G. A.- De Carvalho, J. G.- Rutzke, M.: Evaluationofgermplasmeffect on Fe, Zn and Se content in wheatseedlings. Plant Science, 210 2013: 206-213 Garcia-Lampasona, S.- Asprelli, P.- Luis B. J.: Genetic analysis of a garlic (Allium sativum L.) germplasm collection from Argentina. Scientia Horticulturae, 138 2012: 183-189 Hornickova, J.- Velisek, J.- Ovesna, J.- Stavělíkova H: Distribution of S-alk(en)yl-L-cysteine Sulfoxides in Garlic (Allium sativum L.) Czech J. Food Sciences, 27(2009): S232-S235

34

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Hostetler, C.E.- Kincaid, R.L.- Mirando, M.A.: The role of essential trace elements in embryonic and fetal development in livestock.Veterinary Journal, 166 2003: 125-139 Ilbas, A. I.- Yilmaz, S.- Akbulut, M.: Uptake and distribution of selenium, nitrogen and sulfur in three barley cultivars subjected to selenium applications. Journal Plant Nutrition, 35 2012: 442-452 Larsen, E.H.- Lobinski, R.- Burger-Meyer, K.: Uptake and speciation of selenium in garlic cultivated in soil amended with symbiotic fungi (mycorrhiza) and selenate. Anal. Bioanal. Chemistry, 385 2006: 1098-1108 Li, S.X., Tangfu, Z., Baoshan, Z.: Medical geology of arsenic, selenium and thallium in China. Science Total Environ, 421 2012: 31-40 Morales, R. G. F.- Resende, J. T. V.- Resende, F. V.: Genetic divergence among Brazilian garlic cultivars based on morphological characters and AFLP markers. Genetics Mol. Research, 12 2013: 270-281 Nogueira, C.W.- Rocha, J.B.T.: Toxicology and pharmacology of selenium: emphasis on synthetic organoselenium compounds. Archives Toxicol., 85 2011: 1313-1359 Padmavathiamma, P. K.- LI, L.Y:Remediation technology: Hyper-accumulation metals in plants. Water Air Soil Pollution, 184 2007: 105-126 Poláková Š.: Obsah selenu (Se) v zemědělských půdách v ČR, ÚKZÚZ Brno, 2010 http://eagri.cz/public/web/file/240243/Obsah_selenu__Se__v_zemedelskych_pudach_CR. pdf Poldma, P.- Tonutare, T.- Viitak, A.: Effect of Selenium Treatment on Mineral Nutrition, Bulb Size, and Antioxidant Properties of Garlic (Allium sativum L.). J. Agric. Food Chem., 59 2011: 5498-5503 Portis, E.- Baudino, M.- Magurno, F:Genetic structure and preservation strategies of autochthonous vegetable crop landraces of north-western Italy. Annals Applied Biol., 160 2012: 76-85 Puertollano, M. A.- Puertollano, E.- De Cienfuegos, G.: Dietary Antioxidants: Immunity and Host Defense, Current Topics In Medicinal Chemistry, 11 2011: 1752-1766 Rayman, M. P. Selenoproteins and human health: Insights from epidemiological data: Biochim. Biophysica Acta, 1790 2009: 1533-1540 Rayman, M.P: .Selenium supplementation for critical illness reply. LANCET, 380 2012: 471-472 Sanmartin, C.- Plano, D.- Font, M.: Selenium and ClinicalTrials: New Therapeutic Evidence for Multiple Diseases. Current Medicinal Chemistry, 18 2011: 4635-4650 Steinbrenner, H. - Speckmann, B.- Sies, H.: Toward Understanding Success and Failures in the Use of Selenium for Cancer Prevention, Antioxidants&Redox Signaling, 19 2013: 181-191 Vos, P- Hogers, R- Reijans, M. - Vandelee, T. - Hornes, M. - Frijters, A. - Pot, J. - Peleman, J. - Kuiper, M. - Zabeau, M: Aflp - a new technique for DNA-fingerprinting. NucleicAcidsResearch 23:4407-4414 DOI: 10.1093/nar/23.21.4407 Published: Nov 2011 Zhu, Y.G.- Pilon-Smits, E. A. H.- Zhao, F.J.: Selenium in higher plants: understanding mechanisms for biofortification and phytoremediation. Trends Plant Sci., 14 2009: 436442 Kontaktní adresa: doc., RNDr. Jaroslava Ovesná, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby,v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 [email protected] 35


HARMONOGRAM CHOVU ČMELÁKA ZEMNÍHO (BOMBUS TERRESTRIS L.) PRO OPYLOVÁNÍ RŮZNÝCH DRUHŮ PLODIN Rearing schedule in large earth bumblebee (Bombus terrestris L.) for pollination of various crops Votavová A., Ptáček V. Zemědělský výzkum, s r.o., Troubsko

Abstrakt Na základě záznamů z 453 hnízd čmeláků chovaných v letech 2006-2011 v laboratořích MU a ZV Troubsko byl vypracován časový plán pro získání několika typů stádií vhodných k opylování. Toto časové schéma bylo v letech 2012-2013 ověřováno při cílené produkci hnízd pro opylování 3 typů plodin (ovocné sady, šlechtění okurek, skleníková rajčata). Bylo zjištěno, že vypracované časové schéma je vhodné pro šlechtění okurek a skleníková rajčata, méně je však vhodné pro opylování ovocných sadů. Klíčová slova: Bombus terrestris, laboratorní chov, opylovatel Abstract 453 records from the colonies of laboratory reared bumblebees during the years 2006-2011 were statistically processed. Based on these data the time schedule for obtaining several types of pollination stages was prepared. This scheme was verified for the three types of crops (orchards, tomatoes in greenhouses, cultivation of cucumbers). It was found that this scheme was suitable for the production of cucumbers and greenhouse tomatoes, but less suitable for pollination of orchards. Key words: Bombus terrestris, laboratory breeding, pollinator

Úvod Čmeláci patří mezi důležité opylovatele celé řady zemědělských rostlin. Například pěstování rajčat si dnes již bez čmeláků ani nelze představit a laboratorně odchovaní čmeláci zachraňují i úrodu v ranně kvetoucích ovocných sadech, kdy včely v chladnějších teplotách nelétají (Morandina 2001a, b; Dasgan, 2004; Thomson, 2001). Poptávku po čmelácích v ČR kryly donedávna výhradně zahraniční firmy zabývající se velkochovem. Ty však nabízejí geneticky odlišnou populaci čmeláka zemního, než jaká se v přírodě na našem území vyskytuje. Dochází tak k vážnému ohrožení autochtonních čmeláků, kteří bez výjimky patří mezi ohrožené druhy. Některé země (např. Norsko, Turecko, Izrael) proto dovoz těchto čmeláků zakázaly (Velthuis and Doorn, 2006). Řešením tohoto problému je vznik laboratoří produkujících domácí populace čmeláků v každé zemi, kde jsou čmeláci využíváni pro opylování. Ačkoliv je laboratorní chov čmeláka zemního již poměrně dobře znám, o aspektech jeho chovu pro komerční účely toho víme jen málo. V této práci přinášíme unikátní výsledky dvouletého testování chovu české populace čmeláka zemního za účelem opylování 3 různých typů plodin. Materiál a metody Čmeláci byli chováni v laboratořích MU v Brně a ZV Troubsko v letech 2006-2011 podle metodiky chovu čmeláka zemního Bombus terrestris (Ptáček a kol., 2010). Po vylíhnutí prvních dělnic byla mladá hnízda přemístěna do úlu z dřevěné překližky vystlané novinovým papírem a dále přechovávána v místnosti s teplotou 25°C +/-2°C a 50% vlhkostí. Každé hnízdo bylo vybaveno identifikačním lístkem, kde byly každý den nebo každý druhý den zaznamenány všechny důležité události (založení buňky, zrušení buňky, vylíhnutí prvních dělnic, vylíhnutí prvních královen) a průběžně byl hodnocen také stav hnízda. 36

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tyto údaje byly zpracovány programem Statistica a byly stanoveny základní termíny pro dosažení jednotlivých stádií. Celkem bylo do analýzy zařazeno 453 záznamů hnízd. Na základě těchto údajů byl v letech 2012-2013 ověřován termínovaný plán chovu pro využití čmeláků pro opylovaní vybraných typů plodin. Termíny kvetení jednotlivých plodin byly odhadnuty pěstiteli na základě jejich zkušeností z dřívějších let. Celkem bylo sledováno 30 hnízd pro ovocné sady, 55 hnízd pro okurky v izolátorech a 20 hnízd pro rajčata ve sklenících. Výsledky a diskuze 1. Termíny chovu Tab. 1 uvádí výsledky statistického hodnocení a průměrný počet dnů potřebný pro dosažení jednotlivých stádií. Tab. 1. Počet dnů potřebný k dosažení jednotlivých stádií rozvoje rodiny. Stadium A -1.B 1.B -1.D 1.D - maxD 1.D - K A - maxD

průměr 19,8 29,7 25,1 50,1 74,6

medián min max smodch 15 2 79 14,3 25 16 99 13,3 49

3

131

18

Vysvětlivky: A-Aktivace, 1.B-1. buňka, 1.D- 1. dělnice, maxD-maximální počet dělnic, K-1. královny Období 1.D – maxD je pouze odhadnuto podle zkušeností chovatelů. Jde o dobu kratší o 25 dnů od vylíhnutí první královny. Podle získaných zkušeností je při chovu čmeláků nutné počítat s tím, že ne všechny rodiny se rozvinou stejně. Je proto vždy nutné chovat větší množství hnízd než je požadovaný počet. Záznamy ukázaly, že ze sta aktivovaných královen jich 92 naklade první vajíčka, 70 vychová první dělnice a 67 vytvoří hnízda, která vychovají novou generaci královen (Tab.2). Tab. 2. Procenta matek úspěšných v dosažení určitého stádia rozvoje rodiny. Stádium Aktivace Plodová buňka První dělnice První matky

% 100 92 70 67

Ukazatel dosažení stádia produkujícího královny je pouze orientační. Jsou zde započítána hnízda, u kterých došlo k produkci nových královen, i když počet dělnic byl ještě relativně nízký. Naopak některá hnízda s velkým počtem dělnic nové královny nechovala; produkovala pouze samce. Výsledky ukazují, že při startu chovu je nutné mít nejméně o 30 – 35 % matek více, než je cílový počet hotových hnízd.

37

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 2. Produkce hnízd pro opylování ovocných sadů. V roce 2012 byl předpokládaný nástup kvetení vybrané odrůdy jabloní stanoven na 9. 4. Matky byly aktivovány 9. 1. z důvodu časové rezervy. V době předpokládané doby kvetení byla hnízda ve velmi vhodném stavu pro umístění do sadu. Skutečná doba kvetení však nastala až 24. 4., tedy o 15 dní později. Přibližně 1/4 hnízd již v té době nebyla v ideálním stavu (snížený stav živeného plodu, který podmiňuje sbírání pylu) a bylo nutné je nahradit hnízdy jinými. V roce 2013 byl předpokládaný nástup kvetení vybrané odrůdy jabloní stanoven na 15. 4. Matky byly aktivovány 19. 2. Doba kvetení však nastala až 15. 5.! Z toho důvodu bylo nutné 2/3 hnízd nahradit jinými hnízdy aktivovanými později. 3. Produkce hnízd pro opylování okurek v izolaci. V roce 2012 i 2013 byl stanoven předpokládaný nástup kvetení na 1. 6. Matky byly aktivovány 8. 4. V roce 2012 i 2013 však skutečná doba kvetení nastala až 28. 6. (2012), resp. 25. 6. (2013). Na rozdíl od jabloňového sadu, kde je zapotřebí maximálního počtu dělnic v hnízdě, je v tomto případě z důvodu omezeného prostoru a množství potravy v silonových klecích ideální počáteční stádium hnízda. Vzhledem k téměř měsíčnímu dennímu rozdílu v předpokládané a skutečné době kvetení se nacházel v hnízdech již větší počet dělnic, takže bylo nutné jejich počet snížit tvorbou oddělků. Toto opatření však nijak nesnížilo jejich použitelnost. 4. Produkce hnízd pro opylování rajčat ve skleníku. Pro odběr úlků bylo stanoveno několik termínů v 14denních intervalech. Nedošlo ke změnám termínu odběru. Hnízda se vyvíjela dle harmonogramu a odvedla očekávanou práci. Správné načasování chovu čmeláka zemního pro opylování konkrétních plodin je velmi důležité. Čím delší je doba potřebná pro dosažení optimálního stádia, tím významnější je co nejpřesnější odhad doby kvetení. Zatímco se ztrátami v průběhu chovu je celkem jednoduché se vyrovnat aktivováním většího množství matek, při velkých výkyvech v termínu kvetení je nutné připočítat i časový rozsah v aktivaci rezerv, a to je již pro laboratorní chov velká zátěž. Nejvíce patrný je tento problém při produkci hnízd pro ovocné sady. Zatímco v roce 2012 došlo k 15dennímu odkladu, v roce 2013 bylo zpoždění od průměrné doby kvetení až o 37 dní! A to již pro stav čmeláčího hnízda velmi dlouhá doba. Nicméně i přesto v případě, že pěstitel požaduje čmeláky pouze pro opylení konkrétního druhu, není problém s měsíčním odkladem tak palčivý. V případě posunu kvetení o měsíc, lze stále ještě zajistit kvalitní opylení i velkým množstvím pohlavních jedinců, kteří se do této doby v hnízdě ještě vylíhnou. Ovocné stromy zpravidla kvetou 1-2 týdny a i pokročilé hnízdo poskytuje ještě dostatek jedinců, kteří opylení zajistí. Problém však nastává, pokud pěstitel plánuje čmeláky využít na více druhů ovocných stromů v pořadí jak nakvétají (např. meruňky, jablka, švestky). V takovém případě potřebuje, aby se opylovací síla hnízda udržela nejméně 1,5 měsíce, na což se nelze u starších hnízd, které již plodují jen minimálně, spolehnout. Nicméně nezřídka se stává, že hnízda umístěná v přírodě „chytnou druhý dech“ a doba života hnízda se prodlouží. Je proto vždy nutné znát účel a očekávanou dobu opylování čmeláky. Pro případy přesunů úlků v sadech je vhodné mít k dispozici hnízda před vrcholem vývoje. V případě opylování dalších testovaných rostlin již výkyvy v termínu kvetení nejsou tak problematické. Při šlechtění okurek se v izolátoru nachází velký počet samičích květů a malý počet květů samčích, což vede k nedostatku pylu. Na opylení proto stačí počáteční stádium 38

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ hnízda – matka s 20 dělnicemi nebo oddělek s plodem a dělnicemi, který nemá příliš velké množství plodu. Při produkci hnízd pro skleníková rajčata nedošlo k výkyvu v termínu kvetení. Při dodržení termínu chovu a určitého počtu rezerv je produkce hnízd bez problémů. Závěr Časové plánování v chovu čmeláka zemního je nezbytným předpokladem pro jeho využívání k opylovacím účelům. Ověřili jsme si, že na základě znalosti průměrné doby dosažení vhodného stádia hnízda a statistického vyhodnocení úspěšnosti je možné chov cílit ke konkrétnímu datu kvetení a tím jej zefektivnit. Tato strategie se osvědčila při opylování okurek a rajčat v izolaci. Při opylování ovocných sadů je však nutné počítat s až více než měsíčním rozdílem v době kvetení. Přesto je třeba vycházet z termínů nejranějších, protože je lépe mít hnízda starší, ale početná, než žádná. Případný pokles jejich aktivity musí chovatel nahradit z rezerv. Pro optimalizaci opylování je výhodný stálý kontakt mezi oběma stranami.

Dedikace Děkujeme Technologické agentuře České republiky za podporu projektu TA01020969. Použitá literatura Dasgan H. Y., Özdogan A. O., Kaftanoglu O., Abak K. (2004): Effectiveness of Bumblebee Pollination in Anti-Frost Heated Tomato Greenhouses in the Mediterranean. Turk. J. Agric. For., 28: 73-82. Morandinaa L. A., Laverty T. M., and Kevan P. G. (2001): Effect of Bumble Bee (Hymenoptera: Apidae) Pollination Intensity on the Quality of Greenhouse Tomatoes. J. Econ. Ent. 94(1):172-179. Morandinab L. A., Laverty T. M., and Kevan P. G. (2001): Bumble Bee (Hymenoptera: Apidae) Activity and Pollination Levels in Commercial Tomato Greenhouses. J. Econ. Ent. 94(2):462-467. Ptáček V. a kol. (2010): Základy hromadného chovu čmeláka zemního (Bombus terrestris L.) a jeho využití k opylování. Upl. cert. metodika 12/10.VÚP a ZV Troubsko, 310 výt. ISBN:978-80-86908-23-6, 34 s. včetně obr. příl. Thomson J. D., Goodell K. (2001): Pollen removal and deposition by honeybee and bumblebee visitors to apple and almond flowers J. App. Ecol. 38 (5): 1032–1044. Velthuis H. H. W., van Doorn A. (2006): A century of advances in bumblebee domestication and the economic and environmental aspects of its commercialization for pollination. Apidologie 37: 421–451

Kontaktní adresa: Mgr. Alena Votavová Zemědělský výzkum, s. r.o., Zahradní 400/1, Troubsko 66441 [email protected]

39


VÝZNAM VLASTNOSTÍ SEMEN A KOŘENŮ PRO PRODUKCI ROSTLIN Importance of seed and root traits for crop production Bláha L.1, Janovská D.1, Vyvadilová M.1, Heřmanská A.3, Pazderů K. 2 1

Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha-Ruzyně 2 Česká zemědělská univerzita v Praze 3 SELGEN, a.s., Šlechtitelská stanice Úhřetice

Abstrakt Výsledky hodnocení vlastností semen a kořenů potvrzují jejich význam pro zvýšení produkce polních plodin. Zhoršující se kvalita půdy v posledních letech, zvyšující se variabilita počasí a dlouhá období sucha přímo potvrzují nutnost zvýšit podporu tomuto výzkumu. .Z výsledků též vyplývá vzájemný vliv vlastností semen, kvality kořenů a nadzemní části rostlin. Klíčová slova: obilniny, vlastnosti semen a kořenů, provenience osiva, farmářské osivo, vitalita Abstract The results confirm the importance of the seeds and roots characteristics to improve crop production. The deteriorating quality of soil in recent years, increasing variability of weather and long periods of drought directly support the need to increase activity in this research .Obtained results also show influence of seed quality characteristics on roots and above ground parts of the plant. Relationship exists also vice versa. Key words: cereals, seed traits, root traits, seed provenance, farmers´seed, vitality

Úvod V současné době živí lidstvo na Zemi převážně 158 základních plodin a 18 druhů živočichů. Pouze přibližně 10 % plochy souše je využíváno jako orná půda (FAOSTAT, 2011). Uplatnění vědy a výzkumu nemá, nemůže a pravděpodobně ani nikdy nebude mít vliv na všechny zemědělské aktivity, ačkoliv pokrok při uplatňování výsledků výzkumu je zřejmý a do budoucna bude stálou nutností. Předpovědi budoucího vývoje klimatu se různí, ale zvyšující se variabilita průběhu počasí je vysoce pravděpodobná. Problematikou vývoje budoucího zemědělství se zabývá v rozsáhlé práci Niggli (2009). Ten uvádí, že jedním ze způsobů, jak zvýšit udržitelnost zemědělství a tím výroby potravin, je zvyšování adaptability rostlin k vnějším stále více proměnlivým podmínkám prostředí. V současnosti se výzkum zaměřuje na využití genových manipulací a vytváření počítačových modelů rostlin jednotlivých plodin. Hledají se antistresové látky pro jednoduchou aplikaci na rostliny s cílem omezit vliv stresových podmínek při pěstování (Pazderů a Bláha, 2013). Řada prací je zaměřena na problematiku zvyšování intenzity fotosyntézy a efektivnosti využití vody, které ovlivňují i další procesy v rostlinách (Našinec, 2009). Relativně zanedbávaným oborem výzkumu je studium vlastností semen a kořenového systému, často chybí přístup z hlediska fyziologie celistvosti rostliny (Pazderů, 2013). Zde se nabízí také využití genetických zdrojů odolnosti vůči abiotickým stresorům, krajových odrůd a planých druhů. Výběr na požadované znaky kořenů může zlepšit celou řadu vlastností rostlin, obdobně, jako kvalitní osivo. Významné je zaměření na zlepšení poměru sušiny kořenů a nadzemní části ve prospěch kořenové soustavy či dosažení jejich optimálního poměru. V současnosti se v ekologickém zemědělství využívají různé zdroje osiv od ekologicky certifikovaných až po farmářská osiva, která mají ale různou kvalitu podle pěstebních podmínek. Nedostatek ekologicky certifikovaného osiva je velmi často nahrazován opakovanými přesevy (Konvalina a Moudrý, 2007). Cílem této práce bylo stanovit vliv 40

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ původu osiva na vlastnosti kořenů a sklizených semen následné generace a zhodnotit význam vlastností kořenů pro dosažení vysokého výnosu. Materiál a metody V tabulce je uveden seznam testovaných materiálů obilnin, rozlišený podle plodiny, provenience a odrůdy. Farmářská osiva byla získána přímo od farmářů, kdy za farmářské lepší bylo považováno osivo z půdních podmínek bohatých na živiny a organické látky, farmářské horší osivo bylo oproti tomu z horších půdních oblastí. Plodina Pšenice jarní Pšenice.jarní Ječmen.jarní Ječmen.jarní Oves pluchatý Oves pluchatý Oves nahý Oves nahý Pšenice dvouzrnka

Odrůda SW Kadrilj Vinjet Pribina Xanadu Vok Neklan Izák Saul Rudico

Původy osiva certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší, farmářské horší certifikované ekologické, konvenční certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší, farmářské horší certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší certifikované ekologické, konvenční, farmářské horší, farmářské lepší certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší, farmářské horší certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší, farmářské horší konvenční, farmářské lepší, farmářské horší

Laboratorní pokusy: Hodnocení klíčivosti, dynamiky klíčení, délky kořínků klíčních rostlin, rychlosti příjmu vody a efektivnosti jejího využití, vlastností kořenů a metoda simulace klíčení v podmínkách stresu byla v našich předchozích pracích (zejména Bláha et al., 2011). Polní doplňkový pokus: Pokus byl založen v kvalitní půdě (podle obsahu živin a organických látek, struktury atd.) za účelem posouzení vlivu provenience v řízených podmínkách na lokalitě Ruzyně. Rostliny všech genotypů a proveniencí byly pěstovány v přesném sponu s hustotou výsevu 400 rostlin na metr čtvereční, na malých parcelkách (4m2) v blokovém uspořádaní pokusu ve třech opakováních. Voda do půdy byla doplňována tak, aby její obsah byl optimální. Postupnými odběry se hodnotil nárůst biomasy, na konci vegetace základní výnosové prvky a sušina v době zralosti. Výsledky a diskuze Vliv provenience osiva na kořenový systém se projevil u všech sledovaných znaků, nejvíce však u objemu, tedy u povrchu kořenů (Obr.1), který též koreloval s výnosem rostlin z doplňkového pokusu v době metání(r=0,83**). Obr. 1: Vliv provenience na objem kořenů juvenilních rostlin(100 ks)

Jak dále ukazuje obrázek 2, provenience osiva má kladný vliv na klíčivost i po třech letech skladování v laboratorní místnosti bez klimatizace. 41

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Mezi plodinami a jednotlivými odrůdami jsou samozřejmě značné rozdíly. Vzhledem k rozsahu výsledků nelze hodnotit každou zvláště, proto je zde uváděn převážně obecný trendtedy průměr přes provenience. Z výsledků je ale zřejmé, že i když existují rozdíly mezi genotypy, tak vždy kvalitnější osivo produkovalo kvalitnější kořenový systém (r=0,96**). Obr. 2: Průměrná klíčivost v % po třech letech skladování v lavboratorních podmínkách (Bláha et al., 2011)

Obrázky 3 a 4 zobrazují vliv provenience semen na délku kořínků a vitalitu stanovenou jako klíčivost semen po dvou dnech. Obr. 3: Průměrná délka hlavních kořínků po týdnu klíčení v klimaboxu ve standardních podmínkách (Bláha et al., 2011)

Obr. 4: Průměrná klíčivost za dva dny (vitalita) u jednotlivých proveniencí osiva

Obrázek 5 zobrazuje rychlost klíčení semen jednotlivých proveniencí. U farmářského horšího osiva je relativně vysoká klíčivost, protože má nižší hmotnost, menší objem obilek a proto přijatá voda dříve stačí na počátek klíčení. V ostatních hodnocených parametrech jsou většinou farmářská osiva horší (zde nejsou uvedeny).

42

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 5: Průběh klíčení u jednotlivých proveniencí osiva

Obr. 6 a, b: Vliv původu osiva na vzcházení v podmínkách sucha (6a - dobrá partie, 6b špatná partie, levá miska z dvojice optimální podmínky, pravá miska stres)Foto K. Pazderů

6a

6b

Na obrázcích 6 a, b je zobrazen doplňkový pokus, zaměřený na roli původu osiva. Nebyl sledován vliv lokality, ale vliv partie na vzcházení rostlin v podmínkách stresu suchem odrůda jarního ječmene Bojos, kategorie C1. Z výsledků vyplývá, že i když rozdíly v hmotnosti semen nebyly tak velké, ostatní fyziologické a biochemické procesy při klíčení a vzcházení se lišily. Toto bývá dáno celou řadou vlivů (anatomie, obsah organických.a anorganických látek, fytohormonů atd.).Jak ukazuje obrázek 7 osivo farmářské provenience má vždy mírně vyšší obsah makroprvků (mg/kg sušiny). U mikroprvků žádná závislost nebyla prokázána.Obdobné výsledky jsme zjistili i u dalších plodin. U řepky ozimé osivo s dobrou klíčivostí, vitalitou, vhodnou proveniencí a s odolností vůči působení stresů během klíčení zaručuje nejen lepší vzcházivost, růst a vývoj kořenové soustavy, ale i zvýšenou celkovou odolnost vůči nejvýznamnějším fyzikálním stresorům působícím během další vegetace. Tyto vlastnosti ovlivňují nejen kvalitu založeného porostu, přezimování a další růst, vývoj, ale i konečný efekt pěstitelského úsilí, tj. na výnos semene. Kvalitní osivo může zvýšit výkon až o 10 %. Obr. 7: Obsah živin v obilkách z jednotlivých proveniencí (odrůda SW Kadrilj)

Laboratorně stanovená vzcházivost osiva může přispět k predikci výše výnosu. Největší vliv na výnos a suchovzdornost řepky ozimé má objem i délka kořenového systému a rychlý vývoj kořenů, zvláště v časných vývojových fázích po vzcházení. Dalším významným znakem 43

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ kořenového systému je rychlost regenerace a růstu kořenů po ukončení zimního období a zlepšení poměru hmotnosti sušiny kořenů a nadzemní části ve prospěch kořenové hmoty především v podmínkách sucha během vegetace. Důležitost jednotlivých znaků však určuje lokalita, průběh počasí, provenience a původ odrůdy (Bláha 2011 a,b, Bláha et al. 2011).K měření kořenů je možno při jejich hodnocení s úspěchem použít elektrickou kapacitu kořenů, zejména v podmínkách optimální zásobenosti vodou (Heřmanská et al., 2012, Heřmanská a Bláha 2012 a,b). Jednoduchá metoda měření elektrické kapacity velikosti kořenového systému rostlin dokáže vyselektovat genotypy s větším kořenovým systémem (Chloupek, 1977, Středa, 2009). Naměřené hodnoty se uvádějí v jednotkách kapacity nanofaradech (nF). Odrůdy plodin, které mají schopnost vyvinout větší kořenový systém, jsou nejen předpokladem tolerance k suchu, ale mohou zajistit i výnosovou stabilitu v suchých letech (Heřmanská a Bláha, 2012). Hodnoty průměrné elektrické kapacity kořenového systému (nF) u sedmi odrůd pšenice jarní ve fázi sloupkování a metání pozitivně, většinou průkazně korelují s vlastnostmi kořenů (Obr.8). Obr. 8: Průměrná elektrická kapacita kořenového systému (nF) pšenice jarní ve fázi sloupkování a metání na třech lokalitách v letech 2010-2012 (odrůdy Amaretto (AM), Barbaro-B (BA), Bhouth 4 (BH), Frontana (FR), Granny (GR), Septima (SE),-Zuzana (ZU)/

Pomocí elektrické kapacity kořenového systému byly ke křížení vybrány rodičovské odrůdy. Efektivní byl výběr jedinců v generaci F2 a F3. Položíme-li si nyní otázku, zda je možná selekce rostlin pomocí elektrické kapacity kořenů, jednoznačně můžeme říci ano. Nejen na základě výše uvedených výsledků (Heřmanská et al., 2012), ale i výsledků dalších autorů, lze pravděpodobně provádět výběr rostlin na velikost kořenového systému pomocí této metody. Porovnáváme-li vlastnosti hodnocených kořenů s elektrickou kapacitou kořenového systému v jednotlivých prostředích - ve standardním prostředí, v podmínkách snížené zásobenosti vodou a v celovegetačním suchu, pro tři důležité základní parametry kořenů - sušinu, objem a délku v době počátku nalévání zrna, tak z výsledků vyplývá, že nejvhodnější prostředí pro měření je standardní prostředí. Závěr Výsledky potvrzují význam zaměření na vlastnosti kořenů a semen v rostlinné výrobě. Zhoršující se kvalita půdy v posledních letech, zvyšující se variabilita počasí a dlouhá období sucha přímo potvrzují nutnost zvýšit podporu výzkumu vlastností kořenového systému a semen, zejména v souvislosti s odolností vůči stresům. Zde se nabízí také využití genetických zdrojů odolnosti, krajových odrůd a genetických zdrojů planých druhů. Kvalitní kořenový systém může zlepšit celou řadu vlastností rostlin, právě tak, jako kvalitní osivo. Dedikace Práce vznikla za podpory projektů NAZV QI91C123, QH82285 a Záměru MZE0002700604.

44


Použitá literatura Konvalina, P., Moudrý, J. (2007): Volba odrůdy,struktura pěstování a výnosu hlavních obilnin v ekologickém zemědělství. In: Sborník konference "Ekologické zemědělství 2007", 6.2. – 7.2. 2007, ČZU, Praha: 67-69, ISBN: 978-80-213-1611-9 Bláha, L., Laskafeld, D., Stehno, Z., Capouchová, I., Konvalina, P.: Hodnocení vlastností a praktického použití certifikovaných a farmářských osiv u obilnin. In: Osivo a sadba, sborník referátů, 2011, X. Odborný a vědecký seminář:50-56, ISBN 978-80-213-2153-3 Bláha, L. (2011): Influence of seed quality on the root growth and development. Proceedings of 7th International Symposium on Structure and Function of Roots, September 5-9, 2011, Nový Smokovec, Slovakia: 32-33. Bláha, L. (2011): Vliv původu a odrůdy semen řepky na klíčivost v různých teplotních podmínkách. Proceedings of 10th Scientific and Technical Seminar on Seed and Seedlings Location: Czech Univ Life Sci, Prague, Czech Republic, February 10, 2011: 164-168. Bláha, L. (2011): Znaky adaptability k podmínkám stresu u zemědělských plodin. Salaš, P. (ed): "Rostliny v podmínkách měnícího se klimatu". Lednice 20.- 21. 10. 2011, Úroda, vědecká příloha: 726 - 735, ISSN 0139-6013 Bláha, L.,Vyvadilová, M., Klíma, M. (2011): Vliv genotypových rozdílů v parametrech kořenového systému na suchovzdornost a výnos řepky ozimé. Úroda 12, Vědecká příloha:141-144. Bláha, L.,Heřmanská, A. (2012): Možnost selekce pšenice pomocí elektrické kapacity kořenů, Úroda 12: 64-67. Bláha, L., Vyvadilová, M., Klíma, M. (2011): Vliv vlastností semen na výnos vybraných genotypů řepky ozimé. Nové poznatky z genetiky a šlachtenia polnohospodárskych rastlín. Zborník z 18. vedeckej konferencie, Piešťany VÚRV, 2011: 69-71. FAOSTAT (2011). On - line: Dostupné z: http://faostat.fao.org/site/339/default.aspx 9.9.2013 Heřmanská, A., Bláha, L., Bižová,I. (2012): Selection for drought resistance of wheat using electrical capacity measurements as indicator of root system size. In:Tagungsband der 63.Jahrestagung der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs.LFZ Raumberg-Gumpenstein 2013: 107-108, ISBN 978-3-902559-88-3 Heřmanská, A., Bláha, L.(2012): Velikost kořenového systému – možné selekční kritérium pro suchovzdornost pšenice, Úroda 12, vědecká příloha:155-158, ISSN,0139-6013 Chloupek, O.: Evaluation of size of a plant´s root system using its electrical capacitance. Plant Soil 48, 1977: 525-532. Našinec, I. (2009): Problematika testování suchovzdornosti trav, in: Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 4.-5. 3. In.:Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin, celostátní konference: 86-88. Niggli, U. (2009): Projet d’une plate-forme technologique européenne sur l’agriculture biologique : Une vision pour la recherche en agriculture biologique à l’horizon 2025. Innovations Agronomiques 4: 473-482. Pazderů, K., Bláha, L (2013): Trends in Plant Breeding and Seed Production to Improve Abiotic Stress Tolerance. In: 11th Scientific and Technical Seminar on Seed and Seedlings, CULS Prague: 29-33, ISBN 978-80-213-2358-2 Pazderů, K. (2013): From the Seed to the Plant. In: Importance of Plant Integrity in Research, Plant Breeding and Production. Crop Research Institute, Prague:61-67, ISBN:978-80-7427-129-8 Středa, T., Dostál, V., Chloupek, O. (2009): Šlechtění a výběr odrůd obilnin s větší tolerancí k suchu. Úroda 57, 5:10-12.

Kontaktní adresa: Ing. Ladislav Bláha, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507/73, 161 06 Praha 6-Ruzyně e-mail: [email protected]

45


VLIV INTENZITY MULČOVÁNÍ NA MNOŽSTVÍ MIKROSKOPICKÝCH HUB VE VZDUCHU Effect of mulching intensity on the amount of microscopic airborne fungi Hortová B.1, Palicová J.1, Strejčková M.2, Cholastová T.2, Nedělník J.2 1

Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha - Ruzyně 2 Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko

Abstrakt V roce 2012 byl sledován výskyt mikroskopických hub ve vzduchu v travních porostech. Maloparcelové pokusy byly založeny na dvou lokalitách (Troubsko, Zubří), na každé z nich byly použity dvě varianty ošetření mulčováním (intenzivní a extenzivní). Odběr vzduchu probíhal sedimentační metodou. Nejčastěji byli zaznamenáni zástupci rodu Penicillium, Cladosporium a Fusarium. Intenzita mulčování ani lokalita neměla statisticky průkazný vliv na výskyt hub rodu Fusarium. Vzdušná mykoflora sledovaných travních porostů byla zastoupena výhradně rody mikromycetů, které zahrnují známé patogenní, oportunistické či alergenní druhy. Klíčová slova: travní porosty, mulčování, Fusarium Abstract In 2012 was the occurrence of airborne microscopic fungi monitored. Small plot trials were established on two localities (Troubsko, Zubří), two variants of treatment (intensive and extensive) were applied. The sedimentation method was used for air collection. The members of genera Penicillium, Cladosporium and Fusarium were recorded most frequently. Mulching intensity and character of locality did not show any statistically significant effect on the occurrence of the genus Fusarium. Airborne mycoflora of studied grassland was represented exclusively by micromycete genera, which include well-known pathogens, opportunistic and allergenic species. Key words: grassland, mulching, Fusarium

Úvod Trvalé travní porosty (TTP) zaujímají v České republice téměř čtvrtinu z celkové výměry zemědělské půdy. Mají nezastupitelnou úlohu nejen jako zdroj obživy pro hospodářská zvířata, ale mají také velký význam z hlediska ochrany půdy, vodních zdrojů, zajištění vysoké biodiverzity ekosystémů a patří zároveň mezi nejdůležitější krajinotvorné prvky (Gaisler et al. 2010). Podmínkou pro plně funkční travní porost po stránce produkční i mimoprodukční je jeho pravidelná údržba. Mulčování představuje alternativní způsob obhospodařování travních porostů, při kterém je strojově většina nadzemní biomasy oddělena od strniště, rozdrcena a rozhozena pokud možno rovnoměrně zpět na strniště (Mládek et al. 2006). Travní porosty jsou tvořeny pestrými společenstvy trav, jetelovinami a dalšími bylinnými druhy. Tyto fytocenózy jsou hojně osidlovány mikroskopickými houbami, jak patogenními, tak saprofytickými. Mezi nejběžnější a nejčastější patří rod Fusarium, především druhy F. graminearum, F. sporotrichioides, F. equiseti, F. oxysporum, F. avenaceum, F. culmorum a F. poae (Klimeš 1997, Inch and Gilbert 2003, Voženílková et al. 2010). Jedná se o významné kontaminanty jednak rostlinného materiálu, ale také vzduchu. Při údržbě travních porostů se jejich partikule, spory a hyfy, uvolňují do ovzduší a mohou způsobovat mykózy (vnější i vnitřní), alergické reakce, chronické rýmy nebo astma. V ovzduší se dále vyskytují zástupci rodu Alternaria, Cladosporium a Penicillium. Mnohé z těchto hub se navíc řadí mezi producenty mykotoxinů, které mohou mít karcinogenní nebo mutagenní účinky (Cvetnić and Pepeljnajk 1997, Hameed and Awad 2005, Nardoni et al. 2005, Kakde and Kakde 2013).

46

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Při studiu vzdušné mykoflóry jsou užívány nejrůznější metody a přístroje. Sedimentační metoda je nejstarší, nejjednodušší a nejlevnější. Tomšíková a Nováčková (1971) uvádějí, že je-li metoda používána za stejných podmínek, jsou získané výsledky velmi spolehlivé. Vyskytují se ale též kritiky, že sedimentační metoda je selektivní a poskytuje výhody těžším sporám (Šimordová 1978). Je tedy doporučeno využívat tuto metodu spíše pro identifikaci druhů přítomných v ovzduší a ne pro jejich kvantitativní vyhodnocení. Mikroorganismy ve vzduchu jsou obvykle kvantifikovány buď přímým počítáním pomocí mikroskopu nebo kultivační metodou - zachycování mikroorganismů na vhodné médium (Fišar a kol. 1990) . Většina autorů, kteří používají kultivační metodu, neztotožňuje počet vyrostlých kolonií s počtem spor ve vzduchu, ale používá termín CFU („colony forming units“), což označuje jednotky, které jsou schopné vytvořit kolonii. Tento termín je přesnější, protože skutečný počet spor ve vzduchu je větší než počet narostlých kolonií. Cílem práce bylo sledovat vliv intenzity mulčování travních porostů na množství mikroskopických hub ve vzduchu se zaměřením na zástupce rodu Fusarium. Materiál a metodika Na dvou lokalitách (Troubsko, Zubří) byly založeny maloparcelové polní pokusy. V rámci těchto ploch byly odlišeny dvě varianty ošetření (intenzivní – 4 mulčování/vegetaci a extenzivní – 2 mulčování/vegetaci). Odběr vzduchu probíhal sedimentační metodou pomocí agarových ploten (1 Petriho miska na parcelu, doba expozice 10 minut), vždy 14 dní po posledním mulčování, termíny odběru: intenzivní ošetření: 30.5., 11.7., 4.9., 18.10. 2012, extenzivní ošetření: 21.6., 1.10. 2012. Petriho misky s agarovým médiem (bramborovodextrózový agar - PDA) byly rozmístěny do porostu. Zachycené mikroskopické houby byly determinovány morfologicky pouze do rodů, zástupci rodu Fusarium i druhově, a to na základě morfologických a molekulárně-genetických znaků. Získaná data byla statisticky zpracována analýzou rozptylu (ANOVA, homogenita rozptylů byla ověřena Levenovým testem) v programu Statistica 10. Výsledky a diskuze Kvalitativní analýza vzorků vzduchu (viz graf 1, 2) ukázala, že ve všech variantách výrazně převažovaly houby rodu Penicillium. V Zubří při extenzivním ošetření se zástupci rodu Penicillium vyskytovali s 62,5% frekvencí, při intenzivním ošetření s 83,7% frekvencí. V Troubsku byl však zaznamenán vyšší počet zástupců tohoto rodu u extenzivní varianty (75,7%) než u intenzivní (68,4%). Druhý nejvýznamnější rod Cladosporium se vyskytoval na obou lokalitách s podobnými frekvencemi, vždy více v extenzivně ošetřeném porostu (Zubří 14,9%, Troubsko 16,6%) než v intenzivně ošetřeném (Zubří 5,2%, Troubsko 6,8%). Nejvyšší výskyt zástupců rodu Alternaria byl zjištěn v Troubsku při intenzivním ošetření (15,2%) oproti extenzivnímu (0,2%). Na lokalitě Zubří se vyskytoval tento rod s frekvencí 7% (intenzivní ošetření) a 1% (extenzivní). Zástupci rodu Fusarium byli izolováni v Zubří častěji ze vzduchu u extenzivně mulčovaných ploch (6,7%) než u intenzivních (0,2%). V Troubsku tomu bylo naopak (extenzivní 1,1%, intenzivní 2,2%). V menší míře byly zaznamenáni zástupci rodů Mucor (max.1,3%), Stemphylium (pouze v Zubří 0,1%) a několik typů sterilních mycelií (max. 6,5%). Kromě mikroskopických hub se ve vzorcích vyskytovaly také bakterie (max. 5,5%). Z výsledků je patrné, že nelze vysledovat závislost mezi intenzitou mulčování a množstvím CFU jednotlivých rodů mikroskopických hub ve vzduchu. Naše hypotéza, že vzdušná mykoflora nad extenzivně mulčovanými plochami bude kvantitativně bohatší oproti intenzivní variantě, stejně jako mykoflora extenzivně mulčované travní hmoty (Hortová a kol. 2013 v tisku), se nepotvrdila. U každého rodu tomu bylo jinak a někdy se lišily i obě lokality. Použitá sedimentační metoda zřejmě nepostačuje k objasnění této závislosti. Dává spíše 47

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ informaci o rodovém spektru mikroskopických hub v ovzduší testovaných travních porostů. Kvantitativní údaje mohou být patrně zkreslené vlivem velkého množství kolonií na agarových plotnách, tudíž obtížného počítání jednotlivých kolonií. Výskyt zástupců rodu Fusarium v jednotlivých variantách byl statisticky vyhodnocen z hlediska působení 2 faktorů: intenzity mulčování a lokality. Vliv těchto faktorů na výskyt hub rodu Fusarium nebyl statisticky prokázán, intenzita mulčování (p=0,24), lokalita (0,38) viz tab. 1. Z druhového spektra rodu Fusarium byly nejčastěji zaznamenány F. poae, F. culmorum a v menší míře také F. avenaceum Rodové spektrum vzdušné mykoflory mulčovaných travních ploch je obdobné jako u autorů, kteří se zabývali studiem toxinogenních druhů v atmosféře (Ctvetnić and Pepeljnjak 1997), studiem mikromycetů v ovzduší Prahy (Patáková 1997, Štejfová 1981, Hajná 1996) a Plzně (Tomšíková a Nováčková 1970). Ve vzdušné mykofloře mulčovaných ploch byl nižší podíl zástupců rodu Cladosporium, kteří patřili mezi nejhojnější ve zmiňovaných studiích. Hameeda and Khodera (2001) uvádějí, že pěstitelské celky trvalých travních porostů mají velký podíl na výskytu spor patogenních druhů hub v ovzduší. Z lékařského hlediska je zajímavý fakt, že všechny izolované rody mikromycetů zahrnují známé patogenní, oportunistické či alergenní druhy. Mezi nejvýznamnější vzdušné alergeny jsou všeobecně považovány konidie hub rodů Alternaria a Cladosporium (Achatz et al. 1995, Lacey 1996). Graf 1: Frekvence výskytu (%) mikroskopických hub na lokalitě Zubří Frekvence výskytu (%) mikroskopických hub na lokalitě Zubří 90 80 70 60 %

50 40 30 20

extenzivní ošetření

Mucor sterilní mycelia bakterie

Stemphylium

Fusarium

Penicillium

Cladosporium

Alternaria

Basipetospora


Stemphylium

Fusarium

Penicillium

Cladosporium

Alternaria

0

Basipetospora

10

intenzivní ošetření

Graf 2: Frekvence výskytu (%) mikroskopických hub na lokalitě Troubsko Frekvence výskytu (%) mikroskopických hub na lokalitě Troubsko 90 80 70 60

%

50 40 30 20 10

extenzivní ošetření


Penicillium

Fusarium

Cladosporium

Alternaria

Basipetospora


Penicillium

Fusarium

Cladosporium

Alternaria

Basipetospora

0

intenzivní ošetření

Tab. 1: Statistické vyhodnocení výskytu hub rodu Fusarium (ANOVA)

SČ

Efekt Abs. č len Lokalita Ošetření Chyba

Stupně PČ F p volnosti 5953,500 1 5953,500 27,91067 0,000004 168,750 1 168,750 0,79112 0,378492 308,167 1 308,167 1,44472 0,235664 9598,750 45 213,306

48

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Závěr Trvalé travní porosty plní řadu produkčních a mimoprodukčních funkcí a způsob obhospodařování je důležitý faktor, který zabezpečuje jejich správné fungování. Tyto pěstitelské celky jsou hojně osidlovány mikroskopickými houbami, jejichž spory se nevhodnými zásahy uvolňují do ovzduší a mohou způsobovat řadu onemocnění. Z výše uvedených výsledků není patrný rozdíl mezi množstvím CFU jednotlivých rodů mikroskopických hub ve vzduchu u extenzivně a intenzivně mulčovaných travních porostů. Tato vzdušná mykoflora je zastoupena rody mikromycetů, které zahrnují známé patogenní, oportunistické či alergenní druhy. Dedikace: Práce byla podpořena projektem Mze ČR NAZV č. QI 111C016. Literatura Achatz G., Oberkofler H., Lechenauer E., Simon B., Unger A., Kandler D., Ebner C., Prillinger H., Kraft D. and Breitenbach M (1995): Molecular cloning of major and minor allergens of Alternaria alternata and Cladosporium herbarum. Molecular Immunology 32: 213-227. Cvetnić Z., Pepeljnjak S. (1997): Distribution and mycotoxin-producing ability of some fungal isolates from the air. Atmospheric environment 31: 491-495. Fišar Z., Hýsek J., Binek B. (1990): Quantification of airborne microorganisms and investigation of their interactions with non-living particles. International Journal of Biometeorology 34: 189-193. Gaisler J., Pavlů V., Pavlů L., Mikulka J. 2010: Extenzivní obhospodařování trvalých travních porostů v podhorských oblastech mulčováním. VÚRV, v.v.i., Praha 6-Ruzyně: 24. Hammed A. and Khoder M.I. (2001): Suspended particulates and bioaerosols emitted from an agricultural nonpoint source. Journal of Environmental Monitoring 3: 206-209. Hortová B., Palicová J., Strejčková M., Cholastová T., Nedělník J. (2013): Mykobiota na mulčovaných plochách. In: 3. Česko-slovenská vědecká mykologická konference, Olomouc 29.31.8.2013 (v tisku). Inch S. and Gilbert J. (2003): The incidence of Fusarium species recovered from inflorescences of wild grasses in southern Manitoba. Candian Journal of Plant Pathology 25: 379-383. Kakde U. B. and Kakde H. U. (2012): Incidence of post-harvest disease and airborne fungal spores in a vegetable market. Acta Botanica Croatica 71: 147-157. Klimeš F. (1997): Lukařství a pastvinářství: Ekologie travních porostů. JU ZF České Budějovice: 140. Lacey J.(1996): Spore dispersal – its role in ecology and disease: the British contribution to fungal aerobiology. Mycological Research 100: 641-660. Mládek J., Pavlů V., Hejcman M., Gaisler J. (eds.) 2006: Pastva jako prostředek údržby trvalých travních porostů v chráněných územích. VÚRV, v.v.i., Praha 6-Ruzyně: 104. Patáková J. (1997): Studium mikromycetů v aspirabilní frakci prašného aerosolu v ovzduší Prahy. 109 p., ms. [Dipl. pr., depon. In: Knih. kat. botaniky PřF UK Praha]. Šimordová M. (1978): Mikroflóra ovzduší u různých zemědělských technologií a metody jejího sledování. 109 p., ms. [Postgr. pr., depon. In: Knih. kat. botaniky PřF UK Praha]. Tomšíková A., Nováčková D. (1970): Zum Studium der opportunischen Pilze. I. Pilzflora in der Atmosphäre von Pilsen (ČSSR) (Teil A). Mykosen 13(2): 589-602. Voženílková B., Klimeš F., Kobes M., Suchý K., Květ J. (2010): Influence of mowing on phytopathological aspects of mountain meadows dynamics. Ekológia 29: 290-293.

Kontaktní adresa: Ing. Hortová Bronislava VÚRV, v.v.i., Drnovská 507/73, 16106 Praha 6-Ruzyně [email protected]

49


ZHODNOCENÍ SPEKTRA HUB RODU FUSARIUM NA TRVALÝCH TRAVNÍCH POROSTECH S VYUŽITÍM DRUHOVĚ – SPECIFICKÉ PCR Evaluation of Fusarium spp. occurring on the permanent grassland using species – specific PCR Cholastová T.1, Hortová B.2, Palicová J.2 1

2

Zemědělský výzkum, s.r.o., Troubsko Výzkumný ústav rostlinné výrob, v.v.i.

Abstrakt V letech 2011 a 2012 bylo sledováno spektrum nejčastěji se vyskytujících patogenních hub r. Fusarium na trvalých travních porostech (TTP). S využitím druhově – specifické PCR byly sledovány 4 druhy fuzárií (F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae). Hodnocení bylo prováděno u dominantních druhů jílek mnohokvětý a jetel luční v lokalitě Závišice (281 m. n. m.) a psárka luční, trojštět žlutavý a jetel plazivý v lokalitě Lukov (334 m. n. m.). Na uvedených lokalitách byl zjišťován výskyt druhů rodu Fusarium ve vzorcích zelené hmoty a ve vzduchu. Ze 4 sledovaných patogenů r. Fusarium byl nejčastěji detekovaným druhem vyskytujícím se na trvale travních porostech (zelená hmota, vzduch) jednoznačně druh F. avenaceum, v menší míře následovaly F. poae a F. culmorum. V minimálním množství byl zastoupen druh F. graminearum. Klíčová slova: Fusarium spp., PCR, patogen – specifické primery, trvalé travní porosty Abstract The presence of the most common pathogenic fungi from genus Fusarium, which is occurring on permanent grassland, was monitored during the years 2011 and 2012. Using species – specific PCR the occurrence of four Fusarium species were investigated (F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum and F. poae). The evaluation was carried out on dominant species Italian ryegrass (Lolium multiflorum) and red clover (Trifolium pratense) at the locality Závišice (281 m. a. s. l.) and meadow foxtail (Alopecurus pratensis L.), yellow oat grass (Trisetum flavescens) and white clover (Trifolium repens) at the locality Lukov (334 m. a. s. l.). In the area of interest with permanent grassland the following variants were evaluated: green matter and air. The most frequently detected species occurring on permanent grassland, isolated from green mass and air, was clearly F. avenaceum, followed by F. poae and F. culmorum to a smaller extent. The smallest amount was represented by F. graminearum species. Key words: Fusarium spp., PCR, pathogen – specific primers, permanent grassland

Úvod Trvalé travní porosty (TTP) zaujímají v České republice přes 23 % výměry zemědělské půdy. Je to zhruba 970tis. ha, z toho je asi 800tis. ha využívaných pro produkci píce. Už sama tato čísla napovídají, že jde o významnou součást agroekosystému. Kvetoucí luční porosty s převahou trav jsou nejen zdrojem pylu (z alergologického hlediska), ale mohou se stát také zdrojem fuzarióz s nekontrolovatelným únikem do okolního prostředí. Mezi nejběžnější a nejčastější patří druhy F. avenaceum, F. culmorum F. graminearum, F. poae, F. sporotrichioides, F. equiseti a F. oxysporum (Klimeš, 1997; Inch & Gilbert, 2003; Voženílková et al., 2010). Rod Fusarium je bohatým zdrojem široké palety bioaktivních sekundárních metabolitů, trichothecenů, zearalenonů a fumonisinů. V posledních letech vstoupily do pozornosti i mnohé další důležité mykotoxiny, jako jsou moniliformin, enniatiny, beauvericin a fusaproliferin (Sorensen, 2009). V rámci sledování kvality a bezpečnosti krmiva je proto důležité monitorovat výskyt fuzarióz s toxinogenním účinkem. Určení druhu na základě morfologie je mnohdy neúspěšné, protože morfologické a fyziologické charakteristiky jednotlivých druhů jsou velmi podobné a druhy se příliš neliší ani 50

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ svými projevy po napadení hostitele. Navíc situaci ztěžuje geografické rozšíření druhů, protože se často na jednom území vyskytuje současně více než jeden druh rodu Fusarium. Klasické mikrobiologické kultivační metody jsou navíc poměrně časově náročné a do jisté míry subjektivní. V současné době je však potřeba rychlá a jednoznačná detekce patogena. To všechno jsou důvody pro používání moderních molekulárně biologických metod pro identifikaci a detekci Fusarium spp. Jednou z nich je polymerázová řetězová reakce s použitím specifických primerů. Genetické studie na základě PCR prováděl u rodu Fusarium spp. například Schilling et al. (1996), který odlišil F. culmorum a F. graminearum. Detekci rodu Fusarium spp. pomocí polymerázové řetězové reakce uvádí také Lees (1995), Turner et al. (1998), Doohan et al. (1998) a Arif et al. (2012). Cílem řešení bylo sledovat přítomnost 4 nejčastěji se vyskytujících patogenních hub r. Fusarium (F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae) napadajících TTP prostřednictvím polymerázové řetězové reakce s využitím patogen – specifických primerů. Materiál a metody Biologický materiál. V letech 2011 a 2012 bylo prováděno hodnocení u dominantních druhů jílek mnohokvětý a jetel luční v TTP v lokalitě Závišice (281 m. n. m.) a psárka luční, trojštět žlutavý a jetel plazivý v lokalitě Lukov (334 m. n. m.). V zájmovém území TTP byly posuzovány následující varianty: zelená hmota a vzduch. Vzorky zelené hmoty byly z každé lokality odebrány před 1. a 2. sečí ze 4 míst pokusného pozemku. Před 1. a 2. sečí byl odebrán rovněž vzorek vzduchu. Odběr vzduchu probíhal sedimentační metodou pomocí agarových ploten (doba expozice 10 minut). Petriho misky s agarovým médiem (bramborovo-dextrózový agar – PDA) byly rozmístěny do porostu. Zachycené mikroskopické houby byly determinovány morfologicky pouze do rodů, zástupci rodu Fusarium i druhově, a to na základě morfologických a molekulárně-biologických metod. Jako standardy byly použity izoláty Fusarium avenaceum CCM 8015, Fusarium culmorum CCM F-553, Fusarium graminearum CCM 8244 a Fusarium poae CCM F-169 získané z České sbírky mikroorganismů Masarykovy univerzity v Brně. Izolace DNA. Genomová DNA byla izolována z nárůstu mycélia pomocí komerčně dostupného kitu DNeasy® Plant Mini Kit (Qiagen, Německo). Kvalita DNA byla testována elektroforeticky. PCR amplifikace a agarózová gelová elektroforéza. Reakční směs o celkovém objemu 25µl se skládala z 2x koncentrovaného PPP Master Mixu (Top – Bio, ČR), primerů (Metabion, Německo) o koncentraci 0,2µM a 1,5µl templátové DNA. Pro identifikaci patogenů byly použity následující dvojice primerů, které použili níže citovaní autoři: F. avenaceum (AF/AR; Lees, 1995), F. culmorum (OPT18F470/OPT18R470; Schilling et al., 1996), F. graminearum (Fg11F/R; Nicholson et al., nepublikováno) a F. poae (Fp82F/R; Parry et Nicholson, 1996). K amplifikaci houbové DNA byl použit teplotní a časový profil, který se měnil v závislosti na specificitě primerů. Použitím F. avenaceum specifických primerů byl termocykler naprogramován na 40 cyklů (95°C-30s, 60°C-30s a 72°C 40s). Program pro F. graminearum a F. poae specifické primery byl podobný s výjimkou annealingové teploty, která byla upravena na 62°C. Použitím F. culmorum specifických primerů byl termocykler naprogramován na 30 cyklů (94°C-1min., 55°C-1min. a 72°C 2min.). V závěrečném cyklu každého programu byl poslední krok prodloužen na 5min., aby byly dosyntetizovány chybějící úseky fragmentů. Produkty amplifikace byly separovány na horizontální elektroforéze HE 99X (Hoefer, USA) v 1,5% agarózovém gelu při konstantním napětí 120V po dobu 80 minut.

51

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky a diskuze Z biologického materiálu byla vyizolována vysokomolekulární DNA s kvalitou vhodnou pro následnou amplifikaci. Pomocí F. avenaceum specifických primerů AF/AR byly amplifikovány produkty o délce 920bp, primer Fp82F/R specifický pro detekci F. poae amplifikoval fragment o velikosti 220bp, produkt amplifikovaný F. culmorum specifickým primerem OPT18F470/OPT18R470 měl velikost 472bp a s využitím primerové kombinace Fg11F/R byla velikost amplifikovaného produktu detekujícího F. graminearum 400bp. Tyto velikosti PCR amplikonů uvádí též Doohan et al. (1998) a Schilling et al. (1996). Yli-Mattila et al. (2004) uvádí pro F. graminearum 400bp velikost specifického fragmentu, která byla potvrzena i v této práci. Analýza vzorků zelené hmoty (viz graf 1) ukázala, že v r. 2011 byl na lokalitě Závišice dominantním druhem F. avenaceum. Jeho procentuální zastoupení bylo 63,2 % ve vzorcích zelené hmoty odebrané před 1. sečí a 29,6 % v zelené hmotě odebrané před 2. sečí. Navíc byly ve vzorcích zelené hmoty před 2. sečí nalezeny v menší míře (3,7 %) i zástupci druhu F. culmorum. V r. 2012 byl ve vzorcích zelené hmoty odebrané před 2. sečí na lokalitě Závišice na rozdíl od r. 2011 dominantním druhem F. poae vyskytující se se 60% frekvencí. Ve vzorcích zelené hmoty (1. seč, 2012) nebyly detekovány mikromycety r. Fusarium. Graf 1: Frekvence výskytu (%) F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae ve vzorcích zelené hmoty na lokalitě Závišice

V letech 2011 a 2012 byla na lokalitě Lukov zjištěna prevalence druhu F. avenaceum ve všech odebraných vzorcích zelené hmoty (viz graf 2). Nejvyšší frekvenci výskytu (66,7 %) tento druh dosahoval při odběru zelené hmoty, 1. seč v r. 2012. V zelené hmotě (2. seč, 2011) byly v menší míře zaznamenány druhy F. poae (22,2 %) a v minimálním množství i druh F. graminearum (2,2 %).

52

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Graf 2: Frekvence výskytu (%) F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae ve vzorcích zelené hmoty na lokalitě Lukov

Výrazná dominance druhu F. avenaceum se projevila i ve vzorcích vzduchu (viz graf 3) na lokalitě Závišice. Max. frekvence výskytu (100 %) byla zjištěna u vzorků vzduchu odebraném ze zelené hmoty před 1. sečí (2011) a 2. sečí (2012). Graf 3: Frekvence výskytu (%) F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae ve vzorcích vzduchu na lokalitě Závišice

Prevalence druhu F. avenaceum na lokaliě Lukov byla zjištěna ve vzorcích vzduchu odebraném ze zelené hmoty před 2. sečí (2011) a 1. sečí (2012). Frekvence výskytu dosahovala 90 % a 50 %. Navíc se ve vzorcích vzduchu, 2. seč (2011) vyskytoval ve vyšší míře (70 %) druh F. poae, který je známým producentem trichothecenů.

53

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Graf 4: Frekvence výskytu (%) F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae ve vzorcích vzduchu na lokalitě Lukov

Závěr Ze 4 sledovaných patogenů r. Fusarium byl nejčastěji detekovaným druhem vyskytujícím se na trvale travních porostech (zelená hmota, vzduch) jednoznačně druh F. avenaceum, v menší míře následovaly F. poae a F. culmorum. V minimálním množství byl zastoupen druh F. graminearum. Individuální frekvence výskytu je samozřejmě ovlivněna environmentálními faktory, jako jsou vlhkost, teplota, půdní typ, půdní textura nebo předcházející plodina. Houby r. Fusarium patří mezi fytopatogenní houby, které nelze přehlížet ani při nízkém výskytu. Neměla by být proto podceňována ani jejich schopnost produkovat nebezpečné mykotoxiny. Ačkoliv F. avenaceum není producentem trichothecenů a fumonisinů, je důležitým producentem moniliforminu, beauvericinů a enniatinů. F. poae je známý hlavně jako producent širokého spektra trichothecenů. F. culmorum produkuje podobný profil mykotoxinů a jiných biologicky aktivních metabolitů jako F. croockwellense, což představují hlavně trichotheceny, zearalenon, kulmorin, moniliformin a jiné (Thrane, 1989; 2001; Weidenbörner, 2001). F. graminearum je silným producentem trichothecenů, především deoxynivalenolu.

Dedikace Výsledky byly získány za finanční podpory MZe ČR NAZV při řešení výzkumného projektu č. QI111C016 a za částečné institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace. Použitá literatura Arif M., Chawla S., Zaidi N. W., Rayar J. K., Variar M., Singh U. S. (2012): Development of specific primers for genus Fusarium and F. solani using rDNA sub-unit and transcription elongation factor (TEF-1a) gene. African Journal of Biotechnology, 11 (2): 444 – 457. Doohan F. M., Parry D. W., Jenkinson P., Nicholson P. (1998): The use of species-specific PCR-based assays to analyse Fusarium ear blight of wheat. Plant Pathology 47: 197 – 205.

54

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Inch S., Gilbert J. (2003): The incidence of Fusarium species recovered from inflorescences of wild grasses in southern Manitoba. Canadian Journal of Plant Pathology 25: 379 – 383. Klimeš F. (1997): Lukařství a pastvinářství – Ekologie travních porostů. JU ZF České Budějovice: 140. Lees A. K. (1995): Diagnosis and Control of Foot Rot Pathogens of Wheat. Buckinghamshire, UK: Open University, Ph.D. thesis. Nicholson et al. (nepublikováno) - In.: Doohan F. M., Parry D. W., Jenkinson P., Nicholson P. (1998): The use of species-specific PCR-based assays to analyse Fusarium ear blight of wheat. Plant Pathology 47: 197 – 205. Parry D. W., Nicholson P. (1996): Development of a PCR assay to detect Fusarium poae in wheat. Plant Pathology 45: 383 – 91. Schilling A. G., Möller E. M., Geiger H. H. (1996): Polymerase chain reaction – based assays for specific detection of Fusarium culmorum, F. graminearum and F. avenaceum. Phytophatology 86: 515 – 522. Sorensen J. L. (2009): Preharvest fungi and their mycotoxins in maize. Ph. D. Thesis. Lyngby: Center for Microbial Biotechnology, 2009. ISBN: 978-87-91494-68-0. Soroka J. J., Gossen B. D. (2005): Phytophagous arthropods and silvertrop levels associated with postharvest residue treatments in three turfgrass species grown for seed. Canadian Journal of Plant Science 56: 213 – 224. Thrane U. (1989): Fusarium species and their specific profiles of secondary metabolites. In Desjardins A. E. (2006): Fusarium Mycotoxins. Chemistry, Genetics and Biology. Minnesota, APS Press, 2006, 260 p. ISBN: 0-89054-335-6. Thrane U. (2001): Developments in the taxonomy of Fusarium species based on secondary metabolites. In Desjardins A. E. (2006): Fusarium Mycotoxins. Chemistry, Genetics and Biology. Minnesota, APS Press, 2006, 260 p. ISBN: 0-89054-335-6. Turner A. S., Lees A. K., Rezanoor H. N., Nicholson P. (1998): Refinement of PCR – detection of Fusarium avenaceum and evidence from DNA marker studies for phenetic relatedness to Fusarium tricinctum. Plant Pathology 47: 278 – 288. Voženílková B., Klimeš F., Kobes M., Suchý K., Květ J. (2010): Influence of mowing on phytopathological aspects of mountain meadows dynamics. Ekológia 29: 290 – 293. Weidenbörner M. (2001): Encyclopedia of Food Mycotoxins. Giessen, Springer, 2001, 294 p. ISBN: 3-540-67556-6. Yli-Mattila T., Paavanen-Huhtala S., Parikka P., Konstantinova P., Gagkaeva T. Y. (2004): Molecular and morphological diversity of Fusarium species in Finland and north-western Russia. European Journal of Plant Pathology 110: 573 – 585.

Kontaktní adresa: Cholastová Tereza, Mgr. Zemědělský výzkum s. r.o., Zahradní 400/1, Troubsko [email protected]

55


BIODIVERZITA HMYZU SE ZAMĚŘENÍM NA ŠKŮDCE V MULČOVANÉM A NEMULČOVANÉM TRAVNÍM SYSTÉMU Insect biodiversity focused on pests inmulched and not mulched grass system Frydrych J.1, Cagaš B.1, Kolařík P.2, Rotrekl J.2, Barták M.3 1

2

OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Zubří Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko 3 Česká zemědělská univerzita v Praze

Abstrakt Pro monitoring hmyzu v letech 2008-2011 byly vybrány dvě stanoviště na nemulčovaném a mulčovaném trvalém travním porostu na stanovišti ve Stříteži nad Bečvou. V letech 2008-2011bylo na dvou pokusných stanovištích zjištěno prostřednictvím emergentních lapáků celkem 81980 jedinců, z nich 29885 v nemulčovaném systému a 52095 v mulčovaném systému. Celkový počet morphospecies (4 608) byl vyšší u mulčovaného systému než u nemulčovaného systému. Vyšší hodnoty u všech indexů diverzity jsou na mulčovaném stanovišti. Zcela novým poznatkem je zjištění menšího počtu ploštic v mulčovaném travním porostu oproti nemulčovanému. Pro zjištění vlivu mulčování na výskyt ploštic a běloklasosti v travním porostu byl založen pokus s kostřavou červenou na stanovišti v Zubří. Novým poznatkem je rovněž zjištění vlivu zvýšení intenzity mulčování na snížení výskytu ploštic v travním porostu. Klíčová slova: zemědělská technologie, biodiverzita hmyzu, mulčování, travní porost, škůdce Abstract For monitoring of insects in the period 2008-2011 were selected two stations in not mulched and mulched permanent grassland habitats in Střítež nad Bečvou. The total of 81,980 specimen were identified through emergent traps at two experimental sites in 2008-2011, from which: 29,885 specimen in not mulched and 52,095 in the mulching system. The total number of morphospecies (4608) was higher in selected groups of mulched than in variants of not mulched groups. Higher values of all indices of diversity are in the mulched sites. A completely new finding is detecting fewer true bugs in the mulched grass stand compared to not mulched. To determine the effect of mulching on the occurrence of true bugs and silvertop in grassland experiment was established with red fescue at the station in Zubří. New finding is also detecting the effect of increasing the intensity of mulching to reduce the occurrence of true bugs in the grass stand. Key words: agricultural technology, biodiversity of insects, mulch, grass stand, pests

Úvod Mulčování ovlivňuje mnohé vlastnosti půdy (udržuje půdní vlhkost, snižuje erozi, dodává živiny, potlačuje plevele a klíčení semen, snižuje teplotní extrémy, a poskytuje kryt pro mnoho živočichů). OSEVA vývoj a výzkum s.r.o. v Zubří ve spolupráci s Českou zemědělskou univerzitou v Praze a Zemědělským výzkumem s.r.o. v Troubsku řešila projekt „Ovlivňování biodiverzity hmyzu v krajině různými způsoby zemědělského využití půdy a zemědělskými technologiemi se zaměřením na škůdce trav a jetelovin a jejich bioregulátory“. Cílem projektu byl monitoring variability hmyzu v rozdílných způsobech zemědělského využívání půdy a zemědělských technologiích se zaměřením na variabilitu hmyzích škůdců a jejich bioregulátorů v travních a jetelovinových porostech. Součástí projektu byl i výzkum variability hmyzu na travních porostech, kde se provádí mulčování. Významnými škůdci v travních a jetelových porostech jsou ploštice, zejména zástupci čeledi Miridae – klopuškovité. Původcem běloklasosti, významné choroby trav pěstovaných na

56

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ semeno, je klopuška hnědožlutá (Leptopterna dolobrata), hmyz z podřádu Heteroptera – ploštice, čeledi Miridae – klopuškovité. Škody způsobované tímto onemocněním nabyly významu s postupně se zvyšujícím množstvím ploch trav s víceletým využíváním. V 60. letech 20. století dosáhlo poškození kalamitního charakteru. Toto onemocnění je druhově specifické a napadá výhradně pěstované druhy rodu Poa, Agrostis, dále např. druhy Festuca pratensis, F. rubra a F. ovina, Trisetum flavescens, Cynosurus cristatus a některé další méně významné travní druhy. Se stářím porostu se intenzita napadení zvyšuje. Typickým projevem choroby je zcela odumřelé, slámovitě zabarvené a „berlicovitě“ zahnuté stéblo. Celá květní lata je odumřelá (hluchá), konec stébla (po oddělení od bazální části) má charakteristické zaškrcení s bělavým povlakem, kde se často nachází mycelium houby Fusarium poae. Na rozdíl od starších údajů, kdy jako původci byli označováni roztoči Siteroptes graminum a Steneotarsonemus spirifex, bylo zjištěno, že primárním a nejzávažnějším původcem u nás je klopuška hnědožlutá (Rotrekl et al. 1985, Cagaš et al. 1986), která nabodává stéblo v období od sloupkování do metání a svými toxiny za spolupůsobení fusaria způsobuje odumření fertilního stébla. Následkem tohoto onemocnění fertilního stébla trav dochází zejména k přímým ztrátám na výnosu semen. Materiál a metody Charakteristika stanovišť pro monitoring hmyzu Lokalita – Střítež nad Bečvou – louka využitá pro sklizeň sena a senáže Z hlediska způsobu obhospodařování se jedná o systém obhospodařování sečením a odvoz hmoty z trvalého travního porostu. V systému nejsou zařazeny hnojiva ani pesticidy. Louka se sklízí za rok 2-3 krát. Tento systém hospodaření na stanovišti převládá již více jak deset let. Dlouhodobá průměrná roční teplota na stanovišti činí 7,5°C, dlouhodobý roční úhrn srážek představuje sumu 864,5 mm. Na stanovišti se nachází půdní druh střední půdy ( pH 5,3; hloubka ornice 15 cm, obsah základních živin P – 14 mg.kg-1, K – 75 mg.kg-1, Mg – 180 mg.kg1, Ca – 2030 mg.kg-1 ). Topografické údaje o lokalitě jsou souřadnice N 49°27’12,2“, E 18°02’40,8,“, nadmořská výška je 425 m. Z hlediska botanické charakteristiky (pro hodnocení byla použita Braun – Blanqueta stupnice pokryvnosti a početnosti)je na stanovišti nejpočetněji zastoupen Agrostis stolonifera L. (% pokryvnosti 30, stupeň 3). Lokalita – Střítež nad Bečvou – mulčovaná louka Z hlediska způsobu obhospodařování se jedná o systém mulčování a ponechání hmoty z trvalého travního porostu na stanovišti. V systému nejsou zařazeny hnojiva ani pesticidy. Louka se mulčuje 2krát za rok. Tento systém hospodaření na stanovišti převládá již více jak čtyři roky. Dlouhodobá průměrná roční teplota na stanovišti činí 7,5°C, dlouhodobý roční úhrn srážek představuje sumu 864,5 mm. Na stanovišti se nachází půdní druh střední půdy, podle vlhkostních podmínek zamokřená, ( pH 5,3; hloubka ornice 15 cm, obsah základních živin P – 14 mg.kg-1, K – 75 mg.kg-1, Mg – 180 mg.kg1, Ca – 2030 mg.kg-1 ). Topografické údaje o lokalitě jsou souřadnice N 49°27’11,9“, E 18°02’38,3“, nadmořská výška je 424 m. Z hlediska botanické charakteristiky (pro hodnocení byla použita Braun – Blanqueta stupnice pokryvnosti a početnosti) je na stanovišti nejpočetněji zastoupen Agrostis stolonifera L. (% pokryvnosti 35, stupeň 3). Na stanovištích byly instalovány emergentní lapáky (jeden lapák na každé lokalitě) a odebírány vzorky hmyzu ve vegetačním období v průběhu let (2008-2011). Sběry probíhaly jednou měsíčně. Veškerý materiál členovců ze všech vzorků z emergentních lapáků byl vyhodnocen metodou morfospecies. Do úrovně druhů byli určeni jedinci skupin: ploštice, pavouci, střevlíkovití, brouci a mnoho čeledí dvoukřídlého hmyzu. Emergentní lapák se skládá z látkového trychtýře o základně 1 m2, který se dolním koncem zakopá do země na 57

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ stanovišti a ze sběrné hlavy v podobě 1 litrové polyetylénové láhve naplněné až po okraj 70% etylalkoholem. Metodou morfospecies se rozumí rozlišení odchyceného materiálu do „druhů“ na základě jejich podobnosti (Barták et al., 2010). Vzorky byly dále vyhodnoceny indexy kvantitativní synekologické analýzy. Při synekologických rozborech byl počítán Simpsonův a Shannon-Wienerův index druhové rozmanitosti a Margalefův index druhové pestrosti. Simpsonův index druhové rozmanitosti se vypočte dle vztahu: D = 1 /  pi2, kde pi = relativní početnost i-tého druhu. Tento index vyjadřuje, s jakou mírou pravděpodobnosti patří dva náhodně odebraní jedinci dvěma různým druhům. Shannonův index se vypočte podle vzorce: H = -  pi ln pi a vychází z pravděpodobnosti, s jakou bude další ulovený jedinec patřit předpokládanému druhu Index druhové pestrosti je mírou druhové bohatosti vzorku. Byl používán ve dvou podobách a to 1) celkový počet zjištěných druhů (resp. morfospecies) a 2) Margalefův index druhové pestrosti (ten respektuje odlišnosti vzorků různě početných, ale v našich odběrech jsme volili metodiku emergentních lapáků, které se příliš neliší v počtech odebraných jedinců). Margalefův index druhové pestrosti se vypočítá jako P = (Nd - 1) / log N, kde Nd je počet druhů ve vzorku a N celkový počet jedinců. Pro výzkum vlivu intenzity mulčování na výskyt běloklasosti a klopušky hnědožluté v kostřavě červené trávě náchylné na běloklasost v letech 2008-2011 byl založen pokus na stanovišti v Zubří. Kostřava červená v roce 2007 byla založena ve čtyřech variantách pro výzkum vlivu mulčování na běloklasost v souvislosti s biodiverzitou členovců v travním porostu. Pokus nebyl sklízen na semeno. Byl sledován výskyt stařiny, počet běloklasých stébel a počet jedinců klopušky hnědožluté v pokuse. Na základě upřesnění metodiky pro rok 2009 bylo zařazeno do pokusu smýkání entomologickým smýkadlem se zaměřením na zjištění počtu jedinců klopušky hnědožluté způsobující běloklasost. Režim ošetření pokusu v letech 2008-2011 (počet mulčování za rok) Varianty: 1- mulčováno 1x, 2- mulčováno 2x, 3 - mulčováno 3x,4- mulčováno 4x Lokalita – Zubří - charakteristika lokality s pokusem kostřavy červené Z hlediska způsobu obhospodařování se jedná o ekologický systém pěstování trávy na semeno bez použití pesticidů a průmyslových hnojiv. Tento systém hospodaření na stanovišti probíhá v roce 2011 čtvrtým rokem. Na stanovišti je založen pokus s mulčováním a následným vyhodnocením výskytu běloklasosti. Dlouhodobá průměrná roční teplota na stanovišti činí 7,5°C, dlouhodobý roční úhrn srážek představuje sumu 864,5 mm. Na stanovišti se nachází půdní druh písčitohlinitá půda, půdní typ nivní půdy glejové ( pH 4,64 hloubka ornice 25 cm, obsah základních živin P – 30 mg.kg-1, K – 152 mg.kg-1, Mg – 94 mg.kg-1, Ca – 1,498 mg.kg1 ). Topografické údaje o lokalitě jsou souřadnice N 49°27’48,0“, E 18°04’49,4“, nadmořská výška je 351 m. Z hlediska botanické charakteristiky je nejpočetněji zastoupen na stanovišti Festuca rubra L. Valaška. (% pokryvnosti 80, stupeň 5).

58

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky a diskuze Počet jedinců na stanovišti mulčovaného a nemulčovaného trvalého travního porostu ve Stříteži nad Bečvou v letech 2008 – 2011 Rok 2008 2009 2010 2011 Celkem Střítež 10654 7011 7149 27281* 52095 mulč. Střítež 10717 6827 4701 7640 29885 nemulč. Celkem 21371 13838 11850 34921 81980 Vyšší počet jedinců (52095) byl zjištěn na stanovišti louky, kde se provádí mulčování travního porostu * v roce 2011 bylo zjištěno 20724 jedinců mšic Aphidomorpha na mulčovaném stanovišti Počet taxonů morfospecies na stanovišti mulčovaného a nemulčovaného trvalého travního porostu ve Stříteži nad Bečvou v letech 2008 – 2011 Rok Střítež mulč. Střítež nemulč. Celkem

2008 607

2009 614

2010 655

2011 511

Celkem 2387

745

580

445

451

2221

1352

1194

1100

962

4608

Počet morphospecies (2387) byl vyšší u stanoviště, kde se provádí mulčování

Počet jedinců ploštic určených do druhů na stanovištích trvalého travního porostu v letech 2008 - 2011 2008 2009 2011 2011 Celkem Střítež T 9 25 12 53 99 mulč. Střítež

nemulč.

T

51

30

13

29

123

V mulčovaném travním porostu bylo zjištěno menší zastoupení ploštic oproti nemulčovanému (T – travní porost) Průměrné hodnoty vypočtených indexů diverzity v letech 2008-2011 Simpson’s Shannon’s index sindex

Margalef’s index

Střítež nad Bečvou – nemulč.

19,75

3,27

13,74

Střítež nad Bečvou – mulč.

29,74

3,62

16,60

Vyšší hodnoty u všech indexů jsou na mulčovaných stanovištích. Zde byl i vyšší počet jedinců a taxonů morphospecies.

59

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky v pokusu s vlivem intenzity mulčování na výskyt běloklasosti a klopušky hnědožluté v porostu kostřavy červené. V roce 2008 byl výskyt běloklasých stébel pouze na variantě bez mulčování a to ojedinělý. Na mulčovaných variantách se běloklasost nevyskytla. V roce 2010 a 2011 byl výskyt běloklasosti zaznamenán pouze na variantě č. 1 u kostřavy červené, kde bylo mulčováno pouze jedenkrát ročně v roce 2010 (9 běloklasých stébel u kostřavy červené na m2) a v r. 2011 3 běloklasá stébla u kostřavy červené na variantě č. 1, u ostatních mulčovaných variant se běloklasost nevyskytla. Nevětší počet běloklasých stébel a průkazný výskyt klopušky hnědožluté byl zaznamenán v roce 2009. Pokus byl mulčován u varianty č. 1, 2, 3 a 4 v dubnu 2009. Varianty 2, 3 a 4 byly dále mulčovány v červnu 2009. Varianty 3 a 4 potom byly mulčovány v červenci 2009 a varianta č. 4 v záři 2009. Celý pokus varianty 1-4 byl mulčován včetně kontroly v říjnu 2009. Hodnocení stařiny bylo provedeno v dubnu 2009. Počet klopušek byl zjištěn na všech variantách v květnu 2009. Počet běloklasých stébel byl zjištěn v červnu 2009 před druhým mulčováním. Stejný režim mulčování byl proveden i v roce 2008, 2010 a 2011. Hodnocení výskytu klopušek ve vztahu k počtu běloklasých stébel u kostřavy červené v roce 2009 Varianta Výskyt stařiny Počet klopušek Počet běl. stébel m2 6. 4. 2009

15. 5. 2009

1. 6. 2009

1

90%

220

66

2

50%

196xx

39xx

3

30%

18xx

17xx

4

15%

14xx

7xx

Počet nymf klopušek - ANOVA LSD 0,05: 9,432 LSD 0,01: 13,563 Počet běloklasých stébel - ANOVA LSD 0,05: 4,629 LSD 0,01: 6,656 xx – vysoce průkazný rozdíl

S intenzitou mulčování klesá výskyt běloklasých stébel a výskyt klopušky hnědožluté. Nejvyšší počet běloklasých stébel a největší počet klopušek byl zjištěn na variantě, č. 1 která byla mulčována na podzim a bylo zde i nejvíce mulče (stařiny) z podzimu. Na této variantě byl zaznamenán největší počet běloklasých stébel. S intenzitou mulčování klesá výskyt běloklasých stébel a výskyt nymfálního stádia klopušky hnědožluté jak je patrno z tabulky. Z těchto výsledků vyplývá největší výskyt běloklasosti na variantě s největším zastoupením mulče. Tam, kde je nejvíce stařiny, je i nejvíce klopušky hnědožluté tnz. škůdců. Závěr V letech 2008-2011 bylo na dvou pokusných stanovištích prostřednictvím emergentních lapáků celkem zjištěno 81980 jedinců, 29885 v nemulčovaném systému a 52095 v mulčovaném systému. Větší počet jedinců byl v mulčovaném systému než v nemulčovaném. Celkový počet morphospecies (4 608) byl vyšší u mulčovaného stanoviště. Vyšší hodnoty u všech indexů diverzity jsou na mulčovaných stanovištích. Zcela novým poznatkem je zjištění menšího počtu ploštic v mulčovaném travním porostu oproti nemulčovanému a zjištění vlivu zvýšení intenzity mulčování na snížení výskytu ploštic 60

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ v travním porostu. U varianty s kostřavou červenou č. 4, kde bylo provedeno mulčování 4 x ročně, bylo nejnižší zastoupení stařiny (15 %), nejnižší výskyt klopušek (14) a nejnižší počet běloklasých stébel (7) oproti variantě č. 1, kde bylo provedeno mulčování jednou ročně a byly zde zaznamenány nejvyšší hodnoty ve všech sledovaných znacích ze všech variant (zastoupení stařiny 90 %, výskyt klopušek 220, počet běloklasých stébel 66.) Mezi těmito dvěma variantami č. 1 a č. 4 je vysoce průkazný rozdíl ve výskytu klopušek a počtu běloklasých stébel. Vysoce průkazný rozdíl u kostřavy červené ve výskytu klopušek a počtu běloklasých stébel je i mezi variantou č. 1 (1x mulčováno), č. 2 (2x mulčováno) a č. 3 (3x mulčováno). Dedikace Příspěvek byl zpracován na základě podpory projektu „Ovlivňování biodiverzity hmyzu v krajině různými způsoby zemědělského využití půdy a zemědělskými technologiemi se zaměřením na škůdce trav a jetelovin a jejich bioregulátory“ č. QH 72151 Národní agentury pro zemědělský výzkum České republiky. Použitá literatura Barták M., Krupauerová A., Frydrych J, Cagaš B., Rotrekl J., Kolařík P: Comparison of arthropod diversity in mulched and conventionally managed grassland agroecosystems. Workshop on animal biodiversity, Jevany, Czech Republic, 7. 7. 2010. p. 14-24. ISBN: 978-80-213-2146-5. Cagaš, B., Klumpar , J., Rotrekl, J., Bumerl, J.: Chemická ochrana proti běloklasosti trav. Sb. ÚVTIZ – Ochrana rostlin 22(4): 295-300, 1986. Rotrekl, J., Klumpar, J., Cagaš, B., Bumerl, J.: Ploštice a totální běloklasost trav. Sb. ÚVTIZ Ochrana rostlin 21(4): 267-274, 1985.

Kontaktní adresa: Ing. Jan Frydrych OSEVA vývoj a výzkum s.r.o. Hamerská 698, 756 54 Zubří [email protected]

61


VLIV ROZDÍLNÉHO HOSPODAŘENÍ SE SLÁMOU NA DRUHOVOU DIVERZITU PLEVELŮ Influence of different straw management on weed species diversity Winkler J., Svoboda M. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Tato práce je zaměřena na zjištění vlivu rozdílného hospodaření se slámou na druhovou diverzitu plevelů. Pozorování bylo provedeno v roce 2011 a 2012 na školním pozemku v Žabčicích, konkrétně v monokultuře ječmene jarního. Jednotlivé varianty hospodaření se slámou byly aplikovány ve třech variantách a to odvoz slámy s pozemku pryč, zaorání slámy a nebo její pálení. Z půdou se zde hospodařilo ve dvou variantách a to pomocí tradičního a nebo minimalizačního způsobu zpracování. Získané výsledky byly vyhodnoceny matematicko-statistickými analýzami DCA (Detrended Correspondence Analysis) a RDA (Redundancy Analysis). Druhová diverzita plevelů byla nejvíce omezena na pozemku, kde se sláma pálila. V největším množství se plevelné druhy vyskytovaly na pozemcích, kde se sláma odvážela nebo byla zaorána. Vliv rozdílného hospodaření se slámou byl znatelný u těchto druhů: Fallopia convolvulus, Galium aparine, Lamium amplexicaule, Microrrhinum minus, Silene noctiflora, Stellaria media. Klíčová slova: plevele, hospodaření se slámou, zpracování půdy, diverzita Abstract This thesis is focused on determination of the influence of the different straw management on weed species diversity. The observations were made in 2011 and 2012 on school grounds in Žabčice, specifically in the monoculture of spring barley. Individual variations of the straw management were applied in three variants, namely pick straw off the land, plowing of the straw or its burning. The land was farmed here in two variants, namely using a traditional or minimization method of processing. The results were evaluated by mathematical and statistical analysis DCA (Detrended Correspondence Analysis) and RDA (Redundancy Analysis). Weed species diversity was most limited in the grounds, where the straw was burned. The largest amount of the weed species occurred in plots, where the straw was taken away or plowed. The influence of different straw management was apparent in this following species: Fallopia convolvulus, Galium aparine, Lamium amplexicaule, Microrrhinum minus, Silene noctiflora, Stellaria media. Key words: weeds, straw management, soil tillage, diversity

Úvod Změny struktury rostlinné a živočišné výroby se nutně promítají i ve změnách, které působí na celý ekosystém (ŠARAPATKA, 2010). LAŠTŮVKA A KREJČOVÁ (2000) ve své publikaci uvádějí, že pole je příkladem ekosystému vytvořeného člověkem za účelem produkce zemědělských plodin. JEZDINSKÝ et al., (2010) uvádějí, že plevelná společenstva procházejí složitým vývojovým cyklem, doprovázejí kulturní rostliny od vzniku zemědělství a patří mezi nejproblematičtější škodlivé činitele, na jejichž odstranění bylo vždy obětováno obrovské množství úsilí a energie. Jednotlivé druhy plevelů se postupně přizpůsobovaly měnícím se přírodním podmínkám, později technologiím pěstování. Některé rostliny nebyly schopné postupně se přizpůsobovat obdělávání půdy a z polí v dávné době zaniknuly. Některé zase byly tak závislé na technologii pěstování, že po změně technologie nebyly schopné se v nových podmínkách rozmnožovat (koukol polní). Vývoj druhového spektra a společenstev byl a stále bude ovlivňován řadou faktorů. Nejvíce ovšem byla plevelná společenstva ovlivněna zavedením osevních sledů, rozvojem mechanizace, která ovlivnila kvalitu agrotechniky, rostoucí intenzitou využívání statkových a 62

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ průmyslových hnojiv a nejvíce používáním herbicidů v posledních padesáti letech (JEZDINSKÝ, A. et al., 2010). Vliv hnojení slámou na agrosystém je hodnocen v celé řadě prací. Jedním takovým výzkumem se zabývali CHRISTIAN a BACON (1991), kteří ve svém díle prováděli pokusy s různým využitím slámy v kombinaci s různým zpracováním půdy na hlinité a jílovité půdě. Sláma byla pálena, sklízena nebo drcena a rozprostřena po pozemku. Mělké zpracování půdy zajištovalo horší zapravení slámy do půdy než orba, snižovalo klíčení a počáteční růst ozimé pšenice, ale v konečném efektu nemělo vliv na výnos. Přímé setí ozimé pšenice do nezpracované půdy pokryté rozdrcenou slámou snižovalo výnos na jílovité půdě, ale na půdě hlinité. RULE et al. (1990) porovnávali zapravení slámy do půdy s pálením slámy. Výsledný efekt na výnosy byl malý, kromě případů vyššího zaplevelení. Po zapravení slámy nebylo pozorováno zvýšené napadení chorobami a škůdci. Největší problém byl se zaplevelením trávovitými pleveli, speciálně na těžkých půdách po mělkém zpracování půdy nebo setí ozimé pšenice do nezpracované půdy. Naopak PREW et al. (1983) zaznamenali při zapravování slámy do půdy vyšší napadení houbovými chorobami. Naproti tomu KOS (1981) na základě dlouholetých výsledků, ve své publikaci uvádí, že nejsou odůvodněné obavy ze zvyšování napadení ozimé pšenice chorobami pat stébel po zaorávání slámy. Dále uvádí, že účinek zaorávané slámy závisí na povětrnostních podmínkách, které ovlivňují průběh rozkladu slámy. Lepší účinek má sláma ve vláhově příznivých letech. Naopak nižší výnosy monokultury ozimé pšenice po mělkém zapravování slámy talířovými kypřiči ve srovnání s orbou zaznamenali PREW, LORD (1988). Při zapravování slámy do půdy se projevovala tendence ke zvyšování zaplevelení, především když byla sláma zapravována mělce. Jak ukazují výsledky, hnojení slámou v kombinaci s minimalizačními technologiemi zpracování (mělké zapravení slámy, přímé setí do nezpracované půdy pokryté rozdrcenou slámou) je často provázeno problémy s kvalitním založením porostu. Z důvodu vyšší koncentrace slámy ve vrchní vrstvě nebo na povrchu půdy, není zajištěna požadovaná hloubka a rovnoměrnost uložení semen do půdy. Dále se se často projevuje inhibiční vliv slámy na klíčení, vzcházení a počáteční růst pěstovaných plodin. Většinou pozitivně na výnosy následné plodiny působí pálení slámy. Použitelnost tohoto opatření je však omezená s ohledem na technické problémy a kvalitu životního prostředí (HŮLA, PROCHÁZKOVÁ, 2002). Materiál a Metody Zájmová lokalita leží v Jihomoravském kraji v celkové vzdálenosti přibližně 25 km od města Brna, v okrese Brno – Venkov, mezi obcemi Žabčice a Židlochovice v Dyjsko-svrateckém úvalu, který je tvořen převážně neogenními sedimenty. Samotný pokus byl uskutečněn v centru lokality Žabčice-Obora, která je pokusnou plochou ústavů agrosystémů a bioklimatologie Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Pozemky jsou rovinného charakteru s nadmořskou výškou 179 m n. m. Oblast lze považovat za velmi teplou a suchou. Průměrná roční teplota pro daný klimatický region je 9,2°C a průměrný roční úhrn srážek 483,3 mm. Horninové podloží tvoří nezpevněné sedimenty mořského neogénu – jíly, písky, štěrky, které jsou místy pevněji stmelené a v různé míře vápnité. Pod půdním profilem v hloubce 180 cm, je v neustálé zásobě spodní voda. Jelikož v suchém období půda vysychá, vznikají velké praskliny. Ornice je hlinitá, jílovitá s mocností 35 cm, kde přechodný horizont zasahuje do hloubky 45 cm, který je zrnitostně těžší šedohnědý. Polní pokus byl založen v roce 1970 jako monokultura jarního ječmene, která je zde pěstována dodnes. Pokus má dvě varianty zpracování půdy a to tradiční a minimalizační metodě. Tradiční metoda zpracování půdy, probíhá s orbou do hloubky 0,22 m. Minimalizační metoda zpracování půdy pomocí talířových podmítačů, probíhá do hloubky 63

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 0,12 m. Dále jsou zde použity tři různé způsoby hospodaření se slámou. První způsob byl se sklízením slámy, druhý se zaoráním slámy a třetí způsob, kde byla sláma pálena. Velikost jedné pokusné parcely, kde výzkum probíhal je 5,3 m x 7,0 m. Hodnocení zaplevelení proběhlo ve dnech 2. 5. 2011 a 3. 5. 2012. K vyhodnocení byla použita početní metoda, počet jedinců byl zjišťován na ploše 1 m2, v osmi opakováních pro každou metodu zpracování půdy, hospodaření se slámou a rok. Vyhodnocování bylo prováděno před aplikací herbicidů. Názvy druhů v českém a latinském jazyce byly použity podle Kubáta (KUBÁT, 2002). Získaný počet jedinců byl zpracován dvěma různými způsoby. Prvním způsobem je Index diverzity (Idiv.), který byl vypočten dle vzorce Idiv. = S.I-1, kde S je počet druhů a I je počet jedinců. Ke statistickému zpracování počtu druhů plevelů, počtu jedinců a indexu diverzity bylo použito počítačového programu STATISTICA.CZ, byla aplikována analýza rozptylu a následně metody minimální průkazné diference (LSD). Druhým způsobem zpracování výsledků byla mnohorozměrná analýza ekologických dat. Ta se řídila délkou gradientu (Lenghts of Gradient), který byl zjištěn pomocí segmentové analýzy DCA (Detrended Correspondence Analysis). Po té byla použita redundanční analýza RDA (Redundancy Analysis), která je založena na modelu lineární odpovědi (Linear Response). Při testování průkaznosti pomocí testu Monte-Carlo bylo propočítáváno 499 permutací. Výsledná data byla zpracována pomocí počítačového programu Canoco 4.0 (TER BRAAK, 1998). Výsledky a diskuze Celkem bylo nalezeno 26 druhů plevelů. Zastoupení jednotlivých druhů plevelů je uvedeno v Tab.1. V Tab. 2 jsou uvedeny výsledky testování LSD počtu druhů, jedinců a indexů diverzity a statistické průkaznosti mezi variantami hospodaření se slámou, zpracováním půdy a roky. Tab.1. Průměrný počet jedinců jednotlivých druhů plevelů Druhy plevelů Amaranthus Anagallis arvensis Avena fatua Carduus acanthoides Cirsium arvense Convolvulus arvensis Echinochloa crus-galli Euphorbia helioscopia Fallopia convolvulus Galium aparine Chenopodium album Lamium amplexicaule Lamium purpureum Microrrhinum minus Persicaria lapathifolia Polygonum aviculare Silene noctiflora Solanum nigrum Sonchus arvensis Sonchus oleraceus Stachys palustris Stellaria media Thlaspi arvense Veronica persica Veronica polita Viola arvensis

Hospodaření se slámou Sklízená Zaorávaná Pálená 0,00 0,00 0,02 0,26 0,13 0,15 0,66 0,50 0,15 0,01 0,00 0,00 0,15 0,10 0,00 0,00 0,05 0,01 0,16 0,10 0,05 0,00 0,01 0,00 1,29 1,66 0,76 5,71 7,60 1,07 0,08 0,05 0,00 0,57 0,56 0,63 0,00 0,02 0,05 1,40 0,09 0,42 0,22 0,21 0,09 0,08 0,05 0,00 1,99 1,29 0,84 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,01 0,06 0,06 0,01 0,01 0,00 0,00 0,21 0,49 0,26 0,04 0,01 0,09 0,15 0,10 0,06 0,08 0,05 0,02 0,07 0,09 0,03

64

Rok 2011 0,01 0,17 0,87 0,01 0,07 0,00 0,06 0,00 1,11 5,33 0,04 0,84 0,05 1,02 0,25 0,03 2,39 0,01 0,01 0,09 0,01 0,59 0,07 0,20 0,10 0,10

2012 0,00 0,19 0,01 0,00 0,09 0,04 0,15 0,01 1,37 4,25 0,05 0,33 0,00 0,25 0,10 0,06 0,35 0,00 0,00 0,00 0,00 0,05 0,03 0,01 0,00 0,03

Zpracování půdy Tradiční Minimalizační 0,00 0,01 0,17 0,19 0,01 0,87 0,00 0,01 0,04 0,13 0,00 0,04 0,13 0,08 0,01 0,00 1,29 1,18 1,41 8,17 0,07 0,02 0,50 0,67 0,05 0,00 0,87 0,40 0,32 0,03 0,05 0,03 2,22 0,53 0,01 0,00 0,00 0,01 0,04 0,05 0,01 0,00 0,39 0,25 0,03 0,06 0,11 0,09 0,08 0,02 0,11 0,02

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky vyhodnocení zaplevelení monokultury jarního ječmene byly zpracovány analýzou DCA. Délka gradientu u dat získaných byla 3,237, a proto byla vybrána pro následující zpracování dat redundanční analýza (RDA). Na Obr. 1. jsou zobrazeny výsledky analýzy RDA, ve které byl hodnocen vliv hospodaření se slámou na plevele. Tyto výsledky jsou signifikantní na hladině významnosti α = 0,002 pro všechny kanonické osy a vysvětlují 14,7 % celkové variability v datech. Podle ordinačního diagramu můžeme druhy rostlin rozdělit do 4 skupin: V první skupině, se vyskytují druhy plevelů, které měly vyšší frekvenci výskytu nebo větší početnost na variantě se sklízením slámy a patří sem: Avena fatua, Cirsium arvense, Echinochloa crus-gali, Chenopodium album, Persicaria lapathifolia, Polygonum aviculare, Silene noctiflora, Sonchus oleraceus, Veronica persica, Veronica polita. Druhá skupina plevelů se vyskytovala na variantě se zaoráním slámy, a jsou to tyto plevelné druhy: Convolvulus arvensis, Euphorbia helioscopia, Stellaria media. Třetí skupina druhů plevelů byla nalezena na variantě s pálením slámy a jsou to tyto druhy: Amaranthus sp., Lamium amplexicaule, Lamium purpureum, Solanum nigrum, Sonchus arvensis, Thlaspi arvense. Do čtvrté skupiny lze zařadit plevelné druhy, které byly ovlivněny jiným faktorem, majícím vliv na výsledky a jsou to tyto druhy: Anagallis arvensis, Carduus acanthoides, Fallopia convolvulus, Galium aparine, Microrrhinum minus, Stachys palustris, Viola arvensis. Tab.2 Výsledky testování LSD Rok sledovaní 2011 2012 Zpracování půdy Tradiční Minimalizační Zpracování půdy Tradiční Minimalizační Hospodaření se slámou Sklizená Zaorávaná Pálená Hospodaření se slámou Sklizená Zaorávaná Pálená

Počet druhů Průměr Statistická (druh.m-2) průkaznost (α =0,01) 4,13 a 2,61 b Statistická Průměr průkaznost -2 (druh.m ) (α =0,01) 3,52 a 3,22 a Průměr Statistická (druh.m-2) průkaznost (α =0,05) 3,52 a 3,22 b Průměr Statistická (druh.m-2) průkaznost (α =0,01) 3,69 a 3,64 a 2,78 b Průměr Statistická (druh.m-2) průkaznost (α =0,05) 3,69 a 3,64 a 2,78 b

Počet jedinců Průměr Statistická (jedinec.m-2) průkaznost (α =0,01) 12,19 a 8,28 b Statistická Průměr průkaznost -2 (jedinec.m ) (α =0,01) 7,91 a 12,85 b Průměr Statistická (jedinec.m-2) průkaznost (α =0,05) 7,91 a 12,85 b Průměr Statistická (jedinec.m-2) průkaznost (α =0,05) 13,2 a 13,22 a 4,73 b Průměr Statistická (jedinec.m-2) průkaznost (α =0,05) 13,2 a 13,22 a 4,73 b

Index diverzity Průměrný index Statistická diverzity průkaznost (α =0,01) 0,41 a 0,6 b Statistická Průměrný index průkaznost diverzity (α =0,01) 0,59 a 0,41 b Průměrný index Statistická diverzity průkaznost (α =0,05) 0,59 a 0,41 b Průměrný index Statistická diverzity průkaznost (α =0,05) 0,38 a 0,36 a 0,75 b Průměrný index Statistická diverzity průkaznost (α =0,05) 0,38 a 0,36 a 0,75 b

Z dvou letých výsledků (2011 – 2012) je patrné, že mezi plevelné druhy, které nejvíce zaplevelují, lze zařadit: Silene noctiflora, Galium aparine, Microrrhinum minus, Fallopia convolvulus, Lamium amplexicaule, Stellaria media. Druhová diverzita je na variantách s odklidem slámy a se zaoráním slámy statisticky stejná. Průměrná hodnota indexu diverzity na variantě, kde byla sláma odvezena je 0, 38. Na variantě kde se sláma zaorávala je 0,36. Obecně lze říci, že s vyšší diverzitou roste odolnost společenstva. Při masivním používání chemických prostředků však zůstává otázkou, zda je vůbec možné druhovou diverzitu plevelů nějak zachovat a současně podpořit, protože celý 65

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ ekosystém je výrazně ovlivňován vůli člověka – pěstitele. Průměrná hodnota indexu diverzity, se lišila až na variantě, kde se sláma pálila. Index diverzity, zde dosáhnul počtu 0,78. Na této variantě se vyskytovalo méně zaplevelujících jedinců a to konkrétně v roce 2012 (8,28 jedinců.m-2), oproti roku 2011 (12,19 jedinců.m-2). Tento rozdíl by se dal vysvětlit pomocí meteorologických podmínek, kdy byl velice suchý rok, na zájmové území dopadalo málo dešťových srážek, tudíž byla minimální půdní vláha a plevele neměly dobré podmínky pro svůj růst a další vývoj. Nejvyšší počet jednotlivých plevelných druhů byl pozorován na variantách s odvozem a zaoráváním slámy. Statistické hodnoty u obou případů jsou téměř stejné. Na pozemku, kde se sláma odvážela, byl průměrný počet jedinců na m2 3,59. Na pozemku kde se sláma zaorávala, průměrný počet jedinců dosáhnul hodnoty 3,64 m2. Při zaorávání slámy, bude tento jev pravděpodobně způsobený tím, že většina dozrálých semen a plodů zůstává na původním místě svého výskytu a je se slámou zaorána. Semena a plody, jsou v živné a hnojené půdě, tudíž mají výborné podmínky pro brzké vzcházení v následujícím roce. Obr. 1: Ordinační diagram vyjadřující vztah výskytu plevelů a variant hospodaření se slámou

Legenda k ordinačnímu diagramu: Sklizeni: tradiční odklid slámy, Zaorani: zaorání slámy, Paleni: pálení slámy.Zkratky druhů plevelů: Ana arve (Anagallis arvensis), Ave fatu (Avena fatua), Car acan (Carduus acanthoides), Cir arve (Cirsium arvense), Con arve (Convolvulus arvensis), Ech crus (Echinochloa crus-gali), Eup heli (Euphorbia helioscopia), Fal conv (Fallopia convolvulus), Gal apar (Galium aparine), Che albu (Chenopodium album), Lam ampl (Lamium amplexicaule), Lam purp (Lamium purpureum), Mic minu (Microrrhinum minus), Per lapa (Persicaria lapathifolia), Pol avic (Polygonum aviculare), Sil noct (Silene noctiflora), Sol nigr (Solanum nigrum), Son arve (Sonchus arvensis), Son oler (Sonchus oleraceus), Sta palu (Stachys palustris), Ste medi (Stellaria media), Thl arve (Thlaspi arvense), Ver pers (Veronica persica), Ver poli (Veronica polita), Vio arve (Viola arvensis).

Na půdě, kde byla sláma zaorávána, jsme nejčastěji nacházeli plevelné druhy rostlin jako Galium aparine, Fallopia convolvulus, Silene noctiflora. Při hospodaření se slámou, kde byla použita varianta pálení slámy, bylo zaplevelení na zkoumaném pozemku během dvouletého sledu nejnižší. Počet druhů, které se vyskytovaly na pozorovaném pozemku v 1 m2, dosáhnul hodnoty 2,78. Důvodem nejspíše bude vysoký žár a teplo, které hořící oheň vyzařuje. Tím pravděpodobně dochází ke zničení většiny semen a plodů ve slámě a tudíž není obohacena půdní semenná banka a to se projevuje v poklesu aktuálního zaplevelení. Pálení slámy mělo negativní vliv především na tyto druhy: Galium aparine, Silene noctiflora, Fallopia convolvulus, Microrrhinum minus. Z pohledu zemědělce pálením slámy dosáhne jím chtěné 66

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ regulace druhů rostlin, které na svém pozemku nechce, ale z pohledu praktického uplatnění tato varianta není možná z důvodu legislativního omezení. Závěr Největší zaplevelení při hospodaření se slámou, bylo nalezeno na variantě, kde se sláma zaorávala a odvážela z pole pryč. Je to dáno tím, že při zaorávání slámy, většina dozrálých semen a plodů zůstává na původním místě svého výskytu a je se slámou zaorána. Nejméně plevelných druhů se vyskytovalo na pozemku, kde se sláma pálila. Při tomto způsobu hospodaření, je nejspíše se slámou spálena většina semen a plodů, což znamená, že není obohacena půdní semenná banka a to má za následek pokles aktuálního zaplevelení. Zpracování půdy výrazně ovlivnilo především intenzitu zaplevelení (počet jedinců). Na variantě s tradičním zpracováním půdy bylo menší zaplevelení než na variantě s minimalizačním zpracováním půdy. Na obou variantách se vyskytovaly obdobné druhy, ovšem na minimalizační variantě ve znatelně větším počtu jedinců. Dedikace Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP 10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu zemědělských kultur“. Použitá literatura Hůla, J. Procházková B. : Vliv minimalizačních a půdoochranných technologií na plodiny, půdní prostředí a ekonomiku. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 2002, 103 s. ISBN 80-7271-106-7. Christian, D. G., Bacon, E. T. G., : The effects of straw disposal and depth of cultivation on the growth, nutrient uptake and yield of winter wheat on a clay and a silt soil. Soil Use and Management, 4, 1991, 217-222. Jezdinský, A., et al.: Význam plevelů, Dostupné na: http://tilia.zf.mendelu.cz/ustavy/553/dzi/www/plevele/vyz_plevele.htm (citováno 19.3.2013) Kos, M., : Modely specializovaných osevních sledů pro jednotlivé výrobní oblasti. Metodika UVTIZ, UVTIZ Praha, 1981, 33 s. Kubát, K., 2002: Klíč ke květeně České republiky. Academia. Praha. 928 s. ISBN 80-200-0836-5. Laštůvka, Z., Krejčová, P.: Ekologie. 1. vyd. Brno: Konvoj, 2000, 184 s. ISBN 80-85615-93-2. Prew, R. D. et al., : Effects on eight factors on the growth and nutrient uptake of winter wheat and on the incidence of pests and deseases. J. agric. Sci., Camb., 100, 1983, 363-382. Prew, R. D., Lord, E. I., : The straw incorporation problem. Aspect of Applied Biology, 2, 1988, 163171. Rule, J. S., : Seven years` straw incorporation. Arable Farming, 17, 1990, 49-50. Šarapatka, B., : Agroekologie: východiska pro udržitelné zemědělské hospodaření. Olomouc: Bioinstitut, 2010, 440 s. ISBN 978-80-87371-10-7. Ter Braak, C., J., F.: Canoco – A Fortran program for canonical community ordination by [partial] [detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). Report LWA-88-02 Agricultural Mathematics Group. Wageningen, 1998.

Kontaktní adresa: Ing. Jan Winkler, Ph.D. Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav agrosystémů a bioklimatologie Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika [email protected]

67


TECHNOLOGIE KOMPOSTOVÁNÍ ZBYTKOVÉ BIOMASY ZE ZEMĚDĚLSKÉ ČINNOSTI Composting Technology of Biomass Residues from Agriculture Plíva P., Kovaříček P., Vlášková M. Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Praha

Abstrakt Údržba trvalých travních porostů pouhým sečením nebo mulčováním nepřináší celospolečensky očekávanou návratnost vložených nákladů. Způsobuje problémy s rozkladem biomasy a změny spektra travního porostu. Zbytkovou travní hmotu mohou zemědělci využít pro výrobu kompostu jako náhradu za chybějící hnůj ke hnojení na obdělávané orné půdě. Příspěvek hodnotí, za jakých podmínek si kompost mohou vyrobit levněji než jeho nákupem z komerční kompostárny. Náklady na výrobu kompostu v zemědělském podniku bez využití dotací se pohybují od 800 do 1 000 Kč.t-1, jsou mírně nad úrovní tržní ceny kompostu z komerčních kompostáren. Po uplatnění plošných dotací se náklady sníží na cca 450 až 550 Kč.t-1 a jeho výroba se stává již rentabilní. Ještě příznivější ekonomické výsledky jsou v oblastech s možností využití dotací LFA, kdy se náklady sníží na 200 až 300 Kč.t-1. Klíčová slova: údržba trvalých travních porostů (TTP), organická hmota (OH), kompostování, náklady na výrobu kompostu, extenzivního systému pěstování TTP Abstract Conservation of permanent grasslands only by mowing or mulching doesn’t bring the expected recovery of used investment costs, causes the problems with biomass decomposition, contamination of groundwater by nitrates and changes in grass cover spectrum. The superfluous grass matter can be utilized by farmers for the production of compost instead of missing farmyard manure and this compost can be then used to a fertilization of cultivated arable land. The contribution evaluates under what conditions it is possible to produce a compost in a cheaper way, than by its purchase from commercial composting plant. The costs for compost production without utilization of subsidies in an agricultural enterprise range from 800 to 1000 CZK.t-1 and there are slightly over level of market price of compost originating from commercial composting plants. After utilization of subsidies the costs diminish to the level of cca 450-550 CZK.t-1 and compost production becomes already profitable. Even more favourable economic results can be reached with subsidies given in the LFA areas. In this case the costs decrease to 200-300 CZK.t-1. Keywords: conservation of permanent grasslands, organic matter, composting, compost production costs, extensive system of permanent grasslands cultivation

Úvod Údržba trvalých travních porostů (dále TTP) pouhým sečením nebo mulčováním nepřináší celospolečensky návratnost nákladů, ale působí problémy s rozkladem zbytkové biomasy, poškozením spodních vod nitráty a způsobuje nepříznivé změny spektra porostu (Pozdíšek, a kol., 2004). Nařízení vlády Zákon 242/2000 Sb. o provádění agroenvironmentálních programů uvádí, že kultury travních porostů lze spásat nebo sekat minimálně dvakrát ročně a biomasa musí být odstraňována z pozemku. Z tabulky 1 vyplývá, že v kukuřičné a řepařské výrobní oblasti jsou TTP průměrně na 15 % obhospodařovaných ploch, v obilnářské na 30 %, v bramborářské na 25 % a pícninářské téměř na 60 %. Polovinu travní hmoty, která není z těchto ploch využita k výrobě sena, lze využít pro výrobu kompostu na dočasných složištích v blízkosti zdrojových ploch. Kompost mohou na dočasných plochách vyrábět zemědělci pro svou vlastní potřebu pro hnojení na obdělávané orné půdě. Většina zemědělců je vybavena 68

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ dopravními prostředky, rozmetadly hnoje a nakladači a tak se snižují investice na dovybavení kompostárny. Tabulka 1 – Zastoupení plodin v ČR na orné půdě (Agrocenzus, 2011) Zastoupení plodin na orné půdě

Výrobní oblast

Orná půda

Kukuřičná Řepařská Obilnářská Bramborářská Pícninářská Celkem

ha 155116 577980 963300 607620 228228 2532244

Obilniny

Olejniny + technické plodiny

% 60 60 60 62 80

% 7 12 20 17 20

Kukuřice Okopaniny

% 27 15 5 4 0

% 0 8 3 6 0

Pícniny na OP

Zornění

% 6 5 12 10 0

% 86 87 71 74 41

ZP ha 180367 664345 1356761 821108 556654 3579235

z toho TTP ha 25251 86365 393461 213488 328426 1046991

Materiál a metoda Podle Neuberga a kol. (1995) každý rok na obdělávané půdě zmineralizuje 3,5 t.ha-1 organické hmoty (dále OH). Vach a kol. (1996) udávají minimální roční normativ na úhradu OH 1,8 až 2,2 t (v sušině). Pro udržení úrodnosti půdy je potřeba uhradit alespoň toto minimum, pro zlepšování půdních vlastností dávky OH zvýšit. Při hospodaření bez živočišné výroby je ekonomicky výhodné ponechat na poli a zapravit do půdy veškeré posklizňové zbytky. V zjednodušeném pětihonném osevním postupu, odvozeném z průměrného zastoupení plodin v jednotlivých výrobních oblastech ČR (tab. 1) vzniká při doplňování OH do půdy deficit 0,3 až 0,6 t.ha-1.rok-1. V zemědělském podniku hospodařícím bez živočišné výroby a bez hnojení hnojem je podle „Metodiky výživy a hnojení plodin“ (Neuberg, 1995) každých 5 roků průměrný požadavek na hnojení dávkou 17 t.ha-1 kompostu o vlhkosti 50 % (tab. 2). Tabulka 2 – Potřeba doplnění organické hmoty do půdy a potřeba hnojení orné půdy kompostem za dobu pětileté rotace plodin Výrobní oblast Kukuřičná Řepařská Obilnářská Bramborářská Pícninářská

Bilance posklizňových zbytků t.ha-1.rok-1 2,19 1,88 1,68 1,65 1,8

Potřeba doplnění sušiny OH t.ha-1.rok-1 1,31 1,77 1,87 1,89 1,7

Potřeba kompostu za dobu pětileté rotace plodin t.ha-1 o.p. 13,1 17,7 18,7 18,9 17,0

Organická hmota v surovinách pro výrobu kompostu představuje sortiment látek různě odolných mikrobiologickému rozkladu. Rychlost rozkladu organické hmoty je závislá na poměru uhlíku a dusíku (C:N). Obsah uhlíku představuje polovinu obsahu organické hmoty. Kompostované hmoty s poměrem C:N užším než 10:1 se rozkládají velmi rychle a jsou mikrobiologicky dobře využitelné. Naopak hmoty se širokým poměrem C:N nad 50:1 se rozkládají pomalu (Váňa, 1994). Výstupem kompostování zbytkové travní hmoty a dalších surovin je kompost bez registrace, který splňuje jakostní znaky ČSN 46 5735 „Průmyslové komposty“. Lze ho využívat pro vlastní potřebu zemědělského podniku na hnojení orné půdy. Skladba surovin vyráběných kompostů se může měnit podle výrobního zaměření zemědělského podniku a jejich dostupnosti v lokalitě. V tabulce 3 jsou uvedeny příklady surovinové skladby zakládek kompostů, jejichž součástí je vždy travní hmota z údržby TTP, pastvin a neprodukčních ploch, popřípadě znehodnoceného sena. 69

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 3 – Příklady surovinové skladby zakládek kompostů m3

Objemová hmotnost t.m-3

Listí Tráva Kompost

2 2 -

0,267 0,416 -

Listí Tráva Sláma Kompost

1 2 2 -

0,272 0,384 0,135 -

Listí Tráva Seno Kompost

2 2 2 -

0,323 0,386 0,066 -

Sláma Tráva Kompost

1 3 -

0,135 0,416 -

Surovina

Objem

Hmotnost

Vlhkost

t % Surovinová skladba č. 1 0,534 35,0 0,832 80,1 0,520 41,2 Surovinová skladba č. 2 0,544 45,0 0,384 76,3 0,270 21,0 0,504 39,0 Surovinová skladba č. 3 0,646 47 0,772 78 0,132 17 0,515 43 Surovinová skladba č. 4 0,135 19 1,248 80,1 0,502 42,2

C:N

pH

48,3 13,8 14,9

8,4 8,7 7,2

46,2 12,0 85 10,3

7,9 8,6 6,9 8,2

51,5 12,6 25,0 13,6

8,38 8,29 8,40 7,2

90 13,8 16,9

6,9 8,7 7,8

Celková hmotnost t 1,366 0,520

1,198 0,504

1,550 0,515 1,383 0,502

Při realizaci i jednoduché kompostárny hraje významnou roli pořizovací cena vhodné kompostovací plochy. Plocha pro kompostování může být vybrána přímo na zemědělské půdě jako vodohospodářsky nezabezpečená. Použití vhodných zpevněných ploch, například nevyužitých bývalých polních hnojišť, zpevněných ploch u polních letišť apod., rozšíří operativní dostupnost pro mechanizační prostředky i na období dlouhodobých dešťových srážek. Charakteristika kompostovací plochy na zemědělské půdě:  travní hmota spolu s ostatními surovinami se zpracovává v místě nebo blízkosti svého vzniku přímo „na poli“ (obr. 1),  kompostovací plocha je dočasná, není vodohospodářsky zabezpečená, platí pro ni stejné podmínky jako pro „polní hnojiště dočasné“,  nevýhodou je snížená schopnost pohybu mechanizace pro kompostování po ploše v případě snížené únosnosti povrchu půdy vlivem povětrnosti,  variantním řešením je kompostování na nezpevněné ploše souběžně s komunikací nebo polní cestou (obr. 2) – používaná mechanizace se pohybuje po zpevněné komunikaci.

Obrázek 1 – Pásové hromady kompostu založené na dočasné ploše (zemědělské půdě) (1- dovoz surovin, 2- pásová hromada přikrytá kompostovací plachtou, 3- překopávání kompostu, 4- dávkování kapalin, 5- manipulace se surovinami, 6- odvoz kompostu)

70

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Pro přívěsné traktorové překopávače kompostu je výhodné zakládat dvě hromady vedle sebe. Traktor s překopávačem zpracovává druhou hromadu při jízdě v protisměru. Mezera mezi zakládkami kompostu pro průjezd stroje je 2,5 m, mezi hromadami 0,5 m. Na začátku a konci hromad je nutná manipulační plocha 4-5 m. Při předpokládané délce hromady 90 m se tím potřebná kompostovací plocha zvětšuje o 10 %. Za hospodářský rok lze počítat s dvěma rotacemi výroby kompostu na kompostovací ploše. Z farmářských surovin (tab. 3) se vyrobí kompost s nízkou objemovou hmotností – 0,55 t.m-3. Z těchto uvedených vstupních podmínek pro surovinovou skladbu č. 4 „sláma + tráva“ byl stanoven normativní požadavek na délku pásových hromad a kompostovací plochu (tab. 4).

Obrázek 2 – Pásové hromady založené na nezpevněné ploše souběžně s komunikací po jedné či obou stranách Tabulka 4 – Požadavky na kompostovací plochu pro výrobu 1 t kompostu z vybraných surovin dle tabulky 3 (Roy a kol, 2010) t

Objemová hmotnost t.m-3

Listí Tráva Kompost

1,03 1,60 1,00

0,27 0,42 0,55

Listí Tráva Sláma Kompost

1,08 0,76 0,54 1,00

0,27 0,38 0,14 0,55

Listí Tráva Seno Kompost

1,25 1,50 0,26 1,00

0,32 0,39 0,07 0,55

Sláma Tráva Kompost

0,27 2,49 1,00

0,14 0,42 0,55

Surovina

Hmotnost

Délka hromady zakládky na 1 t kompostu m-3 m Surovinová skladba č. 1 3,85 3,85 2,82 1,82 Surovinová skladba č. 2 3,97 1,98 3,64 3,97 1,82 Surovinová skladba č. 3 3,88 3,88 4,27 3,88 1,82 Surovinová skladba č. 4 1,99 5,98 2,92 1,82

Objem

Normativní plocha na výrobu 1 t kompostu m2

4,76

6,14

7,21

4,93

Základním článkem strojní linky pro kompostování je kolový traktor (Plíva a kol., 2009) nebo univerzální čelní nakládač. Ke zvolenému mobilnímu energetickému prostředku je možné připojovat stroje, které zajišťují jednotlivé technologické operace kompostování (obr. 3).

71


Obrázek 3 – Varianty technického řešení zemědělské kompostovací linky

Pro výrobu kompostu v zemědělském podniku se uvažuje s výrobou kompostu ze zbytkové travní hmoty z TTP a slámy. Při tomto složení zakládky je možné uvažovat s výraznějším zjednodušením kompostovací linky:  sběr slámy a produkce TTP a doprava na kompostárny – traktor 60 kW + samosběrací vůz,  manipulace, naskladnění a vyskladnění materiálu – traktor 60 kW s univerzální čelní lopatou,  překopávání kompostu – traktor 60 kW + přípojný překopávač kompostu. Pro výpočet vlastních nákladů se modelově vychází ze zemědělského podniku s 1000 ha zemědělské půdy v obilnářské, bramborářské a pícninářské výrobní oblasti s modelovým zastoupením ploch plodin stanovených podle statistických údajů. Požadavek na hnojení kompostem byl zvolen ve výši 2 t.ha-1.rok-1 (sušiny), větší než je požadované minimum k úhradě OH. Aplikace kompostu na ornou půdu (ve zboží o vlhkosti 50 % hmotnostních) se předpokládá v intervalu každých 5 let v průměrné výši 20 t.ha-1 o.p.. Pro výrobu kompostu byla zvolena surovinová skladba č. 4 (tab. 3) z travní hmoty z TTP a slámy, které jsou ve všech výrobních oblastech dostupné. Výsledky a diskuse Kritériem při ekonomickém hodnocení ekonomiky výroby a využití faremního kompostu jsou náklady na 1 t vyrobeného kompostu (ve srovnání s cenou kompostu na trhu) a náklady na jeho aplikaci (Kovaříček a kol., 2012). Při stanovení nákladů na 1 t kompostu se uvažuje s těmito nákladovými položkami:  náklady na vstupní suroviny,  náklady na užití plochy ke kompostování,  náklady na provoz kompostárny,  náklady na aplikaci kompostu. Náklady byly zpracovány s využitím databáze normativů pro poradenství, dostupných pro uživatele na webových stránkách www.vuzt.cz, v části Databáze a programy/Normativy pro poradenství (Abrham a kol., 2011). Náklady na vstupní suroviny Travní hmota V podniku bez živočišné výroby jsou při extenzivním obhospodařování TTP dvakrát ročně sklízeny rotační sekačkou a převláčeny, jedenkrát za 10 let je počítáno s obnovou travního porostu (přísev, hnojení, chemické ošetření). Celkové náklady na pěstování a sklizeň jsou minimalizovány na 6 550 Kč.ha-1 (zahrnuje variabilní nálady i fixní náklady). Jsou to náklady pro výrazně extenzivní pěstování a sklizeň TTP, v běžném produkčním roce se neuvažuje hnojení ani chemická ochrana.

72

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Náklady na jednotku produkce jsou ovlivněny výnosem v dané výrobní oblasti (obilnářská – 13,5 t.ha-1, bramborářská - 12,5 t.ha-1, pícninářská 11,0 t.ha-1) a závisí na možnostech využití dotací (tab. 5). Náklady lze snížit využitím dotací SAPS+TOP UP (v roce 2011 ve výši 4 686 Kč.ha-1), v oblastech LFA lze získat další dotace na travní porosty (zde se uvažuje dotace LFA ve výši 2 800 Kč.ha-1 travních porostů. Použití dotací náklady výrazně sníží, v oblastech LFA mohou být celkové dotace i vyšší než náklady na pěstování a sklizeň travních porostů. Tabulka 5 – Náklady na jednotku produkce travní hmoty Varianta Bez dotace Dotace SAPS+TOP UP Dotace SAPS+TOP UP+LFA

Jednotka Kč.t-1 Kč.t-1 Kč.t-1

obilnářská 485 138 -69

Výrobní oblast bramborářská 524 149 -75

pícninářská 595 169 -85

Sláma Cena je stanovena metodou s využitím rozčítacích koeficientů stanovených na základě krmné hodnoty zrna a slámy – u ozimých obilovin 12 %, u jarních obilovin 15 % celkových nákladů. Cena 1 t slámy bez započtení dotací je 500 Kč.t-1, při využití plné dotace SAPS a TOP UP 400 Kč.ha-1. V místech zvýšené poptávky (např. pro energetické nebo surovinové využití) může být tržní cena slámy vyšší. Pro dopravu slámy na kompostárnu byla zvolena nejlevnější varianta – sběr a odvoz sběracími vozy. Výsledná cena slámy bez dotací je 620 Kč.t-1, při využití dotací SAPS a TOP UP 520 Kč.t-1. Výsledný jednotkový náklad na objem slámy potřebný pro výrobu 1 t kompostu je 167 Kč.t-1 bez dotace, 140 Kč.t-1 s dotací. Náklady na kompostovací plochu a překopávání Na dočasně umístěnou kompostovací plochu na zemědělské půdě bez vodohospodářského zajištění byly stanoveny fixní náklady a roční ušlý zisk ve výši 5 000 Kč.ha-1. Pro výrobu kompostu v pásových hromadách s dvěma výrobními cykly za rok je normativní plocha na 1 t kompostu 6 m2. Výsledné náklady jsou na 1 t vyrobeného kompostu ve výši 3 Kč.t-1. Při technologickém postupu výroby kompostu jsou využívány univerzální mechanizační prostředky (kolový traktor, univerzální čelní nakladač). Jejich náklady jsou určeny z hodinových sazeb pro roční využití obvyklé velikosti podniku s 1000 ha z.p. (kolový traktor, samosběrací vůz). Při nízké výrobní kapacitě kompostárny zemědělského podniku je roční využití překopávače kompostu (CM-ST 30C, 550 tis. Kč, 1 000 m3.h-1) malé. Pro požadované množství kompostu vyrobeného ve 2 cyklech, každý s 6 překopávkami, to je 54 h v obilnářské a bramborářské výrobní oblasti a pouhých 30 h v pícninářské výrobní oblasti. To se negativně projevuje na jednotkových nákladech na 1 t vyrobeného kompostu – 117 Kč.t-1 v obilnářské a bramborářské výrobní oblasti a 175 Kč.t-1 v pícninářské. Výraznější snížení nákladů na kompostování lze docílit společným využíváním překopávače kompostu pro více zemědělských kompostáren. Závěr Celkové náklady na výrobu kompostu v zemědělském podniku bez využití dotací (tab. 6) se pohybují od 800 do 1 000 Kč.t-1 a jsou tedy mírně nad úrovni tržní ceny kompostu z komerčních kompostáren. Je to dáno cenou vstupů, které mohou být u komerčních kompostáren dokonce záporné (zpracovávají vstupy, za které dostávají úhradu, jak za jejich odvoz, tak i za zpracování).

73

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Po uplatnění plošných dotací se náklady sníží na cca 450 až 550 Kč.t-1 a jeho výroba se stává již rentabilní. Ještě příznivější ekonomické výsledky jsou v oblastech s možností využití dotací LFA, kdy náklady na výrobu kompostu se sníží na 200 až 300 Kč.t-1. Výhodný je extenzivní systém pěstování TTP, výnosy jsou sice nižší (cca 11 až 13 t čerstvé travní hmoty na 1 ha), ale výsledné náklady na 1 t produkce jsou příznivé. Zvyšováním intenzity pěstování (především hnojení, chemická ochrana) se zvyšují výnosy travní hmoty, ale rychleji rostou náklady, takže výsledné náklady na 1 t produkce se zvyšují. Výhodnost extenzivního systému pěstování TTP podporuje i současný systém dotací, kdy dotace jsou stanoveny sazbou na jednotku plochy a se zvyšováním výnosů se příznivý vliv dotace na jednotku produkce snižuje. Tabulka 6 – Celkové náklady na výrobu kompostu v zemědělském podniku Náklady na kompostování bez dotací Kč.t-1 náklady na materiálové vstupy Kč.t-1 náklady na kompostovací plochu Kč.t-1 náklady na kompostování Kč.t-1 náklady na naložení a rozmetání Kč.t-1 Celkem Kč.t-1 Náklady na kompostování s využitím plošných dotací sláma Kč.t-1 náklady na materiálové vstupy tráva Kč.t-1 náklady na kompostovací plochu Kč.t-1 náklady na kompostování Kč.t-1 náklady na naložení a rozmetání Kč.t-1 Celkem Kč.t-1 Náklady na kompostování s využitím plošných dotací + LFA sláma Kč.t-1 náklady na materiálové vstupy tráva Kč.t-1 náklady na kompostovací plochu Kč.t-1 náklady na kompostování Kč.t-1 náklady na naložení a rozmetání Kč.t-1 Celkem Kč.t-1 sláma tráva

obilnářská 167 485 3 117 50 822 obilnářská 140 138 3 117 50 448

Výrobní oblast bramborářská 167 524 3 117 50 861 bramborářská 140 149 3 117 50 459

pícninářská 167 595 3 175 50 991 pícninářská 140 169 3 175 50 538

obilnářská

bramborářská

pícninářská

140 -69 3 117 50 240

140 -75 3 117 50 235

140 -85 3 175 50 283

Dedikace Výsledky publikované v tomto článku vznikly díky finanční podpoře MZe ČR v rámci řešení výzkumného projektu NAZV č. QJ1210263 „Agronomická opatření ke snížení vodní eroze na orné půdě s využitím zapravení organické hmoty“ a při řešení výzkumného záměru MZE0002703102 „Výzkum efektivního využití technologických systémů pro setrvalé hospodaření a využívání přírodních zdrojů ve specifických podmínkách českého zemědělství“. Použitá literatura Abrham Z., Herout M., Richter J.: Ekonomika doporučených strojních souprav. [Economy of recommended machine sets]. Soubor normativů na internetových stánkách VÚZT, v.v.i., v části Databáze a programy/Normativy pro poradenství; 2011 Abrham Z., Kovářová M., Richter J.: Ekonomika pěstování plodin. [Economy of crop production]. Soubor normativů na internetových stánkách VÚZT v.v.i., v části Databáze a programy/Normativy pro poradenství; 2011 74

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Agrocenzus 2010 - regiony, strukturální šetření v zemědělství a metody zemědělské výroby, ČSÚ Praha, kód publikace 2129-11, Praha, 2011 ČSN 46 5735 „Průmyslové komposty“ Kovaříček P., Abrham Z., Hůla J., Plíva P., Vlášková M., Kroulík M., Mašek J.: Technologie a ekonomika zvyšování protierozní odolnosti půdy zapravením organické hmoty. Uplatněná certifikovaná metodika. Praha, VÚZT, v.v.i., 2012, 34 s. Neuberg J., Jedlička J., Červená H.: Výživa a hnojení plodin. Metodika. Praha, ÚZPI, 1995, č. 8, 66 s Plíva P., Altmann V., Habart J., Jelínek A., Kollárová M., Marešová K., Mimra M., Váňa J., Dostoupal B.: Kompostování v pásových hromadách na volné ploše. Praha, Vydavatelství Profi Press, s.r.o., 2009. 1. vydání, 136 s. Pozdíšek J., Kohoutek A., Bjelka M., Nerušil P.: Využití trvalých travních porostů chovem skotu bez tržní produkce mléka. Zemědělské informace, ÚZPI, Praha, 2, 2004, 103 s. Roy A., Laurik S., Plíva P.: Výroba kompostů s různou objemovou hmotností. Metodika pro praxi. Praha, VÚZT, 2010, 20 s. Vach M., Vrkoč F., Šimon J., Prugar J.: Ekologická optimalizace rostlinné výroby. Metodika zemědělské praxe. ÚZPI, Praha, 1996, č. 2, 32 s. Váňa J.: Výroba a využití kompostů v zemědělství. Institut výchovy a vzdělávání ministerstva zemědělství ČR v Praze, Příručka, 1994, 40 s. Zákon č. 242/2000 Sb., o ekologickém zemědělství

Kontaktní adresa: Ing. Petr Plíva, CSc. Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Drnovská 507 161 01 Praha 6 – Ruzyně tel. 233 022 367 petr.plí[email protected]

75


PLYV ROČNÍKA, ODRODY A LISTOVÝCH BIOPRÍPRAVKOV NA ÚRODU A KVALITU REPY CUKROVEJ Influence of year, variety and foliar biopreparations on root yield and quality of sugar beet Pačuta V., Molnárová J., Černý I., Kašičková I. Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Abstrakt Cieľom práce bolo zistiť vplyv ročníka, odrody a prípravkov obsahujúcich biologicky aktívne látky (Biafit Gold a Pentakeep –V) na úrodu buliev a digesciu repy cukrovej v podmienkach kukuričnej výrobnej oblasti Slovenska. Pokusy boli realizované v rokoch 2008 až 2010 na pozemkoch experimentálnej bázy Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre. V pokusoch boli použité dve odrody repy cukrovej –Viktor a Jambus a dva prípravky s obsahom biologicky aktívnych látok Biafit Gold a Pentakeep – V. Listové preparáty boli aplikované dva krát (Biafit Gold) resp. tri krát (Pentakeep - V) počas vegetácie. Výsledky ukázali, že listové preparáty mali štatisticky vysoko preukazný negatívny vplyv na digesciu. Pri úrode buliev nebol ich vplyv preukazný. Odroda mala štatisticky vysoko preukazný vplyv len na digesciu. Pri úrode buliev bol vplyv odrody rovnako nepreukazný. Poveternostné podmienky ročníka ovplyvnili vysoko preukazne oba sledované parametre. Kľúčové slová: repa cukrová, listový bioprípravok, úroda buliev, digescia Abstrakt The aim of the study was investigate the effects of weather condition, variety and preparations containing biologically active substances (Biafit Gold and Pentakeep-V) on root yield and digestion of sugar beet in conditions of Slovakia maize growing area. Experiments were carried out during years 2008 and 2010 at experimental bases of the Slovak University of Agricultural in Nitra. In the experiments were used two varieties of sugar beet Viktor, Jambus and two preparations containing biologically active substances Biafit Gold and Pentakeep - V. The leaf preparations were applied twice (Biafit Gold) respectively three times (Pentakeep - V) during the vegetation. The results showed that leaf preparation had a negative statistically significant influence on digestion. The effect on root yield was not significant. Variety had a statistically significant influence only on digestion, but variety did not influence the root yield. The weather conditions of the years affected both monitored parameters statistically highly significant. Key words: Sugar beet, leaf biopreparation, root yield, digestion

Úvod Repa cukrová je z hľadiska biologických a produkčných vlastností v rámci trhového hospodárstva považovaná za strategickú plodinu. Výživa repy cukrovej ako základný intenzifikačný faktor, zasahuje do všetkých fyziologických a biochemických procesov (Pačuta et al., 2006). Repa cukrová patrí medzi plodiny s vysokými nárokmi na agrotechniku a výživu (Ložek et al., 1997). Vyžaduje si preto sústredenie pozornosti a odborné riadenie, pri ktorom treba vychádzať z poznatkov o vlastnostiach pôdy, o dynamike a spotrebe živín, o fyziologických požiadavkách plodiny i o vplyve a dopade poveternostných podmienok na tieto procesy. Predpokladom dosiahnutia vysokej úrody a dobrej kvality buliev repy cukrovej je vyvážená a zodpovedajúca ponuka živín. Ak je ponuka nízka, vznikajú straty na úrode, prípadne sa znižuje aj kvalita. Ak je vysoká, dochádza najmä k zníženiu technologickej kvality. 76

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Prípravky obsahujúce biologicky aktívne látky sa používajú na stimuláciu metabolických funkcií rastlín, zlepšenie adaptácie rastlín na sucho, na biotický a abiotický stres, zlepšuje sa regenerácia rastlín po pôsobení stresových faktorov a potenciálne podporujú príjem živín rastlinou z pôdy. Tieto prípravky nie sú listové hnojivá ale môžu obsahovať makroelementy a mikroelementy. Za biologicky aktívne látky, ktoré pozitívne ovplyvňujú životne dôležité funkcie rastlín môžeme považovať mnohé látky prírodného alebo syntetického pôvodu, napr. rastlinné hormóny, aromatické nitrozlúčeniny, močovinu, kyselinu salicylovú, živice, urónové kyseliny alebo humínaté látky (Černý et al., 2000, Fecková, 2005, Pulkrábek et al., 1999). Materiál a Metódy Poľné pokusy boli založené metódou delených dielcov podľa Ehrembergerovej (1995) v troch opakovaniach na pozemkoch experimentálnej bázy Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre v rokoch 2008 – 2010. V pokusoch boli použité dve odrody repy cukrovej (Viktor, Jambus) a dva preparáty obsahujúce biologicky aktívne látky Biafit Gold a Pentakeep – V. Príprava pôdy a založenie porastu boli vykonané v súlade so zásadami technológie pestovania repy cukrovej s výsevom na konečnú vzdialenosť. Predplodinou bola pšenica letná forma ozimná. Základné hnojenie bolo vykonané bilančnou metódou na základe agronomických rozborov pôdy na predpokladanú úrodu 60 t.ha-1. Charakteristika prípravkov použitých v pokusoch: Biafit Gold je listový prípravok obsahujúci biologicky aktívne prírodné látky ako sú živice, cukry, urónové kyseliny a vitamíny. Aplikáciou na list sa zintenzívňuje výživa rastlín, podporuje rast koreňového systému a celej rastliny. Je to prípravok na báze organickej živice, ktorá sa získava ako odpad pri spracovaní smreku. Odporúčané použitie tohto preparátu je dva krát v priebehu vegetácie v rastových fázach a v dávkach, ktoré sú uvedené v tabuľke 1. Tab. 1. Aplikácia prípravku Biafit Gold v jednotlivých rastových fázach Dávka Rastová fáza repy 19 BBCH – rozvinutých 9 a viac listov (aplikácia pri rozvinutých 11 1. 10 l.ha-1 listoch) -1 2. 10 l.ha 33 BBCH – uzatváranie porastu (30 % rastlín sa dotýka) Pentakeep - V je prípravok s obsahom stimulátora fotosyntézy - kyselina 5-aminolevulová (ALK). ALK je biologicky aktívna látka, ktorá sa vyskytuje v živých organizmoch. Prípravok Pentakeep – V bol aplikovaný tri krát v priebehu vegetácie v rastových fázach a v dávkach, ktoré sú uvedené v tabuľke 2. Tab. 2. Aplikácia prípravku Pentakeep – V v jednotlivých rastových fázach Dávka Rastová fáza repy 19 BBCH – rozvinutých 9 a viac listov (aplikácia pri rozvinutých 11 1. 1,5 l.ha-1 listoch) 2. 1,5 l.ha-1 31 BBCH – začiatok uzatvárania porastu 3. 1,5 l.ha-1 33 BBCH – uzatváranie porastu (30 % rastlín sa dotýka) V tabuľke 3 sú uvedené termíny, v ktorých sme aplikovali prípravky v jednotlivých rokoch.

77

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 3. Termíny aplikácie listových prípravkov 1. aplikácia (Biafit Gold, Pentakeep – V)

2. aplikácia (Pentakeep – V)

2. aplikácia (Biafit Gold), 3. aplikácia (Pentakeep – V)

27.5.2008 4.6.2009 3.6.2010

6.6.2008 18.6.2009 24.6.2010

25.6.2008 3.7.2009 30.6.2010

V poľných pokusoch boli sledované dve certifikované, geneticky jednoklíčkové odrody repy cukrovej: Viktor - diploidná, dvojtolerantná odroda voči rizománii a cerkosporióze, N/C typu. Jambus – diploidná, dvojtolerantná odroda voči rizománii a cerkosporióze, N/C typu. Získané výsledky boli spracované analýzou rozptylu a regresnou analýzou (Bonferroniho test) v štatistickom programe Statistica. Výsledky a diskusia Rok - zhodnotením všetkých troch pokusných rokov môžeme konštatovať, že najvyššiu úrodu buliev sme dosiahli v roku 2010 ( 88,76 t.ha-1). Rok 2010 bol rok, ktorý bol z pohľadu zrážok považovaný za veľmi vlhký, no prevažná časť zrážok spadla v období máj (182,2 mm) a jún (147,5 mm). Dostatočné množstvo zrážok v mesiacoch júl a august sa pozitívne prejavilo na úrode buliev. Teplotne bol rok 2010 normálny. Naopak najnižšiu úrodu sme dosiahli v roku 2009 (66,59 t.ha-1), čo bolo o 12,44 t.ha-1 menej v porovnaní s rokom 2008 a o 22,17 t.ha-1 v porovnaní s rokom 2010. Rozdiel bol štatisticky preukazný. Pri digescii bola situácia presne opačná a najvyššiu digesciu sme zaznamenali v roku, kedy bola dosiahnutá najnižšia úroda buliev, čiže v roku 2009 (18,70 °S), čím sa potvrdili zistenia viacerých autorov (Pačuta, Černý, Pulkrábek; etc). V roku 2010 bola digescia 16,21 °S a v roku 2008 17,52 °S. Rozdiel bol tiež štatisticky vysoko preukazný. Odroda – pri porovnaní odrôd Viktor a Jambus dosiahla pri úrode buliev v priemere sledovaných rokov lepšie výsledky odroda Jambus (78,24 t.ha-1). Rozdiel medzi odrodami bol však malý (0,23 t.ha-1) a nebol štatisticky preukazný. Štatisticky preukazný rozdiel sme zaznamenali pri digescii, kde odroda Jambus dosiahla hodnotu 17,60 °S , čo bolo o 0,25 °S viac ako pri odrode Viktor. Preparát - pri hodnotení vplyvu použitých prípravkov sme v priemere sledovaných rokov zistili pri úrode buliev jej nasledovné zvýšenie v porovnaní s kontrolým variantom (75,08 t.ha1 ): Biafit Gold + 1,34 t.ha-1, Pentakeep – V + 7,81 t.ha-1. Rozdiely však neboli preukazné. Pri digescii malo použitie prípravkov negatívny efekt a spôsobilo zníženie digescie. Na kontrolnom variante bola zistená priemerná digescia 17,71 °S, použitie Pentakeepu – V ju znížilo o 0,11 °S (0,62 %) a Biafitu Gold o 0,37 °S (2,09 %). Najlepšie výsledky v priebehu sledovaných rokov sme pri úrode buliev dosiahli v roku 2010 pri odrode Jambus s použitím prprípravku Pentakeep – V 106,19 t.ha-1. Naopak najnižšiu úrodu sme zaznamenali v roku 2009 pri odrode Viktor na kontrolnom variante. Pri digescii sme jej najvyššiu hodnotu dosiahli v roku 2009 na kontrolnom variante pri odrode Jambus. Najnižšia digescia bola pri odrode Viktor na kontrolnom variante v roku 2010.

78

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 4.Analýza rozptylu Úroda buliev Digescia Rok 0,0000** 0,0000** Odroda 0,9372 0,0006** Preparát 0,0783 0,0001** * - štatisticky preukazný vplyv faktora **- štatisticky vysoko preukazný vplyv faktora (zdroja variability) na sledovaný parameter Záver Pestovateľský ročník štatisticky vysoko preukazne ovplyvnil úrodu buliev aj digesciu. Odroda Jambus v porovnaní s odrodou Viktor dosiahla priaznivejšie hodnoty pri úrode buliev aj pri digescii, pričom pri digescii to bolo aj štatisticky vysoko preukazné. Použitie obidvoch preparátov zvýšilo úrodu buliev, rozdiel však nebol štatisticky preukazný. Naopak vplyvom preparátov Biafit Gold a Pentakeep - V došlo k štatisticky vysoko preukaznému zníženiu digescie. Poďakovanie Práca a jej prezentácia vznikla za podpory grantov VEGA č.1/0099/08 Biologizácia produkčného procesu cukrovej repy v podmienkach klimatickej zmeny, VEGA č. 1/0237/11 Produkcia a kvalita významných druhov poľných plodín pri uplatnení prvkov racionalizačných technológií v podmienkach klimatickej zmeny a projektu: Rozvoj medzinárodnej spolupráce za účelom transferu a implementácie výsledkov výskumu a vývoja do vzdelávacích programov realizovaného z OP Vzdelávanie, kód ITMS: 26110230085. Literatúra Černý I., Pačuta, V., Villár, G. (2000): Vplyv Atoniku na úrodu a technologickú kvalitu cukrovej repy. In Listy cukrovarnícke a řepařské. ISSN 1210-3306, roč. 116, č. 12, s. 316319. Ehrenbergerová, J. (1995): Zakládání a hodnocení pokusu. Brno : MZLU, 109 s. ISBN 807157-153-9. Fecková, J. (2005): Produkcia a kvalita cukrovej repy v závislosti na vybraných antropogénnych faktoroch : doktorandská dizertačná práca. Nitra : SPU, 92 s. Ložek, O. et al. (1997): The effect of foliar application of humate on wheat grain yield and quality. In Rostlinná výroba, č. 43(1), s. 37-41. Pačuta, V., Černý, I. (2006): Niektoré poznatky v oblasti technológie pestovania repy cukrovej. In Naše pole. ISSN 1335-2466, roč. 10, č. 12, s. 42 - 43. Pulkrábek, J., Šroller, J., Zahradníček, J. (1999): Vliv regulátorů růstu na výnos a jakost bulev cukrovky. In Rostlinná výroba, č. 45, (8), s. 379 –386.

Kontaktná adresa: Prof. Ing. Vladimír Pačuta, CSc. SPU v Nitre, Katedra rastlinnej výroby Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra e-mail: [email protected]

79


VPLYV LISTOVEJ VÝŽIVY A STIMULÁTORA RASTU NA VÝŠKU A KVALITU ÚRODY ZRNA JAČMEŇA SIATEHO The influence of foliar nutrition and growth stimulators on the malting barley yield quantity and quality Molnárová J., Pačuta V. Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre Abstrakt Vplyv listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu úrody zrna jačmeňa siateho jarného sme sledovali v dvoch poveternostne diametrálne odlišných ročníkoch, čo sa významnou mierou odzrkadlilo na dosiahnutých výsledkoch. Medzi sledovanými ročníkmi bol rozdiel v úrode štatisticky vysoko preukazný (p>0.99) a v priemere za celý pokus dosiahol 4,12 t.ha-1. Vplyvom ošetrenia porastu najvýraznejšie zvýšenie úrody v porovnaní s neošetrenou kontrolou bolo zaznamenané pri zvýšenej dávke N (80 kg.ha-1) v kombinácii s listovým hnojivom Zincuran SC a stimulátorom rastu Sungreen (var.e) v zrážkovo priaznivejšom ročníku (2011) a to 1,72 (Claire), resp. 2,72 t.ha-1 (Marthe). Požiadavky na kvalitný sladovnícky jačmeň spĺňala iba odroda Marthe s priemerným obsahom HP 10,33 % a extraktu 81,70 %, najnižší obsah hrubého proteínu (9,93 %) a súčasne najvyšší obsah extraktu dosiahla pri ošetrení listovým hnojivom Zincuran SC a stimulátorom rastu Sunagreen (var.e). Medzi sledovanými variantmi ošetrenia bol štatisticky vysoko preukazný rozdiel (p>0.99). Kľúčové slová: jačmeň jarný, listová výživa, stimulátor rastu, úroda, kvalita zrna Abstract The influence of foliar nutririon and growth stimulator on the malting barley yield amount and quantity was observed in two climately different years, what could have been significantly seen in achieved results. Among the observed years was statistically significant yield difference determined (p> 0.99) and in average for the whole experiment it reached 4.12 t.ha-1. By an influence of vegetation treatment the most significant increase of crop yield in comparison with the untreated control was observed at an increased dose of N (80 kg.ha-1) in combination with Zincuran SC Foliar fertilizer and Sungreen (var.e) growth stimulator in favorable rainfall year (2011) namely 1.72 (Claire), respectively 2.72 t.ha-1 (Marthe). The requirements for quality malting barley met only a variety Marthe with an average content of HP 10.33 % and 81.70 % of the extract, the lowest content of crude protein (9.93 %), and also the highest content of the extract were obtained by a treatment of Zincuran SC Foliar fertilizer and growth stimulator Sunagreen (var.e). Among the observed variants of treatment was a significant difference demonstrated (p> 0.99). Key words: spring barley, foliar nutrition, growth stimulators, yield quality

Úvod Listovou výživou je možné vyrovnať nerovnomernosti pri príjme živín, posilňovať účinok N, Mg - hnojív, stimulovať účinok biosyntézy rastlín, zlepšiť výživový stav a stresovú odolnosť počas vegetácie (Pilař, 2002). Výhodami aplikácie listových hnojív je väčšia saturácia mikroživín pri odrodách s vysokým úrodotvorným potenciálom a pri vysokých dávkach NPK (Varga - Filová, 2004). Pri delenej dusíkatej výžive obilnín má mimokoreňová výživa podstatne dôležitejšiu úlohu. Zabezpečuje sa ňou totiž pravidelný príjem dusíka spolu s ochrannými látkami a morforegulačnými prípravkami (Ložek, 2006). Nedostatok N výživy pri jarnom jačmeni je možné skorigovať vedecky riadenou listovou výživou na základe analýzy rastlín, ktorou okrem N vyrovnáme aj deficit ďalších mikro a makroprvkov (Molnárová, 2004). Podobne význam listovej výživy vyzdvihujú práce aj ďalších autorov (Růžek, Pišanová a Trčková, 2006, Vaněk, et al., 2007). Zinok podporuje tvorbu chlorofylu a biologicky aktívnych látok, zlepšuje dietetickú hodnotu rastlinných produktov a zvyšuje úrodu a kvalitu produkcie. Jeho nedostatok spôsobuje odumieranie vzrastových vrcholov. Okrem listovej výživy z hľadiska tvorby úrody autori veľký význam pripisujú ošetrovaniu 80

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ porastov stimulátormi rastu, ktoré by mali zabezpečiť vyrovnanie odnoží, odstránenie neproduktívnych odnoží, zvýšenie odolnosti proti poliehaniu, zvýšenie úrody a kvality produkcie. Vašák (2013) konštatuje, že účinok Sunagreenu v jarnom jačmeni v porovnaní so pšenicou ozimnou viac kolíše v závislosti na priebehu sezóny. Autor to odôvodňuje menšou kompenzačnou schopnosťou jačmeňa dohnať výpadok v počte klasov na meter štvorcový produkcie klasov. V pokusoch dosiahol rovnaké priemerné navýšenie úrody u oboch sledovaných druhov (400 kg.ha-1). Kvalita zrna má veľmi dôležitý vplyv na vhodnosť vzorky jačmenného zrna pre sladovníctvo. Kvalitný sladovnícky jačmeň by mal mať zrno vyrovnané, s nízkym obsahom dusíkatých látok (NL), rovnomernou energiou klíčivosti a s vysokou klíčivosťou. Podľa Owensa (2002) fyzický stav zrna a obsah dusíka v zrne sú všeobecne považované za významné ukazovatele jeho sladovníckeho potenciálu. Savin et al. (1997) a Šoltýsová a Danilovič (2005) zistili pri sladovníckych jačmeňoch zvýšenie obsahu NL v suchých rokoch, v ktorých sa narúša rovnomerný a plynulý presun NL do zrna. Obsah bielkovín v sušine sa pohybuje 8 – 13 %. Zo sladovníckeho hľadiska optimálny je obsah od 9,5 do 10,8 %. Vyšší obsah bielkovín nad 11 % zvyšuje tvrdosť zrna, príjem vody, lúštiteľnosť, znižuje extrakt a škrob, odbúravanie bielkovín. Nízky obsah bielkovín pod 9 % oslabuje enzymatickú zložku sladu a má vplyv na plnosť, penivosť, stabilitu a chuť piva. Muchová a i. (2007) uvádzajú, že vysoký obsah hrubého proteínu znamená znížený obsah škrobu a extraktu. Obsah extraktu v sušine pri kvalitných jačmeňoch by nemal klesnúť pod 80 %. Hlavným cieľom štúdie bolo zhodnotiť vplyv listovej výživy v kombinácii s LAV hnojivom a stimulátorom rastu a bez stimulátora na výšku a technologickú kvalitu zrna jarného jačmeňa siateho. Materiál a Metódy V rokoch 2011 a 2012 bol sledovaný vplyv listového hnojiva Zincuran SC a rastového stimulátora Sunagreen v kombinácii s liadkom amónno- vápenatým, Amofosom a 60 % KCL na výšku a kvalitu úrody zrna jarného jačmeňa siateho. Výskumná úloha bola riešená v rámci poľných polyfaktorových pokusov založených na EXBA FAPZ SPU v Nitre, v lokalite Dolná Malanta, na stredne ťažkej hnedozemi, stredne dobre zásobenej P a dobre K, obsahom humusu 2,16-2,23 % a pH pôdy 5,29-5,7. Priemerný ročný úhrn zrážok je 532,5 mm a priemerná teplota je 9,8 °C. Pokusy boli založené po repe cukrovej s dvoma odrodami jačmeňa jarného (Claire a Marthe), pri piatich variantoch ošetrenia porastov metódou delených blokov, dodržaním náhodnosti (Ehrenbergerová, 1995), v troch opakovaniach: a= 0 kontrola, b= 60 kg N + 30 kg P + 120 kg K, c= 60 kg N + 30 kg P + 120 kg K + Zincuran SC + Sunagreen, d= 80 kg N + 30 kg P + 120 kg K + fungicídne ošetrenie Bumper Super, e= 80 kg N + 30 kg P + 120 kg K + Zincuran SC + Sunagreen + fungicídne ošetrenie Capalo 2x:1 na konci odnožovania, 2. vo fáze zástavkového listu. Listové hnojivo bolo aplikované v rastovej fáze plného odnožovania (BBCH 25) v dávke 1l na hektár a stimulátor rastu bol aplikovaný v rastovej fáze steblovania (BBCH 32) v dávke 0,5 l.ha-1. Zinkuran SC- je špecializované zinočnaté hnojivo, koncentrované, určené hlavne k doplnkovej výžive rastlín. Obsahuje v 1 litri 500 g čistého zinku, v dvoch odlišných formách: v rýchlo dostupnej chelátovej a v pozvoľna dostupnej oxidovej. Jeho špecializáciou je, že zinok môže byť prijímaný aj listami aj koreňmi ošetrených rastlín. Odporúčaná dávka je 0,5 - 1,0 l.ha-1, a to počas odnožovania až do vytvorenia druhého kolienka. Sunagreen je rastlinný stimulátor určený pre optimalizáciu počtu produktívnych odnoží v obilninách a hlavne slúži k zvyšovaniu ich úrod a kvality. Odporúčaný termín aplikácie je v priebehu odnožovania až steblovania, 7 - 10 dní pred klasením a tretí termín aplikácie je po odkvitnutí. Zberalo sa v plnej zrelosti maloparcelkovým kombajnom Class Dominátor. Úroda zrna bola prepočítaná na štandardnú 14 % vlhkosť. Na stanovenie kvality boli odobraté laboratórne 81

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ vzorky. Chemické ukazovatele (obsah hrubého proteínu a extraktu) boli stanovené na šľachtiteľskej stanici Hordeum Sládkovičovo s.r.o. Rozdiely medzi sledovanými variantmi ošetrenia ako odrodami a ročníkmi boli vyhodnotené viacfaktorovou analýzou rozptylu a boli otestované Tukeyovým testom. Výsledky a diskusia Vplyv listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu úrody zrna jačmeňa siateho jarného bol významnou mierou podmienený priebehom poveternostných podmienok ročníka a odrodou. Medzi sledovanými ročníkmi bol rozdiel štatisticky vysoko preukazný (p>0.99) a v priemere za obidve sledované odrody dosiahol 4,12 t.ha-1. Najvýraznejšie zvýšenie v porovnaní s neošetrenou kontrolou sme zaznamenali pri zvýšenej dávke N (80 kg.ha-1) v kombinácii s listovým hnojivom Zincuran SC, stimulátorom rastu Sungreen a fungicidným ošetrením Capalo 2x (var.e) v zrážkovo priaznivejšom ročníku (2011). V závislosti od sledovaných odrôd sa úroda zvýšila v porovnaní s neošetrenou kontrolou o 1,72 (Claire), resp. 2,72 t.ha-1 (Marthe) (tab.1). V suchom ročníku štatisticky preukazné (p>0.95) zvýšenie úrody sme zaznamenali iba pri odrode Marthe a nižšom obsahu N (60 kg.ha-1) v kombinácii s listovým hnojivom Zincuran SC, stimulátorom rastu Sungreen a fungicidným ošetrením Bumper Super. Tieto výsledky sú v súlade s výsledkami ďalších autorov (Varga - Filová, 2004, Ložek, 2006, Vašák, 2013). Tab. 1 Úroda zrna jarného jačmeňa pri rôznych variantoch ošetrenia v ročníkoch 2011 a 2012 Odroda Variant Úroda zrna v t.ha-1 Rozdiel vplyvom ošetrenia ošetrenia v t.ha-1 2011 2012 2011 2012 5,63 2,33 C a L 7,18 2,43 1,55 0,10 b A 6,44 2,62 0,81 0,29 c I 7,13 2,43 1,50 0,10 d R 7,35 2,84 1,72 0,51 e E 6,75 2,53 x 5,02 2,21 M a A 6,49 2,59 1,47 0,38 b R 7,05 2,85 2,03 0,64 c T 6,57 2,45 1,55 0,25 d H 7,72 2,62 2,72 0,42 e E 6,57 2,54 x 5,33 2,27 a 6,84 2,51 1,51 0,24 b X 6,75 2,74 1,42 0,47 c 6,85 2,44 1,52 0,17 d 7,54 2,73 2,21 0,46 e 6,66 2,54 x Hd 0.05 odroda 0.25172, rok 0.25172,hnojenie 0.56518 Hd 0.01 0.33917 0. 33917 0.69581 Obsah hrubého proteínu (HP) sa má pohybovať od 9,5 do 11,8 %, optimum je 9,5 -10,8 % (STN461100-5). Rozdiel medzi ročníkmi a odrodami bol vysokopreukazný (p>0.99) (tab.2). Vysokopreukazne najnižší obsah HP bol zaznamenaný v roku 2011 pri odrode Claire. 82

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ V priemere všetkých variantov ošetrenia obsah HP nedosiahol 9,5 %, tým uvedená odroda nespĺňala kritériá štandardu. Na rozdiel od Claire, odroda Marthe spĺňala požiadavky kvalitného sladovníckeho jačmeňa s priemerným obsahom HP 10,33 %. Medzi sledovanými variantmi ošetrenia bol štatisticky vysoko preukazný rozdiel (p>0.99), ale všetky varianty spĺňali kritériá výberového sladovníckeho jačmeňa (tab.2,4). Najnižšia hodnota HP (9,93 %) bola zaznamenaná pri variante ošetrenia „e“, kde bola aplikovaná zvýšená dávka N spolu s listovým hnojivom a stimulátorom rastu. V ročníku 2012 obidve sledované odrody prekročili normou stanovenú štandardnú hodnotu, keďže v priemere za všetky varianty ošetrenia dosiahli 14,4, resp. 13,83 % HP. Štatisticky nižšie hodnoty dosiahla odroda Marthe (p>0.95). Najnižšiu hodnotu HP (13,45 %) uvedená odroda dosiahla pri variante ošetrenia „b“ (60 kg.ha-1N+ Zincuran SC). Ošetrenie stimulátorom rastu viedlo k nepatrnému, štatisticky nepreukaznému zvýšeniu HP. Podobne Savin et al. (1997) a Šoltýsová a Danilovič (2005) zistili pri sladovníckych jačmeňoch zvýšenie obsahu NL v suchých rokoch, v ktorých sa narúša rovnomerný a plynulý presun NL do zrna. Tab. 2 Obsah hrubého proteínu v zrne jarného jačmeňa pri rôznych variantoch ošetrenia v ročníkoch 2011 a 2012 Odroda Varianty Obsah hrubého proteínu Rozdiel vplyvom ošetrenia ošetrenia 2011 2012 2011 2012 9,44 14,02 C a L 9,48 14,28 0,04 0,26 b A 8,92 14,34 -0,52 0,32 c I 9,36 14,71 -0,08 0,69 d R 9,11 14,65 -0,33 0,63 e E x 9,26 14,40 10,02 13,91 M a A 10,52 13,45 0,50 0,46 b R 10,93 13,60 0,91 -0,31 c T 10,24 14,36 0,22 0,46 d H 9,93 13,82 -0,09 -0,09 e E x 10,33 13,83 Hd 0.05 odroda 0.22407, rok 0.22407, hnojenie 0.50310 Hd 0.01 0.30191, 0.30191 0.61937 Muchová a i. (2007) uvádzajú, že vysoký obsah hrubého proteínu znamená znížený obsah škrobu a extraktu. Obsah extraktu v sušine pri kvalitných jačmeňoch by nemal klesnúť pod 80 %. Obsah extraktu je veľmi dôležitým kritériom pre posúdenie vhodnosti spracovania jačmeňa na slad. Na obsahu extraktu sa podieľajú hlavne škrob a cukry, ale aj obsah ďalších organických látok ako sú pektíny, kyseliny a N – látky. Obsah extraktu v sušine sa pohybuje od 77 – 82 %. Na obsah extraktu odroda a rok reagovali štatisticky vysoko preukazne (p>0.99) (Tab.3,4). V roku 2011 obsah extraktu v priemere za sledované varianty ošetrenia dosiahol 81,37 % (Claire), resp. 81,70 % (Marthe). V roku 2012 ani jedna zo sledovaných odrôd nedosiahla normou stanovenú spodnú hranicu 77 % a v priemere za varianty ošetrenia sa pohybovala od 74,45 % (Claire) do 75,74 % (Marthe). Interakčný vplyv listovej výživy a stimulátora rastu sa najviac prejavil pri odrode Marthe v roku 2011 na variante ošetrenia „e“ (80 kg.ha-1 N + Zincuran SC+ Sunagreen + Capalo 2x), kde bola zaznamenaná hodnota obsahu extraktu 82,30 %, čo bolo v porovnaní s neošetrenou kontrolou o 0,85 % viac (Tab.3).

83

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 3 Obsah extraktu v zrne jarného jačmeňa pri rôznych variantoch ošetrenia v ročníkoch 2011 a 2012 Odroda Varianty Obsah extraktu Rozdiel vplyvom ošetrenia ošetrenia 2011 2012 2011 2012 82,00 74,93 C a L 81,42 74,53 -0,58 -0,40 b A 81,40 74,30 -0,60 -0,63 c I 81,05 74,47 -0,85 -0,46 d R 81,00 74,03 -1,00 -0,90 e E x 81,37 74,45 81,45 75,72 M a A 81,75 75,64 0,30 -0,08 b R 81,30 76,11 -0,15 -0,39 c T 81,70 75,52 0,25 -0,20 d H 82,30 75,69 -0,15 -0,03 e E x 81,70 75,74 Hd 0.05 odroda 0.28447, rok 0.28447, hnojenie 0.63872 Hd 0.01 0.38330, 0.38330 0.78634 Tab. 4 Priemerné hodnoty obsahu extraktu a hrubého proteínu a preukaznosti ich rozdielov podľa Tukeya (2011-2012) Obsah hrubého Obsah extraktu proteínu Faktor Variant n x Sx x Sx 30 81.52 0.38 9.81 0.30 Rok 2011 30 75.05 0.38 14.11 0.30 2012 12 78.53 0.79 11.44 0.62 Ošetrenia a 12 78.31 0.79 11.99 0.62 b 12 78.30 0.79 12.06 0.62 c 12 78.06 0.79 12.11 0.62 d 12 78.23 0.79 12.20 0.62 e 30 77.85 0.38 11.83 0.30 Odroda Claire 30 78.72 0.38 12.08 0.30 Marthe Záver Z dvojročného hodnotenia vplyvu listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu úrody zrna jačmeňa siateho jarného vyplýva, že ich účinok je do značnej miery ovplyvnený priebehom poveternostných podmienok ročníka a odrodou. Kladný, štatisticky preukazný vplyv ošetrenia porastu bol zaznamenaný v zrážkovo priaznivom ročníku, kedy v závislosti od odrody v porovnaní s neošetrenou kontrolou sa úroda zvýšila o 1,72 t.ha-1 (Claire), resp. 2,72 t.ha-1 (Marthe). Ošetrenie porastu malo vplyv aj na sladovnícku kvalitu v závislosti od odrody. Najvýraznejšie zvýšenie úrody zrna pri obidvoch odrodách a optimálne hodnoty hrubého proteínu aj extraktu pri odrode Marthe v poveternostne priaznivom ročníku boli dosiahnuté pri zvýšenej hladine N (80 kg.ha-1), spolu s listovým hnojivom Zincuran SC a stimulátorom rastu Sunagreen. Poďakovanie Príspevok a jeho prezentácia vznikli za finančnej podpory grantového projektu VEGA 1/0237/11 „Produkcia a kvalita významných druhov poľných plodín pri uplatnení prvkov 84

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ racionalizačných technológií v podmienkach klimatickej zmeny“ a projektu: „Rozvoj medzinárodnej spolupráce za účelom transferu a implementácie výsledkov výskumu a vývoja do vzdelávacích programov realizovaného z OP Vzdelávanie, kód ITMS: 26110230085“. Použitá literatúra Ehrenbergerová, J. 1995. Zakladání a hodnocení pokusu. Brno: MZLU,109 s. ISBN 80-7157153-9. Ložek, O. 2006. Uplatnenie mimokoreňovej výživy rastlín na Slovensku. In Racionální použití hnojiv: sborník mezinárodní konference, Praha: ČZU, 2006, s. 62 – 67. ISBN 80213-1558-X. Molnárová, J. 2004. Význam listového hnojiva Campofort fortestim – alfa vo výžive jačmeňa siateho jarného. In Úroda, roč.8, 2004. č. 4, s. 40 – 41, ISSN 1335-2466. Muchová, Z. 2007. Hodnotenie surovín a potravín rastlinného pôvodu. Nitra: SPU, 2007. s. 215. ISBN 978-80-8069-835-5. Owens, G. 2002. Cereals processing technology. Oxford, England: Woodhead Publishing, 2002. 238 p. ISBN 978-1-85573-561-3. Pilař, M. 2002b. Úloha listových hnojív Campofort v komplexním systému hnojení obilovin. In:Pestovanie a využitie obilnín v treťom tisícročí. Nitra. 2002.ISBN80-7139-091-7. Ružek, P. – Pišanová, J. – Trčková, M. 2006.Vliv mimokořenové aplikace hnojiv na výnos a kvalitu zrna obilovin. In Racionální použití hnojiv: sborník mezinárodní konference, 2006, s. 41 – 45. ISBN 80 – 213 – 1558 – X. Savin, R. – Stone, P. J. – Nicolas, M. E. – Wardlaw, I. F. 1997. Grain growth and malting quality of barley. Effects of heat stress and moderately hight temperature. In Australian Journal of Agricultural Research, vol. 48, 1997, no. 5, p. 615 – 624. ISSN 0004-9409. Šoltýsová a Danilovič (2005). Zmeny úrod a kvalitatívnych parametrov jačmeňa siateho jarného v závislosti od podmienok prostredia. Výskumný ústav rastlinnej výroby Piešťany Ústav agroekológie Michalovce. In: Rožnovský, J., Litschmann, T. (ed): „Bioklimatologi současnosti a budoucnosti“, Křtiny. 2005. ISBN 80-86 690–31-08. [cit.6-3-2011]. Dostupné na internete: Vaněk, V – Balík, J. – Pavlíková, D. – Tlustoš, P. 2007. Výživa polních a zahradních plodin. Praha : Profi Press, 2007, 176 s. ISBN 976-80-86726-25-0. Varga, L. – Filová. A. 2004. Foliárna výživa poľnohospodárskych rastlín. Dostupné na internete Vašák, J. a kol. (2003-2010) Sunagreen v obilninách. Dostupné na internete www.chemapagro.sk/clanky-sunagreen-v-obilninach.html

Kontaktná adresa: Doc. Ing. Juliana Molnárová, PhD. Katedra rastlinnej výroby, Slovenská poľnohospodárska univerzita Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra e-mail: [email protected]

85


SRHA LALOČNATÁ V JETELOVINOTRAVNÍCH SMĚSÍCH Dactylis glomerata in grass-legume mixtures Lang J. Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko Abstrakt V pokusu je řešena problematika zařazení pozdní odrůdy srhy laločnaté (novošlechtění - VV 115132/10) do jetelovinotravních směsí pěstovaných na orné půdě, zejména pro využití na suchých lokalitách. Byly zkoušeny směsi, u kterých bylo osivo mícháno v poměru 20 % srhy a 80 % vojtěšky a 50 % srhy a 50 % vojtěšky. Podobně byly vytvořeny směsi s jetelem lučním. Jako srovnávací sloužily identické směsi, u kterých byl na místo srhy zařazen mezirodový hybrid Felina. V pokusu byla sledována konkurenceschopnost travního komponentu v porostu a výnosy směsí. Z výsledků vyplývá, že pozdní odrůdu srhy laločnaté je možné využít do vojtěškotravních směsí v oblastech s nedostatkem srážek. Klíčová slova: srha, Felina, vojtěška, jetel, jetelovinotravní směs, výnos Abstract In this experiment the clasification of late variety cocksfoot (Dactylis glomerata L - VV 115-132/10) in grass-legume mixtures grown on arable land was studied. Seed mixtures were mixed in the ratio 20:80 % cocksfood and alfalfa. Next mixture 50:50 % cocksfood and alfalfa. Mixtures with red clover were mixed in the same way. The same mixtures were mixed for confrontation, where cocksfood was replaced by intergeneric grass hybrid Felina. In this experiment the competetitiveness of grass component and yield of mixtures were monitored. The results show that cocksfood can be used in grass-alfalfa mixtures in areas with precipitation deficiency. Key words: Dactylis, Felina, alfalfa, clover, grass-legume mixtures, yield

Úvod Srha laločnatá (Dactylis glomerata L., Poaceae) se vyznačuje dobrou suchovzdorností a dobře snáší polostín. Roste od nížin po vysokohorské polohy, má vysokou konkurenční schopnost a je velmi výnosná, zvlášť při hnojení dusíkem. Kvalita píce je výborná při včasné sklizni, po vymetání kvalita rychle klesá. Srha metá pouze k první sklizni. Vyznačuje se rychlým jarním růstem a tím má špatně sladěný růstový rytmus s jetelovinami. Z toho důvodu se v minulosti do směsí s jetelovinami nepoužívala. V současné době jsou na trhu pozdní odrůdy (např. Vega – Oseva Uni, Choceň, Greenly – Seed service, Vysoké Mýto), které bývají zařazovány do luk a pastvin. Pozdní odrůdy srhy je potřeba vyzkoušet i ve směsích pěstovaných na orné půdě, zejména pro využití v suchých oblastech. Vzhledem k jejich ranosti předpokládáme, že budou mít lépe sladěný růstový rytmus s jetelovinami. Konkurenceschopnost komponent i výnos ve směsích jsou ovlivněny biologickými vlastnostmi komponent a podmínkami stanoviště. Rozhodující jsou povětrnostní podmínky, zejména teplota a množství srážek, nezanedbatelný vliv mají fyzikální a chemické vlastnosti půdy. V pokusu byla sledována dynamika zastoupení komponent a výnosy suché hmoty. Materiál a Metody V roce 2011 byl na lokalitě Troubsko založen maloparcelový pokus s jetelovinotravními směsmi. K vojtěšce seté ´Zuzana´ a jeteli lučnímu ´Vltavín´ byla v první skupině pokusu přidána pozdní odrůda srhy laločnaté (tab. 1) (novošlechtění pod pracovním názvem VV 115132/10) v poměru 80 % jeteloviny a 20 % srhy, a ve druhé skupině byl poměr 50 % jeteloviny a 50 % srhy. Obdobně byly založeny směsi druhé skupiny, ve kterých byla srha pro srovnání 86

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ nahrazena mezirodovým hybridem (MRH) Felina. MRH Felina je doporučována jako vhodná komponenta do jetelovinotravních směsí i do suchých oblastí. Je určena k vícesečnému využití (dlf, 2013 [on-line]). Lokalita Troubsko patří do řepařské výrobní oblasti, s nadmořskou výškou 270 m, průměrnou roční teplotou 8,6 °C, ve vegetaci (duben – září) 14,8 °C. Roční suma srážek činí 547 mm, ve vegetaci 346 mm. Průměrné měsíční teploty a srážky ve sklizňových letech uvádí tabulky 2 a 3, ve kterých je také uvedeno klimatologické hodnocení měsíců. Teplotní a srážkové hodnocení bylo provedeno podle doporučení WMO pro popis klimatologických podmínek (Kožnarová, Klabzuba, 2002). Pokus byl založen na jaře bez krycí plodiny metodou znáhodněných bloků ve 4 opakováních. Vzdálenost řádků v parcelách byla 12,5 cm, sklizňová plocha parcel byla 10 m2. Před založením, ani během kultivace, nebyla použitá žádná hnojiva. V roce 2011 probíhaly odplevelovací, nevážené seče. Rok 2012 byl první sklizňový, rok 2013 druhý sklizňový. V obou letech byly provedeny čtyři sklizně, v tomto článku jsou hodnoceny v každém roce sklizně tři. Při sklizních byl odebrán vzorek čerstvé hmoty, který byl vysoušen po dobu 24 hodin při 60 °C a sloužil pro přepočet výnosu suché hmoty. Termíny prvních sklizní byly zvoleny na základě růstové fáze metání u nejranějšího travního komponentu, v tomto případě u srhy. Další sklizně byly provedeny ve fázi butonizace ranější jeteloviny (jetele lučního), protože ani jeden z travních komponentů ve směsi po první sklizni nemetají. Termíny sklizní uvádí tab. 4. Před každou sklizní byl ze všech opakování odebrán vzorek z plochy 1 m2 na určení procentuálního zastoupení komponent ve směsi. Statistické hodnocení zastoupení komponent a výnosů suché hmoty bylo provedeno metodou analýzy variance (ANOVA P>0.05) s následným hodnocením Tukeyovým testem. Tab. 1: Podíl osiva ve směsích a jejich výsevek směs č. Směs 1 vojtěška setá + srha laločnatá

zastoupení [%] jetelovina tráva 80 20

výsevek[kg.ha-1] jetelovina tráva 14,4 4

2

vojtěška setá + srha laločnatá

50

50

9

10

3

jetel luční + srha laločnatá

80

20

14,4

4

4


50

50

9

10

5

vojtěška setá + MRH Felina

80

20

14,4

6

6


50

50

9

15

7

jetel luční + MRH Felina

80

20

14,4

6

8

jetel luční + MRH Felina

50

50

9

15

Tab 2: Klimatologické hodnocení vegetačních měsíců v roce 2012 2012 teplota srážky měsíc průměr hodnocení celkem hodnocení 1 -3 březen 6,2 1,8 0 -2 duben 9,9 12,1 1 -2 květen 16,0 25,4 1 0 červen 18,8 60,6 2 0 červenec 20,4 60,0 2 0 srpen 19,7 72,4 Hodnocení teplot: 0 = normální, 1 = teplý, 2 = silně teplý Hodnocení srážek: 1 = vlhký , 0 = normální, -1 = suchý, -2 = silně suchý, -3 = mimořádně suchý.

87

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab 3: Klimatologické hodnocení vegetačních měsíců v roce 2013 2013 teplota srážky měsíc průměr hodnocení celkem hodnocení -1 1 březen 1,0 42,1 0 -1 duben 9,9 18 0 1 květen 13,7 105,6 0 1 červen 17,4 116,2 3 -3 červenec 21,5 4,8 2 0 srpen 19,9 68,8 Hodnocení teplot: 0 = normální, 1 = teplý, 2 = silně teplý Hodnocení srážek: 1 = vlhký , 0 = normální, -1 = suchý, -2 = silně suchý, -3 = mimořádně suchý.

Tab. 4: Termíny sklizní sklizeň rok 2012 rok 2013 1. 22.V 16.V 2. 28.VI 28.VI 3. 7.VIII 7.VIII Výsledky a diskuze Zastoupení komponent ve směsích s vojtěškou setou V prvním sklizňovém roce (2012), který byl ve vegetaci silně, až mimořádně suchý, byla zastoupena srha v první sklizni ve směsi č. 1 (vojtěška + srha s poměrem osiva 80:20 %) z 12,5 %, u směsi č. 2 (vojtěška + srha s poměrem osiva 50:50 %) byla zastoupena ze 17,5 %. Přes rozdílné zastoupení osiva trávy není rozdíl v zastoupení srhy v porostu statisticky průkazný. U dalších sklizní vzrostlo vlivem vláhy zastoupení srhy u obou směsí. Celkové zastoupení komponent v porostu během vegetace uvádí tab. 5. Srovnatelné zastoupení trávy, jaké je popsáno u směsí se srhou, měly směsi č. 5 a 6 s hybridem Felina, vyznačující se stejným složením, ale rozdílným travním komponentem. Rozdíly mezi zastoupením srhy a MRH Felina jsou ve směsích neprůkazné. Z výsledku je zřejmé, že konkurenceschopnost srhy je v suchých podmínkách podobná, jako u MRH Felina. Ve druhém užitkovém roce (2013) nadprůměrné množství srážek způsobilo nárůst zastoupení srhy v první sklizni v obou směsích s vojtěškou, rozdíly mezi užitkovými roky 2012 a 2013 jsou průkazné. Ve směsi s poměrem osiva 80:20 byla srha zastoupena ve 41,6 %, ve směsi s poměrem 50:50 byla zastoupena ze 34,1 %, rozdíly jsou neprůkazné. Vyšší zastoupení srhy ve směsi svědčí o konkurenční vnitrodruhové i mezidruhové síle srhy při dostatku vláhy. Rozdíl v zastoupení MRH Felina ve směsích s vojtěškou není ve sklizňových letech 2012 a 2013 průkazný. Neprůkazný je i rozdíl ve druhém sklizňovém roce ve variantách s MRH Felina rozdílných v poměru osiva. Z výsledků druhého užitkového roku vyplývá, že zkoušená odrůda srhy je ve směsi při dostatku vláhy větším konkurentem než MRH Felina, u kterého bylo zjištěno zastoupení (v identické směsi s poměrem osiva 80:20) 26,3 %, rozdíl je statisticky průkazný. Podle našich dřívějších studií je potřeba podíl MRH Felina ve směsích s jetelovinami pěstovaných na orné půdě z hlediska konkurenceschopnosti volit velmi opatrně a vzít v úvahu půdněklimatické podmínky (Vorlíček a kol., 2009). Pro vypěstování kvalitní píce je potřeba, aby podíl travního hybridu v 1. seči nepřekročil u vojtěškotrav 25 % ve hmotě. Tomu odpovídá např. směs osiva16 kg vojtěšky + 3 kg MRH Felina určená pro výsev na 1 ha (Vorlíček a kol., 2009). Jestliže budeme vycházet z uvedeného doporučení, pak z výsledků zkoušených směsí 88

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ vyplývá, že aby bylo u směsi vojtěšky a pozdní odrůdy srhy (VV 115-132/10) nebo MRH Felina v uvedeném složení na suchých stanovištích dosaženo 25 % zastoupení travního komponentu, je potřeba použít podíl osiva trávy až 50 %. Na srážkově bohatých stanovištích je v případě srhy potřeba snížit podíl osiva pod 20 %, v případě hybridu Felina vyhovuje 20% zastoupení osiva. Zastoupení komponent ve směsích s jetelem lučním V prvním užitkovém roce (2012) byla srha v první seči ve směsi č. 3 (jetel + srha s poměrem osiva 80:20 %) zastoupena v 16 %, ve směsi č. 4 (jetel + srha s poměrem osiva 50:50 %) ve 27,2 %, rozdíl zastoupení není statisticky průkazný. U směsi č. 7 (jetel + Felina s poměrem osiva 80:20) byl zastoupen hybrid Felina ve 32,7 % a u směsi č. 8 (jetel + Felina s poměrem osiva 50:50) ve 24 %, rozdíl zastoupení není statisticky průkazný. Neprůkazné jsou i rozdíly ve směsích se stejným poměrem, ale s rozdílným travním komponentem (směs č. 3 x 7 a směs č. 4 x 8). Z výsledků vyplývá, že v podmínkách nedostatku vláhy má srha srovnatelnou konkurenční schopnost ve směsi s jetelem lučním jako Felina. U směsí č. 7 a 8 došlo během vegetace k nárůstu travního komponentu. Tento nárůst není způsoben vyšší konkurenční schopností srhy vůči jeteli, ale je způsoben tím, že jetel z porostu v roce 2012 postupně mizel a na jeho místě zůstávala prázdná místa. Ve druhém užitkovém roce došlo k nárůstu podílu srhy ve směsi. Nárůst není, ve srovnání s prvním sklizňovým rokem, statisticky průkazný, u směsi s jetelem se neprojevila taková konkurenční síla, jak bylo zaznamenáno u směsi s vojtěškou. Ve směsích jetele s MRH Felina také nebyl zjištěn rozdíl v zastoupení mezi sklizňovými roky. Podíly srhy ve směsích č. 3 a 4 (směsi osiva s poměrem 80:20 a 50:50 %) nejsou statisticky rozdílné. Z porovnání směsí se stejným poměrem, ale rozdílným travním komponentem vyplývá, že při dostatku vláhy není rozdíl v konkurenceschopnosti srhy ve směsi s jetelem lučním a s MRH Felina. Podle Vorlíčka a kol. (2009) je pro vypěstování kvalitní píce potřeba, aby podíl travního hybridu u jetelotrav v 1. seči nepřekročil 30 % ve hmotě. Z výsledků pokusu nelze jednoznačně vyvodit poměr osiva jetele a srhy, který by byl vhodný do srážkově normálních lokalit, ale lze říci, že množství osiva srhy by mělo tvořit nejméně 20 % směsi. Do suchých lokalit se jetelotrávy, kvůli vyšším nárokům na přísun vody, nehodí. Tab. 5: Zastoupení komponent směsí v prvním sklizňovém roce rok 2012 směs č. směs 1 vojtěška setá + srha laločnatá 2 vojtěška setá + srha laločnatá

procentuální podíl osiva 1.sklizeň ve směsi 80 20 87,5 50 50 82,3

3 4

jetel luční + srha laločnatá jetel luční + srha laločnatá

80 50

20 50

84,0 72,8

5 6

vojtěška setá + MRH Felina vojtěška setá + MRH Felina

80 50

20 50

77,7 80,3

7 8

jetel luční + MRH Felina jetel luční + MRH Felina

80 50

20 50

67,3 76,0

procentuální zastoupení rostlin ve směsi 2.sklizeň 3.sklizeň 1.sklizeň 2.sklizeň 3.sklizeň vojtěška srha 76,5 86,1 12,5 23,5 13,9 73,5 73,6 17,7 26,5 26,4 jetel srha 74,7 65,8 16,0 25,3 34,2 72,1 57,7 27,2 27,9 42,3 vojtěška MRH Felina 77,2 82,8 22,3 22,8 17,2 74,6 79,3 19,7 25,4 20,7 jetel MRH Felina 79,0 78,7 32,7 21,0 21,3 63,2 38,5 24,0 36,8 61,5

Výnosy směsí Výnosy suché hmoty ovlivnil zejména průběh počasí. Průměrný výnos suché hmoty celkového souboru (všech variant) v roce 2012 byl 1,57 t/ha, v roce 2013 3,39 t/ha. Na základě statistického rozboru je možné vytvořit ve sklizňovém roce 2012 dvě odlišné výnosové skupiny. Do první skupiny s vyšším výnosem spadají směsi trav s vojtěškou a vojtěška samotná, které se ve výnosu průkazně lišily od druhé skupiny, do kterých spadají směs trav s jetelem lučním a samotné trávy a jetele. Výnosy suché hmoty jsou uvedeny v tab. 89

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 7. U směsí s vojtěškou statisticky neprůkazný trend naznačuje, že výnosnější byly směsi se srhou než s hybridem Felina. Ze stejné tabulky lze vyvodit podobně neprůkazný trend u směsí s jetelem. Rovněž nejvyšší výnos byl zaznamenán u směsí jetele se srhou, potom u směsí s MRH Felina. Nejméně výnosné byly samotné trávy. V roce 2013 lze na základě výnosů vytvořit tři skupiny. Do první skupiny s nevyšším výnosem patří vojtěška a její směsi s travami v neprůkazném klesajícím trendu srha - Felina. Do druhé skupiny patří jetel a jeho směsi s travami. Do třetí skupiny s nejnižším výnosem patří trávy s neprůkazně klesajícím trendem v pořadí srha-Felina. Tab. 6: zastoupení komponent směsí ve druhém sklizňovém roce rok 2013 směs č. směs 1 vojtěška setá + srha laločnatá 2 vojtěška setá + srha laločnatá 3 4

jetel luční + srha laločnatá jetel luční + srha laločnatá

5 6

vojtěška setá + MRH Felina vojtěška setá + MRH Felina

7 8

jetel luční + MRH Felina jetel luční + MRH Felina

procentuální zastoupení rostlin ve směsi procentuální podíl osiva 1.sklizeň 2.sklizeň 3.sklizeň 1.sklizeň 2.sklizeň 3.sklizeň ve směsi vojtěška srha 80 20 58,4 63,5 89,1 41,6 36,5 10,9 50 50 65,9 62,2 80,6 34,1 37,8 19,4 jetel srha 80 20 43,0 51,1 69,2 57,0 48,9 30,8 50 50 62,6 46,0 61,3 37,4 54,0 38,7 vojtěška MRH Felina 80 20 73,7 72,5 82,2 26,3 27,5 17,8 50 50 59,6 61,6 85,1 40,4 38,4 14,9 jetel MRH Felina 80 20 76,0 66,3 66,9 24,0 33,7 33,1 50 50 73,7 56,6 76,3 26,3 43,4 23,7

Tab. 7: Výnosy suché hmoty ve dvou sklizňových letech rok 2012 var.č.

směs

rok 2013

1.seč 2.seč 3.seč celkem 1.seč 2.seč 3.seč celkem

1

vojtěška setá

1,78 3,68 2,48

7,94

4,81 5,00 5,91

15,72

2

jetel luční

0,52 1,71 0,78

3,01

3,17 2,49 2,30

7,96

3

MRH Felina

0,39 0,58 0,09

1,06

1,94 1,17 0,77

3,88

4

srha laločnatá

0,17 0,63 0,35

1,15

2,21 1,31 0,83

4,36

5


2,03 3,59 2,33

7,95

5,58 4,22 5,22

15,02

6


1,63 3,54 2,46

7,64

5,65 4,17 5,83

15,65

7


0,94 2,00 0,92

3,86

4,17 2,21 2,04

8,42

8


0,55 1,99 0,83

3,38

3,79 2,00 1,67

7,46

9


1,67 2,80 2,31

6,79

5,16 4,43 5,40

14,98

10 vojtěška setá + MRH Felina

1,89 3,29 2,26

7,44

4,93 4,19 4,69

13,81

11 jetel luční + MRH Felina

0,72 1,76 0,82

3,30

3,66 2,12 1,91

7,70

12 jetel luční + MRH Felina

0,66 1,54 0,74

2,95

3,33 2,09 1,79

7,21

Závěr Závěrem lze říci, že při dostatku vláhy má zkoušená pozdní odrůda srhy laločnaté ve směsích s vojtěškou vyšší konkurenční sílu, než v podmínkách sucha. V optimálních vláhových podmínkách je silnějším konkurentem než MRH Felina. V suchých podmínkách je konkurenceschopnost srhy srovnatelná s hybridem Felina. Pro vypěstování kvalitní píce se zastoupením travního komponentu do 25 % na srážkově bohatých stanovištích je v případě srhy potřeba volit podíl osiva pod 20 % počítaného z celkového výsevku osiva 18,4 kg.ha-1, při zastoupení podílu osiva srhy 20 %. V případě hybridu Felina je optimální podíl osiva 20% při celkovém výsevku osiva 20,4 kg.ha-1 při zastoupení podílu osiva MRH Felina 20 %. Ve směsích s jetelem lučním se konkurenceschopnost srhy v suchých a vlhkých podmínkách příliš neliší, za optimálních vlhkostních podmínek není tak silná jako ve směsi s vojtěškou. 90

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Konkurenceschopnost srhy je srovnatelná s hybridem Felina. Pro optimální zastoupení komponent porostu je potřeba zastoupení nejméně 20 % osiva srhy ve směsi. Výnos suché hmoty směsí a samotných komponent je přirozeně ovlivněn průběhem počasí. Z hlediska výnosů je pozdní odrůda srhy laločnaté (VV 115-132/10) vhodným komponentem do směsí s vojtěškou jak do suchých, tak i do srážkově normálních lokalit. Směsi jetele lučního a srhy poskytují v dané lokalitě nižší výnosy. Není ale vyloučeno použití takových směsí v lokalitách s vyšším přísunem vody, což je předmětem výzkumu další části projektu, stejně jako zhodnocení kvality směsí pro výživu dojnic. Jetelotrávy jsou nevhodné do srážkově chudých oblastí. Pozdní odrůda srhy laločnaté (VV 115-132/10) se jeví jako vhodná alternativa k dosud převážně používaným festucoidním hybridům zejména do vojtěškotrav pěstovaných na orné půdě i suchých lokalitách.

Dedikace Výsledek byl získán za (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace Použitá literatura: DLF hladké životice: Naše odrůdy [on-line] 2013. [cit. 2013-09-05]. Dostupné z: Kožnarová, V., Klabzuba, J.: Doporučení WMO pro popis meteorologických, resp. Klimatologických podmínek definovaného období. Rostlinná výroba 2002: roč. 48, č. 4, s. 190 – 192. Vorlíček, Z., Hanuš, O, Šindelková, I.: Zvýšení podílu energie v objemných krmivech ekologických farem pěstováním vhodných travních a jetelovinotravních směsí. Certifikovaná metodika, Troubsko 2009, 16 s. ISBN 978–80–86908–09–0

Kontaktní adresa: Ing. Jaroslav Lang, Ph.D. Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Zahradní 1 66441 Troubsko [email protected]

91


DLOUHODOBÝ VÝVOJ KLIMATICKÝCH FAKTORŮ VÝSKYTU VĚTRNÉ EROZE Long term development of wind erosion climatic factors Středová H., Mužíková B., Středa T. Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt Pro hodnocení vývoje klimatických faktorů výskytu větrné eroze v jarním období (březen a duben) byla použita data o stavu povrchu holé půdy z 29 stanic sítě Českého hydrometeorologického ústavu. Počet dnů se suchým povrchem půdy v každém roce byl srovnán s průměrným počtem suchých dnů v období 1961–2010. Byla zjištěna průkazná závislost (p<0,01) mezi počtem dnů se suchým povrchem půdy a nadmořskou výškou (r = -0,51, n = 29). Analýza trendu časové řady nevykazuje jednoznačný trend růstu či poklesu výskytu suchých období. Nicméně, v poslední kompletní dekádě (2001 – 2010) byly čtyři roky (2002, 2003, 2007 a 2009) klasifikovány jako suché a dva (2001 a 2006) jako vlhké. To nasvědčuje růstu extremity počasí v jarním období. Klíčová slova: větrná eroze, povrch půdy, vlhkost půdy Abstract To evaluate moisture conditions in spring period, data of bare soil surface state were used. Analysis included 29 stations throughout the Czech Republic. Number of days with dry soil surface in each year was compared with the average number of those days in the period 1961–2010 for a given station. There is a significant correlation (p<0.01) between number of days with dry condition of soil and elevation (r = -0.51, n = 29). Trend analysis did not produce conclusive results, but linear trend of smoothing April data was significantly increased in most localities. The number of days with dry condition of soil in the past decades has no significant upward or downward trend. However in recent years four years (2002, 2003, 2007 and 2009) have been evaluated as dry and two (2001 and 2006) as wet. An amount of extreme spring weather increases. Key words: wind erosion, soil surface, soil moisture

Úvod Rostoucí teploty a změny v rozložení srážek mají výrazný dopad na různá odvětví lidské činnosti, včetně zemědělství. Jedním z nežádoucích projevů klimatických extrémů je výskyt suchých období, který často koresponduje s obdobím nedostatku srážek a horkým počasím. Pongrácz et al. (2006) analyzovali vybrané zemědělské teplotní a srážkové indexy a jejich změny v druhé polovině 20. století. Výsledky ukázaly, že regionální intenzita a četnost extrémních srážek se zvýšila, zatímco celkově srážek ubylo a klima stalo se sušší. Pro Českou republiku scénáře vývoje klimatu neukazují na výrazné snížení celkových srážek, ale vyšší teploty spojené s intenzivnějším výparem a větším kolísáním srážek, může přinášet problémy s nedostatkem vody více než dnes. Častěji než dříve se vyskytují velmi teplá a suchá období již na počátku vegetace v dubnu a v květnu. Náchylnost půdy k větrné erozi je výsledkem kombinace půdních a klimatických činitelů. Větrná eroze souvisí s vlhkostí půdy a tedy i s výskytem sucha. Obecně jsou za nejvíce ohroženy považovány lehké půdy v aridních oblastech. Za hrubou hranici sucha je v podmínkách České republiky (ČR) považován roční úhrn srážek 550 mm. Ze zemědělského pohledu se při posouzení suchosti prostředí vychází často ze vztahu mezi evapotranspirací a úhrnem srážek (Litschmann a Rožnovský 1995). Vhodným ukazatelem je např. vláhová bilance, která v širším slova smyslu vyjadřuje vláhové poměry v krajině. Pasák a Janeček (1971) použili erozně klimatický faktor k vymezení oblastí potenciálně ohrožených větrnou erozí a vymezili na území Československa 5 stupňů 92

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ náchylnosti k větrné erozi. Janeček (1997) na základě erozně klimatického faktoru a podle závislosti erodovatelnosti půdy na procentickém obsahu částic půdy < 0,01 mm vymezil 6 kategorií potenciální ohroženosti na území ČR. Šest stupňů potenciální ohroženosti území větrnou erozí používá i Podhrázská (2008). Na základě klimatických charakteristik v kombinaci s pedologickými informacemi rajonizovali potenciální ohrožení půd větrnou erozí v České republice Podhrázská a Novotný (2007). Limitujícím faktorem zmíněných analýz je datový podklad klimatických charakteristik, pocházející z období 1901–1950. Materiál a metody Pro vyhodnocení vláhových podmínek v jarním období byly použity údaje o stavu půdy v březnu a dubnu, monitorované na stanicích ČHMÚ (Český hydrometeorologický ústav). Použita byla data z 29 klimatologických stanic v nadmořské výšce do 500 metrů z období 1961-2010. Pozorování povrchu půdy se provádí na pozemcích bez vegetace v blízkosti stanice třikrát denně. Stav půdy je registrován podle zadaných číselných kódů (Žídek a Lipina 2003). V práci byl kladen důraz především na analýzu dnů, kdy se suchý povrch půdy vyskytnul alespoň v jednom pozorovacím termínu. Počet dnů se suchým povrchem půdy v každém roce byl srovnáván s průměrným počtem těchto dní v období 1961–2010. Počty dnů se suchým povrchem půdy byly porovnány se vypočteným 10., 25., 75. a 90. percentilem z období 1961–2010. Byly tak vymezeny následující kategorie: Hodnota percentilu Kategorie < 10 Silně podnormální počet dnů > 25 Podnormální počet dnů ≤ 25, 75 ≥ Normální počet dnů > 75 Nadnormální počet dnů > 90 Silně nadnormální počet dní Trendová analýza časových řad byla provedena v software STATISTICA 7.0 po vyhlazení 4253H filtrem (Velleman 1980). Trend byl hodnocen v případě dvou stanic s nejnižší nadmořskou výškou (158 m n.m. Doksany a Brandýs 179 m n.m.) a dvou stanic s nejvyšší nadmořskou výškou (497 m n.m. Vítkov a Ondřejov 485 m n.m.). Výsledky a diskuze Průměrný počet dnů se suchým povrchem půdy v březnu a dubnu kolísal na jedné stanici od 5 do 21. Nejvyšší průměrný počet suchých dnů byl zjištěn v Doksanech (21 dnů), v Olomouci a Kuchařovicích (20 dnů). Stanicí s nejnižším výskytem dnů se suchým povrchem půdy v březnu bylo Jablonné v Podještědí, kdy se během 12 let nevyskytl žádný den se suchým povrchem půdy. Při samostatném hodnocení podmínek v březnu a dubnu byl zjištěn v průměru čtyřikrát nižší počet suchých dnů v březnu. Obdobné výsledky uvádí pro stanici Hurbanovo i Tekušová et al. (2011). Absolutně nejvyšší roční počet dnů se suchým povrchem půdy (51 dnů) byl zjištěn na stanici Doksany v roce 1974 a ve Frenštátě pod Radhoštěm – 48 dnů v roce 1974. Rok 1974 byl velmi suchý i na ostatních stanicích, jak je vidět na obrázku 1. Obrázek 1 uvádí podrobné hodnocení podmínek stavů půdy pro každou stanici. Prezentuje výsledky srovnání průměrného počtu dnů se suchým povrchem půdy pro daný měsíc v období 1961 – 2010 a měsíčním počtem těchto dnů v konkrétním roce. Odstíny červené označují nadnormální stav, odstíny modré podnormální stav, bílá kóduje normální stav dle percentilů (viz. metodika). Trendová analýza počtu dnů se suchým povrchem půdy v březnu nevykazuje jednoznačný trend. Lineární trend dubnových dat pro dvě a dvě stanice s nejvyšší a nejnižší nadmořskou výškou byl průkazně rostoucí (p <0.01) na stanici Vítkov (r2 = 0,648), Brandýs (r2 = 0,751) a 93

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Ondřejov (r2 = 0,211). Lineární trend na stanici Doksany byl průkazně (p <0.05) klesající (r2 = 0,104). Obr. 1: Počet dnů se suchým povrchem půdy ve srovnání s průměrem (1961 – 2010) YEAR HOL TUR KUC STR VRA CBU TAB TRE DOM KRAL CHEB FREN LUC MOSN OPAV VITK OLOM PRER VALM VSET PKAR PKBE PRUZ BRAN SEMC HAVL ONDR DOKS JAPO 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Poznámka: HOL – Holešov, TUR – Tuřany, KUC – Kuchařovice, STR – Strakonice, VRA – Vráž, CBU – České Budějovice, TAB – Tábor, TRE – Třeboň, DOM – Domažlice, KRAL – Kralovice, CHEB – Cheb, FREN – Frenštát pod Radhoštěm, LUC – Lučina, MOSN – Mošnov, OPAV – Opava, VITK – Vítkov, OLOM – Olomouc, PRER – Přerov, VALM – Valašské Meziříčí, VSET – Vsetín, PKAR – Praha-Karlov, PKBE – Praha-Kbely, PRUZ – Praha-Ruzyně, BRAN – Brandýs nad Labem, SEMC – Semčice, HAVL – Havlíčkův Brod, ONDR – Ondřejov, DOKS – Doksany, JAPO – Jablonné v Podještědí

Závěr Výrazně více dnů se suchým povrchem půdy se v průměru vyskytuje v dubnu, ve srovnání s březnem. V obou měsících dohromady činí průměrný počet dnů se suchým povrchem půdy 11. Suché jaro bylo zaznamenáno především v letech 1961, 1968, 1974, 1981, 1990, 2002, 2003, 2007 a 2009. Vlhké jaro bylo v letech 1965, 1970, 1980, 2001 a 2006. Lineární trend vyhlazených dubnových dat počtu dnů se suchým povrchem půdy vykazoval významný růst na většině lokalit. Počet dnů se suchým povrchem půdy nemá, narozdíl od teplot vzduchu, v posledním desetiletí významný vzestupný trend. Nicméně, v poslední dekádě byly čtyři roky (2002, 2003, 2007 a 2009) vyhodnoceny jako suché a dva (2001 a 2006) jako vlhké. Jen čtyři roky tak lze na základě použité metodiky hodnotit jako normální. Výskyt sucha v závislosti na podmínkách stavu povrchu půdy většinou koresponduje s výsledky studií provedených na bázi výpočtů indexů sucha, dálkového průzkumu Země a in situ metod měření. I přes to, že je tato charakteristika ovlivněna do určité míry subjektivitou, je to velmi užitečný nástroj především při hodnocení stavu povrchu půdy. Dostupná je 94

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ celoplošná databáze dat, včetně historických podkladů. Pro účely hodnocení rizik větrné eroze a jejich vývoje je tak k dispozici cenný materiál, který bude dále analyzován v rámci projektu NAZV. Dedikace Práce byla podpořena projektem NAZV QJ1220054 „Vliv změny klimatických faktorů na rozvoj procesů větrné eroze, koncepční řešení opatřeními pozemkových úprav“. Použitá literatura Janeček M. 1997: Potenciální ohroženost půd České republiky vodní a větrnou erozí. Vědecké práce. VÚMOP Praha, č. 9, s. 53–64. Litschmann T., Rožnovský J. 1995: Hodnocení aridity pomocí agroklimatologických charakteristik. In. : “Současná agroklimatologie 1995“, MZLU Brno, s. 111–120. Pasák V., Janeček M. 1971: Vliv klimatu na rozšíření větrné eroze v ČSSR. Meteorologické zprávy, roč. 24, č. 3–4, s. 67–69. Podhrázská J. 2008: Optimalizace funkcí větrolamů v zemědělské krajině: Metodika. Vyd. 1. Praha: VÚMOP, 24 s., CD ROM. ISBN 978-80-904027-1-3. Podhrázská, J., Novotný, I. 2007: Evaluation of the Wind Erosion Risks in GIS. Soil and Water Research, roč. 2, č. 2, s. 10–14. Pongrácz, R., Bartholy, J. 2006: Tendency Analysis of Extreme Climate Indices with Special Emphasis on Agricultural Impacts. In: Bioklimatológia a voda v krajine. Medzinárodná vedecká konferencia, Strečno, 11.–14. 9. 2006. CD-ROM. ISBN 80-89186-12-2. Tekušová, M., Horecká, V., Jančovičová Ľ. 2011: Stav povrchu pôdy vo vzťahu k zrážkomerným charakteristikám počas vegetačných období v Hurbanove. In Salaš, P. (ed.): "Rostliny v podmínkách měnícího se klimatu". Lednice 20.–21.10.2011, Úroda, vědecká příloha, s. 629–639. Žídek, D., Lipina, P. 2003: Návod pro pozorovatele meteorologických stanic ČHMÚ. Metodický předpis č. 13. ČHMÚ, Ostrava, 90 s.

Kontaktní adresa: Ing. Hana Středová, Ph.D. Mendelova univerzita v Brně Ústav aplikované a krajinné ekologie Zemědělská 1 613 00 Brno e-mail: [email protected]

95


CHARAKTERIZACE PŮDNÍCH POMĚRŮ VYBRANÝCH LOKALIT PŘIROZENÝCH LESNÍCH SPOLEČENSTEV JZ OKRAJE NÍZKÉHO JESENÍKU Soil conditions characterization of selected localities of nature forest communities of SW edge of Nízký Jeseník Cenklová V. Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, VÚRV, v.v.i. Olomouc Abstrakt Na základě předchozí geobotanické studie přirozených lesních společenstev JZ okraje Nízkého Jeseníku byly analyzovány vzorky půd reprezentující dříve lokalizované fytocenózy především suťových lesů a kyselých bučin. Byl studován chemismus půd z horních i nižších vrstev půdního profilu. Kromě zrnitostního složení a mateční horniny byly hodnoceny aktivní a výměnné pH půdy, hydrolytická reakce půdy, nasycenost sorpčního komplexu, množství organické hmoty (C, N) a humusu, zastoupení Al3+ a některých základních živin (Ca2+, Mg2+). V daném území převažovaly silně kyselé, silně nenasycené, minerálně chudé a dobře propustné půdy s dostatkem humusu ve svrchních půdních horizontech. Různý obsah živin a organických látek v půdě a různá nasycenost sorpčního komplexu se ukázaly jako možné rozhodující faktory pro výskyt konkrétních přirozených lesních společenstev ve vybraných lokalitách. Klíčová slova: půdní sondy, fytocenologie, opadavé lesy, fyzikální vlastnosti a chemismus půd Abstract Based on previous studies geobotanical natural forest communities of SW edge of Nízký Jeseník were analyzed soil samples representing previously localized mainly phytocenosis of forests of slopes, screes and ravines and acidic beech forests. The chemistry of soils was studied in the upper and lower layers of the soil profile. In addition to the granular composition and parent rock were evaluated active and exchangeable soil pH, hydrolytic reaction of soil, saturation of sorption complex, the amount of organic material (C, N) and humus representation, content of Al3+ and certain essential nutrients (Ca2+, Mg2+). In the area dominated the strongly acidic, highly unsaturated mineral-poor, well-drained soils with plenty of humus in the upper soil horizons. Various nutrients and organic material in the soil and different saturation of the sorption complex, proved to be decisive factors in the occurrence of specific natural forest communities in selected locations. Key words: soil probes, phytosociology, deciduous forests, physical properties and chemism of soils

Úvod JZ okraj Nízkého Jeseníku představuje několika údolími rozčleněnou pahorkatinu vystupující z rovinatého Hornomoravského úvalu do výšek přes 600 m n. m. a přecházející S směrem do oblasti vysočiny. Údolí jsou úzká s příkrými svahy, vystupujícími skalami a s krátkými sráznými úžlabinami s menšími přítoky údolního toku. Geologicky je území jednotné s převahou plynule se střídajících kulmských drob a drobových pískovců s vložkami slepenců a jílovitých břidlic, s rozvojem svahových hlín a místy štěrkových lavic (Barth 1956). Z pedologického hlediska zde převažují dobře propustné hlinitopísčité hnědé lesní půdy (Chmelař 1968). Chemismus půd může ovlivňovat výskyt vegetace a celých rostlinných společenstev a současně díky výskytu konkrétní vegetace může nezávisle na geologickém podkladu docházet ke změnám v chemismu půd (VanBreemen et al. 1998). Ve studovaném území se střídá kulturní a zemědělská krajina s lesními porosty, místy se zachovalou přirozenou skladbou lesa s převahou zonální vegetace opadavého listnatého lesa a společenstev suťových lesů (Cenklová 1994, Slavík 1988). Vyvstává otázka, jaké charakteristiky půd jsou pro výskyt těchto přirozených lesních společenstev v daném území

96

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ rozhodující a zda se chemismus půd pro jednotlivá společenstva liší. Proto byl proveden rozsáhlý odběr půdních vzorků a jejich následná analýza. Materiál a metody Pro stanovení půdních poměrů bylo vybráno 18 lokalit s typickým výskytem přirozených lesních společenstev, vycházelo se z předchozího geobotanického průzkumu území (Cenklová 1994). Studie zahrnovala vybrané typické fytocenózy zjištěné v podhůří Nízkého Jeseníku v zalesněných oblastech mezi Velkou Bystřicí, Šternberkem a Hrubou vodou (Obr. 1); podrobně: Cenklová (1994). Nomenklatura vegetačních společenstev vychází z prací Moravec (1982) a Neuhaüsel a Neuhaüsel-Novotná (1967). Pro stanovení pedologických poměrů byly v r. 1993 kopány půdní sondy hluboké 90-130 cm, ojediněle až 180 cm. Byl stanoven půdní profil, hodnoceny horizonty A00, A0, A1, (B), Cd (Cenklová 1994) a pro pedologické rozbory byly odebrány vzorky z horizontu A1 a ze svrchní části horizontu (B) - (Cenklová 1994). Následovala charakterizace půd na základě analýz jejich chemických a fyzikálních parametrů. Chemické rozbory půd vycházely ze souborů metodik Kubíková (1971) a Jandák (1989). Bylo provedeno potenciometrické stanovení pH aktivní půdní reakce (H2O) a výměnné půdní reakce (KCl) podle Válek (1954) a mezinárodní normy ISODIS 10390 (1992), stanovení hydrolytické půdní reakce (HA) půdního sorpčního koloidního komplexu a stanovení hodnot S, T, V - stupně nasycení půdního sorpčního koloidního komplexu bazickými kationy standardními metodikami lesnické pedologie podle Kappena (Kappen 1929, Bascomb 1964), stanovení humusu titračně (stanovení celkového oxidovatelného uhlíku - Cox) metodou Walkley Blafl v modifikaci Novák-Pelíšek (1938), orientační stanovení uhličitanů podle Zapletal a Šikula (1954), standardní stanovení celkového dusíku podle Kjeldahl-Foestera (Kjeldahl 1883, Olsen 1905, Scharf 1988), stanovení obsahu výměnných kationtů (celkových živin) v půdě (Ca2+, Mg2+) podle upravené metodiky Anonymous (1973) a ČSN ISO 11260 (1998), stanovení aktivního hliníku podle Sokolova (Sokolov 1939, ČSN EN ISO 12782-3 (2012). Rovněž byla zjišťována zrnitost metodou odhadu roztíráním mezi prsty podle Valla et al. (1983). Pedologická nomenklatura je uváděna podle Pelíšek (1961). Obr. 1: Přibližná lokalizace půdních sond č. 1-18 a lesů na JZ okraji Nízkého Jeseníku

Výsledky a diskuse Byla prováděna charakterizace vzorků půd odebraných z reprezentativních fytocenologických snímků asociací přirozených lesních společenstev, zjištěných předchozím geobotanickým průzkumem daného území (Cenklová 1994), které představují asociace převážně listnatých lesů: Aceri-Carpinetum Klika 1941 (půdní sondy č. (dále jen PSč.) 1, 2), Lunario-Aceretum Schüter in Grüneberg et Schüter 1957 (PSč. 3, 4), Mercuriali-Fraxinetum (Klika 1942) Husová 1982 (PSč. 5, 6, 7), Melico-Fagetum Siebert 1954 (PSč. 8, 9), Dentario enneaphylliFagetum Oberdorfer ex W. et A. Matuszkiewicz 1960 (PSč. 10, 11), Festuco-Fagetum Schüter in Grüneberg et Schüter 1957 (PSč. 12, 13, 14), Abieto-Quercetum Mráz 1959 (PSč. 15, 16), Luzulo albidae-Quercetum (Hilitzer 1932) Passarge 1953 (PSč. 17, 18). Z analýzy půdních profilů vyplývá zařazení půd do středoevropských hnědých lesních půd s vysokou příměsí skeletu matečních hornin určených jako drobové břidlice (PSč. 1, 8, 16), slepence 97

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ (PSč. 2), kulmské droby a břidlice (PSč. 3, 6, 12, 13, 14, 15, 17, 18), drobové břidlice a droby (PSč. 4, 9), kulmské droby (PSč. 5, 10, 11), drobové a jílovité kulmské břidlice (PSč. 7). Půdy byly kategorizovány jako písčitohlinité, hlinité, hlinitopísčité, jílovitohlinité, s nárůstem jílovitých částic směrem do spodních vrstev půdy (Tab. 1, 2). Tab. 1: Charakteristiky půd z horizontu A1 půdních sond č. 1-18 půdní sonda číslo: č. snímku * horizont

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

25 A1 7 až 13 PH 3,5 3 58,3

131 126 A1 A1 10 až 10 až 15 15 H H 4,1 3,3 3,4 3,1 146,8 50,8

Mg2+

3,88

5,82

13,09

3,90

3,15

9,22

Al3+

30,60 29,61 19,08 21,33 13,77 16,36 12,61 33,84

9,63

28,89 11,88 16,02 29,07 25,02 29,16 31,59 10,98 35,55

druh půdy pH (H2O) pH (KCl) výměnné ionty (mg/ 100g)

2

22 16 83 121 43 68 53 122 135 76 79 139 137 140 123 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 10 až 10 až 25 až 15 až 20 až 10 až 10 až 10 až 15 až 15 až 15 až 20 až 15 až 20 až 15 až 15 15 30 25 30 15 20 15 20 20 25 30 20 30 20 PH PH PH H PH HP H PH PH HP PH H H PH PH 3,8 4,4 4,3 3,6 4,3 3,4 3,2 3,3 3,9 3,5 3,5 4,3 3,3 3,8 3,7 3,4 3,4 3,5 3,2 3,6 3,2 2,9 2,9 3,5 3 3 3,6 3,1 3,1 3,1 109,5 74,9 131,0 99,3 90,0 63,5 148,0 133,8 154,8 70,8 97,5 128,3 114,0 90,8 50,0

hloubka v cm

nasycenost sopčního komplexu

1

Ca2+

8,54

6,66

6,43

4,81

4,20

3,79

3,08

4,97

4,23

2,87

6,36

H+ 8,82 2,79 2,34 1,93 0,99 24,29 16,92 3,69 3,87 21,69 9,99 0,36 14,58 19,26 2,52 18,45 Ha mmol/ 16,71 20,04 19,08 20,74 10,68 23,54 30,10 44,88 19,69 26,51 30,28 7,88 28,26 21,88 17,68 22,49 100g S (mmol/ 0,8 4,2 5 8,8 3,4 1,2 0,6 4,2 9,6 0 3,6 2,2 3,6 2,2 1,2 0 100g) T(mmol/ 17,51 24,24 24,08 29,54 14,08 24,74 30,70 47,08 29,29 26,51 33,88 10,08 31,86 24,08 18,88 22,49 100g) V (%)

4,57

17,33 20,77 29,79 24,16

4,85

1,95

8,92

32,02

0

10,63 21,84 11,30

9,14

6,36

0

CaCO3 (%) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Cox (%) 1,07 2,89 4,58 5,42 2,23 1,57 6,68 4,44 7,10 4,21 4,02 1,22 4,81 2,85 2,62 4,25 N (%) 0,10 0,57 0,40 0,46 0,35 0,18 0,51 0,87 0,65 0,34 0,61 0,13 0,36 0,26 0,21 0,34 C:N 10,36 5,05 11,54 11,71 6,33 8,92 13,18 5,12 10,98 12,44 6,59 9,21 13,36 11,08 12,28 12,58 Humus (%) 1,84 4,99 7,89 9,35 3,85 2,71 11,52 7,56 12,25 7,25 10,31 2,10 8,30 4,91 4,51 7,33 Druh půdy: písčito-hlinitá (PH), hlinitá (H), jílovito-hlinitá (JH), hlinito-písčitá (HP), * číslo fytocenologického snímku (Cenklová 1994)

1,62

7,29

9,19

15,40

2,8

1,2

9,99

16,60

28,04

7,23

0 1,78 0,26 6,91 3,06

0 0,76 0,18 4,32 1,31

Aktivní půdní reakce může aktuálně ovlivňovat příjem živin rostlinami a rychle reagovat na změny v prostředí, zatímco potenciálně výměnná půdní reakce bývá stálejší a z dlouhodobého hlediska může lépe odrážet aciditu půd (Podrázský et al. 2011). Chemické analýzy potvrdily předpoklad, že půdy ve většině lokalit byly velmi silně až silně kyselé jak podle aktivní půdní reakce (pH (H2O)), tak podle potenciální výměnné půdní reakce (pH (KCl)). Pouze horizont (B) PSč. 5 a 18 byl středně kyselý (Tab. 1, 2). Hodnoty půdní reakce v horizontu (B) byly většinou nepatrně vyšší nebo stejné jako v horizontu A1, což by mohlo být způsobeno tvorbou kyselin při rozkladu rostlinného materiálu. Kyselost půd podporuje také zjištěná absence uhličitanů (Tab. 1, 2). Výměnná půdní reakce je částečně určována přítomností výměnných iontů, zvláště H+ a Al3+,(Tab. 1, 2) na druhou stranu výše zmíněná přirozená acidifikace půd může napomáhat k uvolňování hliníku z mateční horniny a výsledky stanovení obsahu Al3+ iontů mohou určovat aktuální nebezpečí jeho toxicity (Kratina et al. 2010). Ve většině případů byly stanoveny vyšší hodnoty hliníku v horizontu A1, zatímco jen některé vzorky vykazovaly vyšší obsah celkového hliníku v hlubším horizontu (B) - PSč. 1, 3, 6, 7, 9, 11, 12, 14 (Tab. 1, 2), což bylo pravděpodobně důsledkem složení mateční horniny a nízkým obsahem organické hmoty. Hodnoty Al3+ iontů byly v rozmezí od 5,67 do 33,55 mg/100g suché jemnozemě (Tab. 1, 2). Hydrolytická acidita (Ha), potenciální hydrolytická půdní reakce, udává množství kyselých kationtů a spolurozhoduje o nasycenosti sorpčního komplexu půd. Nejnižší hodnota Ha byla stanovena pro horizont (B) PSč. 17 a 15 a nejvyšší pro PSč. 8 (B) a 18 A 1, kde byly zjištěny i nejvyšší hodnoty maximální sorpční kapacity výměnných iontů (T), poukazující na vysokou nasycenost sorpčního komplexu těchto půd (Tab. 1, 2).

98

2,26

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 2: Charakteristiky půd z horizontu (B) půdních sond č. 1-18 půdní sonda číslo: č. snímku * horizont hloubka v cm

nasycenost sopčního komplexu

výměnné ionty (mg/ 100g)

druh půdy pH (H2O) pH (KCl) Ca2+

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

22 16 83 121 43 68 53 122 135 76 79 139 137 140 123 25 131 126 (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) (B) 20 až 25 až 50 až 30 až 50 až 25 až 50 až 20 až 20 až 30 až 30 až 50 až 40 až 35 až 60 až 15 až 30 až 60 až 30 30 60 40 60 35 60 30 30 40 40 60 50 40 70 20 35 70 H PH PH JH PH PH H PH PH HP PH JH JH PH H PH JH JH 4,2 4,3 4,3 3,7 4,5 3,5 3,9 3,3 3,6 3,9 3,7 4,1 3,6 3,9 4,1 3,7 4,4 4,7 3,5 3,1 3,7 3,3 3,9 3,3 3,4 3 3,3 3,5 3,3 3,6 3,3 3,2 3,2 3,1 3,2 3,7 88,3 76 112 89,8 77,5 66,5 82,5 63,5 81,3 73 89,8 50,3 52 65,3 105 108,3 165,8 110,3

Mg2+

7,44

15,97

2,64

14,3

18,09

Al3+

32,67 23,85 21,33 13,86 12,51 30,32 29,61 29,43 26,19 27,18 13,86 17,19 17,91 25,56 16,02

24,3

5,67

12,87

5,93

4,66

4,60

3,72

6,85

2,44

4,55

5,84

2,30

4,60

3,98

3,08

2,62

H+ 1,44 12,41 0,90 0,54 1,26 0,99 2,01 21,96 1,35 0,90 0,54 1,98 17,28 7,83 1,44 19,62 0,72 0,045 Ha mmol/ 11,55 16,45 12,69 8,05 9,10 17,15 17,94 27,48 16,80 13,91 15,49 9,36 9,28 19,95 5,51 21,52 3,41 39,9 100g S (mmol/ 3,2 3,2 0 3 1,0 1,0 0 1,6 7,2 1,0 0,6 1,2 1,0 3,2 5,4 0,8 9,8 8,8 100g) T(mmol/ 14,75 19,65 12,69 11,05 10,10 18,15 17,94 29,08 24,00 14,91 16,09 10,56 10,28 23,15 10,91 22,38 13,21 48,70 100g) V (%)

21,69 16,28

0

27,15

9,90

5,51

0

5,50

30,00

6,71

3,73

11,36

9,73

13,82 49,48

3,58

74,19 18,05

CaCO3 (%) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Cox (%) 0,05 1,07 1,97 1,59 1,32 1,48 2,71 3,60 2,71 1,87 2,80 0,15 0,79 2,71 1,92 3,35 N (%) 0,12 0,20 0,20 0,09 0,33 0,13 0,22 0,29 0,32 0,13 0,26 0,12 0,12 0,24 0,12 0,25 C:N 0,40 5,37 9,93 18,01 3,99 11,17 12,29 12,24 8,58 14,13 10,60 1,29 6,70 11,52 16,29 13,41 Humus (%) 0,08 1,84 3,40 2,74 2,28 2,55 4,67 6,20 4,67 3,22 4,83 0,26 1,36 4,67 3,30 5,78 Druh půdy: písčito-hlinitá (PH), hlinitá (H), jílovito-hlinitá (JH), hlinito-písčitá (HP), * číslo fytocenologického snímku (Cenklová 1994)

Stupeň nasycení sorpčního komplexu bazickými kationy (V) úzce souvisí s obsahem oxidovatelného uhlíku (Cox) reprezentujícího množství přítomné organické hmoty, která tvoří u půd chudých na jílovité částice hlavní složku sorpčního komplexu (Kratina et al. 2010). Podle obsahu oxidovatelného uhlíku byly půdy převážně středně až vysoce humózní v horizontu A1, jen v jediném případě byl obsah Cox velmi nízký (PSč. 18), podobně i horizont (B) měl střední až vysoký obsah humusu ještě v šesti vzorcích (PSč. 7, 8, 9, 11, 14, 16). Podle stupně nasycenosti sorpčního komplexu (V) byly půdy, kromě několika výjimek, extrémně až vysoce nenasycené v obou sledovaných horizontech. Maximální sorpční kapacita výměnných kationtů (T) řadila většinu vzorků horizontu A1 do vysoce až středně nasycených půd, zatímco horizont (B) měl půdy převážně středně nasycené (Tab. 1, 2). Naopak okamžitý obsah výměnných bazických kationtů (S) byl pro většinu vzorků obou horizontů velmi nízký nebo nízký, pouze u PSč. 4, 9, 17, 18 byl obsah kationtů (S), hlavně v horizontu (B), střední (Tab. 1, 2). Rychlost rozkladu a míšení organických a minerálních součástí v rámci daného vegetačního společenstva odrážely obsah celkového humusu. Půdy horizontu A1 byly převážně silně humózní až humózní s výjimkou dvou slabě humózních vzorků (PSč. 1 a 18), což korelovalo s obsahem Cox (Tab. 1). V horizontu (B) byla většina vzorků humózních až silně humózních, došlo zde k úměrnému poklesu obsahu celkového humusu oproti horizontu A1, což odpovídalo postupnému obohacování nižších vrstev půdy humusem (Tab. 2). Celkový obsah dusíku (N) ve všech analyzovaných půdách byl velmi nízký a indikoval pomalou dekompozici organického materiálu. Obsah N v horizontu A1 se pohyboval v rozmezí 0,100,87 % a v horizontu (B) byl 0,09-0,33 %. Hodnoty Ca2+ ve svrchním horizontu A1 byly 50,0154,8 mg/100g suché jemnozemě, v hlubším horizontu (B) byly hodnoty u většiny vzorků výrazně nižší v rozmezí 50,3-112,0 mg/100g s výjimkou 7 vzorků, kde u PSč. 2, 6, 10 se hodnoty Ca2+ téměř shodovaly. Tyto půdy byly současně i extrémně nenasycené. Vzorky půd z PSč. 15, 16, 17, 18 měly velmi výrazný nárůst obsahu Ca2+ v hlubším horizontu (B) a to až na více než dvojnásobek hodnot v horizontu A1. Hodnoty se pohybovaly v rozmezí 105,0165,8 mg/100g suché jemnozemě (Tab. 1, 2). Podobný nárůst obsahu hořčíku Mg2+ byl u 5 vzorků horizontu (B) - PSč. 1, 11, 15, 17, 18, kde byly hodnoty 2-9x vyšší než v horizontu A1. V horizontu A1 se obsah hořčíku pohyboval mezi 2,26-13,09 a v horizontu (B) mezi 2,3099

0 0,30 0,11 2,76 0,53

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 18,09 mg/100g suché jemnozemě (Tab. 1, 2). Nejvíce vápníku případně hořčíku ve svrchních horizontech, kde bylo i nejvíce humusu, by mohlo ukazovat na účinný odběr živin lesním porostem, ale současně je možné zvýšené vyplavování živin z hlubších vrstev půdy. Navýšení hodnot vápníku i hořčíku ve spodnějším horizontu může souviset se složením matečních hornin, nasyceností sorpčního komplexu půd a ukázalo se typické pro 3 typy vegetačních společenstev: Abieto-Quercetum Mráz 1959, Luzulo albidae-Quercetum (Hilitzer 1932) Passarge 1953 a Aceri-Carpinetum Klika 1941 (PSč. 15, 17, 18 a částečně pro PSč. 1, 2). Všechna popsaná přirozená lesní společenstva v daném území se vyskytovala převážně na půdách silně kyselých, extrémně až silně nenasycených, minerálně chudých, velmi kamenitých a dobře propustných s dostatkem humusu, zvláště ve svrchních půdních horizontech. Vyšší nasycenost sorpčního komplexu půd se ukázala charakteristická pro společenstva Melico-Fagetum Siebert 1954, Dentario enneaphylli-Fagetum Oberdorfer ex W. et A. Matuszkiewicz 1960, Festuco-Fagetum Schüter in Grüneberg et Schüter 1957. Pro Luzulo albidae-Quercetum (Hilitzer 1932) Passarge 1953 a Aceri-Carpinetum Klika 1941 byl prokázán velmi nízký obsah humusu, půdy zde byly velmi slabě až slabě humózní a současně zde byly stanoveny i nejnižší hodnoty oxidovatelného uhlíku (Cox) a celkového dusíku. Výskyt těchto společenstev byl vázán na půdy s nejméně organickými látkami, které se jen velmi pozvolna uvolňovaly do půdy. Asociace Lunario-Aceretum Schüter in Grüneberg et Schüter 1957 a Mercuriali-Fraxinetum (Klika 1942) Husová 1982 se vyskytovaly na půdách s nízkým avšak v celém profilu podobným obsahem vápníku a hořčíku, tedy na půdách velmi minerálně chudých a silně humózních hlavně ve svrchních horizontech. Na rozdíl od studovaných lokalit přirozených lesních společenstev vykazují půdy pod převážně smrkovými monokulturami v daném území silnou degradaci, vyplavování minerálů, výraznější okyselení horních půdních horizontů hrabankou a slabě zvýšenou depozici dusíku (Chmelař 1968). Zjištěné závislosti výskytu přirozených lesních společenstev na konkrétních typech půd umožní lesnímu hospodářství optimalizovat skladbu dřevin při obnově lesa či zakládání nových, přírodě blízkých lesních porostů, ozdravení lesa a možné zvýšení produkce dřeva. Závěr Studované území přirozených lesních společenstev JZ okraje Nízkého Jeseníku je charakteristické velmi kamenitými silně kyselými půdami, extrémně až silně nenasycenými, minerálně chudými a dobře propustnými s dostatkem humusu zvláště ve svrchních půdních horizontech. Chemismus půd, zvláště výkyvy v obsahu živin, organických látek a nasycenost sorpčního komplexu, se zdají být důležitými faktory ovlivňujícími výskyt přirozených lesních společenstev ve vybraných lokalitách. Charakterizace půd významně pomůže vhodně zvolit dřeviny při obnově či zakládání lesních porostů s ohledem na původní vegetaci a lokalitu. Dedikace Výsledky vznikly s podporou grantu ED0007/01/01 Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum. Použitá literatura Anonymous: Technical Bulletin 27, Ministry of Agriculture, Fisheries and Food, London, 1973. Barth V.: Předběžné výsledky geologického mapování. Sborník Vys. Šk. Ped. Olomoc Přírod. Věd. II: 25-36, 1956. Bascomb C. L.: Rapid Metod for the determination of cationt-exchange kapacity of calcareous and non-calcareous soils. J. Sci. Food Agriculture 12: 821-823, 1964.

100

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Cenklová V.: Fytocenologická studie přirozených lesních společenstev JZ okraje Nízkého Jeseníku, diplomová práce, (depon. in: knihovna katedry botaniky PřF UP Olomouc), 1994. ČSN EN ISO 12782-3 (836231): Kvalita půdy - Parametry pro geochemické modelování vyluhování a speciace složek v půdách a materiálech - Část 3: Extrakce oxidů a hydroxidů hliníku oxalátem amonným a kyselinou šťavelovou, 2012. ČSN ISO 11260 (836225): Kvalita půdy - Stanovení kationtové výměnné kapacity při pH půdy a výměnných kationtů za použití roztoku chloridu barnatého, 1998. Chmelař M.: všeobecná část lesního hospodářského plánu na období od 4.1.1968 do 31.12.1977, LZ Šternberk, p.162, 1968. ISO/DIS 10390: Soil Quality - Determination of pH. Int. org. for standardization. 1992. Jandák, J.: Cvičení z půdoznalství. Ediční středisko VŠZ v Brně, p.213, 1989. Kappen H.D.: Bodenazidität. Berlín, 1929. Kjeldahl, J.: A New Method of Determining Nitrogen in Organic Substances. Z. Anal. Chem., 22: 366−382, 1883. Kratina J., Borůvka L., Tejnecký V., Drábek O., Šebek O.: Rozdíly ve vlastnostech horských lesních půd na kysel. a bazických matečních horninách. Geol. Výzk. Mor. Slez. Brno, 2010. Kubíková J.: Geobotanické praktikum, Praha, 1971. Moravec J.: Die Assoziatonen mesophiler und hygrophyler Laubwälder in der Tschechischen Sozialistischen Republic. Vegetace ČSSR, A 12, Academia. Praha: p.296, 1982. Neuhaüsel R. and Neuhaüsel-Novotná Z.: Syntaxonomische Revision der azidophilen Eichenund Eichenmischwälder im westlichem Teile der Tsechoslovakei. Folia geobot Phytotax., Praha 2: 1-41, 1967. Novák V. Pelíšek J.: K titračnímu určování humusu pro půdní kartografii, 1938. Olsen J. Ch.: A text-book of quantitative chemical analysis by gravimetric, electrolytic, volumetric and gasometric methods, with 72 laboratory exercises giving the analysis of pure salts, alloys, minerals and technical products. Ed. NewYork, D.VanNostrand Company, 1905. Pelíšek J.: Atlas hlavních půdních typů ČSSR. SZN, Praha: p.441, 1961. Podrázský V., Procházka J., Remeš J: Produkce a vývoj půdního prostředí porostů na bývalých zemědělských půdách v oblasti Českomoravské vrchoviny. Zprávy Lesnického Výzkumu, 56, speciál: 27-35, 2011. Scharf H.: One hundred years of the kjeldahl method for nitrogen determination. Archiv Fuer Acker: 321-332, 1988. Slavík B.: Fytocenologická charakteristika. In: Hejný S., Slavík B. (red.) Květena České socialistické republiky 1., Praha: 65-121, 1988. Sokolov A. V.: Determination of active aluminium in the soil. Khim. Sotsial. Zemled, 7: 7071, 1939. Válek B.: Reakce půdy. In: Praktikum fytocenologie, ekologie, klimatologie a půdoznalství (J. Klika, V. Novák a A. Gregor, Eds.), p. 520-532. Nakladatelství ČSAV, Praha, 1954. Valla M., Kozák J., Drbal J.: Cvičení z půdoznalství. II., VŠZ Praha, p.280, 1983. VanBreemen N., Finzi A. C.: Plant-soil interactions: ecological aspects and evolutionary immplications. Biogeochemistry, 42: 1-19, 1998. Zapletal, A. a Šikula, J.: Stanovení obsahu uhličitanu vápenatého v půdě. In: Praktikum fytocenologie, ekologie, klimatologie a půdoznalství (J. Klika, V. Novák a A. Gregor, Eds.), Nakladatelství ČSAV, Praha: 513 – 519, 1954. Kontaktní adresa: RNDr. Věra Cenklová, Ph.D., Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Olomouc; [email protected] 101


KVALITA VÍCELETÝCH PÍCNIN A TRAVNÍCH DRUHŮ PŘI POSTUPNÉ SKLIZNI The quality of the perennial forage and grass species at gradual harvest Houdek I.1, Kohoutek A.2, Odstrčilová V.2 1

2

DLF – TRIFOLIUM Hladké Životice, s.r.o. VÚRV Praha - Ruzyně, Výzkumná stanice travních ekosystémů Jevíčko

Abstrakt V pokusu byly sledovány přírůstky sušiny a změny v koncentraci živin a energie 7 druhů a odrůd trav (v příspěvku bude hodnocena kvalita šesti významných druhů) ze 7 postupných odběrů v týdenních intervalech od počátku května na stanovišti Hladké Životice. Pokus založený v roce 2010 na stanovišti v Hladkých Životicích (277 m/m, průměrná roční teplota 7,9 oC, dlouhodobý průměr srážek 642 mm) a byl sledován ve dvou letech – 2011 a 2012. V příspěvku jsou uvedeny travní druhy Dactylis glomerata L. ´Vega´, Festuca arundinacea L. ´Kora´, Festulolium ´Hykor´ and ´Hostyn´, Festuca pratensis L. ´Kolumbusánd Lolium perenne L. ´Kentaur´ (4n). Odrůdy Vega, Kolumbus a Kentaur jsou v sortimentu daných druhů odrůdami pozdními. První seč byla přihnojena dávkou dusíku 60 kg ha-1 jednorázově zjara, první termín sklizně v r. 2011 27.dubna a v r. 2012 2.května. V suchém 2. roce sledování se s nižším výnosem projevila i horší kvalita píce - s výjimkou obsahu dusíkatých látek, který byl vyšší (stejná dávka hnojení a podstatně nižší výnos píce). Klíčová slova: trávy, víceleté pícniny, kvalita píce, doba sklizně Abstract The trial evaluates changes in dry matter yields and nutrients concentrations of 6 grass species and varieties in the 1st cut from 7 sequential samplings in weekly intervals from the beginning of May at the site in Hladké Životice. The trial was established in 2010 in Hladké Životice site on fluvisoil (277 m above sea level, 7.9 oC, long-term rainfall average 642 mm) with six grass species (Dactylis glomerata L. ´Vega´, Festuca arundinacea L. ´Kora´, Festulolium ´Hykor´ and ´Hostyn´, Festuca pratensis L. ´Kolumbusánd Lolium perenne L. ´Kentaur´ (4n). Vega, Kolumbus and Kentaur are late varieties from the given assortment of their species. The trial was fertilized 60 kg N/ha in spring. First date of harvest was on 27 th April 2011 and 2th May 2012. In the second year of observation substantial drought resulted in lower yield as well as worse forage quality expressed by deterioration of parameters, except for crude protein concentration which was higher (the same rate of fertilization and much lower forage yield). Key words: grass; perennial forrage, quality feed; time of harvest

Úvod Růst mléčné užitkovosti dojeného skotu v ČR (nad 7000 kg FCM) v posledních letech klade zvýšené nároky na kvalitu objemné píce. Nejvíce se kvalita píce mění v nárůstu první seče. Optimální termín sklizně jednotlivých druhů lze stanovit na základě postupných odběrů z nárůstu 1. seče. Mezi jednotlivými druhy pícního sortimentu trav v ČR jsou významné rozdíly v ranosti (1 – 3 týdny), rozdíly v kvalitě píce však mohou být vyšší, a to 3 – 4 týdny (Pozdíšek a kol. 2002). Materiál a metoda V roce 2011 a 2012 jsme na šlechtitelské stanici Hladké Životice ( 277 m/m, průměrná roční teplota 7,9oC, dlouhodobý průměr srážek 642 mm). Sledováno bylo 7 druhů, ale v příspěvku jsou uvedeny travní druhy srha laločnatá Dactylis glomerata L. ´Vega´ (označení DG), kostřava rákosovitá Festuca arundinacea L. ´Kora´ (FA), kostřavovitý hybrid Festulolium ´Hykor´ (Fl-Hy), jílkovitý hybrid ´Hostyn´ (Fl-Ho), kostřava luční Festuca pratensis L. 102

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ ´Kolumbus´ (FP) a jílek vytrvalý tetraploidní Lolium perenne L. ´Kentaur´ (LP). (Sedmý sveřep bezbranný Bromus inermis Leysser cv. ´Tabrom´ je pro stř. Evropu travou naprosto okrajovou). Odrůdy Vega, Kolumbus a Kentaur jsou v sortimentu daných druhů odrůdami pozdními. První seč byla přihnojena dávkou dusíku 60 kg.ha-1 jednorázově zjara, další přihnojení dávkou 60 kg dusíku po sklizni 1. sečí a osekání obrostlých parcel v r. 2011, ( po sklizni 1. sečí v r 2012 již nebyl pokus dále sledován). Současně s jarním přihnojením dusíkem byl pokus přihnojen fosforem dávkou 35 kg.ha-1 ve formě superfosfátu a100 kg ha-1 draslíku ve formě draselné soli. Cílem bylo stanovit v období nárůstu 1. seče výnosy, koncentraci živin. Sledován byl obsah dusíkatých látek, vláknina, energie (NEL) a stravitelnost. Kvalita píce byla stanovena NIRS. Stravitelnost byla stanovena laboratorní metodou ELOS (Míka a kol., 2009). První termín sklizně v r. 2011 byl 27. dubna, a v r. 2012 2. května. Pro tento příspěvek, s ohledem na jeho omezený rozsah, byly výnosy píce vyhodnoceny jen v kritičtějším suchém roce 2012 pomocí lineární regrese, vypočteny koeficienty korelace a vyhodnoceny kritické hodnoty rα (n=7) koeficientu korelace pro α0,05 a α0,01. Výsledky a diskuse Rok 2011 byl charakterizován holomrazy a suchem v předjaří, rychlým nástupem jara s nadnormální teplotou v dubnu (+3,04 °C), s výraznějšími srážkami až ke konci měsíce a počátkem května, což výrazně urychlilo vývoj vegetace o více než týden. Produkce sušiny hodnocených druhů v termínu 1. odběru 27. dubna 2011 byla v průměru druhů 2,72 t.ha-1, nejvyšší v zelené píci sice u hybridu Hostyn, avšak v sušině u jílku vytrvalého (3,23 t.ha-1 DM), nejnižší u srhy (2,44 t.ha-1). Ve 4. termínu odběru (18. května 2011) nejvyšší produkci píce v zelené hmotě i sušině dosáhl hybrid Hostyn (9,42 t.ha-1 DM), nejnižší opět srha (6,79 t.ha-1). Koncentrace dusíkatých látek (CP) v píci u 1. odběru v průměru druhů byla 180,9 g.kg-1 sušiny, vlákniny (CF) 201,1 g.kg-1 sušiny, NEL 7,09 MJ.kg-1 sušiny a stravitelnost organické hmoty (OMD ELOS) 850,4 g.kg-1 sušiny. V průběhu nárůstu klesala koncentrace dusíkatých látek (CP) o 15,9 g.kg-1 sušiny nejvýrazněji u srhy, nejpomalejší pokles byl zaznamenán u hybridu Hostyn. Vláknina (CF) stoupala v průměru o 24 g.kg-1 sušiny (nejvýrazněji u srhy, nejmenší nárůst byl zaznamenán u kostřavy rákosovité), u NEL klesala o 0,4 MJ.kg-1 sušiny (s nevýraznými rozdíly mezi druhy) za každý týden nárůstu. Pozdíšek a kol. (2002) zjistili v průběhu jarního nárůstu týdenní pokles koncentrace NEL v píci trav o 0,26 MJ.kg-1sušiny. Stravitelnost (OMD) klesala v průměru týdně o 43,4 g.kg-1 sušiny, podle očekávání nejrychleji u srhy, nejpomaleji u hybridu Hykor a jílku vytrvalého. Nízká koncentrace NL u jílku vytrvalého a jílkovitého hybridu Hostyn byla v roce 2011 způsobena jednak suchem na počátku vegetace, kdy tyto druhy s mělčím kořenovým systémem si v případě sucha hůře osvojují živiny (Garwood, Sinclair, 1979, Thomas, 1986), a především po vydatnějších srážkách koncem dubna a počátkem května, kdy byla část nitrátového dusíku vyplavena a zbylého dusíku z 60 kg aplikovaného na jaře bylo málo při vysoké produkci píce, které oba druhy dosahovaly. Vytrvalé a hlubokokořenící druhy srha laločnatá, kostřava rákosovitá a luční, jakož i kostřavovitý hybrid Festulolium Hykor nebyly předjarním suchem ovlivněny. Rok 2012 byl suchý nejen v předjaří, s výjimkou jednoho přívalového deště počátkem května bylo jaro až do 5. června velmi suché a od poslední dekády dubna i dosti teplé. Průběh počasí se odrazil na výnosech nejen sledovaného pokusu, ale všeobecně - nejen v pokusech s lučními směsmi - byly výnosy lučních porostů zhruba poloviční, u trav jílkovitého typu ještě nižší. Produkce sušiny hodnocených druhů (Obr. 1) v termínu 1. odběru 2. května 2012 byla v průměru druhů 1,5 t.ha-1, nejvyšší u hybridu Hykor (2,14 t.ha-1 DM), nejnižší u hybridu 103

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Hostyn (0,91 t.ha-1). Ve 4. termínu odběru (23. května 2012) nejvyšší produkci píce v zelené hmotě i sušině dosáhl hybrid Festulolium Hykor (6.51 t.ha-1 DM) a za ním kostřava rákosovitá, nejnižší výnos píce poskytl jílek vytrvalý (3,99 t.ha-1). V tomto suchém 2. roce sledování se s nižším výnosem projevila i horší kvalita píce - s výjimkou obsahu dusíkatých látek, který byl vyšší (stejná dávka hnojení a podstatně nižší výnos píce). Nejvýrazněji byla ovlivněna kvalita sklizené píce suchým a teplým jarem u zmíněných dusíkatých látek (CP), a to zvýšením obsahu dusíkatých látek u všech druhů, s největším rozdílem proti minulému roku u jílkovitých trav. V 1. termínu odběru u jílku vytrvalého o 99 g.kg-1 sušiny, u hybridu Hostyn o téměř 121 g.kg-1 sušiny. V dalších termínech se rozdíly zužovaly, u kostřav byl v 7. termínu minimální. Vláknina (CF) v 1. termínu odběru byla vyšší u srhy o 53 g.kg-1 sušiny, u ostatních trav cca o 20 – 30 g, rozdíly se rychle zmenšovaly a v posledních třech termínech (od 30. května) byly zjištěny nižší obsahy vlákniny ve srovnání s minulým rokem (vlivem přicházejících srážek). V koncentraci NEL byly rozdíly mezi oběma ročníky u vytrvalých druhů malé, u hybridu Hostyn a jílku vytrvalého se rozdíl pohyboval mezi 0,4 až 0,6 MJ.kg-1 sušiny, průběh zhruba kopíroval průměr ročníků. Naopak ve stravitelnosti byly větší rozdíly u vytrvalých druhů v prvních třech termínech, přičemž v 1. termínu odběru byla OMD v r. 2012 o 70 až 80 g.kg-1 sušiny nižší, u jílkovitých byly rozdíly minimální. Pokud pro stanovení optimální doby sklizně použijeme jako hlavní kriterium stravitelnost, potom pro vytrvalejší travní druhy je to počátek druhé dekády až polovina května (třetí termín), pro jílky o týden později. Koncentrace NEL i obsah vlákniny je v těchto termínech u stejných druhů na přijatelné úrovni. Avšak obsah dusíkatých látek při dané výživě (60 kg/N ha) ve vláhově příznivém roce je v těchto termínech již nízký, a jednoznačně ze zjištěného vyplývá potřeba vyššího hnojení dusíkem. Při požadavku sklizně na počátku metání trav by porost měl dostat ve dvou dávkách nejméně 80 kg N/ha, aby v píci bylo v době sklizně cca 16 % dusíkatých látek v sušině. Obr. 1: Produkce sušiny z postupných odběrů druhů trav, Hladké Životice 2012 10 9 8

yKentaur = 1,0186x - 0,0786

yHostyn = 0,9868x + 0,1257

R2 = 0,9891

R2 = 0,9533

yHykor = 1,2682x + 1,1157

yprůměr druhů = 1,1646x + 0,5478

R2 = 0,9902

R2 = 0,9821

SŘ Vega KR Kora RH Hykor RH Hostyn KL Kolumb JV Kentaur SB Tabrom průměr druhů RH ´Kora´ RH ´Hykor´ SŘ ´Vega´ SB ´Tabrom´ RH ´Hostyn´ KL ´Kolumbus´ JV ´Kentaur´ průměr druhů

yKora = 1,2089x + 1,1243 R2 = 0,9742

Produkce sušiny t.ha -1

7

yTabrom = 1,4021x - 0,0614 R2 = 0,9936 yVega = 1,0975x + 0,9771

6

R2 = 0,9312

5

yKolumbus = 1,1704x + 0,6314 R2 = 0,9744

4 3 2 1 0 0

1

2

3

4

5

Termíny odběru

104

6

7

8


Obsah dusíkatých látek (CP) vybraných druhů v 7 termínech odběrů [ g.kg-1 sušiny ]

Koncentrace NEL vybraných druhů v 7 termínech odběrů [MJ.kg-1sušiny]

105

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obsah vlákniny (CF) vybraných druhů v 7 termínech odběrů [ g.kg-1 sušiny ]

Stravitelnost píce (OMD) ELOS vybraných druhů v 7 termínech odběrů [ g.kg-1 sušiny x10 ]

106

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Dedikace Příspěvek vznikl v rámci řešení výzkumného projektu NAZV č. QI101C199.

Použitá literatura Garwood, E. A., and J. Sinclair. (1979):. Use of water by six grass species. 2. Root distribution and use of soil water. J. Agric. Sci. (Cambridge) 93:25-35. Pozdíšek, J., Míka,V. , Kohoutek, A., Jakešová, H., Němcová-Schuplerová, P. (2002): Nutritive value of selected grass species (cultivars) and tetraploid red clover in sequential sampling. In Multi-function Grasslands (Quality Forages, Animal Products and Landscapes. France, La Rochelle. 2002. pp. 150-151. ISBN 2-9504110-3-7. Thomas, H. 1986a. Water use characteristics of Dactylis glomerata L., Lolium perenne L. and Lolium multiflorum Lam. Plants. Ann. Bot. 57:211-223. Míka, V., Kohoutek, A., Pozdíšek, J., Němcová, P. (2009): Stanovení ELOS (enzymaticky rozpustné organické hmoty) v píci s využitím tuzemských celuláz z Trichoderma reesei. Uplatněná certifikovaná metodika. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, 26 s.

Kontaktní adresa: Ing. Ivan Houdek, šlechtitelská stanice DLF – TRIFOLIUM Hladké Životice, s.r.o., Fulnecká 95, 742 47 Hladké Životice [email protected]

107


NOVÝ PŘÍSTUP K HODNOCENÍ GLYKEMICKÉHO INDEXU NA PRINCIPU ANALÝZY STRAVITELNOSTI SACHARIDŮ A new approach to glycemic index evaluation by analysis of the carbohydrate digestibility Štočková L., Bradová J. Výzkumný ústav rostlinné výroby,v.v.i., Praha-Ruzyně Abstrakt Glykemický index vyjadřuje rychlost, za jakou se komplexní sacharidy obsažené v přijímané potravě přemění v trávicím traktu na glukózu, která se dostane do krevního oběhu. Běžně je tento parametr stanovován pomocí nutričních testů s lidskými dobrovolníky a měření glykemické odezvy v krvi. Metoda odhadu glykemického indexu v laboratoři vychází z analýzy stravitelnosti sacharidů enzymovým aparátem, zjednodušeně kopírujícím lidský trávicí systém. V této práci byla optimalizována analytická metoda pro stanovení stravitelnosti sacharidů na základě enzymatického rozkladu pankreatickými enzymy. Optimalizovány byly dva klíčové parametry metody – rychlost horizontálního třepání vzorku při enzymatické reakci, která je klíčová pro stabilní výsledky při analýze méně homogenních vzorků a množství směsi pankreatických enzymů, které je přidáváno ke vzorku a představuje hlavní ekonomickou zátěž analýzy. Problematika „in vitro“ hodnocení glykemického indexu je rozvíjena v návaznosti na probíhající klinické studie. Klíčová slova: glykemický index, glukóza, HPLC, stravitelnost

Abstract A glycemic index ranks complex saccharides according to the reaction rate of their conversion into a free glucose released into a bloodstream. Glycemic index values are determined experimentally by feeding human test subjects and assessing the blood glucose response. Laboratory approach to the glycemic index estimation is based on the determination of saccharides digestibility using a simplified enzymatic system similar to the human gastro-intestinal tract. This article describes an optimization of the method concerning two key parameters – intensity of horizontal shaking during the enzymatic reaction and the amount of pancreatin enzyme mix added to the sample that presents the main factor determining the cost of analyses. Key words: glycemic index, glucose, HPLC, digestibility

Úvod Sacharidy jsou důležitým zdrojem energie lidí na celém světě a ovlivňují mnoho metabolických a fyziologických pochodů v těle, včetně činnosti mozku a fyzické výkonnosti. Centrálním bodem metabolismu sacharidů je molekula glukózy. Ve vztahu k rychlosti, s jakou je glukóza v potravině dostupná se po jídle mění hladina krevního cukru v těle (glykémie). Ta je v lidském těle za normálních podmínek stálá a je udržována regulačními mechanismy. Přechodně se hladina krevního cukru zvyšuje po jídle a v závislosti na čase tvoří křivku, jejíž amplituda a strmost je odvozena právě od dostupnosti glukózy v dané potravině a ovlivněna regulačními mechanismy hormonální soustavy člověka. Dostupnost glukózy z dané potraviny je proto klíčovým faktorem ovlivňujícím nutriční vlastnosti sacharidů. Odlišná dynamika uvolňování glukózy do krve po konzumaci potraviny je velmi dobře popsána glykemickým indexem (GI) potraviny. Glykemický index zjednodušeně vyjadřuje rychlost, za jakou se komplexní sacharidy obsažené v přijímané potravě přemění v trávicím traktu na glukózu, která se dostane do krevního oběhu. Vyjádření glykemického indexu je relativní hodnocení této rychlosti vůči glukóze, která má index hodnoty 100. Čím rychleji dokáže potravina zvýšit hladinu glukózy v krvi, tím má potravina vyšší glykemický index. Nejvyšších hodnot dosahují jednoduché sacharidy, nejnižších komplexní sacharidy. Glykemický index v 108

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ potravině je ovlivněn mnoha faktory, jako je třeba množství vlákniny, obsah tuků, kyselin, sacharózy nebo technologické zpracování. Klasifikovaní sacharidů podle jejich glykemického indexu doporučili organizace WHO a FAO (FAO/WHO, 2003; Frost a Dornhorst, 2005). Hodnocení potravin podle glykemického indexu je používáno ve zdravé výživě, redukční dietě a diabetické dietě. Zdravá výživa je prevencí nadváze a obezitě, a také proti různým onemocněním, např. inzulínové rezistenci a následně i diabetes mellitus 2. typu. V diabetické dietě má glykemický index význam při udržování stálé hladiny glukózy v krvi. Potraviny s nízkým GI se na redukci hmotnosti podílejí zvětšením pocitu sytosti a podporou metabolizace lipidů na úkor metabolického využití sacharidů. Naopak konzumace potravin s vysokým GI vede k rychlému výkyvu postprandiální glykemie. Může tak prohlubovat pocit hladu a tím stimulovat chuť k jídlu, urychlovat uvolnění adrenalinu a kortisolu podporující ukládání energie získávané z jídla do tělesného tuku. Současné studie ukazují, že vysoký glykemický index potravy je rizikovým faktorem vzniku diabetu, kardiovaskulárních chorob a obezity (University of Sydney, 2013). Klasický způsob stanovení GI je prováděn stanovením hladiny glukózy po požití 50g porce sledované potraviny zdravým dobrovolníkem, přičemž jako referenční potravina slouží roztok glukózy, nebo bílé pečivo. Byť jde o spolehlivý a zavedený způsob stanovení nutričních vlastností potraviny, má určité nevýhody, které jeho používání limitují. Klinické testy zahrnující práci s lidskými dobrovolníky jsou náročné jak finančně, tak i organizačně. Navíc jejich provádění podléhá přísným pravidlům a schvalovacímu procesu etické komise. To jsou důvody, proč u konkrétních výrobků mnozí výrobci nechtějí glykemický index stanovovat a existují pouze obecné tabulky, byť je to zcela proti současnému trendu informovaného zákazníka. Již několik let probíhají po celém světě výzkumy, které mají za cíl nahradit klinické testy laboratorní metodou bez nutnosti využívat lidské dobrovolníky. Četné studie (Englyst et al. 2003, Goni et al. 1997, Gibson et al. 2011 a Chung et al. 2011) potvrdily významnou souvislost mezi úrovní GI a stravitelností polysacharidů resp. podílu rychle a pomalu dostupné glukózy (rapidly available glucose – RAG, slowly available glucose – SAG). Metoda odhadu glykemického indexu v laboratoři vychází z analýzy stravitelnosti sacharidů enzymovým aparátem, zjednodušeně kopírujícím lidský trávicí systém (Englyst at al., 2003, Englyst at al. 1999). Z naměřených parametrů pak lze určit, jaký bude mít konzumace potraviny vliv na hladinu cukru v krvi konzumenta a odhadnout glykemický index potraviny. Podle matematických modelů prezentovaných Englystem et al.(1999) je glykemická odezva (tj. plocha pod křivkou glykemie závislá na obsahu rychle dostupné glukózy v potravině (rovnice 1). Glykemická _ odezva  K ( RAG )

(1)

Konstanta K je obecně závislá na typu potraviny, na daném jedinci a na obsahu sacharidů v konzumované porci. Variabilitu představovanou testovaným jedincem lze eliminovat po vztažení glykemické odezvy k výsledkům pokusu s volnou glukózou (prakticky jde o výpočet glykemického indexu), variabilitu představovanou obsahem sacharidů je možné eliminovat standardním provedením klinických testů se stejným množstvím sacharidů. Variabilita způsobená různými typy potravin je nevyhnutelná, lze však předpokládat, že u potravin s vysokým obsahem glukózových polysacharidů bude nízká. Zařazení dalších proměnných charakterizujících kvalitu sacharidů do regresního modelu (konkrétně obsahu volné glukózy, pomalu dostupné glukózy a celkového obsahu glukózy) by tuto variabilitu mělo snížit. Cílem této práce bylo optimalizovat „in vitro“ laboratorní metodu pro stanovení volné glukózy, rychle a pomalu dostupné glukózy a celkové glukózy a přizpůsobit ji podmínkám naší laboratoře. 109


Materiál a Metody Pro srovnávací studie byly vybrány dva referenční vzorky s předpokladem různého složení sacharidů: 1) bramborový škrob a 2) kukuřičné lupínky. Vzhledem k tomu, že hydrolyzovaný bramborový škrob neobsahoval žádnou volnou glukózu a fruktózu, byly pro validaci metody stanovení volných cukrů vedle kukuřičných vloček použity dětské piškoty. Vzorek kukuřičných vloček a dětských piškotů byl před analýzou připraven a zhomogenizován tak, aby připomínal tráveninu vstupující do žaludku. Škrob před analýzou upravován nebyl. Poté byly referenční vzorky podrobeny enzymatickému trávení škrobu směsí pankreatických enzymů izolovaných z vepřové slinivky (specifikace 8xUSP), amyloglukosidázy (EC 3.2.1.3) a invertázy (EC 3.2.1.26). V reakční směsi byl stanovován obsah uvolněné glukózy po dvaceti a sto dvaceti minutách (G20 resp. G120), z kterého lze určit obsah rychle dostupné (RAG) a pomalu dostupné glukózy (SAG), viz rovnice 2 a 3. Zbylá glukóza v trávenině byla uvolněna termostabilní amyloglukosidázou při 70°C a posléze byl stanoven celkový obsah glukózy v trávenině (TG - total glucose), nutný pro určení podílu rezistenní glukózy (RG) podle rovnice 4. Paralelně byl v druhém vzorku stanoven obsah volné glukózy a fruktózy po inverzi sacharózy (FSG -free sugar glucose). Obsah rychle a pomalu dostupné glukózy, celkové glukózy a volné glukózy byl stanoven metodou HPLC s refraktometrickou detekcí.

RAG  G20 SAG  G120  G20 RG  TG  G120

(2) (3) (4)

Optimalizovány byly dva klíčové parametry metody – rychlost horizontálního třepání vzorku při enzymatické reakci a množství směsi pankreatických enzymů, které je přidáváno ke vzorku. Celkem byly testovány 3 úrovně třepání: 90, 120 a 200 kyvů za minutu a 2 koncentrace směsi pankreatických enzymů: 1g enzymatické směsi/0,6 g celkových sacharidů ve vzorku a 0,5 g enzymatické směsi/0,6 g celkových sacharidů ve vzorku. Výsledky byly statisticky vyhodnoceny s využitím analýzy rozptylu dvojného třídění (p<0.05). Všechny analýzy byly provedeny ve čtyřech opakováních, pro stanovení opakovatelnosti byly analýzy provedeny v šesti opakováních. Výsledky a diskuze Stanovení volných sacharidů Metodika stanovení volných sacharidů byla přejata z práce uveřejněné Englystem et al. (1999), přičemž jedinou změnou, která byla oproti publikované metodice provedena, je použití jiné analytické koncovky (HPLC/RI) místo použití výměnné iontové chromatografie s elektrochemickou detekcí. Detekce pomocí refraktometrického detektoru je sice obecně méně citlivá v porovnání s elektrochemickou detekcí, díky odlišné přípravě vzorku před analýzou však bylo dosaženo dostatečné citlivosti pro naše účely. Limit detekce námi zavedené metody je 0,001 mg/ml a limit kvantifikace 0,0025 mg/ml pro glukózu i fruktózu, což odpovídá koncentraci 0,09 mg/g resp. 0,22 mg/g vzorku. Metoda byla validována pro dvě referenční matrice, po zjištění, že škrob neobsahuje volné sacharidy, byla validace rozšířena o dětské piškoty. Obsah volných cukrů po inverzi sacharózy a opakovatelnost stanovení jsou uvedeny v tabulce 1.

110

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 1: Obsah volných cukrů v % hmotnosti vzorku a opakovatelnost stanovení (n=6) vyjádřená jako relativní směrodatná odchylka (%) Matrice Analyt fruktóza glukóza

Obsah volných cukrů (% w) Kukuřičné Dětské piškoty Škrob† lupínky 3,2 <0,025 19,0 3,3 <0,025 26,4

Opakovatelnost (RSD %) Kukuřičné Dětské piškoty lupínky 3,5 3,2 8,1

†Obsah volné glukózy a fruktózy po inverzi byl menší než limit kvantifikace použité metody.

Stanovení stravitelnosti sacharidů Stanovení stravitelnosti sacharidů bylo prováděno modifikovanou metodou dle Englysta et al. (1999). Analytická koncovka byla změněna obdobně jako při analýze volných sacharidů. Limit detekce této metody je 0,001 mg/ml a limit kvantifikace 0,0025 mg/ml pro glukózu i fruktózu, což odpovídá koncentraci 0,1 mg/g resp. 0,25 mg/g vzorku pro stanovení G20 a G120 a 0,4 mg/g resp. 1 mg/g vzorku pro stanovení TG. Vzhledem k tomu, že třepání vzorku při enzymatickém rozkladu je udáváno jako klíčový faktor (Englyst et al. 1999), byla provedena série pokusů s různou rychlostí třepání. V souladu s literárními údaji měl tento parametr statisticky významný vliv na podíl G20, G120 a TG vztažený k hmotnosti vzorku (Graf 1a a 2a). Při vztažení G20 a G120 k obsahu celkové glukózy se se změnou intenzity třepání statisticky významně neměnil. Obecně lze říci, že charakter křivky stravitelnosti nebyl výrazně změněn (Graf 1 a 2). Graf 1: Změny v enzymatické hydrolýze sacharidů v kukuřičných lupíncích vlivem rychlosti třepání (90, 120 a 200 kyvů/min). Obsah sacharidů vyjádřen v % hmotnosti vzorku (a); v % TG (b)

Graf 2: Změny v enzymatické hydrolýze sacharidů v bramborovém škrobu vlivem rychlosti třepání (90, 120 a 200 kyvů/min). Obsah sacharidů vyjádřen v % hmotnosti vzorku (a); v % TG (b)

Rychlost třepání však velmi ovlivnila opakovatelnost stanovení jednotlivých frakcí (Graf 3) a to především u kukuřičných lupínků, které jsou méně homogenní a na rozdíl od škrobu netvoří rovnoměrně hustou, stabilní suspenzi. U kukuřičných lupínků proto optimální rychlost 111

3,0

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ třepání zajišťuje rovnoměrné rozložení vzorku v testovací zkumavce a tím i stejnou koncentraci substrátu pro enzymatický rozklad škrobu obsaženého v lupíncích. Tím bylo dosaženo snížení RSD na přijatelné hodnoty (Graf 3a). Naopak, u suspenze škrobu žádné výrazné rozdíly pozorovány nebyly (Graf 3b). Graf 3: Vývoj RSD pro jednotlivé frakce glukózy při enzymatické hydrolýze kukuřičných lupínků (a) a bramborového škrobu (b) v závislosti na rychlosti třepání (90, 120 a 200 kyvů/min)

Pro hydrolýzu sacharidů je používána vysoce aktivní směs pankreatických enzymů (specifikace 8×USP), díky tomu jde o ekonomicky náročnou analýzu. Z těchto důvodů byla v naší laboratoři testována možnost snížení koncentrace enzymu ve vzorku. Byly porovnány 2 koncentrace směsi pankreatických enzymů, vyšší, daná metodikou zveřejněnou Englystem et al. (1999) a nižší, poloviční dávka. Z výsledků uvedených v grafech 4 a 5 je zřejmé, že enzymatická hydrolýza při přidání nižší dávky pankreatinu probíhá pomaleji (rozdíl je statisticky významný), ale relativní obsah jednotlivých frakcí vztažený k celkové glukóze (TG) zůstává prakticky stejný. Z toho vyplývá, že je-li možné určit glykemický index z relativních hodnot vztažených k celkové glukóze, není nutné nechat enzymatickou reakci probíhat kvantitativně s přebytkem enzymu a stačí poloviční dávka pankreatinu pro získání relevantních výsledků. Výzkum této problematiky bude probíhat návazně na v současnosti prováděné klinické testy hodnocení GI. Graf 4: Změny v enzymatické hydrolýze sacharidů v kukuřičných lupíncích vlivem rozdílného množství směsi pankreatických enzymů, přidávaných ke vzorku. Obsah sacharidů vyjádřen v % hmotnosti vzorku (a); v % TG (b)

112

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Graf 5: Změny v enzymatické hydrolýze sacharidů v bramborovém škrobu vlivem rozdílného množství směsi pankreatických enzymů, přidávaných ke vzorku. Obsah sacharidů vyjádřen v % hmotnosti vzorku (a); v % TG (b)

Závěr Byla optimalizována analytická metoda pro stanovení stravitelnosti sacharidů na základě enzymatického rozkladu pankreatickými enzymy. Bylo zjištěno, že rychlost třepání vzorku je klíčová pro opakovatelnost tohoto stanovení především u méně homogenních matric a že ekonomická náročnost metody může být za určitých předpokladů snížena použitím nižšího množství pankreatické směsi enzymů. Pro využití této metody k odhadu glykemického indexu je potřeba ověřit její správnost porovnáním s výsledky klinického stanovení, které v současnosti probíhá ve spolupráci s diabetickou a podiatrickou ambulancí. Dedikace Výzkum byl realizován za podpory projektu QJ1310219 a 0002700604 Ministerstva zemědělství ČR Použitá literatura K N Englyst, H N Englyst, G J Hudson, T J Cole, J H Cummings (1999): Rapidly available glucose in foods: an in vitro measurement that reflects the glycemic response. Am. J. Clin. Nutr. 1999;69:448–54. K. N. Englyst, S. Vinoy, H. N. Englyst and V. Lang. (2003): Glycaemic index of cereal products explained by their content of rapidly and slowly available glucose; Br. J. Nutr. 89: 329–339. I. Goni, A. Garcia-Alonso, F. Saura-Calisto. (1997): A Starch Hydrolysis Procedure to estimate glycemic index. Nutr. Res. 17: 427 – 437. N. Gibson, H. C. Schönfeldt, B. Pretorius. (2011): Development of a rapid assessment method for the prediction of the glycemic index; J Food Comp. Anal., 24: 750–754. H.J. Chung, Q.Liu, R. Hoover, T.D. Warkentin, B. Vandenberg, (2008): In vitro starch digestibility, expected glycemic index, and thermal and pasting properties of flours from pea, lentil and chickpea cultivars. Food Chem., 111: 316–321. FAO/WHO (2003). Diet, nutrition and prevention of chronic diseases. In WHO Technical Report Series 916. G. Frost, A. Dornhorst (2005): Glycemic Index. Encyclopedia of Human Nutrition. Volume Two. Second Edition. Elsevier Academic Press, 2005, 413-419. University of Sydney, (2013): Dostupné na www.glycemicindex.com (2. 9. 2013). Kontaktní adresa: Ing. Lenka Štočková, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507 161 06 Praha 6, email: [email protected]

113


KVALITA ŠKROBU KUKUŘIČNÝCH HYBRIDŮ VE VÝŽIVĚ DOJNIC Starch quality of maize hybrids in nutrition of cows Třináctý J.1, Nedělník J.1, Lang J.1, Loučka R.2, Kučera J. 3, Jambor V.4 1

Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko Výzkumný ústav živočišné výroby, v.v.i., Praha 3 Svaz chovatelů českého strakatého skotu, Praha 4 Nutrivet, s.r.o. 2

Abstrakt Byla testována degradovatelnost sušiny a škrobu zrna dvou hybridů kukuřice typu semiflint a dent. Vzorky byly pomlety na sítu 1 a 5 mm, na stanovení degradovatelnosti byla použita metoda mobilních sáčků. Délka inkubace v bachoru byla 12 hodin. U degradovatelnosti sušiny byla zjištěna tendence (P<0,1) vyšší degradovatelnosti pro mletí 5 mm u typu dent. Degradovatelnost škrobu u typu dent při mletí 1 mm byla zjištěna nižší (75,3 vs. 71,2 %; P<0,05). Naopak vyšší degradovatelnost škrobu (P<0,05) u typu dent byla zjištěna při mletí 5 mm (54,5 vs. 59,2 %). Klíčová slova: škrob, bachorová stravitelnost, degradovatelnost, kukuřičné zrno Abstract The degradability of dry matter and starch at two hybrids of maize corn, semiflint and dent types were tested. Samples were milled through 1 and 5 mm sieve, the degradability was determined by mobile bag method. The time of incubation in rumen was 12 hours. At degradability of dry matter was found only a tendency (P<0.1) for higher values at dent type, sieve 5 mm. The starch degradability value was found lower at dent type at sieve 1 mm (75.3 vs. 71.2 %; P<0.05). In oposite, higher value of starch degradability (P<0.05) at dent type was found at sieve 5 mm (54.5 vs. 59.2 %). Key words: starch, ruminal digestibility, degradability, corn maize Úvod V zrnech kukuřice běžných odrůd jsou obvykle zastoupeny dva typy endospermu, odlišnost je v jejich vzájemném poměru a rozmístění, což je určující pro rozlišení typu zrna dent a flint. V případě kukuřice typu flint vyplňuje sklovitý endosperm obvykle veškerý prostor pod osemením (perikarpem) zrna včetně jeho vrcholu, moučnatý endosperm bývá v menším množství přítomen ve středu. Procentuální podíl tohoto typu endospermu je kvantitativním vyjádřením parametru zvaného sklovitost (vitreousness). Podíl sklovitého endospermu v zrnu a tedy sklovitost se také zvyšuje se stářím rostliny. Pokud jsou zrna kukuřice (především u genotypu flint) rozdrcena na větší částice, zůstává vyšší podíl škrobu ochráněn v odolném prolaminovém tmelu, to snižuje jeho dostupnost pro trávicí enzymy (Svihus et al., 2005). Komplexně vyhodnotili vliv obou zmíněných faktorů (typ zrna, velikost částic) na stravitelnost škrobu kukuřičného zrna ve své práci Ramos et al. (2009). Použitím metody in sacco byla kromě vlivu typu zrna a velikosti částic na bachorovou degradovatelnost škrobu prokázána i interakce obou faktorů (větší diference v degradovatelnosti škrobu mezi typy zrn byla zjištěna v případě nejmenších částic (mletí 3 mm). Signifikantní rozdíl v bachorové degradovatelnosti škrobu mezi mezi kukuřicí typu flint a dent byl např. zjištěn u zrna v silážní 114

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ zralosti i po jeho fermentaci (Philippeau and Michalet-Doreau, 1997). Nižší celotraktová stravitelnost škrobu zrna kukuřice s vyšší sklovitostí byla potvrzena v krmném pokusu na dojnicích (Lopes et al., 2009). Autoři Allen et al. (2008) potvrdily vyšší váhu faktoru typu endospermu na celotraktovou stravitelnost škrobu u laktujících kanylovaných dojnic ve srovnání s faktorem velikosti částic, vliv faktor hrubosti mletí byl potvrzen v případě bachorové stravitelnosti. Cílem experimentu bylo užitím metody in situ porovnat bachorovou stravitelnost zrna kukuřice typu dent ve srovnání s typem semiflint v interakci s různou velikostí mletí (síto 1 a 2 mm). Materiál a metody Byla testována stravitelnost škrobu zrna dvou hybridů: DKC 3307 a DKC 4014, sklizená v plné zralosti. DKC 3307 (FAO 240 siláž/230 zrno) je víceúčelový (siláž, zrno), rovnoměrně dozrávající hybrid s typem zrna mezityp více tvrdý (semiflint). DKC 4014 (FAO 300) je zrnový rychle dozrávající hybrid s typem zrna koňský zub (dent). Vzorky zrna kukuřice byly pomlety přes síta s velikostí otvorů 1 a 5 mm. Vzorky s hrubostí mletí 1 mm byly použity na stanovení obsahu vybraných živin. U obou vzorků byl stanoven obsah sušiny, popele, dusíkatých látek (NL), tuku a škrobu dle Věstníku ÚKZÚZ (2005). Bachorová stravitelnost (degradovatelnost) sušiny a škrobu u obou vzorků zrna a obou variant mletí byla stanovena na dvou zaprahlých dojnicích opatřených ruminální kanylou. Byla použita metoda in situ s použitím nylonových sáčků (Uhelon 130 T, otvory 42 μm) s účinnou plochou 10 x 5 cm. Vzorky byly naváženy do sáčků (2,5 ± 0,05 g). Na každou variantu bylo použito 2 x 6 sáčků, tyto byly uchyceny na 2 nosiče (Třináctý et al., 1996), které byly prostřednictvím bachorové kanyly vloženy (každý do jedné dojnice po ranním krmení) na dno vetrálního vaku bachoru. Po dvanácti hodinách (délka inkubace dle Sapienza (2002)) byly nosiče vyjmuty, sáčky byly opláchnuty od hrubých nečistot pod tekoucí vodou a vloženy do mrazícího boxu (-18°C). Před analýzou byly inkubované sáčky rozmrazeny a vyprány studenou vodou v automatické pračce bez odstředění 3 x 4 minuty. Současně bylo provedeno vyprání sáčků s neinkubovanými vzorky v počtu tří opakování na každou variantu. Sáčky se vzorky byly po vyprání sušeny při teplotě 55 °C po dobu 48 hodin, zkondicionovány (24 h) a zváženy. Obsahy inkubovaných sáčků byly sloučeny a zhomogenizovány za každou variantu (typ zrna, hrubost mletí a zvíře), obsahy sáčků určených na stanovení ztráty praním byly analyzovány jednotlivě. Na základě úbytku sušiny a škrobu byla vypočítána jejich degradovatelnost v případě inkubovaných vzorků a ztráta praním (parametr „a“) u neinkubovaných vzorků. Výsledné hodnoty byly porovnány užitím statistického softwaru SYSTAT 12 na základě modelů: Yijk = μ + Ti + Mj + (T x M)ij + Zk + εijk (pro degradaci sušiny a škrobu) a Yijk = μ + Ti + Mj + (T x M)ij + εijk (pro ztrátu sušiny a škrobu praním), kde μ = celkový průměr, Ti = vliv typu zrna (i = 2), Mj = vliv hrubosti mletí (j = 2 ), (T x M)ij = interakce vlivu typu zrna a mletí (i = 2, j = 2), Zk = vliv zvířete (k = 2), εijk = reziduální chyba. Výsledky a diskuse Obsahy vybraných živin u obou typů zrna kukuřice jsou srovnatelné a nachází se v běžném rozpětí (Tab. 1). V Tab. 2 jsou porovnány hodnoty ztráty sušiny a škrobu praním. Jedná se o parametr uváděný v rámci výsledků metody in situ jako okamžitě degradovatelná složka (parametr „a“) hodnocené živiny. Jde o sumu podílu rozpustného a podílu ve formě částic, které prošly přes síťovinu sáčků při praní. V případě sušiny byl zjištěn nižší parametr „a“ (P<0,01) jak celkový tak i pro mletí 1 mm u typu zrna semiflint ve srovnání s typem dent. V případě škrobu nebyl v u celkového průměru parametru „a“ mezi typy zrn zjištěn signifikantní rozdíl (P>0,05). Jako důvod se jeví interakce mezi použitými faktory (typ zrna a 115

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ hrubost mletí). Pro mletí 1 mm byl parametr „a“ nižší u typu semiflint (P<0,05) pro mletí 5 mm tomu bylo naopak (P<0,05). Autoři Philippeau and Michalet-Doreau (1997), kteří použili mletí 3 mm, publikovali hodnotu parametru „a“ pro zrno typu flint ve výši 15,7 % a pro dent 25,2 % a získali tak odlišné výsledky. Ve stejné práci provedli uvedení autoři porovnání vyprání částic škrobu ze sáčků při různém mletí u anonymního hybridu. Pro mletí 2 mm byl podíl vypraných částic ve výši 12,4 % pro 5 mm ve výši 5,8 %. Je zřejmé, že v případě mletí 2 mm a méně, může podíl vypraných částic tvořit majoritní složku parametru „a“ a zkreslit tak výslednou hodnotu. Vzhledem k tomu, že v našem případě nebyl stanoven podíl vypraných částic, nelze výsledné hodnoty v případě mletí 1 mm správně interpretovat, neboť nelze určit jakou část parametru „a“ představuje rozpustný podíl, tedy skutečnou, okamžitě degradovatelnou složku škrobu. Hodnocení vlivu typu zrna (semiflint, dent) a hrubosti mletí na degradovatelnost (za 12 hod inkubace) sušiny a škrobu je uvedeno v Tab. 3. V případě degradovatelnosti sušiny nebyl zjištěn signifikantní (P>0,05) rozdíl mezi typy zrna u celkového průměru ani pro mletí 1 mm. Pro mletí 5 mm byla zjištěna tendence (P < 0,1) ve vyšší degradovatelnosti sušiny u typu zrna dent. Námi zjištěné hodnoty degradovatelnosti sušiny byly vyšší než publikovali NgonyamoMajee et al. (2008) při mletí 3 mm a délce inkubace 14 hod u zrna hybridů kukuřice typu flint (cca 30 %) a dent (48 %). Dle uvedených autorů degradovatelnost sušiny zrna kukuřice silně koreluje s degradovatelností škrobu, což je zřejmé i z našich výsledků pro bachorovou degradovatelnost (Tab. 3). V případě celkových průměrů nebyl v důsledku silné interakce mezi oběma faktory zjištěn rozdíl mezi typy zrn. Mletí 1 mm vykázalo výsledky, které jsou v rozporu s teoretickými předpoklady, neboť u typu zrna semiflint byla prokázána vyšší degradovatelnost ve srovnání s typem dent. Tento výsledek může být jednak zkreslen z důvodu výše uvedeného vysokého a nedefinovaného podílu vyplavených částic, ale dle některých teorií ho však zcela vyloučit nelze. Jak uvádí McAllister et al. (2006), vzhledem k velmi pevné vazbě škrobových zrn s prolaminovou matricí u kukuřičného zrna typu flint může docházet především při jemném mletí k narušování povrchu velkého počtu škrobových zrn, což může přispět k razantnímu navýšení stravitelnosti škrobu a paradoxně tak může v některých případech převýšit i stravitelnost u typu dent. V případě mletí 5 mm byla prokázána (P<0,05) nižší degradovatelnost škrobu u typu zrna semiflint ve srovnání s typem dent o cca 10 % relat., což odpovídá teoretickým předpokladům. Autoři Philippeau and Michalet-Doreau (1997) publikovali rozdíl v efektivní degradovatelnosti škrobu mezi typem flint a dent vyšší (40,1 vs. 60,3 %), přičemž hodnota pro typ zrna dent je srovnatelná s hodnotou stanovenou v našem experimentu. V případě typu flint je naše hodnota vyšší, je však třeba si uvědomit, že v našem případě se nejednalo u hybrid čistě flint ale o mezityp, který se typu pouze flint blíží. Závěr V případě mletí 5 mm byly užitím metody in situ potvrzeny publikované výsledky v podobě nižší bachorové stravitelnosti (degradovatelnosti) škrobu u kukuřičného hybridu s typem zrna semiflint ve srovnání s typem dent.

116

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 1. Obsah živin v testovaném zrnu kukuřice

Typ zrna Semiflint Dent

Hybrid DKC 3307 DKC 4014

Sušina

Popel

NL

Tuk

Škrob

%

% suš

% suš

% suš

% suš

230

88,8

1,35

7,88

4,51

77,13

300

88,8

1,37

8,31

3,49

75,49

FAO

Tabulka 2. Vliv typu zrna a hrubosti mletí na parametr „a“ u sušiny a škrobu testovaného zrna kukuřice při použité metodě in situ Faktor

Semiflint

Dent

SEM

P

Okamžitě degradovatelná složka (parametr „a“) sušiny v % Typ zrna

17,7

19,4

0,3

0,0081

Mletí 1 mm

22,8

25,3

0,4

0,0075

Mletí 5 mm

12,6

13,5

0,4

0,1750

Okamžitě degradovatelná složka (parametr „a“) škrobu v % Typ zrna

22,7

22,4

0,3

0,4757

Mletí 1 mm

25,9

27,3

0,4

0,0551

Mletí 5 mm

19,6

17,6

0,4

0,0136

Tabulka 3. Vliv typu zrna (semiflint, dent) a velikost síta při mletí na degradovatelnost (12 hod) sušiny a škrobu zrna kukuřice stanovená metodou in situ Faktor

Semiflint

Dent

SEM

P

Bachorová stravitelnost (degradovatelnost) sušiny (za 12 h) v % Typ zrna

59,5

61,3

0,8

0,2125

Mletí 1 mm

68,1

67,5

1,1

0,7457

Mletí 5 mm

50,9

55,0

1,1

0,0812

Bachorová stravitelnost (degradovatelnost) škrobu (za 12 h) v % Typ zrna

64,9

65,2

0,6

0,7266

Mletí 1 mm

75,3

71,2

0,9

0,0423

Mletí 5 mm

54,5

59,2

0,9

0,0290

117

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Dedikace Publikace vznikla za podpory projektu QJ1210128.

Použitá literatura Allen M. S., Longuski R. A., Ying Y. (2008): Endosperm type of dry ground corn affects ruminal and total tract digestion of starch in lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 91(E-Suppl. 1), 529, (Abstr.) Lopes J.C., Shaver R.D., Hoffman P.C., Akins M.S., Bertics S.J., Gencoglu H., Coors J.G. (2009): Type of corn endosperm influences nutrient digestibility in lactating dairy cows. Journal of Dairy Science, 92, 4541 – 4548. McAllister T.A., Gibb D.J., Beauchemin K.A., Wang Y. (2006): Starch type, structure and ruminal digestion. Pages 30 – 41 in Proc. Cattle Grain Processing Symposium, Oklahoma State University, Oklahoma, Tulsa. Ngonyamo-Majee D., Shaver R.D., Coors J.G., Sapienza D., Lauer J.G. (2008): Relationships between kernel vitreousness and dry matter degradability for diverse corn germplasm II. Ruminal and post-ruminal degradabilities. Animal Feed Science and Technology, 142, 259 – 274. Philippeau C., and B. Michalet-Doreau. 1997. Influence of genotype and stage of maturity on rate of ruminal starch degradation. Anim. Feed Sci. Technol. 68:25-35. Ramos B.M.O., Champion M., Poncet C., Mizubuti I.Y., Noziere P. (2009): Effects of vitreousness and particle size of maize grain on ruminal and intestinal in sacco degradation of dry matter, starch and nitrogen. Anim. Feed Sci. Technol. 148:253-266. Sapienza D.A. (2002): Pioneer tripartite method: linking nutrient content to availability. Pages 27 – 40 in 64th Mtg. Cornell Nutrition conference for Feed Manufacturers, 23 – 25 Oct. Cornell University, Ithaca, New York. Svihus B., Uhlen A.K., Harstad O.M. (2005): Effect of starch granule structure, associated components and processing on nutritive value of cereal starch: A review. Animal Feed Science and Technology, 122, 303 – 320. Třináctý J., Šimek M., Komprda T. (1996): The influence of a nylon bag carrier on alfalfa crude protein degradability. Animal Feed Science and Technology, 57, 129 – 137. Věstník ústředního kontrolního a zkušebního ústavu zemědělského (2005): Národní referenční laboratoř, 1 [serial online]. Available from www.ukzuz.cz/Uploads/6644-7-12005pdf.aspx (accessed Jan, 2005)

Kontaktní adresa: Dr. Ing. Jiří Třináctý Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Zahradní 1, 664 41 Troubsko e-mail: [email protected] Mob.: +420 603 352 127

118


119


ZMĚNY V PODMÍNKÁCH SKLADOVÁNÍ ZRNIN A JEJICH VLIV NA UKAZATELE KLÍČIVOSTI, VITALITY A OBSAHU ZÁKLADNÍCH ŽIVIN V SEMENECH Changes in the storage conditions of the grain crops and their influence on germination, vitality and content of basic nutrients in seeds Vaculová K.1, Milotová J. 1, Zavřelová M. 1, Kýhos K. 2 1

2

Agrotest fyto, s.r.o., Kroměříž Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i.

Abstrakt Byl hodnocen vliv prostředí (sklad genové banky a skleník s rozdílným průběhem teplot) a typu obalu (vakuum, zatavený PE sáček a papírový sáček) na ukazatele biologické kvality (klíčivost-K, energieEK, rychlost-RK a index-IK klíčení) a obsah základních živin (dusík, škrob a tuk) různých zrnin (ječmen, oves, pšenice, tritikale, kukuřice a hrách), skladovaných v období let 2010-2013. Druh a délka skladování byly hlavními faktory proměnlivosti sledovaných ukazatelů biologické a nutriční kvality zrna. Byl pozorován nárůst obsahu tuku s dobou skladování, avšak druhy s vyšším obsahem tuku vykazovaly horší ukazatele vitality semen (zejména RK a IK). Byly zjištěny statisticky významné rozdíly mezi zvolenými prostředími pro ukazatele klíčivosti a vitality semen a byla zjištěna interakce typu obalu s prostředím. Byla potvrzena možnost využít skladování v tzv. modifikované atmosféře v podmínkách teplotně korigovaného skladovacího prostředí. Klíčová slova: zrniny, skladování, rozdílné podmínky skladování, biologická a nutriční kvalita Abstract Influence of environment (storage of gene bank and greenhouse with a different temperature behaviour) and type of packaging (vacuum, welded PE bag and paper bag) on the parameters of biological quality (germination ability-GA, energy-GE, speed-GS and index of germination-GI) and content of basic nutrients (nitrogen, starch and fat) in different grain crops (barley, oat, wheat, triticale, maize and pea) stored in period 2010-2013 were evaluated. Species of grain crops and duration of storage were the main factors of variability of biological and nutritional grain quality parameters. The increase in the fat content during time of storage was observed, but species with a higher fat content showed worse indicators of seeds vitality (particularly GS and GI). Significant differences for the parameters of GA and seed vitality under selected environments were found and interaction between type of packaging and environment was established. The possibility of storage in controlled atmosphere in the conditions of storage environment with corrected temperature was confirmed. Key words: grain crops, storage, different storage conditions, biological and nutritional quality

Úvod Při dlouhodobém uchovávání je nezbytné vytvořit a upravit skladovací podmínky tak, aby se nejen snížilo nebezpečí napadení semen skladištními škůdci a plísněmi, ale aby se současně zachovala jejich biologická, fyziologická a nutriční kvalita. Všude tam, kde je využití chemických prostředků ochrany vyloučeno, se jako slibné ukazují výsledky skladování v tzv. modifikované atmosféře, tedy atmosféře bez nebo se sníženým obsahem O2, vyšším obsahem inertních plynů, CO2, apod. (Adler et al. 2000, Navarro 2006, Riudavets et al. 2010, aj.). Pokusy s ošetřením zrnin v modifikované atmosféře s využitím vakua a atmosféry s plynným N2 prokázaly, že po dobu nezbytnou k úplné inaktivaci skladištních škůdců nedochází ke statisticky významnému snížení vybraných ukazatelů biologické a nutriční kvality zrna (Vaculová et al. 2012). Při práci s genovými zdroji jsou pracovní kolekce uchovávány v temperovaných skladech a periodicky vysévány pro obnovení požadovaných semenářských vlastností. Zajímalo nás, zda skladování v podmínkách modifikované atmosféry může být přínosem i pro práci s genetickými zdroji zrnin. V předloženém příspěvku jsou uvedeny 120

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ výsledky hodnocení vybraných biologických a nutričních ukazatelů kvality různých druhů zrnin, skladovaných v rozdílných typech obalů při odlišných teplotních podmínkách. Materiál a metody Zrno vybraných druhů zrnin (ječmen jarní: odrůdy Bojos, Sebastian a AF Lucius, oves setý: Neklan a Pogon, pšenice jarní: Vánek, tritikale jarní: Kargo, kukuřice setá: hybrid CE2607 a hrách polní: Concorde a Zekon), vyprodukované za standardních pěstebních podmínek v roce 2009, bylo naváženo (po 0,5 kg/vzorek – celkem 11 vzorků á 2 opakování) do: a) sáčků z PE folie, které byly následně ošetřeny odsátím vzduchu (typ obalu V), b) sáčků z PE folie, které byly zataveny bez odsátí vzduchu (typ obalu Z) a c) do standardních papírových sáčků (typ obalu PS). Sáčky byly skladovány ve dvou prostředích (sklad genové banky s rozsahem teplot -10°C až 15°C – dále jen GB a ve skleníku s neregulovanou teplotou prostředí – rozsah teplot od -20°C po +65°C – dále jen S) od 05/2010 do 05/2013. Na počátku skladování a dále v 10 časových termínech odběru byly u vzorků zrna ze všech variant hodnoceny ukazatele klíčivosti, vitality a dále obsah základních živin (obsah dusíku – N, škrobu a tuku – vše v % sušiny dle platných metodik ČSN, ISO a norem ICC). Klíčivost (K, %) byla stanovena zkouškou klíčivosti dle ČSN 46 1011-13-19, energie klíčení (EK %) dle ČSN 46 1011-14, rychlost klíčení (RK, %) a index klíčení (IK, %) dle metodiky EBC (EBC 1998). Postup přípravy sáčků pro naplnění zrnem a ošetření vzorků vakuováním s odsátím O2 je popsán v užitném vzoru č. PUV 21488 (Kýhos et al. 2010). Zavaření PE sáčků bez odsátí vzduchu bylo provedeno v laboratorních podmínkách (VACSY® svářečka sáčků fy Zepter). Experimentální data byla hodnocena software STATISTICA, verze 10.0 (StatSoft, Inc., Tulsa, Oklahoma, USA). Diference mezi regresními rovnicemi v odlišných variantách pokusu byly hodnoceny Chow testem (Chow 1960), kde byly dosažené hodnoty Fc porovnány s Fkritériem Fisher-Snedecora při uvedených stupních volnosti a P≤0.05 a P≤0.01. Výsledky a diskuze Výrazné rozdíly mezi jednotlivými druhy v obsahu živin, klíčivosti a ukazatelích vitality byly hlavním faktorem proměnlivosti, který převýšil ostatní vlivy - tedy datum odběru, prostředí i typ obalu. V modelu, kde byly jako faktory proměnlivosti zvoleny jen druh a datum odběru, byly oba faktory statistický významné a rozdíly mezi jejich jednotlivými úrovněmi jsou zřejmé z Tab. 1. Variační koeficienty (V, %) dosahovaly vysokých hodnot zejména pro ukazatele biologické kvality semen (EK a RK) a kolísaly v závislosti na sledovaném druhu a také počtu hodnocených odrůd v rámci druhu. Nejvyšší proměnlivost jsme naměřili u hrachu (98,9 % - ukazatel RK), zatímco nejnižší měla pšenice a tritikale (9,4 a 9,7 % - ukazatel EK). Kukuřice, třebaže byla zastoupena pouze jedním hybridem, byla druhem s vyšší proměnlivostí ukazatelů vitality semen (zejména EK: V=50,8 % a RK: V= 68,6 %), na rozdíl například od ječmene, který byl zastoupen 3 odlišnými odrůdami. Vzhledem k detekovaným diferencím mezi druhy bylo obtížné vysledovat jakékoliv zřejmé trendy v průběhu skladování, spojené pouze s daty odběru vzorků na hodnocení. Po vyloučení druhu jako faktoru proměnlivosti z analýzy variance zůstal termín odběru průkazným faktorem celkové proměnlivosti pro obsah tuku, klíčivost, RK a IK, přičemž variabilita posledního ukazatele byla navíc průkazně ovlivněna i interakcí typu obalu s prostředím (Tab. 2). Průměrné hodnoty ukazatelů statisticky významně ovlivněných dobou skladování u jednotlivých druhů zrnin v 10 termínech odběru znázorňuje Obr. 1. I když byl průběh změn obdobný pro většinu hodnocených druhů, také v tomto případě nebyly hodnoty ukazatelů v jednotlivých termínech odběru uspořádány tak, aby bylo možné vizuálně vysledovat nějakou jednoduchou matematickou závislost. Obsah tuku, bez ohledu na rozdíly mezi druhy, vykazoval u většiny vzorků v závislosti na době skladování vzrůstající trend (s

121

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ výjimkou kukuřice), shodně jako v případě hodnocení obdobného souboru zrnin, skladovaných v modifikovaném prostředí s využitím plynného N2 (Vaculová et al. 2012). Tab. 1 - Průměrné hodnoty a variabilita obsahu živin, klíčivosti a ukazatelů vitality semen experimentálních zrnin podle druhů a termínů odběru Ukazatel1)

škrob, %

N, %

tuk, %

K, %

EK, %

RK, %

IK, %

prům. V, % prům. V, % prům. V, % prům. V, % prům. V, % prům. V, % prům. V, % druh

ječmen jarní

2)

1.9c 1.7a

8.7

63.4c

2.0

2.4c 19.6 85.8c 16.6

75.0d

22.8 33.0c 35.2

4.2d 11.8

6.9

47.4a

5.6

4.9e 23.5 64.6a 26.6

17.8b

71.0

3.7a

82.9

3.3a 16.3

hrách polní

3.6e

4.0

52.9b

2.1

1.8a 45.5 77.0b 24.7

9.5a

97.6

2.0a

98.9

kukuřice setá

1.8b

2.9

66.8e

1.2

4.4d 21.4 97.2e

4.2

49.9c

50.8 12.2b 68.6

3.4b

pšenice jarní

2.2d

3.9

65.1d

1.2

2.5c 23.0 91.2d

4.3

84.0e

9.4

31.0c 37.2

3.9c 12.4

tritikale jarní

1.7a

3.5

70.7f

1.1

2.0b 25.0 87.3cd 5.4 datum odběru

81.9e

9.7

36.1d 29.8

4.2d 11.5

07-2010

2.2c 36.0 59.6cd 13.5

2.4a 54.7 70.9a 30.3 46.7abc 67.7 20.9de 84.4

4.0b 16.7

09-2010

2.2c 33.7 59.2bc 15.2 3.4d 49.8 88.8d 10.6

44.9a

83.7 14.2a 102.6 3.5a

11-2010

2.1a 31.8 59.0b 14.7

2.2a 53.5 89.9d

45.1a

85.9 15.2ab 103.7 3.6a 10.2

03-2011

2.2bc 30.3 60.3e 14.0

3.8e 46.6 88.7d 10.5 49.9cde 70.4 17.6bc 94.2

04-2011

2.2ab 33.1 58.8ab 14.0 2.7b 45.0 82.6c 23.2

56.4 20.6de 83.0

3.6a 24.0

06-2011

2.2bc 34.3 58.6a 14.7 2.6b 46.9 74.5ab 27.8 52.8def 55.7 22.5ef 77.6

3.9b 14.8

12-2011

2.1a 32.8 58.6a 14.9 3.2cd 39.2 86.0cd 14.4 49.4bcd 77.0 17.9c 93.9

3.7a 12.0

06-2012

2.3d 33.8 59.7d 12.5

3.1c 40.0 74.7ab 26.9

61.8 24.5e 80.7

3.9b 25.3

12-2012

2.2bc 31.6 59.8d 11.5

3.1c 38.7 82.8c 14.5 45.9ab 71.1 17.1bc 89.9

3.6a 18.1

05-2013

2.2bc 32.8 59.7d 12.0

3.1c 39.8 77.1b 26.1 51.4de 60.4 19.2cd 83.7

3.6a 27.2

oves setý

9.7

55.8f

53.5ef

3.2a 21.0 4.9

8.8

3.7a 12.6

1)

- viz. Materiál a metody. 2) - průměrné hodnoty označené ve sloupci rozdílnými písmeny jsou průkazně odlišné při P≤0.05

Tab. 2 - Efekt vlivu faktorů na obsah živin a ukazatele biologické kvality semen (GLM, ANOVA) Zdroj proměnlivosti1)

MS df

energie klíčení Typ obalu-A 2 0.01 0.15 0.21 103.1 396.8 Prostředí-B 1 0.03 0.00 0.30 303.3 226.9 Termín odběru-C 9 0.11 20.12 13.80*** 2837.8*** 881.8 AxB 2 0.00 0.95 0.05 208.1 739.1 AxC 18 0.00 0.87 0.32 113.3 130.6 BxC 9 0.01 1.72 0.33 493.4 385.3 AxBxC 18 0.00 0.62 0.27 203.6 64.8 Chyba 540 0.57 72.86 1.95 265.1 1246.7 1) - viz. Materiál a metodika; * - P≤0.05; ** - P≤0.01, *** - P≤0.001 N

škrob

tuk

klíčivost

rychlost index klíčení klíčení 109.6 0.7 0.0 0.9 618.8* 1.7*** 305.5 1.5* 31.1 0.2 154.6 0.7 11.1 0.2 301.6 0.5

Klíčivost v počátečních měsících skladování narůstala, poté následoval pokles a opětovný nárůst, ale již na nižší úrovni než na počátku hodnocení. Nejvyšší průměrné hodnoty klíčivosti byly zjištěny u kukuřice (pohybovaly se od 90 do 98%), která se tak statisticky významně (P≤0,05) lišila od ovsa a ve většině termínů i od hodnot dosažených u hrachu. Shodně s výsledky uvedenými v práci Vaculová et al. (2012), také v daném souboru genotypů se materiály ovsa (a rovněž odrůdy hrachu) chovaly opačně, než uvádějí Benková et al. (2011), kteří zjistili u ovsa po 10 letech skladování v genové bance naopak nejvyšší hodnoty klíčivosti. Rychlost a index klíčení byly ve všech termínech vyšší pro ječmen, pšenici a 122


110

6

100

5

90

4

80

3

70

2

60

1

50

0

40

ječmen jarní,

pšenice jarní,

oves setý,

hrách polní,

07-2010 09-2010 11-2010 03-2011 04-2011 06-2011 12-2011 12-2012 06-2012 05-2013

K, %

7

07-2010 09-2010 11-2010 03-2011 04-2011 06-2011 12-2011 12-2012 06-2012 05-2013

tuk, %

tritikale (statisticky významné rozdíly byly zjištěny zejména u ukazatele RK), u nichž měla spojnice jednotlivých dat odběru stoupající tendenci, zatímco u kukuřice byl s dobou skladování pozorován spíše klesající trend. Oves a hrách měly nízké hodnoty RK a IK již na počátku skladování, takže variabilita naměřených hodnot byla nízká a tato tendence se zachovala v celém průběhu hodnocení.

kukuřice setá,

tritikale jarní

50

5,0

40

4,5

IK, %

RK, %

60

30 20

4,0 3,5

10 3,0

0

07-2010 09-2010 11-2010 03-2011 04-2011 06-2011 12-2011 12-2012 06-2012 05-2013

2,5

07-2010 09-2010 11-2010 03-2011 04-2011 06-2011 12-2011 12-2012 06-2012 05-2013

-10

Obr. 1 Průběh průměrných hodnot a variabilita sledovaných ukazatelů, statisticky průkazně ovlivněných dobou skladování (2010-2013) Rozdíly mezi druhy v ukazatelích biologické hodnoty zrna nás vedly k závěru, že pro přesnější vyhodnocení vlivu jednotlivých prostředí a typů obalů je nezbytné posuzovat změny ne absolutně, ale ve vztahu k hodnotám naměřeným na začátku pokusu. Na grafu vytvořeném znázorněním průměrů získaných metodou nejmenších čtverců (Obr. 2) jsou uvedeny diference klíčivosti (dK), energie (dEK), rychlosti (dRK) a indexu klíčení (dIK) vůči původním naměřeným datům při založení pokusu, členěné podle typu obalu (vakuum, zavařený PE sáček a papírový sáček) v obou experimentálních prostředích – skladu genové banky (BG) a skleníku (S). Byly hodnoceny zvlášť odrůdy ječmene, ovsa, hrachu a ve společném souboru pšenice, tritikale a kukuřice (P+T+K). Analýza variance, použitá k sestavení příslušných grafů ukázala, že při daném způsobu hodnocení se u jednotlivých druhů projevily nejen rozdíly vyvolané dobou skladování (tyto byly průkazné u všech druhů), ale také rozdíly dané sledovanými faktory proměnlivosti (prostředí nebo typ obalu), přičemž se jako průkazná jevila i proměnlivost vyvolaná interakcemi mezi těmito faktory a dobou skladování. Reakce jednotlivých druhů na rozdílné prostředí a typy obalů se projevila jak nárůstem hodnot měřených ukazatelů vůči počátečním hodnotám, tak naopak i jejich poklesem. Celkově všechny nebo většina kladných hodnot, tedy hodnot vyšších než vykazovaly vzorky zrna na počátku pokusu byla naměřena pro dK a pro dEK u ječmene a P+T+K. U ječmene bylo 123

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ pozorováno průměrné zvýšení diferencí také v případě ukazatele dRK, zatímco ostatní druhy vykazovaly oproti původním hodnotám pokles rychlosti a všechny druhy také pokles indexu klíčení (dIK) s dobou skladování. Y1 25

0,2 0,1 0,0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,7 -0,8

20 15 10 5 0 -5 -10 -15 V

Z PS

klíčivost, % (Y1),

V

sklad GB

15

0,2

10

0,0 -0,2 -0,4

0

-0,6

-5

-0,8

-10

-1,0

-15

-1,2 V

energie klíčení, % (Y1),

V

0,4

5

Z

PS

rychlost klíčení, % (Y1),

V

Z

PS

index klíčení, % (Y2)

pšenice jarní, tritikale jarní, kukuřice setá

ječmen jarní

Z PS

20

Z PS

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 V

Y2

hrách polní

oves setý

0,0

20

0,0

-0,1

15

-0,1

-0,2

10

-0,2

-0,3

5

-0,3

-0,4

0

-0,4

-0,5

-5

-0,5

-0,6

-10

Z PS

-0,6

V

Z PS

sklad GB

skleník

V

Z PS

skleník

Obr. 2 Průměrné hodnoty a variabilita diferencí ukazatelů biologické kvality semen vůči původním hodnotám podle druhu, prostředí skladování a typu obalu (2010-2013) Z grafů na Obr. 2 je zřejmý rozdílný trend pro odlišná prostředí v kombinaci s použitými typy obalů. Obecně byly hodnoty dK, dEK, dRK a dIK v prostředí GB vyšší oproti datům ze skleníku v případě P+T+K, ovsa a hrachu, zatímco u ječmene se jako lepší skladovací prostor jevil skleník, i když statisticky průkazný rozdíl mezi GB a S byl potvrzen pouze pro dRK. Při skladování v teplotně korigovaném prostředí skladu GB se u většiny druhů jevil jako lepší typ obalu vakuovaný sáček, zatímco při výrazném kolísání teplot ve skleníkových prostorách se tento typ obalu neosvědčil a obdobně i zatavený sáček z PE folie. Nejvyšší hodnoty dK, dEK, dRK i dIK jsme naměřili u vzorků uskladněných v papírových sáčcích bez ohledu na to, zda zjištěné diference byly průkazné či nikoliv. Z laboratorních výsledků, které získali Kučerová et al. (2013) při studiu vlivu teploty a délky expozice modifikované atmosféry na různá vývojová stádia skladištních škůdců vyplývá, že vyšší teplota významně zvyšuje mortalitu pokusného hmyzu a snižuje potřebnou délku expozice. Z tohoto pohledu jsou pro další práci příznivé poznatky, že v teplotně korigovaném prostředí klesají hodnoty ukazatelů biologické kvality zrna pomaleji v obalech s modifikovanou atmosférou (vzorky ve vakuovaných sáčcích) než v běžných papírových obalech. Jak jsme uvedli výše, bez ohledu na průkaznost faktoru "doba skladování" pro všechny hodnocené ukazatele biologické a nutriční kvality zrna, variabilita naměřených hodnot neumožňovala stanovit jednoznačně rozdíly mezi pozorovanými trendy při zohlednění dalších faktorů skladování, tedy vlivu prostředí a typu obalu. Z tohoto důvodu jsme použili testovací kritérium Fc, které hodnotí průkaznost rozdílů dvou nebo více regresních křivek (tzv. Chow test). Výsledky vypočtené pro jednotlivé druhy uvádí Tab. 3. 124

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 3 - Průkaznost Chow testu pro diference mezi regresemi hodnocených znaků s daty odběru v odlišných prostředích a typech obalu Ukazatel1) N, % škrob, % tuk, % K, % EK, % RK, % IK, % dK, %2) dEK, % dRK, % dIK, %

ječmen jarní GBxS VxZxPS 0.07 0.15 0.32 0.62 2.42 0.66 2.07 0.33 0.51 1.41 3,67* 1.10 3,11* 0.56 1.07 0.17 0.42 1.17 9,05** 2.63 9,05** 1.06

oves setý GBxS VxZxPS 0.20 0.61 0.58 0.51 0.89 0.26 2.97 0.49 4,99** 1.30 4,32* 1.87 2.52 0.94 3.28* 0.54 4,54* 1.19 4,33* 1.88 2.35 0.88

hrách polní GBxS VxZxPS 1.19 0.09 0.15 1.24 0.33 0.67 1.38 0.53 1.88 0.08 2.01 0.04 5,99** 3,32* 1.31 0.51 1.46 0.06 1.61 0.03 6,04** 3,35*

kukuřice setá GBxS VxZxPS 3,19* 0.68 0.04 1.43 0.31 0.29 0.43 0.48 0.43 0.39 0.56 0.54 1.35 0.95 0.43 0.48 0.43 0.39 0.56 0.54 1.35 0.95

pšenice jarní GBxS VxZxPS 0.61 0.31 1.04 0.33 3,26** 0.28 0.56 0.55 1.29 1.42 0.41 0.20 0.16 0.11 0.56 0.55 1.29 1.42 0.41 0.20 0.16 0.11

tritikale jarní GBxS VxZxPS 0.04 1.08 0.63 1.02 3,56* 0.62 7,51** 2.72 3,75* 1.60 2.81 0.50 1.29 0.32 7.51** 2.72 3.75* 1.60 2.81 0.50 1.29 0.32

1)

- viz. Materiál a metody; 2) - diference klíčivosti a ukazatelů vitality v jednotlivých termínech odběru vůči původním hodnotám; *, ** - průkazné při P≤0.05 a P≤0.01

Použití tohoto kritéria ukázalo, že průběh naměřených regresních křivek se statisticky významně lišil zejména při porovnání výsledků získaných v případě skladování v GB a ve skleníku, zatímco mezi jednotlivými úrovněmi faktoru "typ obalu" byla zjištěna statisticky významná diference pouze u hrachu v hodnotách IK a dIK. Průkazné diference v průběhu regresních křivek mezi zvolenými prostředími skladování, tedy GB a S, byly potvrzeny pro RK, IK, dRK a dIK u ječmene, EK, RK, IK , dK, dEK, dRK a dIK u ovsa a IK a dIK u hrachu. Na rozdíl od předchozího způsobu hodnocení bylo možné určit i rozdíly pro kukuřici, pšenici a tritikale jednotlivě, takže se například ukázalo, že v případě pšenice nemá prostředí významný vliv na hodnoty klíčivosti a vitality semen, kdežto u tritikale byly rozdíly pro klíčivost a energii klíčení statisticky významné (P≤0,05). Závěr Vliv rozdílných prostředí, typu obalu a doby skladování se projevil změnami v ukazatelích biologické a nutriční kvality zrna v závislosti na sledovaném druhu a kvalitě semen na počátku skladování. Druh a doba skladování byly nejvýznamnějšími faktory proměnlivosti, které zastínily vliv prostředí i typu obalu. Obsah tuku vykazoval u většiny druhů v závislosti na době skladování vzrůstající trend (s výjimkou kukuřice). Rychlost a index klíčení byly ve všech termínech vyšší pro ječmen, pšenici a tritikale a u těchto druhů měla spojnice jednotlivých dat odběru stoupající tendenci, zatímco u kukuřice (a zčásti i ovsa) byl trend spíše klesající. Vyhodnocení ukazatelů klíčivosti a vitality semen jako diferencí vůči hodnotám na počátku pokusu umožnilo lépe vyhodnotit vliv prostředí i typů obalů. Bez ohledu na klesající hodnoty klíčivosti s dobou skladování byly pro všechny druhy naměřené diference pro klíčivost oproti původním hodnotám kladné a totéž platilo pro kukuřici, pšenici a ječmen i pro energii a u ječmene také rychlost klíčení. Porovnání směrů regresních přímek pomocí kritéria Fc (Chow test) umožnilo detekovat statisticky průkazné rozdíly mezi oběma skladovacími prostředími a potvrdilo možnost využití předností modifikované atmosféry při uchovávání vzorků semen v teplotně korigovaných skladech. Dedikace Příspěvek byl vypracován za finanční podpory projektu MZe ČR č. QI101B088 a Národního programu konzervace a využití genofondu rostlin a agrobiodiverzity. Použitá literatura: Citace použité literatury jsou k dispozici u autorů příspěvku. Kontaktní adresa: Ing. Kateřina Vaculová, CSc., Agrotest fyto, s.r.o., Havlíčkova 2787/121, 767 01 Kroměříž, [email protected] 125


POROVNÁNÍ JAKOSTNÍCH ROZDÍLŮ BIO VÍNA A VÍNA Z KONVENČNÍHO PĚSTOVÁNÍ Comparison of differences in quality organic wines and wines made from conventional cultivation Šottníková V.1, Kučerová J.1, Umiraliyeva L.2, Gregor T.1, Hřivna L.1, Jůzl M.1 1

2

Mendelova univerzita v Brně Almaty Technologycal University, Kazakhstan

Abstrakt Práce sleduje jakostní znaky bio vína a vína z konvenčního pěstování. V úvodu jsou definovány pravidla ekologické produkce. V metodice je popsáno měření barvy pomocí spektrofotometrie, měření akloholu a cukrů pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) a senzorické hodnocení. Hodnoceno bylo 6 bio vín a 6 vín z konvenčního pěstování. Mezi víny z konvenční a ekologické produkce byl statisticky průkazný rozdíl v množství glukózy ve prospěch bio vín. Více alkoholu mělo víno z konvenční produkce. Při senzorickém hodnocení nebyly patrné rozdíly mezi víny z konvenční a ekologické produkce, rozdíly se vyskytovaly mezi jednotlivými odrůdami. Klíčová slova: ekologické vinohradnictví, barva vína, chromatografie, senzorické hodnocení Abstract The work follows the quality features organic wines and wines from conventional cultivation. At the beginning of the defined rules of organic production. The methodology described the color measurement by spectrophotometry , measuring akloholu and sugars by high performance liquid chromatography (HPLC) , and sensory evaluation. Rated organic wines were 6 and 6 wines from conventional cultivation. Among the wines of conventional and organic production was statistically significant difference in the amount of glucose in favor of organic wines. More alcohol was wine from conventional production. Among the wines of conventional and organic production in sensory evaluation were noticeable differences. Rather occurred differences between varieties . Key words: organic viticulture , wine color , chromatography, sensory evaluation

Úvod Biopotravina je vyrobená ze surovin pocházejících z ekologického zemědělství. Slovo bio pochází z řeckého bios a v překladu je to život. Předpona bio znamená, že výroba biopotravin je v souladu s přírodou. Bio produkce se u nás rozvíjí od roku 1993, kdy vznikla jednotná směrnice ekologického zemědělství a začalo se používat národní logo BIO logo které je chráněné Ministerstvem zemědělství. Prioritou ekologického zemědělství není kvantita produkce, ale kvalita. Bio víno se vyrábí z hroznů, které byly vypěstovány podle zásad ekologického zemědělství. Zakazuje používání syntetických přípravků pro podporu růstu rostlin a jejich ochranu, ale i při zpracování hroznů na víno. Je třeba klást velký důraz na kvalitu hroznů (LEIBL, 2009). Vliv na kvalitu hroznů má několik faktorů – např. daná odrůda vysazená na správné půdě a ve správné oblasti, stáří a kvalita vinic, výnosnost na hektar, kvalitní sběr a počasí v daném ročníku (HOFMANN, 2009). Pravidla pro produkci biovína zakazují používání následujících enologických postupů: částečné zahuštění chladem, odsíření fyzikálními metodami, ošetření elektrodialýzou k zajištění stabilizace vína proti vysrážení vinného kamene, částečná dealkoholizace vína, nebo ošetření katexem k zajištění stabilizace vína proti vysrážení vinného kamene. Některé enologické postupy jsou omezeny následujícím způsobem: při tepelném ošetření nesmí teplota překročit 70°C, při odstřeďování a filtraci s inertními pomocnými filtračními látkami nebo bez nich nesmí být velikost pórů menší než 0,2 µm. U biovín s méně než 2g/l zbytkového cukru je maximální povolená hranice pro síření 126

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ o 50mg/l méně než u konvenčních vín, u ostatních biovín je to o 30mg/l méně než u konvenčních vín. Díky náročnější péči jsou v biovinařství oblíbeny zejména odrůdy odolné proti houbovým chorobám, s pevnou slupkou a vysokou cukernatostí hroznů (URBAN, 2008). Výsledkem snahy biovinařů je přírodní víno bez syntetických reziduí, jehož výroba proběhla s maximálním ohledem na životní prostředí (TRIOLI, HOFMANN U, 2009). Mezi země s největší plochou ekologických vinic v Evropě patří Itálie, Francie, Španělsko, Řecko a Německo. Podíl ekologických vinohradů nepřesahuje v jednotlivých zemích 5% z celkové plochy vinic. Vývoj ekologicky pěstovaných vinic v České republice je v tab. 1. Tab. č. 1 Vývoj struktury půdního fondu v ekologickém zemědělství (2008–2012) (Ročenka ekologického zemědělství v ČR 2013) Plochy (ha)

Trvalé kultury (vinice)

rok 2008 výměra

rok 2009 výměra

rok 2010 výměra

rok 2011 výměra

rok 2012 výměra

341

645

803

965

1 000

Materiál a Metody Víno použité k rozborům bylo z „Vinařství Sádek“. Vinohrady jsou pod hradem Sádek (nadmořská výška 420–480 m.n.m.) chráněné ze tří stran lesem. Pro pěstování révy vinné jsou zde velmi dobré podmínky. Vinařství náleží do viniční trati „Pod Sádkem“ ve vinařské obci Kojetice na Moravě a uzavírá Jaroměřickou kotlinu. Celkový počet keřů révy vinné je přibližně 12 000. Vedení je rýnskohesenské, střední (LAMPÍŘ, 2008). Označení vzorků: 1 Muškát moravský, 2 Rulandské bílé, 3 Malverina, 4 Hibernal, 5 Modrý Portugal, 6 Medina, označení E je ekologické pěstování a K konvenční pěstování. K vyjadřování vlastnosti světla a předmětů je vhodné používat pojem „barva“ ve spojeních „barva světla“ a „barva předmětu“. Z hlediska zrakového vjemu je chromatická barva trojrozměrnou veličinou, kterou lze charakterizovat třemi hodnotami: barevným tónem (odstínem), λ Čistotou (sytostí) P Jasem L (GOMEZ-MIGUEZ et al., 2007). Stolní spektrofotometr Konica Minolta CM – 3500d s geometrií d/8° umožňuje měření reflektance na štěrbině 8 mm nebo 30 mm nebo transmitance v 1cm kyvetách. U vzorků je velice rychlým způsobem změřena vlnová délka odráženého světla za podmínek metody. Lze tedy vyjádřit konkrétní absolutní hodnoty vhodné k porovnání s jinými výsledky, případně autory nezávisle na čase, ale výhodou je právě i zjišťování odchylek v rámci pokusu, kdy se u zkoumaného materiálu mění barva v čase, například při biochemických procesech. Spektrofotometrické měření barvy ve viditelné oblasti je vhodným doplňkem senzorické analýzy. Software CMS100w umoţňuje podle Mezinárodní komise pro osvětlování vyjádře-ní barvy v barevném prostoru CIELAB (koule). Hodnoty L* (lightness) představují rozmezí od 0 (černá) do 100 (bílá). Barevné souřadnice a* a b* nabývají kladných nebo záporných hodnot podle umístění v trojrozměrném systému. Na základě odchylky delta E lze potom popsat právě znatelný rozdíl mezi dvěma měřeními. Měření bylo provedeno ve fyzikální laboratoři Ústavu technologie potravin na MENDELU v Brně. Ke stanovení barvy byl použit spektrofotometr Konica Minolta CM 3500d. Tento přístroj je připojený na počítač, ve kterém je nainstalován softwarový program CMs-100w Spectramagic NX ke zpracování a exportu dat. Tenkovrstvá kapalinová chromatografie poskytuje informace o čistotě preparátů (např. organických činidel), lze ji pouţít např. k separaci přírodních látek (barviv), k identifikaci pesticidů atd. (JANČÁŘ, JANČÁŘOVÁ, 2003). Měření bylo provedeno na ústavu Technologie potravin v laboratoři v budově N. Pomocí této metody probíhalo měření všech 12 vzorků, a to ve čtyřech časových intervalech po třech měsících. Vzorky před měřením byly 127

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ na chvíli vloženy do ultrazvuku a odstředěny v odstředivce. Stanovení probíhalo za teploty 50°C a tlaku 8MPa. Jako mobilní fáze byla použita deionizovaná voda, nástřik 3 µl vzorku pomocí injekční stříkačky. Průtok 0,5 ml/min. Senzorické hodnocení všech vzorků probíhalo v senzorické laboratoři na ústavu Technologie potravin. Body se zaznamenávaly do degustačního lístku 20-ti bodového hodnocení, Barvu, vůni, čirost, chuť a celkový dojem hodnotilo deset proškolených hodnotitelů. Výsledky a diskuze U barvy vín byla velice rychlým způsobem změřena vlnová délka odráženého světla za podmínek metody. Lze tedy vyjádřit konkrétní absolutní hodnoty vhodné k porovnání s jinými výsledky, případně autory nezávisle na čase.

Chromatická barva

Obr. 1 Absolutní hodnoty při měření barevnosti 100 80 60

L-jas

40

C-sytost

20

h-odstín

0 E1

K1

E2

K2

E3

K3

E4

K4

E5

K5

E6

K6

1 Muškát moravský, 2 Rulandské bílé, 3 Malverina, 4 Hibernal, 5 Modrý Portugal, 6 Medina, označení E - ekologické pěstování a K - konvenční pěstování

Z obr.1 je patrné, že rozdíly v barvě z konvenčního a ekologického pěstování jsou mezi bílými víny minimální. Všechny hodnoty jsou téměř vyrovnané. Barviva (chlorofyl, karotin a xantofyl) dodávají bílým vínům různé odstíny zelenkavé a žluté barvy. Vína ze samotoku nebo rychle lisovaná jsou zelenkavá, zatímco vína, jejichž mošt byl delší dobu ve styku se slupkami, mívají barvu zlatožlutou (CASTILLO-SANCHEZ et al., 2007). U červených vín je patrný pokles v hodnotě L* (jas) i pokles v hodnotách b* (úroveň žluté barvy) a h (odstín). Naopak u červeného vína došlo k nárůstu sytosti (C*). Červená vína s vyšším obsahem kyselin mají světlejší barvu a vína s nižším obsahem kyselin mají barvu tmavě červenou (CLIFF et al., 2007). Červená vína s vyšším obsahem tříslovin mívají tmavší rubínově červenou barvu. Při jejich stárnutí se antokyany rychleji rozkládají a barva vín se mění na cihlově červenou (Balík, 2010)). Etanol je důležitým jakostním kritériem, často souvisí s obchodní hodnotou vína. Jeho zásluhou je víno plné a extraktivní a podporuje i aroma ve víně (STEIDL, RENNER, 2001). Obsah etanolu byl u odrůd Moravský muškát, Rulandské bílé a Malverina srovnatelný u obou systémech pěstování. U odrůd Hibernal, Modrý Portugal a Medina (obr. 2) byl naměřen vyšší obsah etanolu v konvenčním systému pěstování v průměru o více než 1g/100ml. Nejvyšší obsah etanolu měl vzorek Modrého Portugalu z konvenčního pěstování vyšší než z ekologického a zároveň to byl nejvyšší obsah ze všech měřených vín viz obr. 2.

128

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 2 Vliv způsobu pěstování a odrůdy na množství etanolu v g/100ml

Glukóza a fruktóza se během kvašení přeměňují rozdílnou rychlostí. Poměr mezi glukózou a fruktózou se u poměru 1 : 1 v moštu během kvašení mění (STEIDL, 2002). Rulandské bílé obsahovalo nejvíce sacharidů. Daná odrůda asimiluje intenzivně a má schopnost zvýšit koncem října cukernatost tak, aby se mohly vyrábět pozdní sběry a výběry z hroznů (KRAUS et al., 1997). Odrůda Hibernal obr. 3 obsahovala nejméně sacharidů ze všech bílých vín, zřejmě většina cukrů byla prokvašena na alkohol, což je patrné z obr. 2, je to pozdní odrůda a během delší vegetace naasimilovala více cukru. U červených vín nejvíce sacharidů bylo naměřeno u Mediny, a to u vzorku z ekologické produkce, zároveň zde byl naměřen nejvyšší obsah fruktózy ze všech měřených vín. Mezi vínem z konvenční a ekologické produkce byl statisticky průkazný rozdíl na hladině pravděpodobnosti 0,01 v množství glukózy ve prospěch bio vín (obr. 3b)

Obr. 3 a) Průměrný obsah fruktózy, b) Průměrný obsah glukózy v g/ 100ml

0,08

1 Ekologické Konv enční

0,06

6

0,08

Ekologické Konv enční

0,06

2

0,04

1

6

0,02 0

2

0,04 0,02 0

5

3 5

3

4

3a)

3b)

4

1 Muškát moravský, 2 Rulandské bílé, 3 Malverina, 4 Hibernal, 5 Modrý Portugal, 6 Medina, označení E je ekologické pěstování a K konvenční pěstování

Z obr. 4 jsou patrné jen minimální rozdíly v senzorickém hodnocení mezi víny v bio kvalitě a víny konvenčními. Nejvíce body bylo ohodnoceno Rulandské bílé, toto víno ležením získává na viskozitě, jeho barevné tóny a barva se zvýrazní (AMBROSI, SWOBODA, 2001 a KRAUS, 2005) a více se zaplní (PAVLOUŠEK, 2006).

129

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 4 Vliv pěstování a odrůdy na celkové senzorické hodnocení v bodech

Zpracování hroznů na kvalitní víno s muškátovou vůní je náročné na umění vinaře. Při nevhodných manipulacích jsou tenká, plochá, s nepříjemnými tóny mléčné kyseliny (KRAUS, KOPEČEK, 2002). Červená vína použita v pokuse měla méně tříslovin, byla lehká, a proto byla hodnocena měně body než výrazná odrůda Rulandské bílé. Závěr V práci byla hodnocena barva, obsah sacharidů, alkoholů a byla provedena senzorická analýza vín, a to vždy s odstupem tří měsíců. Všechna vína pocházela z vinařství Sádek, které se nachází v obci Kojetice na Moravě. Bylo zkoumáno 6 vzorků vín z konvenčního pěstování a 6 vzorků stejných odrůd z ekologické produkce. Mezi víny z konvenční a ekologické produkce nebyly výrazné rozdíly. Spíše se vyskytovaly rozdíly mezi jednotlivými odrůdami. Použitá literatura Ambrosi H., Swoboda I., 2001: Jak správně vychutnat víno : Škola degustátorského umění. Euromedia Group - Knižní klub, Praha, 102 s. Balík J., 2005 Studium korelací anthokyaninů, barevnosti a resveratrolu v červených vínech. MZLU v Brně, Zahradnická fakulta, Lednice. Balík J., 2010: Anthokyaninová barviva v hroznech a vínech : Anthocyanin pigments in grapes and wines. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 108 s. Castillo-Sanchez J. X., Garcia-Felkon M. S., Garrido J., Martinez-Carballo E., 2007: Phenolic compounds and colour stability of Vinhaõ wines: Influence of wine-making protocol and fining agents. Food Chemistry 106: 18–26 p. Cliff M., King C. M., Schlosser J., 2007: Anthocyanin, phenolic composition, colour measurement and sensory analysis of BC commercial red wines. Food Research International 40: 92–100 p. Gomez-Miguez M. J., Gomez-Miguez M., Vicario I. M., Heredia J. F., 2007: Assessment of colour and aroma in white wines vinifications: Effects of grape maturity and soil type. Journal of Food Engineering 79: 758–764 p. Kraus V. a kol. 2005: Nová encyklopedie českého a moravského vína : 1. díl. 1. vyd. Praha: Praga Mystica, 306 s. Kraus V., Kuttelvašer Z., Vurm B., 1997: Encyklopedie českého a moravského vína. 1. vyd. Praha: Melantrich. 224 s. 130

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Kraus V., Kopeček J., 2002: Setkání s vínem. 1. vyd. Praha: Radix, 141 s. Lampíř L., 2008: Vinařské centrum Sádek – jediné vinohrady v kraji Vysočina. Agromanuál 1/2008: 30-31 s. Leibl M., 2009: Ekologické zemědělství a biopotraviny – ohlédnutí za rokem 2008. Potravinářská revue 1/2009: 4-5 Pavloušek P., 2006: Výroba vína u malovinařů. 1. vyd. Praha: Grada, 96 s. Steidl R. a kol., 2002: Kellerwirtschaft. Wien: Agrarverlag, 296 s. Steidl R., Renner W., 2001: Gärprobleme : Ursachen, Beurteilung, Behebung. Stuttgart: Eugen Ulmer Vrlg, 74 s. Trioli G., Hofmann U., 2009: Kodex dobrého ekologického vinohradnictví : Orwine. Brno: Svaz ekologické a integrované produkce vína Ekovín, 240 s.

Kontaktní adresa: Ing. Viera Šottníková, Ph.D. Mendlova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected]

131


ŠŤÁVY Z MRKVE A ČERVENÉ ŘEPY JAKO ZÁKLAD FUNKČNÍCH NÁPOJŮ Carrot and beetroot juices as a base of functional drinks Němečková I.1, Kejmarová M.1, Chramostová J.1, Roubal P.1, Laknerová I.2, Gabrovská D2, Holasová M.2, Fiedlerová V.2, Ouhrabková J.2, Winterová R.2 1

2

Výzkumný ústav mlékárenský, s.r.o., Praha Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i., Praha

Abstrakt Šťáva z mrkve a z červené řepy byly kombinovány s dalšími druhy zeleninových šťáv, se syrovátkou nebo s další složkami (rakytníkový sirup, brusinková šťáva, psyllium, agávový sirup, šťáva z aloe, preparát s minerálními látkami z mléka). Testovány byly jak nefermentované varianty, tak fermentované různými druhy bakterií mléčného kvašení. Provedeno bylo mikrobiologické, nutriční a senzorické hodnocení a skladovací zkoušky. Senzoricky nejlépe byly hodnoceny nefermentované šťávy s vyšším podílem červené řepy a šťávy s přídavkem agávového sirupu, a to řepná fermentovaná Lactobacillus fermentum CCDM 154 (zakoupilo by 45 % hodnotitelů), řepná fermentovaná Streptococcus thermophilus CCDM 144 a mrkvová fermentovaná mezofilní kulturou CCDM 17 (obě by zakoupilo 36 % hodnotitelů). Po čtyřech týdnech skladování při 4 - 8 °C byla denzita zákysových mikroorganismů v řepné šťávě s agávovým sirupem fermentované Str. thermophilus < 1 x 103 KTJ/ml, zatímco ve druhých dvou jmenovaných > 1 x 107 KTJ/ml.

Klíčová slova: zeleninové šťávy, bioaktivní látky, nutriční, mikrobiologické a senzorické hodnocení Abstract Carrot and beetroot juices were combined with other vegetables juices, whey or other ingredients (common sea-buckthorn syrup, cranberry juice, psyllium, agave syrup, aloe vera juice or preparation of milk-born minerals). Both non-fermented juices and juices fermented by various species of lactic acid bacteria were tested. Microbiological, nutritional and sensory evaluation and storage test were performed. The best sensory assessment was given to non-fermented juices with higher content of beetroot and juices with the addition of agave syrup, namely beetroot juice fermented by Lactobacillus fermentum CCDM 154 (it would be bought by 45 % of assessors), beetroot juice fermented by Streptococcus thermophilus CCDM 144 and carrot juice fermented by the mesophilic culture CCDM 17 (the both of them would be bought by 36 % of assessors). Density of lactic acid bacteria in beetroot juice fermented by Str. thermophilus was < 1 x 103 cfu/ml, while in the other ones mentioned above > 1 x 107 cfu/ml after 4 weeks storage at 4 - 8 °C.

Key words: vegetable juices, bioactive compounds, nutritional, microbiological and sensory evaluation Úvod Mrkev (Daucus carota L.) a červená řepa (Beta vulgaris var. crassa) patří mezi kořenovou zeleninu. Z nutričního hlediska mají významný obsah vlákniny, využitelných sacharidů, vitaminů a minerálních látek, přičemž při výrobě zeleninových šťáv dochází k částečné separaci vlákniny a vodného podílu. Senzorické vlastnosti šťáv jsou pak určeny zejména obsahem cukrů (mrkev obsahuje 0,85 % glukosy, 0,85 % fruktosy a 4,24 % sacharosy, červená řepa 0,18 % glukosy, 0,16 % fruktosy a 6,11 % sacharosy), přírodních barviv (v mrkvi zejména β-karoten (0,6 - 1,2 %), v červené řepě betalainy (0,1 %), převážně betanin) a vonných a chuťových látek (např. terpenoidy způsobující nahořklou chuť mrkve, nonanal, karotol, bisabolen, karvon, karyofen aj. látky v mrkvi, geosemin či kys. isoskořicová v červené řepě) (Velíšek a kol., 1999, Kopec a kol., 2008). 132

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál Zelenina i další suroviny byly zakoupeny v tržní síti. Zákysové kultury byly použity jako tekuté expediční kultury CCDM Laktoflora® (MILCOM a.s., Praha). Metody Příprava šťáv Zeleninové šťávy byly získány lisováním na laboratorním lisu CHAMPION. Směsné šťávy byly připraveny smísením jednodruhových šťáv, popř. i dalších surovin v požadovaném poměru. Šťávy byly nality do PET lahví a ošetřeny vysokým tlakem (410 MPa/15 min). Pro fermentované varianty byly šťávy navíc ještě pasterovány (85 °C/15 min). Fermentace probíhala za těchto podmínek:  směsná mezofilní kultura CCDM 17 - inokulum 1 %, 22 °C/16 - 18 h  Lactobacillus fermentum CCDM 154 - inokulum 1 %, 30 °C/16-18 h  Lactobacillus helveticus CCDM 92 - inokulum 1 %, 37 °C/16 - 18 h  Streptococcus thermophilus CCDM 144 - inokulum 1 %, 37 °C/16 - 18 h Hodnocení šťáv Sušina byla stanovena sušením při 105 °C do konstantní hmotnosti, bílkoviny metodou podle Kjeldahla, popel žíháním při 545 °C, vláknina potravy enzymově-gravimetrickou metodou, sacharidy a energetická hodnota výpočtem; celkové polyfenoly (CP) - spektrofotometrickou metod za použití Folin-Ciocalteuova činidla (měření při vlnové délce 765 nm) vitamin C (vyjádřeno jako kyselina askorbová – AK) – titrační metodou podle ČSN ISO 6557/2, antioxidační aktivita (AOA) v methanolových extraktech šťáv metodami DPPH a FRAP. Senzorické hodnocení proběhlo ve specializované laboratoři VÚPP, a to v panelu 12 školených hodnotitelů. Použita byla stupnicová metoda s grafickou stupnicí o délce 100 mm. Výsledky byly podrobeny testu normality (Shapiro-Wilkův test) a testu odlehlosti výsledků (Dean-Dixonův test) na hladině významnosti α = 0,05. Mezofilní mléčné koky byly stanoveny na půdě M17 po inkubaci 30 °C/3 dny, laktobacily na půdě MRS 5,7 po inkubaci 37 °C/3 dny anaerobně a Str. thermophilus na půdě M17 po inkubaci 37 °C/2 dny. Mikrobiologický rozbor byl proveden po fermentaci a po 4 týdnech skladování při 4 - 8 °C. Výsledky a diskuze Z tab. 1 je patrné, že přídavek syrovátky ke šťávě z mrkve nebo z červené řepy, a to jak v poměru 70:30, tak 50:50, nevedl k významným změnám nutričních hodnot výrobku. Je však třeba vzít v úvahu, že nutriční hodnoty nepodchycují kvalitativní parametry. Například smísením zeleninové šťávy se syrovátkou v poměru 50:50 došlo k náhradě přibližně poloviny neplnohodnotných bílkovin za vysoce hodnotné syrovátkové bílkoviny. Při senzorickém hodnocení (obr. 1) nebyly zjištěny významné rozdíly v chuti a celkovém dojmu mezi šťávou smísenou se syrovátkou v poměru 50:50 a 70:30. Optimalizace poměru šťávy a syrovátky by proto měla vycházet zejména z očekávaných nutričních benefitů a ceny obou surovin.

133

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka č. 1: Nutriční hodnoty(g/100 ml; kJ/100 ml) nefermentovaných šťáv bez přídavku a s přídavkem sladké obnovené syrovátky (12 g/100 ml) šťáva/nutriční hodnocení

mrkev mrkev + syrovátka (70:30) mrkev + syrovátka (50:50) č. řepa č. řepa + syrovátka (70:30) č. řepa + syrovátka (50:50) syrovátka

sušina

bílkoviny

popel

sacharidy

energetická hodnota

12,5 10,8 10,8 11,7 11,5 11,5 12,0

1,5 1,2 1,1 1,7 1,1 1,2 1,0

0,7 1,0 1,1 0,8 1,6 1,6 1,0

10,4 8,6 8,6 9,1 8,8 8,7 9,6

205 168 167 186 170 170 182

Obr. 1: Senzorické hodnocení jednodruhových šťáv s přídavkem syrovátky (0 vynikající….100 - odporný)

M - mrkev, ČŘ - červená řepa, S - syrovátka, 70:30 a 50:50 - poměry šťávy a syrovátky, 144 fermentováno Str. thermophilus CCDM 144

V tab. 2 jsou nutriční hodnoty vybraných nefermentovaných směsných zeleninových šťáv a na obr. 2 jejich senzorické hodnocení. Smísením různých druhů zeleninových šťáv lze dosáhnout senzoricky atraktivních kombinací (např. červená řepa + pastinák + kysané zelí, červená řepa + mrkev + celer + kysané zelí, červená řepa + kysané zelí) a částečně zamaskovat rozdíly mezi šťávami vyrobenými ze surovin z různých šarží. Tabulka č. 2: Nutriční hodnoty nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí (g/100 ml; kJ/100 ml) šťáva/nutriční sušina popel bílkoviny sacharidy vláknina energetická hodnocení potravy hodnota ČŘ-M-P-KZ ČŘ-P-KZ M-C-KZ ČŘ-M-C-KZ ČŘ-KZ ČŘ-O-KZ

9,6 11,3 7,3 8,5 10,5 6,9

1,3 1,4 1,2 1,1 1,1 0,8

1,1 1,5 0,7 0,9 1,1 0,8

6,6 7,7 4,7 5,8 7,6 4,5

0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7

ČŘ - červená řepa, M - mrkev, P - pastinák, KZ - kysané zelí, C - celer, O – okurka

134

136 162 98 119 154 96

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka č.3: Obsah vitaminu C, celkových polyfenolů a antioxidační aktivita (metoda DPPH a FRAP) u nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí šťáva/nutriční hodnocení ČŘ-M-P-KZ ČŘ-P-KZ M-C-KZ ČŘ-M-C-KZ ČŘ-KZ ČŘ-O-KZ

vit. C * 1,2 4,4 < 0,1 3,5 1,8 1,0

CP** 50,6 68,7 39,6 56,2 90,6 61,4

DPPH*** 512,7 765,7 174,9 626,9 1500,9 563,4

FRAP*** 498,4 754,9 191,5 626,8 1689,8 619,2

* v mg kyseliny askorbové /100ml ** celkové polyfenoly vyjádřeny jako ekvivalent kyseliny gallové (mg GAE/100ml) *** v g AK(askorbové kyseliny)/1ml, která má stejnou antioxidační aktivitu

Obsah vitaminu C ve vybraných šťávách je nízký(tab.3). Nejvyšší hodnoty celkových polyfenolů a antioxidační aktivity) byly nalezeny u šťáv ČŘ-KZ a ČŘ-P-KZ. Všechny šťávy s vyšší antioxidační aktivitou obsahují vysoký podíl červené řepy. Obsah celkových polyfenolů (tab.3) je v těsné korelaci s hodnotami antioxidační aktivity zjištěné metodou DPPH a FRAP (r = 0,979, 0,960 resp.). Obr. 2: Senzorické hodnocení nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí (0 - vynikající….100 - odporný)

ČŘ - červená řepa, M - mrkev, P - pastinák, KZ - kysané zelí, C - celer, O – okurka

V další skupině jsou šťávy s červenou řepou jako základní složkou a s přídavky brusinkového či rakytníkového sirupu či šťávy. Stanovené nutrienty nevykazují statisticky významné rozdíly mezi jednotlivými druhy šťáv, obsah vitaminu C je nízký, nejvyšší obsah polyfenolů a antioxidační aktivity je u červená řepa-kysané zelí-rakytníková šťáva (tabulky č. 4 a 5). Senzorické hodnocení bylo u všech čtyř druhů šťáv příznivé.

135

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka č. 4: Nutriční hodnoty nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí obohacené o sirupy (g/100 ml; kJ/100 ml) vláknina šťáva/nutriční hodnocení sušina bílkoviny popel tuk potravy sacharidy energie ČŘ-KZ-RŠ 12,0 1,1 0,9 1,5 0,34 8,2 216 ČŘ-O-KZ-BS 10,1 0,9 0,63 1,4 0,31 6,9 185 ČŘ-P-BS 14,7 1,2 0,8 1,6 0,48 10,6 264 ČR-S-RS 13,6 1,1 0,9 1,7 0,18 9,8 248 RŠ – rakytníková šťáva, BS – brusinkový sirup, RS – rakytníkový sirup

Tabulka č.5: Obsah vitaminu C, celkových polyfenolů a antioxidační aktivita (metoda DPPH a FRAP) u nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí obohacené o sirupy šťáva/nutriční hodnocení vit.C * CP** DPPH*** FRAP*** ČŘ-KZ-RŠ 0,5 87,5 740 841 ČŘ-O-KZ-BS 0,4 41,3 378 459 ČŘ-P-BS 0,6 63,7 543 663 ČR-S-RS 0,5 54,5 359 539 * v mg kyseliny askorbové /100ml ** celkové polyfenoly vyjádřeny jako ekvivalent kyseliny gallové (mg GAE/100ml) *** v g AK(askorbové kyseliny)/1ml, která má stejnou antioxidační aktivitu

Dále byl testován přídavek těchto složek: rakytníkový sirup (5 g/100 g), brusinková šťáva (5 g/100 g), psyllium (1 g/100 g), agávový sirup (1 g/100 g), šťáva z Aloe vera (1 g/100 g) a preparát minerálních látek z mléka (1 g/100 g) do mrkvové šťávy a do šťávy z červené řepy, které byly fermentovány kulturami mezofilní CCDM 17, Lb. fermentum CCDM 154, Lb. helveticus CCDM 92 nebo Str. thermophilus CCDM 144. Přijatelné senzorické vlastnosti vykazovaly pouze šťávy s agávovým sirupem a s preparátem minerálních látek z mléka, přičemž hodnocení čtyř nejlepších variant je shrnuto v tab. 6 a 7 a na obr. 3. Při porovnání tab. 1 a 6 je patrný významný pokles obsahu sacharidů po fermentaci bakteriemi mléčného kvašení, přestože byl před fermentací obsah sacharidů navýšen přídavkem agávového sirupu. S výjimkou šťávy z červené řepy s přídavkem agávového sirupu fermentované Str. thermophilus CCDM 144 šťávy obsahovaly požadovanou denzitu bakterií mléčného kvašení (minimálně 1 x 106 KTJ/ml) i po 4 týdnech skladování při 4 - 8 °C. Přestože byl přídavek agávového sirupu ze senzorického hlediska hodnocen většinou pozitivně (fermentované šťávy měly příjemnou sladko-kyselou chuť), v případě mrkvové šťávy fermentované Str. thermophilus CCDM 144 nevedl ke zlepšení senzorických vlastností (obr. 1 a 3). Tabulka č. 6: Nutriční hodnoty fermentovaných šťáv s přídavkem agávového sirupu (g/100 ml; kJ/100 ml) sušina bílkoviny šťáva/nutriční hodnocení mrkev + mezofilní kultura CCDM 17 + agáve mrkev + Str. thermophilus CCDM 144 + agáve č. řepa + Str. thermophilus CCDM 144 + agáve č. řepa + Lb. fermentum CCDM 154 + agáve

6,6 8,4 8,9 8,7

136

0,6 0,8 1,1 1,1

popel

sacharidy

0,5 0,7 0,7 0,8

5,5 6,9 7,1 6,8

energetická hodnota 103 131 140 134

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka č. 7: Denzita bakterií mléčného kvašení ve fermentovaných šťávách s přídavkem agávového sirupu (g/100 g) po fermentaci a po 4 týdnech skladování při 4 - 8 °C

mrkev + mezofilní kultura CCDM 17 + agáve mrkev + Str. thermophilus CCDM 144 + agáve č. řepa + Str. thermophilus CCDM 144 + agáve č. řepa + Lb. fermentum CCDM 154 + agáve

denzita po fermentaci (KTJ/ml)

denzita po skladování (KTJ/ml)

2,7 x 108 3,2 x 106 1,8 x 106 4,0 x 107

6,7 x 107 9,4 x 106 < 1 x 103 1,7 x 107

Obr. 3: Senzorické hodnocení fermentovaných šťáv s přídavkem agávového sirupu (0 vynikající….100 - odporný)

M - mrkev, ČŘ - červená řepa, A - agávový sirup, 17 - fermentováno mezofilní kulturou CCDM 17, 144 - fermentováno Str. thermophilus CCDM 144, 154 - fermentováno Lb. fermentum CCDM 154

Závěr Kombinace šťávy z mrkve nebo z červené řepy s dalšími druhy zeleninových šťáv nebo se syrovátkou vedly ke vzniku řady senzoricky zajímavých variant. Přestože kombinace surovin nevedly k významným změnám nutričních hodnot, kvalitativní změny v chemickém složení jsou zřejmé. Z dalších surovin se osvědčil zejména agávový sirup, který dodává fermentovaným šťávám příjemnou sladko-kyselou chuť. Dedikace Práce byla provedena v rámci projektu MZe QI91B089 „Nové metody a postupy využití zemědělských surovin pro koncepci funkčních potravin“ v programu Výzkum v agrárním komplexu. Použitá literatura Kopec, K., Lachman, J., Němcová, A., Prugar, J., Schulzová, V. (2008): Zahradnické rostlinné produkty a lesní plody. V knize Prugar, J. a kol.: Kvalita rostlinných produktů na prahu 3. tisíciletí. Vydal VÚPS, Praha, 2008. ISBN 978-80-86576-28-2. Velíšek, J. (1999): Chemie potravin. Vydal OSSIS, Tábor, 1999. ISBN 80-902391-2-9. Kontaktní adresa: Ing. Irena Němečková, Ph.D., Výzkumný ústav mlékárenský s.r.o., Ke Dvoru 12a, 160 00 Praha 6, [email protected]

137


STANOVENÍ AKTIVITY FOSFOLIPASY A2 U BÍLKOVIN PATATINOVÉHO KOMPLEXU PURIFIKOVANÝCH Z HLÍZ VYBRANÝCH DRUHŮ BRAMBOR Determination of phospholipase activity of patatin proteins purified from tubers of selected species of potato Brabcová A.1, Bárta J. 1, Bártová V. 1, Horáčková V. 2 1

Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta 2 Výzkumný ústav bramborářský Havlíčkův Brod, s.r.o.

Abstrakt V příspěvku byla hodnocena aktivita fosfolipasy A2 u bílkovin patatinového komplexu purifikovaných z hlíz vybraných genotypů kulturních - Solanum tuberosum (odrůdy Desireé a Kuras), netradičních kulturních – Solanum andigenum, Solanum goniocalyx, Solanum phureja, Solanum stenotomum a planých Solanum bulbocastanum, Solanum chacoense, Solanum fendleri, Solanum leptophyes druhů brambor. Fosfolipasová aktivita patatinů byla zjištěna u všech vybraných druhů (spektrofotometricky) a vyjádřena byla jako specifická aktivita. V rámci vybraných genotypů byla zaznamenána variabilita, která se pohybovala v rozpětí 1,93 (S. tuberosum, odrůda Kuras) – 9,26 (S. leptophyes) μmol/[min mg]. Klíčová slova: patatin, fosfolipasa A2 PLA2, brambory, kulturní a plané druhy Abstract In this paper was evaluated activity of phospholipase A2 of patatin proteins purified from tubers of selected species of cultural Solanum tuberosum (cv. Desireé and cv. Kuras), non-traditional cultural – Solanum andigenum, Solanum goniocalyx, Solanum phureja, Solanum stenotomum and wild Solanum bulbocastanum, Solanum chacoense, Solanum fendleri, Solanum leptophyes of potato species. Activity of Phospholipase A2 was detected in all selected species (by spectrophotometry) and was expressed as specific activity. It was obtained considerable variability within the selected genotypes in the range 1.93 (S. tuberosum, cv. Kuras) – 9.26 (S. leptophyes) μmol/[min mg]. Key words: patatin, phospholipase A2, potato, cultural (cultivated) and wild species

Úvod Bílkoviny patatinového komplexu, neboli patatiny, jsou hlízové glykoproteiny nacházející se ve všech doposud zkoumaných hlízách brambor a to včetně druhů planých či primitivních. Molekulová hmotnost patatinů je okolo 40 kDa a představují 30-40 % z celkových bílkovin. Jejich funkce je především zásobní, ale byla rovněž potvrzena řada enzymových aktivit. Nejvýznamnější z nich je aktivita lipid acyl hydrolasy (označovaná také jako esterasová) (Andrews et al. 1988), dále pak aktivita β- 1,3 – glukanasy (Rydel et al. 2003), β - 1,2 – xylosidasy (Peyer et al. 2004) a cytosolové fosfolipasy A1 (PLA1) a A2 (PLA2) (Senda et al. 1996). Obecně je tento enzym aktivní s fosfolipidy, monoacylglyceroly a p-nitrofenyl estery karboxylových kyselin, středně aktivní je s galaktolipidy, ale zřejmě neaktivní s di- a triacylglyceroly (Jiménez-Atiénzar et al. 2003). Bílkoviny patatinového komplexu mají řadu významných vlastností, jako je například schopnost tvorby pěn a emulzí a předpokládá se možnost jejich využití jako stabilizačního prvku v emulzních a pěnových systémech (Koningsveld et al. 2002). Potenciál jejich využití je zejména v potravinářském průmyslu. Společně s inhibitory proteas tvoří patatiny asi 85 % všech bílkovin přítomných v PFJ (potato fruit juice, hlízová voda). V současné době je v České republice hlízová voda, tedy vedlejší produkt škrobáren, používána pouze jako dusíkato-draselné organické hnojivo. Cenný nutriční a biochemický potenciál této suroviny tak zůstává zcela nevyužit (Bárta and Bártová 2007). 138

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Fosfolipasy jsou lipolytické enzymy a klasifikovány jsou dle toho, v jaké pozici probíhá štěpení. PLA1 katalyzuje hydrolýzu vazby mastných kyselin v pozici sn-1 u diacylfosfolipidů; PLA2 v pozici sn-2. Patatiny jsou označovány jako enzymy s PLA2 aktivitou, jelikož tato aktivita je vyšší než PLA1. Obzvláště výrazná je PLA2 s použitím substrátu fosfatidylcholinu s linolovou kyselinou a lipoxygenáz (LOX) jako spojovacího enzymu (Jiménez-Atiénzar et al. 2003). Linolová kyselina, navázaná v pozici sn-2, je LOX následně oxidována za vzniku hydroxyperoxidových derivátů. LOX mají v rostlinách postavení v metabolické cestě, označované také jako oktadekanová, jejíž produkty mají funkci jako růstové regulátory, antimikrobiální a antifungální sloučeniny, aromatické látky a také jako signální molekuly. Předpokládá se také účast LOX při růstu a vývinu rostlin a v odpovědi rostlin na stres, jako je například poranění nebo infekce rostlin patogenem (Holková et al. 2009). V odborných publikacích byla PLA aktivita patatinu, ale i ostatní enzymové aktivity (zejména LAH), studovány výhradně u odrůd kulturního druhu bramboru Solanum tuberosum subsp. tuberosum. Cílem tohoto příspěvku je proto zhodnotit úroveň fosfolipasové aktivity u druhů (genotypů) v Evropě netradičních, které mohou mít praktický význam zejména ve šlechtění rostlin, kde se stále hledají nové znaky a vlastnosti pro získání kvalitnějších, zejména rezistentních, odrůd. Materiál a metody Rostlinný materiál byl získán z Genové banky bramboru udržované ve Výzkumném ústavu bramborářském Havlíčkův Brod s.r.o. Vstupním materiálem pro analýzu byla lyofilizovaná sušina hlíz vybraných druhů brambor Solanum andigenum (EVIGEZ 00235), Solanum goniocalyx (EVIGEZ 00109), Solanum phureja (EVIGEZ 00136), Solanum stenotomum (EVIGEZ 00001), Solanum tuberosum (odrůdy Desireé a Kuras), Solanum leptophyes (EVIGEZ 00048), Solanum chacoense (EVIGEZ 00037), Solanum bulbocastanum (EVIGEZ 00310) a Solanum fendleri (EVIGEZ 00271). Extrakce bílkovin byla provedena pomocí 25 mM pufru Tris-HCl pH 7,4, kdy poměr sušina:pufr byl 1:10. Purifikace bílkovin patatinového komplexu byla provedena dvoustupňově pomocí iontovýměnné (DEAE-52 Cellulose Servacel; SERVA, Německo) a afinitní chromatografie (Concanavalin A Sepharose 4B; GE Healthcare, USA). Purifikované bílkoviny patatinového komplexu byly dále odsoleny a zakoncentrovány pomocí centrifugačních filtrů s MWCO 3 kDa (Millipore, USA). U purifikovaných patatinů byla stanovena koncentrace pomocí bicinchoninové kyseliny (BCA Protein Assay Kit; Pierce, USA) a k analýzám byly použity roztoky patatinů o koncentraci 100 µg/ml. Výsledek purifikace patatinů byl ověřen analýzou na automatické čipové elektroforese Experion (BioRad, USA) a byla vyhodnocena softwarem Experion, verze 3.0 (Bio-Rad, USA). Analýza probíhala dle návodu výrobce. Fosfolipasová aktivita byla stanovena spektrofotometricky pomocí dvoupaprskového spektrofotometru BioMate 5 (ThermoElectron, UK) dle metodiky Jiménez-Atiénzar et al. (2003) při λ= 234 nm. Standardní reakce (1 ml) obsahovala 65 μM [1,2-dilinoleoyl]PC (substrát), 0,2 μg/ml lipoxygenasy a 0,4 μg/ml patatinu v 50 mM borátovém pufru (pH 9,5) obsahující 3 mM deoxycholat. Statistické vyhodnocení dat (Tukey HSD test) bylo provedeno pomocí software STATISTICA 10 (StatSoft USA, 2009). Výsledky a diskuze Fosfolipasová aktivita A2 (PLA2) u bílkovin patatinového komplexu byla stanovena na základě spektrofotometrického měření dle metodiky Jiménez-Atiénzar et al. (2003). U všech purifikovaných patatinů vybraných 10 druhů (genotypů) byla potvrzena aktivita fosfolipasy A2. Aktivita lipid acyl hydrolasy není tedy jedinou, i když nejvýznamnější, enzymovou 139

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ aktivitou, kterou tato skupina bílkovin disponuje. Z naměřených hodnot absorbance byla vypočtena specifická aktivita PLA2 patatinů dle sestrojené kalibrační křivky pomocí zakoupené fosfolipasy A2 (Human Phospholipase A2 peptide; Abcam, USA), která sloužila jako standard. Specifická aktivita PLA2 purifikovaných patatinů se pohybovala v rozpětí 1,93 (S. tuberosum, odrůda Kuras) – 9,26 (S. leptophyes) μmol/[min mg]. V průběhu měření se potvrdil také literárně uváděný předpoklad týkající se závislosti fosfolipasové aktivity na pH prostředí. Optimální rozmezí pH se nachází v rozsahu 7-9 (Matos and Pham-Thi 2009). Mimo tento rozsah nebyla zaznamenána žádná aktivita. Jak ve své práci naznačuje Senda et al. (1996), enzymová aktivita patatinu je zřejmě regulována v závislosti na jeho lokalizaci. Ve vakuolách parenchymatických buněk, kde je kyselé pH, je neaktivní. Pokud je však např. vlivem poškození buněk, nebo v průběhu napadení rostliny uvolněn z vakuol nebo transportován do cytosolu, kde je zásadité prostředí, stává se aktivním. V odborných publikacích byla PLA aktivita patatinu, ale i ostatní enzymové aktivity (zejména LAH), studovány výhradně u odrůd kulturního druhu bramboru Solanum tuberosum subsp. tuberosum. Například Senda et al. (1996) studovaly PLA u odrůdy Irish, Jiménez-Atiénzar et al. (2003) i Cenzano at al. (2008) u odrůdy Spunta, Polkowska-Kowalczyk et al. (2011) u odrůdy Bzura. Velký význam mohou mít však i druhy, které se pěstují převážně v oblastech původního rozšíření v Jižní Americe a Mexiku. Tyto druhy, kulturní i plané, mají využití ve šlechtění jako genetické zdroje rezistence proti biotickým a abiotickým faktorům a mohou také sloužit jako donory nejrůznějších kvalitativních vlastností. Informací o bílkovinné skladbě u těchto druhů je však velmi málo, studie enzymových aktivit chybějí úplně. Studovanou problematiku PLA2 bude tedy dále potřeba více prohloubit o studium kinetiky a studovaný soubor genotypů více rozšířit. Tabulka č. 1: Stanovení aktivity fosfolipasy A2 bílkovin patatinového komplexu u vybraných druhů brambor Druhy Ploidita/EBN* Specifická aktivita PLA2 bílkovin patatinového komplexu (μmol/[min mg]) Kulturní S. tuberosum, odrůda Desireé 4x/4 2,19 g S. tuberosum, odrůda Kuras 4x/4 1,93 g Netradiční kulturní S. andigenum 4x/4 6,47 d S. goniocalyx 2x/? 9,03 a S. phureja 2x/2 5,88 e S. stenotomum 2x/2 6,91 c Plané S. bulbocastanum 2x/1 5,80 e S. chacoense 2x/2 5,49 f S. fendleri 4x/2 8,52 b S. leptophyes 2x/2 9,26 a Neshodná písmena označují průkazný rozdíl založený na Tukey HDS testu (P< 0.05) * dle Bradshaw et al. (Potato Genetics), 1994

Závěr U bílkovin patatinového komplexu purifikovaných z hlíz vybraných kulturních i planých druhů byla potvrzena aktivita fosfolipasy A2. Specifická aktivita PLA2 patatinů se pohybovala v rozpětí 1,93 (S. tuberosum, odrůda Kuras) – 9,26 (S. leptophyes) μmol/[min mg]. Výsledky měření PLA2 aktivity ukázaly, že zásobní funkce patatinů není jedinou funkcí, kterou tato skupina bílkovin vykazuje a že v rámci praktického využití PLA2 a enzymových aktivit 140

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ patatinů obecně mohou být plané a netradiční kulturní druhy brambor zdrojem těchto bílkovin s vyšší úrovní aktivity. Ve studiu enzymových aktivit hlízových patatinů je třeba i nadále pokračovat a soubor studovaných genotypů u jednotlivých druhů více rozšířit. Dedikace Práce vznikla v rámci řešení výzkumných projektů NAZV QI91A069, GAJU 064/2013/Z a GAJU 058/2013/Z. Použitá literatura Andrews, D.L., Beames, B., Summers, M.D., Park, W.D. (1988): Characterization of the lipid acyl hydrolase activity of the major potato (Solanum tuberosum) tuber protein, patatin, by cloning and abundant expression in a baculovirus vector. Biochemical Journal, 252: 199206. Bárta, J., Bártová, V. (2007): Bílkoviny hlíz bramboru (Solanum tuberosum L.), vědecká monografie. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, 116. Bradshaw, J.E., Mackay, G.R. (1994): Breeding strategies for clonally propagates potatoes. in Potato Genetics, CAB International Wallingford, s. 552. Cenzano, A., Cantoro, R., Racagni, G., De Los Santos-Briones C., Hernandez-Sotomayor, T., Abdala, G. (2008): Phospholipid and phospholipase changes by jasmonic acid during stolon to tuber transition of potato. Plant Growth Regulation, 56: 307-316. Holková, I., Bezáková, L., Vanko, M., Bilka, F., Obložinský, M. (2009): Lipoxygenázy a ich význam v biochemických procesoch v rastinných organizmech. Chemické listy, 103: 487495. Jiménez-Atiénzar, M., Cabanes, J., Gandía-Herrero, F., Escribano, J., García-Carmona, F., Pérez-Gilabert, M. (2003): Determination of the phospholipase activity of patatin by a continuous spectrophotometric assay. Journal of Lipid, 38(6): 677-82. Koningsveld van G. A., Gruppen, H., Jongh, de H. H. J., Wijngaards, G., Boekel, van M.A.J.S., Waltra, P., Voragen, A. G. J. (2002): The solubility of potato proteins from industrial potato fruit juice as influenced by pH and variol additives, Journal of Science of Food and Agriculture, 82: 134-142. Matos, A.R., Pham-Thi, A.-T. (2009): Lipid deacylating enzymes in plants: Old activities, new genes. Plant Physiology and Biochemistry, 47: 491-503. Peyer, C., Boney, P., Staudacher, E. (2004): Purification and characterization of ß-xylosidase from potatoes (Solanum tuberosum). Biochemica et Biophysica Acta, 1672: 27–35. Polkowska-Kowalczyk, L., Wielgat, B., Maciejewska, U. (2011): Involvement of phospholipase A2 in the response of Solanum species to an elicitor from Phytophthora infestans. Acta physiologiae plantarum, 33: 2521-2531. Rydel, T. J., Williams, J. M., Krieger, E., Moshiri, F., Stallings, W., C., Browen, S. M., Pershing, J.C., Purcell, J.P., Alibhai, M.F. (2003): The crystal structure, mutagenesis, and activity studies reveal the patatin is a lilip acyl hydrolase with a SER-ASP catalytic dyad. Biochemistry, 42: 6696-6708. Senda, K., Yoshioka, H., Doke, N., Kawakita, K. (1996): A cytosolic phospholypase A2 from potato tissues appeal to be patatin. Plant Cell Physiology, 37(3): 347-353. Kontaktní adresa Ing. Adéla Brabcová Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Studentská 13, 370 05 České Budějovice, email: [email protected]

141


STUDIUM EXPRESE GENŮ SPOJENÝCH S ABIOTICKÝM STRESEM U ŘEPKY Expression analysis of defense-related genes in oilseed rape in response to abiotic stress Havlíčková L. 1, Jelínková I. 1, Chikkaputtaiah C. 1, Prášil I.T. 2, Urban M. O. 2 1 2

Biotechnologické centrum, ZF JU v Českých Budějovicích Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha 6 – Ruzyně

Abstrakt Sucho je jedním z hlavních abiotických faktorů, který má vliv na růst a produktivitu zemědělských plodin. Mechanismus signálních cest se v rámci rostlinné odpovědi na abiotický stres často prolíná. V této studii byla testována úroveň exprese pěti vybraných genů (BnDHN1, ERD10, ERD15, Bn115 a BnCOR25) s cílem charakterizovat, jejich chování v rámci reakce na stres suchem u řepky olejky. Pro tyto účely byly vybrány čtyři odrůdy (Viking, Cadeli, Californium a Navajo) s výraznými rozdíly v odolnosti k suchu. Výsledky analýz jsou diskutovány jak z pohledu rozdílné strategie v rámci odrůd, tak z hlediska exprese jednotlivých genů. Klíčová slova: qRT-PCR, Brassica napus, suchovzdornost, genová exprese, stres Abstract Drought is the one of the major abiotic stresses that adversely affects plant growth and agricultural productivity. Mechanism of signaling pathways within the plant response to abiotic stress often involves extensive cross-talk between different pathways. In this study we focus on expression analysis of five selected genes (BnDHN1, ERD10, ERD15, Bn115 and BnCOR25) to characterize their behaviour in response to drought stress in oilseed rape. For these purposes, the four varieties of oilseed rape (Viking, Cadeli, Californium and Navajo) with significant differences in drought resistance were selected. The results of expression analyses are discussed from the perspective of different strategies within varieties and in terms of gene expression. Keywords: qRT-PCR, Brassica napus, drought tolerance, gene expression, stress Úvod Pěstované kulturní plodiny jsou každoročně vystaveny celé řadě stresových situací, které mají až 25% vliv na jejich výnos (Boyer 1982). Zvýšená tolerance plodin k environmentálnímu stresu, zejména pak suchu, je hlavním cílem současných šlechtitelských programů. Stresová aklimatizace rostlin je spojena s výskytem charakteristických změn v buňkách, biochemických procesech a v genové expresi. Abiotické faktory jako je sucho, mráz či zasolení redukují množství dostupné vody v rostlinných pletivech, která vede k buněčné dehydrataci, čímž dochází k zasažení metabolismu a růstu. Z pohledu morfologie mohou rostliny eliminovat vodní deficit například změnou strategie růstu (např. na úkor nových výhonků). Na úrovni metabolismu pak syntézou nízkomolekulárních osmolitů, jako jsou cukry, betainy či proliny, které zabraňují dehydrataci buněk a ztrátě buněčného turgoru (Hare a kol. 1998). Charakteristickou reakcí na stres jsou také změny v genové expresi, které zvyšují toleranci k danému stresu. Specifickou odpovědí na dehydrataci je syntéza ochranných proteinů, které pomáhají rostlině čelit nedostatku vody. Předpokládá se, že se v rámci buněčné odpovědi na stres účastní kromě jiných produktů také rodina LEA proteinů, které evolučně vykazují značnou konzervativnost (Hundertmark a kol. 2008). Dehydriny (syn. LEA D11) 142

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ patří mezi hydrofilní, termostabilní proteiny aktivizující se zejména v průběhu buněčné dehydratace a v rámci rozličných stresových reakcí například na sucho, nízké teploty, mráz, zasolení, nebo v reakci na ABA (Rurek 2010). Dehydriny obsahují na lysin bohatou konzervativní doménu zvanou „K-segment“, která je charakteristická motivem patnácti aminokyselin EKKGIMDKIKEKLPG (Close a kol., 1997). Existuje také mnoho dalších proteinů (tzv. „dehydrin-like proteins dlps“ a „dehydrin-related proteins“) obsahující podobný motiv v této oblasti, reagujících na K-segment specifické protilátky. Účast dehydrinových proteinů v reakci na stres suchem a chladem byla ověřena v nedávném experimentu u desítek odrůd řepky olejky (Urban a kol. 2013; Urban a kol., nepublikovaná data). Autoři prokázali zvýšenou intenzitu akumulace dehydrinů o velikosti 50 kDa v listech jednotlivých odrůd řepky po několikatýdenním exponování chladem a suchem. V rámci odrůd bylo také detekováno odlišné spektrum přítomných dehydrinů. Informace o kompletní cDNA či genomické sekvenci genů pro tyto proteiny jsou však stále nedostatečné, stejně tak jako výsledky funkční analýzy. Cílem této práce bylo ověřit/vyvrátit hypotézu zvýšené exprese vybraných genů aktivujících se v podmínkách vodního deficitu, pomocí qRT-PCR u pěti odrůd řepky olejky exponovaných suchu. Výsledky pomůžou pochopit strategii rostlin v reakci na tento abiotický stres. Materiál a metody V experimentu byly použity odrůdy Viking, Californium, Cadeli a Navajo. Rostliny řepky olejky byly po jarovizaci (80 dnů při 4°C) vystaveny graduálnímu suchu po dobu 4 týdnů v řízených podmínkách ve fytotronu (fotoperioda 14/10 světlo tma, teplota 21/19°C den/noc, světelná intenzita 400 µmol/m2/s, relativní vlhkost 85%, výměna vzduchu a nucená cirkulace uvnitř boxu). Stres suchem byl navozen přerušením zálivky a izolace RNA byla provedena z třetího nejmladšího listu ve fenologické fázi rostlin BBCH 57-65. Z exponovaných a kontrolních rostlin byly odebrány a okamžitě hluboce zamraženy listy pro následnou RNA izolaci a to v podobě bulku ze 3 biologických opakování (TRI Reagent Solution; Ambion). RNA byla přečištěna (RNeasy Plant Mini Kit; Qiagen) a zbavena zbytkové DNA (Ambion’s DNA-freeTMKit). Získaná cDNA (Standart Reverse Transcription Protocol; Promega) byla použita pro qRT-PCR. Veškeré primery pro studované kandidátní geny BnDHN1 (gb|AY303803|), ERD10 (gb|AY376669|), BnCOR25 (gb|HM187577|), Bn115 (gb|S68726|) a ERD15 (gb|GU189587|) byly navrženy v programu Primer Express 3.0 (AppliedBiosystem). Jako referenční gen byl použit ACT7 (Chen a kol. 2010). Kvantitativní RT-PCR byla provedena s použitím Fast Start Essential DNA Green Master na přístroji LightCycler 96 (Roche) za podmínek doporučených výrobcem a to ve třech technických opakováních pro každý vzorek. „Fold change“ (FC) byla počítána následovně: 1) vzorky byly normalizovány k vnitřní kontrole porovnáním cílového genu k endogenu ∆Ct = Ct cílového genu – Ct endogenní -∆∆Ct . kontroly; 2) normalizace ke kalibrátoru ∆Ct vzorku - ∆Ct kalibrátoru = ∆∆Ct; 3) použití výpočtu 2 Jako kalibrátor byla pro všechny vzorky použita varianta "Viking kontrola". Výsledky a diskuze Výsledky expresní analýzy prokázaly signifikantní změny v genové expresi u třech stresem exponovaných odrůd (Viking, Cadeli a Navajo) pro gen BnDHN1. Nejvýznamnější změna byla detekována u odrůdy Cadeli, kdy v porovnání s kontrolními rostlinami dosahovala hodnota exprese více než patnáctinásobné změny. Yao a kol (2005) prokázal zvýšenou expresi tohoto genu v pozdní fázi tvorby šešulí indikující souvislost s vodním deficitem. U tohoto genu byla také stejným autorem detekována zvýšená exprese u klíčících semen řepky za nízkých teplot. Důvodem expresní odlišnosti BnDHN1 u odrůdy Californium může být již dostatečná akumulace proteinových produktů tohoto genu, nebo odlišná strategie v reakci na stres suchem. K objasnění této otázky budou porovnány výsledky paralelního proteomického 143

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ experimentu zaměřeného na studium dehydrinů ve VÚRV Praha Ruzyně. Zvýšená exprese BnCOR25 transkriptu byla u B. napus prokázána v reakci na chladový a osmotický stres. BnCOR25 gen kóduje 25 KDa protein (cold regulated protein), který má signifikantní vliv na zvýšení chladové tolerance u rostlin řepky, tak jako COR15a u Arabidopsis thaliana, nebo COR14b u Hordeum vulgare (Chen a kol. 2011), zatímco u CsCOR1 (Camellia sinensis) byla pozorována zvýšená exprese nejen v důsledku reakce na chlad či pod vlivem ABA, ale také v rámci dehydratace (Li a kol. 2010). 4 týdenní působení stresu suchem vedlo k mírnému zvýšení exprese BnCOR25 u nejméně tolerantní testované odrůdy Viking, zatímco u ostatních odrůd došlo k redukci v jeho genové expresi. Nejmarkantněji pak bylo toto snížení exprese BnCOR25 (25 x méně) pozorováno u k suchu nejodolnější testované odrůdy Navajo, což může být součástí strategie maximalizace exprese esenciálních transkriptů na úkor transkripce suchem potlačených genů/situačně nedůležitých (strategicky nepotřebných). Transkript Bn115 indukovaný nízkými teplotami vykazuje u všech exponovaných odrůd stejný sestupný trend. Transkripční analýza dvou genů exprimujících se v rané fázi obranné reakce na stres suchem ERD10 a ERD15 (early responsive to dehydratation) prokázala shodný trend, jako v případě genu BnCOR25. U genu ERD10 nedochází v rámci stresu ke zvýšení jeho exprese u testovaných odrůd; naopak u odrůdy Navajo došlo v průběhu stresu k čtyřnásobné redukci v jeho expresi. U genu ERD15 nebyly zaznamenány statisticky významné rozdíly, zajímavostí však může být opět mírné zvýšení exprese u citlivé odrůdy Viking, kde však hodnota nepřevyšuje minimální dvojnásobný rozdíl v expresi. Obr. Výsledky expresní analýzy u studovaných genů

U stresem exponovaných odrůd Californium, Cadeli a Navajo došlo ke snížení exprese genů BnCOR25, ERD15 a Bn115, zatímco u odrůdy Viking došlo k mírnému zvýšení. Červené šipky znázorňují signifikantní změny v genové expresi u třech stresem exponovaných odrůd (Viking, Cadeli a Navajo) pro gen BnDHN1. U genu ERD10 nedocházelo k výrazným změnám v expresi, kromě odrůdy Navajo, kde došlo k více než 4násobnému poklesu v jeho expresi. Závěr V tomto experimentu nebyl u testovaných rostlin řepky olejky potvrzen zvýšený výskyt transkriptů pro geny participující v ochranné reakci na chlad (BnCOR25 a Bn115), či genů účastnících se časné obranné reakce na sucho (ERD10 a ERD15). Byla ale prokázána zvýšená exprese genu BnDHN1 u třech odrůd. Vzhledem k tomu, že nebyla nalezena korelace mezi studovými geny a výsledky proteomických analýz, byl navržen další set genů, které jsou potenciálně zainkorporované do reakce rostlin na stres suchem.

144

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Dedikace Tato studie byla vytvořena díky finanční podpoře grantu NAZV QI111A075, GAJU063/2013/Z a za podpory projektu Postdok JU (reg.č. CZ.1.07/2.3.00/30.0006) realizovaném v rámci Operačního programu EU Vzdělávání pro konkurenceschopnost. Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Použitá literatura Boyer JS (1982) Plant productivity and environment. Science 218: 443–448. Close TJ (1997) Dehydrins: a commonality in the response of plants to dehydration and low temperature. Physiol Plant 100: 291-296. Hare PD, Cress WA, Van Staden J (1998) Dissecting the roles of osmolyte accumulation during stress. Plant Cell Environ 21: 535–553. Hundertmark M, Hincha DK (2008) LEA (Late Embryogenesis Abundant) proteins and their encoding genes in Arabidopsis thaliana. BMC Genomics 9: 118. Chen X., Truksa M., Shah S., Weselake R.J. (2010) A survey of quantitative real-time polymerase chain reaction internal reference genes for expression studies in Brassica napus. Analytical Biochemistry 405: 138-140. Ingram J, Bartels D (1996) The molecular basis of dehydration tolerance in plants. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 47: 377–403. Li XW, Feng ZG, Yang HM, Zhu XP, Liu J, Yuhan HY (2010) A novel cold-regulated gene from Camellia sinensis, CsCOR1, enhances salt- and dehydration-tolerance in tobacco. Biochem Biophys Res Commun 394: 354-359. Yao K, Lockhart KM, Kalanac JJ (2005) Cloning of dehydrin coding sequences from Brassica juncea and Brassica napus and their low temperature-inducible expression in germinating seeds. Plant Physiol Biochem 43: 83-89.

Kontaktní adresa: Ing. Lenka Havlíčková, Ph.D. Biotechnologické centrum, Zemědělská fakulta JU v ČB, Studentská 13, 370 05 České Budějovice [email protected] 145


MOLEKULÁRNÍ PŘÍSTUP K HODNOCENÍ GENETICKÝCH ZDROJŮ ŘEPKY Molecular tools in oil seed rape genetic resources assessment Jozová E., Havlíčková L, Čurn V. Biotechnologické centrum, Zemědělská fakulta JČU České Budějovice Abstrakt Pomocí ISSR markerů byla sledována genetická diverzita celkem u 159 vzorků rodu Brassica. Z toho 156 vzorků byly odrůdy řepky olejky, šlechtitelské materiály a novošlechtení a 6 vzorků zahrnovalo předky B. napus (Brassica oleracea, Brassica rapa a Brassica carinata). Pro hodnocení genetické diverzity bylo použito 5 ISSR markerů (UBC 845, UBC 812, UBC 840, UBC 880 a UBC 826). Díky těmto markerům došlo ke spolehlivému odlišení jak genotypů řepky olejky od jejich předků (B. oleracea, B. rapa a B. carinata), tak i jednotlivých odrůd, šlechtitelského materiálu a novošlechtění mezi sebou. Technika ISSR je vhodným markerem k určování genetické vzdálenosti genetických zdrojů řepky a díky opakovatelnosti a vysokému polymorfismu může být významným nástrojem pro výběr rodičovských kombinací do křížení při šlechtění nových odrůd druhu Brassica napus. Klíčová slova: Brassica napus, ISSR, DNA markery, šlechtění Abstract Using ISSR markers, genetic diversity in a total of 159 specimens of Brassica was observed. 156 samples were varieties of oilseed rape incurred in current breeding and 6 samples included their ancestors (Brassica oleracea, Brassica rapa and Brassica carinata). To evaluate of genetic diversity, 5 ISSR markers (UBC 845, UBC 812, UBC 840, UBC 880 and UBC 826) were used. With these markers it was possible to distinguish as varieties from their ancestors as the varieties and breeding material one from each other. ISSR is a useful technique for the determination of genetic distances, particularly for its reproducibility and high level of polymorphism and can be an important tool, used in breeding of modern varieties of Brassica napus. Key words: Brassica napus, ISSRs, DNA markers, breeding

Úvod Brukev řepka olejka (Brassica napus L.) je díky svému bohatému využití, pro výrobu potravin (rafinované jedlé oleje, jedlé tuky), v průmyslu a chemii (paliva pro vznětové motory, glycerín apod.) a pro výrobu krmiv, jednou z nejrozšířenějších celosvětově pěstovaných plodin. V České republice je řepka hned po pšenici ozimé nejpěstovanější plodinou. Mezi olejninami zaujímá naprosto dominantní postavení, kdy zaujímá téměř 81% z celkové plochy pěstovaných olejnin u nás (Baranyk a kol., 2013). V roce 2013 byla řepka vyseta na ploše téměř 419 tis. ha orné plochy s celkovým výnosem 3,48 t/ha. Meziroční nárůst byl celkem o 4,4% vyseté orné plochy. Za posledních deset let došlo k navýšení osevní plochy řepky dokonce téměř o 40% (www.cszo.cz). S tímto nárůstem pěstitelského zájmu souvisí i intenzivní šlechtění zaměřené zejména na hospodářsky významné znaky. Důsledkem těchto faktorů pak může docházet k zúžení genetické diverzity (Gupta a kol., 2004). V posledních letech se pro popis a identifikaci odrůd zemědělských plodin stále častěji používají molekulární markery, které mají dostatečnou vypovídající schopnost a také jsou vhodné k identifikaci jednotlivých odrůd – určení jejich pravosti, či kontrole odrůdové čistoty hybridních odrůd. Další využití molekulárních markerů je například při detekci transgenů, kdy jsou vhodnější než při identifikaci na základě morfologických znaků. Na základě předchozích analýz (Jozová a kol., 2012a,b) byla vybrána jako nejvhodnější metoda, technika ISSR markerů. Použitá metoda je k tomuto typu analýz vhodná z důvodu vysokého polymorfismu, reprodukovatelnosti, opakovatelnosti výsledků a finanční

146

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ nenáročnosti (Doyle a Doyle, 1987). Další významnou charakteristikou je, že není nutná znalost struktury studovaného genomu. Cílem této analýzy bylo ověřit vhodnost výběru ISSR markeru pro hodnocení meziodrůdové variability a získaná data předat šlechtitelům jako doporučení pro výběr vhodných rodičů při novošlechtění. Materiál a metody Pro tuto analýzu bylo vybráno celkem 156 odrůd a šlechtitelských materiálů evropského původu pokrývajících časovou etapu posledních dvou dekád. Dále bylo do souboru zahrnuto 7 předků (Brassica oleracea, Brassica rapa a Brassica carinata) kulturní plodiny Brassica napus. Tyto vzorky byly získány ze šlechtitelských stanic SELGEN Chlumec a OSEVA PRO s.r.o. Bylo vyseto vždy 40 semen od každého vzorku. Rostlinný materiál byl odebrán ve fázi děložních lístků a byl vytvořen směsný vzorek. DNA byla izolována pomocí modifikované metody CTAB-PVP3. PCR reakce probíhala v objemu 10 µl, v 1x reakčním pufru (75 mM Tris–HCl, pH=8,8, 20 mM (NH4)2SO4, 0,01% Tween 20, 2,5 mM MgCl2, 200 µM dNTPs), 12,5 pmol primeru (IDT), 0,5 U Taq Purple DNA polymerázy (PPP Master Mix, Top-Bio, CZ), 2x BSA a 50 ng templátové DNA. Amplifikace proběhla na termocycleru Biometra T1 při následujícím teplotním profilu: počáteční denaturace 2min při 95°C, 40 cyklů v profilu 20s 93°C, 1min 52°C, 20s 72°C a konečná elongace 6min 72°C. Amplifikované fragmenty byly vizualizovány na 2% agarosovém gelu obarveném ethidium bromidem. Výsledky a diskuze Celkově bylo pro analýzu vybráno 5 ISSR primerů: UBC 845, UBC 812, UBC 840,UBC 880 a UBC 826. Charakteristika jednotlivých primerů je uvedena v Tabulce 1. Tyto primery amplifikovaly u jednotlivých vzorků 16-33 fragmentů, z toho 14-33 bylo fragmentů variabilních. Celkový počet všech amplifikovaných fragmentů byl 126. Výsledky byly jasně čitelné, variabilní a opakovatelné. Pro eliminaci chyb při skórování dat byly nanášeny vzorky vždy ve dvou opakováních, tzn. dvě nezávislé PCR reakce. Výsledky z gelové elektroforézy byly zaznamenány na UV transiluminátoru. Z gelů byla zaznamenána pozice ISSR markerů. Z celkového počtu 163 vzorků se podařilo amplifikovat 159. Ostatní vzorky se nepodařilo amplifikovat ani po přečištění DNA. Ze získaných dat byla sestavena matice přítomnosti a nepřítomnosti fragmentů. Molekulární data byla statisticky vyhodnocena pomocí programu MVSP (Kovach Comp. Serv.) a byla provedena shluková (UPGMA) a PCO analýza. Výsledky PCO analýzy v podobě ordinačního diagramu jsou uvedeny na Obrázku 1. Tabulka 1 Primery označení

Sekvence 5´-3´

UBC 845 UBC 812 UBC 840 UBC 880 UBC 826

CTC TCT CTC TCT CTC TRC GAG AGA GAG AGA GAG AA GAG AGA GAG AGA GAG AYT GGA GAG GAG AGG AGA ACA CAC ACA CAC ACA CC

teplota anealingu (°C) 52 52 52 52 52

počet fragmentů

variabilních fragmentů

16 33 26 25 26

14 33 26 23 25

velikost fragmentů (bp) 120-1000 180-1000 170-1000 230-800 180-900

Na Obrázku 1 jsou uvedeny výsledky PCO analýzy, z toho bylo podrobněji hodnoceno 18 odrůd, z nichž 12 aktuálních odrůd je doporučeno pro pěstitele při výsadbě na příští období a 6 dalších označených odrůd nese významné pěstitelské znaky. Popis a původ těchto odrůd je uveden v Tabulce 2.

147

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obrázek 1 Výsledek PCO analýzy pro 5 ISSR primerů. PCO case scores (Gower General Similarity Coefficient) 0.35

0.26 112 123 134 125 106

109

113 133 120

6 137

141 155

25

4

Axis 2

143 139 142 -0.44

80

-0.35

104

117 156

132

119

108

98 7 99 97 -0.26

102 118 54 138

-0.17 103 101

151

-0.09 153 148 93 57

81

100 135 111

76 154 79 65

66

52 150 152 53 84 -0.09 145 96 95 70 63

140 68 69 -0.17

15 4528 18 29 40 2114 46 20 19 41 9 17 5 8 22

47

23 c1 116

110 0.09

3

44

12

10

121

127

39

0.17

129122 124

130

4324 16 2 115 107 105 89 11 114 86 48 136 13 0.09

82

87

94

85

27 42 35 3836 37

34 1 33

88 26

2

30 92 90

83

77 0.17 91

31 0.26 32

0.35

14656 147 58 61 149 55 67 78 51 72 71 73 62 64 144 49 59 74 50

3

4

5

6

75 60 -0.26

-0.35

-0.44 Axis 1

18 zvýrazněných odrůd doporučených k pěstování v našich podmínkách a nesoucích významné hospodářské znaky, je uvedeno v Tabulce 2. Shlukování těchto vybraných odrůd je barevně a graficky znázorněno. Tabulka 2 název

č.

původ

skupina č.

název

č.

původ

skupina č.

název

č.

původ

skupina č.

ES ALEGRIA HARRY LADOGA LOHANA NK DIAMOND NK GRANDIA

80 90 84 73

FRA AUT FRA FRA

1 3 4 1

NK MORSE RESCATOR SHERLOCK SLAKI

81 97 78 87

FRA CZE DEU FRA

4 2 1 1

BAROS BUZZ CORTES GALILEO

56 75 76 57

DEU FRA CZE DEU

2 3 3 5

82

FRA

3

Da Vinci

85

DEU

1

AROT

79

DEU

3

74

FRA

5

TOTEM

77

FRA

3

CATONIC

54

FRA

2

Tabulka 3 Význam symbolů uvedených v PCO analýze č. 1 2 3 4 5 6

znak

šlechtitelská vlastnost Vysoký výnos semene Vysoký obsah oleje Odolnost vůči poléhání Odolnost vůči vyzimování Vysoký výnos semene + Odolnost vůči poléhání Ostatní odrůdy

Z provedené analýzy je zjevné, že v celém analyzovaném souboru vzorků je velmi vysoká genetická variabilita. Hodnoty genetické podobnosti jsou v rozsahu od 61,7% do 98,4% v rámci celého souboru 156 odrůd. U 18-ti vybraných odrůd je tato podobnost na úrovni 69,5% - 96,1%, přičemž největší shodu vykazují odrůdy Da Vinci a Slaki šlechtěné na vysoký výnos semene. Na základě této matice, která má vysoký vypovídací charakter, lze udělit šlechtitelská doporučení. Aby nedocházelo ke snižování genetické variability, je nejvhodnější křížit odrůdy, které jsou si nejvzdálenější, v tomto případě odrůdy, které jsou si podobné z 61,7%. Je však nutné brát na zřetel vlastnosti, pro které má být nově vznikající odrůda 148

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ šlechtěna. Ačkoliv by se dalo předpokládat, že geografický původ a období vzniku jednotlivých odrůd by mohl mít vliv na úzkou genetickou variabilitu, tento předpoklad se nám nepotvrdil. Naopak ve znázorněném schématu dochází k rovnoměrnému rozprostření odrůd v celém rozsahu. Z dostupných informací o vzniku a původu odrůd mají vliv na podobnost jednotlivých odrůd spíše jejich pěstitelsky významné znaky, jako jsou vysoký výnos semene, vysoký obsah oleje, odolnost vůči poléhání nebo odolnost vůči vyzimování, právě jak je patrné na příkladu 18-ti vybraných doporučených odrůd. Toto může být zapříčiněno výběrem podobného souboru rodičů, kteří byli vybírání právě pro znaky, na které byly vyšlechtěny. U skupiny č. 5, která charakterizuje právě dva znaky (vysoký výnos semene a odolnost vůči poléhání) je patrné její prolínání mezi skupinami č. 1 (vysoký výnos semene) a č. 3 (odolnost vůči poléhání), tedy skupiny, které nesou tyto znaky samostatně. Závěr Cílem této analýzy bylo otestování metody ISSR jako markeru vhodného při analýze meziodrůdové variability v rámci rodu Brassica napus. Při analýze bylo použito celkem 5 vybraných ISSR markerů, které amplifikovaly celkový počet 126 fragmentů. Ze zaznamenaných pozic byla sestavena matice přítomnosti a nepřítomnosti jednotlivých fragmentů. Data byla zpracovaná v podobě PCO analýzy, z této je zřetelná významná genetická variabilita v rámci jednotlivých odrůd. Metoda ISSR se proto potvrdila jako vhodnou pro rychlé a poměrně cenově nenáročné hodnocení genetické diverzity řepky a charakterem svých dat poskytla významné informace pro šlechtitele při křížení nových odrůd. Dedikace Studie byla získána za podpory projektů MZe NAZV QI 111A075, FRVŠ 0466/2013 a GAJU 064/2010/Z. Použitá literatura Baranyk P a kol.(2013). Stanovisko k odrůdové skladbě řepky pro rok 2013/2014, Praha, Typus Pro Praha s.r.o., 38 s. Český statistický úřad www.czso.cz, [on line 2.9.2013] Doyle, J. J. a J. L. Doyle. 1987. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin 19: 11-15. Gupta K., a kol., (2004). Proceeding of the 4th International Crop Science Congress, Brisbane, Australia, 26 September – 1 October 2004 Jozová E., Havlíčková L., Čurn V., Kučera V., Klíma M., Vyvadilová M. (2012a): Hodnocení genetických zdrojů řepky olejky (Brassica napus L.): studium genetické diverzity pomocí techniky analýzy mikrosatelitů. Úroda 9, vědecká příloha 164-167. ISSN: 0139-6013 Jozová E., Havlíčková L., Čurn V., Kučera V., Klíma M., Vyvadilová M. (2012b): Využití molekulárních markerů pro hodnocení diverzity genetických zdrojů řepky (Brassica napus L.). Úroda 12, vědecká příloha 159-162. ISSN: 0139-6013 Kontaktní adresa: Ing. Eva Jozová Biotechnologické centrum, ZF, JČU v ČB, Studentská 13, 370 05 České Budějovice email: [email protected]

149


POROVNÁNÍ HOSPODÁŘSKÝCH VÝNOSŮ ČESKÝCH ODRŮD VOJTĚŠKY SETÉ The comparison of yields of the Czech varieties of alfalfa Knotová D.1, Pelikán J.2 1

Výzkumný ústav pícninářský, spol s r.o. Troubsko 2 Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko

Abstrakt V polních podmínkách v letech 2010-2011 byly na dvou stanovištích hodnoceny výnosové charakteristiky odrůd vojtěšky seté. V užitkových letech byly prováděny na porostech čtyři seče za rok. Mezi odrůdami a mezi lokalitami byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly. Klíčová slova: vojtěška setá, výnosy, české odrůdy, seč Abstract In the years 2010 and 2011 in the field conditions and on the two localities we evaluated yields of green and dry matter of the Czech varieties of Medicago sativa L. In harvesting years we made four cuts per a year. Yields of green matter and dry matter were statistically significant different between varieties. Between the localities statistically significant differences were found too. Key words: alfalfa, yields, Czech varieties, cutting Úvod Vojtěška setá patří mezi nejstarší kulturní pícniny. V současnosti je u nás pěstována na 56 000 ha (CZSO, 2013). V České Republice je registrováno 18 odrůd vojtěšky seté, z toho 13 domácích, pocházejících ze Šlechtitelské stanice Želešice (Knotová et al., 2013). Domácí odrůdy dávají lepší výnosy než odrůdy cizí (Stanisavljevic et al., 2012). V polních osevních postupech je zakládána buď jako podsev do řídce seté a dříve sklízené krycí plodiny, ale dnes se častěji vysévá samostatně přímým výsevem, často s využitím herbicidů. Je také vhodným komponentem jetelovino-travních směsí na orné půdě (Pelikán, J., Hýbl, M. et al., 2012). Využívání porostů vojtěšky seté na 2-3 užitkové roky je typický pro podnik s kombinací rostlinné a živočišné výroby (Šmahel et al., 2013). Materiál a metody V roce 2009 byly na dvou lokalitách, v Troubsku a v Želešicích, založeny pokusy s vybranými českými odrůdami vojtěšky seté. Zkoušeny byly tyto odrůdy: Palava, Jarka, Zuzana, Jitka, Kamila, Litava, Magda, Morava, Niva, Oslava, Vlasta, Holyna, Tereza a Denisa. Parcely o velikosti 10m2 byly rozmístěny metodou znáhodněných bloků do tří opakování. V roce založení byly na porostech prováděny plevelné seče a v následujících dvou užitkových letech pak čtyři vážené seče za rok. Odběr vzorků pro stanovení výnosů sena byl prováděn před každou sečí ve fázi butonizace. Následně byl vzorek odebrané zelené hmoty usušen při teplotě 60°C, poté zvážen a přepočítán na výnos v t.ha-1.

150

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky a diskuze Vojtěška je vytrvalá, cizosprašná, autotetraploidní (2n=32) rostlina. Moderní odrůdy jsou typu syntetických populací většinou širokého genetického základu. Výnos píce souvisí s heterozygotností Chloupek, (2008). Výnosy zelené hmoty závisí na prostředí, hustotě rostlin a genotypu (Lamb et al., 2003). Lamb et al., (2003) uvádí výnos 84,7-122,8t.ha-1 a Avci et al. (2013) uvádí rozsah výnosu zelené hmoty v sortimentu vojtěšky seté v prvním užitkovém roce 59,88-67,09 t.ha-1, ve druhém užitkovém roce 69,84-78,86 t.ha-1. Na lokalitě v Troubsku jsme zaznamenaly výnosy v prvním užitkovém roce mezi 66,30-77,20 t.ha-1, v druhém užitkovémroce 37,67-47,27 t.ha-1. Na lokalitě v Želešicích se výnosy zelené hmoty v prvním užitkovém roce pohybovaly mezi 84,33-92,00 t.ha-1 a v druhém užitkovém roce 81,591,17t.ha-1. V celkových produkcích zelené hmoty a sena v jednotlivých užitkových rocích na obou místech byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly mezi zkoušenými odrůdami. Výjimkou byl pouze 1. užitkový rok na lokalitě Troubsko, kde ve výnosech zelené hmoty statistické rozdíly mezi odrůdami zjištěny nebyly. Nejvyšší výnos v tomto roce poskytla odrůda Holyna. Ve 2. užitkovém roce byl nejvyšší výnos zelené hmoty zaznamenán u odrůdy Denisa. Tento se statisticky průkazně lišil od výnosů odrůd Magda a Vlasta. V Želešicích byl v 1. užitkovém roce dosažen nejvyšší výnos u odrůd Litava a Vlasta a lišil se statisticky průkazně od odrůd Oslava, Tereza a Denisa. Ve 2. užitkovém roce byl nejvyšší výnos zelené hmoty zaznamenán opět u odrůdy Litava a statisticky průkazně se lišil od výnosu odrůd Palava a Denisa. Zcela odlišná situace byla zjištěna ve výnosech sena. Výnosy sena závisí na prostředí (Sharratt et al., 1986), termínu sklizně a výškou rostlin (Ottman a Rogers, 2000). Bowley et al. (2007) zjistil rozmezí výnosů sena mezi 8,53-13,85 t.ha-1 a Ottman a Rogers (2000) 9,93-12,50 t.ha-1. V hodnoceném sortimentu na lokalitě Troubsko jsme zaznamenali v prvním užitkovém roce výnosy sena v rozmezí 11,71-15,43 t.ha-1, ve druhém užitkovém roce 7,83-10,27 t.ha-1. Na lokalitě v Želešicích se pohybovaly výnosy sena mezi 14,66-16,73t.ha-1v prvním užit. r. a ve druhém užit. r. 14,97-18,35t.ha-1. V 1. užitkovém roce na lokalitě Troubsko v 1. užitkovém roce odrůda Jarka statisticky průkazně překonala odrůdu Jitka a ve 2. užitkovém roce odrůda Zuzana statisticky průkazně překonala odrůdy Jitka a Litava. Naopak v Želešicích v 1. užitkovém roce Odrůda Vlasta svým výnosem statisticky průkazně překonala odrůdu Tereza a ve 2. užitkovém roce odrůdy Palava a Litava překonaly odrůdu Oslava. V zelené hmotě odrůdy Litava a Morava v obou užitkových rocích a na obou lokalitách zaznamenaly výnosy vyšší oproti průměru daného roku a lokality. Obdobná situace byla zjištěna také u odrůdy Jarka (s výjimkou 2. užitkového roku na lokalitě Želešice), dále u odrůdy Magda (s výjimkou 2. užitkového roku na lokalitě Troubsko) a u odrůdy Niva (s výjimkou 1. užitkového roku na lokalitě Želešice). Ve výnosech sena žádná ze zkoušených odrůd nedosáhla nadprůměrných výnosů v obou užitkových rocích a na obou lokalitách. Odrůdy Jarka a Magda dosáhly nadprůměrných výnosů s výjimkou 2. užitkového roku na lokalitě Želešice, odrůda Litava s výjimkou 2. užitkového roku na lokalitě Troubsko a odrůdy Morava a Niva s výjimkou 1. užitkového roku na lokalitě Želešice. Při hodnocení vlivu lokality a užitkového roku na výnosy zelené hmoty nebyly zjištěny statistické rozdíly mezi užitkovými roky na lokalitě Želešice na rozdíl od lokality Troubsko.

151

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Na této lokalitě byly zjištěny statisticky průkazně nižší výnosy oproti lokalitě Želešice. Ve výnosech sena byly zjištěny statistické rozdíly mezi oběma lokalitami a užitkovými roky. Závěr Výsledky ukazují, že na každém stanovišti excelovaly jiné odrůdy a mezi lokalitami byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly ve prospěch Želešic. Zatímco na lokalitě v Troubsku poskytla v prvním užitkovém roce nejvyšší výnos zelené hmoty odrůda Holyna, tak na lokalitě v Želešicích byla nejvýkonnější odrůda Litava. Jiná situace ovšem nastala ten samý rok u výnosů sena, kde v Troubsku dala největší výnosy odrůda Magda, tak v Želešicích vedla odrůda Vlasta. Výsledky ukazují schopnost jednotlivých odrůd přizpůsobit se různým půdněklimatickým podmínkám. Na lokalitě v Želešicích dobře reagovaly odrůdy na větší zásobu podzemní vody, neboť se tato lokalita nachází v blízkosti Hajanského potoka. K dosažení vysokých výnosů píce je důležitý výběr co nejvhodnější odrůdy do daných podmínek. Dedikace Výsledky byly získány za částečné institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace a částečně z prostředků Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů kulturních rostlin a agrobiodiverzity, financovaného MZe ČR Použitá literatura Avci, A. A., Ozkose, A., Tamkoc, A. 2013. Determination of yield and quality characteristics of alfalfa (Medicago sativa L.) varieties grown in different locations. Journal of Animal and Veterinary Advances 12 (4): 487-490, ISSN 1680-5593. Bowley, S. R., Hancock, D., Bowman, A., Robertson, L., 2007: Evaluation of alfalfa varieties for maturity and stem diameter. URL: http://www.regionalscia.org./MSW-DiameterReport-26Nov2007-1.pdf Český statistický úřad 2013: URL: http://www.ukzuz.cz/ 11.4. 2013 Chloupek, O. 2008. Genetická diverzita, šlechtění a semenářství. Academia ČMT, Praha, str198-201, ISBN 978-80-200-1566-2. Knotová, D., Kozová, Z., Pelikán, J., Raab. S. 2013. Výkonnost českých odrůd vojtěšky seté. In: Pícninářské listy, XIX: 28 – 30, ISBN 978-80-87091-39-5. Lamb, J. F. S., Sheaffer, S. C., Samac, D. A. 2003. Population density and harvest maturity effects on leaf and stem yield in Alfalfa. Agron. J., 95: page: 635-641. Ottman, M. J., Rogers, M. T., 2000: Alfalfa yield response to cutting height and cutting at dawn and dusk. URL: http://cals.arizona.edu/pubs/crops/azl 185/azl 1851a.pdf. Pelikán, J., Hýbl, M. et al. 2012: Czech plants of the family Fabaceae LINDL. Issue 1, Publishing Ing. Petr Baštan, Olomouc, ISBN 978-80-905080-2-6. Stanisavljevic, R. et al. 2012: Influence of plant density on yield components, yield and quality of seed and forage yields of alalfa varieties. Romanian agricultural research. Volume: 29. Pages: 245-254, ISSN: 1222-4227. Sharratt, B. S., Baker, D. G., Sheaffer, C. C., 1986: Climatic effect on alfalfa dry matter production. Part I. Spring harvest. Agric. Forest Meteorol., 37: 123-131

152

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Šmahel, P., Knotová, D., Lang, J. 2013: Situation in production of fodder crops in the Czech Republic and growing of alfalfa, red clover and grass/clover mixtures. Journal of mountain agriculture on the Balkans. Volume: 16, N. 4, Pages: 936-958, ISSN: 1311-0489. Tab. 1: celkové produkce zelené hmoty a sena českých odrůd vojtěšky seté (v t.ha-1) s vyznačením statistických průkazností (α = 0,05) zelená

hnota Troubsko Želešice 1. už. rok 2. už. rok 1. už. rok

Troubsko 2. už. rok 1. už. rok 2. už. rok

Želešice 1. už. rok 2. už. rok

Palava

73,90a

42,20ab

86,17ab

81,50a

13,41abc

8,28ab

15,97ab

18,35e

Jarka

76,50a

43,53ab

88,17ab

83,83ab

15,43c

9,18abc

16,49ab

16,15abcd

Zuzana 72,33a

42,30ab

85,67ab

83,83ab

13,07abc

10,27c

15,36ab

17,43cde

37,67a

89,50ab

83,00ab

11,71a

7,89a

15,52ab

15,80abc

Kamila 69,80a

39,27ab

88,33ab

85,00ab

12,87ab

8,75abc

15,22ab

16,79bcde

76,37a

42,57ab

92,00b

91,17b

14,29bc

7,83a

15,96ab

18,35e

Magda 76,63a

38,40a

87,50ab

86,67ab

15,08bc

8,99abc

15,60ab

16,65abcde

Morava 76,10a

42,43ab

88,67ab

86,17ab

13,73abc

9,28abc

15,06ab

16,98cde

73,73a

44,13ab

85,50ab

87,50ab

13,78abc

9,93bc

15,26ab

16,77bcde

Oslava 72,80a

42,57ab

84,33a

84,17ab

14,58bc

9,49abc

15,26ab

14,97a

37,80a

91,83b

87,83ab

13,00abc

8,65abc

16,73b

17,88de

Holyna 77,20a

42,97ab

87,00ab

85,00ab

14,14abc

8,27ab

15,35ab

16,88cde

Tereza 66,77a

41,27ab

84,33a

89,17ab

13,64abc

8,82abc

14,66a

15,83abc

Denisa 71,13a

47,27b

84,50a

82,50a

12,70ab

8,37ab

15,65ab

15,06ab

Jitka Litava

Niva Vlasta

66,30a

71,20a

seno

Tab. 2: porovnání rozdílů mezi užitkovými roky a lokalitami v celkových ročních produkcích zelené hmoty a sena v souboru českých odrůd vojtěšky seté (α = 0,05)

lokalita

užitkový zelená rok hmota

Troubsko 1 Želešice

72,91

c

seno 13,67b

2

41,74b

8,86a

1

87,39a

15,58c

2

85,52a

16,71d

Kontaktní adresa: Ing. Daniela Knotová Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o. Zahradní 1, 66441 Troubsko [email protected] 153


STUDIUM ODOLNOSTI VYBRANÝCH GENOTYPŮ KAPUSTY KADEŘAVÉ VŮČI NÁDOROVITOSTI BRUKVOVITÝCH Resistance study of selected curly kale genotypes to clubroot Kopecký P., Cenklová V. Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Olomouc Abstrakt Nádorovitost brukvovitých (Plasmodiophora brassicae Wor.; PB) je celosvětově rozšířená choroba napadající rostliny čeledi Brassicaceae. Odolnost 14 vybraných položek kapusty kadeřavé (Brassica oleracea subvar. sabellica O.E. Schulz) vůči PB byla testována za kontrolovaných podmínek. Vysoce rezistentní odrůdy nebyly ve sledovaném souboru genotypů prokázány. Odrůdy Lerchenzungen, Verheul, Kadet, Kadeřávek zelený a Pentland Brig se ukázaly jako částečně odolné, naopak extrémně vnímavá k PB se ukázala italská odrůda Nero di Toscana. Mezi další velmi citlivé odrůdy byly zařazeny také Kaprál, Lerchen Zungen, Scarlet a Vates. Drobné výkyvy hodnot indexů napadení v průběhu jednotlivých opakování mohlo být způsobeno heterogenitou použitých izolátů PB odvozených z náhodně odebraných vzorků z infekčního pole. Získané výsledky budou ověřeny na infekčním poli.

Klíčová slova: Plasmodiophora brassicae Wor., Brassica oleracea subvar. sabellica O.E. Schulz, odrůdy, index napadení Abstract Clubroot (Plasmodiophora brassicae Wor.; PB) is a worldwide distributed disease that affects plants from the family Brassicaceae. Resistance of 14 chosen accessions of curly kale (Brassica oleracea subvar. sabellica O.E. Schulz) to PB was tested under controlled conditions. Highly resistant varieties were not among the group of genotypes demonstrated. Kale varieties Lerchenzungen, Verheul, Kadet, Kadeřávek zelený and Pentland Brig proved to be partially resistant, while extremely sensitive to PB proved to Italian variety Nero di Toscana. Other very susceptible varieties were also Kapral, Lerchen Zungen, Scarlet and Vates. Minor fluctuations in the diseases indexes values during separate sets of experiments could be due to the heterogeneity of the used PB isolates randomly collected from the infested field. The obtained results will be verified on the infested field. Key words: Plasmodiophora brassicae Wor., Brassica oleracea subvar. sabellica O.E. Schulz, varieties, disease index

Úvod Biotrofní vnitrobuněčný parazit, nádorovka kapustová (Plasmodiophora brassicae Wor.) (dále PB) se vyskytuje kromě silně alkalických a vápenitých na většině typů půd (Dixon 2009) a může způsobovat závažné onemocnění u hospodářsky významných i planých druhů z čeledi Brassicaceae (Hwang et al. 2012). PB představuje velmi houževnatý celosvětově rozšířený organismus tvořící vytrvalé spory, které jsou schopny přežívat v půdě v latentním stavu až desítky let bez přítomnosti hostitelských rostlin. Jakmile se tyto spory setkají s přítomností kořenů hostitelských rostlin, dojde k jejich vyklíčení, tvorbě bičíkatých stádií zoospor, které v několika fázích napadají kořenové vlásky a kořeny a vedou ke zbytnění kořenů a tvorbě kořenových nádorů. Následný rozpad pletiv způsobuje výrazné zaostávání rostlin v jejich vývoji a tvorbě biomasy, až jejich celkový zánik. Největší ekonomické ztráty při produkci zemědělsky významných brukvovitých plodin jsou zaznamenávány v oblastech obou mírných pásem (Hwang et al. 2012, Manzanares-Dauleux 2001, Strelkov et al. 2011). Rozsáhlá variabilita patogenity a diverzita jednotlivých ras PB podporuje obtížnost kontroly rezistence brukvovitých vůči PB (Manzanares-Dauleux et al. 2001). Vysoce virulentní pathotypy PB byly původně jen velmi málo rozšířené, ale dochází ke stále většímu 154

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ zamořování pěstebních oblastí brukvovitých plodin (Strelkov et al. 2011). Nejúčinnější kontrolou PB zamořených pozemků je pěstování rezistentních kultivarů brukvovitých plodin (Chytilová a Dušek 2007, Diederichsen et al. 2009). Vzrůstá tak význam rezistentních odrůd, jejich výběr a šlechtění rovněž i pro kadeřavé kapusty. Cílem práce bylo otestovat odolnost 14 vybraných položek kapusty kadeřavé za kontrolovaných podmínek kultivační komory a následně doporučit vybrané rezistentní genotypy pěstitelům a šlechtitelům k dalšímu šlechtění a využití. Materiál a metody Analýzy byly prováděny u souboru 14 vybraných genotypů kadeřavé kapusty (Brassica oleracea subvar. sabellica O.E. Schulz) z genofondové kolekce zelenin VÚRV, v.v.i., Centra aplikovaného výzkumu zelenin a speciálních plodin Olomouc. Pasportní údaje položek jsou uvedeny online v databázi EVIGEZ. Rostliny byly pěstovány za standardních podmínek (14 h osvětlení/23 °C, 10 h tma/15 °C) v inertním semisterilním materiálu (perlitu) a inokulovány závlahou "spodem" do misek roztokem obsahující 107 spor PB v 1 ml. Inokulum bylo připraveno dle metodiky Chytilová a Dušek (2007) ze směsného izolátu odvozeného z náhodně odebraných vzorků z infekčního pole. Následně po 8 týdnech kultivace byla pro jednotlivé genotypy stanovena intenzita napadení rostlin podle stupnice Buczacki et al. (1975) v rozsahu 0-3 a byl proveden výpočet indexu napadení (DI) podle Chytilová a Dušek (2007). Jednotlivé genotypy byly testovány ve třech nezávislých opakováních vyhodnocených: 1. (19.4.2011), 2. (1.7.2011), 3. (17.10.2011). Celkem bylo hodnoceno 1427 rostlin, průměrně 32 rostlin na variantu a jedno opakování. Jako kontrola byla použita univerzální citlivá odrůda pekingského zelí (Brassica rapa var. pekinensis Hanelt) cv. Granaat. Výsledky a diskuse Studium odolnosti vybraných položek kapusty kadeřavé vůči nádorovitosti brukvovitých předběžně ukázalo nepříliš široké spektrum odolnosti od genotypů extrémně citlivých po částečně odolné, vysoce rezistentní genotypy nebyly zaznamenány. Při srovnání průměrů procent napadení rostlin z jednotlivých genotypů a indexů napadení (DI = disease indexes), se jako nejodolnější vůči PB ukázaly odrůdy Lerchenzungen – evidenční číslo (EČ) 09H1900142, původem z Německa (1983), Verheul EČ 09H1900152 z r. 1987, česká odrůda z r. 2005 s EČ 09H1900154 Kadet, registrovaná v r. 1994, další česká odrůda Kadeřávek Zelený EČ 09H1900139 z r. 1985, která byla registrována již v r. 1948 a britská odrůda Pentland Brig EČ 09H1900141 z r. 1981. Všechny tyto odrůdy měly průměrně 5572 % rostlin se stupněm napadení (SN) 0-1 tedy téměř bez příznaků choroby a průměrný DI se pohyboval od 27 do 39 a jen průměrně 9-11 % rostlin bylo kategorizováno do SN 3, což ukazuje na částečnou odolnost. Ve většině případů korelovala i data získaná pro jednotlivá opakování s výjimkou odrůdy Kadet a Pentland Brig, kde DI vykazující v prvních dvou opakováních vyšší odolnost (47, 21 a 36, 26) se ve třetím opakování přikláněly spíše k vyšší citlivosti (DI byly 73 a 65), (Tab. 1). Průměrnou odolnost vykazovaly česká odrůda Kadeřávek Modrý EČ 09H1900140 z r. 1985, registrovaná v r. 1948 a odrůdy Vitessa EČ 09H1900138 z Německa z r. 1966, Frosty EČ 09H1900158 z Nizozemí z r. 2006 a Westlander EČ 09H1900146 pocházející z r. 1997. Všechny tyto odrůdy mají průměrné DI 47 až 60 a průměrně 44-49 % rostlin bylo zařazeno ve SN 0-1, získaná data byla podobná pro všechna 3 opakování (Tab. 1). Vysoce citlivé odrůdy byly Vates EČ 09H1900143 z r. 1985, Scarlet EČ 09H1900156 z r. 2005, registrovaná v r. 2001 jako česká odrůda, odrůda Lerchen Zungen EČ 09H1900145 z r. 1997 a další česká odrůda Kaprál EČ 09H1900145 z r. 2005, registrovaná r. 1997. Jejich průměrný DI byl 65-79 a průměrně jen 16-25 % rostlin bylo zařazeno ve SN 0-1, tedy téměř bez příznaků choroby (Tab. 1). Korelace mezi jednotlivými opakováními experimentu byla rovněž poměrně vysoká. 155

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Nejcitlivější k PB byla italská odrůda Nero di Toscana EČ 09H1900157, z r. 2006 s průměrným DI 93, hodnoty pro jednotlivá opakování byly 45, 94, 95 (Tab. 1), což převyšovalo DI kontrolní vysoce citlivé odrůdy pekingského zelí Granaat EČ 09H2700165, kde byl průměrný DI 87 a hodnoty pro jednotlivá opakování byly 91, 94 a 78 (Tab. 1). Tab. 1: Srovnání odolnosti odrůd kadeřavé kapusty k nádorovitosti brukvovitých (PB) podle % SN a DI celkově a u jednotlivých nezávislých opakování experimentu. Nejvíce odolné genotypy (zeleně), nejcitlivější genotypy (červeně).

evidenční číslo genotypu

09H2700 165 09H1900 138 09H1900 139 09H1900 140 09H1900 141 09H1900 142 09H1900 143 09H1900 145 09H1900 146 09H1900 152 09H1900 154 09H1900 155 09H1900 156 09H1900 157 09H1900 158

0-1

2

3

0-1

2

3

2. opakování 3. opakování průměrný (1.7. 2011) (17.10. 2011) index napadení % rostlin ve % rostlin ve celkem stupni napadení stupni napadení (DI) 0-1 2 3 0-1 2 3

Granaat

2

35

63

0

27

73

0

17

83

6

54

40

87

91

94

78

Vitessa

49

25

26

50

30

20

63

26

11

32

20

48

48

51

40

63

58

31

11

68

17

15

54

39

7

48

43

9

39

36

40

44

46

48

6

60

27

13

30

70

0

60

30

10

47

58

54

33

55

34

11

83

17

0

72

10

18

16

71

13

38

36

26

65

71

18

11

70

27

3

70

15

15

73

12

15

27

52

28

27

Vates

22

48

30

21

52

27

31

36

33

9

62

29

65

90

61

73

Lerchen Zungen

17

31

52

27

19

54

14

32

54

8

43

49

76

37

80

78

Westlander 44

27

29

37

33

30

64

24

12

37

26

37

60

58

32

58

Verheul

70

21

9

76

19

5

61

21

18

72

22

6

28

40

36

23

Kadet

72

17

11

80

20

0

78

15

7

20

20

60

28

47

21

73

Kaprál

16

28

56

29

29

42

19

25

56

0

31

69

79

56

79

90

Scarlet

25

33

42

25

32

43

31

38

31

14

29

57

68

58

60

79

Nero di 1 Toscana

19

80

4

26

70

0

17

83

0

16

84

93

45

94

95

Frosty

37

17

67

28

6

33

45

22

42

37

21

49

57

57

53

název genotypu

Kadeřávek Zelený Kadeřávek Modrý Pentland Brig Lerchenzungen

1. opakování celkové % (19.4. 2011) rostlin ve stupni napadení % rostlin ve stupni napadení

46

index napadení (DI) v průběhu opakování číslo 1.

2.

3.

Průměrně jen 1 % rostlin bylo zařazeno do SN 0-1 a celých 80 % rostlin (na rozdíl od 63 % u kontroly) spadalo do kategorie SN 3. Variabilita rezistence v rámci jednotlivých opakování mohla být způsobena heterogenitou použitých izolátů PB odvozených z náhodně odebraných vzorků z infekčního pole s dosud neurčeným složením a patogenitou ras. Částečně mohla ke

156

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ zvýšení této variability přispět i předpokládaná genetická heterogenita rostlinného materiálu a subjektivní hodnocení v průběhu analýz rostlinného materiálu. Pro šlechtitele má velký význam doporučení vhodných rezistentních odrůd. Aby bylo možné spolehlivě charakterizovat a případně dále doporučit konkrétní odrůdu, je třeba naše předběžné výsledky z kontrolovaných podmínek kultivační komory nejprve ověřit v podmínkách infekčního pole, pro jednotlivé genotypy hodnotit výnosy konzumních částí jednotlivých rostlin na infekčním poli ve srovnání s výnosem na nezamořeném pozemku na základě zjišťování koeficientu tolerance (Kt). Teprve komplexní analýza chování rostlin jednotlivých genotypů za různých podmínek kultivace a za různě intenzivního tlaku ze strany patogena může pomoci určit vhodné rezistentní odrůdy pro další šlechtění a pěstování. Závěr Analýzy citlivosti vybraných odrůd kapusty kadeřavé vůči nádorovitosti brukvovitých v kontrolovaných podmínkách v pěstební komoře VÚRV, v.v.i. v Olomouci neprokázalo žádnou vysoce rezistentní odrůdu. Jako částečně odolné byly vyhodnoceny odrůdy Lerchenzungen, Verheul, Kadet, Kadeřávek Zelený a Pentland Brig a jako nejcitlivější odrůda Nero di Toscana. Mezi další velmi citlivé odrůdy byly zařazeny také Kaprál, Lerchen Zungen, Scarlet a Vates. Pro případné doporučení odolnějších genotypů k rezistenčnímu šlechtění, budou výsledky nejprve ověřeny v polních podmínkách. Rostliny budou testovány na rezistenci k PB na infekčním poli udržovaném na pozemcích VÚRV, v.v.i. v Olomouci. Dedikace Výsledky vznikly s podporou výzkumného záměru MZe ČR 0002700604, grantu ED0007/01/01 Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum. Použitá literatura Buczacki S.T., Toxopeus H., Mattusch P., Johnston T.D., Dixon, G.R. Hobolth G.R.: Study of physiological specialization in Plasmodiophora brassicae: proposals for attempted rationalisation through an international approach. Transaction of the British Mycological Society, 65:295–303, 1975. Diederichsen E., Frauen M., Enrico C., Linders G.A., Hatakeyama K., Hirai M.: Status and perspectives of clubroot resistance breeding in crucifer crops, J. Plant Growth Regul., 28:265–281, 2009. Dixon G.R.: Plasmodiophora brassicae in its Environment, J. Plant Growth Regul., 28: 212228, 2009. Hwang S.F., Strelkov S.E., Feng J.: Plasmodiophora brassicae: a review of an emerging pathogen of the Canadian canola (B. napus) crop. Mol. Plant Path., 13/2: 105-113, 2012. Chytilová V., Dušek K.: Metodika testování odolnosti brukvovitých plodin k nádorovitosti. Metodika pro praxi, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., pp.19, 2007. Manzanares-Dauleux M.J., Divaret I., Baron F., Thomas G.: Assessment of biological and molecular variability between and within field isolates of Plasmodiophora brassicae RAPD. Plant Pathol., 50:165-173, 2001. Strelkov S.E., Hwang S.E., Howard R.J., Haartman M., Turkington T.K.: Progress towards the sustainable management of clubroot (Plasmodiophora brassicae) of canola on the Canadian prairies. Prairie Soils & Crops Journal, 4:114-121, 2011. Kontaktní adresa: Bc. Pavel Kopecký, Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Oddělení genetických zdrojů zelenin, léčivých rostlin a speciálních plodin, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Šlechtitelů 29, 783 71 Olomouc, [email protected] 157


ŠLECHTĚNÍ ŽLUTOSEMENNÉ OZIMÉ ŘEPKY (BRASSICA NAPUS L.) Breeding of yellow seeded winter oilseed rape (Brassica napus L.) Kučera V., Vyvadilová M., Klíma M. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha - Ruzyně Abstrakt Pro šlechtění žlutosemenné ozimé řepky byly využity dihaploidní (DH) linie, odvozené z mezidruhových kříženců žlutosemenné řepice Brassica rapa, var. Yellow Sarson a krmné kapusty Brassica oleracea, odrůdy Furchenkohl, se světlým zbarvením osemení. DH linie vybrané na základě ozimého charakteru, barvy osemení a počtu chromozomů, odpovídajícímu Brassica napus, byly dále kříženy se žlutosemennými materiály čínského původu. Z F1 kříženců byly odvozeny další DH linie, které byly přemnoženy v polních podmínkách ve vegetačním období 2011/2012. Analýza kvality semen u vybraných linií s požadovanou žlutou barvou metodou NIRS vykázala velkou variabilitu v obsahu glukosinolátů (GSL) - od 8,65 do 106,39 μmol.g-1 i kyseliny erukové - od 0,21 do 25,95 %. Obsah vlákniny těchto linií byl o 0,5 - 2 % nižší, ve srovnání s tmavosemennou kontrolou. Klíčová slova: řepka ozimá; žlutosemennost; dihaploidní linie; kvalita semen Abstract Doubled haploid (DH) lines derived from the interspecific hybrids of yellow seeded Brassica rapa var. Yellow Sarson and Brassica oleracea, fodder kale cv. Furchenkohl, with partially yellow seed coat were used for breeding of yellow seeded winter oilseed rape. DH lines selected on the basis of winter character, seed color and number of chromosomes corresponding to Brassica napus were subsequently crossed with yellow seeded rapeseed materials of Chinese origin. Further DH lines derived from F1 hybrids were reproduced in the field conditions during the period 2011/2012. Seed quality analyses of selected lines with desired yellow color by NIRS method showed a big variability in glucosinolate (GSL) content from 8.68 to 106.39 μmol.g -1 and erucic acid from 0.21 to 25.95 %. Fiber content of these lines was from 0.5 to 2% lower compared with the black seeded standard. Key words: winter oilseed rape; yellow seed color; doubled haploid lines; seed quality

Úvod Řepka olejka je jednou z nejvýznamnějších olejnin na celém světě, ozimá forma je v ČR druhou nejrozšířenější plodinou na orné půdě po ozimé pšenici a před jarním ječmenem. Semeno řepky je zdrojem kvalitního oleje, využívaného pro potravinářské účely i průmyslové zpracování a výrobu biopaliv, extrahované šroty jsou součástí krmných směsí pro hospodářská zvířata. Žlutosemenné formy brukvovitých mají tenčí osemení a větší embryo a tudíž vyšší obsah oleje a bílkovin a nižší obsah vlákniny i antinutričních látek, jako jsou taniny, než tmavosemenné genotypy těchto druhů (Rahman a Mc Vetty, 2011). U druhu Brassica napus se žlutosemenné formy přirozeně nevyskytují, proto je dlouholetá snaha o jejich získání pomocí mezidruhové hybridizace příbuzných druhů, zejména B. rapa, B. oleracea, B. juncea a B. carinata (Chen et al., 1988, Rashid et al., 1994, Meng et al., 1998, Rahman, 2001). Dosud byla získána celá řada žlutosemenných linií řepky, avšak většinou nebylo dosaženo stabilní čistě žluté barvy semen vzhledem k polygennímu založení tohoto znaku (Rahman a Mc Vetty, 2011). Žlutosemennost je též ovlivňována podmínkami prostředí, zvláště vyšší teplota nad 20oC zvyšuje žluté zbarvení semen. Avšak dokonce částečně žlutosemenné linie vykazují zlepšenou kvalitu semen ve srovnání s tmavosemennými (Rashid et al., 1995). V poslední době se ve šlechtění žlutosemenné řepky začíná využívat i molekulárního markerování, které může značně usnadnit tvorbu nových odrůd tohoto typu. Cílem práce bylo využít rozpracované šlechtitelské materiály českého a čínského původu pro šlechtění žlutosemenné ozimé řepky se sníženým obsahem vlákniny a dvounulovou kvalitou. 158


Materiál a Metody Výchozím materiálem byly tři částečně žlutosemenné dihaploidní (DH) linie (SLŽ), odvozené z mezidruhových kříženců žlutosemenné řepice B. rapa, var. Yellow Sarson a krmné kapusty B. oleracea, odrůdy Furchenkohl, se světlým zbarvením osemení (Vyvadilová et al., 1999), vybrané na základě ozimého charakteru, barvy osemení a počtu chromozomů, odpovídajícímu B. napus. Tyto linie byly kříženy pro zlepšení a stabilizaci barvy osemení a výnosových parametrů se dvěma žlutosemennými liniemi čínského původu (ČŽL), získanými z College of Agronomy, Northwest A & F University Yangling, Shaanxi, na základě společně řešených projektů. Oba čínské materiály ČŽL a jeden český, SLŽ 6, měly nadlimitní obsah glukosinolátů (GSL). Materiál ČŽL 24 vykázal i vysoký obsah kyseliny erukové (KE). Z donorových rostlin čtyř kombinací F1 kříženců těchto materiálů byly odvozeny technikou mikrosporových kultur mikrosporové regeneranty, které byly v roce 2010 přemnoženy samoopylením pod technickou izolací jednotlivých rostlin. Vybrané DH linie, se světlým až žlutým zbarvením osemení, byly vysety v polních podmínkách ve vegetačním období 2011/ 2012 a dopěstovány do semene při skupinové technické izolaci po třech až šesti rostlinách. Obsah GSL a KE u výchozích materiálů byl stanoven standardními metodami HPLC a GC, kvalita semen odvozených DH linií (GSL, mastné kyseliny - MK) skríningovou metodou NIRS. Analýza obsahu vlákniny byla prováděna přístrojem Fibertec. Výsledky a diskuze Parametry kvality semen výchozích materiálů a porovnání obsahu vlákniny s tmavosemennou kontrolou Caracas, pěstovanou ve stejných podmínkách jsou uvedeny v tabulce 1. Tab. 1: Kvalita semen výchozích rodičovských materiálů použitých pro křížení Označení vzorku SLŽ 6 SLŽ 8 SLŽ 14 ČŽL 20 ČŽL 24 Caracas

Obsah GSL µmol/g (HPLC) 30,47 8,65 9,18 47,52 81,10 -

Obsah kys. erukové (GC) 0,1 0,0 0,0 0,0 31,81 -

Obsah vlákniny g/kg suš. (Fibertec) 193,6 190,3 182,5 206,8 185,3 221,4

V tabulce 2 jsou uvedeny počty mikrosporových regenerantů, získaných z jednotlivých kombinací křížení, které byly dopěstovány až do semene, počty rostlin následně vybraných na základě žlutého zbarvení osemení a počty odvozených DH linií. Tab. 2: Počty DH regenerantů získaných z jednotlivých kombinací křížení českých (SLŽ) a čínských (ČŽL) žlutosemenných materiálů, vybraných žlutosemenných rostlin a DH linií Kombinace křížení

Počet DH regenerantů

SLŽ 6 x ČŽL 24 SLŽ 8 x ČŽL 24 SLŽ 14 x ČŽL 20 SLŽ 8 x ČŽL 20 Celkem

44 23 4 15 86

Počet vybraných žlutosemenných rostlin 10 5 4 4 23

Označení žlutosemenných DH linií Ž 1/1 - 1/10 Ž 2/1 - 2/5 Ž 3/1 - 3/5 Ž 4/1 - 4/4

Počet vybraných rostlin se světlým až žlutým zbarvením osemení (Obr. 1) z 86 dopěstovaných regenerantů činil 23, tj. 26,7 %. Všechny odvozené DH linie, vybrané na základě zbarvení osemení, vykázaly dobrou mrazuvzdornost v polních podmínkách. Kvalita semen těchto linií byla hodnocena metodou NIRS (Tab. 3). Analýza kvality semen u 159

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ vybraných linií vykázala velkou variabilitu v obsahu GSL, od 8,65 do 106,39 μmol.g-1 i KE, od 0,21 do 25,95 %. Většina linií, označených 1 – 3, měla vysoký obsah GSL, některé i nadlimitní obsah KE. U skupiny linií č.1, kde obě výchozí rodičovské linie měly vysoký obsah GSL a jedna i KE, se přesto vyskytla jedna rostlina s obsahem GSL 16,18 μmol.g-1, avšak s KE 20,05 %. Obdobně ve skupině č. 2 byla jedna rostlina s 16,76 μmol.g-1 GSL a 21,15 % KE. Rostliny skupiny č. 3 vykázaly vyšší obsah GSL a jedna i vysoký obsah KE, přestože výchozí rodiče měly nulovou hodnotu této MK. Požadavky na dvounulovou kvalitu semen splňovala pouze skupina linií č. 4/1 – 4/4, jak dokumentuje tabulka 3. Tyto linie vykázaly i vyšší olejnatost ve srovnání s většinou ostatních linií. Obr. 1: Zbarvení osemení vybraných žlutosemenných regenerantů

Tab. 3: Hodnocení kvality semen metodou NIRS vybraných DH linií odvozených z kříženců českých a čínských žlutosemenných materiálů k. olej. k. linol. k. linolen. k. eruk. (%) (%) (%) (%) No. NIRS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Označení VÚRV Ž 1/1 Ž 1/3 Ž 1/4 Ž 1/5 Ž 1/6 Ž 1/7 Ž 1/8 Ž 1/9 Ž 1/10 Ž 2/1 Ž 2/3 Ž 2/4 Ž 2/5 Ž 3/1 Ž 3/2 Ž 3/4 Ž 3/5 Ž 4/1 Ž 4/2 Ž 4/3 Ž 4/4 HS 2

Tuk (%)

GSL[μmol.g-1]

45,34 43,80 38,67 42,79 41,07 42,40 43,87 41,28 46,27 40,24 40,68 41,42 43,87 40,66 41,23 44,09 43,36 45,26 44,81 46,21 44,06 43,86

46,01 78,20 54,07 90,70 52,38 51,71 16,18 64,80 78,60 93,99 106,39 68,12 16,76 36,10 47,33 74,77 42,65 12,88 9,66 8,68 10,40 10,30

C 18:1 65,46 30,62 55,39 32,53 57,36 60,35 48,59 57,98 35,15 52,98 30,43 42,37 46,33 60,17 61,04 38,57 59,73 64,34 58,37 59,24 64,98 68,27

C 18:2 21,94 18,46 27,27 21,15 25,26 22,85 14,44 27,89 18,35 23,88 19,96 17,90 14,72 25,90 26,50 14,08 25,17 24,66 28,38 27,93 23,65 20,87

C 18:3 8,93 9,59 10,63 11,04 10,03 10,18 10,44 10,87 8,45 10,28 10,36 8,91 10,42 10,51 10,74 9,91 10,87 10,55 12,06 11,74 9,63 8,13

C 22:1 0,53 25,66 0,69 20,54 0,63 0,51 20,05 0,49 24,65 0,77 18,91 18,77 21,15 0,31 0,29 25,95 0,48 0,23 0,21 0,25 0,27 0,30

U čtyř vybraných žlutosemenných DH linií byla provedena analýza obsahu vlákniny v semenech přístrojem Fibertec. Jako kontrola sloužila tmavosemenná linie HS 2 pěstovaná ve stejných podmínkách. Výsledky analýz jsou uvedeny v tabulce 4. Podíl vlákniny u žlutosemenných DH linií byl poněkud nižší, v rozsahu od 0,5 do 2,0 %, ve srovnání s tmavosemennou kontrolou a odpovídal hodnotě žlutosemenného rodičovského materiálu ČŽL 20/1. 160


Tab. 4: Výsledky analýzy obsahu vlákniny u vybraných žlutosemenných DH linií Ž 1/4

Ž 2/4

Ž 2/5

Ž 4/1

ČŽL20/1

HS 2

v ve v ve v ve v ve v ve v ve původ. 100% původ. 100% původ. 100% původ. 100% původ. 100% původ. 100% hmotě sušině hmotě sušině hmotě sušině hmotě sušině hmotě sušině hmotě sušině sušina (%) 95,07 vláknina (%) 24,07

100,00 95,23

100,00 95,28

100,00 95,39

100,00 95,66

100,00 95,17

100,00

25,32

25,54

26,83

26,13

26,88

27,34

24,32

25,56

24,93

25,71

26,02

Hodnocení barvy osemení získaných DH linií potvrdilo závěry práce Rahmana a McVettyho (2011), že je obtížné dosáhnout stabilní čistě žluté barvy semen řepky. U několika DH linií však došlo ke zlepšení některých parametrů kvality semen, zejména snížení obsahu vlákniny a zvýšení olejnatosti, což odpovídá výsledkům Rashida et al. (1995). Závěr Výsledky potvrzují možnost využití českých a čínských materiálů s částečně žlutým zbarvením osemení pro šlechtění žlutosemenné ozimé řepky s dvounulovou kvalitou a zlepšenými dalšími kvalitativními parametry semen. Výnos a další agronomické znaky vybraných perspektivních linií budou zhodnoceny v polních výkonnostních zkouškách. Dedikace Práce vznikla za podpory projektů MZe QI111A075 a MŠMT LH12158. Použitá literatura Chen, B. Y., Heneen, S. K. and Josson, R. 1988. Resynthesis of Brassica napus L. through interspecific hybridization between B. alboglabra Bailey and B. campestris L. with special emphasis on seed color. Plant Breed. 101: 52-59. Meng, J., Shi, S., Gan, L., Zaiyung, L. and Qu, X. 1998. The production of yellow-seeded Brassica napus (AACC) through crossing interspecific hybrids of B. campestris (AA) and B. carinata (BBCC) with B. napus. Eyphytica 103: 329-333. Rahman, M. H. 2001. Production of yellow-seeded Brassica napus through interspecific crosses. Plant Breed. 120: 463-472. Rahman M., McVetty P. B. E. 2011. A review of Brassica seed color. Can. J. Plant Sci. 91: 437-446. Rashid, A., Rakow, G. and Downey, R. K. 1994. Development of yellow seeded Brassica napus through interspecific crosses. Plant Breed. 112: 127-134. Rashid, A., Rakow, G. and Downey, R. K. 1995. Agronomic performance and seed quality of black seeded cultivars and two sources of yellow seeded Brassica napus. Proceedings of 9th International Rapeseed Congress, Cambridge, UK. pp. 1141-1146. Vyvadilová M., Tomášková D., Bechyně M., Kučera V. 1999. The use of doubled haploids to stabilize yellow-seedness in oilseed rape. Czech J. Genet. Plant Breed. 35:7-9. Kontaktní adresa: Ing. Vratislav Kučera, CSc., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507/73, 161 06 Praha 6-Ruzyně e-mail: [email protected]

161


HODNOCENÍ PRODUKČNÍCH VLASTNOSTÍ GENETICKÝCH ZDROJŮ JÍLKU VYTRVALÉHO Evaluation of production traits of genetic resources of perennial ryegrass Lošák M. 1, Ševčíková M. 2 1

OSEVA PRO s.r.o., Výzkumná stanice travinářská Rožnov - Zubří 2 OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Zubří

Abstrakt V letech 2011 a 2012 byly v polním experimentu na pokusném stanovišti v Zubří (49°27′57″N, 18°4′51″E, 345 m n.m., dlouhodobý průměr ročního úhrnu srážek 865 mm, dlouhodobý průměr denní teploty vzduchu 7,5 °C) hodnoceny produkční vlastnosti 19 diploidních genetických zdrojů jílku vytrvalého z kolekce genetických zdrojů OSEVA PRO s.r.o., Výzkumné stanice travinářské Rožnov Zubří. Byl porovnáván výnos suché hmoty v jednotlivých sečích, celkový roční výnos suché hmoty, výška porostu před každou sečí, začátek a intenzita metání v souboru 2 kontrolních odrůd ('Olaf', 'Barutti') a 17 položek planého původu ve 2 variantách sečení (3x ročně, 5x ročně). Klíčová slova: produkce biomasy, pícniny, Lolium perenne, plané genetické zdroje Abstract In the years 2011 and 2012, production properties of 19 genetic resources of diploid perennial ryegrass from the germplasm collection of OSEVA PRO Ltd., Grassland Research Station Rožnov – Zubří were evaluated in the field experiment at Zubří (49°27′57″N, 18°4′51″E, altitude 229 m, annual rainfall 865 mm, annual average temperature 7,5 °C). The seasonal dry matter yield, total annual dry matter yield, sward height before each cut, time of inflorescence emergence and abundance of inflorescences were compared in the set of 2 control varieties ('Olaf', 'Barutti') and 17 wild ecotypes in 2 variants of cutting (three and five cut regime). Key words: biomass production, forage, Lolium perenne, wild genetic resources

Úvod Genetické zdroje rostlin představují materiál rostlinného původu ve formě šlechtěných a krajových odrůd, planých druhů a forem, který má současné nebo potenciální využití a zasluhuje proto ochranu a zachování pro budoucnost. Shromažďování a uchovávání genetických zdrojů zvláště planého původu má význam pro získání genů s rezistencí k chorobám a škůdcům, ale také s tolerancí k nepříznivým podmínkám (Roudná a Dotlačil, 2007). OSEVA PRO s.r.o., Výzkumná stanice travinářská je v rámci ČR kurátorem genofondové sbírky travin, ve které má největší podíl kolekce jílku vytrvalého. Ta byla k 30. 6. 2013 tvořena 461 dostupnými položkami, z toho 71 planých ekotypů a 390 odrůd a šlechtitelských materiálů. O významu jílku vytrvalého svědčí také počet odrůd ve Společném evropském katalogu, který ke konci roku 2012 činil 1098 odrůd pro pícní i trávníkové využití. Diploidní odrůdy jílku vytrvalého jsou vhodné zejména do pastevních porostů, protože lépe odolávají sešlapávání pasoucími zvířaty než odrůdy tetraploidní a vyznačují se vyšším obsahem sušiny. Výnos pícních trav je v šlechtitelském procesu důležitým selekčním kritériem, ale důležitější je adaptabilita výnosu na více lokalitách a v několika ročnících (Chloupek, 2008). Wilkins a Lovatt (2011) srovnávali ve Velké Británii vlastnosti 21 nových odrůd a novošlechtění se 2 starými odrůdami, vyšlechtěnými z ekotypů; vlivem šlechtění se zlepšila celková roční produkce sušiny u středně raných odrůd o 12-29 %, u pozdních o 15-38 %. Hodnocení genetických zdrojů trav je nezbytným předpokladem pro jejich praktické využití ve šlechtění a výzkumu. Cílem práce bylo porovnat produkční vlastnosti 19 diploidních položek jílku vytrvalého z kolekce genetických zdrojů trav v třísečné a pětisečné variantě polního pokusu ve 2 letech.

162

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody Maloparcelkový pokus byl založen v roce 2010 v katastru města Zubří. Vzhledem k omezenému množství osiva planých položek jílku vytrvalého (Lolium perenne L.) byl pokus založen ve 2 randomizovaných opakováních s velikostí jednotlivých parcel 2 m2. Výsev byl proveden ručně s meziřádkovou vzdáleností 20 cm. Hnojení pokusu: v jarním období a po každé seči kromě poslední byla aplikována dávka 60 kg N.ha-1 v třísečné variantě a 50 kg N.ha-1 v pětisečné variantě. Termíny sečí probíhaly podle metodiky hodnocení genetických zdrojů pícnin a trav (Pelikán et al., 2009). Seznam a původ hodnocených planých materiálů je uveden v tabulce 1. Kontrolní odrůdy byly vyšlechtěny v České republice (cv. 'Olaf') a v Nizozemí (cv. 'Barutti'). Sklizeň byla prováděna lištovou žací sekačkou MF 70 a při každé seči byla vážením zjištěna hmotnost zelené hmoty na parcele (kg). Následně byly odebrány přibližně 0,25 kg vzorky zelené hmoty, které byly zváženy, vysoušeny při teplotě 60 °C a zváženy pro stanovení celkového ročního výnosu suché hmoty a výnosu v jednotlivých sečích. U obou variant bylo provedeno hodnocení dalších znaků podle Klasifikátoru Trávy (Ševčíková et al., 2002). Před každou sečí byla změřena výška porostů a v třísečné variantě byly zaznamenány začátek metání, který byl následně přepočten na počet dnů od 1. dubna, a intenzita metání, která byla hodnocena pomocí 9bodové stupnice (1 – žádná nebo velmi slabá, 9 – velmi silná) odhadem počtu fertilních stébel na m2 v plném metání. Teplotní a srážkový průběh počasí ve vegetačním období let 2011-12 je uveden v tabulce 2. Výsledky byly statisticky vyhodnoceny metodou analýzy variance ANOVA v programu STATISTICA CZ 10 a následným testováním statistické významnosti rozdílů středních hodnot pomocí Tukeyova HSD testu na hladině významnosti α = 0,05. Tab. 1 Původ planých genetických zdrojů jílku vytrvalého Označení Původ Označení Původ Označení Původ 27/96 (631) Česká republika 21/08 (645) Česká republika 48/09 (661) Norsko 31/96 (632) Česká republika 43/09 (656) Česká republika 49/09 (662) Norsko 34/96 (633) Česká republika 44/09 (657) Česká republika 50/09 (663) Dánsko 95/04 (635) Nový Zéland 45/09 (658) Portugalsko 51/09 (664) Dánsko 55/06 (647) Česká republika 46/09 (659) Velká Británie 135/09 (634) Slovensko 56/06 (648) Česká republika 47/09 (660) Velká Británie Pozn.: Čísla v závorkách představují poslední trojčíslí národního evidenčního čísla genetického zdroje (ECN) jílku vytrvalého ve tvaru 14G2000xxx.

Tab. 2 Průměrné měsíční teploty a měsíční úhrny srážek (2011-2012), teplotní a srážkové normály (1961-1990) ve vegetačním období pro lokalitu Zubří Měsíc IV V VI VII VIII IX

Průměrné teploty 2011 10,4 13,9 17,8 17,4 18,1 15,6

Průměrné teploty 2012 9,8 14,9 18,5 20,3 19,3 15,1

Teplotní normál 7,5 12,5 15,3 16,7 16,2 13,0

Úhrny srážek 2011 56,6 110,8 112,3 158,4 76,9 18,4

Úhrny srážek 2012 19,3 52,2 105,9 54,5 40,1 89,0

Srážkový normál 61,2 92,4 114,7 113,9 102,1 62,5

Výsledky a diskuze Výška porostů měřená před každou sečí byla v třísečné variantě ovlivněna faktory pořadí seče a ročník. V průměru všech hodnocených položek v letech 2011-2012 dosahovaly porosty výšky 55 cm (a) v 1. seči, 28 cm (b) ve 2. seči a 22 cm (c) ve 3. seči. V roce 2011 byla průměrná výška porostů 42 cm, v roce 2012 zejména z důvodu stresu ze sucha 28 cm. Mezi jednotlivými hodnocenými genetickými zdroji nebyly prokázány statisticky významné rozdíly 163

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ ve výšce porostů v průměru tří sečí a obou let. Signifikantní rozdíly ve výšce porostů byly zjištěny v 1. seči v klimaticky příznivějším roce 2011, kdy se soubor hodnocených položek rozdělil na skupinu nižších ekotypů (47/09, 46/09, 135/99, 45/09, 51/09, 34/96, 43/09, 27/96, 49/09, 50/09, 31/96, 55/09, 48/09) s výškou 35-40 cm a na skupinu vyšších ekotypů a odrůd (cv. 'Olaf', 44/09, 95/04, 51/09, cv. 'Barutti', 49/09), které dosahovaly výšky 90-100 cm. V pětisečné variantě nebyla výška porostů statisticky průkazně ovlivněna deficitem srážek v druhém užitkovém roce a v průměru všech hodnocených položek dosahovala 23 cm (2011) a 22 cm (2012). Z pohledu pořadí seče byla největší výška v průměru obou hodnocených let a všech položek zjištěna ve 3. seči (27 cm)a, následovala 1. seč (23 cm)b, 4. seč (21 cm)c, 2. seč (21 cm)c a 5. seč (20 cm)c. Porovnáním dosažené výšky před sečí u genetických zdrojů mezi sebou nebyly zjištěny statisticky průkazné rozdíly. Výnosy suché hmoty (SH) mezi jednotlivými položkami jílku vytrvalého se v průměru let 2011-12 statisticky průkazně neodlišovaly v třísečné ani pětisečné variantě pokusu. Podobnost ve výnosech SH mezi vybranými planými populacemi a odrůdami jílku vytrvalého prezentuje také Kemešyté et al. (2010), který v klimaticky příznivých letech pro růst jílku vytrvalého uvádí statisticky průkazně vyšší výnosy některých planých ekotypů v porovnání s odrůdami. Plané ekotypy 56/06, 31/96, 21/08, 44/09, 95/04, 49/09 a 135/99 dosahovaly v třísečné variantě podobných nebo vyšších výnosů SH (více než 15 t.ha-1.rok-1) jako hodnocené odrůdy 'Olaf' (15,8 t.ha-1.rok-1) a 'Barutti' (15,5 t.ha-1.rok-1). Tyto výsledky byly velmi významně ovlivněny ročníkem, kdy v roce 2011 byly výnosy SH v průměru hodnocených položek 17,7 t.ha-1.rok-1 a v roce 2012 došlo ke snížení výnosů na 11,6 t.ha-1.rok-1. Jak uvádí Cagaš et al. (2007), u jílku vytrvalého lze počítat s ročním výnosem suché hmoty okolo 20 t. Graf 1 Začátek a intenzita metání u položek jílku vytrvalého na stanovišti Zubří (2011-12)

7

45 45 46 43 44 44 44 44 41 42 7

7

7

49 49 49 50 50 50 50 50 50

55 50 45 40

7

35 30

5 5

5

5

5

5

5

5

5

5

25

5

20 15

3 3

3

3

3

3

10 5

Začátek metání

SVK 135/99

CZE 34/96

CZE 31/96

CZE 27/96

CZE 43/09

CZE 56/06

PRT 45/09

CZE 21/08

CZE 55/06

GBR 47/09

GBR 46/09

DNK 50/09

CZE Olaf

NOR 48/09

CZE 44/09

NLD Barutti

NZL 95/04

DNK 51/09

0

NOR 49/09

1

Začátek metání (počet dní od 1.4.)

Intenzita metání (body 1-9)

9

Intenzita metání

Nejlépe se s deficitem srážek z pohledu výnosů ve druhém užitkovém roce vyrovnaly ekotypy 56/09, 49/09, 44/09 a 31/96, které patřily k položkám s nejvyšší produkcí SH v obou užitkových letech. V průměru všech položek a obou let se statisticky průkazně odlišovala produkce SH v 1. seči (6,5 t.ha-1.rok-1)a od produkce ve 2. seči (4,0 t.ha-1.rok-1)b a ve 3. seči (4,1 t.ha-1.rok-1)b. V pětisečné variantě dosahovaly srovnatelných výnosů SH s odrůdami plané ekotypy 56/06, 31/96, 135/99, 50/09, 95/04 a 21/08, které se zároveň nejlépe vyrovnaly s klimaticky méně příznivým rokem 2012 společně s odrůdou 'Barutti'. Také v této variantě byl zjištěn významný vliv ročníku na dosažené výnosy SH, kdy v roce 2011 byl průměrný výnos 15,9 t.ha-1.rok-1 a v roce 2012 došlo ke snížení výnosu na 11,8 t.ha-1.rok-1 v průměru 164

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ všech hodnocených položek. Nejvyšší výnosy SH vzhledem k pořadí seče byly v průměru všech položek zjištěny ve 3. seči (3,8 t.ha-1.rok-1)a, následovala 5. seč (3,2 t.ha-1.rok-1)b, 2. seč (2,5 t.ha-1.rok-1)c, 4. seč (2,2 t.ha-1.rok-1)d a 1. seč (2,1 t.ha-1.rok-1)d. Na základě hodnocení začátku metání v třísečné variantě lze všechny položky zařadit z hlediska generativního mezi středně rané (Graf 1). Rozdíl mezi nejdříve a nejpozději metajícím jílkem vytrvalým činil 9 dnů. Ševčíková (2010) uvádí, že mezi odrůdami jílku vytrvalého může rozdíl v ranosti činit i více než 30 dnů. Z hlediska intenzity metání lze soubor všech položek v průměru hodnocení dvou let rozdělit na silně metající (cv. 'Olaf', cv. 'Barutti', 95/04, 44/09), středně metající (49/09, 51/09, 48/09, 50/09, 46/09, 47/09, 55/06, 21/08, 45/09, 31/96) a slabě metající (56/06, 43/09, 27/96, 34/96, 135/99). Závěr V souboru vybraných planých ekotypů jílku vytrvalého z kolekce genetických zdrojů trav byly hodnoceny produkční vlastnosti (výnos suché hmoty, výška porostů před sečí), začátek a intenzita metání. Porovnáním s kontrolními odrůdami 'Olaf' a 'Barutti' byly nalezeny materiály se srovnatelnou produkcí suché hmoty v třísečné i pětisečné variantě, které dosahovaly podobných výnosů jako kontrolní odrůdy také ve stresových podmínkách způsobených nedostatkem srážek ve druhém užitkovém roce. U vybraných materiálů by následně měla být hodnocena odolnost vůči chorobám a škůdcům a hodnocení kvality vyprodukované píce. Všechny hodnocené materiály jsou pro šlechtitele a výzkumné instituce dostupné prostřednictvím on-line informačního systému Evidence genetických zdrojů rostlin ČR na adrese: http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/. Dedikace Příspěvek vznikl za finanční podpory MZe v rámci řešení Národního programu konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a agro-biodiversity a za částečné Institucionální podpory na rozvoj výzkumné organizace. Použitá literatura Cagaš, B., Frydrych, J., Macháč, R. Univerzalita travních porostů její využití v České republice. In: Ekológia trávneho porastu VII – medzinárodná vedecká konferencia. Banská Bystrica: SCPV – VUTPHP, 2007, s 404-410. Chloupek, O. Genetická diverzita, šlechtění a semenářství. Praha: Academia, 2008, 312 s. Kemešyte, V. et al. Evaluation of Lolium perenne L. wild ecotypes of Ukrainian origin in Lithuania. Agronomy Research [online]. 2010, roč. 8, Special issue 3 [cit. 2013-09-05]. Dostupné z: http://agronomy.emu.ee/vol08Spec3/p08s313.pdf Pelikán, J., Ševčíková, M., Lošák, M. Metodika řešení kolekce genetických zdrojů pícnin a trav. In: Dotlačil, L. et al.: Rámcová metodika Národního programu konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a agro-biodiversity. Praha: VÚRV, 2009, s. 212-225. Roudná, M., Dotlačil, L. Genetické zdroje – význam, využívání a ochrana. Praha: MŽP, 28 s. Ševčíková, M. Pěstované rody a druhy trav. In: CAGAŠ, B. Trávy pěstované na semeno. Olomouc: Petr Baštan, 2010, s. 29-87. Ševčíková, M., Šrámek, P., Faberová, I. Klasifikátor. Trávy (Poaceae). Praha: VÚRV, 2002, 34 s. Wilkins, P. W., Lovatt, J. A. Gains in dry matter yield and herbage quality from breeding perennial ryegrass. Irish Journal of Agric. and Food Research. 2011, roč. 50, č. 1, s. 23-30. Kontaktní adresa: Ing. Martin Lošák, OSEVA PRO s.r.o., o.z. Výzkumná stanice travinářská Rožnov – Zubří, Hamerská 698, 756 54 Zubří, [email protected] 165


MOŽNOSTI IDENTIFIKACE ODRŮD ČESNEKU POMOCÍ ANALÝZY MIKROSATELITŮ Identification of garlic varieties using SSR markers Ovesná J., Leišová-Svobodová L., Kučera L. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Abstrakt Pomocí 21 SSR markerů jsme analyzovali 56 vzorků česneku. Celkem bylo detekováno 108 alel. Na základě počtu detekovaných alel a hodnot míry informativnosti polymorfismu (PIC) jednotlivých lokusů bylo pro další analýzy vybráno 16 lokusů. Metoda analýzy mikrosatelitů se ukázala jako vhodná pro identifikaci odrůd česneku. Soubor 16 vybraných lokusů dokáže rozlišit české odrůdy česneku a odlišit je od zahraničních odrůd. Byl připraven vzorník DNA fingerprintů českých odrůd. Klíčová slova: Allium sativum, délkový polymorfismus mikrosatelitů Abstract With 21 SSR markers, we analyzed 56 samples of garlic. A total of 108 alleles were detected. On the basis of the detected values and the extent of allele polymorphism information content (PIC) of the individual loci we selected for further analysis 16 loci out of 21tested. Microsatellite analysis has been proved suitable for the differentiation of local garlic varieties. Set of 16 selected loci can differentiate amongCzech garlic varieties and distinguish them from foreign varieties. DNA fingerprints of Czech garlic cultivars was developed. Keywords: Allium sativum, lenght polymorphism, microsaatellites

Úvod Česnek kuchyňský (Allium sativum L.) je diploidní rostlina s téměř výhradně klonálním způsobem rozmnožování. Pochází z oblastí mongolských stepí a byl pěstován již ve starověkém Egyptě. Jeho celosvětová spotřeba i produkce v posledních čtyřiceti letech dle statistiky FAO neustále roste (FAOSTAT, http://apps.fao.org), a to zejména pro jeho zdraví prospěšné účinky (Rana et al. 2011). Český česnek, tedy české odrůdy česneku se ve světě řadí díky obsahu biologicky aktivních látek mezi nejkvalitnější. I když se objevují postupy, které umožňují mechanizovanou sklizeň česneku, podíl ruční práce je stále vysoký, a to se odráží i na ceně evropských česneků. Poptávka po levném česneku způsobila výrazný propad produkce českých odrůd česneku českými pěstiteli a domácí česnek byl nahrazen čínskou produkcí. V současné době však poptávka po kvalitních česnecích domácího původu stoupá. Vyskytuje se však mnoho prodejců, kteří za český česnek vydávají různé zahraniční odrůdy, ať už pěstované v České republice nebo přímo dovezené ze zahraničí (Kozák, 2012). Proto je třeba původ česneku kontrolovat, a jako i v jiných případech, je k tomu možné využít analýzu DNA. Pro studium genetické variability se využívají metody založené na polymerázové řetězové reakci (PCR, Kahn, 1988). Existuje mnoho metod, které jsou vhodné pro detekci genetické variability. Jednou z metod, která se rutinně používá pro studium variability i pro forenzní účely, je analýza délkového polymorfismu mikrosatelitů. Mikrosatelity jsou úseky DNA s opakujícím se motivem nejčastěji dvou nukleotidů. Počet opakování daného motivu je dán mnoha faktory a je nutno ho chápat z fylogenetického hlediska. Vlastní příčinou je chromosomální dynamika: chromosomální aberace, nerovnoměrný crossing-over, amplifikace a neúplná replikace určitých segmentů chromosomální DNA (Ondřej, 1992; Goldstein et Schlötterer, 2000) Výhodou analýzy mikrosatelitů je hypervariabilita počtu opakování, kodominance alel, tj. možnost sledování výskytu odlišných alel v homologních lokusech jedince, jejich hojný výskyt v genomech eukaryot. Pro vlastní analýzu je třeba pouze malého množství DNA, reakce je na rozdíl od dalších typů analýz (RAPD, AFLP) vysoce 166

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ reprodukovatelá a analýzy lze provádět v multiplexu, takže je i fiančně únosná (de Vienne et al., 1998). Z mnoha komparativních studií (Russel et al. 1997; Nagaoka and Ogihara, 1997) se analýza mikrosatelitů ukazuje jako nejvhodnější metoda pro analýzy genetické variability v rámci druhu. Cílem naší práce bylo nalézt soubor mikrosatelitních markerů použitelný pro jednoznačnou identifikaci vybraných odrůd česneku. Materiál a Metody Rostlinný materiál: Celkem bylo analyzováno 56 vzorků česneku (Allium Sativum L.): 28 odrůd, 6 novošlechtění a 2 vzorky koupené v obchodních řetězcích. Většina odrůd byla vyšlechtěna v České republice (ing.Jan Kozák, firma MoravoSeed, s.r.o. a TAGRO Červený dvůr, s.r.o.), dvě odrůdy pocházejí ze Slovenska, čtyři odrůdy z Francie a jeden genotyp z Ruska. Extrakce DNA: DNA byla extrahována, jak z listových čepelí, tak i ze stroužků pomocí detergentu CTAB (Saghai-Maroof et al., 1984) dle optimalizovaného protokolu. Kvalita a koncentrace extrahované DNA byly ověřeny elektroforeticky v 0,8% agarózovém gelu a vizualizací pomocí ethidiumbromidu v UV světle srovnáním s velikostním standardem λHind III (Fermentas). K pilotní studii souboru odrůd česneku (Allium Sativum L.) byl vybrán soubor 21 publikovaných mikrosatelitních markerů (Ma et al., 2009; Fischer &Bachmann, 2000; Leeet al., 2011; Cunha et al., 2012) a dva markery vyvinuté na našem pracovišti, které jsou specifické pro gen kódující alliinázu. Jeden z dvojice primerů byl značen fluorescenční značkou 6-FAM, VIC, NED nebo PET, což umožňuje multiplexovou analýzu produktů PCR reakce. PCR reakce s mikrosatelitními primery byla prováděna dle optimalizovaného protokolu. Reakční směs o objemu 15 μl obsahovala 2x1μl 0,5 μM příslušné dvojice primerů (tzv. forward a reverse), 1,5 μl 0,2 mM dNTP, 1,5 μl 1x pufr, MgCl2, 0,2 μl Tth polymerázu Biotools firmy DYNEX a 100 ng vzorku DNA. Reakce byla prováděna v cykleru fy SensoQuest (Německo). Základní reakční cyklus se skládá z první denaturace 5 min při 950C.; následuje amplifikace 35 cyklů: denaturace 30 s při 950C, nasednutí primerů 30 s při 600C, syntéza 30 s při 720C a závěrečná doba syntézy 5 min při 720C. Separace produktů PCR reakce byla prováděna metodou kapilární elektroforézy v přístroji ABI PRISM 3130 firmy Applied Biosystems (USA). Jako interní velikostní standard byl použit Genescan Liz500 (LifeTechnologies). Elektroforetogramy byly analyzovány pomocí programů GeneMapper a MS Excel a převedeny do binární podoby. Spektra specifická pro analyzované odrůdy byla porovnána a byly určeny specifické profily. Informační hodnota jednotlivých primerových párů (PIC) byla vypočtena podle vzorce: PIC = 1 - Σpi2, kde pi je frekvence i-té alely. Výsledky a diskuze Analýzy mikrosatelitů generovaly na souboru 56 vzorků celkem 108 odlišných alel. Každý vzorek byl opakován s využitím minimálně tří biologických replikátů, ve dvou opakováních. Tyto analýzy potvrdily, že výsledek reakce je specifický a reprodukovatelný, což potvrzuje základní přednosti vybrané metody (Agarwall et al. 2008). Řada autorů potvrdila, že metoda analýzy mikrosatelitů je dobře aplikovatelná pro rutinní využití, je robustní a s vysokou mírou reprodukovatelnosti. Pomocí této metodiky lze rozlišit i velmi příbuzné genotypy v závislosti na počtu použitých lokusů. Zároveň vysoká míra reprodukovatelnosti umožňuje využít tuto metodu i pro forenzní účely, v našem případě pro identifikaci a ochranu českých odrůd česneku (určení pravosti, případně vyloučení pravosti deklarované odrůdy). Celkem bylo analyzováno 23 mikrosatelitních lokusů. Nejvyšší variabilitu vykazovaly lokusy ASM53 (9 alel), ASM072 (11 alel), ASA08 (18 alel) a ASA17 (11 alel). Lokusy AMS025, 167

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ GBAS001, GBAS027, GBAS089 a ASA04 jsou u studovaného souboru monomorfní. Nejvyšší hodnoty PIC (polymorphism information content) vykazují lokusy ASM53, ASM72, ASA08 a ASA17 (Tabulka 1). Monomorfní lokusy mají nulovou informační hodnotu, a byly proto z dalších analýz vyloučeny, stejně jako lokus ASA04, který vykázal velmi nízkou informační hodnotu (PIC = 0,035). Pro další analýzy bude tedy používáno 16 mikrosatelitních lokusů, jejichž průměrná hodnota PIC je 0,68. Tato hodnota je srovnatelná s hodnotou PIC nalezenou u mikrosatelitních lokusů pšenice, která v práci Smithe a kol. (1997) činila 0,62. Obr. 1.: Dendrogram znázorňující asociaci mezi českými česneky, která jsou využívány jsko standardy alel. Ukazuje jejich vzájemné odlišnosti a odlišuje nepaličáky (ZAH a Benátčan) od paličáků.

Analýza mikrosatelitů jednoznačně odlišila česneky typu paličák a nepaličák a jednoznačně odrůdy odlišuje (Obr. 1), což dokazují i hodnoty bootstrapu. Byly identifikovány alely, které jsou specifické pro oba typy česneků. Analýzy mikrosatelitů identifikovaly jednoznačné rozdíly mezi českými a zahraničními odrůdami ať už dovezenými obchodními řetězci, nebo pěstovanými v ČR z dovezené sadby. Úskalím metody analýzy mikrosatelitů je, že bez použití standardů alel a referenčních odrůd není možné spolehlivě identifikovat danou odrůdu či detekovat hledanou alelu a porovnávat výsledky analýz prováděných v různou dobu či v různých laboratořích. Toto úskalí lze však snadno překonat zvolením tzv. standardů alel a ty pak analyzovat vždy s danými vzorky. V pilotní studii bylo navrženo 9 standardů alel. Na základě analýz byly vybrány odrůdy, které mají typické zastoupení alel a mohou být v další práci využívány jako standardy alel. Jedná se o odrůdy Vekan (paličák) viz. Obr. 2, Bjetin (paličák), Jovan (paličák), Havran (paličák), novošlechtění LAN (paličák), Staník (paličák), dále Benátčan (nepaličák), Slavin (paličák), ZAH (nepaličák, novošlechtění z odrůdy Záhorský, Slovensko). U dvou českých odrůd nebyly v opakováních získány identické DNA fingerprinty (odchylka 5%), jedná se o odrůdy pocházející z jedné šlechtitelské stanice, které byly zřejmě zaměněny- mohou si totiž být dosti podobné díky shodnému původu- při technické manipulaci. Ze získaných profilů byl sestaven vzorník odrůd, který je k dispozici ke kontrolním účelům.

168

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 2.: Příklad porovnání DNA profilu české odrůdy Vekan a španělské odrůdy na základě polymorfismu u 3 vybraných mikrosatelitních lokusů (délky jednotlivých alel jsou vyznačeny číselně v pb). Zelená pole označují přítomnost alely v genotypu. Žlutá její absenci.

Na základě této metody jsme analyzovali vzorky z tržní sítě. Bylo možné jednoznačně určit, zda se jedná o odrůdu registrovanou jako českou v rámci ČR nebo odrůdu zahraniční. Výsledky byly nezávisle potvrzeny i hodnocením morfologie česneků. Závěr Závěrem lze konstatovat, že metoda analýzy mikrosatelitů se ukázala jako vhodná pro identifikaci odrůd česneku. Soubor 16 vybraných lokusů dokáže rozpoznat a identifikovat české odrůdy česneku a odlišit je od zahraničních odrůd. Dedikace Tento výzkum byl podpořen finančními prostředky projektu NAZV QJ1210158 a výzkumným záměrem Ministerstvazemědělství MZe0002700604 Použitá literatura Agapow P.M., Burt A.: indices of multilocuslinkage disequilibrium. Mol EcolNote,2001,1: 101-102. Agarwal, M., Shrivastava, N., Padh, H.: Advances in molecular marker techniques and their applications in plant sciences. Plant Cell Reports, 2008, 27: 617-631 Cunha, C.P., Hoogerheide, E.S.S., Zucchi, M.M. and Pinheiro, J.B.: New microsatellite markers for garlic, Allium sativum L. (Alliaceae). Am. J.Bot., 2012, 99 :e17-e19. _ De Vienne D., Santoni S.: Les principales sources de marqueur moléculaires. in: de Vienne et al.: Les marqueur moléculaire en génétique et biotechnologies végétales. INRA, Paris, 1998: 15-47. Fischer D., Bachmann K.: Onion microsatellites for germplasm analysis and their use in assessing intra- and interspecific relatedness within the subgenus Rhizirideum. Theor. Appl. Genet., 2000, 101: 153-164. Goldstein D.B., Schlötterer C.H. : Microsatellites: evolution and application. Oxford University Press, New York, USA, 2000. Kahn, A.: In vitro amplification of DNA fragments by polymerase chain-reaction (PCR) - a new deal in genetics M S-Mede. Sci., 1988, 4: 515-518 Rana, S. V., Pal, R., Vaiphei, K.: Garlic in health and disease. Nutr. Res. Rev. 2011, 24: 6071 Kontaktní adresa: doc., RNDr. Jaroslava Ovesná, CSc., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6 – Ruzyně; [email protected].

169


REOLOGICKÉ HODNOCENÍ U SOUBORU GENETICKÝCH ZDROJŮ PŠENICE Z KOLEKCÍ GENOVÉ BANKY Rheological evaluation in genetic resources of wheat gene bank collections Papoušková L.1, Dvořáček V.1, Faměra O.2, Dotlačil L.1 1

Výzkumný ústav rostlinné výroby,v.v.i., Praha - Ruzyně 2 Česká zemědělská univerzita, Praha

Abstrakt U heterogenního souboru genetických zdrojů pšenice (linie krajových odrůd, moderní odrůdy, novošlechtění) byly stanoveny reologické charakteristiky pomocí přístroje Mixolab a proveden přímý pekařský test. Byly nalezeny statisticky signifikantní rozdíly sledovaných znaků, způsobené jak vlivem genotypu, tak efektem prostředí. Výsledky linií krajových odrůd byly v řadě charakteristik srovnatelné s výsledky moderních odrůd a potvrzují, že krajové odrůdy mohou být donory velmi cenných vlastností a významně by mohly rozšířit současné úzké genetické spektrum moderních odrůd. Klíčová slova: genetické zdroje pšenice, reologická kvalita, Mixolab Abstract In the heterogeneous set of wheat genetic resources (landraces, modern and new varieties) were evaluated rheological characteristics using the device Mixolab and also the direct baking test was performed. Statistically significant effect of genotype and environment on monitored characteristics was found. The results of landraces were in many cases comparable with results of modern varieties and indicated very important role of landraces as donors of valuable properties that could significantly extend the current narrow range of modern genetic varieties. Key words: wheat genetic resources, rheological quality, Mixolab

Úvod V současné době tvoří počet položek jednotlivých odrůd pšenice přibližně 20 % z celkového množství uchovávaných genetických zdrojů v genové bance. Pro některé své unikátní parametry (vysoký obsah proteinů, odolnost proti stresům) a pro svoji širokou genetickou rozmanitost, patří k nejcennějším genetickým zdrojům krajové odrůdy (Hoisington, 1999). K získání informací o vlastnostech a znacích, důležitých pro intenzivní využívání shromážděné kolekce slouží studium kolekcí, jejich charakterizace a hodnocení. Získaná data jsou využívána na jedné straně pro jejich přesnou identifikaci, na straně druhé jako informace potřebná pro jejich uživatele, nejčastěji šlechtitele. Za účelem zvýšit efektivitu hodnocení a uživatelskou hodnotu kolekcí pšenice byl testován soubor ozimých pšenic s rozdílným genetickým základem a stanoveny reologické charakteristiky pomocí přístroje Mixolab a byl proveden přímý pekařský test, který je jedním z hlavních kritérií hodnocení pekařské jakosti pšenic. Materiál a metody Hodnocený soubor 28 genetických zdrojů ozimé pšenice, který zahrnoval vybrané krajové odrůdy, moderní odrůdy, novošlechtění a zástupce ze světové kolekce, byl pěstován v roce 2009 na lokalitě Praha - Ruzyně a v roce 2010 na lokalitách Praha - Ruzyně, Humpolec a Kroměříž, dle standardních pokusnických zásad a interních postupů vedení genetických zdrojů oddělení genové banky (regenerační přihnojení, bez aplikace fungicidní ochrany a morforegulátorů). Reologické hodnocení bylo provedeno pomocí reologického přístroje Mixolabu fy Chopin, Tripette et Renaud (Mixolab application handbook, 2008). Výstupem měření je křivka Mixolabu, která je popsána 10 číselnými parametry, se vztahem k jednotlivým částem pšeničného zrna. Křivky jednotlivých materiálů se od sebe odlišují podle kvality lepku i 170

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ škrobu (Papoušková, 2009). Dále bylo provedeno pokusné pečení (dle protokolu Výzkumného ústavu mlýnsko-pekárenského průmyslu), které u těchto genetických zdrojů dosud nikdy neprobíhalo. Pro statistické vyhodnocení byl použit software “Statistica 10. CZ” (StatSoft). Byl určen statistický rozdíl mezi liniemi krajových odrůd a moderními odrůdami a stanoven vliv genotypu a prostředí na tyto parametry. Výsledky a diskuze Geneticky kontrastní složení genetických zdrojů i odlišné prostředí pěstování v jednotlivých letech umožnilo u většiny sledovaných parametrů stanovit nejen základní výsledky, ale i statisticky signifikantní rozdíly sledovaných znaků, způsobené jak vlivem genotypu, tak efektem prostředí. Nejprve bylo provedeno hodnocení materiálů na Mixolabu, kde při hodnocení efektu jednotlivých faktorů převažoval vliv genotypu u parametrů vývin těsta (C1), vaznost vody moukou a stabilita těsta. Ostatní parametry byly u sledovaného souboru více ovlivněny faktorem prostředí, který zahrnoval vliv lokality i ročníku (Tab.1) Tab.1 Hodnoty jednotlivých parametrů Mixolabu a procentický vliv faktorů (ANOVA) Stabilita Vaznost C1 C2 C3 C4 C5 těsta Průměry vody (min) (nm) (nm) (nm) (nm) mix. (%) (min) b b a a a a Linie kraj.odrůd 60,7 4,32 0,44 1,78 1,57 2,25 7,58a Moderní odrůdy

57,8a

2,43a

0,47a

2,07b

1,72b

2,47b

7,97a

Celkově

59,9

3,82

0,45

1,93

1,61

2,34

7,73

55,0**

56,3**

21,4**

28,3**

4,1**

5,5**

72,3**

Faktor Genotyp (%)

Faktor prostř. (%) 37,0** 17,3** 69,5** 62,0** 90,6** 90,4** 13,2** Odlišné písmenné indexy (a,b) se liší na hladině významnosti α = 0,05 (test Tukey) ** Statisticky signifikantní pro p≤0,01 C1 – bod absorpce; C2 – bod změknutí; C3 – bod gelovatění; C4 – bod stability gelu; C5 – bod retrogradace Vzhledem k tomu, že neexistuje přesné číselné vyjádření charakteristik Mixolabu pro jednotlivé kategorie materiálů, bylo hodnocení souboru srovnáváno s výsledky elitní odrůdy Akteur a odrůdy Bohemia s deklarovanou pekařskou jakostí A. Většina jednotlivých charakteristik pro krajové linie a moderní odrůdy byla statisticky odlišná. Linie se vyznačovaly vyšší vazností a v mnoha případech pomalejším vývinem těsta C1. U tohoto parametru byla zjištěna velká variabilita mezi jednotlivými liniemi v rozmezí od 2,36 min do 7,5 min. Odrůda Akteur dosáhla průměrného času 1,8 min a odrůda Bohemia zařazená do skupiny A 3,9 min. Průměrná stabilita těsta byla u obou skupin srovnatelná, ale u linií byla opět zjištěna vyšší variabilita výsledků od 3,3 min až do 11,7 min. Stabilita těsta u moderních odrůd se pohybovala od 5,1 min (Biscay) do 10,2 min u elitní odrůdy Akteur. Pokles konsistence těsta, který je reprezentován rozdílem bodů C1 a C2 nebyl mezi liniemi a moderními odrůdami statisticky významný. Větší rozdíl se projevil ve škrobové části křivky, kdy linie sice dosáhly nižšího bodu gelovatění C3, který charakterizuje bobtnání a mazovatění škrobu při zahřívání, ale následný pokles křivky monitorující stabilitu gelu byl výrazně nižší než u moderních odrůd. Také retrogradace u těchto genových zdrojů neprobíhala tak silně 171

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ (nižší bod C5), proto u výrobků z takovýchto odrůd lze podle těchto výsledků očekávat vyšší dobu skladovatelnosti. Pro toto rozdílné chování jednotlivých skupin není zatím nalezeno uspokojivé vysvětlení. Bylo by vhodné stanovit u všech sledovaných genetických zdrojů pšenice obsah amylosy a amylopektinu, jejichž poměr ovlivňuje reologické vlastnosti. Toto stanovení je však poměrně pracné a nákladné. Je však třeba zmínit, že nalezené hodnoty u obou skupin odpovídají hodnotám stanoveným u komerční mouky, které uvádí ve své práci Codină (2010). Rozdíl mezi oběma skupinami genových zdrojů je zřetelně vidět například na obrázku 1, kde jsou znázorněny křivky vybraných linií a moderních odrůd pšenice. Linie Szekacz 47/E má podobný průběh proteinové části křivky jako elitní odrůda Akteur, nižší bod gelovatění, ale menší propad křivky ve škrobové části. Linie odvozená od krajové odrůdy Vouska z Třemošnice 13/B vykazuje v obou případech průběh křivky, který naznačuje horší reologické vlastnosti než ostatní uvedené materiály. Obr.1 Křivka Mixolabu pro vybrané materiály (Kroměříž 2010)

U všech sledovaných pšenic bylo provedeno pokusné pečení, a vyhodnocen efekt genotypu, prostředí a ročníku na tyto parametry (Tab. 2). V charakteristice objem pečiva, která je jedním z hlavních znaků pekařské kvality, předčily linie krajových odrůd statisticky významně moderní odrůdy. Všechny linie dosáhly u tohoto parametru vyšší průměrné hodnoty (až 346 ml) než elitní odrůda Akteur (253,2 ml). Monitorované linie krajových odrůd s velmi vysokým obsahem dusíkatých látek potvrdily obecně uváděnou skutečnost, že vyšší obsah dusíkatých látek příznivě působí na objem pečiva (Prugar, 2008; Ibrahim, 2010). Nalezené výsledky naznačují velmi dobrou pekařskou kvalitu těchto genetických zdrojů.

172

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab.2 Hodnoty jednotlivých parametrů a procentický vliv faktorů (ANOVA) Objem pečiva Výška Šířka Výška/šířka Průměry (ml) pečiva (cm) pečiva (cm) pečiva Linie kraj.odrůd 301,3b 6,4b 9,2b 0,70a Moderní odrůdy 251,1a 6,0a 8,7a 0,69a Celkově 290,0 6,3 9,0 0,70 Faktor Genotyp (%) 55,1** 68,1** 51,7** 62,8** Faktor prostř. (%) 22,4** 4,0** 13,9* NS Odlišné písmenné indexy (a,b) se liší na hladině významnosti α = 0,05 (test Tukey) * Statisticky signifikantní pro p≤0,05; **Statisticky signifikantní pro p≤0,01 NS – není statisticky signifikantní Všechny získané charakteristiky pokusného pečení byly u monitorovaného souboru silněji ovlivněny genotypem než vlivem prostředí. V případě linií se, vzhledem k jejich známé stabilitě i v případě nízkých vstupů, nabízí možnost jejich pěstování v ekologickém zemědělství (BRUSH, 1998). Závěr Reologické stanovení souboru odlišných genetických zdrojů potvrdilo, že krajové linie, které se nachází ve sbírkách genové banky, mohou být donory velmi cenných vlastností a významně by mohly rozšířit současné úzké genetické spektrum moderních odrůd. Monitorované linie odvozené z evropských krajových odrůd ozimé pšenice se v mnoha sledovaných parametrech vyrovnaly současným moderním odrůdám a v některých případech je i předčily. Dedikace Výsledky byly získány při řešení projektu MZe ČR č. QH 92155 a 0002700604. Literatura Brush,S.B., Meng, E. (1998): Farmers’ valuation and conservation of crop genetic resources. Genetic Resources and Crop Evolution. 45, 139–150. Codină, G.G., Mironeasa, S., Bordei, D., Leahu, A. (2010): Mixolab Versus Alveograph and Falling Number. Czech J. Food Sci., 28, 3, 185–191. Hoisington, D., Khairallah, M., Reeves, T., Ribaut, J.M., Skovmand, B., Taba, S., Warburton, M. (1999): Plant genetic resources: What can they contribute toward increased crop productivity? Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 5937–5943. Ibrahim, M.E., Abdel-Aal, S.M., Husseinb, S.A.,Gafar, N.A. (2010): Technological, rheological and yield differences among Egyptian wheat varieties. J Sci Food Agric, 91, 831–840. Papoušková, L., Dvořáček, V., Chrpová, J., Horáková, V. (2009): Vliv povětrnostních podmínek a rajonizace na variabilitu vybraných reologických parametrů odrůd pšenice seté. Vědecká příloha časopisu Úroda č.12, 565-568. Prugar, J. a kolektiv (2008): Kvalita rostlinných produktů na prahu 3. tisíciletí. Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a. s., Praha. Kontaktní adresa: Ing.Ludmila Papoušková, Ph.D., Výzkumný ústav rostlinné výroby,v.v.i., Praha 6 - Ruzyně [email protected] 173


VÝNOSY ZELENÉ HMOTY A SENA ČESKÝCH A SLOVENSKÝCH ODRŮD DIPLOIDNÍHO JETELE LUČNÍHO The yields of green mass and hay of Czech and Slovak varieties of diploid red clover Pelikán J.1, Knotová D.2, Raab S.2 1

Výzkumný ústav pícninářský, spol s r.o. Troubsko 2 Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko

Abstrakt V roce založení a dvou užitkových rocích bylo zkoušeno 8 českých a dvě slovenské odrůdy diploidního jetele lučního z hlediska celkových ročních výnosů zelené hmoty a sena. Ve výnosech zelené hmoty nebyly v jednotlivých rocích mezi odrůdami zjištěny statistické rozdíly, naopak ve výnosech sena rozdíly zjištěny byly s výjimkou roku založení. Výnosy ve 2. užitkovém roce byly negativně ovlivněny nedostatkem srážek v průběhu jarních měsíců a počátku léta. Klíčová slova: Trifolium pratense L.; české a slovenské diploidní odrůdy; produkce zelené hmoty a sena Abstract In the year of establishment and in the two using years the 8 Czech and 2 Slovak varieties of the diploid red clover were tested from the point of view the total yields of green mass and hay. In the yields of green mass between the varieties the statistical differences were not found, while in the yields of the hay the statistical differences were found exception the year of the establish. In the second crop year the yields were negatively affected by the lack of rainfall during the spring and early summer months. Key words: Trifolium pratense L.; Czech and Slovak varieties of diploid; green mass and hay production

Úvod Za 20 roků trvání „Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů kulturních rostlin a agrobiodiverzity“, financovaného MZe ČR, bylo pracovištěm získáno 240 tuzemských a zahraničních odrůd jetele lučního (Trifolium pratense L.). Veškeré tyto materiály byly přezkoušeny v polních pokusech, popsány a originální osivo předáno k dlouhodobému uskladnění v genové bance ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby, v.v.i. v Praze – Ruzyni. S výsledky pokusů byla průběžně seznamována odborná veřejnost (Pelikán et al. 2003; 2004; 2005; 2007; Pelikán, Knotová 2010). Získaná data dále posloužila ke zpracování řady odborných a vědeckých prací (Vymyslický et al. 2006; 2012). Pro uživatele genetických zdrojů ze strany výzkumu a šlechtění je dokumentace přístupná na http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/. Srovnání výkonnosti slovenských odrůd jetele lučního s odrůdami rumunskými provedla Drobná (2009), jiná srovnání u jetele lučního nebyla zaznamenána. Materiál a metody V roce 2010 byl založen polní pokus s 8 českými a 2 slovenskými (Slatina a Podjavorina) odrůdami diploidního jetele lučního. Jako kontrola byla použita odrůda Start. Pokus byl založen metodou znáhodněných bloků ve 3 opakováních na parcelách 10 m2. V roce založení byla realizována jedna odplevelovací seč a dvě seče vážené, v 1. užitkovém roce (2011) čtyři 174

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ seče a ve druhém užitkovém roce tři seče. Při sklizni byly odebírány vzorky, které po usušení posloužily k přepočtu výnosů sena. Výnosy 2. užitkového roku byly silně ovlivněny nepříznivým průběhem počasí (teplá zima bez sněhové pokrývky, silné mrazy v měsíci únor a nedostatek srážek v jarních měsících a počátkem léta). Výsledky dosažené v jednotlivých rocích byly zpracovány analýzou rozptylu. Výsledky a diskuze Průměrné hodnoty celkových ročních produkcí v zelené hmotě a v seně jsou pro rok založení a dva užitkové roky uvedeny v tab. 1. Současně jsou v tabulce vyznačeny statistické průkaznosti zjištěné na základě analýz rozptylu při α = 0,05. Ve výnosech zelené hmoty nebyly zjištěny statisticky průkazné rozdíly mezi zkoušenými odrůdami v žádném z hodnocených roků. Naopak ve výnosech sena, s výjimkou roku založení, statisticky průkazné rozdíly ve výnosech jednotlivých odrůd prokázány byly. V roce založení se výnosy zelené hmoty pohybovaly od 28,50 do 36,23 t.ha-1 a nejvyšší výnos dosáhla slovenská odrůda Podjavorina, která o 5% překonala kontrolní odrůdu Start. Dále následovaly české odrůdy Start a Bonus. V 1. užitkovém roce kolísaly výnosy od 44,90 do 68,33 t.ha-1 a nejvyšší výnosy byl dosažen odrůdou Agil, která překonala kontrolu o 5,3%. Dále následovaly odrůdy Start a slovenská odrůda Podjavorina. Ve 2. užitkovém roce byly výnosy negativně ovlivněny nedostatkem srážek v první polovině roku, jak je patrné z gr. 1, a pohybovaly se od 3,77 do 7,27 t.ha-1. Nejvyšší výnos dosáhla odrůda Start, dále následovaly odrůdy Bonus a slovenská Slatina. Ve všech třech rocích trvání pokusu dosáhly vyšších výnosů oproti průměrům celého souboru odrůdy Start, Bonus a Podjavorina. Tab.1: Celkové produkce zelené hmoty a sena v roce založení a dvou užitkových rocích (v t.ha-1) s vyznačením statistických průkazností (α = 0,05) 2010 Start 34,50a Tábor 28,50a Vltavín 28,80a Bonus 33,87a Trubadur 32,73a Garant 30,60a Agil 31,83a Brisk 30,67a Slatina 29,83a Podjavorina 36,23a

zel. hmota 2011 64,87a 44,90a 45,23a 64,17a 56,20a 56,50a 68,33a 58,00a 56,73a 64,27a

2012 7,27a 4,27a 4,43a 6,73a 3,77a 4,93a 4,80a 4,07a 6,67a 6,60a

2010 5,58a 4,52a 5,99a 5,69a 5,21a 6,82a 5,06a 5,21a 4,81a 7,08a

seno 2011 9,18ab 7,89a 7,12a 11,91bc 9,51abc 11,27bc 12,48c 9,46abc 8,71ab 12,54c

2012 1,76bc 0,93ab 0,97ab 1,49abc 0,68a 1,33ab 1,10ab 0,86a 2,27c 1,14ab

Graf 1: Průměrné měsíční teploty a sumy srážek v jednotlivých rocích trvání pokusu.

175


Ve výnosech sena se v roce založení pohybovaly hodnoty od 4,52 do 7,08 t.ha-1 a odrůda Start byla překonána 4 odrůdami. Jednalo se o odrůdy Podjavorina (o 26,9%), Garant (o 22,2%), Vltavín (o 7,3%) a Bonus (o 2%). V 1. užitkovém roce kolísaly výnosy od 7,12 do 12,54 t.ha-1 a kontrolní odrůda byla překonána 6 ze zkoušených odrůd. Odrůda Podjavorina překonala kontrolu o 36,6%, Agil o 35,9%, Bonus o 29,7%, Garant o 22,8%, Trubadur o 3,6% a Brisk o 3,1%. Odrůdy Podjavorina a Agil v tomto roce statisticky průkazně překonaly odrůdy Tábor a Vltavín. Ve 2. užitkovém roce se výnosy pohybovaly od 0,68 do 2,27 t.ha-1 a nejvyšší výnos byl zaznamenán u slovenské odrůdy Slatina, která statisticky průkazně překonala odrůdy Trubadur a Brisk a kontrolní odrůdu překonala o 29%. Ve všech třech rocích trvání pokusu dosáhly vyšších výnosů oproti průměrům celého souboru odrůdy Bonus a Garant. Závěr Ve výnosech zelené hmoty a sena jsou nové české i slovenské odrůdy diploidního jetele lučního poměrně vyrovnané. Přesto řada z nich překonává kontrolní odrůdu Start, zvláště ve výnosech sena. Na sucho reagovaly všechny odrůdy značným snížením výnosů, nejvíce však odrůdy Trubadur a Brisk. Odrůda Start v době sucha poskytla nejvyšší výnosy zelené hmoty, ve výnose sena byla podstatně překonána slovenskou odrůdou Slatina. K obdobnému závěru dospěli také Pelikán et al. (2006), jednalo se však o mnohem užší sortiment českých odrůd (pouze odrůdy Start a Vltavín) a zcela jiné odrůdy slovenské.

Dedikace Výsledky byly získány za částečné institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace a částečně z prostředků Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů kulturních rostlin a agrobiodiverzity, financovaného MZe ČR.

Použitá literatura Drobná J. (2009): Yield and Forage Quality of Romanian Red Clover (Trifolium pratense L.) Varieties Studied in Slovakia. Notulae Botanical Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. Vol. 37 (1): 204-208, ISSN 0255-965X Pelikán J., Gottwaldová P., Vymyslický T. (2007): Zhodnocení výnosového potenciálu odrůd jetele lučního. In: Badalíková: Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů. Brno, 2007. ISBN 978-80-86908-04-5: 219 - 224 Pelikán J., Knotová D. (2010): Produkce píce u sortimentu odrůd jetele lučního. Úroda 12, vědecká příloha, s. 187-190 Pelikán J. Meglič V, Hozlar P., Hauptvogel P.(2005): Výnosový potenciál odrůd jetele lučního (Trifolium pratense L.) v různých agroekologických podmínkách pěstování. Sbor. věd. prací Troubsko 2005 (15): 41 - 47 Pelikán, J., Vymyslický, T., Gottwaldová, P. (2004): Zhodnocení sortimentu odrůd jetele lučního (Trifolium pratense L.) z hlediska výnosu. Sbor. konf. Nové poznatky v pěstování, šlechtění a ochraně rostlin, Brno 2004: 117 – 121 Pelikán J., Vymyslický T., Gottwaldová P., Nedelník J. (2006): Correlations of some traits in diploid and tetraploid red clover (Trifolium pratense L.) accessions. In: Breeding and seed production for conventional and organic agriculture (Proceedings of XXVI meeting of the 176

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Eucarpia Fodder Crops and amenity grasses section and XVI Meeting of the Eucarpia Medicago spp group). Perugia, Italy, 2006: 230 – 233, ISBN-978-88-87652-12-3 Pelikán, J., Vymyslický, T., Zapletalová, I. (2003): Evaluation of the red clover assortment under the contions of the Czech republic. Czech J. Genet. Plant Breed., 39 (Special Issue): 232-235. Vymyslický T., Pelikán J., Gottwaldová P., Nedelník J. (2006): The Czech core collection of Trifolium pratense. In: Breeding and seed production for conventional and organic agriculture (Proceedings of XXVI meeting of the Eucarpia Fodder Crops and amenity grasses section and XVI Meeting of the Eucarpia Medicago spp group). Perugia, Italy, 2006: 200 – 205, ISBN-978-88-87652-12-3 Vymyslicky T., Smarda P., Pelikan J., Cholastova T., Nedelnik J., Moravcova H., Pokorny R., Soldanova M., Polakova M. (2012): Evaluation of the Czech core collection of Trifolium pratense, including morphological, molecular and phytopathological data. African Journal of Biotechnology Vol. 11(15), pp. 3583-3595, ISSN 1684–5315 http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/

Kontaktní adresa: Ing. Jan Pelikán, CSc., Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o., Zahradní 1, 66441 Troubsko, [email protected]

177


SEKVENČNÍ ANALÝZA GENŮ Z BIOSYNTETICKÉ DRÁHY ANTHOKYANŮ PŠENICE Sequence analysis of genes from wheat anthocyanin biosynthetic pathway Sekanina P.1, Štiasna K.1, Vyhnánek T.1, Trojan V.1, Bartoš J.2, Havel L.1 1

2

Mendelova univerzita v Brně Ústav experimentální botaniky AV ČR, Olomouc

Abstrakt Anthokyany, flavonoidní látky, jsou zodpovědné za rozdílné zbarvení obilek pšenice seté (Triticum aestivum L.). Pigmenty tvořené biosyntetickou drahou anthokyanů jsou ukládány v různých částech obilky. Purpurové pigmenty jsou akumulovány v perikarpu a modré pigmenty v aleuronové vrstvě obilky. V pokusech byly použity jarní formy pšenice, dva genotypy s purpurově zbarveným perikarpem a dva genotypy s modře zbarvenou aleuronovu vrstvou. Genotyp s bílou obilkou sloužil jako kontrola. Z vyvíjejících se obilek byla izolována celková RNA. Pomocí reverzní transkripce byla získána cDNA. Na základě sekvenace získaných DNA fragmentů byly detekovány kandidátní sekvence genů pro chalkonisomerasu (podobnost 98-100%), pro dihydroflavonolreduktasu (95-100% podobnost) a pro anthokyanidinsynthasu. Variabilita zjištěná mezi studovanými genotypy byla způsobena jednonukleotidovými polymorfismy a indely. Získané sekvence byly lokalizovány v genomu pšenice. Klíčová slova: anthokyany, chalkonisomerasa, dihydroflavonolreduktasa, anthokyanidinsynthasa, Triticum aestivum L. Abstract Anthocyanins, the group of flavonoid substance, are responsible for colored caryopses of common wheat (Triticum aestivum L.). Pigments formed in anthocyanin biosynthetic pathway are deposited in different parts of caryopsis. Purple anthocyanins are accumulated in pericarp while blue anthocyanins are stored in the aleurone layer of caryopsis. The spring wheat form of two genotypes with purple pericarp and two genotypes with blue aleuron layer were used in the experiments. Genotype with white caryopsis was used as a control. A total RNA was isolated from developing caryopses and transcribed into cDNA. We detected sequences for chalcon isomerase (98-100% similarity), for dihydroflavonol reductase genes (95-100% similarity) and for anthocyanidin synthase genes. The variability among genotypes in this study was due to insertion or deletion (indels). These candidate sequences were localized in the wheat genome. Key words: anthocyanins, chalcon isomerase, dihydroflavonol reductase, anthocyanidin synthase, Triticum aestivum L.

Úvod Anthokyany jsou přírodní pigmenty, které zabarvují květy, listy, plody, semena a další pletiva do modré, purpurové až oranžové barvy. V pšenici seté (Triticum aestivum L.) zodpovídají mj. za různé zbarvení obilek. Modré anthokyany jsou ukládány v aleuronové vrstvě obilky, purpurově zbarvené anthokyany v perikarpu (obr. 1). Tyto látky flavonoidní povahy jsou vysoce ceněné nejen pro své senzorické vlastnosti, ale zejména pro blahodárný vliv na zdraví. Jejich benefitem je zejména antioxidační aktivita a pozitivní vliv na kardiovaskulární systém (Wallace, 2011). První v biosyntetické dráze je enzym chalkonsynthasa, který katalyzuje vznik chalkonu. Biosyntetická cesta dále vede s několika enzymatickými kroky k ostatním třídám flavonoidů, jako jsou flavonoly, dihydroflavonoly a nakonec k anthokyanům. Další třídy flavonoidů (tj. isoflavony, aurony, flavony a pro-anthokyanidiny) představují vedlejší větve flavonoidů, které jsou odvozeny z meziproduktů anthokyanových sloučenin (Ahmed et al., 2009; Tanaka et al., 2008; Schijlen et al., 2004). Geny pro enzymy uplatňující se v biosyntetické dráze anthokyanů jsou velmi často rozdělovány na dvě skupiny: geny rané biosyntézy (CHS – 178

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ chalkonsynthasa, CHI – chalkonisomerasa /syn. chalkon-flavonisomerasa/ a FH – flavonhydroxylasa) a geny pozdní biosyntézy (DFR – dihydroflavonolreduktasa, ANS – anthokyanindinsynthasa a UFGT - UDP-glukosoflavonoidglykosyltransferasa) (Nesi et al., 2001). Obr. 1: Uložení anthokyanů ve vrstvách obilky

A)

B)

A) Abissinskaja arrasajta (purpurový perikarp), B) Tschermaks Blaukörniger Sommerweizen (modrý aleuron), úsečka – 500 μm

Materiál a metod Jako materiál byly použity vyvíjející se obilky pšenice (10. - 20. den post anthesis) jarní formy s nestandardním zbarvením. Genotyp UC66049 a Tschermaks Blaukörniger Sommerweizen mají v plné zralosti modře zbarvenou aleuronovou vrstvu. Genotypy Abissinskaja arrasajta a ANK-28B se vyznačují purpurovým perikarpem. Genotyp Novosibirskaja 67 byl použit jako standard a vyznačuje se bílou barvou obilky. Vzorky osiva byly získány z Agrotest fyto, s.r.o. Kroměříž. Rostliny byly vypěstovány v maloparcelkovém pokusu na pozemku Botanické zahrady a arboreta Mendelovy univerzity v Brně ve vegetačním období 2011. Datum kvetení odpovídalo 65 BBCH a bylo rozdílné pro studované genotypy: 13. 6. 2011 (UC66049), 15. 6. 2011 (ANK-28B a Tschermaks Blaukörniger Sommerweizen ) a 16. 6. 2011 (Abissinskaja arrasajta a Novosibirskaja 67). Z obilek byla fenol-chloroformovou extrakcí izolována celková RNA a přepsána pomocí kitu (Sigma Aldrich) do cDNA. Pro návrh primerů byly použity sekvence cDNA získané z databáze National Center for Biotechnology Information (NCBI). Pro CHI byla vybrána sekvence cDNA s kódovým označením v databázi AB187026.1. Pro DFR byla vybrána sekvence s kódovým označením AB162138. Pro ASN byly vybrány sekvence s kódovým označením AB247917.1, AB247918.1, AB247919.1 AB247920.1 a AB247921.1. Primery byly navrženy pomocí programu Primer3. K zjištění optimální teploty nasedání navržených primerových kombinací byla provedena gradientová PCR. PCR reakcí byly amplifikovány úseky sekvencí pro CHI, DFR a ANS, které byly po purifikaci použity pro přímé sekvenování PCR produktů, které bylo provedeno specializovanou laboratoří (Macrogen, Holandsko). Získané kandidátní sekvence byly pro vyhodnocení polymorfizmu porovnány programem ClustalW2 vzájemně mezi sebou a se sekvencí z databáze NCBI, podle které byly navrženy primery. Získané sekvence byly dále porovnány se sekvencemi získanými z jednotlivých chromozomálních ramen pšenice seté kultivaru Chinese Spring. Výsledky a diskuze Sekvenováním PCR produktu pro CHI: se podařilo získat sekvenci fragmentů DNA o velikosti 335 bp (ANK-28B, Abissinskaja arrasajta, Tschermaks Blauköniger Sommerweizen a UC66049), která jsou shodná s výchozí sekvencí AB187026.1. Pro genotyp Novosibirskaja 67 byla velikost DNA sekvence 340 bp. Odchylka v počtu bazí nukleotidů je dána pětinukleotidovými indelem (inzercí/delecí) na pozici mezi 205. a 215. nukleotidem (obr. 2). Tento indel přerušuje čtecí rámec a může způsobit nefunkčnost nově vznikajícího proteinu. Ze získaných dat je možné určit, že se jedná o inzerci u genotypu Novosibirskaja 67. 179

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Ondroušková et al. (2012) detekovali stejnou inzerci u ozimé odrůdy Heroldo, která se také vyznačuje bílým zrnem. Vzájemná podobnost mezi sekvencemi se pohybovala v rozmezí hodnot 98 - 100 %. Variabilita v sekvencích nebyla způsobena jednonukleotidovým polymorfismem, který jsme u CHI nezaznamenali. Obr. 2: Srovnání vybraného úseku sekvencí CHI pomocí programu BioEdit

N67 - Novosibirskaja 67, AA - Abissinskaja arrasajta, ANK - ANK-28B, UC - UC66049, TBS - Tchermaks Blaukörniger Sommerweizen, NCBI – sekvence AB187026.1 použitá pro návrh primerů

Sekvenováním PCR produktu pro DFR: jsme získali sekvenci fragmentů o velikosti 148 bp pro genotypy UC66049, Tschermaks Blaukörniger Sommerweizen, Abissinskaja arrasajta a ANK-28B. U genotypu Novosibirskaja 67 byla získaná sekvence o velikosti 153 bp. Odchylka ve velikosti sekvenačních dat u genotypu Novosibirskaja 67 je způsobena třemi indely. První indel je velikosti tří nukleotidů. Další dva indely jsou jednonukleotidové. Vzájemná podobnost mezi sekvencemi se pohybovala v rozmezí hodnot 95 - 100%, což je nižší v porovnání s CHI. Sekvenováním PCR produktu pro ANS: se podařilo získat sekvenci fragmentu DNA o velikosti 222 bp pouze u genotypu UC66049, a to 20. den post anthesis, a to i přes několikeré opakování sekvenčních analýz PCR produktů. Získaná sekvence vykazuje 100% podobnost s částí sekvence AB247920.1 v databázi NCBI (Himi et al., 2006, nepublikováno). Porovnání sekvencí CHI, DFR a ANS se sekvencemi chromozomálních ramen pšenice seté: sekvence DFR byla nalezena v genomu pšenice ve dvou kopiích. Na chromozomu 3B a na dlouhém rameni chromozomu 3A. Himi a Noda (2004) lokalizovali gen pro DFR na chromozomech 3A, 3B a 3D. Shoda v sekvencích se u jednotlivých genotypů pohybovala v rozmezí 96 – 98 %. V případě CHI byla nalezena shodná sekvence na dlouhém rameni chromozomu 5B. Podobnost byla 98 – 100%. Data pro chromozom 5DL nejsou v současné době dostupná, a proto je možné, že kopie genu CHI se nachází i v této oblasti genomu. Pro sekvenci ASN se podařilo nalézt v databázi 3 sekvence s homologií alespoň 90%. Dvě se nacházejí na chromozomálním rameni 6AS a jedna na rameni 6DS. Jedna ze sekvencí původem z 6AS vykazuje homologii 100% s námi získanou sekvencí z genotypu UC66049. Zajímavou skutečností je, že nebyla nalezena kopie genu pro ASN na třetím homeologním rameni 6BS. Závěr Sekvenční analýzou jsme získali částečnou sekvenci pro geny CHI, DFR a ANS. Po srovnání mezi genotypy byla zjištěna vzájemná homologie sekvencí pro geny CHI a DFR v rozmezí 82 - 100%. Bylo potvrzeno, že navržené primery skutečně amplifikují úseky genů pro CHI, DFR a ANS. V sekvencích se podařilo detekovat indely, které narušují čtecí rámec a mohou tak mít významný vliv na funkčnost nově vznikajícího transkriptu. Navazujícím krokem na tuto práci je získat sekvence celé části transkribovaných genů prostřednictvím metod rychlé amplifikace konců cDNA (3´RACE a 5´RACE). Dále porovnat sekvenci kompletní

180

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ cDNA se sekvencí genomické DNA a zjistit tak oblasti intronů v genech. V neposlední řadě budou data sloužit pro návrh qPCR pro studium exprese genů v průběhu zrání obilky. Dedikace Tato práce vznikla za finanční podpory grantového projektu IGA AF MENDELU č. IP 12/2013. Poděkování Autoři děkují za spolupráci Ing. Petru Martinkovi, CSc. z Agrotestu fyto, s.r.o. Kroměříž za osivo a Ing. Tomáši Kolouškovi vedoucímu Botanické zahrady a arboreta Mendelovy univerzity v Brně za pěstování pokusných rostlin. Použitá literatura Ahmed N., Maekawa M., Noda K. (2009): Anthocyanin accumulation and expression pattern of anthocyanin biosynthesis genes in developing wheat coleoptiles. Biol. Plant., 53 (2): 223-228 Himi E., Noda K., 2004. Isolation and location of free homoelogous dohydroflavonol-4reductase (DFR) gene sof beat and thein tissue-dependent expression. J. Exp. Bot., 55 (396): 365-375 Nesi N., Jond C., Debeaujo I., Caboche M., Lepiniec L. (2001): The Arabidopsis TT2 gene encodes an R2R3 MYB domain protein that acts as a key determinant for proanthocyanidin accumulation in developing seed. Biol. Plant.. 53 (2): 223 - 228. Ondroušková J., Vyhnánek T., Hanáček P., Martinek P. (2012): Stanovení kandidátní sekvence biosyntetické dráhy anthokyanů u pšenice. Úroda, (9): 183-187. Schijlen E. G., Ric de Vos CH., van Tunen A. J., Bovy A. G. (2004): Modification of flavonoid biosynthesis in crop plants. Phytochemistry, 65(19): 2631-2648. Tanaka Y., Sasaki N., Ohmiya A. (2008): Biosynthesis of plant pigments: anthocyanins, betalains and carotenoids. Plant J., 54 (4), 733-749. Wallace T.C. (2011) Anthocyanins in cardiovascular disease. Adv. Nutr., 2 (1): 1-7. Wang A., Xia Q., Xie W., Datla R., Selvaraj G. (2003): The classical Ubisch bodies carry a sporophytically produced structural protein (RAFTIN) that is essential for pollen development. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100 (24): 14487-14492.

Kontaktní adresa: Ing. Tomáš Vyhnánek, Ph.D. Ústav biologie rostlin AF Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected]

181


VLIV NEDOSTATKU VODY NA VYBRANÉ FYZIOLOGICKÉ PARAMETRY U ŘEPKY OLEJKY Effect of water shortage on selected physiological parameters in oilseed rape Urban M. O., Vítámvás P., Klíma M., Prášil Ilja T. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha - Ruzyně Abstrakt U čtyř odrůd ozimé řepky (Viking, Navajo, Cadeli a Californium) byla sledována akumulace dehydrinů (DHN) po 2 a 4 týdnech sucha a po rehydrataci. U všech genotypů byly vizualizovány čtyři typy dehydrinů s rozdílnou molekulovou hmotností (cca 104, 70, 53 a 25 kDa), u cv. Navajo navíc i 23 kDa. Nejvýraznější akumulace DHN oproti kontrole byla zaznamenána u většiny genotypů po 4 týdnech sucha. I když byly mezi některými průměry zjištěny významné rozdíly v akumulaci mezi kontrolou a stresem, mezi variantami stresu a mezi genotypy, nelze jednoznačně prohlásit, že vizualizované dehydriny byly exprimovány pouze vlivem nedostatku vody, případně že úroveň jejich akumulace byla genotypově specifická, a to z důvodů velmi nízkých koncentrací dehydrinů v termostabilní proteinové frakci a nespecifickým vazbám proteinů na membránu. Klíčová slova: řepka ozimá; stres suchem; dehydriny; chemiluminiscence Abstract The accumulation of dehydrins (DHNs) was evaluated in four winter oilseed rape cultivars (Viking, Navajo, Cadeli and Californium) after two and four weeks of drought and after rehydration. Four types of DHNs with different molecular weights (~104, ~70, ~53 and ~25 kDa) were visualized in all cultivars, a DHN ~23 kDa in cv. Navajo, respectively. The most significant accumulations of DHNs compared to the standard were detected in most of the genotypes after 4 weeks of drought. Additionally, we observed some significant differences in DHN accumulation between stress variants, treatments and genotypes as well. As the very low concentrations of DHNs in protein extract and/or non-specific binding of proteins to the membrane were detected, we cannot clearly declare that visualized DHNs were differentially expressed only due to the lack of water and/or that the level of accumulation was genotype specific. Key words: winter oilseed rape; drought stress; dehydrins; chemiluminescence

Úvod Pomalé a kontinuální vysychání substrátu napodobuje procesy, kterým je rostlina vystavena při dlouhodobém stresu suchem v polních podmínkách. Perspektivní metodou výběru nových odrůd řepky olejky se ukazuje sledování akumulace specifických proteinů z termostabilní proteinové frakce (rozpustných po varu) – tzv. dehydrinů (DHN). Akumulace DHN v souvislosti s působením abiotických stresorů (sucho, chlad) je považována za jeden z významných, genotypově podmíněných znaků, přispívajících k odolnosti rostlinných buněk vůči ztrátě vody (Yamaguchi-Shinozaki and Shinozaki, 2006; Hanin et al., 2011, Kosová et al., 2011). Schopnost DHN vázat molekuly vody a interagovat s povrchem membrán nebo s dalšími proteiny pravděpodobně zabraňuje nadměrným ztrátám vody z buněk. Pro řepku byly DHN prozatím představeny jako vhodné indikátory úrovně stresu chladem (Klíma et al., 2012). Cílem této studie bylo vizualizovat a analyzovat dynamiku DHN z termostabilní proteinové frakce u suchem stresovaných odrůd řepky pomocí chemiluminiscence a ověřit, zda existuje vztah mezi délkou stresu a celkovou akumulací DHN.

182

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody Pro experimenty byly použity čtyři komerční odrůdy ozimé řepky různé provenience: Californium (CAL) (Francie, Monsanto SAS), Viking (VIK) (Německo, Norddeutsche Pflanzenzucht), Navajo (NAV) (Velká Británie, CPB Twyford Ltd) a Cadeli (CAD) (Francie, Monsanto SAS). Tyto materiály byly vybrány z předchozího skríningu odrůd řepky na kontrastní citlivost k vodnímu stresu, suchovzdornější CAL a CAD a citlivější NAV a VIK. Rostliny byly jarovizovány ve 4°C po dobu 80 dnů. Poté byly přesazeny do větších květníků o průměru 25 cm do substrátu RKS II a kultivovány v řízených podmínkách: fotoperioda 14/10 světlo tma, teplota 21/19°C den/noc, světelná intenzita 400 µmol/m2/s, relativní vlhkost 85%, výměna vzduchu a nucená cirkulace. Zde byly rostliny rozděleny do dvou skupin (stresované, kontrolní). Rostliny byly přihnojovány roztokem vícesložkového hnojiva (Vegaflor) jednou za dva týdny. Stres sucha byl navozen přerušením zálivky. Vzorky byly odebírány dva týdny a čtyři týdny po začátku stresu suchem a týden po rehydrataci rostlin. Pro stanovení akumulace DHN byl použit vždy druhý nejmladší list. Extrakce proteinů rozpustných po varu (extrakční pufr: 0,1 M Tris-HCl s inhibitory proteáz), SDS-PAGE a následná hybridizace rozdělených proteinů s anti-dehydrin protilátkou proběhla dle metodiky autorů Vítámvás et al. (2010). Na jamku byl nanášen ekvivalent 17 µg čerstvé hmotnosti vzorků. Po přenosu proteinů na membránu byly proteiny obarveny Ponceau S a oskenovány na kalibrovaném densitometru GS-800. Detekce DHN byla provedena chemiluminiscenční metodou dle manuálu kitu „Immun-Star AP Goat Anti-Rabbit IG (H+L) Detection Kit“ (Bio-Rad). Chemiluminiscence byla vizualizovaná pomocí G:BOX dokumentačního systému (Syngene). Analýza detekovaného signálu byla provedena programem Quantity One 4.6.7 (Bio-Rad). Statistické vyhodnocení získaných denzit (Tukey HSD test a konstrukce homogenních podskupin) bylo provedeno v programu Statistica 10 (StatSoft). Výsledky a diskuze Dle spektra DHN, vizualizovaného pomocí chemiluminiscence na nitrocelulózové membráně (obr. 1B) je zřejmé, že po čtyřech týdnech stresu suchem byly u všech genotypů nejvýrazněji akumulovány čtyři typy DHN, lišící se různou molekulových hmotností (cca 104, 70, 53 a 25 kDa). Identických výsledků bylo dosaženo již po dvou týdnech stresu i po rehydrataci. U kultivaru Navajo byl detekován i čtvrtý typ DHN s molekulovou hmotností cca 23 kDa, a to pouze u varianty po čtyřech týdnech působení stresu (obr. 1B). Je zřejmé, že DHN, které svoji akumulaci zvyšují po stresu suchem nejsou totožné s DHN odpovědnými za chladovou aklimaci (Klíma et al., 2012). I když se u obou stresových variant i rehydratace po prvotním posouzení density proužků (obr. 1B) akumulovalo výrazně více DHN než u kontrol, v některých případech nebyl rozdíl mezi kontrolou a stresem patrný, např. u cv. Viking po 4 týdnech stresu u DHN 104 kDa nebo u většiny genotypů u DHN 70 a 53 kDa po dvou týdnech stresu, případně u některých genotypů u DHN 25 kDa po rehydrataci. Dále byly ve většině variant zaznamenány i poměrně velké rozdíly v akumulacích mezi opakováními. Toto se následně projevilo i na výsledcích statistických analýz, které identifikovaly významné rozdíly v akumulaci sumy DHN mezi kontrolou a stresem jen u velmi kontrastních hodnot, např. u akumulace normalizované na čerstvou hmotu listů (obr. 2A) u kultivarů CAD, CAL a NAV po 4 týdnech stresu a u CAL a NAV po rehydrataci. Ostatní kombinace nebyly při P ≤ 0,05 významně rozdílné. Analýza akumulace normalizované na nanášku (obr. 2B) identifikovala jako významně odlišnou pouze jednu variantu - CAD po 4 týdnech stresu. Významných rozdílů mezi stresovými variantami bylo dosaženo u většiny genotypů, kde čtyřtýdenní nedostatek vody výrazně zvýšil akumulaci DHN oproti ostatním dvěma odběrům, a to jak ve vztahu k čerstvé hmotě listů (obr. 2A) tak i v případě normalizace hodnot na koncentraci všech termostabilních proteinů z vizualizace pomocí Ponceau S (obr. 2B). 183

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 1: Profil proteinů po čtyřech týdnech stresu suchem. (A) nitrocelulózová membrána, termostabilní proteiny vizualizovány barvivem Ponceau S před blokováním membrány; (B) totožná membrána po hybridizaci s anti-dehydrin protilátkou, dehydriny vizualizovány pomocí chemiluminiscence. IS - interní standard; VIK - cv. Viking, CAL - cv. Californium, CAD - cv. Cadeli, NAV - cv. Navajo, S – stres, K - kontrola

A

B

Významné genotypové rozdíly v akumulaci sumy dehydrinů se projevily v rámci varianty čtyřtýdenního sucha a u varianty rehydratace po normalizaci hodnot na koncentraci proteinů (obr. 2B), kde CAL akumuloval významně více než VIK. V případě normalizace na čerstvou hmotu byl jako nejlepší vyhodnocen cv. CAD oproti cv. VIK po rehydrataci (obr. 2A). V ostatních případech nebyly významné rozdíly zjištěny. Porovnáme-li výsledky statistických analýz akumulace dehydrinů vztažené na čerstvou hmotu a na koncentraci proteinů obarvených Ponceau S, lze vzhledem k jejich rozdílnosti usuzovat, že zvýšená akumulace dehydrinů během sucha oproti kontrole byla z velké části způsobena spíše nárůstem akumulace všech termostabilních proteinů (jak je dobře patrné porovnáním density proužků mezi kontrolou a stresem na obr. 1A), než navýšením podílu dehydrinové frakce na úkor ostatních termostabilních proteinů. Tento náš předpoklad ilustruje akumulace u kultivaru VIK po čtyřech týdnech stresu. Tento genotyp dle obrázku 1A (4T) vykazuje relativně nejmenší rozdíl koncentrací termostabilních proteinů mezi kontrolou a stresem a zároveň nevykazuje (jako jediný kultivar) rozdíly v akumulaci sumy dehydrinů mezi kontrolou a stresem (obr. 2A). Obr. 2: Akumulace (relativní densita v %) sumy všech vizualizovatelných dehydrinů u čtyř genotypů po dvou a čtyřech týdnech stresu suchem a po rehydrataci, vztažené na čerstvou hmotu listů (A) nebo na koncentraci všech termostabilních proteinů (B). Sloupce vyjadřují aritmetické průměry ± standardní chybu; malá písmena označují homogenní podskupiny pro rozdíly mezi variantami stresu u daného genotypu, velká písmena mezi genotypy dané stresové varianty (zásahu) a hvězdička mezi kontrolou a zásahem; průměry se stejným písmenem nebo bez písmene, případně dvojice průměrů bez hvězdičky, se od sebe významně neliší při P ≤ 0,05; 2T - dva týdny stresu, 4T - čtyři týdny stresu, R - rehydratace; zkratky kultivarů viz legenda u obr. 1

A

B

A

B 184

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Relativně malé (a tudíž neprůkazné) rozdíly v akumulaci DHN mezi kontrolou a stresem, pozorované zejména u variant s celkově slabší akumulací všech proteinů (2 týdny sucha, rehydratace) a/nebo u DHN se slabším signálem (70 a 53 kDa) přičítáme nespecifické vazbě proteinů. Z důvodu nízké koncentrace DHN bylo v našich experimentech nezbytné prodloužit vyvolávání membrány a pro vyhodnocení akumulace následně i zvýšit kontrast digitalizované membrány pomocí příslušného softwaru. Vlivem těchto opatření mohlo dojít i k vizualizaci proteinů s nespecifickou vazbou na anti-dehydrin protilátku. I když mohly být tyto proteiny softwarem vyhodnoceny jako akumulace DHN, struktura jejich proužků (viz obr. 1B) se částečně shoduje s charakterem proužků termostabilních proteinů na totožném místě identické membrány, obarvené Ponceau S (obr. 1A). Naopak proužky odpovídající skutečným DHN (obr. 1B) se vyskytovaly převážně jen v těch oblastech membrány, ve kterých byla akumulace proteinů (obr. 1A) na mnohem nižší úrovni, než akumulace DHN. Tyto skutečnosti byly dle našeho názoru i zdrojem zvýšené variability mezi jednotlivými opakováními. Navíc nelze vyloučit, že námi vizualizované DHN se částečně mohou akumulovat i v kontrolách (za dostatku vody). Akumulaci DHN v kontrolních rostlinách zjistili Vítámvás et al., (2010) při sledování exprese chladově specifických dehydrinů u obilovin. Závěr I když byla pro vizualizaci DHN použita robustní a citlivá metoda, přesné vyhodnocení jejich akumulace bylo komplikováno velmi nízkou koncentrací DHN v proteinovém extraktu a následnou nespecifickou vazbou proteinů na membránu. Tudíž i přesto, že byly zjištěny u některých kombinací významné rozdíly mezi kontrolou a stresem, mezi stresovými variantami a rozdíly mezi genotypy, nelze na základě těchto výsledků jednoznačně prohlásit, že námi vizualizované DHN byly diferenčně exprimovány pouze vlivem nedostatku vody, případně že úroveň jejich akumulace byla genotypově specifická. Pro objektivnější posouzení vhodnosti DHN jako specifických markerů vodního stresu u řepky olejky bude nutné provést řadu optimalizačních kroků v oblasti designu stresového působení na rostlinný materiál a následné vizualizace dehydrinů. Dedikace Práce vznikla za podpory projektů MZe QH82285, QI111A075 a 0002700604 Použitá literatura Hanin, M., Brini, F., Ebel, CH., Toda, Y., Takeda, S., Masmoudi, K. 2011. Plant dehydrins and stress tolerance: Versatile proteins for complex mechanisms. Plant Signal Behav.: 1503-9. Klíma, M., Vítámvás, P., Zelenková, S., Vyvadilová, M., Prášil, I.T. 2012. The cold-induced accumulation of dehydrin and proline under two irradiation intensities in Brassica napus and B. carinata. Biol. Plant. 56: 157-161. Kosová, K., Vítámvás, P., Prášil, I.T. 2011. Expression of dehydrins in wheat and barley under different temperatures. Plant Sci. 180: 46-52. StatSoft. Statistica [program]. Version 10. Tulsa, Oklahoma, USA: StatSoft, 2010. Vítámvás, P., Kosová, K., Prášilová, P., Prášil, I.T. 2010. Accumulation of WCS120 protein in wheat cultivars grown at 9°C or 17°C in relation to their winter survival. Plant Breed., 129: 611-616. Yamaguchi-Shinozaki, K., Shinozaki, K. 2006. Transcriptional regulatory networks in cellular responses and tolerance to dehydration and cold stresses. Annu. Rev. Plant Biol. 57: 781803. Kontaktní adresa: Ing. Miroslav Klíma, Ph.D., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507/73 161 06 Praha 6-Ruzyně, e-mail: [email protected] 185


PŮSOBENÍ VYBRANÝCH FUNGICIDŮ NA VÝSKYT HUB R. FUSARIUM V KLASECH JEČMENE JARNÍHO Effect of selected fungicides on the incidence of Fusarium spp. in the ear of spring barely Bezděková K., Šafránková I., Cerkal R. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Působení fungicidů na infekci klasů houbami rodu Fusarium bylo sledováno na dvou lokalitách (Žabčice, Kroměříž) v porostech šesti odrůd sladovnického ječmene přirozeně infikovaných fusarii a uměle inokulovaných F. culmorum. K ošetření ječmene byly použity fungicidy Hutton, Zantara a Prosaro 250 EC aplikované ve dvou termínech. Byla stanovena četnost napadení obilek ječmene fusarii a identifikovány druhy Fusariumpoae, F. culmorum, F. avenaceum a F. graminearum. Nejčastěji izolovaným druhem bylo F. culmorum a F. poae. Ze sledovaných odrůd v Žabčicích nejlépe reagovala na fungicidní ošetření odrůda Bojos. Z použitých variant fungicidní ochrany byla nejúčinnější kombinace přípravků Hutton a Zantara. Nejvyšší účinnost této fungicidní aplikace byla zaznamenána u odrůdy Aksamit na lokalitě Kroměříž. Kombinace fungicidních přípravků Hutton a Prosaro v prvním termínu ošetření vykázala nejvyšší účinnost na snížení infekce houbami r. Fusarium u všech šesti odrůd sladovnického ječmene jarního. Klíčová slova: Fusarium spp., ječmen jarní, fungicidy, infekce Abstract The effect of fungicides on spike infection by fungi of the Fusarium genus was studied on two localities (Žabčice, Kroměříž) in stands of six malting barley varieties that were naturally infected by the fusaria and artificially inoculated by F. culmorum. Barley was treated by fungicides Hutton, Zantara, and Prosaro 250 EC applied on two dates. The frequency of barley cereal grain infection by fusaria was established and the following species were identified – Fusarium poae, F. culmorum, F. avenaceum and F. graminearum. The most often isolated species were F. culmorum and F. poae. Out of the varieties studied in Žabčice, Bojos reacted best to the fungicide treatment. The Hutton and Zantara combination was the most effective of all the used variants of fungicide protection. The highest efficiency of this fungicide application was observed in the Aksamit variety on the Kroměříž locality. The combination of fungicide preparations Hutton and Prosaro on the first date of treatment showed the highest efficacy in respect to the decrease of the infection by fungi of the Fusarium genus in all six malting barley varieties. Keywords: Fusarium spp., spring barley, fungicides, infection

Úvod Houby r. Fusarium patří mezi významné patogeny obilnin, zejména ječmene jarního a pšenice. Z více než 70 popsaných druhů fusarií se pouze některé podílejí na růžovění klasů ječneme a jsou producenty mykotoxinů.Fusariové mykotoxiny mohouzpůsobovat vážné zdravotní potíže u člověka i hospodářských zvířat (Tvarůžek, Matušinsky,Vyšohlídová, 2012). Výskyt fusarií v obilninách ovliňuje více faktorů, především předplodina, odrůda a průběh počasí v daném roce, zejména v období kvetení. Kvalitní fungicidní ochrana obilnin podstatně omezuje fuzariózy klasů a obsah toxinů v zrně(Širučková, Kroutil, 2007). Za velmi účinné fungicidy proti napadení klasů fusarii jsou považovány přípravky s účinnou látkou ze skupiny triazolů, např. metconazol, prothioconazol, tebuconazol (Samaškiene et al., 2006, Váňová, 2006).

186

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a Metody V r. 2012 byl založen na lokalitě Žabčice a Kroměříž fungicidní maloparcelkový pokus (10 m2) s šesti sladovnickými odrůdami ječmene jarního (Aksamit, Bojos, Malz, Radegast, Kangoo a Xanadu). Byly vytvořeny dvě varianty výskytu fusarií (přirozeně infikované a uměle inokulované porosty), tři varianty fungicidního ošetření proti houbám r. Fusarium (Hutton, Zantara a Prosaro 250 EC) aplikované ve dvou termínech (Tab. 1). Umělá infekce byla provedena na začátku kvetení ječmene (BBCH 61–64) postřikem suspenzí konidií houby F. culmorum (5.105 konidií.ml-1). Napadení obilek fusarii bylo stanoveno metodou rolád. Po šestidenní inkubaci v laboratorních podmínkách (t 21–23 °C) byl vyhodnocen počet kolonií fusarií prorůstajících z obilek. Napadené obilky byly přeneseny na živnou půdu (PDA= bramborovo-dextrózový agar, medium dle Bilajové) do Petriho misky, kultivovány při laboratorní teplotě a následně vytvořeny monosporickéizoláty. Identifikace jednotlivých druhů fusarií byla provedena mikroskopicky na základě morfologických znaků podle Leslie&Summerell (2006) a molekulární metodou PCR. Tabulka 1: Varianty fungicidního ošetření ječmene jarního Č.

Varianta ošetření

Fungicid

Účinná látka

Aplikační dávka

Ošetření ve fázi BBCH

1

KONTROLA

-

-

-

-

Hutton

prothioconazolespiroxaminetebuconazole 0.8 l.ha-1

39

Zantara

tebuconazole bixafen

1.5 l.ha-1

65

Hutton

prothioconazolespiroxaminetebuconazole 0.8 l.ha-1

39

Prosaro 250 EC

prothioconazoletebuconazole

Hutton

prothioconazolespiroxaminetebuconazole 0,8 l.ha-1

Prosaro 250 EC

prothioconazoletebuconazole

2

3

4

H+Z

H+P

H1+P

0,75 l.ha-1

0,75 l.ha-1

65 25–30 65

Výsledky a diskuze Na lokalitě Žabčice u přirozeně i uměle infikovaných fusarii odrůd ječmene bylo zaznamenáno po ošetření kombinací fungicidů Hutton a Zantara snížení počtu infikovaných obilek u odrůd Bojos a Malz oproti kontrole, u přirozeně infikované odrůdy Kangoo došlo k úplnému potlačení fusarií. Účinnost kombinace fungicidů Hutton a Prosaro aplikovaných v prvním termínu ošetření byla dostatečná v přirozeně infikovaných porostech u odrůdy Aksamit, Bojos a Xanadu, kde došlo ke snížení infekce zrn oproti kontrole, u odrůdy Radegast byla fusaria zcela potlačena. U uměle inokulovaných odrůd se snížil výskyt fusarií pouze u odrůdy Xanadu. Aplikace fungicidů Hutton a Prosaro v druhém termínu ošetření v přirozeně infikovaných porostech ječmene snížila výskyt fusarií u odrůdy Bojos a Xanadu a u odrůdy Aksamit byl výskyt fusarií zcela potlačen. Na rozdíl od uměle inokulovaných porostů bylo zaznamenáno snížení napadení fusarii u odrůdy Malz a Radegast. U ostatních variant fungicidního ošetření v roce 2012 u uměle a přirozeně infikovaných odrůd ječmene se neprojevilo potlačení či snížení výskytu fusarií v zrnech ječmene jarního. 187

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Na lokalitě Kroměříž u všech odrůd sladovnických ječmenů uměle inokulovaných F. culmorum došlo ke snížení výskytu hub r. Fusarium po ošetření všemi variantami fungicidů oproti kontrole.Účinnost kombinace fungicidů Hutton a Prosaro aplikované v druhém termínu ošetřeníbyla dostatečná v přirozeně infikovaných porostech u odrůdy Aksamit, u odrůdy Kangoo byla infekce fusarii zcela potlačena. Aplikace fungicidu Hutton a Prosaro v prvním termínu ošetření v přirozeně infikovaných porostech došlo k snížení výskytu fusarií oproti kontrole u odrůdy Kangoo a Bojos, u odrůdy Xanadu a Aksamit byla infekce zcela potlačena. Tato kombinace fungicidů vykázala vysokou účinnost i u umělé inokulovaných odrůd, kde došlo ke snížení výskytu fusarií u všech sledovaných odrůd ječmene jarního oproti kontrole. Nejvyšší účinnost byla zazanamenána u odrůdy Radegast. Kombinace fungicidů Hutton a Zantara byla účinná u všech uměle inokulovaných odrůd, ale u přirozeně infikovaných odrůd ječmene jarního účinnost značně kolísala. Pouze u odrůdy Aksamit došlo k snížení infekce oproti kontrole, u odrůdy Kangoo nebyla fusaria nalezena. V roce 2012 na lokalitě Žabčice byly velmi slabé infekce klasů ječmene jak přirozeně infikovanýchfusarii (1–7 %), tak i uměle inokulovaných F. culmorum (0–9 %). Na lokalitě Kroměříž byly infekce fusarii jen nepatrně vyšší, tj. přirozeně infikované (0–16 %), uměle inokulované porosty F. culmorum (1–24 %). Z kultur z monosporických izolátů fusarií byly na základě morfologických znaků a za využití PCR identifikovány čtyři druhy, tj. Fusariumpoae, F. culmorum, F. avenaceum a F. graminearum. Zatímco z infikovaných obilek ječmene z Žabčic bylo nejčastěji izolováno F. poae, a to jak z přirozeně (2 %), tak i uměle (2,20 %) infikovaných porostů, z obilek z Kroměříže bylo nejčastěji izolováno F. culmorum z přirozeně (1,53 %) i uměle (10,72 %) infikovaných porostů. Výskyt ostatních druhů fusarií v přirozeně infikovaných porostech v Žabčicích nepřesáhl 0,4 % (F. avenaceum 0,39 %, F. graminearum 0,03 %, F. culmorum 0,35 %). Ve vzorcích obilek z porostů uměle inokulovaných F. culmorum byly hodnoty podobné –F. avenaceum a F. graminearum do 0,14 %, F. culmorum do 2 %. Ve vzorcích ječmene z lokality Kroměříž byly z obilek z přirozeně infikovaných porostů detekovány F. poae (0,83 %) a F. avenaceum (0,31 %), u variant uměle inokulovaných F. avenaceum (0,11 %). U většiny odrůd byly z obilek nejčastěji izolovány F. poae a F. culmorum, další druhy se objevovaly jen sporadicky. Závěr Vlivem velkého sucha na počátku roku 2012, kdy došlo k poškození tvořících se klasů, výskyt fusarií byl velice slabý a rozdíly v účinnosti fungicidů nebyly natolik zřetelné, aby bylo možno jednoznačně odpovědět, která odrůda ječmene je nejodolnější vůči fusariím, případně která kombinace fungicidů vykazuje dostatečně vysoký a spolehlivý účinek proti houbám r. Fusarium.Ve sledovaných vzorcích ječmene byly identifikovány čtyři druhy fusarií (F. culmorum, F. poae, F. graminearum, F. avenaceum). Porosty byly ošetřeny fungicidy, jejichž účinné látky se vyznačují rozdílným typem účinku.Ze sledovaných odrůd v Žabčicích nejlépe reagovala na fungicidní ošetření odrůda Bojos. Z použitých variant fungicidní ochrany byla nejúčinnější kombinace přípravků Hutton a Zantara. Nejvyšší účinnost této fungicidní aplikace byla zaznamenána u odrůdy Aksamit na lokalitě Kroměříž. Kombinace fungicidních přípravků Hutton a Prosaro v prvním termínu ošetření vykázala nejvyšší účinnost na snížení infekce houbami r. Fusariumu všech šesti odrůd sladovnického ječmene jarního.

188

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Dedikace Práce vznikla za finanční podpory NAZV ČR a je výstupem NAZV QI111B044 s názvem Komplexní strategie pro minimalizaci negativního dopadu infekce toxikogenními houbami r. Fusarium v obilovinách a odvozených produktech. Použitá literatura Leslie, J., F., Summerell, B. A.: TheFusariumLaboratoryManual. Oxford: BlackwellPublishing. 2006. 388 s. Semaškiene, R., Mankevičiene, A., Dabkevičius, S. Suproviene, S.: Effectoffungicides on fusariuminfection and productionofdeoxynivalenol in springcereals. 2006. Agronomy Research 4: 363–366. Suty-Heinze, A., Dutzmann, S.: Fusariumheadblight: anadditionalstrengthofProthioconazole. Pflanzenschutz-Nachrichten Bayer 57/2004. 2 265–282. Šafránková, I., Marková, J., Kmoch, M.: Mykoflóra zrn sladovnických odrůd a linií ječmene jarního na lokalitách Kroměříž a Žabčice. Kvasný průmysl. 2010. sv. 56, č. 3, s. 138–144. ISSN 0023-5830 Širučková, I., Kroutil, P.:Fusariózy na obilninách(Fusariumssp.). Praha 2007. Ministerstvo zemědělství ve spolupráci se Státní rostlinolékařskou správou. 8 s. Tvarůžek, L., Matušinsky, P., Vyšohlídová, M.: Metodika pro zakládání a hodnocení pokusů s umělou inokulací obilnin fuzáriózami klasů. Agrotestfyto, s.r.o. Kroměříž 2012. s. 16. ISBN 978-80-87555-08-8. Váňová, M.: Fusaria v klasech jarního ječmene. Zemědělský výzkumný ústav Kroměříž s.r.o. Sborník z konference „Úspěšné plodiny pro velký trh“ Ječmen a cukrovka, 13.–17.2. 2006. s. 53.

Kontaktní adresa: Ing. Kristýna Bezděková Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno e-mail: [email protected]

189


MAPY VÝSLEDKŮ TESTOVÁNÍ POPULACÍ BLÝSKÁČKA ŘEPKOVÉHO NA REZISTENCI K INSEKTICIDŮM – NOVÝ ZDROJ INFORMACÍ PRO ZEMĚDĚLCE The tests results maps of pollen beetles resistance to insecticides – new source of information for farmers Hrudová E.1, Tóth P.1, Seidenglanz M.2, Havel J.3 1

Mendelova univerzita v Brně Agritec Plant Research s.r.o. 3 OSEVA vývoj a výzkum s.r.o

2

Abstrakt Příspěvek představuje mapové zpracování výsledků testování populací blýskáčka řepkového na rezistenci k různým účinným látkám insekticidů na různých lokalitách ČR. Mapy jsou zpracované v aplikaci Google Maps, což umožňuje jejich bezplatné použití zemědělcům a pracovníkům Státní rostlinolékařské správy a dalším zájemcům o tuto problematiku. Klíčová slova: rezistence, insekticidy, blýskáčci, mapy Abstract The tests results maps of pollen beetles resistance to insecticides are represented in this article. Different populations of pollen beetles were tested in different localities of the Czech Republic. The Google Maps application is used for these maps. It means, the maps are free of charge for target group of users – farmers, State Phytosanitary Administration officers and others. Key words: resistance, insecticides, pollen beetles, maps

Úvod V průběhu řešení výzkumného úkolu QH 812 18 bylo shledáno užitečným zpracování získaných výsledků laboratorního testování populací blýskáčků (Tóth et al., 2011) graficky v podobě map. Základním problémem, který bylo třeba vyřešit, byla volba softwaru. Pro tu, tedy pro výběr vhodné mapové aplikace, bylo stanoveno několik kritérií, které by měla splňovat. Prvním byla uživatelská dostupnost softwaru pro řešitelský tým, kdy měl být přístup pro editaci map umožněn všem řešitelům bez nutnosti speciálních znalostí práce s tímto softwarem. Dalším, navazujícím, cílem byla úspora finančních prostředků. Speciální mapový software na platformě GIS je finančně náročný na pořízení, dále by bylo třeba zaškolení jeho uživatelů a to jak řešitelů úkolu, tak koncových uživatelů výsledku. Ti by také museli vlastnit softwarové vybavení, které by opět museli nakoupit. Výsledkem výběru bylo tedy použití aplikace Google Maps, (https://maps.google.com/maps?hl=cs&tab=cl ), která je volně dostupná všem uživatelům a k jejímuž využití stačí běžné hardwarové vybavení umožňující přístup k Internetu. Další z výhod aplikace Google Maps je její intuitivní ovládání. Materiál a metody Pro vytvoření map se specializovaným obsahem byly použity výsledky laboratorního testování populací blýskáčků k citlivosti vůči insekticidům. Pro vlastní testování byly odebírány populace brouků z různých lokalit v ČR a použita laboratorní metoda IRAC č.025, tzv. lahvičkový test, jehož popis je přístupný na http://www.irac-online.org . Výsledky těchto testů byly představeny v několika pracích např. Seidenglanz et al. (2012). Na základě laboratorní kontaktní účinnosti dosažené registrovanou dávkou účinné látky, tj. dávkou používanou v zemědělské praxi, je populaci přiřazen určitý kód rezistence a to 1-5, v případě chlorpyriphosu 1-2. Pro chlorpyriphos označuje kód 1 citlivou populaci s účinností 190

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ referenční dávky dle Abbota 90 - 100 % (v mapě označen zelenými body), kód 2 potenciálně tolerantní populaci s citlivostí menší než 90 % (žluté body). Pro další účinné látky kód 1 označuje vysoce citlivou populaci (zelené body), kód 2 citlivou populaci (žluté body), kód 3 středně rezistentní populaci (světle modré body), kód 4 rezistentní populaci (tmavě modré body) a kód 5 vysoce rezistentní populaci (červené body). Tímto barevným označením je dosaženo dobré přehlednosti mapy. Každý bod je přesně popsán, je zde uvedena lokalita, registrovaná dávka testované účinné látky, laboratorní účinnost testované látky dle Abbota a kód rezistence. Uživatel mapy tak může snadno zjistit jaká je situace v oblasti jeho působení (byla-li zahrnuta do testování), jaký je meziroční vývoj této situace a podle toho přizpůsobit rozhodování o použití určitých účinných látek s ohledem na dodržení antirezistentních strategií. Výsledky a diskuze V současné době jsou na uvedených adresách zpřístupněny mapy výsledků laboratorního testování populací blýskáčků pro roky 2011 a 2012 a to pro účinné látky lambda-cyhalothrin 2011(https://maps.google.cz/maps/ms?msid=202800070926063183282.0004d93cba246728ed 455&msa=0 ), lambda-cyhalothrin 2012 (https://maps.google.cz/maps/ms?msid=202800070926063183282.0004d974eae93a32f25b9& msa=0&ll=49.553726,15.765381&spn=3.221659,9.684448 ), chlorpyriphos 2012 (https://maps.google.cz/maps/ms?msid=202800070926063183282.0004d3ddfb13938cdd5d3 &msa=0&ll=49.603591,16.391602&spn=3.218371,9.684448 ) a cypermethrin 2012 ( https://maps.google.cz/maps/ms?msid=202800070926063183282.0004d974f389b7875b444& msa=0 ). Pro tvorbu map se specializovaným obsahem bylo použito aplikace Google Maps, volně dostupné na internetových stránkách https://maps.google.com/maps?hl=cs&tab=cl. Kompletní výsledkový soubor obsahující praktickou interpretaci dat je volně dostupný na: http://www.agritec.cz/MELIAE , http://www.SRS.cz a http://www.vupt.cz/odborneinformace/mapy-se-specializovanym-obsahem/. Obr. 1 Obrazovka s oknem webového prohlížeče a mapou s odborným obsahem – celá ČR

191

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 2 Obrazovka s oknem webového prohlížeče a mapou s odborným obsahem – výřez.

Obr. 3 Okno s podrobnými údaji k zájmové lokalitě se otevře po kliknutí na daný bod – výřez.

Závěr Mapové zpracování umožňuje přehledným způsobem zpřístupnit výsledky laboratorních testů uživatelům. Vzhledem k tomu, že mapy výsledků laboratorního testování populací blýskáčků z různých míst ČR na rezistenci v časové řadě a vůči různým účinným látkám, jsou zpracovávány a zveřejňovány postupně, lze poměrně rychle získat orientaci v aktuální situaci a vývoji tohoto fenoménu. Mapy výsledků testování na rezistenci jsou přínosem i pro rozhodování při využívání antirezistentních strategií a také, v případě možnosti sledování stejných lokalit v časové řadě, o jejich efektivitě. V současné době je testování finančně podporováno projektem QJ 230077, bylo by však vhodné zachovat kontinuitu testování i pro další období, tj. od roku 2016. 192

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Dedikace Příspěvek vznikl za finanční podpory projektů MZe NAZV QH81218 Ověření nových přístupů k ochraně řepky ozimé proti stonkovým krytonoscům založených na přesnějším monitoringu jejich výskytu a chování v porostu a testování (sub)populací blýskáčka řepkového na rezistenci proti pyrethroidům a QJ1230077 Testování citlivosti vybraných hmyzích škůdců brukvovitých plodin k insekticidům. Použitá literatura Seidenglanz, M., Hrudová, E., Poslušná, J., Tóth, P., Kolařík, P., Rotrekl, J., Havel, J., Spitzer, T., Bernardová, M., Herda, G., Dědek, J., Šubr, J.Vývoj citlivosti blýskáčků proti pyretroidům mezi lety 2008-2012, korelace mezi účinností jednotlivých insekticidů a první výsledky testování citlivosti krytonosců šešulových, krytonosců čtyřzubých a dřepčíků rodu Phyllotreta na pyretroidy. In Sborník příspěvků z konference Hluk : 21.11. – 22.11. 2012, Hluk: Svaz pěstitelů a zpracovatelů olejnin. 1. vyd. Svaz pěstitelů a zpracovatelů olejnin, SPZO s.r.o., 2012, s. 175-181. ISBN 978-80-87065-43-3. Tóth, P., Hrudová, E., Sapáková, E.,Seidenglanz, M., Poslušná, J.: Druhové spektrum a poměrné zastoupení blýskáčků rodu Meligethes na vybraných lokalitách v ČR v roce 2010. Úroda. 2011. č. 12, s. 291-294. ISSN 0139-6013.

Kontaktní adresa: Mgr. Ing. Eva Hrudová, Ph.D., Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství Agronomická fakulta Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected]

193


ODHAD ŠKODLIVOSTI PLEVELŮ V OZIMÉ PŠENICI Estimation of harmful weeds in winter wheat Chovancová S. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Cílem práce bylo zhodnocení zaplevelení pozemku pšenice ozimé po předplodině jeteli lučním. Pokus probíhal v katastrálním území obce Žabčice v Jihomoravském kraji v letech 2011 a 2012. K vyhodnocení polního pokusu byla použita početní metoda. Počty plevelů byly zjišťovány na 1 m2. Při hodnocení škodlivosti plevelů na základě plodinových ekvivalentů se jako nejškodlivější jevily druhy Galium aparine, Lamium amplexicaule, Consolida orientalis, Fallopia convolvulus, Stellaria media a Polygonum aviculare. Klíčová slova: plevele, ozimá pšenice, škodlivost plevelů Abstract The aim of attempt was to evaluate weed plot of winter wheat following the pre red clover. The attempt took place in the cadastral municipality Žabčice in the South Moravian Region in 2011 and 2012. For the evaluation of experiment was used numerical method, the number of weeds were collected at 1 m2. In assessing of harmfulness based on crop equivalents were seen as the most damaging these species Galium aparine, Lamium amplexicaule, Consolida orientalis, Fallopia convolvulus, Stellaria media a Polygonum aviculare. Key words: weed, winter wheat, harmfulness of weeds

Úvod Obecně platí, že plevele snižují úrodnost půdy, tj. schopnost půdy poskytovat pěstovaným plodinám živiny, vodu a dostatečný prostor pro jejich růst a vývoj. Na zaplevelených pozemcích bývá v půdě méně vláhy, než na pozemcích s podobnou kvalitou půdy, se stejným porostem, ale nezaplevelených. Souvisí to se schopností mnohých plevelů poutat lépe vláhu než kulturní plodiny. S vodou odčerpávají plevele také živiny. Konkurenčně se mohou uplatnit pouze ty plevele, které klíčí, vzchází a dále se rozvíjí s pěstovanou plodinou tak, že nejsou potlačovány zapojeným porostem plodiny nebo dalšími vlivy, např. kořenovými výměšky plodiny (DVOŘÁK, KREJČÍŘ, 1982). Podle VÁŇOVÉ A KLEMA (1997), je stanovení prahu škodlivosti plevelů ztěžováno řadou faktorů. Snahou je, najít způsob stanovení hodnot tak, aby bylo možné posoudit ekonomickou návratnost použitých plevelohubných opatření. Pro charakteristiku škodlivosti zaplevelení je třeba stanovit plodinový ekvivalent pro určitý plevelný druh, vycházející z poměru hmotnosti sušiny jedné rostliny plevele a hmotnosti sušiny jedné rostliny pšenice ozimé. Dále určit míru hustoty plevelů na počet plevelných jednotek. A regresní analýzou vyhodnotit závislost výnosu plodiny na plevelných jednotkách nacházející se na sledované lokalitě, čili pokles výnosu v závislosti na jedné plevelné jednotce (DVOŘÁK, 1998). Materiál a Metody Pokusný pozemek se nachází v katastrálním území obce Žabčice. Tato oblast je součástí geomorfologické oblasti Dyjsko-svratecký úval. Žabčice leží jižně od Brna v nadmořské výšce 184 metrů nad mořem. Terén je rovinatého charakteru. Katastrální území obce Žabčice protíná říčka Šatlava, která spadá do povodí řeky Svratky. Z výrobního pohledu se jedná o kukuřičnou oblast ječného subtypu. Oblast lze považovat za velmi teplou a suchou. Průměrná roční teplota pro daný klimatický region je 9,2°C a průměrný roční úhrn srážek 483,3 mm. Tyto údaje byly převzaty 194

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ z meteorologické pokusné stanice v Žabčicích (pracoviště Mendelu). Severozápadní větry v tomto klimatickém regionu způsobují převahu výparu nad srážkami a způsobují častý vodní deficit ovlivňující vývoj rostlin v jarních a letních měsících, kdy jsou pěstované plodiny nucené využívat pro růst a vývoj jen půdní vláhu. Stanoviště se nachází v nivní oblasti řeky Svratky, a proto se zdejší půdy řadí do glejového typu. Orniční vrstva je hlinitá až jílovitohlinitá se stálým vlivem spodní vody. Mocnost ornice dosahuje hloubky 35cm. Glejový horizont způsobuje sníženou propustnost vody, která umožňuje udržení půdní vláhy a vlivem kapilárních sil čerpaní rostlinami ve vyšší vrstvě půdy. Kyselost půd je neutrální, pH 6,9 a obsah humusu je 2,28 %. Nasycenost sorpčního komplexu je dobrá a přístupnost živin pro rostliny také. Střídání plodin je prováděno podle norfolkského osevního postupu a byl založen v roce 1970 a částečně upraven v 2002. Velikost jedné parcely je 5,3 m x 7,0 m. Sled plodin je následující: jetel luční, ozimá pšenice, kukuřice na zrno, jarní ječmen. V rámci sledovaného pokusu jsou použity dvě varianty základního zpracování půd. První, tradiční varianta zpracování půdy s orbou na hloubku 0,22 m a druhá, minimalizační varianta zpracování půdy talířovým nářadím do hloubky 0,12 m. Skutečná hloubka zpracování půdy kolísá ± 10 %. V následujícím textu jsou tyto varianty označovány jako tradiční (CT) a minimalizační varianta (MT). Zaplevelení porostu ozimé pšenice bylo vyhodnoceno v období 1.4. – 2.4. 2011 a 13.4. – 14.4. 2012 před aplikací herbicidů. Byla použita početní metoda, jedinci nalezených druhů plevelů byly počítány na ploše 1 m2, u každé varianty zpracování půdy a střídání plodin ve 24 opakováních. České a latinské názvy jednotlivých druhů plevelů byly použity POdle KUBÁTA (2002). Pro charakteristiku škodlivosti jednotlivých druhů byl použit plodinový ekvivalent (CE) dle VÁŇOVÉ A KLEMA (1997), viz. Tab. 1., který byl vynásoben počtem jedinců. Tab. 1 Nalezené plevelné druhy a jejich použitý plodinový ekvivalent Druhy plevelů Capsella bursa-pastoris Cirsium arvense Consolida orientalis Convolvulus arvensis Descurainia sophia Fallopia convolvulus Galium aparine Chenopodium album Chenopodium hybridum Lactuca serriola Lamium amplexicaule Lamium purpureum Papaver rhoeas Polygonum aviculare Sonchus oleraceus Stellaria media Thlaspi arvense Trifolium pratensis Veronica hederifolia Veronica persica Veronica polita Viola arvensis

Zkratky druhů Cap burs Cir arve Con orie Con arve Des soph Fal conv Gal apar Che albu Che hybr Lac serr Lam ampl Lam purp Pap rhoe Pol avic Son oler Ste medi Thl arve Tri prat Ver hede Ver pers Ver poli Vio arve

CE - plodinový ekvivalent jedné rostliny druhu plevelu 0,13 2 0,75 2 0,13 0,75 0,77 1 1 0,75 0,2 0,2 1,1 0,45 0,4 0,24 0,13 1,2 0,24 0,24 0,24 0,13

Ke zjištění vlivu zpracování půdy na jednotlivé druhy plevelů, kvantifikované pomocí počtu jedinců a plodinovým ekvivalentem, byly použity mnohorozměrné analýzy ekologických dat. Výběr optimální analýzy se řídil délkou gradientu (Lengths of Gradient), zjištěného segmentovou analýzou DCA (Detrended Correspondence Analysis). Dále byla použita 195

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ kanonická korespondenční analýza CCA (Canonical Correspondence Analysis). Při testování průkaznosti pomocí testu Monte-Carlo bylo propočítáno 499 permutací. Data byla zpracována pomocí počítačového programu Canoco 4.0. (TER BRAAK, 1998). Výsledky a diskuze V průběhu sledování bylo celkem nalezeno 22 druhů. V Tab. 2 jsou uvedeny sumy jedinců druhů plevelů a sumy plodinových ekvivalentů odpovídající nalezenému počtu jedinců. Tab. 2. Sumy jedinců a sumy plodinových ekvivalentů nalezených druhů plevelů Suma počtu jedinců Zpracování půdy Opakování Capsella bursa-pastoris Cirsium arvense Consolida orientalis Convolvulus arvensis Descurainia sophia Fallopia convolvulus Galium aparine Chenopodium album Chenopodium hybridum Lactuca serriola Lamium amplexicaule Lamium purpureum Papaver rhoeas Polygonum aviculare Sonchus oleraceus Stellaria media Thlaspi arvense Trifolium pratensis Veronica hederifolia Veronica persica Veronica polita Viola arvensis

MT 39 1 18 1 1 15 45 3 0 0 122 11 3 13 1 27 5 1 2 1 14 1

Suma plodinových ekvivalentů CT 5 0 14 0 1 14 58 4 1 2 116 14 2 16 0 44 6 0 1 7 6 4

MT 5,07 2 13,5 2 0,13 11,25 34,65 3 0 0 24,4 2,2 3,3 5,85 0,4 6,48 0,65 1,2 0,48 0,24 3,36 0,13

CT 0,65 0 10,5 0 0,13 10,5 44,66 4 1 1,5 23,2 2,8 2,2 7,2 0 10,56 0,78 0 0,24 1,68 1,44 0,52

Počty jedinců plevelů byly nejprve zpracovány pomocí analýzy DCA, která vypočetla délku gradientu (Lengths of Gradient) a ta činila 3,991. Na základě tohoto výpočtu byla k dalšímu zpracování zvolena kanonická korespondenční analýza CCA. Analýza CCA vymezuje prostorové uspořádání jednotlivých druhů plevelů a variant faktorů, a to na základě dat, která byla o frekvenci výskytu plevelných druhů zjištěna. Výsledky analýzy CCA (Obr. 1.), která hodnotila vliv zpracování půdy na počet plevelů je signifikantní na hladině významnosti α = 0,004, pro všechny kanonické osy. Plevele vyjádřené pomocí plodinových ekvivalentů byly také zpracovány pomocí analýzy DCA, která vypočetla délku gradientu a ta činila 4,887. Na základě tohoto výpočtu byla k dalšímu zpracování zvolena také kanonická korespondenční analýza CCA. Prostorové uspořádání jednotlivých druhů plevelů a variant faktorů je zde dáno plodinovým ekvivalentem nalezených druhů. Ovšem výsledky analýzy CCA (Obr. 2.) jsou signifikantní na hladině významnosti α = 0,164 a nejsou tedy statisticky průkazné. Z výsledků je zřejmé, že kvantifikace zaplevelení jiným způsobem než počtem jedinců, značně mění význam jednotlivých druhů plevelů v rámci hodnoceného porostu. To otvírá diskusi nad způsobem hodnocení a vyjádření zaplevelení. Vyjádření škodlivosti druhů plevelů je logické a zcela správné. Ovšem naráží to na obtíže spojené s praktickou aplikací. Metody plodinových ekvivalentů jsou jednou z možností, avšak tyto ekvivalenty nejsou stanoveny pro

196

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ všechny druhy a v jiných plodinách budou mít jiné hodnoty. To otvírá prostor pro další pokusnou práci. Obr. 1. Ordinační diagram vyjadřující vliv zpracování půdy na počet plevelů

Obr. 2. Ordinační diagram vyjadřující vliv zpracování půdy na součin plodinového ekvivalentu

Závěr Kvantifikace plevelů vyjádřená pomocí plodinových ekvivalentů značně mění jejich význam a díky tomu lépe vyjadřuje jejich skutečnou škodlivost. Další prostor k výzkumným pracím nalézáme především ve stanovení plodinových ekvivalentů u plevelných druhů v závislosti na pěstované plodině, ve které se plevelné druhy nacházejí. Dedikace Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP 10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu zemědělských kultur“. Použitá literatura DVOŘÁK J., 1998: Praktikum z herbologie. MZLU, Brno, 88 s., ISBN 80- 7157-344-2 DVOŘÁK, J., KREJČÍŘ, J., 1982. Vliv osevních postupů a kultivace půdy na polní plevele, s. 41-54. In: In: Kohout, V., Vach, M. Plevele v agrosystému: metody integrované ochrany: 4. ekologický seminář: sborník přednášek. 1. vyd. 1Brno: Dům techniky ČSVTS, 151 s. KUBÁT, K., 2002: Klíč ke květeně České republiky. Praha: Academia, 928 s. ISBN 80-200-0836-5. TER BRAAK, C., J., F., 1998: Canoco – A Fortran program for canonical community ordination by [partial] [detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). Report LWA-88-02 Agricultural Mathematics Group. Wageningen. VÁŇOVÁ M., KLEM K., 1997: Regulace výskytu plevelů v obilninách soustavou opatření navržených podle prahů škodlivost a intenzity výroby. Zemědělský výzkumný ústav Kroměříž, s.r.o., 141 s.

Kontaktní adresa: Ing. Světlana Chovancová, Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav agrosystémů a bioklimatologie, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika, [email protected] 197


DRUHOVÉ SPEKTRUM PLEVELŮ VINIC V KULTIVOVANÉM MEZIŘADÍ Weed spectrum in cultivated space between rows in vineyards Jakabová L. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Cieľom hodnotenia bolo určiť, ktoré druhy burín sa vyskytujú v kultivovanom medziradí vo vinohradoch v Žabčiciach. Sledovanie prebehlo v troch vinohradoch, pričom v každom z nich bolo urobených 10 fytocenologických snímok. Získané údaje boli spracované mnohorozmernou analýzou ekologických dát (CCA). Celkovo bolo počas sledovania vo vinohrade v Žabčiciach identifikovaných 69 rastlinných druhov. Najčastejšie sa vyskytovali druhy Amaranthus sp., Bromus sp., Echinochloa crus-galli, Setaria pumila, Carduus acanthoides, Lolium perenne, Arrhenatherum elatius, Tripleurospermum inodorum a Chenopodium album. Kľúčové slová: burina, vinohrady, kultivované medziradie, fytocenologická snímka Abstract The aim of the evaluation was determine which weed species occurring in cultivated space between rows in vineyards in Žabčice. Three vineyards were monitored, and each of them was made 10 phytocoenological relevés. The obtained data were analyzed by Correspondence Canonical Analyses (CCA). Overall, during the monitoring were identified 69 weed species in Žabčice. The most commonly species were Amaranthus sp., Bromus sp., Echinochloa crus-galli, Setaria pumila, Carduus acanthoides, Lolium perenne, Arrhenatherum elatius, Tripleurospermum inodorum a Chenopodium album. Key words: weed, vineyards, cultivated space between rows, phytocoenological relevés

Úvod Pre burinu existuje mnoho definícií. Staršie označujú burinu za rastlinu, ktorá nie je krásna ani užitočná alebo za rastlinu, ktorej prednosti ešte neboli objavené. Moderné definície označujú burinu za rastlinu, ktorá je v nejakom ohľade nežiaduca alebo obmedzuje aktivity človeka. Podľa definície European Weed Science Society je burina každá rastlina alebo vegetácia, okrem húb, ktorá narušuje ciele alebo požiadavky človeka (Naylor, 2002). Rovnováha medzi burinou a plodinou, ktorá sa formovala po dobu niekoľkých storočí, je veľmi krehká a niektoré agrotechnické zásahy ju môžu ľahko narušiť (Otýpková, 2006). Biodiverzita ako rôznorodosť živej prírody sa považuje za základnú podmienku fungovania ekosystémov (Eliáš, 2008). Materiál a metódy Školský podnik Žabčice leží v okrese Brno-venkov, v Dyjsko-svratkovom úvale. Pozemky reprezentujú štvor-honové štrky a čiastočne aluviálne naplaveniny. Pôdy sú v tejto oblasti neutrálne až slabo kyslé, s nedostatkom humusu, rôzneho zloženia (od prevažujúcich piesočnatých pôd, po ílovité pôdy). Na území Žabčíc sa najčastejšie vyskytujú černozeme, mierne podzolované drnové pôdy a nivné glejové pôdy. Pozemky sú prevažne rovinaté s nadmorskou výškou 185 m. n. m. Klíma nie je pre vinice úplne vyhovujúca. Do oblasti zasahuje zrážkový tieň a zrážky sú v období vegetácie rozložené veľmi nepravidelne. Konkrétne zrážkové a teplotné pomery sú uvedené v Tab. 1. Vinohrady patria do Veľkopavlovickej vinohradníckej oblasti (Anonym, 2006). Hodnotenie prebiehalo v troch vinohradoch, v každom z nich bolo spravených 10 fytocenologických snímok. Vinohrad 1 je mladý produkčný vinohrad, v ktorom sa 198

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ v agrotechnických termínoch robia zelené práce. Vinohrad 2 je starší, produkčný, ale zelené práce sa tu nerobia. Vinohrad 3 je neprodukčný a výsadba prestarnutá. Vo vybraných vinohradoch sú rovnaké alebo veľmi podobné pôdne, teplotné a zrážkové pomery. Vo vinohradoch sa strieda zatrávnené a kultivované medziradie. Príkmenný pás sa udržuje herbicídmi. Každá fytocenologická snímka mala plochu 15 m2, na ktorej bolo priamo odhadnuté pokrytie jednotlivými druhmi burín a celkové pokrytie pôdy v percentách. Hodnotenie prebehlo v dvoch opakovaniach. Prvé hodnotenie prebehlo v termíne od 16.7.2008 do 19.7.2008, druhé od 17.7. 2011 do 19.7.2011. Získané údaje boli spracované mnohorozmernou analýzou ekologických dát. Výber optimálnej analýzy sa riadil dĺžkou gradientu, ktorý sa zisťoval segmentovou analýzou DCA. Následne bola použitá kanonická korešpondenčná analýza CCA. Pri testovaní vecnosti pomocou testu Monte-Carlo bolo prepočítaných 499 permutácií. Dáta boli spracované pomocou počítačového programu Canoco 4.0. (Ter Braak, 1998). České a latinské názvy rastlinných druhov boli použité podľa Kubáta (2002). Tab. 1: Podrobné zrážkové a teplotné pomery v Žabčiciach Hodnoty za vegetáciu Dlhodobé priemery v roku 2008 Mesiac Zrážky Teploty Zrážky Teploty (mm) (°C) (mm) (°C) január 27,5 -2,4 15,7 1,8 február 25,5 -0,2 10,4 2,6 marec 27,2 3,8 32,9 4,81 apríl 37,8 9,1 29,3 10,1 máj 73,3 14,2 53,5 15,4 jún 78,4 17,1 19,6 19,8 júl 76,4 18,6 49,9 20,4 august 68,8 18,0 55,9 20,0 september 44,5 14,3 46,1 14,3 október 40,0 9,1 27,3 9,8 november 40,4 3,7 22,1 6,5 december 30,3 -0,4 31,1 1,8

Hodnoty za vegetáciu v roku 2011 Zrážky Teploty (mm) (°C) 21,4 -0,4 4,6 -0,9 39,3 5,4 33,2 12,4 46,2 15,3 42,9 19,4 79,8 19,2 42,4 20,5 31,1 17,1 22,6 9,3 1,6 2,5 14,6 2,24

Výsledky a diskusia Dáta zhromaždené vo vinohradoch v Žabčiciach v rokoch 2008 a 2011 boli vyhodnotené prostredníctvom analýzy DCA. Bola zistená dĺžka gradientu 3,918 a preto bola vybraná pre následné spracovanie dát kanonická korešpondenčná analýza (CCA). Na základe výskytu burín v kultivovanom medziradí vymedzuje analýza CCA priestorové usporiadanie jednotlivých burinných druhov, ktoré je vyjadrené ordinačným diagramom na Obr. 1. Ordinačný diagram zobrazuje vplyv faktoru vinohradu, pre obe pozorovania. Výsledky analýzy CCA sú na hladine štatistickej významnosti α = 0,002 pre všetky kanonické osi a vysvetľujú 54,5 % celkovej variability v dátach. V1, V2 a V3 označujú faktory jednotlivých vinohradov, ktoré ovplyvňujú výskyt identifikovaných druhov burín. Čím viac sa blíži znak názvu buriny k trojuholníkovému znaku faktoru vinohradu, tým viac ho tento faktor ovplyvňuje. Znamená to, že napr. výskyt druhu Filago arvensis najsilnejšie ovplyvňuje práve faktor vinohradu 2. Výskyt druhov, ktoré sa nachádzajú vo väčšej vzdialenosti od znaku faktoru vinohradu (napr. Poa annua), 199

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ ovplyvňuje silnejšie iný faktor, ktorý nie je v analýze bližšie špecifikovaný. Môže sa jednať napr. o rozloženie a výskyt zrážok, zatienenie alebo oslnenie stanoviska, konkurenčný tlak, alelopatické pôsobenie a ďalšie. Obr. 1.: Ordinačný diagram vyjadrujúci vplyv faktoru vinohradu na spektrum burín

Vysvetlivky:

Ach mill (Achillea millefolium), Ama sp (Amaranthus sp.), Ana arve (Anagallis arvensis), Ant arve (Anthemis arvensis), Are serp (Arenaria serpyllifolia), Arr elat (Arrhenatherum elatius), Atr patu (Atriplex patula), Briops (Briopsida), Bro sp. (Bromus sp.), Bro ster (Bromus sterilis), Bro tect (Bromus tectorum), Cal epig (Calamagrostis epigejos), Cap burs (Capsella bursa-pastoris), Car acan (Carduus acanthoides), Cir arve (Cirsium arvense), Con arve (Convolvulus arvensis), Con cana (Conyza canadensis), Con orie (Consolida orientalis), Dac glom (Dactylis glomerata), Dig sang (Digitaria sanguinalis), Ech crus (Echinochloa crus-galli), Ech vulg (Echium vulgare), Ely repe (Elytrigia repens), Epi cili (Epilobium ciliatum), Eri annu (Erigeron annuus), Ero cicu (Erodium cicutarium), Eup cypa (Euphorbia cyparissias), Fal conv (Fallopia convolvulus), Fal vulg (Falcaria vulgaris), Fil arve (Filago arvensis), Fum offi (Fumaria officinalis), Gal apar (Galium aparine), Gal veru (Galium verum), Ger pusi (Geranium pusillum), Hor muri (Hordeum murinum), Che albu (Chenopodium album), Che hybr (Chenopodium hybridum), Che pedu (Chenopodium pedunculare), Koc scop (Kochia scoparia), Lac serr (Lactuca serriola), Lam ampl (Lamium amplexicaule), Lam purp (Lamium purpureum), Lap squa (Lappula squarrosa), Lol pere (Lolium perenne), Lyc arve (Lycopsis arvensis), Mal negl (Malva neglecta), Mat disc (Matricaria discoides), Med lupu (Medicago lupulina), Mel tran (Melica transsilvanica), Pet prol (Petrorhagia prolifera), Poa annu (Poa annua), Pol avicu (Polygonum aviculare), Por oler (Portulaca oleracea), Pot anse (Potentilla anserina), Rob pseu (Robinia pseudacacia), Sen vulg (Senecio vulgaris), Set pumi (Setaria pumila), Sil lati (Silene latifolia), Sol nigr (Solanum nigrum), Ste medi (Stellaria media), Tar offi (Taraxacum officinale), Thl arve (Thlaspi arvense), Tra orie (Tragopogon orientalis), Tri arve (Trifolium arvense), Tri inod (Tripleurospermum inodorum), Ver pers (Veronica persicaria), Ver trip (Veronica triphyllos), Vio arve (Viola arvensis).

Vo vinohrade 1 sa v kultivovanom medziradí najčastejšie vyskytovali druhy Amaranthus sp., Stellaria media, Digitaria sanguinalis, Setaria pumila a Chenopodium album. Laskavec je jednoročná, stredne vysoká, mohutná bylina. Vyznačuje sa mimoriadne veľkou tvorbou semien, ktoré klíčia hlavne z povrchových vrstiev a v pôde prežívajú 1 až 10 rokov (Kohout, 1997). Obecne v tomto mladom vinohrade prevažujú jednoročné druhy burín, ktoré sa sem pravdepodobne dostávajú rôznymi mechanizmami z okolitých poľných porastov. S ohľadom na vek vinice sa bude druhové spektrum pravdepodobne ďalej vyvíjať a meniť. Vo vinohrade 2 sa v kultivovanom medziradí najčastejšie vyskytovali druhy Bromus sp., Arrhenatherum elatius, Lolium perenne, Carduus acanthoides, Tripleurospermum inodorum. Heřmánkovec je podľa Mikulku a Kneifelovej (2005) významnou, konkurenčne veľmi silnou burinou. Jedna rastlina môže vyprodukovať 50 000 – 100 000 nažiek, ktoré si zachovávajú 200

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ svoju klíčivosť po dobu 5 a viac rokov. V tejto už zavedenej výsadbe sa vyskytujú náletové, jednoročné i trvalé druhy. Nedochádza k výrazným zmenám druhového spektra. Vo vinohrade 3 sa v kultivovanom medziradí najčastejšie vyskytovali druhy Echinochloa crus-galli, Amaranthus sp., Chenopodium album, Setaria pumila, Bromus sp. Semená ježatky podľa niektorých autorov dokážu vzísť z hĺbky až 0,16 m a zachovať si klíčivosť po dobu 6 rokov. V tomto prestarnutom vinohrade vo svojej podstate nedochádza k zmene druhového spektra burín, pretože po niekoľkých desiatkach rokov už došlo k ustáleniu bylinného spoločenstva. V budúcnosti budú mať pravdepodobne hlavný význam druhy, ktoré dokážu vyvinúť silný konkurenčný tlak, napr. Conyza canadensis. O tomto druhu, ktorý začal významne komplikovať kultiváciu v nových vinohradoch, publikoval Eliáš už v roku 1981. Výnamné budú aj druhy, ktoré si zachovávajú klíčivosť po dlhú dobu (Amaranthus sp.), preferujú alebo tolerujú nízky podiel zrážok (Carduus acanthoides) alebo majú zníženú citlivosť voči povoleným chemickým prípravkom určeným na reguláciu (Tripleurospermum inodorum). Záver Tento príspevok je sondou do druhovej rozmanitosti burín v kultivovanom medziradí v troch vinohradoch s rôznou úrovňou hospodárenia na lokalite Žabčice. Dôslednosť monitoringu pomáha nie len dotvoriť celkový obraz stavu vinohradu, ale tiež zvyšuje pravdepodobnosť účinnosti regulačného zásahu. Monitorovanie rastlinných druhov môže pomôcť v dobe zmien počasia včas zachytiť nový výskyt potenciálne nebezpečných druhov. Dedikácia Práca vznikla ako výstup projektu Internej grantovej agentúry AF MENDELU číslo: TP 10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu zemědělských kultur“. Použitá literatúra Anonym. Lokalizace a přírodně-výrobní podmínky podniku. © 2006 [cit. 2013-08-27]. Dostupné na WWW: www.szp.mendelu.cz/cz/poloha. Eliáš, P. Biodiverzita a fungovanie ekosystémov. In: Ekologické štúdie, Nitra, 2008, 7: 5-12. Eliáš, P. Turica kanadská – nepríjemná burina vo vinohradoch. Vinohrad (Bratislava), 1981, s. 200-202. Kohout, V. Plevele polí a zahrad. Vyd. 1. Praha, Agrospoj, 1997. Kubát, K. (eds.). Klíc ke kvetene Ceské republiky. Vyd. 1. Praha, Academia, 2002, 927 s. ISBN 80-200-0836-5. Mikulka, J., Kneifelová, M. Plevelné rostliny. Vyd. 2. Praha, Profi Press, s.r.o., 2005, 148 s. ISBN 80-86726-02-9.Naylor, R. E. Weed management handbook. 9th ed. Malden, MA, Published for the British Crop Protection Council by Blackwell Science, 2002, 423 s. ISBN 06-320-5732-7. Otýpková, Z. Plevele v minulosti a dnes. IN Živa. Praha, Nakladatelství Academia, Středisko společných činností Akademie věd ČR, v. v. i., 2006, 4/2006: 161-163. ISSN 0044–4812. Ter Braak, C. J. F. Canoco – A Fortran program for canonical community ordination by [partial] [detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). 1998, Report LWA-88-02 Agricultural Mathematics Group. Wageningen. Kontaktná adresa Ing. Lenka Jakabová, Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Zemědělská 1, 612 00 Brno E-mail: [email protected] 201


VLIV HUSTOTY POROSTU MÁKU SETÉHO NA POLNÍ PLEVELE Effect of stand density poppy (Papaver somniferum) on weeds Jonášová K. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt – Cílem práce bylo posoudit vliv hustoty porostu máku setého na plevele. Intenzita zaplevelení a stanovení hustoty porostu bylo posuzováno v provozních podmínkách PODYJÍ, a.s., v Horním Břečkově (okres Znojmo, Jihomoravský kraj), a to s použitím metody počítání na ploše 1 m². Hodnocení probíhalo v roce 2011 na pozemku o rozloze 100,96 ha, v roce 2012 na 34,4 ha a v roce 2013 na 34,74 ha. Hodnocení zaplevelení v máku a jeho hustoty bylo provedeno po vzejití máku. Výsledky vyhodnocení zaplevelení byly zpracovány analýzou DCA. Kanonickou korespondenční analýzou (CCA) bylo zjištěno, že vliv hustoty porostu v raných fázích máku na zaplevelení není statisticky průkazný. Klíčová slova: plevele, mák setý, hustota porostu Abstract – The aim of this thesis to evaluate current weed infestation of Papaver somniferum and effect of stand density poppy on weeds in field conditions of agricultural enterprise in Horní Břečkov (South Moravia). Intensity of weed infestation and number of poppy plants was carried out in chosen fields using counting method on area of 1 m². The evaluation was conducted in the years 2011-2013. In the year 2011 was done 50 replications, in 2012 17 replications and in 2013 17 replications. The obtained results were analysed using Canonical Correspondence Analysis. Based on the result is evident the effect of stand density poppy (Papaver somniferum) on weeds is statistically inconclusive. Key words: weeds, poppy, stand density

Úvod Mák setý má vůči plevelům jen malou konkurenční schopnost, proto je zaplevelení kritickým bodem velkovýrobní pěstitelské technologie (Baranyk et al., 2010). Správná hustota porostu je důležitý předpoklad dosažení vysokého výnosu (Havel, 2009). Dle Vašáka et al. (2010) má mák jen velmi pomalý počáteční růst a z toho vyplývající nízkou konkurenční schopnost, výsledkem jsou výnosové ztráty již při relativně nízké úrovni zaplevelení. Materiál a Metody Stanovení zaplevelení probíhalo v blízkém okolí obce Horní Břečkov. Obec leží v Jihomoravském kraji v okrese Znojmo, od něhož je vzdálena asi 11 km. Tato lokalita se nachází v bramborářské výrobní oblasti. Hodnocení výskytu plevelů probíhalo na pozemcích, které patří společnosti PODYJÍ, a.s., a náleží do katastrálního území Horní Břečkov a katastrálního území Vracovice u Horního Břečkova. V roce 2011 hodnocení probíhalo na pozemku o výměře 100,96 ha, v roce 2012 na pozemku s rozlohou 34,4 ha a v roce 2013 na pozemku o rozloze 34,74 ha. V Horním Břečkově je mák setý řazen do osevního sledu jako zlepšující plodina mezi dvě obilniny. Pěstována byla odrůda Major. Porost máku byl ošetřen herbicidem CALLISTO 480 SC. Zaplevelení bylo hodnoceno po vzejití máku setého na přelomu měsíců dubna a května. Intenzita zaplevelení byla zkoumána s použitím metody počítání na ploše 1 m². Na stejné ploše byl vedle počtu plevelů stanoven i počet rostlin máku setého. České a latinské názvy jednotlivých druhů plevelů byly použity podle Kubáta (Kubát, 2002). V roce 2011 bylo provedeno padesát opakování na 100,96 ha, v roce 2012 bylo provedeno 17 opakování na 34,4 ha a v roce 2013 bylo provedeno 17 opakování na 34,74 ha.

202

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky zaplevelení byly zpracovány mnohorozměrnými analýzami ekologických dat. Výběr optimální analýzy se řídil délkou gradientu (Lengths of Gradient), zjištěného segmentovou analýzou DCA (Detrended Correspondence Analysis). Dále byla použita kanonickou korespondenční analýzou CCA (Canonical Correspondence Analysis). Při testování průkaznosti pomocí testu Monte-Carlo bylo propočítáno 499 permutací. Data byla zpracována pomocí počítačového programu Canoco 4.0. (Ter Braak, 1998). Výsledky a diskuze V Horním Břečkově během tříletého hodnocení byly nalezeny tyto druhy plevelných rostlin: Avena fatua, Capsella bursa-pastoris, Cirsium arvense, Echinochloa crus-galli, Elytrigia repens, Fallopia convolvulus, Fumaria officinalis, Chenopodium album, Lamium purpureum, Papaver rhoeas, Plantago major, Polygonum aviculare, Sinapis alba, Taraxacum officinale, Thlaspi arvense, Tripleurospermum inodorum,Triticum aestivum, Veronica hederifolia, Viola arvensis. Na sledovaných pozemcích bylo zjištěno celkem 19 druhů plevelných rostlin. Průměrné počty těchto jedinců na 1 m² jsou uvedeny v Tab. 1. Nejprve byla vypočtena délka gradientu (Lengths of Gradient) pomocí analýzy DCA, která činila 3,627. Na základě tohoto výpočtu byla k dalšímu zpracování zvolena kanonická korespondenční analýza CCA. Analýza CCA vymezuje prostorové uspořádání jednotlivých druhů plevelů a hustoty porostu máku, a to na základě dat, která byla o frekvenci výskytu plevelných druhů zjištěna. Toto je následně graficky vyjádřeno pomocí ordinačního diagramu. Vliv počtu rostlin máku setého na výskyt a četnost plevelů je rovněž signifikantní na hladině významnosti α = 0,88. Vliv hustoty porostu v raných fázích máku na zaplevelení není statisticky průkazný. Analýza CCA znázornila tyto vztahy na Obr. 1, zde je patrné, že hustota porostu v období vzcházení máku je více ovlivněna jinými faktory, než je zaplevelení. Což lze například vysvětlit faktem, že i dobře vzejitý mák ve své počáteční vývojové fázi, který zaujímá nepatrnou pokryvnost plochy, je vystavován vysokému tlaku právě vzcházejících plevelů. Zaplevelení pozemků je dále ovlivněno i dalšími faktory jako je semenná banka, předplodina aj. Tab. 1 Průměrné počty plevelů na 1 m² v letech 2011-2013 Druhy plevelů Avena fatua Capsella bursa-pastoris Cirsium arvense Echinochloa crus-galli Elytrigia repens Fallopia convolvulus Fumaria officinalis Chenopodium album Lamium purpureum Papaver rhoeas Plantago major Polygonum aviculare Sinapis alba Taraxacum officinale Thlaspi arvense Tripleurospermum inodorum Triticum aestivum Veronica hederifolia Viola arvensis

Rok hodnocení 2011

2012

2013 0,06

0,02 1,56

0,71

1,56 19,14 0,36 0,86

0,59 2,94 9,47 0,18

0,12 0,94 0,18 9,29 0,76 0,24 0,41 0,06

0,47 0,41

0,47 0,24

1,06

1,24

0,02 0,66 0,8 0,04 1,34 0,06 0,04 0,04 0,1

203

0,06 0,24

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 1 Ordinační diagram vyjadřující vztah zaplevelení a hustoty porostu

Zkratky vybraných druhů: Ave fatu = Avena fatua, Cap burs = Capsella bursa–pastoris, Cir arve = Cirsium arvense, Ech crus = Echinochloa crus – galli, Ely repe = Elytrigia repens, Fal conv = Fallopia convolvulus, Fum offi = Fumaria officinalis, albu = Chenopodium album, Lam purp = Lamium purpureum, Pap rhoe = Papaver rhoeas, Pla majo = Plantago major,Pol avic = Polygonum aviculare, Sin alba = Sinapis alba,Tar offi = Taraxacum officinale, Thl arve = Thlaspi arvense, Tri inod = Tripleurospermum inodorum, Tri aest = Triticum aestivum, Ver hede = Veronica hederifolia, Vio arve = Viola arvensis. Vysvětlivky k ordinačnímu diagramu: Pocet rostlin maku = Počet rostlin máku. Při sledování aktuálního zaplevelení máku setého v Horním Břečkově byl zjištěn celkový nejvyšší výskyt Fallopia convolvulus a to ve všech termínech hodnocení. Dvořák (1998) řadí tento plevelný druh mezi velmi nebezpečné druhy, protože má velmi vysokou konkurenční schopnost k pěstovaným plodinám. Avšak její výskyt v průběhu jara prudce poklesl. Tento prudký pokles výskytu opletky obecné je zřejmě následkem projevení účinnosti použitého herbicidu CALLISTO 480 SC. Tato domněnka vyplívá z Katalogu přípravků na ochranu rostlin (2013), ve kterém je uvedeno, že tento herbicid se vyznačuje dobrou účinností na Fallopia convolvulus. Jursík et al. (2011) dodávají, že Fallopia convolvulus sice nepatří k závažným konkurentům máku, ale její výskyty jsou často vysoké a pak vyvolává výnosové ztráty. Z vytrvalých plevelů se na hodnocených lokalitách vyskytovali dva druhy a to Elytrigia repens a Cirsium arvense. Oba tyto vytrvalé plevele patří dle Baranyka et al. (2010) mezi nejvýznamnější plevelné druhy, proti nimž je důležitá ochrana již v předplodinách. Ze zjištěných plevelů se ve zvýšené míře vyskytoval i Fumaria officinalis. Jak uvádějí Fišer a Klem (2012), patří Fumaria officinalis k plevelným druhům s nižší konkurenční schopností a škodlivostí. V posledních letech ovšem dochází k jeho rozšiřování v důsledku jednostranného používání herbicidů v obilninách a ozimé řepce. Závěr Z výsledků je patrné, že byly zjištěny rozdíly zaplevelení mezi jednotlivými roky pozorování. Na hodnocených lokalitách se vyskytovaly plevelné druhy, které byly nalezeny pouze 204

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ v jednom termínu hodnocení, jako např. Taraxacum officinale, Thlaspi arvense. Další druhy se vyskytovali ve všech termínech hodnocení, jako např. Elytrigia repens, Chenopodium album, Fallopia convolvulus. Mák setý má malou konkurenční schopnost vůči plevelům, a to zejména v raných fázích svého vývoje. Z výsledků této práce je zřejmé, že v dané lokalitě nemá hustota porostu máku setého vliv na aktuální zaplevelení. To je ovlivněno více jinými faktory než právě sledovanou hustotou porostu. Je také zřejmé, že provádět hodnocení aktuálního zaplevelení v porostech plodin je nezbytné. Zjišťování aktuálního zaplevelení, jeho následné vyhodnocení a vhodná volba plevelohubného zásahu jeví jako nevyhnutelná agronomická povinnost. Dedikace Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP 10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu zemědělských kultur“. Použitá literatura Baranyk, P., et al. (2010): Olejniny. 1. vyd. Praha: Profi Press, 206 s. Dvořák, J. (1998): Praktikum z herbologie. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 1998. 88 s. Fišer. F., Klem. K. (2012): Používání herbicidů proti dvouděložným plevelům v porostech máku. Zborník zo 4. odborného seminára „Mak siaty pre Slovensko“. Piešťany: 2012. s. 610 Havel, J. (2009): Česká zemědělská univerzita v praze [on-line]. [cit. 2013-08-20]. Dostupné z: http://home.czu.cz/storage/53083_havel_zakladani.pdf Jursík, J. Holec, J., Hamouz, P., Soukup. J. (2011): Plevele, biologie a regulace. 1. vyd. České Budějovice: Kurent, 2011. 232 s. Katalog přípravků na ochranu rostlin 2013 – Agromanuál. 13. doplněné vydání. České Budějovice: Kurent. 2013. 336 s. Kubát, K. (2002): Klíč ke květeně České republiky. Academia, Praha, 2002, 927 s. Ter Braak, C., J., F.:Canoco – A Fortran (1998): program for canonical community ordination by [partial] [detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). Report LWA88-02 Agricultural Mathematics Group. Wageningen, 1998. VAŠÁK, J., et al. (2010): Mák. 1.vyd. Praha: Powerprint. 352 s.

Kontaktní adresa: Ing. Kateřina Jonášová Ústav agrosystémů a bioklimatologie Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika [email protected]

205


POSTUP IZOLACE FRAKCÍ EXTRACELULÁRNÍCH PROTEINŮ HLÍZ BRAMBORU HLÍZNATÉHO (SOLANUM TUBEROSUM L.) Isolation of extracellular protein fractions from potato tubers (Solanum tuberosum L.) Kamenová A., Bárta J., Bártová V. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta

Abstrakt Cílem tohoto příspěvku byla izolace extracelulárních proteinů, které jsou zakomponovány v buněčných stěnách hlíz bramboru (Solanum tuberosum L.) a jsou součástí obranného mechanismu při napadení rostlin patogenem. Z hlíz bramboru odrůdy Sibu byly izolovány proteiny v oblastech 6-14 kDa, 14-17 kDa a 26-29 kDa. Po dialýze pomocí 3,5 MWCO membrány nebyly po elektroforetické analýze detekovány žádné ztráty proteinů. Část extracelulárních proteinů však byla ve vodě nerozpustná a po jejich odstranění centrifugací došlo ke změně proteinového spektra v supernatantu a to v podobě ztráty dvou skupin proteinů. Proteiny rozpuštěné v supernatantu byly detekovány v oblastech 14-17 kDa a 26 kDa. Klíčová slova: izolace extracelulárního proteinu, hlízy bramboru, Solanum tuberosum L. Abstract The goal of this work was to isolate extracellular proteins which are part of cell walls of potato tubers (Solanum tuberosum L.) and play an important role in the defence mechanism when plants are attacked by pathogens. Isolated proteins were gained from potato tubers variety Sibu and their molecular weight was from 6-14 kDa, 14-17 kDa and 26-29 kDa. After dialysis by 3.5 MWCO membrane were not detected any protein losses. Part of extracellular proteins in the sample was not dissolved in water and there were detected differences in the protein spectrum in the supernatant after the removal of the undissolved proteins by centrifugation. These dissolved proteins in supernatant were detected as two bands of molecular weight from 14-17 kDa (main band) and 26 kDa. Key words: extracellular protein isolation, potato tubers, Solanum tuberosum L.

Úvod Extracelulární proteiny izolované z bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.) lze charakterizovat jako relativně malé proteiny s antimikrobiální aktivitou nacházející se mimo vnitřní prostor buňky. Mohou být vázány v buněčných stěnách nebo na jejich povrchu a patří do skupiny proteinů, při jejichž izolaci se používají silná precipitační činidla (Rymareva et al. 2003). Jedná se o proteiny, které mají molekulovou hmotnost od 6 do 30 kDa a byly izolovány z rostlin čeledi Brassicaceae, Solanaceae a podčeledi Panicoideae (de Souza Cândido et al. 2011). Jejich antimikrobiální aktivita byla prokázána na celé řadě bakterií, které jsou původci onemocnění rostlin, např. Clavibacter michiganensis, Pseudomonas solanacearum, Rastonia meliloti a byla prokázána i na houbových patogenech, např. Botrytis cinerea, Fusarium solani, Plectosphaerella cucumerina, Colletotrichum graminocola a Aspergillus flavus (Moreno, Segura, García-Olmedo 1994, Segura et al. 1999, BerrocalLobo et al. 2002, Rymareva et al. 2003). Výhodou těchto proteinů je, že v porovnání s antibiotiky nevyvolávají alergenní reakce a organismus si k nim nevytváří rezistenci při opakované aplikaci (Taran et al. 2002).

206

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody Zdrojem rostlinného materiálu byly hlízy bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.) odrůdy Sibu, která se používá při průmyslovém zpracování na škrob a je odrůdou polopozdní až pozdní s vysokou odolností vůči virovým chorobám, plísni bramboru na nati a plísňové hnilobě (Phytophthora infestans) (Čermák 2012). Materiál byl vypěstován v roce 2012 na pokusném pozemku Zemědělské fakulty JU na stanovišti v Českých Budějovicích (380 m n. m.). Hlízy byly rozkrájeny na tenké plátky, okamžitě zmraženy, lyofilizovány a zhomogenizovány. Takto připravená bramborová mouka (125 g) byla rozpuštěna v 500 ml pufru (0,1 M TrisHCl, 10 mM EDTA, pH 7,5). Po 20 minutách hydratace byl vzorek centrifugován (4500 RPM, 30 minut, 4˚C) a supernatant odstraněn. Pelet byl třikrát promyt 500 ml destilované vody a supernatant byl opět po centrifugaci (4500 RPM, 30 minut 4˚C) odstraněn. Následně byl pelet extrahován ve 1250 ml 1,5M LiCl (Rymareva et al. 2003). Získaný supernatant s rozpuštěnými extracelulárními proteiny byl centrifugován (4500 RPM, 10 minut, 4˚C) a centrifugovaný supernatant byl dále filtrován přes papírový filtr (KA 4-M, Papírna Pernštejn Keseg&Rathouzský, ČR). Vzorek byl následně ještě jednou filtrován (filtr 0,22 µm, Fisherbrand, Thermo Fisher Scientific, USA) pro účely odsolování na FPLC. Odsolování (odstranění LiCl a dalších nízkomolekulárních látek) bylo provedeno na koloně Bio-Scale MT5 (BioRad, USA), jako náplň byl použit porézní polyakrylamidový gel s limitem záchytu částic o velikosti 0,1-1,8 kDa (Bio-Gel P-2 Gel, BioRad, USA) a jako ekvilibrační pufr byla použita voda (UV/UF ultra pure, 0,2 µm), průtok 1,5 ml/min. Pro odstranění případných zbytkových množství nízkomolekulárních látek byla u frakcí provedena dialýza (3,5K MWCO, SnakeSkin Dialysis Tubing, Thermo Fisher Scientific, USA) proti destilované vodě po dobu 24 hodin a vzorky byly následně zmraženy a lyofilizovány na konstantní hmotnost. Po centrifugaci (4500 RPM, 10 minut, 4˚C) a sterilizaci vzorků (filtr 0,22 µm, Fisherbrand, Thermo Fisher Scientific, USA) byla pro detekci izolovaných proteinů provedena elektroforetická analýza na 16% gelu (SDS-PAGE) (Judd 2002), nanáška proteinu na gel 20 µl vzorku o koncentraci 10 mg/ml. K barvení gelů byl použit Plus Silver Staining Kit (BioRad, USA). Výsledky a diskuze V první fázi izolačního procesu byly odmyty balastní proteiny, které se vyznačují rozpustností ve vodě, v následujících krocích byly pak chloridem lithným izolovány extracelulární proteiny. Průběh odsolování vzorků izolovaných extracelulárních proteinů je znázorněn na chromatogramu (obrázek 1). Vznikly dva píky (214 nm) a to ve frakcích 5-6 a 8-9, od 9. frakce pak začíná prudce stoupat konduktivita a dochází k uvolňování nízkomolekulárních látek, především LiCl. Obrázek 1. Průběh odsolování na médiu Bio-Gel P-2.

207

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Získané frakce (5-6, 7 a 8-9) byly analyzovány pomocí SDS-PAGE na 16% polyakrylamidovém gelu (obrázek 2) a extracelulární proteiny byly detekovány jako výrazný pruh v oblasti od 14 do 17 kDa, což je shodné s výsledky izolace uvedenými v práci Rymareva a kol. (2003). Další proteiny byly detekovány v méně výrazných pruzích v oblastech kolem 6; 26 a 29 kDa shodně u všech tří analyzovaných frakcí, proteiny o této molekulové hmotnosti však v práci Rymereva a kol. (2003) uvedeny nejsou. Tyto tři vzniklé frakce byly spojeny (5-9) a byla provedena dialýza (kvůli odstranění případných zbytkových množství nízkomolekulárních látek) a lyofilizace do konstantní hmotnosti. Následně byl vzorek rozpouštěn v ultra čisté vodě (část extracelulárního proteinu byla nerozpustná) na koncentraci 10 mg/ml a byly detekovány proteiny pomocí SDS-PAGE na 16% gelu ve stejném rozmezí jako ve vzorku před dialýzou. Při porovnání proteinového spektra je patrné, že během dialýzy nedošlo k žádným detekovatelným ztrátám proteinů. Následně byl tento proteinový izolát centrifugován (4500 RPM, 10 minut, 4˚C), došlo k vytvoření peletu, supernatant byl sterilizován mikrobiálním filtrem a rozpuštěné proteiny byly detekovány pomocí SDS-PAGE na 16% gelu od 14 do 17 kDa (majoritní pruh) a 26 kDa (méně výrazný pruh). Díky nedokonalé rozpustnosti části vzorku ve vodě tedy došlo po jejím odstranění centrifugací k detekovatelným změnám v proteinovém spektru a to ke ztrátě proteinů o molekulové hmotnosti 6-14 kDa a 29 kDa. Vzhledem k tomu, že jsou extracelulárním proteinům často připisovány antimikrobiální vlastnosti, by bylo potřeba, aby byly vzorky plně rozpustné ve vodě, protože použití jiných chemických činidel pro zvýšení rozpustnosti proteinů při antimikrobiálním testování může narušit průběh pokusu například inhibicí růstu mycelia mikroskopických hub či množení bakterií. Obrázek 2. Detekce proteinů na SDS-PAGE 16% gelu.

HM-hmotnostní marker, 5-6; 7; 8-9-frakce získané po odsolení na P-2 Bio-Gel, 10-frakce 5-9 po dialýze, 11-frakce 5-9 po dialýze a centrifugaci. Závěr Většina prací se zabývá proteiny a peptidy hlíz bramboru, které jsou rozpustné ve vodě a jsou izolované z apoplastů jako součást hlízové šťávy. Cílem této práce byla izolace 208

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ extracelulárních proteinů izolovaných z buněčných stěn hlíz bramboru, odstranění nízkomolekulárních látek a sledování změn v proteinovém spektru během procesu purifikace. Izolované proteiny byly detekovány na SDS-PAGE 16% peptidovém gelu ve dvou oblastechvýrazný pruh v oblasti 14-17 kDa a méně výrazný pruh kolem 26 kDa. Část izolovaných extracelulárních proteinů byla nerozpustná a po jejich odstranění došlo ke ztrátě dvou skupin proteinů o molekulové hmotnosti 6-14 kDa a 29 kDa. Je žádoucí, aby byly během izolačních a purifikačních procesů extracelulárních proteinů minimalizovány změny v proteinovém spektru a to především minimalizace ztrát celých skupin proteinů. Bylo by ideální, pokud by byly izolované proteiny úplně rozpustné ve vodě a to jednak kvůli přesné detekci a identifikaci celého spektra proteinů a zároveň k ověření jejich antibakteriálních a antifungálních aktivit, které jsou s extracelulárními proteiny často spojovány. Dedikace Výsledky byly získány v rámci řešení výzkumných projektů GAČR 522/09/1693, GAJU 065/2013/Z a GAJU 058/2013/Z. Použitá literatura Berrocal-Lobo M., Segura A., Moreno M., López G., García-Olmedo F., Molina A. (2002): Snakin-2, an Antimicrobial Peptide from Potato Whose Gene Is Locally Induced by Wounding and Responds to Pathogen Infection. Plant Physiology, 128: 1-11. Čermák V. (2012): Seznam doporučených odrůd bramboru 2012. ÚKZUZ Brno, 104. de Souza Cândido E., Pinsto M. F. S., Pelegriny P. B., Lima T. B., Silava O. N., Pogue R., Grossi-de-Sá M. F., Franco O. L. (2011): Plant storage proteins with antimicrobial activity: novel isights into plant defense mechanismus. The FASEB Journal, 25: 3290-3305. Judd R. C. (2002): SDS-Polyacrylamide gel electrophoresis of peptides. Z Walker J. M. (ed.) The Protein Protocols Handbook, 2nd Edition. Humana Press Inc., Totowa New Jersey, 1146. Moreno M., Segura A., García-Olmedo F. (1994): Pseudothionin-St1, a potato peptide active against potato pathogens. European Journal of Biochemistry, 223: 135-139. Rymareva E. V., Sukhareva O. N., Romanenko A. S., Salyaev R. K. (2003): Study of Antibacterial Activity of Potato Proteins. Doklady Biological Sciences, 390: 269-270. Segura A., Moreno M., Madueño F., Molina A., García-Olmedo F. (1999): Snakin-1, a Peptide from Potato That Is Active Against Plant Pathogens. Molecular Plant-Microbe Interactions, 12: 16-23. Taran S. A., Esikova T. Z., Mustaeva L. G., Baru M. B., Alakhov Yu. B. (2002): Synthesis and Antibacterial Activity of Analogues of the N-Terminal Fragment of the Sarcotoxin IA Antimicrobial Peptide. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 5: 357–362. Kontaktní adresa: Ing. Andrea Kamenová Katedra rostlinné výroby a agroekologie, Oddělení pěstování rostlin Zemědělská fakulta Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Studentská 13 370 05 České Budějovice email: [email protected]

209


BIODIVERZITA HMYZU V POROSTECH VOJTĚŠKY SETÉ (MEDICAGO SATIVA L.) PŘI POROVNÁNÍ DVOU PĚSTITELSKÝCH TECHNOLOGIÍ Biodiversity of insect in alfalfa fields (Medicago sativa L.) in two different management systems Kolařík, P.1, Rotrekl, J. 1, Barták, M. 2, Krupauerová, A. 2, Volková P. 3 1

Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko 2 Česká zemědělská univerzita v Praze 3 OSEVA vývoj a výzkum, spol. s.r.o. Zubří

Abstrakt V porostech vojtěšky seté pěstované konvenční technologie (s použitím pesticidů) a ekologickým způsobem jsme v letech 2007 – 2011 sledovali pomocí emergentních lapáků biodiverzitu hmyzu. Vzorky byly odebírány jedenkrát za měsíc. Byly uchovávány v 70 % ethanolu a následně rozborovány v diagnostické laboratoři do jednotlivých řádů a čeledí. Vyšší početnost řádů i jedinců byla zjištěna u ekologicky pěstované vojtěšky v porovnání s konvenčním způsobem pěstování Klíčová slova: biodiverzita; hmyz;vojtěška; konvenční pěstování; ekologické pěstování Abstract The insect biodiversity was monitored on the ecological and conventional alfalfa fields in years 2007 2011. The insect samples were collected once in month by means of emergence trap, stored in 70 % of ethanol. Finally the insect orders and families were recognized. A higher frequency of orders and individuals were found in organically grown alfalfa compared with conventional manner. Keyword: biodiversity; insect; alfalfa;conventional alfalfa; ecological alfalfa

Úvod Biodiverzita v ekologickém zemědělství neznamená pouze pěstování a chov většího počtu druhů rostlin a zvířat na farmách, ale také větší výskyt volně žijících rostlin a živočichů na určitém území. Zvláštní důraz je také kladen na ochranu původních a ohrožených druhů rostlin a živočichů (Boháč, 2013). Za základní příčinu snížení biodiverzity v agroekosystémech je považována ztráta funkce ekosystémů jejich narušením. Je to právě zemědělství, které má zájem na jednoduchých a uniformních ekosystémech (monokultury) řízených člověkem (Kolařík et al., 2010). Tím způsobuje vyhynutí mnoha původních druhů, snížení druhové diverzity společenstev a ekosystémů a změny v početnosti druhů. Většinou je to spojeno s preventivními opatřeními před škůdci (většinou hmyz), kteří nacházejí v monokulturách ideální podmínky pro svůj vývoj. Hlavním paradoxem současného zemědělství tedy je jak efektivně regulovat početnost škůdců a zároveň nepoškodit nebo dokonce podpořit biodiverzitu ostatních organismů v agroekosystémech a jejich okolí. Na podpoře biodiverzity má zemědělství i vlastní zájem, zejména s ohledem na zvýšení početnosti opylovačů, predátorů a parazitoidů škůdců. Hlavními vlivy zemědělství na ekosystémy jsou: ztráta nebo přeměna biotopů, znečištění pesticidy, introdukce nepůvodních a často exotických druhů rostlin a živočichů, přílišná exploatace půdy, odlesnění a změna travních ekosystémů, ztráta ekologické únosnosti ekosystémů a změna původní vegetace, která je spojena skoro vždy se ztrátou původního biotopu (Šarapatka & Urban, 2005; Urban et al., 2003). Na ekologických farmách ve Velké Británii byla prokazatelná závislost mezi počtem druhů motýlů a aplikací (absencí) pesticidů. Asi 68 % druhů motýlů se objevilo za pět let v místech bez aplikace pesticidů a v chráněných remízcích (Boháč, 2013). 210

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metoda Sledování hmyzích společenstev na lokalitách jižní Moravy v České republice probíhalo v porostech semenné vojtěšky ponechané ze druhé seče v Hustopečích, která byla obhospodařovaná konvenčně s použitím pesticidů a na ekologicky pěstované vojtěšce na lokalitě Sedlec (rok 2007, 2011) a Březí (2008, 2009, 2010). Lokalitu Hustopeče (48°57.906 N, 016°42.738 E, 199 m.n.m.) lze charakterizovat jako suchou kukuřičnou oblast s typickým vnitrozemským klimatem. Dlouhodobá průměrná roční teplota je 9,2o C a dlouhodobý roční úhrn srážek je 545 mm. Jedná se o suchou kukuřičnou oblast s typickým vnitrozemským klimatem. Půdní typ je černozem, půdní druh je hlinitá půda. Z hlediska botanické charakteristiky se jedná o monokulturu vojtěšky seté, která byla prakticky bez jakéhokoliv zaplevelení ve všech letech sledování. Na začátku či v průběhu vegetace byly v jednotlivých letech pěstování aplikovány herbicidy k udržení bezplevelného stavu porostu. Před kvetením porostu a při dokvétání byly použity insekticidy s různými účinnými látkami (neonikotinoidy, pyrethroidy) proti fytosugním plošticím a před vlastní sklizní proběhla desikace porostu totálním herbicidem. Ekologicky pěstovaná vojtěška je zcela bez využití hnojiv a bez použití jakýchkoliv pesticidů. V roce 2007 a 2011 monitoring probíhal na lokalitě Sedlec (48°45.961 N, 016°42.738 E, 204 m.n.m.). Jedná se suchou kukuřičnou oblast s typickým vnitrozemským klimatem. Druh půdy, degradovaná černozem s pH – 7,2 a s podílem humusu 2,6 %, hloubka ornice je 25 cm. Z botanického hlediska se jednalo o monokulturu vojtěšky zasetou v roce 2007, porost byl velmi dobře zapojen s minimálním zaplevelením. V roce 2008, 2009 a 2010 monitoring probíhal na lokalitě Březí (48°48'43.407"N, 16°33'13.385"E, 187 m.n.m.), které se nacházelo 6 km od lokality v roce 2007. Lokalitu jsme museli změnit z důvodu zaorání vojtěšky na původním místě. Na těchto lokalitách byl ekologický způsob hospodaření zaveden od roku 2002. Dlouhodobá průměrná roční teplota je 9,2 °C a průměrná teplota za vegetační období je 15,6 °C. Dlouhodobý roční úhrn srážek činní 479,7 mm a celkový dlouhodobý úhrn srážek za vegetační období je 305,8 mm. Jedná se suchou kukuřičnou oblast s typickým vnitrozemským klimatem. Druh půdy je degradovaná černozem s pH – 7,2 a s podílem humusu 2,6 %, hloubka ornice je 25 cm.. Z botanického hlediska se jedná o monokulturu vojtěšky zasetou s velmi bohatým spektrem plevelných druhů rostlin. Vyskytovaly se zde heřmánkovité plevele, pýr plazivý, kokoška pastuší tobolka, smetánka lékařská, mák vlčí, mléč rolní, pelyněk černobýl, úhorník roční, violka rolní, chundelka metlice a další. V roce 2007 byla doba umístění emergentních lapáků na monitorovaných lokalitách od 3.7. do 2.10. (celkem za sledované období 3 odběry). V roce 2008 byly termíny odběrů od 28.4. do 1.10. (celkem za sledované období 5 odběrů). V roce 2009 doba umístění emergentních lapáků na lokalitách od 21.4. do 8.10. (celkem za sledované období 6 odběrů). V roce 2010 od 3.5. do 3.9. (celkem 5 odběrů za sledované období). V roce 2011 od 2.5. do 4.10. (celkem 5 odběrů za sledované období). K vlastnímu monitoringu byl použit emergentní lapák. Tato past má čtvercovou základnu pokrývající prostor jednoho metru čtverečního. Základna je dole zahrnuta zeminou a to především z důvodu migrace hmyzu dovnitř i ven z lapáku. Zachycené vzorky hmyzu jsou jímány do polyuretanové láhve o objemu 1000 ml, ve které je 70 % ethanol. Doba expozice emergentního lapáku na daném místě je jeden měsíc, poté dojde k odběru vzorku, k výměně hlavice a přesunu tohoto lapáku z původního místa na další (asi metr vzdáleného). Odebrané vzorky jsou transportovány do laboratoře kde jsou skladovány v mrazničce v 70% ethanolu při teplotě -20°C. Po skončení všech sezónních odběrů jsou následně všechny vzorky odeslány do diagnostické laboratoře k určení. Odebraní jedinci jsou identifikování do jednotlivých řádů a čeledí. Vzorky byly zpracovány na základě morphospecies.

211

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky a diskuze Celkové početnosti všech jedinců u obou sledovaných technologií jsou uvedeny v tabulce 1. Za sledované období bylo na lokalitě s ekologicky pěstovanou vojtěškou celkem zjištěno 152 778 jedinců a na lokalitě s konvenčně pěstovanou 144 971 jedinců. Při nezapočítání skupiny Sternorrhyncha, která u konvenční technologie jasně dominovala, byla početnost jedinců téměř dvojnásobně vyšší v systému ekologického pěstování. U obou srovnávaných technologií jasně dominovali především jedinci z řádu Coleoptera, Collembola, Diptera a Sternorrhyncha v různých procentických zastoupení v jednotlivých letech sledování. Dále byla významná početnost zjištěna u jedinců z řádu Arachnidae, Hymenoptera a Thysanoptera u obou technologií pěstování. Na lokalitě s ekologickou vojtěškou byla celková početnost jedinců kromě roku 2010 nižší v porovnání s konvenční způsobem pěstování. U porostu vojtěšky v ekologickém režimu pěstování byli v jednotlivých letech nejvíce zastoupeni jedinci z řádů Sternorhyncha (1,3 % 80,8 %) a Collembola (0,7 % - 69,8 %). Další řády zde již byly zastoupeny v menší početnosti: Coleoptera (5,1 % - 9,2 %) a Diptera (4,0 % - 22,4 %) a Hymenoptera (2,5 % 11,3 %). Zbývající řády zde pak měly velmi nízké procentické zastoupení v jednotlivých letech sledování pohybující se do 1 %. U porostu vojtěšky v konvenčním pěstování byli v jednotlivých letech nejvíce zastoupeni jedinci z řádů Sternorhyncha (29,1 % - 73,7 %) a Collembola (6,3 % - 30,1 %). Další řády zde již byly zastoupeny v menší početnosti: Coleoptera (0,9 % - 9,1 %) a Diptera (1,5 % - 17,3 %) a Hymenoptera (2,1 % - 9,3 %). Ze zbývajících řádů se vetší početnost pohybovala u Arachnidae s maximálním zastoupení v roce 2011 (1,2 %). Početnost dalších řádů se pohybovala v setinách procent. Tabulka 1: Celkový počet zachycených jedinců v letech 2007 – 2011 v porovnání dvou pěstitelských technologií u vojtěšky seté ekologická konvenční 2007 2008 2009 2010 2011 2007 2008 2009 2010 2011 Arachnidae 30 304 270 168 226 28 177 322 130 335 Auchenorrhyncha 7 47 86 37 149 1 49 45 17 22 Caelifera 1 6 4 1 Coleoptera 188 4419 2024 3638 1612 108 1277 2303 1102 838 Collembola 26 10360 12280 39046 2507 720 11342 7724 3164 6585 Dermaptera 11 22 63 383 235 2 17 13 26 18 Diplopoda 4 Diptera 168 2059 3600 9040 4578 173 1588 2768 3911 3070 Heteroptera 27 72 74 125 181 29 51 113 66 101 Hymenoptera 171 1280 2468 1981 1883 244 1392 2396 758 1219 Lepidoptera 4 13 27 57 55 1 14 14 26 13 Neuroptera 7 14 1 1 24 5 10 13 12 7 Psocoptera 28 31 11 1 31 22 151 1 6 Opilionida 7 11 Mecoptera 2 Sternorrhyncha 2959 25304 535 764 8760 7982 51080 7463 11073 11720 Thysanoptera 34 6925 478 692 176 23 283 315 263 195

212

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Celkem bylo u technologie s ekologickou vojtěškou zaznamenáno 16 řádů v porovnání s konvenční, kde byli zjištěni jedinci celkem ze 14 řádů. V ekologických systémech obhospodařování tak byla zaznamenána větší biodiversita hmyzu. Podobné výsledky jsou uváděny i v dostupné literatuře (Kolařík et. al 2010; Šarapatka & Urban, 2005; Urban et. al., 2003). Závěr Ze získaných výsledků je patrné, že za celé sledované období bylo na lokalitě s ekologicky pěstovanou vojtěškou zjištěno celkem 152 778 jedinců a na lokalitě s konvenčně pěstovanou 155 016 jedinců. Při nezapočítání jedinců z řádů Sternorrhyncha byla celková početnost u ekologické vojtěšky 114 456 jedinců, což v porovnání s konvenční vojtěškou (65 698) představuje téměř dvojnásobné početnostní zastoupení. U obou technologií dominovali jedinci z řádů Sternorhyncha a Collembola. Nutno konstatovat, že u ekologické vojtěšky bylo zjištěno více řádů v porovnání s konvenční. Dedikace Výsledky uvedené v tomto článku byly získány při řešení výzkumného projektu QH 72151 „Ovlivnění biodiverzity hmyzu v krajině různými způsoby zemědělského využití půdy a zemědělskými technologiemi se zaměřením na škůdce trav a jetelovin a jejich bioregulátory“, který financuje MZe ČR prostřednictvím Národní agentury pro zemědělský výzkum.

Literatura Kolařík, P., Rotrekl, J., Barták, M., Fechtner, M., Frydrych, J., Cagaš, B. (2010): Biodoverzita hmyzu v porostech vojtěšky seté (Medicago sativa L.) v roce 2008 a 2009. Úroda 12, vědecká příloha: 297-300 Boháč J. Kapitola z připravované knihy „Půdní biologie“, Půdní zoologie – dravý hmyz. Dostupné on-line: http://www.jaroslavbohac.wz.cz/download/pudni_zoologie.pdf (cit. dne 3.9.2013) Šarapatka B., Urban Ekologické zemědělství, učebnice pro školy i praxi, 2. díl. 1. vydání, MŽP ČR a PRO-BIO, 2005, 334 s. Urban J., Šarapatka B. a kolektiv: Ekologické zemědělství, učebnice pro školy i praxi, I. díl. 1. vydání, MŽP ČR a PRO-BIO, 2003, 280 s.

Kontaktní adresa: Ing. Pavel Kolařík Zemědělský výzkum, spol. s. r.o. Troubsko 664 41 Troubsko, Zahradní 1 [email protected]

213


MONITORING CHOROB A ŠKŮDCŮ V POLNÍCH POROSTECH GENETICKÝCH ZDROJŮ LÉČIVÝCH, AROMATICKÝCH A KOŘENINOVÝCH ROSTLIN (LAKR) Monitoring of diseases and pests in the field collections of medicinal, aromatic and culinary plants (MAPs) germplasm Petrželová I., Dušková E., Dušek K. Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Olomouc-Holice Abstrakt Výskyt chorob a škůdců byl sledován v polní kolekci genetických zdrojů LAKR udržovanýchna pracovišti VÚRV, v.v.i. v Olomouci.Čerstvé nebo herbarizované vzorky rostlin byly podrobeny mikroskopické determinaci houbových patogenů, dále bylosledováno poškození rostlinživočišnými škůdci.U LAKR byly zjištěny tyto choroby: fytoplazmóza, kořenové a stonkové hniloby spojené s vadnutím rostlin, rzivosti, plísně, padlí, listové skvrnitosti a virózy.Rovněž bylo detekováno široké spektrum živočichů (převážně hmyzu), kteří pro tyto rostliny představují potenciální škůdce, ale pouze některé druhy způsobovaly větší škody sáním nebo žírem. Nejpočetněji byli zaznamenáni pidikřísci (Cicadellidae), klopušky (Miridae), dřepčíci (Chrysomelidae) a pěnodějky (Aphrophoridae). Klíčová slova:choroby a škůdci, LAKR, četnost výskytu, škodlivost Abstract Field collection of MAPs germplasm maintained by CRI in Olomouc was surveyed for occurrence of pests and diseases. Fresh or herbarized plant material was examined microscopically for the presence of fungal pathogens. Plants were searched also forpest damage. Pathogens causing rusts, downy and powdery mildews and leaf spots were isolated from the plants. We observed alsosymptoms of phytoplasma, viroses and root and stem rots followed byplant wilting. A broad diversity of potential pests (mainly insects) was recordedon MAPs, but only some of them caused bigger damage by sucking or chewing. Most frequent were various species of leafhoppers (Cicadellidae), plant bugs (Miridae),flea beetles (Chrysomelidae) and spittlebugs (Aphrophoridae). Key words: diseases and pests, MAPs, frequency of occurrence, harmfulness

Úvod Mnohé rostlinné druhy slouží od nepaměti v lidovém léčitelství jako zdroj přírodních léčivých látek proti široké škále různých onemocnění. Pro zachování léčivé účinnosti drogy je nezbytné, aby byl sbírán pouze kvalitní, čistý a zdravý rostlinný materiál. Využívání léčivých, aromatických a kořeninových rostlin (LAKR) ve farmacii, medicíně, potravinářství a dalších oborech s sebou přineslo potřebu tyto rostliny pěstovat v kulturách. Avšak stejně tak jako jiné skupiny rostlin mohou být i LAKR napadány různými chorobami a škůdci, které mohou významně znehodnotit kvalitu drogy, případně ovlivnit obsah jejích účinných látek.Povrchová mykoflóra může drogu navíc kontaminovat produkcí nebezpečných mykotoxinů (Grigoryan et al., 2011).Problematice chorob a škůdců LAKR je ovšemv porovnání s běžně pěstovanými zemědělskými plodinami věnována poměrně malá pozornosti v celosvětovém měřítku.U nás pro většinu LAKR prakticky neexistují přehledy chorob a škůdců, výjimkou jepublikaceNeubauer et al. (1980). Materiál a Metody Výskyt chorob a škůdců byl sledován v polních porostech genetických zdrojů LAKR udržovaných na pracovišti VÚRV, v.v.i. v Olomouci. Olomoucká kolekce LAKR čítá 928 položek 71 druhů evidovaných v Národním informačním systému EVIGEZ, z toho 119 položek je udržovaných vegetativně a 809 generativně. Kromě tohoje 1239 položek(i dalších 214

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ druhů do EVIGEZ dosud nezařazených) udržováno v rámci pracovní kolekce. Kolekce LAKR zahrnuje především druhy domácí nebo zdomácnělé ve středoevropském regionu (80%), ale i druhy cizokrajné (20%) původem ze Severní Ameriky,Asie nebo Středomoří. Rostliny byly pěstovány volně na poli nebo technických izolátorechpokrytých síťovinou. Monitorování chorob a škůdců probíhalo v průběhu vegetačních sezón let 2012 a 2013. Ze živých rostlin byly odebírány části s viditelnými příznaky chorob a čerstvé nebo herbarizované vzorky byly použity k mikroskopické determinaci fytopatogenních hub a Oomycet. Dále bylo sledováno poškození rostlin škůdci (především hmyzem). Vzhledem k tomu, že nebylo možné předem určit, které druhy hmyzu jsou pro LAKR škodlivéa do jaké míry, příp. kterédruhy byly pouhými náhodnými návštěvníky studovaných rostlin, byly zaznamenávány veškeré nalezené druhy a poté byla vyhodnocena jejich škodlivost ve vztahu k jejich početnosti a způsobenému poškození. Výsledky a diskuze Výsledky sledování výskytu chorob LAKR jsou znázorněny v grafu 1.Urodu Echinaceabyly pozorovány příznaky silného napadení Aster yellowsphytoplasma (jen v roce 2012). Kořenové a stonkové hniloby spojené s vadnutím rostlin byly způsobované houbami Sclerotiniasclerotioruma/nebo Botrytiscinerea a byly zjištěny u rodů Borago, Carum, Echinacea, Ocimuma Valeriana. Projednotlivé napadené rostliny nebo jejich části měly tyto hniloby likvidační efekt, a to především pro rostliny pěstované v technickýchizolátorech. Graf 1. Choroby léčivých, aromatických a kořeninových rostlin a četnost jejich výskytu (čísla vyjadřují počty napadených druhů LAKR).

U druhů pěstovaných volně na poli byly jako nejškodlivější pro napadené rostliny vyhodnoceny rzivosti, plísně a padlí. Vysoký stupeň napadení a vzhledem k tomu, že napadené části jsou u většiny z dále jmenovaných rodů používány pro získání drogy, i vysoká škodlivost byla zaznamenána urzivostí rodů Agrimonia,Balsamita, Grossheimia(syn. Centaurea), Inula(r. 2012), Levisticum, Mentha, Potentilla, Salviaa Verbascum. Rzivosti byly nejčastěji způsobeny zástupci rodu Puccinia, dálebyly mikroskopicky determinovány rody Coleosporium,Phragmidium, Pucciniastruma Uromyces, které u těchto LAKR uvádí iUrban a Marková (2009). Plísně byly v průběhu dvouletého pozorování zjištěny pouze urodůOcimum(r. 2012), Oenothera(r. 2013), SalviaaTanacetum(r. 2013) a byly identifikoványjako PeronosporaaParaperonospora(Choi et al.,2009; Constantinescu,1989; Solheim a Gilbertson, 1973; Thines et al., 2009). Na rostlinách Armoraciapěstovaných na poli i v izolátorech bylo pozorováno silné napadení bílou puchýřnatostí brukvovitých (Albugocandida).Padlíbylo způsobováno rody Erysiphe(resp. Golovinomyces) a Sphaerotheca(Braun, 1995) a větší škodlivost byla zaznamenána urodůAlchemilla, Calendula, Monarda,Salvia,Sanguisorba, Silybuma Verbascum. Listové skvrnitosti byly vysoce škodlivé 215

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ především pro rody Alchemilla, Armoracia, Betonica, Carum, Digitalis, Foeniculum, Galega, Glycyrrhiza, Isatis, Levisticum, Melissa, Ocimum(r. 2013), Origanum, Polemonium(r. 2012), Potentilla, Saponaria aSolidago(r. 2013). Pro další napadené LAKR byla tato choroba nevýznamná, neboť šlo pouze o ojediněle nalezené listové skvrny.Z listových skvrn byly nejčastěji vyizolovány rody Alternaria, Ascochyta, Phoma(nebo Phyllosticta?)aSeptoria(graf 1), dalšími rody byly Aristatoma, Botrytis, Cercosporidium, Cladosporium, Ovularia, Periconia, Ramulariaa Robillarda(k determinaci použita publikace:Barnett a Hunter, 1998). V případě výskytu rodů Alternaria(s výjimkou 4 druhů LAKR), Cladosporium a Periconiašlo pravděpodobně o druhotné osídlení listových skvrn saprofytickými druhy. Jako zajímavý lze uvést nález pyknidy v listu Filipendulaulmaria s konidiemi, které odpovídaly rodu Robillarda. Zástupci tohoto roduvšak dle Barnetta a Huntera (1998) napadají pouze trávy. Graf 2. (Potenciální) škůdci léčivých, aromatických a kořeninových rostlin a četnost jejich výskytu (čísla vyjadřují počty napadených druhů LAKR).

Výsledky monitoringu výskytu škůdců LAKR jsou znázorněny v grafu 2. Jak je z grafu zřejmé, na LAKR bylo detekováno široké spektrum živočichů (převážně hmyzu), kteří pro tyto rostliny představují potenciální škůdce, ale pouze některé druhy způsobovaly větší škody sáním nebo žírem. Nejpočetněji byli zaznamenáni pidikřísci (Cicadellidae), klopušky (Miridae), dřepčíci (Chrysomelidae) a pěnodějky (Aphrophoridae). Především pidikřísci způsobovali významné poškození listů sáním, zejménaurodůAgastache, Achillea,Althaea, Artemisia, Balsamita, Betonica, Echinacea, Hyssopus, Lavandula, Leuzea(syn. Rhaponticum), Melissa, Mentha, Ononis, Origanum, Potentilla, Prunella,Salvia a Thymus.Dřepčíci způsobovali největší poškození urodůAlthaea, Anchusa, Armoracia, Belamcanda, Borago, Cannabis, Hyssopusa Ruta, velmi početní však byli i urodů Achillea, Lavandula(pouze na některých položkách), Melissa, Mentha a Potentilla.Pro rody Armoracia, Hypericum, Gentiana, Linariaa Verbascum pěstované volně na poli a Carum, Ocimum, Satureja a Silybumpěstované vizolátorech byly významnými škůdci rovněž housenky různých čeledí Lepidoptera (graf 2).Silné napadení mšicemi (Aphididae) bylo pozorováno u některých položek rodů Althaea, Artemisia, Gentiana, Levisticum,Salviaa Verbascum na poli a dále u rodů Borago, Calendula,Cannabis, Coriandrum, Malva, Plantago a Silybumv izolátorech.Větší poškození způsobovaly rovněž minující druhy hmyzu (Agromyzidae, Tephritidae) u rodů Levisticuma Linariaa dále nosatcovití brouci (Curculionidae) urodů Althaea, ArmoraciaaLinaria. Urodu Armoraciabyly ve větší míře nalezenyilarvy květilek (Anthomyiidae) a bejlomorek (Cecidomyiidae). Mandelinky (Chrysomelidae) byly velmi 216

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ početné urodu Mentha.V izolátorechpěstované rostliny rodů Cannabis, Caruma Foeniculumbylysilně napadeny třásněnkami (Thysanoptera).Ostatní skupiny hmyzu byly z hlediska škodlivosti málo významné nebo byl jejich výskyt málo četný, případně šlo pouze o ojediněle nalezené exempláře. Silnénapadení sviluškami(Tetranychidae) bylo zjištěno urodůArmoracia, Betonica, Cannabis, Carthamusv izolátorech, slaběji napadené bylyrostliny rodů Carum,Malva,OcimumaPlantago. Na poli byly svilušky pozorovány na některých položkách rodů Agastache, Dictamnus, Filipendula, Gentiana, Hyssopus, Lavandula, Levisticum, Polemonium, Ruta, SalviaaSanguisorba. Dále bylo zjištěno silné napadení rostlin Caruma Salviavlnovníky (Eriophyidae).Rostliny rodu Silybumpěstované v technických izolátorech byly silně poškozovány plži (Arionidae, Limacidae). Závěr Studium prokázalo vysokou četnost chorob a škůdců na LAKR. U rostlin pěstovaných volně na poli byly jako nejškodlivější vyhodnoceny rzivosti, plísně a padlí, některé druhy byly silně napadené listovými skvrnitostmi. Z živočišných škůdců způsobovali obecně největší problémy především pidikřísci a u některých druhů/položek také mšice, dřepčíci, nosatcovití brouci, housenky, vlnovnícinebo svilušky. Pro rostliny pěstované v technickýchizolátorech se (v závislosti na druhu)ukázaly jako velmi nebezpečné kořenové a stonkové hniloby způsobené hlízenkou a plísní šedou, dále mšice, příp. třásněnky nebo svilušky. Dedikace Výsledky této práce vznikly s podporou projektuED0007/01/01 Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkuma MZe ČR v rámci Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů pěstovaných rostlin a agrobiodiverzity (206553/2011-17253). Použitá literatura BarnettH.L., Hunter B.B. (1998): IllustratedGeneraofImperfectFungi, FourthEdition. APS Press,St. Paul, Minn. Braun U. (1995): Thepowderymildews (Erysiphales) ofEurope. Gustav Fischer Verlag, Jena. Constantinescu O. (1989): Peronospora complex on Compositae. Sydowia 41, 79-107. Choi Y.J., Shin H.D., Thines M. (2009): Two novel Peronospora species are associatedwithrecentreportsofdownymildew on sages. Mycol Res 113, 1340-1350. Grigoryan K., Badalyan G., Sargsyan M., Harutyunyan A., Pogosyan N. (2011): Mycobiota of some medicinal plants and their toxigenic potential. Actafytotechnicaetzootechnica Special Number, 14-18. Neubauer S., Král J., Klimeš K. (1980): Choroby a škůdci pěstovaných léčivých rostlin a ochrana proti nim. Státní zemědělské nakladatelství, Praha. Solheim W.G., Gilbertson R.L. (1973): Peronospora species in Arizona. MycopatholMycolAppl49, 153-159. Thines M., Telle S., Ploch S., Runge F. (2009): Identity ofthedownymildewpathogensofbasil, coleus, and sagewithimplicationsforquarantinemeasures. Mycol Res 113, 532-540. Urban Z., Marková J. (2009):Catalogueofrustfungiofthe Czech and SlovakRepublics. Charles University in Prague, Karolinum Press, Prague. Kontaktní adresa: RNDr. Irena Petrželová, Ph.D. Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Oddělení genetických zdrojů zelenin, léčivých rostlin a speciálních plodin, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i.,Šlechtitelů 29, 783 71 Olomouc-Holice, e-mail: [email protected]

217


SKLENÍKOVÉ A POLNÍ INOKULACE ŘEPKY OLEJKY PATOGENY SCLEROTINIA SCLEROTIORUM A LEPTOSPHAERIA SPP. Greenhouse and field inoculations of oilseed rape by pathogens Sclerotinia sclerotiorum and Leptosphaeria spp. Plachká E.2, Poslušná J.1, Macháčková I.3 1

OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Opava Agritec Plant Research s.r.o., Šumperk 3 SELGEN, a.s., Šlechtitelská stanice Chlumec nad Cidlinou 2

Abstrakt Cílem prací bylo zvýšit vypovídací schopnost laboratorních a polních zkoušek hodnocení zdravotního stavu řepky olejky v odrůdových pokusech a v testování přípravků na ochranu rostlin. Zkoušky byly zaměřeny na významné patogeny řepky olejky Sclerotinia sclerotiorum a Leptosphaeria maculans, L. biglobosa. Práce probíhaly v laboratorních a polních podmínkách. Pracovali jsme s izoláty patogenů původem z ČR, šlechtitelskými materiály a odrůdami řepky olejky ozimé. U S. sclerotiorum jsme hodnotili vliv inokulace listových řapíků myceliem na průběh infekce a vliv umělé inokulace půdy sklerociemi patogenu na napadení. U vybraných materiálů řepky jsme sledovali obsah glukosinolátů ve stoncích a listech řepky. U patogenů L. maculans, L. biglobosa jsme v polních podmínkách ověřovali vliv foliárního ošetření konidiosporami těchto patogenů na zdravotní stav. Klíčová slova: řepka olejka; zdravotní stav; umělé inokulace Abstract The aim of our research was to increase the explanatory power of laboratory and field tests of evaluation of the health of oilseed rape in varietal trials and testing of plant protection products. Tests were focused on the important pathogens of oilseed rape Sclerotinia sclerotiorum and Leptosphaeria maculans, L. biglobosa. The work was conducted under laboratory and field conditions. We worked with pathogen isolates originating from the Czech Republic, breeding materials and varieties of winter oilseed rape. At S. sclerotiorum we evaluated the influence of inoculation of leaf petioles with mycelium to the course of infection and the effect of artificial inoculation of soil with sclerotia of the pathogen to attack. The selected rape materials were watched about the glucosinolate content in the stems and leaves of rape. We tested the effect of foliar treatment with conidiospores of pathogens L. maculans, L. biglobosa to oilseed rape health in field conditions too. Keywords: oilseed rape, health stage, artificial inoculation

Úvod Leptosphaeria maculans (Desm.) Ces. Et de Not, Leptosphaeria biglobosa sp. Nov. Shoemaker & Brun a Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary patří k původcům dvou významných chorob řepky olejky (Brassica napus L. subsp. napus): fomové černání stonků řepky a bílá hniloba řepky. Vysoká vypovídací schopnost laboratorních a polních testů o citlivosti řepky olejky k uvedeným chorobám má ve šlechtění a ověřování vlastností přípravků na ochranu rostlin vliv na finanční náročnost testování. U fomového černání stonků řepky poukázaly Plachká, Odstrčilová (2007) na rozdíl výsledků rezistence v laboratorních inokulačních testech a u dospělých rostlin na poli. Proto jsme práce u fomového černání stonků řepky zaměřili na plošné polní inokulace. V případě patogenu S. sclerotiorum jsme pracovali na ověření laboratorní a polní metody inokulace, jejich vzájemného posouzení a obsahu glukosinolátů v zelené hmotě v období infekce – počátku kvetení. Význam glukosinolátů (GSL) v přirozené ochraně rostlin je nesporný. Jsou totiž řazeny mezi přirozené pesticidy (někdy též rostlinná antibiotika), které vyšší rostliny produkují za účelem odolnosti vůči nepříznivým vlivům predátorů, konkurentů a parazitů, neboť vykazují toxické či odpudivé účinky. 218

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metodika Laboratorní testy V laboratorních testech jsme pracovali se 4 materiály řepky ozimé a s 5 izoláty patogenu S. sclerotiorum (SCLESC). Materiály řepky byly testovány i v polních podmínkách. Testy byly zakládány v definovaných podmínkách na dvou pracovištích Opava a Šumperk. Myceliem patogenu byl infikován segment řapíku listu, který byl umístěn na pevnou živnou půdu v Petriho misce. Na každý materiál jsme v jednom testu hodnotili segmenty řapíku z 10 rostlin ve třech opakováních. Hodnocení jsme prováděli 1., 3. a 7. den od inokulace. Hodnotili jsme poškození pletiva řapíku stupněm 1 až 5. Stupeň 1 – bez reakce, Stupeň 5 – 100% poškození pletiva. Celkem byly založeny 4 testy. Údaje jsou uvedeny v Tabulce 1. Stanovení obsahu GSL v zelené hmotě Obsah GSL v pletivech řepky byl stanoven metodou HPLC. Postupovali jsme dle „Metodiky pro stanovení glukosinolátů v semeni řepky pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC), (Kolovrat, 2001). Obsahy GSL ve stoncích řepky na počátku kvetení byly stanoveny v 1 g čerstvé hmoty a přepočteny na sušinu. Na 1 materiál řepky byly analyzovány 4 vzorky. Údaje jsou uvedeny v μmolech na 1g sušiny (viz Tabulka 2). Polní testy V letech 2011 až 2013 jsme na 4 lokalitách Opava (OP), Šumperk (ŠU), Chlumec nad Cidlinou (CHL) a Kujavy (KU) pracovali se 13 materiály a odrůdami řepky olejky ozimé (viz tabulka 3). Sledovali jsme 2 varianty ve třech opakováních: 1. neošetřená varianta (bez inokulací) a 2. inokulovaná varianta. Pokusy byly s výjimkou fungicidů standardně plošně ošetřeny. Inokulaci 2. varianty jsme zajistili sklerociemi a konidiosporami patogenů S. sclerotiorum a L. maculans, L. biglobosa. Sklerocia jsme sesbírali na strništi řepky (2011) a ze sklizně (2008). Sklerocia S. sclerotiorum jsme aplikovali do povrchové vrstvy půdy při setí v koncentraci 1,5 sklerocia na 1 m2. Konidiospory jsme aplikovali foliárním postřikem na podzim ve 4 až 6 pravých listech a na jaře na počátku dlouživého růstu v koncentraci 20×109 na 1 ha. Pracovali jsme se směsí dvou izolátů Leptosphaeria spp. OL2000 a 402006. Hodnotili jsme intenzitu napadení v procentech dle metodiky EPPO PP1/78(3) a výskyt chorob ve stupních 1 až 9 (9 – bez výskytu) dle metodiky ÚKZÚZ pro zkoušky užitné hodnoty odrůd - Řepka olejka (2005). Hodnocení dle metodiky EPPO probíhala na třech lokalitách OP, ŠU a KU; dle metodiky ÚKZÚZ na čtyřech lokalitách OP, ŠU, CHL a KU. Výsledky V posouzení výsledků napadení S. sclerotiorum laboratorních a polních testů byla potvrzena 2 × kladná (KYL, SU) a 2 × negativní korelace (KY, SU) u třech izolátů (KY, KYL, SU) z pěti (Tabulka 1). V případě posouzení korelace mezi obsahem GSL a napadením S. sclerotiorum byly potvrzeny negativní korelace mezi výsledky laboratorních testů a obsahu GSL ve stoncích řepky u progoitrinu, glucobrassicinu, gluconasturtiinu a u celkového obsahu GSL. Mezi napadením na poli a obsahem GSL nebyly korelace potvrzeny. To znamená, že u řepek se zvýšeným obsahem GSL v pletivech řepky bylo zaznamenáno nižší napadení patogenem S. sclerotiorum (Tabulka 2). V polních testech s plošnou inokulací řepky sklerocií patogenu S. sclerotiorum jsme v hodnocení dle metodiky EPPO zaznamenali vyšší napadení po inokulaci v průměru o 3,3 %. Výjimkou byl materiál OP-BN-33. U tohoto materiálu bylo napadení po inokulaci na jedné lokalitě výrazně vyšší. Tato skutečnost se projevila na průměrných výsledcích. Nejcitlivěji reagoval materiál OP-4330 (+10 %), dále Da Vinci (+6,6 %) a SG-C 531 (+5,6 %). V případě hodnocení dle metodiky ÚKZÚZ jsme zaznamenali průměrné zvýšení napadení po inokulaci o 0,1 stupně. Nejcitlivěji reagoval materiál OP-4330 (+0,7), Asgard (+0,6) a NK Morse (+0,6). U pěti materiálů bylo zaznamenáno nižší napadení a to maximálně o 0,5 stupně. 219

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ U polní inokulace řepky konidiosporami patogenů Leptosphaeria spp. jsme v hodnoceních dle metodiky EPPO zaznamenali v průměru vyšší napadení o 0,8 %, maximálně o 2 %. Nejcitlivěji reagoval materiál OP-BN-34 (+2 %), SG-C 2721 (+1,9 %) a Da Vinci (+1,4 %). Dle metodiky ÚKZÚZ bylo průměrné zvýšení napadení 0,3 %. Nejcitlivěji reagoval materiál SG-C 2721 (+0,6). Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 3.

3,00 5,00 4,13 5,00

0,3707

Průměr 3,50 3,36 3,27 3,75

0,4142

3,65 3,11 3,05 4,68

-0,8236

1,90 2,05 2,84 1,84

4,25 2,74 3,38 3,10

0,9881

Korelace mezi laboratorními a polními testy

4,50 2,50 3,25 3,75

-0,2113

2,70 4,50 4,10 3,90

0,9372

6,6 5,5 6 6,1

-0,9543

OP-4183 OP-BN-33 SG-C 2269 SG-C 531

KU 4,50 3,63 2,13 4,00

0,3567

Tabulka 1: Výsledky laboratorních a polních testů a posouzení korelace Materiál Polní Laboratorní testy - inokulát testy KY KU OP KYL SU SU

glucobrassicanapin

glucobrassicin

gluconasturtiin

4-methoxyglucobrassicin

neoglucobrassicin

0,1 2 0,2 0 0,1 5 0,0 6

0,0 6 0,0 0 0,0 0 0,0 0

0,3 2 0,2 5 0,1 4 0,1 0

-0,6238

-0,7870

-0,9020

-0,8600

0,0956

-0,2829

220

Celkový obsah GSL

4-hydroxyglucobrassicin

0,1 6 0,2 5 0,2 1 0,1 0

4,40 4,61 4,33 3,19 -0,8665

gluconapin

1,4 7 1,4 0 1,3 5 0,9 1

-0,8037

epi-progoitrin

glucoalyssin

Korelace GSL a S. sclerotiorum (lab. testy)

-

0,0 8 0,1 8 0,1 0 0,0 6

-0,4296

-

gluconapoleiferin

SG-C 531

-

0,3 0 0,2 1 0,3 5 0,1 1

0,3327

-

0,2 0 0,2 0 0,1 5 0,1 3

glucoraphanin

SG-C 2269

-

0,0 5 0,1 3 0,1 6 0,2 1

0,0 7 0,0 7 0,0 7 0,0 7

-

-

-

-

OP-BN-33

1,6 6 1,7 6 1,6 6 1,4 4 -0,8556

-

-

OP-4183

progoitrin

glucoiberin

MATERIÁL

Tabulka 2: Průměrný obsah glukosinolátů (GSL) ve stoncích řepky [µmol/g sušiny zelené hmoty] a posouzení korelace laboratorních testů (SCLESC) a obsahu GSL OBSAH GLUKOSINOLÁTŮ

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 3: Polní testy – napadení patogeny S. sclerotiorum a Leptosphaeria spp.

Asgard Da Vinci NK Morse OP-4183 OP-4208 OP-4330 OP-BN-33 OP-BN-34 SG-C 768 SG-C 2269 SG-C 531 SG-C 2721 SG-C 4251

Bílá hniloba řepky (2013) EPPO KontroInokula lace 19,7 23,7 17,7 24,3 15,0 17,3 13,7 17,7 15,7 21,7 14,7 24,7 28,7 21,0 11,7 14,3 16,3 19,0 24,3 28,3 25,7 31,3 13,0 13,7 26,0 27,3

ÚKZÚZ Kontrola 6,2 6,0 6,8 6,4 6,0 6,8 6,1 6,9 6,2 6,0 5,7 6,7 5,9

Průměr

18,6

21,9

Minimum

11,7

Maximum

28,7

Materiál

Inokulace 5,6 6,1 6,2 6,3 6,3 6,1 6,2 6,7 6,7 5,9 5,7 6,7 6,1

Fomové černání stonků řepky (2012, 2013) EPPO ÚKZÚZ Kontro- InokuKontrola lace la 28,9 29,4 4,2 21,5 22,9 4,9 23,9 24,9 5,0 20,5 20,9 5,6 26,7 24,7 4,4 27,5 28,7 4,8 23,2 25,4 4,8 19,0 21,0 5,6 21,2 21,9 5,0 23,7 24,9 4,8 24,0 22,0 4,5 17,5 19,4 5,9 22,0 23,2 4,7

Inokulace 3,9 4,8 4,6 5,1 4,3 4,4 4,5 5,2 5,0 4,4 4,6 5,3 4,4

6,3

6,2

23,0

23,8

4,9

4,6

13,7

5,7

5,6

17,5

19,4

4,2

3,9

31,3

6,8

6,7

28,9

29,4

5,9

5,3

Závěr Výsledky polních a laboratorních testů rezistence řepky olejky k patogenu S. sclerotiorum nemusí být v korelaci. Obsah glukosinolátů ve stoncích řepky ovlivňuje napadení patogenem S. sclerotiorum. Plošné polní inokulace patogeny S. sclerotiorum a L. maculans, L. biglobosa mohou zvýšit napadení řepky olejky. Jednotlivé materiály řepky olejky mohou být k umělé inokulaci patogeny S. sclerotiorum a L. maculans, L. biglobosa rozdílně citlivé. Dedikace: Řešení uvedené problematiky bylo podpořeno projekty MZe ČR QI111A075 a TAČR TA01010815. Použitá literatura Delourme, R., Pilet-Nayel, M. L., Archipiano, M., Horvais, R., Balesdent, M. H., Tangui, X., Rouxel, L., Brun, H., Renard, M. (2003): Mapping specific resistence genes to Leptosphaeria maculans in rapeseed (Brassica napus L.): Proceedings of the 11th International Rapeseed Congress, Copenhagen, Denmark, 6.-10.July 2003:102-104. Plachká, E., Odstrčilová, L., 2007: Houbové choroby v řepce olejce ozimé – Leptosphaeria maculans. Sborník. Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění a ochraně rostlin a zpracování produktů. 8.-9.listopadu 2007, Brno. Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o., Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko. s. 435-438 Kontaktní adresa: Ing. Eva Plachká, Ph.D. OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., provozovna Opava, Purkyňova 10, 746 01 Opava; [email protected]

221


MONITORING VÝSKYTU BÍLÉ HNILOBY ŘEPKY NA ŠUMPERSKU A OPAVSKU V LETECH 2011–2013 Monitoring of Sclerotinia white rot at Šumperk and Opava regions in years 2011–2013 Poslušná J.1, Plachká E.2 1

2

Agritec Plant Research s.r.o., Šumperk OSEVA PRO s.r.o., oz Výzkumný ústav olejnin Opava

Abstrakt V letech 2011 až 2013 byla prováděna signalizace výskytu askospor patogena Sclerotinia sclerotiorum na petálech řepky a následně před sklizní zhodnocen výskyt bílé hniloby řepky ve sledovaných pokusných porostech na Šumpersku a Opavsku. Na výskyt choroby má vliv především průběh počasí, zejména půdní vlhkost v dubnu a suma srážek v průběhu kvetení, dalším faktorem je vliv lokality a zdroj infekce. Výskyt bílé hniloby na obou sledovaných lokalitách v roce 2011 byl hodnocen jako střední až vyšší, v letech 2012 a 2013 jako nízký až střední. Nízký úhrn srážek v průběhu kvetení v posledních 2 letech, sucho a nadprůměrné teploty ovlivnily výsledky signalizace, kdy procento infikovaných petálů činilo od 0 do 6 % v Rapotíně a 0 až 35 % v Opavě. Nejvyšší infekci petálů v roce 2011 odpovídaly i nejvyšší výskyty bílé hniloby řepky 48 % v Rapotíně a 29 % v Opavě. V roce 2013 bylo do sledování zařazeno hodnocení výskytů primární a sekundární infekce v provozních porostech řepky na Šumpersku a Opavsku. Na sledovaných lokalitách převažovala sekundární infekce rostlin askosporami patogenu. Klíčová slova: ozimá řepka, bílá hniloba řepky, signalizace, napadení porostu Abstract In years 2011 to 2013 the signalization of occurrence of Sclerotinia sclerotiorum ascospores on rape petals was carried out and subsequently the incidence of Sclerotinia white rot was assessed before harvest in monitored trials at Šumperk and Opava regions. The course of weather conditions, especially soil humidity in April and the sum of precipitation during rape flowering, strongly influenced the incidence of the disease. The influence of locality and the source of infection are the next main factors. The infestation in 2011 was evaluated as medium to high, in 2012 and 2013 as low to medium. The low rainfall during rape flowering in last two years, drought and temperatures above average affected the signalization results, when the percentage of infected petals amounted to 0 to 6 % in Rapotín and 0 to 35 % in Opava. The highest infection level of petals in 2011 corresponded to the highest incidence level of Sclerotinia white rot; 48 % in Rapotín and 29 % in Opava, respectively. The evaluation of primary and secondary type of infection on winter rape fields started in 2013 at Šumperk and Opava regions. On selected localities the secondary type of infection predominated caused by pathogen´s ascospores. Keywords: winter oilseed rape, Sclerotinia white rot, signalization, infestation

Úvod Bílá hniloba řepky, kterou způsobuje polyfágní patogen Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary, je významnou chorobou ozimé řepky. Název choroby je odvozen od jejích typických příznaků, kdy se v místě napadení vytváří bílé vatovité mycelium, ve kterém se utvářejí nepravidelná černá sklerocia. Příznaky lze pozorovat buď na kořenech a bázích stonků, kde primární infekci vyvolává mycelium z klíčících sklerocií na povrchu půdy či mělce zapravených v půdě. Sekundární infekci způsobují askospory ulpívající na petálech řepky. Při odkvětu dopadají petály do větví a na stonek rostlin, za příhodných podmínek askospory klíčí a infikují rostlinná pletiva. Příznaky napadení jsou viditelné zhruba za 5 týdnů v době tvorby šešulí a zrání řepky. Nejprve se v místě napadení objevují mokvavé skvrny a následně typické příznaky. Pokožka zasychá, vyběluje a loupe se. Rostliny předčasně dozrávají a odumírají. 222

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody Sledované lokality na Šumpersku (Rapotín a Šumperk) spadají do bramborářské výrobní oblasti, průměrná roční teplota činí 7,27 °C a průměrný roční úhrn srážek je 702,2 mm. Sledované porosty řepky leží v nadmořské výšce 325 m n.m. v Rapotíně a 303 m n.m. v Šumperku. Vybraná testovací pole na Opavsku spadají do řepařské výrobní oblasti a leží v nadmořské výšce 250–280 m n.m. Jedná se o oblast s teplejším klimatem v podmínkách ČR. Průměrná roční teplota činí pro tuto oblast 8,23 °C a průměrný roční úhrn srážek je 592,6 mm. Metoda signalizace askospor patogenu S. sclerotiorum byla přebrána z Kanady (Morrall, Thomson, 1991). Pro detekci askospor se na rostlinách v době květu (BBCH 61 až 67) odebíraly květní plátky. Místa odběrů byla čtyři na jeden hon/odrůdu, minimálně 10m od kraje porostu. Do dvou hodin od odběru byly květní plátky umístěny na Petriho misky na pevnou živnou půdu PDA (Potato Dextrose Agar). Po čtyřech dnech byla na základě charakteru mycelia stanovena přítomnost patogenu. Kontaminace byla vyhodnocena v procentech. Po 10 až 14 dnech byl patogen potvrzen výskytem sklerocií. Zdravotní stav řepkových porostů se hodnotil v růstové fázi BBCH 85–87. Hodnocení zdravotního stavu probíhalo dle metodiky EPPO PP 1/78 (3) Root, stem, foliar and pod diseases of rape. Bylo hodnoceno 50 náhodně vybraných rostlin na opakování (5x10 rostlin). Zdravotní stav rostlin byl hodnocen ve stupních: 1) 0–50% napadení stonku; 2) > 50% napadení stonku, síla stonku není ovlivněna; 3) > 50% napadení stonku, oslabení stonku; 4) rostlina odumřela. Hodnotila se frekvence napadení v procentech. Monitoring typu infekce rostlin bílou hnilobou řepky v okresech. Na vybraných stanovištích s provozní plochou osetou řepkou ozimou bylo vybráno 50 napadených rostlin řepky bílou hnilobou. Dle místa infekce a způsobu napadení byly rostliny zařazeny do dvou typů infekce: primární – napadeny jsou kořeny či stonková báze rostliny z půdy; sekundární – místo infekce je na vyšší části stonku nebo ve větvích rostliny. Výsledky a diskuze Výsledky signalizace výskytu askospor patogenu S. sclerotiorum na petálech potvrdily přímou závislost na povětrnostních podmínkách v jednotlivých letech. V roce 2011 byl zjištěn vysoký podíl infikovaných petálů. Průběh jarního počasí podporoval vývoj infekce, v průběhu kvetení bylo vlhko a teplo a tomu odpovídal vysoký stupeň napadení bílou hnilobou porostů před sklizní. V letech 2012 a 2013 dosahoval podíl infikovaných petálů nižších hodnot (0 až 28 %). Výskyt askospor byl sice zjištěn, ale v průběhu kvetení a po odkvětu vládly nepříznivé podmínky pro rozvoj infekce. Bylo velmi horko a sucho a také prudké jednorázové srážky, které mohly být v roce 2013 na Opavsku příčinou smytí askospor z rostlin. Výskyty bílé hniloby řepky na obou lokalitách odpovídaly kontaminaci petálů. V roce 2011 byl výskyt choroby střední až vyšší. V roce 2012 na intenzitu škodlivosti sehrál vliv lokality, kdy v Rapotíně převládaly příznivější povětrnostní podmínky pro rozvoj infekce než v Opavě, kdežto v roce 2013 v Rapotíně byl velmi nízký a v Opavě naopak střední. Byl potvrzen vliv lokality na výskyt choroby. Údaje jsou dostupné v Tabulkách č. 1, 2 a 3. Tabulka č. 1: Kontaminace petálů askosporami S. sclerotiorum (%) Datum 12.5.2011 20.5.2011 30.4.2012 6.5.2012 16.5.2012 14.5.2013 17.5.2013

Rapotín BBCH 61-63 BBCH 65 BBCH 61-63 BBCH 65 BBCH 67 BBCH 61-63 BBCH 65

Výskyt 52 35 0 0 2,5 4,16 5,88

Datum 28.4.2011 11.5.2011 2.5.2012 10.5.2012 16.5.2012 8.5.2013 13.5.2013

Opava BBCH 61-63 BBCH 65 BBCH 61-63 BBCH 65 BBCH 67 BBCH 61-63 BBCH 65

223

Výskyt 30 40 0 10 16 12,5 35

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka č. 2: Sumy srážek (mm) a dlouhodobé průměry srážek (mm) ve vybraných měsících Lokalita

Rapotín

Rok

Duben

Květen

Červen

Duben

Květen

Červen

2011 2012

29,8 16,9

52,4 28,9

93,0 44,6

29,5 46,5

74,9 42,2

76,8 72,4

2013

28,9

Opava

36,3

101,4

68,7

82,6

73

26,9

43,6

73,8

99,2

86,3

167,7

Tabulka č. 3: Frekvence napadených rostlin před sklizní (%) Rok/Lokalita 2011 2012 2013

Rapotín 48 23 13

Opava 29 0,6 21

Hodnocení výskytů primární a sekundární infekce rostlin na provozních plochách byl proveden na celkem 37 lokalitách na Šumpersku a Opavsku. Získané výsledky dokazují, že na sledovaných lokalitách převládala sekundární infekce, v poměru 30:7, nad primární infekcí. Na některých lokalitách byl výskyt choroby sporadický, nebylo nalezeno ani 50 infikovaných rostlin. Celkově byl výskyt bílé hniloby v porostech řepky v roce 2013 enormně nízký. Získané výsledky jsou uvedeny v Tabulkách 4 a 5. Tabulka č. 4: Monitoring bílé hniloby řepky v porostech na Opavsku v roce 2013 č.

Lokalita

Datum

Poměr infekce stonku a větví k infekci kořenů

1

Závada

20.7.2013

61,90

38,10

2

Bohuslavice

20.7.2013

71,43

28,57

3

Kobeřice (Padělky)

3.8.2013

100,00

0,00

4

Štěpánkovice

3.8.2013

83,33

16,67

5

Kravaře

3.8.2013

82,35

17,65

6

Kravaře Kouty

3.8.2013

90,00

10,00

7

Opava Kateřinky

3.8.2013

66,67

33,33

8

Opava Komárov

23.7.2013

75,00

25,00

9

Opava Komárov

23.7.2013

82,00

18,00

10

Opava Kylešovice

23.7.2013

100,00

0,00

11

Opava Kylešovice

16.7.2013

74,00

26,00

12

Opava Kylešovice

23.7.2013

86,00

14,00

13

Opava předměstí

24.7.2013

57,14

42,86

14

Opava předměstí

24.7.2013

70,00

30,00

Tabulka č. 5: Monitoring bílé hniloby řepky v porostech na Šumpersku v roce 2013 č.

Lokalita

Datum

Poměr infekce stonku a větví k infekci kořenů

1

Rapotín

19.7.2013

76,00

24,00

2

Šumperk

16.7.2013

80,00

20,00

3

Nový Malín

24.7.2013

36,36

63,64

4

Libina I

24.7.2013

66,67

33,33

5

Libina II

24.7.2013

38,89

61,11

6

Horní Sukolom

24.7.2013

75,00

25,00

7

Paseka

24.7.2013

44,00

56,00

8

Újezd

24.7.2013

66,67

33,33

224

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 9

Žerotín

24.7.2013

100,00

0,00

10

Újezd Rybníček

24.7.2013

40,00

60,00

11

Hnojnice

24.7.2013

100,00

0,00

12

Uničov Střelice

24.7.2013

100,00

0,00

13

Červenka

24.7.2013

100,00

0,00

14

Litovel Nasobůrky

24.7.2013

100,00

0,00

15

Libivá

24.7.2013

100,00

0,00

16

Řepová

24.7.2013

90,00

10,00

17

Šumperk - u Havlase

25.7.2013

40,43

59,57

18

Bludov

26.7.2013

71,43

28,57

19

Březná

26.7.2013

100,00

0,00

20

Rovensko

26.7.2013

50,00

50,00

21

Zábřeh

26.7.2013

16,67

83,33

22

Postřelmov

26.7.2013

11,76

88,24

23

Králec

26.7.2013

100,00

0,00

Závěr 1. Hlavní vliv na výskyt bílé hniloby řepky má především průběh povětrnostních podmínek v době kvetení řepky, lokalita a samozřejmě zdroj infekce. 2. Kontaminaci petálů řepky patogenem S. sclerotiorum a průběhu počasí v kvetení řepky odpovídalo napadení před sklizní. V roce 2011 byl zjištěn střední až vysoký stupeň napadení řepky. V tomto roce byla zaznamenána nejvyšší kontaminace petálů. V letech 2012 a 2013 byla kontaminace petálů nižší. Průběh povětrnostních podmínek v kvetení nebyl příznivý pro rozvoj infekce: sucho nebo silné srážky. Stupeň napadení byl hodnocen jako nízký až střední. 3. Hodnocení podílů primární a sekundární infekce v okresech Šumperk a Opava v roce 2013 ukázala, že napadení porostů bylo z téměř 80 % způsobeno sekundární infekcí. Dedikace Výsledky byly získány při řešení projektu MZe ČR NAZV QJ131022. Použitá literatura ČSÚ (2013): ČSÚ. Zemědělství – časové řady [online]. ©2013 [cit. 2013-12-08]. Dostupné z http://www.czso.cz/csu/redakce.nsf/i/zem_cr European and Mediterranean Plant Protection Organization (2003): Efficacy evaluation of fungicides. Root, stem, foliar and pod diseases of rape. 2003 OEPP/EPPO. Bulletin 33, 2532. Morrall, R.A.A., Thomson, J.R. (1991).: Petal test manual for Sclerotinia in canola. Saskatoon, University of Saskatchewan, 25 s. ISBN 0-88880-248-X

Kontaktní adresa: Ing. Jana Poslušná Agritec Plant Research, s.r.o. Zemědělská 2520/16, 787 01 Šumperk e-mail: [email protected]

225


STUDIUM KINETIKY INFEKCE ZYMV VE VYBRANÝCH DRUZÍCH CUKET Kinetic study of ZYMV infection in selected summer squash Svoboda J. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha Abstrakt Časový průběh virové infekce v rostlině je málo studovaný proces, který je však velice důležitý pro výběr vhodného termínu pro spolehlivé hodnocení rezistence rostlin. Reakce rostlin na infekci ZYMV (Zucchini yellow mosaic virus) byly studovány u rezistentních kultivarů amerických tykví cuket ‘Cougar‘, ‘Jaguar‘, ‘Hurakan‘ a českého náchylného kultivaru ‘Zelená‘. Rostliny byly infikovány mechanickou inokulací českým silně virulentním kmenem ZYMV-H a dalších 17 týdnů byly sledovány relativní koncentrace ZYMV v rostlinách metodou ELISA a hodnoceny příznaky na listech a plodech. Bylo zjištěno, že po počátečním prudkém nárůstu se koncentrace viru v rostlinách ustálila na určité úrovni nebo poklesla na určitou hodnotu, na které se stabilizovala. Největší rozdíly v relativních koncentracích ZYMV v rostlinách byly zjištěny 4 týdny po inokulaci a tomu také odpovídaly pozorované příznaky. Klíčová slova: tykev, ZYMV, rezistence, relativní koncentrace viru, titr viru AbstractThe time progress of a viral infection is not commonly studied process but it has a high importance for the selection of a time interval for the reliable evaluation of a plant resistance. The reaction of plants to the ZYMV (Zucchini yellow mosaic virus) infection was investigated in resistant American summer squash ‘Cougar‘, ‘Jaguar‘, ‘Hurakan‘ and susceptible Czech cultivar ‘Zelená‘. Plants were mechanically infected by a highly virulent Czech strain ZYMV-H. For the next 17 weeks, the relative ZYMV concentration in plants was evaluated by ELISA and viral symptoms on plant leaves and fruits were monitored. It was found out that the virus concentrations firstly increased rapidly, then stayed at a constant level or dropped down and stabilized. Maximal differences in the relative ZYMV concentrations were detected 4 weeks after the inoculation, which corresponded to the observed symptoms. Key words: squash, ZYMV, resistance, virus relative concentration, virus titer

Úvod Virus žluté mozaiky cukety, Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) každoročně způsobuje značné ztráty produkce pěstovaných tykvovitých zelenin v České republice (ČR), zejména na jižní Moravě. Je to vláknitý virus z čeledi Potyviridae, rod Potyvirus obsahující +ssRNA nukleovou kyselinu (Regenmortel et al., 2000). V ČR byl ZYMV poprvé zjištěn v r. 1990 (Chod a Jokeš, 1991). Od r. 1997 Státní rostlinolékařské správa eviduje jeho epidemický výskyt na jižní Moravě, odkud se již rozšířil do Čech (Svoboda, 2011). Virus vyvolává na listech infikovaných rostlin mozaiku a deformuje plody (obr.1), takže jsou neprodejné. Snadno se šíří neperzistentně mšicemi a mechanicky (Lisa a Lecoq, 1984). Virus v podmínkách ČR přezimuje na různých druzích plevelných rostlin, jako jsou ptačinec žabinec (Stellaria media (L.) Vill.), heřmánkovec přímořský, (Tripleurospermum maritimum (L.) Sch. Bip.) a jetel plazivý (Trifolium repens L.; Svoboda a Polák, 2002). Nejúčinnějším způsobem ochrany před ZYMV je pěstování rezistentních odrůd. Pro spolehlivé hodnocení rezistence rostlin je vhodná kvantitativní metoda stanovení relativní koncentrace viru. Cílem této práce bylo zjistit nejvhodnější období pro stanovení relativních koncentrací ZYMV v rostlinách tykví cuket (Cucurbita pepo L. convar. giromontiina Grebenščikov) a porovnat je s pozorovanými příznaky.

226

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obrázek 1: Náchylná tykev cuketa ‘Nefertiti’ infikovaná silně virulentním kmenem ZYMV

Materiál a metody Rostlinný materiál Osivo tykví cuket ‘Cougar‘,‘Jaguar‘ a ‘Hurakan‘ bylo získáno od americké firmy Harris Moran Seed Company, California, a ‘Zelená‘ od české firmy Seva Flora, Valtice. Semena tykví cuket byla vysévána ve skupinách po deseti od každého kultivaru. Rostliny byly pěstovány v izolované skleníkové kóji při světelné periodě den/noc 14/10 hodin a teplotě 25/20 °C. Mechanický přenos ZYMV Při inokulaci ZYMV byl použit silně virulentní kmen ZYMV-H (GenBank Acc. No. DQ144054), který byl vybrán ze 6 českých izolátů viru pocházejících z jižní Moravy jako nejvirulentnější (Svoboda and Polák, 2002). Jeho vysokou virulenci potvrdil Glasa et al. (2007) při srovnání českých a slovenských izolátů ZYMV a tento kmen je součástí Sbírky patogenních virů (2012) ve VÚRV, v.v.i., Praha. Pro potřebu mechanické inokulace byl ZYMV-H předem pomnožen na tykvi cuketě ‘Zelená’. Homogenát byl připraven rozdrcením 10 g infikovaných listů rostlin ‘Zelená‘ v třecí misce se 30 ml fosfátového pufru (0,03 M Na2HPO4 s přídavkem 0,2 % DIECA, pH 9,3) podle Mahgouba et al. (1997). K homogenátu bylo přidáno aktivní uhlí a karborundum mesh 200 a byla provedena mechanická inokulace třením děložních listů testovaných rostlin. Veškeré chemikálie a nádoby byly předem vychlazeny v chladničce, aby byla zajištěna dlouhodobá infekčnost inokula. Stanovení relativní koncentrace ZYMV Po mechanické inokulaci ZYMV-H byly opakovaně po dobu 17 týdnů odebírány vzorky mladých listů tykví cuket. Vzorky ze všech deseti rostlin jedné odrůdy byly použity k vytvoření jednoho směsného vzorku sloučením alikvotních dílů vzorků listů jednotlivých rostlin. V takto vzniklém vzorku byl stanoven titr ZYMV pomocí ELISA (Clark a Adams, 1977) jako nejvyšší ředění vzorku v extrakčním pufru, které ještě dávalo pozitivní reakci (komerční protilátky od firmy Loewe Biochemica, Německo). Relativní koncentrace virového 227

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ proteinu ZYMV-H pak byla vypočtena jako převrácená hodnota titru viru (Svoboda a Polák, 2010). Obrázek 2: Časový průběh relativních koncentrací virového proteinu ZYMV-H v listech tykví cuket

Relativní koncentrace ZYMV

6000 5000

Jaguar

4000

Cougar

3000

Hurakan

2000 1000

Zelená

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Týdnů po inokulaci

Výsledky a diskuse Stanovený časový průběh relativních koncentrací ZYMV v jednotlivých kultivarech tykví cuket v období od inokulace až po sklizeň plodů v 17. týdnu stáří rostlin ukazuje obr.2. Jak je z obrázku patrno, po počátečním růstu koncentrací u většiny kultivarů do 4.-5. týdne od inokulace, nastala stagnace následovaná u ‘Hurakan’ a ‘Zelená’ poklesem hodnot. Od 13. týdne se už prakticky u žádného kultivaru relativní koncentrace ZYMV neměnila, bez ohledu na prohlubující se intenzitu pozorovaných příznaků na rostlinách. V tuto dobu dosáhly koncentrace rezistentních tykví cuket ‘Cougar’ a ‘Jaguar’ stejné hodnoty jako náchylná ‘Zelená’. Takové chování rostlin se dá pravděpodobně vysvětlit tím, že jejich obranný mechanismus proti infekci ZYMV působí již od počátku infekce u rezistentních kultivarů a tlumí tak její nárůst a intenzitu příznaků, zatímco u náchylného kultivaru není schopen potlačit prudký počáteční nárůst koncentrace viru v rostlině, a tak ani vznik výrazných příznaků. Pokles relativních koncentrací viru po 8.-10. týdnu u tykví cuket ‘Hurakan’ a ‘Zelená’ naznačuje, že u starších rostlin se již virus nemnoží tak rychle jako u mladších a nedosahuje tak vysokých koncentrací. Hodnocením příznaků na rostlinách během experimentu bylo zjištěno, že zatímco rostliny tykví cuket ‘Cougar’ měly na listech jen mírnou mozaiku a jejich plody nebyly deformované, rostliny ‘Jaguar’ měly na listech mírnou mozaiku doprovázenou drobnými žlutými skvrnami a u některých rostlin se objevily i nevýrazné boule na plodech. Rostliny ‘Hurakan’ vykazovaly zřetelnou mozaiku na listech a jejich plody byly mírně deformované ve srovnání s rostlinami ‘Zelená’, které měly výraznou mozaiku na zúžených deformovaných listech a výrazně deformované boulovité plody, některé neplodily vůbec. Pozorovaným příznakům odpovídaly rozdíly stanovených relativních koncentrací ZYMV ve 4. týdnu po inokulaci, kdy vzorky rostlin tykví cuket ‘Cougar’ měly nejnižší koncentraci. Následovaly je ‘Jaguar’, ‘Hurakan’ a ‘Zelená’, která obsahovala ve svých listech 16 x vyšší koncentraci ZYMV než ‘Cougar’ takže byla celkově hodnocena jako silně náchylná odrůda. Mírně náchylnou se jevil ‘Hurakan’. 228

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Jasně rezistentní odrůdu představuje ‘Cougar’ s nejnižší koncentrací ZYMV a zcela bez deformací na plodech následovaný mírně rezistentní ‘Jaguar’. Použití silně virulentního kmene ZYMV-H umožnilo pozorovat i mírné příznaky na rezistentních odrůdách, které by při infekci mírně virulentním kmenem nemusely být vůbec patrny a setřely by se tak rozdíly v rezistenci sledovaných odrůd (Svoboda a Polák, 2002). Závěr Stanovené hodnoty relativních koncentrací ZYMV 4 týdny po mechanické inokulaci vykazovaly maximální rozdíly mezi jednotlivými odrůdami a byly v souladu s pozorovanými příznaky na rostlinách. Toto období se jeví jako nejvhodnější pro kvantitativní hodnocení rezistence určením koncentrace ZYMV v rostlinách. V pozdějších stádiích růstu rostlin se rozdíly ve zjištěných koncentracích podstatně zmenšily. Dedikace Provedený výzkum byl financován z výzkumného záměru MZE ČR 0002700604. Autor děkuje firmě Harris Moran Seed Company, California, USA za poskytnuté osivo tykví cuket. Použitá literatura Clark M. F., Adams A. N. (1977). Characteristic of the microplate method of enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of plant virus. Journal of General Virology 34: 51-57. Glasa M., Svoboda J., Nováková S. (2007). Analysis of the Molecular and Biological Variability of Zucchini yellow mosaic virus isolates from Slovakia and Czech Republic, Virus Genes 35(2): 415-421. Chod J., Jokeš M. (1991). Nález viru žluté mozaiky cukety v Československu. Ochrana Rostlin 27: 111-115. Lisa V., Lecoq H. (1984). Zucchini yellow mosaic virus. CMI/AAB Descriptions of Plant Viruses No. 282, Unvin Brothers Press, Surrey, GB. Mahgoub H. A., Desbiez C., Wipf-Scheibel C., Dafalla G., Lecoq H. (1997). Characterization and occurrence of zucchini yellow mosaic virus in Sudan. Plant Pathology 46: 800- 805. Regenmortel, M., H., V., Fauquet, C., M., Bishop, D., H., L., Carstens, E., B., Estes, M., K., Lemon, S., M., Maniloff, J., Mayo, M., A., McGeoch, D., J., Pringle, C., R., and Wickner, R., B. 2000. Virus Taxonomy. Pages 706-712 in Seventh Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Academic Press, San Diego, California, USA. Sbírka fytopatogenních virů [www dokument]. [cit. 9. 2. 2012]. Dostupné na: http://www.vurv.cz/collections/vurv.exe/search?org=VI. Svoboda J. (2011). Pathogenic Viruses on Cucurbitaceous Vegetables and their Spread in the Czech Republic. Acta Hort. (ISHS) 917:309-315. ISSN: 0567-7572 Svoboda J, Polák J (2002). Distribution, Variability and Overvintering of Zucchini yellow mosaic virus in the Czech Republic. Plant Protection Science, 38 (4): 125-130. Svoboda J., Polák J. (2010): Relative concentration of Apple mosaic virus coat protein in different parts of apple tree. Hort. Sci. (Prague) 37 (1): 22-26. Kontaktní adresa: Ing. Jiří Svoboda, Ph.D., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06-Praha 6, e-mail: [email protected]

229


HODNOCENÍ ÚČINNOSTI PŘENOSU ZYMV SEMENY INFIKOVANÝCH ROSTLIN ČELEDI CUCURBITACEAE Evaluation of ZYMV transmission by seeds originating from infected cucurbitaceous seeds Svoboda J. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha Abstrakt Pěstování tykvovité zeleniny v České republice má velký význam. Ztráty produkce působí virové choroby, mezi nimi zejména virus žluté mozaiky cukety (ZYMV). Osivářské firmy produkují osivo tykvovitých rostlin ve virem zamořených oblastech jižní a střední Moravy a mohly by tak šířit ZYMV jejich semeny. Pro potvrzení nebo vyvrácení této hypotézy byly vypěstovány rostliny různých druhů tykvovitých rostlin, které byly v raném stadiu růstu uměle infikovány českými izoláty ZYMV. Později z nich byly sklizeny plody a přítomnost ZYMV v matečních rostlinách i plodech byla potvrzena pomocí ELISA. Celkem bylo vyseto a vypěstováno 1.657 rostlin okurek a tykví, avšak v žádné nebyl ZYMV zjištěn. Účinnost přenosu českých izolátů ZYMV semeny byla nulová nebo max. 0,06 % bez ohledu na to, že někteří zahraniční autoři publikovali 1-5 % účinnost přenosu. Klíčová slova: okurka, tykev, ZYMV, přenos semeny, Česká republika Abstract Growing cucurbitaceous vegetables has a high importance in the Czech republic. Viral diseases cause losses in production, especially Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV). Seed companies produce their seeds in ZYMV-infected areas of Southern and Middle Moravia thus they could spread the infection by seeds. To approve or disprove this hypothesis, plants of different species of cucurbitaceous vegetables were artificially infected by Czech ZYMV strains in their young stage and grown to the fruit harvesting. The presence of ZYMV in the plants and fruits was confirmed by ELISA. Altogether 1.657 plants of cucumbers and pumpkins were sown and grown, however in none of them was ZYMV detected. The seed transmissibility of Czech ZYMV strains was zero or in maximum 0,06 % regardless some foreign authors refer about 1-5 % effectiveness of transmission. Key words: cucumber, pumpkin, ZYMV, seed transmission, the Czech republic

Úvod V České republice se pěstuje stále více tykvovité zeleniny a zavádějí se nové druhy, jako je např. tykev velkoplodá ‘Hokkaido‘ (Cucurbita maxima Duchesne) nebo se rozšiřuje pěstování stávajících druhů, např. tykve olejné (Cucurbita pepo L. var. oleifera Pietsch) na semeno (Smotlacha, 2010). Velké ztráty produkce působí virové choroby, mezi nimi zejména virus žluté mozaiky cukety, Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV), který byl poprvé zjištěn na jižní Moravě v r. 1990 (Chod a Jokeš, 1991) a od r. 1997 Státní rostlinolékařské správa eviduje jeho epidemický výskyt. ZYMV je vláknitý virus z čeledi Potyviridae, rod Potyvirus obsahující +ssRNA nukleovou kyselinu (Regenmortel et al., 2000). Snadno se šíří neperzistentně mšicemi a mechanicky (Lisa a Lecoq, 1984). Virus v podmínkách České republiky přezimuje na různých druzích plevelných rostlin, jako jsou ptačinec žabinec (Stellaria media (L.) Vill.), heřmánkovec přímořský, (Tripleurospermum maritimum (L.) Sch. Bip.) a jetel plazivý (Trifolium repens L.; Svoboda a Polák, 2002). Virus vyvolává na infikovaných rostlinách žloutnutí a deformace listů, boulovitost plodů, zakrslost rostlin a výrazně snižuje výnosy (obr.1). Postupně se šíří z jihu Moravy na sever a do Čech (Svoboda, 2011). Jeho šíření na velké vzdálenosti může být způsobeno přenosem infikovanými semeny. Přenos ZYMV semeny rostlin čeledi Cucurbitaceae neprokázali Lecoq 230

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ et al. (1981) ani Robinson et al, (1993). Nicméně Fletcher et al. (1999) na Novém Zélandu zjistili až 3,5 % rostlin infikovaných ZYMV u semenáčků vzešlých z vysetých semen infikované tykve velkoplodé. V Rakousku Riedle Bauer et al. (2002) zjistili 1-5% účinnost přenosu ZYMV semeny pocházejícími z infikovaných plodů tykve olejné. Podobně v Maďarsku Tobias a Kovacs (2001) nalezli jednu rostlinu infikovanou ZYMV mezi 2.879 semenáčky pocházejícími z infikované tykve olejné. České osivářské firmy produkují osivo tykvovitých rostlin na jižní a střední Moravě, v oblastech zamořených ZYMV. Otázkou ale je, zda se odtud spolu s osivem nešíří také ZYMV. Úkolem provedené práce bylo vyhodnocení účinnosti přenosu českých izolátů ZYMV semeny pocházejícími z infikovaných rostlin různých druhů čeledi Cucurbitaceae. Obrázek 1: List a plod tykve velkoplodé ‘Hokkaido‘ infikované ZYMV

Materiál a metody Rostlinný materiál Nejdříve byla ve skleníku vyseta semena okurek nakládaček (Cucumis sativus L.), tykví cuket (Cucurbita pepo L. convar. giromontiina Grebenščikov), tykví olejných a tykví ozdobných (Cucurbita pepo L. convar. microcarpina Grebenščikov). Vzešlé mladé rostliny byly rozděleny na 3 skupiny a každá z nich byla mechanicky inokulována jedním z českých kmenů ZYMV-H, ZYMV-K nebo ZYMV-L, které se liší virulencí a původem (Glasa et al., 2007; Svoboda a Polák, 2002). V době kvetení byly květy rostlin ve skleníku uměle opyleny a odebrány vzorky pro ELISA. Po dozrání plodů byla odděleně od každé skupiny a druhu sklizena semena. V různém stáří od sklizně (3-12 měsíců) byla postupně semena vysévána v alikvotních dílech od každého kmene ZYMV v izolované skleníkové kóji při světelné periodě den/noc 14/10 hodin a teplotě 25/20 °C. Ve stadiu 4.-5. pravého listu byly na rostlinách hodnoceny příznaky virové infekce a byly odebrány vzorky pro ELISA. Mechanický přenos ZYMV Pro inokulaci ZYMV byly použity 3 české různě virulentní kmeny ZYMV-H, ZYMV-K a ZYMV-L uložené ve Sbírce patogenních virů (2012) ve VÚRV, v.v.i., Praha. Pro mechanický přenos byl v třecí misce homogenizován 1 g listů tykve cukety ‘Zelená‘ infikované jedním ze 3 kmenů ZYMV se 3 ml fosfátového pufru (0,03 M Na2HPO4 s přídavkem 0,2 % DIECA, pH 9,3) podle Mahgouba et al. (1997). K homogenátu bylo přidáno aktivní uhlí a karborundum 231

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ mesh 200 a byla provedena mechanická inokulace třením děložních listů inokulovaných rostlin. Veškeré chemikálie a nádoby byly předem vychlazeny v chladničce. ELISA Odebrané vzorky rostlin byly otestovány na přítomnost ZYMV imunoenzymatickou metodou DAS-ELISA popsanou Clarkem a Adamsem (1977) za použití komerčních králičích polyklonálních protilátek k ZYMV a pracovního postupu firmy Loewe Biochemica, Německo. Výsledky a diskuse Celkem bylo otestováno 1.657 rostlin okurek a tykví vzešlých z výsevu semen sklizených z matečních rostlin uměle infikovaných jedním ze 3 českých kmenů ZYMV. V matečních rostlinách i v dužině sklizených plodů byla potvrzena přítomnost ZYMV pomocí ELISA. Žádný ze vzešlých semenáčů nevykazoval příznaky ZYMV na listech, zatímco mateční rostliny ano. Také ELISA vzorků jejich listů byla negativní. Časové rozložení testů s výsledky uvádí tabulka 1. Tabulka 1: Přehled provedených výsevů a výsledky testů přítomnosti ZYMV Rok / Plodina

okurka nakládačka tykev cuketa

tykev olejná

tykev ozdobná

Celkem

2007

34

155

68

-

257

2008

-

39

-

-

39

2009

-

291

53

-

344

2010

-

67

192

-

259

2011

128

27

-

150

305

2012

164

16

136

137

453

595 0

449 0

287 0

1657 0

Celkem 326 ZYMV-pozitivní 0

Závěr Na základě provedených pokusů lze konstatovat, že české izoláty ZYMV nejsou semeny infikovaných tykvovitých rostlin přenosné nebo max. v 0,06 % (pokud by další výsev prokázal alespoň jeden pozitivní přenos).

Dedikace Provedený výzkum byl financován z výzkumného záměru MZE ČR 0002700604. Použitá literatura Clark M. F., Adams A. N. (1977). Characteristic of the microplate method of enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of plant virus. Journal of General Virology 34: 51-57. Fletcher J. D., Nott H. M., Wallace A. R., Roges B. T., Herman T. J. B. (1999). Potyviruses in New Zealand buttercup squash (Cucurbita maxima). Ninth Conference of the ISHSVegetable Virus Working Group 9(3): 304-305. 232

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Glasa M, Svoboda J, Nováková S. (2007). Analysis of the Molecular and Biological Variability of Zucchini yellow mosaic virus isolates from Slovakia and Czech Republic, Virus Genes 35(2): 415-421. Chod J., Jokeš M. (1991). Nález viru žluté mozaiky cukety v Československu. Ochrana Rostlin 27: 111-115. Lecoq H., Pitrat M., Clément M. (1981). Identification et caractérisation dún potyvirus provoquant la maladie du rabougrissement jaune du melon. Agronomie 1: 827-834. Lisa V., Lecoq H. (1984). Zucchini yellow mosaic virus. CMI/AAB Descriptions of Plant Viruses No. 282, Unvin Brothers Press, Surrey, GB. Mahgoub H. A., Desbiez C., Wipf-Scheibel C., Dafalla G., Lecoq H. (1997). Characterization and occurrence of zucchini yellow mosaic virus in Sudan. Plant Pathology 46: 800805. Regenmortel, M., H., V., Fauquet, C., M., Bishop, D., H., L., Carstens, E., B., Estes, M., K., Lemon, S., M., Maniloff, J., Mayo, M., A., McGeoch, D., J., Pringle, C., R., and Wickner, R., B. 2000. Virus Taxonomy. Pages 706-712 in Seventh Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Academic Press, San Diego, California, USA. Riedle Bauer M., Suarez B., Reinprecht H.J. (2002) Seed transmission and natural reservoirs of Zucchini yellow mosaic virus in Cucurbita pepo var. styriaca. Zeitschrift fur Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz. 109(2): 200-206, 11 ref. Robinson R. W., Provvidenti R., Shail J. W. (1993). Tests for seedborne transmission of zucchini yellow mosaic virus. Horticultural Science 28 (7): 694-696. Sbírka fytopatogenních virů [www dokument]. [cit. 9. 2. 2012]. Dostupné na: http://www.vurv.cz/collections/vurv.exe/search?org=VI. Smotlacha R. (2010). Zelinářská unie Čech a Moravy (ZUČM), Krapkova 3, 779 00 Olomouc, osobní sdělení. Svoboda J. (2011). Pathogenic Viruses on Cucurbitaceous Vegetables and their Spread in the Czech Republic. Acta Hort. (ISHS) 917: 309-315. ISSN: 0567-7572 Svoboda J, Polák J (2002). Distribution, Variability and Overvintering of Zucchini yellow mosaic virus in the Czech Republic. Plant Protection Science, 38(4): 125-130. Tobias I., Kovacs G. (2001). Seed transmission of zucchini yellow mosaic virus - new viral pathogen on cucurbitaceous plants (A kabakosokat fertozo uj korokozo - a cukkini sarga mozaik virus maggal is terjed). Novenyvedelem. 37(1): 29-30, 11 ref.

Kontaktní adresa: Ing. Jiří Svoboda, Ph.D. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06-Praha 6 e-mail: [email protected]

233


REGULACE PLEVELŮ V SEMENNÝCH POROSTECH JETELE ZVRÁCENÉHO, PERSKÉHO (TRIFOLIUM RESUPINATUM L.) Weed control in seed stands of persian clover (Trifolium resupinatum L.) Šmahel P., Kolaříková E. Zemědělský výzkum, spol. s r. o., Troubsko Abstrakt Biologická účinnost postemergentních herbicidů v jeteli perském byla zkoumána v polních pokusech v Troubsku v letech 2010-2013. Byla prokázána všeobecně vyšší citlivost plodiny na herbicidy a v podmínkách silného zaplevelení často nedostatečná účinnost na některé plevele. Relativně nižší krátkodobou fytotoxicitu cca 15- 30% a výsledně do 15% vykazoval bentazone 480 g/l účinné látky bez aktivátoru v dávce 1,5-2l/ha. Byl však málo účinný zejména na merlíky. Formulace s aktivátorem v dávce 1,5-1,6l/ha byla vizuálně výrazně méně selektivní, poskytovala však lepší účinnost. Vyšší a poněkud dlouhodobější zbrždění plodiny působily varianty imazamoxu cca 18-26g/ha sólo nebo ve formulaci s pendimethalinem (počáteční fytotoxicita cca 25-50%). Kombinace působila kromě heřmánkovitých na plevele ve vyšších dávkách uspokojivě. Vyváženější výsledky dobré selektivity a účinnosti poskytoval hotový přípravek imazamoxu s bentazonem doplněný adjuvantem. Klíčová slova: jetel perský, bentazone, imazamox, selektivita, účinnost Abstract The biological efficacy of post-emergence herbicides was examined in field trials in Persian clover in Troubsko in 2010-2013. It was demonstrated generally higher sensitivity of crops to herbicides in conditions of strong weed occurence and not satisfactory efficacy on some weeds. Relatively lower short term phytotoxicity about 15 to 30%, and as a result, 15% showed bentazone 480 g / l of active substance without activator at 1.5-2 liters / ha. However, it was less effective in the Chenopodium album. Formulation wih activator at 1.5 to 1.6 l / ha was visually significantly less selective, however, provide better efficacy. Higher and slightly longer deters of crop was acted at variants of imazamox about 18-26g/ha solo or in a formulation with pendimethalin (initial phytotoxicity about 25-50%). The combination suppress satisfactory the weeds except Matricaria at higher rates. Balanced results of good selectivity and efficiency provided a readymix of imazamox with bentazon completed with adjuvant. Key words: Persian clover, bentazone, imazamox, selectivity, efficacy

Úvod Jetel zvrácený je jednoletou jetelovinou, pocházející z oblasti středozemního moře, Balkánu a Persie. Je také znám pod názvem šabdar nebo jetel perský. Při jeho zkoušení před lety bylo zjištěno, že se jedná o ekologicky plastickou pícninu poskytující vysoké výnosy píce s velmi dobrou kvalitou. Jetel perský není náročný na půdu, roste dobře i na půdách těžkých a zasolených. Jako nevýhoda bývá uváděna jeho poléhavost, vysoký obsah vody a obtížné pěstování na semeno (Pelikán, et al, 2012). Je vhodný do jednoletých pícních směsek pro svou dobrou krmnou hodnotu a chutnost měkké šťavnaté píce, danou mj. vyšším obsahem vody v dužnatých lodyhách. Je to také výborná medonosná rostlina a lze jej díky vyšší tvorbě nadzemní i kořenové hmoty využít jako zlepšující přerušovač v obilních osevních sledech. Ve své domovině se dá pěstovat jako ozimý. U nás však nepřezimuje a vysévá se proto na jaře, kdy je často potřeba potlačit silnou konkurenci zaplevelení řadou zejména jarních a vytrvalých plevelů. Výsev se provádí co nejdříve po předseťové přípravě tak, aby pozemky na povrchu nevysychaly. Seje se do hloubky 1,5 až 2 cm. Jetel perský má drobná semena, hmotnost tisíce semen se pohybuje od 1,30 do 1,80 g. Vyznačuje se obvykle pomalejším vzcházením a počátečním růstem. Proto je v tomto období poměrně náchylný k zaplevelení. S jeho pěstováním v čisté kultuře a semenářstvím jsou spojeny některé problémy, vyplývající 234

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ jednak z pomalejšího počátečního růstu, později naopak poměrně mohutný nárůst a měkčí dužnaté lodyhy způsobují poléhání. Rovněž kvetení je dlouhodobé a dozrávání nerovnoměrné a dosti pozdní, dozrává spíše jen v teplejších oblastech v nižších polohách. Platí to pro českou odrůdu Pasat. V zahraničí je registrována celá řada odrůd tohoto druhu. Například katalog OECD uvádí 29 odrůd, především z Itálie, Německa, Maďarska a Řecka. Ve Společné listině EU je registrováno 25 odrůd. Vzhledem k problémům se zaplevelením a také citlivostí na herbicidy, používané v jetelovinách, jsme byli kontaktováni držiteli odrůdy a zařadili ji do výzkumu v rámci končícího výzkumného záměru a navazujícího programu rozvoje. V rámci projektu NAZV na našem pracovišti rovněž probíhají i pokusy v rámci jeho ekologického pěstování bez chemických metod, kde byl zjištěn kromě způsobu setí, mechanického pletí vláčením či plečkováním zejména vliv sečení na plevele. Materiál a metody Na řešení problematiky regulace plevelů v semenných porostech jetele perského byla v letech 2010-2013 provedena série pokusů, které měly za cíl zhodnotit zaplevelení a najít vhodné metody jeho potlačení. V rámci této rozsahem pěstování zatím méně významné plodiny se postupovalo do určité míry zjednodušeným způsobem co do lokalit a opakovatelnosti jednotlivých ošetření. Jednalo se o maloparcelové pokusy s využitím herbicidů do jetelovin formou znáhodněných bloků, u 2 pokusů formou screeningu ve 2 opakováních a u tří ve 3-4 opakováních. Bylo prověřováno vždy 10-13variant ošetření postemergentními herbicidy, které byly postupně modifikovány podle předchozích výsledků. Pokusy probíhaly na lokalitách v Troubsku a 1 i na šlechtitelské stanici v Domoradicích na střední půdě hnědozemního typu v řepařské výrobní oblasti. Setí jetele odrůdy Pasat probíhalo po nástupu jara v březnu až dubnu po klasickém zpracování půdy výsevkem cca 10 kg/ha. Aplikace herbicidních variant byly postemergentní po nárůstu alespoň 2-3 trojlístků u převážné části rostlin jetele, tj. v průběhu května. Hodnocení probíhala minimálně ve 3 termínech podle aktuální mezinárodní metodiky EPPO PP 1/76 Weeds in forage legumes - Plevele v krmných leguminózách (jetelovinách). Byly hodnoceny zejména selektivita k plodině (fytotoxicita) a účinnost na plevele, obě odhadem v % ve vztahu k neošetřené koltrole. Co se týče vnějších podmínek pokusů, výsledky do určité míry ovlivňovaly proměnlivé povětrnostní podmínky na jaře v jednotlivých ročnících. Ročník 2010 byl velmi vlhký se silně nadnormálními srážkami v květnu až červenci, s dobrým vývojem porostu, ale i vysokým tlakem plevelů na pozemku. Ročník 2011 byl vcelku v normálu, zpočátku vegetace plodiny v dubnu byly 2 dekády sušší, později bylo počasí spíše s podnormálními, ale relativně rovnoměrnými srážkami, porost plodiny se po počátečním sušším období zapojil, ale byl dosti zaplevelený, takže byla v prodlužovacím růstu provedena plošně odplevelovací seč, s vyšším strništěm, zaměřená na přerůstající plevele. Ročník 2012 byl s velmi silným dlouhodobým jarním přísuškem v dubnu a květnu v době setí a aplikace, jetel vzešel nerovnoměrně, až později cca od poloviny června byl srážkově normální. V posledním ročníku 2013 po krátkém dubnovém přísušku byl zase květen a červen velmi vlhký, červenec pak znovu suchý. Porost se vyvíjel vcelku rovnoměrně a na řadě variant ošetření se podařilo plevele dostatečně eliminovat. Varianty ošetření a dávky herbicidů jsou uvedeny ve výsledkové části. Vzhledem k jejich většímu rozsahu, variabilitě podmínek a následně výsledků, úpravám dávkování i využitých přípravků (zejména po prvním ročníku došlo v roce 2011 přechodně ke snížení dávkování pro lepší selektivitu, což mělo dopad v nízké účinnosti). Došlo i k postupnému vyloučení některých variant se špatnou účinností nebo selektivitou, které nejsou v následujícím textu podrobně zahrnuty. Při porovnávání postupně modifikovaných variant nebylo vhodné použití statistiky, výsledky jsou spíše orientačního charakteru. Výnosová hodnocení nebyla vzhledem k částečnému zaplevelení, poléhání a nerovnoměrnému dozrávání semen prováděna. 235

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky a diskuse Výsledky selektivity a účinnosti významnějších variant ošetření z ročníků 2010-13 v průměru z jednotlivých opakování z hlavních termínů hodnocení byly shrnuty do následující tabulky. Jetel perský

Účinnost herbicidů

Účinnost v %, průměr ročníku

Laskavec Merlík

Rok

Přípravek l/ha

AMARE CHEAL POLLA

GALAP MATIN

1. PAPRH hodnocení

2.hodnocení

2010

Basagran Super 1,5

/

100,0

100,0

75,0

95,0

70,0

25,0

10,0

2011

Basagran Super 1,5

45,0

88,3

/

/

90,0

60,0 /

6,7

Basagran Super 1,6

78,3 /

40,0

2012

68,3 67,5

30,0

22,5

/

100,0

/

2013

Basagran Super 1,6

Průměr

Fytotoxicita % Rdesno blešník

Svízel

Mák Heřmánkovec vlčí

100,0

100,0

60,0 70,0

32,0

18,0

72,5

94,6

76,7

70,3

91,1

65,0

31,8

14,3

2010

Basagran 1,75

/

55,0

100,0

50,0

100,0

50,0

12,5

5,0

2011

Basagran 1,75

68,3

36,7

/

61,7

55,0

40,0

33,3

16,7

2012

Basagran 2,2

/

80,0

72,5

85,0

/

/

40,0

30,0

2013

Bentazone 2

93,0

73,0

82,0

/

96,0

/

22,0

13,0

80,7

61,2

84,8

65,6

83,7

45,0

27,0

16,2

Průměr 2010

Pulsar 40 0,65

/

50,0

85,0

60,0

35,0

70,0

31,5

27,5

2011

Pulsar 40 0,5

100,0

36,7

/

58,3

53,3

60,0

35,0

18,3

2013

Pulsar 0,6 + Dash HC 0,5

100,0

93,0

93,0

/

55,0

/

48,0

25,0

89,0 /

59,2 51,7

47,8 58,3

65,0 85,0

23,6

Escort New 1

59,9 26,7

38,2

2011

100,0 83,3

37,5

30,0

2010

Escort New 1,25

/

70,0

80,0

70,0

35,0

80,0

25,0

21,7

2012

Escort New 1,25

/

77,5

65,0

87,5

/

/

32,5

25,0

58,1 98,0

72,5 76,0

69,7 /

46,7 52,0

82,5 /

23,4

Escort New 1,4

83,3 100,0

28,8

2013

48,0

18,0

2013

Escort N 1,4 + Dash 0,5

100,0

100,0

78,0

/

52,0

/

44,0

23,0

100,0

99,0

77,0

46,0

20,5

/

100,0

100,0

60,0

100,0

60,0

22,5

12,5

58,3

73,3

/

40,0

75,0

86,7

36,7

11,7

65,0

72,5

100,0

/

/

23,8

30,0

100,0

57,0

/

100,0

/

47,0

35,0

79,2

84,6

76,5

66,7

91,7

73,4

32,5

22,3

Průměr

Průměr

Průměr 2010

Basagran+Dicopur +0,25

2011

Basagran S.1+ Dicopur M 0,2

2012

Basagran 1,4 + Dicopur M 0,2 / Basagran S. 1,35 + Dicopur M 0,3 100,0

2013

M

52,0

1,25

Průměr 2010

BAS Corum 0,9

/

45,0

100,0

70,0

100,0

45,0

22,5

12,5

2011

BAS Corum 0,9

66,7

38,3

/

55,0

63,3

60,0

16,7

13,3

66,7

41,7

100,0

62,5

81,7

52,5

19,6

12,9

Průměr 2012

BAS Corum 1,1 + Dash 0,75

/

87,5

70,0

65,0

/

/

33,8

35,0

2013

BAS Corum 1 + Dash 0,75

100,0

93,0

92,0

/

100,0

/

29,0

23,0

Průměr

100,0

90,3

81,0

65,0

100,0

31,4

29,0

2010

Pulsar 40+Basagran S. 0,5 + 0,9

/

100,0

100,0

65,0

100,0

50,0

22,5

12,5

2011

Escort New 0,9 + Basagran S.1

100,0

90,0

/

71,7

78,3

96,7

55,0

10,0

2012

Escort New 1,1 + Basagran 1,1

/

82,5

65,0

75,0

/

/

30,0

25,0

100,0 100,0

100,0 90,8

92,0 78,5

/ 73,4

100,0 89,2

/ 96,7

35,0 40,0

28,0 21,0

2013 Escort N 1,2 + Basagran S. 1 Průměr

236

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Hranice u fytotoxicity – do 20% zeleně vcelku dobrá selektivita, do 30% žlutě uspokojivá, 31 – 45 % oranžově zvýšená, nad 45% červeně silná. Jetel perský se ukázal ze základního hlediska selektivity ošetření již od screeningů jako jetelovina se zvýšenou citlivostí ke většině použitých herbicidních účinných látek. Počáteční často i silná fytotoxicita však měla obvykle výrazně dočasný charakter a po několika týdnech byla většinou již málo patrná. Účinnost testovaných variant nebyla rovněž často dostatečná. U plodiny se v první řadě projevila citlivost i na běžnou kontaktní účinnou látku bentazone Fytotoxicita přechodně až cca 40%), zejména ve formulaci s tzv. aktivátorem (wettol) přípravku Basagran Super (při dávce 1,5-1,6lha), který obvykle je ke většině jetelů dobře selektivní a působí na téměř všechny významné jednoleté dvouděložné plevele. Přípravek však k jeteli perskému jevil zejména krátkodoběji zvýšenou fytotoxicitu (silné nekrózy a zbrždění růstu rostlin) ve srovnání s formulacemi bez aktivátoru (Basagran, Bentazone 480SL v dávkách 1,75-2l/ha), které byly naopak výrazně méně účinné na některé plevele, zejm. merlíky, případně mák vlčí a některé další plevelné druhy. Kombinace bentazonu s tzv. růstovými herbicidy MCPA (např. Dicopur M 750 v nízké dávce 0,2-0,3l/ha), případně MCPB (Butoxone 1,5-2,5l/ha) pro posílení působení na tzv. citlivější plevele jako merlíky, laskavce, řepku a brukvovité, případně pcháč apod., vykazovaly kompromisní výsledky z hlediska selektivity i účinnosti. Kombinace bentazonu s MCPA do určité míry zhoršovaly fytotoxicitu při menším přínosu v účinnosti. MCPB, použitý i samostatně, i přes poměrně dobrou selektivitu kromě cenného působení speciálně zejm. na merlíky měl na další vyskytující se druhy převážně jen slabý efekt, těžko opodstatňující jeho vysokou cenu. Z kontaktních herbicidů se dále nejevil jako vhodný bromoxynil (Bromotril se ve snížených dávkách jevil jako částečně fytotoxický a slabě účinný, Pardner v ročníku 2013 v dávce 1,35l/ha totálně poškodil plodinu - cca z 80% . Pyridate (Lentagran WP 2 kg/ha) byl spíše slabě účinný, hlavně na merlíky a rdesno blešník. Další zkoušené varianty byly převážně na bázi imazamoxu, případně jeho kombinací (zejména s pendimethalinem nebo bentazonem) Samotný imazamox se smáčedlem tween (Pulsar 40 0,5-0,65 l/ha) byl k jeteli perskému zejména krátkodobě poměrně výrazně fytotoxický, cca z 30-50%, podobně i jeho kombinace s pendimethalinem Escort Nový (11,4l/ha) s fytotoxicitou podle dávky cca 25-50 %, většinou charakteru omezení růstu s méně nápadnými morfologickými projevy. Tyto přípravky měly však i tendenci opožďovat vývoj, čímž prodlužují vegetaci. V účinnosti Pulsar 40 zaostával hlavně na merlíky, trávovité, violku, mák i další oproti širokospektrálnímu Escortu. Ten v nižších dávkách nepůsobil též dostatečně hlavně na merlík, svízel i další druhy. Vážnou slabinou těchto přípravků je kromě obvykle horší selektivity slabé působení na významné přezimující druhy, hlavně heřmánkovité, případně mák vlčí nebo lociku kompasovou zejm. ve vyšších růstových stádiích. Naopak oproti bentazonu spolehlivě eliminují laskavce, hluchavky, brukvovité a Escort i rozrazily, violky, knotovku a jednoleté trávy. Významně selektivnější se jevil kombinovaný experimentální přípravek imazamoxu s bentazonem BAS Corum (0,9-1,1l/ha), který v závislosti na dávce a použití smáčedla (Dash HC-0,75l/ha), vykazoval fytotoxicitu cca 15-35%. Jeho nižší dávky bez smáčedla, použité v prvních dvou letech, byly však slabě účinné. Smáčedlo se ukázalo potřebné pro dostatečnou účinnost na merlíky, případně ježatku a některé další druhy, přičemž selektivitu významně nezhoršovalo, i když byly také zaznamenány příznaky opoždění kvetení. Významnou výhodou ve srovnání s Pulsarem a Escortem je u tohoto kombinovaného přípravku kromě lepší selektivity dobré působení i na heřmánkovité, takže i přes dílčí nedostatky ve spektru působení a selektivitě se tento přípravek jeví jako vhodná alternativa k využití bentazonu u jetelovin obecně, zvláště zde u jetele peského, který je na bentazon zejména s aktivátorem zvýšeně citlivý. Byly zkoušeny i kombinace více či méně snížených dávek Pulsaru či Escortu Nového s účinnými látkami bentazone, MCPB, MCPA, bromoxynil, pyridate. Ty byly často výrazněji 237

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ fytotoxické oproti výše uvedenému hotovému přípravku BAS Corum nebo v případě nižších dávek neměly dostatečnou účinnost na některé plevele. Za zmínku stojí kombinace Escortu cca 1,1-1,2l/ha s bentazonem, které přes výraznější přechodnou fytotoxicitu dokázaly obvykle nejlépe eliminovat silnější zaplevelení širším spektrem plevelů. Pokud se týče možností ošetření jetele perského, na základě těchto pokusů byl nedávno v rámci menšinových použití do jetele perského na dvouděložné registrován bentazone (Basagran Super v dávce 1,2-1,6 l/ha a Basagran v dávce 1,5-2l/ha), dále spíše pro doplnění v kombinacích byl letos znovu zaveden Butoxone v základní dávce 2,5l/ha (pro kombince je vhodné spíše cca 1,5l). V povolovacím řízení je i MCPA (např. Dicopur M 750 0,3-0,5l/ha, pro kombinace 0,2-0,3l) a Escort Nový (1,1-1,4l/ha). Zřejmě základem by zatím měl být bentazone, i když je zde významný problém výrazné přechodné fytotoxicity, zejména u formulace Basagranu Super s aktivátorem. U bentazonu je kvůli selektivitě třeba také dát pozor na podmínky při aplikaci a neošetřovat za jasných teplých dnů nebo brzy po dešti či ve stresu plodiny z prudkého střídání tepla a chladu. Kombinace nižších dávek bentazonu a MCPA nebo MCPB nebyly příliš účinnější, MCPB je kromě toho drahé a MCPA má zase sklon k fytotoxicitě – dlouhodobějšímu kroucení jetelovin nebo jejich lístků. Escort Nový dobře působí na laskavce, potlačuje i merlíky a řadu dalších převážně jarních plevelů. Je ovšem výrazněji fytotoxický, nepůsobí dobře na heřmánkovité a při snižování dávek účinek zejm. na merlíky, svízel i další plevele klesá (např. v luskovinách je registrována pro jeteloviny téměř neselektivní dvojnásobná dávka 2,5-3l). Jeho předností oproti bentazonu je kromě uspokojivého působení na ježatku, oves hluchý, béry, případně výdrol obilnin zvládání např. hluchavkovitých, rdesna ptačího, knotovek, rozrazilů a violek i poněkud přerostlých citlivých plevelů jako kokošky, ptačince a pod. Jako další možnosti jsou připravovány Pulsar 40 a výše uvedený ready mix – pracovně BAS Corum (v západních zemích je již registrován), zejména od něj se očekává s použitím smáčedla dobrý poměr selektivity a širokého spektra účinku na heřmánkovité, laskavce i merlíky a řadu dalších plevelů, i když v nižší dávce může být na merlík nebo heřmánkovité méně účinný, bez smáčedla pak působí hlavně na merlík a ježatku slabě. Závěr Jak vyplynulo ze stavu porostů u jednotlivých variant, část plevelů nebyla zpravidla dostatečně potlačena a navíc se zde projevovala přechodná fytotoxicita. Kromě samotných herbicidních ošetření je třeba zdůraznit, že u regulace plevelů v jeteli perském, vzhledem k vyšší počáteční náchylnosti k zaplevelení a citlivosti plodiny je nutné zvýšeně respektovat základní preventivní agrotechnické způsoby regulace, podporující růst plodiny na úkor plevelů. Jedná se zejm. o dobrý odplevelovací systém osevního postupu, zařazení kultivačních zásahů vhodnou mechanizací, omezující plevele na podzim po předplodině i na jaře, včasné setí s využitím zimní vláhy apod. Samotná chemická ošetření zejména na dvouděložné jsou u této citlivé plodiny často fytotoxická a vesměs jejich účinnost není spolehlivá. Zejména to platí u semenných porostů, kde se v rámci prodloužení vegetace a lepšího dozrávání semen potřebujeme vyhnout přesečení či přemulčování, které mohou být někdy účinnější než herbicidy, což je známý fakt z pěstování řady vícesečných jetelovin. Dedikace Výsledky byly získány za institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace Použitá literatura Pelikán J., Hýbl M. et al. (2012): Rostliny čeledi Fabaceae LINDL. (bobovité) České republiky. 1. vyd., Vydavatelství Ing. Petr Baštan, Olomouc, 230 s. ISBN 978–80– 905080–2-6

238

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Nedělník, J. a kol. (2010): Kapitoly z moderního pícninářství, rec., (7.4. Regulace plevelů v porostech vojtěšky a jetele lučního, 7.5. Regulace plevelů v netradičních pícninách), 2010 Šmahel, P., a kol. (2010): Regulace plevelů v nově zakládaných porostech jetelovin, Úroda 5/2010,s.77

Obrázek 2 - Jetel perský pokus 2012

Obrázek 2 - Jetel perský ošetřené varianty Kontaktní adresa: Ing. Petr Šmahel Zemědělský výzkum, spol. s r. o., Troubsko, Zahradní 1, 664 41 Troubsko [email protected]

239


VLIV GLUKOSINOLÁTŮ OBSAŽENÝCH V ŘEPCE OZIMÉ NA VYBRANÉ ŠKŮDCE Influence of glucosinolate content in rapeseed on selected pests Vrbovský V.1, Endlová L.1,2 1

OSEVA PRO s.r.o., odštěpný závod Výzkumný ústav olejnin Opava 2 Ostravská univerzita v Ostravě, Přírodovědecká fakulta

Abstrakt Ve květních poupatech a mladých šešulích řepky olejky ozimé (Brassica napus; Brassicaceae) byl analyzován obsah glukosinolátů (GSL) metodou vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). Celkový obsah GSL v poupatech dosahoval v průměru 13,66 µmol/g, v šešulích 10,16 µmol/g sušiny. Byla stanovena velikost napadení analyzovaných genotypů řepky blýskáčkem řepkovým (Brassicogethes aeneus, Coleooptera) a bejlomorkou kapustovou (Dasineura brassicae, Diptera). Byly stanoveny korelace mezi obsahem zjištěných GSL a napadením těmito škůdci. Negativní vliv na výskyt blýskáčka byl zjištěn u aromatických GSL (P>0,05). Nebyla zjištěna signifikantní závislost mezi obsahem GSL v šešulích a napadením bejlomorkou kapustovou. Klíčová slova: řepka olejka, glukosinoláty, blýskáček řepkový, bejlomorka kapustová Abstract In flower buds and young siliques of rapeseed (Brassica napus; Brassicaceae) was analyzed content of glucosinolates (GSL). The used method was high performance liquid chromatography (HPLC). The total content GSL in the buds was 13,66 µmol/g d.m., in siliques was 10,16 µmol/g d.m. Simultaneously was determined damage of buds of rape pollen beetle (Brassicogethes aeneus, Coleooptera) and damage of siliques of Dasineura brassicae (Diptera). Correlations have been established between the attack and GSL content. Content of aromatic GSL in flower buds exhibited the significant negative influence to the damages of B. aeneus (P>0,05). No significant dependence was detected between the content of GSL in siliques and infection of D. brassicae. Key words: rapeseed, glucosinolates, rape pollen beetle, Brassicogethes aeneus, Dasineura brassicae

Úvod Obsah sekundárních metabolitů glukosinolátů (GSL) je v řepkovém semeni nežádoucí, neboť limituje použití řepkových pokrutin a dalších krmiv řepkového původu ve výživě hospodářských zvířat. Šlechtitelským procesem byl obsah GSL v semeni značně snížen. GSL jsou přítomny v rostlinných pletivech během celého vývoje rostliny, kde plní řadu funkcí, včetně přirozené ochrany proti některým škůdcům. Jejich účinnost byla prokázána například na mšici Lipaphis erysimi (Hemiptera) (CHANDLER et al., 1997), zápředníčku polním (Plutella xylostella, Lepidoptera), běláscích (Pieris spp. Lepidoptera) (OLSSON, JONASSON 1994), vrtalce Liriomyza brassicae (Diptera) a k můře Mamestra configurata (Lepidoptera) (ULMER et al. 2001). Některé druhy fytofágů, především potravně specializované na určitý druh rostliny, nevykazují ke GSL citlivost a v některých případech jim tyto látky slouží k rozpoznání hostitelské rostliny. Příkladem je rod květilka (Delia, Diptera) (BRAVEN et al. 1996), dřepčíci rodu Psylliodes a Phyllotreta (Coleoptera) (BARTLET, WILLIAMS 1991) nebo pilatka řepková (Athalia rosae, Hymenoptera) (BARKER et al. 2006). V rámci projektu „Využití biotechnologických metod, nových výchozích materiálů a efektivních postupů ve šlechtění ozimé řepky (NAZV, č. QI111A075)“ jsou mimo jiné řešeny aktivity s cílem identifikace obsahu GSL v zelených částech řepky ozimé a jejich možný vliv na vybrané škůdce řepky. V sezóně 2013 byly analyzovány obsahy GSL u 10 odrůd řepky ve vzorcích květních poupat a šešulí. U těchto odrůd bylo zároveň stanoveno napadení blýskáčkem řepkovým a bejlomorkou kapustovou. 240

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody S vybranými odrůdami řepky byl založen maloparcelkový pokus s těmito parametry: počet odrůd 10, počet opakování 3, výměra parcel 10 m2, délka 9 m, šířka 1,125 m, počet řádků 9, meziřádková vzdálenost 12,5 cm, zásev v agrotechnickém termínu maloparcelním secím strojem při výsevku 700 klíčivých semen na 10 m2. Agrotechnické zásahy byly v souladu s běžnou pokusnickou praxí, s vyloučením insekticidního ošetření. Vzorky poupat pro analýzu GSL byly odebrány 1. 5. 2013, kdy byl porost před rozkvětem a s dostatečným výskytem blýskáčků. Z každé parcely bylo odebráno 5 květenství. Při odběru byli z každého květenství sklepáni do PVC sáčku všichni blýskáčci ve květenstvích ukrytí a následně spočítáni. Odběry byly prováděny brzy ráno za relativně nízké teploty vzduchu, brouci tak nevykazovali příliš velkou aktivitu, což značně ulehčovalo hodnocení. Odebraná květenství byla okamžitě předána ke zpracování do laboratoře Výzkumného ústavu olejnin Opava. Odběr šešulí byl proveden 27. 5. 2013, ve fázi dokvétání. Z každé parcely byly odebrány šešule o velikosti do cca 3 cm z pěti rostlin v dostatečném množství pro analýzu (min. 1 g). Rostliny, ze kterých byly šešule odebrány, byly označeny a v době dozrávání u nich byl proveden odečet celkového počtu šešulí a stanoveno procento šešulí s patrným poškozením bejlomorkou kapustovou. Vzorky zelené hmoty byly po odběru bezprostředně analyzovány na obsah GSL. V případě časové prodlevy by mohlo dojít k negativnímu ovlivnění koncentrací GSL v důsledku jejich rozkladu. Modifikovaná metodika stanovení GSL v zelené hmotě metodou vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) vychází z mezinárodní normy ISO 9167-1: 1992 (E). GSL se opakovaně izolují z předem upraveného vzorku opakovanou (trojnásobnou) extrakci 70 % methanolem zahříváním zkumavky se vzorkem na vodní lázni, po centrifugaci extraktu (5000 otáček/5 min.) následuje čištění a enzymatická desulfatace na iontoměniči. Jako iontoměnič byla použita suspenze pryskyřice DEAE Sephadex A-25 umístěná v pipetě dle Pasteura a k enzymatické desulfaci byl použit 0,2 % roztok sulfatázy typ H-1. Vlastní stanovení desulfoglukosinolátů bylo provedeno metodou HPLC na koloně s reverzní fází Sipelcosil LC 18 – DB (25 cm . 4,6 mm . 5 µm) za použití gradientové eluce a detekce v UV oblasti. Ke kvantitativnímu stanovení GSL v zelené hmotě byla použita metoda vnitřního standardu (KOLOVRAT 2005). Vnitřním standardem byl 5 mmol/l roztok monohydrátu sinigrinu. Po sklizni bylo provedeno stanovení obsahu GSL v semenech testovaných odrůd metodou HPLC podle mezinárodní normy ISO 9167-1: 1992 (E). Statistická analýza výsledků byla provedena pomocí programu STATISTICA Cz 10. Výsledky a diskuze Nejvyšší celkový obsah GSL v sušině byl zjištěn v poupatech, v průměru 13,66 µmol/g. V šešulích a semeni byl celkový obsah velmi podobný: 10,16 resp. 10,48 µmol/g sušiny. Jednotlivých GSL bylo v poupatech i šešulích identifikováno celkem 13. Průměrné hodnoty zjištěných obsahů udává tabulka 1. Zastoupení jednotlivých skupin, do nichž se GSL dělí dle svého chemického složení, bylo následující: v poupatech, šešulích i v semenech byla jako dominantní zjištěna alifatická skupina (51 – 72 % z celkových GSL), následovala indolová (17 – 45 %). Nejmenším podílem byla zastoupena aromatická skupina GSL (3,5 – 10,5 %).

241

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 1: Obsah GSL ve zkoumaných částech řepky (průměrné hodnoty)

1,31

0,55

4,09

10,16

7,37 72,43 1,75 17,08 1,04 10,50 0,02

0,19

4,08 40,21 0,33

3,17

0,16

1,56

0,17

1,65

1,14 10,96 1,49 14,69 0,13

10,48

6,22 59,31 3,87 36,89 0,39

0,00

3,96 37,69 0,09

0,89

0,08

0,77

0,00

0,00

1,79 17,06 0,30

3,74

0,00

%

2,90

1,33

1,55 15,14 0,04

3,41 32,45 0,34

3,20

0,00

gluconasturtiin

glucoalyssin

neoglucobrassicin

4-methoxoglucobrassicin %

2,57 18,55 1,60 11,62 4,48 32,65 0,07

%

%

%

µmol/g

0,18

µmol/g

1,39

Aromatická skupina

µmol/g

µmol/g

%

0,18

µmol/g

µmol/g

%

0,43

µmol/g

µmol/g

%

3,43 25,19 0,06

glucobrassicin


%

0,11

%

µmol/g

glucobrassicanapin

%

0,02

%

µmol/g

µmol/g

gluconapin

gluconapoleifein

glucoraphanin

%

%

µmol/g

Indolová skupina µmol/g

epi-progoitrin

semena

Indolová skupina

3,48

%

µmol/g

šešule

progoitrin

6,98 51,07 6,22 45,44 0,46

µmol/g

13,66

glucoiberin

µmol/g

poupata

Rostlinná část

Alifatická skupina

GSL celkem (µmol/g sušiny)

Aromatická skupina

Alifatická skupina

%

0,56

0,08

0,60

0,32

2,43

0,14

1,04

0,42

0,02

0,19

0,89

8,94

0,16

1,57

0,03

0,13

1,20

0,30

2,90

0,09

0,84

V sezóně 2013 byla aktivita sledovaných škůdců pro daný výzkum dostatečná. Počet blýskáčků se pohyboval v rozmezí 20 – 68 na 5 květenství. Poškozeno bejlomorkami bylo v průměru 3,1 % šešulí na rostlině. Byly stanoveny korelační koeficienty mezi zjištěným napadením na jednotlivých parcelách (10 odrůd ve 3 opakováních, n = 30) a obsahem celkových i jednotlivých GSL v absolutních (µmol/g sušiny) i relativních hodnotách (% z celkových GSL) (tabulka 2). Signifikantní negativní závislost (P>0,05) byla zjištěna v případě napadení blýskáčkem řepkovým (průměrný počet jedinců na jedno květenství) a obsahem GSL aromatické skupiny ve květních poupatech řepky (graf 1). Ostatní zjištěné korelační koeficienty nedosahovaly dostatečných hladin průkaznosti. Tab. 2: Korelační koeficienty mezi obsahy GSL a napadením sledovanými škůdci (n=30)

-0,06 -0,09 -0,41* -0,40

0,02

0,04

0,07

0,07

0,16

0,18

-0,36 -0,35

0,21

0,20

0,18

0,17

0,15

0,17

bejlomorka šešule

-0,08

-0,04

0,08

-0,15 -0,18

0,03

0,11

-0,03

0,11

-0,10

0,01

-0,26 -0,17 -0,21 -0,21

0,12

0,14

-0,09 -0,09 -0,30 -0,22 -0,15 -0,17

0,19

0,00

0,00

µmol/g

µmol/g

µmol/g

gluconapin

glucoraphanin

progoitrin

epi-progoitrin µmol/g

µmol/g

µmol/g

Indolová skupina

0,07

-0,21 -0,27

gluconasturtiin

0,16

%

%

0,08

0,06

Bodov ý graf : Obsah aromatických GSL (µmol/g sušiny ) v s. Počet blýskáčků Počet blýskáčků = 10,578 - 4,889 * Obsah aromatických GSL (µmol/g sušiny ) r = -0,41

14

Počet blýskáčků

12 10 8 6 4 2 0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Obsah aromatických GSL (µmol/g sušiny )

242

0,9

1,0

%

-0,36 -0,40 -0,05 -0,13 -0,37 -0,37 -0,23 -0,26

-0,02 -0,07

0,04

0,15

Graf 1: Napadení rostlin blýskáčky vs. obsah aromatických GSL ve květních poupatech

Korelace :

µmol/g

0,14

glucoalyssin

0,03

%

µmol/g

blýskáček poupata

%

neoglucobrassicin

µmol/g

%

µmol/g

µmol/g

%

%

Aromatická skupina

4-methoxoglucobrassicin

µmol/g

%

%

glucobrassicin

µmol/g

%

glucobrassicanapin

µmol/g

%

%

gluconapoleifein

µmol/g

%

%

glucoiberin

%

škůdce / napadená část

Alifatická skupina µmol/g


Indolová skupina

GSL celkem (µmol/g sušiny)

Aromatická skupina

Alifatická skupina

1,1

0,95 Int.spol.

0,15

0,18

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Závěr Zjištěné celkové obsahy GSL v sušině zelené hmoty, které v případě květních poupat i vyvíjejících se šešulí byly relativně vysoké, a srovnatelné s obsahem GSL v sušině semen, mohou souviset se zvýšenou ochranou generativních orgánů rostliny proti škodlivým činitelům. Stejný parametr byl v minulé sezóně analyzován také v listech řepky, kde dosahoval 2 – 2,5 krát nižších hodnot (VRBOVSKÝ et al 2012). Zjištěná korelace mezi obsahem aromatických GSL ve květních poupatech a výskytem blýskáčka řepkového v květenstvích bude v rámci uvedeného výzkumu v další sezóně ověřována. Korelace mezi napadením šešulí bejlomorkou kapustovou a obsahem určitých GSL zjištěná v sezóně 2012 (VRBOVSKÝ et al 2012) nebyla v roce 2013 potvrzena. Dedikace Výsledky byly získány na základě řešení projektu č. QI111A075 „Využití biotechnologických metod, nových výchozích materiálů a efektivních postupů ve šlechtění ozimé řepky“ (2011 – 2014), financovaného MZe prostřednictvím Národní agentury pro zemědělský výzkum. Použitá literatura Barker A. M. et al., 2006: Chemosensory and behavioural responses of the turnip sawfly, Athalia rosae, to glucosinolates and isothiocyanates. Chemoecology, 16(4): 209-218. Bartlet E., Williams I. H., 1991: Factors rectricting the feeding of the cabbage stem flea beetle Psylliodes chrysocephala. Entomologia Experimentalis et Applicata, 60(3): 233-238. Braven J., Chilcott N. P., Hawkes C., 1996: Structure-activity relationships in glucosinolates and other compounds stimulating oviposition in the cabbage rootfly (Delia radicum). Journal of Chemical Ecology, 22(8): 1567-1578. Chandler H., Bakhetia D. C. R., Ahuja K. L., 1997: Physico-chemical factors in some crucifers imparting resistance to mustard aphid, Lipaphis erysimi (Kalt.). Journal of Insect Science, 10(2): 132-139. Kolovrat O., 2005: GSL – HPLC (zelená hmota řepky). Metodický návod. Oddělení chemické laboratoře VÚOl Opava, nepublikováno. Olsson K., Jonasson T., 1994: Leaf feeding by caterpillars on white cabbage cultivars with different 2-propenyl glucosinolate (sinigrin) content. Journal of Applied Entomology, 118(2): 197-202. Vrbovský V., Rychlá A., Endlová L., 2012: Obsah glukosinolátů v zelených částech řepky a jejich vliv na vybrané škůdce. Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu, s. 243–246. Ulmer B., Gillott C., Erlandson M., 2001: Feeding preferences, growth, and development of Mamestra configurata (Lepidoptera: Noctuidae) on Brassicaceae. Canadian Entomologist, 133(4): 509-519.

Kontaktní adresa: Mgr. Viktor Vrbovský OSEVA PRO s.r.o., o. z. Výzkumný ústav olejnin Opava Purkyňova 10 Opava 746 01 e-mail: [email protected]

243


VYHODNOCENÍ ZAPLEVELENÍ VYBRANÝCH POLNÍCH PLODIN V PROVOZNÍCH PODMÍNKÁCH Evaluation of current weed infestation in selected field crops under field conditions Winkler J., Horák O. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Zaplevelení bylo hodnoceno v Zemědělské společnosti Horní Krupá a.s., která se nachází v severní části kraje Vysočina. Je zde bramborářská výrobní oblast. Plevele byli zjišťovány v řepce ozimé, ječmeně ozimém, žitě ozimém, tritikale a ječmeně jarním. Zaplevelení bylo zpracováno analýzou kanonická korespondenční analýza (CCA). V řepce byla nejhojnější violka rolní, dále pýr plazivý, rozrazil perský, penízek rolní a další. V ječmeně ozimém se vyskytovali violka rolní, řepka olejka, javor klen, svízel přítula, hluchavka objímavá, heřmánkovec nevonný a pampeliška lékařská. V žitě byly zjištěny violka rolní, lipnice roční, zemědým lékařský, heřmánek terčovitý, řepka olejka, hluchavka nachová, konopice polní a ptačinec prostřední. V tritikale se nacházely violka rolní, hluchavka objímavá, zemědým lékařský, poměnka rolní, rozrazil perský, řepka olejka a ptačinec prostřední. V ječmeně jarním byly zjištěny lipnice roční, violka rolní, hluchavka nachová, konopice polní a další. Klíčová slova: plevele, řepka ozimá, ječmen ozimý, žito ozimé, tritikale, ječmen jarní Abstract The weed infestation was evaluated in Agriculture company Horní Krupá located in northern part of Region Vysočina, Czech Republic. This area is classify as a potato production area. Weed infestation was identify in winter rape, winter barley, winter rye, triticale and spring barley. Weed infestation was processed by nonical correspondence analysis (CCA). Most abundant in winter rape was Viola arvensis, then Elytrigia repens, Veronica persica, Thlapsi arvense etc. Following weed was found in winter burley: Viola arvensis, Brassica napus, Acer pseudoplatanus, Galium aparine, Lamium ampleuxicaule, Tripleurospermum inodorum and Taraxacum officinale. I identify in winter rye Viola arvensis, Poa annua, Fumaria officinalis, Matricaria discoidea, Brassica napus, Lamium purpureum, Galeopsis tetrahit and Stellaria media. In triticale were found Viola arvensis, Lamium ampleuxicaule, Fumaria officinalis, Myosotis arvensis, Veronica persica, Brassica napus and Stellaria media. In spring barley were detected Poa annua, Viola arvensis, Lamium purpureum, Galeopsis tetrahit etc. Key words: weed, winter rape, winter barley, winter rye, triticale, spring barley,

Úvod Skladba plodin musí být vždy kompromisem mezi stanovištěm a ekonomickými podmínkami a musí splňovat i požadavky ekologické. Od roku 1990 se výrazně změnila struktura plodin v důsledku snižování stavu skotu. Z toho důvodu došlo ke snížení plochy víceletých pícnin na 14,3% orné půdy a v roce 2009 jen na 7,16%. U jednoletých pícnin byl zaznamenán pokles z 18,9% na 8,03%. Na druhou stranu byl zaznamenaný významný nárůst ploch olejnin, především řepky ozimé. V roce 1990 byly olejniny na 4% orné půdy a v roce 2009 na 19,3%. Obilniny zaujímají v ČR více než polovinu orné půdy. V roce 2009 byly pěstovány na 61% orné půdy (PROCHÁZKOVÁ a kol. 2011). Kvalitu i kvantitu aktuálního zaplevelení velmi významně ovlivňuje pěstovaná plodina. Zajištěním příznivých podmínek pro dobrý růst pěstovaných plodin je výskyt plevelů omezen. Při vyváženém a správném střídání úzkořádkových a širokořádkových plodin s rozdílnými biologickými vlastnostmi, se prostředí pro plevelné druhy každoročně změní. Vztah plevele a plodiny je však krátkodobý. Konkurenční schopnost u plodin není stejná a mění se v průběhu vegetace (Dvořák, 1987). Vyhodnocením druhového spektra plevelů ve vybrané lokalitě se zabývá tento příspěvek. 244

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a Metody Pozemky, na kterých bylo provedeno vyhodnocení zaplevelení, obhospodařuje Zemědělská společnost Horní Krupá a.s. (dále jen ZS), která se nachází asi 8 od Havlíčkova Brodu v kraji Vysočina. Půda v ZS je písčitohlinitá, nadmořská výška je v rozmezí 450 – 550 m.n.m. Výrobní oblast je bramborářská. Zjištění plevelů probíhalo na náhodně vybraných parcelách o velikosti 1 m2 vždy v určitém datu. Vyhodnocení bylo provedeno v letech 2011 a 2012 a to na podzim a na jaře u ozimů a na jaře u jařin. V tomto období byla hodnocena řepka ozimá Brassica napus L., tritikale Triticale, ječmen jarní Hordeum vulgare L., žito ozimé Secale cereale L. a ječmen ozimý Hordeum vulgare L. Počet hodnocení na jednom pozemku byl různý, vždy však připadalo na 1 vyhodnocení 3 ha pozemku. Ke zjištění vlivu plodin na jednotlivé druhy plevelů, které se vyskytovaly na sledovaných pozemcích, byly použity mnohorozměrné analýzy ekologických dat. Výběr optimální analýzy se řídil délkou gradientu (Lengths of Gradient), zjištěného segmentovou analýzou DCA (Detrended Correspondence Analysis). Dále byla použita kanonickou korespondenční analýzou CCA (Canonical Correspondence Analysis). Při testování průkaznosti pomocí testu Monte-Carlo bylo propočítáno 499 permutací. Data byla zpracována pomocí počítačového programu Canoco 4.0. (Ter Braak, 1998). Výsledky a diskuze Průměrný počet zjištěných plevelů je uveden v Tab. 1., ze které vyplývá, že nejrozšířenějším plevelem je na polích ZS Horní Krupá je violka rolní. Její výskyt je téměř ve všech plodinách nejvyšší. Průměrný počet plevelů v ozimé řepce byl 64,82 ks.m-2. Nejpočetnějším plevelem zde bylo violka rolní, a to v průměru 59,64 ks.m-2, která značně převažovala. Byly zde aplikovány herbicidy Brasan 540 EC a Teridox 500 EC. Oba přípravky mají na violku nízkou účinnost, to může být jeden z důvodů jejího vysokého výskytu. Dále se zde vyskytl rozrazil perský, ale díky svému nízkému počtu a malé konkurenceschopnosti není třeba se jeho regulací více zabývat. Na některých místech se vyskytoval pýr plazivý, v místě jeho výskytu byla patrný horší vývin řepky, který byl způsoben patrně inhibičními látkami produkovanými pýrem. Protože se jedná o velmi nebezpečný plevel měl by být na něj brán větší ohled při výběru herbicidů. Do porostů řepky je registrované velké množství herbicidů vhodných k ničení pýru. Šťovík se vyskytoval pouze lokálně, pravděpodobně díky špatně načasované seči jetele lučního, který byl pěstován před řepkou. Ostatní plevele se vyskytovaly pouze lokálně v malých počtech a díky nízkému významu není nutné se zabývat jejich regulací. Protože zde byl aplikován Brasan 540 EC spolu s herbicidem Teridox 500 EC a ani jeden z těchto herbicidů neúčinkuje na violku, pýr ani šťovík. Průměrný počet plevelů v ozimém ječmeni byl 49,9 ks.m-2. Nejvyšší výskyt měla violky rolní 41,2 ks.m-2, její výskyt je značně rozdílný na jednotlivých částech pozemku. Druhým nejhojnějším plevelem je výdrol řepky olejky 3,9 ks.m-2. Zaplevelení je také velmi nerovnoměrné, což může být způsobeno špatně provedenou aplikací herbicidu. Byl zde použit herbicid Maraton, který má dobrou účinnost na regulaci výdrolu řepky i violky. Z ostatních plevelů není žádný ve zjištěných počtech ekonomicky významný. Průměrný počet plevelů v jarním ječmeni byl 46,88 ks.m-2. Nejhojnější zastoupení zde měla lipnice roční, ale její výskyt soustředěn pouze na části pozemku. Dále zde byl zaznamenán vyšší výskyt konopice polní. Byl zde aplikován přípravek Starane 250 EC, který má na konopici jen omezenou účinnost. Hojněji se zde nacházely také ptačinec prostřední a hluchavka nachová, ale jejich škodlivost je díky nízkému vzrůstu a vzrostlé plodině zanedbatelný. Výskyt pampelišky lékařské a opletky obecné byl zjištěn pouze na jednom pozorování a to v nízkém počtu, proto není nutné se jejich přítomností zabývat. K hojným plevelům patřila opět violka rolní a také laskavec srstnatý, byly zastoupeny na většině 245

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ pozorování. Výskyt výdrolu řepky byl pouze na některých částech hodnoceného pozemku, navíc jejich počet nebyl tak vysoký, aby mohl způsobit ekonomické ztráty. Použitý herbicid zde byl Lintur 70 WG, který by měl mít na laskavce dobrou účinnost, na violku je již nižší. Průměrný počet plevelů v ozimém žitu nejvyšší byl 268,0 ks.m-2. Byl zde zjištěn extrémně vysoký výskyt violky rolní. I přesto, že zde byl použit herbicid Cougar Forte, který by měl mít na violku výbornou účinnost. Výskyt violky byl na celém pozemku, takže to může být způsobeno buď nižší účinností herbicidu, nebo vzejitím violky až po skončení účinnosti herbicidu. Průměrný počet plevelů v tritikale byl 51,8 ks.m-2. Nejhojnější zde byla opět violka rolní. Byl zde použit herbicid Husar, který má malou účinnost na violku rolní i zemědým lékařský. Tab. 1. Průměrný počet plevelů ve sledovaných plodinách za roky 2011 a 2012 Druhy plevelů Acer pseudoplatanus Amaranthus retriflexus Brassica napus Cirsium arvense Convolvulus arvensis Elytrigia repens Fallopia convolvulus Fumaria officinalis Galeopsis tetrahit Galium aparine Hordeum vulgare Chenopodium album Lamium ampleuxicaule Lamium purpureum Matricaria discoidea Myosotis arvensis Poa annua Raphanus raphanistrum Rumex obtusifolius Sinapis arvensis Stellaria media Taraxacum officinale Thlapsi arvense Trifolium pratense Tripleurospermum inodorum Veronica persica Viola arvensis Průměrné počet plevelů

Jarní ječmen 0,00 2,50 0,25 0,00 0,00 0,00 0,13 0,00 5,88 0,00 0,88 0,00 0,00 6,50 0,00 0,00 16,50 0,00 0,00 0,00 4,75 0,38 0,00 0,00 0,00 0,00 9,13 46,88

Ozimý ječmen 2,30 0,00 3,90 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00 0,90 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,20 0,00 0,00 0,40 0,00 41,20 49,90

Ozimá řepka 0,00 0,00 0,00 0,11 0,04 1,50 0,00 0,04 0,00 0,00 0,57 0,14 0,07 0,00 0,25 0,11 0,00 0,18 0,36 0,11 0,00 0,07 0,54 0,07 0,14 0,89 59,64 64,82

Tritikale 0,00 0,00 0,40 0,00 0,00 0,00 0,00 1,20 0,00 0,00 0,00 0,00 5,60 0,00 0,00 0,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,40 43,40 51,80

Ozimé žito 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 6,00 0,33 0,00 0,00 0,00 0,00 0,67 1,33 0,00 11,67 0,00 0,00 0,00 0,33 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 246,67 268,00

Výsledky analýzy CCA, která hodnotila vliv plodiny na výskyt plevelů je signifikantní na hladině významnosti α = 0,008, pro všechny kanonické osy. Na základě analýzy CCA (Obr. 1) je možné nalezené druhy plevelů rozdělit do 4 skupin. První skupina plevelů se vyskytovala především v ozimém ječmenu a jsou to tyto druhy: hluchavka objímavá, řepka olejka, heřmánkovec nevonný a javor klen. Druhá skupina plevelů se vyskytovala především v jarním ječmenu a jsou tyto druhy: lipnice roční, ptačinec prostřední, hluchavka nachová, konopice polní, laskavec srstnatý a opletka obecná. Třetí skupina plevelů se vyskytovala především v ostatních plodinách a jsou tyto druhy: pomněnka rolní, zemědým lékařský, violka rolní, heřmánek terčovitý, pcháč oset, svlačec rolní, jetel luční, pýr plazivý, rozrazil perský, svízel přítula, šťovík tupolistý, merlík bílý, hořčice polní, ředkev ohnice a penízek rolní. A čtvrtá skupina byla více ovlivnění jinými faktory a bylo to druhy ječmen ozimý a pampeliška lékařská. 246


Obr. 1: Ordinační diagram vyjadřující vztah výskytu plevelů a sledovaných plodin Vysvětlivky zkratek použitých v ordinačním diagramu: Plodiny: Rep_P – řepka ozimá (hodnoceno na podzim), Rep_J – řepka ozimá (hodnoceno na jaře), Tri_J – tritikale ozimé (hodnoceno na jaře), Zit_P – žito ozimé (hodnoceno na podzim), Jo_J – ječmen ozimý (hodnoceno na jaře), Jo_P – ječmen ozimý (hodnoceno na podzim), Jj_J – ječmen jarní (hodnoceno na jaře) Plevele: Ace pseu – Acer pseudoplatanus, Bra napu – Brassica napus, Tri inod – Tripleurospermum inodorum, Lam ampl – Lamium amplexicaule, Myo arve – Myosotis arvensis, Fum offi – Fumaria officinalis, Vio arve – Viola arvensis, Mat disc – Matricaria discoidea, Cir arve – Cirsium arvense, Con arve – Convolvulus arvensis, Tri prat – Trifolium pratense, Ely repe – Elytrigia repens, Gal apar – Galium aparine, Che albu – Chenopodium album, Rap raph – Raphanus raphanistrum, Ver pers – Veronica persica, Rum obtu – Rumex obtusifolius, Sin arve – Sinapis arvensis, Thl arve – Thlaspi arvense, Hor vulg – Hordeum vulgare, Tar offi – Taraxacum officinale, Poa annu – Poa annua, Ste medi – Stellaria media, Lam purp – Lamium purpureum, Gal tetr – Galeopsis tetrahit, Ama retr – Amaranthus retroflexus, Fal conv – Fallopia convolvulus.

Závěr Nejhojnějším plevelem byla zjištěna violka rolní, která byla zjištěna na všech sledovaných plodinách. Její počet se lišil na jednotlivých pozemcích a část i v rámci pozemku v jednotlivých pozorováních. Na některých pozemcích byly používány herbicidy s nízkým nebo žádným účinkem proti tomuto plevelu. Proto by se měla ZS zaměřit na její potlačení volbou vhodných herbicidů především v porostech obilnin, do kterých je oproti řepce registrováno velké množství herbicidů s dobrým účinkem na violku rolní. Dedikace Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP 10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu zemědělských kultur“. Použitá literatura Dvořák J., 1987: Zemědělské soustavy Vybrané kapitoly-polní plevele. Vysoká škola zemědělská v Brně, Brno, 59 s. Procházková, B. a kol. (2011). Význam a možnosti optimalizace struktury a střídání plodin v systémech hospodaření na půdě: uplatněná certifikovaná metodika. V Brně: Mendelova univerzita, 46 s. ISBN 978-80-7375-525-6. Ter Braak, C., J., F.: Canoco – A Fortran program for canonical community ordination by [partial] [detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). Report LWA-8802 Agricultural Mathematics Group. Wageningen, 1998. Kontaktní adresa: Ing. Jan Winkler, Ph.D. Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav agrosystémů a bioklimatologie Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika, [email protected]. 247


TESTOVÁNÍ ANTIFUNGÁLNÍCH VLASTNOSTÍ VYBRANÝCH ROSTLINNÝCH EXTRAKTŮ Screening of antifungal properties of selected plant extracts Žabka M., Pavela R. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha-Ruzyně Abstrakt Methanolové extrakty celkem 21 léčivých rostlin byly užity při skríningové studii se zaměřením na testování antifungálních vlastností. Inhibiční efekt byl testován na modelu čtyř vybraných patogenních a toxinogenních houbových druhů: Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus, Fusarium oxysporum a Fusarium verticillioides, v souladu s jejich ekonomickým významem. Potenciál užít některé testované rostlinné extrakty jako složku pesticidů na přírodní bázi byl indikován v případě sedmi rostlinných druhů. Efektivní byly extrakty některých druhů rodu Grindelia. Nicméně zdaleka nejvýraznější antifungální efekt byl pozorován u extraktu z Thymus markothemzis. Klíčová slova: rostlinný extrakt, antifungální aktivita, patogenní houby, toxinogenní houby, botanické fungicidy. Abstract Methanol extracts of twenty one medicinal plants were used in screening assay for antifungal activity. Growth inhibitory effect was tested against four very important pathogenic and toxinogenic fungal species: Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus, Fusarium oxysporum and Fusarium verticillioides in accordance with their health and economic significance. Potential of using some of the plant extracts as a component of natural pesticide in a future was indicated in the case of seven plant species. Extracts from some species of the genera Grindelia were effective. Nevertheless, by far the most remarkable antifungal effect was observed in the case of Thymus markothemzis extract. Keywords: plant extract, antifungal activity, pathogenic fungi, toxinogenic fungi, botanical fungicides.

Úvod Z hlediska ochrany rostlin, rostlinných produktů a zdravotní bezpečnosti potravin je potlačování výskytu houbových patogenů primárním problémem. Narozdíl od jiných škodlivých biogenních vlivů vyvstává u houbových patogenů další rozměr škodlivosti, kterým je produkce toxických a extrémně nebezpečných sekundárních metabolitů (aflatoxiny, trichotheceny, fumonisiny atd.). Tyto nebezpečné metabolity, jejichž toxicita se porovnává s toxicitou moderních bojových látek a jejichž biologická aktivita je stále předmětem výzkumu, jsou předmětem dnes již samostatně profilované problematiky (Žabka et al., 2002; 2008). V oblasti produkce hygienicky nezávadných zemědělských komodit jsou mikromycety z rodu Fusarium a Aspergillus největším problémem díky schopnosti produkovat většinu nebezpečných mykotoxinů (Edwards et al. 2002; Niessen 2007; Palumbo et al. 2008). Obecně jsou patogenní houby kontrolovány aplikací syntetických fungicidů. Syntetické fungicidy a jejich rezidua však představují velké riziko díky své vysoké přímé či nepřímé toxicitě pro člověka (Costa et al. 2008; Nakanishi 2007; Scordino et al. 2008). Posklizňové ošetření produktu při skladování může tak představovat riziko ještě vyšší (Singh et al. 2009). Kromě otázek toxicity a reziduální aktivity pesticidů, lze zmínit i stále častější výskyt méně citlivých či úplně rezistentních populací patogenních hub a to díky mnohdy v historii jednostranné a necitlivé chemizaci. Pokrok v oblasti environmentálně bezpečných fungicidů na bázi rostlinných extraktů nabývá v současnosti na významu. Biologická aktivita těchto extraktů je způsobena a ovlivněna přirozeným obsahem biologicky aktivních látek, zahrnujících např. přirozené terpenoidy, fenoly a alkaloidy, které bývají obecně v rostlinách přítomny (Žabka et al., 2009). Jejich význam stoupá společně s rostoucím uvědomováním si rizik spojených s plošným používáním syntetických pesticidů. 248

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody Inhibiční vlastnosti testovaných rostlinných extraktů na myceliární růst hub byly testovány pomocí diluční metody. Rostlinné extrakty byly získány z vlastních zdrojů methanolickou extrakcí nasbíraného materiálu. Každý extrakt byl důkladně rozpuštěn v bramboro dextrózovém agaru (PDA) v přesně dané koncentraci 2 mg.ml-1, při teplotě pod 50°C. Kontrolní sada byla připravena přidáním ekvivalentního množství methanolu. Připravené Petriho misky (9 cm) byly sterilně naočkovány pomocí myceliárních disků (0,4 cm) odebraných ze 7 denních povrchových kultur cílových hub. Kultivace probíhala po dobu 7 dní, při teplotě 21°C. Následné srovnání průměru kolonií v porovnání s kontrolními sety bylo převedeno na procentuální vyjádření inhibičního potenciálu. Seznam vybraných rostlinných druhů pro základní skríning je uveden v Tab. 1 včetně původu a výtěžku. Pro extrakci byla použita nadzemní část rostlin. Testované cílové druhy hub spolu s původem izolace jsou uvedeny v Tab. 2. Tab. 1: Rostlinné druhy použité při základním skriningu antifungálních vlastností Druh

Sbíraná část

výtěžek (%)

Původ a místo sběru

Acanthopanax senticosus Harms. Securigera varia (L.) Lassen Astrantia major L. Bistorta officinalis Delarbre Borago officinalis L. Camellia sinensis (L.) Kuntze Cinchona officinalis L. Falcaria vulgaris Bernh. Filipendula ulmaria (L.) Maxim. Galega officinalis L. Gonolobus condurango Decne. Grindelia hirsutula Hook. & Arn. Grindelia squarrosa (Pursh) Dunal Grindelia stricta subsp. oregana D.D. Keck Harpagophytum procumbens (Burch.) DC. ex Meissn. Leuzea carthamoides DC. Medicago falcata L. Tabebuia impetiginosa (Mart. ex DC.) Standl. markothenzis Maleev. Thymus Urtica dioica L. Valeriana officinalis L.

Roots Stem Stem Roots Stem Leaves Bark Stem Stem Stem Bark Stem Stem Stem Roots Roots Stem bark Leaves Roots Roots

5,4 13,8 6,8 7,2 4,5 13,0 10,4 7,1 7,8 14,8 12,6 7,4 13,4 10,2 5,2 2,3 9,2 11,2 6,4 3,6 11,7

Cicenice, Czech Republic Vranov, Czech Republic Blatnica, Slovak Republic Cicenice, Czech Republic Prague, Czech Republic Prague, Czech Republic Cicenice, Czech Republic Znojmo, Czech Republic Prague, Czech Republic Prague, Czech Republic Cicenice, Czech Republic Olomouc, Czech Republic Olomouc, Czech Republic Olomouc, Czech Republic Cicenice, Czech Republic Cicenice, Czech Republic Znojmo, Czech Republic Cicenice, Czech Republic Krasnodar, Russia Cicenice, Czech Republic Prague, Czech Republic

Tab. 2: Cílové patogenní a toxinogenní druhy hub Houbový druh Aspergillus flavus Aspergillus fumigatus Fusarium oxysporum Fusarium verticillioides

Status a významnost houby toxinogenní, kontaminant potravin toxinogenní, lidský patogen, kontaminant rostlinný patogen, toxinogen, kontaminant rostlinný patogen, toxinogen, kontaminant

zdroj izolace skladovaná kukuřice skladovaná kukuřice napadená kukuřice napadená kukuřice

Výsledky a diskuse Výsledky potvrzují, že v rámci testovaných rostlinných extraktů (Tab. 1.) většina prokázala měřitelný stupeň inhibice radiálního růstu, a to alespoň u jednoho houbového patogenního druhu. Inhibice však většinou nepřesahovala hladinu efektivity 50%. Pro účely dalšího výzkumu antifungálního potenciálu rostlinných extraktů se však podařilo nalézt 7 z celkového testovaného souboru 21 extraktů (Tab. 3). Achillea ageratum spolu s druhem Tabebuia 249

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ impetiginosa mírně přesáhly 50% hranici inhibice, avšak pouze v případě jednoho cílového patogena. Jako nejvíce zajímavé však považujeme extrakty prokazující efektivitu minimálně u poloviny cílových houbových patogenních druhů. Významnější antifungální efekt byl patrný u tří druhů spadajících do rodu Grindelia (G. hirsutula, G. squarrosa a G. stricta). Skupina těchto tří druhů vykazovala antifungální efektivitu především proti F. oxysporum a A. fumigatus, kde byla v případě G. stricta pozorována až 80% inhibiční hladina. Výzkum účinku na vláknité patogenní houby není zatím v literatuře příliš popsán. U této skupiny lze výraznější antifungální účinek přisuzovat pravděpodobně vyššímu obsahu pryskyřičných netěkavých terpenoidů, což bývá uváděným specifikem pro rod Grindelia (Zavala and Ravetta 2002; Hernandez et al., 2005). Inhibiční aktivita v rámci modelových druhů zde byla značně ovlivněna mezidruhovou citlivostí, což se projevilo dosažením efektivních hladin inhibice pouze u poloviny cílových patogenů, a to u F. oxysporum a A. fumigatus. Zde se nejspíše jedná o projev rozdílné mezidruhové citlivosti založené na různých morfologických a metabolických vlastnostech. Toto zůstává otázkou pro další experimenty. Z dalších výsledků je však patrné, že nejvýznamnější inhibiční efekt byl jasně prokázán v případě druhu Thymus markothenzis, a to nejen po stránce hladiny inhibičního efektu na jednotlivé patogenní druhy, ale i po stránce šíře spektra inhibovaných patogenních hub. U T. markothemzis byly zaznamenány nejvyšší hladiny inhibice přesahujících například u A. fumigatus hodnotu 88%. Efektivní hladiny inhibice byly pozorovány u všech dalších cílových patogenů. Dokonce i v případě A flavus, který se v celém experimentu jevil jako nejméně citlivý patogen, dosáhla hladina inhibice téměř 60%. U rodu Thymus obecně, byl popsán vysoký obsah biologicky aktivních fenolických látek, především thymolu a jeho pozičního izomeru carvacrolu, které disponují vysokou antifungální aktivitou (Zabka et al., 2009; Zabka and Pavela, 2013). Ve spojitosti s výraznými antifungálními vlastnostmi těchto fenolických látek lze zmínit silné protizánětlivé, antibakteriální a další biologické účinky (Baser, 2008). Biologická účinnost těchto přirozených fenolů je téměř srovnatelná s některými syntetickými fungicidy, přičemž se thymol a carvacrol vyznačují výrazně nižší toxicitou a persistencí v přírodě (Ahmad et al., 2011). Tento fakt by mohl významně přispět k požadované bezpečnosti botanických fungicidů. Tab. 3: Nejefektivnější rostlinné extrakty s inhibicí nad 50% růstu patogena Testovaná rostlina

Achillea ageratum Grindelia hirsutula Grindelia squarrosa Grindelia stricta subsp. oregana Medicago falcata Tabebuia impetiginosa Thymus markothenzis

Inhibiční potenciál nejúčinnějších rostlinných extraktů na růst patogenů v dávce 2 mg.ml-1 (v %)

Aspergillus flavus 33.33±0.08 45.71±0.08 43.81±0.09 41.90±0.05 39.29±0.00 3.12±0.00 59.79±0.00

Aspergillus fumigatus 50.67±0.05 76.79±0.05 73.21±0.00 80.21±0.00 53.13±0.00 36.36±0.00 88.46±0.42

Fusarium oxysporum 35.34±0.00 50.69±0.05 50.97±0.05 52.87±0.09 30.60±0.00 50.79±0.00 73.99±0.08

Fusarium verticillioides 27.59±0.00 45.93±0.00 36.51±0.05 35.71±0.00 24.30±0.00 34.81±0.09 76.10±0.05

Závěr V této práci se z 21 testovaných druhů rostlin podařilo nalézt celkem 7 efektivních rostlinných extraktů schopných dostatečně inhibovat růst významných patogenních hub. Absolutně nejvyšší účinnost byla prokázána u Thymus markothenzis. V dalších experimentech se nyní zabýváme hlouběji sledovanou antifungální aktivitou zkoumanou napříč daleko širším spektrem hub. Následné práce by měly směřovat k přímé identifikaci a výzkumu samotných efektivních substancí obsažených v těchto rostlinných extraktech a potenciálnímu vývoji

250

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ složek ekologicky přijatelných antifungálních preparátů s vysokou účinností na cílové patogeny a vysokou bezpečností pro člověka a ekosystém. Dedikace: Tato práce byla financována z následujících zdrojů TA01020163 Použitá literatura Ahmad, A., Khan, A., Akhtar, F., Yousuf, S., Xess, I., Khan, L. A., & Manzoor, N. (2011). Fungicidal activity of thymol and carvacrol by disrupting ergosterol biosynthesis and membrane integrity against Candida. European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases, 30 (1), 41-50 Baser, K. H. C. (2008). Biological and Pharmacological Activities of Carvacrol and Carvacrol Bearing Essential Oils. Current Pharmaceutical Design, 14, 3106-3119 Costa LG, Giordano G, Guizzetti M, Vitalone A (2008) Neurotoxicity of pesticides: a brief review. Front Biosci 13:1240-1249. Edwards SG, O'Callaghan J, Dobson ADW (2002) PCR-based detection and quantification of mycotoxigenic fungi. Mycol Res 106:1005-1025. Hernandez XE, Orden AA, Giordano OS, Kurina M, Effects of elicitor and copper sulfate on grindelic acid production in submerged cultures of Grindelia pulchella. Electron J Biotechnol 8:277-283 (2005). Nakanishi T (2007) Potential toxicity of organotin compounds via nuclear receptor signaling in mammals. J Health Sci 53:1-9. Niessen L (2007) PCR-based diagnosis and quantification of mycotoxin producing fungi. Int J Food Microbiol 119:38-46. Palumbo JD, O'Keeffe T L, Abbas, HK (2008) Microbial interactions with mycotoxigenic fungi and mycotoxins. Toxin Rev 27:261-285. Rakotoson, J.H., N. Fabre, I. Jacquemond-Collet, S. Hannedouche, I. Fouraste, and C. Moulis. 1998. Alkaloids from Galipea officinalis. Planta Medica 64:762-763. Scordino M, Sabatino L, Traulo P, Gagliano G, Gargano M, Panto V, Gambino GL (2008) LC/MS/MS detection of fungicide guazatine residues for quality assessment of commercial citrus fruit. Eur Food Res Technol 227:1339-1347. Singh P, Kumar A, Dubey NK, Gupta R (2009) Essential Oil of Aegle marmelos as a Safe Plant-Based Antimicrobial Against Postharvest Microbial Infestations and Aflatoxin Contamination of Food Commodities. J Food Sci 74:302-307. Žabka M., Jegorov A. (2002): Návrat houby, jež dala vzniknout jménu trichotheceny, Chemické listy 96: 607-610. Žabka M. (2008): Less known secondary metabolites of pathogenic fungi: Vědecká příloha časopisu Úroda–Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů, 317-321. Žabka M., Pavela R., Slezakova L. (2009): Antifungal effect of Pimenta dioica essential oil against dangerous pathogenic and toxinogenic fungi, Industrial Crops and Products 30: 250–253. Žabka M., Pavela R. (2013) Antifungal efficacy of some natural phenolic compounds against significant pathogenic and toxinogenic filamentous fungi, Chemosphere, online 22 June 2013. Zavala J.A., Ravetta D.A.: The effect of solar UV-B radiation on terpenes and biomass production in Grindelia chiloensis (Asteraceae), a woody perennial of Patagonia, Argentina. Plant Ecol 161:185191 (2002).

Kontaktní adresa: Ing. Martin Žabka, Ph.D Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, Praha6 –Ruzyně e-mail: [email protected] 251


ZJIŠTĚNÍ ZMĚN PŮDNÍCH PARAMETRŮ PŘI RŮZNÉM ZPRACOVÁNÍ PŮDY A APLIKACI DIGESTÁTU Detection of soil parameters changes by different soil tillage and application of digestate Badalíková B., Bartlová J. Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko

Abstrakt V poloprovozním polním pokuse byl ověřován vliv různého zpracování půdy na její základní fyzikální a chemické vlastnosti. Současně byla prováděna aplikace digestátu a zjišťováno zda nemá tento druh hnojiva negativní vliv na zemědělskou půdu. Výsledky ukázaly na zvýšení objemové hmotnosti redukované a snížení pórovitosti u varianty minimalizační oproti orané. U varianty minimalizační byly však příznivější vláhové poměry. Byl zjištěn určitý trend ve zvyšování poměru C:N u varianty minimalizační a snižování půdní reakce u varianty orané, což může vést k degradačním procesům půdního prostředí. Klíčová slova: zpracování půdy, fyzikální vlastnosti půdy, chemické vlastnosti půdy, digestát Abstract There was tested the impact of different tillage on its basic physical and chemical properties in the pilot field trials. At the same time was applied digestate and investigated whether this kind of fertilizer has a negative impact on agricultural land. The results showed an increase of bulk density and porosity reduction by minimization variation compared to ploughing. The minimization variant was more favorable moisture ratios. It has been found also a trend of increasing C: N ratio by variant with minimization and reduction reactions in soil by plowed variant, which can lead to soil degradation processes. Key words: soil tillage, physical soil properties, chemical soil properties, digestat Úvod V současné době dochází k posunu názorů na funkce půdy. Půda byla kdysi považována pouze za výrobní prostředek v zemědělství či lesnictví a nebral se ohled na dopady na půdní prostředí vlivem antropogenní činnosti. Byla vždy hodnocena především její produkční funkce a ne jako součást přírody ovlivňující procesy a koloběh látek v tomto systému. Rozdílné názory jsou nejen kolem zpracování půdy, ale i ohledně dodávání živin do půdy formou minerálních hnojiv. Jedním z hlavních problémů je stanovení optimální dávky dodávaných živin (Pokorný, Denešová, 1998) a tento problém se týká i digestátu. Jako jedna z možností dodání živin do půdy se aplikuje odpad z bioplynových stanic, tzv. biokal nebo-li digestát. Otázkou definice digestátu je, zda jde o hnojivo organické či minerální. Podle zákona je digestát definován jako typové organické hnojivo (Lošák, 2010). Protože má převahu látek organických dá se digestát považovat za hnojivo organické. Ovšem není zatím známý dopad používání digestátu jako hnojiva na půdní prostředí, vzhledem k celkem nové technologii výroby bioplynu. Při nadměrném hnojení digestátem a při nevhodných půdních podmínkách může docházet k nevratnému utužení (zhutnění) půdy. Zhutnění půdy změní fyzikální vlastnosti půdy, tedy objemovou hmotnost, pórovitost, sníží se pohyb vody v půdě a provzdušněnost, chemické i biologické procesy v půdě, ztrácí se stukturotvornost se všemi škodlivými následky na fyzikální, chemický a biologický stav půdy a následně její úrodnost. 252

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody Pokusný pozemek se nachází v bramborářské výrobní oblasti, kde nadmořská výška je 513 m, dlouhodobý úhrn srážek 500 mm, z toho úhrn srážek za vegetační období 395 mm, průměrná roční teplota dosahuje 6,8 0 C. Na pozemku byly založeny dvě varianty zpracování půdy: varianta 1 – klasická s orbou do 0,22 m, varianta 2 – minimalizační, s podmítkou. U obou variant byla provedena každým rokem na podzim aplikace digestátu z bioplynové stanice v dávce 20 t/ha. Složení digestátu v % suš. je: pH – 8,9, spal.látky – 90,21, dusík – 5,47, fosfor – 1,18, draslík – 1,53, hořčík – 0,71, vápník – 1,1. Pro sledování dynamiky fyzikálních vlastností půdy byly odebírány neporušené vzorky půdy do Kopeckého válečků, dále půdní struktura a z chemických vlastností půdy byly zjišťovány pH a poměr Corg a Nt (celkový dusík). Půdní struktura byla hodnocena dle koeficientu strukturnosti, který vyjadřuje vztah mezi agronomicky hodnotnými (0,25-10 mm) a méně hodnotnými strukturními elementy (>10 a <0,25 mm). Výsledky jsou uvedeny za roky 2012 – 2013. Výsledky a diskuze Různé hospodaření na půdě a zapravování jakýchkoliv hnojiv způsobuje změny fyzikálních vlastností půdy. Při používání nového tzv. hnojiva – digestátu - je důležité stanovit nejen množství, ale i způsob aplikace. Digestátem je nazýván odpad čili zbytek po fermentačním procesu při výrobě bioplynu v bioplynových stanicích. Na rozdělení digestátu se dá nahlížet z různých pohledů, např. podle vstupních surovin, podle způsobu použití nebo jaký má obsah sušiny (Marada a kol., 2008). Výsledky hodnocení fyzikálních vlastností půdy jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2. Tab. 1: Fyzikální vlastnosti půdy - Budišov, 2012 varianta

orba

minimalizace

Hloubka půdy (m)

Objemová hmotnost red. (g.cm-3)

Celková pórovitost (%)

0 - 0,1 0,1 - 0,2 0,2 - 0,3 0 - 0,3 0 - 0,1 0,1 - 0,2 0,2 - 0,3 0 - 0,3

1,39 1,38 1,38 1,38 1,41 1,57 1,53 1,51

48,44 48,88 48,95 48,76 49,65 43,76 45,27 46,23

Momentální obsah vody 14,00 16,88 15,56 15,48 15,54 18,36 15,94 16,62

vzduchu %obj. 34,44 32,00 33,39 33,28 34,10 25,40 29,33 29,61

Max.kapilár. kapacita

Min.vzduš. kapacita

%obj. 34,93 37,11 34,64 35,56 34,07 30,90 31,48 32,15

13,51 11,77 14,31 13,20 15,58 12,87 13,79 14,08

Max.kapilár. kapacita

Min.vzduš. kapacita

Tab. 2: Fyzikální vlastnosti půdy - Budišov, 2013 varianta

orba

minimalizace

Hloubka půdy (m)

Objemová hmotnost red. (g.cm-3)

Celková pórovitost (%)

0 - 0,1 0,1 - 0,2 0,2 - 0,3 0 - 0,3 0 - 0,1 0,1 - 0,2 0,2 - 0,3 0 - 0,3

1,38 1,41 1,33 1,37 1,38 1,48 1,46 1,44

47,76 46,89 49,77 48,14 48,02 44,02 44,99 45,68

Momentální obsah vody 19,00 18,14 17,54 18,23 22,70 24,01 21,11 22,61

vzduchu %obj. 28,76 28,76 32,23 29,92 25,32 20,00 23,88 23,07

%obj. 38,65 34,83 35,38 36,29 35,24 33,77 34,88 34,63

9,11 12,06 14,39 11,85 12,78 10,24 10,10 11,04

Z výsledků je patrné, že u varianty s orbou byly v obou letech nižší hodnoty objemové hmotnosti redukované (OHR) a vyšší hodnoty pórovitosti oproti variantě minimalizační. Obsah vody byl však vždy vyšší u varianty minimalizační. Provzdušněnost půdy byla vyšší u 253

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ varianty minimalizační pouze ve svrchní vrstvě půdy. V druhém roce sledování se OHR snížila, zvláště u varianty minimalizační. V tabulce 3 jsou uvedeny hodnoty koeficientu strukturnosti podle obsahu půdních agregátů. Z hodnot je patrný trend zlepšení půdní struktury u varianty s orbou. Mohlo to být dáno jak mimořádnými klimatickými podmínkami v roce 2013, tak zpracováním půdy, kdy byl digestát zapraven rovnoměrně do hlubšího horizontu. Tím nedocházelo ke stmelování hodnotných půdních agregátů ve vrchní vrstvě půdy a půdní struktura se zlepšila. Celkově byla struktura půdy v roce 2013 lepší než v roce předcházejícím. K zlepšení půdní struktury patrně také přispělo i zapravení slámy předplodiny v roce 2012. Tab. 3: Koeficient strukturnosti - Budišov 2012, 2013 Varianta

Orba

Minimalizace

Hloubka (m) 0 - 0,15 0,15 - 0,30 průměr 0 - 0,15 0,15 - 0,30 průměr

2012 jaro 1,87 1,90 1,88 2,01 1,82 1,91

2013 podzim 1,97 2,49 2,21 1,87 1,88 1,88

jaro 3,42 2,62 2,98 1,08 1,14 1,11

podzim 3,05 3,87 3,42 2,08 2,96 2,46

Tabulka 4 představuje vypočítaný poměr C:N u obou variant zpracování půdy. Vyrovnaný poměr uhlíku a dusíku je důležitý z hlediska rozkladu organické hmoty a mimo jiné úzce souvisí s objemovou hmotností redukovanou. Protože je známo, že rychlost rozkladu organické hmoty je závislá na poměru uhlíku a dusíku (C:N) a organické hmoty s poměrem C:N užším než 10:1 se rozkládají velmi rychle a jsou mikrobiologicky dobře využitelné, tak naopak organické hmoty se širokým poměrem C:N nad 50:1 se rozkládají pomalu (Váňa, 1994), tak z daných poměrů je patrné, že se organická hmota rozkládala téměř stejně rychle u obou variant zpracování půdy. O něco vyšší poměr C:N byl zjištěn u varianty minimalizační v hlubší vrstvě půdy v roce 2013. Vlastnosti digestátu jsou dané jejich vstupními surovinami. Digestát je tekuté hnojivo se sušinou od 2 do 8 % s poměrem do C:N 10. Znamená to, že obsahuje malý podíl organických látek vůči obsahu dusíku. Při fermentačním procesu je spotřebováván uhlík z organických látek ke tvorbě metanu, naopak obsah N zůstává stejný nebo dokonce stoupá. Poměr C:N proto v digestátu klesá velmi často až k hodnotě 4. Množství dalších prvků se liší podle vstupních surovin (Dostál, Richter, 2008). Tab 4: Poměr C:N při různém zpracování půdy a zapravení digestátu Budišov 2012, 2013 Varianty orba minimalizace

2012

2013

Hloubka (m)

jaro

podzim

jaro

podzim

0 - 0,15 0,15 - 0,30 průměr 0 - 0,15 0,15 - 0,30 průměr

10 13 12 12 13 13

10 11 11 10 13 12

10 9 10 12 16 14

10 9 10 12 13 13

V tabulce 5 jsou uvedené zjištěné hodnoty během sledovaného období. Reakce půdy je závislá na řadě faktorů (Pokorný a kol. 1998). Je důležité přiblížit se hodnotou výměnné reakce mírně pod neutrální hranici (pH 6,6 – 6,8). Při hodnocení výsledků u dvou variant zpracování půdy byly zjištěné hodnoty pH/KCl slabě kyselé. Hodnoty v roce 2013 se snížily 254

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ zvláště u varianty orané. Dá se to vysvětlit probíhající mikrobiální činností, která byla intenzivnější u této kypřejší varianty s tím, že digestát podporoval mikrobiální aktivitu. Pokud kyselost klesne pod míru únosnou pro život mikrobů, mikrobní společenstvo začne odumírat a kyselost se sníží. To vše souvisí s rozkladem organických látek na minerální sloučeniny, které jsou pak lépe využívány rostlinami. Tab. 5: Výměnná půdní reakce - Budišov 2012, 2013

Varianty orba minimalizace

Hloubka (m)

2012

2013

0 - 0,15 0,15 - 0,30 průměr 0 - 0,15 0,15 - 0,30 průměr

6,0 6,0 6,0 6,5 6,6 6,5

5,6 5,7 5,7 6,3 6,4 6,3

Závěr Z dvouletého sledování fyzikálních a vybraných chemických vlastností půdy u různých variant zpracování půdy a aplikace digestátu bylo zjištěno, že základní fyzikální vlastnosti včetně struktury půdy byly ovlivněny zpracováním půdy. Pouze nižší hodnoty u minimální vzdušné kapacity mohly sehrát negativní roli vlivu digestátu u varianty orané. U varianty minimalizační došlo v druhém roce sledování ke zvýšení poměru C a N, což znamená vyšší množství C organických látek. Dále bylo zjištěno snížení půdní reakce u varianty orané v roce 2013 oproti roku předcházejícímu, pravděpodobně díky intenzivnější mikrobiální činnosti u této kypřejší varianty s tím, že digestát mohl mikrobiální aktivitu podporovat. Dedikace Výsledky byly získány za (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace a za podpory MZE při řešení výzkumného projektu NAZV QH 72257. Použitá literatura Dostál, J., Richter R. (2008): Porovnání kvality kejd s digestátem z bioplynových stanic a jejich využití ke hnojení zemědělských plodin. In: Sborník ze semináře Kukuřice v praxi 2008, MZLU Brno Lošák T. (2010): Výhody a nevýhody digestátu při hnojení plodin, Farmář 2/2010, s. 22-23. Marada P., Večeřová V., Kamarád L., Dundálková P., Mareček J. (2008): Příručka pro nakládání s digestátem a fugátem. MZLU Brno, 2008, 30 s. Pokorný, E., Denešová O. (1998): Bilancování živin v zemědělských podnicích. In: Agroekologická ročenka 1995-1996, s.75-83 Pokorný E., Střalková R., Podešvová J., Denešová O. (1998): Systém hospodaření na půdě ve vztahu k procesům v půdě a nové diagnostické metody. Agroekologická ročenka 19951996, s. 5-17 Váňa J.: Výroba a využití kompostů v zemědělství. Institut výchovy a vzdělávání ministerstva zemědělství ČR v Praze, Příručka, 1994, 40 s. Kontaktní adresa: Ing. Barbora Badalíková Zemědělský výzkum spol. s r.o. Zahradní 1, 664 41 Troubsko, e-mail: [email protected]

255


MIKROBIÁLNÍ AKTIVITA V PŮDĚ A VÝSKYT PATOGENŮ PO ZAPRAVENÍ ŠTĚPKY Z VINNÉ RÉVY Microbial activity in the soil after incorporation of chips from the vine Badalíková B.1, Šafránková I.2 1

Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko 2 Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt Zapravení podrceného réví se po čtyřech letech sledování projevilo jako prospěšné. Na obou lokalitách byla pozitivně ovlivněna mikrobiální činnost v půdě zapravením štěpky z réví. Projevil se také významný vztah mezi organickou hmotou v půdě a schopností lépe odolávat nepříznivým vlivům. U varianty s podpovrchově zapravenou štěpkou z réví byla biologická aktivita mikroorganizmů v půdě stabilnější. Klíčová slova: réví, biologické vlastnosti půdy, organická hmota Abstract Incorporation of crushed shoot after four years of monitoring proved to be beneficial. At both lovalities was affected positively microbial soil activity after vine shoot incorporating. That approved a significant relationship between organic matter in soil and their ability better to withstand adverse conditions also. The variant with subsurface incorporation of woodchips from vine was the biological activity of microorganisms in the soil steadier. Key words: vine woodchips, biological soil properties, organic matter Úvod Vinice a sady jsou poměrně stabilním zdrojem odpadního dřeva po řezu. Na daném stanovišti je po několik desetiletí k dispozici rovnoměrné množství dřevního odpadu, které se ve vinicích se po řezu pohybuje v rozmezí 1,8–2,8 t.ha-1. Žufánek, Zemánek (1998) uvádějí 2,5 t.ha-1 jako prakticky dosahovaný průměr v nevysušeném stavu. Zapravování všech druhů organické hmoty do půdy je předpokladem zachování nejen drobtovité struktury půdy s množstvím agronomicky cenných agregátů, ale současně zlepšen í i retenční schopnosti vlivem vzniku pórů a mikropórů (Duvigneaud, 1998; Burg, Zemánek, 2009). Také Horn et al. (2006) a Lhotský (2000) uvádějí, že dostatek organické hmoty v půdě v podmínkách, kdy je půda vystavována stlačování mechanizačními prostředky působí příznivě. V tomto příspěvku je hodnocena mikrobiální aktivita v půdě ve vztahu k založeným variantám. Materiál a metody Na pozemcích s vinnou révou Školního zemědělského podniku Žabičce a na vinicích ve Velkých Bílovicích byly sledovány v letech 2008 - 2012 možnosti zpracování půdy v meziřadí vinic s využitím zapravení podrcené štěpky z vinné révy do půdy. Byly hodnoceny tři různé varianty, kde byl posuzován vliv réví na různé vlastnosti půdy, zde konkrétně na biologické vlastnosti půdy. Založené varianty s různým využitím réví: Varianta 1 – kontrola, bez zapravování révového dřeva, bez mulče Varianta 2 – podrcení a zapravení réví do hloubky 0,10 m Varianta 3 – podrcení réví + tráva – ponechání na povrchu půdy jako mulč 256


Zapravení révového dřeva bylo provedeno brzy na jaře po zimním řezu. Délka varianty je min. 100 m, šířka varianty rozteč řádku mezi révovými keři. Z biologických vlastností půdy bylo zjišťováno množství aktinomycet metodou škrobového agaru a množství mikromycet metodou Jensenova agaru. Měření bylo provedeno laboratorní metodou AOPK ČR část D, č. 6. Výsledky byly přepočteny na zjištěné % sušiny. Výskyt patogenů byl sledován v pravidelných měsíčních intervalech. Výskyt plísně révy (Plasmopara viticola) byl sledován u 20 rostlin v řádku, hodnoceno bylo 10 listů/rostlina. K hodnocení byla použita 4bodová stupnice. Listy byly odebírány rovnoměrně z horního, středního a spodního patra. Výskyt padlí (Uncinula necator) byl hodnocen přítomnost na vrcholových částech výhonů a během vegetace na listech a hroznech. Výskyt Botrytis cinerea byl hodnocen na počátku vegetace na štěpcích réví. V červnu byl sledován výskyt Phomopsis viticola na dvou letorostech na čtyřech bazálních internodiích nad prvním dobře vyvinutým očkem. Výskyt patogenů na štěpcích byl hodnocen na vzorcích odebraných na jaře (30 ks štěpků). Suché štěpky byly hodnoceny vizuálně a mikroskopicky při 50násobném zvětšení. Výsledky a diskuze Vyhodnocení průměrného počtu aktinomycet a mikromycet mezi jednotlivými variantami a lokalitami po dobu sledování čtyř let je zobrazeno v grafu 1 a 2. Z grafu 1 vyplývá, že počet aktinomycet několikanásobně vzrostl v roce 2012 na lokalitě Žabčice oproti ostatním rokům zvláště u variant 1 a 2, což mohlo být způsobeno zvýšenou mikrobiální aktivitou díky průběhu počasí a dostatečnému množství organického uhlíku. Na lokalitě Velké Bílovice byly vyšší hodnoty aktinomycet v roce 2011 u variant 2 a 3. Množství aktinomycet se lišilo během let, ale průkazné rozdíly mezi variantami nebyly statisticky významné. Přesto v průměru vyšší aktivita aktinomycet byla zaznamenána u variant 2 a 3 s využitím réví. Graf 2 znázorňuje obsah mikromycet na obou stanovištích během sledovaných let. Počet mikromycet také kolísal během let stejně jako u počtu aktinomycet. Na lokalitě Žabčice byl zaznamenán zvýšený počet mikromycet u varianty 1 v roce 2009 a varianty 3 v roce 2011. V ostatních letech nebyly zaznamenány významné rozdíly mezi variantami. U varianty 3 byly zaznamenány počty mikromycet v průměru všech let nejvyšší na obou lokalitách. Na lokalitě Velké Bílovice byl zjištěn nejvyšší počet mikromycet u varianty 3 v roce 2009 a 2011. U varianty 2 probíhala mikrobiální činnost během všech let v průměru na stejné úrovni bez větších výkyvů. Biologická aktivita půd se významně podílí na tvorbě humusu a má svou úlohu i v udržení půdní struktury. Stav mikrobiální složky půdy podmiňuje celkový stav půdy, například z hlediska její kvality. Graf 1: Počet aktinomycet u jednotlivých variant – Velké Bílovice, Žabčice 2009–2012

Graf 2: Počet mikromycet u jednotlivých variant – Velké Bílovice, Žabčice 2009–2012 mikromycety

.102 /g suš.

g suš.

aktinomycety 100,0 95,0 90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0

2009 2010 2011 2012

1

2

3

Velké Bílovice

1

2

50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0

2009 2010

2011 2012

1

3

2

3

Velké Bílovice

Žabčice

257

1

2

Žabčice

3


Patogeny révy Vzhledem k důslednému uplatňování fungicidní ochrany ve vinicích byly ve sledovaných letech na obou lokalitách (Velké Bílovice, Žabčice) přirozené infekce patogeny révy, tj. Plasmopara viticola, Botrytis cinerea (teleom.: Botryotinia fuckeliana), Oidium tuckeri (teleom.: Uncinula necator) a Phomopsis viticola velmi slabé. Při použití čtyřbodové stupnice pro hodnocení intenzity napadení révy plísní a padlím (P. viticola, U. necator) zjištěné hodnoty dosahoval max. 0,5 % a nebylo možné statisticky vyhodnotit případné rozdíly mezi jednotlivými variantami úpravy meziřadí. Původce šedé hniloby hroznů révy (Botrytis cinerea), vyskytující se primárně na odumřelém pletivu ve formě mycelia či sklerocií, přezimuje také na borce réví. Vzhledem k aplikaci antibotrytidových fungicidů v době zaměkání hroznů byl výskyt B. cinerea na réví výrazně potlačen. Ojedinělá sklerocia B. cinerea byla identifikována pouze na velkých kusech štěpků po ovlhčení. Za teplého vlhkého počasí by mohly štěpky na povrchu půdy poskytnout substrát pro B. cinerea, která je schopna na nich klíčit a sporulovat. Z tohoto důvodu se jeví vhodnější než ponechání réví na povrchu jeho částečné zapravení do půdy. Pro původce černé skvrnitosti, houbu Phomopsis viticola, která přezimuje myceliem v réví a víceletém dřevě, by mohly být infikované štěpky významným zdrojem inokula. Houba se však v České republice vyskytuje jen ojediněle a na obou lokalitách ve sledovaných vzorcích nebyla nalezena. Původce plísně révy (Plasmopara viticola) přezimuje trvalými sporami (oospory), které se tvoří během vegetace v listech. I když je ve sledovaných produkčních vinicích dlouhodobě uplatňována důsledná fungicidní ochrana a případná tvorba oospor je výrazně omezena, byly z půdních vzorků z jednotlivých variant úpravy meziřadí oospory P. viticola izolovány. Malý počet oospor korespondoval s velmi slabým výskytem plísně v porostech v roce 2011. Při sledování vlivu úprav meziřadí štěpky réví na počet oospor v půdě bylo nalezeno nejvíce oospor při ponechání štěpků na povrchu půdy, zatímco při úpravě meziřadí bez štěpků (varianta 1), tj. podmítkou, oospory v půdě nebyly nalezeny. Dosažené výsledky (graf 3) prokazují, že pravidelná kultivace meziřadí (varianta 1) i mělká jednorázová kultivace mohou omezit výskyt oospor v půdě a následně i primární infekce. Ozelenění meziřadí s ponechanými drcenými zbytky réví (varianta 3) nesníží počet přezimujících oospor, ale může omezit následný přenos zoospor na vnímavé části révy. Jako nejvhodnější varianta z hlediska využití réví a omezení výskytu zdroje primární infekce, tj. oospor v půdě, se jeví částečné zapravení štěpky z réví (varianta 2).

počet oospor

Graf 3 : Průměrný počet oospor Plasmopara viticola v 1 g půdy 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

varianta 1 varianta 2

varianta 3

květen

červen

Žabčice

květen

červen

Velké Bílovice

258

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Závěr Zapravení podrceného réví se po čtyřech letech sledování projevilo jako prospěšné. Z výsledků vyplývá, že varianty se zapraveným révím nebo ponecháním na povrchu půdy jako mulče umožnily lepší podmínky pro zadržení většího množství půdní vody a tedy pro lepší rozvoj aktinomycet a mikromycet. Organická hmota v podobě štěpky a trávy působila pozitivně na biologickou aktivitu v půdě. U varianty s podpovrchově zapravenou štěpkou z réví byla biologická aktivita mikroorganizmů v půdě stabilnější. Ohledně fytopatogenů se jako nejvhodnější využití štěpky z réví projevila také varianta zapravení štěpkovaného réví do hloubky 0,10 m, z hlediska možných zdrojů infekce révy. Dedikace Tyto výsledky jsou součástí řešení výzkumného projektu NAZV při MZe ČR QH82242 „Technické prostředky pro sklizeň a zpracování odpadního dřeva z vinic“. Použitá literatura Burg P., Zemánek P., 2009: The influence of compost on optimalization of hydrophysical characteristics of soils. In CD Proceedings: International scientific conference New trends in Design and Utilisation of Machines in Agriculture, Landscape Maintenance and Environment Protection, Praha, s. 50–54 ISBN 978-80-213-1897-7 Duvigneaud P., 1998: Ekologická syntéza. 2. vyd. Academia Praha Horn R., Fleige H., Peth S., 2006: Soil management for sustainability. Reiskirchen. Catena Verlag GMBH, 497 s. ISBN 3-923381-49-2 Lhotský J., 2000: Zhutňování půd a opatření proti němu. Praha, ÚZPI, 61 s. Žufánek J, Zemánek P., 1998: Bilance biologických odpadů z vinohradnictví. Ekologické aspekty výzkumu, vývoje a provozu zahradnické techniky. Sborník z mezinárodní konference. Lednice

Kontaktní adresa: Ing. Barbora Badalíková Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Zahradní 1, 664 41 Troubsko [email protected] 259


VLIV VODNÍ EROZE NA PH ORNIC ČERNOZEMÍ HUSTOPEČSKA Effects of water erosion on pH of Chernozem topsoils on the example Hustopečsko Brtnický M., Hladký J., Řeháčková K., Kučerová J., Hammerová A., Kynický J. Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt Předkládaný článek se věnuje působení vodní eroze na pH ornic černozemí na příkladu lokality Hustopečska. Cílem autorů bylo zjistit vliv vodní eroze na variabilitu pH v rámci jednoho pozemku. Byla provedena srovnání hodnot pH v horní části pozemku, v jeho středu a ve spodní části, kde dochází k akumulaci smyté půdy. Půdní vzorky byly odebrány z 5 pozemků: Horní Bojanovice, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2 a Němčičky. Sledováno bylo pH/H2O i pH/KCl. Na základě provedené jednofaktorové analýzy rozptylu, můžeme konstatovat, že vodní eroze nemá vliv na variabilitu půdní reakce aktivní ani výměnné. Klíčová slova: černozem, eroze, pH, Hustopeče Abstract This paper deals with the effects of water erosion on pH of Chernozem topsoils on the example Hustopečsko. The aim of the authors was to determine the effect of water erosion on pH variability within a plot. Comparisons were made between pH values in the upper part of the land in the middle and at the bottom, where there is an accumulation of soil washed. Soil samples were collected from five plots: Horní Bojanovice, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2 a Němčičky. Monitoring was pH/H2O and pH / KCl. On the basis of single-factor analysis of variance, we can conclude that water erosion does not affect the variability of soil reaction active or exchange. Key words: chernozem, erosion, pH, Hustopeče

Úvod Půdní reakce je hlavní faktor ovlivňující řadu dalších půdních vlastností. Například strukturu půdy, mikrobiální aktivitu, dostupnost chemických prvků a mnohé další (Bååth and Anderson, 2003; Blagodatskaya, E.V., Anderson, T.-H., 1993; Kemmitt, S.J, 2006; Curtin, D, 1998). Půdní reakce tedy může mít závažný dopad na kvalitu a zdraví půd. Především mikrobiální komunita je velmi citlivá ke změnám pH (Wicherek, 1993). Změna mikrobiální komunity samozřejmě následně ovlivňuje i rostlinnou komunitu. Může tak dojít k výraznému poškození polních plodin a ke snížení výnosů. V dnešní době jsme svědky zejména okyselování půdy, tedy acidifikace. Acidifikace je závažným problémem dnešní doby a jedním z hlavních faktorů způsobující degradaci půdy v České republice. Jedná se však o přirozený proces, který je vlivem člověka urychlen. K acidifikaci dochází v důsledku tvorby kyselin v půdě, případně jejich přísunem do půdy z okolního prostředí. Rovněž současně s okyselováním půdy dochází ke ztrátě bazických kationtů a uvolňování hliníku železa (Brtnický a kol, 2012) Mezi hlavní příčiny acidifikace patří zejména (Wild, 2003) : Kyselé depozice z atmosféry, používání dusíkatých hnojiv s obsahem amoniaku, amonných solí a močoviny, odstranění bazických kationtů se sklizenou biomasou a vyplavováním, vyšší příjem bazických kationtů rostlinami, než kyselých, biologická fixace dusíku, výpar amoniaku z amonných sloučenin, zvýšení půdní organické hmoty, oxidace redukovaných sloučenin síry.

260

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a Metody Vzorky byly odebrány v září roku 2012 v zájmové oblasti mikroregion Hustopečsko v povrchovém minerálním horizontu, na stanovení aktuální a potenciální půdní reakce. Do vyhodnocení spadá 5 pozemků ve svažitém terénu, kde na každém svahu byla zvolena 3 odběrná místa a to na vrchní části, středu a spodní části svahu. Celkem bylo tedy řešeno 15 míst. Zkoumané lokality: Horní Bojanovice, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2, Němčičky. K vyhodnocení statistických rozdílů byla použita jednofaktorová analýza rozptylu. Výsledky a diskuze Z výsledků uvedených v tabulce 1 a 2 je patrné, že aktivní půdní reakce je v případě všech pěti pozemků slabě alkalická. Přičemž průměr je 7,26. Největší hodnota byla naměřena ve svrchní části pozemku číslo 5 a nejmenší hodnota byla naměřena ve svrchní části pozemku číslo 1. Výměnná půdní reakce byla u všech pěti pozemků označena jako alkalická. Největší hodnoty dosahovala výměnná půdní reakce ve střední části pozemku číslo 2 a nejmenší hodnoty dosahovalas vrchní části pozemku číslo 1. Průměrná hodnota výměnné půdní reakce byla 7,89. Na základě provedené jednofaktorové analýzy rozptylu můžeme konstatovat, že eroze nemá statisticky průkazný vliv na variabilitu aktivní a výměnné půdní reakce. Ke stejnému závěru Santis et. Al. (2010). Autoři rovněž zjistili, že vodní eroze nemá vliv na variabilitu pH. Tab. 1 pH KCl 1 vrchní část 7,03 střední část 7,16 akumulace 7,21

2 7,22 7,41 7,07

3 7,31 7,28 7,30

4 7,24 7,27 7,17

5 7,50 7,38 7,32

Tab. 2 pH H2O 1 vrchní část 7,80 střední část 7,94 akumulace 7,98

2 7,97 8,03 7,97

3 7,96 8,00 7,92

4 7,85 7,87 7,86

5 7,92 7,92 7,88

Tab. 3 pH H2O - místa na svahu Faktor Výběr Počet Součet vrchní část 5 36,3 střední část 5 36,50666667 akumulace 5 36,07666667 ANOVA Zdroj variability SS Rozdíl Mezi výběry 0,018499 8 Všechny výběry 0,193471 6 Celkem

0,21197

Průměr 7,26 7,301333333 7,215333333

Rozptyl 0,028327778 0,009953333 0,010086667

MS F Hodnota P F krit 0,002312407 0,071713262 0,999246912 4,146812671 0,032245185

14

261

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 4 pH KCl- místa na svahu Faktor Výběr Počet Součet vrchní část 5 39,49266667 střední část 5 39,75766667 akumulace 5 39,614 ANOVA Zdroj variability SS Rozdíl Mezi výběry 0,007039 8 Všechny výběry 0,050097 6 Celkem

0,21197

Tab. 6 pH H2O- pozemky Faktor Výběr Počet 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 ANOVA Zdroj variability SS Mezi výběry 0,032381 Všechny výběry 0,024755 Celkem

Rozptyl 0,005755811 0,004049256 0,002719144


0,057136 14

Tab. 5 pH KCl- pozemky Faktor Výběr Počet 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 ANOVA Zdroj variability SS Mezi výběry 0,115459 Všechny výběry 0,096511 Celkem

Průměr 7,898533333 7,951533333 7,9228

Součet 21,40666667 21,7 21,89 21,68333333 22,20333333

Průměr 7,135555556 7,233333333 7,296666667 7,227777778 7,401111111

Rozdíl 4 10


Rozptyl 0,008548148 0,028544444 0,000144444 0,002681481 0,008337037

14

Součet 23,70866667 23,973 23,88433333 23,57866667 23,71966667

Průměr 7,902888889 7,991 7,961444444 7,859555556 7,906555556

Rozdíl 4 10


Rozptyl 0,009049926 0,001165778 0,001524704 0,000159593 0,00047737

0,057136 14

Závěr Na základě jednofaktorové analýzy rozptylu je vliv vodní eroze na změnu pH/KCl a pH/H2O v rámci jednotlivých pozemků statisticky neprůkazný. Neprůkazný je také statistický rozdíl mezi jednotlivými pozemky. 262


Dedikace: Tento příspěvek vznikl s podporou projektů NAZV QI91C054, QJ1230066 a projektu IGA AF MENDELU TP6/2013. Použitá literatura Anderson, T.-H., Domsch, K.H., 1993: The metabolic quotient for CO2 (qCO2) as a specific parameter to assess the effects of environmental conditions, such as pH, on the microbial biomass of forest soils. Soil Biology and Biochemistry 25, 393–395. Bååth and Anderson, 2003: Comparison of soil fungal/bacterial ratios in a pH gradient using physiological and PLFA-based techniques, Soil Biology and Biochemistry, Volume 35, Issue 7, Pages 955-963 Blagodatskaya, E.V., Anderson, T.-H., 1998. Interactive effects of pH and substrate quality on the fungal-to-bacterial ratio and QCO2 of microbial communities in forest soils. Soil Biology and Biochemistry 30, 1269–1274. Brtnický, M., a kol. Degradace půdy v České republice. 1.vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, vydal Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy v.v.i. 2012. 91 s. ISBN 978-8087361-20-7 Curtin, D., Campbell, C.A., Jalil, A., 1998. Effects of acidity on mineralization: pHdependence of organic matter mineralization in weakly acidic soils. Soil Biology & Biochemistry 30, 57–64. Kemmitt, S.J., Wright, D., Goulding, K.W.T., Jones, D.L., 2006. pH regulation of carbon and nitrogen dynamics in two agricultural soils. Soil Biology & Biochemistry 38, 898–911. F. De Santis, M.L. Giannossi, L. Medici, V. Summa, F. Tateo, 2010: Impact of physicochemical soil properties on erosion features in the Aliano area(Southern Italy). CATENA 81 (2), 172-181 UPOL [online]. 2011 [cit. 2013-02-04]. Dostupné z: http://ekologie.upol.cz/ku/pgsmp/Monit3.pdf Wild, A., Soils, Land and Food: Managing the land during the twenty – first century. 1 vyd. Cambridge: Cambridge University press, 2003. 246 s. ISBN 052152759 S. Wicherek, G. Chene, M. Mekharchi, 1993: Impact of agriculture on soil degradation: modelisation at the watershed scale for a spatial management and development. Farm Land Erosion, 137-153

Kontaktní adresa : Ing. Martin Brtnický Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1 Brno 61300 [email protected]

263


ROKETA A RUKOLA – SROVNÁNÍ METOD PĚSTOVÁNÍ A VÝNOSOVÝCH PARAMETRŮ Rocket and wild rocket – comparison of cultivation methods and yield parameters Doležalová I. 1, Jelínková M. 1, Duchoslav M. 2 1

Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Olomouc-Holice 2 Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci

Abstrakt Roketa (Eruca sativa (L.) Mill.) a rukola (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.) z čeledi Brassicaceae, které jsou typické zvláště pro mediteránní kuchyni, u nás stále více získávají na popularitě. V práci jsou prezentovány výsledky týkající se výnosových parametrů a obsahu vitaminu C u pěti odrůd (položek) rokety a jedné odrůdy rukoly pěstovaných jako listové zeleniny v polních podmínkách a ve skleníku. Klíčová slova: roketa, rukola, listová růžice, metoda pěstování, vitamin C Abstract Rocket (Eruca sativa (L.) Mill.) and wild rocket (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.) from Brassicaceae family, favourite in the Mediterranean cuisine, have increasingly become popular in Central Europe. Results on variation in yield parameters and vitamin C content in five rocket varieties (accessions) and one wild rocket variety cultivated as leafy vegetables under field and glasshouse conditions are presented. Key words: rocket salad, wild rocket, leaf rosette, cultivation technique, vitamin C

Úvod Roketa i rukola – listové zeleniny z čeledi Brassicaceae typické pro mediteránní kuchyni u nás získávají na oblibě pro svou nahořklou a příjemně štiplavou chuť a vůni mladých listů. Přestože chutí a použitím jsou si obě podobné, existují mezi nimi značné rozdíly taxonomické i morfologické. První z nich je v Květeně ČR uváděna jako roketa setá (Eruca sativa (L.) Mill.) (Zelený, 1992), ale podle nejnovějších taxonomických studií (Pignone a GómezCampo, 2011) je klasifikována jako poddruh E. vesicaria subsp. sativa (Miller) Thell. Jde o jednu z nejstarších kulturních rostlin známou již z doby Římanů, pocházející z Mediteránu a západní Asie, kde roste planě. Roketa je jednoletá bohatě větvená bylina, dosahující výšky 20-100 cm. Listy přízemní růžice i lodyžní listy jsou lyrovitě peřenoklané. Mají 4-10 menších laterálních a jeden větší terminální úkrojek se zubatým až laločnatým okrajem. Roketa je nesprávně zaměňována s rukolou, u nás známou pod botanickým jménem křez tenkolistý (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.), s níž se můžeme setkat pod názvem wild rocket (GomézCampo, 1995) nebo pod synonymem Rucola sylvatica. Je původní v jižní a střední Evropě a jihozápadní Asii. Rukola je vytrvalá bylina s přímou větvenou lodyhou 30-80 cm vysokou. Listy jsou řapíkaté, většinou peřenosečné, tmavě až modravě zelené, úkrojky listů alespoň 3krát delší než široké, koncový úkrojek není výrazně větší než postranní. O pěstování rokety a rukoly v České republice je v literatuře velmi málo údajů, které se ale týkají pouze pěstování rokety, a to jako olejniny (Hermuth et al., 2001; Moudrý a Strašil, 1999). Cílem pokusu bylo vyhodnotit nejvhodnější metodu pěstování z hlediska výnosových parametrů a obsahu vitaminu C a doporučit nejvhodnější genotyp k pěstování v našich podmínkách. Materiál a metody Rostlinný materiál a jeho kultivace Studovaný soubor zahrnoval celkem pět genotypů rokety a jeden genotyp rukoly. V případě rukoly a tří genotypů rokety se jednalo o běžně prodávané odrůdy, další dvě položky rokety 264

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ pocházely z genofondových kolekcí zelenin VÚRV, v.v.i. (Tab. 1). Pasportní údaje položek jsou uvedeny v databázi EVIGEZ (http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/ 2012). Experiment proběhl během vegetační sezóny 2010, kdy byly realizovány dva letní termíny výsevu (23. 8. a 13. 9.; sklizeň provedena 14. 10. pro první a 1. 12. pro druhý termín výsevu) a testovány tři techniky pěstování. První metodou bylo pěstování rostlin ve skleníku v plastových kontejnerech se zahradním substrátem (univerzální typ B) zavlažovaných kapkovou závlahou. V polních pokusech byl proveden výsev přímo do řádků 70 cm dlouhých a 20 cm vzdálených, při délce parcelky 140 cm. Po třech týdnech byly semenáčky vyjednoceny na 8 rostlin v jednom řádku. Další alternativou byla výsadba rostlin předpěstovaných ve skleníku na pole do sponu 10 x 15 cm při celkové velikosti parcelky 70 x 105 cm. Pokusy byly založeny v náhodném uspořádání, přičemž od každé odrůdy (položky) bylo hodnoceno 38 až 102 rostlin, u nichž byl měřen poloměr listové růžice a hmotnost konzumovatelné části listů ve vývojovém stadiu osmi až deseti pravých listů. Tab. 1. Přehled odrůd a položek rokety a rukoly použitých v experimentech Odrůda/ položka A B C D E F

Taxon Eruca sativa Diplotaxis tenuifolia – wild rocket Eruca vesicaria subsp. sativa Eruca vesicaria subsp. sativa Eruca sativa Mill. Eruca sativa Mill.

EVIGEZ

Původ

15 O1200001 15 O1200002

Semo a.s., Smržice Semo a.s., Smržice Seva-Flora s.r.o., Valtice Seva-Flora s.r.o., Valtice Jugoslávie Anglie

Stanovení vitamínu C Přibližně 10 g rokety bylo zhomogenizováno s přídavkem 0,5 g šťavelové kyseliny (šťavelová kyselina dihydrát; p.a.) a 60 ml základního elektrolytu (0,1M NaCl, pH=3,0±0,2; p.a.) a kvantitativně převedeno do 100 ml odměrné baňky. Vzorek byl přefiltrován přes PES stříkačkový mikrofiltr (0,45 μm) a filtrát (1 ml) byl převeden do 10 ml odměrné baňky a použit pro analýzu na elektrochemickém analyzátoru EcaFlow 120 GLP. Kvantitativní vyhodnocení bylo provedeno metodou kalibrační křivky (10, 20 a 50 mg/l roztok askorbové kyseliny). Průměrné hodnoty vitaminu C vyjádřené jako mg/100g čerstvého rostlinného materiálu byly kalkulovány ze dvou opakování. Statistická analýza Data byla statisticky analyzována obecným lineárním modelem, hmotnost listů byla před analýzou zlogaritmována a poloměr růžice odmocněn. Termín výsevu, technika kultivace a genotyp reprezentují nezávislé faktory s pevným efektem. Roketa a rukola byly analyzovány zvlášť. Tukeyho test mnohonásobného porovnání byl použit v případě signifikantního vlivu faktoru. Analýza byla provedena v programu NCSS (Hintze, 2007). Výsledky a diskuse Průměrný výnos konzumních částí listů rokety byl porovnatelný v obou termínech výsevu (F = 1,77, P = 0,191) a byl ovlivněn technikou pěstování (F = 235,4, P < 0,001), interakcí technika pěstování × termín výsevu (F = 19,5, P < 0,001) a genotypem (F = 2,66, P = 0,047). Vliv ostatních interakcí nebyl významný (P > 0,190). Rostliny pěstované technikou přímého výsevu (V) vykázaly nejvyšší a podobný průměrný výnos (47,7±3,2 g na jedince, průměr±střední chyba průměru) v obou termínech výsevu. Nejvyšší výnos rokety v obou termínech výsevu byl u odrůdy A, nejnižší u odrůdy D. Výnosy ostatních odrůd (položek) se statisticky vzájemně nelišily a byly prostřední mezi genotypy A a D (Tab. 2). Rostliny z předpěstované sadby (S) vykazovaly prostřední (12,1±1,3 g na jedince) a rostliny pěstované ve skleníku (SKL) nejnižší výnos (4,8±0,6 g na jedince). Poloměr růžice rokety byl mírně 265

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ vyšší u rostlin z dřívějšího výsevu (F = 4,49, P = 0,041) a lišil se mezi technikami pěstování (F = 110,6, P < 0,001) a genotypy (F = 6,85, P < 0,001) a byl ovlivněn interakcí technika pěstování × termín výsevu (F = 17,3, P < 0,001). Vliv ostatních interakcí nebyl významný (P > 0,072). U rostlin z přímého výsevu byl zjištěn největší poloměr růžice (28,7±0,8 cm) v obou termínech výsevu, u rostlin z předpěstované sadby prostřední (19,8±1,0 cm) (větší u dřívějšího termínu výsevu) a u rostlin pěstovaných ve skleníku nejmenší (15,0±1,1 cm) (větší u pozdějšího termínu výsevu). U položky E byl zaznamenán konzistentně v obou termínech výsevu největší poloměr růžice, ostatní genotypy se od sebe nelišily (Tab. 2). Naše experimenty prokázaly vyšší výnosy konzumních částí listů u rostlin z přímých výsevů pěstovaných v polních podmínkách, než uvádějí Pimpini a Enzo (1997) pro oblast Veneto (Itálie). Naopak u rostlin pěstovaných ve skleníku byl dosažen mnohem menší výnos ve srovnání s výsledky Nurzyńska-Wierdak (2006, 2009), která zmiňuje 8-12 g na jedince. Výnos konzumních částí listů rukoly u genotypu B (3,6±1,1 g na jedince) byl asi 6-8x nižší než u rokety, a to u všech technik (nejnižší u techniky SKL (F = 12,6, P = 0,007)) i termínů výsevu, což je výnos výrazně nižší, než pro tuto plodinu uvádějí Bianco a Boari (1997). U dřívějšího termínu výsevu byl zjištěn vyšší výnos konzumních částí listů rukoly (F = 6,4, P = 0,046) (Tab. 2). Poloměr růžice rukoly (11,3±0,6 cm) byl asi 1,5-2x nižší než u rokety, a to u všech technik i termínů výsevu. Vliv termínu výsevu na poloměr růžice rukoly nebyl signifikantní (F = 3,0, P = 0,089). Největší růžice byly zjištěny u rostlin z přímých výsevů, nejmenší u rostlin pěstovaných ve skleníku (F = 74,3, P < 0,001). Pokud se zohlednil termín výsevu, pak největší a podobné velikosti růžic v obou termínech výsevu měly rostliny z přímých výsevů (technika pěstování × termín výsevu, F = 11,6, P < 0,001). Obsah vitaminu C u rokety byl vyšší ve srovnání s rukolou a pohyboval se v rozmezí 87,9 – 206,7 mg/100 g čerstvé hmoty (č. hm.) v prvním a 46,4 – 103,9 mg/100 g č. hm. v druhém termínu sklizně, přičemž vyšší hodnoty vitaminu C byly zjištěny u rostlin pěstovaných ve skleníku (F = 11,2, P < 0,001) v obou termínech (technika pěstování × termín výsevu, F = 2,88, P = 0,072). Genotypy A a E vykazovaly konzistentně vyšší obsah vitaminu C v porovnání s ostatními (F = 11,7, P < 0,001; ostatní interakce P > 0,07). U rukoly nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl v obsahu vitaminu C mezi technikami pěstování (F = 1,3, P = 0,333). Rostliny vyseté dříve měly vyšší obsah vitamínu C u všech technik pěstování, ale u přímého výsevu byl rozdíl v obsahu vitaminu C mezi termíny malý v porovnání s ostatními technikami pěstování (termín výsevu, F = 15,4, P = 0,008, interakce technika pěstování × termín výsevu, F = 2,2, P = 0,190) (Tab.2). Srovnání obsahu vitaminu C u rokety s daty v literatuře ukázalo, že rostliny pěstované v našich podmínkách dosahují v tomto nutričním parametru standardních výsledků (Martínez-Sánchez et al., 2008). Tab. 2. Výnosové a nutriční parametry odrůd (položek) rokety (A, C-F) a rukoly (B) v roce 2010. Tučně jsou označené dvě nejvyšší hodnoty v rámci daného data výsevu/sklizně

Odrůda/ položka

A

B

C

D

Technika pěstování V S SKL V S SKL V S SKL V S SKL

Hmotnost konzum. částí listů na jedince (g) (prům., sm. odch.) Datum výsevu/ sklizně 23.8.2010/ 13.9.2010/ 14.10.2010 1.12.2010 52,9±3,3 59,7±6,2 19,1±3,5 8,7±0,6 3,0±0,1 7,6±1,7 11,0±2,0 2,0±1,7 3,7±0,2 2,2±0,2 1,4±0,0 1,1±0,1 34,0±5,8 41,1±10,2 17,0±1,6 7,6±1,5 3,7±1,9 6,0±0,3 32,1±5,5 50,4±13,1 18,8±0,4 5,0±0,1 3,0±0,6 2,3±0,3

266

Poloměr listové růžice (cm) (prům., sm. odch.)

Obsah vitaminu C (mg/100g čerstvé hmoty) (prům., sm. odch.)

23.8.2010/ 14.10.2010 26,7±6,6 21,5±6,1 11,7±2,3 15,0±3,5 11,5±2,4 10,6±2,6 22,5±5,5 21,8±3,9 12,7±3,1 24,3±5,7 23,7±3,0 14,7±3,8

23.8.2010/ 14.10.2010 135,1±13,9 133,7±0,8 134,3±17,8 64,9±7,3 110,9±32,0 108,5±2,3 77,6±2,0 88,1±11,7 110,0±0,2 87,9±3,0 115,8±12,5 113,6±8,6

13.9.2010/ 1.12.2010 30,6±6,5 15,8±2,0 15,9±3,9 9,5±2,6 11,3±1,6 9,6±2,4 27,5±6,0 14,2±1,9 14,1±3,1 27,2±5,9 13,3±2,1 11,6±2,9

13.9.2010/ 1.12.2010 68,0±3,7 77,8±6,8 97,9±2,9 53,6±5,8 46,4±4,8 50,1±5,1 69,5±17,1 60,2±18,9 74,4±12,7 68,7±22,8 47,3±5,3 52,6±0,5


E

F

V S SKL V S SKL

56,4±3,9 16,4±4,1 7,3±4,3 43,5±8,7 14,8±1,2 3,0±0,9

59,5±23,9 6,4±0,0 5,8±2,3 47,7±2,2 7,3±1,7 6,6±1,9

37,4±4,8 24,4±4,0 18,9±6,4 29,8±5,7 22,8±5,2 12,6±3,1

32,3±6,8 17,7±2,4 16,0±4,2 29,6±6,9 15,9±2,5 21,0±4,8

138,6±2,3 98,1±8,8 206,7±1,7 100,6±17,8 104,2±19,3 141,6±4,4

83,0±10,2 101,2±23,0 103,9±18,7 75,4±3,6 59,6±1,1 86,1±7,7

V – přímý výsev na pole; S – předpěstovaná sadba přesazená na pole; SKL – rostliny pěstované ve skleníku

Závěr Experiment realizovaný v letních termínech výsevu obou plodin prokázal vyšší výnos konzumních částí listů, větší poloměr listové růžice i vyšší obsah vitaminu C u rokety. Z hlediska výnosových parametrů byla jako nejvhodnější vyhodnocena technika přímého výsevu na pole. Nejvyšší výnos konzumních částí listů a nejvyšší obsah vitaminu C byl zjištěn u genotypů A a E, přičemž u genotypu E byl naměřen i největší poloměr růžice. Dedikace Výsledky vznikly s podporou projektů: MZE 0002700604, ED0007/01/01 Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum a PřF UP 2013/3. Použitá literatura Bianco VV, Boari F (1997): Up-to-date developments on wild rocket cultivation. In: Padulosi S, Pignone D (Eds.), Rocket: A Mediterranean crop for the world. IPGRI, Rome, Italy, pp. 41-49. Goméz-Campo C (1995): An introduction to the diversity of rocket (Eruca and Diplotaxis species) and thein natural occurrence within the Mediterranean region. In: Padulosi S (Ed.), Rocket Genetic Resources Network. IPGRI, Rome, Italy, 20-21. Hertmuth J, Dotlačil L, Michalová A, Čejka L (2001): Productivity and diversity of agronomic characters in selected cultivars of eleven alternative crops. Czech J Genet Plant 37, 93-102. Martínez-Sánchez A, Gil-Izquierdo A, Gil MI, Ferreres F (2008): A comparative study of flavonoid compounds, vitamin C, and antioxidant properties of baby leaf Brassicaceae species. J Agr Food Chem 56, 2330-2340. Moudrý J, Strašil Z (1999): Pěstování alternativních plodin. Jihočeská univerzita, České Budějovice, 165 pp. Hintze J (2007): NCSS. NCSS, LLC., Kaysville, Utah, USA. Nurzyńska-Wierdak R (2006): The effect of nitrogen fertilization on yield and chemical composition of garden rocket (Eruca sativa Mill.) in autumn cultivation. Acta Sci PolHortoru 5, 53-63. Nurzyńska-Wierdak R (2009): Growth and yield of garden rocket (Eruca sativa Mill.) affected by nitrogen and potassium fertilization. Acta Sci Pol-Hortoru 8, 23-33. Pignone D, Gómez-Campo C (2011): Eruca. In: Kole C (Ed.), Wild crop relatives: genomic and breeding resources, oilseeds. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, Germany, 149-160. Pimpini F, Enzo M, (1997): Present status and prospects for rocket cultivation in the Veneto region. In: Padulosi S, Pignone D (Eds.), Rocket: A Mediterranean crop for the world. IPGRI, Rome, Italy, 51-66. Zelený V (1992): Eruca Mill. – roketa. In: Hejný S, Slavík B, Kirschner J, Křísa B (Eds.), Květena České republiky, Vol. 3., Academia, Praha, 221-222. Kontaktní adresa: RNDr. Ivana Doležalová, Ph.D., Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Oddělení genetických zdrojů zelenin, léčivých rostlin a speciálních plodin, VÚRV, v.v.i., Šlechtitelů 29, 783 71 Olomouc, e-mail: [email protected] 267


VÝZKUM A VYUŽITÍ TRAVNÍ FYTOMASY PRO ENERGETICKÉ ÚČELY Research and utilization of grass phytomass for energy purposes Frydrych J.1, Andert D.2, Gerndtová I.2,Volková P.1, Juchelková D.3, Raclavská H.3, Zajonc O.3 1

OSEVA vývoj a výzkum s.r.o. Zubří Výzkumný ústav zemědělské techniky, v. v. i,Praha 3 Vysoká škola báňská – Technická univerzita,Ostrava 2

Abstrakt Současný výzkum v oblasti energetických trav řeší vhodné způsoby konzervace rostlinné hmoty pro zabezpečení celoročního provozu bioplynové stanice, která pracuje nejúčinněji při vsázce s co nejmenším kolísáním poměru vstupních substrátů. V zemědělské praxi se jeví perspektivní využití travních senáží. Pro výzkum trav konzervovaných touto technologii byly realizovány tzv. minisenáže (užitný vzor minisenáže: přihlašovatel/majitel: Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Praha). V roce 2010-2011 byly vyrobeny minisenáže z biomasy květnaté louky a kukuřice.. Byla využita travní biomasa z OSEVY vývoje a výzkumu s.r.o. ze sklizní na stanovišti v Zubří. Na základě výsledků produkce bioplynu můžeme hodnotit tuto technologii minisenáží jako perspektivní. Byla porovnávána produkce čerstvé a silážované travní hmoty a kukuřice.Produkce bioplynu čerstvé hmoty květnaté louky byla 250-270 m3 /t.org sušiny, senážované hmoty 270-290 m3 /t.org sušiny u čerstvé kukuřice 300-320 m3 /t.org sušiny a silážované kukuřice 320-350 m3 /t.org sušiny. Klíčová slova: výzkum, energetické trávy, bioplyn, užitný vzor, zemědělská praxe Abstract Current research in the field of energy grasses addresses appropriate methods of plant materials preservation to ensure year-round operation of a biogas plant, that works effectively in a batch with the smallest variations in the ratio of input substrates. Utilization of grass silage seems a good solution in agricultural practice. For research of preserved grasses by this technology have been implemented socalled mini silage (utility model mini silage: Applicant / Owner: Agricultural Technology Research Institute, vvi, Prague). In 2010-2011 were made mini silages of flowering meadows and corn. In the process was used grass biomass from ., OSEVA Research and Development Ltd.of harvesting on habitat in Zubří. Based on the results of biogas production we can evaluate this technology by mini silage as perspective .In the experiment was compared fresh and silage grass and c olids.orn. Production of biogas from fresh goods of flowering meadow was 250-270 m3.t org. solids, silage goods 270-290 m3.t org. solids of fresh corn 300-320 m3.t org. solids and silage corn 320-350 m3.t org. m. Key words: research, energy grasses, biogas, utility model, agricultural practice

Úvod Jedna z možností využití travní hmoty je její zpracování anaerobní fermentací s následným energetickým využitím bioplynu. Zájem o technologii výroby bioplynu se výrazně zvyšuje i v České republice. Z pohledu na provozované bioplynové stanice ve světě je teoreticky možné konstatovat, že výroba bioplynu je zvládnuta již desítky let, avšak v popředí zájmu je vedle výroby energie také složení zpracovávaného substrátu. Proto je potřeba znát vlastnosti technologického procesu anaerobního zpracování každého materiálu a jejich vzájemnou kombinaci. Promíchání jednotlivých složek může mít synergický nebo inhibiční účinek. Zejména v současnosti je v zemědělské praxi zájem o bioplynové stanice. Bioplynové stanice fungují bez problému, je-li k dispozici dostatek kejdy skotu či prasat a fytomasa je využita pouze v malých dávkách při kofermentaci. Vzhledem k radikálnímu poklesu stavů skotu i prasat jsou však často hospodářství bez živočišné výroby. Pro tato stanoviště je třeba nalézt vhodné celoroční složení vsázky bez nutnosti přídavku kejdy. Současný výzkum řeší rovněž 268

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ vhodné způsoby konzervace rostlinné hmoty pro zabezpečení celoročního provozu, protože bioplynové stanice pracují nejúčinněji při vsázce s co nejmenším kolísáním poměru vstupních substrátů. V zemědělské praxi se jeví perspektivní využití travních senáží. Materiál a metody Pro výzkum trav konzervovaných senážní technologii byly realizovány tzv. minisenáže (užitný vzor minisenáže: přihlašovatel/majitel: Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Praha). Technologie minisenáží je registrována jako užitný vzor. Měrná hustota vzorků byla 405–514 kg/m3 (minimální požadovaná měrná hustota je 200 kg/m3). Standardní doba fermentace byla 90 dní při teplotě 25 °C. Sledování prokázalo, že všechny materiály měly poměrně malé ztráty mezi 2 a 5 %hm.. Vzorky minisenáží byly skladovány při běžných podmínkách (teplota 15 až 20 °C) až do celkové doby 365 dnů. I při tomto dlouhodobém skladování se ztráty organické hmoty pohybovaly do 11,4 %. Byly provedeny kvalitativní rozbory senáže z květnaté louky a siláže z kukuřice uvedené v tabulce č.1 a č.2. Postup stanovení výtěžnosti bioplynu Pro výrobu bioplynu ze speciálních substrátů bylo upraveno laboratorní pracoviště VÚZT v. v. i.. Z jednotlivých typů substrátů byly při různých režimech anaerobní fermentace zjišťovány produkce bioplynu a jeho chemické složení. V laboratorních pokusech byly určeny vhodné směsi biomasy pro výrobu bioplynu na malých zařízeních o objemu 2 litrů. Každý fermentor má pro odečet produkce plynojem nebo průtokový měřič bioplynu Sada fermentorů je uložena v termoboxu. Tato malá zařízení slouží k variantním pokusům pro stanovení produkce bioplynu a dalších vlastností směsí fytomasy energetických plodin, kejdy, digestátu a neutralizačních činidel pro snížení kyselosti anaerobně zpracovávané směsi organických substrátů. Současně je k dispozici dvojice větších reaktorů o objemu 100 l, sloužících k provádění srovnávacích měření metanogeneze. Směsi, odzkoušené s dobrými výsledky v malých fermentorech, jsou pak dále ověřovány v těchto větších laboratorních fermentorech. Dvojice reaktorů pak umožní optimalizovat složení fermentační směsi, lépe kontrolovat průběh procesu a sledovat vliv provozní teploty. Pro inokulaci procesu metanogeneze byl použit digestát z bioplynové stanice Trhový Štěpánov. Výsledky a diskuse Tab. č.1: Výsledné parametry senážování květnaté louky v letech 2010-2011 senáž louka průměr Sušina % 32,5 Popel g/kg 131,8 hrubá vláknina g/kg 208,3 NDF g/kg 440,9 ADF g/kg 281,1 ADL g/kg 56,8 Dusíkaté látky g/kg 121,3 Tuk g/kg 30,7 Škrob g/kg 18,7 Cukry g/kg 17,6 pH výluhu g/kg 4,2 Kyselost vod. výluhu mgKOH /100g vz. 198,7 Amoniak g/kg 0,5 Parametr

jednotky

269

SD (n=4) 0,27 2,54 0,49 1,58 0,77 0,76 0,16 0,97 2,35 2,76 0,01 6,15 0,01

variační koef. (%) 0,84 1,93 0,23 0,36 0,28 1,33 0,13 3,17 12,55 15,63 0,23 3,10 1,34

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Formolová titrace Stupeň proteolýzy Etanol Kys.octová Kys. mléčná

g/kg % g/kg g/kg g/kg

0,2 9,8 21,3 2,5 22,8

0,01 0,17 0,69 0,25 1,86

5,80 1,74 3,23 10,23 8,17

Tab. č.2: Výsledné parametry silážování kukuřice v letech 2010-2011 siláž kukuřice průměr SD (n=4) Sušina % 24,7 0,13 Popel g/kg 41,1 0,09 Hrubá vláknina g/kg 247,7 0,82 NDF g/kg 509,5 2,24 ADF g/kg 295,8 1,82 ADL g/kg 24,8 0,74 Dusíkaté látky g/kg 63,3 0,74 Tuk g/kg 22,1 0,74 Škrob g/kg 121,7 4,00 Cukry g/kg 30,9 1,68 pH výluhu g/kg 3,8 0,02 Kyselost vod. výluhu mgKOH /100g vz. 179,6 0,00 Amoniak g/kg 0,2 0,01 Formolová titrace g/kg 0,1 0,00 Stupeň proteolýzy % 11,0 0,44 Ethanol g/kg 27,0 0,75 Kys.octová g/kg 2,2 0,13 Kys. mléčná g/kg 16,7 0,63 Parametr

jednotky

variační koef. (%) 0,54 0,21 0,33 0,44 0,62 2,97 1,17 3,37 3,28 5,44 0,45 0,00 4,22 1,10 3,99 2,78 5,75 3,77

Výsledné ukazatele: Stručný komentář k výsledným parametrům: Sušina - sušina zabalených vzorků siláže postupně klesá, jedná se o přirozený proces fermentace. Ostatní organické rozbory. - zde nebyly předpokládané změny v základních ukazatelích, proto se dělal tento rozbor každý třetí měsíc. Kolísání ukazatelů je v rámci variability. Rozpustné cukry - jejich obsah v průběhu fermentace klesl, cukry jsou postupně fermentovány. pH výluhu - kolísání v rámci variability, zjištěné hodnoty odpovídají typu fermentované hmoty. Amoniak - jeho obsah postupně mírně vzrostl, tato skutečnost byla pravděpodobně způsobena proteolýzou. Formolová titrace - hodnoty v rámci variability. Stupeň proteolýzy - s časem mírně vzrostl, podle normy 2004 je hraniční hodnotou 11 %, tato hodnota nebyla dosažena. Ethanol - vykazuje nízké hodnoty, hodnocený vzorek ze září je i vzhledem k ostatním parametrům nestandardní. 1-propanol - jeho obsah se začíná od říjnového vzorku zvyšovat, zatím nelze hodnotit další průběh. Celkem TMK (těkavé mastné kyseliny) - jejich obsah je v rámci variability (mimo vzorek září) Závěrečný komentář k výsledkům a produkci bioplynu Celková doba fermentace byla 83 dnů: Mezi minisilážemi v rámci daného typu siláže byla nízká variabilita (viz variační koeficienty jednotlivých parametrů). Vyšší variační koeficienty (> 10%) byly pouze u parametrů stanovovaných blízko detekčního limitu. Fermentační ukazatele a nutriční hodnota siláží byla vyhodnocena na podkladě ukazatelů uvedených v "Normě 2004". ( Květnatá louka byla vyhodnocena jako travní senáž.). Kukuřice byla sklizena při nižší sušině než doporučuje "Norma 2004", přesto byly parametry fermentace ( 270

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ proteolýza ) v normě (bez penalizace). V případě květnaté louky byl zjištěn nižší obsah NL (110 g/kg) proti doporučenému (> 140 g/kg). Produkce bioplynu byla porovnávána z čerstvé a ze silážované hmoty. Porovnávali jsme kukuřici a květnatou louku. Produkce bioplynu čerstvé hmoty květnaté louky byla 250-270 m3 /t.org sušiny, senážované hmoty 270-290 m3 /t.org sušiny u čerstvé kukuřice 300-320 m3 /t.org sušiny a silážované kukuřice 320-350 m3 /.org sušiny. Ve všech sledováních vyšla produkce bioplynu ze silážované hmoty vyšší než z čerstvé. U kukuřice byl nárůst produkce bioplynu až 9% u květnaté louky byl velmi malý . Co se týká délky skladování siláže, nebyl pozorován statisticky průkazný vliv na produkci bioplynu. Na základě rozborů můžeme konstatovat že 80 % produkce bioplynu se odehraje do 14 dnů. Podíl organické hmoty se u trav pohyboval mezi 91,2 až 94,16 % pouze kukuřičná siláž měla 25,4 %. Sušina vzorku byla poměrně vyrovnaná a pohybovala se kolem 30%.U všech vzorků došlo k vyrovnanému odbourání organické hmoty . Stupeň odbourání organické hmoty v reaktorech byl kolem 70% Závěr Travní biomasa je významnou součástí potenciálu obnovitelných zdrojů v podmínkách naši České republiky. Využití zejména travních senáží je v současnosti preferováno v zemědělské praxi pro výrobu bioplynu. Technologie minisenáží se jeví perspektivní pro ověření kvality konzervované travní biomasy a jejího využití pro produkci bioplynu. Kvalitativní parametry při rozboru travní senáže a kukuřičné siláže byly v normovaném stavu při technologii využívající minisenáže. Bylo prokázáno, že vyšší produkce bioplynu je dosahována z konzervované travní hmoty než u čerstvé travní hmoty, současně i u kukuřice byla vyšší produkce bioplynu ze siláží. Dedikace Publikace je realizována na základě podpory projektu NAZV ČR. Č. QI101C246 Využití fytomasy z trvalých travních porostů a z údržby krajiny. Použitá literatura Frydrych J., Gerndtová I., Andert D. (2013): Travní biomasa pro produkci bioplynu. In Zemědělec – Odborný a stavovský týdeník. Vydavatel Profi Press, s.r.o. Praha 2013, číslo 27/2013 - 1. července 2013, ročník XXI, s. 14 a 16. ISSN 1211-3816.

Kontaktní adresa: Ing. Jan Frydrych OSEVA vývoj a výzkum s.r.o. Hamerská 698, Zubří 756 54 [email protected]

271


VLIV ZÁSOBENÍ VODOU NA VYBRANÉ KVALITATIVNÍ PARAMETRY ZRNA ODRŮD OZIMÉ PŠENICE The effect of water supply on selected grain qualitative traits of winter wheat cultivars Haberle J., Svoboda P., Raimanová I., Prohasková A. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha Abstrakt: V tříletém polním pokusu (2009-2011) byl na dvou úrovních hnojení dusíkem sledován vliv diferencované dostupnosti vody v období tvorby zrna na vybrané kvalitativní znaky zrna odrůd ozimé pšenice. U odrůd Biscay a Anduril byly sledovány varianty: nedostatek vody indukovaný zakrýváním (S), optimální obsah vody regulovaný závlahou (V) a kontrola (K). U odrůd Pannonia a Baletka byly sledovány varianty K a V. Dostupnost vody měla průkazný vliv na obsah dusíkatých látek (NL), hodnoty sedimentačního testu a tvrdost zrna (PSI). Obsah škrobu nebyl průkazně ovlivněn, protože vliv dostupnosti vody se lišil mezi ročníky pokusu. Výsledky potvrdily pozitivní vztah mezi NL a sedimentačním testem a negativní vztah mezi těmito parametry a obsahem škrobu. Klíčová slova: vodní stres, závlaha, ročník, dusíkaté látky, sedimentační test, škrob Abstract: The impact of different water supply during grain formation on the selected parameters of grain of wheat cultivars was studied in the three-year field experiment (2009-2011) at two levels of nitrogen fertilization. At cultivars Biscay and Anduril stress induced by sheltering (S), optimal water supply regulated by drip irrigation (V) and control treatment (K) were studied. At cultivars Pannonia a Baletka only treatments V and K were studied. Water availability had a significant effect on the content of protein (NL), sedimentation (Zeleny) test and PSI. The effect of water on starch content was not significant due to opposite effect of water in years. The results confirmed a positive relationship between NL and sedimentation test and negative one between the parameters and starch content. Key words: water stress, irrigation, year, protein content, sedimentation test, starch, PSI

Úvod Podmínky prostředí, teplota a srážky, spolu s dostupností vody a živin, především dusíku, modifikují geneticky dané vlastnosti odrůd, včetně kvalitativních znaků. Rozkolísané klima, střídání suchých a vlhkých period, naposledy v roce 2012 a 2013, negativně ovlivňuje stabilitu výnosů a kvalitu produkce. Proto je nutné studovat vliv faktorů, které tyto produkční procesy ovlivňují, jako základ cílených agrotechnických zásahů. Znalost dopadů odlišné dostupnosti vody je také předpokladem predikce výnosu a kvality zrna v povětrnostně odlišných letech. Cílem této práce bylo určit vliv odlišné dostupnosti vody v období tvorby zrna na kvalitu zrna odrůd ozimé pšenice. Materiál a Metody V tříletém polním pokusu (2009-2011) byl sledován vliv diferencované dostupnosti vody v období tvorby zrna na vybrané kvalitativní znaky čtyř odrůd ozimé pšenice (Triticum aestivum L.). Byly sledovány varianty: nedostatek vody (S), optimální obsah vody v půdě (V) a kontrola (K), u které dodávka vody závisela pouze na srážkách. Dostupnost vody (odvozena ze vztahu obsahu vody a sacího tlaku půdy) byla řízena na základě údajů o vlhkosti půdy, referenční evapotranspiraci a odběru vody porostem pšenice v minulých letech. U odrůd Biscay (pozdní, kvalita C) a Anduril (polopozdní až pozdní, A) byly na dvou úrovních hnojení dusíkem sledovány varianty S, V a K, u odrůd Pannonia (ranná, A/E) a Baletka (ranná, A/E) byly sledovány varianty K a V. Pšenice byla hnojena 30 kg/ha (regenerační, N1) a 140 kg/ha (dělená dávka, N2). Pokus měl čtyři opakování (parcelky 5,5 x 6 m), u stresované a zavlažované varianty byla opakování vytvořena rozdělením pokusné plochy o 272

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ velikosti 44 m2 a 120 m2. V pokusech byla uplatněna běžná agrotechnika. U vzorků zrna byly metodou NIR na celých zrnech a šrotu stanoveny obsah dusíkatých látek, celkového škrobu a hodnoty tvrdosti zrna (PSI) a stanoveny hodnoty sedimentační testu (Zelenyho test, metodika podle ČSN EN ISO 5529). Statistická analýza byla provedena v programu STATISTICA 10. Výsledky a diskuze Obsah dusíkatých látek (NL) byl vysoce průkazně (p < 0,001) ovlivněn odrůdou, hnojením a dostupností vody. Vliv ročníku byl na hranici průkaznosti (tab.1). Vysoce průkazný byl vliv interakce mezi ročníkem a dostupností vody. Průkazná byla také interakce mezi ročníkem a odrůdou a odrůdou a dostupností vody (p<0,003). Podle očekávání hnojení zvýšilo významně obsah dusíkatých látek, v průměru o 2,3 % (tab. 2). Sucho zvýšilo obsah NL v průměru na hodnotu 13,2 %, oproti 12,1 % a 12,3 % u varianty K a V, ale tento rozdíl nebyl kvůli interakci s ročníkem statisticky významný. Podobně nebyly průkazné rozdíly mezi odrůdami, průměrné hodnoty byly v rozsahu od 12,2 % (Pannonia) do 12,9 % (Baletka). Při hodnocení pouze kontrolní (K) a zavlažované varianty (V) bylo pořadí Baletka (12,9 %), Pannonia (12,2 %), Biscay a Anduril (12,0 % a 11,7 %). Obsah NL měl pozitivní vztah k sedimentačnímu indexu a negativní vztah k obsahu škrobu (obr.1). Tento vztah byl odrůdově specifický, u odrůdy Biscay a Baletka se hodnoty sedimentačního testu zvyšovaly s růstem obsahu NL pomaleji, u odrůdy Anduril a Pannonia byla regresní přímka strmější (obr.1). Tab.1 Významnost vlivu ročníku, odrůdy, hnojení a dostupnosti vody a jejich interakce na hodnoty dusíkatých látek (NL), sedimentačního test (SEDI test), tvrdosti zrna (PSI) a obsahu škrobu v letech 2009-11 z analýzy rozptylu (ANOVA). Tučně jsou hodnoty s p<0,05. Hodnota významnosti (p) Faktor Ročník

NL 0

,

0

9

9

SEDI test

PSI

škrob

0,0001

0,0002

0,0330

5

Odrůda

0,0007

0,0000

0,0000

0,0125

Hnojení

0,0000

0,0000

0,3784

0,0002

Voda

0,0001

0,0339

0,0100

0,7902

Hodnota významnosti (p) Interakce

NL

SEDI test

PSI

škrob

Rok x Odrůda

0,0018

0,0050

0,0032

0,0069

Rok x Hnojení

0,3014

0,0877

0,2856

0,8709

Rok x Voda

0,0006

0,0043

0,4850

0,0788

Odrůda x Hnojení

0,0139

0,0117

0,3425

0,2213

Odrůda x Voda

0,0025

0,0608

0,3545

0,5332

Hnojení x Voda

0,1700

0,1371

0,2966

0,4475

Na hodnoty sedimentačního testu (Zelenyho test) měly vysoce průkazný (p < 0,001) vliv ročník, hnojení i odrůda, vliv dodávky vody byl slabší (p=0,034). Rovněž vliv interakcí, kromě hnojení x voda, byl průkazný na úrovni p < 0,05 (tab.1). Vliv ročníku a odrůdy byl rozhodující, průměrné hodnoty testu se v letech pokusu pohybovaly od 23,4 ml (2010) do 29,0 ml (2011). Pořadí odrůd bylo Biscay (20,8 ml), Baletka (24,6 ml), 273

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Anduril (28,9 ml) a Pannonia (31,9 ml) (tab.2). Pořadí odrůd při hodnocení průměrných hodnot pouze pro varianty K a V bylo stejné (20,9 ml, 24,6 ml, 27,8 ml a 31,9 ml). Významné byly i rozdíly mezi variantami hnojení. Vliv dostupnosti vody v období nalévání zrna byl překryt silnou interakcí s ročníkem a odrůdou. V roce 2009 sucho výrazně zvýšilo hodnoty sedimentačního indexu u obou odrůd a hnojení, zatímco v dalších letech byl vliv sucha většinou negativní. Hodnoty NL a sedimentačního testu byly ovlivněny i zásobou půdního dusíku. V roce 2009 jsme na počátku jara zaznamenali vysoký obsah minerálního dusíku (194 kg/ha), velká část byla v podorničí, takže byla dostupná až v období konce sloupkovánímetání a počátku tvorby zrna. Naproti tomu v roce 2011 byla zásoba minerálního N v půdě méně než poloviční. Průměrné hodnoty sedi testu jsou v porovnání s běžnými hodnotami nízké (např. Jirsa a kol. 2011). Při hodnocení pouze úrovně hnojení N2 byly průměrné hodnoty u odrůd 22,8 % (Biscay), 33,5 % (Anduril ), 27,0 % (Baletka) a 35,4 (Pannonia). Tab.2 Průměrné hodnoty obsahu dusíkatých látek (NL), sedimentačního testu (SEDI test), obsahu škrobu (škrob) a tvrdosti zrna (PSI) v letech 2009-2011. Průkazně (p<0,05) odlišné hodnoty z testu Tukey-HSD jsou označeny rozdílnými písmeny. Faktor Ročník

Odrůda

Hnojení

Voda

NL (%)

SEDI test (ml)

PSI (%)

škrob (%)

2009

12,24

26,67 ab

14,00 a

66,02

2010

12,42

23,40 a

17,10 b

66,06

2011

12,44

29,03 b

13,56 a

66,72

Biscay

12,20

20,77 a

14,19 ab

66,76 a

Anduril

12,25

28,85 cd

11,92 a

66,32 ab

Baletka

12,88

24,60 ab

20,07 c

66,01 ab

Pannonia

12,19

31,91 d

15,66 b

65,49 c

N1

11,51 a

22,98 a

15,13

66,90 a

N2

13,22 b

29,38 b

14,83

65,56 b

Kontrola

12,11

26,54

15,66 a

66,25

Závlaha

12,27

25,53

15,78 a

66,14

Stres

13,18

26,73

11,57 b

66,40

Obsah škrobu byl průkazně ovlivněn především hnojením (p< 0,001), vliv ročníku a odrůdy byl průkazný, ale slabší (tab.1). Rozdíly mezi průměrnými hodnotami odrůd byly malé (65,5 % - 66,8 %), ale průkazné, mezi ročníky neprůkazné (66,0 % - 66,7 %) (tab.2). Ani při vyloučení údajů pro stresové varianty se rozsah průměrných hodnot odrůd významně nezměnil (65,5 % - 66,8 %). Dostupnost vody neměla na obsah škrobu systematický vliv (p=0,79). Důvodem byla významná interakce ročníku a odrůdy a ročníku a vody (tab.1). V roce 2009 sucho obsah škrobu snižovalo, v dalších letech naopak zvyšovalo, v souladu s opačným trendem u hodnot sedimentačního testu. Silný efekt hnojení potvrzuje negativní vztah obsahu škrobu k obsahu NL nebo sedimentačního testu, které lepší dostupnost dusíku naopak zvyšuje (obr.1). Tvrdost zrna (PSI) nebyla na rozdíl od ostatních ukazatelů průkazně ovlivněna hnojením (p=0,38), průměr varianty N1 a N2 byl 14,8 % a 15,1 %. Vliv ročníku a odrůdy byl vysoce průkazný (p < 0,001), vliv vody byl průkazný. Jediná významná interakce byla zaznamenána mezi vlivem ročníku a odrůdy. Nejvyšší průměrná hodnota PSI, 17,1 %, byla dosažena v roce 2010, nejnižší, 13,6 %, v roce 2011. Nejvyšší průměrnou hodnotu PSI (20,1 %) dosáhla 274

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ odrůda Baletka, nejnižší (11,9 %) odrůda Anduril. Při porovnání průměrných hodnot pouze u varianty K a V (s vynecháním S) bylo pořadí odrůd stejné, Baletka 20,0 % a Anduril 12,6 %. Hodnota PSI neměla vztah k ostatním ukazatelům, údaje pouze naznačují odrůdově specifický slabý negativní vztah k hodnotě sedimentačního testu (obr.1). Obr.1 Vztah hodnot dusíkatých látek (NL), sedimentačního test (SEDI test), obsahu škrobu (škrob) a tvrdosti zrna (PSI) u sledovaných odrůd. 30 Biscay

40

PSI (%)

SEDI test (ml)

50 Anduril 30

Baletka

20

Pannonia

20

10

10 0

0 0

5

10

15

20

0

10

NL (%)

20

10

50

20 30 SEDI test (ml)

40

50

67

64 61

0 0

5

10

15 NL (%)

0

20

70

10

70

Škrob (%)

Škrob (%)

40

70

Škrob (%)

PSI (%)

30

20 30 SEDI test (ml)

67

67

64

64

61

61 0

5

10

15

0

20

NL (%)

10

PSI (%)

20

30

Závěr Výsledky tříletého pokusu prokázaly, že s výjimkou škrobu byly sledované parametry kvality zrna pšenice průkazně ovlivněny dostupností vody. Rozdíly mezi variantami byly významné pouze u hodnoty PSI z důvodů interakce dostupnosti vody s dalšími faktory, odrůdou, ročníkem a hnojením. Dedikace: Příspěvek byl připraven s podporou projektu NAZV QI111C080 a Výzkumného záměru VÚRV MZE0002700604. Použitá literatura Jirsa O., Polišenská I., Palík S. (2011): Kvalita potravinářských obilovin 2011. Obilnářské listy 19, 3–4. Kontaktní adresa: Ing. Jan Haberle, CSc., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6 - Ruzyně [email protected] 275


VLIV VODNÍ EROZE NA ZRNITOSTNÍ SLOŽENÍ ORNIC ČERNOZEMÍ HUSTOPEČSKA Effects of water erosion on particle size of topsoil of Chernozem on Hustopečsko Hladký J.1, Kynický J.1, Bartlová J.2, Kučerová J.1, Hammerová A.1, Brtnický M.1 1

2

Mendelova univerzita v Brně Zemědělský výzkum, s.r.o.,Troubsko

Abstrakt Cílem práce bylo zjistit vliv vodní eroze na zrnitostní složení půdy na 5 pozemcích. Byla zjištována variabilita v zrnitostním složení nejen mezi pozemky, ale také uvnitř samotných pozemků, kdy byly vzorky odebírány vždy ve vrchní části, ve středu a ve spodní části pozemku. Klíčová slova: vodní eroze, zrnitost, černozem Abstract The aim of this work was to determine the effect of water erosion on the grain size distribution plots of land on 5. Was measured variability in grain size composition not only of the land but also within the land itself, when the samples were taken always at the top, in the middle and at the bottom of the property Key words: water erosion, particle size of soil, chernozem

Úvod Eroze je celosvětovým problémem, který způsobuje vážné ekonomické ztráty. Dochází k poškozování úrody, ale i infrastruktury v blízkosti zemědělských pozemků. Nezanedbatelný je rovněž vliv eroze na vzhled krajiny. V nejkrajnějších případech může dojít k poškození majetku soukromých osob, případně k ohrožení jejich zdraví a životů. Půdní eroze má zásadní a negativní vliv na půdní vlastnosti. Její vliv na půdu spočívá zejména v odnosu půdních částic. Dochází ke ztrátě jemných zrnitostních frakcí. Půda se tak stává skeletovitější. Jelikož jemné částice jsou však odpovědné za hcemické, ale i fyzikální vlastnosti půdy, erodovaná půda vykazuje změnu v téměř všech chemických i fyzikálních vlastnostech (Lewis, 1981, Frost a Speirs, 1984). Eroze tedy způsobuje fyzickou ztrátu nejkvalitnější části půdy. Odplaven je i organický materiál, který rovněž významně ovlivńuje půdní vlastnosti. Například studie provedená týmem vědců okolo M. A. Fullena (1995) prokázala, že vodní eroze je velmi selektivní tím, že ve většině případů dochází k odnosu pouze u částic menších jak 2 mm. Tyto závěry potvrdila i řada jiných studií, které rovněž prokázaly, že tento vliv má negativní dopad na půdní vlastnosti a následně dochází ke zhoršení úrodnosti půdy, protože erodované půdy mají nižší obsah živin a organické hmoty a nižší kvalitu organické hmoty (Pimental et al, 1976;. Olson, 1977). Další studie upozorňují, že organická hmota, která je v důsledku eroze z půdy ztracena přispívá k chemické a fyzikální agregaci půdních částic (Kemper a Koch, 1966). Metodika Vzorky byly odebrány v září roku 2012 v zájmové oblasti mikroregion Hustopečsko v povrchovém minerálním horizontu, na stanovení aktuální a potenciální půdní reakce. Do vyhodnocení spadá 5 pozemků ve svažitém terénu, kde na každém svahu byla zvolena 3 odběrná místa a to na vrchní části, středu a spodní části svahu. Celkem bylo tedy řešeno 15 míst. Zkoumané lokality: Horní Bojanovice, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2, Němčičky. 276

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ K vyhodnocení statistických rozdílů byla použita jednofaktorová analýza rozptylu. Pro účely tohoto článku byla statistika vyhodnocena pouze pro částice menší jak 0,002 mm. Je to z toho důvodu, že právě tyto částice nejvíce ze všech ovlivňují další půdní vlastnosti. Diskuze a výsledky Tabulka 1. Výsledky jednofaktorové analýzy rozptylu pro vrchní část pozemků ANOVA Zdroj variability Mezi výběry Všechny výběry

SS Rozdíl 5,27952 4 7659,48 40

Celkem

7664,76 44

Hodnota MS F P F krit 1,31988 0,006893 0,999901 2,605975 191,487

Tabulka 2. Výsledky jednofaktorové analýzy rozptylu pro střední část pozemků ANOVA Zdroj Hodnota variability SS Rozdíl MS F P F krit Mezi výběry 10,70711 4 2,676778 0,013141 0,999644 2,605975 Všechny výběry 8148,129 40 203,7032 Celkem

8158,836 44

Tabulka 3. Výsledky jednofaktorové analýzy rozptylu pro spodní část pozemků ANOVA Zdroj Hodnota variability SS Rozdíl MS F P F krit Mezi výběry 16,66053 4 4,165133 0,014662 0,999558 2,605975 Všechny výběry 11363,32 40 284,083 Celkem

11379,98 44

277

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 4. Zrnitostní složení vrchní části pozemků (hodnoty v %) Pozemek 2,000,250,050,01č. 0,25 0,05 0,01 0,001 < 0,001 < 0,01 1 1,748 23,412 34,92 17,06 22,86 39,68 2 0,6755 12,9445 32,24 25,98 28,16 39,66 3 0,8395 26,5805 36,52 15,48 20,58 31,34 4 1,732 31,348 22,94 20,18 23,8 35,7 5 1,691 20,449 38,04 13,84 25,98 37,08

2,000,05 25,16 13,62 27,42 33,08 22,14

0,050,002 48,68 51,4 48,34 37,8 55,04

< 0,002 26,16 34,98 24,24 29,12 22,82

Tabulka 5. Zrnitostní složení střední části pozemků (hodnoty v %) Pozemek 2,000,250,050,01č. 0,25 0,05 0,01 0,001 < 0,001 < 0,01 1 0,929 28,451 38,84 14 17,78 26,68 2 0,795 23,045 26,9 24,44 24,82 39,96 3 0,836 26,424 39,42 15,02 18,3 35,3 3 2,2055 38,0145 25,76 17,62 16,4 31,32 5 0,5795 20,5405 44,34 16,52 18,02 32,74

2,000,05 29,38 23,84 27,26 40,22 21,12

0,050,002 50,38 45,1 50,92 39,58 57,22

< 0,002 20,24 31,06 21,82 20,2 21,66

Tabulka 6. Zrnitostní složení spodní části pozemků (hodnoty v %) Pozemek 2,000,250,050,01č. 0,25 0,05 0,01 0,001 < 0,001 < 0,01 1 10,3975 39,5825 24,26 9,26 16,5 23,98 2 0,593 36,787 0,92 29,64 32,06 24,28 3 0,671 25,689 40 15,34 18,3 37,18 4 25,903 49,677 6,9 3,18 14,34 33,8 5 0,676 24,744 40,7 15,94 17,94 25,46

2,000,05 49,98 37,38 26,36 75,58 25,42

0,050,002 31,7 42,5 51,48 9,356 52,52

< 0,002 18,32 20,12 22,16 15,064 22,06

Pro účely tohoto článku byly pro statistikou analýzu využity pouze hodnoty obsahu částic menších než 0,002 mm a to z toho důvodu, že právě tyto částice jsou ve vztahu k dalším půdním vlastnostem nejdůležitější (M. A. Fullen, 1995). Z tabulek 4 až 5 je patrné, že průměr obsahu částic menších než 0,002 mm pro vrchní část pozemků je 27,46, pro střední část pozemků je 22,99 a pro spodní část pozemků je 19,54. I přes výjimečné odchylky je obsah částic menší než 0,002 mm poměrně homogenní. I na základě provedené jednofaktorové analýzy rozptylu můžeme tedy říci, že eroze nemá vliv na variabilitu obsahu částic menších než 0,002 mm. Závěr Na základě provedené statistické analýzy pomocí metody jednofaktorová anova, můžeme konstatovat, že eroze nemá statisticky průkazný vliv na zrnitostní složení půdy. Rovněž variabilita zrnitosti uvnitř pozemků nebyla statisticky průkazná. Poděkování Tento příspěvek vznikl s podporou projektů NAZV QI91C054, QJ1230066 a projektů IGA AF MENDELU IP18/2013 a TP6/2013.

278

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Literatura Frost, C.A. and Speirs, R.B., 1984: Water erosion of soils in southeast Scotland-a case study. Res. Dev. Agric. 1, 145-152 Fulajtar, E., 2003: Assessment of soil erosion on arable land using 137Cs measurements: a case study from Jaslovske Bohunice, Slovakia. Soil and Tillage Research, Volume 69, Issues 1– 2, Pages 139-152 Fullen M.A., Brandsma R.T., 1995: Property changes by erosion of loamy sand soils in east Shropshire, UK . Soil Technology, Volume 8, Issue 1, Pages 1-15 Fullen, M.A., 1985: Compaction, hydrological processes and soil erosion on loamy sands in east Shropshire, England. Soil Tillage Res. 6, 17-29. Kemper, W.D. and Koch, E.J., 1966: Aggregate stability of soils from Western United States and Canada. U.S.D.A. Lewis, L.A., 1981. The movement of soil materials during a rainy season in Western Nigeria. Geodetma, 25: 13-25 Novara, A., Gristina, L., Saladino, S. S., Santoro, A., Cerdà, A., 2011: Soil erosion assessment on tillage and alternative soil managements in a Sicilian vineyard. Soil and Tillage Research, Volume 117, Pages 140-147 Olson, T.C., 1977: Restoring the productivity of glacial till soil after topsoil removal. J. Soil Water Conserv. 32(2), 132-136. Pimental, D., Terhune,E.C., Dyson-Hudson, R., Rochereau, S., Samis, R., Smith,E.A., Denman, D., Reifschneider, D. and Shepard, M., 1976: Land degradation: effects on food and energy resources. Science 194, 149-155. Rose, W., Keppel J. C., 1995: Soil erosion processes in sloping land in the east coast of Peninsular Malaysia. Soil Technology, Volume 8, Issue 3, Pages 215-233 Volker P., 2012: On-farm effects of tillage and crops on soil erosion measured over 10 years in Switzerland Original. Soil and Tillage Research, Volume 120, Pages 137-146 Wude Y., Zhaoqian W., Guoping S., Guangwei D., 2008: Quantitative determination of redsoil erosion by an Eu tracer method. Soil and Tillage Research, Volume 101, Issues 1–2, Pages 52-56

Kontaktní adresa Ing. Jan Hladký, Ph.D. Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1 Brno 61300 [email protected]

279


IN SITU A ON FARM KONZERVACE KRAJOVÝCH FOREM ROSTLIN In situ and on farm conservation of landraces Holubec V.1, Paprštein F.2, Řezníček V.3, Dušek K.1 1 2

Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha a Olomouc Výzkumný a šlechtitelský ústav ovocnářský Holovousy s. r. o. 3 Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt Krajové odrůdy představují národní identitu země a identitu regionu. Jejich použití je spojováno s místními tradicemi a zvyklostmi. Krajové odrůdy a staré kultivary ovocných dřevin lze nalézt v krajině sporadicky do dnes, z ostatních plodin lze nalézt v zahradách jen léčivé a kořeninové rostliny. Tyto materiály je třeba podchytit dříve než vymizí a uchovat je v krajině (in situ) nebo/a ve výsadbách (ex situ, on farm). Informace z historických pramenů posloužily pro jejich vyhledávání v terénu. Byla prováděna inventarizace historického a současného výskytu a pěstování krajových odrůd v ČR. Nejcennější materiály byly označeny a doporučeny pro uchování jejich majitelům na státní i soukromé půdě. Vybrané materiály byly naštěpovány pro využití do ex situ výsadeb. Klíčová slova: krajové formy, staré odrůdy, genofondy, in situ, on farm, ex situ, konzervace, národní identita Abstract Landraces represent national identity of a county or region. Their use is connected with local traditions and habits. Land races and obsolete cultivars of fruits are possible sporadically find in the country up to now, in case of other plants, only medicinal and aromatic plants can be rarely found. It is desirable to find those materials before they get disappeared in the countryside (in situ) or/and in plantations (ex situ, on farm). Historical literature data served for their localisation. Historical and current distribution of landraces was verified. The most valuable materials were marked and recommended to their owners on governmental and private lands. Selected materials were grafted for the use in ex situ plantations. Key words: landraces, obsolete cultivars, in situ, on farm, ex situ, conservation, national identity

Úvod Krajové formy vznikaly od počátku zemědělství výběrem z planých ekotypů a jejich pěstováním farmáři v jejich domácím regionu. Byly užívány ve šlechtění a vznikaly tak první šlechtěné odrůdy (obsolete cultivars). Pravých krajových materiálů se dochovalo málo a je o nich mnohem méně informací než o starých šlechtěných odrůdách. Všechny tyto materiály vzniklé na historickém území českých zemí představují objekty naší kulturní identity. Krajové odrůdy a staré kultivary ovocných dřevin lze nalézt v krajině sporadicky do dnes, z ostatních plodin lze nalézt jen krajovky léčivek a koření ve venkovských zahradách. Ovocné stromy jako trvalé kultury a jejich plody, hrály v životě obyvatel českých zemí historicky velmi významnou roli. Staré sady jsou významné z hlediska zachování genofondu kulturních odrůd ovocných dřevin (Tetera, 2003). Tyto dřeviny jsou znakem autenticity místa. Ovocné aleje představovaly v minulosti významné produkční plochy, dnes jsou považovány především za krajinný element (Salašová, 2000). Koření a léčivé rostliny byly získávány sběrem v přírodě, mnohé dosud. Počátky šlechtění vyvolala větší spotřeba druhů, zvláště jejich průmyslové zpracování (Moravec, 2001). Začátkem druhé poloviny 20. století pocítila krajina vliv socializace venkova. Na polích vznikaly monokultury, došlo k úbytku selských sadů, ovocných stromořadí a rozptýlené krajinné zeleně vůbec (Tetera a kol, 2006). 280

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Nyní jsou podporovány opačné tendence, ochrana typického rázu české venkovské krajiny. Je žádoucí, aby rozptýlená zeleň a aleje byly opět navráceny do krajiny jako estetický krajinotvorný ale do určité míry i užitný prvek jednak jako větrolamy, sněholamy, ale i pro užitek plodů. A zde právě krajové odrůdy ovocných dřevin by měly sehrát hlavní a tedy i svoji původní roli. Materiál a metody Informace o výskytu krajových forem a starých historických odrůd ovocných plodin byly zpracovávány z historické literatury jako podklad pro vytvoření databáze (Holubec et al. 2012). Na základě dalších získaných informací od odborníků bylo analyzováno rozšíření a historické pěstování ovocných plodin na území ČR. Tato analýza byla podkladem pro následující terénní průzkum. Předmětem studia byly staré sady, aleje, soukromé zahrady v intravilánu obcí, doprovodná zeleň komunikací a solitérní stromy v krajině, nebo na okrajích lesů. Určování odrůd bylo prováděno na místě a po konzultaci s literaturou z dovezených plodů a herbářových položek. Byly zaznamenány údaje o výsadbě a zdravotním stavu stromů nebo porostu. Jednotlivé lokality byly zaměřeny přístrojem GPS a vymapovány do programu Geobáze Mapa ČR 1:100 000. Výsledky a diskuze 1. Ochrana ovocných dřevin v krajině (in situ konzervace) Na základě terénního průzkumu v ovocnářsky bohatých oblastech ČR byly shromážděny informace o současném výskytu krajových odrůd v krajině (Obr. 1). Proběhlo jednání s pracovníky národních parků a CHKO (zejména Šumavský národní park, Krkonošský národní park a CHKO Orlické hory) a se soukromými subjekty (oblast Tišnovska) o možné záchraně starých sadů a o in situ konzervaci cenných odrůd ovoce. Vybrané sady byly navštíveny a bylo provedeno hodnocení zdravotního stavu stromů. Dále bylo zkoumáno druhové a odrůdové zastoupení. Majitelům sadů byl doporučen systém pěstebních opatření, možné způsoby ochrany proti chorobám a škůdcům šetrné k životnímu prostředí. Výskyt starých odrůd ovocných dřevin na Moravě byl prověřován na Tišnovsku. Vzorky plodů byly sebrány pro potvrzení určení do odrůd a byla pořízena fotodokumentace. Byly nalezeny žijící stromy jejichž stáří je téměř 2 století, např. odrůda jabloně Velník v obci Křížovice má stáří 200 let, odrůda Kanefl v obci Křížovice 150 let, odrůda Stražínek v obci Křížovice 180 let, odrůda Šarlatka dračská v obci Borač 90 let a další. Vybrané staré stromy byly označeny a doporučeny ke konzervaci in situ (tabulka 1). Tab. 1: Návrh vybraných stromů odrůd jabloní na in situ konzervaci v oblasti Tišnovska Odrůda Obec Odrůda Obec Ananasová reneta Štěpánovice Královnino Borač, u Zlochů Astrachán červený Řepka Lecar Borač, u Pavlíčků Banánové zimní Žernůvka Peasgodovo Šerkovice Jeptiška Žernůvka Sláva světa Žernůvka Kalvil bílý zimní Šerkovice Solivarské Deblín Kalvil červený podzimní Borač, u Pavlíčků Smiřické Šerkovice Kasselská reneta Řepka Šálové Borač, u Pavlíčků Kardinál žíhaný Borač, u Pavlíčků Šarlatka boračská Borač, u Pavlíčků

281

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 2. Návrh projektů výsadby krajových odrůd do sadů a sbírek pro uchování, a demonstraci (on farm konzervace). Výsadbový materiál pro on farm plochy byl zajišťován ve VŠÚO Holovousy a v Mendelu Brno. Odebraný množitelský materiál (letní rouby) byl získán z evidovaných stromů Tišnovska. Na vysazené podnože – semenáč Jaderničky Moravské vyškolkovaných v jarním období byl způsobem očkování na očko spící naočkován sortiment 24 odrůd. V jarním období po řezu na očko bude zjišťována růstová charakteristika těchto krajových odrůd. Do stávající on farm výsadby "Sadu smíření" v Neratově (oblast Orlických hor) byl připraven výsadbový materiál stromů jabloně na doplnění této výsadby. 3. Inventarizace a konzervace pěstování starých kořeninových a léčivých plodin a minoritních zelenin metodou on farm. Terénní průzkum v letech 2000-2013 prováděný ve vybraných oblastech tradičně zaměřených na pěstování zelenin, léčivých, aromatických a kořeninových rostlin v oblasti Prostějovska, Olomoucka a Polabí ukázal, že velká část těchto materiálů je v současné době nahrazena komerčně dodávanými osivy a sadbou, tradiční odrůdy úplně vymizely a jsou nenávratně ztraceny. Soukromá botanická zahrada Arboretum Paseka se zaměřením na kulturní rostliny, byliny a keře je pravděpodobně nejvhodnější dosud nalezené místo pro dlouhodobou výsadbu krajových odrůd za účelem jejich setrvalého uchování v regionu a pro demonstraci návštěvníkům. K výsadbě byly předány vytrvalé druhy: Lavandula angustifolia L. ‘Krajová’, Thymus vulgaris L. ‘Krajový’, Salvia officinalis L. ‘Krajová’ a Althea officinalis ‘Moravský’. Pro přímý výsev na stanoviště byly předány následující krajové semenné materiály: Obilniny: T. monococcum..(Tábor), T. dicoccon..(Brno, Krajova-Dolni Tisovnik, Ruzyně), T. dicoccon ‘Rudico’ T. spelta.’Bílá jarní’ (Tabor, Ruzyně), Sorghum bicolor ‘Ruzrok’ Velká nad Věličkou; LAKR: Coriandrum sativum L. ‘Hrubčický’, Foeniculum vulgare Mill. ‘Moravský’, Anethum graveolens L. ‘Hanák’, Origanum majorana L. ‘Marcelka’, Ocimum basilicum L. ‘Litra’ a ‘Ohře’, Carum carvi L. ‘Rekord’ a Cnicus benedictus L. ‘Krajový’, Levisticum officinale L. ‘ Magnus’, Borago officinalis L., Calendula officinalis L. ‘Plamen’, Matricaria recutita L. ‘Bohemia’ a Silybum marianum L. ‘Silyb’. Pro založení vytrvalého porostu české odrůdy levandule Lavandula officinalis L.’ Beta’ byl předán materiál k výsadbě u soukromého pěstitele pana Karla Pekaříka, Pohořelice. Dále byla semena krajových plodin poskytnuta do skanzenu Zubrnice a proběhlo jednání o poskytnutí materiálu do skanzenu Kouřim. Maxted et al. (2008) charakterizují současné nutné směrování vývoje na Zemi jednou větou: "Pro zachování dynamického environmenálního světa se stále zvyšující se populací a omezenými zdroji musíme konzervovat veškerou genetickou diversitu pro naši vlastní existenci, zabezpečení jídla a životního prostoru". Podobně Ceccarelli (2012) konstatuje, že globální potravinová bezpečnost je ohrožena vlivem klesající agrobiodiversity v kombinaci s klimatickými změnami. Nyní je ve světě pěstováno méně než 15 druhů, přičemž většina lidstva je potravinově závislá pouze na 12 plodinách. Tudíž různorodost genofondu se stává žhavým tématem dnešní doby. Závěry Terénní průzkum zajistil regionálně cenný materiál krajových odrůd ovoce, prověřil existenci a odrůdové složení vybraných sadů, alejí a roztroušených výsadeb. Nejcennější materiály starých krajových odrůd byly navrženy pro in situ konzervaci. Materiály, které se nacházejí na území národních parků a CHKO mohou být dlouhodobě bezpečně ochráněny s pomocí 282

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ orgánů ochrany přírody. Materiály na území soukromých farmářů, zemědělských podniků a na komunální půdě mají šanci na ochranu jen při dobré součinnosti majitelů pozemků. Vybrané krajové materiály pro účely on farm výsadeb byly naštěpovány tradičním způsobem a jsou poskytovány na obnovu výsadeb a pro založení nových ploch. Krajové odrůdy vybraných semenných plodin – obilnin, aromatických a léčivých druhů byly poskytnuty pro založení on farm výsadby v soukromé botanické zahradě Arboretum Paseka. Dedikace: Tato práce vznikla při řešení projektu Ministerstva kultury č. DF11P01OVV006. Použitá literatura Ceccarelli S. 2012. 15. Landraces: Importance and use in breeding and environmentally friendly agronomic systems. In: Maxted N., DullooM.E., Ford-Lloyd B.V., Freese L., Iriondo J., Carvalho M.A.A.P. Agrobiodiversity Conservation, CABI UK, pp. 103-117. Holubec V., Paprštein F., Řezníček V., Dušek K. 2012. Krajové odrůdy rostlin jako kulturní dědisctví národa. Věd. příl. Úroda 12: 109-114. Kühn F. 1974. Genové zdroje místních plodin v Československu. In: Getické zdroje ve šlechtění rostlin. Sbor. Věd. Prací Celost. Konf. Praha p. 685-694. Maxted N., Iriondo J.M., and Dulloo M.E. 2008. Introduction: the integration of PGR conservation with protected area management. In: IriondoJ.M., Maxted N., and Dulloo M. E. (eds) Conserving plant genetic diversity in protected areas: Population management of crop wild relatives. CABI, Wallingsford, pp. 1-22. Moravec J. 2001. Historie genetických zdrojů zelenin. In: Historie a současný stav práce s genofondy v ČR. Genetické zdroje 86, VÚRV Praha s. 13-19. Salašová, A 2000. Koncepcia krajinného plánovania. In: Koncepce uceleného krajinného plánování. Česká společnost krajinných inženýrů, s. 33. Tetera V. 2003. Záchrana starých a krajových odrůd ovocných dřevin. Metodika ČSOP č. 4. Veselí nad Moravou TeteraV., Boček S., Jongepierová I., Krška B., Němec J., Pešek R., Řezníček V., Tomčala L. 2006. Ovoce Bílých Karpat. ČSOP Bílé Karpaty ve Veselí nad Moravou. s. 309, ISBN 80903444-5-3

Obr. 1. Mapování krajových odrůd ovocných dřevin v ČR Kontaktní adresa: Ing. Vojtěch Holubec, CSc. Genová banka, Výzkumný ústav rostlinné výroby v. v. i. 161 06 Praha 6 Ruzyně 507 e-mail: [email protected] 283


VÝVOJ DRUHOVÉHO SLOŽENÍ SMĚSI PRO OPYLOVAČE V PRŮBĚHU DVOU LET OD ZALOŽENÍ The development of botanical composition of mixture for pollinators during two year after establishment Hakl J.1, Hrevušová Z.1, Nerad D.2 1

Česká zemědělská univerzita v Praze 2 BASF, Česká republika

Abstrakt Cílem této práce porovnat dynamiku změn botanického složení vysetého biopásu v průběhu dvou let od založení porostu. Biopás byl založen v dubnu 2012 pomocí směsi s více než 50 jednoletými a víceletými druhy ve výsevku 20 kg/ha. Snímkování porostů proběhlo v červnu a srpnu 2012 a červenci 2013. V porostu se v průběhu dvou let prosadilo cca 30 – 35 vysetých druhů, řada z nich však velmi sporadicky. Vyseté jednoleté druhy spolu s plevelem potlačily v sušších podmínkách prvního roku jeteloviny a další pomaleji se rozvíjející druhy. Po ústupu jednoletých druhů v druhém roce pak zůstal značně zaplevelený porost (přes 30 % plevelů) s určitým zastoupením jetelovin, které bylo pozitivně ovlivněno vlhkým počasím. Z výsledků vyplývá, že bude patrně nutné optimalizovat technologii založení a následného ošetřování porostů ve vztahu ke složení vysévaných směsí. Klíčová slova: pícniny, jeteloviny, biopásy, diverzita Abstract The goal of this study is a comparison of growth dynamic of mixture for pollinators during two year after establishment. In April 2012, the strip was established by mixture with more than 50 annual or temporary species in seeding rate 20 kg/ha. Evaluation of species growth dynamic took a place in June and in August 2012 as well as in July 2013. During two year period, 30 – 35 seeded species was observed, however the range of them has only sporadic dominance. In 2012, annual seeded species and weed strongly reduced dominance of legumes and other species with slow development which resulted in weeded stand with low dominance of legumes. In the second year, the legume ratio was positively influenced by wet weather conditions; however the weed ratio exceeded 30 %. It is possible to conclude that optimization of strip management is highly recommended, mainly in relation to used mixture composition. Key-words: forage; legume; conservation buffer strips, diversity

Úvod Pokles množství opylovačů a jejich druhové diverzity je problémem v mnoha zemích s intenzivním zemědělstvím (Corbet, 2000; Carvell et al., 2007). Přirozenými lokalitami pro rozvoj hmyzu v zemědělských oblastech jsou např. úhory (Decourtye et al., 2010) a málo intenzivní louky (Hudewenz et al., 2012). V oblastech s vysokým podílem orné půdy opylovači přežívají v remízkách, vegetaci podél cest a porostech vytrvalých plodin s dlouhou dobou kvetení, hlavně v porostech jetelovin (Corbet et al., 1992). Malé zastoupení těchto přirozených ploch v intenzivně zemědělsky využívaných oblastech je v ČR řešeno dotačními tituly – biopásy. V současné době jsou biopásy opatřením, které je cílené na obecné zvýšení biodiverzity v krajině a podporu všech volně žijících živočichů (MZE, 1012). Jejich využití pro opylovače je však omezené. Taktéž není podporováno zakládání víceletých biopásů, které by mohly využívat vytrvalejší druhy jeteloviny. Při používání víceletých biopásů je snaha o zajištění pastvy již v prvním roce založení, což zajistí především jednoleté druhy. Směs jednoletých a víceletých druhů je však často problematická a v podmínkách ČR málo vyzkoušená. Cílem této poloprovozní studie je porovnat dynamiku vývoje druhového složení vysetého biopásu s kombinací jednoletých a víceletých druhů v průběhu dvou let od založení. 284


Materiál a metody Pokusná měření byla prováděna na demonstračním pozemku firmy BASF v Kněževsi u Prahy v letech 2012 a 2013. Stanoviště se nachází v nadmořské výšce 352 metrů, půdním typem je hnědozem. Průměrná roční teplota je 7,9 °C a průměrný roční úhrn srážek je 526 mm. Biopás byl založen 19. dubna 2012, v bloku 5 x 72 m, pomocí směsi obsahující více než 50 druhů rostlin (bližší informace u autorů) s výsevkem 20 kg/ha. Vzhledem k silně suchému květnu 2012 (26 mm, normál 77 mm) bylo vzcházení podpořeno závlahovou dávkou cca 25 mm, rozdělené do 3 dílčích dávek. Dne 24. října 2012 bylo na ploše pásu provedeno mulčování. Z důvodu vysokého zaplevelení bylo mulčování rovněž uskutečněno i 6. května 2013. Snímkování porostů proběhlo ve dvou termínech v roce 2012 a jednom termínu v roce 2013 (viz tab. 1.). V každém termínu bylo provedeno detailní botanické hodnocení porostu biopásu na plochách 1 m2 ve čtyřech opakováních, vzdálených za sebou po cca 15 metrech. Snímkování bylo provedeno metodou redukované projektivní dominace, vyjadřované v %. Výsledky zastoupení jednotlivých skupin druhů byly vyhodnoceny pomocí obecného lineárního modelu v programu Statistika verze 9.0. Zastoupení jednotlivých druhů bylo vyhodnoceno kanonickou korespondenční analýzou (CCA) v programu CANOCO. Výsledky a diskuze Výsledné hodnoty výskytu skupin jednotlivých druhů a jejich počtů jsou uvedeny se základním statistickým vyhodnocením v tab. 1. Výskyt konkrétních druhů rostlin ve vztahu k jednotlivým termínům hodnocení je uveden v ordinačním diagramu kanonické korespondenční analýzy (graf 1.) Jednotlivé body představují oblasti s maximálním výskytem příslušných druhů (ve vztahu k termínům hodnocení), který klesá na všechny strany od znázorněného bodu. Vliv termínu hodnocení na výskyt druhů byl průkazný (P=0,002) a vysvětloval 48,7 % variability výskytu druhů. Na první kanonické ose je patrný vliv ročníku, který vysvětluje 86 % z celkové variability dané termínem odběru, ostatních 14 % vysvětluje sezónní kolísání během roku 2012. Z výsledků je patrné, že v porostu se v průběhu dvou let prosadilo cca 30 – 35 vysetých druhů, řada z nich však velmi sporadicky. V prvním roce dominovaly jednoznačně jednoleté vyseté druhy (mimo jetelovin), a to především svazenka (PHAssp) s 39 % a hořčice bílá (SINAL) s 11 %, navzdory tomu, že jejich podíl ve směsi byl deklarován pouze na úrovni 8 % (svazenka vratičolistá a shloučená) a 2 % (hořčice). Tyto druhy patrně výrazně potlačily vývoj spodního patra jetelovin, včetně jednoletých druhů s potenciálně rychlejším vývojem v roce výsevu jako pískavice řecké seno (TRIFOG), komonice bílá (MELAL), jetel perský (TRIRES), alexandrijský (TRIAL) či panonský (TRIPA). Výskyt všech druhů jetelovin se v letním hodnocení pohyboval pouze v hodnotách do 8 %. Rychle se rozvíjející jednoleté druhy však přesto nedokázaly eliminovat zaplevelení, které se pohybovalo na úrovni cca 20 %, a to především druhy jako merlík bílý (CHENAL), pohanka svlačcovitá (FAGES), truskavec ptačí (POLAV) či penízek rolní (THLAR). V roce 2013 se dále rozšiřovaly především vytrvalé plevele jako pcháč rolní (CIRAR), pýr plazivý (ELYRE), ale objevily se i druhy jednoleté jako je heřmánkovec (MATMA), svízel přítula (GALAP) a kokoška pastuší tobolka (CAPBP). V absolutních hodnotách tak podíl plevelů překračoval v druhém roce 30 % pokryvnosti. Podíl plevelů tak stále mírně stoupal, ale rozdíl mezi termíny nebyl statisticky významný. Plevele lze patrně pokládat za velmi významný faktor, který ovlivňuje efektivitu pěstování biopásů. Z ekologického hlediska plní řada plevelných rostlin svou funkci v biopásu podobně jako ostatní vysévané druhy, ale při zpětném uvádění ploch do zemědělského využívání mají negativní vliv na zvyšování půdní zásoby semen plevelů i rozšiřování vytrvalých druhů.

285

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 1. Dominance (%) jednotlivých skupin druhů, podíl kvetoucích druhů a počet zaznamenaných druhů v jednotlivých termínech hodnocení porostu (písmenné indexy označují statisticky průkazné rozdíly mezi skupinami na hladině významnosti α=0,05; Tukey HSD).

termín

jeteloviny

Ostatní seté druhy

Plevele

29.6.2012 27.8.2012 15.7.2013

9,8 a 7,9 a 41,3 b

52,8 a 35,6 b 2,8 c

18,5 a 30,1 a 32,9 a

Podíl kvetoucích druhů 64,9 ab 52,1 a 70,6 b

Počet setých druhů 15 a 13 a 10 a

Počet všech druhů 23 a 21 a 17 a

Jeteloviny jsou bezesporu velmi významnou složku biopásů, ať už jako atraktivní kvetoucí rostliny (Corbet, 1995), zdroj píce pro divoká zvířata, tak i jako druhy pozitivně ovlivňující půdní úrodnost. Podíl jetelovin byl v roce založení velmi nízký, v druhém roce však výrazně stoupl, zatímco podíl ostatních vysetých druhů se významně snížil. Na jejich vysokém nárůstu se mohlo podílet i počasí, kdy nadprůměrný výskyt srážek během května (131 mm) a června (150 mm) 2013 mohl podpořit výskyt vlhkomilných druhů jetelovin jako je především jetel zvrhlý (TRIHYB), který zaujímal ve snímcích v průměru 23 % a byl tak nejvíce rozšířenou jetelovinou. Ostatní druhy jetelovin jako kozinec cizrnovitý (ASTCI), vikev huňatá (VICVI), jetel bledožlutý (TRIOCH), čičorka pestrá (SECVA) a vojtěška setá (MEDSA) zaujímaly v průměru pouze jednotky %. V sušších podmínkách by byl však výskyt jetelovin patrně nižší, a to zřejmě při zvýšení zaplevelení, neboť ostatní vyseté druhy se v porostu vyskytovaly pouze ojediněle. Nejčastěji vyskytujícím se druhem zde byla mrkev setá (DAUCA) s výskytem kolem 1 %. Výsledky pokusu ukazují především na problematickou koncepci mixu jednoletých a víceletých druhů, především ve vztahu k zaplevelení. Jednoleté druhy spolu s plevelem potlačily v sušších podmínkách prvního roku pomaleji se rozvíjející jeteloviny a další druhy. Po ústupu jednoletých druhů v druhém roce pak zůstal značně zaplevelený porost s určitým podílem jetelovin, který byl značně závislý na vlhkém počasí. To navozuje otázku, zda by nebylo vhodnější zakládat biopásy buď pouze jako jednoleté z konkurenčně silných jednoletých druhů (lépe potlačují zaplevelení) anebo naopak jako víceleté z pomalu vyvíjejících se druhů, které by ale proti zaplevelení musely být chráněny vhodným ošetřováním, např. krycí plodinou či odplevelovací sečí. Pokud by pás byl složen z jednoletých a víceletých druhů, pak by například mulčování (třeba jen části pásu) po odkvetení a dozrání svazenky a hořčice patrně výrazně zlepšilo světelné podmínky porostu a podpořilo rozvoj jetelovin v letním období, případně i vzcházení semenáčků hořčice a svazenky. Vhodná agrotechnická opatření by tak dle našeho názoru mohla omezit výskyt zaplevelení a zlepšit botanické složení biopásů. Např. Noordijk et al. (2009) dokumentují, že sečení trvalého porostu 2x ročně podporuje kvetení rostliny a tím i výskyt opylovačů. Toto ovšem současné podmínky pro čerpání dotací vylučují (MZE, 2012). I přes problematický vývoj však měl experimentální biopás pozitivní vliv na výskyt opylovačů a dalších druhů hmyzu. Bližší informace k těmto výsledkům uvádí Holý a Nerad (2012). Závěr Výsledky ukázaly, že za významné limity pro uplatnění biopásů pro opylovače lze považovat především aridní podmínky a rozvoj zaplevelení. Za problematickou oblast lze rovněž pokládat složení vysévaných směsí, kdy vyšší podíl jednoletých druhů výrazně potlačil rozvoj jetelovin ve směsi, ale zároveň nezabránil vysokému zaplevelení. Otázkou rovněž zůstává efektivní počet druhů ve směsi (uplatnilo se cca 50 – 60 % druhů), kdy vysoký počet druhů sice zvyšuje potenciální diverzitu a adaptabilitu směsi pro různé podmínky, ale zároveň se logicky promítá do ceny osiva. Zde bude patrně nutné optimalizovat technologii založení a následného ošetřování porostů ve vztahu ke složení vysévaných směsí. Je nutné rovněž 286

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ připomenout, že se jedná o výsledky z pouze jednoho stanoviště, takže tyto výsledky nelze zobecňovat na všechny podmínky. Přesto lze předpokládat, že určité vztahy mezi druhy mohou být obecně platné. Graf 1. Vliv termínu snímkování na výskyt druhů vyjádřený ordinačním diagramem (12 snímků;

1.0

CCA; efekt průkazný s P=0,002; 499 permutací). Zkratky druhů vycházejí z jejich latinských jmen – jeteloviny jsou znázorněny tučně, ostatní vyseté druhy kurzívou a plevele podtržením. VIII.12

TRIPA

NIGSA

CHENAL PERLA CARTI CALOF CONAR GALOR SOLNI MELAL TRIRES AMARE SONOL SINAL TRIIN TRIDU

ELYRE CIRAR MATMA

CAPBP GALAP ASTCI VII.13 TRIHYB MEDSA DAUCA MEDLU TRIOCH VICVI

LOTOR

TRIPR CAMSA GERssp TRIAL LINUS ATRSA ANTVU THLAR PHAssp ONOVI TRIREP TRIARV TRIFOG

SECVA

-1.0

FAGES LOTCO POLAV VI.12

-0.6

1.0

Poděkování Založení a ošetřování biopásu bylo zajištěno firmou BASF. Sběr a vyhodnocení dat bylo financováno z „S“ grantu MŠMT ČR. Použitá literatura Carvell, C., Meek, W.R., Pywell, R.F., Goulson, D., Nowakowski, M. (2007): Comparing the efficacy of agri‐environment schemes to enhance bumble bee abundance and diversity on arable field margins. Journal of Applied Ecology, 44, 29 – 40. Corbet, A. (2000): Conserving compartments in pollination webs. Conservation Biology, 14, 1229 – 1231. Corbet, S.A. (1995): Insects, plants and succession: advantages of long-term set-aside. Agriculture, Ecosystems and Environment, 53, 201 – 217. Corbet, S.A., Willimas, I.H., Osborne, J.L. (1992): Bees and the pollination of crops and wild flowers in the European Community. Apiacta, 4. Decourtye, A., Mader, E., Desneux, N. (2010): Landscape enhancement of floral resources for honey bees in agro-ecosystems. Apidologie, 41, 264 – 277. Holý, K., Nerad. D. (2012): Podpora výskytu opylovačů a užitečných organismů v zemědělské krajině. Agrotip, 11 – 12, s. 26 – 29. Hudewenz, A., Klein, A.-M., Scherber, C., Stanke, L., Tscharntke, T., Vogel, A., Weigelt, A., Weisser, W.W., Ebeling, A. (2012): Herbivore and pollinator responses to grassland management intensity along experimental changes in plant species richness. Biological Conservation, 150, 42 – 52. MZE (2012): Metodika k provádění nařízení vlády č. 79/2007 Sb., o podmínkách provádění agroenvironmentálních opatření, ve znění pozdějších předpisů. MZE, Praha, 76 s. Noordijk, J., Delile, K., Schaffers, A.P., Sýkora, K.V. (2009): Optimizing grassland management for flower-visiting insects in roadside verges. Biological Conservation, 142, 2097 – 2103.

Kontaktní adresa: Ing. Josef Hakl, Ph.D. Katedra pícninářství a trávníkářství, Česká zemědělská univerzita v Praze, Kamýcká 129, Praha 6 - Suchdol, 16521, [email protected] 287


ROOT:SHOOT RATIO ODRŮD JEČMENE V RŮZNÝCH VLHKOSTNÍCH PODMÍNKÁCH Root:shoot ratio of barley varieties in different moisture conditions Klimešová J., Středa T. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Vliv stresu suchem na sledované znaky kořenového systému a nadzemní biomasy ječmene jarního (Hordeum vulgare L.) byl hodnocen v nádobovém pokusu. U tří odrůd byly v tříletém pozorování ve čtyřech variantách závlahy (nestresovaná varianta, mírně stresovaná varianta, stresovaná varianta, varianta s přirozeným úhrnem srážek) hodnoceny znaky: délka a plocha kořenového systému (stanovení soil – core metodou s následnou digitální analýzou obrazu); hmotnost kořenového systému; velikost kořenového systému (VKS zjištěna metodou měření jeho elektrické kapacity); hmotnost sušiny nadzemní biomasy (HSB) a poměr root:shoot (R:S). Byl zjištěn statisticky průkazný vztah mezi hmotností a délkou (rz = 0,430*) a hmotností a plochou (rz = 0,590**) kořenového systému. HSB průkazně korelovala s VKS (rz = 0,700**). Na variabilitě znaků kořenového systému se podílel ročník (40 – 50 %), varianta (10 – 11 %) a odrůda (8 – 14 %). HSB a poměr R:S byly ovlivněny z velké části variantou (28,1 % a 42,0 %). Varianta bez stresu produkovala nejvíce nadzemí i podzemní biomasy. Nicméně poměr R:S byl v této variantě nejnižší. Klíčová slova: Kořenový systém, root:shoot, vlhkost půdy, sucho, ječmen setý. Abstract Effect of drought stress on the monitored traits of the root system and aboveground biomass of spring barley (Hordeum vulgare L.) was evaluated in a pot experiment. The characteristics of three varieties in a three-year observation in four different irrigation treatments were evaluated: length, surface area, weight of the root system (determinated by soil – core method with subsequent digital image analysis), the root system size (RSS detected by measuring its electrical capacity), dry matter yield of aboveground biomass (HSB) and root:shoot ratio (R:S). A statistically significant dependence between weight and length (rz = 0.430*) and weight and surface area (rz = 0.590**) of root system was identified. HSB significantly correlates with the RSS (rz = 0.700**). The variability of the root system traits was affected by year (40 – 50%), treatment (10 – 11%) and variety (8 – 14%). HSB and R:S ratio were affected largely by the treatment (28.1% and 42.0%). The unstressed treatment produced most aboveground and belowground biomass. However, the root:shoot ratio was the lowest. Key words: Root system, root:shoot, soil moisture, drought, barley.

Úvod Stres suchem je jedním z nejvýznamnějších abiotických stresorů ovlivňujících výnos plodin. Vliv stresu suchem na růstové a vývojové projevy rostlin je dán jeho intenzitou, dobou trvání a počátkem působení. Nedostatek vody v generativní fázi vegetace může způsobit zřetelné výnosové ztráty. Obranné mechanismy rostlin jsou vyvinuty na buněčné úrovni, ale i v rámci celistvosti rostlin. Zde hraje velkou roli pravděpodobně kořenový systém a jeho schopnost získávat v kritických obdobích vodu a živiny. V rámci zachování celistvosti rostlin by mohl být růst kořenového systému v interakci s nadzemní biomasou (poměr root:shoot) považován za indikátor působení stresu a kritérium pro hodnocení jeho účinků. Materiál a metody Nádobový pokus se třemi odrůdami ječmene jarního (Hordeum vulgare L.) Aksamit, Blaník a Aktiv byl veden v letech 2010, 2011 a 2012 v Brně (jižní Morava, Česká republika, kukuřičná výrobní oblast). Rostliny byly pěstovány v plastových nádobách o objemu 0,19 m3 s rozměry 72×54×51 cm. V nádobách byly v půdě udržovány 4 odlišné vláhové podmínky: varianta s přirozeným úhrnem srážek (dále jen jako varainta I), nestresovaná varianta na úrovni 288

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ přesahující 65 % využitelné vodní kapacity půdy (VVK) (dále jen jako varianta II), mírně stresovaná varianta na úrovni 65 % VVK (dále jen jako varianta III) a stresovaná varianta na úrovni bodu vadnutí (dále jen jako varianta IV),ve dvou opakováních. Vlhkost v nádobách byla kontinuálně zaznamenávána čidly Virrib. V průběhu vegetace byla zjišťována velikost kořenového systému (VKS) metodou měření jeho elektrické kapacity (Chloupek, 1977). Elektrická kapacita (nF) byla měřena od fáze sloupkování (BBCH 30) v týdenních intervalech (7×) LCR metrem (Extech Instruments) při frekvenci 1 kHz. Délka a plocha kořenového systému byla na konci vegetace vyhodnocena metodou digitální analýzy obrazu. Vzorky půdy a kořenů byly odebírány soil – core metodou (Böhm, 1979) ve fázi plnění zrn (BBCH 70) do hloubky 20 cm. Vzorek byl následně naskenován a analyzován programem WinRHIZO (Régent Instruments Inc., Quebec, Kanada). Analyzované kořeny byly vysušeny a zváženy (zjištěna hmotnost kořenového systému – HKS v gramech). Byly zjištěny délka (cm) a plocha (cm2) kořenů, počet odnoží jednotlivých rostlin a odebrána nadzemní biomasa (g). Po vysušení byla zaznamenána hmotnost sušiny biomasy (HSB) a zjištěn poměr HKS k HSB – root:shoot (R:S). Data byla zpracována v programu STATISTICA 10. Následné testování analýzy variance bylo provedeno Tukeyovým HSD testem (P = 0,05). Byla rovněž provedena korigovaná analýza korelace (očištění od pokusných vlivů) dle Chloupek (1996). Výsledky a diskuze Analýza variance pro vybrané znaky kořenového systému (délka, plocha, hmotnost a VKS) potvrzuje průkazný vliv všech pokusných faktorů – ročník, varianta, odrůda na variabilitu znaků. Nejvíce ovlivnil sledované znaky ročník, až 54,6 % u VKS, nejméně z 45 % u délky kořenů. Důležitým faktorem byla u VKS varianta, která se podílela z 22,8 % na variabilitě znaku (vyplývá z principu metody měření VKS pomocí elektrické kapacity), u HKS pouze z 11,9 %, ale stále byl patrný větší vliv než u odrůdy (8,4 %). Odrůda z velké části ovlivnila proměnlivost hodnot délky (13,8 %) a plochy kořenů (11,5 %). Hmotnost sušiny nadzemní biomasy byla průkazně ovlivněna ročníkem (40,8 %). Efekt varianty byl větší než u znaků kořenového systému (28,1 %). Byl rovněž zjištěn průkazný efekt interakce mezi jednotlivými faktory. Vliv objemové vlhkosti půdy v nádobě na sledované parametry popisuje Tab. 1. Tab. 1: Analýza variance a následné testování sledovaných parametrů varianta Délka kořenů varianta Plocha kořenů varianta IV 3084,49a IV 63,16a IV I 3743,45ab III 72,64ab III III 3769,51ab I 79,14b I II 4032,00b II 80,80b II varianta Root/shoot varianta VKS varianta III 0,037a I 2,62a I II 0,039a IV 3,04b IV IV 0,054b III 3,90c III I 0,109c II 4,58d II Pzn.: Statisticky odlišné páry P = 0,05 jsou označeny rozdílnými písmeny

HKS 0,1686a 0,174a 0,208b 0,217b HSB 8,54a 13,21b 18,38c 23,03d

Hodnoty délky a plochy kořenů byly průkazně ovlivněny vlhkostí půdy ve variantě. Nejdelší kořenový systém s největší plochou a největší HKS byl zaznamenán ve variantě II. Nejnižší hodnoty uvedených znaků byly ve variantě IV . Mezi ostatními variantami nebyly vždy průkazné rozdíly, což lze vysvětlit silným vlivem ročníku. Silně se projevil vliv vlhkosti především na tvorbu sušiny nadzemní biomasy. Rostlina ve variantě II vytvořila průměrně 23,03 g sušiny, kdežto rostlina ve variantě III 80 % sušiny ve srovnání s variantou II (kontrola), ve variantě IV pouze 57 % a ve variantě I pouze 11 % HSB. Rostliny z varianty I se ale zároveň vyznačovaly druhými nejvyššími hodnotami HKS a 289

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ plochy kořenů. Lze se domnívat, že přirozený přísun srážek v letech 2010 – 2012 byl pro rostliny více stresujícím než pravidelná zálivka na úrovni silného stresu (vlhkost půdy blízká bodu vadnutí). Rostliny vystavené stresu suchem (vegetační období ječmene v letech 2011 a 2012 bylo srážkově podnormální a teplotně nadnormální) tak tvořily větší kořenový systém a méně nadzemní biomasy. Tento jev popisuje Hamblin et al. (1990), kdy rostliny pšenice vykazovaly větší prokořenění v suchých ročnících ve srovnání s roky srážkově bohatými. Meziodrůdové rozdíly v tvorbě nadzemní biomasy nebyly průkazné, projevily se ale u charakteristik kořenového systému – odrůda Aktiv se vyznačovala vždy průkazně největší délkou, plochou a hmotností kořenového systému. Délka a plocha kořenů odrůdy Aksamit dosahovala nejnižších hodnot. U sledovaných parametrů uvedených v Tab.1 byly zjištěny nejnižší hodnoty v roce 2010, nejvyšší v roce 2011. Pouze VKS byla největší v roce 2012. Poměr root:shoot byl ovlivněn průkazně ročníkem (15,6 %), variantou (42,0 %) a odrůdou (7,3%). Významně se podílely na variabilitě poměru R:S interakce odrůda × rok (10,2 %), rok × varianta (12,6 %) a odrůda × rok × varianta (5,8 %). Ve srovnání s ostatními hodnocenými ukazateli je efekt varianty výraznější. Poměr R:S odráží chování kořenového systému a HSB v reciprokém poměru. V roce 2010 byl R:S nejvyšší, v roce 2011 nejnižší. Odrůda Aktiv se vyznačovala velkým kořenovým systémem, ale zároveň nejmenším poměrem R:S. Naopak u odrůdy Aksamit byla pozorována nejmenší délka a plocha kořenového systému a největší poměr R:S. Meziodrůdové rozdíly v tvorbě sušiny nebyly statisticky významné, ale poměr R:S u obou sledovaných odrůd naznačuje těsný vztah mezi HSB a velikostí kořenového systému v rámci celistvosti růstu a vývoje u odrůd. Množství dostupné vody v půdě pro rostliny rovněž statisticky významně (P = 0,05) ovlivnilo R:S. Nejvyšší poměr 0,11 byl zjištěn ve variantě I, následně ve variantě IV (0,06; 51 % varianty I). V těchto variantách měly rostliny největší délku kořenů a nejmenší množství nadzemní biomasy, ale HKS byla největší ve variantách II a I, nejmenší ve variantě IV. Tyto výsledky naznačují významný vliv rozložení srážek během vegetační doby na tvorbu biomasy podzemní a nadzemní části rostlin. Je známo, že s ubývajícím srážkami se poměr R:S mění ve prospěch kořenového systému (Gregory, 2006). Rostliny ve variantě II vytvořily nejvíce kořenů i nadzemní biomasy a poměr R:S byl nejmenší. V podmínkách dostatečné půdní vlhkosti tedy postačil menší kořenový systém k vytvoření velkého množství nadzemní hmoty. Relativně nízké hodnoty R:S zjištěné v nádobovém pokusu (0,03 – 0,15) jsou dány specifiky nádobového pokusu a metodou odběru kořenové biomasy. Mají tak vypovídací hodnotu pouze v rámci relativního srovnání. Tab. 2: Korigovaná korelační analýza sledovaných parametrů ječmene dF 35 22 dF 35 22 dF 35 22 dF 35 22 dF 35 22

faktor Celkem (r) Zbytek (rz) faktor Celkem (r) Zbytek (rz) faktor Celkem (r) Zbytek (rz) faktor Celkem (r) Zbytek (rz) faktor Celkem (r) Zbytek (rz)

HSB × HKS 0,658** 0,367 VKS × délka kořenů 0,550** -0,268 HKS × délka kořenů 0,848** 0,430* Délka × plocha kořenů 0,983** 0,915** HKS × plocha kořenů 0,896** 0,590**

dF 35 22 dF 35 22 dF 35 22 dF 35 22 dF 35 22

faktor Celkem (r) Zbytek (rz) faktor Celkem (r) Zbytek (rz) faktor Celkem (r) Zbytek (rz) faktor Celkem (r) Zbytek (rz) faktor Celkem (r) Zbytek (rz)

HSB × délka kořenů 0,647** -0,061 HSB × plocha kořenů 0,645** 0,011 VKS × plocha kořenů 0,546** -0,167 HSB × VKS 0,844** 0,700** VKS × HKS 0,585** 0,150

Pzn: Celkem (r) – nekorigovaný korelační koeficient; Zbytek (rz) – korigovaný korelační koeficient

290

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky korigované korelační analýzy u sledovaných znaků kořenového systému ječmene a HSB uvádí Tab. 2. Po očištění od pokusných vlivů – ročník, varianta, odrůda byl potvrzen statisticky průkazný vztah mezi délkou a hmotností kořenového systému rz = 0,430* a mezi HKS a plochou kořenů rz = 0,590**. Těsná korelace mezi délkou a plochou kořenového systému byla rovněž potvrzena (rz = 0,915**). Pozitivní vztah byl zjištěn mezi HSB a VKS hodnocenou pomocí elektrické kapacity (rz = 0,700**). Korelační analýzou tak byla zjištěna vazba mezi VKS a výnosem biomasy. Vztah ostatních znaků nebyl statisticky významný. Délka, plocha ani hmotnost kořenového systému analyzovaná soil–core metodou nesouvisela s VKS. Tento rozpor lze vysvětlit odlišným metodickým přístupem obou metod, kdy jemná část kořenového systému je měřitelná pouze metodou měření elektrické kapacity, kdežto hrubší frakce kořenů zaznamenává právě soil–core metoda. To mohou potvrzovat i výsledky z roku 2011, kdy se projevila negativní korelace mezi délkou kořenů a VKS (rz = - 0,743*). Závěr Vliv stresu suchem na sledované znaky kořenového systému a nadzemní biomasy ječmene jarního (Hordeum vulgare L.) byl hodnocen v nádobovém pokusu. U tří odrůd byla v tříletém pozorování ve třech variantách závlahy a v přirozených srážkových podmínkách hodnocena délka, plocha a hmotnost kořenového systému; velikost kořenového systému; hmotnost sušiny nadzemní biomasy (HSB) a poměr root:shoot. Byl zjištěn statisticky průkazný vztah mezi hmotností a délkou (rz = 0,430*) a hmotností a plochou (rz = 0,590**) kořenového systému. Hmotnost sušiny nadzemní biomasy průkazně korelovala s velikostí kořenového systému (rz = 0,700**). Na variabilitě znaků kořenového systému se podílel ročník (40 – 50 %), varianta (10 – 11 %) a odrůda (8 – 14 %). Hmotnost nadzemní biomasy a poměr R:S byly ovlivněny z velké části variantou (28,1 % a 42,0 %). Ročník působil nejméně na root:shoot (15,6 %). Varianta bez stresu (II) produkovala nejvíce nadzemí i podzemní biomasy. Nicméně R:S poměr byl v této variantě nejnižší. Rozdílné vláhové podmínky tedy ovlivnily tvorbu kořenového systému i nadzemní hmoty a jejich vzájemný poměr. Rostliny stresované suchem (III a IV) a v přirozených srážkových podmínkách (I) měly ve srovnání s optimálně zavlažovanou variantou větší kořenový systém a menší množství nadzemní biomasy, avšak proměnlivý poměr R:S naznačuje významnost intenzity a doby působení stresu na celistvost rostliny. Dedikace Práce byla podpořena projektem MZe ČR NAZV QI111C080. Použitá literatura Böhm, W.: Methods of Studying Root Systems. Springer, Berlin 1979, 188 s. Gregory, P.: Plant roots, growth, activity and interaction with soils. Blackwell Publishing, Oxford 2006, 318 s. Hamblin, A., Tennant, D., Perry, M. W.: The cost of stress: dry matter partitioning changes with seasonal supply of water and nitrogen to dryland wheat, Plant and Soil 122,1990,s.47-58. Chloupek, O.: Evaluation of the size of a plant’s root system using its electrical capacitance. Plant and Soil 48, 1977, s. 525 – 532. Chloupek, O.: Zemědělský výzkum. Academia, Praha 1996, 188 s., ISBN 80-200-0576-5. Kontaktní adresa: Ing. Jana Klimešová Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 61300 Brno-Černá Pole, [email protected] 291


STANOVENÍ INTENZITY EOLICKÉ EROZE NA TĚŽKÝCH PŮDÁCH Determination of eolian erosion intensity on heavy-textured soils Kozlovsky-Dufková J. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Na základě výsledků laboratorních simulací rozpadu půdních agregátů vlivem nízkých teplot, terénních měření teploty vzduchu a vlhkosti půdy a statistických vyhodnocení získaných údajů byla sestavena rovnice, která vyjadřuje vliv různých faktorů na rozpad půdních agregátů. Veškeré analýzy, ať již terénní či laboratorní, probíhaly na půdách z podhůří Bílých Karpat. S využitím vícenásobné regresní analýzy a krokové regrese byly stanoveny statisticky významné faktory ovlivňující rozpad půdních agregátů. Klíčová slova: erodovatelnost, zmrznutí–rozmrznutí půdy, vysušení půdy mrazem Abstract The equation that expresses the influence of factors affecting soil aggregates breakdown, and thus wind erosion, originated from the results of laboratory simulations of soil aggregates breakdown due to low temperatures treatment, field measurements of air temperature and soil moisture, and statistical evaluation of gained outcomes. All the analyses, whether field or laboratory, were realized on soils from the Bílé Karpaty Mountains foothills. The statistically significant factors, influencing the soil aggregates breakdown, were determined using multiple regression analysis and stepwise regression. Key words: erodibility, freezing-thawing, freeze-drying

Úvod Větrná eroze, jev postihující především lehké výsušné půdy, se na několika místech ČR vyskytuje i na půdách těžkých. Jednou z oblastí, kde se tato anomálie projevuje, je podhůří Bílých Karpat (Švehlík 1990). Proces větrné eroze působí v tomto území převážně v zimním a předjarním období, kdy vlivem nízkých teplot dochází na zdejších půdách k výraznému rozpadu půdní struktury a půdy, které by zrnitostně v jiných oblastech patřily mezi neohrožené, jsou zde větrnou erozí silně ohrožovány (Bullock et al. 1999). Cílem práce bylo stanovit statisticky významné faktory ovlivňující rozpad půdních agregátů těžkých půd a kvantifikovat vztah mezi těmito faktory pomocí rovnice. Materiál a metody Veškeré analýzy, ať již terénní či laboratorní, probíhaly na půdách ze tří experimentálních lokalit v podhůří Bílých Karpat, kde větrná eroze prokazatelně působí. Jedná se o lokality Ostrožská Nová Ves, Blatnice pod Svatým Antonínkem a Suchá Loz. U všech třech lokalit byly provedeny půdní rozbory. Výsledky jsou uvedeny v Tab. 1. Tab. 1 Pedologická charakteristika tří experimentálních lokalit Půdní částice Neerodovatelná Experimentální frakce půdy Půdní typ < 0,01 mm lokalita (%)  2 mm (%) Ostrožská Nová černozem 52,8 54,3 pelická Ves Blatnice pod černozem 58,7 58,3 modální Sv. Antonínkem kambizem 62,7 61,6 Suchá Loz oglejená 292

Humus (%)

CaCO3 (%)

2,3

0,7

2,9

0,2

3,7

0,2


Na základě studia odborné literatury, která se zabývá simulacemi vlivu nízkých teplot na rozpad půdních agregátů a na základě rozboru nedostatků jednotlivých metod přemrzání byla navržena vlastní metodika, která měla simulovat vliv klimatických podmínek na rozpad půdních agregátů těžkých půd v podhůří Bílých Karpat. Metodika je podrobně popsána v práci Kozlovsky Dufkové (2010a) nebo Kozlovsky Dufkové (2010b). Výsledky a diskuze Porovnání přírodních a v laboratoři simulovaných procesů přemrzání bylo provedeno na základě porovnání kumulativního přírůstku procentuálního obsahu erodovatelné frakce (=EF, částice a agregáty  2 mm) po jednotlivých cyklech procesů zmrznutí–rozmrznutí (FT) a vysušení půdy mrazem (FD), a to především z toho důvodu, že procentuální obsah NEF v analyzovaných vzorcích nebyl na počátku přírodního a simulovaného procesu přemrzání půdy zcela totožný, a tudíž by jeho porovnávání bylo obtížné a nepřehledné. Kumulativní přírůstky procentuálního obsahu EF byly vyneseny do grafů (Obr. 1), aby bylo možno sledovat postupné narůstání množství rozpadlých půdních agregátů od prvního až do posledního cyklu přirozeného i simulovaného procesu FT/FD. Grafické porovnání je však založeno na subjektivním hodnocení (Hebák 2006). Objektivní posouzení podobnosti simulovaných a přírodních procesů FT/FD bylo provedeno pomocí statistických analýz. Kromě nejznámějšího, nejpoužívanějšího a nejjednoduššího testu nulovosti korelačního koeficientu, byl použit např. dvouvýběrový F-test pro rozptyl nebo dvouvýběrový t-test s rovností rozptylů, při kterém se posuzoval vztah mezi průměry. Z provedených statistických analýz vyplývá, že přírodní a simulovaný proces přemrzání půdních agregátů se podle dvouvýběrových parametrických testů z 95 % statisticky významně neliší, což znamená, že navržená metodika přemrzání půdních agregátů v laboratorních podmínkách simuluje přírodní proces FT/FD s tím, že v přírodě od sebe nelze oba procesy zcela oddělit a na rozpad půdních agregátů působí i jiné vlivy (Oztas et Fayetorbay 2003). Posledním krokem analýz bylo určit statisticky významné faktory, které ovlivňují rozpad půdních agregátů. Toto vyhodnocení bylo provedeno pomocí vícenásobné regresní analýzy (VRA), při které byl využit statický program Minitab a pomocí krokové (etapové) regrese (Stepwise Regression) za použití programu Unistat. V rámci VRA byla vytvořena rovnice (1), s pomocí které je možno stanovit obsah NEF po působení několika cyklů FT nebo FD při určité vlhkosti půdy v době zmrznutí. Korelační koeficient je roven 0,7970 při dosažené hodnotě P = 0,000:

NEFend  12,37  0,49NEFstart  0,43V 1,02FT 1,34FD  0,56M  0,48H , kde

NEFend = výsledný obsah NEF po prodělání několika cyklů procesu FT/FD (%), NEFstart = počáteční obsah NEF před působením procesu FT/FD (%), FT = počet cyklů procesu FT, FD = počet cyklů procesu FD, V = vlhkost půdního vzorku v době zmrznutí (% obj.), M = obsah jílnatých částic (%) a H = obsah humusu (%).

293

(1)


Obr. 1 Vliv počtu cyklů FT/FD na kumulativní přírůstek erodovatelné frakce

294


Závěr Pomocí výsledné rovnice (1) je možno stanovit obsah neerodovatelné frakce v půdě po určitém počtu cyklů procesů FT/FD, pokud je znám počáteční obsah NEF, vlhkost půdy v době jejího zmrznutí a obsah jílnatých částic v půdě. Získaná rovnice sice neumožňuje stanovení konkrétního množství oderodované půdy, avšak na základě vypočítaného obsahu neerodovatelné frakce půdy a předpokladu 40% hranice erodovatelnosti, dokáže alespoň přibližně určit, zda těžká půda vystavená několika cyklům přemrznutí bude v jarním období náchylná k odnosu větrem či nikoliv. Podle Bisala et Fergusona (1968) jsou totiž půdy, které obsahují  40% NEF náchylné k větrné erozi, 40% hranice je nazývána hranicí erodovatelnosti. Dedikace Výsledky práce jsou součástí řešení projektu NAZV č. QH82099 „Kriteria rozvoje větrné eroze na těžkých půdách a možnosti jejího omezení biotechnickými opatřeními“. Použitá literatura Bisal, F., Ferguson, W.S., 1968. Monthly and yearly changes in aggregate size of surface soils. Canadian Journal of Soil Science 48:159–164. Bullock, M.S., Larney, F.J., Mcginn, S.M., Izaurralde, R.C., 1999. Freeze-drying processes and wind erodibility of a clay loam soil in southern Alberta. Canadian Journal of Soil Science 79(1):127–135. Hebák, P., 2006. Vícerozměrné statistické metody 2. 1. vyd. Praha: Informatorium, 239 s. ISBN 80-7333-036-9. Kozlovsky Dufková, J., 2010a. Assessment of influence of overwinter processes on soil degradation by wind erosion. In 16th international congress of Soil and Water Conservation (proceedings [CD-Rom]). Santiago de Chile: International Soil Conservation Organization, 8.–12.11.2010, pp. 384–389. Kozlovsky Dufková, J., 2010b. Vliv nízkých teplot na rozpad půdních částic těžkých půd. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis 58(2):161–168. ISSN 1211-8516. Oztas, T., Fayetorbay, F., 2003. Effects of freezing and thawing processes on soil aggregate stability. Catena 52:1–8. Švehlík, R., 1990. Hranice erodovatelnosti půdy větrem. Geografický časopis 42(3):309–319.

Kontaktní adresa: Ing. Jana Kozlovsky-Dufková, Ph.D. Mendelova univerzita v Brně Ústav aplikované a krajinné ekologie Zemědělská 1 613 00 Brno [email protected]

295


VLIV ZÁSOBENÍ VODOU NA OBSAH DUSÍKU V ZRNU ODRŮD OZIMÉ PŠENICE The effect of water supply on grain nitrogen content of winter wheat cultivars Kurešová G., Haberle J. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha

Abstrakt V pětiletém polním pokusu (2008-2012) byl na dvou úrovních hnojení dusíkem sledován vliv diferencované dostupnosti vody v období tvorby zrna na obsah dusíku v zrnu ozimé pšenice. U dvou odrůd v každém ročníku byly sledovány varianty nedostatek vody (S), optimální obsah vody v půdě (V) a kontrola (R), kde dostupnost vody závisela pouze na srážkách. Nedostatek vody se projevoval zvýšením obsahu N v sušině zrna oproti kontrole, a to jak v mléčné zralosti, tak v době sklizně. Reakci na dostupnost vody ovlivňovala i zásoba minerálního dusíku v půdě, při nižší zásobě Nmin mělo sucho větší vliv. Klíčová slova: vodní stres, závlaha, minerální dusík, koncentrace N, pšenice Abstract The effect of water availability on the formation of nitrogen content in grain of winter wheat was studied in the five – year field experiment (2008-2012). Winter wheat was grown at two levels of nitrogen fertilization. The two varieties in each year were observed in three variants: under conditions of lack of water (S), the optimum content of water (V) and control (R), where water availability was dependent only on rainfall. Insufficient water availability in most cases showed an increase of the N content in dry matter of grains compared to the control, both in milk stage and at harvest. Response to water availability was influenced by the supply of mineral nitrogen in the soil, at a lower supply of Nmin was effect of drought more significant. Key words: water stress, irrigation, mineral nitrogen, N concentration, wheat

Úvod Dostupnost vody a dusíku bývá často hlavním limitujícím faktorem výnosu zemědělských rostlin. V podmínkách klimatu České republiky se téměř každoročně, zvláště na půdách s menší vodní kapacitou, projevuje po kratší či delší období nedostatek vody. Klimatická bilance vody ve vegetačním období je ve většině let záporná. Dokonce i v letech s dostatečnými srážkami na jaře může dojít k projevům stresu sucha a škodám na porostech plodin (naposledy v roce 2013). Kromě specifických podmínek závlah (převážně speciální plodiny) nelze množství dostupné vody pro plodiny přímo ovlivnit a pro efektivní hospodaření je nutné využívat nepřímé postupy, zpracování půdy, regulace porostu a výživy rostlin. Významný vliv zásobení plodin vodou na příjem a využití živin je známý, ale působení dalších faktorů neumožňuje tento vliv přesně kvantifikovat. V polním pokusu jsme studovali dopad diferencované dostupnosti vody až od fáze počátku tvorby zrna. Do této fáze měly rostliny ve variantách stejné podmínky (závislé na ročníku) a teprve od začátku kvetení byl indukován nedostatek nebo optimální zásoba vody v kořenové zóně, na stejné úrovni ve všech letech. To umožňuje částečně zredukovat interaktivní vliv podmínek ročníku. Cílem této práce bylo určit vliv diferencované dostupnosti vody ve fázi růstu zrna na obsah dusíku v zrnu.

296

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a Metody Polní pokus probíhal v letech 2008-2012 v Praze – Ruzyni. Pokus měl tři varianty, nedostatek vody v době růstu zrna byl indukován pomocí mobilního krytu (varianta S), vysoká dostupnost vody byla zajištěna kapkovou závlahou (V) a kontrola (R) závisela jen na srážkách. Kryt byl používán podle vlhkosti půdy a srážek s cílem dosáhnout na počátku kvetení úrovně 150-160 mm vody ve vrstvě 0-90 cm a 140-150 mm na počátku a v průběhu růstu zrna. Objem vody v půdě byl upravován na základě odběrů půdních vzorků, výpočtu evapotranspirace a údajů o odběru vody porostem pšenice v minulých letech. Podrobnější údaje o pokusném pozemku a řízení dostupnosti vody jsou uvedeny v publikacích Raimanová a Haberle (2010), Haberle a Svoboda (2011) a Haberle (2010), Haberle et al. (2008). Byly sledovány 2 odrůdy ozimé pšenice (Triticum aestivum L.), v roce 2008 Biscay a Pannonia, v letech 2009-2011 odrůdy Anduril a Biscay a v roce 2012 Bagou a Manager. Základní charakteristika sledovaných odrůd je uvedena v tabulce č. 1. Tab.1.: Charakteristika sledovaných odrůd ozimé pšenice Odrůda Anduril Biscay Pannonia Bagou Manager

ranost polopozdní-pozdní pozdní raná Poloraná pozdní

vzrůst střední nižší nižší nižší střední

kvalita A C A/E C A

V roce 2011 došlo k poškození porostů silnými mrazy, zvláště odrůdy Biscay a Pannonia, kde musela být zrušena část plochy určená pro závlahu. Zbytek porostu byl silně prořídlý, což se projevilo pozdějším projevem nedostatku vody a dusíku. Pšenice byla hnojena jen regenerační dávkou 30 kg/ha (N1) nebo dávkou dělenou 140 kg/ha (N2) v LAV. Pokus měl čtyři opakování (parcelky 5,5 x 6 m), u stresované a zavlažované varianty byla opakování tvořena rozdělením plochy o velikosti 44 m2 nebo 120 m2 na subparcelky. Na jaře a v průběhu růstu byl určen obsah minerálního dusíku (Nmin= N-NO3 + N-NH4) a vlhkost půdy do hloubky 130 cm. Pšenice byla pěstována v osevním postupu: řepka-pšenice (pokus)-lusko-obilná směska. V pokusech byla uplatněna běžná agrotechnika. V průběhu růstu a ve zralosti byly odebírány klasy pšenice, zrno bylo ručně vydroleno, vzorky zrna byly usušeny a homogenizovány na kulovém mlýnu MM301 (Retsch). Koncentrace N v sušině zrna byla analyzována ve 4 opakováních na elementárním analyzátoru EA 3200 (Eurovector, Itálie) v laboratoři odboru výživy rostlin Výzkumného ústavu rostlinné výroby. Výsledky a diskuze Grafy (obr.1) ukazují výrazně odlišné povětrnostní podmínky v pokusných letech, rok 2011 a 2012 byl po většinu května a června srážkově podprůměrný, v červenci byla srážková činnost bohatší. Naproti tomu ročník 2008, 2009 a 2010 byl po větší část doby růstu vlhký, i když např. v r. 2008 je patrné od poloviny června do poloviny července období téměř bez srážek.

297

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 1.: Úhrn srážek kumulovaný od března (vlevo) a průměrné teploty vzduchu (5-denní klouzavý průměr) (vpravo) v jednotlivých letech pokusu. 30

300 2008 2010 2012

20

C

mm

200

25

2009 2011

o

15 10

100

5

ec rv en če

če

kv ět

en

du be n

en ez bř

če

če

rv en ec

rv en

en kv ět

du be n

en ez bř

rv en

0

0

Dostupnost vody měla výrazný vliv na obsah dusíku v zrnu. V průměru let se procentuální obsah dusíku v zrnu zvyšoval (v závislosti na ročníku a odrůdě), při nedostatku vody naopak závlaha způsobovala jeho pokles. U pšenice pěstované při nižší hladině dusíku byly významnější rozdíly mezi variantami. V průměru let a odrůd se v době sklizně u stresované varianty zvýšil obsah dusíku oproti kontrole o 13,3 % a snížil o 3,7 % u varianty zavlažované. U zrna odebíraného v mléčné zralosti se zvýšil obsah oproti kontrole o 6,7 % u stresovaných rostlin a snížil u rostlin zavlažovaných v průměru o 10,9 %. Vyšší dávky hnojení vyrovnávaly účinky působení stresu a rozdíly mezi variantami nebyly tak výrazné. V době sklizně byl průměrný obsah u suché varianty vyšší v průměru 6,3 % a u varianty se závlahou nižší o 1,3 %. V době mléčné zralosti byl obsah N o 5,6 % vyšší u varianty suché a nižší o 3,8 % u varianty zavlažované. Nejvýraznější rozdíly byly zjištěny v roce 2012. Výsledky jsou patrné z následujících grafů (obr. 2., obr. 3). Obr. 2.: Rozdíly obsahu dusíku (2 odrůdy – A, B) mezi kontrolou a zavlažovanou variantou (V) a mezi kontrolou a stresovanou variantou (S) v jednotlivých ročnících [%]. Sklizeň

Mléčná zralost

50

25 15

30

2008

20

2009

5

10

2010

-5

2011

0

-10 -20

2008

%

%

40

V

S AN1

V

S BN1

V

S AN2

V

S

2012

BN2

-15

-35

298

V

S AN1

V

S BN1

V

S AN2

V

S BN2

2010 2011 2012

-25

-30

2009

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 3.: Obsah [%] N v sušině zrna pšenice (vybrané ročníky) 2012 3,0

2,5

2,5

2,0

%N

%N

2009 3,0

1,5

2,0 1,5

1,0

1,0 R

V

S

R

Anduril

V

S

Biscay N1

R

V

S

R

Anduril

V

S

Biscay

R

V

S

R

Bagou

N2

V

S

Manager

R

V

Sklizeň

R

Bagou

N1

Sklizeň

S

V

S

Manager N2

Mléčná zralost

Závěr Výsledky sledování potvrdily možnost do určité míry predikovat obsah dusíku v zrnu na základě průběhu počasí, především dostupnosti vody a dusíku. To dává předpoklad úpravy dávek, formy a termínu hnojení dusíkem pro dosažení cílové kvality zrna. Dedikace Příspěvek byl připraven s podporou projektu NAZV QI111C080 a Výzkumného záměru VÚRV MZE0002700604. Použitá literatura Haberle J. (2010): Simulace vlivu diferencované zásoby vody po kvetení na výnos zrna ozimé pšenic. In: „Bioklima 2010, Bioklíma 2010“, Praha 7. až 9. 9. 2010, 85-90 (CD). (ISBN: 978-80-213-2097-0). Haberle J., Svoboda P. (2011): Observed and simulated depletion of mineral nitrogen by winter wheat from soil profile. In: Škarpa, P. (ed.) Soil, Plant and Food Interactions Mendelova univerzita v Brně, Brno, 2011, 131 – 135. Haberle J., Svoboda P., Raimanová I. (2008): The effect of post-anthesis water supply on grain nitrogen yield and concentration in winter wheat. Plant Soil Environ 54 (7): 304-312. Raimanová I., Haberle J. (2010): The effects of differentiated water supply after anthesis and nitrogen fertilization on δ15N of wheat grain. Rapid Commun. Mass Spectrom. 24: 1–6.

Kontaktní adresa: Ing. Gabriela Kurešová, Ph. D. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 – Ruzyně [email protected]

299


HODNOCENÍ POROSTŮ PŠENICE OZIMÉ NA ZÁKLADĚ KONTAKTNÍHO A BEZKONTAKTNÍHO SPEKTRÁLNÍHO MĚŘENÍ Cereal crop canopy assessment based on the contact and non-contact spectral measurement Lukas V., Dryšlová T., Neudert L., Edrees M., Novák J. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Tradiční postupy diagnostiky výživného stavu rostlin jsou postupně nahrazovány méně náročnými a méně nákladnými senzorovými metodami využívajícími spektrální charakteristiky porostů. Tento příspěvek popisuje porovnání metod spektrálního měření pomocí Yara N-tester a Trimble GreenSeeker Handheld na polní pokusné stanici MENDELU v Žabčicích v průběhu roku 2013. Sledován byl vliv tří rozdílných faktorů (odrůda, výsevek, dávka N) na spektrální vlastnosti porostů pšenice ozimé. Výsledky měření ukázaly na dynamiku změny NDVI v průběhu vegetačního období. I přes patrný vliv sledovaných faktorů nebyly statisticky prokázány jednoznačné rozdíly mezi jednotlivými variantami. Podrobnější hodnocení bude provedeno po analýze vztahů mezi spektrálními charakteristikami a tradičně měřenými parametry porostu. Klíčová slova: pšenice ozimá, spektrální vlastnosti porostu, NDVI, výživa rostlin Abstract Traditional plant nutrient diagnosis procedures are slowly replaced by less costly sensor methods based on the measurement of spectral characteristics of crop. This paper describes the comparison between methods for spectral measurement using the instruments Yara N-tester and Trimble GreenSeeker Handheld, carried out in 2013 at MENDELU field experiment station in Žabčice. An effect of three different factors (cultivar, seed rate, nitrogen rate) on the spectral properties of winter wheat was observed. The results showed the dynamics of NDVI during the vegetation period of winter wheat. An effect of observed factors was apparent in the results, but the evaluation did not prove statistically significant differences between the variants. A more detailed assessment will be carried out by analysing the relationship between spectral characteristics and traditionally measured parameters of the crop. Key words: winter wheat, spectral properties of crop, NDVI, plant nutrition

Úvod Tradičním postupem diagnostiky výživného stavu rostlin jsou anorganické rozbory rostlin, které vycházejí z laboratorních rozborů rostlinného materiálu pro určení obsahů jednotlivých živin a stanovení jejich poměrů. Jedná se o metodu přesnou, ale nákladnou a časově náročnou. Z těchto důvodů jsou tradiční postupy nahrazovány senzorovými metodami, které ve většině případů využívají měření spektrálních vlastností rostlin a porostů. Pro hodnocení výživného stavu lze využít odrazivost záření v oblasti červeného a blízce infračerveného části spektra, které vypovídají o obsahu chlorofylu a množství biomasy. Pro zemědělskou praxi je na trhu k dispozici celá řada zařízení, které zahrnují interpretační algoritmy s výstupem pro doporučení výživy (přehled viz Lukas et al., 2012). Jedná se např. o přístroje pro kontaktní měření listů na principu transmitance (Yara N-tester) nebo měření reflektance porostů (Yara N-sensor, Fritzmeier Isaria, Trimble GreenSeeker). Při kontaktním měření listů se vychází z nepřímého stanovení obsahu chlorofylu, zatímco při měření porostů lze korigovat dávku přihnojení porostů s ohledem na hustotu porostu. Cílem této práce bylo porovnat kontaktní a bezkontaktní senzorové metody diagnostiky výživného stavu porostů pšenice ozimé na základě měření spektrálních vlastností částí rostlin a porostu. 300

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a Metody Senzorové měření porostů pšenice ozimé bylo provedeno v průběhu vegetace 2013 na polní pokusné stanici MENDELU v Žabčicích (49°1'15"N, 16°36'51“E). Maloparcelkový polní pokus byl založen s rozdílnými variantami odrůdy (Bohemia, Mulan, Seladon), výsevku (2; 3,5 a 5 MKS.ha-1) a úrovně hnojení N (0, 80 a 160 kg.ha-1) s dělenými aplikačními dávkami (regenerační hnojení 40 kg N + produkční hnojení 40 kg N; regenerační hnojení 60 kg N + produkční 60 kg + kvalitativní 40 kg N). Zjišťování spektrálních vlastností bylo provedeno v pěti vybraných vývojových fázích porostu (DC 32, DC 39, DC 55, DC 65, DC 83) s označením příslušného decimálního kódu (Zadoks et al., 1974). Měření probíhalo ve dvou úrovních – 1. kontaktní měření listů chlorofylmetrem Yara N-tester a 2. bezkontaktní měření vegetačního indexu NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) porostu přístrojem Trimble GreenSeeker Handheld. Pro podrobné zjištění spektrálních křivek porostu byl použit přenosný spektroradiometr ASD Handheld 2 s rozsahem měření 400-1000 nm; výsledky měření nejsou součástí tohoto příspěvku. Obr. 1 Testovací přístroje: N-tester (vlevo), GreenSeeker Handheld (uprostřed) a ASD Handheld 2 (vpravo)

Principem měření pomocí přístroje Yara N-tester je rozdílná transmitance (propustnost) paprsků záření dvou vlnových délek (červeného světla s 650 nm a blízce infračerveného NIR záření s 940 nm) měřeným listem (Lukas et al., 2012). Chlorofyl absorbuje červené světlo, ale ne infračervené paprsky. Na základě těchto dvou odlišných transmitancí přístroj ukáže hodnotu (bezrozměrné číslo), která je v úzké korelaci se skutečným obsahem chlorofylu a s celkovým obsahem dusíku. K přístroji jsou dodávány interpretační tabulky pro stanovení dávky N hnojení. Měřeny jsou jednotlivé listy rostlin, v rámci experimentu byla na každé variantě získána průměrná hodnota z 30 měření. Druhým testovaným přístrojem byl Trimble GreenSeeker® Handheld, který využívá aktivního záření LED diod pro měření odraženého záření nad porostem v červeném R (660 nm) a NIR spektru (780 nm) a následný výpočet vegetačního indexu NDVI podle vzorce NDVI = (NIR – R) / (NIR + R). Rozpětí hodnot NDVI je -1 až 1, kladné hodnoty značí vyšší množství biomasy či lepší výživný stav. Výrobce dodává k přístroji interpretační algoritmus pro stanovení dávky N hnojení pro plánovaný výnos, pro naše podmínky je ale nezbytné tato doporučení ověřit a případně modifikovat. V průběhu ověřování v podmínkách polního pokusu byly na každé variantě získány 3 hodnoty NDVI. Výsledky a diskuze Grafy statistického hodnocení výsledků měření N-testerem v počátku sloupkování (DC 32) a ve fázi metání (DC 55) znázorňuje Obr. 2. Z výsledků měření v DC 32 jsou patrné zvyšující se hodnoty senzorového měření současně se zvýšenými dávkami hnojení a zároveň meziodrůdové rozdíly, které potvrzují nezbytnost odrůdových korekcí. Statisticky průkazné 301

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ však byly pouze rozdíly mezi kontrastními dávkami u odrůdy Mulan. Ve fázi metání jsou naměřené hodnoty vyrovnané bez zřetelného trendu. Obr. 2 Grafy ANOVA naměřených hodnot N-testeru v DC 32 a DC 55 pro sledované faktory (odrůda, úroveň výživy N).

Na Obr. 3 je zobrazeno statistické hodnocení výsledků měření NDVI porostu přístrojem Trimble GreenSeeker v průběhu vegetačního období pšenice ozimé. Porovnání prvních dvou termínů měření ukazuje na značný nárůst hodnot NDVI napříč sledovanými faktory. NDVI vychází z porovnání odrazivosti ve viditelné a NIR části světelného záření. Odrazivost v červené části spektra je dána zejména obsahem chlorofylu, zatímco odrazivost v NIR záření množstvím biomasy. Oba tyto faktory jsou ovlivňovány úrovní dusíkaté výživy a vývojem porostu. Obr. 3 Grafy statistického hodnocení (ANOVA) vlivu rozdílné úrovně výživy N porostu (a) a výsevku (b) na základě NDVI měření přístrojem GreenSeeker

a)

b)

Nejvyšších hodnot NDVI bylo dosaženo ve fázi DC 39, kde obecně obilniny dosahují saturačního maxima (Erdle et al., 2011). Vegetační index NDVI vykazuje negativní vlastnost tzv. nasycení při vysoké hustotě porostu, resp. LAI. Při dosažení určitého stupně LAI se již NDVI nemění a zvyšující se hustota porostu již není pomocí NDVI indikována. Snížení citlivosti NDVI při maximální biomase je obecně známy jev a pro jeho eliminaci lze využít stanovení NDVI z úzkých pásem záření (Mutanga and Skidmore, 2004). V pozdnějších fázích je patrné snižování hodnot NDVI vlivem stárnutí porostu. V posledním termínu měření (DC 302

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 83) se nejvíce projevily rozdíly mezi kontrastními dávkami N, které jsou dány časnějším dozráním porostu u varianty bez hnojení N. Z grafů jsou ve většině případů patrné rozdíly mezi variantami úrovní výživy N, zejména nulovou a ostatními dávkami, tyto diference jsou však statisticky neprůkazné. Z hlediska odrůdových rozdílů lze pozorovat, podobně jako v případě výsledků měření N-Testerem, odlišnost NDVI odrůdy Mulan od ostatních odrůd v podobě nižších hodnot NDVI (bez statistické průkaznosti). Ani hodnocení vlivu faktoru výsevku statisticky neprokázalo rozdíly mezi variantami, i přes vyšší hodnoty NDVI dosažené zvýšenými výsevky u odrůd Bohemia a Mulan. Podrobnější analýzy vztahů mezi spektrálními vlastnostmi porostů a parametry porostu bude možné provést po zpracování výsledků rozborů rostlin (obsah živin), struktury porostů (počet rostlin a odnoží) a výsledného výnosu pokusných variant vč. stanovení výnosotvorných prvků. Závěr Výsledky předběžného vyhodnocení měření spektrálních vlastností pšenice ozimé ukázalo na rozdíl mezi použitými metodami. Zatímco pro kontaktní měření Yara N-testeru jsou určující parametry jednotlivých listů rostlin, metody založené na snímání části porostu (Trimble GreenSeeker Handheld) jsou značně ovlivněny hustotou porostu. Ačkoli je z výsledků patrný vliv sledovaných faktorů (odrůda, výsevek, N hnojení), statistické analýzy neprokázaly rozdíly mezi jednotlivými variantami. Podrobnější hodnocení bude možné provést po analýze vztahů mezi spektrálními charakteristikami a tradičně měřenými parametry porostu a evaluaci výsledných doporučení N dávek z obou kategorií přístrojů. Dedikace Příspěvek byl zpracován za podpory projektu NAZV QI111A133 “Zlepšení využití odrůdového potenciálu obilnin na základě časové a prostorové analýzy spektrálních charakteristik porostu” a CZ.1.07/2.4.00/31.0213: „HyDaP: Nejnovější technologie dálkového průzkumu Země ve službách výzkumu, vzdělání a aplikací pro rozvoj regionů konkurenceschopnost“. Autoři také děkují Ing. Milatovi z Leading Farmers CZ, a.s., za zapůjčení přístroje Trimble GreenSeeker Handheld. Použitá literatura Erdle, K., Mistele, B., Schmidhalter, U. 2011. Comparison of active and passive spectral sensors in discriminating biomass parameters and nitrogen status in wheat cultivars. Field Crops Research 124:74-84. Lukas, V., Ryant, P., Neudert, L., Dryšlová, T., Gnip, P., Smutný, V. 2012. Stanovení a optimalizace diferencovaných dávek dusíkatých hnojiv v precizním zemědělství. Pages 48 Metodika pro praxi. Brno: Mendelova univerzita v Brně. Mutanga, O., Skidmore, A.K. 2004. Narrow band vegetation indices overcome the saturation problem in biomass estimation. International Journal of Remote Sensing 25:3999-4014. Zadoks, J.C., Chang, T.T., Konzak, C.F. 1974. A decimal code for the growth stages of cereals. Weed Research 14:415-421. Kontaktní adresa: Ing. Vojtěch Lukas, Ph.D. Ústav agrosystémů a bioklimatologie, Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 61300 Brno email: [email protected]

303


VLIV ZPŮSOBU VÝŽIVY A OŠETŘOVÁNÍ NA ZAPLEVELENÍ POROSTŮ TRAV NA SEMENO V EKOLOGICKÉM ZEMĚDĚLSTVÍ Influence of types of nutrition and treatment on weed abundance in organic grass seed crops Macháč R., Smočková M. OSEVA vývoj a výzkum s.r.o.

Abstrakt V letech 2010-12 byl v maloparcelních polních pokusech sledován vliv způsobu výživy a mechanického ošetřování na zaplevelení porostů vybraných druhů trav pěstovaných na semeno v režimu ekologického zemědělství. Ve srovnání s konvenční kontrolou bylo zaplevelení „ekologických“variant průkazně vyšší. Vláčení prutovými branami sice průkazně snížilo míru zaplevelení, ovšem účinnost tohoto opatření byla nízká. Z hlediska způsobu výživy trav bylo nejvyšší zaplevelení pozorováno u organicky hnojených variant. Klíčová slova: trávy, zaplevelení, ekologické zemědělství Abstract In small-plot trial conducted in 2010-12 the influence of type of nutrition and frequency of treatment by weeder harrow on weed infestation of selected grass seed cropsunder organic conditions. Weed infestation of “organic” treatments were significantly higher than conventionally treated plots. Treaty by weeder harrow has significantly effect on decreasing of weed infestation but it is true that effect of this treatment was only small.In light of nutrition of grass crops was highest infestation by weeds observed at variants fertilized by organic manure. Key words: grasses, weediness, organic farming Úvod Zaplevelení travosemenných porostů je významným faktorem, jenž ovlivňuje výnos a kvalitu sklizené produkce. Regulace zaplevelení a udržení plevelných populací v mezích stanovených vyhláškou je základním předpokladem pro uznání semenářského porostu i sklizeného osiva. Nicméně ekologické zemědělství pohlíží na plevele komplexně jako na doprovodné rostliny v počtu, který nezpůsobuje významné ekonomické ztráty. Použití herbicidů je v ekologickém zemědělství vyloučeno (Urban et al., 2003). Regulace zaplevelení travosemenných porostů v podmínkách ekologického zemědělství tak spočívá především v preventivních opatřeních, jako je účinná regulace zaplevelení v rámci dobrého osevního postupu. Dobré výsledky poskytlo i společné pěstování trav s doprovodnými jetelovinami (Macháč in Cagaš et al. 2010). Přímá regulace zaplevelení travosemenných porostů mechanickými postupy (vláčení, plečkování, ruční okopávka) byla účinným způsobem používaným před zavedením herbicidů do technologie pěstování trav na semeno (Demela, 1976). Tyto pracovní postupy však byly nákladné a měly vysoké nároky na ruční práci. V současnosti dochází k jisté renesanci používání těchto postupů, zvláště v ekologickém zemědělství. Použití plečkování v travním semenářství ovšem naráží na řadu problému (absence mechanizace, kamenité půdy, časová náročnost). Cílem tohoto příspěvku je informovat o možnostech regulace zaplevelení travosemenných porostů na ekologických farmách pomocí nepřímých opatření, doplněných o přímou regulaci vláčením plecími branami.

304

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a Metody Polní maloparcelní pokusy byly založeny na pozemcích Výzkumné stanice travinářské v Zubří (356 m n. m., průměrná teplota 7,5 oC, srážkový normál 864 mm) v roce 2010. Do pokusu byly zařazeny tyto druhy trav: kostřava luční, kostřava červená, srha laločnatá, trojštět žlutavý a psárka luční. Na pokusném pozemku nebyly dva roky před založením pokusů aplikovány žádné pesticidy ani průmyslová hnojiva. Velikost parcel pro sklizeň činí 10 m2 (1,25 m x 8 m). Pokusné parcely jsou uspořádány do čtyř randomizovaných bloků (opakování A-D). V pokusu jsou kombinovány tři pokusné faktory: 1. doprovodná jetelovina (bez jeteloviny, štírovník jednoletý, tolice dětelová), 2. způsob výživy (konvenční hnojení - kontrola, bez hnojení, organické hnojení, půdní aktivátor 3. ošetřování – vláčení plecími branami (žádné, 1x, 2x), resp. ošetření herbicidy kontrola. Konvenční hnojení: podzim 50 kg N, 50 kg P2O5 a 50 kg K2O, jaro: 70 kg N. Organické hnojení: podzim – Ekohum (50 kg N), jaro – kejda (70 kg N). Vláčení prutovými branami (záběr 1,5 m, rychlost 12 km.hod-1) bylo provedeno na jaře v polovině dubna, v případě dvojího ošetření prutovými branami bylo druhé vláčení provedeno o 7-10 dnů po prvém vláčení. Před ošetřením anásledně po vymetání trav bylo provedeno hodnocení zaplevelenosti pokusných parcel (v % pokryvnosti) včetně hodnocení plevelného spektra. Získané výsledky byly podrobeny statistické analýze pomocí programu STATISTICA (data analysis software system), version 10. (Cochran-Bartlettův test, ANOVA, následné testování dle Tukeye). Výsledky a diskuze Hodnocení plevelného spektra Druhové spektrum plevelů bylo u všech travních druhů i testovaných variant podobné a nebyl pozorován výrazný vliv pokusných faktorů na změnu spektra. Menší změny byly pozorovány v rámci pokusných let. V roce 2011 byl dominantním druhem pcháč oset, z dalších druhů se vyskytoval rozrazil perský, drchnička rolní, šťovík tupolistý, turanka kanadská, konopice polní a máta rolní. V roce 2012 se zvýšila dominance šťovíku tupolistého a kleslo zaplevelení pcháčem. Šťovík tupolistý měl nejvyšší dominanci na organicky hnojených parcelách, přičemž zde nedošlo k nárůstu počtu rostlin, ale ke zvětšení habitu šťovíku a tím vyšší pokryvnosti. Šťovíky a pcháč rovněž nejlépe odolávaly mechanickému ošetření pomocí prutových bran. Hodnocení zaplevelení Mezi jednotlivými pokusnými variantami byly nalezeny četné statisticky významné rozdíly. Jednoznačně nejnižší zaplevelení bylo pozorováno u všech druhů trav zařazených do pokusu u variant konvenčně ošetřovaných herbicidy. Nejmenší zaplevelení bylo u konvenčně ošetřované varianty s dvojím vláčením prutovými branami. Nicméně mezi jednotlivými variantami ošetření v rámci konvenčních variant nebyly rozdíly v zaplevelení průkazné. Naopak oproti konvenčním variantám bylo zaplevelení všech “ekologických“ variant statisticky průkazně vyšší, přičemž průkazné rozdíly byly nalezeny i mezi některými „ekologickými“ variantami. Nejvyšší zaplevelení bylo u organicky hnojených variant. Hodnoty zaplevelení jednotlivých variant kostřavy červené a luční jsou uvedeny v tabulce 1. U ostatních druhů byly výsledky obdobné (podrobné výsledky jsou u autora).

305

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 1: Zaplevelení jednotlivých variant před mechanickým ošetřením a po vymetání kostřav Pokusný faktor

Kostřava luční před ošetřením po vymetání doprovodná T05 % T05 jetelovina vláčení výživa % bez K 9,5 a 4,5 a bez 1x K 9,3 a 4,3 a bez 2x K 9,5 a 4,5 a štírovník J 19,5 bcd 24,5 de štírovník 1x J 17,3 b 15,3 b štírovník 2x J 16,5 b 12,5 b tolice J 19,0 bcd 24,0 de tolice 1x J 17,3 b 15,3 b tolice 2x J 17,0 b 13,0 b štírovník O 23,0 d 28,0 e štírovník 1x O 21,3 cd 19,3 c štírovník 2x O 20,5 bcd 16,5 bc tolice O 23,0 d 28,0 e tolice 1x O 22,5 d 20,5 cd tolice 2x O 18,5 bc 14,5 b štírovník A 20,5 bcd 25,5 e štírovník 1x A 17,0 b 15,0 b štírovník 2x A 16,0 b 12,0 b tolice A 20,0 bcd 25,0 de tolice 1x A 17,3 b 15,3 b tolice 2x A 15,5 b 11,5 b Legenda: K – konvenční kontrola, J – pouze jeteloviny, O – aktivátor půdních funkcí + jeteloviny T05 – homogenní skupiny dle Tukeye (na hladině 95%)

Kostřava červená před ošetřením po vymetání % T05 % T05 10,5 ab 10,5 ab 7,5 a 19,5 cdefg 17,3 cde 16,5 cde 20,5 cdefg 18,8 cdef 15,0 bc 21,5 fg 21,0 efg 21,0 efg 24,0 g 21,5 fg 19,0 cdefg 20,5 cdefg 18,0 cdef 17,0 cde 19,5 cdefg 16,3 cd 15,5 bcd organické hnojení

5,5 ab 5,5 ab 2,5 a 24,5 gh 15,3 cdef 12,5 cde 25,5 h 16,8 def 11,0 bc 26,5 h 19,0 ef 17,0 def 29,0 h 19,5 fg 15,0 cdef 25,5 h 16,0 cdef 13,0 cde 24,5 gh 14,3 cde 11,5 cd + jeteloviny, A-

Při porovnání vlivu jednotlivých pokusných faktorů nebyly pozorovány průkazné rozdíly v míře zaplevelení mezi druhy doprovodných jetelovin. U ostatních pokusných faktorů již byly nalezené rozdíly statisticky významné. Průkazné rozdíly byly nalezeny mezi všemi variantami mechanického ošetřování. Nejvyšší zaplevelení bylo u varianty, která nebyla vláčena plecími branami. U této varianty došlo rovněž ke zvýšení zaplevelenosti v termínu hodnocení po vymetání. Naopak nejnižší zaplevelení bylo pozorováno u variant vláčených dvakrát. U těchto variant došlo rovněž k největšímu snížení zaplevelenosti po mechanickém ošetření (cca o 4 %). Nicméně zaplevelení i u těchto variant bylo poměrně vysoké a porosty trav nesplňovaly podmínky pro uznání semenářských porostů. Tabulka 2: Vliv četnosti vláčení prutovými branami na zaplevelení porostů kostřav vláčení plecími branami 1x 2x

kostřava luční před ošetř. po vymetání T05 T05 % % 19,2 c 22,8 c 17,4 b 15,0 b a 16,2 12,1 a

kostřava červená před ošetř. po vymetání T05 T05 % % 19,4 c 23,0 c 17,6 b 15,2 b a 15,9 11,8 a

306

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Průkazné rozdíly byly rovněž nalezeny u faktoru výživa porostu. Podle očekávání bylo nejnižší zaplevelení u porostů ošetřovaných konvenčním způsobem (hnojení NPK, herbicidy). Z „ekologických“ způsobů zabezpečení výživy bylo nejvyšší zaplevelení pozorováno u variant s organickým hnojením, které průkazně převýšilo zaplevelení na variantách s výživou zajištěnou pouze doprovodnými jetelovinami, resp. s půdním aktivátorem. Tabulka 3: Vliv způsobu výživy porostů na zaplevelení kostřava luční kostřava červená Způsob výživy před ošetř. po vymetání před ošetř. po vymetání porostu T05 T05 T05 T05 % % % % Konvenční hnojení 9,4 a 4,4 a 9,8 a 4,8 a (bez jetelovin) Pouze jeteloviny Organické hnojení + jeteloviny Aktivátor půdních funkcí + jeteloviny

17,6

b

16,9

b

17,9

b

17,2

b

21,6

c

20,8

c

21,3

c

20,6

c

17,6

b

16,8

b

17,6

b

16,9

b

Závěr Zaplevelení semenářských porostů trav v podmínkách ekologického zemědělství je závažným problémem, který lze jen s obtížemi řešit. Ve srovnání s konvenčním zemědělstvím je účinnost „ekologických“ způsobů regulace výrazně nižší. Nejlepších výsledků bylo dosaženo u variant s dvojím vláčením pomocí prutových bran. Přesto je nezbytné provést ruční selekci problematických plevelů (šťovíky, pcháč) aby porost splnil požadavky na uznání porostu pro semenářské účely. Dedikace Příspěvek vznikl díky financování projektu QI101C167 „Výzkum metod a technologických postupů zvyšujících výnos a kvalitu osiv vybraných druhů trav, jetelovin a meziplodin v ekologickém zemědělství“ Národní agenturou pro zemědělský výzkum. Použitá literatura Cagaš, B., Macháč, J., Ševčíková, M., Macháč, R., Šrámek, P. (2010): Trávy pěstované na semeno. 1. vydání Olomouc: Vydavatelství Ing. Petr Baštan. 276 s. Demela J. (1976) Travní semenářství. SZN Praha. 186 s. Urban, J. Šarapatka, B. a kol. (2003) Ekologické zemědělství. 1. vydání. MŽP Praha, 279 s.

Kontaktní adresa: Ing. Radek Macháč, Ph.D. OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Hamerská 698, 756 54 Zubří e-mail: [email protected]

307


POROVNÁNÍ INFILTRAČNÍ SCHOPNOSTI HNOJENÉ A NEHNOJENÉ ORNÉ PŮDY Comparison of soil water infiltration capability of fertilized and nonfertilized arable land Mašíček, T., Toman, F., Jandák J. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Rychlost vsaku vody do půdy na hnojené a nehnojené části pozemku byla sledována na orné půdě s porostem pšenice jarní ve vegetační sezóně roku 2012. Na hnojenou část pozemku byl na podzim předchozího roku aplikován chlévský hnůj v dávce 45 t/ha. Infiltrační schopnost půdy byla měřena pomocí kompaktních přetlakových infiltrometrů. K vyhodnocení rychlosti vsaku vody do půdy byla použita tříparametrická rovnice Philipova typu. Pro stanovení fyzikálních charakteristik půdy a zrnitostního rozboru byly současně s infiltračními pokusy prováděny odběry neporušených vzorků půdy z hloubek 15 a 27 cm. Měření infiltrace a odběr půdních vzorků probíhal ve dnech 22.5., 11.7., 28.8. a 11.10.2012. Klíčová slova: přetlakový infiltrometr, infiltrace, orná půda, chlévský hnůj Abstract The rate of water infiltration into soil on fertilized and non-fertilized parts of estate was observed at arable land with the growth of spring wheat during the growing season of 2012. 45 tons of farmyard manure per hectare was used to manuring of the fertilized part of estate. Water infiltration was measured by using of compact overpressure infiltrometers. To evaluation of the rate of water infiltration into soil was used three-parameter’s Philip-type equations. In order to determine physical properties of soil and particle size analysis, intact soil samples from the depths of 15 and 27 cm were collected along with infiltration measuring. Infiltration measuring a soil sampling were held on May 22, July 11, August 28 and October 11, 2012. Key words: overpressure infiltrometer, infiltration, arable land, farmyard manure

Úvod Problematika vsaku vody do půdy spojená s různými způsoby hospodaření na zemědělské půdě se zdá být v kontextu s povodňovými událostmi v Čechách na jaře tohoto roku opět aktuální. Půda má dominantní postavení v hydrologickém cyklu krajiny, neboť její infiltrační schopnost rozhoduje o velikosti povrchového odtoku. Soustředíme-li naši pozornost na infiltrační schopnost orné půdy, mohl by být podpůrným řešením zvýšení vsaku vody do půdy návrat k organickému hnojení půdy, konkrétně k využití chlévského hnoje zlepšujícího strukturní stav půdy a tím také její infiltrační a retenční schopnost. Předmětem experimentu bylo porovnat rychlost vsaku vody do půdy na hnojené a nehnojené části pozemku obhospodařovaném jako orná půda s porostem pšenice jarní ve vegetační sezóně roku 2012. Měření infiltrace bylo provedeno ve dnech 22.5., 11.7., 28.8. a 11.10.2012. Materiál a metody Experimentální plocha o výměře 6,2 ha se nachází v Moravskoslezském kraji, v okrese Frýdek-Místek, v katastrálním území Místek, na farmě rodiny Kahánkovy. Zájmový pozemek, ležící v nadmořské výšce 330 m n.m., je charakterizován kódem bonitované půdně ekologické jednotky (BPEJ) 7.46.12. Charakteristika kódu je dána vyhláškou Ministerstva zemědělství č. 327/1998 Sb., ve znění vyhlášky č. 546/2002 Sb. Na hnojenou část pozemku byl na konci listopadu předchozího roku aplikován chlévský hnůj v dávce 45 t/ha s následnou orbou na hloubku 24 cm na obou částech experimentální plochy. Na jaře (22.3.2012), po předseťové přípravě půdy vláčením, následoval výsev pšenice jarní. 308

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Po sklizni plodiny na konci července, bez ponechání slámy na povrchu půdy, byla provedena v polovině měsíce srpna podmítka radličným podmítačem na hloubku 8 cm a současně vyseta hořčice na zelené hnojení. Orba byla provedena na konci listopadu. K měření vsaku vody do půdy byl použit kompaktní přetlakový (výtopový) infiltrometr pracující na principu Mariottovy láhve. Přístroj je opatřen čidlem pro měření výšky hladiny vody uvnitř válce. Hodnoty výšek hladin jsou přenášeny do připojené záznamové jednotky (dataloggeru) a následně do PC. Z důvodu statistické průkaznosti a minimalizování odchylek měření byly pokusy na každé ploše prováděny vždy ve třech opakováních a to po dobu dvou hodin. Pro vyhodnocení výtopové infiltrace byla použita fyzikálně odvozená tříparametrická rovnice Philipova typu (Kutílek, 1978, Matula a kol., 1989). Z polních měření byla stanovena závislost rychlosti infiltrace v na čase t. Současně s infiltračními pokusy byly při každém měření na experimentálních plochách prováděny pomocí Kopeckého fyzikálních válečků odběry neporušených půdních vzorků z orničního horizontu z hloubek 15 a 27 cm a to vždy ve čtyřech opakováních v každé hloubce. Fyzikální rozbor půdních vzorků byl proveden v laboratoři Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Na základě uvedených rozborů byly dle metodiky (Zbíral et al., 2004) vyhodnoceny vybrané fyzikální charakteristiky půdy (objemová hmotnost redukovaná, pórovitost, okamžitá vlhkost půdy a provzdušenost) a proveden zrnitostní rozbor. Výsledky a diskuze Dle zrnitostního rozboru neporušených půdních vzorků byla půda v obou sledovaných hloubkách na hnojené a nehnojené části pozemku dle Novákovy klasifikační stupnice zemin (Jandák et al., 2009) vyhodnocena jako půda hlinitá. Podíl jílnatých částic (< 0,01 mm) na hnojené části v 15 cm hloubky dosahoval 38 % resp. 37 % (nehnojená část) a v hloubce 27 cm 40 % resp. 38 %. Fyzikální charakteristiky půd (objemová hmotnost redukovaná, pórovitost, okamžitá vlhkost půdy a provzdušenost) se zvýrazněním hodnot překračující mezní hodnoty kritických vlastností zhutnělých půd dle Lhotského (2000) (objemová hmotnost redukovaná pro hlinité půdy > 1,45 %, pórovitost < 45 % a minimální vzdušnost < 10 %) jsou uvedeny v Tab. 1 a 2. Tab. 1: Fyzikální charakteristiky půdy (H-hnojená a N-nehnojená varianta 22.5., 11.7.2012) Termín odběru Hloubka odběru [cm] Varianta Obj. hmotnost redukovaná [g.cm-3] Pórovitost [% obj.] Okamžitá vlhkost [% obj.] Provzdušenost [% obj.]

22.5.2012 15 H N 1,43 1,66 45,03 36,69 24,57 29,45 20,46 7,24

27 H 1,28 49,94 30,28 19,66

N 1,39 47,29 24,99 22,31

11.7.2012 15 H N 1,63 1,55 38,72 40,61 18,35 18,66 20,37 21,95

27 H 1,66 38,52 23,03 15,49

N 1,73 33,97 22,13 11,84

Tab. 2: Fyzikální charakteristiky půdy (H-hnojená a N-nehnojená varianta 28.8., 11.10.2012) Termín odběru Hloubka odběru [cm] Varianta Obj. hmotnost redukovaná [g.cm-3] Pórovitost [% obj.] Okamžitá vlhkost [% obj.] Provzdušenost [% obj.]

28.8.2012 15 H N 1,38 1,53 47,26 43,20 37,98 29,19 14,01 9,29

27 H 1,68 36,60 33,61 2,99

N 1,67 37,59 31,43 6,15

11.10.2012 15 H N 1,47 1,60 44,35 39,40 39,33 35,67 5,01 3,74

27 H 1,66 38,43 31,10 7,33

N 1,60 39,78 34,46 5,31

I přes časté překročení mezních hodnot kritických vlastností zhutnělých půd dle Lhotského (2000) vybranými ukazateli fyzikálních charakteristik půd v hloubkách 15 a 27 cm na porovnávaných variantách, lze častěji zaznamenat nižší hodnoty objemové hmotnosti redukované a vyšší hodnoty pórovitosti na hnojené části pozemku. Optimální hodnoty 309

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ provzdušenosti (18 - 24 %) jsou dosaženy pouze 22.5. v 15 cm na hnojené variantě a v hloubce 27 cm na obou variantách a 11.7. v 15 cm na obou variantách. Nízká provzdušenost půdního profilu 28.8. a 11.10. je způsobena vysokou okamžitou vlhkostí v tomto období v porovnání s prvním a druhým termínem měření. Výsledky infiltračních pokusů jsou prezentovány v podobě grafů s logaritmickým měřítkem s proložením hodnot mocninnou funkcí a výpočtem rovnice regrese. V grafech na Obr. 1 až 4 je znázorněna průměrná rychlost vsaku vody do půdy (mm.min-1) na hnojené a nehnojené části pozemku v jednotlivých termínech měření v závislosti na čase (min). Porovnání průměrné rychlosti infiltrace za celou vegetační sezonu roku 2012 na hnojené a nehnojené variantě je uvedeno v grafu na Obr. 5. Obr. 1: Porovnání rychlosti infiltrace na hnojené a nehnojené části pozemku 22.5.2012 Obr. 2: Porovnání rychlosti infiltrace na hnojené a nehnojené části pozemku 11.7.2012 y = 5,6953x -0,3704

y = 1,8341x -0,3251

y = 2,4123x -0,2612

rychlost infiltrace [mm.min-1]


y = 2,5862x -0,3608

100,00

100,00

10,00

1,00

0,10

10,00

1,00

0,10

1,00

10,00

100,00

1000,00

1,00

10,00

čas [min]

100,00

1000,00

čas [min]

rychlost infiltrace hnojeno 22.5.

rychlost infiltrace nehnojeno 22.5.



Obr. 3: Porovnání rychlosti infiltrace na hnojené a nehnojené části pozemku 28.8.2012 Obr. 4: Porovnání rychlosti infiltrace na hnojené a nehnojené části pozemku 11.10.2012 y = 36,554x -0,1365

y = 2,6552x -0,1203

y = 14,183x -0,2116



10,00

1,00

0,10 1,00

y = 1,0879x -0,0062

100,00

100,00

10,00

1,00

0,10

10,00

100,00

1000,00

1,00

10,00

čas [min]

100,00

1000,00

čas [min]





Obr. 5: Porovnání rychlosti infiltrace na hnojené a nehnojené části pozemku za vegetační sezonu y = 8,5785x -0,2609

y = 2,0603x -0,1871


100,00

10,00

1,00

0,10 1,00

10,00

100,00

1000,00

čas [min] rychlost infiltrace hnojeno

rychlost infiltrace nehnojeno

Z porovnání rychlostí vsaku vody do půdy na sledovaných částech pozemků v průběhu vegetační sezony lze vysledovat, že vyjma 2. termínu měření byl v souladu s předpokladem rychlejší vsak vody do půdy vždy zaznamenán na hnojené části pozemku. Jednotlivá měření rychlostí infiltrace v prvních dvou termínech měření jsou charakteristická rozptylem naměřených hodnot prováděných vždy ve třech opakováních. Ve třetím termínu měření je už 310

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ u dvou opakování patrná relativní shoda naměřených hodnot rychlostí vsaku vody do půdy na každé ze sledovaných ploch. Nejvyrovnanější průběh rychlostí vsaku vody do půdy zjišťovaných ve třech opakováních byl zaznamenán ve 4. termínu měření současně také s největším zjištěným rozdílem průměrné rychlosti infiltrace mezi hnojenou a nehnojenou variantou. Naopak nejmenší rozdíl mezi rychlostmi vsaku vody do půdy na pokusných plochách byl zjištěn ve 2. termínu měření, kdy v průměru větší rychlost byla zaznamenána na nehnojené části pozemku. Za celou vegetační sezónu byla v průměru vyšší rychlost infiltrace zjištěna na hnojené části pozemku. Na hnojené variantě dosahuje průměrná rychlost infiltrace v 60. minutě měření hodnoty 2,95 mm.min-1 a na nehnojené 0,96 mm.min-1. Rychlosti vsaku vody do půdy na porovnávaných variantách relativně dobře odráží fyzikální charakteristiky půdního profilu na hnojené a nehnojené části pozemku. Zjištěný rozptyl mezi naměřenými rychlostmi infiltrace a také vyšší rychlost vsaku vody do půdy na nehnojené části pozemku ve 2. termínu měření mohly být způsobeny samotným výběrem místa prováděných infiltračních experimentů (heterogenita půdního prostředí) při současné nedostatečné homogenizaci půdního profilu s chlévským hnojem v prvním roce měření. Další zpracování a promísení půdy podmítkou provedenou v polovině měsíce srpna se mohlo ve 3. a 4. termínu projevit již zmíněným vyrovnanějším průběhem vsaku vody do půdy mezi jednotlivými opakováními. Závěr Předkládané výsledky experimentu porovnávající rychlosti vsaku vody do půdy v závislosti na aplikaci a zapravení chlévského hnoje do půdy jsou výsledky prvního roku měření. V této souvislosti je nutno počítat se skutečností, že výsledky šetření mohou být zatíženy náhodným výběrem místa prováděných experimentů, tj. především heterogenitou půdního prostředí a nedostatečnou homogenizací půdního profilu s chlévským hnojem. Cílem infiltračních experimentů je, pokud výsledky měření i v dalších letech potvrdí očekávaný kladný vliv hnojení chlévským hnojem na infiltrační schopnost půd, navrátit hospodařícím subjektům a společnosti povědomí o pozitivním účinku tohoto typu hnojení na strukturní stav půdy, spojeného mimo jiné se zlepšením vsakovací schopnosti půdy, snížením ztrát půdy vodní erozí a lepším hospodařením půdy s vodou. Dedikace Příspěvek byl zpracován s podporou Výzkumného záměru č. MSM6215648905 Biologické a technologické aspekty udržitelnosti řízených ekosystémů a jejich adaptace na změnu klimatu uděleného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR Použitá literatura Jandák, J., Pokorný, E., Hybler, V., Pospíšilová, L., 2009: Cvičení z půdoznalství. 1. vyd. Brno: MZLU v Brně, 92 s. ISBN 978-80-7157-733-1. Kutílek, M., 1978: Vodohospodářská pedologie.2.vyd.Praha:Bratislava: SNTL, ALFA, 296 s. Lhotský, J., 2000: Zhutňování půd a opatření proti němu. 1. vyd. Praha: ÚZPI, 61 s. ISBN 80-7271067-2. Matula, S., Semotán, J., Veselá, J., 1989: Hydropedologie – praktikum. Praha: ČVUT v Praze, 144 s. Zbíral, J., Honsa, I., Malý, S., Čižmár, D., 2004: Jednotné pracovní postupy - Analýza půd III. 2. vyd. Brno: ÚKZÚZ Brno, 199 s. ISBN 80-86548-60-0. Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 327/1998 Sb., kterou se stanoví charakteristika bonitovaných půdně ekologických jednotek a postup pro jejich vedení a aktualizaci, ve znění vyhlášky č. 546/2002 Sb.

Kontaktní adresa: Ing. Tomáš Mašíček, Ph.D., Ústav aplikované a krajinné ekologie, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika, e-mail: [email protected] 311


POSKLIZŇOVÉ ZBYTKY PŘI RŮZNÉM ZPRACOVÁNÍ PŮDY. Post-harvest residues in different soil tillage systems Neudert L., Malík S. Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt S poklesem intenzity živočišné produkce a tím sníženého přísunu statkových hnojiv do půdy je potřeba do budoucna věnovat problematice posklizňových zbytků zvýšenou pozornost. Získané informace nám umožní vhodně zvolit nejvýhodnější způsob hnojení a zpracování půdy. Téměř všechna agrotechnická opatření mají vliv na posklizňové zbytky. Sledování množství posklizňových zbytků bylo provedeno na lokalitě Žabčice v roce 2012. Byly porovnávány tři varianty zpracování půdy. Průměrné množství posklizňových zbytků (biomasa kořenů do hloubky 0,45 m + sláma strniště) byl u pšenice ozimé – 8,12 t.ha-1, u ječmene jarního - 9,16 t.ha-1 a u vojtěšky seté - 9,20 t.ha-1. Při statistickém hodnocení nebyl zjištěn statisticky průkazný rozdíl mezi variantami zpracování půdy. Zjištěné množství posklizňových zbytků a biomasy kořenů je vyšší, než se doposud uvádí. To je třeba zohlednit hlavně při bilancování organické hmoty v půdě. Klíčová slova: zpracování půdy, posklizňové zbytky, kořenová biomasa, organická hmota Abstract It is necessary to address the issue of post-harvest residues for future increased attention with reduced levels of animal production and the reduced supply of manure into the soil. These data enable to select the most suitable methods of fertilization and soil tillage. It is possible to conclude that almost all agronomical measures influence the amounts of post-harvest residues. Monitoring the amount of postharvest residues was carried out at the locality Žabčice in 2012. We compared three variants of different soil tillage. The average amount of post-harvest residues (biomass of roots to a depth of 0.45 m + straw stubble) was in winter wheat - 8.12 t ha-1 in spring barley - 9.16 t ha-1 and alfalfa 9.20 t ha-1. There were not statistically significant differences among variants of tillage. In our experiment, the total amounts of post-harvest residues were higher than mentioned in literature. This should be taken into account especially when balancing the organic matter in the soil. Key words: soil tillage, post-harvest residues, rootbiomass, organic matter

Úvod Dříve bylo v zemědělství samozřejmostí hnojit chlévským hnojem. Dalším zdrojem organické hmoty v půdě jsou zbytky rostlin po sklizni plodin (především kořeny). Pro rostliny je velmi důležité, mít komplexní a rozsáhlý kořenový systém. Ten umožňuje využít velkou část půdy, která poskytuje dostatek živin a vody. Výzkum kořenového systému vede k lepšímu pochopení schopnosti zakořenění, hloubky a složitosti kořenových systémů v lišících se půdních vrstvách. Nadzemní hmotu rostlin lze stanovit jednodušeji než podzemní, a proto jsou kořeny rostlin často přehlíženy. Baluška et al. (2013) tvrdí, že je nutné znát kořenovou soustavu rostlin k pochopení reakcí rostlin na výživu plodin a podle ní volit agrotechniku. Téměř všechna agrotechnická opatření mají vliv na posklizňové zbytky. Různé zpracování půdy a hospodaření s posklizňovými zbytky ovlivňuje fyzikální a hydrofyzikální vlastnosti půdy, ale i její strukturní stav. Půdoochranný způsob zpracování půdy se v principu zakládá především na hospodaření s posklizňovými zbytky a prakticky se stává nástrojem k využití rostlinných zbytků pro ochranu a zlepšení (zvýšení) kvality a úrodnosti půdy.

312

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a Metody Sledování probíhalo v rámci pokusu AGRO 2 vedeného ústavem agrosystémů a bioklimatologie na polní výzkumné bázi v Žabčicích (kukuřičná výrobní oblast 30 km jižně od Brna, Česká republika). Polní pokus AGRO 2 je navržen pro ověření různého zpracování půdy (I. orba, II. kypření, III. přímé setí) v rámci osevního postupu pro hospodaření se živočišnou výrobou – všechna sláma odvezena. U vybraných plodin (vojtěška setá 2. rokem, pšenice ozimá po vojtěšce, pšenice ozimá po kukuřici a u ječmenu jarním po cukrovce) byl v roce 2012 sledován vliv různých faktorů na strukturu porostů a výnos, a také na množství posklizňových zbytků zanechaných na stanovišti po sklizni těchto plodin. Ke stanovení množství posklizňových zbytků byla zvolena metoda monolitů Černý (1969). K odběru neporušených půdních vzorků se používal kořenový vrták (root auger) firmy Eijkelkamp o průměru 80 mm. Nejdříve se odebrala strnisková sláma (plocha odběru 0,5 x 0,5 m. Ze středu této plochy byly následně odebrány půdní vzorky kořenovým vrtákem ze tří hloubek (0-0,15 m, 0,15-0,30 m a 0,30-0,45 m). Ze vzorků byly v laboratoři vyseparovány posklizňové zbytky, vysušeny, zváženy, přepočítány na 1 ha a statisticky vyhodnoceny pomocí programu Statistica v. 10. Výsledky a diskuze V pokusu AGRO 2 byly v roce 2012 díky nepříznivému průběhu povětrnostních podmínek dosaženy poměrně nízké výnosy (viz. tab.1.)- u ozimé pšenice po vojtěšce byl 2,03 t.ha-1 zrna, u ozimé pšenice po silážní kukuřice byl 2.23 t.ha-1 zrna, u ječmene po cukrovce 1,58 t.ha-1 zrna, u vojtěšky druhým rokem 18,63 t.ha-1 sena (85% sušiny). Tab. 1: Množství posklizňových zbytků a výnos v roce 2012 (AGRO 2, lokalita Žabčice)

Průměrné množství posklizňových zbytků (biomasa kořenů do hloubky 0,45 m + sláma strniště) u všech sledovaných variant u pšenice ozimé po vojtěšce – 8,09 t.ha-1, resp. u pšenice ozimé po kukuřici – 8,14 t.ha-1, u ječmene jarního – 9,16 t.ha-1 a u vojtěšky seté 9,20 t.ha-1. Množství podzemní biomasy v jednotlivých hloubkách odběru ukazuje obr. 1 a 2. Při statistickém hodnocení nebyl zjištěn statisticky průkazný rozdíl mezi variantami zpracování půdy jak u kořenové biomasy, slámy strniště tak ani u celkového množství posklizňových zbytků.

313

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 1: Množství podzemní biomasy u pšenice po vojtěšce (vlevo) a po kukuřici (vpravo)

Obr. 2: Množství podzemní biomasy u ječmene po cukrovce (vlevo) a u vojtěšky (vpravo)

Podobné výsledky zjistili Hartman a Pokorný (2000), kteří uvádějí množství posklizňových zbytků, přesněji biomasy kořenů, u sledované pšenice ozimé v roce 1999 - 8,85 t.ha-1. Neudert a Morcínek (2006) ve své práci uvádějí průměrné množství posklizňových zbytků u pšenice ozimé - 14,23 t.ha-1, u ječmene jarního - 10,80 t.ha-1 a u vojtěšky seté - 15,56 t.ha-1, což jsou hodnoty podstatně vyšší ve srovnání s dřívějšími literárními údaji. Tak např. Koenneck (in Čvančara, 1962) uvádí pro obiloviny posklizňové zbytky v rozmezí 1,09 až 3,0 t.ha-1. WeiskeWerner (in Čvančara, 1962) 3,88 t.ha-1. Je potřeba se zamyslet, čím to může být způsobeno. Hartman, Pokorný (2000) zdůvodňují svůj vysoký výsledek z roku 1999 chybou v citovaných literárních údajích, neboť nejsou přesně specifikovány způsoby odběru (není uvedeno, zda se jedná pouze o hmotnost posklizňových zbytků bez kořenů nebo kořenů nebo kořenů a posklizňových zbytků). Jako další možnost uvádějí skutečnost, že většina výsledků pochází z první poloviny století, kdy bylo ve srovnání s dneškem dosahováno přibližně třetinových výnosů. Rozdíl může být také způsoben rozdílným získáváním vzorků, kdy námi odebraný válec reprezentuje pouze malý úsek a do jednoho metru čtverečního bychom těchto sond museli odebrat téměř 200. Výsledek tak může být významně ovlivněn výběrem reprezentativního místa odběru. Na druhou stranu je třeba uvést, že při separaci biomasy na jemném sítě jsme dosáhli separaci téměř veškeré kořenové biomasy, včetně nejmenšího kořenového vlášení. Dle názoru některých odborníků (Žalud a kol., 2009), kteří se zabývají problematikou změny klimatu, může být nárůst biomasy rostlin (polních plodin) zapříčiněn také právě klimatickými změnami. Postupné zvyšování průměrné roční teploty a rostoucí obsah oxidu uhličitého v atmosféře podporuje určité druhy rostlin k vyšší produkci jejich biomasy. Nejvíce posklizňových zbytků se nacházelo v hloubce odběru 1. (0-0,15 m) – 4,75 t.ha-1, dále v hloubce odběru 2. (0,15-0,30 m)- 2,00 t.ha-1 a nejméně v hloubce odběru 3. (0,30-0,45 m) 0,98 t.ha-1. Tyto rozdíly byly statisticky průkazné. Je tedy jasné, že kořeny rostlin nejsou rozmístěny rovnoměrně v půdním profilu, kterým prorůstají. Jejich biomasa je soustředěna v horních vrstvách půdy. S rostoucí hloubkou toto množství klesá. Ke stejnému závěru dospěla i řada jiných autorů. Středa, Hajzler, Chloupek (Baluška et al.,2013) studovali prokořenění u 314

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ obilnin a došli k závěru, že 70 % kořenové hmoty se nachází v hloubce 0 – 0,20 m. Aktuální stav je ovlivněn mnoha faktory půdního prostředí. Z hlediska zpracování půdy zůstalo největší množství podzemní biomasy po kypření 8,29 t.haֿ¹. Velmi podobné množství zůstalo na stanovišti i po orbě – 8,06 t.haֿ¹, nejméně podzemní biomasy po variantě přímého setí, pouze 6,83 t.haֿ¹. Dle statistického vyhodnocení jsou však tyto rozdíly neprůkazné. Řada autorů (Wulfsohn et al., 1996, Logan et al., 1991), stejně jako my, zjistilo vyšší hustotu kořenů v povrchové vrstvě půdy při konzervačním zpracování půdy v porovnání s konvenčním zpracováním. Vyšší hustota je pravděpodobně spojena s lepším vláhovým režimem i vyšší koncentrací živin v této vrstvě. Závěr S poklesem intenzity živočišné produkce a tím sníženého přísunu statkových hnojiv do půdy je potřeba do budoucna věnovat problematice posklizňových zbytků zvýšenou pozornost. Množství posklizňových zbytků a biomasy kořenů je vyšší, než se doposud uvádí. To je třeba zohlednit hlavně při bilancování organické hmoty v půdě. Největší množství organické hmoty zanechávají víceleté jeteloviny. To znamená, že osevním postupem lze účinně zlepšovat půdní úrodnost při menších vstupech statkových hnojiv. Sledovaný rok byl z hlediska výnosů v lokalitě Žabčice velmi nepříznivý a průběh počasí zapříčinil, že rozdíly mezi jednotlivými variantami byly nepatrné. Dedikace Příspěvek je součástí řešení projektu č. QJ1210008 financovaného NAZV MZe ČR a projektu TAČR evidovaným pod číslem TA02010669. Použitá literatura Baluška Et al., 2013: Význam celistvosti rostliny ve výzkumu, šlechtění a produkci. 1. vyd. Praha: VÚRV, v.v.i., CVGZ AV ČR, v.v.i., 2013. s. 75-96. Černý, V., 1969: Metody morfologického a kvantitativního studia podzemních orgánů rostlin. Studijní informace ÚVTI, řada základní vědy v zemědělství, č. 2, 44 s. Čvančara, F., 1962: Zemědělská výroba v číslech, ČAZ Praha : s. 110 – 115 Hartman, I.; Pokorný, E., 2000: Posklizňové zbytky a biomasa kořenů pšenice, in Púdní úrodnost, sborník referátů z II. Konference s mezinárodní účastí, 65-66 s Logan, T.J., Lal, R., Dick, W.A. 1991. Tillage systems and soil properties in North America. Soil Tillage Research. 20: p. 241-270. Neudert, L., Morcinek, K., 2006: Amounts of Post-harvest Residues in Different Tillage Systems. In Fotyma, M., Kamińska, B. Book of Proceedings of IX ESA Congress. Warszawa (Poland): ESA, PSA and Agricultural University in Warsaw, 2006, Fragmenta agronomica, p. 567--568. Wulfsohn, D.G.Y., Wulfsohn, A., Mojlaj, E.G. 1996. Statistical analysis of wheat root growth patterns under conventional and no-till systems. Soil Tillage Research. 38, p. 1-16. Žalud, Z. a kol., 2009: Změna klimatu a české zemědělství - dopady a adaptace. 10. vyd. Brno: Folia Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, 2009. 154 s. Kontaktní adresa: Ing. Lubomír Neudert, Ph.D. Ústav agrosystémů a bioklimatologie AF, Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 BRNO [email protected]

315


STATISTICKÉ HODNOCENÍ VELIKOSTNÍ STRUKTURY POZEMKŮ DLE LPIS Statistical evaluation of size structure of land according to LPIS Novák J., Marada P., Dušková S., Křen J. Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt V tomto příspěvku jsou analyzovány výměry půdních bloků s ornou půdou a zemědělskou půdou evidovanou v registru půdy LPIS. Pro agregaci dat jsou využity techniky GIS. Při analýze jsou využívány základní statistické charakteristiky průměru a mediánu, jejichž hodnoty jsou porovnávány mezi jednotlivými kategoriemi. Zjištěné výsledky ukazují vyšší mediánovou výměru bloku na orných půdách v LFA oblastech v porovnání s kategoriemi orná půda v produkčních oblastech a orná půda v ČR. Z grafu procentuálního zastoupení půdních bloků s ornou půdou vyplývá obdobné rozložení velikostních kategorií půdních bloků napříč jednotlivými kraji ČR; výjimku představuje Karlovarský kraj, jehož struktura a průměrná velikost bloku značně vyčnívají v porovnání s ostatními kraji. Klíčová slova: Velikost bloků, LPIS,LFA Abstract In this paper are analyzed areas of land parcels of arable land and agricultural land registered in the land register LPIS. For data aggregation are used GIS techniques. With analysis are used basic statistical characteristics of mean and median, the values are compared between categories. The results shows a median´s higher acreage of blocks on arable soils in LFA areas compared with the categories of arable land in production areas and arable land in the country. The graph of the percentage of land parcels of arable land shows a similar distribution of size classes of land blocks across regions; exception is the Karlovy Vary region, the structure and the average block size stands high in comparison with other regions. Key words: areas of land parcels, LPIS, LFA

Úvod Zemědělská půda zaujímá v ČR přes polovinu celkové rozlohy státu. To samo o sobě znamená velkou důležitost zemědělství pro utváření krajiny a nezanedbatelné působení na složky prostředí. Úkolem zemědělství dnes není jen výroba potravin, ale také tvorba a ochrana krajiny. Význam půdy je pro zemědělce, a nejen je, zásadní. Jednotlivé obhospodařované plochy půdy, ať je nazýváme různě, např. pole, hony nebo nověji podle LPIS půdní bloky nebo díly, mají svojí velikostí a tvarem vliv hlavně na ekonomiku prováděných pěstebních operací a se zvětšující se velikostí honu i na zvyšující se efektivnost prováděných operací. V přímém protikladu působí zvyšující se velikost honu na rozvoj flóry a fauny, neboli biodiverzity v dané lokalitě. Při zvětšování výměry honů se snižuje podíl neobdělávané plochy a tím se redukuje potenciál pro rozvoj biodiverzity.Cílem tohoto příspěvku je proto zhodnocení velikosti půdních bloků v rámci vybraných zemědělských kultur a oblastí ČR prostřednictvím základních statistických charakteristik. Materiál a Metody Data produkčních a méně příznivých oblastí pro příspěvek, ve formě prostorové a popisné reprezentace bloků orné půdy ve formátu SHP, poskytlo Ministerstvo zemědělství. Systém LPIS je geografickým informačním systémem pro evidenci využití zemědělské půdy v ČR, na níž jsou poskytovány evropské a státní dotace pro zemědělce. Neobsahuje tak všechnu zemědělskou půdu státu, protože ne všichni farmáři žádají o dotace. Půdní blok, který je základní evidenční jednotkou systému LPIS, je souvislou plochou zemědělsky 316

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ obhospodařované půdy zřetelně v terénu oddělenou zejména lesním porostem, zpevněnou cestou, vodním tokem nebo zemědělsky neobdělanou půdou. Hranice krajů a celého státu byly použity z geografické databáze Arc ČR 500. Digitální vektorová geografická databáze České republiky ArcČR® 500 je vytvořena v podrobnosti měřítka 1 : 500 000. Vznikla ve spolupráci ARCDATA PRAHA, s.r.o., Zeměměřického úřadu a Českého statistického úřadu. Pro půdní bloky, zařazené do jednotlivých krajů, byly zjištěny základní statistické charakteristiky pro zemědělskou a ornou půdu v rámci celé České republiky, ale také v produkčních a méně příznivých oblastech. Jednotlivé pozemky byly klasifikovány dle výměry do sedmi velikostních tříd dle Křen et al.(2011) Výsledky a diskuze V tabulce 1 jsou zachyceny základní statistické hodnoty zemědělské a orné půdy v produkčních a méně příznivých oblastech zemědělské výroby ČR. Tato data jsou platná pro začátek roku 2012. Jednotkou je hektar. Tabulka 1: Základní statistické charakteristiky orné a zemědělské půdy v produkčních a LFA oblastech ČR ZP1) v ČR Orná půda ZP1) v ZP1) v Orná půda v Orná půda v 2) (ha) (ha) PO (ha) LFA (ha) PO2) (ha) LFA (ha) Počet

540335

236261

199430

340905

136058

100203

Suma

3686558

2609043

1710570

1975988

1546912

1062131

Průměr

6,71

10,87

8,57

5,8

11,37

10,59

Median

2,23

4,83

2,82

2,03

4,65

5,26

Minimum

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

Maximum

398

398

398

296

398

283

1)Zemědělská půda 2) Produkční oblasti

Orná půda tvoří v rámci zemědělského půdního fondu téměř 71 % a její výměra tak převažuje nad ostatními typy kultur ( TTP, trvalé kultury atd.). Výměra orné půdy převažuje též v produkčních oblastech nad výměrou v méně příznivých oblastech. Naopak zemědělská půda jako celek má vyšší výměru v LFA. Orná půda má ve všech kategoriích vyšší průměrnou velikost než zemědělská půda jako celek. Toto potvrzují i hodnoty mediánu. Úskalím statistické analýzy dat LPIS je nerozlišení jednotlivých druhů zemědělských plodin, což vede k nepřesnému hodnocení u dělených půdních bloků. Příkladem je půdní blok o největší výměře (398 ha, okres Chrudim), u kterého je při podložení ortofotomapou patrné rozdělení na 5 dílů půdního bloku. Díky slučování honů do jednoho půdního bloku vzniká určitá nepřesnost ve vyhodnocování dat z LPIS, které jsou si autoři vědomi. V případě minimálních hodnot se ve většině případů jedná o ovocné či zelinářské sady. Na obrázku č.1 je zobrazena struktura velikosti půdních bloků v kategorii orná půda rozdělená podle krajů a za celou ČR. Největší podíl (až 78 % výměry orné půdy registrované v systému LPIS) zaujímají půdní bloky o velikosti do 40 hektarů. Tato velikost se dá považovat podle řady autorů (Bahrs, 2009; Degner, 1999; Dietzel, 2000; Degner, 2012) za maximální výměru pro setrvalé hospodaření na orné půdě. Necelou polovinu celkové výměry orné půdy zaujímají půdní bloky o ploše do 25 hektarů Největší rozdíl mezi kraji vykazuje kategorie 5 – 15 ha. Nejmenší rozdíly mezi kraji jsou v zastoupení kategorie 0 – 1 potažmo 1 – 5 hektarů. V rámci krajů jsou vyrovnané podíly na výměře orné půdy u kategorií 15 – 25 ha a 25 – 40 ha. 317

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Půdní bloky o velikosti nad 60 hektarů zaujímají z pohledu krajů největší plochu v Karlovarském kraji a to 30 % orné půdy, a v Jihomoravském kraji 28 % výměry orné půdy. Obrázek 3: Struktura výměry orné půdy v krajích ČR

Průměrná výměra bloků je napříč ČR značně variabilní. Nejvyšších hodnot je dosaženo v Karlovarském kraji, kde je střední hodnota výměry 19 ha. Bloky s nejmenší průměrnou velikostí půdních bloků se nacházejí v Libereckém kraji, kde mají značné zastoupení bloky v režimu LFA. Na obrázku 2 jsou zachyceny produkční a méně příznivé zemědělské oblasti, které prakticky kopírují hlavní zemědělské oblasti ČR. Krajem s nejmenším zastoupením produkčních oblastí jsou Karlovy vary, tedy kraj s největší průměrnou velikostí bloku a nejvyšším zastoupením bloků nad 60 hektarů. Obrázek 4: Produkční a méně příznivé zemědělské oblasti ČRv roce 2012

318

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Závěr Data půdních bloků mohou být použita jako zdroj pro zkoumání velikostní struktury zemědělské půdy v ČR. Nepřesnost do hodnocení vnášejí dělené půdní bloky s více plodinami. Průměrná velikost půdních bloků v kategorii orná půda značně kolísá a v některých krajích (Karlovy Vary), které nejsou tradičními zemědělskými oblastmi, dosahuje vysokých hodnot (19 ha). Medián, spolehlivější statistický ukazatel v porovnání s průměrem, má vyšší hodnotu v kategorii orná půda v méně příznivých oblastech. Vzhledem k ploše zemědělské půdy, jež LFA zabírají (Obrázek 2), je tato skutečnost pochopitelná. Naopak zemědělská půda jako celek má vyšší hodnotu mediánu v produkčních oblastech než orná půda v oblastech LFA. To je zřejmě způsobeno velkými scelenými bloky v produkčních oblastech. Pokud porovnáme průměrnou velikost bloku ČR s jinými státy, najdeme relevantní údaj pouze pro Rakouskou republiku, kde je uváděna průměrná velikost honu 0,85 ha (Mobi, 2008). Pro ostatní okolní země není autorům známa žádná relevantní statistika, protože velikost honů není běžně sledovaným údajem. Dedikace Příspěvek byl podpořen projektem IGA č. 59/20013 s názvem „Hodnocení variability půdy vybraného území z dat Dálkového průzkumu Země“ a projektem NAZV MZE QI111A133 „Zlepšení využití odrůdového potenciálu obilnin na základě časové a prostorové analýzy spektrálních charakteristik porostu“ Použitá literatura Bahrs, E. 2009. Perspektiven für landwirtschaftliche Betriebe in Baden-Württemberg, Landwirtschaftlicher Hochschultag 2009, Landinfo 6/2009 Degner, J., 2012. Wirtschaftlichkeit der Druschfruchtproduktion, Qualitätsgetreidetag 2012, Bernburg-Strenzfeld Degner, J., 1999. Einfluss der Schlaggröße auf die Verfahrenskosten; in Landwirtschaft und Landschaftspflege in Thüringen Heft 10/1999 – Jahrestagung Landwirtschaft 1999, Hrsg. Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena, S. 66-71. Dietzel, H. 2000. Schlaggröße und Schlagform in Ackerbaugebieten der neuen Länder; in Z. f. Kulturtechnik und Landentwicklung Heft 2/2000, S. 68-73. Křen, J., Valtýniová, S., Marada, P., Smutný, V., Míša, P., Lipavský, J. 2011. Metodika hodnocení trvalé udržitelnosti systémů rostlinné produkce pro podmínky ČR, Brno, Mendelova univerzita v Brně, ISBN 978-80-7375-588-1 Mobi 2008. Österreichisches Biodiversitätsmonitoring - MOBI, Klagenfurt, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft

Kontaktní adresa: Ing. Jaroslav Novák Ústav agrosystémů a bioklimatologie Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected] +420 545 133 119

319


ENERGETICKÁ NÁROČNOST ÚDRŽBY EXTRÉMNĚ SVAŽITÝCH PLOCH Energy performance of maintenance extremely sloped surfaces Pospíšil J., Červinka J. Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt Dobře zatravněný a udržovaný povrch hráze je i velmi vhodnou protierozní ochranou pro případ přelití při extrémních povodních. Aby travní porost plnil svou funkci, je třeba jej řádně udržovat. Ošetřování travního porostu spočívá především v častém sečení. Z měření a hodnocení kvality sečení jasně vyplývá vliv otupení nože jak na dodržení výšky strniště, tak na délku poškození. Poškození porostu nekvalitním sečením vytváří prostor pro rychlejší šíření buřiny a tím i výrazném zhoršení kvality travního porostu což je u hrází nežádoucí. Klíčová slova: sypané hráze, kvalita sečení, poškození porostu Abstract Well grassed and maintained surface of the dam is also very suitable erosion protection against overtopping during extreme floods. Only the properly maintained grassland can fulfill its function. Treatment of grassland consists mainly in frequent mowing. From measurements and evaluation of mowing quality, it’s clearly visible the effect of blunt cutting knives both on stubble height and the length of the crop damage. Damage to the crop by poor mowing creates space for rapid dissemination of knapweed and thus a significant deterioration of grassland which is at the dam undesirable. Key words: rockfill dams, quality of mowing, vegetation damage

Úvod V současnosti se na našem území nachází velké množství sypaných hrází rybníků, suchých nádrží (poldrů), ochranných hrází podél toků, nebo odsazených inundačních hrází a také hrází odkališť. Hráze rybníků vlivem nedostatečné, někdy i žádné údržby porostly nekontrolovatelně náletem. Jedná se jak o ruderální bylinný porost, tak křoviny a stromy. V mnoha případech došlo i k výsadbě naprosto nevhodných dřevin na korunu hráze a vzdušní svah. Z hlediska bezpečnosti hrází se vegetace rozděluje na zatravnění, vysoké plevele a dřeviny. Travní nebo jetelotravní porost je nejlepším opevněním vzdušního svahu a návodního svahu nad dosahem vlnobití, a není-li na hrázi provozována doprava, i její koruny (Vyhláška č. 471/2001). Zatravnění brání účinku přímého dopadu deště na půdu, zpomaluje povrchový odtok a váže půdu svým kořáním; přitom nejlépe umožňuje vizuální kontrolu povrchu hráze. Travní porost významně přispívá ke snížení infiltrace organických látek a eutrofizujících živin do malé vodní nádrže. Dobře zatravněný a udržovaný povrch hráze je i velmi vhodnou protierozní ochranou pro případ přelití při extrémních povodních (Metodický pokyn MZe č.1/2010). Aby travní porost plnil svou funkci, je třeba jej řádně udržovat. Ošetřování travního porostu spočívá především v častém sečení a odstraňování posečené biomasy tak, aby nedocházelo k jeho degradaci (možno využít i mulčování). Sečení travního porostu je předpisy požadováno nejméně 1x do roka, vhodné je provádět sečení 2 x do roka. Poprvé v květnu až červnu, podruhé v srpnu až září. (Vyhláška č. 590/2002). Materiál a Metody Sečení trvalého travnatého porostu ve svahu představuje posečení na výšku strniště dle lokálního požadavku 30-70 mm, shrabání beze zbytku, naložení, odvoz a zajištění likvidace 320

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ posečené hmoty dle platných předpisů na náklady zhotovitele. Jde o seč na svahu s převýšením 1:4 do 1:1 (tzn. na délku horizontálního povrchu je převýšení mezi body vzdálenými od sebe 4 metry více než 1 metr vertikální výšky až do 4 metrů). Pro sečení nerozhodují fyzikální, chemické ani biologické vlastnosti půdy, nerozhoduje ani zdravotní stav porostu. Kvalita sečení může ale významně ovlivnit nejen ekonomickou náročnost této operace, ale také vývoj posečených ploch z hlediska stavu porostu. Pro ověření vlivu otupení ostří žacího nože na vývoj porostu byl v polně laboratorních zkouškách v roce 2012 ověřován vlivu otupení nožů žacího stroje na kvalitu jeho práce a na spotřebu energie vyjádřené spotřebou PHM. Měření bylo prováděno na pozemcích v katastru obce Lučany nad Nisou v okrese Jablonec nad Nisou v libereckém kraj. Pro sledování byly použity žací stroje Pöttinger CAT DISC 21 a NOVA CAT 226F. Stroje byly agregovány s traktorem SAME Explorer II 90 Top. Měření spotřeby PHM bylo prováděno metodou dolévání nádrže. Kvalita práce žacího stroje byla posuzovaná podle výšky strniště a kvality řezu. Spotřeba PHM byla sledována u čelně neseného žacího stroje NOVA CAT 226F (s tupými a ostrými noži), a u bočně neseného žacího stroje CAT DISC 21 s ostrými noži. Kvalita řezu byla hodnocena u čelně neseného žacího stroje NOVA CAT 226F (s tupými a ostrými noži) měřením poškozené části stébla. Měří se 100 stébel náhodně vybraných ze vzorku z plochy 0,25 m2. Měření se provádí v šesti opakováních. Měření výšky strniště se provádělo tak, že v náhodně zvoleném místě, které nebylo přejeto koly traktoru, se postupně, kolmo na směr jízdy soupravy měří výška strniště od povrchu pozemku. Měření se provádí s přesností na 1 mm. Takto se provede u každé varianty 100 měření v šesti opakováních. Výsledky a diskuze Měření spotřeby PHM proběhlo na pozemcích „Za Drutěvou“ při druhé seči porostu jetelotrávy s příměsí šťovíku a smetánky lékařské s výnosem 14,3 t ha-1 zelené hmoty o vlhkosti 82,75 %. Pozemek měl tvar obdélníku se sklonem do 3 %. Rychlost jízdy byla pro všechna měření 8 – 8,5 km h-1 . Výsledky jsou průměrnými hodnotami ze tří opakování (tab.1). Tabulka 1: Porovnání spotřeby nafty u jednotlivých variant Varianta Značka (typ)žacího stroje Pracovní záběr [m] a I II III IA

b NOVA CAT 226F (čelně nesený) CAT DISC 21 (bočně nesený) NOVA CAT 226F + CAT DISC 21 NOVA CAT 226F

c 1,8 1,98 4,1 1,78

Nože Spotřeba (ostré O/ tupé nafty [l ha-1] T) d e ostré O 5,3 ostré O 3,7 ostré O 2,2 tupé T 5,7

Z výsledku měření je patrný vliv otupení nožů na spotřebu nafty. Ve stejných podmínkách měření jde zvýšená spotřeba na úkor vyšší energetické náročnosti operace. Mezi variantou IA a variantou I činí rozdíl 7,5 %. Nižší spotřeba je u bočního žacího stroje v porovnání s čelním (viz var. II a III) a nejnižší spotřeba u soupravy s čelním a bočním žacím strojem (var. III), je vysvětlitelná lepším využitím výkonu motoru použitého energetického prostředku. Vyhodnocení výšky strniště Při měření výšky strniště a kvality řezu byl zjištěn vliv otupených a ostrých nožů. Pro porovnání byly použity nože ostré (originální ostření od výrobce) a nože tupé. Otupení nožů odpovídalo posečení 20 ha sklízené plochy. V tab. 2. jsou uvedeny charakteristiky strniště.

321

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka. 2: Základní charakteristiky výšky strniště použité nože průměr směrodatná [mm] odchylka a b c Ostré O 57,40 8,71 Tupé T 60,20 10,77 Tabulka 3: Test průkaznosti rozdílů výšky strniště porovnávané vypočtená kritická hodnota varianty hodnota Studentova testového rozdělení pro kritéria P=0,01 Tupé T – ostré O 4,96 2,58

střední výběru d 0,35559 0,44002

chyba variační koeficient [%] e 15,18 17,9

kritická hodnota 95% interval Studentova spolehlivosti rozdělení pro P=0,05 1,96 1,0978 až 3,9155

Jednocestná analýza rozptylu prokázala vysoce významný rozdíl mezi dvěma sledovanými soubory. T- testem je prokázaný vysoce průkazný rozdíl mezi variantami na hladině významnosti P=0,01. Výsledky jsou v tabulce č. 3. V tabulce 4 jsou uvedeny výsledky vlivu otupeného nože na poškození strniště. Vliv otupených nožů je také zobrazen na obr. 1 a obr. 2. Soubory naměřených hodnot délky poškození strniště byly statisticky zpracovány a jsou uvedeny v tabulce 4. Tabulka 4: Základní statistické charakteristiky měřených veličin kvality řezu použité nože průměr délka směrodatná střední chyba variační poškození [mm] odchylka výběru koeficient [%] a b c d e ostré 7,38 5,54 0,2262 75,08 tupé 9,52 6,62 0,2707 69,59 Analýzou rozptylu byl zjištěn významný rozdíl průměrných hodnot u zpracovaných souborů. Průkaznost rozdílu aritmetických průměrů byla testována t-testem. Výsledky testu jsou uvedeny v tabulce 5. Tabulka 5: T-test průkaznosti rozdílů průměrného poškození strniště porovnávané vypočtená kritická hodnota 95% interval varianty hodnota Studentova spolehlivosti testového rozdělení pro kritéria P=0,01 Tupé T – ostré 6,08 2,58 -2,835 až O 1,4521 Orientačně bylo po 14 dnech provedeno opakované měření délky strniště. Pro ilustraci je průměrná délka strniště uvedena v tabulce 6. Tabulka 6: Průměrná délka strniště po 14 dnech od posečení použité nože průměrná délka stébel [mm] a b Ostré O 133,2 Tupé T 107,5 322

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Závěr Výsledky měření spotřeby nafty prokázaly rozdíl ve spotřebě při sečení ostrými a tupými noži 7,5 % ve prospěch ostrých nožů. Nižší spotřeba u soupravy s čelním a bočním žacím strojem, je dána lepším využitím výkonu motoru použitého energetického prostředku. Z uvedených měření délky strniště a kvality sečení jasně vyplývá vliv otupení nože jak na dodržení výšky strniště (teoretická výška byla 50 mm), tak na délku poškození strniště a tím i ovlivnění rychlosti obrůstání, což se projevuje následně rychlosti zapojení porostu. Výsledky měření hodnocené objektivně (měřením a následně i statistickým hodnocením) lze doplnit i subjektivním hodnocením. Kvalitu řezu lze dobře posoudit i na přiložených obrázcích (viz obr.1 a 2). Poškození porostu nekvalitním sečením vytváří prostor pro rychlejší šíření buřiny a tím i výrazném zhoršení kvality travního porostu což je u hrází nežádoucí. Obrázek 1. Strniště posečené ostrými noži

Obrázek 2. Strniště posečené tupými noži

Dedikace Článek vznikl v rámci řešení projektu NAZV QJ 1220029 „Zakládání a údržba porostů hrází rybníků s ohledem na jejich využití“ Použitá literatura ČSN 75 2410 Malé vodní nádrže. Ehrlich, P., Zuna, J., Novák, L., Šlechta, V., Křovák, F.: Revitalizační úpravy potoků – objekty, metodika 14/94, VÚMOP Praha, 1994. Hughes, J.: Velká obrazová všeobecná encyklopedie. Svojtka&Co., 1999, ISBN 80-7237-2564. Metodický pokyn MZe č.1/2010 vydaný pod č.j. 37380/2010-15000 kapitola C - Metodický pokyn k ošetřování, údržbě a ochraně vegetace na sypaných hrázích malých vodních nádrží při jejich výstavbě, stavebních změnách a provozu. Protierozní ochrana zemědělských pozemků, technické doporučení, Hydroprojekt a.s., Praha, 1997. Vyhláška č. 471/2001 Sb., o technicko-bezpečnostním dohledu nad vodními díly ve znění pozdějších předpisů. Vyhláška č. 590/2002 Sb., o technických požadavcích pro vodní díla, ve znění pozdějších předpisů. Kontaktní adresa: Ing. Jiří Pospíšil, CSc., Mendelu v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected]

323


VLIV APLIKACE KOMPOSTU NA PŮDNÍ REAKCI KAMBIZEMÍ Soil reaction as affected by compost application in Cambisols Pospíšilová L. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt V průběhu dlouhodobých pokusů (2008 – 2012) byl sledován vliv různých aplikačních dávek kompostu na půdní reakci u kambizemě modální a kambizemě litické. Porovnávali jsme hodnoty aktivní a výměnné půdní reakce v závislosti na obsahu humusových látek v půdě. Půdní reakce byla stanovena potenciometricky. Celkový obsah organického uhlíku byl stanoven oxidimetrickou titrací. Kvalita a množství HL byly stanoveny krátkou frakcionací. Výsledky ukázaly, že aplikační dávky kompostu D1 (93 t/ha) a D2 (158 t/ha) vedly ke statisticky průkazným změnám v obsahu humusových látek a půdní reakce. Efektivnost aplikovaných dávek kompostu byla hodnocena podle procenta humifikovaných organických látek. Vyšší podíl humifikovaných látek byl zjištěn u varianty D1. Klíčová slova: půdní reakce, organický uhlík, kompost Abstract During 2008 – 2012 the effect of compost amendment onto soil reaction was studied in Haplic Cambisol and Lithic Cambisol. Comparison of actual and exchangeable soil reaction as influence by humic substances content is presented. Soil reaction was measured by potentiometric method. Total organic carbon content was determined by oxidimetric titration method. Content and quality of humic substances were determined by short fractionation method. Results showed that compost application (D1 = 93 t/ha a D2 = 158 t/ha) directly affected content of humic substances and soil reaction. The efficiency of compost amendment was assessed by humification degree. Higher effect of humification was achieved on D1 variant. Key words: soil reaction, organic carbon, compost

Úvod Kambizemě patří k našim nejrozšířenějším půdám. Jejich úrodnost závisí jak na půdotvorných faktorech (půdotvorný substrát, textura, hloubka půdy, množství a kvalita organické hmoty), tak na způsobu hospodaření (hnojení, zatravnění, aplikace pomocných látek). Uvedené faktory se odráží v množství humusu, nasycenosti sorpčního komplexu a obsahu živin u daných půd (Pospíšilová a Tesařová, 2009). Přístupnost živin je do značné míry ovlivněna půdní reakcí. Jak uvádí Šimek (2003) rozeznáváme tři druhy půdní reakce – aktivní, výměnnou a reziduální (zbytkovou). Aktivní reakce je způsobena výskytem volných H + iontů v půdním roztoku a měříme ji ve vodním výluhu půdy. Výměnná reakce (acidita) souvisí se zvýšeným výskytem výměnných iontů H+, Al3+, Fe3+ u kyselých půd. Tyto ionty mohou být uvolněny z výměnných míst působením neutrální soli na půdu. Zbytková acidita připadá na H+, Al3+ ionty vázané v nevýměnných formách v půdních koloidech. Stanovení půdní reakce, množství a kvality půdní organické hmoty patří k důležitým ukazatelům kvality/zdraví půdy. Za kvalitnější považujeme ty půdy, u kterých převládá frakce huminových kyselin (HK) nad fulvokyselinami (FK) a tudíž poměr HK/FK je větší než jedna (Stevenson, 1982, Pospíšilová a Tesařová, 2009). Materiál a metody Byly sledovány dva subtypy kambizemí - kambizem modální (Náměšť) a kambizem litická (Ocmanice) s odlišným způsobem hospodaření – orná půda a trvalý travní porost. Vzorky byly odebrány z ornice a z horizontu Ao po odstranění drnu. Odběry byly provedeny vždy na jaře a na podzim v průběhu let 2008 až 2012. Kompost byl připraven z listí a zahradního bioodpadu podle Kollárová a Plíva (2008). Aplikace kompostu byla provedena na podzim 324

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 2008 v dávkách: K = kontrola, bez kompostu, D1 = 93 t/ha, D2 = 158 t/ha. Základní půdní vlastnosti byly stanoveny standardními metodami. Celkový obsah uhlíku (Corg) byl stanoven oxidimetrickou titrací podle Nelson a Sommers (1982). Humusové látky (HL) byly extrahovány směsí 0,1M pyrofosforečnanu sodného a 0,1M NaOH (Kononová a Bělčiková, 1963). Kvalita humusových látek byla posuzována podle poměru HK/FK. Aktivní a výměnná půdní reakce byly stanoveny potenciometricky podle Zbíral a kol. (1997). Výsledky a diskuze Na začátku pokusu (2008) byl obsah humusu nízký rovněž kvalita HL byla nízká. Aktivní půdní reakce byla u KAm (Náměšť) kyselá u KAl (Ocmanice) silně kyselá. Výměnná půdní reakce byla u obou půdních typů silně kyselá. Ve frakčním složení převládaly fulvokyseliny. Poměr HK/FK byl menší než jedna, což indikuje nízkou kvalitu HL a nízký stupeň humifikace – viz Tab. 1, obr. 1 a 2. Aplikované dávky kompostu D1 (93 t/ha) a D2 (158 t/ha) vedly k růstu celkového obsahu Corg, HL a k příznivému nárůstu hodnot půdní reakce. Na orné půdě se maximální nárůst obsahu HL projevil druhý rok po aplikaci kompostu. U trvalých travních porostů se maximální nárůst HL projevil první rok po aplikaci – viz Tab. 1. Dynamika aktivní a výměnné reakce sledovaných půd je dána na obr. 1 a 2. Byly zjištěny statisticky průkazně odlišné výsledky půdní reakce (n = 31, rkrit = 2,042). Dále bylo zjištěno, že extrémní aplikační dávky kompostu (D2) nebyly využity efektivně. Vyšší stupeň humifikace byl zjištěn v případě aplikační dávky D1. Dávka D2 vedla k růstu ve vodě rozpustných frakcí uhlíku a nárůstu mikrobiální biomasy. Podobné výsledky publikovali Kubát a Lipavský (1996) a Körschens a Schulz (1999), kteří poukazují taktéž na ekonomickou nerentabilnost a ekologickou škodlivost velmi vysokých aplikačních dávek organických hnojiv. Taktéž uvádějí, že dochází k růstu obsahu ve vodě rozpustných frakcí uhlíku a dusíku, což má negativní dopad na ekologii. Závěr Kambizemě s původně nízkým obsahem humusu a kvalitou HL reagují příznivě na aplikaci kompostu. Zvýšil se celkový obsah humusových látek a příznivější byly i hodnoty aktivní a výměnné půdní reakce. Ovšem velmi vysoké aplikační dávky kompostu byly využity neefektivně a nevedli k růstu obsahu HL. Dedikace Práce vznikla s podporou projektů NAZV QH81200, QH72039 a QJ 1210263. Použitá literatura Kollárová, M. & Plíva, P. (2008). Kompostování travní hmoty z údržby trvalých travních porostů. Metodika pro praxi. VUZT, Praha. 24s. Kononová, M. M. & Bělčiková, N. P. (1963). Uskorennyj metod opredelenija sostava gumusa mineralnych počv. In: Organičeskoje veščestvo počvy. Moskva. 228–234. Körschens, M. & Schulz, E. (1999). Die Organische Bodensubstanz. Dynamik – reproduction-ökonomisch und ökologisch begrundete Richtwerte. UFZ – Bericht No 13/1999, Leipzig – Halle. ISSN 0948-9452. 41s. Kubát, J.  Lipavský, J. (1996). Dynamika organické hmoty a optimální obsah humusu v orných půdách. In: Bilancování organických látek a optimální zásoba organické hmoty v půdě. VURV. Praha. 60-74. Nelson, D. W. & Sommers, L. E. (1982). Total carbon, organic carbon, and organic matter. In: Page, A. L., Miller, R. H. and Keeney, D. R. ( eds.) Methods of soil analysis. Part 2. ASA, Madison, Wisconsin. 539–579. Pospíšilová, L. & Tesařová, M. (2009). Organický uhlík obhospodařovaných půd. Acta Folia II. Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. 0-41. 325

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Šimek, M. (2003). Základy nauky o půdě. JČU, Č. Budějovice, ISBN 80-7040-630-5. Stevenson, F. J. (1982). Humus Chemistry Wiley _ Inter science Publication. 445s.

_

genesis, composition, reactions. New York: J.

Tab. 1. Průměrné hodnoty frakčního složení HL na sledovaných lokalitách Corg

ΣHL

HK

FK

Náměšť

%

%

%

%

HK/FK

%

Q4/6

Kontrola - 2008

1.32

0.46

0.22

0.24

0.92

16.67

5.7

2009

1.7

0.5

0.25

0.25

1.00

14.71

5.6

2010

1.8

0.55

0.25

0.3

0.83

13.89

5.8

2011

1.4

0.55

0.24

0.31

0.77

17.14

5.6

2012

1.5

0.5

0.22

0.28

0.79

14.67

5.6

D1 - 2008

1.32

0.46

0.22

0.24

0.92

16.67

5.7

2009

1.6

0.6

0.25

0.35

0.71

15.63

5.6

2010

2.3

0.8

0.3

0.5

0.60

13.04

5.2

2011

2.2

0.7

0.3

0.4

0.75

13.64

4.9

2012

2.4

0.65

0.35

0.3

1.17

14.58

4.8

D2 - 2008

1.32

0.46

0.22

0.24

0.92

16.67

5.7

2009

1.6

0.6

0.35

0.25

1.40

21.88

5.5

2010

2.5

0.8

0.35

0.45

0.78

14.00

5

2011

2.5

0.7

0.35

0.35

1.00

14.00

4.9

2012

2.6

0.75

0.4

0.35

1.14

15.38

4.6

Ocmanice kontrola 2008

2.2

0.4

0.2

0.2

1.00

10

6

2009

1.7

0.5

0.25

0.25

1.00

14.7

5.8

2010

1.8

0.55

0.25

0.3

0.83

14

5.7

2011

1.7

0.55

0.25

0.3

0.83

14.7

5.7

2012

2

0.6

0.3

0.3

1.00

15

5.6

D1 - 2008

2.2

0.4

0.2

0.2

1.00

10

6

2009

3.5

1.2

0.7

0.5

1.40

20

5.6

2010

3.2

0.85

0.45

0.4

1.13

14.1

5.7

326

Sh


2.5

0.8

0.45

0.35

1.29

18

5.5

2012

2.55

0.7

0.4

0.3

1.33

16

5.5

D2 - 2008

2.2

0.4

0.2

0.2

1.00

10

6

2009

4

1.3

0.8

0.5

1.60

20

5

2010

3.4

0.9

0.6

0.3

2.00

17.6

5

2011

3.2

0.9

0.6

0.3

2.00

18.7

5

2012

3

1

0.6

0.4

1.50

20

5

Obr. 1. Aktivní půdní reakce u kambizemě modální (Náměšť)

Obr. 2. Výměnná půdní reakce u kambizemě modální (Náměšť)

Kontaktní adresa: Doc. RNDr. L. Pospíšilová, CSc. Mendelova univerzita v Brně, Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel: +420545133059 [email protected]

327


VLIV PODMÍNEK PROSTŘEDÍ A LISTOVÉ VÝŽIVY NA STÁRNUTÍ LISTŮ BĚHEM PROCESU TVORBY ZRNA U PŠENICE Effects of environmental conditions and leaf nutrition on leaf senescence during grain formation period in wheat plants Raimanová I., Kurešová G. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Abstrakt V polním pokuse v Praze Ruzyni byly v roce 2013 sledovány rozdíly v rychlosti stárnutí praporcových listů v závislosti na dostupnosti vody a dusíku v půdě či použití listové výživy. Jako ukazatele byly zvoleny rozdíly v obsahu chlorofylu a obsahu celkového dusíku v praporcových listech stanovené v desetidenních intervalech před a během procesu tvorby zrna ozimé pšenice. Obsah chlorofylu stoupal pouze do začátku kvetení. Poté následoval pokles obsahu chlorofylu. Výrazně rychlejší pokles byl zaznamenán u rostlin s nízkou zásobou dusíku a stresovaných nedostatkem vody. Obsah celkového dusíku začal klesat v praporcových listech již před kvetením. Při nedostatku vody byla zjištěna rychlejší translokace N z listů od 10.dne po odkvětu (pro rostliny s nízkou úrovní dusíku) resp. 20.dne ( pro rostliny s optimální úrovní dusíku). Využití listové výživy rychlost stárnutí neovlivnilo. Klíčová slova: stárnutí, pšenice, dostupnost vody, dusík, listová výživa Abstract Differences in flag leaf senescence, depending on the availability of water and nitrogen in the soil or application of the foliar nutrition were observed in 2013 in a field experiment in Prague-Ruzyne. Contents of chlorophyll and total nitrogen content in flag leaves were selected as markers of rate of leaf senescence. At ten-day intervals before and during the grain formation period, the markers were measured. Content of chlorophyll increased to the beginning of flowering. Then a decline of chlorophyll content followed. In plants with low nitrogen and a shortage of water supply, the faster decline was observed. The content of total nitrogen in flag leaves began to decline before flowering. The application of foliar nutrition did not affect the senescence. Key words: senescence, wheat, availability of water, nitrogen, foliar nutrition

Úvod Rostliny ozimé pšenice do počátku kvetení přijmou, dle půdních podmínek a podmínek prostředí 70 - 90 % N a vytvoří kolem 60 % celkové biomasy (Hirel et al., 2007). Krátce po odkvětu dochází u rostlin ke kvalitativní vývojové změně a rostliny přecházejí z vegetativní do reprodukční fáze růstu. Během této doby dochází k translokaci asimilátů z do té doby metabolicky aktivních listů do vyvíjejícího se zrna. Tento proces je spojen s poklesem metabolické aktivity listů, rapidním poklesem příjmu živin z půdy a postupným stárnutím listové plochy (senescencí). Tento proces je charakterizován snižováním obsahu chlorofylu, proteinů, lipidů a RNA (Gan a Amasino, 1997). Proces stárnutí je ovlivňován jak vnějšími faktory – světlo, teplota, nedostatek vody a minerálních živin, tak faktory vnitřními. Cílem práce bylo zhodnotit vliv podmínek prostředí a výživy na stárnutí listové plochy během období tvorby zrna. Jako vhodné ukazatele rozdílů v rychlosti senescence praporcových listů u ozimé pšenice byly využity změny v obsahu chlorofylu a celkového N. Materiál a metody V maloparcelkovém polním pokuse u ozimé pšenice (Triticum aestivum L. cv. Bagou) byl sledován vliv dostupnosti vody a výživy na rychlost senescence listů během procesu tvorby zrna. Pokus probíhal na pozemcích VÚRV, v.v.i. v Praze-Ruzyni (334 m n.m., teplá, mírně 328

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ suchá oblast, hlinito-jílovitá půda na spraši, průměrná roční teplota 8,5 °C, průměrné roční srážky 477 mm). Pokus měl dvě varianty dostupnosti vody – varianta S a varianta R. U varianty S byl nedostatek vody v době růstu zrna indukován pomocí mobilního krytu, varianta R byla kontrolní a závisela na přirozených srážkách. Využití krytu bylo dáno vlhkostí půdy a srážkami tak aby na počátku kvetení bylo dosaženo úrovně 150-160 mm vody ve vrstvě 0-90 cm a 140-150 mm na počátku a v průběhu růstu zrna. Údaje o objemu vody v půdě vycházely z odběrů půdních vzorků, výpočtu evapotranspirace a údajů o odběru vody porostem pšenice v minulých letech. Detailnější údaje jsou uvedeny v publikacích Haberle et al. (2008), Haberle (2010) a Raimanová a Haberle (2010). V pokusu bylo využito dvou úrovní hnojení dusíkem – varianta N0 hnojena pouze regenerační dávkou 30 kg.ha-1 v LAV a varianta N1 hnojena 140 kg.ha-1 dělenými do tří dávek – 30, 80, 30 kg.ha-1v LAV. Pšenice byla pěstována v osevním postupu: řepka - (pokus) pšenice - luskoobilná směska. V pokusech byla uplatněna běžná agrotechnika. Těsně před začátkem metání (BBCH 39) bylo na polovinu parcelky aplikováno listové hnojivo (varianta L), které obsahovalo N, Mg a potřebné stopové živiny a zbytek zůstal neošetřen (varianta K). Pro postižení procesu stárnutí listové plochy byly v desetidenních intervalech od aplikace listového hnojiva odebírány praporcové listy. Sklizené listy byly zváženy a rozstříhány na malé segmenty. Část vzorků byla zamražena a uchovávána při -20 °C, druhá část byla usušena při 70°C. V listech byl stanoven celkový obsah dusíku a obsah chlorofylu. Obsah celkového dusíku v sušině (mg N.g-1 listu) byl stanoven spektrofotometricky po mineralizaci vzorku v kyselině sírové s přídavkem selenu jako katalyzátoru na automatickém analyzátoru Skalar San Plus System (Breda, Nizozemí). Obsah chlorofylu ve zmražených vzorcích (mg.g-1 listu) byl stanoven spektrofotometricky upravenou metodou č. 942.04 dle AOAC, (1990). 

Výsledky a diskuze Metabolická aktivita listů a její pokles po odkvětu a v době tvorby zrna, tedy postupné stárnutí listů, je ovlivněna nejen genetickými rozdíly mezi odrůdami (ranná, pozdní), ale je výrazně ovlivněna povětrnostními podmínkami a zásobou vody v půdě. Rok 2013 byl charakterizován chladným předjařím a časným jarem s drobným přísuškem v dubnu, dostatkem až nadbytkem srážek před začátkem kvetení a vyššími teplotami a poklesem dostupné zásoby vody v půdě až na hranici sucha v době zrání (graf 1). 180

50

150

40

120

30

90

20

60

10

30

0

Úhrn srážek (mm)

Teplota (°C)

Srážky

Teplota

2013 60

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

Měsíc

Graf 1 Průběh počasí v roce 2013 (Walterův klimogram) 329

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ To ovlivnilo i relativně pozdní začátek kvetení u sledované odrůdy Bagou (řazena mezi rané až polorané) mezi 14.6. (S varianta) a 16.6. (R varianta). Jako vhodné ukazatele rozdílů v rychlosti senescence praporcových listů ozimé pšenice byly použity změny v obsahu chlorofylu a celkového dusíku v období tvorby zrna. Obsah chlorofylu je základním ukazatelem metabolické funkce listů a jeho degradace patří k prvním viditelným projevům stárnutí, přesněji senescence, listové plochy (graf 2a a 2b). Obsah chlorofylu v praporcových listech pšenice SNO-K

RNO-L

SNO-L

RN1-K

3,500

3,500

3,000

3,000

mg Ch a+b. g -1 FW

mg Ch a+b. g -1 FW

RNO-K

Obsah chlorofylu v praporcových listech pšenice

2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000

SN1-K

RN1-L

SN1-L

2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000

6.6.

17.6.

27.6.

8.7.

18.7.

6.6.

17.6.

Datum odběru

27.6.

8.7.

18.7.

Datum odběru

Graf 2a a 2b Obsah chlorofylu v praporcových listech ozimé pšenice v průběhu procesu tvorby zrna (Průměr±SD) U většiny variant stoupal obsah chlorofylu v období do začátku kvetení, kdy dosahoval nejvyšších hodnot. Vyšší obsah chlorofylu v období kvetení byl nalezen u rostlin z varianty s nedostatkem vody. U rostlin z varianty N0 byl po odkvětu pozorován rychlý nástup senescence listové plochy. 20 dní po odkvětu dosahoval obsah chlorofylu již pouze necelých 45 % u rostlin z nestresované varianty R, ještě výraznější byl pokles obsahu chlorofylu u rostlin současně stresovaných nedostatkem vody, kde obsah chlorofylu dosahoval již jen necelých 30 %. U rostlin z varianty N1 byl pozorován mnohem pomalejší nástup stárnutí listové plochy, 10 dní po odkvětu byly změny v obsahu chlorofylu jen nepatrné a výraznější pokles byl zaznamenám až mezi 20. a 30. dnem po odkvětu. Rozdíl mezi variantou stresovanou nedostatkem vody (S) a nestresovanou variantou (R) zde nebyl znatelněji pozorován. Použití listové výživy nemělo na rychlost senescence žádný vliv. Akumulace dusíku v praporcových listech je dána velikostí listové plochy a obsahem celkového N v sušině. Ten zahrnuje nejen nově syntetizované N-látky, strukturní a metabolické bílkoviny, ale i minerální N uložený ve vakuolách. Více než 50 % N remobilizovatelného pro tvorbu zrna tvoří základní enzym asimilace CO2 - RUBISCO (Hirel et al., 2007). Úbytek celkového N v praporcových listech byl pozorován již před začátkem kvetení (graf 3a a 3b), kdy obsah chlorofylu u většiny variant dosahoval svého maxima. Obsah celkového N v praporcových listech pšenice SNO-K

RNO-L

SNO-L

RN1-K

4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

mg N. g -1 DW

mg N. g -1 DW

RNO-K

Obsah celkového N v praporcových listech pšenice

6.6.

17.6.

27.6.

8.7.

18.7.

6.6.

Datum odběru

SN1-K

RN1-L

SN1-L

4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 17.6.

27.6.

8.7.

18.7.

Datum odběru

Graf 3a a 3b Obsah N v praporcových listech ozimé pšenice v průběhu procesu tvorby zrna 330


N-látky jsou ihned po odkvětu dočasně ukládány do posledního internodia jako zásobní látky. Intenzivní translokace asimilátů do buněk endospermu rostoucího zrna začíná za 10 – 12 dní po začátku kvetení. Stejně jako v případě chlorofylu byl vyšší obsah N v době do začátku kvetení zjištěn u rostlin z varianty s nedostatkem vody (S). U rostlin z varianty N0 byla zjištěna rychlejší translokace N z praporcového listu do rostoucího zrna než u rostlin, které měly dusíku dostatek (N1), což koresponduje s rychlostí nástupu senescence určené na základě obsahu chlorofylu. U rostlin stresovaných nedostatkem vody byla pozorována výrazně rychlejší translokace N v období od 10. dne po odkvětu (pro variantu N0) a 20. dne po odkvětu (pro variantu N1) v porovnání s rostlinami z nestresované varianty (R). Závěr Rychlost stárnutí listové plochy je výrazně ovlivněna nedostatkem dusíku v půdě, stejně jako nedostatkem vody. Povětrnostní podmínky v letošním roce výrazně zpozdily začátek kvetení u rostlin ozimé pšenice a zároveň urychlily proces senescence – obsah chlorofylu v praporcových listech dosahoval svého maxima již na počátku kvetení, obsah dusíku v listech dokonce již v této době klesal. Za těchto podmínek použití listové výživy proces senescence neovlivnilo. Dedikace Příspěvek byl finančně podporován z projektu MZe č.0002700604 a TAČR č. TA 01011153. Použitá literatura AOAC, (1990): Official methods of analysis: Chlorophyll in plants. Spectrophotometric method for total chlorophyll and a and b components. 62 - 63. Gan S., Amasino R.M. (1997): Making sense of senescence. Molecular genetic regulation of leaf senescence. Plant Physiology 113: 313-319 Haberle J. (2010): Simulace vlivu diferencované zásoby vody po kvetení na výnos zrna ozimé pšenic. In: „Bioklima 2010, Bioklíma 2010“, Praha 7. až 9. 9. 2010, 85-90 (CD). (ISBN: 978-80-213-2097-0). Haberle J., Svoboda P., Raimanová I. (2008): The effect of post-anthesis water supply on grain nitrogen yield and concentration in winter wheat. Plant Soil Environ 54 (7): 304-312. Hirel, B., Le Gouis, J., Ney, B., Gallais, A., (2007): The challenge of improving nitrogen use efficiency in crop plants: toward a more central role for genetic variability and quantitative genetics within integrated approaches. Journal of Experimental Botany 58, 2369 – 2387. Raimanová I., Haberle J. (2010): The effects of differentiated water supply after anthesis and nitrogen fertilization on δ15N of wheat grain. Rapid Commun. Mass Spectrom. 24: 1–6.

Kontaktní adresa: RNDr. Ivana Raimanová, Ph.D., VÚRV, v.v.i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6-Ruzyně [email protected]

331


VÝSLEDKY MONITORINGU TRÁVNYCH PORASTOV VYBRANÝCH HRÁDZÍ RYBNÍKOV, RIEK A POLDROV Results of grasslands monitoring on selected dykes of ponds, rivers and protective embankments Semanová I., Vymyslický T. Zemědělský výzkum spol. s r.o., Troubsko Abstrakt Behom posledných niekoľko desiatok rokov došlo v dôsledku zanedbávania údržby sypaných hrádzí rybníkov, poldrov a riek k prebujneniu vegetácie. Preto prebehol u vybraných novo založených a opravených hrádzí rybníkov, riek a poldrov Jihomoravského kraja a kraja Vysočina botanický prieskum, počas ktorého sa zmapovala vegetácia na svahu návodnom a vzdušnom. Celkovo sa jedná o 5 hrádzí (vodné nádrže Schindler I. a II., Uhřický rybník, nová hrádza u Pohořelic (u rieky Jihlava) a rybník Gbeláček v obci Nárameč. Fytocenologický snímok (o rozmere 1×1 m) bol zapísaný ako na svahu návodnom tak na svahu vzdušnom. Celkovo bolo získaných 10 fytocenologických snímkov, ktoré boli štatisticky vyhodnotené pomocou priamej gradientovej analýzy (CCA) v programe CANOCO. Kľúčové slová: priama gradientová analýza, Ellenbergove indikačné hodnoty, hrádze, svah, vegetácia Abstract During last several decades as a result of lack of management of dykes of fishponds, rivers and polders the overgrowing of vegetation has occurred. That is why we started to study the vegetation in South Moravia region on both sides of selected newly established dykes. Five localities were selected – water reservoirs Schindler I. and II., Uhřice fishpond, new dyke near Pohořelice (by the river Jihlava) and fishpond Gbeláček in the village Nárameč. Phytosociological releves were recorded on the plot of 1x1 m. In total, 10 phytosociological releves were recorded and statistically evaluated in the programme CANOCO by the method of direct gradient analysis (CCA). Key words: direct gradient analysis, Ellenberg’s indicator values, dykes, slope, vegetation

Úvod Ako uvádza Metodický pokyn č. 11/98 odboru ochrany vod MŽP ČR, vegetácia hrádzí sa z hľadiska bezpečnosti rozdeľuje na dreviny, buriny a zatrávnenie (trávny alebo ďatelinotrávny porast). Trávny a ďatelinotrávny porast je najlepším opevnením vzdušného svahu a návodného svahu nad dosahom vlnobitia, a ak nie je na hrádzi prevádzkovaná doprava, i jej koruny. Taktiež podľa Ambashta (2008) je pobrežná vegetácia veľmi významná. Pobrežná vegetácia mokradí na riečnych koridoroch a v okolí jazier uchováva pôdu, vodu a v nej rozpustené živiny, obmedzuje eutrofizáciu a s ňou súvisiace nebezpečenstvo vyúsťujúce vo zvýšenú biochemickú spotrebu kyslíka. Nežiadúcim porastom na hrádzach je burina, ktorá začína prevládať u neudržiavaných trávnych porastov v prvom štádiu sukcesie. Neposkytuje protieróznu ochranu a znemožňuje vizuálnu prehliadku hrádze a jej okolia, čím sa zabráni zisteniu deformačných a priesakových anomálií. Dreviny sa na hrádzach uchytávajú veľmi často, väčšinou je to samovoľne a náhodilo. Zdravé a hlbokokoreniace stromy, ktoré neporušujú opevnenie hrádze a ani neohrozujú jeho stabilitu, sú na hrádzach žiadúce. Medzi nevhodné druhy drevín patria ihličnany (najmä smreky), ovocné stromy, vlašské topole, kultivary topoľa kanadského a pod. Nevhodný je i súvislý porast krov či výmladkov, ktoré bránia voľnému vstupu obsluhy a obmedzujú vývin trávneho porastu, ktorý odumiera a prestáva tak plniť protieróznu funkciu. Bolo preukázané, že s primeranou údržbou, tj. pravidelnou kosbou optimálne 2-krát ročne, je možné zabrániť degradácii porastu, pozitívne ovplyvniť erozívne pochody na svahoch a to nie len 332

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ v povodiach, ale i na inžinierskych stavbách a pri ťažbe v lesoch. Vhodný rastlinný pokryv taktiež slúži k ochrane priehrad ako ochrana proti záplavám. (Matic 2010). Materiál a metódy V mesiaci júl roku 2013 prebehol u vybraných novo založených a opravených hrádzí rybníkov, riek a poldrov Jihomoravského kraja a kraja Vysočina botanický prieskum. Celkovo sa jedná o 5 hrádzí: vodné nádrže Schindler I. a II., Uhřický rybník, nová hrádza u Pohořelic (u rieky Jihlava) a rybník Gbeláček v obci Nárameč. Fytocenologický snímok o veľkosti 1×1 m bol založený na svahu návodnom a vzdušnom. Pri botanickom súpise sa sledoval hlavne výskyt druhov ohrozujúcich stabilitu hrádzí, druhy zhoršujúce protieróznu funkciu porastu a infiltračnú schopnosť pôdy. Jedná sa hlavne o druhy expanzívne, invázne a druhy pre hrádze nežiadúce. Fytocenologické snímky boli prepísané do databázového programu Turboveg (Hennekens & Schaminée 2001) s následným exportom do programu Juice 7.0 (Tichý 2002), ktorý umožňuje numerické analýzy vegetačných dát. Pre kvantifikáciu vplyvu jednotlivých premenných prostredia (Ellenbergove indikačné hodnoty) na variabilitu druhového zloženia bola použitá priama gradientová analýza (CCA) v programe CANOCO 4.5 (Ter Braak & Šmilauer 2002). Výber vysvetľujúcich premenných bol vykonaný pomocou metódy forward selection za použitia Monte Carlo permutačného testu s 499 permutáciamu pri p = 0,05. Výsledky a diskusia Pomocou priamej gradientovej analýzy (CCA) bol testovaný vzťah medzi druhovým zložením a Ellenbergovými indikačnými hodnotami (živiny, teplota, svetlo, pôdna reakcia, vlhkosť a kontinentalita) (Obr.1). Výber vysvetľujúcich premenných bol vykonaný pomocou metódy forward selection za použitia Monte Carlo permutačného testu s 499 permutáciami pri p = 0,05. Ako preukázateľné vyšli faktory živiny a teplota, ktoré vyjadrujú najviac celkovej variability druhového zloženia (Tabuľka 1). Druhové dáta boli logaritmicky transformované za účelom potlačenia vplyvu dominánt (Russell & La Roi 1986). Zároveň prvé dve osi vysvetľujú 35,3% variabilitu v druhových dátach a 45% variabilitu vo vzťahu druhy:enviromentálne dáta. Komentár k obrázku 1: V pravo na ordinačnom diagrame CCA sa zoskupili druhy teplých a na živiny bohatých lokalít hrádzí. Patria sem: Aegopodium podagraria, Amaranthus retroflexus, Aster lanceolatus, Ballota nigra, Calystegia sepium, Cirsium vulgare, Chelidonium majus, Chenopodium polyspermum, Erodium cicutarium a Lolium perenne. Naopak na druhej strane sa zoskupili druhy chladnejších a živinami chudších lokalít, ako sú Cichorium intybus, Crepis biennis, Equisetum arvense, Medicago lupulina, Melilotus officinalis, Pastinaca sativa, Phleum pratense, Poa pratensis, Potentilla reptans, Prunella vulgaris, Trifolium repens a Tussilago farfara. Tabuľka 1: Vysvetlená variabilita jednotlivých premenných (marginal effects) a štatistická signifikancie meraných premenných prostredia analýzou CCA. Premenné prostredia Živiny (Nutrient) Pôdna reakcia (Reaction) Kontinetalita (Cont) Teplota (Temp) svah_návodný (svah_náv) Vlhkosť (Moisture) Svetlo (Light)

Conditional Effects Var.N LambdaA 8 0.71 7 0.48 5 0.45 4 0.51 1 0.37 6 0.33 3 0.33

333

P 0.006 0.254 0.39 0.192 0.52 0.59 0.58

F 1.7 1.16 1.12 1.37 0.97 0.81 0.76

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obrázok 1: Ordinačný diagram CCA s kontinuálnymi premennými (EIH) znázornené šípkou () a kategoriálnymi premennými (snímok na svahu vzdušnom a svahu návodnom) odpovedajúcimi centroidom ().

Záver Behom posledných niekoľko desiatok rokov došlo v dôsledku zanedbávania údržby sypaných hrádzí rybníkov, poldrov a riek k prebujneniu vegetácie. Trávny a ďatelinotrávny porast je pritom najlepším opevnením vzdušného svahu a návodného svahu nad dosahom vlnobitia, a ak nie je na hrádzi prevádzkovaná doprava, i jej koruny. Nežiadúcim porastom na hrádzach je burina, ktorá začína prevládať u neudržiavaných trávnych porastov v prvom štádiu sukcesie. Bolo preukázané, že s primeranou údržbou, tj. pravidelnou kosbou optimálne 2-krát ročne, je možné zabrániť degradácii porastu a obmedziť eróziu. Vhodný rastlinný pokryv taktiež slúži k ochrane priehrad ako ochrana proti záplavám. V rámci nášho výskumu prebehol u nami vybraných novo založených a opravených hrádzí rybníkov, riek a poldrov Jihomoravského kraja a kraja Vysočina botanický prieskum, počas ktorého sa zmapovala vegetácia na svahu návodnom a vzdušnom. Botanickým prieskumom bol zistený výskyt 63 druhov cievnatých rastlín, v ktorých prevládal výskyt segetálnych a nežiadúcich druhov. Ich vysoké zastúpenie je viazané hlavne na faktory prostredia živiny a teplota, čo podporujú i výsledky zobrazené v ordinačnom diagrame CCA. Najhojnejšie zastúpené druhy teplých a živinami bohatých lokalít hrádzí sú Ballota nigra, Calystegia sepium, Cirsium vulgare a Lolium perenne. Na druhej strane majú najhojnejšie zastúpenie na chladnejších a živinami chudších lokalít druhy Phleum pratense, Poa pratensis a Potentilla reptans. Dedikácia Príspevok vznikol s podporou projektu QJ1220029 „Zakládání a údržba porostů hrází rybníků s ohledem na jejich využití (2012-2016, MZE/QJ)“ v rámci programu Komplexní udržitelné systémy v zemědělství 2012-2018 „KUS“.

334

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Použitá literatúra AMBASHT R. S. Wetland ecology: An overwiev. India: Proceedings of the National Academy of Sciences, Section B-Biological Sciences, 2008, 78: 3-12. ISSN 0369-8211. HENNEKENS S. M. & SCHAMINÉE J. H. J. TURBOVEG, a comprehensive database management system for vegetation data, 2001. RUSSELL W.B. & LA ROI G.H. Natural vegetation and ecology of abandoned coal-mined land, Rocky Mountain Foothills, Alberta, Canada, 1986. Can. J. Bot. 64: 1286 - 1298 MATIC V. The implementing of some plant species in erosion control on slopes. Archieves of Biological Sciences, 2010, 62 (3):721-726. ISSN 0354-4664. TER BRAAK C. J. F. et SMILAUER P. CANOCO reference manual and CanoDraw for Windows user’s guide. Software for Canonical Community Ordination (version 4.5). Biometris, Wageningen et České Budějovice, 2002. TICHÝ L. JUICE 7.0, software for vegetation classification, 2002. Metodický pokyn č. 11/98 odboru ochrany vod MŽP k vegetaci na nízkých sypaných hrázích (Věstník MŽP č. 5/1998) [online]. [cit. 2013-08-07]. Dostupné z: www.povodnovyplan.cz/download/vecna-cast/legislativa/vecna-cast_mp-c.11_98.pdf

Kontaktná adresa: Ing. Ivana Semanová Zahradní 1, 664 41 Troubsko e-mail: [email protected]

335


NAVRHOVANÁ RAJONIZACE ZEMĚDĚLSKÉ PŮDY PRO OVSÍK VYVÝŠENÝ ARRHENATHERUM ELATIUS (L.) J. PRESL & C. PRESL V PODMÍNKÁCH ČR Preliminary zoning of agricultural land for tall oat-grass Arrhenatherum elatius (L.) J. Presl & C. Presl for the Czech Republic Strašil Z. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha–Ruzyně Abstrakt Článek pojednává o výsledcích předběžné rajonizace zemědělské půdy pro ovsík vyvýšený (Arrhenatherum elatius). Z hodnocení vyplývá, že se ovsíku nejlépe daří v třetím až šestém klimatickém regionu a na hnědozemích, illmerizovaných půdách a dále na nivních a lužních půdách. Největších výnosů by mělo být dosahováno na hnědozemích v 3. klimatickém regionu. Klíčová slova: ovsík vyvýšený, výnosy, rajonizace Abstract The article deals with preliminary results of zoning of agriculture land for perennial tall oat-grass (Arrhenatherum elatius). It comes from the obtained results that the tall oat-grass benefits from cultivation in the 3, 4, 5 and 6 climatics regions, and on the Orthic Luvisols, the Albic Luvisols and the Eutric Fluvisols. The highest yields should be reached on the Orthic Luvisols in the 3rd climate region. Key words: tall oat-grass, yields, zoning

Úvod Pěstování plodiny, aby se dosáhlo vysokých výnosů bez velkých dodatkových vkladů, je třeba situovat do vhodných půdně-klimatických podmínek. Posouzení vhodnosti těchto podmínek si klade za cíl tato práce. Cílem bylo vytvořit návrh pěstební rajonizace resp. typologie zemědělských půd pro pěstování ovsíku a stanovení jeho výnosového potenciálu pro podmínky ČR. Ovsík vyvýšený je víceletá, vysoce vzrůstná tráva. Jedná se o trávu domácího původu. Plodonosná stébla dosahují výšky 120 - 150 cm. Trs je vzpřímený, mohutný, vystoupavý, středně hustý, vysoký 80 - 130 cm. Stéblo je hrubší, středně poléhavé se středním olistěním. Listy jsou široké, dlouhé, typicky převislé a řídce ochmýřené (Ochodek a kol., 2006). Mohutným kořenovým systémem čerpá vodu i z hlubších půdních vrstev. Stejně jako srha říznačka je ovsík volně trsnatou trávou. Trpí holomrazy a plísní sněžnou, proto není vhodný do horších klimatických podmínek (Šantrůček a kol., 2001). Uplatní se na lehčích, sušších půdách s neutrální nebo slabě kyselou půdní reakcí a s dobrou zásobou živin. Je náročný na vápník. Nesnáší sešlapávání a spásání. Předností ovsíku je vynikající produkční schopnost a odolnost proti přísušku (Velich a kol., 1994). V seznamu odrůd zapsaných ve Státní odrůdové knize České republiky jsou registrovány odrůdy Rožnovský a Median. Ovsík má obtížné semenářství i setí (zahnutá osinka), užší ekologickou amplitudu a je méně vytrvalý (Velich a kol., 1994). Vyšlechtěním bezosinné odrůdy ´Medián´ tyto důvody pominuly. Vývin po zasetí probíhá rychle, vytváří mohutné vystoupavé trsy. Plných výnosů dosahuje již od druhého roku vegetace. Je převážně jarního charakteru. Z jara obrůstá jako jedna z prvních trav. Dobře snáší zastínění. Ovsík je vhodný k protieroznímu zatravnění svažitých pozemků a náspů (Vrzal a Novák, 1995). Je také vhodný k pěstování na energetické účely (Šantrůček a kol., 2007). Vzhledem k vysokému hrubšímu, středně poléhavému stéblu má předpoklady využití ve fytoenergetice pro přímé spalování nebo jako přídavek do fermentoru při výrobě bioplynu. 336


Materiál a metody Hodnocení půdních a klimatických jednotek pro pěstování energetických plodin bylo založeno na vyhodnocení empirických výsledků hodnocení výnosových parametrů ve vztahu k podmínkách prostředí vyjádřených v jednotkách BPEJ/HPKJ respektive jejich složek – např. průměrných teplot, rizik přísušků, půdních vlastností atd. Při hodnocení HPKJ jsme vycházeli z prácí Němec (2001) a Mašát a kol. (2002). Dalším krokem bylo expertní hodnocení jednotlivých složek prostředí majících vliv na výnos konkrétní plodiny a dále bylo provedeno zařazení jednotek BPEJ/HPKJ do pěstebních kategorií. Pro některé jednotky zejména HPKJ, kde nebyla zjištěna dostupná empiricky zjištěná data, byl proveden odpovědný expertního odhad. Posledním krokem bylo provedení odhadu očekávaného výnosu plodiny ve výsledných kategoriích pěstební rajonizace. Výsledky a diskuse Z polních pokusů na různých stanovištích byly stanoveny výnosy fytomasy ovsíku. Ovsík běžně dosahuje výnosy 8-12 t.ha-1 (Petřík a kol. 1987). Frydrych a kol. (2001) uvádí výnos sušiny biomasy v 1. užitkovém roce (1. seč) 4,31 t.ha-1, ve 2. užitkovém roce (1. seč) 8,77 t.ha-1. V našich polních pokusech (Strašil a kol. 2011) kolísaly výnosy sušiny fytomasy ovsíku v různých termínech při jednorázové sklizni podle stanovišť v průměru od 6,5 t.ha-1 v Českých Budějovicích do 8,66 t.ha-1 v Lukavci (tab. 1). Tab. 1. Výnos sušiny fytomasy ovsíku vyvýšeného (t.ha-1) a sušina (%) v daných termínech sklizně za sledované období na vybraných stanovištích

Rok 2007*

2008

2009

2010 průměr 2008/1 0

Termín sklizně 1. termín 2. termín 3. termín 1. termín 2. termín 3. termín 1. termín 2. termín 3. termín 1. termín 2. termín 3. termín 1. termín 2. termín

Stanoviště Lukavec Sušina 26,8 34,6 83,9 43,1 75,2 90,6 23,9 34,5 71,9 31,5 45,8 65,4 32,8 51,8

Výnos sušiny 2,39 4,15 2,10 8,66 11,33 3,53 4,16 10,07 4,85 4,99 4,59 4,64 5,94 8,66

České Budějovice Výnos Sušina sušiny 29,3 7,13 52,8 7,03 67,1 5,92 35,3 4,89 24,0 6,40 92,0 7,78 29,3 4,50 41,5 6,10 65,0 5,41 31,3 5,51 39,4 6,50

3. termín 76,0 4,34 74,7 5,70 Poznámky: * rok založení porostu na jaře přímým výsevem 1. termín - červen 2. termín - po prvních mrazech 3. termín - na jaře

337

Praha-Ruzyně Výnos Sušina sušiny 28,8 3,23 72,0 4,99 75,1 3,85 34,4 6,94 70,0 6,94 89,9 4,89 29,1 7,45 55,7 11,14 86,6 7,55 30,7 5,87 65,9 7,69 83,9

5,43

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Na základě výsledků pokusů a expertních odhadů byl proveden návrh rámcové typologie zemědělských půd pro pěstování ovsíku vyvýšeného v podmínkách České republiky. Metodický postup vytváření typologie je založen na přiřazování výnosů ovsíku k jednotkám bonitace zemědělského půdního fondu tzv. bonitovaným půdně ekologickým jednotkám (BPEJ). Pro vytvoření návrhu typologie půd pro ovsík byly pro zjednodušení použity první dva údaje BPEJ, které tvoří tzv. hlavní půdní klimatickou jednotku (HPKJ). V České republice bylo vymezeno celkem 10 klimatických regionů, které jsou charakterizovány zejména sumou průměrných denních teplot vzduchu nad 10 °C, průměrnými ročními teplotami vzduchu, průměrnou roční sumou srážek, pravděpodobností výskytu suchých vegetačních období a vláhovou jistotou. Všechny klimatické regiony, snad kromě 9. klimatického regionu, jsou přiměřeně vhodné pro pěstování ovsíku. Hlavní půdní jednotka (HPJ) je účelové seskupení půdních forem, příbuzných ekologickými vlastnostmi, které jsou charakterizovány půdním typem, subtypem, půdotvorným substrátem, zrnitostí a u některých HPJ výraznou svažitostí, hloubkou půdního profilu, skeletovitostí a stupněm hydromorfismu. V České republice bylo vymezeno 78 HPJ. Pouze 63 HPJ bylo vyhodnoceno jako vhodné pro provozní velkovýrobní pěstování ovsíku vyvýšeného. Vytváření typologie zemědělských půd bylo prováděno vyhodnocením empirických výsledků hodnocení výnosových parametrů ve vztahu k podmínkách prostředí pokusných a provozních porostů vyjádřených v jednotkách HPKJ. Chybějící data byla doplňována expertním posouzením ve spolupráci s předními odborníky v oboru travních porostů. Výsledkem hodnocení je tabulka 2 s vymezením skupin HPKJ (pěstebních oblastí) podle vhodnosti pro pěstování ovsíku vyvýšeného. Tab. 2. Rámcová typologie zemědělských půd pro pěstování ovsíku vyvýšeného v systému hlavních půdně klimatických jednotek (HPKJ) bonitace českých zemědělských půd. KR/HPJ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 KR/HPJ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

Poznámky: KR – klimatický region HPJ – hlavní půdní jednotka neexistující HPKJ nevhodné HPKJ - výnos pod 5,0 t/ha sušiny 5,0 až 7,0 7,0 až 9,0 9,0 až 11,0 nad 11,0

338

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obdobná předběžná rajonizace byla již vytvořena např. také pro chrastici rákosovitou a kostřavu rákosovitou. Rajonizace těchto plodin byla uvedena v pracech Strašil, Weger (2010) resp. Strašil, Weger (2010a). Závěr Z výsledné tabulky (Tab. 2) je možno odvodit, že se ovsíku nejlépe daří v třetím až šestém klimatickém regionu a na hnědozemích, illmerizovaných půdách a dále na nivních a lužních půdách. Největších výnosů by mělo být dosahováno na hnědozemích v 3. klimatickém regionu. Výsledky rajonizace mohou být použity v oblasti strategického plánování a zemědělské praxi pro výběr nejvhodnějších ploch pro pěstování. Dedikace Tento příspěvek byl finančně podpořen výzkumným záměrem MZe ČR č. 0002700604 a projektem TA02021257. Použitá literatura Frydrych, J., Cagaš, B., Machač, J. (2001): Energetické využití některých travních druhů. (Energetic use of some grass species). Zemědělské informace ÚZPI, 23/2001, 34 s. Mašát, K. a kol. (2002): Metodika vymezování a mapování bonitovaných půdně ekologických jednotek. 3. přepracované vydání. VÚMOP Praha, 113 s. Němec, J. (2001): Bonitace a oceňování zemědělské půdy České republiky. 260 s., VÚZE, Praha. Ochodek, T. a kol. (2006): Potenciál biomasy, druhy, bilance a vlastnosti paliv z biomasy. Ostrava: Vysoká škola báňská - technická univerzita, 2006. Petřík, M. a kol. (1987): Intenzivní pícninářství. SZN Praha, 1987, 473 s. Strašil, Z., Kohoutek, A., Diviš, J., Kajan, M., Moudrý, J., Moudrý, J. jr. (2011): Trávy jako energetická surovina. Certifikovaná metodika pro zemědělskou praxi. Ed.: VÚRV, v.v.i. Praha-Ruzyně, JČU Č, Budějovice, Agronomická fakulta, 2011, 36 s. Strašil, Z., Weger J. (2010): Preliminary zoning of agricultural land for reed canary grass (Phalaris arundinacea L.) for the Czech Republic. (Předběžná rajonizace zemědělské půdy pro chrastici rákosovitou (Phalaris arundinacea L.) v podmínkách ČR). In: Proceedings of Agro 2010 the XIth ESA Congress, August 29th – September 3rd, 2010, Montpellier, France, p. 949-950. Strašil, Z., Weger, J. (2010a): Studium kostřavy rákosovité (Festuca arundinacea Schreb.) pěstované pro energetické využití. (Study of tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.) grown for energy purposes). Acta Pruhoniciana, 2010, 96: 19-26. Šantrůček, J. a kol. (2001): Základy pícninářství. Praha, Česká zemědělská univerzita, 2001, 146 s. Šantrůček, J. a kol. (2007): Encyklopedie pícninářství. Praha, Česká zemědělská univerzita, 2007, 157 s. Velich, J. a kol. (1994): Pícninářství. Praha: Vysoká škola zemědělská, 1994, 204 s. Vrzal, J., Novák, D. (1995): Základy pěstování kukuřice a jednoletých pícnin. Praha: Institut výchovy a vzdělávání MZe ČR, 1995. Kontaktní adresa: Ing. Zdeněk Strašil, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby Praha - Ruzyně, v.v.i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6 - Ruzyně e-mail: [email protected] 339


RŮST KOŘENŮ OZIMÉ PŠENICE ZA RŮZNÝCH VLHKOSTNÍCH PODMÍNEK Root growth of winter wheat under different moisture conditions Svoboda P. Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i., Praha-Ruzyně Abstrakt V maloparcelkových polních pokusech byl v letech 2004 – 2007 sledován vliv rozdílné zásoby vody v půdním profilu na růst kořenů ozimé pšenice. Odlišná zásoba vody byla v jarním období dosažena vlivem různých povětrnostních podmínek ročníku a od fáze kvetení pšenice byla část porostu zakrývána před dešti (nedostatečná zásoba vody - S) a část porostu byla zavlažována kapkovou závlahou (dostatečná zásoba vody - V). Ve všech pokusných letech byla zjištěna větší délka kořenů na variantě V v horní 40cm vrstvě půdy, v průměru o 35 %. Ve vrstvě půdy 50 – 90 cm byla zjištěna průkazně větší délka kořenů pšenice na variantě V v ročnících 2004 a 2005, kdy byl rozdíl v objemu vody mezi oběma variantami největší (o 45 %, respektivě o 55 %). Vlivem suchého a teplého počasí na jaře 2007 byl zaznamenán slabší růst kořenů pšenice. Pozdější závlaha zvýšila jen délku kořenů v ornici, ve spodnějších vrstvách se parametry kořenů významněji nezměnily. Rozdílná hloubka kořenů pšenice byla průkazně dosažena jen v roce 2004, kdy na variantě S byla zjištěna hloubka kořenů 125 cm, oproti 100 cm na variantě V. Klíčová slova: růst kořenů, délka kořenů, pšenice ozimá, vlhkost půdy The effect of different water reserves in soil profile on the root growth of winter wheat was studied in model-plot field experiment in years 2004 - 2007. Different water supply was reached in spring due to different weather conditions in experimental years. From the flowering wheat was covered up before the rain (inadequate supply of water - S) and part of the crop was irrigated by drip irrigation (sufficient water supply - V). In all experimental years greater root length was observed in treatment V in the upper 40 cm soil layer, on average by 35 %. In the layer 50-90 cm significantly greater root length of wheat was found on the variant in the years 2004 and 2005. In the years, the greatest difference in water volume between the two variants was observed (45 % and 55 %). Due to dry and warm weather in spring of 2007 root growth of wheat was weaker than in other years. Irrigation after anthesis only increased the length of roots in the topsoil. Root parameters did not change significantly in deeper layers. Different depth of the roots of wheat was significant only in 2004, when plants at S variant reached to depth 125 cm, compared to 100 cm at variant V. Key words: root growth, root length, winter wheat, soil moisture

Úvod Rostliny převážně získávají vodu a živiny kořeny z půdního roztoku. Dostupnost vody pro rostlinu je dána jejím obsahem v půdních kapilárách. Při nižších vlhkostech je voda v kapilárách těžce pohyblivá a její dostupnost pro rostlinu se snižuje. Ideální obsah vody ve vegetačním profilu (zóna kořenů) je 60-80 % objemu půdních pórů. Při vyšším obsahu jde o zamokření, při nižším rostliny trpí suchem, zbytek objemu pórů by měl vyplňovat půdní vzduch. Při nedostatku vody v půdě je rostlina vystavena vodnímu stresu, což znamená, že transpirací vydá víc vody, než dokáže přijmout. I krátkodobý vodní stres může mít na rostlinu dlouhodobé účinky. Stres vzniká i při nadbytku vody v půdě, příčinou poškození rostliny je však nedostatečné zásobení kořenů kyslíkem. Nadbytek vody v půdě způsobuje poruchy zásobení kořenů kyslíkem. Hlubší kořenový systém zlepšuje přístup k zásobě vody v podorničí, vyšší hustota kořenů zlepšuje příjem živin z vysychající půdy. Výrazné jarní sucho může mít za následek, že kořeny nedokážou prorůstat přeschlou povrchovou vrstvou ornice, redukuje se růst 340

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ sekundárních kořenů hlavního stébla a odnoží, které se zakládají blíže povrchu než primární kořeny. To má negativní dopad na příjem vody a živin v době nalévání zrna, protože tyto kořeny za běžných podmínek prorůstají do hlubokých vrstev podorničí (Haberle a kol., 2008). Jako efektivní hloubku kořenů obilnin (hloubka z které jsou kořeny schopné odčerpat většinu dostupné zásoby vody - hustota kořenů je dostatečná) lze od fáze metání na úrodných, strukturních a hlubokých půdách uvažovat u ozimů 100-120 cm. Nepřehnojený kvalitní porost ozimů dokáže využít určitý podíl vody i z vrstev 120-150 cm. Na běžných půdách lze považovat za maximum efektivního prokořenění hloubku 90 cm, i když jednotlivé kořeny mohou pronikat hlouběji (Svoboda a Haberle, 2006). Názory na vliv vody při růstu kořenů jsou v literatuře různé, někdy i protichůdné. Například není dostatečně potvrzena domněnka, že dlouhodobé sucho má za následek hlubší pronikání kořenů v půdním profilu. Cílem této práce bylo porovnat distribuci a hloubku kořenů ozimé pšenice za podmínek snížené a optimální zásoby vody v období tvorby zrna. Materiál a metody Na stanovišti v Ruzyni (hnědozem na spraši, 340 m.n.m., průměrná roční teplota 8,5 oC, roční srážky 477 mm) byl v letech 2004 – 2007 sledován růst kořenů ozimé pšenice Nela. Současně byla sledována v termínu od jara do sklizně plodiny v pravidelných intervalech vlhkost půdy v půdním profilu až do hloubky 130 cm. Před kvetením pšenice byla pomocí pojízdného krytu část porostu operativně zakrývána před srážkami, tím se vytvořila varianta s indukovaným nedostatkem vody v půdním profilu. Druhá část porostu byla od fáze počátku kvetení pomocí kapkové závlahy zavlažována na 70 – 80 % polní vodní kapacity ve vrstvě půdy 0 – 90 cm, tak byla vytvořena varianta s optimální zásobou vody. Porost pšenice byl přihnojen 100 kg N/ha ve 2 jarních dávkách hnojivem LAV. Parametry kořenů pšenice byly zjištěny ve fázi voskové zralosti odběrem sondýrkou o průměru 3,5 cm až do hloubky posledního výskytu kořenů, po 10cm vrstvách. Byla určena délka kořenů metodou podle Tennanta (1975), sušina kořenů, distribuce v půdním profilu a hloubka pronikání kořenů. Statistická analýza dat byla provedena v programu STATISTICA. Výsledky a diskuze Distribuce kořenů pšenice v půdním profilu (délka kořenů ve vrstvách půdy) a hloubka kořenů je znázorněna pro všechny 4 roky na obr. 2. Ve všech letech byla více prokořeněna horní 40cm vrstva půdy na zavlažované variantě (V), varianta s nedostatkem vody (S) vykazovala v průměru o 35 % menší délku kořenů v této vrstvě půdy. Ve větších hloubkách půdního profilu (od 50 cm hloubky) už rozdíl v délce kořenů mezi těmito dvěma variantami nebyl tak výrazný, ovšem v letech 2004 a 2005 byl rozdíl zachován do hloubky 80 cm v roce 2004 a 100 cm v roce 2005. Objem vody v této vrstvě půdy (50 – 90 cm) je znázorněn v tabulce č. 1. Jak je patrné, největší rozdíl mezi oběma variantami byl právě v roce 2005 (41,8 mm vody) a pak v roce 2004 (30,3 mm vody). Takže rozdíl v objemu vody v této vrstvě půdy koreloval s rozdílem délky kořenů mezi oběma variantami. Nejmenší délka kořenů pšenice v celém půdním profilu byla zaznamenána v roce 2007, kdy s postupující hloubkou se velice rychle snižovala délka kořenů a efektivní hloubka kořenů byla v tomto roce nejmenší (cca 70 cm). K tomuto stavu došlo zřejmě vlivem povětrnostních podmínek na jaře tohoto roku, kdy srážky byly velmi malé. Největší nedostatek vody byl v dubnu 2007 (pouhé 2,4 mm srážek). Půda byla velmi vyschlá a k tomuto stavu ještě dopomáhaly i vysoké průměrné teploty, jak je vidět na obr. 1. Růst kořenů byl ztížený, dodávka vody zavlažováním v pozdější fázi pšenice už ke zvýšení růstu kořenů mnoho nepomohla. Největší hloubka kořenů pšenice byla dosažena v roce 2005, kdy jednotlivé kořeny pronikaly až do hloubky 150 cm na variantě s nedostatkem vody. Rozdílná hloubka 341

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ pronikání kořenů do hloubky byla zaznamenána zvláště v roce 2004, kdy kořeny pronikaly o cca 25 cm hlouběji na variantě s nedostatečnou zásobou vody než na zavlažované variantě. Obr. 1: Průměrná teplota vzduchu ve 2 m nad zemí a měsíční úhrny srážek v období ledna až května 2004 – 2007 v Ruzyni 20

120

(°C)

2006

2005 2006

80

2007

10

normál

Úhrn srážek

2004 100

2005

15

(mm)

Teplota vzduchu ve 2 m

2004

2007 normál

60

5 40 0

20

-5

0 únor

leden

březen duben

květen

únor

leden

březen duben květen

Obr. 2: Distribuce kořenů pšenice v půdním profilu a maximální hloubka kořenů na variantě s dostatečnou (V) a nedostatečnou (S) zásobou vody (Nela, Ruzyně 2004 – 2007) 1000

1000 800

600

S

400

V

cm / vzorek

800

cm / vzorek

2005

2004

200

600

S

400

V

200

0

0 10

30

50

70

90

110

130

150

10

30

50

hloubka (cm)

70

110

130

150

hloubka (cm)

1000

1000

2007

2006 800

cm / vzorek

800

cm / vzorek

90

S

600

V

400 200

600

S

400

V

200

0

0 10

30

50

70

90

110

130

150

hloubka (cm)

10

30

50

70

90

hloubka (cm)

342

110

130

150

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 1: Objem vody (mm) ve vrstvě půdy 50 – 90 cm na variantě s dostatečnou (V) a nedostatečnou (S) zásobou vody (Nela, Ruzyně 2004 – 2007) rok 2004

2005

2006

2007

datum 8.6. 19.7. 17.8. průměr 1.6. 7.7. 10.8. průměr 7.6. 7.7. 10.8. průměr 5.6. 27.6. 1.8. průměr

V 115,5 94,0 82,0 97,2 103,9 126,2 120,4 116,8 100,0 104,7 108,9 104,5 83,3 79,6 74,2 79,0

rozdíl 44,0 29,0 18,0 30,3 15,6 62,7 47,2 41,8 10,8 25,9 34,8 23,9 20,9 21,1 15,8 19,2

S 71,5 65,0 64,1 66,9 88,4 63,5 73,2 75,0 89,1 78,8 74,1 80,7 62,4 58,5 58,5 59,8

Závěr Rozdílný charakter povětrnostních podmínek v jarním období spolu s odlišnou zásobou vody v půdním profilu měl za následek diferencovaný růst kořenů ozimé pšenice. V průměru o 35 % větší délka kořenů ozimé pšenice v horní 40cm vrstvě půdy byla pozorována ve všech 4 pokusných letech na variantě s dostatečnou zásobou vody, oproti variantě s nedostatečnou zásobou vody. Pokud byl rozdíl v objemu vody v hlubší vrstvě půdy 50 – 90 cm mezi těmito variantami větší než 45 %, tento trend pokračoval a byla zjištěna průkazně větší délka kořenů na variantě s dostatečnou zásobou vody v této vrstvě půdy. Velmi suché a teplé počasí v jarním období 2007 mělo za následek snížený růst kořenů ozimé pšenice, byla dosažena nejmenší délka a hloubka kořenů. Pozdější umělá závlaha zvýšila jen délku kořenů v ornici, ve spodnějších vrstvách se parametry kořenů významněji nezměnily. Rozdílná hloubka kořenů pšenice mezi variantami byla průkazně dosažena jen v roce 2004, kdy na variantě s nedostatečnou zásobou vody byla zjištěna hloubka kořenů 125 cm, oproti 100 cm na variantě s dostatečnou zásobou vody. Dedikace Tento příspěvek byl finančně podporován z VZ MZe 0002700604 a z projektu QI111C080 Použitá literatura Haberle J., Trčková M., Růžek P. (2008): Příčiny nepříznivého působení sucha a dalších abiotických faktorů na příjem a využití živin obilninami a možnosti jeho omezení. Metodika pro praxi. ISBN: 978-80-87011-45-4 Svoboda P., Haberle J. (2006): The effect of nitrogen fertilization on root distribution of winter wheat, Plant Soil Environ. 52(7): 308-313 Tennant D. (1975): A test of a modified line intersect method of estimating root lenght. J. Ecol., 63: 995-1001. Kontaktní adresa: Ing. Pavel Svoboda, [email protected]

Výzkumný

ústav

343

rostlinné

výroby,

v.v.i.,

Praha

6-Ruzyně,


UTUŽENÍ PŮDY VLIVEM POJEZDŮ TRAKTORU A ZEMĚDĚLSKÉHO STROJE Soil compaction influence of the travel tractor and agricultural machinery Svoboda M., Červinka J. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt U soupravy traktoru a secího stroje byly polně laboratorní zkoušky zaměřeny na změnu vlastností půdy v závislosti na použití různých pneumatik a tlaku v nich. U jednotlivých variant stop, které souprava vytvořila, byly odebrány půdní vzorky z hloubky 150 a 300 mm pomocí Kopeckého válečku a z nich byla stanovena vlhkost půdy, objemová hmotnost a celková pórovitost. Z naměřených výsledků vyplývá, že u varianty, kde byla použita klasická pneumatika, dochází k postupnému nárůstu objemové hmotnosti redukované. Výjimku tvoří pouze varianta v kolejovém řádku se standardním tlakem v pneumatice. Při použití dvoumontáže na zadní nápravě traktoru dochází opět k postupnému nárůstu objemové hmotnosti do spodních vrstev půdy. Celková pórovitost se zvětšující se hloubkou měření klesá, mimo varianty standardní tlak kolejový řádek u klasické pneumatiky. Při použití dvoumontáže dochází s rostoucí hloubkou ke snižování celkové pórovitosti ve všech variantách. Výsledky měření potvrdily vliv různé pneumatiky a tlaku v nich na objemovou hmotnost a celkovou pórovitost. Klíčová slova: pneumatika, dvoumontáž, hmotnost, objemová hmotnost redukovaná, pórovitost Abstract For the tractor and seeder were the field laboratory tests aimed at changing soil properties depending on the use of different tires and pressure in them.For each variant traces that created a kit, soil samples were collected from a depth of 150 and 300 mm with Kopecky roller to lay down the soil moisture, bulk density and total porosity. The measured results show that the variant was used where conventional tire, there is a gradual increase in bulk density. The only exception is variation in tramline with a standard tire pressure. When using double tires on the rear axle of the tractor is again a gradual increase in density in the lower layers of the soil. The total porosity with increasing depth measurement falls outside the standard pressure variations tramline a conventional tire. When using dual mounting occurs with increasing depth to the reduction of total porosity in all variants. The measurement results confirmed the effect of different tire pressures in them the density and total porosity. Key words: tire, twin tires, weight, bulk density, porosity

Úvod Současné trendy v pěstování rostlin jsou orientovány na snížení nákladů a na uplatnění technologií, které jsou ekologicky přínosné. Se zhutňováním půdy jsou však spojena i závažná ekologická rizika, například zvýšený povrchový odtok vody (nebezpečí vodní eroze půdy a kontaminace vodních zdrojů). V situaci, kdy zemědělské podniky musí stále hledat cesty k dosahování co nejnižších nákladů na jednotku produkce, je třeba klást důraz na respektování požadavků plodiny na půdní stav a zlepšovat fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy. Podmínky pro zpracování půdy a zakládání porostů plodin jsou významným způsobem ovlivňovány předchozími přejezdy traktorů, dopravních prostředků a sklizňových strojů. O stupni zhutnění půdy rozhoduje kromě hmotnosti strojů připadající na jednu nápravu a středních kontaktních tlaků na půdu. Významné pro momentální odolnost půdy vůči stlačování jsou zejména fyzikální vlastnosti půdy. Určité zatížení půdy může mít různou odezvu v půdě v průběhu roku v závislosti především na momentální vlhkosti půdy a prostorovém uspořádání půdní hmoty (stupni nakypření nebo utužení půdy)(Hůla,2001). 344


Materiál a metody V rámci polního měření, na jaře roku 2013, byly polně laboratorní zkoušky zaměřeny na změny vlastností půdy při použití různých pneumatik a rozdílného plnícího tlaku. Soupravu tvořil traktor John Deere 7820 a secí stroj HORSCH Pronto 6 DC. Měření probíhalo na pozemku u obce Borovná u Telče. Na pozemku jsou hnědé půdy oglejené, půdní druh hlinitá půda, středně těžká, bez skeletu. Klimatický region je mírně chladný, vlhký, průměrná roční teplota je 5 - 6º C a vlhkost se v době měření pohybovala cca ve 150 mm mezi 25 – 26 %. Pozemek byl na podzim (2012) zorán na hloubku 250 mm a na jaře před měřením byl usmykován. Měření probíhalo tak, že při přejetí soupravy se označila stopa traktoru a z ní se odebíral vzorek půdy pomocí Kopeckého válečku z hloubky 150 mm a 300 mm pro laboratorní rozbor. Nejprve jezdil traktor na klasických pneumatikách v kombinaci se secím strojem o záběru 6 m a měnil se tlak v pneumatikách. Byli zvoleny tři tlaky v pneumatice (viz tab.1), přetlak, standardní tlak (doporučený výrobcem) a podtlak. Na každý tlak přejela souprava třikrát, aby dosahovala kolejových řádků na vzdálenost 18 m. V každé jízdě jsme označili stopu traktoru tak, abychom věděli, kde přejede traktor jenom jednou a kde bude kolejový řádek a bude ježděno vícekrát. Jako kontrola se stanovila část, kde projel pouze secí stroj a nebyl zde průjezd od traktoru. Stejně se postupovalo, když se na traktor nainstalovaly dvoumontáže na zadní nápravu. Měření se začínalo ve vzdálenosti 18 m od okraje pozemku z důvodu otáčení se soupravy a aby dosáhla požadované konstantní rychlosti pro všechny varianty měření. Tab. 1 Zadané hodnoty pro různé varianty sledování Rozměr pření pneumatiky

Rozměr zadní pneumatiky

Varianta tlaku

Tlak v přední pneum. (kPa)

Tlak v zadní pneum. (kPa)

Hmotnost soupravy (kg) Klas. pneumatika

Dvoumontáž

1 stopa

540/65 R30

650/65 R42

Přetlak

220

220

17950

18330

1 stopa

540/65 R30

650/65 R42

Standardní

170

170

17950

18330

1 stopa

540/65 R30

650/65 R42

Podtlak

130

130

17950

18330

Varianty

Kontrola

Mimo stopu traktoru

Kol. řádek

540/65 R30

650/65 R42

Přetlak

220

220

17950

18330

Kol. řádek

540/65 R30

650/65 R42

Standardní

170

170

17950

18330

Kol. řádek

540/65 R30

650/65 R42

Podtlak

130

130

17950

18330

Kontrola

Mimo stopu traktoru

Výsledky a diskuze Pro posouzení vlivu pneumatiky a plnícího tlaku na změnu stavu půdy jsme použili objemovou hmotnost redukovanou a celkovou pórovitost, které jsme zjistili z rozborů Kopeckého válečků. Porovnávány byly jak jednotlivé varianty tlaku v pneumatice mezi sebou, tak různé pneumatiky (klasická pneumatika a dvoumontáž).

345

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Graf 1. Objemová hm. red. klas. pneu.

Graf 2.Objemová hm. red. dvoumon.

Objemová hm. redukovaná klas. pneumatika

Objemová hm. redukovaná dvoumontáž

1700

1700

1650 1650

kg.m-3

kg.m-3

1600 1550 1500

1600

1550

1450 1500

1400 1450

1350 15

15

30

30

Hloubka (cm)

Hloubka (cm) 1 stopa Přetlak

1 stopa Standardní

1 stopa Podtlak

1 stopa Přetlak

1 stopa Standardní

1 stopa Podtlak

Kontrola

Kolej. řádek Přetlak

Kolej. řádek Standardní

Kontrola



Kolej. řádek Podtlak

Kontrola


Kontrola

V grafickém znázornění (viz graf 1) je použito klasických pneumatik a v grafu 2 je použita dvoumontáž na zadní nápravě traktoru. Hodnoty objemová hmotnosti redukované se dosahuje ve svrchních půdních vrstvách nejčastěji mezi hodnotami 1200 – 1500 kg.m-3 . Ve spodních vrstvách tyto hodnoty vzrůstají až na hodnoty 1600 – 1800 kg. m-3. Objemová hmotnost suché půdy indikuje kyprost nebo ulehlost půdy a je potřebná pro výpočet pórovitosti. U klasické pneumatiky (graf 1) má nejnižší hodnoty varianta přetlak 1 stopa, u varianty v kolejovém řádku má nejlepší hodnoty podtlak v pneumatice. S rostoucí hloubkou měření by se měli hodnoty navyšovat, což se děje s vyjímkou varianty standardního tlaku v kolejovém řádku u klasické pneumatiky. V grafu 2 varianta s dvoumontáží hodnoty postupně narůstají se zvyšující se hloubkou měření. Nejvýhodnější jsou varianty se standardním tlakem v pneumatice, jak 1 stopa, tak kolejový řádek a přetlak 1 stopa. Nejhorší varianta byla s přetlakem v kolejovém řádku. Graf 3. Pórovitost celková klas. pneu.

Graf 4. Pórovitost celková dvoumontáž

Pórovitost celková klas. pneumatika

Pórovitost celková dvoumontáž

48

45

47

44

46 43

44

% obj.

% obj.

45

43 42 41

42 41 40

40 39

39 38

38

15

30

15

30

Hloubka (cm)

Hloubka (cm) 1 stopa Přetlak

1 stopa Standardní

1 stopa Podtlak

1 stopa Přetlak

1 stopa Standardní

1 stopa Podtlak

Kontrola



Kontrola




Kontrola


Kontrola

V grafickém znázornění 3 a 4 je celková pórovitost, která podává obraz o okamžitém zastoupení objemu pórů v celkovém objemu půdy. Na grafu 3 vidíme celkovou pórovitost při použití klasické pneumatiky. Nejvýhodnější jsou zde varianty přetlak 1 stopa a podtlak kolejový řádek. Se zvyšující se hloubkou pórovitost klesá kromě varianty standardní tlak kolejový řádek. V grafu 4 pórovitost se zvyšující se hloubkou klesá. Nejlepší hodnoty měly varianty standardní tlak 1 stopa, standardní tlak kolejový řádek a přetlak 1 stopa. Utužení se vyskytuje tam, kde půda podléhá mechanickému tlaku používáním těžké techniky hlavně ve vlhkých podmínkách. Výsledkem utužení půdy je redukce hrubého prostoru pórů mezi půdními částicemi, čímž se zvyšuje objemová hmotnost a tím, že půdy částečně nebo úplně ztrácí schopnost absorbovat vodu. Výskyt utužení je nejčastější v povrchovém horizontu, ale postihuje i podpovrchové vrstvy (Sobocká, 2007) 346

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Kromě technologických postupů pro omezení nežádoucího zhutnění půdy se mohou použit i technická řešení např. snížení tlaku v pneumatice, snížení zatížení přenášené kolem, dvoumontáž obou náprav, používání flotačních či nízkotlakých pneumatik, zvýšení šířky a vnějšího průměru pneumatik, zvolení pásového podvozku (Bauer 2011). Závěr Uvedené měření ukázalo vliv změny huštění pneumatiky na změny objemové hmotnosti redukované a celkové pórovitosti. Potvrdilo význam zvyšování kontaktní plochy (klasická pneumatika, dvoumontáž) a vliv snížení tlaku v pneumatikách. Z naměřených výsledků vyplývá, že u varianty, kde byla použita klasická pneumatika, dochází k postupnému nárůstu objemové hmotnosti redukované. Výjimku tvoří pouze varianta v kolejovém řádku se standardním tlakem v pneumatice. Při použití dvoumontáže na zadní nápravě traktoru dochází opět k postupnému nárůstu objemové hmotnosti do spodních vrstev půdy. Nejlepších hodnot zde dosahují varianty se standardním tlakem v pneumatice, jak 1 stopa, tak kolejový řádek a přetlak 1 stopa. Nejhorší varianta byla s přetlakem v kolejovém řádku. Celková pórovitost se zvětšující se hloubkou měření klesá, mimo varianty standardní tlak kolejový řádek u klasické pneumatiky. Při použití dvoumontáže dochází s rostoucí hloubkou ke snižování pórovitosti ve všech variantách. Uvedená měření ukázala vhodnost snížení tlaku v pneumatice a také vhodnost užití dvoumontáže. Všechna uvedená technická řešení (viz. diskuze) se dále propracovávají. V dnešní době je největší pozornost ubírána na správné zvolení šířky a velikosti pneumatiky a schopnosti měnit plnící tlak. Mnoho výrobců zemědělské techniky dnes nabízí systém pro změnu tlaku v pneumatikách, který pružně a rychle reaguje na měnící se podmínky provozu daného stroje. Nevýhodou tohoto systému jsou vysoké investiční náklady, proto dochází často k užití alternativy v podobě dvoumontáží či trojmontáží. Dedikace Publikace vznikla díky podpoře z projektu CZ.1.07/2.3.00/20.005. Použitá literatura Bauer, F., Sedlák, P., Šmerda, T.: Traktory. Knihu vydal Profi Press, 2011, Praha, 192 s. ISBN 80-86726-15-0 Hůla J.: http://www.agroweb.cz/Technogenni-zhutnovani-pudy---nezadoucijev__s44x10275.html Sobocká J., 2007: Citlivosť a zraniteľnosť poľnohospodárských pôd SR vo vzťahu kuklimatickej zmene. VUPOP Bratislava, 28 s. Kontaktní adresa: doc. Ing. Jan Červinka, Csc. Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky AF, Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno e-mail: [email protected]

347


VLIV RŮZNÝCH ZPŮSOBŮ APLIKACE MINERÁLNÍCH DUSÍKATÝCH HNOJIV U BRAMBOR NA VÝVOJ POROSTU, VÝNOS HLÍZ A OBSAH NITRÁTŮ V HLÍZÁCH Effect of various ways of mineral nitrogen fertilizer application in potatoes on crop development, yield and tuber nitrate content Svobodová A. 1, Majer V. 2 , Kasal P. 1, Vejchar D. 2 1

Výzkumný ústav bramborářský s.r.o., Havlíčkův Brod Výzkumný ústav zemědělské techniky v.v.i., Praha 6

2

Abstrakt V letech 2010 – 2012 byl založen polní pokus s různými termíny a způsoby aplikace minerálního dusíkatého hnojení s cílem porovnat konvenční způsob minerálního hnojení s aplikací kapalného minerálního hnojiva do hrůbků po vzejití porostu brambor za pomoci aplikátoru. Zjišťován byl především vliv variant pokusu na vývoj porostu, výnos hlíz a obsah nitrátů v hlízách. Z variant pokusu bylo nejvyšší ovlivnění jeho stavu zaznamenáno především v počátečních fázích vývoje, v pozdějších vývojových fázích porostu již nebyly patrné rozdíly mezi variantami. Výnosové výsledky nebyly statisticky významně ovlivněny variantami pokusu. Tendence vyššího výnosu za roky 2010 - 2012 byly u varianty s dělenou dávkou dusíku a to v 50 kg/ha DAM 390 plošně před vzejitím a 50 kg/ha DAM 390 aplikátorem po vzejití a varianty s Močovinou. Klíčová slova: hnojení brambor, aplikace dusíkatých hnojiv, výnos hlíz, obsah nitrátů Abstract Between 2010 and 2012 a field trial was established with various dates and ways of mineral nitrogen fertilizer application in order to compare conventional mineral fertilization and post-emergent application of liquid mineral fertilizer into ridges using an applicator. The effect of trial variants on crop development, potato yield and tuber nitrate content was determined. From the trial variants the highest influence on its state was especially found in early developmental stages, in later developmental stages the differences between variants were not apparent. The trend of higher yield in 2010 - 2012 was found in the variant with split N rate (50 kg/ha DAM 390 as pre-emergent broadcast application and 50 kg/ha DAM 390 as post-emergent supply using an applicator) and variant with urea. Keywords: potato fertilization, nitrogen fertilizer application, potato yield, nitrate content

Úvod V České republice je ve specializovaných podnicích uplatňován intenzivní způsob pěstování brambor, vedle toho patří brambory k významným plodinám ekologického způsobu pěstování podle příslušné legislativy. Zásady šetrného způsobu hospodaření však hovoří o nutnosti transferu a rozvoje farmářských technologií a udržitelný systémů s nízkými vstupy. Organicko-minerální výživa a hnojení brambor je nezastupitelným prvkem pěstitelské technologie, který významnou měrou ovlivňuje úroveň výnosu i jeho kvalitu (Richter, Hlušek, 1999). Při nesprávném používání především dusíkatých hnojiv může dojít nejen k nežádoucímu ovlivnění kvality bramborových hlíz, ale také k ohrožení životního prostředí, např. vyplavením nitrátového dusíku těkání – volatilizace čpavkového dusíku (Mengel, Kirkby 2001). Vhodně volená dávka dusíku patří stejně jako dříve, tak i dnes k základním opatřením při pěstování brambor. Nedostatečná dávka dusíku vede ke snížení výnosů, příliš vysoké dávky zatěžují vnitřní a vnější kvalitu hlíz. Nadměrné dávky dusíku jsou však nejen neekonomické, vedou též k nadměrnému vyplavování dusičnanů (Zrůst 1988). Náklady na aplikaci průmyslových dusíkatých hnojiv lze snížit použitím aplikátoru umístěným přímo na sázeči. Výsledkem je úspora práce, energie, ale hlavně úspora živin, 348

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ která se pohybuje kolem 20 %, protože hnojiva nejsou aplikována plošně, nýbrž do řádků se zapravení do půdy. Dochází tedy k menšímu vyplavování živin z půdy a k jejich vyššímu využití rostlinami (Hamouz 1994). Pro aplikaci do hrůbků po vzejití rostlin může být použito kapalné minerální hnojivo DAM 390. V hnojivu DAM 390 je dusík z amonné formy (NH4+) pomalu vstřebáván rostlinnými pletivy. Kladně nabité ionty se fixují na půdní minerály a jsou méně mobilní než ionty dusičnanů neboli nitrátu (NO3-) (Lesouder,Taureau 1997). O tom na jaké úrovni bude moci rostlina využít, této nabídky rozhodují i biologické pochody, které v ní probíhají. Prioritní je samozřejmě fotosyntéza, která je odvislá opět od průběhu klimatických podmínek (Míča, 1988). Materiál a metody Polní pokus byl založen v letech 2010 - 2012 v lokalitě Valečov, v bramborářské výrobní oblasti, v podmínkách typické kambizemně slabě oglejené, středně těžké. Nadmořská výška lokality je 460 metrů, průměrná roční teplota 7,0 °C a roční suma srážek 652 mm. Cílem polního pokusu bylo ověření technologie lokální aplikace dusíkatých minerálních hnojiv během vegetace za účelem efektivnějšího využití dusíku rostlinami bramboru. Dále byl ověřen funkční vzorek aplikátorů pro aplikaci hnojiv ve vegetaci. Testována byla hnojiva Močovina (46% N) aplikovaná plošně před sázením – varianta č.1, DAM 390 (30% N) aplikován plošně před sázením – varianta č. 2, DAM 390 s aplikací dělené dávky (polovina plošně před sázením a polovina do hrůbků po vzejití brambor) – varianta č. 3 a DAM 390 s aplikací plné dávky do hrůbků po vzejití brambor – varianta č. 4. Celková dávka dusíku dodaného minerálními hnojivy byla u všech variant 100 kg/ha. Aplikace kapalných hnojiv během vegetace byla provedena vlastním navrženým funkčním modelem adaptéru zapravovacího zařízení pro aplikaci kapalných hnojiv a kapalných přípravků. Zařízení je složeno z aplikačního rámu s nožovými krojidly, rozvodem plastovými trubkami a tryskami, nádrže na hnojivo, čerpadla a potřebné elektronické regulace dávkování hnojiva. Navržené polonesené zařízení lze připojit před nebo za traktor a nebo vzadu před sazeč či mezi další přípojné stroje. Vyhodnocení všech výsledků bylo provedeno statistickým softwarem Statistika.cz, kde byla nejprve ověřena homogenita rozptylů Levenovým testem homogenity a následně byly porovnány stření hodnoty rozptylů analýzou rozptylu (ANOVA). Výsledky a diskuze Výnos hlíz Z grafů č. 1 a 3 je patrné, že nejvyššího výnosu bylo dosaženo u varianty hnojené klasickou Močovinou. Naopak tomu bylo v roce 2011, kdy výnos u varianty s močovinou byl nižší oproti ostatním variantám (Graf 2). Trend vyššího výnosu v roce 2011 byl pravděpodobně zapříčiněn suchým a teplým počasím, které následovalo po hnojení minerálními hnojivy v polovině dubna. V roce 2010 byl nejvyšší výnos zaznamenán u varianty s Močovinou aplikovanou před sázením (82,9 t/ha) a nejnižší u varianty, na níž byla plná dávka hnojiva DAM aplikována po vzejití pomocí aplikátoru do hrůbku (77,4 t/ha). Porost v roce 2012 vzcházel méně vyrovnaně. Nejméně vyrovnaný byl zejména na variantách před aplikací hnojiv ve vegetaci. Po aplikaci hnojiv (18.6.) již byly rozdíly ve stavu porostu mezi jednotlivými variantami méně znatelné. Výnos hlíz v roce 2012 se v pokusu pohyboval od 77,9 do 82,7 t/ha. Rozdíl mezi variantami byl poměrně malý bez statistické průkaznosti. Nejvyššího výnosu bylo dosaženo u varianty

349

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ s aplikací 100 kg N/ha v Močovině před sázením. Mezi ostatními variantami již nebyl nalezen tendenční rozdíl. Graf 1: Vliv variant na výnos hlíz v roce 2010

Graf 3: Vliv variant na výnos hlíz v roce 2012 Současný efekt: F(3, 12)=2,3569, p=,12314 Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti

Současný efekt: F(3, 12)=2,7730, p=,08721 Vertikální sloupce označují 0,95 intrevaly spolehlivosti 88

88

86

86

84

84

82

(t/ha)

(t/ha)

82 80

80

78

78

76

76

74

74 72

72 1

2

3

1

4

2

3

4

Varianty hnojení

Varianty hnojení

Graf 2: Vliv variant na výnos hlíz v roce 2011 Současný efekt: F(3, 12)=2,0492, p=,16070 Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 94

92

(t/ha)

90

88

86

84

82

80 1

2

3

4

Varianty hnojení

Obsah dusíku v hlízách Obsah dusíku v hlízách byl nejvyšší u varianty s Močovinou v letech 2010 a 2012. V roce 2011 tato tendence byla opačná (tab.1). U variant hnojení s použitím minerálního hnojiva DAM 390 se jako optimální varianta projevila dělená dávka hnojiva (polovina aplikována plošně před sázením a polovina do hrůbků po vzejití brambor). Obsah dusíku v hlízách byl statisticky průkazně nejvyšší v roce 2011. Lze to přikládat teplému srpnovému počasí, kdy vrcholí ukládání dusičnanů v hlízách. Podle Vokála (1988) probíhá příjem dusíku bramborovými rostlinami téměř po celou vegetační dobu. V průměru je do konce června přijato 28%, do konce července už 67% a do konce srpna kolem 90 % celkového množství dusíku.

350

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 1: Vliv variant hnojení na obsah dusíku v sušině hlíz % N v sušině var.č. druh hnojiva 2010 2011 2012 F Močovina (46%) 1 plošně před 1,44 a 3,78 a 1,40 a sázením DAM 390 plošně 2 1,31 a 4,14 a 1,10 a před sázením 0,03639 DAM 390 3 1,32 a 4,48 a 1,33 a s dělenou dávkou DAM 390 v plné 4 dávce do hrůbků 1,24 a 3,97 a 1,04 a po vzejití brambor

p

0,99042

Závěr Dosažené výnosy hlíz i další sledované ukazatele byly především ovlivněny ročníkovými vlivy. Nejvyšší výnos hlíz v průměru byl ve dvou ze třech sledovaných let u varianty hnojené klasickou močovinou. Naopak tomu bylo pouze v roce 2011, kdy byl výnos hlíz u varianty s Močovinou nižší oproti ostatním variantám. Obsah dusíku v hlízách byl nejvyšší u varianty hnojené Močovinou ve dvou letech (2010, 2012). V roce 2011 byla tato tendence opačná. U varianty hnojené s použitím minerálního hnojiva DAM 390 se jako optimální varianta projevila dělená dávka hnojiva (polovina aplikována plošně před sázením a polovina do hrůbků po vzejití brambor). Závěrem lze zkonstatovat, že lze částečně ovlivnit příjem dusíku rostlinou za pomoci přesné aplikace N, ovšem s ohledem na ročník pěstování. Dedikace V této práci jsou využity výsledky výzkumu získané v průběhu řešení projektu NAZV QI101A184. Použitá literatura Hamouz, K. (1994): Základy pěstování konzumních a průmyslových brambor. Institut výchovy a vzdělávání Ministerstva zemědělství ČR v Praze, ISBN 80-7105-090-3 Mengel, K., Kirkby, E.A. (2001): Principles of Plant Nutrition. 5th Edition, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/ Boston/ London Míča, B., (1988): Dusík ve výživě brambor. Dusíkaté látky v hlízách brambor.Sporník referátů ČSVTS – VŠÚB Havlíčkův Brod, s.77-107 Richter, R., Hlušek, J.: Výživa a hnojení rostlin – I. Obecná část, MZLU Brno 1999 Vokál, B., (1988): Dusík ve výživě brambor. Výživa brambor dusíkem. Sporník referátů ČSVTS – VŠÚB Havlíčkův Brod, s.21-43 Zrůst, J., (1988): Dusík ve výživě brambor.Sporník referátů ČSVTS – VŠÚB Havlíčkův Brod, s.3-21 Kontaktní adresa: Ing. Andrea Svobodová Výzkumný ústav bramborářský s.r.o., 580 01 Havlíčkův Brod, Dobrovkého 2366 [email protected]

351


VYUŽITÍ TRAVNÍCH POROSTŮ A KONCENTRACE ŽIVIN V PÍCI Use of grass swards and concentration of nutrients in the forage Svobodová M.1, Mrkvička, J.1, Fučík P.2, Šantrůček J.1 1

2

Česká zemědělská univerzita v Praze Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i., Praha – Zbraslav

Abstrakt V polním pokuse v katastru Veselá (49°19´09´´S, 15°13´21´´V, 639 m n.m.) byl na třech lokalitách pastevního areálu s různou polohou a typem porostu (V1, V2 - transportní a V3 - akumulační zóna, V2 a V3 - trvalý travní porost nebo V1 - zatravněná orná půda) sledován vliv pastvy na koncentraci a výnos živin (Ntot, P, K, Ca a popelovin) v nadzemní fytomase. Porosty byly využívány třísečně nebo pastvou skotu (0,5 DJ/ha). Koncentrace K byla nejvyšší byla na V1 lokalitě – v průměru 2,9% v sušině. Koncentrace P byla na V1 lokalitě P (0,39%) vyšší než na V3 (0,24%). Nejnižší koncentrace P (v průměru 0,26%) byla v prvních sečích každého roku vegetace ve srovnání s druhou nebo třetí sečí (0,34-0,37%). Koncentrace celkového N byla nejvyšší na V2 lokalitě (2,4% sušiny). Dále byla koncentrace celkového N (obdobně i NL) průkazně ovlivněna pořadím sklizně – nejvyšší byla ve 2. a 3. seči. Způsob využití neměl vliv na výnos živin v píci. Klíčová slova: louka, pastvina, koncentrace živin, výnos živin Abstract The field experiment was conducted in Veselá (49°19´09´Ń, 15°13´21´É, 639 a.s.l.) on three localities (V1, V2 - transport zone, V3 - accumulation zone of micro-catchment area) of a pasture areal with different sward types (V2, V3 permanent grassland, V1 grassed arable land). The influence of pasture on nutrients concentration (Ntot, P, K, Ca and ash) and their yield in the harvested phytomass were evaluated. The swards were three times per year cut or grazed by cattle (0.25 t/ha). The concentration of K was highest on the grassed arable land in transport zone (V1) - 2.9% of the dry mass. The concentration of P was influenced by the locality and time of harvest - 0.39% on V1, 0.24% on V3. Lower concentration of P (on average 0.26%) was found in the first harvests of the vegetation years in comparison with the 2nd or 3rd harvest (0.34-0.37%). The concentration of Ntot was highest on V2 locality (2.4%), it was also influenced by the time of harvest - the highest one was in the 2nd and 3rd harvest. The way of the grass sward exploitation did not influence the nutrients yield. Keywords: meadow, pasture, nutrients concentration, nutrients yield

Úvod V řadě situací při rozhodování o využití zemědělské půdy a trvalých travních porostů je diskutován vliv pastvy hospodářských zvířat na vlastnosti půdy, jakost vody, druhovou diverzitu vegetace a živočichů a dalších aspektů životního prostředí. Vlivy pastvy mohou být podle konkrétních ekologických i porostových podmínek, jakož i způsobu a intenzity pastvy, jak pozitivní, tak i negativní. Dobrý pastevní management má vysoký potenciál chránit půdní povrch před erozí v porovnání s klasickou zemědělskou výrobou ve svažitějších podmínkách. Sešlapávání a udusávání půdy skotem zhoršuje zejména mechanické a hydrofyzikální vlastnosti půd. Problematika destrukce drnu a vyplavování živin může nabývat na významu i z pohledu stáří pastviny a intenzity jejího zatěžování (Grider 1995). Odnosy fosforu a dusíku z plošných zdrojů do povrchových vod představují stále závažný problém ve světě i v ČR a je pravděpodobné, že intenzivní pastva hospodářských zvířat se na tomto stavu podílí (Grider, 1995 Haygarth and Jarvis, 2002 Nash, 2000). Cílem pěstování travních porostů je z tohoto hlediska vytvoření a trvalé zachování kvalitního porostu jakožto biologického filtru chránícího půdu i vodní zdroje a samozřejmě v neposlední řadě i produkujícího kvalitní píci pro zvířata. Podmínkou je, aby byl porost dostatečně hustý. Spásání mimo jiné podporuje odnožování trav, čímž dochází k zvyšování hustoty porostu. Celková pokryvnost u sečně využívaných porostů činí 70-90 %, u udržovaných pastevních 352

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ porostů pak vždy nad 90-95 % (Mrkvička et al. 2002, Mládek et al. 2006). Husté pravidelně sklízené porosty odebírají z půdy živiny a omezují tak jejich vyplavování do podzemních vod. Tento příspěvek je zaměřen na porovnání koncentrace živin v píci lučních a pastevních porostů v různých částech povodí a na odběr živin sklizněmi. Tyto parametry mohou potenciálně ovlivňovat jakost vody, která je sledována v rámci řešeného projektu. Materiál a metody Polní pokus byl veden v katastru obce Veselá (49019´09´´S, 15013´21´´V, nadm. výška 639 m), povodí VN Švihov, okr. Pelhřimov, kraj Vysočina. byly vybrány tři pokusné lokality, jejichž poloha a půdní podmínky odpovídají transportní zóně (lokalita V1 - zatravněná orná půda v roce 2004, V2 - trvalá louka) a akumulační zóně mikropovodí (lokalita V3 - trvalá louka). Jedná se o pastevní areál, kde je rotačním způsobem pasen skot bez tržní produkce mléka při zatížení 0,5 DJ/ha od 15.5. do 30.10. Pasené části porostů jsou ošetřovány běžnou pratotechnikou, minerální hnojiva nejsou používána. Odběry vzorků a hodnocení nárůstu pastevní píce a jejího složení jsou prováděny v pravidelně přemisťovaných klecích o rozměrech 1x1x1m (4 na každé lokalitě). Trojsečné využití s odvozem hmoty je prováděno na oplocených plochách o rozměrech 6x10m. Odběry vzorků a příslušná hodnocení (stejná jako na pastevní variantě) jsou prováděna na náhodných ploškách 1x1m ve čtyřech opakováních. Hodnocení byla prováděna v letech 2011 a 2012 třikrát ročně v termínech běžně prováděných sečí lučních porostů. Výsledky byly vyhodnoceny multifaktoriální analýzou rozptylu Anova (LSD P 0,05) v programu Statgraphics verze XV. Výsledky a diskuse Koncentrace draslíku (tab. 1) byla průkazně ovlivněna pouze lokalitou, nejvyšší byla na V1 lokalitě (transportní zóna, zatravnění v roce 2004) – v průměru 2,9% v sušině. Na V2 a V3 lokalitě, byla koncentrace K v průměru 2,2 nebo 2,1%. Stejný trend, i když s neprůkaznými rozdíly byl zřetelný i v interakcích se způsobem využití, pořadím seče nebo s rokem využití. Koncentrace fosforu (tab. 1) byla průkazně ovlivněna lokalitou a pořadím seče. Na V1 lokalitě byla koncentrace P (0,39%) průkazně vyšší než na V3 (0,24%), což se projevovalo nejen v průměru, ale i v jednotlivých letech a při jednotlivých způsobech využití a v jednotlivých sečích. Nejnižší koncentrace P (v průměru 0,26%) byla v prvních sečích každého roku vegetace ve srovnání s druhou nebo třetí sečí (0,34-0,37%). Koncentrace celkového dusíku (tab. 1) byla průkazně nejvyšší na V2 lokalitě (transportní zóna) - v průměru 2,4% sušiny, pravděpodobně v souvislosti s nejvyšším podílem jetelovin (Svobodová a kol., 2012). Dále byla koncentrace celkového N (obdobně i NL) průkazně ovlivněna pořadím seče – průkazně nejvyšší byla ve 2. a 3. seči, kde byla píce mladší a s menším podílem stébelných výhonků trav než v prvních sečích. Vzhledem k relativně nízké intenzitě pastvy se v tomto smyslu neprojevil rozdíl mezi sečenou a pasenou variantou. Koncentrace popelovin byla nejvyšší v píci na V1 lokalitě, v průběhu roku bylo nejvíce popelovin v píci 2. a 3. sklizně (tab. 1). Dále byl hodnocen výnos živin ve sklizené fytomase. Způsob využití neměl na výnos živin v píci průkazný vliv (graf 1). Při pastevním využití byl výnos Ntot, K a Ca o 4-6% vyšší než na sečené ploše, výnos P byl vyšší o 12%, ale ani tento rozdíl nebyl statisticky průkazný. Ve vztahu k možným následným změnám v obsahu živin v půdě a k jakosti podzemních a povrchových vod je však třeba brát v úvahu odvoz píce při sečném využití a na druhé straně fakt, že při pastevním využití zůstává část živin v exkrementech na ploše. Dle údajů uvedených ve vyhlášce MZe č. 274/1998 Sb. zůstane na pasené ploše v průměru na 1 DJ 46,2 kg N, 13,4 P a 82,5 kg K. Toto množství však v případě dobře zapojeného lučního nebo pastevního porostu není rizikem pro jakost vod (Mrkvička a kol., 2007). 353

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 1. Koncentrace živin v píci (%), homogenní skupiny (LSD) ve sloupcích pro jednotlivé faktory, analýza variance (Multifactor ANOVA) Faktor K P Ntot. Ca Popeloviny louka 2,389 0,313 2,256 1,065 9,506 Využití pastva 2,451 0,337 2,256 1,147 9,064 Lokalita V1 V2 V3

2,917 2,211 2,133

b 0,387 a 0,346 a 0,243

b b a

2,206 2,428 2,135

Sklizeň

1. 2. 3.

2,288 2,399 2,573

0,264 0,341 0,370

a 1,835 ab 2,465 b 2,468

Rok

2011 2012

2,437 2,403

0,321 0,330

P-value

využití lokalita seč rok

0,680 0,011 0,177 0,819

0,346 0,007 0,013 0,692

ab 1,285 b 1,200 a 0,833 a b b

b 10,589 a 8,385 a 8,880

0,956 1,323 1,038

7,953 9,145 10,757

2,171 2,341

1,016 1,196

9,119 9,450

0,991 0,026 0,001 0,057

0,473 0,026 0,129 0,148

0,375 0,019 0,005 0,484

b a a a ab b

Graf 1. Výnos živin (kg/ha) v závislosti na využití a lokalitě - průměr za roky 2011 a 2012 250

Louka

Pastvina

V1

V2

V3

kg/ha/rok

200 150 100 50 0 K

Ca

P

Ntot

Živina

Průkazné rozdíly ve výnosu živin (graf 1) byly v našem pokuse zaznamenány pouze v závislosti na lokalitě - výnosy vápníku (P=0,0092) a fosforu (P=0,0129) byly průkazně nejnižší na V3 lokalitě v akumulační zóně (P=0,0092). Pořadí sklizně ovlivnilo výnos živin tak, že průměrný výnos vápníku a draslíku byl nejvyšší u 1. sklizně (P=0,0075, P=0,0027), u fosforu bylo nejvyššího průměrného výnosu dosaženo v 1. a 3. seči (P=0,0079). Tyto rozdíly byly způsobeny především rozdíly ve výnosech fytomasy, nikoliv vyšší koncentrací sledovaných prvků. Obdobně se projevil průkazný vliv ročníku. 354

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Závěr Cílem tohoto příspěvku bylo především definovat porosty na jednotlivých lokalitách v průběhu roku z hlediska koncentrace živin a jejich výnosu ve vyprodukované fytomase pro potřeby následného hodnocení obsahu živin v půdě a ve vodách jednotlivých částí povodí. Z výsledků vyplývá, že při daném způsobu hospodaření by pastevní využití trvalých travních porostů nemělo přinášet závažná rizika pro vodní zdroje ve srovnání s využitím sečným. Dedikace Výsledky byly získány za podpory grantu NAZV QI111C034 a „S“ grantu MŠMT ČR na FAPPZ ČZU v Praze. Použitá literatura Grider D., Harris D. et al., 1995: A comprehensive literature review of livestock grazing on natural resources. US Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Region, Dixie National Forest, 141 s. Haygarth P.M., and S.C. Jarvis [eds.], 2002: Agriculture, Hydrology and Water Quality, CAB International, 528 s. Mládek J., Pavlů V., Hejcman M. et Gaisler J. [eds.], 2006: Pastva jako prostředek údržby trvalých travních porostů v chráněných území. – VÚRV, Praha, 104 s. Moravec J. et al., 1994. Fytocenologie. – Academia, Praha, 403 s. Mrkvička J., Veselá M. et Dvorská I., 2002: Pastvinářství v ekologickém zemědělství. – Příručka ekologického zemědělce 2, ÚZPI, Praha, 17 s. Mrkvička J., Veselá M., Niňaj, M., 2007: Trvalé travní porosty – jejich funkce v krajině. Zborník z mezinárodní věd. konf. Ekológia trávneho porastu VII. Grassland ekology VII. Banská Bystrica, 28.-30.11.2007, s. 136-140. Nash D. M. and Halliwell D.J., 2000: Tracing phosphorus transferred from grazing land to water. Wat. Res., Vol. 34, No. 7, p. 1975-1985. Svobodová M., Mrkvička J., Skalický M., Šantrůček, J., 2013: Pastva a botanické složení travních porostů, Aktuální témata v pícninářství a trávníkářství 2012 (sborník příspěvků z odborného semináře). 5. 12. 2012, ČZU v Praze, s. 71-75. Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 274/1998 Sb. o skladování a způsobu používání hnojiv. Příloha 2. průměrný přívod živin do půdy ve statkových hnojivech.

Kontaktní adresa: prof. Ing. Miluše Svobodová, CSc. Katedra pícninářství a trávníkářství Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů Česká zemědělská univerzita v Praze Kamýcká 129, Praha 6 Suchdol, 165 21 e-mail: [email protected]

355


HODNOCENÍ OKRASNÝCH KULTIVARŮ PROSA PRUTNATÉHO (PANICUM VIRGATUM L.) Evaluation of ornamental cultivars of Switch grass (Panicum virgatum L.) Ševčíková M.1, Lošák M.2 1

2

OSEVA vývoj a výzkum s.r.o. OSEVA PRO s.r.o., o. z. Výzkumná stanice travinářská Rožnov - Zubří

Abstrakt Proso prutnaté (Panicum virgatum L.) je jedním z teplomilných druhů trav, jehož zahradnické kultivary byly introdukovány i do České republiky a využívají se v sadovnických úpravách. Jsou popsány biologické, morfologické a okrasné vlastnosti 9 kultivarů z kolekce genetických zdrojů vegetativně množených okrasných druhů trav shromážděných v OSEVA PRO s.r.o., Výzkumné stanici travinářské Rožnov - Zubří. Klíčová slova: Panicum virgatum, morfologie, zahradnické kultivary. Abstract Switch grass (Panicum virgatum L.) is one of the warm season grass species, whose horticultural cultivars were introduced into the Czech Republic and are used for ornamental gardening. Biological, morphological and ornamental characters of 9 cultivars from the germplasm collection of vegetatively propagated ornamental grasses collected by OSEVA PRO Ltd. Grassland Research Station Rožnov Zubří are described. Key words: Panicum virgatum, morphology, horticultural cultivars.

Úvod Proso prutnaté (Panicum virgatum L.) je vytrvalý trsnatý druh vysokostébelných prérií severoamerického kontinentu rozrůstající se krátkými podzemními výběžky. Je to teplomilná tráva s fotosyntézou typu C4, adaptovaná na vysoké teploty a dlouhodobé sucho, a současně velmi tolerantní k chladu. Stébla jsou vysoká 120-150 cm, s květenstvím 180-200 cm, bohatě olistěná. Vyžaduje plné slunce, půdy od písčitých až po těžké, spíše vlhčí, ne příliš suché, s dostatkem živin. V zahraničí bylo vyšlechtěno asi 30 okrasných vegetativně množených kultivarů (The Royal Horticultural Society Horticultural Database). Pro okrasné účely je ceněn stébelnatý, výrazně vzpřímený habitus rostlin, vzdušné květenství (velká rozkladitá a současně velmi jemná lata, složená z mnoha drobných klásků, často zabarvená do růžových až červených tónů) a nádherné podzimní zbarvení listů. Botanickému druhu se nejvíce blíží vysoké zelenolisté kultivary, které se na podzim barví do zářivých zlatých tónů (např. 'Strictum'); jiné, většinou nižšího vzrůstu se barví do různých tónů červené až purpurové (např. 'Hänse Herms', 'Shenandoah'). Kultivary okrasné šedomodrými listy (např. 'Heavy Metal', 'Prairie Sky') se na podzim barví nevýrazně. V zahradě mají všestranné použití – jako solitéra, clonící prvek, v malých skupinkách v kombinaci s trvalkami, ve velkých dekorativních kontejnerech. Potřebují dostatečný prostor a na vhodném stanovišti vydrží spolehlivě řadu let. Stébla s květenstvím jsou vhodná i k řezu a sušení, i když podzimní zbarvení si neudrží (Darke, 2004). Řada kultivarů byla introdukována i do ČR a jejich nabídka se stále rozšiřuje. Cílem práce bylo porovnat některé biologické, morfologické a okrasné vlastnosti kultivarů prosa prutnatého z kolekce genetických zdrojů trav. Materiál a metody V kolekci genetických zdrojů bylo v rámci řešení Národního programu konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a agro-biodiversity shromážděno celkem 9 okrasných kultivarů prosa prutnatého (Panicum virgatum L.), které byly získány z okrasných školek 356

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ v ČR (Tab. 1). Jsou vysázeny a udržovány v polní genové bance ex situ na stanovišti v Zubří (nadmořská výška 345 m, dlouhodobý průměr ročního úhrnu srážek 865 mm, dlouhodobý průměr denní teploty vzduchu 7,5 °C). Hodnocení probíhalo v letech 2011-2013 u plně vyvinutých rostlin, tj. 5 let po výsadbě. V porostu byly zaznamenávány biologické vlastnosti (odolnost k vyzimování, fenologické ukazatele), charakteristiky trsu a okrasné vlastnosti. Morfologické znaky byly měřeny v laboratoři na 30 stéblech odebraných z rostlin. Statistické analýzy byly provedeny v programu STATISTICA 10.0. (StatSoft, Inc., 2011). Tab. 1 Kolekce genetických zdrojů prosa prutnatého ECN

Kultivar

Barva olistění

14Z12

Hänse Herms

14Z1230010

Heavy Metal

Tvar trsu (1 úzce vzpřímený) modrozelená, na podzim 3 tmavě žlutá zelená, od VII 1, sklon k poléhání červenohnědá modrá, na podzim žlutá 1

14Z1230009

Prairie Sky

modrá, na podzim žlutá

1, sklon k poléhání

14Z1230001

Rehbraun


14Z1230008

Rotstrahlbusch

14Z1230011

Shenandoah

14Z1230006

Squaw

14Z1230002

Strictum

zelená, od VIII od špiček hnědočervená zelená, od VII červená až vínová zelená, od VII špičky listů purpurové zelená, některé listy od špiček hnědočervené zelená, na podzim žlutá

14Z12330007 Cloud Nine

Šlechtitel Bluemount Nursery (Maryland, USA)

Kurt Bluemel (Maryland, USA) Roger Getting, (Wisconsin, USA)

1, sklon k poléhání 1

Hans Simon (DEU)

5

Kurt Bluemel (Maryland, USA)


Výsledky a diskuze Vytrvalost Odolnost vůči zimním klimatickým podmínkám byla u všech kultivarů velmi dobrá a po celou dobu pěstování v Zubří nebyl zaznamenán úhyn ani významné poškození rostlin. Rostliny byly pěstovány bez jakékoliv zimní ochrany; seřezání trsů probíhalo vždy až na začátku jara. V obdobích letního sucha nebyly rostliny zalévány, aniž bychom zaznamenali jejich poškození. Z tohoto pohledu je pěstování prosa prutnatého nenáročné. Vývoj rostlin Proso prutnaté je velmi pozdní druh, v našich podmínkách rašící od konce dubna a metající většinou na přelomu července a srpna. Začátek metání byl významně ovlivněn ročníkem. Nejranější skupina zahrnovala 6 kultivarů (Hänse Herms, Heavy Metal, Rehbraun, Strictum, Rotstrahlbusch, Shenandoah), které se v začátku metání za tři sledované roky téměř nelišily (25.7.); za nimi s odstupem 5, resp. 7 dnů metaly 'Squaw' a 'Prairie Sky' (30.7. a 1.8.). Výrazně se odlišoval nejpozdnější kultivar 'Cloud Nine', metající za dalších 21 dnů (20.8.). Všechny kultivary dospěly do vývojové fáze tvorby plodu (BBCH ≥ 7). Kvalita osiva okrasných kultivarů nebyla předmětem hodnocení, ale jak zjistili Ševčíková a Lošák (2012) při hodnocení souboru teplomilných trav, cv. 'Strictum' byl schopen tvořit v Zubří životaschopné drobné obilky (HTS 0,7262 g) s klíčivostí 12 %; vzešlé semenáčky jsme pozorovali i v naší kolekci. Morfologie Nejvariabilnějšími znaky v souboru byly průměr stébla a délka květenství, nejméně proměnlivý byl počet listů. Rozdíly mezi některými kultivary byly ve všech znacích 357

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ statisticky významné (Tab. 2). Jak ukázaly výsledky pokusu na dvou stanovištích (Rousínov a Zubří) s cv. 'Strictum', vliv teplejšího stanoviště se statisticky významně projevil v některých morfologických znacích (např. pozitivně v délce a šířce listů, negativně v délce květenství), zatímco rozdíly mezi jinými znaky (délka stébla, počet listů) na těchto stanovištích byly statisticky nevýznamné (Salaš et al., 2012) a estetické ani pěstitelské vlastnosti nebyly stanovištěm ovlivněny. Tab. 2. Morfologické znaky okrasných kultivarů prosa prutnatého (IX/2012, Zubří). Písmenné indexy znázorňují statisticky průkazné rozdíly mezi kultivary na hladině významnosti α=0,05 (Tukeyův HSD test). V – variační koeficient (%) Odrůda

Cloud Nine Hänse Herms Heavy Metal Prairie Sky Rehbraun Rotstrahlbusch Shenandoah Squaw Strictum Průměr/V (%)

Délka stébla mm 1951,5 1630,3 1342,3 1385,1 1467,8 1368,8 1109,5 1352,3 1642,5 1472,2

a b d cd c cd e d b

17,7

Délka květenství mm 563,0 a 353,5 d 266,2 e 327,8 d 435,5 c 338,7 d 245,5 e 344,2 d 477,2 b 372,4 28,0

Počet listů ks 5,6 5,7 5,6 4,7 4,3 4,4 4,9 5,6 4,5 5,0

a a a bc c c b a bc

16,0

Délka 2. listu mm 666,3 a 419,7 de 370,5 f 451,8 d 533,1 c 408,8 e 359,0 f 411,0 e 596,7 b 468,5 23,2

Šířka 2. listu mm 14,5 a cd 9,6 10,3 c cd 9,5 10,3 c d 8,8 cd 9,4 12,1 b 12,3 b 10,8 19,6

Průměr stébla mm a 5,6 cd 3,1 c 3,4 e 2,6 de 2,8 de 2,8 e 2,5 c 3,3 b 4,3 3,3 31,7

Vlastnosti trsu Výška a šířka trsu mají praktický význam pro výběr kultivarů na stanoviště. V hodnoceném souboru se výškou trsu v plném metání statisticky významně odlišovaly dva kultivary, nejvyšší 'Cloud Nine' (2,3 m) a nejnižší 'Shenandoah' (1,4 m). Výškové rozdíly mezi ostatními kultivary nebyly významné. Vliv stáří na výšku rostlin je statisticky významný u mladých rostlin. Při porovnání výšky trsu cv. 'Strictum' v prvním roce po výsadbě a v dalších letech činily přírůstky výšky v druhém roce 31 cm a ve třetím roce již 50 cm (Salaš et al., 2012). Rostliny jsou poměrně náročné na prostor; jsou sice trsnatého charakteru, většinou však polovzpřímeného tvaru trsu, některé kultivary s tendencí k rozklesnutí (Tab. 1), takže v plném metání dosahoval rozdíl v průměru trsu u báze a na vrcholu rostliny 0,5-2,0 m. Nejvzpřímenějším charakterem růstu a odolností k poléhání se vyznačovaly cv. 'Heavy Metal' a 'Shenandoah', které lze tedy doporučit i pro relativně menší zahrady. Naopak nejvzrůstnější 'Cloud Nine' měl průměr rostliny v horním patře 2,1 m, a přesto nepoléhal. Počet fertilních stébel na jedné rostlině dosahoval v hodnoceném souboru v roce 2012 průměrné hodnoty 581, s rozpětím 337 ('Cloud Nine') – 790 ('Prairie Sky') stébel. V souboru byl počet stébel v negativní korelaci s výškou rostliny (r=-0,68), viz Graf 1. Počet stébel na rostlině se v příznivých podmínkách zvyšuje se stářím rostliny. Např. rostliny cv. 'Strictum' hodnocené na dvou stanovištích (Rousínov, Zubří) vytvořily již rok po výsadbě zakoupených mladých sazenic v průměru 43 stébel a po třech letech se tento počet téměř ztrojnásobil (126). Je zajímavé, že přírůstek stébel byl statisticky významný jen na stanovišti v Zubří a větší (pětinásobek), než na teplejším a sušším stanovišti v Rousínově (Salaš et al., 2012).

358

2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

Výška trsu (mm) Počet stébel

Shenandoah

Rotstrahlbusch

Rehbraun

Prairie Sky

Squaw

Heavy Metal

Hänse Herms

Strictum

Pro oba znaky jsou vyznačeny lineární spojnice trendu.

Cloud Nine

mm (počet)


Graf 1. Vztah mezi výškou trsu a počtem fertilních stébel na rostlinu (2012) Závěr 1. Kultivary prosa prutnatého lze v našich podmínkách pěstovat bez problémů, a to i v chladnějších oblastech, s minimální potřebou ošetřování. 2. Hodnocené kultivary se lišily především barvou olistění, výškou a tvarem trsu, odolností k poléhání a začátkem metání. Z okrasného hlediska byly nejlépe hodnoceny nižší kultivary 'Heavy Metal' a 'Shenandoah', střední 'Squaw' a nejvyšší 'Cloud Nine'. 3. Doporučujeme pěstování v intravilánu (městská zeleň, okolí budov, atria, soukromé zahrady, mobilní zeleň apod.). Využití pro krajinářské účely je v ČR nevhodné, protože by se nepůvodní druh mohl v příznivých podmínkách šířit samovýsevem. Dedikace Práce vznikla za finanční podpory MZe ČR (Národní program konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a agro-biodiversity a Institucionální podpora na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace). Použitá literatura Darke, R. Pocked guide to ornamental grasses. Timber Press, Inc., Portland, US, 2004. 226 s. ISBN 0-88192-653-1. Salaš, P. a kol. Opatření vedoucí k zamezení biologické degradace půd a zvýšení biodiverzity v suchých oblastech ČR: uplatněná certifikovaná metodika. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2012. 104 s. ISBN 978-80-7375-585-0. StatSoft, Inc. STATISTICA (data analysis software system), ver. 10, 2011. www.statsoft.com. Ševčíková, M., Lošák, M. Teplomilné druhy trav (C4) v kolekci genetických zdrojů vegetativně množených okrasných travin. In: PAPOUŠKOVÁ, L. (ed) Nové poznatky z výzkumu a využívání genetických zdrojů rostlin. Genetické zdroje rostlin č. 101, VÚRV v.v.i. Praha 2013: 65-74. ISBN 978-80-7427-135-9. The Royal Horticultural Society Horticultural Database. Dostupno na www.rhs.org.uk (http://apps.rhs.org.uk/horticulturaldatabase/index.asp). Kontaktní adresa Ing. Magdalena Ševčíková, OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Hamerská 698, 756 54 Zubří, email: [email protected] 359


PŮSOBENÍ NOVÝCH BIOPREPARÁTŮ A ZPRACOVÁNÍ PŮDY NA PRODUKCI A ZDRAVOTNÍ STAV PŠENICE OZIMÉ The effect of new biopreparations and soil tillage on the yield and healthy state of winter wheat Vach M., Hýsek J. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha 6 – Ruzyně

Abstrakt V polních pokusech ve VÚRV Praha-Ruzyně, v.v.i. byl v letech 2011-2013 vyhodnocen účinek odlišných technologií zpracování půdy a založení porostů v kombinaci s rozdílnými formami aplikace nových účinných biopreparátů na produkci zrna a zdravotní stav ozimé pšenice. Kromě klasického způsobu zpracování půdy a setí bylo dále použito přímého setí do nezpracované půdy s mulčem a také setí do mělce zpracované půdy se zapravenými rozdrcenými zbytky předplodiny hrachu. Výsledky prokázaly, že oproti klasickému způsobu založení porostů byla vyšší produkce zrna dosažena při využití obou způsobů půdoochranných technologií, především při setí ozimé pšenice do nezpracované půdy s mulčem předplodiny. Aplikované biopreparáty příznivě ovlivňovaly zdravotní stav porostů ozimé pšenice, byla vyhodnocena míra redukce houbových chorob listů. Klíčová slova: ozimá pšenice; technologie zpracování půdy; produkce; biopreparáty; patogenní houby Abstract In the field trials in CRI Prague-Ruzyne the influence of different technologies of crop stand establishment in combination with various methods of selected biopreparation applications on grain yields and health state of winter wheat was evaluated in the period 2011-2013. Besides conventional soil tillage and sowing, direct drilling into no tilled soil and sowing into shallowly loosened soil with incorporated plant residues were used. In the average of evaluated years, the results showed higher production in variants with minimization technologies, especially in no tillage with mulch of pre-crop, compared with conventional soil tillage. Applied biopreparations favourably influenced the health state of plants, the depression of fungi diseases on the leaves was evaluated. Key words: winter wheat; technology of soil tillage; yields; biopreparations; pathogenic fungi

Úvod V posledních letech došlo v ČR k mírnému navýšení ploch půdoochranných technologií na současných 8-9% výměry orné půdy, tj. celkem na 240-270 tis.ha. Použitím minimalizačních půdoochranných technologií se redukuje hloubka a intenzita zpracování půdy a efektivně se využívá organická hmota. Ta se buď mělce zapravuje do půdy, nebo slouží k zakrývání jejího povrchu v podobě mulče z posklizňových zbytků předplodin nebo ze strniskových meziplodin za účelem uchování půdní vláhy. Společně s uplatňováním půdoochranných technologií se v zemědělských podnicích stále ve větší míře používají biopreparáty, zejména biofungicidy, které mají schopnost na bázi antagonistických vztahů potlačovat parazitickou mykoflóru a tím příznivě ovlivňovat zdravotní stav porostů. Cílem práce bylo vyhodnotit při rozdílných technologiích zpracování půdy a založení porostů účinek vybraných biopreparátů na výnosy zrna ozimé pšenice a redukci výskytu houbových chorob. Materiál a metody V letech 2011-2013 byly vyhodnoceny tři rozdílné technologie založení porostu ozimé pšenice odrůdy Cubus: A - klasický způsob zpracování půdy a setí 360

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ B - přímé setí do nezpracované půdy s mulčem z posklizňových zbytků předplodiny hrachu C - setí do mělce zpracované půdy se zapravenými rostlinnými zbytky předplodiny Hodnoceny byly nové biopreparáty: Gliorex (obsahuje konidie hub rodů Clonostachys a Trichoderma, přirozeně se vyskytujících v půdě), Trianum P (Trichoderma harzianum) a Koni (účinná houba Coniothyrium minitans). V r.2013 byl navíc testován zcela nový experimentální přípravek, obsahující 4 kmeny Clonostachys a Trichoderma v inertním plnidle. Vyhodnoceno bylo působení těchto přípravků homogenizovaných jednak ve směsi s osivem, s minerálním hnojivem LAV, a kromě Gliorexu také ve formě postřiku na počátku sloupkování ozimé pšenice. V jednotlivých variantách (viz tab.1) bylo použito 3-5 g biofungicidu na 1 kg osiva, resp. 1 kg hnojiva; v případě aplikace ve formě postřiku 3 g biopreparátu na 1 litr vody. Kromě hospodářského výnosu ozimé pšenice byl také na pozemcích s rozdílnou technologií založení porostů vyhodnocen účinek jednotlivých biopreparátů na míru potlačení nejrozšířenějších fytopatogenních hub rodů Drechslera a Septoria na povrchu rostlin. Vzorky rostlin byly odebírány v měsíčních intervalech ve stěrech z povrchu rostlin. Výsledky a diskuse V průměru sledovaných let byly zjištěny vyšší výnosy zrna ozimé pšenice při využití půdoochranných technologií (+ 4,5%, resp. + 2,6%) oproti variantám s klasickým způsobem zpracování půdy a založení porostu (viz tab.1). Tento výnosový trend jsme zaznamenali již po pětiletém období používání těchto efektivních způsobů založení porostů, kdy se postupně ustálily mikrobiální pochody v půdě. Tab. 1. Výnos zrna ozimé pšenice z hodnocených variant (průměr let 2011-2013)

Varianta 1. kontrola 2. hnojivo + Gliorex 3. hnojivo + Trianum P 4. hnojivo + Koni 5. postřik Trianum P 6. postřik Koni 7. osivo + Gliorex 8. osivo + Trianum P 9. osivo + Koni Průměrný výnos zrna: Účinek biopreparátů: Vliv způsobu založení porostu:

Ozimá pšenice A B -1 (t.ha ) (%) (t.ha-1) 7,60 100,0 7,92 8,16 107,4 8,53 8,11 106,7 8,45 7,92 104,2 8,30 8,06 106,1 8,33 7,83 103,0 8,27 8,20 107,9 8,59 8,12 106,8 8,48 7,98 105,0 8,36 8,00

(%) 100,0 107,7 106,7 104,8 105,2 104,4 108,5 107,1 105,6

8,36 105,9

100%

C (t.ha-1) 7,79 8,33 8,37 8,21 8,28 8,15 8,32 8,27 8,16 8,21

106,3 104,5 %

(%) 100,0 106,9 107,4 105,4 106,3 104,6 106,8 106,2 104,7 106,0

102,6 %

Z tab.1 je zřejmé, že nejvyšší výnosy zrna (8,59 t.ha-1), ale i nejvyšší přírůstky vzhledem ke kontrolní variantě (0,67 t.ha-1, tj.+ 8,5%) byly získány na pozemcích s přímým výsevem do nezpracované půdy s mulčem z posklizňových zbytků předplodiny a osivem ošetřeným přípravkem Gliorex formou suchého moření - var.7. Nepatrně nižší výnosy zrna byly zjištěny opět na parcelách s Gliorexem ve směsi s hnojivem LAV (var.2) a také u variant s biofungicidem Trianum P (var.3 a 8). Tyto výnosové výsledky byly na základě propočítané 361

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ minimální průkazné diference statisticky významné (viz tab.2). Účinek aplikace biopreparátů byl poměrně vyrovnaný a v průměru hodnocených let se pohyboval od + 5,9% při klasickém zpracování půdy do 6,3% při setí do nezpracované půdy s mulčem. Velice nadějné výsledky jsme v r.2013 zaznamenali u experimentálního produktu, obsahujícího 4 kmeny Clonostachys a Trichoderma, který byl schopen přes zimní období rozložit klidová mycelia patogenních hub rodů Sclerotinia, Botrytis a Rhizoctonia. Jeho pozitivní účinek je dlouhodobý, do budoucna by se mohl uplatnit jako preventivní prostředek, zabezpečující snížení infekčního inokula v půdě. Minimální průkazná diference

Tab. 2.

* označuje významně odlišné páry. Homogenní podskupiny jsou ve vertikálních sloupcích a) Pro výnos zrna, tříděno podle technologie založení porostu min. diference = 0,1635 klasický nezpracovaná mělce zpraSkupina příp. průměr způsob půda covaná půda | 7,9978 12 * * klasický způsob | 12 8,3589 * nezpracovaná půda | 8,2090 * mělce zpracovaná půda 12 b) Pro výnos zrna, tříděno podle druhu biopreparátů Skupina

příp.

průměr

kontrola Koni Trianum P Gliorex

12 12 12 12

7,7700 8,1311 8,2967 8,3550

kontrola

min. diference = 0,1073

Koni *

* *

Trianum P Gliorex * *

* *

* *

*

| | | |

Tab. 3. Vyhodnocení % napadení listů fytopatogenními houbami (průměr let 2011-2013) způsob biofungicidů 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

aplikace

kontrola hnojivo + Gliorex hnojivo + Trianum P hnojivo + Koni postřik Trianum P postřik Koni osivo + Gliorex osivo + Trianum P osivo + Koni

klasická technologie a b ++ + + ± ± + + + + + + + ± + + + + +

setí do nezpracované půdy a b ++ ++ + ± ± + + + ± + + ± ± + ± + + ±

setí do mělce zpracované půdy a b ++ ++ + ± + ± ± + + + + + ± ± + ± + +

a – plocha listů napadená Drechslera tritici-repentis b – plocha listů napadená Septoria tritici ++ střední napadení (do 50%) ; + slabé napadení (do 20%); ± velmi slabý výskyt (do 5%)

Na parcelách s redukovaným zpracováním půdy byl podle předpokladu zaznamenán silnější výskyt hodnocených patogenních hub. Avšak po použití biopreparátů ve všech třech způsobech aplikace došlo v porovnání s pozemky s klasickou technologií, k výraznějšímu potlačení patogenních hub rodů Drechslera i Septoria (viz tab.3). Obdobné výsledky 362

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ s využitím houby Trichoderma harzianum u obilnin uvádí také (Weber a kol., 2001). V širším měřítku jsou v poslední době využívány kmeny rodu Clonostachys proti Botrytis cinerea (Nobre et al., 2005). Z literatury je známo, že relativně nový biopreparát Gliorex je vhodný pro obilniny, luskoviny, travní porosty, ale i pro některé druhy zeleniny. Byl také vyzkoušen proti houbovým patogenům máku společnou aplikací s Polyversem i jinými přípravky. I přes původní předpoklad, že dojde k negativnímu antagonistickému působení mikroorganismů obsažených v jednotlivých biopreparátech, se kombinace Gliorexu a Polyversa zařadila k těm nejlepším výsledkům (Kuchtová a kol., 2011). Závěr Z dosažených výsledků lze shrnout, že oproti klasickému způsobu zpracování půdy a založení porostů ozimé pšenice byly dosaženy vyšší výnosy zrna na parcelách s přímým setím do nezpracované půdy s mulčem z posklizňových zbytků předplodiny hrachu (+ 4,5%), i setím do mělce zpracované půdy se zapravenými rostlinnými zbytky předplodiny (+ 2,6%). Také použití nových vybraných biopreparátů v různých formách aplikace mělo pozitivní vliv na produkci i zdravotní stav ozimé pšenice. Přírůstky výnosů se po jejich aplikaci pohybovaly v průměru let od 5,9% do 6,3%, nejvyšší výnosový efekt byl zjištěn u přípravků Gliorex a Trianum P. Po ošetření ozimé pšenice biopreparáty lze vysvětlit trend vyšších výnosů zrna i lepší zdravotní stav (bez ohledu na rozdílnou technologii založení porostů) potlačením fytopatogenních mikroorganismů. Dedikace Příspěvek byl finančně podpořen výzkumným záměrem MZe 0002700604 Použitá literatura Kuchtová, P. et al., 2011. Vliv ošetření osiva na složky výnosu u ekologicky pěstovaného máku (Papaver somniferum L.). In: Prosperující olejniny 2012. ČZU Praha, s.94-98. Nobre, S.A.M. et al., 2005. Selection of Clonostachys rosea isolates from Brasilian ecosystems effective in controlling Botrytis cinerea. Biological Control, 34:132-143. Weber, et al., 2001. Influence of the mode of tillage on diseases of culm base in some winter wheat varieties, oats and spring wheat. Journal of Phytopathology, 149:185-188.

Kontaktní adresa: Ing. Milan Vach, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby Praha - Ruzyně, v.v.i., Drnovská 507 161 06 Praha 6 - Ruzyně e-mail: [email protected]

363


HODNOCENÍ ROZDÍLNÉHO ZPRACOVÁNÍ PŮDY A HNOJENÍ N NA VÝNOSY JARNÍHO JEČMENE Effect of different soil tillage and N fertization on grain yields of spring barley Vach M., Strašil Z. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha 6 – Ruzyně

Abstrakt V dlouhodobém polním pokusu na luvizemní půdě byl sledován vliv rozdílného zpracování půdy a stupňovaných dávek N na výnosy zrna jarního ječmene. Porost byl založen čtyřmi rozdílnými způsoby: klasickou technologií, přímým setím do nezpracované půdy bez mulče, výsevem do půdy s mělce zapravenými posklizňovými zbytky předplodiny a setím do nezpracované půdy s mulčem meziplodiny (svazenka vratičolistá). V průměru hodnocených let 2010-2012 byly zjištěny průkazně nižší výnosy zrna na parcelách s klasickou technologií, v porovnání s výsevem do nezpracované půdy bez mulče o 7,0% (0,52 t.ha-1) a o 8,5% (0,63 t.ha-1) nižší oproti výsevu do půdy s mělce zapravenou organickou hmotou z posklizňových zbytků. Byl také sledován obsah uhlíku a dusíku, jako hlavní složky humusu v půdě. Při obdělávání půdy v půdoochranných systémech byla zjištěna vyšší sekvestrace C a také N, v porovnání s klasickým způsobem zpracování půdy. Klíčová slova: jarní ječmen, výnosy, rozdílné zpracování půdy, hnojení N, úrodnost půdy Abstract Influence of different methods of soil tillage and various doses of nitrogen on grain yields of spring barley was examined in long term field experiments in period 2010-2012. The stands were established by four different methods of soil tillage: conventional technology, no tillage without mulch, minimum tillage with incorporated post harvest residues of forecrop, no tillage + mulch of intercrop (Phacelia tanacetifolia). There were found significantly lower grain yields on plots with conventional technology, compared to sowing in untreated soil without a mulch (by 7.0%, 0.52 t.ha-1) and sowing in the soil with shallow incorporation of organic matter from forecrop residues (by 8.5%, 0.63 t.ha -1). The content of the main humus elements carbon and nitrogen was determined in the soil. Relatively higher sequestration of C and N was determined after application of conservation tillage practices in comparison with conventional tillage system. Key words: spring barley, yields, different soil tillage, N fertilization, soil fertility

Úvod V zemědělské praxi se uplatňuje celá řada zjednodušených způsobů zpracování půdy a zakládání porostů plodin v závislosti na půdně-klimatických podmínkách stanoviště, úrovni agrotechniky a vybavení podniků potřebnou mechanizací. K hlavním důvodům rozšiřování minimalizačních a půdoochranných technologií patří jejich příznivý vliv na strukturní stav půdy, lepší hospodaření s půdní vláhou (snížení ztrát vody při nižší intenzitě zpracování půdy, omezení neproduktivního výparu vody z půdy využitím mulče), redukce vodní a větrné eroze, omezení vyplavování dusíku aj. Je známo, že orbou nakypřená půda do větší hloubky je náchylná ke zhutnění při přejíždění mechanizací, zejména při vyšší vlhkosti půdy. Na druhé straně se ale bez orby nelze obejít při zapravování hnoje do půdy nebo při zaorávce většího množství biomasy zeleného hnojení. Proto by cílem zvoleného systému zpracování půdy na konkrétním stanovišti mělo být dosažení stabilní a odolné struktury ornice i podorničí, což úzce souvisí s péčí o půdní prostředí. Vždyť správné hospodaření s organickou hmotou při zpracování půdy je základem udržitelnosti a setrvalosti zemědělské produkce (Kukal et al., 2009). Dosavadní způsob hospodaření na půdě většinou odčerpává z půdy více uhlíku než ho do půdy dodává, což má za následek pokles půdní úrodnosti a snižování produkce. Tato 364

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ situace se vesměs koriguje zvyšováním dávek minerálních hnojiv, častější aplikací dražších pesticidů, příp. závlahou, čímž narůstají náklady na pěstební technologie. Půdoochranné metody pěstování plodin za použití mulče z posklizňových zbytků nebo s využitím meziplodin a dalších forem hospodaření s organickou hmotou by mohly tyto nepříznivé tendence napravit (Franzluebbers, 2002). Materiál a metody Získané výsledky z let 2010-2012 pocházejí z dlouhodobého polního pokusu založeného v r.1995 v Praze-Ruzyni (jílovitohlinitá půda typu luvizem, nadmořská výška 338 m, průměrná roční teplota vzduchu 8,2°C, roční úhrn srážek 477 mm). Pokus byl založen jako krátký osevní postup (pšenice ozimá, ječmen jarní, hořčice bílá) se čtyřmi variantami zpracování půdy a založení porostu o velikosti parcel 24 m2 se čtyřmi opakováními. Kromě klasického (konvenčního) způsobu (K), což představuje střední orbu do 0,2 m, běžnou přípravu půdy kombinátorem a setí byly používány další 3 způsoby půdoochranné technologie: přímé setí do nezpracované půdy bez mulče (BM), setí do mělce kypřené půdy do cca 0,1 m se zapravenými posklizňovými zbytky předplodiny (ZS) a setí do nezpracované půdy pokryté mulčem z vymrzlé meziplodiny svazenky vratičolisté (MM). Setí ve všech variantách bylo provedeno secím strojem John Deere 750A. U jarního ječmene odrůdy Sebastian byly aplikovány stupňované dávky dusíku (30, 60 a 90 kg N.ha-1). Vzorky půdy pro hodnocení celkového obsahu dusíku a uhlíku, které jsou významnými komponenty tvorby půdní úrodnosti, byly odebírány vždy po sklizni jarního ječmene z hloubky 0 - 0,1 m. Výsledky a diskuse Z tab.1 vyplývá, že v průměru hodnocených let 2010-2012 bylo nejvyšších výnosů zrna jarního ječmene (8,01 t.ha-1) a zároveň i nejvyšších přírůstků výnosů vzhledem ke kontrolní konvenční variantě (+ 0,63 t.ha-1, tj. + 8,5%) dosaženo na parcelách s mělce zapravenou rozdrcenou slámou a posklizňovými zbytky předplodiny ozimé pšenice (ZS). Jen o málo nižší výnosy (7,96 t.ha-1) byly získány v průměru let na parcelách, kde byl jarní ječmen zaset do nezpracované půdy, pokryté mulčem z vymrzlé meziplodiny (MM). Také varianty s přímým setím do nezpracované půdy bez mulče (BM) vykázaly (bez ohledu na aplikované dusíkaté hnojení) vyšší hospodářskou produkci jarního ječmene (+ 0,52 t.ha-1, tj. + 7,0%) oproti výnosům na kontrolní-konvenční variantě (K). V průměru sledovaných let nebyly zjištěny významné rozdíly ve výnosech zrna mezi jednotlivými způsoby redukovaného zpracování půdy. V hodnocených letech byly v období tvorby výnosových prvků jarního ječmene zaznamenány nižší dešťové srážky a vyšší teploty v porovnání s dlouhodobým průměrem. Toto počasí tak „nahrávalo“ minimalizačním a půdoochranným technologiím, které jsou schopny lépe hospodařit s vodou v půdě. Např. na variantách s redukovaným zpracováním půdy ZS a BM byly v roce 2011 zjištěny 14-ti až 15,5 procentní a v roce 2012 10-ti až 13-ti procentní přírůstky výnosů zrna oproti výnosům, dosaženým na konvenční variantě. K obdobným závěrům dospěli i Hůla, Procházková a kol. (2008), kteří zdůrazňují, že vhodnějším zdrojem organické hmoty v půdoochranných systémech je biomasa vymrzajících nebo nevymrzajících strniskových meziplodin, než zapravená drcená sláma. Ve své publikaci uvádějí, že při přímém zakládání porostů do nezpracované půdy je třeba dbát na to, aby mulč na povrchu půdy nebyl vytvořen z příliš silné vrstvy slámy a plev. Mělkým zapravením většího množství organické hmoty, především slámy, může pak dojít k narušení kontaktu osiva s půdou a k následnému omezení přívodu vody, potřebné k vyklíčení osiva. Také Javůrek a kol. (2011) zaznamenal v sušších letech na půdách typu luvizem vyšší produkci zrna obilnin v půdoochranných variantách, v porovnání s výnosy, získanými při konvenčním zpracování 365

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ půdy. Ve svých závěrech uvádí, že pro stanoviště Ruzyně jsou charakteristické nevýznamně vyšší výnosy ječmene na parcelách s redukovaným zpracováním půdy, přičemž významnost rozdílu se zvyšuje s dávkou dusíku. Při volbě dávky hnojení dusíkem je při pěstování jarního ječmene nutné najít správné kompromisní rozhodnutí mezi výší výnosu a kvalitou zrna. U porostů, založených minimalizační, resp. půdoochrannou technologií, je třeba volit intenzitu hnojení s ohledem na rozdílnou účinnost dusíkatého hnojení, aplikovaného do půdy zpracované konvenčně nebo minimalizací, popřípadě do půdy vůbec nezpracované. Z četných našich i zahraničních publikací je známo (např. Hůla, Procházková a kol. 2008; Vogeler a kol. 2009), že efektivní využití dusíkatého hnojení závisí především na půdních vlastnostech (zejména na druhu půdy, obsahu organických látek v půdě, biologické aktivitě půdy), ale také na sumě a rozložení srážek během vegetace a teplotě půdy. V našich pokusech jsme aplikací dusíkatého hnojení v celkové dávce 60 kg N.ha-1 zaznamenali v průměru let nejvyšší přírůstky výnosů zrna (+ 7,5%) u parcel bez zpracování půdy (BM) oproti kontrolním variantám, hnojených dávkou pouze 30 kg N.ha-1 (viz tab. 1). Při vyšších dávkách N3 (90 kg N.ha-1) již docházelo v některých letech k mírné redukci hospodářského výnosu. Tab.1 Výnosy zrna jarního ječmene (t.ha-1) podle způsobu zpracování půdy a stupně hnojení N

Rok Průměr podle: Průměr Zpracování půdy a založení Hnojení N 2010zpracování hnojení N 2010 2011 2012 porostu 2012 půdy (%) (%) K N1 8,53 7,25 6,00 7,26 100,0 100,0 K N2 8,45 7,63 6,13 7,40 100,0 101,9 K N3 8,54 7,75 6,15 7,48 100,0 103,0 K průměr N 8,50 7,54 6,09 7,38 100,0 BM N1 8,19 8,44 6,13 7,58 104,4 100,0 BM N2 8,55 8,63 7,26 8,15 110,1 107,5 BM N3 8,45 8,70 7,19 8,11 108,4 107,0 BM průměr N 8,40 8,59 6,71 7,90 107,0 ZS N1 8,25 8,50 6,59 7,78 107,2 100,0 ZS N2 8,68 8,75 7,03 8,15 110,1 104,8 ZS N3 8,58 8,88 7,00 8,15 109,0 104,8 ZS průměr N 8,50 8,71 6,87 8,01 108,5 MM N1 8,68 8,31 6,43 7,80 107,4 100,0 MM N2 8,95 8,75 6,54 8,08 109,2 103,6 MM N3 8,80 8,50 6,76 8,02 107,2 102,8 MM průměr N 8,81 8,52 6,58 7,96 107,9 Poznámky: K = konvenční zpracování půdy; BM = setí do nezpracované půdy bez mulče ZS = mělce kypřená půda se zapravenými posklizňové zbytky předplodiny MM = výsev do nezpracované půdy s mulčem z vymrzlé meziplodiny Hnojení dusíkem: N1 = 30, N2 = 60, N3 = 90 (kg N.ha-1) Je všeobecně známo, že uhlík a dusík jsou hlavními složkami humusu v půdě. Důsledkem intenzivnějšího využívání organické hmoty při obdělávání půdy v půdoochranných systémech 366

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ je oproti klasickému zpracování půdy vyšší sekvestrace C a při využívání meziplodin pro zapravení do půdy rovněž i dusíku, což potvrzují výsledky uvedené v tab. 2. Tab. 2 Obsah celkového dusíku a uhlíku ve vrchní vrstvě ornice (0-0,1 m) za období let 2010-2012 Varianta K BM ZS MM

Celkový N (%) 0,171 ± 0,014 0,190 ± 0,012 0,183 ± 0,016 0,178 ± 0,015

Celkový C (%) 1,931 ± 0,105 2,137 ± 0,138 2,203 ± 0,214 2,329 ± 0,112

Závěr V průměru hodnocených let byly zjištěny nejvyšší výnosy zrna jarního ječmene na variantách s mělce zapravenou organickou hmotou z posklizňových zbytků předplodiny a při výsevu do nezpracované půdy bez mulče. Přírůstky výnosů činily +8,5%, resp. +7,0%, oproti hodnotám, dosažených při použití klasické technologie zpracování půdy. Potvrdili jsme tak předchozí zjištěné výsledky, že zejména v sušších letech bývá na luvizemních půdách dosahována vyšší hospodářská produkce na pozemcích s redukovaným zpracováním půdy. Z uvedených výsledků dále vyplývá, že intenzivnější sekvestrace uhlíku a dusíku v půdě dává předpoklad k tvorbě vyššího obsahu půdního humusu. Z dlouhodobého sledování a vyhodnocení pokusu lze dále konstatovat, že po zavedení půdoochranných technologií se jejich pozitivní účinky na hospodářské výnosy projeví až po delší době, kdy dochází ke stabilizaci půdních poměrů. Dedikace Tento příspěvek byl finančně podpořen projektem MZe ČR č. QJ1210008 Použitá literatura Franzluebbers, A.J. (2002): Soil organic matter stratification ratio as an indicator of soil quality. Soil and Tillage Research, 66: 95-106. Hůla, J., Procházková, B. a kol. (2008): Minimalizace zpracování půdy. Profi Press, Praha, 246 s. Javůrek, M., Mikanová, O., Vach, M. (2011): Hodnocení dlouhodobého efektu půdoochranných technologií na výnosy ozimé pšenice a vlastnosti půdy typu luvisol. Úroda 12: 355-358. Kukal, S.S., Rehana-Rasool and D.K. Benbi. (2009): Soil organic carbon sequestration in relation to organic and inorganic fertilization in rice-wheat and maize-wheat systems. Soil and Tillage Research, 102(1):87-92. Vogeler, I., Rogasik J., Funder U., Panten K., Schnug E. (2009): Effect of tillage systems and Pfertilization on soil physical and chemical properties, crop yield and nutrient uptake. Soil and Tillage Research, 103 (1):137-143.

Kontaktní adresa: Ing. Milan Vach, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby Praha - Ruzyně, v.v.i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6 - Ruzyně e-mail: [email protected]

367


OVĚŘENÍ VHODNOSTI VYBRANÝCH PEDOTRANSFEROVÝCH FUNKCÍ PRO STANOVENÍ BODU VADNUTÍ V PROVOZNÍCH PODMÍNKÁCH Verification of selected pedotransfer functions for wilting point in operating conditions Vlček V., Hybler V., Pospíšilová L. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Pedotransferové funkce (PTFs) byly vytvořeny pro urychlení a zjednodušení stanovení hydrofyzikálních vlastností půd především na základě fyzikálních vlastností, jako je zrnitost, objemové hmotnost redukovaná, pórovitost apod. Bod vadnutí (BV) patří mezi nejvýznamnější půdní hydrolimity. Cílem této práce bylo vybrat PTF pro bod vadnutí s nejvyšší korelací mezi vypočtenou pedotransferovou funkcí a změřeným bodem vadnutí. Hledáme především PTF s nejmenšími množství potřebných vstupních dat pro širokou dostupnost v praxi. Klíčová slova: PTF, pedotansférová funkce, bod vadnutí Abstract Pedotransfer functions (PTFs) were formed for to speed up and simplify obtaining of hydrophysical properties of soils mainly on the base of physical properties, like texture, bulk density, porosity, etc. Wilting point (BV) belongs to the most important soil hydrolimits. Aim of this paper was to select PTF for Wilting point with highest correlation between calculated pedotransfer function and measured Wilting point. Especially we look for PTF with the smallest quantities of inputs for wide availability in praxis. Key words: PTF, pedotransfer function, wilting point

Úvod Půda, která je větším zásobníkem vody než povrchové toky a nádrže, podstatným způsobem ovlivňuje hydrologickou bilanci. Jak uvádí Wösten et al. (1985), pedotransferové funkce (PTFs) byly vyvinuty pro urychlení a zjednodušení stanovení hydrofyzikálních vlastností půdy. Jedná se v podstatě o matematické odvození hydrofyzikálních vlastností půdy pomocí regresních rovnic z běžně stanovitelných půdních vlastností (zrnitost, objemová hmotnost, pórovitost, obsah Cox apod.). Bod vadnutí (BV) je pak jednou z nejdůležitějších půdních hydrolimit. Nejčastěji se pro stanovení používá výpočet dle Váši 1960 (In: Kutílek, 1978) BV= 0,3 * obsah zrn I. kategorie [%] + 4. Pro polní experimenty se používá rovněž stanovení BV dle Solnaře (In: Kosil, 1940), jako je tomu např. u „Metodiky zkoušek užitné hodnoty brambor“ vydané ÚKZÚZem (viz obr. 1), aj. Jde o hodnotu závislou na zrnitostním složení půdy (která se však v rámci profilu může měnit). S růstem zastoupení jílnatých částic/jílu roste i hodnota BV. Obr. 1: Vybrané hydrolimity a jejich vztah k zrnitosti (Čermák, 2009) V dalším textu/tabulkách jsou uvedeny další možné způsoby výpočtu bodu vadnutí dle různých autorů a porovnání s naměřenými 368

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ hodnotami tohoto hydrolimitu. Účelem této práce bylo vybrat PTF s nejlepší korelací mezi vypočítanou pedotransferovou funkcí a bodem vadnutí změřeném přístrojově. Měla být vybrána zejména pedotransferová funkce nejméně náročná na objem vstupních dat, aby tak byla maximálně použitelná v zemědělské praxi i lidmi bez pedologického vzdělání. Materiál a metody Vlastní odběr vzorků (N=10) povrchových vrstev probíhal pomocí komorového půdního vrtáku. Odebrané vzorky byly vysušeny při laboratorní teplotě a přesáty přes síto s oky 2 mm pro separaci skeletu dle ISO 11464. Výsledná jemnozem byla podrobena standardní laboratorní fyzikální a chemické analýze. Byla stanovena zrnitost konvenční pipetační metodou (Gee and Bauder, 1986) a obsah oxidovatelného uhlíku Cox (dle ISO 14235). Měření vodního potenciálu pro stanovení bodu vadnutí bylo prováděno na přístroji WP4T Dewpoint potentiometer společnosti Decagon Devices Inc. Výsledky a diskuse Výsledky zrnitostního a chemického rozboru jsou shrnuty v tabulce 1. Podle klasifikace půdního druhu dle Nováka se v průměru jedná o hlinitý půdní druh (36,9 % jílnatých částic) a dle zrnitostní klasifikace se v průměru jedná o prachovitou hlínu. Obsah humusu byl v průměru vysoký. Měření bodu vadnutí bylo prováděno na přístroji WP4T Dewpoint potentiometer při kontinuálním měření, kdy byl změřen vodní potenciál (pF=4,18) a v návaznosti na to byla vážkově stanovena vlhkost vzorku při tomto sacím tlaku. Pro hodnocení byly, s ohledem na minimalizaci množství vstupních dat, vybrány tyto PTF: BV (Váša 1958) [hm. %] = 0,54 * obsah fyz. jílu (lehké půdy); = 0,52 * obsah fyz. jílu (střední a těžké půdy); BV (Váša 1958) [obj. %] = 0,88 *obsah fyz. jílu (pro lehké půdy); = 0,77 * obsah fyz. jílu (střední půdy); = 0,75 *obsah fyz. jílu (těžké půdy); BV (Váša 1960) [obj. %] = 0,3 * obsah I. kategorie [%] + 4; BV (Solnař) [obj. %] = obsah I. kategorie [%] / 2,4; respektive z nich odvozené: BV (Váša 1960) [hm. %] = odvozeno ze vztahu BV (Váša 1960) [obj. %] a objemové hmotnosti redukované pro danou půdu; BV (Solnař) [hm. %] = odvozeno ze vztahu BV (Solnař) [obj. %] a objemové hmotnosti redukované pro danou půdu.

369

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 1: Porovnání hodnot BV pro různé metody stanovení v rámci profilu u vybraných lokalit (upraveno a doplněno) Sledovaný soubor dat (N=10) min. prům. max. 8,30 36,89±4,00 56,10 jílnaté částice [%] 0,50 8,86±2,20 23,10 obsah jílu [%] 16,90 62,32±5,85 78,60 obsah prachu [%] 12,80 28,80±6,64 82,70 obsah písku [%] 0,86 2,04±0,22 3,11 Cox [%] 15,94±1,67 25,06 BV technicky [obj. %] 6,79 4,68 10,99±1,15 17,30 BV technicky [hm. %] 3,02±0,96 9,37 BV Váša 1958 [hm. %] 0,02 0,03 4,42±1,39 13,52 BV Váša 1958 [obj. %] 15,07±1,20 20,83 BV Váša 1960 [obj. %] 6,49 3,46 15,37±1,67 23,38 BV Solnář [obj. %] odvozené na základě objemové hmotnosti vzorků 2,03 10,78±1,27 17,31 BV Solnář [hm. %] 3,82 10,52±0,96 15,43 BV Váša 1960 [hm. %] Jako nejvhodnější se dle tabulky 1 a grafu 1 ukazuje určení bodu vadnutí z pedotransferové funkce dle vztahu Váši (1960). Částečně sice podhodnocuje hodnoty u těžkých půd, ne však u půd středně těžkých a lehkých (minima, resp. průměry), kde korelační koeficient je velmi vysoký (R=0,9512). Výskyt těžkých a velmi těžkých půd v ČR je nízký, tedy tuto shodu můžeme brát jako uspokojivou. Graf 1: Vztah mezi BV měřeným a počítaným podle PTF Váša (1960)

Závěr Jako nejvhodnější se pro běžnou zemědělskou praxi (požadavek na minimum vstupních údajů) jeví určení BV z pedotransferové funkce Váša (1960): BV [obj. %] = 0,3 * obsah I. kategorie [%] + 4 Tato PTF sice mírně podceňuje hodnoty BV u těžkých půd, poskytuje však poměrně dobrou shodu s půdami středně těžkými i lehkými. Korelační koeficient je v tomto případě velmi 370

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ vysoký a s ohledem na výskyt těžkých a velmi těžkých půd v České republice (přibližně 8 % ZPF) lze shodu mezi měřenými výsledky a PTF Váša 1960 považovat za uspokojivou. Dedikace Autoři děkují za podporu projektu NAZV QI111C080 (Zpřesnění dostupné zásoby vody v půdním profilu na základě modelu kořenového systému plodin pro efektivní hospodaření s vodou a dusíkem). Použitá literatura Čermák V. 2009: Metodika zkoušek užitné hodnoty brambor. Nabývá účinnosti dne 11.2.2009, ZUH/3 nahrazuje: VCU2/2.7 ze dne 12.12.2005. ÚKZÚZ Brno. Gee G.W., Bauder J.W. 1986: Particle-size Analysis. p. 383–411. In A.L. Page (ed.). Methods of soil analysis, Part 1. Physical and mineralogical methods. Second Edition, Agronomy. ISO 11464: Soil quality-Pretreatment of samples for physico-chemical analysis. ISO 14235: Soil quality-Determination of organic carbon by sulfochromic oxidation. Solnář J. In: Kosil V. 1940: Půda jako zásobitelka rostlin vodou. Zprávy výzkumných ústavů zemědělských, 78. Váša J. 1960. In: Kutílek J. 1978: Vodohospodářská pedologie, SNTL/ALFA, Praha. Váša J. 1958: Výzkum půdních hydrokonstant. Závěrečná zpráva Výzkumného ústavu vodohospodářského. Wösten J. H. M., Bouma J., Stoffelsen G. H. 1985: Use of Soil Survey data for regional soil water simulation models. Soil Science Am. J. Vol 49, p. 1238–1244.

Kontaktní adresa: Ing. Vítězslav Vlček, Ph.D. Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Agronomická fakulta Mendelovy univerzity v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected]

371


VÝTĚŽNOST OLEJE, OBSAH LUTEINU, SECOISOLARICIRESINOLU A KYANOGENNÍCH GLYKOSIDŮ U ODRŮD OLEJNÉHO LNU Oil yield, lutein, secoisolariciresinolu and cyanogenic glycosides content in the linseed varieties Bjelková M.1, Schulzová V.2, Hajšlová J.2, Jurčík M.3, Šmirous P.1 1

Agritec Plant Research s.r.o, Šumperk 2 VŠCHT Praha 3 Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt Semeno, olej a výlisky odrůd olejných lnů byly studovány z hlediska výtěžnosti oleje ze semene, obsahu mastných kyselin a obsahu některých nutričních a antinutričních látek. Studované odrůdy olejných lnů vykázaly průměrnou výtěžnost oleje na úrovni 27,2 %. Obsah nutričních látek karotenoidu lutein vykazoval vzájemnou meziodrůdovou průkaznost s nejvyšším obsahem v oleji a nejnižším v semeni. Obsah lignanu secoisolariciresinol byl v semeni odrůd na úrovni 2783 mg kg-1. Obsah kyanogenních glykosidů v semeni a ve výliscích vykazoval vzájemnou meziodrůdovou signifikanci s vyšším obsahem v semeni oproti výliskům. Klíčová slova: olejný len, Linum usitatissimum L., oil, pomace Abstract Seed, oil and pomace of linseed varieties were studied from the point of view of seed yield, oil content, fatty acid content and some nutritional and anti-nutritional substances. Linseed varieties showed an average yield of oil 27.2 %. The content of lutein carotenoid showed significances between varieties with the highest content in the oil and lowest in the seed. The content of lignan secoisolariciresinol was 2783 mg kg -1 in the seeds of linseed varieties. The content of cyanogenic glycosides showed significance between varieties in the seeds and pomaces with higher content in the seed compared to pomaces. Key words: linseed, Linum usitatissimum L., oil, pomage, seed

Úvod Tradiční zemědělská plodina len, v minulosti využívaná především pro vlákno (přadný len) je v současnosti pěstovaná především pro produkci semene (olejný len). Semena olejného lnu jsou využívána v potravinářských výrobcích a lněný olej se v současnosti používá především pro lékařské, potravinářské a průmyslové účely. Lněné semeno obsahuje v průměru 36 až 41% tuku s přibližně 70 % polynenasycených mastných kyselin (PUFA), kdy více než polovina (50 až 62% z lněného oleje) z nich je tvořena kyselinou alfa-linolenovou (ALA, C18, n-3 /omega 3/). Kyselina linolová (LA, C18, n-6 /omega 6/) představuje přibližně 17 % všech mastných kyselin. Tato charakteristika odpovídá odrůdám s tradičním obsahem mastných kyselin (Bjelková et al, 2012). Lněný olej klasických odrůd má vysoký obsah kyseliny linolenové, což je velmi efektivní agens a nabízí významné nutriční výhody z důvodu vysokých hladin omega-3 mastných kyselin (Thompson & Cunnane, 2003; Vaisey Genser a Morris, 2003). Mimo jiné je semeno lnu nejbohatším potravinovým zdrojem lignanů, především secoisolariciresinolu, charakterizujících skupinu fenolických sloučenin vyskytujících se v rostlinách s protinádorovým, antioxidačním efektem a estrogenní a antiestrogenní aktivitou (Sicilia et al. 2003). Během procesu trávení lněného semene jsou tyto rostlinné lignany převedeny pomocí lidských střevních bakterií na savčí lignany enterodiol a enterolakton, které jsou zodpovědné za biologické účinky na člověka (Bartkiene et al. 2011, Charlet et al. 2002). Na druhou stranu, lněné semeno obsahuje také antinutriční látky, kyanogenní glykosidy (především linustatin, neolinustatin, linamarin). Kyanogenní glykosidy nejsou toxické samy, ale toxicitu vykazuje kyanid vznikající enzymatickou hydrolýzou, která 372

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ není přítomna v neporušených rostlinných pletivech a z toho důvodu rozklad kyanogenních glykosidů probíhá v zažívacím traktu lidí a zvířat (Velíšek, 2002). Materiál a metody V letech 2009 a 2010 byla semenná produkce odrůd olejného lnu z lokality Šumperk (Vikýřovice) sledována z hlediska výtěžnosti oleje, který byl získán pomocí lisu FARMET UNO v laboratoři ÚPŠRR Mendelovy univerzity v Brně. Vzorky semene, oleje a výlisků byly dále analyzovány na obsah mastných kyselin, obsah tuku (semeno a výlisky) a obsahu karotenoidu lutein, lignanu secoisolariciresinolu a kyanogenních glykosidů (semeno, výlisky). Pro vyhodnocení výsledků byl využit statistický program Statistika 10,0 (Statsoft, Inc. Tulsa OK, USA) a použita analýza ANOVA s následným testováním kontrastů LSD testem. Výsledky a diskuze Průměrný výnos všech odrůd přepočítaný na vlhkost 12% činil 1,913 t.ha-1. Ze studovaných 15 odrůd olejného lnu byl nejvyšší výnos semene zjištěn u odrůdy Raciol (2,479 t.ha-1), viz. tab. 1. Dále následovaly odrůdy Baladin, Kaolin, Amon, Lola a Recital, jejichž výnos byl nad hranicí 2 t.ha-1. Nejnižší výnos byl zjištěn u odrůdy Astral (1,388 t.ha-1). U výtěžnosti oleje nebyly zjištěny průkazné rozdíly mezi odrůdami, ale odrůda Amon vykazovala výtěžnost 29,41 %, odrůda Raciol 29,4 % (tab. 1). Více jak 29 % oleje měla také odrůda Baladin a Kaolin (tab. 1). Více jak 28 % oleje měly odrůdy Astral a Atalante, které se vyznačovaly snadnou lisovatelností semen. Ostatní odrůdy měly výtěžnost oleje pod 28 %, nejnižší u odrůdy Alaska (24,37 %), která navíc byla i obtížně lisovatelná (tab. 1). Z hlediska obsahu mastných kyselin byly u kyselin palmitové, stearové a olejové zjištěny statisticky průkazné meziodrůdové rozdíly (tab. 1). V semeni odrůd olejných lnů byl zjištěn obsah secoisolariciresinolu od 2204,7 – 3255,1 mg kg-1 (průměr 2783 mg kg-1) bez vzájemné meziodrůdové průkaznosti s nejvyšším obsahem u odrůdy Raciol (tab. 2). Podobné výsledky předložil také Willför et al., 2006. Při lisování nepřechází secoisolariciresinol do oleje a proto je jeho celkový obsah ve výliscích vyšší než v semeni (tab. 3). V semeni odrůd olejných lnů byla zjištěna hladina kyanogenních glykosidů 1748,8 do 4753,6 mg kg-1 (průměr 3651 mg kg1 ), ve výliscích 2202 do 3740,6 mg kg-1 (průměr 3028 mg kg-1). Po lisování za studena byly zjištěny pouze stopy (> LOQ) kyanogenních glykosidů ve lněném oleji a také byl zjištěn jejich pokles ve výliscích, což naznačuje, že při lisování dochází k jejich částečné degradaci, která bude spojena i se zahříváním semene během procesu lisování (tab. 2 a 3). Obsah kyanogenních glykosidů v semeni a ve výliscích vykazoval vzájemné meziodrůdové statisticky významné rozdíly (tab. 2). Naopak u karotenoidu lutein byl nejnižší obsah nalezen v semeni (1,073 – 4,154 mg kg-1, průměr 2,386 mg kg-1) a nejvyšší v oleji (4,565 – 10,383 mg kg-1, průměr 6,547 mg kg-1), opět se vzájemnou průkaznou meziodrůdovou diferencí (tab. 2 a 3). Tab. 1: Výnos semene (t.ha-1), obsah mastných kyselin (%) u odrůd olejného lnu v letech 2009 - 2010 Odrůda Alaska Allan Amon Astral Atalante Baikal

Výnos (t.ha-1) při 12 % vlhkosti 1,702 ab 1,910 bcd 2,100 cde 1,388a 1,839 bc 1,693ab

Kys. palmitová

Kys. stearová

Kys. olejová

Kys. linolová

Kys. alfalinolenová

Tuk

Výtěžnost oleje

% 6,4cdef 7,0h 6,9gh 6,5defg 6,7fgh 5,5a

2,8cde 2,7cde 2,3bcd 2,9de 3,2e 2,3abc

23,4ef 20,0cd 17,7ab 22,3ef 21,9de 24,1f

16,4bc 65,5e 70,5f 13,3a 15,7ab 18,5bc

51,0cde 4,8a 2,6a 55,0f 52,5def 49,7cd

37,5a 36,1 a 39,5 a 41,5 a 37,1 a 38,3 a

24,37 a 24,80 a 29,41 a 28,17 a 28,38 a 26,84 a

373

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Baladin 2,296 ef 6,0b 2,9de 21,7de 16,3abc 53,2ef 40,8 a Flanders 1,694 ab 6,0bc 2,8cde 23,2ef 17,0bc 51,0cde 37,9 a bc cdef abcd bc f a Jantar 1,806 6,4 2,3 18,9 69,1 3,3 37,1 a Kaolin 2,265 def 6,6efg 2,2abc 23,2ef 19,2c 48,7c 39,0 cde h a a f Lola 2,072 7,1 1,8 16,7 70,9 3,6a 36,4 a Natural 1,701 ab 6,2bcde 2,0ab 22,9ef 16,3abc 52,6def 39,8 a ab b ab ef bc cde Oural 1,700 5,9 2,1 23,4 17,6 51,0 38,6 a f bc ab bc d b Raciol 2,479 6,0 2,1 19,3 37,9 34,7 38,2 a Recital 2,049 bcd 6,2bcd 2,3abcd 23,0ef 17,4bc 51,1cde 38,7 a Pozn. Rozdíly mezi variantami označenými různými písmeny jsou statisticky průkazné ( P≥0,05).

29,07 a 25,47 a 27,15 a 29,05 a 27,45 a 26,06 a 25,34 a 29,40 a 27,52 a

Tab. 2: Obsah luteinu, lignanu secoisolariciresinolu a kyanogenních glykosidů (mg.kg-1) v semeni odrůd olejného lnu v letech 2009 - 2010 Semeno Odrůda

Alaska Allan Amon Astral Atalante Baikal Baladin Flanders Jantar Kaolin Lola Natural Oural Raciol Recital

Lutein mg.kg-1 3,512cd 3,565cd 1,889ab 1,255a 2,886bcd 3,357bcd 2,264abc 4,154d 1,926ab 1,327a 3,144bcd 1,073a 1,787ab 1,696ab 1,957ab

Secoisolarici resinol

Kyanogenní glykosidy Linustatin Neolinustatin

Linamarin

Suma kyanog. glykosidů

3183,5a 2449,4 a 3085,8 a 3185,6 a 3251,7 a 2567,5 a 2681,8 a 2466,2 a 3063,4 a 2204,7 a 2491,8 a 2561,1 a 2605,4 a 3255,1 a 2693,6 a

1936,4ab 1351,1a 2558,6abc 2123,3abc 2379,8abc 2192,5abc 1851,4ab 2543,2abc 2362,8abc 3186,6bc 3585,5c 1407,2a 2156,5abc 998,7a 2479,0abc

130,7abc 125,7abc 165,9abc 125,5abc 180,2abc 289,6c 111,6abc 181,3abc 253,8c 201,2abc 153,7abc 64,7ab 145,1abc 60,7a 224,5bc

4588,7b 2049,9a 3729,0ab 3606,5ab 4525,0b 4293,4ab 2984,2ab 4672,9b 3465,7ab 4460,4b 4753,6b 3163,7ab 3430,3ab 1748,8a 3293,5ab

2521,6e 573,1a 1004,5abc 1357,7bcd 1965,0de 1811,3cde 1021,2abc 1948,4de 849,1ab 1072,6abc 1014,4abc 1691,8cd 1128,7abc 689,4ab 589,9a

Tab. 3: Obsah luteinu v oleji a výliscích, lignanu secoisolariciresinolu a kyanogenních glykosidů (mg.kg-1) ve výliscích odrůd olejného lnu v letech 2009 - 2010 Olej

Výlisky

Odrůda

Lutein

Lutein

Secoisolari ciresinol

Alaska Allan Amon Astral Atalante Baikal Baladin Flanders Jantar Kaolin Lola

mg.kg-1 10,133bc 8,105abc 4,565a 5,186abc 6,971abc 8,725abc 4,928ab 10,383c 4,661a 4,974ab 6,719abc

3,986bcd 4,329cd 2,350ab 2,126a 3,443abc 3,727abcd 2,181a 5,476d 2,329ab 2,146a 4,501cd

6259,9b 5130,3ab 5397,1ab 5717,6ab 6076,5ab 4203,0ab 5246,2ab 4081,9a 5689,4ab 5299,7ab 4859,1ab

Kyanogenní glykosidy Linustatin

Neolinustatin

Linamarin

Suma kyanog. glykosidů

1381,8ab 1380,8ab 1732,2bc 1639,4abc 1675,1abc 1601,4abc 1455,9abc 1947,8cd 1627,8abc 2316,9d 2434,2d

2324,1e 743,9a 965,3ab 1446,7bcd 1768,0d 1827,6de 969,7ab 1798,1de 798,0a 1142,6abc 1006,6ab

34,6ab 77,2abcd 72,2abcd 95,8cd 62,7abc 89,1bcd 30,1a 70,7abcd 120,6d 101,1cd 114,0cd

3740,6e 2202,0a 2769,7abcd 3181,8bcde 3505,8cde 3518,1de 2455,7ab 3816,6e 2546,4abc 3560,5de 3554,9de

374

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Natural Oural Raciol Recital

5,107ab 6,102abc 6,323abc 5,331abc

2,116a 2,191a 3,486abc 2,342ab

4924,4ab 4940,9ab 4914,0ab 4957,9ab

1189,90a 1513,4abc 1293,9ab 1957,6cd

1540,3cd 1040,9abc 1041,8abc 741,6a

34,2ab 86,6bcd 71,9abcd 62,6abc

2764,4abcd 2640,9abcd 2407,6ab 2761,8abcd

Závěr Uvedené výsledky ukazují variabilitu u některých nutričních a antinutričních látek v semeni, oleji a výliscích odrůd olejných lnů a naznačují tak možný směr využití jednotlivých odrůd. Dedikace Tato práce byla podporována projekty MŠMT NPVII 2B06087 a MZe NAZV QI92A143. Použitá literatura Bartkiene E., Juodeikiene G., Basinskiene L., Liukkonen K.-H., Adlercreutz H, Kluge H.: Enterolignans enterolactone and enterodiol formation from their precursors by the action of intestinal microflora and their relationship with non-starch polysaccharides in various berries and vegetables. LWT - Food Science and Technology, 44(1), 48-53, 2011. Bjelková M., Nôžková J., Fatrcová-Šramková K., Tejklová E.: Comparison of linseed (Linum usitatissimum L.) genotypes with respect to the content of polyunsaturated fatty acids. CHEMICAL PAPERS 66, 10: 972-976, 2012 Charlet, S., Bensaddek L., Raynaud S., Gillet F., Mesnard F., Fliniaux M.: An HPLC procedure for the quantification of anhydrosecoisolariciresinol. Application to the evaluation of flax lignan content. Plant Physiology and Biochemistry 40 (3), 225-229, 2002. Sicilia T., Niemeyer H.B., Honig D.M., Metzler M.: Identification and stereochemical characterization of lignans in flaxseed and pumpkin seeds. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51, 1181–1188, 2003 Thompson, L. U., Cunnane, S. C., Eds.: Flaxseed in human nutrition, 2nd ed. Illinois: AOCS Publishing, 2003. Vaisey-Genser M. A., Morris D. H.: Introduction History of the cultivation and uses of flaxseed, In Muir A. D. and Westcott N. D. (Eds.), Flax: the genus Linum. London: Taylor & Francis, 2003. Willför S.M., Smeds A.I., Holmbom B.R.:. Chromatographic analysis of lignans. Journal of Chromatography A, 1112 (1-2), 64-77, 2006

Kontaktní adresa: Ing. Marie Bjelková, Ph.D. Agritec Plant Research s.r.o., Oddělení luskovin a technických plodin Zemědělská 16 787 01 Šumperk [email protected]

375


MIKROBIOLOGICKÁ JAKOST TĚSTOVINOVÝCH A ZELENINOVÝCH SALÁTŮ Microbiological quality of pasta and vegetable salads Cwiková O. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Saláty patří mezi potraviny, které se konzumují za studena, bez finální tepelné úpravy. Pro vysoký podíl ruční práce při jejich výrobě a pro rozmanitost použitých surovin jsou ideálním místem z hlediska rozvoje mikroorganismů. U těstovinových a zeleninových salátů, byly stanoveny počty Escherichia coli, celkový počet mikroorganismů a počet kvasinek.. Do salátů byl přidán konzervační přípravek v koncentracích 0,4 a 0,6 % s cílem prodloužit dobu jejich spotřeby. Rozbor byl proveden v den výroby, 5., 8., 12. a 14 den skladování. Na konci skladování (po 14 dnech) vyhovovaly saláty ve všech sledovaných mikrobiologických ukazatelích dnes již neplatné vyhlášce 132/2004 Sb. a byly zdravotně nezávadné. Klíčová slova: salát, zelenina, těstoviny, celkový počet mikroorganismů, kvasinky, E.coli. Abstract Salads are ready to eat cold without further treatment. Salads are ideal place for the development of microorganisms. Total aerobic, yeasts, Escherichia coli counts were monitored in the pasta and vegetable salads. Preservative at concentrations of 0.4 and 0.6% was added into order to extend their shelf life. The analysis was performed on the day of production, 5, 8, 12 and 14 days of storage. At the end of storage salads have met the requirements in all microbiological parameters of today already invalid Decree 132/2004 Coll., and were wholesome. Key words: salad, vegetable, pasta, total aerobic count, yeasts, E. coli.

Úvod Saláty patří mezi potraviny určené k přímé spotřebě za studena, bez dalších úprav. Jejich výroba je založena převážně na ruční práci, a proto jsou tyto produkty rizikové z hlediska možné kontaminace mikroorganismy a ideálním místem pro jejich rozvoj (Hrubý et al., 1984). Všechny výrobky však musí být okamžiku spotřeby zdravotně nezávadné (Kadlec et al., 2009). Vodní aktivita lahůdkových salátů se pohybuje v rozmezí 0,93 až 0,98, pH je mírně až silně kyselé (4,1 až 6,6). Mezi nejčastěji se vyskytující mikroorganismy v lahůdkových salátech patří Salmonella sp., Escherichia coli, koliformní mikroorganismy, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, plísně a kvasinky (Görner a Valík, 2004), u výrobků ze zeleniny pak bakterie z čeledi Enterobacteriaceae (Závadská, 2005). Cílem práce bylo posoudit, zda lze přídavkem konzervační látky prodloužit dobu použitelnosti salátů z původních 7 na 12 dnů při zachování zdravotní nezávadnosti výrobků a zda existuje mezi oběma použitými koncentracemi konzervačního přípravku (0,4 a 0,6 %) v počtech sledovaných mikroorganismů rozdíl. Materiál a metody Analyzovány byly vzorky zeleninových salátů (složení: rostlinná bílkovina, nakládané okurky paprika kapie, kozí rohy, cibule, pórek, rajčatová šťáva, česnek, vegi vegi, olej, worcester, glukopur, sůl, mletý pepř) a salátů těstovinových (složení: vařené těstoviny, rostlinná bílkovina, pórek, vařená mrkev, sterilizovaný hrášek, vařený celer, majonéza, vegi vegi, sůl, olej, glukopur, ocet na dochucení). Jednalo se o saláty vyrobené firmou v Jihomoravském kraji a dodávané zejména do prodejen zdravé výživy. Do salátů byla přidána konzervační látka složená ze směsi kyseliny mléčné, kyseliny octové a mléčnanu sodného s pufrační 376

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ schopností (PURAC), a to v koncentracích 0,4 a 0,6 %. Vzorky byly dodány výrobcem ihned po výrobě, do laboratoře byly dopraveny v chladícím boxu. Skladovány byly v chladničce při teplotě 5 °C. Rozbor probíhal v mikrobiologické laboratoři Ústavu technologie potravin Mendelovy univerzity v Brně. Mikrobiologická analýza byla provedena v den výroby (den 1), pátý, osmý, dvanáctý a čtrnáctý den po výrobě. Sledovány byly tyto mikrobiologické ukazatele: celkový počet mikroorganismů (stanovení dle ČSN ISO 4833), kultivace na agaru Plate Count Agar (NOACK, Francie) při 30 °C, odečet po 72 hodinách, počet E. coli, kultivace na půdě COMPASS Ecc Agar (NOACK, Francie) při 37°C po dobu 24 – 48 hodin a počet kvasinek, kultivace na agaru Gélose Dichloran Rose Bengale Chloramphénicol (NOACK, Francie) dle NF ISO 21527-1 při 25°C po dobu 5 dnů. Odběr a zpracování vzorků bylo provedeno dle ČSN ISO 7218 a ČSN EN ISO 6887-1. Pro statistické vyhodnocení výsledků byly použity následující metody: výpočet základních statistických charakteristik (průměr, směrodatná odchylka) a regresní analýza. Vyhodnocení bylo provedeno programem STATISTICA CZ, verze 10. Výsledky a diskuse Jednotlivé skupiny mikroorganismů a jejich počty byly sledovány po dobu čtrnácti dnů. První odběr byl proveden v den výroby (den 1) a další odběry 5., 8., 12. a 14. den skladování. Konzervant v koncentracích 0,4 a 0,6 % byl do salátů přidán výrobcem salátů. Změny počtu Escherichia coli v průběhu skladování Počet bakterií E. coli se v průběhu skladování lahůdkových salátů snižoval (p ˂ 0,001). Nejvyšší průměrný počet bakterií E. coli byl první den v těstovinovém salátu s koncentrací 0,4 % konzervačního přípravku, a to 4,7.101 KTJ.g-1 (1,67 log KTJ.g-1), ovšem pátý den po výrobě již žádné bakterie E. coli ani v jednom druhu salátu detekovány nebyly. Změny počtu kvasinek v průběhu skladování U vzorků těstovinového salátu s koncentracemi konzervantu 0,4 % (obr. 1-červeně) a 0,6 % (obr. 1-modře) se počet kvasinek v průběhu skladování zvyšoval (p>0,05). Na počet kvasinek neměl tedy inhibiční účinek konzervačního přípravku a nízká teplota skladování vliv, neboť kvasinky jsou schopny růst v širokém rozmezí teplot (Vlková et al., 2009) i při nízkém pH prostředí (Šilhánková, 2008). Obr. 1: Změny počtu kvasinek (log KTJ.g-1) v těstovinovém salátu s přídavkem konzervačního přípravku 0,4 % (červeně) a 0,6 % (modře) v průběhu skladování 1 – 14 dnů ; p> 0,05, n=6 5

4,5

4,0

4

3,5

počet kvasinek (log KTJ.g- 1)

počet kvasinek (log KTJ.g- 1)

y = -33,5098 + 0,3408*x; r = 0,4102; p = 0,0244

3

2

y = -33,8953 + 0,3393*x; r = 0,4025; p = 0,0274

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

1

0,5

0

0,0 1

5

8

12

14

1

doba skladování (dny)

5

8


377

12

14

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Po 14 dnech skladování byl průměrný počet kvasinek v těstovinovém salátu s přídavkem konzervační látky 0,4 %, resp. 0,6 % 1,7.104 KTJ.g-1 (4,20 log KTJ.g-1), resp. 5,7.103 KTJ.g-1 (3,76 log KTJ.g-1). U vzorků zeleninového salátu s koncentracemi konzervačního přípravku 0,4 % (obr.2-červeně) a 0,6 % (obr. 2-modře) počet kvasinek v průběhu skladování naopak klesal (p< 0,01). Na konci skladování (14. den) byl počet kvasinek v salátu s přídavkem 0,4 % konzervantu ˂101 KTJ.g-1 (0,50 log KTJ.g-1), v salátu s přídavkem 0,6 % konzervační látky se průměrný počet kvasinek snížil z 1,4.102 KTJ.g-1 (2,10 log KTJ.g-1) na ˂101 KTJ.g-1 (0,20 log KTJ.g-1). Pokles počtu kvasinek zřejmě souvisel s obsahem pálivé papriky, která obsahuje alkaloid kapsaicin, u kterého byl prokázán baktericidní účinek (Santos et al., 2010). Obr. 2: Změny počtu kvasinek (log KTJ.g-1) v zeleninovém salátu s přídavkem konzervačního přípravku 0,4 % (červeně) a 0,6 % (modře) v průběhu skladování 1 – 14 dnů ; p< 0,01, n=6 2,8

2,8

2,6

2,6

2,4

2,4

2,2

2,2

y = 36,4127 - 0,347*x; r = -0,5646; p = 0,0012

2,0 -1

počet kvasinek (log KTJ.g )

-1

počet kvasinek (log KTJ.g )

2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0

1,6 1,4 1,2 1,0

0,8

0,8

0,6

0,6

0,4

0,4

0,2

y = 1,6939 - 0,1292*x; r = -0,6744; p = 0,00004

1,8

0,2

0,0

0,0 1

5

8

12

14

1

5

8


12

14


Změny celkového počtu mikroorganismů (CPM) v průběhu skladování Z obr. 3 je zřejmé, že CPM v případě zeleninového salátu s přídavkem 0,4 i 0,6 % konzervačního přípravku v průběhu skladování klesal (p <0,01), zatímco u těstovinového salátu (obr. 4) při přídavku obou koncentrací konzervačního přípravku se CPM v průběhu skladování neměnil. Průměrný CPM u zeleninového salátu s koncentrací 0,4 % konzervačního přípravku byl 1. den 3,1.104 KTJ.g-1 (4,50 log KTJ.g-1), 14. den se snížil na 7,4.103 KTJ.g-1 (3,90 log KTJ.g-1). V případě použití koncentrace 0,6 % konzervantu byl na konci skladování CPM 5,1.103 KTJ.g-1 (3,70 log KTJ.g-1). Obr. 3: Změny celkového počtu mikroorganismů (log KTJ.g-1) v zeleninovém salátu s přídavkem konzervačního přípravku 0,4 % (červeně) a 0,6 % (modře) v průběhu skladování 1 – 14 dnů ; p <0,01, n=6 5,2

4,8

5,0

celkový počet mikroorganismů (log KTJ.g- 1)


4,6 4,8 y = 16,3207 - 0,1197*x; r = -0,5020; p = 0,0047 4,6

4,4

4,2

4,0

3,8

3,6

y = 22,3302 - 0,1785*x; r = -0,6769; p = 0,00004; r2 = 0,4582 4,4

4,2

4,0

3,8

3,6

3,4 3,4

3,2

3,2 1

5

8

12

14

1


5

8


378

12

14

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 4: Změny celkového počtu mikroorganismů (log KTJ.g-1) v těstovinovém salátu s přídavkem konzervačního přípravku 0,4 % (červeně) a 0,6 % (modře) v průběhu skladování 1 – 14 dnů ; p > 0,05, n=6 5,8

5,4

5,6

5,2 5,0



5,4 5,2 5,0 y = 4,9635 - 0,0062*x; r = -0,0124; p = 0,9481; r 2 = 0,0002 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,8

4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4

y = 18,7923 - 0,142*x; r = -0,2826; p = 0,1302; r2 = 0,0799 3,2 3,0

3,6 2,8 3,4

2,6

3,2

2,4 1

5

8

12

14

1


5

8

12

14

doba s kladování (dny)

Závěr Mezi oběma použitými koncentracemi konzervačního přípravku (0,4 a 0,6 %) nebyl v počtech sledovaných mikroorganismů statisticky průkazný rozdíl (p > 0,05). U zeleninového salátu lze doporučit přídavek konzervačního přípravku pouze 0,4 %, a to ze senzorického důvodu (při přídavku 0,6 % konzervantu byly saláty příliš kyselé). U salátu by mohla být doba použitelnosti prodloužena na 12 dnů, neboť počet E.coli byl i 14. den od data výroby nulový a počet kvasinek i CPM by po 14-ti dnech od výroby splňoval podmínky sice již neplatné, avšak k posouzení mikrobiologické kvality potravin stále výrobními závody používané, vyhlášky č. 132/2004 Sb. Zárukou dobré jakosti salátů je dodržení chladírenského řetězce, a to jak v průběhu zpracování a skladování, tak i během distribuce. Použitá literatura Görner, F., Valík, L´., 2004. Aplikovaná mikrobiológia požívatín. 1.vyd., Bratislava: Vydavatelstvo Malé centrum, 528s., ISBN: 80-967064-9-7. Hrubý, S., Bartl, V., Emberger, O., Korbelářová, T., Polster, M., Žežulková, M. (1984): Mikrobiologie v hygieně výživy, 1. vydání, Avicenum zdravotnické nakladatelství, 208 s. Kadlec, P., Melzoch, K., Voldřich, M. (2009): Co byste měli vědět o výrobě potravin? Technologie potravin, 1. vydání, VŠCHT Praha KEY Publishing s.r.o., ISBN 978-807418-051-4. Santos, L., Kasper, R., Sardinas, N., Marín, S., Sanchis, V., Ramos, A. J. (2010): Effect of Capsicum carotenoids on growth and alfatoxins production by Aspergillus flavus isolated from paprika and chilli, Food Microbiology 27, s. 1064 – 1070. Šilhánková, L. (2008): Mikrobiologie pro potravináře a biotechnology, 3. vydání, Nakladatelství Academia, 363 s., ISBN 978-80-200-1703-1. Vlková, E., Rada, V., Killer, J. (2009): Potravinářská mikrobiologie, 2. vydání, Česká zemědělská univerzita v Praze, 168 s., ISBN 978-80-213-1988-2. Závadská, L. (2005): Mikrobiologická jakost lahůdkářských výrobků, Diplomová práce. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. Kontaktní adresa: MVDr. Olga Cwiková, Ph.D., Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 61300 Brno, email: [email protected]. 379


MINIMALIZAČNÍ POSTUPY STANOVENÍ OBSAHU MASTNÝCH KYSELIN V ŘEPCE Minimizationprocedure for the determinationoffatty acidcontent in rapeseed Endlová L.1, 2, Vrbovský V.2, Pastrňák J.2 1

Ostravská univerzita v Ostravě, Přírodovědecká fakulta OSEVA PRO s.r.o., o.z. Výzkumný ústav olejnin Opava

2

Abstrakt Ve vzorcích semen řady odrůd řepky olejky ozimé (Brassica napus) byl analyzován obsah mastných kyselin (MK) metodou plynové chromatografie (GC). Obsah MK byl analyzován v izolovaném oleji, v jednom semeni a v segmentu semene téhož vzorku (odrůdy), s cílem vytvořit modifikované metody izolace a stanovení methylesterů MK z minimálního množství výchozího vzorku. Mezi obsahy majoritních MK zjištěných jednotlivými postupy byly stanoveny korelace. Byly zjištěny signifikantně pozitivní závislosti mezi obsahy sledovaných MK stanovených v oleji, v jednom semeni a v segmentu semene. Dle předběžných výsledků se jeví přesnost minimalizačních metod jako dostatečná. Klíčová slova: řepka olejka, mastné kyseliny, plynová chromatografie Abstract The content of the fatty acids (FA) was analyzed using gas chromatography in the pure oil, one seed and seed segment of many rapeseed varieties (Brassica napus). The aim was created by the modified method for the isolation and determination of FA methylesters using the minimal initial sample. The correlations between the contents of the major FA stained by these three methods were calculated. The significant positive dependence correlationwas identified between FA contents of pure oil, one seed and in seed segment from the identical genotype, the analysis of one and segment sample can give the comparable results. Key words: Rapeseed, fatty acids, gas chromatography

Úvod Řepka ozimá má v současnosti silné postavení v českém i evropském zemědělství. Ve sklizňovém roce 2013 zaujímala v ČR téměř 420 tis. ha orné půdy a stala se po ozimé pšenici druhou nejpěstovanější plodinou. Olej, který v semenech moderních odrůd řepky zaujímá 46 – 49 % sušiny (Zehnálek 2013), je využíván v potravinářství (výroba rafinovaných jedlých olejů, margarínů, a z nich odvozených výrobků), chemickém průmyslu (např. kaučukové směsi, glycerín) a k výrobě paliv pro vznětové motory. Extrahované řepkové šroty, samotné řepkové semeno, nebo surový olej, jsou pak hodnotnou složkou krmiv pro hospodářská zvířata. Kvalita oleje a na něj vázaná vhodnost pro výsledné využití je dána především skladbou mastných kyselin (MK). Dominantní složkou řepkového oleje je kyselina olejová (u „klasických“ odrůd 57 – 68 %, u odrůd typu „High Oleic“ až 80 % oleje). Dobře snáší tepelné namáhání, olej s vyšším zastoupením této MK je proto vhodnější pro teplou kuchyni (smažení). Naopak olej s vyšším podílem kyseliny linolové a hlavně kyseliny linolenové je velmi vhodný k použití ve studené kuchyni. Z hlediska lidské výživy je nežádoucí obsah kyseliny erukové, která způsobuje kardiální lipózu, špatnou resorpci při trávení a retardaci růstu. Moderní odrůdy typu „00“ tuto kyselinu již téměř neobsahují. Naopak je požadovaná v některých odvětvích chemického průmyslu pro výrobu detergentů a maziv. Odrůdy s vyšším podílem kyseliny erukové (50 %), určené výhradně pro uvedené účely, se označují jako „E0“ (PRUGAR 2008). Jelikož je kvalita oleje dána především genotypem (odrůdou), je do značné míry ovlivnitelná šlechtitelským procesem. V rámci projektu „Využití biotechnologických metod, nových výchozích materiálů a efektivních postupů ve šlechtění ozimé řepky (NAZV, č. QI111A075)“ 380

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ jsou mimo jiné řešeny aktivity s cílem zvýšit efektivitu tvorby nových genotypů řepky s požadovaným obsahem MK. Významné zefektivnění by měla přinést možnost velmi rané selekce vhodných genotypů ještě v semenném stavu. Za tímto účelem byly v roce 2013 analyzovány vzorky semen řepky ozimé metodou plynové chromatografie, a to jednak klasickými postupy (izolace oleje z většího množství semene) a současně s využitím postupů stanovení v minimálním množství vzorku. Na základě výsledků byla posouzena možnost praktického využití minimalizačních postupů pro ranou selekci požadovaných genotypů. Materiál a metody Pro uvedený pokus bylo při sklizni v roce 2013 odebráno 18 vzorků řepky ozimé z geneticky ustálených šlechtitelských materiálů (dihaploidy) a registrovaných odrůd. Stanovení skladby MK proběhlo v izolovaném řepkovém oleji, v jednom semeni a v segmentu semene. Z důvodu možnosti dopěstování rostliny ze semene, u kterého současně proběhlo stanovení obsahu MK, byly provedeny pokusy s jeho rozdělením na část pro chemickou analýzu a na část, která si ponechala klíčivou schopnost a kterou bylo možné vysít. Za tímto účelem bylo potřeba stanovit správný postup rozdělení semene na příslušné segmenty. Při přípravě vzorku bylo nutné respektovat anatomicko-morfologickou stavbu řepkového semene. Praktickým zkoušením nejvhodnějšího řezu bylo otestováno kolem deseti způsobu vedení. Řez byl veden skalpelem pod binokulární lupou za pomocí laboratorní pinzety. Rozdělená semena byla podrobena zkoušce klíčivosti na Petriho miskách s destilovanou vodou. Po třech dnech proběhlo vyhodnocení. Podle stavu klíčenců a jejich poškození bylo stanoveno, který řez je pro následný růst rostliny nejvhodnější. Segmenty byly vysety také přímo do půdního substrátu. Vhodně vedeným řezem nebylo vzcházení rostlin nijak ovlivněno. Dále byly segmenty zkušebně uloženy za běžných skladovacích podmínek po dobu pěti měsíců. Ani takováto doba po řezu neměla zásadní vliv na životaschopnost semen. Izolace oleje klasickým postupem byla provedena z homogenního vzorku osiva o hmotnosti 6 g pomocí Soxhletovy extrakce petroletherem. Po odfoukání petroletheru byl olej vysušen a následně bylo provedeno jeho zmýdelnění methanolickým roztokem NaOH za vzniku alkalické soli a esterfikace zahříváním suchou HCl v methanolu při 80 °C. Vzniklé lipofilní methylestery MK se extrahovaly do petroletheru (KOLOVRAT 1991). Vzhledem k možnostem původní aparatury na esterifikaci MK byl postup přípravy a izolace methylesterů MK modifikován. Příprava methylesterů MK z jednoho semene, respektive z jeho části, byla provedena v mikrozkumavkách za použití methanolického roztoku NaOH a směsi isooktanu a isopropanolu. Vzniklé lipofilní methylestery MK se extrahovaly do isooktanu. Skladba MK byla stanovena pomocí plynové chromatografie s následnou detekcí (GC/FID). Pro identifikaci a stanovení poměrů zkoumaných látek byl použit plynový chromatograf Master GC (DANI Instruments S.p.A.) s plamenově ionizačním detektorem. Separace probíhala na kapilární koloně FAME Wax (30 m x 0,32 mm x 0,25 μm, Phenomenex). Na kolonu byl dávkován 1 μl roztoku methylesteru naředěným petroletherem nebo isooktanem v módu splite 1: 20-80. Počáteční teplota byla nastavena na 195°C, poté následoval nárůst teploty o 5°C/min. na teplotu 240°C s následným nárůstem 10°C/min. na konečných 250°C. Celková doba analýzy byla 15 min. Injektor byl vyhříván po celou dobu separace na teplotu 240°C a detektor na 250°C. Průtok nosného plynu (H2) byl 1,8 ml/min. Identifikace píků byla provedena porovnáním se standardní směsí 37 methylesterů MK (Supelco 37 FAMEs Standard Mixture) zanalyzované při výše popsaných chromatografických podmínkách a obsah mastných kyselin byl vyjádřen jako procentuální zastoupení jednotlivých kyselin. Pro hodnocení výsledků byl využit statistický program Statistica 7.0 (StatSoft, Inc. Tulsa, OK, USA).

381

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky a diskuze V jednotlivých vzorcích (extrahovaný olej, 1 semeno a segment semene) byl stanoven obsah 10 hlavních MK. Rozsah zjištěných koncentrací MK udává tabulka 1. Ve všech vzorcích dominovala kyselina olejová (59,3-65,8%), následovala kyselina linolová (16,4-24,1%), linolenová (6,9-10,6%), palmitová (3-6,5 %) a stearová (0,9-2,6%). Tab. 1: Rozsah nalezených koncentrací jednotlivých MK ve vzorcích (%) C16:0

C18:0

C18:1

C18:2

C18:3

C20:0

C18:2

C18:3

C22:0

C22:1

Palmitová

stearová

olejová

linolová

linolenová

arachová

eikosenová

eikodienová

behenová

eruková

olej

3-4,3

0,9-1,5 60,2-65,2

18,4-24,1

6,9-9,8

0,3-0,5

0,8-1,1

0,0-0,1

0,2-0,3

-

1 semeno

3,8-5

1-2,4

59,3-65,8

16,4-23,8

7,4-10,6 0,4-0,9

0,8-1,5

0,0-0,1

0,2-0,3

-

4,2-6,5

1,4-2,6 59,7-65,1

16,7-22,9

7,0-10,0 0,3-0,9

0,8-1,4

0,0-0,1

0,2-0,4

-

MK

segment semene

Hlavním cílem pokusu bylo porovnání jednotlivých metod stanovení MK. Za tímto účelem proběhlo stanovení vzájemných závislostí mezi obsahy MK zjištěnými klasickými postupy (referenční metoda) a obsahy MK zjištěnými modifikovanými postupy z minimálních výchozích vzorků. Vztahy byly sledovány u majoritně zastoupených MK (kyselina olejová, linolová a linolenová). Závislosti mezi obsahy uvedených MK byly stanoveny korelační analýzou s výpočtem korelačních koeficientů (tabulka 2). Byla zjištěna vysoce průkazná pozitivní korelace mezi obsahy kyseliny olejové stanovenými v extrahovaném oleji x 1 semeni (r = 0,883**) a v extrahovaném oleji x segmentu semene (r = 0,714**). Vysoce průkazný byl také korelační koeficient mezi obsahy kyseliny linolové v extrahovaném oleji x 1 semeni (r = 0,933**) a v extrahovaném oleji x segmentu semene (r = 0,874**). Mezi obsahy kyseliny linolenové v extrahovaném oleji x 1 semeni (r = 0,603**) a v extrahovaném oleji x segmentu semene (r = 0,592**) byly identifikovány také vysoce průkazné pozitivní závislosti. Všechny uvedené korelace mezi referenční metodou a minimalizačními postupy byly na hladině významnosti 0,99. Při doplňkovém hodnocení vztahů mezi obsahy kyseliny olejové, linolové a linolenové v segmentu semene x 1 semeni byly stanoveny průkazné pozitivní korelace na hladině významnosti 0,95.

382

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 2: Hodnocení vztahu vybraných MK zjištěných v různých výchozích vzorcích MK

Interakce / výchozí vzorek

Korelační koeficient

Kys. olejová

olej x 1 semeno

r = 0,883**

Kys. olejová

olej x segment semene

r = 0,714**

Kys. olejová

segment semene x 1 semeno

r = 0,532*

Kys. linolová

olej x 1 semeno

r = 0,933**

Kys. linolová

olej x v segment semene

r = 0,874**

Kys.linolová


r = 0,745**

Kys. linolenová

olej x 1 semeno

r = 0,603**

Kys. linolenová

olej x segment semene

r = 0,592**

Kys. linolenová


r = 0,500*

Zvýrazněné koeficienty: * významnost na hladině 95%; ** významnost na hladině 99%

Závěr Možnost analýzy obsahu MK z minimálního výchozího vzorku je z praktického hlediska velice přínosné pro včasnou selekci požadovaných genotypů řepky během šlechtitelského procesu. Uvedený pokus prokázal vysokou přesnost minimalizačních postupů. Především aplikace minimalizačních postupů stanovení MK ze segmentu semene s možností dopěstování rostliny z téhož vzorku je předpokladem významného zefektivnění výběru a následného vedení perspektivních linií. V rámci uvedeného projektu je plánováno minimalizační postupy aplikovat také pro stanovení obsahu mastných kyselin v dělohách mikrosporových embryí dihaploidních regenerantů. V tomto příspěvku byly předloženy jednoleté výsledky, k zobecnění můžeme přikročit po získání víceletých údajů. Dedikace Prezentované výsledky byly získány na základě řešení projektu č. QI111A075 „Využití biotechnologických metod, nových výchozích materiálů a efektivních postupů ve šlechtění ozimé řepky“ (2011 – 2014), financovaného MZe prostřednictvím Národní agentury pro zemědělský výzkum. Použitá literatura Zehnálek P. (2013): Seznam doporučených odrůd řepky olejky 2013.Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský Brno, Národní odrůdový úřad. 1.vydání, Brno. Prugar J. (2008): Kvalita rostlinných produktů na prahu 3. tisíciletí. VÚPS a.s., Kvasný průmysl, Praha. Kolovrat O. (1991): Stanovení obsahu mastných kyselin v oleji řepkového semene metodou plynové chromatografie (GLC). Metodický návod. Oddělení chemické laboratoře VÚOl Opava, nepublikováno. Kontaktní adresa: Mgr. Lenka Endlová, Ostravská univerzita, Přírodovědecká fakulta OSEVA PRO s.r.o., o. z., Výzkumný ústav olejnin Opava Purkyňova 10, Opava 746 01, [email protected] 383


PEKAŘSKÉ KVASY NA BÁZI JEČMENE A JEJICH STABILITA Baker´s sourdoughs on the base of barley and their stability Erban V.,1 Eichlerová E.,1 Valenta T.,1 Rysová J.,1 Vaculová K.,2 Gabrovská D. 1 1

Výzkumný ústav potravinářský Praha, v. v. i. 2 Agrotest fyto, s.r.o.

Abstrakt Podmínkou registrace nových odrůd je kromě splnění požadavků DUS testů také jejich hospodářská hodnota. Využití ječmene s vysokým obsahem beta-glukanů v lidské výživě je limitováno jejich špatnými pekařskými vlastnostmi a proto jsou hledány vhodné technologické postupy, které by bylo možné komerčně využít. Cílem práce bylo porovnat stabilitu pekařských kvasů vyprodukovaných na bázi celozrnné mouky ječmene s bezpluchým zrnem, linie KM 2084 na základě sledování titračních křivek a mikrobiologických ukazatelů - bakterií mléčného kvašení, kvasinek, celkových počtů mikroorganismů a plísní, které mají vliv na konečnou kvalitu chleba. Z výsledků, vyplývá, že kvasy ve formě drobenky mohou být skladovány minimálně dva měsíce. Klíčová slova: ječmen, stabilita kvasů, bakterie mléčného kvašení, kvasinky, celkové počty mikroorganismů, plísně, drobenka, Abstract Necessary condition for registration of new varieties is, together with meeting requirements of DUS tests, as well as their commercial value. Use of barley with high content of beta-glucans in human nutrition is limited by the poor bakery properties and therefore appropriate technological processes, which could be commercially exploited, are wanted. The aim of this study was the comparison of stabilities baker’s sourdoughs, produced on the base of whole meal from hulless barley, line KM 2084, on the basis of monitoring titratable acidities and microbiological indicators – Total count of microorganisms, Lactic acid bacteria, Yeasts and Moulds with influence on final quality of bread. From the results follows that self life of sourdoughs on the base crumble is minimally two month. Key words: barley, stability of sourdoughs, Total count of microorganisms, Lactic acid bacteria, Yeasts and Moulds, crumble

Úvod Chuť, vůni a další senzorické a fyzikální vlastnosti chleba vytváří kromě mouky kulturní mikroflóra obsažená v těstě tzv. kvásek. Kulturní mikroflóru tvoří dvě skupiny mikroorganismů: bakterie mléčného kvašení (BMK) a kvasinky (Kvas). BMK vyvolávají mléčné kvašení, jehož produktem je hlavně kyselina mléčná, octová a další organické kyseliny, alkoholy, plyny a těkavé látky. Vznikající kyseliny chrání kvasy a těsta před nežádoucí kontaminací hnilobnými bakteriemi a dodávají výrobku specifickou chuť, vůni a další organoleptické vlastnosti1,2,3. Kvasinky a BMK žijí v symbióze. Kvasinky vyvolávají kvašení s hlavním produktem CO2, který se uplatňuje jako kypřící plyn a produkují pro BMK vitaminy skupiny B. BMK vytvářejí pro kvasinky optimální kyselost1,4. Proto hlavními ukazateli stability a kvality kvasů byly zvoleny bakterie mléčného kvašení a kvasinky. Jako nežádoucí kontaminanty kvasů byly stanoveny plísně (Plís). K celkové charakterizaci mikrobiálního oživení kvasů byl zvolen ukazatel -celkové počty mikroorganismů (CPM). Dalším parametrem stability byl průběh titračních křivek. Titrační křivky byly zvoleny proto, že poskytují více informací o charakteru kvasů popř. drobenek, než celková titrační kyselost, která je charakterizována spotřebou louhu při pH 8,5, což je nevhodná hodnota, neboť jednotlivé titrační křivky se liší i v oblasti pH 8,5 až 10. 384

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody Mouka celozrnná, připravená ze zrna nové bezpluché linie ječmene jarního KM 2084 se zvýšeným obsahem beta-glukanů a zrna pluchaté sladovnické odrůdy ječmene jarního Annabell. Příprava kvasu: střídání 13,3g předchozího kvasu a 33,3g mouky a 50ml vody, kultivace při 20°C 17 hod a 13,3g předchozího kvasu a 33,3g mouky a 40ml vody kultivace při 30°C 5 hod. Příprava drobenky: drobenka je zahuštěný kvas moukou určená k uchovávání. K poslední 8. pasáži kvasu (20°C 17 hod) se přidá mouka v poměru 1:1 a skladuje se do 5°C. V časových intervalech se obnovuje pasážováním jako kvas. Stanovení pH: MV 870digital – pH – Messgerat (PRÄCITRONIC GDR) Titrační křivky: titrační křivky byly stanoveny měřením pH v 10g kvasu resuspendovaného v 90ml destilované vody po přídavcích 1ml 0,1M NaOH. Mikrobiologické ukazatelé: celkové počty mikroorganismů (CPM) byly stanoveny dle ČSN EN ISO 48335, bakterie mléčného kvašení (BMK) byly stanoveny dle ČSN ISO 137216, kvasinky (Kvas) a plísně byly stanoveny podle ČSN ISO 21527-27 Výsledky a diskuze Stabilita drobenek byla testována jednak porovnáním změny titračních křivek a jednak změnou v počtech mikrobiologických ukazatelů. Byly porovnávány tři různé kvasy pasážované jednak v mouce z pluchatého ječmene Annabell a jednak v mouce z bezpluchého ječmene KM 2084. Z grafů 1 a 2 vyplývá, že kvasy pasážované v mouce Annabell mají v podstatě identický průběh titračních křivek, který se nemění ani po dvou měsících skladování. K významnějším rozdílům mezi jednotlivými kvasy dochází u kvasů pasážovaných na bezpluché mouce. Z toho nepřímo vyplývá, že bezpluchá mouka je zřejmě různorodější substrát, který jsou kvasy (o různém mikrobiologickém složení) schopny různě efektivně využívat, přestože titrační křivky obou mouk se liší jen minimálně (graf 1). Stabilita všech sledovaných mikroorganismů byla stálá 2-3 měsíce s minimálními rozdíly mezi jednotlivými drobenkami. Po této době dochází k významnému poklesu u všech sledovaných mikroorganismů. Míra poklesu počtů je specifická jak pro různé mikroorganismy, tak pro použitou mouku (grafy 3-5). Graf. č. 1: Titrační křivky drobenek 4 (čerstvé) a použitých ječných mouk

385

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Graf. č. 2: Titrační křivky drobenek 4 po dvou měsících skladování při teplotě 5°C

Graf č. 4: Průběh stability BMK u drobenek4 z kvasů 1, 8 a 11 pasážovaných na mouce Annabell (a) a KM2084 (b), skladovaných při teplotě 5°C

Graf č. 3: Průběh stability CPM u drobenek4 z kvasů 1, 8 a 11 pasážovaných na mouce Annabell (a) a KM2084 (b), skladovaných při teplotě 5°C

Graf č. 5: Průběh stability kvasinek u drobenek4 z kvasů 1, 8 a 11 pasážovaných na mouce Annabell (a) a KM2084 (b), skladovaných při teplotě 5°C

386

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ U celkových počtů mikroorganismů se rozdíly pohybují v rámci jednoho řádu po celou dobu sledování vyjma drobenky z kvasu 1 a 8 na mouce Annabell po čtyřech měsících skladování (graf 3). Bakterie mléčného kvašení z různých kvasů mají odlišnou charakteristiku poklesu v závislosti na použité mouce. Na mouce Annabell dochází k jejich rovnoměrnému poklesu od třetího měsíce skladování. Ve srovnání s moukou Annabell, na mouce KM 2084 dochází k zmírnění poklesu po čtyřech měsících podobně jako u CPM (graf č. 4). Průběh úbytku kvasinek je podobný jako u BMK s tím rozdílem, že od počátku jich je na mouce KM 2084 téměř o řád méně, ale jejich pokles je mezi 3. a 4. měsícem relativně nejmenší, tzn. kvasinky jsou na mouce KM 2084 nejstabilnější (graf č. 5). Plísně byly u všech vzorků po celou dobu sledování pod mezí stanovitelnosti. Závěr Z charakteristik titračních křivek a mikrobiologických ukazatelů, vyplývá, že kvasy pro přípravu těst ve formě drobenky mohou být skladovány minimálně dva měsíce bez nutnosti pasážování. Dedikace Práce byla podpořena Národní agenturou pro zemědělský výzkum MZe QJ1210257. Použitá literatura: Zannini E., Garofalo C., Aquilanti L., Santarelli S.,Silvestri G., Clementi F., Microbiological and technological characterization of sourdoughs destined for bread-making with barley flour. Food Microbiology 26, 2009 744–753 G. Rollán,1, C.L. Gerez1, A. M. Dallagnol1, M.I. Torino1 and G. Font,: Update in bread fermentation by lactic acid bacteria, In Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology, A. MéndezVilas (Ed.) 1168-1174, 2010. De Vuyst L, Neysens P. The sourdough microflora: biodiversity and metabolic interactions. Trends in Food Science and Technology. 2005; 16: 43–56. De Vuyst L, Vancanneyt M. Biodiversity and identification of sourdough lactic acid bacteria. Food Microbiology. 2007; 24: 120-127. ČSN EN ISO 4833 – Mikrobiologie potravin a krmiv- Horizontální metoda pro stanovení celkového počtu mikroorganismů-Technika počítání kolonií vykultivovaných při 30°C. ČSN ISO 21527-2 - Mikrobiologie potravin a krmiv – Horizontální metoda stanovení počtu kvasinek a plísní, Část 2: Technika počítání kolonií u výrobků s aktivitou vody nižší než nebo rovnou 0,95 ČSN ISO 13721 – Stanovení počtu bakterií mléčného kvašení Technika počítání kolonií vykultivovaných při 30°C

Kontaktní adresa: RNDr. Vladimír Erban, CSc. VÚPP, Radiová 7, 10231 Praha 10 [email protected]

387


VÝSLEDKY PRŮZKUMU JAKOSTI JEČMENE SKLIZNĚ 2012 V ČR PODLE ODRŮD A REGIONŮ Quality data for 2012 barley crop according to varietes and regions in the Czech Republic Hartman I., Helánová A. Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a.s., Brno

Abstrakt Bylo provedeno hodnocení 282 vzorků sladovnického ječmene podle ČSN 461100-5. Průměrné hodnoty přepadu (89,4 %) a klíčivosti (98,1 %) byly příznivé. Vzorky ječmene měly průměrný obsah škrobu (63,6 %) a nadprůměrný obsah bílkovin (12,1 %). Průměrný obsah sladařsky nevyužitelných příměsí byl 1,4 % a příměsí částečně sladařsky využitelných 4,1 %. V porovnání s rokem 2011 byl zjištěn vyšší výskyt zrn tepelně poškozených a zrn se zahnědlou špičkou. Klíčová slova: ječmen, kvalita, sklizeň 2012 Abstract A total of 282 samples of malting barley were assessed according to the standard ČSN 461100-5. The average values of sieving (89.4 %) and germination capacity (98.1 %) were favorable. The barley samples had average starch content (63.6 %) and an above average protein content (12.1 %). Average content of for malting non-usable admixtures was 1.4 % and 4.1 % of admixtures partly usable for malting was found Compared to 2011, a higher occurrence of thermally damaged grains and grains with blackened tips was detected. Key words: barley, quality, harvest 2012

Úvod V České republice byl podle ČSÚ (2013) v roce 2012 jarní ječmen pěstován na ploše 284 326 ha při průměrném výnosu 4,43 t.ha-1 a ozimý ječmen na ploše 98 004 ha s průměrným výnosem 4,7 t.ha-1. Celkově tedy bylo sklizeno 1 259 tis. t jarního ječmene a 399 tis. t ozimého ječmene. Materiál a Metody Sledování kvality sladovnické ječmene bylo prováděno na základě vzorků zaslaných pěstiteli. Byl požadován vzorek odebraný bezprostředně po sklizni a neupravený. Kvalita získaných vzorků byla hodnocena v akreditované laboratoři Výzkumného ústavu pivovarského a sladařského a.s., Sladařský ústav Brno (č. osvědčení ČIA 1309.2). Hodnocení kvality ječmene bylo prováděno podle ČSN 461100-5 (2005). Přehled požadavků na kvalitu sladovnické ječmene podle této normy je uveden v tabulce 1. Tabulka 1: Požadavky ČSN 461100-5 na kvalitu sladovnického ječmene Parametr Vlhkost [%] Přepad zrna nad sítem 2,5 mm [%] Zrnové příměsi sladařsky nevyužitelné [%] Zrnové příměsi částečně sladařsky využitelné [%] Neodstranitelné příměsi [%] Klíčivost (H2O2) [%] Obsah dusíkatých látek [%] 388

Požadavek nejvýše nejméně nejvýše nejvýše nejvýše nejméně nejméně nejvýše

15 85 3,0 6,0 1,0 96 10 12

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Výsledky a diskuze Bylo celkem analyzováno 282 vzorků ječmene. Nejvíce zastoupeny byly odrůdy Bojos (27 %), Malz (23 %), Sebastian (16 %), Xanadu (8 %), Kangoo, Radegast a Prestige (4 %). Průměrné hodnoty kvalitativních parametrů ječmene v ČR u nejvíce zastoupených odrůd jsou uvedeny v tabulce 2 a průměrné hodnoty kvalitativních parametrů ječmene podle krajů jsou uvedeny v tabulce 3. Vzhledem k dobrým podmínkám v průběhu sklizně, byla průměrná vlhkost zrna ječmene 12,1 %. Požadavku normy na vlhkost nevyhovělo 3,9 % vzorků. Průměrná hodnota přepadu na sítě 2,5 mm byla 89,4 % (min. 51,8 %, max. 98,4 %). Požadavkům na hodnoty přepadu (min 85 %) nevyhovělo 19,5 % vzorků. Nejvyšší průměrná hodnota přepadu byla zjištěna u odrůdy Prestige, nejnižší u odrůdy Radegast. Nejvyšší průměrná hodnota přepadu byla zjištěna ve Středočeském kraji a nejnižší v kraji Jihomoravském. Zrnové příměsi sladařsky nevyužitelné (dále jen ZPSN) zahrnují zrna ječmene, které jsou z hlediska sladovnického znehodnocena, které s velkou pravděpodobností nevyklíčí. ZPSN jsou živnou půdou pro rozvoj plísní, což zvyšuje nebezpečí obsahu mykotoxinů ve sladu a gushingu piva. Nevyklíčená zrna zhoršují homogenitu sladu, zvyšují obsah β-glukanů ve sladině a snižují hodnotu friability. U analyzovaných vzorků byl zjištěn průměrný obsah ZPSN 1,4 % a požadavku normy (max. 3 %) nevyhovělo 7,4 % vzorků. V roce 2012 byla zjištěna porostlost (fyziologicky poškozená zrna) u 5,7 % vzorků, více jak 1 % porostlých zrn bylo zjištěno u 0,4 % vzorků ječmene. Biologicky poškození zrna se vyskytovala u 5,0 % vzorků (všechny hodnoty do 1 %). Výskyt zelených zrn byl zaznamenán u 20,6 % vzorků a 1,4 % vzorků obsahovalo více jak 1 % zelených zrn. V porovnání s rokem 2011 (Hartman, 2012) se v roce 2012 vyskytovala méně zrna mechanicky, fyziologicky a biologicky poškozená, ale byl zaznamenán vyšší výskyt zrn tepelně poškozených. Nejnižší průměrný obsah ZPSN byl zjištěn u odrůdy Prestige a Kangoo, nejvyšší u odrůdy Bojos. Nejnižší průměrný obsah ZPSN byl zjištěn v Moravskoslezském kraji a nejvyšší v kraji Plzeňském. Do kategorie zrnové příměsi částečně sladařsky využitelné (dále jen ZPCSV) patří vady a poškození, které zrno ječmene nezbavují schopnosti klíčit. Zrna této kategorie poškozují vzhled vyrobeného sladu (zahnědlé špičky), negativně ovlivňují jeho homogenitu (zrna bez pluch přijímají vodu rychleji a klíčí jinak než zrna s pluchou) a mohou poškozovat hygienickou nezávadnost sladu. U analyzovaných vzorků byl zjištěn průměrný obsah ZPCSV 4,1 % a požadavkům normy (max. 6 %) nevyhovělo 17,0 % vzorků. V porovnání s rokem 2011 (Hartman, 2012) se v roce 2012 méně vyskytovalo zrn bez pluch a zrn s osinou a více zrn se zahnědlou špičkou. Více jak 1 % zahnědlých špiček bylo zjištěno u 62,8 % vzorků, více jak 3 % zahnědlých špiček bylo zjištěno u 22 % vzorků a 7,4 % vzorků obsahovalo více jak 6 % zahnědlých špiček. Nejnižší průměrný obsah ZPCSV byl zjištěn u odrůdy Prestige, nejvyšší u odrůdy Radegast. Nejnižší průměrný obsah ZPSN byl zjištěn u vzorků z Moravskoslezského kraje a nejvyšší u vzorků z kraje Plzeňského. V kategorii neodstranitelná příměs, tj. zrna pšenice, ovsa, žita a triticale nevyhovělo požadavku normy (maximální obsah 1 %) 1,4 % vzorků. Průměrná klíčivost byla 98,1 %. Požadavkům na minimální klíčivost (min. 96 %) nevyhovělo 3,9 % vzorků. Nejvyšší průměrná klíčivost byla zjištěna u odrůdy Radegast a v Karlovarském, Moravskoslezském a Pardubickém kraji. Nejnižší průměrná klíčivost byla zjištěna u odrůdy Bojos a v Jihočeském kraji. 389


0,04 0,04 0,07 0,09 0,01 0,05 0,00

0,02 0,02 0,05 0,03 0,06 0,00 0,00

Anorga. nečistoty

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00

0,04 0,05 0,00 0,01 0,00 0,00 0,12 0,08 0,07 0,01 0,00 0,16 0,01 0,07

0,05 0,08 0,10 0,00 0,00 0,03 0,05 0,05 0,02 0,03 0,00 0,09 0,05 0,05

0,04 0,03 0,05 0,06 0,00 0,00 0,03 0,01 0,14 0,02 0,03 0,02 0,02 0,03

98,21 98,31 98,65 98,39 98,61 98,45 99,05

Obsah NL

Anorga. nečistoty

0,03 0,12 0,16 0,00 0,03 0,00 0,00

Klíčivost

Organické nečistoty

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Organické nečistoty

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Neodstr. příměsi

4,6 4,3 3,3 4,0 3,3 2,3 5,1

Neodstr. příměsi

0,54 1,08 1,01 1,75 0,68 0,45 0,32

Ostatní semena

3,16 2,26 1,40 1,04 1,78 1,25 3,87

Ostatní semena

0,88 0,96 0,87 1,18 0,83 0,55 0,90

Škodlivé nečistoty

1,5 1,3 1,4 1,2 1,1 1,1 1,2

Škodlivé nečistoty

0,10 0,09 0,15 0,10 0,04 0,08 0,03

ZPSCV

0,87 0,80 0,60 0,75 0,53 0,72 0,89

s

0,04 0,02 0,05 0,03 0,03 0,02 0,02

Zrna osinou

Zrna zelená

0,28 0,20 0,40 0,17 0,31 0,20 0,24

se Zrna zahn. Špič.

Zlomky zrn

0,02 0,04 0,05 0,04 0,00 0,00 0,01

Zrna nahá

Zrna biol. poškozená

0,15 0,13 0,18 0,10 0,20 0,06 0,04

ZPSN

Zrna tepelně p.

89,9 90,5 87,0 90,8 92,3 92,9 89,3

Zrna fyz. poškozená

12,3 12,1 11,9 11,8 11,5 11,6 12,2

Zrna mech. poš.

77 64 44 23 12 11 10

Přepad

BOJOS MALZ SEBASTIAN XANADU KANGOO PRESTIGE RADEGAST

Vlhkost

Okres

Počet vzorků

Příloha 2: Průměrné hodnoty kvalitativních parametrů podle nejvíce zastoupených odrůd

12,4 12,2 11,3 12,5 12,2 11,5 12,6

390

0,82 1,21 1,65 1,01 1,00 0,59 0,75 0,51 1,35 0,69 1,10 0,96 0,91 0,90

2,89 2,22 2,40 1,39 2,80 1,02 1,50 3,43 7,99 1,47 0,33 1,81 2,28 2,24

1,58 0,62 0,95 0,21 0,80 0,53 0,90 1,65 1,33 2,63 2,08 1,21 0,27 1,00

5,3 4,1 5,0 2,6 4,6 2,1 3,1 5,6 10,7 4,8 3,5 4,0 3,5 4,1

Obsah NL

1,7 1,8 1,3 1,7 2,2 0,9 1,0 1,2 2,3 1,2 1,1 1,5 1,3 1,4

Klíčivost

0,05 0,11 0,10 0,03 0,10 0,06 0,06 0,12 0,27 0,11 0,10 0,17 0,17 0,11

ZPSCV

0,74 0,91 0,95 0,96 1,10 0,69 0,64 0,85 1,11 0,80 0,83 0,79 0,56 0,76

s

0,03 0,04 0,00 0,09 0,10 0,00 0,02 0,02 0,09 0,01 0,00 0,03 0,03 0,03

Zrna osinou

Zrna zelená

0,58 0,47 0,05 0,26 0,60 0,11 0,16 0,18 0,49 0,10 0,08 0,38 0,37 0,29

se Zrna zahn. Špič.

Zlomky zrn

0,13 0,02 0,00 0,09 0,00 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,00 0,04 0,06 0,03

Zrna nahá

Zrna biol. poškozená

0,15 0,22 0,20 0,28 0,30 0,06 0,06 0,04 0,32 0,13 0,08 0,07 0,15 0,13

ZPSN

Zrna tepelně p.

89,9 82,9 91,7 94,5 94,6 90,7 91,5 89,9 90,4 95,9 95,1 88,5 87,4 89,4

Zrna fyz. poškozená

12,4 11,7 13,2 12,8 13,3 11,1 12,0 12,4 12,7 12,0 11,1 13,3 11,4 12,1

Zrna mech. poš.

Přepad

13 49 2 8 1 17 76 15 16 20 4 28 33 282

Vlh kost

Kraj Jihočeský Jihomoravský Karlovarský Královéhradecký Liberecký Moravskoslezský Olomoucký Pardubický Plzeňský Středočeský Ústecký Vysočina Zlínský ČR

Počet vzorků

Příloha 3: Průměrné hodnoty kvalitativních parametrů podle krajů

96,3 98,3 98,9 98,0 97,0 98,9 97,9 98,9 96,3 98,9 98,8 98,3 98,5 98,1

11,4 13,4 11,6 11,1 11,2 11,8 11,7 11,2 12,6 12,5 12,9 11,3 12,4 12,1

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Průměrný obsah bílkovin v zrnu ječmene byl 12,1 %. Normou požadovanému rozsahu 1012 % obsahu bílkovin nevyhovělo 53,5 % vzorků, přičemž v nevyhovujících vzorcích převažují vzorky (94 %) s obsahem bílkovin nad 12 %. Optimální hodnota obsahu bílkovin v zrnu ječmene by se měla pohybovat v rozmezí od 10,5 % do 11,7 %. Vyšší nebo nižší obsah bílkovin již vyžaduje úpravu technologie sladování. (Kosař, et al, 2000). Od roku 1990 byl obsah bílkovin v ječmeni vyšší nebo roven 12,0 % v letech 1992, 2000, 2007 a v roce 2012 (Prokeš, 2005, Hartman, 2012). Nejvyšší průměrný obsah bílkovin byl zjištěn u odrůdy Radegast a v Jihomoravském kraji. Nejnižší průměrný obsah bílkovin byl zjištěn u odrůdy Sebastian a v Královéhradeckém kraji. Závěr V roce 2012 dosáhl ječmen jarní průměrného výnosu 4,4 t.ha-1 a z plochy 284 tis. ha bylo sklizeno 1,3 mil t zrna ječmene jarního. Ječmen měl dobrou klíčivost, průměrný obsah škrobu a nadprůměrný obsah bílkovin. Z příměsí sladařsky nevyužitelných se ve vzorcích v porovnání s rokem 2011 častěji vyskytovala zrna tepelně poškozená, méně se vyskytovala zrna mechanicky, fyziologicky a biologicky poškozená. Z příměsí částečně sladařsky využitelných se ve vzorcích častěji vyskytovala zrna se zahnědlou špičkou a méně se vyskytovala zrna bez pluch a zrna s osinou. Dedikace Výsledky byly získány využitím poskytnuté institucionální podpory Ministerstva zemědělství České republiky na dlouhodobý koncepční rozvoj VÚPS. Použitá literatura Český statistický úřad [online] (2012): Definitivní údaje o sklizni zemědělských plodin za rok 2012. [cit. 2013-02-15] Dostupné na www: . ČSN 461100-5 (2005): Obiloviny potravinářské - Část 5: Ječmen sladovnický. Praha, Český normalizační institut. Hartman, I. (2012): Kvalita ječmene ze sklizně roku 2011, Farmář, 18, 2, 28-30. Kosař. K., Procházka, S., a kol. (2000): Technologie výroby sladu a piva. Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a.s., Praha, 398 s. Prokeš, J. (2005):Srovnání jakosti jarního ječmene roku 2000 a 2004. Kvasny Prum. 51(6): 195-201.

Kontaktní adresa: Ing. Ivo Hartman, Ph.D. Výzkumný ústav pivovarský a sladařský Sladařský ústav Brno, Mostecká 7, 614 00 Brno [email protected]

391


KVALITATIVNÍ ROZDÍLY LISOVANÝCH A VÁLCOVANÝCH TĚSTOVIN Qualitative differences pressed and rolled pasta Kučerová J., Šottníková V. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Byly porovnány těstoviny vyrobené z pšeničné mouky a semoliny vyrobené dvěma rozdílnými způsoby, lisováním šnekovým lisem přes matrici při tlaku 10–12 MPa a válcováním při tlaku 5–6 MPa. U těstovin byly provedeny zkoušky vařením a senzorické hodnocení. U válcovaných těstovin byla zjištěna vyšší vaznost vody a bobtnavost oproti lisovaným těstovinám. Těstoviny ze semoliny měly nižší vaznost a bobtnavost. Senzorickým hodnocením bylo zjištěno, že těstoviny vyrobené válcováním mají v syrovém stavu světlejší barvu, mírně pomoučený povrch, po uvaření příjemnou těstovinovou vůni a výbornou chuť. Statisticky významné rozdíly (P<0.05) byly zjištěny mezi lisovanými a válcovanými těstovinami v barvě, vůni, chuti i celkovém dojmu. Klíčová slova: kvalita, zkoušky vařením, senzorické hodnocení Abstract Were compared pasta made from wheat flour and semolina produced in two different ways, by pressing through a screw press die at a pressure of 10-12 MPa and a roll at a pressure 5-6 MPa. The tests were made pasta cooking and sensory evaluation. Rolled pasta had higher water absorption and swelling over molded pasta. Pasta from semolina had lower water absorption and swelling. Sensory evaluation, it was found that the pasta produced by rolling with raw lighter color, slightly floured surface when cooked pasta a pleasant aroma and delicious taste. Statistically significant differences (P <0.05) were found between pasta rolled and molded in color, aroma, taste and overall impression. Key words: pasta, cooking test, sensory evaluation

Úvod Těstoviny jsou velmi oblíbenou potravinou pro své recepturní složení, jednoduchou přípravu, dlouhou skladovatelnost a všestranné kulinární užití. Mají význam jak po stránce příjmu živin, tak i po stránce energetické. Průmyslově vyráběné těstoviny mohou být vyrobeny dvěma způsoby, a to tlakovou extruzí (lisováním) nebo válcováním. Častěji používaná je technologie lisování. Zásadní rozdíl je v technologii ve fázi formování těsta na požadovaný tvar. Zardetto a Rosa (2006) zjistili, že výsledné těstoviny vyrobené těmito různými způsoby jsou odlišné v barvě a stupni mazovatění škrobu. Výroba kvalitních těstovin je podmíněna výběrem vhodných surovin, dobře zvládnutou technologií výroby a rovněž znalostí všech faktorů, které mohou ovlivnit výslednou jakost těstovin. Cílem předkládaného příspěvku je kvalitativně i senzoricky porovnat těstoviny vyrobené z pšeničné mouky a těstoviny vyrobené ze semoliny dvěma rozdílnými způsoby, lisováním šnekovým lisem přes matrici a válcováním. Materiál a Metody Těstoviny byly vyrobené dvěma způsoby na lisu SP 250/A firmy SARP spol. s r.o. Při klasické technologii bylo těsto lisováno šnekovým lisem přes matrici při tlaku 10 – 12 MPa. Tlakem v lisu se těstovina při protlačování zahřeje na cca 45ﾟC. Následně byl lis uzpůsoben tak, že těsto bylo vytlačováno přes matrici, jejíž otvor měl přerušený kruhový tvar, při nižším tlaku cca 5– 6 MPa. Těsto vystupovalo z lisu v podobě pásu o síle cca 9 mm. Těsto má při nižším tlaku nižší teplotu. Potom byl pás těsta znovu kalibrován pomocí rozvalovacích válců na požadovanou tloušťku vrstvy cca 0,8 mm. Poté byla těstovina nařezána. Oběma způsoby byl vyroben stejný tvar těstovin – nudle. Výroba oběma způsoby se opakovala 3x a 392

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ vždy byly odebrány 3 vzorky pro hodnocení. V obou případech byly vyrobeny krátké tenké vaječné nudle z pšeničné mouky polohrubé, vody a 2 vajec na 1 kg mouky. Pro srovnání s těstovinami vyrobenými z polohrubé mouky (Triticum aestivum) byly rovněž hodnoceny těstoviny vyrobené ze semoliny. V tržní síti byly zakoupeny „Babiččiny široké nudle“, prodejce DRUID CZ s. r.o., vyrobené ze semoliny – mouky z tvrdé pšenice (Tritium durum), vody a 4 vajec na 1 kg mouky. Byly hodnoceny válcované i lisované těstoviny. U vyrobených a usušených těstovin byly provedeny zkoušky vařením: stanovení vařivosti, vaznosti, bobtnavosti a výška sedimentu. Těstoviny byly senzoricky hodnoceny před uvařením v syrovém stavu, kdy byly hodnoceny deskriptory: barva, povrch, pružnost při ohýbání mezi prsty (lom) a celkový vzhled. Po uvaření byly hodnoceny deskriptory: barva, vzhled, lepivost, vůně, chuť a celkový dojem. Pro hodnocení byly použity grafické nestrukturované úsečky (body 0–100), kdy 100 bodů vyjadřovalo nejlepší hodnocení. Výsledky senzorického hodnocení byly statisticky zpracovány vícefaktorovou analýzou variance programem Statistica 10.0 (Stat.Soft. Inc., TULSA, US). Výsledky a diskuze Výsledky zkoušek vařením jsou uvedeny v tab. 1. Tab. 1: Zkoušky vařením (průměr hodnot) Těstoviny Mouka Vařivost [min] Vaznost [%l] Bobtnavost [násobek] Sediment [ml]

lisované pšeničná 3 175 3,8 230

válcované 4 201 4,6 210

lisované semolina 6 170 3,2 100

válcované 11 180 4,0 100

Vařivost, čas potřebný k úplnému uvaření těstoviny byla u pšeničných i semolinových těstovin nižší u lisovaných. Doba vaření závisí na tvaru a velikosti těstoviny, její šířce a tloušťce. Semolinové těstoviny se vařily delší dobu než pšeničné. Vaznost, se pohybovala u lisovaných těstovin z polohrubé mouky v průměru 175 %, u válcovaných 201 % a u těstovin ze semoliny 170 a 180 %. U válcovaných těstovin byly v obou případech zjištěny vyšší hodnoty. Bobtnavost byla nižší u lisovaných těstovin 3,8 a 3,2 násobku zvětšení objemu. Nejvyšší hodnota 4,6 násobek byl naměřen u válcovaných těstovin z polohrubé pšeničné mouky. Semolinové těstoviny měly nižší bobtnavost, což odpovídá tvrzení Krugera et al. (1998), že tvrdá pšenice má silný lepek a tedy nižší bobtnavost. Nižší sediment, který udává ztráty vařením, 100 ml byl naměřen u obou způsobů výroby u semolinových těstovin. U těstovin z polohrubé pšeničné mouky byl u lisovaných těstovin vyšší 230 ml než u válcovaných 210 ml, což uvádějí i Zardetto et al. (2009) a Carini et al. (2009). Tvrdší podmínky při lisování mají za následek větší ztrátu kalu při vaření. Obr. 1: Lisované a válcované těstoviny v syrovém stavu z pšeničné mouky

393

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Mezi oběma druhy těstovin byl v syrovém stavu barevný rozdíl, i když obsahovaly stejné množství vajec (obr. 1). Lisované těstoviny jsou na povrchu hladké, celistvé a lesklé, kdežto válcované těstoviny mají povrch drsný, moučný a matný. Semolinové lisované těstoviny měly výraznější žlutou barvu než válcované, ale obě barvy byly hedonicky příjemné. Po uvaření oba druhy těstovin měly již barvu podobnou, což potvrdila rovněž i senzorická analýza. Válcované těstoviny vynikaly oproti lisovaným ve vůni i chuti. Senzorické hodnocení uvařených těstovin (průměrné hodnoty) je znázorněno v paprskových grafech (obr. 2, obr. 3). Obr. 2: Senzorické hodnocení těstovin z mouky ze semoliny

Obr. 3: Senzorické hodnocení těstovin

Vliv suroviny a způsobu zpracování na jednotlivé deskriptory zpracované analýzou variance na 95 % hladině pravděpodobnosti jsou uvedeny v následujících obrázcích (obr. 4 – 9). Obr. 4: Barva těstovin

Obr. 5: Vzhled těstovin

Vliv suroviny a způsobu výroby na barvu těstovin Vliv suroviny a způsoby výroby na vzhled těstovin

Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti

Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti

105 105 100

100

95

95 90

barva

vzhled

90

85 80

85 75

80

70 65

75

60

70

lisované

lisované

válcované způsob výroby

pšenice setá pšenice tvrdá

Obr. 6: Lepivost těstovin

Vliv surov iny a způsobu v ýroby na v ůni

Vertikální sloupce označují 0,95 interv aly spolehlivosti

Vertikální sloupce označují 0,95 interv aly spolehliv osti

100

100

95

95

90

90

85

85

80

80

75

75

70 lis ované

70

válcované

způs ob výroby


Obr. 7: Vůně těstovin

Vliv s urov iny a způsobu výroby na lepivost těs tov in

vůně

lepivos t


lisov ané


v álcov ané

způsob v ýroby

394

pšenice setá pšenice tv rdá

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 8: Chuť těstovin

Obr. 9: Celkový dojem těstovin

Vliv surov iny a způsobu vý roby na chuť těstovin Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti

Vliv suroviny a způsobu výroby na celkový dojem Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti

105

105

100

95

95

ce lko vý d o je m

100

chuť

90

85

90

85

80

80 75

75 70

70

lis ované

válcov ané

způsob výroby

lisované




Statisticky významné rozdíly (P<0.05) byly zjištěny mezi lisovanými a válcovanými těstovinami v barvě, vůni, chuti a celkovém dojmu. Při srovnání těstovin vyrobených z polohrubé pšeničné mouky a semoliny ve všech deskriptorech mezi oběma surovinami byly zjištěny statisticky významné rozdíly (P<0.05). Závěr Těstoviny vyrobené různými způsoby se v syrovém stavu lišily v barvě, lisované semolinové těstoviny byly v porovnání s válcovanými žlutější. Těstoviny ze semoliny měly nižší vaznost a bobtnavost. V porovnání těstovin vyrobených z polohrubé mouky a semoliny byly lépe senzoricky hodnoceny semolinové těstoviny. V deskriptoru vůně, chuť a celkový dojem dosáhly lepšího bodového hodnocení těstoviny válcované u obou druhů těstovin. Použitá literatura Carini E., Vittadini E., Curti E., Antoniazzi F. Effects of different shaping modes on physicochemical properties and water status of fresh pasta. Journal of Food Engineering, 93, (4): 400-406. Kruger J.E., Matsuo R.B., Dick J.W. Pasta and noodle technology. American Association of Cereal Chemists, St.Paul, Minnesota, 1998, 356 s. Zardetto S., Rosa M. D. Study of the effect of lamination process on pasta by physical chemical determination and near infrared spectroscopy analysis.2006, 74, 402-409. Zardetto S., Rosa M. D. Effect of extrusion process on properties of cooked, fresh egg pasta. 2009, 92, 70-77.

Kontaktní adresa: doc. Ing. Jindřiška Kučerová, Ph.D. Mendlova univerzita v Brně Zemědělská 1 613 00 Brno [email protected]

395


VYUŽITÍ NETRADIČNÍCH FOREM OBILOVIN V PEKÁRENSKÝCH VÝROBCÍCH OBOHACENÝCH KYSELINOU LISTOVOU Utilization of non-traditional forms of cereals in bakery products fortified with folic acid Laknerová I.1, Mašková E.1, Fiedlerová V.1, Holasová M.1, Winterová R.1, Ouhrabková J.1, Vaculová K.2, Martinek P.2, Dvořáček V.3, Ehrenbergerová J.4 1

Výzkumný ústav potravinářský Praha 2 Agrotest fyto s.r.o., Kroměříž 3 Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně 4 Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Cílem práce bylo vyvinutí receptur pekařských výrobků se zvýšeným obsahem kyseliny listové a sledování vlivu 30 – 68 % přídavku mlýnských frakcí netradičních obilovin a 6 měsíční doby skladování na senzorickou a nutriční jakost finálních výrobků. K senzorickému hodnocení vzhledu, barvy, vůně, flavour, chuti, intenzity pachuti, textury a celkového dojmu byla použita stupnicová metoda s grafickou stupnicí. Z nutričních ukazatelů byly sledovány u pekařských výrobků zejména obsahy celkové vlákniny potravy, celkových polyfenolů a karotenoidů, vitaminu E, thiaminu, niacinu, kyseliny pantothenové, pyridoxinu a přidané kyseliny listové. Klíčová slova: kyselina listová, pekařské výrobky, netradiční formy obilovin, skladování Abstract The aim of this work was to develop a formula of bakery products with high content of folic acid and monitoring the impact of 30 – 68 % mill fraction of non-tradition forms cereals addition and 6 month storage time on the sensory and nutritional quality of final products. The graphic rating scale method was used for sensory assessment of appearance, colour, aroma, flavour, taste, aftertaste intensity, texture and the overall impression. The content of total dietary fibre, total polyphenols and carotenoids, vitamin E, thiamine, niacin, pantothenic acid, pyridoxine and added folic acid was observed. Key words: folic acid, bakery product, non-traditional forms of cereals, storage

Úvod Podpora zdravého životního stylu je jedním z nejdůležitějších a nejsložitějších cílů naší společnosti. Na neuspokojivém zdravotním stavu se mimo jiné významně podílí nevhodná skladba výživy populace. Základem prevence řady onemocnění je snížení zdravotních rizik životního stylu v oblasti tělesné aktivity, stresu, kouření a již zmiňované výživy. Chléb a pečivo tvoří významnou část potravinového příjmu obyvatelstva, a proto v našem jídelníčku zastává zcela zásadní a nezastupitelné místo. Rostoucí zájem o pekařské výrobky z bílé pšeničné mouky vytěsnil některé obiloviny téměř úplně, jiné byly silně omezeny. Pekárenské technologie se tak přizpůsobily požadavkům průměrných spotřebitelů a ekonomickým ukazatelům. Velmi dobrá senzorická jakost pekařských výrobků a prodloužená trvanlivost bílé mouky byly hlavním cílem vymílacího procesu obilného zrna. Mletím obroušeného zrna, zbaveného klíčku a obalových částí obsahujících nejvíce vitaminů, minerálních látek a zdraví prospěšných tuků, však přicházejí spotřebitelé o značnou část důležitých živin a výživová hodnota pečiva, pečivárenských výrobků i těstovin je tak mnohem nižší než u celozrnných variant (CAPOZZI et al. 2012). Podle stupně vymletí zbývá ve světlých moukách např. jen cca 20 – 30 % původního obsahu vitaminů skupiny B v zrnu, cca 60 % tuku, cca 70 – 80 % bílkovin a cca 40 % vlákniny potravy (TRUSWELL 2002). Zlepšení nutriční jakosti potravinářských výrobků lze dosáhnout fortifikací, použitím 396

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ přirozených zdrojů s vyšším obsahem biologicky aktivních látek (např. netradiční obiloviny nebo netradiční formy obilovin) nebo kombinací obou těchto postupů. Jednou z možností zvýšeného přísunu kyseliny listové cílené skupině obyvatel (např. ženy v reprodukčním věku, pravidelní konzumenti alkoholu, senioři, ženy užívající hormonální antikoncepci) je právě fortifikace pekařských výrobků tímto vitaminem. Kyselina listová je nezbytná pro růst a dělení buněk, pro syntézu nukleových kyselin a při krvetvorbě. V prenatálním věku omezuje rizika vzniku defektu neurální trubice a nebezpečí ostatních vrozených vývojových vad. Zvýšený přísun dalších nutričně cenných látek, zejména vlákniny potravy a některých vitaminů skupiny B lze řešit náhradou určitého podílu bílé pšeničné mouky celozrnnými frakcemi netradičních forem obilovin. Materiál a metody Rostlinný materiál a suroviny: 1. Pšeničná mouka hladká světlá (dále jen pšeničná mouka, Penam, PN-M-25-01) neobohacená a obohacená 28,3 mg kyseliny listové/kg mouky (standard kyseliny listové Schirks Laboratories) 2. Mlecí frakce (pasáže) vybraných netradičních forem obilovin – celozrnná mouka a šrotové otruby (získány mletím zrna na laboratorním mlýnu CD1(fy Chopin) vybraných materiálů pšenice dvouzrnky – Tapioszele a pšenice seté ozimé se žlutým endospermem – Citrus (sklizeň 2011, lokalita Praha-Ruzyně, resp. Kroměříž) Metody: Stanovení sušiny – Official Methods of Analysis of AOAC International (2000) 17 th Ed., AOAC International, Gaitherburg, MD, USA, Official Method 925.09,926.08 (modified); stanovení thiaminu – metoda HPLC na reverzní fázi (ČSN EN 14122); stanovení pyridoxinu – mikrobiologická metoda se Saccharomyces uvarum ATCC 9080 (dle ČSN EN 14166 a dříve platné ČSN 56 0056); stanovení niacinu – mikrobiologická metoda s Lactobacillus plantarum ATCC 8014 (ČSN 56 0051); stanovení kyseliny pantothenové – modifikovaná mikrobiologická metoda s Lactobacillus plantarum ATCC 8014 (ČSN 56 0060); stanovení vlákniny potravy (TDF) – enzymo-gravimetrická metoda v souladu s metodou AOAC 991.42; stanovení přidané kyseliny listové – HPLC metoda (Laknerová, 2011); stanovení celkových polyfenolů (CP) – spektrofotometrická metoda (Lachman et al., 1997); stanovení vitaminu E HPLC metoda (ČSN EN 12822); stanovení celkových karotenoidů – spektrofotometrická metoda (ČSN EN 12823-2, Scott 2001). Senzorická analýza byla provedena v místnosti speciálně vybavené pro senzorické hodnocení potravin ve VÚPP, v.v.i.. Panel hodnotitelů byl tvořen 11 školenými osobami. K hodnocení byla použita stupnicová metoda s grafickou stupnicí, kdy výsledky hodnocení vzhledu, barvy, vůně, flavour, příjemnosti chuti, intenzity pachuti, textury a celkového dojmu byly zaznamenávány na úsečku dlouhou 100 mm s vyznačením znaménka na místě, jehož poloha je úměrná vjemu sledovaného znaku (Pokorný, 1993). Získaná data byla testována Shapiro-Wilkovým a Dean-Dixonovým testem (Qkrit = 0,392 pro n = 11;  = 0,05, statistický program STATVYD verze 2.0 beta). Výsledky a diskuze V laboratorních podmínkách byly připraveny tři vzorky jemného pečiva čajového. Pro zvýšení nutriční jakosti těchto pekařských výrobků byla pšeničná mouka z části nahrazena mlýnskými frakcemi netradičních forem obilovin. U vzorku 1 byla pšeničná mouka nahrazena z 33,33 hm.% celozrnnou moukou pšenice dvouzrnky Tapioszele a z 33,33 hm.% celozrnnou moukou pšenice seté Citrus. Recepturu vzorku 2 tvořilo 31,73 hm. % pšeničné mouky, dále 31,73 hm.% celozrnné mouky Tapioszele, 31,73 hm.% celozrnné mouky a 4,79 hm.% otrub pšenice seté Citrus. Nejvyšší podíl pšeničné mouky (70 hm. %) obsahoval vzorek 3. Zbývajících 30 hm.% tvořila celozrnná mouka Tapioszele a celozrnná mouka Citrus v poměru 397

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ 1:1. Pekařské výrobky byly zároveň obohaceny kyselinou listovou (0,34 mg PGA na 100 g mlýnských obilných výrobků). Pro srovnání byl mezi analyzované výrobky zařazen i kontrolní vzorek se 100 % obsahem pšeničné mouky a bez přídavku kyseliny listové. Pekařské výrobky byly podrobeny senzorickému a nutričnímu hodnocení, jednak v čerstvém stavu a dále po 6 měsících skladování v suchu a temnu při pokojové teplotě. Senzorické hodnocení všech deskriptorů bylo většinou velmi příznivé., žádný z nich nepřesáhl hodnotu 50 bodů. Skladováním došlo u většiny výrobků ke zlepšení senzorické jakosti. Přídavkem netradičních forem obilovin se zvýšila nutriční hodnota finálních výrobků. Zejména u vzorků 1 a 2, u kterých byla nahrazena pšeničná mouka z 67 a 68 %, byl zjištěn vyšší obsah vlákniny potravy o cca 200 %, thiaminu o 45 %, kyseliny pantothenové o 30 %, niacinu o 164 a 230 %, resp., pyridoxinu o 167 a 217 %, resp., vitaminu E o 42 a 38 %, resp., celkových karotenoidů o 27 a 23 %, resp. a celkových polyfenolů o 21 a 26 %, resp.. Vlivem skladování nebyly zaznamenány výrazné změny v obsahu jednotlivých sledovaných nutričních faktorů. Obr. 1: Porovnání výsledků senzorického hodnocení vzorků jemného pečiva čerstvého a po 6 měsících skladování (*) (vyloučení odlehlých výsledků; stupnice 0 – 100 bodů; vzhled, barva, vůně, flavour, příjemnost chuti, textura, celkový dojem 0 = vynikající, 100 = odporný; intenzita pachuti 0 = nepřítomna, 100 = velmi silná)

Tabulka 1: Obsah vybraných nutričně cenných látek v jemném pečivu čajovém čerstvém a skladovaném po dobu 6 měsíců s přídavkem netradičních forem obilovin a kyseliny listové jemné pečivo čajové _čerstvé jemné pečivo čajové_skladované nutriční faktory kontrola 1 2 3 kontrola 1 2 3 sušina* 93,1 93,3 94,9 93,7 94,0 94,1 94,2 94,2 vláknina 1,9 5,8 5,7 3,6 1,8 5,2 5,4 3,4 potravy * kyselina listová° 0,00 0,22 0,23 0,21 0,00 0,20 0,22 0,25 thiamin° 0,11 0,16 0,16 0,14 0,11 0,16 0,18 0,14 niacin° 1,1 2,9 3,3 2,0 1,1 3,0 3,5 2,0 kyselina 0,61 0,79 0,79 0,62 0,61 0,78 0,81 0,63 pantothenová° pyridoxin° 0,06 0,16 0,19 0,15 0,06 0,16 0,20 0,15

398


nutriční faktory vitamin E° celkové karoteinoidy° celkové polyfenoly

jemné pečivo čajové _čerstvé kontrola 1 2 3

jemné pečivo čajové_skladované kontrola 1 2 3

0,93

1,32

1,28

1,05

0,96

1,22

1,34

1,08

0,26

0,33

0,32

0,28

0,23

0,27

0,29

0,24

0,77

0,93

0,97

0,81

0,77

0,99

1,03

0,87

*g/100 g suš., °mg/100 g suš.,  g GAE/kg suš. (ekvivalenty gallové kyseliny) Závěr Jemné pečivo čajové obohacené kyselinou listovou a s přídavkem netradičních forem obilovin bylo charakteristické velmi dobrou senzorickou jakostí a vyšším obsahem téměř všech sledovaných nutričních faktorů. Výhodné bylo přidání 67 – 68 % mlýnských frakcí netradičních forem obilovin, které se projevilo zejména zvýšeným obsahem vlákniny potravy, thiaminu, pyridoxinu a niacinu. Během technologického zpracování a skladování pekařských výrobků byla zjištěna velmi dobrá stabilita kyseliny listové. Způsob a doba skladování neměly významný vliv na obsah jednotlivých nutričních faktorů. Dedikace Příspěvek byl zpracován za finanční podpory projektu MZe ČR-NAZV QI91B095. Použitá literatura Capozzi V., Russo P., Duenas M.T., López P. A Spano G. Lactic acid bacteria producing Bgroup vitamins: a great potential for functional cereals products. Applied Microbiology and Biotechnology. 2012, 96 (6), 1383 – 1394. Lachman, J., Hosnedl, V. A Pivec, V. Changes in the content of polyphenols in barley grains and pea seeds after controlled accelerated ageing treatment. Scientia Agriculture Bohemica. 1997, 28, (1), 17-30. Laknerová, I. Studium a charakterizace zrnin s vysokou nutriční hodnotou pro speciální pekárenské a pečivárenské využití. Praha, 2011. 111 s. Periodická zpráva projektu QI91B093. Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i.. Pokorný, J., Valentová, H. A Pudil, F. Senzorická analýza potravin: laboratorní cvičení. Praha: VŠCHT, 1999, s. 5 - 62. ISBN 80-7080-278-2. Scott, K. J. Detection and measurement of carotenoids by UV/VIS spectrophotometry. In: Current Protocols in Food Analytical Chemistry. Inc., F.2.2.1 – F.2.2.10, New York: John Wiley and Sons, 2001, s. 740 - 749. ISBN: 9780471142911. Truswell A.S. Cereal grains and coronary heart disease. European Journal of Clinical Nutrition. 2002, 56 (1), 1-14 Kontaktní adresa: Ing. Ivana Laknerová Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i., Radiová 7 102 31 Praha-10, Hostivař [email protected]

399


KVALITA PLODŮ PLANÝCH EKOTYPŮ ZIMOLEZU KAMČATSKÉHO (LONICERA KAMCHATICA SEVAST., POJARK.) V KLIMATICKÝCH PODMÍNKÁCH ČR The quality of the wild blue honeysuckle (Lonicera kamchatica Sevast., Pojark.) fruit in the climatic conditions of the Czech Republic Štočková L., Holubec V. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i, Praha-Ruzyně Abstrakt Vybrané nutriční a technologické charakteristiky byly stanoveny u souboru sedmi planých ekotypů zimolezu původem z Kamčatské a Sachalinské oblasti, pěstovaného v České republice ve třech po sobě jdoucích letech. Celkový obsah antokyanů(14,05 až 49,93 mg/g ekvivalentů cyanin-3-glukosidu), obsah askorbové kyseliny (1,98 – 65,96 mg/100 g), hmotnost a velikost plodu byly závislé na daném ekotypu, zatímco kyselost (112,6 – 208,5 mg/g ekvivalentů jablečné kyseliny) a antioxidační aktivita (3,59 – 29,29 mg/g ekvivalentů gallové kyseliny)závisely na ročníku sklizně. Obsah sušiny (11,5 – 29 %), obsah fenolických látek (11,47 až 31,16 mg/g ekvivalentů gallové kyseliny) a obsah glukózy (203,4 až 517,0 mg/g) a fruktózy (221,3 až 507,1 mg/g) závisely na obou faktorech. Klíčová slova: Caprifoliaceae, kamčatská borůvka, drobné ovoce Abstract Several nutritional and technological characteristics were analyzed in seven ecotypes of wild honeysuckle collected in Kamchatka and Sakhalin and planted for three years in Czech Republic. Anthocyanin content (14.05 to 49.93 mg/g cyanin-3-glucoside equivalent), ascorbic acid (1.98 – 65.96 mg/100 g) content and the weight and proportion-related variables were found to be ecotypedependent while acidity (112.6 – 208.5 mg/g) and radical scavenging capacity (3.59 – 29.29 mg/g gallic acid equivalent) depends mainly on the year of harvest. Dry matter (11.5 – 29%), phenolics (11.47 to 31.16 mg/g gallic acid equivalent) and glucose (203.4 to 517.0 mg/g) and fructose (221.3 to 507.1 mg/g) content depend on both year and ecotype. Key words: haskap, zhimolost, Caprifoliaceae, small fruit

Úvod Rod Lonicera, česky zimolez, patří do čeledi Caprifoliaceae, zimolezovité, která sdružuje více než 180 druhů keřů a popínavých rostlin s přirozeným výskytem na celé severní polokouli. Jednotlivé druhy jsou využívány především jako okrasné rostliny, neboť jejich plody jsou nejedlé, či dokonce jedovaté. Výjimku tvoří sekce Caerulea, která sdružuje několik druhů nesoucích jedlé a chutné ovocné plody (L. edulis, L. altaica, L. caerulea, aj.), které se vyskytují především v horských a arktických oblastech. V současnosti existují tendence považovat sekci Caerulea za druh s výše uvedenými poddruhy. Plody jsou malé, oblého, protáhlého až kulatého tvaru s délkou 1 – 1,25 cm a černofialovou, tmavou dužninou (Heinrich et al. 2008). Ovoce je většinou nahořklé, výjimeční jsou jedinci se sladkou chutí, kteří dali základ ruskému šlechtitelskému programu. Druhy pocházející z oblasti Kamčatky, Kurilských ostrovů a Sachalinu jsou odlišné, majíce obecně sladší, ale menší plody. Díky těmto odlišnostem se jedná o slibný materiál pro šlechtění (Holubec et al. 2007). Šlechtitelské programy mají počátky v Rusku v 50. a v Japonsku v 80. letech minulého století, od roku 1990 se šlechtění rozvíjí také v Severní Americe (Plekhanova 2000, Bors 2009). Složení plodů se podobá složení borůvek, ostružin, nebo černého rybízu. Plody obsahují průměrně 14,6 % sušiny, a jsou dobrým zdrojem vitaminu C a fenolických látek (Heinrich et al. 2008). Převažující formou antokyanů je v zimolezu cyanidin-3-glukosid, který tvoří 83 – 89 % celkového obsahu antokyanů (Palíková et al. 2008). Zbytek jsou jiné glykosidy a 3,5 – dihexosidy cyanidinu, peonidinu, delphinidinu and pelargonidinu. Organické kyseliny tvoří 400

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ asi 12,2 % sušiny plodu, přičemž převažuje kyselina jablečná a citronová, a jsou zodpovědné za kyselou chuť plodu (Heinrich et al. 2008). Údaje o obsahu askorbové kyseliny se liší. Juríková a Matuškovič (2007) udávají, že plody obsahují 28,56 – 86,96 mg/100 g kyseliny askorbové, Skupien et al. (2009) popisují rozpětí 50 – 105 mg/100 g v závislosti na kultivaru a stupni zralosti. Na druhé straně Larson (2009) uvádí pouhých 0,44– 0,83 mg/100 g. Plody obsahují celkem 7,20% sacharidů, většinu volných sacharidů tvoří glukóza (3,2%) a fruktóza (2,9 %); zbytek jsou vázané cukry, převážně glukóza, galaktóza a arabinóza (Švarcová et al. 2007). Cílem této studie je analýza variability vybraných kvalitativních znaků plodů L. caerulea u jednotlivých planých ekotypů a určení meziroční stability těchto parametrů proto, aby bylo možno vyhodnotit jejich potenciál pro následné šlechtitelské programy. Materiál a Metody Genetický materiál pro studii byl získán při opakovaných expedicích do Kamčatské oblasti v letech 1993, 2005 a 2007. Vybrané ekotypy byly pěstovány na pozemcích VÚRV v Praze a sklízeny v plné zralosti v letech 2009 – 2011. Průměrná délka, šířka a hmotnost plodů byly měřeny u čerstvých plodů a celá sklizeň byla uchována při -16°C. Vzorky byly homogenizovány před analýzami s použitím mlýnku IKA A10. Sušina byla stanovena při 80°C, celková kyselost určena titračně a vyjádřena v ekvivalentech kyseliny jablečné (MAE). Celkový obsah antokyanů byl stanoven spektrofotometricky pH diferenciální metodou podle Lapornika et al. (2005) a vyjádřen jako ekvivalentní množství cyanidin-3-glukosidu (C-3-GE). Celkový obsah fenolů byl stanoven spektrofotometricky po reakci s Folin-Ciocalteauovým činidlem a vyjádřen v ekvivalentech kyseliny gallové (GAE). Antioxidační aktivita byla vzhledem ke značnému obsahu fenolických látek stanovena jako schopnost zhášení stabilního radikálu DPPH. Pro stanovení askorbové kyseliny byla použita extrakce 3% kyselinou metafosforečnou a extrakt byl analyzován HPLC/UV (λ = 258 nm). Volná glukóza a fruktóza byly stanoveny po extrakci horkou vodou metodou HPLC/RI. Analýzy byly paralelně třikrát opakovány. Výsledky byly statisticky vyhodnoceny s použitím analýzy rozptylu dvojného třídění a dále byla provedena korelační analýza. Výsledky a diskuze Výsledky stanovení významných nutričních parametrů jsou prezentovány v tabulce 1. Vyšší hodnoty sušiny byly pozorovány u ekotypu e a f, kde dosahovaly přes 20%. Hodnoty byly mírně vyšší než literární údaje (Heinrich et al. 2008). Sušina je nepřímo úměrná délce, šířce a hmotnosti plodu (tab. 2), proto lze říci, že větší plody neznamenají větší výnos přepočtený na sušinu, spíše nárůst obsahu vody v plodech. Průměrná kyselost (viz tab. 1) je také mírně vyšší, než hodnoty publikované v literatuře (Heinrich et al. 2008). Ačkoliv nebyly pozorovány statisticky významné rozdíly mezi ekotypy, vzorky e a g vykazovaly ve všech třech letech nejnižší hodnoty. Obsah antokyanů je závislý na ekotypu, vzorky c a f vykazovaly nejintenzivnější zbarvení plodu ve všech třech letech. Suma antokyanů je koreluje s celkovým obsahem fenolických látek (tab. 2), neboť ty jsou nejvíce zastoupenými polyfenoly v tomto ovoci (Heinrich et al. 2008). Negativní korelace obsahu antokyanů s délkou a hmotností plodu je pravděpodobně způsobena tím, že se tyto látky koncentrují ve slupkách, podobně jako u lilku (Jung et al. 2011). Celkový obsah fenolických látek byl na rozdíl od obsahu antokyanů statisticky významně rozdílný nejen mezi ekotypy, ale i mezi jednotlivými ročníky sklizně. Tuto přidanou variabilitu tedy tvoří jiné látky fenolické povahy.

401

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 1: Technologicky a výživově významné parametry analyzovaného ovoce (průměr pro jednotlivé ekotypy ze stanovení v letech 2009 – 2011, resp. průměr výsledků všech ekotypů z jednotlivých let sklizně, hodnoty v sušině) Celkový obsah Suma Kyselost Antioxidační Kyselina antokyanů fenolických Glukóza Fruktóza [mg/g aktivita askorbová [mg/g C-3- látek [mg/g [mg/g] [mg/g] MAE] [mg/g GAE] [mg/100g] GE] GAE] 12,9a 189,6 25,5abc 19,6abc 10,7 18,5a 248,8ab 231,7a a ab ab a b bc 13,8 173,2 18,3 14,4 11,5 32,4 363,8 357,7b b ab c c ab ab 16,4 184,7 46,1 28,9 13,4 28,2 251,1 236,8a c ab ab ab b abc 19,1 166,5 23,6 18,3 8,7 32,3 293,0 287,1ab d b abc ab a abc 20,8 164,3 26,1 16,7 7,8 6,3 276,6 265,4ab e ab bc bc a abc 19,5 153,8 38,3 24,5 15,6 15,8 321,1 308,9ab f ab a ab b c 16,9 141,3 14,8 18,2 9,9 43,0 372,0 366,0b g a a ab b a a 15,5 186,4 29,1 19,7 6,4 8,5 259,6 240,0a 2009 ab ab a a ab b 16,1 168,6 27,3 17,9 15,7 27,7 356,4 351,0b 2010 b b b ab b ab 17,0 167,6 27,5 20,1 11,1 25,2 303,8 293,4ab 2011 Neoznačené průměry a průměry označené stejnými písmeny se statisticky významně neliší (dle analýzy rozptylu dvojného třídění, P< 0.05 následované Scheffého testem)

Vzorek/ Sušina rok [%] sklizně

Obsah kyseliny askorbové se pohyboval v širokém rozmezí, přičemž v roce 2009 byly hodnoty obecně výrazně nižší. Nejvyšší hodnoty odpovídají údajům z polské a slovenské studie (Juríková a Matuškovič 2007, Skupien et al., 2009), zatímco nejnižší jsou podobné spíše kanadským výsledkům (Larson, 2009). I přes velké meziroční rozdíly je však možné prokázat významné rozdíly mezi ekotypy. Antioxidační aktivita vykazovala významné rozdíly mezi jednotlivými ekotypy i roky sklizně, korelační analýza překvapivě neprokázala úzký vztah s žádným ze stanovovaných parametrů vyjma volných cukrů. Obsah volných cukrů se lišil v závislosti na ekotypu i ročníku sklizně. Také Szot a Wienarska (2012) uvádějí, že obsah cukrů se v jednotlivých letech pěstování liší, i při dodržení stejných pěstitelských podmínek. Tab. 2: Korelační analýza parametrů sledovaných v plodech planých ekotypů L. Caerulea Sušina [%] Kyselost [mg/g MAE] Celkové antokyany [mg/gC-3-GE] Fenolické látky [mg/g GAE] Antiox. aktivita [mg/g GAE] K. askorbová [mg/100g] Délka plodu [cm] Šiřka plodu Délka/ šířka

Antiox. aktivita [mg/g GAE]

Kyselina Délka askorbová plodu [mg/100g] [cm]

Šířka Hmotnost plodu Délka/ plodu Glukóza [cm] šířka [g] [mg/g]

-0,72** 0,07

0,24

0,21

-0,08

0,71**

0,02

-0,30

0,37

0,26

0,05

-0,44*

-0,13

0,02

0,40

-0,46*

0,19

-0,70**

-0,70**

-0,40

0,01

-0,44*

0,20

-0,24

-0,21

0,02

0,10

0,61**

-0,05

-0,09

-0,61**

-0,58**

-0,42

-0,03

0,52*

0,14

-0,52*

-0,60**

0,01

-0,01

0,77** 0,82** 0,04

0,04

-0,51*

-0,34

-0,41

0,53*

0,49*

0,28

0,11

0,31

0,39

0,08

-0,55*

-0,35

-0,39

0,53*

0,51*

0,28

0,13

0,31

0,39

Hmotnost plodu [g] -0,46* Glukóza [mg/g] Fruktóza [mg/g]

Celkové Fenolické Kyselost antokyany látky [mg/g [mg/g [mg/g MAE] C-3-GE] GAE]

-0,34

**korelace je významná na hladině α = 0.01; *korelace je významná na hladině α = 0.05

402

1,00**

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Závěr Z výsledků vyplývá, že mezi vlastnosti plodů zimolezu kamčatského, které jsou zčásti nebo zcela závislé na ekotypu, patří obsah antokyanů, dále obsah fenolických látek a tedy hořkost chuti a antioxidační vlastnosti, obsah kyseliny askorbové, sušina, a obsah volných cukrů. Tyto parametry a vlastnosti z nich vyplývající, jako je barva a chuť lze tedy zlepšit následným šlechtěním. Na druhé straně, celková kyselost a antioxidační aktivita jsou variabilní v závislosti na ročníku sklizně a lze je šlechtěním obtížně ovlivnit. Rozsah hodnot výsledků analýz byl srovnatelný s hodnotami udávanými v literatuře, velké rozdíly mezi ekotypy v obsahu kyseliny askorbové spolu s širokým rozsahem hodnot uváděných v literatuře naznačují, že by mohly existovat skupiny genotypů s nízkým a vysokým obsahem vitaminu C. Dedikace Výzkum byl realizován za podpory projektu LH11134MŠMT ČR Použitá literatura Bors B. (2009): Haskap Breeding at the University of Saskatchewan. In Haskap Canada Association [online]. Saskatoon, Saskatchewan, Canada: Department of Plant Sciences, University Saskatchewan. Dostupné z: http://www.haskap.ca/BobBorsLectures/Haskap%20Sister%20crops.pdf (24. 2. 2012) Heinrich J., Švarcová I., Valentová K. (2008): Plody Lonicera caerulea: perspektivní funkční potravina a zdroj biologicky aktivních látek (Lonicera Caerulea Fruit: a perspective functional food and a source of biologically active compound). Chem. Listy, 102:245−254 Holubec V., Štolc K., Paprštein F. (2007): Genetické zdroje zimolezu kamčatského (Lonicera kamtschatica (Sevast.) Pojark.), přírodní podmínky a variabilita populace (Genetic resources of blue honeysuckle (Lonicera kamchatica (Sevast.) Pojark). Natural conditions and population variability). In: Inovace pěstování ovocných plodin, Holovousy, VŠÚO Holovousy, 199-210. Jung E.-J., Bae M.-S., Jo E.-K., Jo Y.-H., Lee S.-C. (2011): Antioxidant activity of different parts of eggplant, J Med. Plants Res., 5: 4610-4615 Juríková T., Matuškovič J. (2007): The study of irrigation influence on nutritional value of Lonicera kamtschatica – cultivar Gerda 25 and Lonicera edulis berries under the Nitra conditions during 2001–2003. Hort.Sci. (Prague), 34: 1–6. Lapornik B., Prošek M., Golc Vondra A. (2005): Comparison of extracts prepared from plant byproducts using different solvents and extration time. Journal of Food Eng., 71: 214-222 Larson K. (2009): Haskap 2009: An Introduction to the Fruit, Its Health Benefits, and Marketing Possibilities [online], dostupné z: http://www.lahaveforests.com/assets/files/Honey%20Berry%20Health.pdf (25. 6. 2012) Palíková I., Heinrich J., Bednář P., Marhol P., Křen V., Cvak L., Valentová K., Růžička F., Holá V., Kolář M., Šimánek V., Ulrichová J. (2008): Constituents and Antimicrobial Properties of Blue Honeysuckle: A Novel Source for Phenolic Antioxidants. J. Agric. Food Chem., 56: 11883-11889 Plekhanova M. N. (2000): Blue honeysuckle (Lonicera caerulea L.)—A new commercial berry crop for temperate climate: Genetic resources and breeding. Acta Hortic., 538: 215-220 Skupień K., Ochmian I., Grajkowski J. (2009): Influence of Ripening Time on Fruit Chemical Composition of Two Blue Honeysuckle Cultigens. J. Fruit Ornam. Plant Res., 17: 101-111 Švarcová I., Heinrich J., Valentová K. (2007): Berry fruits as a source of biologically active compounds: the case of Lonicera caerulea. Biomed. papers Medical Faculty of the University Palacký, Olomouc, Czechoslovakia, 151: 163–174 Szot I., Wieniarska J. (2012): Effect of Foliar Applications of Goëmar® BM 86 and Soil Applied Calcium Nitrate on Yield and Berry Quality of Two Blue Honeysuckle Cultivars; Hortorum Cultus - Acta Scientiarum Polonorum, 11: 133-144

Kontaktní adresa: Ing. Lenka Štočková, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6, email: [email protected] 403


TECHNOLOGICKÁ KVALITA KOMPOZITNÍCH SMĚSÍ PŠENICE-JEČMEN-KONOPÍ Technological quality of wheat-barley-hemp blends Švec I., Hrušková M., Jurinová I. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Abstrakt Třísložkové kompozity byly vytvořeny z komerční pšeničné a ječné mouky (70:30 a 50:50, w/w) a konopných složek K4 a K6 (celozrnná a komerční odtučněná hladká) jako 5, resp. 10% pšenično-ječné směsi. Vaznost vody směsí byla ovlivněna jak ječnou, tak konopnou moukou. Snížení farinografické tolerance k přehnětení na cca polovinu a cca desetinu pro 30 % a 50 % ječné mouky ve směsi bylo částečně kompenzováno přídavky K6. Extenzografická energie rovněž poklesla o 50 a 70 % bez vlivu testovaných konopných komponent. Maturografická pružnost byla snížena podobně jako na extenzogramu (z 220 MJ na polovinu pro směsi s 50% ječné mouky). Konopná mouka K4 snížení měrného objemu kompenzovala, zatímco přídavky K6 pokles více prohloubily. Menší objem pečiva se projevil zvýšením hutnosti střídy. Typická ječná vůně a chuť pšenično-ječného výrobku byla lépe maskována přídavky K4, vzorky s K6 měly nepříjemnou hořkou dochuť. Klíčová slova: pšeničná a ječná mouka, konopná složka, reologické chování, pekařský pokus Abstract Tri-component composites were mixed from wheat and barley flour (70:30 and 50:50, w/w), and hemp component K4 and K6 (wholemeal and commercial defatted fine flour) as 5% or 10% of both premixes. Blends water absorption was affected both by barley and hemp flour. Decrease of farinograph tolerance index to one-half and one-tenth for blends containing 30% and 50% of barley flour, respectively, was partially compensated by K6 additions. Extesigraph energy also dropped about 50% and 70% without hemp components influence. Dough maturograph elasticity was also diminished similarly to extensigram (from 220 units to a half for 50:50 composites). Hemp flour K4 partially compensated bread volume lessening, while K6 magnified buns size reduction. By crumb penetration, the lower volume, the harder crumb was verified. Typical barley flavour was masked better by K4 additions, bread samples containing hemp K6 had unpleasant bitter aftertaste. Keywords: wheat and barley flour, hemp component, rheological behaviour, baking test

Úvod Zájem spotřebitelů o nutriční stránku pekařských výrobků poskytl možnost rozšíření sortimentu o netradiční rostlinné suroviny, jako např. plodiny amarant, quinoa, teff nebo chia. Mouka ze semen konopí (Cannabis sativa spp. culta) také patří do této skupiny a jejím použitím v receptuře se obohacuje výrobek o lehce stravitelné bílkoviny (edestin) a n-3 i n-6 mastné kyseliny (Calaway, 2004). Technologická kvalita, vzhled a textura střídy pšeničnokonopných směsí byla ověřena v našich předchozích výzkumech (Hrušková et al. 2011, 2013). Na druhou stranu ječmen a ječná mouka na začátku 20. století patřily mezi průmyslově zpracovávané suroviny. Z pohledu výživy jsou významné nové odrůdy s vysokým obsahem beta-glukanů (až 7 %), přispívajících k ochraně před civilizačními chorobami (zejména oběhového systému a zažívacího traktu). Cílem práce je porovnat vliv podílu ječné (30 a 50 % ve směsi) a dvou forem konopných mouk (5 a 10 %) na viskoelastické vlastnosti nefermentovaného a fermentovaného těsta a kvalitu laboratorně připraveného pečiva. Korelační analýza má za cíl potvrdit vazby mezi parametry z obou skupin měřených dat. Materiál a metody Pšeničná mouka M, vyrobená v roce 2012, byla charakterizována průměrnou technologickou

404

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ kvalitou srovnatelnou pro oba vzorky (směsi s 30 a 50 % ječné) – obsah bílkovin 12,0 %, Zelenyho hodnota 44 ml a ČP 317 s. Ječná mouka byla získána z průmyslového mlýna Křesín. Konopná mouka K4 byla připravena desintegrací loupaných konopných semen, zatímco vzorek K6 byl komerční odtučněná hladká mouka. Nejprve byly vytvořeny premixy 70:30 50:50 (w/w) z pšeničné a ječné mouky, ve kterých konopná složka nahradila 5 nebo 10 %. Detailní popis změny viskoelastických vlastností nefermentovaného a fermentovaného těsta byl proveden pomocí farinografu, extenzografu a maturografu podle příslušných ISO norem a interního postupu. Pekařským pokusem podle interních metodik VŠCHT Praha bylo připraveno pšeničné pečivo, které bylo hodnoceno objemem, tvarem, senzoricky a měřením penetrace střídy. Korelační analýza byla provedena v programu Statistica 7.0 (P = 95 a 99 %) (Hill a Lewicky, 2007). Výsledky a diskuse Vlastnosti nefermentovaného těsta Vaznost pšeničné mouky se přídavkem ječné významně zvýšila v případě směsi MJ50, zatímco vliv testovaných konopných mouk byl odlišný – K4 vaznost snižovala, zatímco K6 tento znak neovlivnila. Podobně jako K4 působila také extrudovaná konopná mouka – množství absorbované vody klesalo proti jejímu rostoucímu podílu (0-40%) v případě přípravy rýžovo-konopných tyčinek (Norajit et al. 2011). Odolnost těsta proti přehnětení byla snížena zejména přídavkem ječné mouky, pro přídavky obou forem konopných mouk nebyl zaznamenán významný rozdíl (Tab. 1). Extenzogramy se pro jednotlivé vzorky lišily zejména svou šířkou, odpovídající tažnosti těsta. Poměr pružnost/tažnost rostl díky snižování hodnot jmenovatele, a to o cca 30 a 65 % podle podílu ječné mouky ve směsi. To dokládají hodnoty extenzografické energie, které přídavkem ječné mouky klesly na méně než polovinu; další snížení vlivem přídavků testovaných konopných mouk bylo minoritní (Obr. 1a). Vliv hladké konopné mouky ve 4 směsích s pšeničnou (95:5 – 80:20, w/w) na průběh farinografické zkoušky byl podobný výsledkům zmíněným výše – malý vliv na vaznost, ale významný podíl na zvýšení tolerance k přehnětení. Také extenzografický test prokázal snížení tažnosti i energie o pětinu vlivem 10 % konopné mouky ve směsi (Hrušková et al. 2011). Tab. 1 Technologická kvalita testovaných pšenično-ječných-konopných směsí a výrobků a) směsí s 30 % ječné mouky Farinograf Vzorek

Vaznost (%)

M MJ30 MJ30 + 5% K4 MJ30 + 10% K4 MJ30 + 5% K6 MJ30 + 10% K6

62,0 63,2 60,6 57,5 66,4 67,0

Stupeň změknutí (FJ) 40 90 80 80 90 80

Maturograf Odpor těsta (MJ) 690 465 480 520 440 400

Pružnost těsta (MJ) 195 210 210 220 200 160

Pekařský pokus Penetrace Senzorika střídy (body) (mm) 10,0 14,8 16,5 7,1 14,5 9,3 14,0 9,7 14,5 5,2 14,0 3,8

b) směsí s 50 % ječné mouky M 63,8 10 700 220 9,0 9,7 MJ50 67,0 100 365 130 19,0 3,3 MJ50 + 5% K4 64,4 100 350 115 16,5 3,1 MJ50 + 10% K4 61,9 130 425 185 17,5 4,4 MJ50 + 5% K6 67,2 80 320 65 15,0 2,8 MJ50 + 10% K6 67,0 80 260 30 15,0 2,2 M - komerční pšeničná mouka hladká, JM - komerční ječná mouka hladká K4 - konopná mouka celozrnná z loupaného semene, K6 - komerční konopná mouka hladká

405

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Poměr

Energie 180

6,0

a)

4,0

60

2,0

Energie (cm2)

120

Poměr (1)

0

0,0 5

10

5

10

5

K4 objem K6 Měrný M MJ30

MJ30

10

5

10

K4 střídyK6 Penetrace .

M MJ50

MJ50

b)

15,0

300

Znaky pečiva 10,0 200 Obr. 1b potvrzuje známou skutečnost, že nižší objem pekařských výrobků obvykle znamená tužší střídu (nižší míru 5,0 100 penetrace). Stejně jako pro vlastnosti těsta, i pro velikost pečiva byl zásadní podíl ječné mouky (v interakci s pekařskou sílou jednotlivých vzorků 0 0,0 pšeničné mouky). Přídavek 30% ječné 5 10 5 10 5 10 5 10 K4 K6 K4 K6 složky objem snížil o cca čtvrtinu, 50% o M MJ30 MJ30 . M MJ50 MJ50 cca třetinu. Vyšší podíl tuku v celozrnné konopné mouce K4 se kladně projevil při kynutí vytvarovaných klonků těsta, které Obr 1. Vlastnosti těsta a znaky pečiva z kompozitních po upečení dosáhly většího objemu pro směsí. a) Extenzografický test, b) pekařský pokus. 10 % K4 v receptuře. Naopak vyšší přídavek odtučněné K6 znamenal snížení měrného objemu až cca 50 % v obou případech pšenično-ječné směsi. Tuhost střídy objektivně hodnocená pomocí penetrometru se zvýšila dvoj- a trojnásobně při srovnání hodnot penetrace mezi M a MJ30, resp. M a MJ50. Mírné zvýšení změřených hodnot penetrace vlivem vyššího přídavku K4 nemělo na spotřebitelskou kvalitu pečiva vliv, neboť hladina 10 mm signalizuje senzoricky nepřijatelnou střídu. Efekt konopné mouky na výsledek pekařského pokusu byl negativní v podobném rozsahu jako pro testované třísložkové směsi – snížení měrného objemu z 257 na 239 ml/100 g je spíše neprůkazné, zatímco pokles penetrace z 10,1 na 4,2 mm pro směs 90:10 významný je (Hrušková et al. 2011). Naopak zvýšení měrného objemu a snížení tuhosti střídy bylo vyhodnoceno pro 4,5% přídavek konopné mouky do receptury extrudovaných pšeničnorýžových tyčinek; Wang et al., 2011). Korelační analýza Provázanost sledovaných parametrů těsta a charakteristik pečiva dokládá korelační matice (Tab. 2). Vyšší počet zjištěných vztahů bylo průkazných s P = 99% i přesto, že testované 406

Penetrace střídy (mm)

Měrný objem (ml/100 g)

Vlastnosti fermentovaného těsta Chování těsta kypřeného droždím záviselo na podílu ječné mouky ve směsi podobně jako reologické vlastnosti nefermentovaného těsta. Její negativní vliv byl kompenzován přídavky K4 (nárůst maturografického odporu i pružnosti) pro oba typy pšenično-ječných směsí. Odtučněná hladká mouka K6 naopak zhoršení kvality prohloubila – těsto s 50 % ječné mouky bylo díky snížení maturografické pružnosti obtížně tvarovatelné (Tab. 1). V případě porovnání pšeničné mouky s pšenično-konopnou směsí, která obsahovala 10% netradiční suroviny, Hrušková et al. (2001) uvedli mírnější snížení maturografické pružnosti (ze 195 na 175 jednotek, tj. o 10 %).

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Tab. 2: Korelační analýza mezi technologickými znaky testovaných směsí A B C D E Vaznost A 1 Stupeň B ns 1 změknutí EXT poměr C 0,66* 0,62* 1 EXT energie D ns -0,86** -0,76** 1 MAT odpor E ns -0,72** -0,85** 0,95** 1 MAT F -0,66* ns -0,78** ns 0,77** pružnost Měrný objem G -0,77** ns -0,83** 0,77** 0,89** Tvar pečiva H ns -0,61* ns ns ns Senzorika I ns 0,92** 0,72** -0,86** -0,77** Penetrace J -0,68* -0,62* -0,83** 0,83** 0,91** střídy EXT – extenzograf, MAT - maturograf *, ** - průkazné s P = 95, resp. 99 %; ns – neprůkazné

F

G

H

I

J

0,77** ns ns

1 ns -0,66*

1 ns

1

0,71*

0,97**

ns

-0,71* 1

1

formy konopné mouky působily protichůdně. Je zřejmé, že penetrace střídy dobře popisuje spotřebitelskou kvalitu pečiva a lze ji (podobně jako měrný objem) predikovat podle charakteristik nefermentovaného i fermentovaného těsta. Také pro senzorický profil pečiva byly vypočteny významné korelace s reologickými charakteristikami a znaky pečiva, ačkoli se jedná o subjektivní stanovení. Závěr Kvalita kompozitních mouk pšenice-ječmen-konopí byla ovlivněna podílem ječné mouky ve směsi (30 a 50 %) i formou konopí (celozrnná, odtučněná hladká mouka). Efekt přídavku konopné mouky (5%, 10 %) byl minoritní. Farinografický i extenzografický test potvrdily zředění lepkové struktury, tedy nižší tolerance k přehnětení a pokles extenzografické energie. Chování fermentovaného těsta během maturografické zkoušky bylo primárně závislé na podílu ječné mouky ve směsi – pružnost těst s 50 % ječné mouky se snížila. Tyto změny se celkově projevily na kvalitě laboratorního pečiva – měrný objem postupně klesal a tuhost střídy rostla se zvýšeným podílem ječné složky. Přídavky celozrnné konopné mouky kompenzovaly snížení objemu výrobků způsobené ječnou moukou, zatímco přídavky odtučněné hladké konopné mouky pokles objemu prohloubily. Obě skupiny jakostních ukazatelů byly vzájemně významně korelovány, na základě výsledků reologických zkoušek je tedy možné také predikovat kvalitu pečiva s podobně modifikovanou recepturou. Dedikace Příspěvek byl zpracován s podporou grantu QI111 B053, NAZV, Česká republika. Použitá literatura Callaway J.C. Euphytica 140, 65 (2004). Hill T., Lewicki P. (2007). STATISTICS: Methods and Applications. StatSoft, Tulsa, OK. Hrušková M., Švec I., Jurinová I. Pekař a cukrář 8(24), 45 (2011). Hrušková M., Švec I., Inanoglu S. Cereal Technologie (2013), article in press. Norajit K., Gu B.-J., Ryu G.-H. Food Chemistry 129, 1919 (2011). Wang Y.Y., Norajit K., Ryu G.-H. Journal of Food Science and Nutrition 16 (1), 62 (2011). Kontaktní adresa: Ing. Ivan Švec, Ph.D., VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6 - Dejvice, [email protected] 407


CHARAKTERISTIKA NĚKTERÝCH MIKROORGANISMŮ IZOLOVANÝCH Z FERMENTOVANÝCH ZELENINOVÝCH ŠŤÁV Characterization of some microorganisms isolated from fermented vegetable juices Erban V., Eichlerová E., Valenta T., Výzkumný ústav potravinářský Praha, v. v. i. Abstrakt Tato práce je zaměřena na charakterizaci některých vyselektovaných bakteriálních izolátů z fermentovaných směsných zeleninových šťáv z hlediska potenciální tvorby mannitolu ve spojitosti s jejich homofermentativními, resp. heterofermentativními vlastnostmi. Klíčová slova: fermentovaná zeleninová šťáva, mannitol, homofermentativní, heterofermentativní vlastnosti

Abstract This study was focused on characterization some selected microbial isolates from fermented mixed vegetable juices from the point of view of potential mannitol production in the relation with their homofermentative or heterofermentative properties. Key word: ferment vegetable juice, mannitol, homofermentative, heterofermentative properties

Úvod Mannitol je alkoholický cukr, který může být produkován některými bakteriemi, a je nositel řady benefitních efektů. Má osmoprotektivní a antioxidační účinky, zvyšuje přežívání sušených startérových kultur. Potraviny, fermentované mannitol produkujícími bakteriemi mléčného kvašení, mohou získat vlastnosti se zvláštním nutričním významem1. Bakterie mléčného kvašení se dělí podle metabolizmu cukerného substrátu na homofermentativní a heterofermentativní. Homofermentativní bakterie mléčného kvašení neprodukují mannitol vůbec nebo velmi malé množství, zatímco heterofermentativní bakterie produkují mannitol ve velkém množství, které může přesahovat i 50% výchozího substrátu1. Cílem této práce bylo charakterizovat vyselektované a izolované bakterie mléčného kvašení ze směsných zeleninových šťáv z hlediska homofermentativních a heterofermentativních vlastností, a tím indikovat potenciální produkci mannitolu bakteriálním kmenem. Materiál a metody Příprava směsných zeleninových fermentovaných šťáv a selekce potenciálně probiotických bakterií mléčného kvašení vychází z práce Eichlerová E. a spol. 20114. K testování byly vybrány kultury pocházející z těchto směsných zeleninových šťáv: BPOKz (brokolice, pastinák, okurka, kysané zelí)-označení PZ 111, CBOPSKz (celer, brokolice, okurka, pastinák, slunečnice, kysané zelí) – označení PZ 112, BPOKzS(brokolice, pastinák, okurka, kysané zelí, slunečnice) – označení PZ 113. Izolované kultury byly vyočkovány na diferenční agarové medium pro homofermentativní a heterofermentativní bakterie (HHD) o složení: fruktóza 2,5g/l, trypton 10,0g/l, kvasničný extrakt 1,0g/l, kaseinový hydrolyzát 3,0g/l, sójový pepton 1,5g/l, KH2PO4 2,5g/l, Tween 80 1,0g/l, bromkrezolová zeleň 20 ml/l, pH média 7,02,3. Bakterie byly kultivovány v anaerobním prostředí při teplotě 30°C po dobu 3-5 dnů. Homofermentativní kolonie jsou na tomto médiu zbarveny modře, heterofermentativní bakterie jsou na tomto médiu zbarveny bíle2,3. Pro homofermentativní bakterie byl zvolen 408

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ kontrolní kmen CCDM 106 Enterococcus faecium, pro heterofermentativní bakterie kmen FloraPan L-62 Lactobacillus brevis. Výsledky a diskuse Všechny testované izolované kolonie z uvedených směsných šťáv byly barvy bílé, tedy heterofermentativní. Kontrolní kmen pro homofermentativní bakterie CCDM 106 Enterococcus faecium byl modrý a kontrolní kmen pro heterofermentativní bakterie FloraPan L-62 Lactobacillus brevis byl bílý (viz obr 1 až 6)) Obr. 1- Homofermentativní kontrolní kmen CCDM 106 Enterococcus faecium naHHD mediu

Obr.2-Heterofermentativní kontrolní kmen FloraPan L-62 Lactobacillus brevis

409

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Obr. 3-Vyizolovaná kultura ze směsné zeleninové šťávy PZ 111 na HHD mediu

Obr. 5 – Vyizolovaná kultura ze směsné zeleninové šťávy PZ 113A na HHD mediu

Obr. 4 – Vyizolovaná kultura ze směsné zeleninové šťávy PZ 112 na HHD mediu

Obr. 6 – Vyizolovaná kultura ze směsné zeleninové šťávy PZ 113 B na HHD mediu

Závěr Z výsledku experimentu vyplývá, že testované směsné zeleninové šťávy obsahují heterofermentativní bakterie mléčného kvašení, které svou produkcí mannitolu mohou posílit jejich zdraví prospěšnou schopnost. Dedikace: Práce byla podpořena grantovou agenturou MZe QI 91B089 a MZe č. 00027022

Použitá literatura 1

.Wisselinka H.W., Weusthuis R.A., G. Egginka R.A., Hugenholtza J., Grobbena G.J.,:

Mannitol production by lactic acid bacteria: a review: International Dairy Journal 12 (2002) 151–161

410


.McDonald L.C., McFeeters R. F, Daeschel M. A., Fleming H. P.:A Differential Medium for the Enumeration of Homofermentativeand Heterofermentative Lactic Acid Bacteria: Applied and Environmental Microbiology, June 1987, p. 1382-1384 3

.Zfifiiga M., Pardo I. and Ferrer S.: An improved medium for distinguishing between homofermentative and heterofermentative lactic acid bakteria: . International Journal of Food Microbiology, 18 (1993) 37-42 4

.Eichlerová E., Kovářová V., Gabrovská D., Erban V.:Vybrané druhy fermentovaných zeleninových šťáv jako zdroj potenciálně probiotických mikroorganismů: Úroda 12/2011, 471-474

Kontaktní adresa: RNDr. Vladimír Erban, CSc. Výzkumný ústav potravinářský Praha, v. v. i. Radiová 7, 10231 Praha 10 [email protected]

411


SEZNAM ČLÁNKŮ DLE AUTORA Andert D. Výzkum a využití travní fytomasy pro energetické účely Badalíková B. Zjištění změn půdních parametrů při různém zpracování půdy a aplikaci digestátu Mikrobiální aktivita v půdě a výskyt patogenů po zapravení štěpky z vinné révy Bárta J. Stanovení aktivity fosfolipasy A2 u bílkovin patatinového komplexu purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor Postup izolace frakcí extracelulárních proteinů hlíz bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.) Barták M. Biodiverzita hmyzu se zaměřením na škůdce v mulčovaném a nemulčovaném travním systému Biodiverzita hmyzu v porostech vojtěšky seté (Medicago sativa L.) při porovnání dvou pěstitelských technologií Bartlová J. Zjištění změn půdních parametrů při různém zpracování půdy a aplikaci digestátu Vliv vodní eroze na zrnitostní složení ornic černozemí Hustopečska Bartoš J. Sekvenční analýza genů z biosyntetické dráhy antokyanů pšenice Bártová V. Stanovení aktivity fosfolipasy A2 u bílkovin patatinového komplexu purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor Postup izolace frakcí extracelulárních proteinů hlíz bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.) Bezděková K. Působení vybraných fungicidů na výskyt hub r. Fusarium v klasech ječmene jarního Bjelková M. Výtěžnost oleje, obsah luteinu, secoiSOLariciresinolu a kyanogenních glykosidů u odrůd olejného lnu Bláha L. Význam vlastností semen a kořenů pro produkci rostlin Brabcová A. Stanovení aktivity fosfolipasy A2 u bílkovin patatinového komplexu purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor Bradová J. Nový přístup k hodnocení glykemického indexu na principu analýzy stravitelnosti sacharidů

412

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Brtnický M. Vliv vodní eroze na pH ornic černozemí Hustopečska Vliv vodní eroze na zrnitostní složení ornic černozemí Hustopečska Cagaš B. Biodiverzita hmyzu se zaměřením na škůdce v mulčovaném a nemulčovaném travním systému Cenklová V. Charakterizace půdních poměrů vybraných lokalit přirozených lesních společenstev JZ okraje Nízkého Jeseníku Studium odolnosti vybraných genotypů kapusty kadeřavé vůči nádorovitosti brukvovitých Cerkal R. Působení vybraných fungicidů na výskyt hub r. Fusarium v klasech ječmene jarního Cwiková O. Mikrobiologická jakost těstovinových a zeleninových salátů Černý I. Plyv ročníka, odrody a listových bioprípravkov na úrodu a kvalitu repy cukrovej Červinka J. Energetická náročnost údržby extrémně svažitých ploch Utužení půdy vlivem pojezdů traktoru a zemědělského stroje Čurn V. Využití molekulárních markerů ve šlechtění řepky – možnosti a perspektivy Molekulární přístup k hodnocení genetických zdrojů řepky Doležalová I. Roketa a rukola – srovnání metod pěstování a výnosových parametrů Dostálová R. Vývoj resistentních linií hrachu s využitím konvenčních a molekulárních metod Dotlačil L. Význam a využívání genetických zdrojů ve šlechtění - 20 let národního programu pro genofondy rostlin Reologické hodnocení u souboru genetických zdrojů pšenice z kolekcí genové banky Dryšlová T. Hodnocení porostů pšenice ozimé na základě kontaktního a bezkontaktního spektrálního měření Duchoslav M.: Roketa a rukola – srovnání metod pěstování a výnosových parametrů

413

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Dušek K. Monitoring chorob a škůdců v polních porostech genetických zdrojů léčivých, aromatických a kořeninových rostlin (LAKR) In situ a on farm konzervace krajových forem rostlin Dušková E. Monitoring chorob a škůdců v polních porostech genetických zdrojů léčivých, aromatických a kořeninových rostlin (LAKR) Dušková S. Statistické hodnocení velikostní struktury pozemků dle LPIS Dvořáček V. Reologické hodnocení u souboru genetických zdrojů pšenice z kolekcí genové banky Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou Edrees M. Hodnocení porostů pšenice ozimé na základě kontaktního a bezkontaktního spektrálního měření Ehrenbergerová J. Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou Eichlerová E. Pekařské kvasy na bázi ječmene a jejich stabilita Charakteristika některých mikroorganismů izolovaných z fermentovaných zeleninových šťáv Endlová L. Vliv glukosinolátů obsažených v řepce ozimé na vybrané škůdce Minimalizační postupy stanovení obsahu mastných kyselin v řepce Erban V. Pekařské kvasy na bázi ječmene a jejich stabilita Charakteristika některých mikroorganismů izolovaných z fermentovaných zeleninových šťáv Faměra O. Reologické hodnocení u souboru genetických zdrojů pšenice z kolekcí genové banky Fiedlerová V. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou Frydrych J. Biodiverzita hmyzu se zaměřením na škůdce v mulčovaném a nemulčovaném travním systému Výzkum a využití travní fytomasy pro energetické účely

414

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Fučík P. Využití travních porostů a koncentrace živin v píci Gabrovská D. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Pekařské kvasy na bázi ječmene a jejich stabilita Gerndtová I. Výzkum a využití travní fytomasy pro energetické účely Gregor T. Porovnání jakostních rozdílů bio vína a vína z konvenčního pěstování Haberle J. Vliv zásobení vodou na vybrané kvalitativní parametry zrna odrůd ozimé pšenice Vliv zásobení vodou na obsah dusíku v zrnu odrůd pšenice ozimé Hajšlová J. Výtěžnost oleje, obsah luteinu, secoiSOLariciresinolu a kyanogenních glykosidů u odrůd olejného lnu Hakl J. Vývoj druhového složení směsi pro opylovače v průběhu dvou let od založení Hammerová A. Vliv vodní eroze na pH ornic černozemí Hustopečska Vliv vodní eroze na zrnitostní složení ornic černozemí Hustopečska Hartman I. Výsledky průzkumu jakosti ječmene sklizně 2012 v ČR podle odrůd a regionů Hasalová I. Vývoj resistentních linií hrachu s využitím konvenčních a molekulárních metod Havel, J. Mapy výsledků testování populací blýskáčka řepkového na rezistenci k insekticidům – nový zdroj informací pro zemědělce Havel L. Sekvenční analýza genů z biosyntetické dráhy antokyanů pšenice Havlíčková L. Studium exprese genů spojených s abiotickým stresem u řepky Molekulární přístup k hodnocení genetických zdrojů řepky Helánová, A. Výsledky průzkumu jakosti ječmene sklizně 2012 v ČR podle odrůd a regionů Heřmanská A. Význam vlastností semen a kořenů pro produkci rostlin

415

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Hladký J. Vliv vodní eroze na pH ornic černozemí Hustopečska Vliv vodní eroze na zrnitostní složení ornic černozemí Hustopečska Holasová M. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou Holubec V. In situ a on farm konzervace krajových forem rostlin Kvalita plodů planých ekotypů zimolezu kamčatského (Lonicera kamchatica Sevast., Pojark.) v klimatických podmínkách ČR Horáčková V. Stanovení aktivity fosfolipasy A2 u bílkovin patatinového komplexu purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor Horák O. Vyhodnocení zaplevelení vybraných polních plodin v provozních podmínkách Horníčková J. Akumulace cysteinsulfoxidu a selenu v česneku (Allium sativum L.) Hortová B. Vliv intenzity mulčování na množství mikroskopických hub ve vzduchu Zhodnocení spektra hub rodu fusarium na trvalých travních porostech s využitím druhově – specifické PCR Houdek I. Kvalita víceletých pícnin a travních druhů při postupné sklizni Hrevušová Z. Vývoj druhového složení směsi pro opylovače v průběhu dvou let od založení Hrudová, E. Mapy výsledků testování populací blýskáčka řepkového na rezistenci k insekticidům – nový zdroj informací pro zemědělce Hrušková M. Technologická kvalita kompozitních směsí pšenice-ječmen-konopí Hřivna L. Porovnání jakostních rozdílů bio vína a vína z konvenčního pěstování Huňady I. Vývoj resistentních linií hrachu s využitím konvenčních a molekulárních metod

416

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Hybler V. Ověření vhodnosti vybraných pedotransferových funkcí pro stanovení bodu vadnutí v provozních podmínkách Hýsek J. Působení nových biopreparátů a zpracování půdy na produkci a zdravotní stav pšenice ozimé Chikkaputtaiah C. Studium exprese genů spojených s abiotickým stresem u řepky Cholastová T. Vliv intenzity mulčování na množství mikroskopických hub ve vzduchu Zhodnocení spektra hub rodu fusarium na trvalých travních porostech s využitím druhově – specifické PCR Chovancová S. Odhad škodlivosti plevelů v ozimé pšenici Chramostová J. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Jakabová L. Druhové spektrum plevelů vinic v kultivovaném meziřadí Jambor V. Kvalita škrobu kukuřičných hybridů ve výživě dojnic Jandák J. Porovnání infiltrační schopnosti hnojené a nehnojené orné půdy Janovská D. Význam vlastností semen a kořenů pro produkci rostlin Jelínková I. Studium exprese genů spojených s abiotickým stresem u řepky Jelínková M. Roketa a rukola – srovnání metod pěstování a výnosových parametrů Jonášová K. Vliv hustoty porostu máku setého na polní plevele Jozová E. Využití molekulárních markerů ve šlechtění řepky – možnosti a perspektivy Molekulární přístup k hodnocení genetických zdrojů řepky Juchelková D. Výzkum a využití travní fytomasy pro energetické účely

417

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Jurčík M. Výtěžnost oleje, obsah luteinu, secoiSOLariciresinolu a kyanogenních glykosidů u odrůd olejného lnu Jurinová I. Technologická kvalita kompozitních směsí pšenice-ječmen-konopí Jůzl M. Porovnání jakostních rozdílů bio vína a vína z konvenčního pěstování Kamenová A. Postup izolace frakcí extracelulárních proteinů hlíz bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.) Kasal P. Vliv různých způsobů aplikace minerálních dusíkatých hnojiv u brambor na vývoj porostu, výnos hlíz a obsah nitrátů v hlízách Kašičková I. Plyv ročníka, odrody a listových bioprípravkov na úrodu a kvalitu repy cukrovej Kejmarová M. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Klíma M. Šlechtění žlutosemenné ozimé řepky (Brassica napus L.) Vliv nedostatku vody na vybrané fyziologické parametry u řepky olejky Klimešová J. Root:shoot ratio odrůd ječmene v různých vlhkostních podmínkách Knotová D. Porovnání hospodářských výnosů českých odrůd vojtěšky seté Výnosy zelené hmoty a sena českých a slovenských odrůd diploidního jetele lučního Kohoutek A. Kvalita víceletých pícnin a travních druhů při postupné sklizni Kolařík P. Biodiverzita hmyzu se zaměřením na škůdce v mulčovaném a nemulčovaném travním systému Biodiverzita hmyzu v porostech vojtěšky seté (Medicago sativa L.) při porovnání dvou pěstitelských technologií Kolaříková E. Regulace plevelů v semenných porostech jetele zvráceného, perského (Trifolium resupinatum L.) Kopecký P. Studium odolnosti vybraných genotypů kapusty kadeřavé vůči nádorovitosti brukvovitých

418

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Kovaříček P. Technologie kompostování zbytkové biomasy ze zemědělské činnosti Kozlovsky-Dufková J. Stanovení intenzity eolické eroze na těžkých půdách Krupauerová, A. Biodiverzita hmyzu v porostech vojtěšky seté (Medicago sativa L.) při porovnání dvou pěstitelských technologií Křen J. Statistické hodnocení velikostní struktury pozemků dle LPIS Kučera J. Kvalita škrobu kukuřičných hybridů ve výživě dojnic Kučera L. Možnosti identifikace odrůd česneku pomocí analýzy mikrosatelitů Kučera V. Využití molekulárních markerů ve šlechtění řepky – možnosti a perspektivy Šlechtění žlutosemenné ozimé řepky (Brassica napus L.) Kučerová Jindřiška Porovnání jakostních rozdílů bio vína a vína z konvenčního pěstování Kvalitativní rozdíly lisovaných a válcovaných těstovin Kučerová Jiřina Vliv vodní eroze na pH ornic černozemí Hustopečska Vliv vodní eroze na zrnitostní složení ornic černozemí Hustopečska Kurešová G. Vliv zásobení vodou na obsah dusíku v zrnu odrůd pšenice ozimé Vliv podmínek prostředí a listové výživy na stárnutí listů během procesu tvorby zrna u pšenice Kýhos K. Změny v podmínkách skladování zrnin a jejich vliv na ukazatele klíčivosti, vitality a obsahu základních živin v semenech Kynický J. Vliv vodní eroze na pH ornic černozemí Hustopečska Vliv vodní eroze na zrnitostní složení ornic černozemí Hustopečska Laknerová I. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou

419

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Lang J. Srha laločnatá v jetelovinotravních směsích Kvalita škrobu kukuřičných hybridů ve výživě dojnic Leišová-Svobodová L. Možnosti identifikace odrůd česneku pomocí analýzy mikrosatelitů Lošák M. Hodnocení produkčních vlastností genetických zdrojů jílku vytrvalého Hodnocení okrasných kultivarů prosa prutnatého (Panicum virgatum L.) Loučka R. Kvalita škrobu kukuřičných hybridů ve výživě dojnic Lukas V. Hodnocení porostů pšenice ozimé na základě kontaktního a bezkontaktního spektrálního měření Macháč R. Vliv způsobu výživy a ošetřování na zaplevelení porostů trav na semeno v ekologickém zemědělství Macháčková I. Skleníkové a polní inokulace řepky olejky patogeny Sclerotinia sclerotiorum a Leptosphaeria spp Majer V. Vliv různých způsobů aplikace minerálních dusíkatých hnojiv u brambor na vývoj porostu, výnos hlíz a obsah nitrátů v hlízách Malík S. Posklizňové zbytky při různém zpracování půdy Marada P. Statistické hodnocení velikostní struktury pozemků dle LPIS Martinek P. Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou Mašíček, T. Porovnání infiltrační schopnosti hnojené a nehnojené orné půdy Mašková E. Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou Milotová J. Změny v podmínkách skladování zrnin a jejich vliv na ukazatele klíčivosti, vitality a obsahu základních živin v semenech

420

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Molnárová J. Plyv ročníka, odrody a listových bioprípravkov na úrodu a kvalitu repy cukrovej Vplyv listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu úrody zrna jačmeňa siateho Mrkvička, J. Využití travních porostů a koncentrace živin v píci Mužíková B. Dlouhodobý vývoj klimatických faktorů výskytu větrné eroze Nedělník J. Úvodní slovo Vliv intenzity mulčování na množství mikroskopických hub ve vzduchu Kvalita škrobu kukuřičných hybridů ve výživě dojnic Němečková I. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Nerad D. Vývoj druhového složení směsi pro opylovače v průběhu dvou let od založení Neudert L. Hodnocení porostů pšenice ozimé na základě kontaktního a bezkontaktního spektrálního měření Posklizňové zbytky při různém zpracování půdy Novák J. Hodnocení porostů pšenice ozimé na základě kontaktního a bezkontaktního spektrálního měření Statistické hodnocení velikostní struktury pozemků dle LPIS Odstrčilová V. Kvalita víceletých pícnin a travních druhů při postupné sklizni Ondráčková E. Vývoj resistentních linií hrachu s využitím konvenčních a molekulárních metod Ondřej M. Vývoj resistentních linií hrachu s využitím konvenčních a molekulárních metod Ouhrabková J. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou Ovesná J. Akumulace cysteinsulfoxidu a selenu v česneku (Allium sativum L.) Možnosti identifikace odrůd česneku pomocí analýzy mikrosatelitů

421

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Pačuta V. Plyv ročníka, odrody a listových bioprípravkov na úrodu a kvalitu repy cukrovej Vplyv listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu úrody zrna jačmeňa siateho Palicová J. Vliv intenzity mulčování na množství mikroskopických hub ve vzduchu Zhodnocení spektra hub rodu fusarium na trvalých travních porostech s využitím druhově – specifické PCR Papoušková L. Reologické hodnocení u souboru genetických zdrojů pšenice z kolekcí genové banky Paprštein F. In situ a on farm konzervace krajových forem rostlin Pastrňák J. Minimalizační postupy stanovení obsahu mastných kyselin v řepce Pavela R. Skrining antifungálních vlastností vybraných rostlinných extraktů Pavelková M. Vývoj resistentních linií hrachu s využitím konvenčních a molekulárních metod Pazderů K. Význam vlastností semen a kořenů pro produkci rostlin Pelikán J. Porovnání hospodářských výnosů českých odrůd vojtěšky seté Výnosy zelené hmoty a sena českých a slovenských odrůd diploidního jetele lučního Petrželová I. Monitoring chorob a škůdců v polních porostech genetických zdrojů léčivých, aromatických a kořeninových rostlin (LAKR) Plachká, E. Skleníkové a polní inokulace řepky olejky patogeny Sclerotinia sclerotiorum a Leptosphaeria spp Monitoring výskytu bílé hniloby řepky na Šumpersku a Opavsku v letech 2011–2013 Plíva P. Technologie kompostování zbytkové biomasy ze zemědělské činnosti Poslušná, J. Skleníkové a polní inokulace řepky olejky patogeny Sclerotinia sclerotiorum a Leptosphaeria spp Monitoring výskytu bílé hniloby řepky na Šumpersku a Opavsku v letech 2011–2013 Pospíšil J. Energetická náročnost údržby extrémně svažitých ploch

422

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Pospíšilová L. Vliv aplikace kompostu na půdní reakci kambizemě Ověření vhodnosti vybraných pedotransferových funkcí pro stanovení bodu vadnutí v provozních podmínkách Prášil Ilja T. Studium exprese genů spojených s abiotickým stresem u řepky Vliv nedostatku vody na vybrané fyziologické parametry u řepky olejky Prohasková A. Vliv zásobení vodou na vybrané kvalitativní parametry zrna odrůd ozimé pšenice Ptáček V. Harmonogram chovu čmeláka zemního (Bombus terrestris L.) pro opylování různých druhů plodin Raab S. Výnosy zelené hmoty a sena českých a slovenských odrůd diploidního jetele lučního Raclavská H. Výzkum a využití travní fytomasy pro energetické účely Raimanová I. Vliv zásobení vodou na vybrané kvalitativní parametry zrna odrůd ozimé pšenice Vliv podmínek prostředí a listové výživy na stárnutí listů během procesu tvorby zrna u pšenice Rotrekl J. Biodiverzita hmyzu se zaměřením na škůdce v mulčovaném a nemulčovaném travním systému Biodiverzita hmyzu v porostech vojtěšky seté (Medicago sativa L.) při porovnání dvou pěstitelských technologií Roubal P. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Rysová J. Pekařské kvasy na bázi ječmene a jejich stabilita Řeháčková K. Vliv vodní eroze na pH ornic černozemí Hustopečska Řezníček V. In situ a on farm konzervace krajových forem rostlin Seidenglanz, M. Mapy výsledků testování populací blýskáčka řepkového na rezistenci k insekticidům – nový zdroj informací pro zemědělce

423

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Sekanina P. Sekvenční analýza genů z biosyntetické dráhy antokyanů pšenice Semanová I. Výsledky monitoringu trávnych porastov vybraných hrádzí rybníkov, riek a poldrov Schulzová V. Výtěžnost oleje, obsah luteinu, secoiSOLariciresinolu a kyanogenních glykosidů u odrůd olejného lnu Smočková M. Vliv způsobu výživy a ošetřování na zaplevelení porostů trav na semeno v ekologickém zemědělství Stavělíková H. Akumulace cysteinsulfoxidu a selenu v česneku (Allium sativum L.) Strašil Z. Navrhovaná rajonizace zemědělské půdy pro ovsík vyvýšený Arrhenatherum elatius (L.) J. Presl & C. Presl v podmínkách ČR Hodnocení rozdílného zpracování půdy a hnojení N na výnosy jarního ječmene Strejčková M. Vliv intenzity mulčování na množství mikroskopických hub ve vzduchu Středa T. Dlouhodobý vývoj klimatických faktorů výskytu větrné eroze Root:shoot ratio odrůd ječmene v různých vlhkostních podmínkách Středová H. Dlouhodobý vývoj klimatických faktorů výskytu větrné eroze Svoboda J. Studium kinetiky infekce zymv ve vybraných druzích cuket Hodnocení účinnosti přenosu ZYMV semeny Infikovaných rostlin čeledi Cucurbitaceae Svoboda M. Vliv rozdílného hospodaření se slámou na druhovou diverzitu plevelů Utužení půdy vlivem pojezdů traktoru a zemědělského stroje Svoboda P. Vliv zásobení vodou na vybrané kvalitativní parametry zrna odrůd ozimé pšenice Růst kořenů ozimé pšenice za různých vlhkostních podmínek Svobodová A. Vliv různých způsobů aplikace minerálních dusíkatých hnojiv u brambor na vývoj porostu, výnos hlíz a obsah nitrátů v hlízách

424

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Svobodová L. Akumulace cysteinsulfoxidu a selenu v česneku (Allium sativum L.) Svobodová M. Využití travních porostů a koncentrace živin v píci Šafránková I. Působení vybraných fungicidů na výskyt hub r. Fusarium v klasech ječmene jarního Mikrobiální aktivita v půdě a výskyt patogenů po zapravení štěpky z vinné révy Šantrůček J. Využití travních porostů a koncentrace živin v píci Ševčíková M. Hodnocení produkčních vlastností genetických zdrojů jílku vytrvalého Hodnocení okrasných kultivarů prosa prutnatého (Panicum virgatum L.) Šmahel P. Regulace plevelů v semenných porostech jetele zvráceného, perského (Trifolium resupinatum L.) Šmirous P. Výtěžnost oleje, obsah luteinu, secoiSOLariciresinolu a kyanogenních glykosidů u odrůd olejného lnu Šottníková V. Porovnání jakostních rozdílů bio vína a vína z konvenčního pěstování Kvalitativní rozdíly lisovaných a válcovaných těstovin Štiasna K. Sekvenční analýza genů z biosyntetické dráhy antokyanů pšenice Štočková L. Nový přístup k hodnocení glykemického indexu na principu analýzy stravitelnosti sacharidů Kvalita plodů planých ekotypů zimolezu kamčatského (Lonicera kamchatica Sevast., Pojark.) v klimatických podmínkách ČR Švec I. Technologická kvalita kompozitních směsí pšenice-ječmen-konopí Toman, F. Porovnání infiltrační schopnosti hnojené a nehnojené orné půdy Tóth, P. Mapy výsledků testování populací blýskáčka řepkového na rezistenci k insekticidům – nový zdroj informací pro zemědělce Trojan R. Vývoj resistentních linií hrachu s využitím konvenčních a molekulárních metod

425

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Trojan V. Sekvenční analýza genů z biosyntetické dráhy antokyanů pšenice Třináctý J. Kvalita škrobu kukuřičných hybridů ve výživě dojnic

Umiraliyeva L. Porovnání jakostních rozdílů bio vína a vína z konvenčního pěstování Urban M. O. Vliv nedostatku vody na vybrané fyziologické parametry u řepky olejky Studium exprese genů spojených s abiotickým stresem u řepky Vaculová K. Změny v podmínkách skladování zrnin a jejich vliv na ukazatele klíčivosti, vitality a obsahu základních živin v semenech Pekařské kvasy na bázi ječmene a jejich stabilita Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou Vach M. Působení nových biopreparátů a zpracování půdy na produkci a zdravotní stav pšenice ozimé Hodnocení rozdílného zpracování půdy a hnojení N na výnosy jarního ječmene Valenta T. Pekařské kvasy na bázi ječmene a jejich stabilita Charakteristika některých mikroorganismů izolovaných z fermentovaných zeleninových šťáv Vejchar D. Vliv různých způsobů aplikace minerálních dusíkatých hnojiv u brambor na vývoj porostu, výnos hlíz a obsah nitrátů v hlízách Velíšek J. Akumulace cysteinsulfoxidu a selenu v česneku (Allium sativum L.) Vítámvás P. Vliv nedostatku vody na vybrané fyziologické parametry u řepky olejky Vlášková M. Technologie kompostování zbytkové biomasy ze zemědělské činnosti Vlček V. Ověření vhodnosti vybraných pedotransferových funkcí pro stanovení bodu vadnutí v provozních podmínkách Volková P. Biodiverzita hmyzu v porostech vojtěšky seté (Medicago sativa L.) při porovnání dvou pěstitelských technologií Výzkum a využití travní fytomasy pro energetické účely

426

„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“ Votavová A. Harmonogram chovu čmeláka zemního (Bombus terrestris L.) pro opylování různých druhů plodin Vrbovský V. Vliv glukosinolátů obsažených v řepce ozimé na vybrané škůdce Minimalizační postupy stanovení obsahu mastných kyselin v řepce Vyhnánek T. Sekvenční analýza genů z biosyntetické dráhy antokyanů pšenice Vymyslický T. Výsledky monitoringu trávnych porastov vybraných hrádzí rybníkov, riek a poldrov Vyvadilová M. Význam vlastností semen a kořenů pro produkci rostlin Šlechtění žlutosemenné ozimé řepky (Brassica napus L.) Winkler J. Vliv rozdílného hospodaření se slámou na druhovou diverzitu plevelů Vyhodnocení zaplevelení vybraných polních plodin v provozních podmínkách Winterová R. Šťávy z mrkve a červené řepy jako základ funkčních nápojů Využití netradičních forem obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou Zajonc O. Výzkum a využití travní fytomasy pro energetické účely Zavřelová M. Změny v podmínkách skladování zrnin a jejich vliv na ukazatele klíčivosti, vitality a obsahu základních živin v semenech Žabka M. Skrining antifungálních vlastností vybraných rostlinných extraktů

427


Název publikace:

Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů

Druh publikace:

Vědecká příloha časopisu Úroda 12/2013

Autoři publikace:

Kolektiv autorů dle obsahu

Editor:

Ing. Barbora Badalíková Ing. Jaroslava Bartlová, Ph.D.

Náklad:

5. 500 výtisků

Forma:

CD

Vydal:

Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o. Troubsko Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko a Úroda 12/2013

_________________________________________________________________________ Za jazykovou úpravu textů odpovídají autoři. ISSN 0139-6013

428

2013, vědecká příloha časopisu

Recommend Documents