AKTUÁLNÍ POZNATKY V PĚSTOVÁNÍ, ŠLECHTĚNÍ, OCHRANĚ ROSTLIN A ZPRACOVÁNÍ PRODUKTŮ

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

AKTUÁLNÍ POZNATKY V PĚSTOVÁNÍ, ŠLECHTĚNÍ, OCHRANĚ ROSTLIN A ZPRACOVÁNÍ PRODUKTŮ Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu

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

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

Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu

Editor: Ing. Barbora Badalíková Ing. Jaroslava Bartlová

Organizační výbor: Ing. Barbora Badalíková - předseda Ing. Jaroslava Bartlová 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.

Příspěvky byly recenzovány členy vědeckého výboru Doporučná citace příspěvků: Autoři příspěvků: Název příspěvku. Úroda 12, 2012, vědecká příloha, s. 9 – 463

ISSN 0139-6013

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ OBSAH Nedělník J: Úvodní slovo ........................................................................................................... 9 Referáty Sekce "Šlechtění" Vejražka K., Pelikán J., Hofbauer J.: Je žádoucí šlechtění minoritních plodin? ...................... 11 Urban, M. O., Klíma, M., Vítámvás, P., Kučera, V.: Aktuální mrazuvzdornost řepky olejky (LT50) v závislosti na akumulaci dehydrinů ............................................................................. 15 Macháčková I., Ptáček V., Bučánková A.: Zkušenosti s využitím čmeláka zemního (Bombus terrestris L., Apidae) ve šlechtění ozimé řepky (Brassica napus L.) ...................................... 21 Řepková J., Simandlová J., Jakešová H., Nedělník J., Soldánová M., Hajšlová J., Schulzová V.: Vztah rodičovských genomů u mezidruhových hybridů Trifolium pratense x Trifolium medium ................................................................................................... 27 Pavelek, M., Tejklová, E., Bjelková, M.: Nové směry ve šlechtění olejného lnu.................... 31 Kopecký P., Cenklová V., Dušek K.: Studium odolnosti vybraných genotypů tuřínu vůči nádorovitosti brukvovitých ...................................................................................................... 37 Sekce "Rostlinolékařství" Kolařík P., Rotrekl J.: Rezistence škodlivých organismů vůči pesticidům.............................. 43 Bagar M., Psota V.: Alginure – prostředek pro zvýšení odolnosti rostlin k houbovým chorobám a jeho využití proti původci strupovitosti jabloně (Venturia inaequalis) ................ 49 Hrudová E., Seidenglanz M., Kolařík P., Tóth P., Rotrekl J., Poslušná J.: Převládající druhy stonkových krytonosců na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk ...................................... 55 Kamenová A., Bárta J., Bártová V.: Hodnocení vlivu odrůdových rozdílů termostabilních proteinů hlíz bramboru (Solanum tuberosum l.) na inhibici růstu vybraných druhů fytopatogenních hub ................................................................................................................. 61 Sekce "Technologie pěstování plodin a ekologie" Šarapatka B., Čáp L., Netopil P.: Vliv různých systémů zpracování půdy na půdní vlastnosti a životní prostředí........................................................................................................................ 67 Čížek M., Svobodová A., Čepl J.: Vliv hnojení a sponu výsadby na výnos nadzemní biomasy a hlíz topinamburu .................................................................................................................... 73 Haberle J., Svoboda P.: Distribuce kořenů plodin v půdním profilu a využitelná zásoba dusíku a vody ....................................................................................................................................... 79 Badalíková B.: Zlepšení půdních vlastností pomocí aplikace podpůrného přípravku ............. 85 Středová H., Středa T., Podhrázská J.: Větrná eroze na jižní Moravě – potenciál, monitoring, účinnost biotechnických opatření ............................................................................................. 91 Strašil Z.: Pěstování ozdobnice (Miscanthus x Giganteus) určené pro energetické využití .... 97 Zemánek P., Burg P.: Možnosti využití technologií pro získání energetické štěpky z vinic . 103 Holubec V., Paprštein F., Řezníček V., Dušek K.: Krajové odrůdy rostlin jako kulturní dědictví národa ....................................................................................................................... 109

3

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Sekce "Kvalita a zpracování produktů" Středa T., Hajzler M., Chloupek O.: Kořenový systém - skrytá polovina rostliny ................ 115 Burg P., Zemánek P.: Hodnocení účinnosti separačního zařízení pro separaci jader z Hroznů ................................................................................................................................................ 121 Erban V., Eichlerová E., Landfeld A., Čírtková V., Houška M.: Předpověď mikrobiologické kvality potravin pomocí modelování růstu patogenů - listerie .............................................. 127 Šottníková V., Kučerová J.: Vliv skladování na kvalitu brambor různých ............................ 131 Postery Sekce "Šlechtění" Bláha L., Vyvadilová M., Urban M. O.: Vybrané znaky semen řepky ozimé ovlivňující růst, vývoj a výnos v podmínkách sucha ........................................................................................ 135 Brabcová A., Bárta J., Bártová V., Horáčková V.: Genotypová variabilita lipidacylhydrolasové aktivity u patatinových bílkovin purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor .................................................................................................................................. 139 Bradová J., Papoušková L., Faměra O., Dvořáček V., Dotlačil L.: Vztah mezi podjednotkami gluteninů a reologickou kvalitou genetických zdrojů pšenice ............................................... 143 Ehrenbergerová J., Jirsa O., Martinek P., Balounová M., Stehno Z., Pluháčková H., Laknerová I., Macháň, P.: Netradiční obilniny a možnosti jejich využití .............................. 147 Havlíčková L., Jozová, E., Hejna O., Čurn V.: Využití molekularních markerů ve šlechtení F1 hybridních odrůd řepky (B. napus L.) .................................................................................... 151 Heřmanská A.1, Bláha L.: Velikost kořenového systému – možné selekční kritérium pro suchovzdornost pšenice .......................................................................................................... 155 Jozová E., Havlíčková L., Čurn V., Kučera V., Klíma M., Vyvadilová M.: Využití molekulárních markerů pro hodnocení diverzity genetických zdrojů řepky (Brassica napus L.) ................................................................................................................................................ 159 Knotová D., Hutyrová H.: Stanovení podobností v české kolekci štírovníku růžkatého (Lotus corniculatus L.) ...................................................................................................................... 163 Leišová-Svobodová L., Štočková L., Bradová J.: Variabilita HMW gluteninů pšenice ....... 167 Vaculová K., Kýhos K., Balounová M., Sedláčková I.: Vliv podmínek skladování na klíčivost a obsah živin v zrninách ......................................................................................................... 171 Sekce "Rostlinolékařství" Dostálová R., Ondřej M. a Ondráčková E.: Šlechtění hrachu na rezistenci ke komplexu viróz a antraknóz ................................................................................................................................ 175 Cholastová T., Hujslová M.: Využití PCR metody při identifikaci houbových patogenů rodu Fusarium vyskytujících se na trvalých travních porostech .................................................... 179 Jílková B., Víchová J., Pokorný R., Vejražka K.: Klíčivost konidií Colletotrichum acutatum po aplikaci účinných látek vybraných fungicidů .................................................................... 183 Jonášová K., Horák O.: Druhové spektrum plevelů v máku setém........................................ 187 Kmoch M., Šafránková I., Pokorný R.: Vliv odrůdy, ošetření, lokality a ročníku na napadení obilek jarního ječmene patogeny rodu Fusarium ................................................................... 191 Krejzar V., Pánková I., Kůdela V.: Relativní četnost původců černání stonku bramboru v České republice v roce 2012 ............................................................................................... 195

4

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Neischl A., Winkler J., Klepáčková V., Zelená V.: Vliv předplodiny a zpracování půdy na diverzitu a druhové spektrum plevelů .................................................................................... 199 Pánková I., Krejzar V., Mertelík J., Kloudová K.: Potvrzený výskyt původce bleeding canker ................................................................................................................................................ 203 Plachká E., Macháčková I.: Vliv lokality na kontaminaci semen řepky olejky ozimé patogeny Alternaria brassicae, Alternaria brassicicola a Leptosphaeria maculans, Leptosphaeria biglobosa ................................................................................................................................ 207 Poslušná J., Plachká E.: Odolnost vybraných genotypů ozimé řepky vůči houbovým patogenům testovaných v mezistaničních zkouškách výkonu v letech 2010–2012............... 211 Psota V., Bagar M.: Využití metody matení samců proti nesytce jabloňové (Synanthedon myopaeformis) ........................................................................................................................ 215 Sapáková E., Hasíková L., Hřivna L., Stavělíková H., Šefrová H.: Intenzita napadení různých odrůd česneku vlnovníkem Aceria tulipae (Keifer) (Acari: Eriophyidae) ............................. 219 Sumíková T., Žabka M.: Identifikace původců fuzarióz klasu pomocí multiplex PCR ........ 223 Svoboda J.: Hodnocení odolnosti vybraných novošlechtění okurek nakládaček k viru žluté mozaiky cukety (ZYMV) ....................................................................................................... 227 Svoboda J., Leišová-Svobodová L.: Výskyt fytopatogenních virů na tykvovité zelenině pěstované v České republice .................................................................................................. 231 Šmahel P., Kolaříková E.: Regulace plevelů u cizrny beraní a hrachoru setého ................... 235 Vrbovský V., Rychlá A., Endlová L.: Obsah glukosinolátů v zelených částech řepky a jejich vliv na vybrané škůdce ........................................................................................................... 243 Winkler J., Blažková H.: Druhové spektrum plevelů ozimých plodin v provozních podmínkách ............................................................................................................................ 247 Žabka M., Pavela R., Sumíková T.: Skrining antifungálních vlastností vybraných rostlinných extraktů ................................................................................................................................... 251 Sekce "Technologie pěstování plodin a ekologie" Badalíková B., Bartlová J.: Zamezení vodní eroze půdy při využití meziplodin .................. 255 Bartlová J.: Vliv úhorového hospodaření na vodostálost půdních agregátů .......................... 259 Brtnický M., Kučerová J., Kynický J., Janzová A., Pokorný E.: Monitoring půdní respirace v CHKO Žďárské vrchy v letech 2008 - 2010 ....................................................................... 263 Červinka J., Pospíšil J., Svoboda M.: Techniky zpracování půdy a její vliv na zhutnění ..... 267 Dědouchová M., Kubátová B., Cvrčková H., Máchová P., Vortelová L.: Hodnocení genetické variability autochotonních populací jilmu.............................................................................. 271 Frydrych J., Andert D., Gerndtová I., Volková P., Juchelková D., Raclavská H., Zajonc O.: Využití trav pro energetické účely ......................................................................................... 275 Hakl, J., Šantrůček, J.: Dynamika růstu vojtěšky v první seči v závislosti na stáří porostu . 279 Huňady I., Hochman M., Pozdíšek J., Ponížil A.: Možnosti využití luskovino-obilních směsek ke zvýšení soběstačnosti v produkci krmiv v ekologickém zemědělství ............................... 283 Jandák J., Mašíček T., Raus J.: Vliv pěstování kostřavy červené a jetelotravní směsi na nasycenou hydraulickou vodivost .......................................................................................... 287 Knot P.: Vliv obalení osiva hnojivem na klíčivost a charakteristiky primárního kořene ...... 291 Knotová D.: Produkce osiva svazenky vratičolisté v podmínkách ekologického zemědělství ................................................................................................................................................ 295 Konvalina P., Moudrý J. jr., Capouchová I., Stehno Z., Suchý K., Moudrý J.: Suchovzdornost genetických zdrojů pšenice .................................................................................................... 299 Koprna R., Dundálková L., Spíchal L., Strnad M., Svobodová I., Spáčilová V., Valenta R.: Aktuální výsledky aplikace cytokininových derivátů v jarním ječmeni ................................ 303 5

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Kučerová J., Pokorný E., Brtnický M.: Sledování některých biologických vlastností u vybraných hlavních půdních jednotek černozemí .................................................................. 307 Kurešová G., Raimanová I.: Růst obilek a ukládání dusíkatých látek v průběhu dozrávání zrna pšenice .................................................................................................................................... 311 Lang, J.: Dynamika zastoupení travních komponentů u jetelovinotravních směsí na orné půdě ................................................................................................................................................ 315 Lošák M., Ševčíková M.: Vliv ošetřování na vývoj botanického složení extenzivních trávníků ................................................................................................................................................ 319 Madaras M., Mayerová M.: Rozdíly odrůd pšenice ozimé ve schopnosti čerpat draslík z půdních silikátových minerálů v raných stadiích růstu .......................................................... 323 Macháč R., Smočková M., Both Z.: Možnosti pěstování jílku mnohokvětého jednoletého na semeno v režimu ekologického zemědělství .......................................................................... 327 Marada P., Valtýniová S., Verner F.: Hodnocení setrvalosti hospodaření na orné půdě ....... 331 Martinek J., Svobodová M., Králíčková T., Šantrůček J.: Vývin metlice trsnaté v trávníku 335 Mašíček T., Toman F., Jandák J., Šácha J.: Vliv trvalého travního porostu a orné půdy na rychlost vsaku vody do půdy .................................................................................................. 339 Matějková Š., Vocetková M.: Bilance fosforu v půdě dlouhodobého stacionárního pokusu v Hněvčevsi ............................................................................................................................... 343 Mühlbachová G., Káš M.: Vliv minerálního a organického hnojení na obsah živin v půdě a výnos pšenice ozimé............................................................................................................... 347 Mühlbachová G.: Mikrobiální aktivity po aplikaci chelátů do dlouhodobě kontaminované půdy ........................................................................................................................................ 351 Pelikán J., Hutyrová H.: Možnosti pěstování žita svatojánského k výrobě osiva v ekologickém zemědělství ....................................................................................................... 355 Pospíšilová L., Formánek P., Drápelová I., Živna T.: Vliv aplikace kompostu na biologické parametry půdy ....................................................................................................................... 359 Raab S.: Zhodnocení vybraných morfologických charakteristik některých druhů rodu Salvia L.. ............................................................................................................................................ 363 Raab S., Machač R.: Výroba osiva hořčice jarní v ekologickém zemědělství ....................... 367 Raimanová, I., Kurešová, G.: Zhodnocení výživného stavu révy vinné ve vztahu k obsahu dostupných živin v půdě ......................................................................................................... 371 Sochorec M., Hejduk S.: Vliv rozdílného obhospodařovávání travních porostů na infiltrační schopnost ................................................................................................................................ 375 Svoboda P.: Změny obsahu a forem minerálního dusíku v půdním profilu pod rozvezenými polními hnojišti ...................................................................................................................... 379 Vach M., Hýsek J.: Nové poznatky o vlivu efektivních technologií zpracování půdy a biofungicidů na ozimou pšenici ............................................................................................. 383 Vach M., Javůrek M.: Vliv zpracování půdy na omezení následků vodní eroze na půdě typu Cambisol................................................................................................................................. 387 Vlček V., Hybler V.: Změny půdních vlastností a poměrů některých biogenních prvků na erodované půdě na spraši – případová studie ......................................................................... 391 Volková P., Šrámek P.: Vliv frekvence sečení a úrovně hnojení na výnosy a botanické složení trvalého travního porostu ....................................................................................................... 395

6

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Sekce "Kvalita a zpracování produktů" Cwiková O.: Mikrobiologická jakost luštěninových salátů ................................................... 399 Gabrovská D., Ouhrabková J., Rysová J., Holasová M., Fiedlerová V., Laknerová I., Winterová R., Pinkrová J., Eichlerová E., Erban V., Strohalm J., Němečková I.: Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek .................................................. 403 Hartman I., Benešová K., Psota V., Sachambula L.: Vliv teploty a délky sladování na obsah vitaminu E ve sladu ................................................................................................................ 409 Hrušková M., Švec I.: Hodnocení retenční kapacity kompozitních směsí pšeničné a konopné mouky ..................................................................................................................................... 413 Hřivna L., Burešová I., Sapáková E.: Vztah mezi výnosem, kvalitou zrna ječmene a čerpáním N a S během vegetace ............................................................................................................ 417 Kučerová J., Šotníková V., Machková M.: Vliv vybraných surovin a přísad na kvalitu těstovin ................................................................................................................................................ 421 Laknerová I., Mašková E., Fiedlerová V., Holasová M., Gabrovská D., Winterová R., Ouhrabková J., Vaculová K., Martinek P.: Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou ................................................................................. 427 Nedomová Š., Simeonovová J., Cwiková O., Buchar J.: Hodnocení vybraných jakostních znaků těstovin ......................................................................................................................... 431 Psota V., Sachambula L., Tvarůžek J.: Vybraná kritéria kvality ječmene pro výrobu sladu . 435 Rysová J., Ouhrabková J.: Využití sojového pudru do pekařských výrobků ......................... 439 Skala O., Střalková R., Pivec V.: Zastoupení oleje v semenech révy vinné .......................... 443

7

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“

8


ÚVODNÍ SLOVO Předkládaná vědecká příloha časopisu Úroda, jako nedílná součást čísla 12/2012, je dle názoru editora jednou z efektivních možností, jak ukázat úspěšný transfer poznatků a nových technologií do praxe. Více než 110 příspěvků zahrnuje výsledky mnohých výzkumných projektů na široké disciplinární bázi. Využití genetických zdrojů rostlin pro šlechtění, aktuální změny v koncepci rostlinolékařské péče a její reflexe do českého prostředí, možnosti optimalizace pěstebních technologií polních plodin či aktuální pohled na kvalitu rostlinných produktů jsou některá z témat uvedených ve vědecké příloze. Editor spolu s autory doufá, že mnohé příspěvky si najdou svoje čtenáře a mnohé výsledky najdou další uplatnění v praxi.. Podpořit transfer technologií a spolupráci mezi výzkumnými ústavy a aplikačními partnery je jedním z hlavních cílů této přílohy. Vzhledem k počtu příspěvků byla zvolena po dohodě s vydavatelstvím Profi Press, s.r.o. a redakcí časopisu Úroda distribuce v elektronické formě. Všechny příspěvky byly recenzovány. Distribuce několika tisíc CD umožňuje širokému okruhu čtenářů udělat si obrázek o zaměření zemědělského aplikovaného výzkumu. Inovace a jejich aplikaci, nové výzkumné poznatky a efektivní transfer do zemědělské praxe jsou témata i nového programovacího období navazujícího na Program rozvoje venkova. Bez nových poznatků nebude možné udržovat konkurenceschopnost českého zemědělství a také by bylo obtížné udržovat a rozvíjet krajinné celky. Proto by zemědělský výzkum a šlechtění mělo do budoucna sehrávat ještě významnější roli než dosud. Motorem všech inovací musí ale být nutně zpětná vazba, všichni účastníci tvorby a zadávání výzkumných zakázek by se měli podílet i na formulování základních výzkumných směrů. Pokud do výzkumu jsou investovány veřejné zdroje musí být i zpětná kontrola jejich alokace. Věřím, že tato vědecká příloha k takovéto zpětné vazbě přispěje. Mnohé výsledky již také reflektují závěry Strategické výzkumné agendy, kterou zpracovala Česká technologická platforma rostlinných biotechnologií (www.rostlinyprobudoucnost.com), a které ukazují možné směry rozvoje geneticko-šlechtitelského výzkumu. Na tomto místě si dovoluji informovat čtenáře o projektu „Podpora transferu inovací v zemědělství, potravinářství a oblasti bioenergií do praxe“, který byl podpořen z OP „Vzdělávání pro konkurenceschopnost“ a jehož hlavním cílem je vedle rozvoje lidského potenciálu také transferovat nové poznatky do praxe. V rámci projektu jsou pořádané semináře a odborné konference, na které tímto odbornou veřejnost zveme (www.inovacezvt.cz).

Jan Nedělník

9


10


JE ŽÁDOUCÍ ŠLECHTĚNÍ MINORITNÍCH PLODIN? Is it desirable minor crop breeding? Vejražka K., Pelikán J., Hofbauer J. Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Ttroubsko Šlechtění nových odrůd je ekonomicky i časově velmi náročnou záležitostí. Návratnost vložených investic je přímo závislá na uplatnění na pěstebních plochách a době životnosti dané odrůdy. Rozsah pěstování určité odrůdy je výrazně limitován celkovou výměrou dané plodiny. Na základě tohoto faktu je vhodné si určitým způsobem plodiny modelově rozdělit. V podmínkách ČR si dovolíme rozdělit plodiny na dvě skupiny. Mezi velkoobjemové zařadíme pšenici ozimou, ječmen, kukuřici a řepku ozimou. Ostatní plodiny, i když plochy pěstování kolísají od jednotek do tisíců (50) hektarů, zařadíme do maloobjemových. Pro cukrovku, brambory, hrách i další plodiny je toto označení z historického hlediska téměř nepatřičné, ale poměrně dobře vystihuje současnou realitu v České republice. Situace s velkoobjemovými plodinami U tzv. velkoobjemových plodin (pšenice, ječmen, kukuřice, řepka) se výměry jen v ČR pohybují v stovkách tisíc hektarů (Tab. 1). Významné je i uplatnění těchto odrůd na zahraničních trzích s podobnými podmínkami pro pěstování. V případě uchycení odrůdy na zahraničním trhu je šance na návratnost vložených investic poměrně reálná. Tato skutečnost je patrná z počtu/výměr zahraničních odrůd, které jsou v ČR pěstovány. Pěstování takových odrůd sebou nese výhody a nevýhody, avšak v delším časovém období převažují spíše výhody. Dokladem toho je např. nižší mrazuvzdornost zahraničních odrůd pšenice, která cca 1x za 7 let způsobí problémy části zemědělců, avšak zemědělci u těchto odrůd, s výkyvem v následujícím roce, zpravidla zůstávají. Druhým faktorem je délka životnosti odrůdy na trhu. V oblasti velkoobjemových plodin je na trhu velké množství odrůd, které si vzájemně silně konkurují. V roce 2011 bylo v ČR přihlášeno na množení osiv více než 50 odrůd pšenice a více než 20 odrůd ozimého ječmene (Horáková a kol. 2012). Je však třeba zdůraznit, že poměry ploch jednotlivých odrůd můžou být výrazně rozdílné. Množství odrůd lze demonstrovat i na počtu 332, v ČR registrovaných, hybridů kukuřice v roce 2011 (Povolný, Vacek 2011). S ohledem na volný trh Evropské unie do hry navíc mohou vstupovat veškeré odrůdy z Evropského katalogu odrůd. Při takové konkurenci pak není problém najít odrůdy, které z trhu vypadávají po 3-4 letech pěstování. Dochází tak k poměrně výrazné obměně pěstovaných odrůd. U kvalitních odrůd výrazně roste podíl farmářských osiv. Situace s maloobjemovými plodinami U maloobjemových plodin se výměry v ČR pohybují v rozmezí jednotek hektarů až po desítky tisíc hektarů u brambor (cca 23), jetele lučního (45), máku (51) a cukrovky (56). V počtu odrůd lze mezi jednotlivými plodinami nalézt výrazné rozdíly na trhu. U cukrovky a bramboru je registrováno či v registracích přes 150 odrůd, jetel luční (58), u máku pak jen 21, u hořčice bílé 9 a u svazenky 8 odrůd. U dalších plodin je v ČR registrována třeba jen jedna odrůda, např. jetel alexandrijský, vičenec, lesknice, saflor, úročník, čičorka, tomka, komonice (ÚKZÚZ 2012). U cukrovky a bramboru je na takové množství odrůd moc malá pěstební plocha a lze pochybovat o návratnosti v případě, že se odrůdy neuplatní na zahraničních trzích. U cukrovky tato skutečnost přispěla k zániku českého šlechtění a probíhá jen jako součást nadnárodního programu. Většina maloobjemových druhů/odrůd je charakteristická tím, že má, v poměru, k ostatním malé plochy pěstování a malou nebo nulovou konkurenci v podobě jiných odrůd stejného druhu. Podíl farmářských osiv je obecně poměrně nízký. 11

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Výhody a nevýhody Mezi výhody velkoobjemových plodin je jejich snadné uplatnění produkce na trhu (tradiční využití) a velmi dobře propracované technologie pěstování, které nevyžadují nadstavbové vybavení. Mezi nevýhody velkoobjemových plodin patří jednostranné zatížení/zaměření (jen obilniny a brukvovité) a nízká pestrost ekosystému, o který by měl zemědělec také pečovat. Mezi výhody maloobjemových plodin patří bezproblémový odbyt za nadstandardní ceny z jednotky plochy, pokud je dopředu kontraktován a je dodržena kvalita produkce. Jsou ve většině případů přerušovače obilných (širokolisté, hluboko kořenící, dvouděložné) a brukvovitých sledů plodin. Působí příznivě na strukturní vlastnosti půdy. Skupina druhů z čeledi vikvovité zvyšuje rentabilitu díky fixaci vzdušného dusíku. Mezi hlavní nevýhody patří méně propracované technologie (minimum registrovaných přípravků na OR), problematické časování termínu sklizně, a v některých případech potřeba dnes již specifických strojů. V podnicích bez živočišné výroby mohou způsobovat problémy první seče, které se u vybraných pícnin provádějí. Poslední nevýhodou je čas – naučit se pěstování maloobjemových plodin, včetně osivářských porostů, není na jeden rok a vyžaduje trpělivost. Osevní postupy v České republice prochází poměrně viditelnou změnou, což dokladuje tabulka č. 1. Tato změna je charakteristická zjednodušováním, koncentrací plodin v osevním postupu a silnou orientací na okamžitý zisk. Není výjimkou najít osevní postupy typu ozimá řepka, ozimá pšenice, kukuřice, někdy i jarní ječmen s absencí organického hnojení a případným odvozem slámy do spaloven. Lze si představit, co se děje s úrodností těchto pozemků a je chybou vlastníků, že něco podobného dopustí. Přesto i za takového stavu mají maloobjemové plodiny své malé místo na polích a je po nich poptávka. Tato poptávka je z velké části tvořena i nastavením jednotlivých dotačních titulů, u nichž se připravuje výrazná změna právě ve prospěch maloobjemových plodin jako komponent do směsí. Již v současné době je takových komponent na trhu nedostatek a jejich cena stoupá. Ukázka odbytu osiv maloobjemových plodin z Troubska Pro demonstraci prodejů osiv maloobjemových plodin jsme vybrali období let 2004-2011 a druhy a odrůdy, které jsou ve vlastnictví Výzkumného ústav pícninářského s.r.o. a Zemědělského výzkumu s.r.o. Troubsko. V tabulce č. 2 je pro jednotlivé odrůdy uvedeno množství produkce a množství exportu osiv z Troubska v kategorii C, resp. v kvalitě odpovídající této kategorii. V tabulce nejsou zahrnuta množství osiv vyšších stupňů množení (SE, E) ani osiva vyprodukována v rámci licenčního množení jinými subjekty. Při znalosti realizačních cen osiv vyjmenovaných druhů a průměrném kurzu 25 Kč/Euro lze spočítat, že průměrný roční export tvořil obrat přes 1 milion Kč. Závěr Při zohlednění nákladů na šlechtění maloobjemových plodin, délku životnosti odrůdy a nízké úrovni farmářských osiv je pravděpodobnost návratnosti vložených investic poměrně vysoká. Tyto plodiny tak představují pro ty pěstitele/množitele, kteří chtějí ještě dělat poctivé zemědělství, finančně zajímavou činnost, jistotu odbytu a jistou míru stavovské elity. Dělat dobře osiva, a navíc maloobjemových plodin, totiž umí jen opravdová špička v oboru.

12

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Tab. 1 Vývoj osevních ploch zemědělských plodin upraveno dle Českého statistického úřadu (v ha) Plodina

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Crop

Obiloviny celkem

1 593 487

1 527 104

1 561 191

1 552 717

1 528 020

1 459 505

Cereals, total

pšenice

820 440

781 519

810 987

802 325

831 300

833 577

Wheat

žito

46 903

22 481

37 503

43 399

38 453

30 249

Rye

ječmen

521 527

528 145

498 692

482 395

454 820

388 925

Barley

oves

51 667

57 697

59 016

49 049

50 021

52 278

Oats

triticale

64 811

41 023

50 051

57 758

52 950

45 871

Triticale

kukuřice na zrno

79 981

84 900

93 065

107 899

91 610

99 945

Grain maize

ostatní obiloviny

8 158

11 339

11 877

9 893

8 868

8 661

Other cereals

Luskoviny celkem

39 260

39 021

30 668

22 306

29 003

31 318

hrách setý

29 123

27 148

22 888

17 385

21 147

24 391

ostatní luskoviny

10 137

11 873

7 780

4 921

7 855

6 927

Other pulses

Okopaniny celkem

102 925

92 016

87 364

81 167

82 206

84 492

Root crops, total

2 894

1 802

2 147

1 926

2 062

1 721

Early potatoes1)

brambory ostatní

33 179

24 178

25 606

23 605

22 797

21 745

Other potatoes2)

brambory sadbové

.

4 044

4 160

4 257

3 875

3 613

Seed potatoes

cukrovka technická

65 570

60 959

54 272

50 380

52 465

56 388

krmná řepa

1 142

840

807

845

619

908

Forage beet

ostatní okopaniny

140

193

373

153

388

118

Other root crops

415 490

450 773

461 628

490 146

494 156

499 792

Industrial total

267 160

292 246

337 570

356 924

354 826

368 824

Rape

brambory rané1) 2)

plodiny

Technické celkem řepka slunečnice na semeno

Pulses, total Peas

Industrial beet

sugar

crops,

39 648

47 068

24 425

24 468

25 621

27 172

Sunflower for seed

soja

9 276

9 641

7 525

4 339

6 046

9 472

Soya

mák

44 615

57 786

56 915

69 793

53 623

51 103

Poppy

hořčice na semeno

27 085

21 167

21 349

26 246

41 790

26 819

Mustard for seed

len setý olejný

7 336

7 869

2 640

1 171

2 631

4 094

Oil flax

ostatní olejniny

4 411

2 164

1 233

910

1 997

2 936

len setý přadný

4 499

2 904

705

162

153

13

Fibre flax

kořeninové rostliny

5 144

3 428

2 815

1 615

2 135

3 887

Spice plants

léčivé rostliny

3 211

2 429

2 369

2 400

3 539

3 977

Medicinal plants

3 105

4 071

4 083

2 119

1 797

1 494

Other crops

491 881

459 344

428 599

406 161

396 713

406 450

210 565

190 600

180 481

179 777

179 663

181 939

Green maize

60 398

56 122

42 272

38 139

36 536

43 213

Other annual fodder crops3)

jetel červený3)

57 635

55 474

55 657

48 196

46 481

44 900

Red clover3)

vojtěška3)

83 626

80 885

77 203

72 509

68 974

65 821

Lucerne3)

79 657

76 263

72 985

67 540

65 058

70 577

8 917

9 970

10 272

9 732

8 838

8 583

Market total

1 080

1 327

1 855

1 391

1 108

1 280

Flowers and ornamental plants

ostatní plodiny

technické

Pícniny na půdě celkem

na

jednoleté

ostatní pícniny3)

víceleté

Zelenina celkem

konzumní

Květiny a rostliny

oleaginous

industrial

orné

kukuřice zeleno a na siláž ostatní pícniny3)

Other crops

okrasné

13

Arable fodder crops and

silage

Other perennial fodder crops3) vegetables,

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Tab. 2 – Výroba a export osiv vybraných druhů maloobjemových plodin za období 2004-2011 (v tunách) druh Čičorka pestrá Sléz přeslenitý Světlice barvířská Žito lesní Lesknice kanárská Komonice bílá Tolice dětelová

výroba 60 30 15 85 37 4,7 5

export 51 26 8 60 3,3 2,6 4,3

Pozn. Nezahrnuje osiva vyšších stupňů ani osiva vyprodukovaná dalšími subjekty v rámci licenčních množení.

Dedikace Příspěvek byl zpracován za institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace. Použitá literatura Horáková V., Dvořáčková O., Mezlík T. 2012: Seznam doporučených odrůd 2012, Pšenice ozimá, ječmen jarní, ječmen ozimý, triticale ozimé, oves setý (pluchatý), hrách polní. 1. vyd., Brno, Gill s.r.o., 203 s., ISBN 978-80-7401-059-0 Povolný M., Vacek E. 2011: Přehled odrůd 2011, Kukuřice. 1. vyd., Brno, Gill s.r.o., 82 s., ISBN 978-80-7401-049-1 ÚKZÚZ, 2012: Databáze odrůd na internetu. http://nou.ukzuz.cz/ido/, cit. 17.10.12

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

14


AKTUÁLNÍ MRAZUVZDORNOST ŘEPKY OLEJKY (LT50) V ZÁVISLOSTI NA AKUMULACI DEHYDRINŮ Frost tolerance (LT50) according to dehydrins accumulation Urban, M. O.1; Klíma, M.2; Vítámvás, P.2; Kučera, V.2 1

2

PřF UK, Praha 2 Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha 6-Ruzyně

Abstrakt Cílem této studie bylo ověřit, zda existuje vztah mezi stupněm mrazuvzdornosti, zjištěným pomocí tzv. terčíkové metody, a akumulací specifických proteinů (dehydrinů; DHN) otuženými listy tří vybraných odrůd ozimé řepky olejky. Úroveň akumulace jak součtu všech vizualizovaných dehydrinů, tak i vybraných dehydrinů (DHN 45 a 47 kD) byla u sledovaných odrůd přímo úměrná aktuální mrazuvzdornosti (stanovené pomocí LT50) těchto odrůd. Předběžné výsledky u třech odrůd naznačují, že akumulaci dehydrinů by bylo možné využít jako potenciální marker mrazové odolnosti i u širšího spektra genotypů ozimé řepky. Klíčová slova: řepka olejka ozimá, dehydrin, mrazová odolnost, proteinové markery, aklimace Abstract The aim of this study was to determine whether there is a relationship between the degree of frost tolerance, identified by the leaf spot method, and the accumulation of specific proteins (dehydrins; DHN) in hardened leaves of three selected genotypes of winter oilseed rape. The level of accumulation of the sum of visualized dehydrins, as well as selected dehydrins (DHN 45 and 47 kD) was observed in genotypes proportional to the actual frost resistance (determined by LT50) of these genotypes. Preliminary results in three genotypes suggest that accumulation of dehydrins could be used as a potential marker of frost resistance in a wider range of genotypes of winter oilseed rape. Keywords: winter oilseed rape, dehydrins, frost tolerance, protein marker, acclimation

Úvod Spolehlivost stanovení mrazové odolnosti šlechtitelských materiálů ozimé řepky a dalších plodin v polních podmínkách na základě stupně přezimování závisí na průběhu zimy, který je pro každý rok specifický, s účastí řady faktorů různého účinku a délky trvání. Proto je snaha do šlechtitelského procesu zavést relevantnější metody stanovení mrazuvzdornosti. Jako perspektivní se ukazuje sledování akumulace specifických proteinů – dehydrinů (DHN) v pletivech rostlin během procesu otužování. Akumulace výše zmíněných proteinů v souvislosti s působením abiotických stresorů (sucho, chlad) je na základě mnoha studií považována za jeden z významných genotypově podmíněných znaků, přispívajících k odolnosti rostlinných buněk vůči ztrátě vody (dehydrataci). Dehydriny tvoří samostatnou skupinu v rámci velké rodiny LEA proteinů (tzv. LEA II nebo LEA-D11 proteiny). Zatímco jejich chemická podstata je již známa, úloha těchto proteinů při stresové zátěži není ještě zcela prozkoumána. DHN se vyskytují u všech vyšších rostlin zejména v povrchových parenchymatických (nebo s povrchem blízce sousedících) pletivech 1a. Tato pletiva jsou většinou jako první vystavena dehydrataci. Schopnost dehydrinů vázat molekuly vody a schopnost interakce s povrchem membrán nebo s dalšími proteiny zabraňuje nadměrným ztrátám vody z buněk takto exponovaných pletiv. DHN také chrání enzymy před chladovými změnami skupenství vody (např. WCS120 u pšenice; 2). Navíc jsou DHN schopny neutralizovat reaktivní formy kyslíku a jeho radikály 1a. Díky těmto vlastnostem jsou DHN považovány za významnou skupinu stresově indukovatelných proteinů. Sledování jejich expresních profilů (množství transkriptů DHN v buňkách, pletivech) umožňuje jejich využití 15

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ jako fyziologických markerů odolnosti u některých plodin, případně na základě jejich akumulace v pletivech lze hodnotit hladinu stresové odpovědi. K těmto účelům může sloužit: 1) alelická variabilita DHN sekvencí - různé alely ve výsledku podmiňují odlišnou citlivost či odolnost daného genotypu (např. u vikve; 1b). Tyto rozdíly v genomu mohou sloužit jako markery při dehydrataci u velmi podobných genotypů. Aby se tyto markery daly využít při šlechtění nových odrůd, kdy jsou na základě exprese těchto kandidátních genů vybírány rodičovské komponenty, musíme znát funkční projevy rozdílných alel. 2) kvantitativní exprese mRNA pro DHN (množství mRNA a následně translatovaných funkčních DHN proteinů v buňkách). U některých dehydrinů bylo zjištěno, že kvantitativní míra jejich exprese koreluje s mírou stresové tolerance daného genotypu (např. mrazuvzdorností). Výsledky 2 ukázaly, že protein WCS120 je natolik citlivý, že lze na základě míry jeho akumulace rozlišit i dva ozimy s různou úrovní mrazuvzdornosti. Podobně jsou některé specifické mRNA pro DHN již využívány jako markery adaptace po působení sucha 3. Tyto změny expresního profilu jsou u chladového stresu spojovány i se změnami a senzory turgorové části vodního potenciálu buněk 4; 5. Cílem této studie bylo ověřit, zda existuje vztah mezi stupněm mrazuvzdornosti, zjištěným pomocí tzv. terčíkové metody, a akumulací specifických proteinů (DHN) otuženými listy tří vybraných odrůd ozimé řepky. Materiál a Metody Rostliny tří kontrastních odrůd ozimé řepky (Brassica napus L.) cv. Benefit, Californium a Navajo byly pěstovány v řízených podmínkách (20/15±1°C den/noc, fotoperioda 12 h, světelná intenzita 400 µmol/m2/s) po dobu 4 týdnů, tj. do stádia čtvrtého listu (BBCH 14). Rostliny byly poté otužovány při teplotě 4±1°C, při zachování světelné intenzity a fotoperiody, po dobu 4 týdnů. Rostliny byly přihnojovány roztokem vícesložkového hnojiva (Vegaflor) jednou za dva týdny. Vzorky nejmladšího plně vyvinutého listu byly odebírány těsně před začátkem otužení (den 0) a vzorky listů v růstové fázi BBCH 18-19 (5. – 6. pravý list) na konci chladového působení (den 28) v pěti technických a dvou biologických opakováních. Aktuální mrazuvzdornost otužených rostlin byla stanovena na konci chladové periody (den 28), a to dvakrát u každé odrůdy pomocí metody mrazově podmíněného výtoku elektrolytů z terčíků u nejmladších plně vyvinutých listů v rozmezí teplot -3 až -30 °C (tzv. přímý mrazový test; 6) Výsledky konduktometrického stanovení byly zpracovány programem pro výpočet LT50 (lethal temperature; 7). Extrakce termostabilních proteinů ze vzorků otužených listů, SDS-PAGE a následná hybridizace rozdělených proteinů s antidehydrin protilátkou na PVDF membráně proběhla dle 2. Koncentrace vzorku ve vzorkovém pufru byla zvýšena 25× oproti postupu, uvedenému v 2. Kvantitativní analýza vizualizovaných dehydrinů programem Quantity One 4.6.7 (Bio-Rad) následovala po naskenování membrány kalibrovaným densitometrem (CO). Jednofaktorová ANOVA a rozdíly mezi průměry podle Fisherova testu (LSD) byly vypočítány statistickým programem Statistica 10.0 (StatSoft, Tulsa, OK, USA). Výsledky a diskuze Akumulaci dehydrinů u všech sledovaných odrůd znázorňuje obr. 1. U odrůd Navajo a Californium bylo zjištěno pět dehydrinů s rozdílnou molekulovou hmotností (35, 37, 45, 47 a 91 kD). Ve srovnání s obilninami viz 2, pěstovanými ve stejných podmínkách, bylo celkové množství DHN v proteinové frakci rozpustné po varu cca 100× menší (tj. jedná se zhruba o množství, které lze detekovat v listech pšenice ozimé, pěstované při 20 °C). Tato nízká akumulace DHN u odrůd řepky pravděpodobně souvisí s obecně nižší mrazuvzdorností ozimé řepky oproti ozimým obilninám. Protože schopnost rostlin odolávat mrazu je založena polygenně (nezávisí tedy jen na akumulaci DHN), tak mrazuvzdornost řepky není 100× nižší 16

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ (např. odrůda řepky Navajo = -14 °C, pšenice Mironovská 808 = -21°C 2). Další produkty signálních a metabolických drah, kterými řepka odpovídá na chladový stres, mohou být naopak výrazně navýšené, než je tomu u obilnin. V souladu s uvedenými výsledky byla celková akumulace DHN u odrůdy Benefit (nejméně odolná odrůda, viz graf 1 a 2) statisticky významně nižší než u ostatních odrůd. Zároveň byla zjištěna významná pozitivní korelace (R=0,8756) mezi aktuální mrazuvzdorností (průměrné hodnoty LT50 odrůdy Navajo -14,01°C, Californium -13,39°C a Benefit -11,5°C) a hladinou DHN v jednotlivých otužených odrůdách (graf č. 3). V grafu č. 2 jsou patrné jednotlivé proteinové oblasti DHN u vybraných tří odrůd Californium (F); Benefit (B a Navajo (N). Číslo jedna se vyskytuje v oblasti molekulové hmotnosti cca 90 kD, číslo 2 a 3 tvoří součet dvou bandů (na membráně jde o dvě velmi blízce vizualizované oblasti DHN). Tyto oblasti mají molekulovou hmotnost cca 47 kD a 37 kD. Z grafu č. 2 je patrné, že nejvyšší predikční i vypovídací schopnost mají DHN o hmotnosti kolem 47 kD. Tyto oblasti DHN dosahují nejvyšších akumulací jak během chladu, tak i při stresu suchem (Urban, nepublikováno). Právě v této oblasti hmotnosti kolem 47 kD odrůda Benefit akumuluje pouze jeden DHN (ostatní odrůdy dva). U této odrůdy byl tedy zjištěn kvalitativní rozdíl v akumulaci DHN ve srovnání s ostatními dvěma odrůdami.

Obrázek 1. Densita (koncentrace) dehydrinů (v kD), vizualizovaných na PVDF membráně

Graf 1. Součet densit vizualizovaných dehydrinů u jednotlivých odrůd ozimé řepky

F – Californium; N – Navajo; B – Benefit; čísla 1 a 2 značí vzorek opakování (z různých rostlin)

Chybové úsečky jsou tvořeny hodnotou směrodatné odchylky densit; písmena a, b označují homogenní podskupiny (LSD; P = 0.05)

17


Graf 2. Density všech vizualizovaných dehydrinů u jednotlivých odrůd

Chybové úsečky jsou tvořeny hodnotou směrodatné odchylky densit, písmena a, b, c označují homogenní podskupiny (LSD; P = 0.05)

Graf 3. Vztah LT50 všech odrůd k akumulaci DHN

18


Závěr Posledních deset let se setkáváme v odborné literatuře s velkým zájmem základního i aplikovaného výzkumu, cíleným na sledování těch proteinů, které by mohly být markery reakce jednotlivých pletiv či odrůd na stres nedostatku vody (týká se i chladu). Každá odrůda může upřednostňovat odlišné signální dráhy a strategie akumulace protektivních látek. Vybrané odrůdy řepky olejky korelovaly ve schopnosti akumulace DHN s jejich aktuální mrazuvzdorností. Benefit navíc projevil i kvalitativní změny v akumulaci DHN. V dalších experimentech by proto tato liniová odrůda mohla přispět k upřesnění podílu jednotlivých dehydrinů na celkové odolnosti i u dalších genotypů ozimé řepky Dá se očekávat, že po optimalizaci izolace a detekce dehydrinů u širšího spektra odrůd ozimé řepky (hybridních i liniových) bude pomocí této metody možné primárně selektovat nové výchozí materiály s dostatečnou úrovní mrazuvzdornosti. Aby toho bylo možné dosáhnout, bude třeba optimalizovat i postupy stresového působení tak, aby nedocházelo ke stírání odrůdových rozdílů a aby bylo možné výsledky akumulace DHN vztáhnout i ke skutečné zimovzdornosti jednotlivých odrůd. Komplexní proteomický přístup (např. DIGE) zaměřený na analýzu a kvantifikaci dalších proteinů ovlivňujících odolnost rostlin vůči abiotickým stresům může identifikovat další markery odolnosti, a tím zpřesnit a zrychlit selekci odolných genotypů významných plodin, jako je řepka olejka.

Dedikace Práce byla podpořena projekty Mze QH82285 a QI111A075. Použitá literatura /1a/ Kosová, K. Vítámvás, P., Prášil, I. T. The role of dehydrins in plant response to cold. Biologia Plantarum, 51 (4) 2007: 601-617. /1b/ Ismail, A.M., Hall, A.E., Close, T.J.: Allelic variation of a dehydrin gene cosegregates with chilling tolerance during seedling emergence. Proc. Nat. Acad. Sci. USA Vol. 96 (23), 1999: 13566 – 13570. /2/ Vítámvás, P., Saalbach G., Prášil I. T., Čapková V., Opatrná J., Jahoor A.: WCS120 protein family and proteins soluble upon boiling in cold-acclimated winter wheat. Journal of Plant Physiology Vol. 164 (9), 2007: 1197 – 1207. /3/ Volaire, F.: Drought survival, summer dormancy and dehydrin accumulation in contrasting cultivars of Dactylis glomerata. Physiol. Plant. Vol. 116 (1), 2002: 42 – 51. /4/ Cellier, F., Conejero, G., Breitler, J.C., Casse, F.: Molecular and physiological response to water deficit in drought-tolerant and drought-sensitive lines of sunflower. Plant Physiol. Vol. 116 (1), 1998: 319 – 328. /5/ Suprunova, T., Krugman, T., Fahima, T., Chen, G., Shams, I., Korol, A., Nevo, E.: Differential expression of dehydrin genes in wild barley, Hordeum spontaneum, associated with resistance to water deficit. Plant, Cell Environ. Vol. 27 (10), 2004: 1297 – 1308. /6/ Prášil, I., Zámečník, J.: The use of a conductivity measurement method for assessing freezing injury. I. Influence of leakage time, segment number, size and shape in a sample on evaluation of the degree on injury, Environ.exp.Bot., 40, 1998:1-10. /7/ Janáček, J., Prášil, I.: Quantification of plant frost injury by nonlinear fitting of an Sshaped function, Cryo-Letters. 12, 1991:47-52.

19


Kontaktní adresa: Ing. Milan O. Urban, DiS. Laboratoř molekulární stresové fyziologie Katedra experimentální biologie rostlin PřF UK, Viničná 5 Praha 2 e-mail: [email protected]

Brassica napus L.

20


ZKUŠENOSTI S VYUŽITÍM ČMELÁKA ZEMNÍHO (BOMBUS TERRESTRIS L., APIDAE) VE ŠLECHTĚNÍ OZIMÉ ŘEPKY (BRASSICA NAPUS L.) Experience on using Bombus terrestris L. in breeding of winter oilseed rape (Brassica napus L.) Macháčková I.1, Ptáček V.2, Bučánková A.2 1

Selgen, a.s., Šlechtitelská stanice Chlumec nad Cidlinou, 503 51 Chlumec nad Cidlinou 2 Zemědělský výzkum spol. s r. o., Zahradní 1, 664 41 Troubsko

Abstrakt Při hybridním šlechtění ozimé řepky způsobem T-cross v technické izolaci byli v letech 2010 a 2011 poprvé použiti čmeláci zemní (Bombus terrestris L.) k transferu pylu uvnitř souborů. V obou letech sloužily tři soubory jako kontrola. V roce 2010 byli do jedné klece vpuštěni pouze samci. Zatímco v izolátorech bez opylovatelů bylo v jednotlivých letech získáno v průměru 59,7 a 86,2 g na m2, průměrné výnosy se čmeláky byly 326,0 a 349,0 g na m2. Podobně, průměrné množství semen na rostlinu dosahovalo bez čmeláků hodnot 1,5 a 4,0 g zatímco se čmeláky 12,6 a 14,6 g. V kleci se samci se hodnoty výnosů nacházely mezi oběma skupinami. Rostliny bez opylovatelů vykázaly poněkud vyšší hmotnost tisíce semen. Využití čmeláků dovoluje získat více než čtyřnásobně vyšší šlechtitelský zisk. Pokus rovněž ukazuje značnou potenci zvýšení výnosů semen přenosem pylu u řepky obecně. Klíčová slova:Brassica napus, Bombus terrestris, technická izolace, výnos semen, HTS Abstract Using T-cross arrangement in hybrid breeding of canola, bumble bee (Bombus terrestris L.) colonies were used to enable pollen transfer among selected plants in enclosures. As the results showed, without pollinators as an average 59.7 a 86.2 g of seeds per m2 were harvested, whereas with bumblebees the average yield reached 326.0 and 349.0 g per m2, in the respective years 2010 and 2011. Similarly, the average seed yield per plant was 1.5 and 4.0 without pollinators, but 12.6 and 14.6 with them in the respective years. In the cage with males only the results were among the two comparative groups. Somewhat higher mass of 1,000 seeds was found in the plants without pollinators. As the trials showed, using of bumble bees enables more than to quadruple the breeding gain. Also the enormous ability of canola to improve seed yield after proper pollination was confirmed. Key words: Brassica napus, Bombus terrestris, enclosures, seed yield, TSW

Úvod Všechny aktuálně pěstované liniové odrůdy řepky olejky (Brassica napus) jsou převážně samosprašné. Při tvorbě výkonných a uniformních odrůd hybridního typu je samosprašnost naopak nežádoucí. Proto se využívají různé genetické bariéry, které samoopylení u řepky znemožňují, jako jsou různé typy pylové sterility – cytoplazmatické (CMS) nebo genové (GMS), případně autoinkompatibility (AIK). Při tvorbě hybridů v technické izolací je nezbytné použít opylovatele, protože přenos pylu z fertilních otcovských na sterilní mateřské rostliny v izolačních klecích pomocí větru minimální. Mezi nejčastěji používané opylovatele patří včela medonosná, čmeláci, samotářské včely nebo mouchy (Ptáček, 1983, 1987, 2000; Mesquida, Renard, Pierre, 1988; Soroka a kol. 2001; Drobná, Ptáček 2003; Steffan-Dewenter, 2003). Výhodou použití čmeláků při opylování rostlin v technických izolátorech je zejména fakt, že se v uzavřeném prostoru dobře orientují a po seznámení se s prostředím začínají okamžitě pracovat. Oproti včelám medonosným létají už při teplotách 6–8°C a jsou aktivní i během slabého deště. Do nedávné doby byly omezujícím faktorem pro využití čmeláků vysoké 21

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ náklady na pořízení hnízda, které byly ve srovnání s opylovacími „pakety“ včely medonosné 5-10x vyšší (Dušek a kol., 2010). Problematické bylo také načasování a získání dostatečného množství hnízd v období nakvétání porostů. Tyto nedostatky byly odstraněny zavedením hromadného celoročního odchovu čmeláka zemního domácí rasy v ZV Troubsko (Ptáček, 2010). Cílem našich pokusů bylo zjistit, zda lze u souborů rostlin řepky olejky, určených k produkci hybridní F1 generace v technických izolátorech, použitím čmeláka zemního, získat vyšší výnos semen. Materiál a Metody Pokusy byly prováděny v letech 2010 a 2011 ve šlechtitelské stanici Chlumec nad Cidlinou, firmy Selgen, a.s. Soubory řepky byly vyseté v řádném podzimním termínu na záhony o velikosti 7,2 m2, přičemž výnos semene byl hodnocen na poloviční výměře. Zpočátku byly rostliny pěstovány volně a v době tvorby poupat byly překryty izolátorem z průhledné netkané textilie se zasíťovanými ventilačními otvory. Konstrukce pro textilní izolátory byly zhotoveny z ocelové kulatiny, měly obloukovitý tvar se středovou výškou 180 cm, šířka 120 cm a délka konstrukce byla 6m. Soubory řepky v jednom izolátoru byly tvořeny z 1/2 fertilními opylovači a z 1/2 cytoplazmaticky sterilními rostlinami, u kterých byl vyhodnocen výnos semene jak na rostlinu, tak na jednotku plochy. Schematicky byly rostliny ve 4 řádcích, na 2 řádky uprostřed byly vysety sterilní opylované rostliny a 2 okrajové řádky byly z opylovačů. Čmeláci byli umístěni do prostoru izolátoru v době asi 10% kvetení, aby mohli ihned získat na květech potravu. Šlo o menší hnízda v úlcích s cca 20 dělnicemi a plodem, ze kterého se líhli noví čmeláci přibližně dalších 14 dnů. Hnízda byla přikrmována cukerným roztokem, aby neuhynula v případě, že řepka nutnou potravu neposkytne. V jednom případě byli do izolátoru vpuštěni pouze samci s předpokladem, že jejich pátrání po nektaru v květech přinese rovněž očekávaný opylovací efekt. Tito přikrmováni nebyli. Po odkvětu byla hnízda čmeláků ponechána k dokončení života volně v přírodě, protože šlo o autochtonní populaci. Po skončení opylování byly izolátory odstraněny a rostliny dokončily vývoj volně. Osivo bylo sklizeno a zváženo zvlášť z jednotlivých opylených rostlin, pak bylo smícháno a ze směsi byla stanovena HTS. Získané hodnoty byly zpracovány základními statistickými metodami. Výsledky a diskuse Výsledky dvouletých experimentů prokázaly pozitivní vliv dělnic čmeláků jako opylovatelů při tvorbě hybridního osiva ozimé řepky v rámci sledovaných souborů. Detailní výsledky pro oba roky jsou uvedeny v tabulce 1 a 2. Hodnoty dvou sledovaných charakteristik (průměrný výnos na rostlinu a průměrný výnos na jednotku plochy izolátoru) byly v obou ročnících výrazně vyšší v případě nasazení čmeláků. Vliv opylovatelů na výše zmíněné charakteristiky byl potvrzen statistickými analýzami jako vysoce významný (t-test, P < 0,01). Např. v roce 2010 bylo dosaženo průměrných výnosů na rostlinu 12,6 g a 341,5 na m 2 v případě využití čmeláků a pouze 1,5 g a 59,7 g v případě kontrol bez opylovatelů (Obrázek 1A a 1B). V izolátorech s hnízdy s dělnicemi bylo roce 2010 získáno 8x více semen v průměru na rostlinu a téměř 6x více semen na jednotku plochy než v klecích bez opylovatelů. Podobných rozdílů bylo dosaženo i v následujícím roce (viz obrázek 1A a 1B). Opět byl prokázán významný vliv opylovatelů na výnosy semen z rostliny i jednotky plochy, stejně jako i na hodnotu hmotnosti tisíce semen (HTS) (t-test, P < 0,01). Hodnoty HTS však byly v negativní korelaci s výnosovými charakteristikami (obrázek 1C). Tuto skutečnost lze vysvětlit dokonalejší výživou menšího množství semen u rostlin s celkově hůře opylenými květy. Poněkud horších výsledků bylo dosaženo při použití trubců místo kompletních rodin (tabulka 1, linie T22). Pozitivní vliv patrný, nelze ho však statisticky ověřit z důvodu nedostatečného 22

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ počtu opakování. Výsledek je však v souladu s předpokladem, že i samci by výnos zvýšili, avšak pro dokonalé prokřížení genotypů v kleci je nutné, aby opylovatelé aktivně hledali pyl pro výživu svého potomstva ve stadiu larev. Podobně, Kanaďané Soroka a kol. (2001), dosáhli u produkce CMS hybridního osiva v klecích 30 – 40 násobné zvýšení pomocí čalounic (Megachile rotundata F.) zatímco se čmeláky Bombus impatiens Cr. pouze 10 násobné ve srovnáním s výnosy bez opylovatelů. U pylově fertilní otcovské odrůdy, atraktivní pro čmeláky, byly výnosy stejné bez ohledu na druh opylovatele. Že na druhu záleží, potvrzují výsledky Mesquida, Bernard, Pierre (1988), kteří po opylování včelami medonosnými u ozimé liniové odrůdy „Jet Neuf“ v izolačních klecích zaznamenali (statisticky neprůkazné) zvýšení výnosu o 6 %. Včely medonosné se prakticky pro opylování v izolátorech nehodí. Na druhé straně ve volné přírodě výnosy zvyšují. U nás více než o 50% (Kubišová, Nedbalová, Plesnik, 1980; Kamler 1983). Kotowski (2005) však u nových kultivarů zaznamenal jen neprůkazné zvýšení výnosů při volném opylení. V našich pokusech měl na stupeň proopylení a následné nasazení semen významný vliv i průběh počasí během kvetení, jak vyplývá z meziročních výsledků. V roce 2010 bylo v době kvetení rostlin, tj. v měsíci dubnu a květnu naměřeno 140 a 181 % srážek oproti dlouhodobému normálu, měsíční teplotní průměry byly naopak nižší až o 0,9°C. V roce 2011 srážky dosahovaly v dubnu a květnu jen 38 a 61% dlouhodobého normálu, průměrná teplota byla v dubnu o 2,4°C vyšší než je dlouhodobý průměr a taktéž v květnu byl o 0,4°C vyšší teplotní průměr. Tab. 1. Vybrané výnosové charakteristiky pokusu v roce 2010 Původ souboru Čmeláci CMS rostlin T1 AD8 ano T2 AD16 ano T4 AD50 ano T7 AD102 ano T8 AD105 ano T9 AD106 ano T13 c19xc20 ano T16 c37xc38 ano T17 c37xc38 ano T20 AD8 ano T22 AD50 ano* T26 AD103 ne T3 AD16 ne T6 AD101 ne Průměrný výnos při použití dělnic Průměrný výnos bez opylovatelů Označení izolátoru

Počet opylovaných rostlin

Sklizňová plocha [m2]

82 109 106 125 83 78 55 102 73 138 74 168 124 130

3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6

*Pouze trubci; tyto výsledky nejsou zahrnuty do průměru

23

Výnos [g] izolátor 1435 1525 1490 1510 1505 665 620 1355 920 1270 615 240 215 190

rostlina 17,50 13,99 14,06 12,08 18,13 8,53 11,27 13,28 12,60 9,20 8,31 1,43 1,73 1,46 12,63 1,54

HTS [g] m2 398,6 423,6 413,9 419,4 418,1 184,7 172,2 376,4 255,6 352,8 170,8 66,7 59,7 52,8 341,5 59,7

4,74 5,32 4,98 4,92 5,14 6,48 5,09 5,46 5,54 6,04 6,04 6,28 6,01 6,18 5,43 6,16

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Tab. 2. Vybrané výnosové charakteristiky pokusu v roce 2011 Původ Počet souboru Čmeláci opylovaných CMS rostlin rostlin T1 20 ano 122 T2 20 ano 153 T3 25 ano 101 T4 25 ano 130 T5 48 ano 120 T6 48 ano 125 T7 52 ano 110 T8 52 ano 115 T12 40 ano 85 T14 14 ano 55 T15 14 ano 83 T16 20 ano 95 T17 20 ano 110 T20 48 ano 90 T21 48 ano 87 T22 52 ano 105 T23 52 ano 55 T25 14 ano 99 T27 40 ano 60 T31 52 ano 74 T32 52 ano 102 T33 48 ano 102 T34 48 ano 74 T35 25 ano 83 T36 25 ano 53 T37 20 ano 68 T38 20 ano 64 T39 14 ano 77 T40 14 ano 68 T42 40 ano 82 T41 54 ne 95 T18 25 ne 61 T19 25 ne 78 Průměrný výnos při použití dělnic Průměrný výnos bez opylovatelů Označení izolátoru

24

Sklizňová plocha [m2] 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5

Výnos [g] izolátor 1280 1170 835 1040 940 995 840 1015 1160 1550 1620 1235 1475 1275 1120 1100 880 830 1235 1155 1415 1470 1450 1345 1200 1370 1200 1510 1485 1445 250 260 395

rostlina 10,49 7,65 8,27 8,00 7,83 7,96 7,64 8,83 13,65 28,18 19,52 13,00 13,41 14,17 12,87 10,48 16,00 8,38 20,58 15,61 13,87 14,41 19,59 16,20 22,64 20,15 18,75 19,61 21,84 17,62 2,63 4,26 5,06 14,57 3,99

HTS [g] m2 365,7 334,3 238,6 297,1 268,6 284,3 240,0 290,0 331,4 442,9 462,9 352,9 421,4 364,3 320,0 314,3 251,4 237,1 352,9 330,0 404,3 420,0 414,3 384,3 342,9 391,4 342,9 431,4 424,3 412,9 71,4 74,3 112,9 349,0 86,19

3,98 3,98 3,58 3,58 4,58 4,58 4,48 4,48 4,66 4,86 4,86 3,78 3,78 4,10 4,10 4,78 4,78 5,18 4,74 4,86 4,86 4,42 4,42 3,54 3,54 3,76 3,76 4,66 4,66 4,34 6,60 5,38 5,38 4,3 5,79

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Obr. 1. Vliv čmeláků na vybrané výnosové charakteristiky v letech 2010 a 2011 A – průměrný výnos na rostlinu, B – průměrný výnos na jednotku plochy izolátoru, C – průměrná HTS. Chybové úsečky vyjadřují standardní chybu (SE) (průměr ± 0,95*SE)

A

B

C

Závěr Z výsledků je nepochybný vysoce kladný vliv čmeláků jako přenašečů pylu uvnitř daných souborů. V obou letech byla zjištěna poněkud vyšší HTS v klecích bez opylovatelů. Vysvětlením je dokonalejší výživa menšího množství semen u sledovaných rostlin. Významný vliv na stupeň proopylení a následné nasazení semen má i průběh počasí během kvetení řepky ozimé, jak vyplývá z meziročních výsledků. Výraznější rozdíly mezi výnosy s opylovateli a bez nich byly nalezeny v roce 2010, kdy po celou dobu kvetení bylo deštivo doprovázené chladnějším počasím. Podobný průběh počasí je pro volné opylování nevhodný a nezajistí dostatečné nasazení šešulí, což je klíčové při výrobě hybridního osiva. Dedikace Práce vznikla za podpory projektu NAZV QI111A075 Národní agentury pro zemědělský výzkum a TA01020969 Technologické agentury České republiky. Použitá literatura Drobná J., Ptáček V., (2003): Experience in using bumblebees as pollinators in the regeneration of the genetic resources of some forage legumes. J. Apic. Sci. 47(1): 31-36. Dušek K., Krieg P., Dušková E. (2010): Metodika použití hmyzích opylovačů u cizosprašných druhů zelenin, léčivých, aromatických a kořeninových rostlin pěstovaných v technické izolaci. VÚRV v.v.i. ISBN: 978-80-7427-037-6. 25

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Kamler F. (1983) - Reakce vybraných odrůd řepky ozimé na opylení včelou medonosnou [The response of selected winter rape cultivars to the pollination by honeybees]. Rostlinná výroba, 29 (56): 225-234. Kotowski Z. (2005): The effect of pollinating insects on the yield of the winter rape seed (Brassica napus L. var. napus f. biennis) cultivars. J. Apic. Sci. 49 (2): 29-41. Kubišova S., Nedbalova V., Plesnik R. (1980) - Účinnost včely medonosné (Apis mellifera L.) na řepce (Brassica napus L. var. napus) [The activity of honey bee (Apis mellifera L.) on rape (Brassica napus L. var.napus)]. Pol’nohospodárstvo 26(8): 744-754. Mesquida J., Renard M., Pierre J.S. (1988): Rapeseed (Brassica napus L.) productivity: The effect of honeybees (Apis mellifera L.) and different pollination conditions in cage and field tests. Apidologie 19: 51–72. Ptáček V. (1983): Pollination of alfalfa in enclosures. Univ. Calif., Davis, Calif., Rep. of 28th Alfalfa Improvement Conf. 67-68. Ptáček V. (1987): Technická izolace ve výzkumu a šlechtění jetelovin.(Technical isolation in research and breeding legumes.) Sbor. věd. prac. OSEVA, VŠÚP Troubsko (10): 117-128. Ptáček V. (2000): Different bee species for pollination in enclosure. In: Insect pollination in greenhouses. Proc. of the specialist's meeting, Soesterbeg, The Netherlands, 30 Sept.- 2 Oct. 1999. Utrecht, The Netherlands: Apimondia, ICPBR - Pollination Section, 2000: 133137 Ptáček V. (2010): Základy hromadného chovu čmeláka zemního (Bombus terrrestris L.) a jeho využití k opylování. VÚP s.r.o., ZV, s.r.o. Troubsko, ISBN: 978-80-86908-23-6. Soroka J.J., Goerzen D.W., Falk K.C., Bett K.E. (2001): Alfalfa leafcutting bee (Hymenoptera: Megachilidae) pollination of oilseed rape (Brassica napus L.) under isolation tents for hybrid seed production. Canad. J. Plant Sci., 81: 199–204. Steffan-Dewenter I. (2003): Seed set of male-sterile and male-fertile oilseed rape (Brassica napus) in relation to pollinator density. Apidologie 34: 227–235.

Kontaktní adresa: Ing. Ivana Macháčková Selgen, a.s. Šlechtitelská stanice Chlumec nad Cidlinou 503 51 Chlumec nad Cidlinou [email protected]

26


VZTAH RODIČOVSKÝCH GENOMŮ U MEZIDRUHOVÝCH HYBRIDŮ TRIFOLIUM PRATENSE X TRIFOLIUM MEDIUM Intergenomic relationships in interspecific hybrids of Trifolium pratense x Trifolium medium Řepková J.1, Simandlová J.1, Jakešová H.2, Nedělník J.3, Soldánová M.1, Hajšlová J.4, Schulzová V. 4 1

Ústav experimentální biologie, Masarykova univerzita Brno 2 Ing. Hana Jakešová, CSc, šlechtění, Hladké Životice 3 Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko 4 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Abstrakt Šlechtitelský materiál založený na hybridech Trifolium pratense x T. medium je vhodným zdrojem genetické variability pro kulturní jetel luční (T. pratense). Tito hybridi byli hodnoceni na úrovni cytologické prostřednictvím průtokové cytometrie a genomické in situ hybridizace. Rostliny ve dvou školkách s 99 původy hybridů měly srovnatelné zastoupení, co se týče počtu chromozomů v pěti hodnocených skupinách, to je 2n = 28 (76 a 66% rostlin), s méně než 28 chromozomy (8,5 a 6,4% rostlin), 2n = 29 a 30 (15 a 26% rostlin), 2n = 31 až 40 (0,4 a 1,2% rostlin) a 2n = 41 až 46 (méně než 1% rostlin). Nepodařilo se prozatím identifikovat introdukované chromozomy nebo translokované části. Hybridi obsahovali nižší množství fytoestrogenů než T. pratense, ale byl zaznamenán nárůst formononetinu ve srovnání s T. medium. Pro identifikaci mezidruhové variability budou využity genomické techniky založené na de novo sekvenování obou rodičovských genomů. Klíčová slova: Genomická in situ hybridizace, Průtoková cytometrie, Trifolium medium, Trifolium pratense Abstract Breeding material derived from hybrids Trifolium pratense x T. medium is a promising source of new genetic variability for cultivated red clover (T. pratense). These hybrids were evaluated on the cytological level via flow cytometry and genomic in situ hybridization. Plants of 99 sources in two breeding nurseries had comparable chromosome numbers in five groups: 2n = 28 (76 and 66% of plants), bellow of 28 chromosomes (8.5 and 6.4% of plants), 2n = 29, 30 (15 and 26% of plants), 2n = 31, 40 (0.4 and 1.2% of plants) and 2n = 41 to 46 (0.1 and 0.3% of plants). The identification of introduced chromosomes or translocated parts was unsuccessful. Hybrids contained lover level of phytoestrogens than T. pratense but increased amount of formononetin with comparison of T. medium was evaluated. Interspecific variability will be identified by genomic procedures based on de novo sequencing of the both parental genomes. Key words: Flow cytometry, Genomic in situ hybridisation, Trifolium medium, Trifolium pratense

Úvod Genetická rozmanitost kulturních druhů se zužuje vlivem šlechtění. Vhodným zdrojem pro rozšíření jejich genetické variability jsou plané druhy, které prostřednictvím mezidruhové hybridizace umožňují využití genofondu nad rámec druhu a mohou být zdrojem řady nových znaků jako samčí sterilita, rezistence k chorobám, biotickým faktorům a podobně. Trifolium pratense L. je vysoce kvalitní pícnina dávající vysoké výnosy, ale má nízkou vytrvalost, což je možné překonat mezidruhovou hybridizací s druhy, které tvoří podzemní výběžky, např. s T. medium L. Ve VÚP Troubsko byl získán originální rostlinný materiál mezidruhovou hybridizací T. pratense (2n = 4x = 28) a T. medium (2n = 8x = 64) (Řepková et al. 1991; Nedbálková et al. 1995). Volným sprášením hybridů F2 s T. pratense cv. Amos po pět generací byla získána populace rostlin, která byla využita ke šlechtění, jehož součástí byly i výběry rostlin s odlišným obsahem DNA ve srovnání s tetraploidním T. pratense. Bylo 27

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ získáno novošlechtění, které bylo přihlášené v r. 2010 do státních odrůdových zkoušek ÚKZÚZ pod názvem Pramedi. Materiál se odlišuje od rodičovských druhů variabilitou v morfologických a agronomických znacích (Řepková et al. 2011) a v současné době je pozornost zaměřena na hodnocení znaků souvisejících s pozitivními agronomickými vlastnostmi, jakými jsou hmotnost rostlin, počet lodyh a hlávek na rostlinu, a s vytrvalostí rostlin. Cílem současných analýz hybridní populace bylo studium jejich genomů za využití průtokové cytometrie a stanovení koncentrace DNA ve vztahu k počtu chromozomů hybridů a k oběma rodičovským druhům. Cytologické analýzy se zaměřily na metodu GISH (genomickou in situ hybridizaci), která umožňuje identifikaci a vizualizaci chromozomů nebo jejich částí a detekci introgrese genetické informace. Analýza znaků hybridních rostlin byla doplněna studiem znaků kvalitativních – stanovení obsahu fytoestrogenů v zelené hmotě. Materiál a metody Do analýz byly zahrnuty rodičovské rostliny T. pratense (2n = 4x = 28) a T. medium (2n = 8x = 64, klon 10/8) a rostliny hybridní populace T. pratense x T. medium, 18 původů v kmenové školce JEH1V a 81 původů v kmenové školce JEH1F. Průtoková cytometrie Do misek s perlitem bylo z každého původu vyseto cca 30 semen. Ve stadiu prvních až třetích pravých lístků bylo provedeno měření obsahu DNA u jednotlivých rostlin na průtokovém cytometru Partec PA. DNA každé rostliny byla měřena ve směsném vzorku s diploidním jetelem lučním (Start, 2n = 14). Celkem bylo hodnoceno 800 rostlin JEH1V a 753 rostlin JEH1F. Genomická in situ hybridizace (GISH) Z 67 hybridních rostlin JEH1V a rostlin JEH1F T. pratense x T. medium byly odebrány kořenové špičky, po odstřihnutí byly ponechány 24 hod. na ledu za účelem synchronizace mitóz a pak byly fixovány v Carnoyově fixáži. Byla použita směs lytických enzymů celulázy, pektolyázy a cytohelikázy pro narušení buněčné stěny. Dále byly připraveny hybridizační sondy z DNA izolované metodou CTAB z rostlin T. pratense odrůdy Tatra a T. medium klonu 10/8. Bylo použito nepřímé značení sond - sondy pro odrůdy T. pratense byly značeny digoxigeninem-11-dUTP (Roche) a DNA T. medium byla značena biotinem (Roche). Kvalita sond po nick translaci byla kontrolována na 1% agarózovém gelu. Hybridizační směs (Schubert et al. 1998) byla přidána k cytologickému preparátu (10µl/sklíčko). Pro denaturaci chromozomů a sondy byla sklíčka umístěna na 2 min na varnou desku (80oC), a pak na 6 h ve vlhkém boxu nebo přes noc při 37oC. Vizualizace preparátů byla provedena pomocí fluorescenčního mikroskopu Olympus BX-51. Kvalitativní znaky Z 10 kmenů mezidruhových hybridů JEH a obou rodičovských druhů byly odebírány vzorky zelené píce pro stanovení obsahu volných a celkových fytoestrogenních látek – isoflavonů daidzeinu, genisteinu, glyciteinu, formononetinu, biochaninu A a equolu, pterokarpanů – kumestrolu a jejich glykosidů. Pro stanovení celkového obsahu fytoestrogenů ve vzorcích byly glykosidy hydrolyzovány pomocí HCl za tepla, stanovení bylo provedeno pomocí kapalinové chromatografie a tandemovou hmotnostní spektrometrií. Stanovení volných fytoestrogenů bylo provedeno extrakcí metanolem. Výsledky a diskuze Koncentrace DNA měřených hybridních rostlin se pohybovala v rozmezí odpovídajícímu 22 až 47 chromozomům. Na základě těchto počtů byly rostliny rozděleny do pěti skupin (Tab. 1). Zastoupení rostlin v jednotlivých kategoriích bylo u obou školek srovnatelné. Na obr. 1 jsou zastoupeny hybridní rostliny s různým počtem chromozomů. Obsah DNA u T. medium 28

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ odpovídal oktoploidu s 64 chromozomy. Rostliny neobsahovaly stejný podíl chromozomů od obou rodičovských druhů. Podobné závěry byly zjištěny při studiu genomů odrůd založených na mezirodové hybridizaci Lolium multiflorum a Festuca pratensis nebo F. arundinacea (Kopecky et al. 2005). Úspěšná hybridizace mezi T. pratense a T. medium včetně hodnocení intermediální morfologie listů byla popsána v práci Isobe et al. (2001). Introgrese znaků mezidruhovou hybridizací je u rodu Trifolium vzácná a byla popsány spíše mezi druhy T. ambiguum a T. hybridum pro tvorbu oddenků (Paplauskiene et al. 2004) nebo T. repens a T. nigrescens pro odolnost k háďátkům (Hussain et al. 1997). Jednotlivé druhy jetele se lišily jednak v obsahu, jednak v profilu fytoestrogenů. U T. medium bylo po kyselé hydrolýze stanoveno celkově 6190 mg/kg fytoestrogenů, z čehož tvoří 66% biochanin A (4061 mg/kg), 28% formononetin (1746 mg/kg), 5% genistein (323 mg/kg) a <1% daidzein (56 mg/kg). T. pratense obsahuje 2471 mg/kg celkových isoflavonů (stanovených rovněž po kyselé hydrolýze), s opačným zastoupením majoritních isoflavonů než u T. medium. Fytoestrogeny jsou tvořeny z 56% formononetinem (1394 mg/kg), 39% biochaninem A (968 mg/kg), 3,3% genisteinem (83 mg/kg) a z 1% daidzeinem (26 mg/kg). Rostliny hybrida uvedených dvou rodičů obsahovaly nižší množství fytoestrogenů než T. pratense, ale byl zaznamenán nárůst formononetinu ve srovnání s T. medium. Obsah celkových fytoestrogenů je u hybridů 2149 mg/kg se 68% zastoupením formononetinu (1468 mg/kg), 27% biochaninu A (573 mg/kg), 3,9% genisteinu (84 mg/kg) a 1,1% daizeinu (23 mg/kg). Tab. 1: Obsah DNA hybridních rostlin T. pratense x T. medium v populaci novošlechtění měřený průtokovou cytometrií přepočítaný na počet chromozomů vzhledem ke standardu 2n = 14. Počet rostlin s chromozomy 2n = méně než 2n = 28* 2n = 29 až 30 2n = 31 až 40 2n = 41 až 47 28 JEH1V 68 (8,5%) 608 (76,0%) 120 (15,0%) 3 (0,4%) 1 (0,1%) JEH1F 48 (6,4%) 495 (65,7%) 199 (26,4%) 9 (1,2%) 2 (0,3%) * počet chromozomů u mateřského genotypu T. pratense Závěr Charakterizace hybridů T. pratense x T. medium byla doplněna o kvalitativní parametry, jako je obsah fytoestrogenů. Výsledky potvrdily mezidruhovou variabilitu, která bude dále studována. Cytologická analýza hybridů ukázala variabilní obsah počtu chromozomů od 20 do 43 v korelaci s metodou průtokové cytometrie, což dokládá introgresi celých chromozomů nebo jejich ztrátu. Introgrese metodou GISH nebyla zatím potvrzena. Probíhá hodnocení introgrese znaku tvorby podzemních výběžků, charakter trsu, a jejich souvislost s vytrvalostí. Pokračují práce s analýzou získaných celogenomových sekvencí obou rodičovských druhů T. pratense a T. medium metodou Illumina. Práce je zaměřena na vypracování postupu využití druhově specifických DNA markerů a DNA čipů jako prostředků selekce hybridních rostlin na znaky kvalitativní i kvantitativní. Dedikace Výzkum je součástí projektu QI111A019 a QI111C016 Ministerstva zemědělství ČR.

29

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Obr. 1: Počty chromozomů u hybridních rostlin T. pratense x T. medium - C JEH 35/6 (27 chromozomů), D JEH 12/29 (28 chromozomů), E JEH 34/4 (30 chromozomů), F JEH 26/7 (43 chromozomů) ve srovnání s rodiči A T. pratense (28 chromozomů) a B T. medium klon 10/8 (64 chromozomů).

Použitá literatura Hussain S.W., Williams W.M., Mercer C.F., White D.W.R. (1997): Transfer of clover cysts nematode resistance from Trifolium nigrescens Viv. to T. repens L. by interspecific hybridisation. Tudor. Appl. Genet. 95: 1274–1281. Isobe S., Sawai A., Yamaguchi H., Gau M., Uchiyama K. (2001): Breeding potential of the backcross progenies of a hybrid between Trifolium medium x T. pratense to T. pratense. Canad. J. of Plant Sci. 82: 395–399. Kopecky D., Lukaszewski A.J., Doležel J. (2005): Genomic constitution of Festulolium cultivars released in the Czech republic. Plant Breed. 124: 454–458. Nedbalkova B., Repkova J., Bartosova L. (1995): Germplasm TBZP1, TBZP2, TBZP3, TBZP4 of interspecific Trifolium hybrids. Scientific Studies Res. Inst. Fodder Plants 13: 129–131. Paplauskiene V., Dabkeviciene G., Pasckinskiene I. (2004): Identification of interspecific hybrids of T. ambiguum x T. hybridum by inter-SSR fingerprinting. Grassland Sci. Eur. 9: 398–400. Řepková J., Nedbálková B., Holub J. (1991): Regeneration of plants from zygotic embryos after interspecific hybridization within the genus Trifolium and electrophoretic evaluation of hybrids. Scientific Studies Res. Inst. Fodder Plants 12: 7–14. Řepková J., Nedělník J., Jakešová H., Hampel D., Hofbauer J. (2011): Mezidruhoví hybridi Trifolium pratense x Trifolium medium jako zdroj nové diverzity. Úroda 12, vědecká příloha časopisu, 21–24. Schubert I., Shi F., Fuchs J., Endo T.R. (1998): An efficient screening for terminal deletions and translocations of barley chromosomes added to common wheat. Plant J. 14: 489–495. Kontaktní adresa: Doc. RNDr. Jana Řepková, CSc. Kampus Bohunice, Kamenice 5, 625 00 Brno, Česká republika e-mail: [email protected] 30


NOVÉ SMĚRY VE ŠLECHTĚNÍ OLEJNÉHO LNU New ways of linseed breeding Pavelek, M., Tejklová, E., Bjelková, M. AGRITEC, Plant Research, s.r.o., Šumperk Abstrakt Příspěvek reaguje na změny hospodářského typu u lnu setého Linum usitatissimum L. pěstovaného v České republice. Pěstování a šlechtění přadného lnu bylo v České republice prakticky ukončeno a veškerá pozornost se v současnosti zaměřuje na šlechtění a pěstování olejného lnu. Pro zvýšení užitkovosti olejného lnu jsou v příspěvku prezentovány a diskutovány různé směry šlechtění s cílem diferenciace konečného produktu pro vybranou cílovou skupinu uživatelů. Klíčová slova: Len setý olejný, šlechtění, mastné kyseliny, lignany, kyanogenní glykosidy Abstract The contribution responds to the changes of the type of use in Linum usitatissimum L resulting to linseed growing in the Czech Republic. Growing and breeding of flax practically stopped in the Czech Republic and all attention is now focused on linseed breeding and growing. In order to increase utilization of linseed various directions of linseed breeding are presented and discussed with the aim to differ final product according to the requests for target group of final users. Key words: Linum usitatissimum L., linseed, breeding, fatty acids, lignans, cyanogenic glycosides

Úvod Až do nedávna se len setý Linum usitatissimum L. v České republice pěstoval jako dva hospodářské typy, přadný len pro produkci vlákna pro textilní průmysl i netextilní aplikace a olejný len pro produkci semene, v minulosti užívaný zejména v průmyslu barev. Semena obsahují přibližně 35-45 % oleje bohatého na nenasycené mastné kyseliny. Standardní složení mastných kyselin u komerčních přadných i olejných odrůd je cca 6 % kyseliny palmitové (C16:0), 2 % kyseliny stearové (C18:0), 16-20 % kyseliny olejové (C18:1), 13-18 % kyseliny linolové (C18:2) a 52-60 % kyseliny α linoleové. Hlavními šlechtitelskými cíli u olejného lnu v České republice jsou: vysoký výnos oleje (výnos semene x obsah oleje v semeni), rezistence proti nejzávažnějším houbovým patogenům (Fusarium oxysporum f. sp. lini, Alternaria linicola, Colletotrichum lini, Rhizoctonia linicola, Oidium lini), odolnost proti poléhání a obsah a složení mastných kyselin. Nově byly formulovány další šlechtitelské cíle zvyšující užitkovost olejného lnu, vyšší obsah lignanů, zejména secoisolariciresinolu (SECO) jako antioxidantu a nižší obsah kyanogenních glykosidů. Materiál a metody Záměrnou šlechtitelskou prací při využití mutageneze jsou vytvářeny genotypy s alternativní skladbou mastných kyselin, vysoko linolenové (HLN), nízko linolenové (LLN) a se středním obsahem kyseliny olejové (IOL) hnědosemenné a žlutosemenné HLN typy (55-65 % C18:3),   



hnědosemenné a žlutosemenné LLN typy (méně než 3 % C18:3), hnědosemenné a žlutosemenné IOL a LLN typy (25-40 % C18:1, méně než 10 % C18:3), hnědosemenné a žlutosemenné HLN a LLN typy se zvýšeným obsahem SECO

31

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ 

hnědosemenné a žlutosemenné HLN a LLN typy se sníženým obsahem kyanogenních glykosidů

Pro změnu skladby mastných kyselin byla použita indukovaná mutageneze etylmetansulfonátem (EMS) za účelem snížení obsahu kyseliny linolenové a zvýšení obsahu kyseliny olejové (TEJKLOVÁ, 1995). Nízkolinolenové typy byly detekovány testem kyselinou thiobarbiturovou (BHATTY, ROWLAND, 1990), která s dvojnými vazbami nenasycených mastných kyselin vytváří barevný komplex, přičemž intenzita zabarvení závisí na počtu dvojných vazeb. Nejintenzivnější zbarvení je při běžném obsahu kyseliny linolenové, zatímco při sníženém obsahu nebo velmi nízkém obsahu pod 3 % je zabarvení velmi slabé, respektive žádné. Výsledky u detekovaných nízkolinolenových typů byly dále prověřovány plynovou chromatografií. Výsledky a diskuse Mastné kyseliny Cílená mutageneze pro změnu skladby mastných kyselin u lnu byla obecně použita v australsko-kanadském šlechtitelském programu (MICKE et al., 1985, GREEN, 1986 a,b, DRIBNENKI, GREEN, 1995). Ve společnosti AGRITEC s.r.o. Šumperk byla tato metoda využívána od roku 1995 (TEJKLOVÁ, 1995). Byli detekováni mutanti s redukovanou aktivitou desaturázy FAD2 a FAD3 pro denaturaci kyseliny olejové na linolovou a linolové na linolenovou. Na základě toho byly nalezeny genotypy s různými hladinami C18:1, C18:2, C18:3. Vzájemným křížením genotypů se sníženým obsahem kyseliny linolenové C18:3 byly získány nesegregující nízkolinolenové genotypy s obsahem C18:3 nižším než 3 % a cca 70 % obsahem C18:2. Při křížení LLN genotypů se standardními odrůdami Linum usitatissimum L. s běžným poměrem mastných kyselin byly získány genotypy se středním obsahem 30-40 % kyseliny linolové C18:2 i linolenové C18:3. Genotypy se zvýšeným obsahem kyseliny olejové C18:1 byly získány buď indukovanou mutagenezí nebo jako spontánní mutanti vyskytující se v kolekci genetických zdrojů společnosti AGRITEC s.r.o. Šumperk. Cílenou selekcí byli získáni mutanti s obsahem C18:3 1-2 % a obsahem C18:1 do 35 %. Byly objeveny genotypy dosahující obsahu kyseliny olejové C18:1 až 46 %, ovšem obsah kyseliny linolenové C18:3 dosáhl cca 33 %. Všechny tyto šlechtitelské aktivity byly pozitivně ovlivněny redukcí ploch přadného lnu vyúsťující až do úplného ukončení pěstování přadného lnu v ČR v roce 2010, což se promítlo i do změny odrůdové skladby olejného lnu. Po holandských odrůdách Flanders s tradiční skladbou matných kyselin a nízkolinolenové odrůdě Lola (Limagrain Advanta) byly do sortimentu zařazeny další nízkolinolenové, žlutosemenné odrůdy olejného lnu Jantar (2006, Sempra Praha a.s., šlechtitelská stanice Slapy u Tábora) a Amon (2007, AGRITEC s.r.o. Šumperk), (PAVELEK, TEJKLOVÁ, 2007). V roce 2010 získal právní ochranu žlutosemenný materiál olejného lnu pod označením AGT 997/05 (Allan) a jako perspektivní se jeví další nízkolinolenové šlechtitelské linie AGT 997/05 a AGT 987/02 prezentované v tabulce 1.

32

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 1. Charakteristika odrůd olejného lnu registrovaných v ČR a nových, perspektivních linií ve zkouškách pro registraci 2009 Genotyp Lola Flanders Amon Jantar AGT 997/05

VS 2,64 2,53 2,48 2,32 2,47

OO 43,2 45,9 45,0 44,3 42,8

VO 999,8 1016,8 971,6 901,4 931,4

C16:0 6,46 4,71 6,20 5,88 5,80

C18:0 2,63 3,66 3,66 3,94 3,79

C18:1 14,20 17,62 15,51 16,63 16,71

C18:2 71,54 15,29 71,26 70,23 40,09

C18:3 3,69 56,73 1,86 1,82 32,08

VD 131 129 132 133 131

AGT 2,49 44,4 958,6 6,21 3,59 17,58 69,22 1,97 129 981/05 AGT 2,45 41,5 868,8 6,16 3,84 18,21 64,43 5,87 130 987/02 LSD 0,32 3,00 132,0 0,10 0,19 1,05 1,39 1,23 2 0,05 Vysvětlivky: VS-výnos semene (t.ha-1), OO-obsah oleje (%), VO-výnos oleje (kg.ha-1), C16:0–kyselina palmitová (%), C18:0-kyselina stearová (%), C18:1-kyselina olejová (%), C18:2-kyselina linolová (%), C18:3kyselina linoleová (%), VD-délka vegetační doby (dny od setí do zralosti)

Kyselina linolenová je žádoucí z potravinářského hlediska a i když je nestabilní a redukuje trvanlivost oleje, je žádoucí pro produkci jedlého oleje. Lignany – fytoestrogeny Novým šlechtitelským cílem je zvýšení obsahu fytoestrogenů a snížení obsahu kyanogenních glykosidů. Nejznámějším fytoestrogenem je sesoisolariciresinol (SECO), jehož enzymatickým rozkladem vznikají lignany, které mají pozitivní antioxidační účinky v lidském organismu (TOURÉ, XU, 2010). Nová šlechtitelská linie AGT 997/05 ukázala zvýšený obsah SECO ve srovnání se standardní odrůdou Amon (graf 1). Kyanogenní glykosidy Vysoký obsah kyanogenních glykosidů (KG - linustatin, neolinustatin and linamarin) je nežádoucí z důvodu jejich metabolické degradace na kyanovodík (HCN), který je pro organismy toxický. Proto jsou odrůdy olejného lnu s nižším obsahem kyanogenních glykosidů mnohem vhodnější pro použití v potravinářském průmyslu ve srovnání s tradičními odrůdami. V grafu 2 je uveden obsah KG jako suma všech tří výše zmíněných KG u registrovaných odrůd a šlechtitelských linií olejného lnu. Obě novošlechtění AGT 987/02 a AGT 997/05 prokázala nižší obsahy KG ve srovnání se standardními odrůdami. Graf 1. Obsah SECO u registrovaných odrůd a novošlechtění olejného lnu

33

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Graf 2. Obsah KG u registrovaných odrůd a novošlechtění olejného lnu

Kyselina olejová Za účelem detekce genotypů se zvýšeným obsahem kyseliny olejové (C18:1) byl od roku 2007 prováděn průzkum kolekce genetických zdrojů olejného lnu. Výsledky prokázaly vysokou variabilitu v obsahu C18:1 (tab. 3) a byly detekovány genotypy se zvýšeným obsahem kyseliny olejové C18:1 (tab. 2,3). V rámci 19 detekovaných genotypů uvedených v tab. 2, 3 obsah kyseliny olejové C18:1 kolísal v rozmezí 21,5 – 30 %. Nově vyvinutá linie olejného lnu pod označením AGT 997/05 prokázala ve zkouškách zvýšený obsah SECO, snížený obsah KG a současně jedinečnou skladbu mastných kyselin, zejména střední obsah kyseliny linolové i linolenové. V roce 2011 byla registrována jako nová odrůda s obchodním názvem Raciol (TEJKLOVÁ, BJELKOVÁ, PAVELEK, 2011) Tabulka 2. Složení mastných kyselin u 15 genotypů vybraných z kolekce genetických zdrojů lnu na vyšší obsah kyseliny olejové C18:1 – pokusná lokalita Šumperk ECN 2-583 2—538 2-580 2-399 2-535 2-438 2-568 2-470 2-595 2-437 2-567 2-617 2-449 2-424 2-380

Název Sziciliai olajlen I-9 Madéfalvai kékvirágu CI 1235 Vajžgantas Rabat 019620 Omega La Prevision V-1-530 Rabat 01-1 Masličnyj O/228 Rabat 03-2 CI 1235 LCSD-210

C16:0 6,5

Obsah mastných kyselin (%) C18:0 C18:1 3,9 21,5

C18:2 16,8

C18:3 51,3

5,8 5,4

3,0 2,6

21,6 21,6

15,1 14,8

54,6 55,6

6,1 4,8 6,0

3,9 2,8 4,1

21,7 21,7 21,8

12,3 20,9 15,7

56,0 49,7 52,5

6,1 6,2 6,2 57 5,6 5,6 6,2 5,9 4,7

3,1 4,2 3,8 3,6 2,6 3,1 3,8 4,3 2,2

21,9 22,1 22,1 22,2 22,3 23,0 23,6 24,0 25,7

15,3 14,8 15,5 14,5 14,6 16,3 16,1 12,7 14,7

53,5 52,7 52,4 53,9 54,9 52,1 50,2 53,1 52,8

34

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 3. Složení mastných kyselin u 14 genotypů vybraných z kolekce genetických zdrojů lnu na vyšší obsah kyseliny olejové C18:1 – pokusná lokalita Vikýřovice ECN 2-601 2-610 2-919 2-605 2-540 2-617 2-399 2-670 2-657 2-616 2-676 2-471 2-474 2-470

Název Maď. olejný Minuano Liflora Attana ZZOB Udzan O/228 CI 1235 P-255 Barradas Benafin O/226 VNIIL 6 Royal Liral Crown La Prevision

C16:0 5,5 6,0 4,7 5,4

Obsah mastných kyselin (%) C18:0 C18:1 2,7 26,3 4,6 26,3 3,5 26,2 2,8 26,4

C18:2 12,6 13,4 13,9 16,2

C18:3 52,8 49,6 51,6 49,3

6,3 5,9 6,7 5,4 6,7

4,1 3,2 5,6 3,0 4,6

26,6 26,6 27,0 27,1 27,4

15,7 15,8 12,4 14,0 13,3

47,3 48,5 48,4 50,5 48,0

5,3 5,4 6,8 6,6 6,3

2,9 4,7 4,8 5,0 5,5

27,7 28,3 28,9 28,9 30,0

15,0 16,5 14,4 14,0 13,9

49,1 45,1 45,0 45,6 44,3

Závěr Nedávno registrované české, žlutosemenné, nízkolinolenové odrůdy olejného lnu Jantar (2006) a Amon (2007) jsou srovnatelné s hnědosemennou, nízkolinolenovou, holandskou standardní odrůdou Lola. Všechny tyto odrůdy jsou primárně určeny k použití v potravinářském a především pekárenském průmyslu k posypu do pečiva. Cílenou šlechtitelskou prací se však podařilo zvýšit další využití olejného lnu vyšlechtěním odrůdy se zcela jedinečnou, u lnu jako druhu Linum usitatissimum L., dosud neexistující kvalitou a to se středním obsahem kyseliny linolové C18:2 (cca 40 %) a α linolenové C18:3 (cca 30 %). Takovéto složení mastných kyselin opravňuje využití této nové linie zkoušené v pokusech pro registraci v letech 2008 – 2010 pod označením AGT 997/05 a registrované v roce 2011 jako nová odrůda olejného lnu s názvem Raciol především pro výrobu jedlého, stolního oleje. Jedná se o odrůdu s níže uvedenými vlastnostmi: RACIOL  středně raná, modrokvětá, žlutosemenná odrůda • rostliny nízké až středně vysoké, odolné k poléhání  výnos semene a tuku vysoký  obsah tuku středně vysoký  obsah kyseliny linolové cca 40 %  obsah kyseliny alfa-linolenové cca 30 %  jodové číslo středně vysoké  velmi nízký obsah antinutričních látek – kyanogenních glykosidů  vyšší odolnost k chorobám kořenů a báze stonku  odrůda k produkci semene na výrobu stolního oleje, pro využití v racionální výživě, v pekárenském průmyslu na posyp pečiva, k přimíchávání do těst Dedikace Tento výzkum byl finančně podpořen granty MŠMT č. 2678424601 a 2B06087. 35


Použitá literatura Bhatty Rs, Rowland Gg, 1990: Measurement of α-linolenic acid in the development of edible oil flax. J. Am. Oil Chem. Soc. 67, 364-367. Dribnenki, J. C. P., Green, A. G, 1995: Linola ((TM)) "497" low linolenic acid flax. Can. J. Plant Sci., 75, 201-202. Green, A. G, 1986 a: A mutant genotype of flax (Linum usitatissimum L.) containing very low levels of linolenic acid in its seed oil. Can. J. Plant Sci. 66: 499-503. Green, A. G, 1986 b: Genetic modification of seed fatty acid composition in Linum usitatissimum L. Journal of Australian Institute of Agricultural Science 52 (3), 175-176. Micke, A., Maluszynski, M., DoninI, B, 1985: Plant cultivars derived from mutation induction or the use of induced mutants in cross breeding. FAO Mutation Breeding Review 3 Pavelek M., Tejklová E, 2007: New varieties, Linum usitatissimum L., linseed Amon, Nové odrůdy, len setý, olejný Amon. Czech J. Genet. Plant Breed., 43, (4), 149–155. Tejklová E, 1995: Induced mutagenesis in flax (Linum usitatissimum L.). In: Breeding for fibre and oil quality, Proc. 3rd Meeting of the International Flax Breeding Research Group, 7-8 Nov., St. Valéry en Caux, France, 42-50. Tejklová E., Bjelková M., Pavelek M, 2011: New varieties, Medium - linolenic linseed (Linum usitatissimum L.) Raciol, Nové odrůdy, střednělinolenový olejný len Raciol. Czech J. Genet. Plant Breed., 47, (3), 128 – 130. Touré A, XU XM, 2010: Flaxseed lignans: source, biosynthesis, metabolism, antioxidant activity, bio-active components, and health benefits. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 9, 261-269.

Kontaktní adresa: Ing. Martin Pavelek, CSc. AGRITEC Plant Research s.r.o. Zemědělská 16 787 01 Šumperk, Česká republika

36


STUDIUM ODOLNOSTI VYBRANÝCH GENOTYPŮ TUŘÍNU VŮČI NÁDOROVITOSTI BRUKVOVITÝCH Study of resistance of selected rutabaga genotypes to clubroot Kopecký P., Cenklová V., Dušek K. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Olomouc Abstrakt Nádorovitost brukvovitých (Plasmodiophora brassicae Wor.; PB) je celosvětově rozšířená choroba napadající rostliny čeledi Brassicaceae. Odolnost 12 vybraných položek tuřínu (Brassica napus var. napobrassica (L.) Rchb.) vůči PB byla testována za kontrolovaných podmínek. Odrůdy Debra a Marian se ukázaly jako nejodolnější vůči PB, naopak odrůdy Perfection a Croppa byly nejcitlivější. Indexy napadení v průběhu jednotlivých opakování experimentů většinou vzájemně korelovaly. Hodnoty výrazně kolísaly jen u tří odrůd, což mohlo být způsobeno heterogenitou použitých izolátů PB odvozených z náhodně odebraných vzorků z infekčního pole. Další možnou příčinou variability indexů napadení může být předpokládaná genetická heterogenita rostlinného materiálu v rámci sledovaných odrůd tuřínu. Získané výsledky budou ověřeny v podmínkách infekčního pole. Klíčová slova: Plasmodiophora brassicae Wor., Brassica napus var. napobrassica (L.) Rchb., odrůdy, index napadení Abstract Clubroot (Plasmodiophora brassicae Wor.; PB) is a worldwide distributed disease that affects plants from the family Brassicaceae. Resistance of 12 chosen accessions of rutabaga (Brassica napus var. napobrassica (L.) Rchb.) to PB was tested under controlled conditions. Varieties Debra and Marian were demonstrated as the most resistant to PB, conversely varieties Perfection and Croppa were the most susceptible. During separate sets of experiments recorded disease indexes were correlated, only in three cultivars fluctuated markedly probably due to heterogeneity of the used PB isolates randomly collected from the infested field. The next possible explanation for variation of recorded disease indexes may be a genetic heterogeneity of plant material in the range of observed rutabaga varieties. The obtained results will be verified under field conditions. Key words: Plasmodiophora brassicae Wor., Brassica napus var. napobrassica (L.) Rchb., varieties, disease index

Úvod Nádorovka kapustová (Plasmodiophora brassicae (Wor.) - (dále PB) představuje biotrofního vnitrobuněčného parazita většiny druhů a rodů rostlin z čeledi Brassicaceae. PB způsobuje závažné onemocnění u hospodářsky významných i planých druhů nazývané nádorovitost brukvovitých. PB je řazena do třídy Phytomyxea (plasmodiofory) podříše Rhizaria ze skupiny Protista (Neuhauser et al. 2010; Hwang et al. 2012). Ve formě spor běžně přežívá v půdě až desítky let a za vhodných podmínek napadá kořeny rostlin. Způsobuje jejich zbytnění, tvorbu kořenových nádorů, postupný rozpad pletiv a tím omezené zásobení nadzemních částí rostlin živinami a vodou (Hwang et al. 2012). V konečném důsledku dochází ke snižování výnosu napadených rostlin a může docházet až k celkovému zničení porostů. Optimální podmínky pro rozvoj choroby jsou 20 až 25 °C, pH 5,0 až 6,0 (Kasinathan 2012) a půdní vlhkost 70 až 90 % (Rod 2006), choroba se nevyskytuje jen na silně alkalických a vápenitých půdách (Dixon 2009). Tím je předurčeno i její celosvětové rozšíření především do oblastí mírného pásma Evropy, Asie, Ameriky a Austrálie, kde jsou zaznamenávány největší negativní dopady na produkci zemědělsky významných brukvovitých plodin (Manzanares-Dauleux 2001, Hatakeyama et al. 2004, Dobson et al. 1983, Strelkov et al. 2011, Donald et al. 2006). 37

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ B. napus je amfidiploid druhů B. oleracea a B. rapa, má nízkou vnitrodruhovou genetickou variabilitu, která je pro jednotlivé taxony postupně rozšiřována o geny pocházející z původních druhů (Diederichsen et al. 2009). Rezistence B. napus k PB je dána převážně rasově specificky. Rezistence je kontrolována jednotlivými nezávislými dominantními geny a částečně kvantitativně pomocí minoritních QTLs (lokusů kvantitativních znaků) s epistatickým efektem (Werner et al. 2008). Obtížnost kontroly rezistence brukvovitých vůči PB je dána také vysokou variabilitou patogenity jednotlivých ras PB, jejich diverzitou a celosvětově jejich dosud málo objasněnou distribucí (Manzanares-Dauleux et al. 2001). Rozšíření virulentních pathotypů PB bylo obecně velmi nízké, okolo 3,5-10 % pozemků používaných k pěstování brukvovitých plodin (Crete 1981), místy dosahovalo zamoření pozemků max. 20 % (Landry et al. 1992), jen v Austrálii až 70 % (Donald et al. 2006). S rozšiřováním pěstování řepky olejky (B. napus ssp. oleifera (DC.) Metzg. var. annum) dochází i přes doporučované střídání plodin ke stále většímu zamořování pěstebních oblastí. Jako ochrana plodin na zamořených pozemcích může sloužit nákladné chemické ošetření půd aplikací fungicidů, zavápnění (Howard et al. 2010; Strelkov et al. 2011) či pěstování vychytávacích předplodin jako ředkev olejná (Raphanus sativus var. oleifera), oves setý (Avena sativa L.) nebo jílek vytrvalý (Lolium perenne L.), které stimulují vyklíčení trvalých spor PB bez jejich dalšího vývoje a jsou tak schopny snižovat koncentraci spor PB v půdě (Chytilová and Dušek 2007). Přesto stále zůstává nejefektivnějším způsobem kontroly pozemků zamořených PB a omezujícím ekonomické ztráty při produkci brukvovitých plodin, pěstování rezistentních kultivarů (Diederichsen et al. 2009). Proto i pro pěstování tuřínu (Brassica napus var. napobrassica (L.) Rchb., vzrůstá význam rezistentních odrůd, jejich výběr a šlechtění. Cílem práce bylo otestovat odolnost 12 vybraných položek tuřínu 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 12 vybraných genotypů tuřínu (Brassica napus var. napobrassica (L.) Rchb.) z genofondové kolekce zelenin VÚRV, v.v.i., Centra aplikovaného výzkumu zelenin a speciálních plodin Olomouc. Pasportní údaje položek jsou uvedeny v databázi EVIGEZ (http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/asp2/default_c.htm). 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 1285 rostlin, průměrně 33 rostlin na variantu a jedno opakování. Jako kontrola byla použita univerzální citlivá odrůda pekingského zelí (Brassica rapa var. pekinensis Hanelt) cv. Granaat (09H2700165). Výsledky a diskuse Předběžné výsledky studia odolnosti vybraných položek tuřínu vůči nádorovitosti brukvovitých vykazovaly široké spektrum odolnosti od velmi rezistentních genotypů po genotypy extrémně citlivé. Při srovnání průměrů procent napadení rostlin z jednotlivých genotypů a indexů napadení (DI = disease indexes), se jako nejodolnější vůči PB a téměř bez příznaků choroby ukázaly odrůdy Debra - evidenční č.: 09H2800006, pocházející z roku 1996 38

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ z USA a obě položky odrůdy Marian pocházející z různých zdrojů - 09H2800010 - z Anglie od šlechtitele Hurst z r. 1981; 09H2800009 - od šlechtitele Charles Sharpe z r. 1985, Unknown cultivar - 09H2800007, pocházející z roku 1996 z USA a Landrace (Terchová) 09H2800002, pocházející ze sběrové expedice Orava 1995 ze Slovenské republiky. Většina těchto genotypů měla 100 % rostlin se stupněm napadení 0-1, pouze genotyp Landrace (Terchová) měl jen 99 % rostlin se stupněm napadení 0-1. Průměrný index napadení rostlin (DI) pro všechna tři opakování u jmenovaných genotypů byl 1 nebo nižší, jen Landrace (Terchová) měl index napadení 4 (Tab. 1, Obr. 1, 2), což ve všech případech indikuje vysokou odolnost vůči PB. Indexy napadení v průběhu jednotlivých opakování experimentů byly většinou velmi podobné a vzájemně korelovaly. Tab. 1: Srovnání odolnosti odrůd tuřínu k nádorovitosti brukvovitých (PB) podle % stupně napadení a indexu napadení (DI) celkově a u jednotlivých nezávislých opakování experimentu evidenční číslo genotypu

09H2700165 09H2800001 09H2800002 09H2800003 09H2800004 09H2800005 09H2800006 09H2800007 09H2800008 09H2800009 09H2800010 09H2800011 09H2800012

název genotypu

Granaat Milevský Landrace (Terchová) Perfection Croppa Apin Debra Unknown cultivar Laurentian Marian Marian Hugry Gap Dalibor

celkové % rostlin ve stupni napadení

1. a 2. opakování % rostlin ve stupni napadení

3. opakování % rostlin ve stupni napadení

průměrný index napadení celkem index napadení (DI) DI v průběhu opakování číslo

0-1 2 92

2 35 2

3 63 6

0-1 0 98

2 23 2

3 77 0

0-1 6 84

2 54 2

3 40 14

87 8

1. 94 1

2. 91 4

3. 78 16

99

0

1

98

0

2

97

0

3

4

9

2

2

5 17 87 100

28 35 6 0

67 48 7 0

8 17 91 100

36 43 5 0

56 40 4 0

2 16 80 100

19 19 7 0

79 65 13 0

86 72 11 0

93 73 1 1

66 65 12 0

93 77 18 0

100

0

0

100

0

0

100

0

0

1

3

0

0

58 100 100

9 0 0

33 0 0

99 100 100

0 0 0

1 0 0

4 100

21 0

75 0

40 1 1

4 2 4

0 0 0

90 0

39

27

34

76

22

2

4

31

65

53

10

29

87

71

7

22

98

1

1

31

16

53

30

5

7

65

Jako pozitivní kontrola sloužila citlivá odrůda pekingského zelí (Granaat) - 09H2700165. Hodnoty v průběhu 1. a 2. opakování experimentu indikovaly vysokou odolnost (zeleně), zatímco v průběhu 3. Opakování vysokou citlivost (žlutě) u odrůd Laurentian, Hugry Gap a Dalibor. Celkové hodnoty (modře). Vysokou rezistenci vykazovaly rovněž genotyp Milevský - 09H2800001, registrovaná odrůda v letech 1959-1998, zařazená do kolekce v roce 1980 od šlechtitele SEMPRA, Turnov, a genotyp Apin - 09H2800005, pocházející z roku 1996 z USA, které měly 92 % a 87 % rostlin vykazujících stupeň napadení 0-1 (Tab. 1, Obr. 1), 2 % a 6 % rostlin bylo hodnoceno také stupněm napadení 2 a oba genotypy měli 6 % a 7 % rostlin hodnocených stupněm napadení 3 (Tab. 1). Všechny tyto citlivé rostliny se překvapivě objevily v rámci jednoho opakování experimentu, kdy index napadení dosahoval 16 a 18. Průměrný index napadení pro odrůdu Milevský byl 8 a pro odrůdu Apin 11 (Tab. 1, Obr. 2). Podobně překvapivý rozdíl v rámci daného experimentu vykazovaly i odrůdy Dalibor - 09H2800012 - původem z České republiky z roku 2006, HugryGap - 09H2800011 pocházející z roku 1985 od šlechtitele 39

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Charles Sharpe, pravděpodobně z Anglie a Laurentian - 09H2800008 - pocházející z roku 1996 z USA. Všechny tři odrůdy se jevili ve dvou nezávislých opakováních jako odrůdy vysoce rezistentní s převahou rostlin hodnocených stupněm napadení 0-1 (průměrně 98 %, 76 %, 99 %), stupeň napadení 2 byl průměrně u 1 %, 22 %, 0 % rostlin a stupeň napadení 3 byl u 1 %, 2 % a 1 % rostlin, index napadení u těchto genotypů byl 30, 53 a 40 (Tab. 1). Naopak jedno opakování vykazovalo pouze 31 %, 4 % a 4 % rostlin hodnocených stupněm napadení 0-1, 16 %, 31 % a 21 % rostlin se stupněm napadení 2 a 53 %, 65 % a 75 % rostlin se stupněm napadení 3 (Tab. 1). Tento experiment rovněž vykazoval velmi vysoké hodnoty indexu napadení, 65, 87, a 90, což odpovídá velmi vysoké citlivosti rostlin k PB. Průměrné hodnoty ze všech tří opakování klasifikují odrůdu Dalibor jako částečně rezistentní s průměrně 71 % rostlin hodnocených stupněm napadení 0-1 (Tab. 1, Obr. 1) a s indexem napadení 30 (Tab. 1, Obr. 2) a odrůdy Hugry Gap a Laurentian s průměrně 39 % a 58 % rostlin hodnocených stupněm napadení 0-1 a indexem napadení 53 a 40 (Tab. 1, Obr. 1, 2) jako méně odolné, ale stále rezistentní genotypy. Tato vysoká variabilita v rámci různých nezávislých experimentů mohla být způsobena heterogenitou použitých izolátů PB odvozených z náhodně odebraných vzorků z infekčního pole, které pravděpodobně mohly obsahovat směs různě agresivních a dosud neurčených ras patogena. Částečně mohla ke zvýšení této variability přispět i předpokládaná genetická heterogenita rostlinného materiálu a subjektivní pohled experimentátora v průběhu hodnocení rostlinného materiálu. Obr. 1: Porovnání odolnosti genotypů tuřínu vůči nádorovitosti brukvovitých (PB) podle procenta rostlin hodnocených stupněm napadení 0-1.

Jako nejcitlivější k napadení PB byly prokázány dvě odrůdy pocházející z roku 1996 z USA, Croppa - 09H2800004 a Perfection - 09H2800003, které měly pouze 17 % a 5 % rostlin hodnocených stupněm napadení 0-1 (Tab. 1, Obr. 1), zatímco 35 % a 28 % rostlin bylo hodnoceno stupněm napadení 2 a 48 % a 67 % rostlin vykazovalo stupeň napadení 3 (Tab. 1). Současně index napadení v jednotlivých nezávislých opakováních ve všech případech většinou přesahoval 65, pro genotyp Croppa to bylo 73, 65 a 77 s průměrnou hodnotou 72 (Tab. 1, Obr. 2) a pro genotyp Perfection to představovalo hodnoty 93, 66, 93 z čehož dvě hodnoty indexu napadení dokonce přesáhly 80, což představuje extrémní citlivost k napadení PB. Průměrná hodnota indexu napadení byla pro genotyp Perfection 86, což je velmi blízké výsledkům získaným pro kontrolní vysoce citlivou odrůdu pekingského zelí - Granaat 40

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ (09H2700165), kde průměrný index napadení byl 87 (Tab. 1, Obr. 2) a hodnoty pro jednotlivá nezávislá opakování experimentu byly 94, 91 a 78. Zde podobně jako pro odrůdu Perfection, bylo pouze několik rostlin hodnoceno stupněm napadení 0-1 (2%) - (Tab. 1, Obr. 1) a většina rostlin byla hodnocena stupněm napadení 2 (35 % rostlin) a stupněm napadení 3 (63 % rostlin) - (Tab. 1). Obr. 2: Porovnání odolnosti genotypů tuřínu vůči nádorovitosti brukvovitých (PB) podle průměrného indexu napadení (DI).

Pro šlechtitele má velký význam doporučení vhodných rezistentních odrůd. Aby bylo možné spolehlivě charakterizovat a dále doporučit konkrétní odrůdu, je třeba naše předběžné výsledky nejprve ověřit v podmínkách infekčního pole. Přestože kultivační komora umožňuje stabilnější podmínky pěstování, teplotu, osvětlení a pravidelnou závlahu, je nezbytné 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 rezistentní odrůdy vhodné pro další šlechtění a pěstování. Závěr Testování vybraných odrůd tuřínu vůči nádorovitosti brukvovitých v kontrolovaných podmínkách v pěstební komoře VÚRV, v.v.i. v Olomouci vyhodnotilo jako nejodolnější položky odrůdy Debra a Marian. Vysokou rezistenci vykazovaly rovněž genotypy Unknown cultivar, Landrace (Terchová), Milevský a Apin. Jako nejcitlivější se ukázaly odrůdy Croppa a Perfection. Aby bylo možné doporučit nejodolnějších položky k rezistenčnímu šlechtění, budou výsledky nejprve ověřeny v polních podmínkách, rostliny budou otestovány 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.

41

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ 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. Crete R: Worldwide importance of clubroot. Clubroot Newsl 11:6–7, 1981 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. Dobson R.L., Robak J., Gabrielson R.L.: Pathotypes of Plasmodiophora brassicae in Washington, Oregon and California. Plant Dis., 67/3: 269-271, 1983. Donald E.C., Cross S.J., Lawrence J.M., Porter I.J.: Pathotypes of Plasmodiophora brassicae, the cause of clubroot, in Australia. Ann. Appl. Biol. 148:239–244, 2006. Hatakeyama K., Fujimura M., Ishida M., Suzuki T.: New classification method for Plasmodiophora brassicae field isolates in Japan based on resistance of F1 cultivars of chinese cabbage (Brassica rapa) to clubroot. Breed. Sci., 54:197-201, 2004. Howard R.J., Strelkov S.E., Harding M.W.: Clubroot of cruciferous crops – new perspectives on an old disease. Can. J. Plant Pathol., 32/1: 43-57, 2010. 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. Kasinathan H.: Influence of pH, temperature, and biofungicides on clubroot of canola. MSc. Thesis, Guelph, Ontario, Canada: pp. 156, 2012. Landry B.S., Hubert N., Crete R., Chiang M.S., Lincoln S.E., Etoh T.: A genetic map for Brassica oleracea based on RFLP markers detected with expressed DNA sequences and mapping of resistance genes to race 2 of Plasmodiophora brassicae (Woronin). Genome 35:409–420, 1992. 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. Neuhauser S., Bulman S., Kirchmair M.: Chapter 3 Plasmodiophorids: The challengeto understand soil-borne, obligate biotrophs with a multiphasic life cycle. In: Gherbawy Y., Voigt K. (Eds.), Molecular Identification of Fungi, pp. 51-79, 2010. Rod J.: Plasmodiophora brassicae – původce nádorovitosti brukvovitých. In: Lebeda A., Mazáková J., Táborský V. (eds): Protozoa a Chromista. Taxonomie, biologie a hospodářský význam. Č. Fytopatol. Spol., Praha: 92, 2006. 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. Werner S., Diedrichsen E., Frauen M., Schondelmaier J., Jung C.: Genetic mapping of clubroot resistance genes in oilseed rape. Theor. Appl. Genet., 116: 363-372, 2008. 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 11, 783 71 Olomouc, e-mail: [email protected] 42


REZISTENCE ŠKODLIVÝCH ORGANISMŮ VŮČI PESTICIDŮM Resistance of harmful organisms to pesticides Kolařík P., Rotrekl J. Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko

Abstrakt Opakovaným používáním insekticidních přípravků dochází v populaci hmyzích škůdců polních plodin k vyselektování méně citlivých jedinců proti registrovaným přípravkům. Dle dostupných informací můžeme potvrdit rezistentní populace u blýskáčka řepkového, mandelinky bramborové či obaleče jablečného. Ke zmírnění tohoto negativního jevu je nutné dodržovat předem stanovená doporučení v rámci antirezistentní strategie. Jedná se zejména o aplikaci pesticidů pouze na základě monitoringu výskytu škůdce a jeho překročení prahu škodlivosti, střídání přípravků s různým typem účinné látky v jednom roce, ale i mezi roky na větších plochách. Klíčová slova: rezistence; hmyzí škůdci; insekticidy; ozimá řepka; blýskáček řepkový; Abstract Repeated use of insecticides occurs in the population of insect pests of field crops selected by the less sensitive individuals against the insecticides. According to information available, we can confirm resistant pollen beetle populations in OSR, potato beetles, and codling moth. To mitigate this negative effect can be recommended adherence to predetermined recommendations of the strategy antiresistence, application of pesticides only on the basis of monitoring and crossing the threshold of harm, as well as alternating products with different active substance, and in one year and between years on larger surfaces. Keyword: resistence; insect pests; insecticides; OSR; pollen beetles;

Rezistence (odolnost) je vlastnost všech živých organismů, od jednobuněčných až po savce. Dle definice Světové zdravotnické organizace (WHO) je to schopnost členovců přežívat dávky insekticidů, které působí hynutí většiny jedinců normální populace. Existuje též rezistence na antibiotika, ostatní léky atd., obecně je to schopnost organismu nereagovat na působení dané látky. Je možné kvantifikovat rezistenci populace z poměru hodnot: LD50 pro sledovanou rezistentní populaci a LD50 pro kontrolní populaci. Jedná se o množství látky, po které uhynulo 50 % testovaných živočichů za 24 hodin po expozici. Zkratka je z anglického Lethal Dose, 50 % (HRUDOVÁ, 2008). Rezistence je dědičná a představuje fyziologické přizpůsobení populace vlivem selekce. Rezistence vzniká mutací genů, nebo následkem rekombinací genů pod selekčním tlakem tzn. dlouhodobá aplikace stejného typu účinných látek (STARÁ a KOCOUREK, 2009). Také může být dědičná. Rychlost vzniku rezistence je závislá na mnoha faktorech. Při trvalém selekčním tlaku rezistentní populace vzniká již ve 12 generaci. V roce 1980 byla zjištěna rezistence u 428 druhů hmyzu, z čehož necelá polovina představovala zdravotní rizika. Ze známých druhů nejčastěji vykazují rezistenci moucha domácí, rus domácí a vši dětské. Obecně ty druhy, které mají krátký generační cyklus a tedy rychlou reprodukci. (HRUDOVÁ, 2008). Protože nové vlastnosti a obranné mechanismy nejsou vždy zcela specifické jen pro jednu látku, může se rezistence projevovat i vůči jiným přípravkům nebo dokonce vůči jiné skupině účinných látek. Tento jev je označován jako zkřížená rezistence. Objevem insekticidů DDT (dichlor-difenyl-trichlorethan) a HCH (hexachlorcyclohexan) ve čtyřicátých letech minulého století se zdálo, že boj s hmyzem je natrvalo vyřešen. Nízká cena, jednoduchá výroba a levné a jednoduché aplikační metody předpokládaly masové využívání těchto přípravků v zemědělství. Uplatňovaly se i při používání v boji s komáry přenášející malárii, ale i dalšími vektory – mouchy tse-tse přenášející spavou nemoc a celou řadou 43

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ dalších chorob, včetně vší a blech v mírných pásech světa. Tyto přípravky se používaly i přes vedlejší negativní účinky jejich působení na necílové organismy. I u těchto přípravků se začaly projevovat příznaky resistence proti jejich účinku v místech opakovaného používání. Zjistilo se, že všechny tyto insekticidy ovlivňují nejenom hmyz, ale dochází ke kumulaci v orgánech a jsou tak velmi nebezpečná pro člověka i zvířata (SKUHRAVÝ, 2008). Proto se začaly vyvíjet insekticidy mající jiné chemické složení (karbamáty, organofosfáty a pyrethroidy), přípravky mající dlouho či krátkodobou účinnost nebo specifické vůči jednomu druhu či skupině, avšak tolerantní vůči ostatním druhům a užitečné entomofauně a zároveň neškodné pro včely. V souvislosti se ztrátou citlivosti hmyzích škůdců vůči pyretroidům se považují za důležité především dva mechanismy rezistence. Ztráta citlivosti cílového místa (kdr) a metabolická rezistence. Ve vývoji metabolické rezistence hrají zásadní roli enzymatické skupiny, pro které je typický široký rozsah substrátové specifity cytochrom P450 monooxygenázy, karboxylesterázy a (GST) glutation-S-transferázy (SEIDENGLANZ et al., 2010). Rezistentní kmeny (populace) vykazují sníženou citlivost neuronů k pyrethroidům, pyretrinům a DDT jde o tzv. knock-down resistance (kdr). Pokusy prokázaly existenci super-kdr, která má vyšší úroveň než předchozí. Dalším mechanismem rezistence je snížení permeability (propustnosti) kutikuly. Insekticid není propouštěn, jelikož v buněčných membránách, kutikule hmyzu a v tukovém tělese je tzv. P - glykoprotein. Ten tvoří póry ve dvojvrstvě lipidů, ATP jimi transportuje některé škodliviny (i pesticidy) ven z buněk. Rezistentní populace mají Pglykoproteinu v několikanásobné koncentrace. Mezi další typy rezistencí můžeme zařadit cross – rezistenci, kdy po selekci jedním přípravkem je rezistentní populace méně citlivá i k přípravkům, se kterými dosud nepřišla do styku – obvykle se vyskytuje společně u organofosfátů a pyretroidů. Kombinovaná rezistence znamená, že dva nebo více mechanismů působí proti jedné účinné látce. Dále můžeme uvést behaviorální rezistenci. To je rezistence podmíněná chováním. Živočich vyvinul mechanismus umožňující vyhnout se kontaktu s toxickou látkou (HRUDOVÁ, 2008). Rezistence vůči insekticidům jako projev je obvykle výsledkem kombinace několika mechanizmů rezistence a není jednoduché odlišit obzvláště na fenotypové úrovni (při hodnocení projevu různým dávkám insekticidům) vlivy jednotlivých podílejících se mechanismů v kvantitativním smyslu (SEIDEGLANZ, POSLUŠNÁ, 2009 b). V souvislosti s rezistencí hmyzích škůdců vůči pyrethroidům se považují za důležité především dva mechanismy rezistence – ztráta citlivosti cílového místa a metabolická rezistence (SCOTT, 1991). Pokud zasažení jedinci přežívají i po přímém kontaktu nebo i přítomnosti pesticidu v jejich těle, označuje se taková rezistence jako fyziologická. Jednoduchá rezistence se vztahuje k jedinému mechanismu rezistence, který obvykle chrání organismus před selekční látkou (či látkami příbuznými) a který je odpovědný za specifické spektrum resistence, přičemž povaha spektra závisí na mechanismu rezistence a měla by být nezávislá na použitém selekčním agens. Rezistence podmíněná chováním je změna chování škůdce, kterým se snižuje pravděpodobnost jejich kontaktu s pesticidem. Kombinovaná rezistence – podílí se dva nebo více mechanismů na společné ochraně vůči pesticidu. Křížová (cross) nebo také spřažená rezistence, představuje jev, k němuž dochází pokud vývoj fyziologické rezistence vůči dané látce má za následek nutnost v rezistentní populaci zvyšovat dávky ve srovnání s dávkami postačujícími pro úmrtnost populace (LOKAJ, 2007). Jedním z důvodů vývoje rezistence vůči pyrethroidům může být i nařízení Evropské unie o přípravcích na ochranu rostlin, kde se počet účinných látek použitelných pro minimalizaci škod způsobených hmyzími škůdci neustále snižuje. K využívaným metodám diagnostiky rezistence patří biologické, genetické a metabolické metody. U kontaktních biologických metod využíváme např. topikální, tarsální, ponořovací 44

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ test a dále požerový test. Mezi genetické metody řadíme detekci bodových mutací genů metodou PCR. Detekce enzymů a jejich aktivity jsou využívány u metabolických metod, jedná se o tzv. proteomickou metodu (STARÁ a KOCOUREK, 2010). Metoda topikalní aplikace insekticidů se využívá především na housenkách. Pro testy se používají insekticidy rozpustné ve vodě, dále účinné látky rozpuštěné v acetonu nebo tetrahydrofuranu, podle rozpustnosti dané látky. Insekticidní jícha se aplikuje dávkovačem nebo mikropipetou o objemu 1µl. Před aplikací insekticidní jíchy je třeba místo aplikace potřít štětečkem navlhčeným v acetonu, aby byla umožněna penetrace přípravku přes kutikulu. Každá koncentrace je testována na 20 – 25 housenkách. Po aplikaci jsou housenky umístěny do plastových misek s ruličkami vlnité lepenky. Každá miska představuje jednu variantu. Inkubace se provádí v klimatizovaném boxu při teplotě 25 °C a fotoperiodě 16L:8D. vyhodnocení mortality se provádí po vylíhnutí motýlů v kontrolní neošetřené variantě (STARÁ a KOCOUREK, 2007). Tato metoda je méně vodná pro testování blýskáčků z důvodu velké aktivity imag. Je totiž důležité tyto insekticidy aplikovat na konkrétní část těla. Vhodná metoda testování blýskáčků je podle metody č. 11 (dle IRAC) – tzv. lavičkový test. Při této metodě testovaní dospělci přicházejí do styku s účinnou látkou, která je nanášena na povrh testovacích lahviček ve předem stanovených koncentracích. Vlastní vyhodnocení je prováděno v předem stanovených časových intervalech, přičemž vyhodnocení jedinců je prováděno do skupin dle jejich životních projevů (živí, postižení a mrtví). Rezistence blýskáčka proti pyrethroidům se stává velkým problémem v západní Evropě, zejména Francii a Německu (ACKERMANN et al., 2008). Od roku 2009 se začíná významněji projevovat také v ČR rezistence dospělců blýskáčka proti insekticidům (SEIDEGLANZ, POSLUŠNÁ, 2009 b). V České republice jsou používány proti blýskáčkům více jak 20 let pyretroidy typu II. - lambda-cyhalothrin, deltamethrin, alphacypermethrin, zeta-cypermethrin, cypermethrin, esfenvalerate (ŠKUTOVÁ et al., 2009). Obsahují alfakyano 3-fenoxybenzyl skupinu, reverzibilně blokují sodíkové kanály nervových vláken a navíc ovlivňují GABA receptory v nervových vláknech. Dále jsou známé pyrethroidy typu I. – neobsahují alfa-kyano skupinu, např. permethrin. Reverzibilně blokují sodíkové kanály nervových vláken. Pyrethroidy jsou syntetické chemické sloučeniny podobné přírodním látkám pyretrinům produkovaným květinami (http://cs.wikipedia.org, 2010). Pyretrin je extrakt z květů chryzantémy starčkolisté (Chrysanthemum cinerariaefolium), proti hmyzu byl poprvé použit kolem roku 1850 (PROKINOVÁ, 2010). Pyrethroidy jsou běžnou složkou komerčních výrobků, například domácích insekticidů a repelentů. V koncentracích používaných v těchto produktech jsou obecně pro člověka neškodné. Pyrethroidy jsou axonovými jedy, účinkují blokací sodíkových kanálů neuronových membrán hmyzu v otevřeném stavu. Sodíkový kanál je malý otvor, kterým mohou sodíkové ionty vstupovat do axonu a způsobovat excitaci. Protože se nervy nemohou odexcitovat, je hmyz paralyzován. Pyrethroidy se obvykle kombinují s piperonylbutoxidem, známým inhibitorem klíčových mikrosomálních oxidázových enzymů. To zabraňuje těmto enzymům odstraňovat pyrethroidy z těla hmyzu a zajišťuje, že účinek pyrethroidů bude smrtelný a ne pouze paralytický (http://cs.wikipedia.org, 2010). Lambda-cyhalothrin je insekticid registrovaný US Environmental Protection Agency (EPA) v roce 1988. Je podobný pyrethroidu cyhalothrinu (http://npic.orst.edu, 2001). Jedná se o nesystémový pyrethroid. Usmrcuje hmyz jako dotykový a požerový jed. Působí zejména proti žravým škůdcům - Lepidoptera, Coleoptera jako kontaktní jed s výraznou účinností. Dále má velmi dobrou účinnost na savý hmyz - Homoptera. Výsledkem rezistence hmyzu k insekticidům je snížená účinnost používaných přípravků, ztráty na produkci a zvýšené náklady na ochranu při opakovaných aplikacích (STARÁ a 45

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ KOCOUREK, 2009). K prevenci vzniku rezistence patří střídání přípravků s různými účinnými látkami, omezení četnosti aplikací přípravků. Používání přípravků s nižší perzistencí v prostředí, monitoring úrovně rezistence a zachování refugií pro citlivé populace (HRUDOVÁ, 2008). Příčiny, které způsobují zvýšené riziko vzniku rezistentních populací blýskáčka řepkového jsou vysoká intenzita chemické ochrany proti hmyzím škůdcům na řepce, omezené spektrum účinných látek insekticidů aplikovaných do řepky. Dále mezi ně můžeme zařadit zvýšení ploch osevů ozimou řepkou (vysoký podíl v osevních postupech), koncentrace pěstování řepky v regionu a teplotně příznivější roky. Dospělci i larvy blýskáčka jsou vystaveni selekčnímu tlaku insekticidů po celou dobu květu řepky a nejenom jí. Dospělci blýskáčků se vyskytují i na dalších plodinách (mák, slunečnice, hořčice, jarní řepka, jetele aj.) kde se živí pylem a kde jsou aplikovány další insekticidní přípravky proti dalším významným škůdcům. Selekční tlak na vznik rezistentních populací blýskáčka řepkového se tak i v období poklesu jeho škodlivosti paradoxně zvyšuje (STARÁ a KOCOUREK, 2009). Co se týče konkrétně případu blýskáčka řepkového (Meligethes aeneus F.) a pyrethroidů, vyplývá z posledních studií, že hlavní podíl na rezistenci je zde možné přičítat mechanismu metabolické rezistence a to konkrétně důsledkům zvýšení hladin monooxygenáz u méně citlivých (či až zcela necitlivých) jedinců. Někteří jedinci se tak díky své lepší enzymatické výbavě dokáží s insekticidem vypořádat, odbourat ho (SEIDENGLANZ et al., 2010). V roce 1999 byly k dispozici první zprávy o snížené účinnosti insekticidů – pyrethroidů, při používání k ochraně proti blýskáčku řepkovému (Meligethes aeneus) v severovýchodní Francii. V následujících sedmi letech došlo k rychlému šíření rezistentních populací k pyrethroidům v mnoha oblastech Evropy. Selhání syntetických pyrethroidů v ochraně proti blýskáčku řepkovému bylo potvrzeno jako specifický rezistentní mechanismus. Monitoring ukázal, že se rezistentní populace rozšířila v několika evropských zemích, jako je Francie, Německo a Polsko. Populace z Velké Británie a Rakouska zůstávají především citlivé k pyrethroidům (SLATER a NAUEN, 2007). Podle výsledků byly populace zařazeny do pěti skupin citlivosti: vysoce citlivé, citlivé, středně odolné, odolné a vysoce odolné populace (IRAC, 2008). V roce 2007 odpovědělo osm evropských zemí, že problémy s rezistencí blýskáčků proti insekticidům dosud nezaznamenalo. K těmto zemím patřila i Česká republika (dále: Rakousko, Estonsko, Maďarsko, Irsko, Lucembursko, Slovensko a Slovinsko). V Rakousku však ještě v roce 2007 výskyt rezistentních blýskáčků potvrdili. Mezi státy, které v anketě odpověděly, že rezistenci zaznamenaly, patří: Polsko, Francie, Lotyšsko, Dánsko, Švédsko, Belgie, Švýcarsko, Německo, Nizozemsko, Norsko, Chorvatsko a Velká Británie (SEIDENGLANZ a POSLUŠNÁ, 2009 b). V současné době již Česká republika patří k zemím, kde je snížená citlivost blýskáčka řepkového k pyrethroidům potvrzena. U mandelinky bramborové byla prokázána rezistence k celé řadě typů účinných látek. V roce 1988 byla publikována zpráva o rezistenci k několika látkám (carbofuran, endosulfan a další) v Kanadě. V USA byla rezistence zaznamenána v roce 1995 a v posledních letech byla zjištěna také v Evropě. V Rumunsku byla potvrzena rezistence mandelinky bramborové k alpha-cypermethrinu a v Polsku se objevila rezistence k některým pyrethroidům. V roce 1972 byly získány první data potvrzující rezistenci k organofosfátům a karbamátům. Zároveň byla potvrzena rezistence mandelinky bramborové i na několika lokalitách v Srbsku (NAĎOVÁ et al, 2006). V Československu byla rezistence zaznamenána k lindanu (BHC) a k DDT. Od té doby se situací k tomuto škůdci v České republice nikdo nezabýval. Dle posledních studií byla zjištěna snížená citlivost mandelinky k acetamipridu, kdy mortalita testovaných vzorků

46

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ dosahovala pouze 2 %. Přípravek Nurelle D nebyl v doporučené dávce dostatečně účinný na většinu testovaných vzorků. V řadě evropských zemí byla v 90. letech zjištěna rezistence u obaleče jablečného k širokému spektru přípravků, zahrnujících vedle organofosfátů, pyrethroidů a karbamátů i inhibitory syntézy chitinu a juvenoidy. V Itálii byla zjištěna rezistence k diflubenzuronu (Dimilin) a dalším účinným látkám, jako je indoxacarb (Steward) a tebufenozid (Mimic) v roce 1993. V roce 1996 se rezistence obaleče jablečného k diflubenzuronu vyskytla také ve Švýcarsku a byla potvrzena rovněž rezistence k tebufenozidu, fenoxycarbu (Insegar), deltamethrinu (Decis) a phosalonu (Zolone). V roce 1998 byl zjištěn nárůst rezistence obaleče k diflubenzuronu, deltametrinu a phosalonu také ve Francii. Cross-rezistence byla zaznamenána i vůči dalším účinným látkám, jako je teflubenzuron (Nomolt), tebufenozid, bifenthrin (Talstar) a lambda-cyhalothrin (Karate). V České republice nebyla vzhledem k relativně nízké intenzitě chemické ochrany rezistence k insekticidům tak závažným problémem, jako například v USA a v zemích západní Evropy. V posledních letech však přibývají v ČR zprávy o snížené účinnosti některých insekticidů proti obaleči jablečnému, což působí pěstitelům ztráty. V současné době je riziko výskytu rezistentních populací obaleče jablečného u nás naštěstí poněkud sníženo díky registraci nových insekticidů (Integro, Steward) a pomocných prostředků ochrany rostlin (Isomate C plus). Přesto nás zkušenosti ze zahraničí varují, že rezistence obaleče může vzniknout i k látkám, u kterých se s podobným rizikem nepočítalo. Důkazem je vznik rezistence obaleče jablečného v Německu k přípravku na bázi viru granulózy, který byl dosud považován z hlediska možné rezistence za bezrizikový. Je tedy třeba s podobnými riziky počítat a včas je eliminovat pomocí řady opatření, kterým říkáme antirezistentní strategie. Základem je dodržování pravidel integrované ochrany, tj. aplikace pesticidů pouze na základě monitoringu výskytu obaleče a překročení prahu škodlivosti, střídání přípravků s různým typem účinné látky jednom roce, ale i mezi roky na větších plochách. Důležitá je zásada použití přípravků z jedné skupiny účinných látek maximálně dvakrát za sezónu. Preventivní metodou pro zabránění nástupu rezistence je metoda dezorientace založená na narušení sexuální komunikace obaleče plošnou aplikací syntetického feromonu (u nás registrován Isomate C plus). Tato metoda je z hlediska rizika nástupu rezistence bezpečná, protože dosud nebyla prokázána rezistence obaleče k feromonu. Další perspektivou jsou přípravky na bázi viru granulózy obaleče jablečného, jejichž registrace v ČR se v současné době připravuje. Jelikož již byla prokázána rezistence obaleče jablečného k viru granulózy, je tedy třeba s těmito preparáty zacházet obdobně jako s chemickými přípravky a dodržovat střídání s jiným prostředky ochrany. Nepřímo má vliv na zabránění výskytu rezistence také používání přípravků selektivních pro přirozené nepřátele škůdců. Podpora přirozených regulačních mechanismů umožňuje snížit potřebu použití chemických prostředků ochrany a v konečném důsledku tedy vede ke snížení rizika nástupu rezistence. Dedikace Výsledek byl získán za institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace. Literatura Ackermann, P. et al.: Metodická příručka ochrany rostlin proti chorobám, škůdcům a plevelům. 1. vyd. Praha: Česká společnost rostlinolékařská, 2008. 503 s. ISBN 978-80-0202087-5. Hrudová, E.: Epidemiologie a gradologie: Prognóza vzniku rezistence škůdců vůči zoocidům. Výukové texty pro obor Rostlinolékařství. MZLU Brno, 2008 47

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ IRAC, Controlling pollen beetle and combating insecticide resistance in oilseed rape. [online]. 2007. [4.3.2010]. Dostupné z: http://www.irac-online.org/wpcontent/uploads/2009/09/Pollen-Beetle-Control-UK-advice-from-HGCA.pdf IRAC, IRAC Pollen Beetle Working GroupPollen Beetle Resistance Monitoring 2008. [online]. 2009. [4.3.2010]. Dostupné z: http://www.irac-online.org/wpcontent/uploads/2009/09/Pollen-Beetle-Monitoring-Poster-2008-V2.2.pdf IRAC, IRAC Pollen Beetle Working GroupPollen Beetle Resistance Monitoring 2007. [online]. 2008. [5.3.2010]. Dostupné z: http://www.irac-online.org Lokaj, Z. (2007): Taháky z fytofarmacie IV. Rostlinolékař, Praha 32 -33 ISSN 1211-3565 Prokinová, E.: Pesticid je…Úroda, 2010, Vol. LVIII, č. 1, s. 53 – 55. ISSN 0139-6013 Seidenglanz, M., Poslušná, J.: Posuny v citlivosti blýskáčka na insekticidy. Úroda, 2009 a, Vol. LVII, č. 8, s. 34 – 38. ISSN 0139-6013 Seidenglanz, M., Poslušná, J.: Výskyt reistence blýskáčka řepkového proti insekticidům v Evropě. Rostlinolékař, 2009 b, č. 1, s. 12 – 15. ISSN 1211-3565 Seidenglanz, M., Šmirous, P., Rotrekl, J., Havel, J., Hrudová, E., Poslušná, J., Kolařík, P., Kolaříková, E., Mlýnská, J., Škutová, J.: Jak přeměnit antirezistentní strategii na antirezistentní postup v případě blýskáčka na řepce. Ochrana rostlin v pojetí nových předpisů Evropské unie. Soubor referátů přednesených na semináři pořádaném Českou společností rostlinolékařskou ve dnech 2. a 3. března 2010 v Praze Slater, R., Nauen, R.: The development and nature of pyrethroid resistance in the pollen beetle (Meligethes aeneus) in Europe. EPPO Workshop on insekticide resistence of Meligethes spp. (pollen beetle) on oilseed rape, Berlin. [online]. 2007. [6.2.2010]. Dostupné.z: http://archives.eppo.org/MEETINGS/2007_meetings/meligethes/Brochure_Meligethes.pdf Stará, J., Kocourek, F.: Metodika hodnocení rezistence obaleče jablečného k insekticidům a návrhy antirezistentních strategií, s. 13. ISBN: 978-80-87011-30-0. [online]. 2007. [12.3.2010]. Stará, J., Kocourek, F. Rizika výskytu rezistentních populací blýskáčka řepkového v ČR. [online]. 2009. [25.1.2010]. Dostupné z:: http://www.vurv.cz/files/RD09_Stara.pdf Škutová., J. Kolaříková, E., Mlýnská, J., Hrudová, E., Seidenglanz, M., Poslušná, J., Kolařík, P.: Rezistence blýskáčka řepkového k pyrethroidům v okolí Brna. [online].2009.[20.2.2010].Dostupné.z: http://web2.mendelu.cz/af_291_mendelnet/mendelnet09agro/files/articles/fyto_skutova.pdf

Kontaktní adresa: Ing. Pavel Kolařík Agriculture Research , Ltd. Troubsko 664 41 Troubsko, Zahradní 1 [email protected]

48


ALGINURE – PROSTŘEDEK PRO ZVÝŠENÍ ODOLNOSTI ROSTLIN K HOUBOVÝM CHOROBÁM A JEHO VYUŽITÍ PROTI PŮVODCI STRUPOVITOSTI JABLONĚ (VENTURIA INAEQUALIS) Plant resistence improver Alginure and its use against Venturia inaequalis Bagar M., Psota V. BIOCONT LABORATORY, Brno

Abstrakt Pomocný prostředek pro zvyšování odolnosti rostlin vůči chorobám Alginure byl testován pro využití proti původci strupovitosti jabloně Venturia inaequalis v ČR jako vhodný doplněk ochrany zejména v systému ekologického a nízkoreziduálního pěstování. Testována byla solo aplikace v maloparcelkovém pokuse v roce 2010, kde bylo dosaženo účinnosti 71% při dávce 3 l/ha a 87 % při dávce 5 l/ha. V letech 2011 a 2012 byl v poloprovozních pokusech testován efekt kombinace prostředku Alginure s kontaktními fungicidy na účinnost systému ochrany proti strupovitosti. 3-5 aplikací Alginure v dávce 4 l/ha výrazně zvyšuje efekt fungicidní ochrany oproti běžnému fungicidnímu systému. Výsledky z roku 2012 naznačují možnost snižování dávky. Klíčová slova: strupovitost, ochrana, ekologické pěstování, jabloně, ovoce Abstract Plant resistance improver Alginure was tested for use in apple scab (Venturia inaequalis) control in Czech Republic as a component of ecological and low residues apple production. Solo application was tested in small plot trial in 2010. The efficacy was 71% with 3 l/ha and 87% with 5 l/ha respectively. A combination of Alginure with chemical fungicides for effect on scab was tested in semifield trials in years 2011 and 2012. 3-5 applications in dosage 4 l/ha significantly improves the effect of the scab control comparing to the standard fungicide control. The results from 2012 show that reduction of dosage is possible. Key words: apple scab, control, ecological, apple, fruit

Úvod Původce strupovitosti jabloně, houba Venturia inaequalis je nejvýznamnější patogen na jabloních v podmínkách České republiky. Problémů v ochraně proti tomuto patogenu je několik. Jednak došlo k prolomení genu rezistence Vf, takže odrůdy nesoucí tento gen se v současnosti neobejdou bez přímé fungicidní ochrany (Vávra a Boček, 2009). Často také nastávají situace, kdy i přes intenzivní fungicidní ochranu dochází k významnějšímu poškození. Příčin může být více. Například to, že nepříznivé počasí znemožní včasné provedení ochrany. V řadě případů se díky selekci rezistentních ras patogena potvrzuje nižší účinnost některých fungicidů (Kloutvorová a kol., 2009). Do budoucna může hrát roli i tlak na snižování obsahu reziduí pesticidů ve sklizeném ovoci. Výrazné zlepšení účinnosti systémů ochrany proti patogenu Venturia inaequalis mohou přinést přípravky zvyšující obranyschopnost rostliny (PRI – plant resistence improvers). Tyto přípravky mají na rozdíl od běžných fungicidů jiný mechanismus účinku. Nepůsobí přímo proti patogenu. Po jejich aplikaci dochází v rostlině k aktivaci obranných mechanizmů a tvorbě obranných látek. Takovouto rostlinu pak patogen nenapadá nebo jen velmi těžko. Přípravky typu PRI je tedy potřeba aplikovat v dostatečném předstihu před vznikem infekce. V rámci našeho výzkumu jsme sledovali účinnost aplikace přípravku typu PRI – Alginure proti původci strupovitosti jabloně patogenu Venturia inaequalis v letech 2010 – 2012. Přípravek Alginure jsme hodnotili ve dvou různých situacích. Jednak jako solo-aplikaci v rámci maloparcelkového pokusu. Pak jako součást systému integrované ochrany. 49

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Materiál a metody Výzkum probíhal v produkčních výsadbách jabloní v letech 2010 až 2012. Vliv a účinnost byla ověřována u přípravku Alginure, který obsahuje 24 % extraktu z mořských řas, 7 % rostlinných aminokyselin a 20 % fosfonátů. Výrobcem je německá firma Tilco Biochemie GmbH. V roce 2010 byl na lokalitě Nosislav proveden maloparcelkový pokus u odrůdy Idared ve sponu 3 × 4,5 m. V rámci tohoto pokusu bylo zkoušeno 5 variant: Alginure 3 l/ha, Alginure 5 l/ha, Sulikol K 6 kg/ha (50% síra), Polisenio 8 l/ha (27% polysulfid vápenatý) a VitiSan 5 kg/ha (hydrogenuhličitan draselný). Každá varianta měla 3 opakování po 4 stromech. Aplikace byla provedena pomocí motorového zádového rosiče. Celkem bylo provedeno 16 ošetření ve dnech 16., 22. a 27. dubna, 3., 6., 11., 15., 19., 24., 28., a 31. května, 7., 17. a 25. června a 19. a 29. července. Hodnocení bylo provedeno dne 11. června a 2. srpna. Napadení bylo hodnoceno na plodech. V rámci každého opakování vždy 100 náhodně vybraných plodů, kde bylo stanoveno, zda mají příznaky napadení či ne. V letech 2011 a 2012 byly provedeny 4 poloprovozní pokusy v rámci systému integrované ochrany. Vybrané lokality byly Určice, Stošíkovice a Bašnice. Na každé lokalitě probíhal poloprovozní pokus na ploše 3 – 4 ha, přičemž jedna část plochy byla ošetřována sledem fungicidních přípravků v rámci integrované ochrany. Druhá část plochy byla ošetřována totožně, avšak do systému byl přidán 3 – 5 × přípravek Alginure (tab 1. a 2.) v dávce 4 l/ha. V roce 2012 byly ověřovány kombinace poloviční dávky fungicidů s přípravkem Alginure a naopak snížená dávka přípravku Alginure (3 l/ha) se standardní dávkou fungicidu. Na jednotlivých lokalitách byly použity tyto fungicidní přípravky: Champion 50 WP (Hydroxid měďnatý, Agro CS), Novozir MN 80 New (Mankozeb, Dow AgroSciences), Kumulus WG (síra, BASF SE), Funguran-OH 50 WP (hydroxid měďnatý, Spiess-Urania Chemicals), Thiram Granulfo (thiram, AGRO CS), Polyram WG (Metiram, BASF SE), Delan 700 WDG (Dithianon, BASF SE), Mythos 30 SC (Pyrimethanil, BASF SE), Captan 80 WG (Captan, Arysta LifeSciences), Discus (Kresoxim-methyl, BASF SE), Zato 50 WG (Trifloxystrobin, Bayer CropSciences), Score 250 EC (Difenokonazol, Syngenta Crop Protection), Syllit 65 WP (Dodin, Agriphar), Tercel (Dithianon, Pyraklostrobin, BASF SE), Dithane DG Neotec (Mankozeb, Dow AgroSciences), Merpan 80 WG (Kaptan) a Flint (Kaptan, Trifloxystrobin, AGRO CS), Chorus 50 WG (Cyprodinil, Syngenta Crop Protection AG), Merpan 80 WG (Kaptan, Makhteshim Agan Industries) a Talent (Myklobutanil, Dow AgroSciences). Hodnocení bylo provedeno na lokalitách Určice a Stošíkovice třikrát a na lokalitě Bašnice dvakrát. V roce 2012 proběhly dvě hodnocení na lokalitě Stošíkovice. Napadení listů bylo hodnoceno podle stupnice 0 – 4 a stupeň napadení byl stanoven dle Townsend-Heubergerova vzorce (Townsend, Heuberger, 1943). Získaná data byla zhodnocena analýzou variance a byl proveden Fischerův LSD test na úrovni α 0,05.

50

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 1. Sled ošetření na pokusných lokalitách v roce 2011 DATUM

LOKALITA Bašnice

31. 3. 4. 5. 7. 4. 11. 4. 19. 4. 21. 4. 22. 4. 28. 4.

Určice

Stošíkovice Champion Novozir, Kumulus

Fuguran Thiram Granuflo, Kumulus Kumulus, Alginure 4 l/ha Polyram Delan, Mythos, Alginure 4 l/ha Dithane, l/ha

Alginure

4 Mythos

29. 4. 4. 5.

Captan, Kumulus, Alginure 4 l/ha Captan, Alginure 4 l/ha Delan, Alginure 4 l/ha

6. 5.

Discus, Delan, Alginure 4 l/ha Polyram, Alginure Zato, Score, Alginure 4 l/ha 4 l/ha

13. 5. 16. 5. 19. 5. 26. 5. 30. 5. 31. 5. 2. 6. 7. 6. 11. 6. 13. 6. 14. 6. 21. 6. 22. 6. 23. 6. 29. 6. 8. 7. 13. 7. 14. 7. 26. 7. 27. 7. 4. 8. 11. 8.

Delan, Alginure 4 l/ha Tercel, Alginure 4 l/ha Syllit Novozir, Dithane, Kumulus Merpan, Score Syllit Tercel, Alginure 4 l/ha Polyram Syllit Kumulus Score, Delan Syllit Kumulus Delan, Kumulus WG Polyram Kumulus Captan, Kumulus Delan Delan

Thiram granuflo, Alginure 2 l/ha Captan Discus

Flint

51

Kumulus,

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 2. Sled ošetření na pokusné lokalitě Stošíkovice v roce 2012 DATUM

VARIANTA dávka Alginure 4 l/ha

nižší Alginure Delan 0,7 kg/ha, Alginure 3 l/ha Chorus 0,45 kg/ha; Alginure 3 l/ha

3.7. 11.7.

½ dávka fungicidu Delan 0,35 kg/ha; Alginure 4 l/ha Chorus 0,225 kg/ha, Alginure 4 l/ha Merpan 0,75 kg/ha; Talent 0,22 l/ha Alginure 4 l/ha Delan 0,35 kg/ha; Discus 0,1 kg/ha, Alginure 4 l/ha Score 0,2 l/ha Talent 0,45 l/ha Kumulus 4,5 kg/ha Kumulus 4 kg/ha Merpan 1,5 kg/ha

30.7.

Polisenio 7 l/ha

Polisenio 7 l/ha

17.4. 25.4.

4.5.

11.5.

22.5. 6.6. 14.6.

Merpan 1,5 kg/ha; Talent 0,45 l/ha Alginure 3 l/ha Delan 0,7 kg/ha; Discus 0,2 kg/ha, Alginure 3 l/ha Score 0,2 l/ha Talent 0,45 l/ha Kumulus 4,5 kg/ha Kumulus 4 kg/ha Merpan 1,5 kg/ha

Delan 0,7 kg/ha, Alginure 4 l/ha Chorus 0,45 kg/ha; Alginure 4 l/ha Merpan 1,5 kg/ha; Talent 0,45 l/ha Alginure 4 l/ha Delan 0,7 kg/ha; Discus 0,2 kg/ha, Alginure 4 l/ha Score 0,2 l/ha, Talent 0,45 l/ha Kumulus 4,5 kg/ha Kumulus 4 kg/ha Merpan 1,5 kg/ha Polisenio 7 l/ha

standard Delan 0,7 kg/ha Chorus 0,45 kg/ha

Merpan 1,5 kg/ha; Talent 0,45 l/ha

Delan 0,7 kg/ha; Discus 0,2 kg/ha Score 0,2 l/ha Talent 0,45 l/ha Kumulus 4,5 kg/ha Kumulus 4 kg/ha Merpan 1,5 kg/ha Polisenio 7 l/ha

Výsledky a diskuze V maloparcelkovém pokuse v roce 2010 nebyl v případě přípravku Alginure při hodnocení dne 11. 7. zjištěn statisticky významný rozdíl od neošetřené kontroly, ačkoli v dávce 5 l/ha byla zaznamenána účinnost 80 % (ANOVA: F 25,15; p 0,0003). Naopak při hodnocení 2. 8. se již obě dvě dávky přípravku Alginure statisticky průkazně lišily od neošetřované kontrolní varianty (ANOVA F 30,73; p 0,0001). Souhrn výsledků je uveden v tab. 3. Podobných výsledků dosáhl Ruemer (2009), který ve svých pokusech srovnával Alginure s jinými prostředky použitelnými v ekologickém pěstování a dosáhl účinnosti 65 % při hodnocení plodů a 95 % při hodnocení listů. Tabulka 3. Napadení plodů strupovitostí jabloně a účinnost jednotlivých variant v roce 2010 na lokalitě Nosislav. Varianta 11. června 2. srpna napadení % účinnost % napadení % účinnost % Polisenio 1,00B 85,01 2,00B 80,64 Sulikol K 5,00A 25,04 4,00B 61,28 VitiSan 3,66A 45,13 5,33A 48,40 40,03 3,00B 70,96 Alginure 3 l/ha 4,00A 80,00 1,33B 87,12 Alginure 5 l/ha 1,33A kontrola 6,67A 10,33A V roce 2011 bylo na lokalitě Bašnice dne 23. 6. zjištěno v průměru 50,2% snížení stupně napadení na variantě s přípravkem Alginure oproti variantě s běžnými fungicidy. Dne 15 září činil tento rozdíl 27,8 %. Avšak ani v jednom termínu nebyly rozdíly statisticky významné. 52

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Na lokalitách Stošíkovice a Určice byly mezi variantami již statistické rozdíly zjištěny. Snížení stupně napadení bylo ve Stošíkovicích zjištěno následující: 6. 6. – 92 %, 27. 7. – 66,3 % a 8. 9. – 65, 8 %. V Určicích bylo snížení 7. 6. – 36,8 %, 28. 7. – 44,9 % a 13. 9. – 57,1 %. Souhrnné výsledky jsou uvedeny v tabulkách 4, 5 a 6. Tabulka 4. Stupeň napadení strupovitostí jabloně na listech na lokalitě Bašnice v roce 2011. (ANOVA: F 0,003; p 0,997) Odrůda

Varianta

Idared

Alginure + fungicidy pouze fungicidy Alginure + fungicidy pouze fungicidy Alginure + fungicidy pouze fungicidy

Golden delicious Jonagold

datum hodnocení 23. 6. 15. 9. 4,2A 7,3A 8,5A 11,3A 1A 1,3A 2A 1,8A 1A 9,8A 2A 12,3A

Tabulka 5. Stupeň napadení strupovitostí jabloně na listech na lokalitě Stošíkovice v roce 2011. (ANOVA: F 1;433 p 0,239) Odrůda

Varianta

Gala Golden delicious

6. 6. 0A 2,8A 1A 6,3B

Alginure + fungicidy pouze fungicidy Alginure + fungicidy pouze fungicidy

datum hodnocení 27. 7. 8. 9. 2,5A 2A 7B 7,5B 2A 4,3A 6,3A 10,3B

Tabulka 6. Stupeň napadení strupovitostí jabloně na listech na lokalitě Stošíkovice v roce 2011. (ANOVA: F 2,610 p 0,017) Odrůda

Varianta

Golden delicious

Alginure + fungicidy pouze fungicidy

datum hodnocení 28. 7. 13.9. 6,5A 4,5A 11,8B 10,5A

7. 6. 6A 9,5B

Tato zjištění odpovídají výsledkům pokusů, které prováděli výzkumníci v KOB Bavendorf a OVB Jork, jak je pretentoval Welte (2009) a to, že při kombinaci kontaktních fungicidů a pomocného prostředku Alginure dojde k výraznému snížení napadení oproti chemickému ošetření bez použití Alginure. Zároveň bylo zjištěno, že použití více než 5 aplikací Alginure v kombinaci s fungicidy přestává být ekonomicky přínosné, ačkoli stále přináší snížení napadení. Jiné pokusy v OVB Jork ukazují, že aplikace Alginure má významný stop efekt při použití po začátku infekce. V roce 2012 dne 19. 6. bylo na lokalitě Stošíkovice na variantě kombinace nižší dávky přípravku Alginure s fungicidy zjištěn nulový stupeň napadení. Na variantě se standardní dávkou Alginure a fungicidy byl zjištěn stupeň napadení 1,0. Statisticky významný rozdíl mezi těmito variantami není, naopak obě dvě se průkazně liší od standardních fungicidů. Souhrn výsledků je uveden v tabulce 7. 53

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Tabulka 7. Stupeň napadení strupovitostí jabloně na listech na lokalitě Stošíkovice v roce 2011. (ANOVA 7. 6.: F 14,997; p 0,0001; ANOVA 31. 8.: F 40,807, p 0,000001) Odrůda Gala

datum hodnocení 7. 6. 1,3A 1,0B 0,0B 3,0A

Varianta ½ fungicidy + Alginure 4 l/ha fungicidy + Alginure 4 l/ha fungicidy + Alginure 3 l/ha pouze fungicidy

31.8. 1,8B 1,8B 1,0B 7,8A

Závěr Prostředek pro zvýšení odolnosti rostlin vůči houbovým chorobám na bázi výtažků z mořských řas a fosfonátů Alginure má významný vliv na napadení jabloní původcem strupovitosti Venturia inaequalis. Je možno jej použít jak samostatně, což je využitelné zejména v ekologickém pěstování. Zároveň se však příznivě projevuje v kombinaci s preventivně působícími fungicidy, kdy při použití v době intenzivního infekčního tlaku při 3-5 aplikacích dojde k významnému snížení napadení. Tento efekt se projevuje dlouhodobě, což může mít využití zejména v systémech produkce s nízkým obsahem reziduí. Pro další praktické využití kombinací fungicidních přípravků s Alginure je třeba testovat možnosti snížení dávek jak prostředku Alginure, tak chemických přípravků, případně rozšíření aplikačních intervalů. Výsledky z roku 2012 naznačují, že tato cesta by mohla vést k reálným výsledkům. To by vedlo ke snížení nákladů na ochranu proti strupovitosti a zátěže pro životní prostředí. To bude předmětem dalšího výzkumu. Dedikace Touto cestou bychom chtěli poděkovat zejména pěstitelům, kteří svou spoluprací a poskytnutím pěstebních ploch umožnili provedení pokusů, tj. Agro Stošíkovice, ZD Určice, ZD Bašnice, Sady Velké Němčice. Výzkum byl podpořen z projektu NAZV QJ1210209. Použitá literatura Kloutvorová, J., Lánský, M., Kupková, R., Vávra, R., Svoboda, A., Boček, S., 2009: Monitoring citlivosti populací houby Venturia inaequalis k vybraným pesticidům. Vědecké práce ovocnářské, 21: 37-46. Ruemer T.: Bekaempfung vor Schorf und Regneflecken mit Pflanzenstarkungsmitteln, Výzkumná zpráva Landwirtschaftliches Versuchszentrum Graz-Heidegg 2009 Townsend, G. R., Heuberger, J. W., 1943: Methods for estimating losses cased by diseases in fungicide experimetns. Plant disease reporter, 27(17): 340-343. Vávra, R., Boček, S., 2009: Symptomy strupovitosti jabloní na odrůdách a genotypech nesoucí různé geny rezistence. Vědecké práce ovocnářské, 21: 71-78. Welte, H.: Frutogard – Pflantenstaerkungsmittel auf Algenbasis, seminář KOB Bavendorf a Spiess-urania, Bavendorf, 12.12.2009 Kontaktní adresa: Ing. Martin Bagar, Ph.D. BIOCONT LABORATORY Šmahova 66 627 00 Brno [email protected] 54


PŘEVLÁDAJÍCÍ DRUHY STONKOVÝCH KRYTONOSCŮ NA LOKALITÁCH TROUBSKO, LEDNICE A ŠUMPERK Dominant species of stem weevils in Troubsko, Lednice and Šumperk Hrudová E.1, Seidenglanz M.3, Kolařík P.2, Tóth P.1, Rotrekl J.2, Poslušná J.3 1

2

Mendelova univerzita v Brně Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko 3 Agritec Plant Research Šumperk

Abstrakt Na lokalitách Troubsko a Šumperk (2009-2012) a dále Lednice (2010-2012) byl monitorován výskyt krytonosců v řepce olejce. Zjišťována byla dominance jednotlivých druhů. Eudominantními druhy byli Ceutorrhynchus pallidactylus, Marsham, 1802 a C.obstrictus Marsham, 1802 na všech lokalitách. V Troubsku a Lednici byl eudominantní C. napi, Gyllenhal, 1837, zatímco v Šumperku byl tento druh ve všech letech subdominantní. Klíčová slova: Ceutorrhynchus napi, C. pallidactylus, dominance, krytonosci, řepka olejka Abstract The occurrences of curculionid weevils in oilseed rape were observed. The dominance of individual species was determined. Ceutorrhynchus pallidactylus, Marsham, 1802 and C.obstrictus Marsham, 1802 were eudominant at all of localities. In Troubsko and Lednice Ceutorrhynchus napi, Gyllenhal, 1837 was also eudominant but in Šumperk was subdominant during the whole period of observation. Key words: Ceutorrhynchus napi, C. pallidactylus, dominance, curculionid weevils in oil-seed rape

Úvod Krytonosec řepkový (Ceutorrhynchus napi, Gyllenhal, 1837) a krytonosec čtyřzubý (C. pallidactylus, Marsham, 1802) jsou jedněmi z nejvýznamnějších škůdců řepky. V Evropě se vyskytují oba druhy, přičemž krytonosec řepkový se vyskytuje zejména ve střední a západní Evropě a krytonosec čtyřzubý na celém území Evropy, včetně evropské části Ruska a evropské části Turecka (Juran, et al. 2011). Oba působí značné škody na stonku řepky a zapříčiňují významné ztráty na výnosu. Jak uvádí (Gotlin Čuljak, et al. 2010) působí v Chorvatsku ztrátu až 800 kg semen/ha. Kromě nich se v porostu řepky vyskytují ještě další druhy krytonosců. Významnými jsou krytonosec šešulový (Ceutorhynchus obstrictus Marsham, 1802, syn. C.assimilis) jako škůdce šešulí a krytonosec zelný (C. pleurostigma Marsham 1802). Kromě těchto druhů byly při monitoringu zjištěny ještě další druhy krytonosců a to krytonosec brukvový (Ceutorhynchus sulcicolis, Paykull 1800), krytonosec černý (C. picitarsis Gyllenhal 1837) a krytonosci z rodu Baris. Pravidelně, i když jde o relativně velmi nízké výskyty, se lze při monitoringu v řepce setkat ještě i s dalšími druhy: C. sulcatus C. Brisout de Barneville, 1869, C. floralis syn. C. typhae (Herbst, 1795) a C. erysimi (Fabricius, 1787). Krytonosec řepkový (C. napi) je největším druhem rodu Ceutorhynchus škodícím na řepce. Jeho tělo je dlouhé 3-4 mm, oválné, na šedých krovkách má rýhování, přičemž každá rýha je pokryta třemi podélnými řadami světle šedých chloupků. Vajíčka krytonosce řepkového jsou oválná, zelenobílá, 0,7-0,8 mm dlouhá, 0,4-0,5 mm široká. Dorostlé larvy měří 8 mm (Juran, et al. 2011). Krytonosec čtyřzubý (C. pallidactylus) je oválný, dlouhý asi 3,5 mm, samečci jsou výrazně menší než samičky. Tělo je pokryto šedými a rezavohnědými šupinkami, na rýhách krovek jsou bělavé chloupky. Tarsy a tibie jsou rezavě - červené. Vajíčka jsou bílá, oválná, dlouhá až 0,6 mm. Dorostlé larvy jsou velké až 8 mm (Juran, et al. 2011). 55

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Oba druhy krytonosců mají podobnou bionomii a ekologické nároky. Ročně mají jednu generaci. Dospělci krytonosce řepkového přezimují v půdě v okolí rostlin, kde se vyvíjely jeho larvy. Dospělci krytonosce čtyřzubého přezimují mělce v půdě nebo v opadu rostlin v blízkosti porostů řepky, nebo jiných brukvovitých rostlin, na nichž se vyvíjely larvy. Na jaře odtud přelétají na nové porosty řepky. Krytonosec šešulový (C. obstrictus) má oválné tělo pokryté hustými šedými chloupky, výrazné jsou hrbolky na štítu. Velký je 2,5-3 mm. Larvy se vyvíjejí v šešulích, dorostlé jsou velké 3-4,5 mm. Kuklí se v půdě, kde následně přezimují i dospělci. Krytonosec zelný (C. pleurostigma) je velký 2,3-3 mm, má černé, téměř lesklé tělo a na štítu podélnou rýhu. Dorostlá larva měří 4-5 mm a jako škůdce kořenů se podílí se na vyzimování řepky. Krytonosec brukvový (C. sulcicollis) je 2,7-3,2 mm velký, tělo má oválné, s kovově modrým leskem. Larvy žijí ve stoncích různých brukvovitých rostlin. Krytonosec černý (C. picitarsis) je velký 2,4-3,5 mm, oválný, černě lesklý, tarsy má rezavohnědé. Larva žije v srdéčcích brukvovitých rostlin, dorostlá je dlouhá 4-5 mm. C. floralis je velký asi 1 mm, šedý s řídkými, jemnými, chloupky a nápadným bílým pruhem na švu krovek. Vývojem je vázán na kokošku pastuší tobolku. Krytonosci Baris sp. Mají podlouhlé tělo, kovově modře nebo kovově zelenavě zbarvené, výrazně lesklé, bez šupin. V porostech řepky se vyskytují krytonosec modravý (Baris coerulescens Scopoli, 1763) a krytonosec dřeňový (B. chlorizans Germar, 1824). Přesto, že jsou svým larválním vývojem vázáni na řepku, či jiné brukvovité rostliny, jejich výskyt je ojedinělý a škodlivost mizivá. Které hostitelské rostliny přitahují do porostů řepky druhy C. sulcatus C. Brisout de Barneville, 1869 a C. erysimi (Fabricius, 1787) a jaký je jejich vztah k samotné řepce se neví téměř nic. Materiál a metody V letech 2008-2012 byl monitorován výskyt a početnost stonkových krytonosců C. napi a C. pallidactylus. Výskyt byl prováděn na lokalitách Troubsko 49°10'11.579"N, 16°29'59.488"E, Lednice 48°49'45.558"N, 16°48'39.688"E a Šumperk 49°58'54.645"N, 17°0'12.901"E. Sledování proběhlo dle metodiky doporučované pro běžnou zemědělskou praxi. Bylo použito žlutých misek. Ty byly umístěny na teleskopických držácích umožňujících vertikální posun misek tak, aby byly vždy v úrovni vrcholů rostlin. Jako smrticí medium sloužila voda s přídavkem tenzidu pro snížení jejího povrchového napětí. Misky byly do porostu umístěny před počátkem předpokládaného náletu brouků, sledovány ve třídenních intervalech a odstraněny po skončení náletu brouků. Sběry byly dále zpracovány v laboratoři, pro determinaci jednotlivých druhů bylo využito morfologických znaků. Ze získaných dat byl vypočítán index dominance jednotlivých druhů na sledovaných lokalitách, který vyjadřuje jejich zastoupení (Losos 1985)v celkovém počtu jedinců jednotlivých druhů v biocenóze. Pro jeho výpočet byl použit vzorec:

D  nni 100 %

kde ni je hodnota významnosti druhu tj. počet jedinců sledovaného druhu, a n je součet hodnot významnosti všech druhů tj. celkový počet odchycených jedinců, 100 je koeficient (Losos 1985) (Losos et al., 1985). Jednotlivé druhy jsou řazeny do pěti tříd dominance dle procentického zastoupení: Eudominantní > 10,1 %, dominantní 5,1-10 %, subdominantní 2,1-5 %, recedentní 1,1-2 % a subrecedentní < 1 %, jak tyto třídy uvádí (Losos 1985).

56

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Výsledky a diskuze Jak ukazují grafy 1-4, bylo zjištěno, že v roce 2009 byl v Troubsku eudominantním druhem krytonosec řepkový (CEUTNA). K. čtyřzubý (CEUTQU) byl eudominantním jak v Troubsku, tak v Šumperku. Dalším eudominantním druhem byl v tomto roce na obou lokalitách k. šešulový (CEUTAS). V Šumperku byl dominantním druhem k. zelný (CEUTPL), v Troubsku krytonosec C.typhae (CEUTFL). Ten byl v Šumperku subdominantní. V roce 2010 byl CEUTNA dominantní v Troubsku, subdominantní v Šumperku a recedentní v Lednici. CEUTQU a CEUTAS byli eudominantní na všech sledovaných lokalitách. CEUTFL byl dominantní v Lednici. V roce 2011byl CEUTNA eudominantní v Troubsku, v Šumperku šlo o subrecedentní druh. CEUTQU a CEUTAS byli eudominantní na všech sledovaných lokalitách. CEUTFL byl subdominantním v Lednici. V roce 2012 byl CEUTNA eudominantní v Troubsku a Lednici, subdominantní v Šumperku. CEUTQU byl eudominantním druhem na všech sledovaných lokalitách, CEUTAS v Šumperku, zatímco v Troubsku subdominantní. Ostatní zjištěné druhy byly vyhodnoceny jako recedentní nebo subrecedentní. Graf 1. Dominance krytonosců v r. 2009 na lokalitách Troubsko a Šumperk

57

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Graf 2. Dominance krytonosců v r. 2010 na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk

Graf 3. Dominance krytonosců v r. 2011 na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk

58

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Graf 4. Dominance krytonosců v r. 2012 na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk

Ve studii prováděné (Marczali et al. 2007) v Maďarsku bylo zjištěno, že ve sběrech převažují druhy C. pallidactylus a C. obstrictus, v menším počtu se vyskytují C. napi a C. pleurostigma. Také z některých německých prací vyplývá, že zastoupení zejména časně jarních druhů, C. pallidactylus a C. napi, může být v různých regionech dlouhodobě odlišné (Büchs,1998). Také další autoři se zabývali druhovým složením krytonosců v porostech řepky, zpravidla však na jedné lokalitě (Čuljak, et al. 2010, Rotrekl 2008) Závěr Jak vyplývá ze sledování, má převahu na jižní Moravě C. napi, zatímco v Šumperku (severní Morava) je jeho početnost nižší. C. pallidactylus je hojně zastoupen na jižní i severní Moravě. Lze se tedy domnívat, že v severní části území bude tento druh převažovat a z hlediska škodlivosti bude významnější a naopak význam C. napi, obecně považovaného za nebezpečnějšího škůdce, zde bude výrazně nižší. To by se mělo odrazit i v odlišném přístupu k ochraně porostů řepky proti stonky poškozujícím krytonoscům v těchto oblastech. Dedikace Výsledky publikované v tomto příspěvku byly získány při řešení projektů č.QH 81218 a č. QJ2120051 podporovaných NAZV (MZe ČR).

Použitá literatura Büchs, W. (1998): Strategies to control the cabbage stem weevil (Ceutorhynchus pallidactylus) and the oilseed rape stem weevil (Ceutorhynchus napi) by a reduced input of insecticides. IOBC Bulletin, 21 : 205 – 220. Čuljak, T. G.,I. Juran,D. Grubišić,S. Slovic and S. Jelovčan. 2010. Proljetne pipe - važni štetnici uljane repice. In B. Cvjetković, (Ed.): Sažeci 54. Seminara bilnje zaštite., pp. 5051, Opatija, Chorvatsko. Gotlin Čuljak, T.,I. Juran,D. Grubišić,S. Slovic and S. Jelovčan. 2010. Proljetne pipe - važni štetnici uljane repice. In B. Cvjetković, (Ed.): Seminara bilnje zaštite, Opatija, Chorvatsko. 59

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Juran, I.,T. GotlinČuljak and D. Grubišić. 2011. Rape stem weevil (Ceutorhynchus napi Gyll. 1837) and cabbage stem weevil (Ceutorhynchus pallidactylus Marsh. 1802) (Coleoptera: Curculionidae) - important oilseed rape pests. Agriculturae Conspectus Scientificus 76:93100. Losos, B., Maget, J., Ryšavý J. 1985. Ekologie živočichů, 1 ed. Státní pedagogické nakladatelství, Praha. Marczali, Z.,M. Nádasy,F. Simon and S. Keszthelyi. 2007. Incidence and life cycle of ceutorhynchus species on rape. VI. Alps-Adria Scientific Workshop. Cereal Research Communications 35:745-748. Rotrekl, J. 2008. Škůdci ozimé řepky v jarním období. pp. 1-6. VUP Troubsko

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

60


HODNOCENÍ VLIVU ODRŮDOVÝCH ROZDÍLŮ TERMOSTABILNÍCH PROTEINŮ HLÍZ BRAMBORU (SOLANUM TUBEROSUM L.) NA INHIBICI RŮSTU VYBRANÝCH DRUHŮ FYTOPATOGENNÍCH HUB The variety assessments of thermostable proteins gained from different potato tuber cultivars (Solanum tuberosum L.) and their influence on growth inhibition of selected phytopathogenic fungi Kamenová A., Bárta J., Bártová V. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta Abstrakt Příspěvek se zabýval hodnocením rozdílů antifungálních vlastností dvou odrůd bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.) Fabia a Laura lišící se užitkovým směrem a délkou vegetační doby a porovnáním antimikrobiálních aktivit u dvou teplotních variant hlízové šťávy. Izolace proteinů probíhala za podmínek sníženého pH a působení vysoké teploty (80˚C) a pro porovnání pouze za podmínek sníženého pH. Izolované termostabilní proteiny byly detekovány analýzou SDS-PAGE na peptidovém gelu v oblasti 6 a 14 kDa a u tepelně nezpracované hlízové šťávy od 17 do 26 kDa. Testované vzorky byly aplikovány v různých koncentracích ke čtyřem druhům fytopatogenních hub Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Fusarium solani a Rhizoctonia solani. Největší inhibice růstu mycelia bylo dosaženo při koncentraci 10 mg/ml, v průměru měla vyšší antifungální účinnost odrůda Laura, všeobecně byly k těmto termostabilním proteinům citlivější houbové kultury F. graminearum a R. solani, antifungální aktivita však nebyla zaznamenána u směsi proteinů tepelně nezpracované hlízové šťávy Klíčová slova: hlízová šťáva, Solanum tuberosum L., antifungální aktivita, termostabilní proteiny, odrůdové rozdíly Abstract The contribution deals with the variety assessments of antifungal potential of two potato cultivars (Solanum tuberosum L.) Fabia and Laura differing in the market and maturity and comparison of two potato fruit juice alternatives differing in processing temperature. Combination of pH adjustment and high temperature (80°C) or pH adjustment only was used for protein isolation. Isolated thermostable proteins were detected in the SDS-PAGE analysis on peptide gel in range of 6 and 14 kDa and in range from 17 to 26 kDa in the sample of the thermally untreated potato fruit juice. Different protein concentrations were applied to four different phytopathogenic fungi Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Fusarium solani and Rhizoctonia solani. The greatest inhibition of mycelial growth was achieved at a concentration of 10 mg/ml, Laura variety had greater antifungal effect in average, phytopathogenic fungi F. graminearum and R. solani were more sensitive to the thermostable proteins in general but inhibition effect of thermally untreated substance was not registered. Key words: potato fruit juice, Solanum tuberosum L., antifungal activity, thermostable proteins, cultivar variability

Úvod Majoritní složkou termostabilních proteinů jsou skupiny inhibitorů proteas, které jsou variabilní skupinou proteinů a hrají důležitou roli i v obraně proti predátorům a patogenům. Inhibitory proteas jsou charakterizovány molekulovou hmotností v rozmezí od 3 do 25 kDa a tvoří v hlízách bramboru velmi významnou, převážně konstitutivně syntetizovanou složku hlízových proteinů představující asi 50 % všech proteinů v hlízové šťávě (Pouvreau 2004). Studie, které se do současnosti zabývaly antimikrobiální aktivitou hlízových bílkovin brambor, pracovaly pouze s jednou odrůdou bramboru hlíznatého (Kim et al. 2005; 2006; Speranskaya et al. 2006, Jin et al. 2009, Ohh et al. 2009) nebo byla, jako zdroj proteinů, 61

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ použita hlízová voda z průmyslového zpracování brambor na škrob, která je směsí odrůd druhu Solanum tuberosum L. (Kamenová et al. 2011, Bárta et al. 2012) a vzájemné porovnání antimikrobiálních vlastností odrůd mezi sebou publikováno nebylo. Antimikrobiální vlastnosti byly dosud popsány pouze u některých kultur fytopatogenních hub - Kim et al. (2005) ve své práci popsal antimikrobiální aktivitu bramborového inhibitoru proteas I (PI-1) proti fytopatogenní houbě Rhizoctonia solani, Mendieta et al. (2006) a Seliternnikoff (2001) potvrdili pozitivní antifungální účinek hlízových proteinů na druh Fusarium solani, Speranskaya et al. (2006) potvrdili ve své práci vliv hlízových inhibitorů Kunitzova typu na růst a vývoj fytopatogenní houby Fusarium culmorum. Cílem příspěvku bylo vzájemné porovnání antimikrobiální aktivity proteinů izolovaných z hlízové šťávy dvou odrůd brambor připravené ve dvou teplotních variantách-před tepelnou koagulací a po tepelné koagulaci při 80˚C. Antimikrobiální aktivita byla testována na čtyřech kmenech fytopatogenních hub Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Fusarium solani a Rhizoctonia solani. Materiál a metody Rostlinným materiálem pro zdroj proteinů byla hlízová šťáva připravená ze dvou odrůd bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.). Obě odrůdy brambor byly vypěstovány za přesně definovaných podmínek v roce 2011 formou maloparcelkových pokusů na stanovišti v Českých Budějovicích (380 m n. m.). Odrůda Fabia je raná a používá se pro zpracování na škrob, Laura je poloraná a je odrůdou konzumní. Z hlíz brambor každé odrůdy byly odšťavněním na kuchyňském odšťavňovači připraveny hlízové šťávy, které byly centrifugací (4500 rpm, 30 minut) a filtrací zbaveny škrobu, vlákniny a dalších ve vodě nerozpustných látek. U takto získaných šťáv byla upravena reakce na pH 5 a následně byl materiál rozdělen na hlízovou šťávu, která nebyla tepelně zpracována (tzv. varianta 0) a na šťávu, u které se provedla deproteinizace tepelnou koagulací (oddělení majoritních, termolabilních proteinů) vytemperováním vzorku ve vodní lázni na 80˚C. U získaného supernatantu obou variant se provedla dialýza (3,5 K MWCO, Pierce SnakeSkin Dialysis Tubing, Thermo Scientific) a vzorek se zakoncentroval lyofilizací. Získaná směs proteinů a peptidů byla rozpuštěna v ultra čisté vodě, roztok byl sterilizován bakteriálním filtrem (0,22 µm, Millex Filter Units, Millipore) a aplikován v objemu 30 µl do každé z jamek, které byly přesně umístěny na okraj rostoucího mycelia. Jako kontrola byla, u každé varianty pokusu, aplikována sterilní, destilovaná voda. Antifungální testy byly prováděny na fytopatogenních kmenech hub Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Fusarium solani a Rhizoctonia solani. Testované kmeny byly získány z České sbírky mikroorganismů v Brně. Izolované směsi proteinů byly aplikovány v koncentracích 1 mg/ml, 5 mg/ml a 10 mg/ml a byl sledován vliv na růst mikroskopických hub. Antifungální aktivita byla hodnocena po 24 hodinách kultivace při 26˚C (Hunth et al. 1996). Inhibice růstu mycelia byla vyhodnocována na digitálních fotografiích pomocí počítačového software metodou měření ploch inhibičních zón u jednotlivých opakování. Izolované peptidy a proteiny byly analyzovány pomocí SDS-PAGE na 16% peptidovém gelu. Výsledky a diskuze Proteiny tepelně nezpracované hlízové šťávy byly detekovány v oblasti 14 kDa a další výrazná zóna bandů byla v oblasti od 17 do 26 kDa u obou odrůd (obrázek 1). Antifungální aktivita izolovaných proteinů byla testována na čtyřech fytopatogenních kmenech hub (Fusarium graminearum F-683, Fusarium oxysporum F-65, Fusarium solani 8079 a Rhizoctonia solani F-1). U žádného z testovaných kmenů nebyla pozorována inhibice růstu mycelia po 24 hodinách kultivace při aplikaci proteinového izolátu odrůdy Fabia a Laura v koncentracích 1; 5 a 10 mg/ml účinné látky (obrázky 2 a 3). 62


Obrázek 1: Detekce proteinů pomocí SDSPAGE na peptidovém gelu. (HM hmotnostní marker)

Obrázek 2: Ukázka účinku tepelně nezpracované hlízové šťávy z odrůdy Laura v koncentracích účinné látky 1; 5; 10 mg/ml a 0 značící kontrolu na houbové kultuře Rhizoctonia solani.

Obrázek 3: Ukázka účinku tepelně nezpracované hlízové šťávy z odrůdy Fabia v koncentracích účinné látky 1; 5; 10 mg/ml a 0 značící kontrolu na houbové kultuře Fusarium solani.

Termostabilní proteiny byly detekovány pomocí SDS-PAGE na 16% peptidovém gelu v oblasti kolem 6 kDa a 14 kDa a ve dvou výrazných zónách s vyšší intenzitou bandů u odrůdy Fabia a méně intenzivní bandy byly detekovány v oblasti 26 kDa u obou odrůd (obrázek 1). V práci Kim et al. (2005) byly detekovány termostabilní antimikrobiální peptidy o molekulové hmotnosti 5,6 kDa. Antifungální aktivita izolovaných proteinů byla testována na stejných čtyřech výše uvedených fytopatogenních kmenech hub. Inhibice růstu mycelia byla pozorována u všech testovaných houbových kultur, koncentrací a odrůd po 24 hodinách kultivace (obrázky 4-7).

63


Obrázek 4: Ukázka účinku tepelně zpracované hlízové šťávy při 80˚C z odrůdy Fabia v koncentracích účinné látky 1; 5; 10 mg/ml a 0 značící kontrolu na houbové kultuře Fusarium graminearum.

Obrázek 5: Ukázka účinku tepelně zpracované hlízové šťávy při 80˚C z odrůdy Laura v koncentracích účinné látky 1; 5; 10 mg/ml a 0 značící kontrolu na houbové kultuře Fusarium graminearum.

Obrázek 6: Ukázka účinku tepelně zpracované hlízové šťávy při 80˚C z odrůdy Fabia v koncentracích účinné látky 1; 5; 10 mg/ml a 0 značící kontrolu, na houbové kultuře Rhizoctonia solani.

Obrázek 7: Ukázka účinku tepelně zpracované hlízové šťávy při 80˚C z odrůdy Laura v koncentracích účinné látky 1; 5; 10 mg/ml a 0 značící kontrolu, na houbové kultuře Fusarium oxysporum.

Digitální fotografie s testovanými kulturami byly vyhodnoceny citlivým počítačovým software a to tak, že byla měřena velikost plochy inhibičních zón u jednotlivých opakování a koncentrací, průměry měření těchto opakování jsou zaznamenány v tabulce 1. Největší antifungální účinek se projevil při koncentraci účinné látky 10 mg/ml u obou testovaných odrůd, větší plochy inhibičních zón byly u odrůdy Laura. K izolátům proteinů byla výrazně nejcitlivější kultura F. graminearum (obrázky 4 a 5), naopak nejméně citlivou kulturou bylo F. solani. Při koncentraci 5 a 10 mg/ml měla větší antifungální účinek odrůda Laura s výjimkou účinku na F. solani při koncentraci účinné látky 10 mg/ml (rozdíl mezi odrůdami 2,9 mm2). Tabulka 1: Plocha inhibičních zón u testovaných houbových kultur při aplikaci termostabilních proteinů odrůd Fabia a Laura v koncentracích 1; 5 a 10 mg/ml. Odrůda tuberosum L.

Solanum

Houbová kultura Fusarium graminearum F-683 Fusarium oxysporum F-65 Fusarium solani 8079 Rhizoctonia solani F-1

Fabia 1mg/ml

Laura 1mg/ml

Fabia 5mg/ml

Laura 5mg/ml

Fabia 10mg/ml

Laura 10mg/ml

73,0bc 40,5efg 29,8fgh 49,1def

62,9bcd 29,2fgh 54,3cde 74,9bc

106,7a 67,1bcd 51,4de 83,47ab

plocha inhibiční zóny [mm2] 17,1hi 7,6i 4,0i 8,1i

17,1hi 17,8hi 5,5i 6,5i

64

54,9cde 20,5ghi 22,6ghi 34,4efgh

„Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu“ Poznámka: Písmena indikují statistickou průkaznost na hladině významnosti P<0,05 (Fisher LSD test). Písmena jsou seřazena v abecedním pořádku podle snižující se hodnoty plochy inhibiční zóny.

Z výsledků vyplývá, že širší spektrum proteinů izolovaných z tepelně nezpracované hlízové šťávy nemá prokazatelný antifungální účinek v testovaných koncentracích na rozdíl od termostabilních frakcí proteinů odrůd Fabia a Laura, u kterých byly sledovány výrazné antifungální vlastnosti. Největší inhibice růstu mycelia bylo dosaženo při koncentraci 10 mg/ml, v průměru má vyšší antifungální účinnost odrůda Laura, všeobecně jsou k těmto termostabilním proteinům citlivější houbové kultury F. graminearum a R. solani. Závěr Příspěvek se zabýval hodnocením rozdílů antifungálních vlastností proteinů hlíz bramboru (Solanum tuberosum L.) získaných z hlízové šťávy odrůd Fabia a Laura získaných pomocí tepelné koagulace (při 80˚C). Izolované termostabilní proteiny byly detekovány analýzou SDS-PAGE na peptidovém gelu v oblasti 6 a 14 kDa a od 17 do 26 kDa u tepelně nezpracované hlízové šťávy. Při termokoagulaci a následné centrifugaci došlo k izolaci a zakoncentrování termostabilních proteinů, které si i přes expozici teplotě 80˚C uchovaly svou antifungální aktivitu, která byla prokázána na fytopatogenních druzích hub Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum, Fusarium solani a Rhizoctonia solani inhibicí růstu mycelia při aplikaci testované látky v koncentracích 1; 5 a 10 mg/ml po kultivaci 24 hodin při teplotě 26˚C. V průměru měla větší inhibiční aktivitu odrůda Laura u všech testovaných koncentrací, nejcitlivější byla z testovaných fytopatogenů kultura Fusarium graminearum u které byla zaznamenána největší inhibice růstu při aplikaci testované látky odrůdy Laura v koncentraci 10 mg/ml. Ze získaných výsledků vyplývá, že antifungální vlastnosti hlízové šťávy jsou závislé na tepelném zpracování, izolaci a následném zakoncentrování proteinů s těmito vlastnostmi. Bylo zjištěno, že se od sebe odrůdy ve svých antifungálních vlastnostech liší a to přímo úměrně s rostoucím množstvím účinné látky v testovaném vzorku. Závěry naznačují, že je do budoucna vhodné cíleně využívat k výzkumu a následným biotechnologickým aplikacím konkrétní odrůdy bramboru, které se vyznačují větším množstvím termostabilních inhibitorů proteas s vykazujícími antimikrobiálními vlastnostmi. Dedikace Výsledky byly získány v rámci řešení výzkumných projektů GAJU 030/2012/Z a GAČR 522/09/1693. Použitá literatura Bárta, J., Bártová V., Kamenová A., Zdráhal Z., Brabcová A., Čurn V. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Zemědělská fakulta. Izolát proteinů z brambor s antimikrobiální účinností. Česká republika. Užitný vzor, CZ 23983 U1. Zapsáno 18. 6. 2012. Dostupné z: http://spisy.upv.cz/UtilityModels/FullDocuments/FDUM0023/uv023983.pdf [online 21. 8. 2012] Huynth Q. K., Borgmeyer J. R., Smith C. E., Bell L. D., Shah D. M (1996): Isolation and characterization of a 30 kDa protein with antifungal activity from leaves of Engelmannia pinnatifida. Biochemical Journal, 316: 723-727. Jin Z., Shinde P. L., Yang Y. X., Choi J. Y., Yoon S. Y., Hahn T.-W., Lim H. T., Park Y. K., Hahm K. S., Joo J. W., Chae P. J. (2009): Use of refined potato (Solanum tuberosum L. cv. Gogu valley) protein as an alternative to antibiotics in weanling pigs. Livestock Science, 124: 26-32. Kamenová A., Bártová V., Bárta J. (2011): Antifungální potenciál nízkomolekulárních proteinů a peptidů hlíz bramboru (Solanum tuberosum L.). Úroda, 12: 213-216. 65


Kim J.-Y., Park S.-C., Kim M.-H., Lim H.-T., Park Y., Hahm K.-S. (2005): Antimicrobial activity studies on a trypsin-chymotrypsin protease inhibitor obtained from potato. Biochemical and Biophysical Research Communications, 330: 921-927. Kim M.-H., Park S.-C., Kim J.-Y., Lee S. Y., Lim H.-T., Cheong H., Hahm K.-S., Park Y (2006): Purification and characterization of a heat-stable serine protease inhibitor from the tubers of new potato variety “Golden Valley”. Biochemical and Biophysical Research Communications, 346: 681-686. Mendieta J. R., Pagano M. R., Muñoz F. F., Daleo G. R., Guevara M. G. (2006): Antimicrobial activity of potato aspartic proteases (StAPs) involves membrane permeabilization. Microbiology, 1052: 2039-2047. Ohh S. H., Shinde P. L., Jin Z., Choi J. Y., Hahn T.-W., Lim H. T., Kim G. Y., Park Y., Hahm K.-S., Chae B. J. (2009): Potato (Solanum tuberosum L. cv. Gogu valley) protein as an antimicrobial agent in the diets of broilers. Poultry Science, 88: 1227-1234. Pouvreau L. (2004): Occurrence and physic-chemical properties of protease inhibitors from potato tuber (Solanum tuberosum). Ph.D. thesis, Wageningen University, The Netherlands, 157. Selitrennikoff C. P (2001): Antifungal Proteins. Applied and Environmental Microbiology, 67: 288-2894. Speranskaya A. S., Krinitsina A. A., Revina T. A., Gerasimova N. G., Keruchenko Y. A. S., Shevelev A. B., Valueva T. A. (2006): Heterologous xpression, purification, and properties of a potato protein inhibitor of serine proteinases. Biochemisty (Moscow), 11: 1176-1182.

Kontaktní adresa: Ing. Andrea Kamenová Oddělení pěstování rostlin Katedra rostlinné výroby a agroekologie Zemědělská fakulta Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Studentská 13 370 05 České Budějovice e-mail: [email protected]

66


VLIV RŮZNÝCH SYSTÉMŮ ZPRACOVÁNÍ PŮDY NA PŮDNÍ VLASTNOSTI A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ The influence of various tillage systems on soil characteristics and the environment Šarapatka B., Čáp L., Netopil P. Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci Abstrakt V posledních letech jsou diskutovány otázky vlivu různých zemědělských systémů na kvalitu půdy s důrazem na udržitelné hospodaření. V našem výzkumu jsme se zaměřili na vliv agrotechnických opatření na půdní vlastnosti a erozní procesy. V první části práce se jedná o vliv tří forem zpracování půdy (orba, podrývání, minimalizační technologie) na vybrané vlastnosti půdy. Ze čtyřletého sledování je patrné, že různé způsoby zpracování půdy ovlivnily aktivitu většiny půdních enzymů a některé další charakteristiky půdy. Půdoochranným technologiím se věnujeme i ve druhé části příspěvku, a to z pohledu protierozní ochrany. Na konkrétním příkladu dokládáme, že pro účinnou ochranu půdy je nutný návrh kombinace protierozních opatření, v nichž mohou tyto technologie hrát pouze omezenou roli. Klíčová slova: půdoochranné technologie, orba, podrývání, minimalizace, charakteristiky, eroze, GAEC Abstract In recent years there has been much debate on the influence of various agricultural systems on soil quality with emphasis on sustainable management. In our research we have focused on various tillage systems and their influence on soil characteristics and on erosion processes. In the first part this deals with the influence of three forms of soil tillage (ploughing, subsoiling and reduced tillage) on selected soil characteristics. From four years of observation it is apparent that various ways of working the soil affected the activity of most soil enzymes and some other soil characteristics. Soil protection technology is also dealt with in the second part of our submission from the point of view of protection against erosion. On the basis of specific example we state that, for effective soil protection, it is essential to propose a combination of anti-erosion measures in which these technologies play only a partial role. Key words: soil protection, ploughing, subsoiling, reduced tillage, characteristics, erosion, GAEC

Úvod Kvalita půdy, její ochrana a udržitelné hospodaření nabývají s ohledem na vývoj půdního fondu v posledních letech stále více na významu. Ve spojitosti s ovlivňováním půdních vlastností a životního prostředí jsou odbornou veřejností diskutovány i půdoochranné technologie. Ty s ohledem na půdní prostředí můžeme studovat pomocí indikátorů, mezi něž zařazujeme fyzikální, chemické i biologické vlastnosti půdy. Fyzikální stav má přímé i nepřímé vlivy na produkci rostlin a další charakteristiky. Strukturní půdy vykazují optimální poměry mezi půdním vzduchem a vodou s vlivy na koloběhy živin, růst kořenů atd. Změny těchto charakteristik se často odrážejí i u dalších procesů probíhajících v půdním prostředí, např. s charakteristikami souvisejícími s půdní organickou hmotou či s přijatelnými prvky nutnými pro růst rostlin. Kritéria fyzikálních a chemických charakteristik ve vztahu ke kvalitě půdy byla diskutována např. v roce 1992 Ashadem a Coenem. Ke klíčovému faktoru kvality půdy patří její organická hmota, která je nejen zdrojem živin, ale vykazuje i řadu dalších funkcí souvisejících s vodou v půdě, omezováním eroze, je potravním zdrojem edafonu atd. Organická hmota a biologická aktivita má vliv na koloběhy prvků v půdním prostředí. Jelikož v půdním prostředí probíhá řada velmi složitých biologických procesů, jsou velmi důležité i charakteristiky biologické a biochemické. Jedná se například o aktivitu půdních enzymů, které 67


jsou součástí biologických procesů v půdě, mají význam v dekompozici organických látek, mineralizaci a v kolobězích živin. Aktivita půdních enzymů může být citlivým indikátorem narušení biologických funkcí půdy. Vedle pH, kvality půdní organické hmoty, obsahu živin, vlhkostních poměrů, vegetačního krytu atd. může být aktivita enzymů výrazně ovlivněna zpracováním půdy a hnojením (Melero et al., 2006). Z dalších biologických charakteristik, které jsme do sledování rovněž zahrnuli, patří procesy v koloběhu dusíku – amonifikace a nitrifikace a dále respirace půdy, která napovídá o biologické aktivitě půdy. V první popisované části výzkumu jsme se zaměřili na studium změn půdního systému při obhospodařování půdy třemi agrotechnickými způsoby, a to s využitím orby, podrývání a redukovaného zpracování půdy. Druhá část našeho výzkumu se zabývala využitím půdoochranných technologií při plánování protierozní ochrany v silně erozně ohrožených lokalitách. Tímto problémem se detailněji zabýváme proto, že eroze půdy je celosvětově nejzávažnějším degradačním faktorem a ohrožuje kvalitu půdy a produkci plodin na ní pěstovaných. Oldeman (1994) uvádí, že eroze se podílí 82 % na degradaci půdy antropogenním vlivem. V evropském prostoru představuje člověkem ovlivněná degradace půdy erozí 114,5 milionů hektarů. Je to vážný problém i v rámci České republiky, neboť ohrožuje zhruba polovinu ploch orné půdy (Šarapatka a kol., 2002) s tím, že v posledních letech se její intenzita v důsledku změn využívání krajiny a způsobu pěstování plodin ještě zvýšila. Šetrné využívání půdního fondu včetně správně navržené protierozní ochrany napomáhá těmto škodlivým vlivům předcházet. O způsobu návrhů protierozní ochrany je rozsáhlá odborná literatura, protierozních opatření v naší krajině je však velmi málo. V posledních letech musí zemědělci žádající o dotace splňovat Podmínky dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC), které vycházejí z Nařízení Rady (ES) 73/2009 a zahrnují rovněž erozi půdy. V publikovaných podmínkách je zejména nepěstování širokořádkových plodin na silně erozně ohrožených pozemcích a využívání půdoochranných technologií na určitých plochách u vybraných plodin. Na srovnání protierozní účinnosti podle těchto požadavků zahrnujících rovněž půdoochranné technologie s klasicky navrhovanou protierozní ochranou využívající organizační, agrotechnická i technická opatření jsme se zaměřili v našem výzkumu. Materiál a metody První částí výzkumu je sledování vlivu různých způsobů zpracování půdy na půdní charakteristiky, které jsme studovali v letech 2007 – 2011, a to na třech lokalitách v různých výrobních podmínkách s rozdílnými půdními typy. Jednalo se o lokality Unčovice (okres Olomouc), 227 m n. m., půdní typ černozem luvická, Hrušovany nad Jevišovkou (okres Znojmo), 210 m n. m., půdní typ černozem modální, Lesonice (okres Třebíč), 510 m n. m., půdní typ luvizem modální. V rámci osevního postupu se stejnými plodinami na všech lokalitách byly studovány půdní vlastnosti u tří způsobů agrotechniky, a to u klasického zpracování půdy s orbou do 0,22 m, u redukovaného zpracování půdy (minimalizace) do hloubky 0,15 m a u podrývání do hloubky 0,35 – 0,40 m. Vzorky půdy byly odebírány minimálně 2 x ročně z ploch 30 x 100 m. Po studiu literatury o hodnocení kvality půdy a s ohledem na zaměření ve výzkumu zúčastněných laboratoří jsme zvolili následující fyzikální a chemické charakteristiky - pH/KCl, K, Ca, Mg, P, K, Ca, kationtová výměnná kapacita, Corg., obsah humusu, suma huminových kyselin a fulvokyselin a jejich poměr, mikroagregáty, objemová hmotnost redukovaná, momentální obsah vody, vodostálost agregátů a kompakce půdy - s využitím metodik Zbíral a kol. (1995 – 1997). Zvolili jsme i charakteristiky půdně biologické, v rámci nichž jsme studovali aktivitu vybraných půdních enzymů (dehydrogenáza, kyselá a alkalická fosfatáza, ureáza, proteáza, nitrát reduktáza, celuláza) a dále amonifikaci, nitrifikaci a půdní respiraci s využitím metodik

68


publikovaných pod editorstvím Schinner et al. (1995). Pro statistické hodnocení a zjišťování korelací byl využit Kruskal-Wallisův test s využitím softwaru STATISTICA. Druhý výzkum jsme prováděli na zemědělské půdě ve vybraných oblastech jižní Moravy (katastry obcí Archlebov, Velké Hostěrádky), a dále ve vyšších nadmořských výškách (Sasov, Rychtářov). V těchto lokalitách byla po vyhodnocení potenciální eroze navržena protierozní ochrana (PEO) a zároveň byla hodnocena účinnost opatření podle Standardů dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC). Jednotlivé návrhy PEO, které posloužily jako možná alternativa ke koncepci GAEC, vycházely ze čtyř kategorií, jež kombinovaly opatření agrotechnického a technického charakteru - orná půda bez opatření, orná půda s protierozními opatřeními, trvalý travní porost a liniová opatření. Ta zahrnovala zasakovací pásy, svodné a záchytné průlehy a stabilizaci drah soustředěného odtoku. Pro zhodnocení původního stavu bez půdoochranného managementu byla využita pro minimalizaci ztráty půdy a návrh PEO rovnice USLE. Stav bez protierozního managementu byl srovnáván s opatřeními GAEC (WMS sever VÚMOP). Pro srovnávací analýzu byla využita digitální data a programové prostředí ArcGIS 9.3 (ESRI), kde rastrové vrstvy GAEC byly prolnuty s polygonovou vrstvou půdních bloků zájmových území, a to pro potřeby získání informace o výskytu kategorie silně a mírně erozně ohrožené půdy. Ty byly dále pomocí geostatistických nástrojů vyhodnoceny. Výsledky a Diskuze V našem výzkumu různých systémů zpracování půdy jsme se soustředili zejména na to, jak se se změnou hospodaření mění půdní vlastnosti, a to do hloubky 5 cm a ve vrstvě 0-20 cm. Následující tabulka 1 ukazuje, které z charakteristik se statisticky významně odlišovaly při různém managementu. Tab. 1 Statisticky významné rozdíly půdních charakteristik v závislosti na způsobu hospodaření v horizontu 0-20 cm. Charakteristiky / zpracování půdy Aktivita celulázy Aktivita proteázy Aktivita nitrát reduktázy Aktivita kyselé fosfatázy Aktivita alkalické fosfatázy Σ huminových kyselin Mikroagregáty 2-0.5 mm Mikroagregáty < 0,1 mm Objemová hmotnost Vodostálost agregátů

orba

podrývání

minimalizace

↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ↓ ↓

Ø Ø ↑ ↑ ↑ ↑ Ø Ø ↑ ↑

↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ Ø ↑

↓ - nižší hodnoty půdních charakteristik, ↑ - vyšší hodnoty charakteristik, Ø - hodnoty zasahovaly jak do skupiny ↓, tak ↑. Ze statistického zpracování výsledků za 4 roky sledování vyplývá u variant s minimalizačními zpracováním půdy a u podrývání řada korelací a změn u aktivity půdních enzymů, což odpovídá i literárním údajům. Statisticky jsme sice za dobu výzkumu neprokázali vyšší obsah uhlíku, což odpovídá rovněž řadě výsledků krátkodobějších výzkumů (např. Green et al., 2007), z publikovaných dat více výzkumů je ale možné říci, že půdoochranné technologie obecně zvyšují obsah půdní organické hmoty v povrchové vrstvě půdy. Větší množství posklizňových zbytků v této vrstvě tak mohlo ovlivnit aktivitu půdních enzymů, které podle výzkumů signifikantně korelují s půdní organickou hmotou (Acosta-Martinez et al., 2003). Aktivita vybraných půdních enzymů se tak v našem sledování jevila jako dobrý indikátor kvality půdy, neboť mj. citlivě reaguje na změny managementu a tyto změny byly 69


zaznamenatelné dříve než je tomu u jiných půdních vlastností. Těmi byly např. chemické vlastnosti, u nichž nebyly během doby výzkumu zaznamenány statisticky průkazné rozdíly, s výjimkou Mg a výměnného Mg. Statisticky průkazné změny však byly zaznamenány u některých fyzikálních charakteristik, a to u objemové hmotnosti, mikroagregátů a jejich stability. U objemové hmotnosti, jako u základní fyzikální charakteristiky, popisují výsledky některých experimentů vyšší hodnoty u minimalizačních technologií, další výzkumy rozdíly mezi systémy nepotvrzují (např. Ferreras et al., 2000). Naše výsledky ukazují v horizontu 020 cm na nižší hodnoty objemové hmotnosti u orby, což odpovídá výše uvedeným pracím, v povrchové vrstvě do 5 cm však nebyly tyto rozdíly zaznamenány. I další charakteristika týkající se půdních agregátů je ovlivňována managementem a může být více stabilní u půdoochranných technologií (např. Pagliai et al., 2004). Obdobná zjištění jsme zaznamenali i v našem výzkumu pro mikroagregáty 2-0.5 mm, u mikroagregátů < 0.1 mm byly výsledky ve prospěch varianty s orbou. Z literatury je možné konstatovat, že stabilita agregátů je silně ovlivňována obsahem a dodávkou organické hmoty (Haynes et al., 1996) a je předpoklad jejich vyšší stability v povrchových vrstvách minimalizačních technologií.v dlouhodobější perspektivě Výsledky po čtyřech letech výzkumu tomu nasvědčují. Pozitivně může na půdní vlastnosti rovněž působit podle našich i v literatuře publikovaných výsledků podrývání, kdy může eliminovat utužení po mnoha letech hospodaření. Druhá část příspěvku se týká protierozní ochrany, včetně využití půdoochranných technologií v rámci směrnice GAEC, kde jejich účinnost nemusí být dostačující. Po vyhodnocení erozního smyvu na modelových farmách je zřejmá vysoká erozní ohroženost, zejména v intenzivně obhospodařovaných územích černozemních oblastí jižní Moravy. V těchto lokalitách je nutná náročnější protierozní ochrana a účinnost opatření GAEC se jeví jako nedostatečná. Jako příklad uvedeme katastr Velkých Hostěrádek, který lze považovat za velmi ohrožené území vodní erozí. Průměrný erozní smyv je zde 20,3 t.ha-1 za rok a celková ztráta půdy v řešeném území je 11 145 t za rok. Komplexním návrhem protierozních opatření může dojít ke snížení průměrné hodnoty erozního smyvu na 5,4 t.ha-1 za rok a ke snížení celkové ztráty půdy na 2 965 t za rok, to je snížení o 73,4 %. Podle požadovaného managementu standardů Dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC) s využitím půdoochranných technologií dochází ke snížení průměrné hodnoty erozního smyvu na 11,6 t.ha-1 za rok a ke snížení celkové ztráty půdy v řešeném území na 6 368 t za rok, tj. snížení hodnot erozního smyvu o 42,9 %. Průměrný smyv tedy zůstává nad povoleným limitem a v katastru se stále vyskytují extrémně erozně ohrožené lokality (Obr. 1 a 2). Pro efektivní ochranu půdního fondu formou různých agrotechnických i vyloženě technických prvků je nezbytně nutná znalost místních podmínek v měřítku okresu, katastru, povodí či konkrétní farmy. Vliv rozdílných agrotechnických postupů, i v rámci malých farem (povodí), je na ztrátu půdy a základních živin zcela zásadní (Bechmann et al., 2009). Tím se dá účinně předcházet environmentálním a ekonomickým škodám. Striktně daná pravidla vyplácení zemědělské podpory vycházející z jednotné evropské zemědělské politiky, ze které čerpá i strategie tzv. Dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC), mohou zásadně ovlivňovat nejen míru ochrany zemědělské půdy před erozí. Míra účinnosti však také záleží na náročnosti nastavení pravidel protierozní ochrany a jejich důsledném dodržování v praxi. Budoucí diskuze vztahující se k efektivitě půdoochranných technologií s využitím znalostí o měnících se vlastnostech půdy musí tedy být nezbytnou součástí účinné a v praxi fungující protierozní ochrany.

70


Obr. 1 a 2: Erozní smyv ve vybraném území bez provedení protierozní ochrany a po zavedení pravidel GAEC

Závěr V následujících dekádách bude muset rostlinná produkce zásobovat stále větší populaci na omezenějších plochách. Z důvodů produkčních, environmentálních, ale i ekonomických jsou propracovávány různé produkční systémy i způsoby zpracování půdy. Mezi ně patří i systémy s minimalizovaným zpracováním půdy a využití podrývání, to jsou technologie, kterými jsme se zabývali v našem výzkumu. Naše výsledky, z nichž některé jsou uvedeny v tomto článku, ukazují na zvyšující se biologickou aktivitu vyjádřenou aktivitou půdních enzymů u variant s omezeným zpracováním půdy a s podrýváním ve srovnání s klasickým zpracováním půdy s využitím orby. Další průkazné rozdíly se týkají i některých fyzikálních charakteristik. Vedle popsaných rozdílů mezi jednotlivými variantami agrotechniky, které byly zaznamenány v průběhu čtyřletého sledování, je důležité zjištění týkající se aktivity půdních enzymů. Tyto charakteristiky citlivě reagovaly na změny v půdním prostředí a potvrdila se jejich využitelnost při sledování kvality půdy, což zapadá i do koncepce indikátorů kvality půdy. Půdoochranné technologie jsou zaváděny i jako součást GAEC. Z našich sledování jasně vyplývá, že tato opatření se mohou stát součástí protierozní ochrany, důležitý je ale komplexní přístup. V něm je klíčové klást větší důraz na místní podmínky a snažit se o navržení kombinace optimálních protierozních opatření organizačního, agrotechnického i technického typu, čímž se podstatně zvyšuje míra ochrany zemědělské půdy. Půdoochranné technologie jsou tedy jedním a ne jediným opatřením. Důležitým faktorem pro úspěšné zavedení takovéhoto přístupu k protierozní ochraně do praxe musí být samozřejmě i náležitý kontakt a komunikace s jednotlivými zemědělci a s dalšími zúčastněnými stranami (např. zástupci obcí). Z dlouhodobého hlediska by totiž neměla být stimulem (cílem) pouze finanční motivace v podobě dotačních plateb, ale i posun v uvažování při ochraně a udržitelném využívání zemědělského půdního fondu, který je nutné brát v i delším časovém horizontu jako neobnovitelný přírodní zdroj. 71


Poděkování Autoři článku děkují Národní agentuře pro zemědělský výzkum, která umožnila studium půdních vlastností při různých způsobech zpracování půdy a řešení problematiky eroze. Tento výzkum byl podpořen granty QH 72039 a QJ 1230066. Děkujeme rovněž spoluřešitelům úkolu z Výzkumného ústavu pícninářského v Troubsku a z Mendelovy univerzity v Brně za poskytnutí některých dat. Použitá literatura Acosta-Martinez, V., Zobeck, T.M., Gill, T.E., Kennedy, A.C., 2003. Enzyme activities and microbial community structure in semiarid agricultural soils. Biology and Fertility of Soils 38/4, 216-227. Ashad, M.A., Coen, G.M., 1992. Characterization of soil quality: physical and chemical criteria. Am. J. Altern. Agric. 7, 25-31. Bechmann, M., Stalnacke, P., Kvoerno, S., Eggestad, H. O., Oygarden, L., 2009. Integrated tool for risk assessment in agricultural management of soil erosion and losses of phosphorus and nitrogen. Sci. Total Environ. 407(2), 749-759 Ferreras, L.A., Costa, J.L., Garcia, F.O., Pecorari, C., 2000. Effect of no-tillage on some soil physical properties of a structural degraded petrocalcic paleudoll of the south “pampa” of Argentina. Soil Till. Res. 54(1-2), 31-39. Green, V.S., Stott, D.E., Cruz, J.C., Curi, N., 2007. Tillage impacts on soil biological activity and aggregation in a Brazilian Cerrado Oxisol. Soil Till Res 92, 114 – 121. Haynes, R.J., Beare, M.H., 1995. Aggregation and organic matter storage in meso-thermal humid soils. In: Structure and Organic Matter Storage in Agricultural Soils, (ed. Carter MR., Stewart BA.), CRC Press/Lewis Publications,Boca Raton, 213-262. Melero, S., Porras, J.C.R., Herencia, J.F., Madejon, E., 2006. Chemical and biochemical properties in a silty loam under conventional and organic management. Soil Tillage Res. 90 (1-2), 162-170. Oldeman, L. R., 1994. An international methodology for an assessment of soil degradation, land georeferenced soils and terrain data base. In: The collection and analysis of land degradation data. FAO-RAPA Publication 1994/3, Bangkok, 35 – 60. Pagliai, M., Vignozzi, N., Pellegrini, S., 2004. Soil structure and the effect of management practices. Soil Tillage Res. 79, 131 – 143. Schinner, F., Öhlinger, R., Kandeler, E., Margesin, R., eds., 1995. Methods in soil biology. Springer, 426 p. Šarapatka, B., Dlapa, P., Bedrna, Z., 2002. Kvalita a degradace půdy. (Soil quality and degradation). Palacký University Press, 346 p. (in Czech). Zbiral, J., ed., 1995 – 1997. Methods of soil analysis. Central institute for supervising and testing in agriculture Brno. 3 parts.

Kontaktní adresa: Prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc., Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci tř. Svobody 26, 771 46 Olomouc e-mail: [email protected]

72


VLIV HNOJENÍ A SPONU VÝSADBY NA VÝNOS NADZEMNÍ BIOMASY A HLÍZ TOPINAMBURU Effect of fertilization and planting density on the yield of above-ground biomass and tubers of Jerusalem artichoke Čížek M., Svobodová A., Čepl J. Výzkumný ústav bramborářský Havlíčkův Brod Abstrakt Topinambur (Helianthus tuberosus) nepatří mezi široce pěstované plodiny. Je univerzálně použitelný, v lidské stravě (zdroj inulinu), pro krmení hospodářských zvířat a jako energetická plodina. V polních pokusech prováděných ve Výzkumné stanici Valečov při VÚB Havlíčkův Brod, v průběhu 2008 2011 byl sledován vliv genotypu a pěstebních technologií topinamburu. Souhrnně bylo použito 10 klonů. Sklizeň nadzemní hmoty byla provedena na podzim, hlízy byly sklizeny na jaře. V závislosti na roce a klonu, výnosy nadzemní části dosáhly 15,3 - 71,9 t čerstvé hmoty/ha (5,4 - 24,7 t sušiny/ha).Výnos na jaře sklizených hlíz se pohyboval mezi 17,0 a 63,8 t/ha (4,4 - 7,9 t sušiny/ha). Byly ověřeny pěstební technologie topinamburu ve vztahu k optimalizaci porostů pro získání vysokých výnosů. Nejúčinnější variantou hnojení bylo 100 kg N/ha a foliární aplikace močoviny, mezi spony výsadby (hustotou porostu) nebyly zaznamenány statisticky významné rozdíly ve výnosu nadzemní biomasy a hlíz topinamburu. Klíčová slova: topinambur; hlízy; klony; hnojení; spony výsadby Abstract Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) is a not widely grown crop. It is universally usable, in human diet (source of inulin), for livestock feeding and as an energy crop. In field trials performed in Valecov Research Station belonging to PRI Havlickuv Brod, during 2008 – 2011 an effect of genotype and growing technology was studied on Jerusalem artichoke production characteristics. Totally, 10 clones were used. The harvest of aboveground mass was done in autumn, tubers were harvested in spring (though deep soil freezing, the tubers are not frost-killed). In dependence on year and clone, yields of aboveground part reached 15,3 – 71,9 t FW/ha (5,4 – 24,7 t DW/ha). The yield of springharvested tubers ranged between 17,0 and 63,3 t/ha (4,4 – 7,9 t DW/ha). Growing technologies for Jerusalem artichoke were verified, in relation to optimization of cultural practices for obtaining high yields. The most effective fertilization variant was 100 kg N/ha and foliar application of urea, between planting densities no significant differences were recorded for yields. Key words: Jerusalem artichoke; tubers; clone; fertilization; planting densities

Úvod Topinambur hlíznatý (Helianthus tuberosus L.) pochází ze Severní Ameriky, do Evropy byl dovezen v 16 století z Mexika. Topinambur je všestranně využitelný a to jak k lidské výživě a ke krmení hospodářských zvířat i jako energetická plodina (Čepl, 1997). V malém rozsahu je pěstován prakticky na celém světě včetně České republiky, větším pěstitelem je Francie. Topinambur je mohutná rostlina z čeledi hvězdnicovité (Asteraceae), vysoká přes dva metry. Nekoření hluboko, ale má mohutnou síť kořenů, které velmi dobře resorbují vodu a živiny z půdy. Listy má vstřícné, podlouhle vejčité, drsné, žluté květy jsou v malých úborech. Topinambur je rostlina krátkého dne, rozkvétá pozdě na podzim (říjen, listopad), takže plody (nažky) dozrávají jen v teplých oblastech. Hlízy jsou nepravidelné, podlouhlé, s hlubokými očky, bílé, žluté nebo červené. Topinambur je druh nenáročný na prostředí, je velmi plastický. Snáší vlhké i suché polohy, hlízy v půdě nejsou poškozovány ani silnými mrazy. Je vhodný pro pěstování v horských i podhorských oblastech (Moudrý, 1996). Nejvíce publikovaných výzkumných prací se týká využití topinamburu pro potravinářské účely. Z hlíz topinamburu se získává polysacharid inulin, složený převážně z molekul fruktózy (Moudrý, 1996). Inulin u rostlin z čeledi hvězdnicovitých a zvonkovitých nahrazuje 73


škrob jako zásobní látku. Inulin je cenná látka, zejména pro diabetiky. Neštěpí v tenkém střevě, není resorbován a využíván. Jeho kalorická hodnota je velmi nízká až nulová, nezvyšuje hladinu krevního cukru. Zároveň je sladký, dá se proto použít jako náhrada cukru nebo jako náhrada tuku (pro nízkotučné výrobky). Odrůdy/klony topinamburu nejsou v Evropě příliš centrem zájmu výzkumu. Je to zejména proto, že Evropský společný katalog odrůd druhů zemědělských rostlin odrůdy topinamburu oficiálně neuvádí. V podmínkách Asie jsou známy odrůdy, které rozdílně reagují na vodní stres (Xiuyan, Yulin), jak uvádí Zhang, et al. (2011). Gao et al. (2011) sledoval vliv závlahy a dusíkatého hnojení na výnos biomasy nadzemní i podzemní části rostlin topinamburu. Zaměřil se i na sledování vztahů mezi kořeny, stonky, hlízami a listy. Průkazné rozdíly byly zjištěny pouze v podmínkách závlahy. Zatímco Losavio et al. (1997) uvádí, že výnos hlíz topinamburu nebyl statisticky ovlivněn hnojením N, Rodrigues et al. tvrdí, že hnojení N průkazně zvýšilo výnos hlíz topinamburu. Denoroy (1991) uvádí jako hlavní fenologickou fází, která má vliv na výnos a kvalitu hlíz topinamburu počátek kvetení. V České republice mají výzkumné práce týkající se topinamburu tradici. Nejprve se jim ve větší míře zabýval Votoupal (1986), později Moudrý et al. (1996) a Čepl (1997). V současné době jsou ve VÚB práce v rámci výzkumného projektu zaměřeny na polní pokusy s klony a spony výsadby topinamburu, jednoleté i víceleté pěstování topinamburu a rovněž na krmivářské využití. Materiál a metody Polní pokus s odrůdami a klony topinamburu a s dvěma variantami sponu výsadby byl založen na pozemku VÚB Havlíčkův Brod ve výzkumné stanici Valečov. Nadmořská výška: 460 m Zemědělská výrobní oblast: bramborářská (BVT) Průměrná roční teplota vzduchu: 7,0°C Průměrná teplota vzduchu za vegetační období: 13,2°C Průměrná roční suma srážek: 652 mm Průměrná suma srážek za vegetační období: 426 mm Odrůdy (klony) zařazené do pokusu: Běloslupké, Reka, Refla, K 24, C63, Karina, Úrodný, Völkenroder Spindel, Lola a Gigant. Agrotechnické zásahy byly prováděny jednotně ve všech pokusných letech. Celá pokusná plocha byla pohnojena minerálními hnojivy. Aplikováno bylo: 2,18 q močoviny a 4,0 q patentkali, čímž bylo dodáno 100 kg N, 120 kg K2O a 40 kg MgO na ha. Porost byl preemergentně ošetřen herbicidem Afalon 45 SC v dávce 1,0 l/ha. Během vegetace již nebyly provedeny žádné další agrotechnické zásahy ani nebyly aplikovány žádné další pesticidy. Zároveň byl založen polní pokus s dvěma variantami sponů výsadby (750 x 350 mm a 750 x 700 mm). Při sponu výsadby 750 x 350 mm je počítáno 38 095 rostlin na jeden hektar; při sponu 750 x 700 mm je počítáno 19 047 rostlin na jeden hektar. Dále byla srovnávána dávka N 100 kg/ha se zvýšenou dávkou 200 kg N/ha a s foliární aplikací N během vegetace. Foliární aplikace N byla provedena 9% roztokem močoviny v dávce 400 l/ha (16,56 kg N/ha) ve dvou termínech. Pro tento pokus byla použita odrůda Karina (výnosově dlouhodobě stabilní, příznivý tvar hlíz pro univerzální použití). Sklizeň pokusu s odrůdami a klony topinamburu, stejně jako se spony výsadby a variantami hnojení N byla vždy provedena na jaře následujícího roku (duben). Pro hodnocení produkce nadzemní hmoty topinamburu byly každým rokem provedeny odběry v listopadu před zmrznutím natě.

74


Výsledky a diskuze Výnosová úroveň hlíz (tab. 1) jednotlivých klonů se výrazně lišila v jednotlivých ročnících pokusu. Nejvyššího výnosu hlíz (54,3 t/ha v průměru odrůd) bylo dosaženo v roce 2008. Rovněž v roce 2011 bylo dosaženo vysoké výnosové úrovně (47,8 t/ha v průměru odrůd). V obou těchto letech byly pro růst a vývoj topinamburu příznivé povětrnostní podmínky. Vývoj porostu byl ve vegetaci vyrovnaný a zejména v podzimním období (září, říjen) došlo k vysokému nárůstu hlíz. Naproti tomu v roce 2009 byl pro vývoj porostu topinamburu méně příznivý již začátek vegetačního období, který navíc způsobil i opožděný termín výsadby pokusů. V roce 2010 růst výrazně ovlivnilo velmi suché období června a července (potvrzeny závěry Gao et al. (2011) o potřebě vody pro růst topinamburu). Rovněž podzim 2010 se vyznačoval poměrně časným nástupem minimálních nočních a ranních teplot vzduchu s častými přízemními mrazíky, které ukončily nárůst hlíz. Výnos hlíz jednotlivých klonů se v průměru sledovaných let pohyboval od 33,4 t/ha (Reka), do 47, 5 t/ha (Urodny). Průměrný výnos hlíz u tohoto klonu byl statisticky průkazně vyšší ve srovnání s ostatními sledovanými klony a rovněž u něho byl dosažen absolutně nejvyšší výnos hlíz za sledované období - 63,8 t/ha v roce 2011. Výnos hlíz vyšší než průměr sledovaných klonů byl dále zjištěn u klonů Gigant (43,8 t/ha), Völkenroder Spindel (43,7 t/ha) a původní české odrůdy Běloslupké (42,3 t/ha). Naopak nejnižší průměrný výnos hlíz byl zjištěn u klonu Reka. Tento klon se z pohledu výnosu hlíz jeví jako nestabilní, neboť ve třech ze čtyř pokusných let (2009 a 2010) dosáhl druhého nejnižšího výnosu, v roce 2011 byl výnos jeho hlíz nejnižší ze sledovaných klonů, zatímco v roce 2008 výnosově převyšoval průměr klonů. Tab. 1: Vliv klonů na výnosové ukazatele topinamburu – hlízy (2008 – 2011) Výnos hlíz 2011 Klon 2008 2009 2010 Průměr let t/ha t/ha t/ha t/ha t/ha 51,83 abcd 42,31 a 57,74 a 28,53 cd 31,13 ab Běloslupká 34,87 e 33,36 a 56,02 a 23,48 d 19,05 bc Reka 52,60 abc 38,05 a 55,81 a 21,79 d 21,99 bc Refla 36,88 e 38,35 a 59,10 a 37,36 ab 20,07 bc K 24 52,36 abcd 37,03 a 44,91 a 33,83 abc 17,01 c C 63 38,15 de 38,76 a 53,98 a 38,09 a 24,83 bc Karina 63,85 a 47,49 b 48,76 a 38,27 a 39,07 a Urodny 47,11 bcde 43,71 a 61,67 a 36,17 abc 29,88 ab Völken. Spindel 40,92 cde 36,65 a 53,50 a 29,24 bcd 22,96 bc Lola 59,59 ab 43,78 a 51,60 a 36,39 abc 27,52 abc Gigant 47,82 39,95 Průměr klonů 54,31 32,32 25,35 Výnos nadzemní hmoty byl statisticky ovlivněn pěstovanými klony na hladině významnosti α = 0,05 (obr. 1). Mezi nejvýnosnější patří klon Karina, který dosáhl v průměru let výnosu 63,8 t/ha čerstvé hmoty (20,3 t/ha sušiny). Dále se vysokou produkcí nadzemní biomasy vyznačovaly klony K 24 a Lola, u nichž výnos čerstvé natě přesahoval 50 t/ha. Mezi odrůdami byly značné rozdíly mezi obsahem sušiny natě v době odběru. Sušina se pohybovala od 30,9 % (Karina) až po 68,9 % (Urodny) – tento klon spolu s klonem označeným C 63 měly nejnižší produkci nadzemní hmoty v čerstvém stavu i její sušiny.

75


Obr. 1 Vliv klonů na výnos nadzemní části topinamburu (a) a sušiny (b) Současný efekt: F(9, 30)=5,8587, p=,00011 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 90 80 70 60

t/ha

50 40 30 20 10 0 -10 -20 Běloslupká

Refla Reka

C63 K24

Urodny Lola Völken. spindel

Karina

Gigant

Odrůda

Současný efekt: F(9, 30)=4,7486, p=,00056 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 30 25 20

t/ha

15 10 5 0 -5

Běloslupká

Refla Reka

C63 K24

Urodny Lola Völken. spindel

Karina

Gigant

Odrůda

Tab. 2 Vliv hnojení dusíkem na výnos hlíz topinamburu v průměru let 2008 – 2010 Varianty hnojení

Výnos (t/ha)

N 100

38,6 a

N 200

37,7 a

N100 + foliární apl.

39,7 a

F

p

0,227

0,978

Sledované dávky dusíku neovlivnily výnos hlíz natolik, aby byla zjištěna statistická průkaznost (tab. 2). Základní dávka dusíku 100 kg/ha se projevila jako dostačující. Zdvojnásobením dávky na 200 kg nebylo v podmínkách pokusu dosaženo zvýšení výnosu hlíz. Tendenčně vyšší výnos hlíz byl každoročně zaznamenán při foliární aplikaci dusíku, která doplňovala základní dávku 100 kg N/ha před sázením. Toto zvýšení výnosu se v průměru pokusných let pohybovalo na úrovni 3 % bez výraznějších ročníkových výkyvů.

76


Obr. 2 Vliv sponu výsadby na výnos hlíz topinamburu v průměru let 2008 – 2010 Krabicový graf :

Výnos hlíz

46 44 42 40 38 36 34

Výnos (t/ha)

32 30 28 26 Průměr Průměr±SmCh Průměr±1,96*SmCh

24 75x35

75x70 Spon

Spon výsadby ovlivnil výnos hlíz výrazně, ačkoliv průměrné výsledky za sledované období nebyly statisticky průkazné. Hustší spon výsadby (750 x 350 mm tj. 38 095 jedinců na ha) přinesl podstatně vyšší výnos hlíz (v průměru variant o 7, 5 t hlíz /ha). I když lze u řidšího sponu výsadby (750 x 700 mm, tj, 19 047 jedinců na ha) kalkulovat s polovičními náklady na sadbové hlízy, tento výnosový rozdíl úsporu předčí. Na základě výsledků však lze konstatovat, že u sponu výsadby 750 x 350 mm není využit výnosový potenciál zařazené odrůdy topinamburu, protože průměrný výnos hlíz z jedné rostliny byl 1,0 kg, zatímco u sponu 750 x 700 mm bylo z jedné rostliny sklizeno 1,6 kg hlíz. Pro optimalizaci výnosu hlíz z plochy se optimální hodnota počtu rostlin na hektar (spon výsadby) pohybuje mezi stanovenými variantami. Závěr Nejvyšší výnosová úroveň hlíz topinamburu byla zaznamenána u klonů Völkenroder Spindel, Urodny a původního českého klonu Běloslupké. Nelze však konstatovat, že výnosy u těchto tří klonů byly stabilně vysoké ve všech letech pokusu, ale z hlediska požadavků na tvorbu biomasy hlíz je možné tyto klony doporučit jako produkčně nejvyšší. Hmotnost nadzemní části byla nejvyšší u klonu Karina, dále Lola a K 24, z tohoto hlediska je možné tyto klony doporučit pro energetické využití. Požadavky na univerzální využitelnost pro produkci hlíz i nadzemní části splňují klony Karina, která má průměrný výnos hlíz, navíc stabilní ve všech sledovaných letech. Dále klon Völkenroder Spindel, který má vysoce nadprůměrnou produkci hlíz i vysokou produkci nadzemní biomasy. Sledované dávky dusíku neměly vliv na výnos hlíz. Dávka dusíku 100 kg/ha se projevila jako dostačující, zdvojnásobením dávky na 200 kg nebylo dosaženo žádného efektu. Foliární aplikací dusíku v průběhu vegetace bylo docíleno tendenční zvýšení výnosu hlíz na úrovni 3 %. Sponem výsadby (počtem rostlin na plochu) lze ovlivnit výnos hlíz. Ve výsledcích však nebylo dosaženo statistické průkaznosti.

77


Dedikace Výsledky byly získány v rámci řešení projektu NAZV QH 82075 podporovaného Mze ČR. Použitá literatura Conde, J.R., Tenorio, J.L., Rodriguez-maribona, B., Ayerbet, L., 1991: Tuber yields of Jerusalem artichoke (Helianthus Tuberosus L.) in relation to water stress. Biomass and Bioenergy, 1, 3, 137 – 142. Čepl, J., Vacek, J., Bouma, J., 1997: Technologie pěstování a užití topinamburu. Metodiky pro zemědělskou praxi, ÚZPI Praha 2, 20 s. ISBN 80-86153-08-8. Denoroy, P., 1996: The crop physiology of Helianthus tuberosus L.: A model oriented view. Biomass and Bioenergy, 11, 1, 11 – 32. Gao K., Zhu T.X., Han G.D, 2011: Water and nitrogen interactively increased the biomass production of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) in semi-arid area. African J. Biotech. 10: 6466-6472. Losavio, N., Lamascese, N., Vonella, A.V., 1996: Water requirements and nitrogen fertilization in Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) grown under Mediterranean conditions. In Second International Symposium on Irrigation of Horticultural Crops, Vols 1 and 2, Acta Horticulturae, 449, 205 – 209, part 1 and 2. Moudrý, J., Strašil, Z., 1996: Alternativní plodiny. JČU České Budějovice, 90 s. Rodrigues, M.A., Sousa, L., Cabanas, J.E., Arrobas, M., 2007: Tuber yield and leaf mineral composition of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) grown under different cropping practises. Spanish Journal of Agricultural Research, 5, 4, 545 – 553. Votoupal, B., 1986: Topinambur (Helianthus tuberosus L.). In: Špaldon E. et al.: Rostlinná výroba. Statni zemedelske nakladatelstvi Praha, s. 568-570. Zhang M.D., Chen Q.A., Shen S.H., 2011: Physiological responses of two Jerusalem artichoke cultivars to drought stress induced by polyethylene glycol. Acta Physiologia Plantarum 33: 313-318.

Kontaktní adresa: Ing. Milan Čížek, Ph.D. Výzkumný ústav bramborářský Havlíčkův Brod, s.r.o. Dobrovského 2366, 580 01 Havlíčkův Brod E-mail: [email protected]

78


DISTRIBUCE KOŘENŮ PLODIN V PŮDNÍM PROFILU A VYUŽITELNÁ ZÁSOBA DUSÍKU A VODY The distribution of roots in soil profile and available supply of nitrogen and water Haberle J., Svoboda P. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha Abstrakt V polním pokusu s ozimou pšenicí bylo určeno využití vody a minerálního dusíku z vrstev půdního profilu do hloubky 130 cm. Byla použita bilanční metoda, odběr vody a dusíku byl vypočítán z rozdílu zásoby na počátku jarní vegetace s nejvyšším obsahem uvedených zdrojů a obsahu ve zrání. Byla určena hustota kořenů. Výsledky prokázaly, že v případě nedostatku dusíku nebo vody je porost pšenice schopen využívat zásobu v hlubších vrstvách podorničí, kde je nízká hustota kořenů, pod 1 cm/cm3 půdy. Bilanční využití dostupné vody z vrstvy 10-90 cm se pohybovalo mezi 72-80%, u dusíku to bylo 68-92%. Ve vrstvách 90-110 cm a 110-130 cm to bylo u vody 56% a 39%, u dusíku 73% a 28%. Využití dostupné zásoby obou zdrojů z podorničí bylo podobné (r > +0,94). Klíčová slova: hustota kořenů, podorničí, minerální dusík, pšenice, efektivnost Abstract The utilization of nitrogen and water from layers of a soil profile to depth 130 cm was determined in field experiment with winter wheat. The apparent depletion of water and nitrogen was calculated with balance method, as the difference between content at the start of spring growth, with the highest supply of the sources, and the content at the period of grain filling. Rooting depth at grain filling was determined. The results of experiment proved that wheat crop is able to utilise supply of water and nitrogen in deep subsoil layers with a low rooting density under 1 cm/cm3 of soil. Apparent depletion of water from 10-90 cm layer was between 72-80%, the utilisation of nitrogen was 68-92%. The utilisation of available water in layers 90-110 cm a 110-130 cm was 56% a 39%, and 73% a 28% of mineral nitrogen supply at spring. The utilization of available supply of both sources from subsoil layers was similar (r > +0,94). Key words: root density, subsoil, mineral nitrogen, wheat, effectiveness

Úvod Dostupnost vody a živin, především dusíku, je limitujícím faktorem výnosu plodin. Větší či menší nedostatek vody se projevuje nepravidelně, ale často, ve většině zemědělských oblastí České republiky, naposledy v roce 2012. Kromě specifických podmínek závlahového hospodaření nelze množství dostupné vody pro plodiny přímo ovlivnit. Proto je nutné studovat vliv dalších faktorů, které ovlivňují příjem a využití zásoby půdní vody kořenovým systémem. To například umožní přesněji odhadnout nástup vodního stresu a zaměřit agrotechniku na vhodná opatření pro šetření vodou a efektivní využití půdní zásoby. Podobně, co největší využití minerálního dusíku z kořenové zóny zvyšuje efektivnost hnojení a snižuje náklady na hnojení, současně snižuje obsah reziduálního N v půdě po sklizni a tím riziko jeho vyplavení mimo dosah kořenů. Při hodnocení dostupnosti dusíku a vody v hlubších vrstvách podorničí se často zásoba těchto zdrojů ve vrstvách s nízkou hustotou kořenů považuje za prakticky nevyužitelnou. Cílem této práce bylo určit schopnost porostu pšenice využívat zásobu dusíku a vody v podorničí a určit distribuci hustoty kořenů ve vrstvách půdního profilu.

79


Materiál a metody Polní pokus probíhal v letech 2007-2012 v Praze – Ruzyni (334 m n.m., teplá, mírně suchá oblast, hlinito-jílovitá půda na spraši). Podrobné meteorologické údaje jsou dostupné na http://www.vurv.cz/meteo/. Nedostatek vody byl indukován pomocí mobilního krytu (pokus měl dále variantu s optimální dodávkou vody a kontrolu závislou pouze na srážkách). Kryt byl používán podle potřeby, s cílem dosáhnout od počátku kvetení a dále úrovně 140-160 mm vody ve vrstvě 0-90 cm.Vlhkost půdy byla řízena na základě údajů o vlhkosti půdy, referenční evapotranspiraci a odběru vody porostem pšenice v minulých letech. V pokusných letech bylo sledováno více odrůd ozimé pšenice (Triticum aestivum L.), kromě roku 2007 byl stres indukován vždy u dvou odrůd. Pro hodnocení byly použity průměrné údaje z obou odrůd. Pšenice byla hnojena 30 kg/ha (N1) a 140 kg/ha (N2). Pokus měl čtyři opakování (parcelky 5,5 x 6 m), u stresované varianty byla dvě opakování byla tvořena rozdělením zakrývané plochy o velikosti 44 m2. Obsah minerálního dusíku (Nmin= N-NO3 + N-NH4) byl určován v průběhu růstu ve vrstvě 010 cm a dále po vrstvách 20 cm do hloubky 130 cm. Fravimetrická vlhkost půdy byla přepočtena na objemovou vlhkost na základě objemové hmotnosti půdy. Byla určena distribuce kořenů ve fází nalévání zrna do hloubky nejméně 130 cm, kořeny se vyplavovaly na sadě sít a po dočištění se měřila délka kořenů, hustota byla vypočtena z objemu vzorku.V pokusech byla uplatněna běžná agrotechnika, podrobnější údaje o pokusu jsou uvedeny v publikacích Raimanová a Haberle (2010), Haberle a Svoboda (2011) a Haberle (2010). Práce vycházela z předpokladu, že nedostatek vody nebo dusíku, kdy není naplněn požadavek rostlin na daný zdroj, stimuluje využití v celé kořenové zóně a indikuje tak jeho maximální využití. Bylo vypočteno využití vody a dusíku z vrstev půdního profilu do hloubky 130 cm bilanční metodou. Odběr vody a dusíku byl vypočítán z rozdílu zásoby na počátku jarní vegetace, kdy je v daných podmínkách ve většině let nejvyšší obsah uvedených zdrojů a obsahu v době nalévání zrna, kdy kořeny dosahují největší hloubky a celkové hustoty. Maximální dostupná zásoba vody v jednotlivých vrstvách byla vypočtena jako rozdíl nejvyšší (na jaře) a nejnižší (ve zrání) vlhkosti v dané vrstvě zaznamenané v pokusném období. Výsledky a diskuze Využití dusíku z půdního profilu Obsah minerálního N (Nmin) na jaře na daném pozemku se v jednotlivých letech výrazně lišil, jak z hlediska distribuce v půdním profilu tak celkového množství (obr.1). Podle podmínek pro posun nitrátového N do hloubky v meziporostním období byl v některých letech největší podíl Nmin v povrchových vrstvách a mělkém podorničí do hloubky 50 nebo 70 cm (2007-8, 2012), naopak v letech 2009-10 a 2011 byl větší podíl v hlubších vrstvách pod 50 cm. V hlubokých vrstvách 90-110 a především 110-130 cm však byl obsah Nmin ve srovnání se zónou do 90 cm nízký. Obr.1 Nejnižší (Min) a nejvyšší (Max) obsah Nmin na počátku jarní vegetace (vlevo) a průměrný obsah na jaře v době zrání (vpravo) ve vrstvách půdy v letech 2007-2012 kg N/ha

kg N/ha 0

20

40

60

80

0

10

20

30

40

50

Vrstva (cm)

0 -10 10 -30 30 -50 50 -70 70 -90 90-110

Jaro Min

Zrání N1

Max

Zrání N2

110-130

80

60


Nejvyšší úbytek (na základě bilance), který hodnotíme jako N odebraný rostlinami, byl v zóně 30-90 m, což odpovídá vysokým hodnotám obsahu na jaře před počátkem hlavního období růstu (obr.1 a 2). Relativní vyjádření, jako podíl ze zásoby Nmin na jaře, ukázal využití 6892% z vrstvy 10-90 cm, ve vrstvách 90-110 cm a 110-130 cm to bylo 73% a 28% (obr.2). Menší využití v ornice, v povrchové vrstvě 10 cm a částečně i ve vrstvě 10-30 cm, odpovídá pozorovanému zvyšování obsahu Nmin v průběhu zrání ve většině let, v důsledku mineralizace a vysychání, které zhoršuje funkce kořenů a příjem. Nižší příjem v hlubších vrstvách odpovídá nízké hustotě kořenů, kratší době po kterou kořeny v dané vrstvě rostou a klesající potřebě porostu. Je také patrné, že v případě dodávky N hnojením byl požadavek porostu na příjem z podorničí menší a tedy i výsledné využití zásoby Nmin (obr.1 a 2). Obr.2 Průměrné využití (odběr) dusíku z celkového množství minerálního N na jaře v kg N/ha (vlevo) a využití v % z této zásoby na jaře (vpravo). Standardní odchylky jsou vypočteny z průměrných hodnot pokusných let kg N/ha

Vrstva (cm)

0 0 -10 10 -30 30 -50 50 -70 70 -90 90-110 110-130

10

20

%

30

N1

40

50 -20

N2

0

20

40

60

80

100

N1

N2

Dynamika minerálního dusíku v půdě je, kromě příjmu rostlinami, více či méně ovlivněna dalšími faktory, jako je mineralizace, imobilizace, denitrifikace, transport profilem a vyplavení. V hlubších vrstvách podorničí v daných podmínkách a v krátkém období tvorby zrna pšenice lze předpokládat, že uvedené faktory mají na bilanci N jen malý nebo žádný vliv, a rozhodující roli hraje příjem rostlinami (např. Kuhlman et al. 1989). Např. intenzivní odběr vody porostem vylučuje ve většině let posun (nitrátového) dusíku do hloubky. Využití vody z půdního profilu Rozdíly mezi ročníky v objemové vlhkosti vrstev půdy na počátku jarního růstu (obr. 3 a 4) nebyly tak výrazné jako u minerálního dusíku. Obsah dosahoval ve většině vrstev hodnot okolo 32%. Podobné hodnoty v ornici a podorničí jsou v souladu s podobným zrnitostním složením vrstev půdy pokusného pozemku. Hodnoty vlhkosti půdy na jaře (v případě dostatečných srážek) se doporučuje používat jako ukazatel polní vodní kapacity, tedy množství vody, které je půda schopna dlouhodobě zadržet. Poněkud nižší hodnoty v povrchové vrstvě a v hlubokém podorničí v některých letech (2007, 2010) byly důsledkem nižších podzimních a zimních srážek, vysychání povrchu půdy na jaře a počátku odběru vody rostlinami. Je potřeba uvést, že laboratorně určené hodnoty sacího tlaku neporušených vzorků půdy odpovídaly vyšším hodnotám polní vodní kapacity. Vzorky byly odebírány na tomto pozemku v roce 2000, důvod vyšších hodnot vodní kapacity je neznámý, ale rozpor mezi laboratorními a empiricky určenými hodnotami je zmiňován i dalšími autory.

81


Obr. 3 Nejvyšší (Max) a nejnižší (Min) hodnoty obsahu vody ve vrstvách půdního profilu na počátku jarní vegetace zaznamenané v letech 2007-2012 % obj.

0

10

20

30

40

50

0-10

Vrstva (cm)

10-30 30-50

Min Max

50-70 70-90 90-110 110-130

Míru vyčerpání dostupné vody ukazuje obrázek 4. Ročníková variabilita byla zřejmě způsobena odlišným požadavkem porostu na vodu a zásobou vody v hlubších vrstvách (pod 90 cm). To dokumentují nízké hodnoty v suchém a nadprůměrně teplém ročníku 2007 (neprezentováno). Vysoký požadavek porostu na vodu, který stimuloval maximální využití zásoby v kořenové zóně, byl výsledkem nedostatku vody v horních vrstvách půdy, indukovaný pomocí zakrývání porostu mobilním krytem. Průměrná vlhkost půdy na jaře a v době zrání v letech 2007-2012 ukazuje podobné odčerpání vody ve vrstvách do hloubky 90 cm, 72-80% (obr.5). Nižší využití zásoby vody bylo ve vrstvě 90-110 cm a především 110-130 cm. Přesto i v těchto vrstvách průměrné bilanční využití vody činí 56% a 39% z dostupné zásoby (počítané jako rozdíl nejvyšší a nejnižší vlhkosti zaznamenané v dané vrstvě v pokusném období). Využití zásoby vody a dusíku v podorničních vrstvách půdního profilu bylo podobné, jak ukazuje vysoká hodnota lineární korelace odpovídajících hodnot v jednotlivých vrstvách (r>0,94) (obr.6). Pouze v povrchové vrstvě na variantě hnojené dusíkatými hnojivy byl obsah N v době zrání vyšší než na jaře, zřejmě jako důsledek mineralizace a nevyčerpání N z hnojiv (obr.1 a 2). Obr. 4 Průměrný obsah vody na počátku jarní vegetace (jaro) a v době zrání (léto) v pokusných letech. Standardní odchylky jsou vypočteny z průměrných hodnot pokusných let % obj. 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Vrstva (cm)

0-10 10-30 30-50 50-70 70-90 90-110

Jaro

110-130

Léto

Uvedené údaje představují potenciální využití vody a N z kořenové zóny v případě nedostatku, tedy za podmínek, kdy již dochází k redukci výnosu. Tyto údaje umožňují zpřesnit nastavení hnojení dusíkem a zvýšit efektivnost jeho využití z půdní zásoby. Z hlediska využití vody jsou výsledky použitelné pro zpřesnění dostupné zásoby vody a predikci nástupu nedostatku vody. 82


Obr.5 Průměrné využití (odběr) vody z celkového množství vody na jaře v mm a v % z této zásoby na jaře (vlevo) a průměrné využití z dostupné zásoby (počítané jako rozdíl nejvyšší a nejnižší vlhkosti v dané vrstvě v pokusném období) (vpravo). Standardní odchylky jsou vypočteny z průměrných hodnot pokusných let mm., % 0

10

20

% obj., % 30

40

50

60

0

20

40

60

80

100

0-10

Vrstva (cm)

10-30 30-50 50-70 70-90 90-110 mm

110-130

%

% obj.

%

Obr. 6 Vztah relativního využití dostupné zásoby dusíku a vody z vrstev půdního profilu (regresní křivky jsou vypočteny bez údajů pro ornici) 60,0

využití vody (%)

y = 0,5785x + 8,5769 R2 = 0,9669

40,0

N1 N2 ornice N1 ornice N2

20,0 y = 0,3765x + 10,163 R2 = 0,8866

0,0 -20,0

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

využití dusíku (%)

Distribuce a hustota kořenů v půdním profilu Rozdělení kořenů ozimé pšenice v půdním profilu mělo obvyklý tvar, vysoká hustota kořenů v ornici a postupný pokles s hloubkou (Svoboda, Haberle 2006). Ročníkovou variabilitu ukazuje obrázek 7, i přes tyto rozdíly mezi roky byl uvedený tvar distribuce kořenů vždy podobný. Vztah mezi rozdíly v distribuci kořenů a využitím vody a dusíku v jednotlivých letech nebyl průkazný. To ukazuje, že odběr z podorničí v období tvorby zrna je výsledkem více faktorů, podmínek ve vegetativní fázi, hustoty kořenů, růstu nadzemních částí a potřeby dusíku a vody, který závisí na dalších podmínkách. Distribuce kořenů, s průměrnou hustotou pod 1cm/cm3 půdy ve vrstvách pod 100 cm odpovídá obecně menšímu využití vody a dusíku z těchto hlubokých vrstev. Současně zde působí časový a prostorový faktor, kořeny se dostávají do nejhlubších vrstev pozdě, až v průběhu zrání, kdy už je požadavek na zdroje nižší. Jde také o nejmladší kořeny, které nejsou rozvětvené nebo jen v omezené míře, což redukuje schopnost plně využít zdroje. Kořeny také v těchto vrstvách často využívají pro růst biopóry, s menším odporem k pronikání, kde může být zhoršený kontakt s okolní půdou. Na druhou stranu se uplatňuje i difúze vody i nitrátových iontů ke kořenům z hlubších vrstev. Rychlost difúze je vysoká při strmém gradientu koncentrace nebo sacího tlaku, proto je v 83


daných podmínkách význam tohoto jevu (na rozdíl například od situace s vysokou hladinou spodní vody) pravděpodobně malý. Závěr Výsledky sledování potvrdily, že bilanční odběr vody a dusíku z hlubokých vrstev podorničí odpovídá distribuci kořenů a porost pšenice využívá, v případě nedostatku, tyto zdroje i z vrstev s nízkou hustotou kořenů, pod 1cm/cm3 půdy. Obr. 7 Distribuce kořenů ozimé pšenice. Průměrné, nejmenší (Min) a nejvyšší (Max) hodnoty hustoty kořenů zaznamenané v letech 2007-2012 cm/cm3 0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

Min

Max

14,0

16,0

0-10

Vrstva (cm)

10-20 20-30 30-40 40-50

Průměr

50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 100-110 110-120 120-130

Dedikace: Příspěvek byl připraven s podporou projektu NAZV QI111C080 a Výzkumného záměru VÚRV MZE0002700604. Použitá literatura 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: 261– 266. 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. Kuhlman H., Barraclough P.B., Weir A.H. (1989): Utilization of mineral nitrogen in the subsoil by winter wheat. Z. Pflanzenernaehr. Bodenk., 152: 291-295. Svoboda P., Haberle J. (2006): The effect of nitrogen fertilization on root distribution of winter wheat. Plant, Soil and Environment, 52: 308-313.

Kontaktní adresa: Ing. Jan Haberle, CSc., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 - Ruzyně [email protected] 84


ZLEPŠENÍ PŮDNÍCH VLASTNOSTÍ POMOCÍ APLIKACE PODPŮRNÉHO PŘÍPRAVKU Badalíková B. Zemědělský výzkum spol. s r.o. Troubsko Abstrakt V letech 2011–2012 byl sledován vliv pomocného půdního přípravku na bázi organického materiálu a přídavných živin na půdní prostředí. Z výsledků bylo zjištěno, že přípravek měl pozitivní vliv na snížení utužení půdy, zvýšení půdní vlhkosti, lepší strukturotvornosti a zvýšení obsahu humusu v půdě. Také výnosy byly vyšší u variant s aplikací tohoto přípravku. Klíčová slova: půdní přípravek, fyzikální vlastnosti půdy, vlhkost půdy, půdní struktura, obsah humusu v půdě, výnosy kukuřice na zrno Absract During year 2011–2012 was followed influence of subsidiary soil preparation on the soil environment. This preparation is on the base of organic matter and additional nutrient. It was found from results that preparation have positive effect on decrease of soil compaction, increase of soil moisture, better structure formation and increase of humus content in soil. Also the yields were higher in variants with application of this preparation. Key words: soil preparation, physical soil properties, soil moisture, soil structure, humus content in soil, grain maize yields Úvod

Mechanizmy degradace půd jsou v podstatě dvojí: přirozené, související s půdotvornými procesy a s vlivem nejrůznějších faktorů prostředí na půdy a jejich vývoj, např. pozvolné změny půdní textury i struktury, vymývání látek a přesuny koloidů v půdním profilu, změny v množství půdních organismů a struktuře jejich společenstev a mechanizmy spjaté s činností člověka. Zatímco přirozené mechanizmy degradace půd může člověk většinou ovlivnit jen málo nebo vůbec, člověkem vyvolané mechanizmy degradace půd jsou (alespoň teoreticky) v rukou člověka – může je potlačit nebo naopak zesílit (Vopravil a kol., 2010). Tak jako půdy nejsou jen kvalitní nebo nekvalitní, také degradace půdy nabývá různého stupně. Zjednodušeně však lze říci, že vše, co snižuje kvalitu půdy, je degradací půdy. Z definice kvality půdy (např. Doran, Safley, 1997) vyplývá, že aby půda mohla být označena za „kvalitní“, musí plnit své přirozené funkce. Salvati, Carlucci (2009) ve své práci ilustrují proceduru dvoustupňového principu měření půdní degradace z pohledu rizika pro zemědělství, která odhaduje potenciální náklady spojené s půdní degradací. Jednou z příčin degradace půdy je její utužení nebo-li zhutnění. Jak uvádí Wang a kol. (2010) stupeň utužení půdy je ovlivněn mnoha faktory, k nimž patří zejména půdní druh, vlhkost půdy, obsah a kvalita organické hmoty a stupeň prokořenění. Pedokompakci můžeme omezovat správnou strukturou plodin v osevních postupech, dostatečným organickým hnojením a vápněním. Dobrým zásobováním organickou hmotou se rozvíjí mikrobiální život v půdě, který ovlivňuje velikost utužení půdy (Novosádová a kol., 2010). Cílem je zachování, resp. zvyšování obsahu humusu v půdě. Tam, kde se nedostává organického materiálu z posklizňových zbytků nebo z nedostatku hnoje nastupuje pomocný půdní přípravek PRP SOL, který může nahradit zmíněné nedostatky (Václavík, Petrtýl, 2009). Materiál a metody V rámci sledování vlivu pomocného půdního přípravku na bázi organického materiálu a přídavných živin (PRP SOL) na půdní prostředí byl založen v roce 2011 poloprovozní pokus na pozemcích Agrocentra v Hrušovanech nad Jevišovkou v katastru obce Litobratřice. 85


Hodnocené výsledky byly získány během let 2011 a 2012. Odběry vzorků půd byly realizovány vždy na začátku a na konci vegetačního období. V rámci hodnocení vlivu aplikace a dávek PRP SOL na půdní prostředí byly založeny čtyři pokusné varianty: A Varianta kontrolní – bez PRP SOL pouze minerální hnojení N na široko, P pod patu B Varianta N + 100 kg přípravku PRP SOL, aplikace pod patu, bez P a K C Varianta N + 150 kg přípravku PRP SOL, aplikace pod patu, bez P a K D Varianta N + 150 kg přípravku PRP SOL, aplikace na široko, bez P a K Na pokusném pozemku byla opakovaně pěstována kukuřice na zrno. U každé varianty byly sledovány fyzikální vlastnosti půdy pomocí válečků dle Kopeckého z hloubek 0-0,10, 0,10-0,20 a 0,20-0,30 m v pěti opakováních, dále půdní struktura, která byla stanovena prosíváním suché zeminy na sítech o otvorech 0,25, 0,5, 2, 5, 10, 20 mm ze dvou hloubek 0-0,15 a 0,15-0,30 m ve třech opakováních, kde pro vlastní hodnocení byl vypočítán koeficient strukturnosti, který vyjadřuje vztah mezi agronomicky hodnotnými (0,25-10 mm) a méně hodnotnými strukturními elementy (>10 a <0,25 mm), hmotnostní vlhkost půdy zjišťována gravimetrickou metodou, obsah humusu, resp. Cox, byl stanoven metodou upravenou dle Nováka a výnosy kukuřice přepočtené na standardní vlhkost 14%. Charakteristika stanoviště Klimatické podmínky: stanoviště se nachází v kukuřičné výrobní oblasti, v nadmořské výšce 210 m a patří do klimatické oblasti T4 - nejteplejší. Uplatňuje se zde srážkový stín Českomoravské vrchoviny. Srážky se pohybují v průměru kolem 461 mm, z toho během vegetace 302,3 mm. Průměrná roční teplota činí 8,9 °C, z toho ve vegetačním období 15,3°C. Půdní podmínky: černozem modální na spraši, středně těžká až těžká, zrnitostně hlinitá až jílovitohlinitá půda, orniční horizont sahá do 40 cm. V grafech 1 a 2 je grafické znázornění průběhu počasí v oblasti stanoviště v Litobratřicích během sledovaných let. Graf 1: Průměrné měsíční teploty

Graf 2: Průměrný měsíční úhrn srážek 160

140 120 100 mm

0C

Litobratřice 2011-2012 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4

2011

2012

80

60

2011

40

2012

20 0 I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

I

IX

II

III

IV

V

VI VII VIII IX

Měsíce

Měsíce

Výsledky a diskuze Z hlediska zachování kvality půdy bylo v pokusu sledováno působení půdního přípravku PRP SOL, který je směsí vápenatých a hořečnatých uhličitanů, vyváženého poměru mikroprvků a rostlinného pojiva. Současně je známo, že rozšíření biologické diverzity a nárůst mikrobiální aktivity pomáhá zlepšit činnost mikro a makrofauny, transformační cykly organické hmoty, geochemické cykly prvků (uhlík, dusík, fosfor…), strukturu půdy a v neposlední řadě rozvoj vegetace (Václavík, Petrtýl, 2009). 86


Hodnoty fyzikálních vlastností půdy jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2. Výchozí hodnoty v roce 2011 korespondují se založenými variantami. Z hodnot lze usoudit, že varianty se zapraveným přípravkem byly méně utužené, což dokazují hodnoty objemové hmotnosti redukované (OHr). U varianty A byla hodnota OHr nejvyšší a nejnižší pórovitost. To se projevilo i na minimální vzdušné kapacitě, která byla nejnižší a momentálním objemu vzduchu. Nejlepší vlastnosti vykazovala varianta C s vyšší dávkou zapraveného přípravku do půdy. Tab. 1: Fyzikální vlastnosti půdy - Litobratřice 2011 (m)

Objemová hmotnost red. -3 (g.cm )

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 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

1,37 1,57 1,54 1,50 1,33 1,42 1,36 1,37 1,27 1,39 1,39 1,35 1,20 1,33 1,43 1,32

48,70 41,05 42,89 44,21 49,98 46,94 48,70 48,54 52,40 48,11 47,71 49,41 54,93 50,18 46,26 50,46

Hloubka varianta

A

B

C

D

Momentální obsah vody 31,00 29,02 25,48 28,50 31,38 28,06 24,34 27,93 31,91 35,68 33,84 33,81 28,60 25,10 25,70 26,47

vzduchu %obj. 17,70 12,03 17,41 15,71 18,60 18,87 24,36 20,61 20,49 12,43 13,88 15,60 26,34 25,08 20,56 23,99

Max.kapilár. kapacita

Min.vzduš. kapacita

%obj. 33,97 33,00 32,47 33,15 36,87 35,52 34,96 35,79 39,41 33,55 35,10 36,02 39,34 33,74 33,85 35,65

14,73 8,05 10,41 11,07 13,11 11,41 13,74 12,75 13,00 14,56 12,61 13,39 15,60 16,44 12,41 14,81

V roce 2012 (tab. 2) byla opět nejvyšší OHr u varianty A a nejnižší u varianty C, což korelovalo s ostatními sledovanými veličinami fyzikálních vlastností půdy. Obsah celkové pórovitosti, momentální objem vody i min. vzdušná kapacita byla nejlepší u varianty C. Největší rozdíly OHr byly zaznamenány mezi orniční vrstvou a podorničím. Z hodnot je patrné, že půdní přípravek působí pozitivně na provzdušněnosti a nižší utuženost orniční vrstvy. To potvrdili i Straková a kol. (2010), kteří ve své práci popisují zlepšení půdních vlastností pomocí aplikace půdních kondicionérů a dalších pomocných látek. Limit u hlinitých půd podle Lhotského (2000) 1,45 g.cm-3 byl překročen v podorničí u varianty A, a to v obou letech. Tab. 2: Fyzikální vlastnosti půdy - Litobratřice 2012 varianta

A

B

C

D

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 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

1,29 1,49 1,57 1,45 1,20 1,37 1,48 1,35 1,19 1,37 1,47 1,34 1,32 1,49 1,43 1,42

51,67 44,13 40,93 45,58 55,08 48,76 45,12 49,65 55,26 48,52 44,92 49,57 50,24 44,08 46,07 46,79

87

Momentální obsah vody 10,75 20,94 24,92 18,87 16,37 21,80 23,38 20,52 16,20 21,98 23,94 20,71 18,69 24,47 21,94 21,70

vzduchu %obj. 40,92 23,19 16,01 26,71 38,72 26,96 21,74 29,14 39,05 26,54 20,98 28,86 31,55 19,60 24,13 25,09

Max.kapilár. kapacita

Min.vzduš. kapacita

%obj. 36,98 34,84 34,65 35,49 42,23 37,16 35,40 38,26 40,55 35,12 33,88 36,52 39,34 35,54 36,60 37,16

14,69 9,28 6,28 10,08 12,85 11,60 9,72 11,39 14,71 13,40 11,04 13,05 10,89 8,54 9,47 9,63


V grafu 3 jsou znázorněny hodnoty koeficientu strukturnosti zjištěného z hodnot půdní struktury na jednotlivých sítech. V roce 2012 byly zjištěny mírně zvýšené hodnoty koeficientu strukturnosti u variant A, B, C. U varianty D došlo k mírnému poklesu koeficientu, pravděpodobně kvůli odlišné aplikaci pomocného přípravku (aplikace na široko), což v suchém roce 2012 ke zlepšení půdní struktury nepřispělo. Zlepšení struktury bylo zaznamenáno u variant B a C oproti roku 2011 vzhledem k zapravení přípravku do půdy. Je tedy patrné, že půdní přípravek zapravený do ornice pozitivně ovlivňuje strukturotvornost. Co se týče půdního profilu, vyšší koeficient strukturnosti byl zaznamenán ve svrchní vrstvě půdy u všech variant mimo variantu A (kontrolní).

koeficient strukturnosti

Graf. 3: Koeficient strukturnosti – Litobratřice, 2011- 2012 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00

2011 2012

A

B

C

D

Varianty

Graf 4 představuje průměrné hodnoty vlhkosti půdy v hmotnostních procentech, které byly měřené na začátku a na konci vegetace u jednotlivých variant. Vlhkost půdy hmotností koreluje s vlhkostí objemovou (viz tab. 1, 2), kde jsou vypočteny skutečné obsahy půdní vody. Z grafu je patrná nižší vlhkost půdy v roce 2012 oproti roku 2011 v důsledku nižšího úhrnu srážek v tomto roce, což se následně projevilo na ostatních půdních vlastnostech i na výnosech. Varianty se zapraveným půdním prostředkem vykazují vyšší nárůst vlhkosti v orničním profilu. Graf 4: Vlhkosti půdy - Litobratřice, 2011-2012 26,00

24,00

% hmot.

22,00 20,00

2011

18,00

2012

16,00

14,00 12,00 10,00 A

B

C

D

Varianty

88


V grafu 5 jsou znázorněny výnosy kukuřice na zrno. Z výsledků vyplývá, že u variant s vyšším podílem půdního přípravku (var. C, D) byly výnosy vyšší oproti kontrole (var. A). Z grafu je také patrné, že výnosy v roce 2012 byly nižší ve srovnání s rokem 2011, vzhledem k vývoji počasí od počátku vegetace. Rok 2012 se vyznačoval nedostatkem vodních srážek již při vzcházení, prudkým snížením teplot od poloviny dubna a v polovině května a nástupem vysokých teplot v průběhu dalších měsíců. Přesto se pozitivně projevil půdní přípravek ve výši výnosů, a to u varianty B o 6 %, u varianty C o 33 % a u varianty D o 27 %. Snížení výnosů bylo způsobeno nejen nevyrovnaností a nízkými vodními srážkami, ale především snižováním obsahu vzduchu v kořenové zóně, což se potvrdilo u varianty A bez podpůrného přípravku. Byla také potvrzena spojitost s maximální kapilární kapacitou a absolutní vzdušností, které ovlivňovaly celkovou pórovitost. Na základě toho lze konstatovat, že zhoršení fyzikálních vlastností změnou distribuce pórů vede k poklesu výnosů (Pokorný, 2011). Graf 5: Výnosy kukuřice na zrno

Tab. 3: Obsah humusu

Litobratřice, 2011-2012 varianta

hloubka (m) 0 - 0,15

A

Varianty

D C 2011

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0 10,0 11,0 12,0 13,0

t.ha-1

1,69 1,37 1,53

1,67 1,39 1,53

0 - 0,15 0,15 - 0,30 průměr

1,64 1,45

1,74 1,51

1,55

1,63

C

0 - 0,15 0,15 - 0,30 průměr

1,38 0,92

1,88 1,45

1,15

1,67

D

0 - 0,15 0,15 - 0,30 průměr

1,57 1,38

1,62 1,55

1,48

1,59

A 2,0

2012

B

2012

B

0,15 - 0,30 průměr

2011

V tabulce 3 jsou uvedeny hodnoty obsahu humusu (přepočteného Cox). Během dvou let se významně změnil obsah humusu u variant s vyšší dávkou zapraveného půdního přípravku (var. C). Půdní přípravek PRP SOL může zlepšit rozklad a využití živin z organických hnojiv, která pak mohou do jisté míry nahradit produkci statkových hnojiv z živočišné výroby, kterých značně ubývá. Při použití přípravku PRP SOL jako pomocné látky je důležité stanovit nejen množství, ale i způsob aplikace v zájmu řízení nákladů na plodinové zastoupení. Závěr Z dvouletého hodnocení aplikace podpůrného půdního přípravku bylo zjištěno, že došlo k poklesu objemové hmotnosti v ornici a mírně i v podorničí, pórovitost byla vyšší u variant se zapraveným půdním přípravkem, objem vody a vzduchu koreloval s pórovitostí, struktura půdy dle zjištěného koeficientu strukturnosti se v druhém roce nepatrně zvýšila hlavně u variant se zapraveným přípravkem, vlhkost půdy se zvyšovala se zvýšenou aplikací přípravku, výnosy byly nižší v roce 2012 v důsledku špatných klimatických podmínek, současně však byly vyšší v obou letech u variant s aplikací podpůrného přípravku. Také byl zjištěn kladný vztah mezi výnosem, podpůrným přípravkem a počasím. Obsah humusu byl prokázán vyšší u variant s aplikací vyšší dávky podpůrného přípravku. Z výsledků je tedy patrné, že podpůrný půdní přípravek působí pozitivně na provzdušněnost půdy a snižování jejího utužení, na zvyšování organické hmoty v půdě a na vyšší výnosy zrna kukuřice.

89


Dedikace Výsledky byly získány za (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace a v rámci mezinárodního projektu pro „Porovnání různých dávek a způsobů aplikace přípravku PRP SOL“ Použitá literatura Doran, J.W. and Safley, M., 1997: Defining and assessing soil health and sustainableproductivity. In: Pankhurst, C. et al. (eds.). Biological indicators of soil health.Wallingford, UK: CAB International. p. 1–28. Lhotský, J., 2000: Zhutnění půd a opatření proti němu. Studijní zpráva UZPI Praha , 61s. Novosádová, I., Záhora, J., Sinoga, J.D.R., 2010: Mikrobiální přeměny dusíku v degradované půdě semiaridního klimatu. In Brtnický, M., Brtnická, H., Foukalová, J., Kynický, J., Micková, Ž. Degradace a regenerace krajiny a dílčích krajinných sfér. Mendelova univerzita v Brně, 1. vyd., s. 27. ISBN 978-80-7375-456-3 Pokorný, E., Střalková R., Brtnický, M., Foukalová, J., Denešová O., Podešvová, J., 2011: Monografie „Analýza dlouhodobých srážkových a teplotních řad a hodnocení jejich dopadu na změny vlastností půd vybraného agroekosystému“, Mendelova univerzita v Brně, 1. vyd., 118 s. ISBN 978-80-7375-584-3 Salvati, L., Carlucci, :M., 2009: Estimating land degradation risk for agriculture in Italy using an indirect approach. Ecological Economics 69, Issue 3, s. 511-518 Straková, M., Salaš, P., Kohut, M., Pekař, M., Ševčíková, M., Pelikán, J., 2010. Studium problematiky biologické degradace půdy v podmínkách aridního klimatu. Úroda 12,, Vědecká příloha „Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů,“ s. 545-548, ISSN 0139-6013 Václavík, F., Petrtýl, I., 2009: Alternativní zdroje živin a dopad na půdní vlastnosti. Úroda 12, Vědecká příloha „Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů,“ s. 501-508, ISSN: 0139–6013 Vopravil, J., Vrabcová, T., Khel, T., Novotný, I., Manýrová, J., 2010: Vývoj a degradace půd v podmínkách očekávaných změn klimatu. Rožnovský, J., Litschmann, T. (ed): Voda v Krajině, s. 24, ISBN 978-80-86690-79-7 Wang, J., He, T., Chunyan, Lv., Yonggi, Ch., Wu, J., 2010: Mapping soil organic matter based on land degradation spectral response units using Hyperion images. International Journal of Applien Earth Observation and Geoinformation 12, Supplement 2, s. 171-180

Kontaktní adresa: Ing. Barbora Badalíková Zemědělský výzkum, spol. s r. o. Zahradní 1, 664 41 Troubsko e-mail: [email protected]

90


VĚTRNÁ EROZE NA JIŽNÍ MORAVĚ – POTENCIÁL, MONITORING, ÚČINNOST BIOTECHNICKÝCH OPATŘENÍ Wind erosion in South Moravia – potential, monitoring, the effectiveness of biotechnical measures Středová H.1, Středa T. 1, Podhrázská J.2 1

2

Mendelova univerzita v Brně, Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy

Abstrakt Na základě aktuálních půdních a klimatických podmínek byla pro území jižní Moravy definována potenciální ohroženost půd větrnou erozí. Nejrizikovějšími oblastmi jsou lokality s lehkými písčitými půdami v teplých a suchých oblastech. Pro relativní kvantifikaci množství unášených půdních částic a jejich analýzu bylo modifikováno a otestováno zařízení – deflametr. Deflametrické záznamy byly následně vyhodnoceny digitální analýzou obrazu a byla provedena analýza velikostního spektra zachycených erodovaných částic. V polních podmínkách byla hodnocena protierozní účinnost biotechnických opatření. Hodnocení účinnosti větrolamů bylo založeno vztahu mezi jejich optickou porozitou a redukcí větru na návětrné a závětrné straně větrolamu. Klíčová slova: větrná eroze, deflametr, větrolam, optická porozita Abstract Soil wind erosion risk in South Moravia was defined based on actual soil and climatic conditions. Soil type plays a big part in assessing the susceptibility to erosion. As the most vulnerable soils are considered light, drying soils with low amount of clay particles in dry and warm territories. A relative quantification of discharged soil particles and their analysis was assessed by deflameter – the equipment for the soil particles capturing. The effectiveness of biotechnical erosion control measures was evaluated by direct measurement of wind parameters in field conditions. Determination of aerodynamic parameters of windbreak was based on their optical porosity. Key words: Wind erosion, deflameter, windreak, optical porosity

Úvod Větrná eroze nepředstavuje plošně tak velké riziko jako eroze vodní, avšak celosvětově je jí alespoň částečně poškozeno asi 500 milionů hektarů. K oblastem nejvíce postihovaným větrnou erozí patří aridní a semiaridní části severní Afriky; Blízký východ; části východní, střední a jižní Asie; severovýchodní Čína; Austrálie; jih jižní Ameriky i Severní Amerika. Jen v USA je větrnou erozí ohroženo 30 milionů hektarů (Toy et al., 2002) V České republice je větrnou erozí ohroženo téměř 29 % zemědělské půdy, přičemž na Moravě je to asi 40 % a v Čechách 23 % (Pasák, 1984). Větrná eroze se vyskytuje především v území, kde je počasí charakterizováno nízkými a proměnlivými srážkami, proměnlivou a vysokou rychlostí větru, častým výskytem sucha, rychlými a extrémními změnami teploty a vysokým výparem. Větrná eroze obnažuje podorničí s nízkou přirozenou úrodností a vyšší kyselostí, způsobuje škody nejen v zemědělství odnosem ornice, hnojiv, osiv a poškozováním zemědělských plodin a půdy, ale zanášením komunikací a vodních recipientů, podílí se také na eutrofizaci vod a na znečištění ovzduší. Přenášený prach přispívá k riziku vzniku respiračních onemocnění (Riksen et al., 2001). Dlouhodobým působením eroze se mění kvantitativní i kvalitativní vlastnosti půd. K nejúčinnějším opatřením proti větrné erozi patří ochranné lesní pásy – větrolamy, které vytvářejí trvalou ochranu půdy proti větrné erozi. Obecně se jedná o různě široké pásy stromů a keřů orientované kolmo na převládající směr větru s protierozní a půdoochrannou funkcí. Účinnost větrolamů na snížení rychlosti větru silně závisí na jejich skladbě, především na jejich propustnosti. Za nejlepší větrolamy jsou někde považovány ty, kde převažují jehličnany 91


(Mercer, 2009). Důvodem je jejich protierozní účinnost i v mimovegetačním období. Větrolamy nepůsobí pouze na omezení erozních procesů, ale ovlivňují také mikroklima blízkého okolí - teplotu a vlhkost vzduchu, evapotranspiraci, teplotu půdy apod. (Litschmann a Rožnovský, 2005; Cleugh, 2002). Aktuální forma křivky rychlosti větru u větrolamu je dána vztahem systému proudění vzduchu – větrolam. Roli v tomto systému hrají charakteristiky příchozího proudění, jako je rychlost větru, směr větru, intenzita turbulence a atmosférická stabilita a vnější vlastnosti větrolamu jako je tvar větrolamu, šířka a délka (Vigiak, 2003). Průběžný monitoring míry větrné eroze v terénu je poměrně náročný, protože doposud nejsou vyvinuty funkční rigorózní metody a měřící zařízení. Dílčí možnosti uvádí např. Funk et al. (2004), kteří kvantifikovali větrnou erozi na základě transportu půdních částic přímo na poli a množství částic ukládaných na okraji pozemku. Zjišťovali hmotnost zachycených částic i rychlost a směr větru. Ohrožení území větrnou erozí je však zpravidla kvantifikováno pouze jako potenciální riziko prostřednictvím výpočtů na bázi půdních, klimatických, vegetačních a charakter pozemku specifikujících podmínek (zatíženo vysokou mírou nejistoty a zobecnění). Případně jsou polní podmínky s následným hodnocením intenzity eroze simulovány v aerodynamickém tunelu (vysoké náklady, nemožnost dokonalého nasimulování podmínek). Pro maloparcelové experimentální účely bylo v zahraničí (Polsko) v minulosti například vyvinuto a použito zařízení integrující funkci aerodynamického tunelu a cyklónového odlučovače (vysoké náklady na konstrukci, provoz a omezená manipulace). V zahraničí jsou pro monitoring unášených částic také dále sporadicky provozována zařízení rozmanitých konstrukcí s různou mírou přesnosti (deflametry, samplery – „dust samplers“, lapače – „interceptors“, pasti – „dust traps“ nebo „sand traps“). I v ČR bylo v 80. a 90. letech 20. století testováno jednoduché zařízení na záchyt půdních částic unášených větrem v podobě soustavy vertikálně situovaných záchytných boxů. Ideální konstrukce deflametru umožňuje nejen kvantifikovat množství deflátů za určité období, ale specifikovat jejich množství v čase s ohledem na aktuální meteorologické podmínky. Jistým řešením by byl deflametr s kontinuálním monitoringem hmotnosti zachycených částic (nevýhodou je vysoká cena). V roce 2012 byl Úřadem pro průmyslové vlastnictví zaregistrován užitný vzor „Deflametr s aktivním lapačem půdních částic a časovým záznamem„ autorů Středová, Středa, Podhrázská. Jedinečnost řešení zařízení spočívá v přesném určení termínu transportu, možnosti relativně kvantifikovat množství a pomocí následné digitální analýzy obrazu zachycených částic stanovit velikost, tvar a další parametry deflátů. V kombinaci s meteorologickým měřením (rychlost větru, vlhkost půdy, teplota půdy, stav povrchu půdy atd.) je potom dále možné striktně specifikovat podmínky v době epizody. Materiál a metody Vymezení oblastí potenciálně náchylných k větrné erozi Teritoriální vymezení oblastí potenciálně náchylných k větrné erozi je primárně založeno na analýze klíčových meteorologických veličin resp. klimatologických faktorů. Tyto údaje spolu s pedologickými informacemi umožňují definovat oblasti potenciálně náchylné k větrné erozi. Souhrnně lze tyto zásadní klimatologické a pedologické údaje získat rozklíčováním dílčích pozic kódu bonitovaných půdně ekologických jednotek BPEJ (resp. 1. až 3. pozice tj. klimatický region – KR a hlavní půdní jednotka – HPJ). Podle metodiky vymezování a mapování BPEJ (Mašát a kol., 2002) byly pro jižní Moravu nejprve stanoveny či vypočteny následující klimatické charakteristiky určující KR v ČR:  Průměrná roční teplota vzduchu ve °C  Průměrný roční úhrn srážek v mm  Suma průměrných denních teplot rovných nebo vyšších než 10º C (TS10)  Vláhová jistota  Pravděpodobnost suchých vegetačních období 92


Původní vymezení KR bylo provedeno pro období 1901 až 1950. Pro vymezení aktuálního stavu byly pro účely vymezení oblastí náchylných k větrné erozi mapově vyjádřeny modifikované KR na základě dat z období 1961 až 2000 (Obr. 1). Náchylnost půdy k větrné erozi je velmi úzce závislá na zrnitostním složení. Za nejvíce náchylné jsou považovány lehké písčité půdy s nízkým obsahem jílnatých částic. V České republice je popsáno 78 HPJ na základě jejichž charakteristik může být určena náchylnost k erozi. Náchylnost půdy k erozi dána půdními podmínkami je na Obr. 2 vyjádřena jako stupeň náchylnosti půdy k erozi. Obr. 1 Mapa modifikovaných KR na jižní Moravě pro období 1961 až 2000 (vlevo) Obr. 2 Stupeň náchylnosti půdy k erozi dle pedologických podkladů (vpravo) Stupeň náchylnosti půdy k erozi

Monitoring a měření větrné eroze Podstata použitého lapače odnášených půdních částic – deflametru spočívá v jednoduchém zařízení, umožňujícím zachycování půdních částic erodovaných větrem pomocí aktivního nasávání vzduchu na pomalu se otáčející lepovou pásku s časovou osou. Zařízení se skládá z otočné hlavice, v níž je zabudován hodinový strojek otáčející bubínkem, na němž je uchycena speciální páska z průhledného materiálu, opatřená lepovou vrstvou. Bubínek je umístěn oproti nasávacímu otvoru – štěrbině vyfrézované v těle hlavice. Hlavice je umístěna na stojanu, v němž je ventilátor, vytvářející v otočné hlavici podtlak. Hlavice je opatřena směrovkou, která ji natáčí štěrbinou proti větru. Hodinový strojek otáčí bubínkem jednou za 25 hodin. Působením podtlaku vyvolaného ventilátorem jsou větrem unášené částice nasávány štěrbinou a zachyceny v lepové vrstvě. Po ukončení měření se páska s lepovou vrstvou sejme z bubínku a vyhodnotí mikroskopicky, popřípadě pomocí digitální analýzy obrazu. Napájení ventilátoru je zajištěno 12 V bezúdržbovým trakčním akumulátorem, tolerujícím i hluboké vybití. Vyhodnocení účinnosti větrolamů na základě jejich optické porozity OP Údaje o vlivu větrolamů na pole větru byly získány přímým měřením rychlostí větru u čtyř větrolamů (na jižní Moravě v katastrech obcí Micmanice – MC, Suchá Loz – SL, Dolní Dunajovice – DD a Blatnice pod Svatým Antonínkem – BS) a jejich snímkováním. Výška jednotlivých větrolamů se pohybuje od 12 do 25 m, šířka od 12 do 20 m. Detailní popis jednotlivých větrolamů je uveden v práci Litschmann et al. (2007). Od roku 2006 byla u modelových větrolamů prováděna profilová měření rychlostí větru ve výšce 2 m nad povrchem půdy. Použito bylo šest souprav, měřících ve vzdálenostech 150 a 50 metrů od větrolamu na návětrné straně a 50, 100, 150 a 200 m od větrolamu na straně závětrné. Pro měření byly voleny termíny, kdy vítr vanul kolmo k linii větrolamu a jeho průměrná rychlost převyšovala 2 m.s-1. Z monitoringu v letech 2006 až 2010 bylo pro stanovení OP analyzováno 30 fotografií z různých fází vegetace větrolamu. Výsledné snímky byly převedeny do 93


černobílého spektra, rozčleněny na 9 – 11 svislých sloupců a 7 – 9 vodorovných řad. Výsledná hodnota OP pro každý snímek pak byla stanovena jako aritmetický průměr všech čtverců. Výsledky a diskuze Potenciální ohrožení půdy větrnou erozí bylo definováno na základě kombinace klimatických a půdních podmínek. Jako KR náchylné k erozi jsou považovány pouze teplé a suché oblasti tj., KR 0 až 4. Půdy byly na základě obsahu jílnatých částic klasifikovány stupněm náchylnosti k erozi (0 – neohrožené, 2 – středně ohrožené, 4 – ohrožené, 6 – silně ohrožené). Kombinace KR a HPJ náchylných k větrné erozi byly klasifikovány jednotlivými stupni potenciálního ohrožení půd větrnou erozí (1 až 6), přičemž vyšší číslo znamená vyšší náchylnost k erozi (Obr. 3). Obr. 3 Stupeň potenciálního ohrožení půd větrnou erozí

Monitoring erozního působení větru v reálných polních podmínkách byl prováděn pomocí deflametru. Jedná se o deflametr se směrovkou aktivním nasáváním vzduchu. Pomocí tohoto zářízení, které je vybaveno i anemometrem je možné anylyzovat velikostní spektrum erodovanych částic i jeho ralativní množství v souvislosti s měřeným směrem a rychlostí větru. Deflametr podle technického řešení byl v roce 2011 v praxi úspěšně ověřen při měření v lokalitě Malešovice (Brno-venkov) a Žabčice (Brno-venkov), jak ukazuje následující Tab. 1 a Histogram četností velikostních kategorií zachycených částic (Obr. 4). Tab. 1 Údaje získané na základě měření deflametrem Max. náraz Délka měření Lokalita Datum větru (m.s-1) (min)

Množství částic

Velikost

(ks)

částic (μm)

Malešovice

12.4.

13,5

100

452

11 – 821

Žabčice

28.3.

11,3

120

115

3 – 265

94


Obr. 4 Histogram četností spektra půdních částic zachycených 12.4.2011 (Malešovice) 28 26

N = 452; AVG = 104; Sm. odch. = 89; Max = 821; Min = 11

24 22

Počet pozorování

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0

100 50

200 150

300 250

400 350

500 450

600 550

700 650

800 750

900 850

Velikost částic [µm]

Jako jedny z nejúčinnějších opatření proti větrné erozi se používají biotechnická protierozní opatření. Nejvýznamnější z nich jsou ochranné lesní pásy – větrolamy. Na Obr. 5 je zjištěná účinnost větrolamů vyjádřena jako redukce rychlosti větru v různých vzdálenostech od větrolamu v závislosti na hodnotě OP větrolamu. Redukce rychlosti větru na základě OP a vzdálenosti od větrolamu. Obr. 5 naznačuje nejvyšší redukci rychlosti větru ve vzdálenosti cca 50 – 60 m za větrolamem. Při průměrné výšce hodnocených větrolamů byla nejklidovější zóna zjištěna v oblasti okolo čtyřnásobku výšky (4H) větrolamu. S rostoucí porozitou efekt větrolamu klesá. Výsledky tak zcela korespondují s výsledky jiných autorů. Obr. 5 Úroveň redukce rychlosti větru (v %) v různých vzdálenostech od větrolamu v závislosti na OP (Surfer) 50 56 52

Optical porosity (%)

45

48 44 40

40

36 32

35

28 24 20

30

16 12

25

8 4

20 -150

0

-100

-50

0

50

100

150

200

Windbreak distance (m)

Závěr Míra potenciálního ohrožení půd větrnou erozí je závislá na aktuálních půdních a klimatických podmínkách. Obecně se za půdy náchylná k erozi označují lehké písčité půdy v suchých a teplých oblastech. Tyto oblasti byly vymezeny na základě kombinace 95


modifikovaných KR pro období 1961-2000 a zrnitostního složení půd. Vznikla tak syntetická mapa udávající stupeň náchylnosti půd k větrné erozi. Navržený deflametr s aktivním lapačem půdních částic a časovým záznamem umožňuje monitorovat kvalitativní i kvantitativní vlastnosti včetně časového záznamu výskytu makroskopických i mikroskopických půdních částic unášených větrem. Lze jej využít pro přímé měření v terénu v rámci studií, které vyžadují údaje o množství a spektrálním složení unášených částic, typicky erozní účinky větru, studie účinnosti větrolamů apod. Hodnocení účinnosti větrolamů bylo vyjádřeno pomocí redukce rychlosti proudění. Na základě vztahů mezi optickou porozitou větrolamu a zeslabením rychlosti větru v různých vzdálenostech za větrolamem je možno konstatovat, že vliv větrolamu se uplatňuje při plném olistění ještě ve vzdálenosti 200 – 250 m. U neolistěného větrolamu je tato vzdálenost jen kolem 50 m. Dedikace Příspěvek vznikl s podporou projektu NAZV QH82099 Kriteria rozvoje větrné eroze na těžkých půdách a možnosti jejího omezení biotechnickými opatřeními. Použitá literatura Pasák V. a kol., 1984: Ochrana půdy před erozí. Praha. Státní zemědělské nakladatelství. Toy, T. J., Foster, G. R., Renard, K. G., 2002: Soil erosion: processes, predicition, measurement, and control. New York: John Wiley & Sons, c2002, 338 s. ISBN 0-47138369-4. Mercer, G.N., 2009: Modelling to determine the optimal porosity of shelterbelts for the capture of agricultural spray drift. Environmental Modelling and Software.1349-1352. dostupné z: http://dx.doi.org/10.1016/j.envsoft.2009.05.018 (citováno 13.8.2012). Riksen, M.J.P.M., De Graaff, J., 2001: On-site and off-site effects of wind erosion on European light soils. Land Degradation & Development 12 (1), 1 –11.) Litschmann, T., Rožnovský, J., 2005: Optická hustota (porosita) větrolamu a její vliv na charakter proudění. In: Rožnovský, J., Litschmann, T. (ed): „Bioklimatologie současnosti a budoucnosti“, Křtiny 12. – 14.9.2005, ISBN 80-86 690–31-08. Funk, E.L., Skidmore, L.J. Hagen, 2004: Comparison of wind erosion measurements in Germany with simulated soil losses by WEPS, Environmental Modelling and Software 19 (2), pp. 177–183. Vigiak, O. et al., 2003: Spatial modeling of wind speed around windbreaks. Catena, vol 52, p. 273-288. Cleugh, H. A., 2002: Field measurements of windbreak effects on airflow, turbulent exchanges and microclimates. Australian-Journal-of-Experimental-Agriculture. 42 (6): 665-677. Mašát, K. et al., 2002: Metodika vymezování a mapování bonitovaných půdně ekologických jednotek. 3. přepracované vydání. VÚMOP Praha, 113 s. ISBN 80-238-9095-6.

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]

96


PĚSTOVÁNÍ OZDOBNICE (MISCANTHUS X GIGANTEUS) URČENÉ PRO ENERGETICKÉ VYUŽITÍ Growing of Miscanthus (Miscanthus × giganteus) determined for energy utilization Strašil Z. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha – Ruzyně Abstrakt Polní pokusy s ozdobnicí (Miscanthus x giganteus) probíhaly v letech 2001-2011 na dvou odlišných stanovištích. V pokusech byly sledovány tři úrovně hnojení dusíkem (0, 50, 100 kg.ha-1.rok-1) a dva termíny sklizně (na podzim a na jaře). Byl hodnocen vliv stanoviště a hnojení dusíkem na produkci biomasy a další sledované ukazatele (počet a délka stébel) a dále vliv termínů sklizně na obsah vody a základních živin ve sklizeném materiálu, ztráty fytomasy přes zimní období. Průměrný výnos sušiny fytomasy ozdobnice za sledované období byl v Ruzyni 21,02 t.ha-1, v Lukavci 17,81 t.ha-1. Ztráty fytomasy za zimní období byly v průměru 33,6 %. Dávka 100 kg.ha-1 N zvyšovala v průměru výnosy přepočtené na sušinu o 2,67 t.ha-1 (12,8 %) oproti nehnojeným parcelám. Klíčová slova: ozdobnice, výnosy fytomasy, hnojení N, termíny sklizně Abstract In the period 2001-2011 the field experiments with Miscanthus x giganteus were performed at two different sites with three levels of nitrogen fertilization (0, 50, 100 kg.ha -1.year-1) and two terms of harvest (in autumn and in spring). The effect of nitrogen fertilization and site conditions on above ground biomass production was determined. For overall evaluation the influence of the harvest terms on water content in harvested material, on losses of phytomass during the winter period and on the content of main nutrients in plants was determined. Other evaluated parameters were number of stems and plant length. The average yield of dry matter of Miscanthus over monitored period was 21.02 t.ha1 at Ruzyně and 17.81 t.ha-1 at Lukavec. The average loss of phytomass of Miscanthus during winter period was 33.6 %. Used dose of nitrogen (100 kg.ha-1) increased yield about 2.67 t.ha-1 (12.8 %) in average as compared to non fertilized plots. Key words: Miscanthus, phytomass yields, N-fertilization, terms of harvest

Úvod Jednou z rostlin, na kterou byla zaměřena pozornost z hlediska nepotravinového a energetického využití, je ozdobnice (Miscanthus). Rod Miscanthus je přirozeně rozšířen převážně v tropických a mírných oblastech. Zahrnuje celkem 33 taxonů. Ozdobnice je vytrvalá rostlina typu přeměny uhlíku C4. Botanicky se ozdobnice (Miscanthus) řadí do třídy jednoděložné (Monoxyledonae), čeleď lipnicovité (Poaceae), tribus vousatkovité (Andropogoneae). Ozdobnici lze obecně charakterizovat jako vytrvalou vysokovzrůstnou trávu dosahující za příznivých podmínek přes 30 tun výnosu sušiny, která dobře využívá sluneční energii, vodu, živiny, jež je značně odolná proti chorobám a škůdcům. Při jejím pěstování je možno využívat mnoha výhod, jako je po plném zapojení porostu dosahování každoročních vysokých výnosů sušiny fytomasy, sklizeň běžně používanými sklizňovými mechanizmy apod. Materiál a metody Polní pokusy s ozdobnicí (kultivar “Giganteus”) uvažovanou pro energetické využití (spalování) byly založeny pomocí oddenků 7 až 10 cm dlouhých na dvou stanovištích, v roce 2001 v Lukavci u Pacova a následně v roce 2003 v Praze-Ruzyni při výsadbě 1 rostliny na 1 m2. Charakteristika jednotlivých stanovišť je uvedena v tab. 1. K porostům bylo na 97


vybraných parcelách aplikováno každoročně na jaře před vzcházením rostlin jednorázově pouze hnojení N ledkem amonným s vápencem. Použité dávky N byly následující: N0 - bez hnojení, N1 - 50 kg.ha-1, N2 - 100 kg.ha-1. Porosty byly sklízeny ve dvou termínech a to na podzim (koncem listopadu) a na jaře (začátkem března). Sledoval se vliv stanoviště, hnojení N na výnosy nadzemní fytomasy a další sledované ukazatele (délka rostlin, počet stébel). Dále se sledoval vliv termínu sklizně na obsah vody ve sklizeném materiálu, ztráty fytomasy přes zimní období, obsah základních živin ve sklízené fytomase. Do statistického hodnocení bylo započteno prvních 9 let od výsadby rostlin na jednotlivých stanovištích. K výpočtům byl použit test minimální průkazné diference balíčku UNISTAT 5.1. Tab. 1. Stanovištní podmínky pokusných míst Ukazatel Zeměpisná šířka Zeměpisná délka Nadmořská výška (m n.m.) Půdní druh Půdní typ Průměrná roční teplota vzduchu (oC) Průměrný roční úhrn srážek (mm) Agrochemické vlastnosti půdy: Obsah humusu (%) pH (KCl) Obsah P (Mehlich III, mg.kg-1 půdy) Obsah K (Mehlich III, mg.kg-1 půdy)

Praha-Ruzyně 50o04´ 14o26´ 350 jílovito-hlinitá hnědozem 8,2 477

Lukavec u Pacova 49o37´ 15o03´ 620 písčito-hlinitá kambizem 7,4 666

3,04 6,22 124,9 362,0

3,32 5,89 141,0 246,8

Výsledky a diskuse Stav porostu během sledování Porosty nově založené z rhizomů v Lukavci v roce 2001 a v Ruzyni v roce 2003 dobře vzešly (vzcházivost byla na obou stanovištích vyšší než 95 %) a ani přes první zimní období jsme nezaznamenali průkazný úhyn rostlin. Z průběhu počasí v obou zimních obdobích 2000/2001 a 2003/2004 lze konstatovat, že nemohlo prověřit zimovzdornost sledovaného klonu ozdobnice, neboť tato zimní období byla v porovnání s dlouhodobým průměrem teplotně a srážkově mírně nadnormální a přes zimní období bylo relativně dostatek sněhu. V literatuře jsou uváděny případy, kdy nově založené porosty ozdobnice během první zimy mohou být v některých nepříznivých letech značně poškozeny. Např. Eppel-Hotz a kol. (1998) uvádí, že během zimy 1995/96 došlo ke ztrátám mladých jednoletých rostlinek až 40 %, zatímco pětiletý porost na stejném stanovišti přezimoval beze ztrát. Po celou dobu našeho pokusu s ozdobnicí nebyl zaznamenán silnější výskyt chorob nebo škůdců. Výnosy a další sledované ukazatele Prvním rokem bylo dosaženo na podzim výnosu ozdobnice v průměru za stanoviště pouze 1,187 t.ha-1 (tab. 3). Z uvedených výsledků je patrné, že výnosy fytomasy ozdobnice rostly od roku výsadby až do třetího roku v Ruzyni, resp. čtvrtého roku v Lukavci, kdy výnosy sušiny přesáhly většinou 20 tun. V následném období výnosy fytomasy kolísaly v závislosti na počasí v jednotlivých letech a nejvyšších hodnot zatím dosáhly v devátém roce, kdy v tomto roce přesáhly na obou stanovištích hodnotu 30 t.ha-1 sušiny (tab. 3). V průměru za sledované devítileté období bylo dosaženo v Ruzyni 21,02 t.ha-1, v Lukavci 17,81 t.ha-1 výnosu sušiny (tab. 3). Pro porovnání podle Clifton-Brown a kol. (2001) byly průměrné výnosy v prvém roce v několika zemích kolem 2 t.ha-1 sušiny. Výnosy dále rostly a v druhém roce byly 9 t.ha-1 a 98


ve třetím roce 18 t.ha-1 sušiny. Největší výnosy ve třetím roce byly dosaženy ve Švédsku 24,7 t.ha-1, Dánsku 18,2 t.ha-1, Anglii 18,7 t.ha-1 a Německu 29,1 t.ha-1 sušiny (Clifton-Brown a kol., 2001). Nejvýnosnější genotypy ozdobnice pěstované v Dánsku a Švédsku patřily mezi nejméně výnosné v Portugalsku a Německu, což poukazuje na silné interakce mezi genotypy a prostředím. V polních pokusech v Rakousku (Schwarz a kol., 1994) bylo dosaženo v druhém roce po výsadbě výnosu 8 t.ha-1 sušiny fytomasy, ve třetím roce 22 t.ha-1. Výnosy byly největší v srpnu a potom neustále klesaly až do února v důsledku opadu listů. V pokusech byl také sledován počet vytvořených stébel a délka rostlin. Obdobně jako výnosy byly sledované ukazatele ovlivněny hlavně počasím v jednotlivých letech (tab. 2). Obecně se dá konstatovat, že na stanovišti v Lukavci byly v průměru zjištěny vyšší počet stébel i délka rostlin v porovnání se stanovištěm Ruzyně (tab. 2). Vyšší počet stébel a větší délka rostlin byly v Lukavci zjišťovány od čtvrtého roku od založení porostu. Použité hnojení dusíkem nemělo průkazný vliv na délku rostlin ani na počet stébel (tab. 4). Tab. 2. Průměrné hodnoty počtu stébel (ks na rostlinu) a výšky rostlin (cm) za sledované období na jednotlivých stanovištích Počet stébel Ruzyně Lukavec Průměr Výška rostlin Ruzyně Lukavec Průměr

1. rok 9,2 8,5 8,8

2. rok 25,5 25,8 25,7

3. rok 44,0 20,2 32,1

4. rok 41,8 51,3 46,6

5. rok 46,2 51,2 48,7

6. rok 37,7 65,2 51,4

7. rok 42,5 68,0 55,3

8. rok 39,5 78,0 58,7

9. rok 56,5 60,1 58,3

Průměr 38,1 47,6 42,8

100,5 96,2 98,4

184,0 163,7 173,8

275,5 176,7 226,1

244,5 159,7 202,1

201,7 354,0 277,8

215,2 318,0 266,6

236,0 300,8 268,4

240,3 310,0 275,1

332,7 331,0 331,8

225,6 245,6 235,6

Vliv hnojení N na výnosy a další sledované ukazatele Výsledky vykazující vliv použitého hnojení N na výnosy sušiny ozdobnice z maloparcelkových polních pokusů jsou uvedeny v tab. 3. Výnosy jsou uvedeny v jednotlivých letech i jako průměr za 9-ti leté období. Každoroční přihnojení N na jaře v dávce 50 kg.ha-1 resp. 100 kg.ha-1 zvyšovalo v průměru stanovišť výnosy fytomasy o 4,9 % resp. o 12,8 % v porovnání s nehnojenými variantami (tab. 3). Použité dávky dusíku neměly průkazný vliv na výnosy fytomasy (tab. 4). Z našich obdobných pokusů lze konstatovat, že na úrodnějších půdách obecně postačí k ozdobnici každoroční přihnojení 50 kg.ha-1 N na méně úrodných půdách kolem 80 kg.ha-1 N (Strašil, 1999; Strašil, 2009). Také zahraniční prameny (Pignatelli a kol., 1998) udávají, že při vyšších dávkách N (nad 100 kg.ha-1) již nedochází k podstatnému nárůstu fytomasy. Vliv hnojení N na výnosy ozdobnice hodnotí také např. (Schwarz a kol., 1994). Konstatuje, že stupňované každoroční dávky minerálního dusíku aplikované vždy na začátku dubna od 0, 60, 90, 120 až 180 kg.ha-1 neměly průkazný vliv na výnosy. Vliv termínu sklizně na výnosy a další ukazatele Porovnání výnosů ozdobnice sklízené na podzim a na jaře je uveden v tab. 5. Z výsledků vyplývá, že v průměru za sledované období a stanoviště došlo k poklesu výnosu na jaře asi o třetinu ( o 6,59 t.ha-1, tj. 33,6 %). Vyšší ztráty přes zimní období byly zaznamenány na stanovišti v Lukavci 37,3 % oproti Ruzyni 31,1 %. Toto lze přičíst nepříznivějším podmínkám v zimním období v Lukavci, hlavně silnějším větrům a mrazům, které zapřičiňují vyšší opad listů a lámavost stonků.

99


Tab. 3. Vliv hnojení N v jednotlivých letech na výnosy fytomasy ozdobnice při podzimním termínu sklizně přepočtené na sušinu (t.ha-1) na daných stanovištích – průměrné hodnoty Hnojení N

N0

N1

N2

Stanoviště

1. rok

2. rok

3. rok

4. rok

5. rok

6. rok

7. rok

8. rok

9. rok

Průměr

Ruzyně Lukavec Průměr Ruzyně Lukavec Průměr Ruzyně Lukavec Průměr

1,08 1,15 1,12 1,08 1,15 1,12 1,51 1,15 1,33 1,19

8,59 4,04 6,31 10,29 4,44 7,37 11,07 5,21 8,14 7,27

17,79 4,83 11,31 18,51 6,42 12,46 20,55 6,89 13,72 12,50

22,00 24,08 23,40 23,12 25,80 24,46 25,33 26,60 25,97 24,61

18,04 24,44 21,24 19,77 24,18 21,97 22,05 25,99 24,02 22,41

30,07 15,93 23,00 30,46 24,17 27,32 30,88 27,34 29,11 26,48

23,58 21,35 22,46 24,33 22,93 23,63 31,06 19,24 25,15 23,75

19,82 22,50 21,16 27,40 24,75 26,07 26,59 26,95 26,77 24,67

36,25 31,57 33,91 28,56 27,37 27,96 37,77 29,70 33,74 31,87

19,69 16,73 18,21 20,39 17,91 19,15 22,98 18,79 20,88 19,42

Průměr N

Legenda: N0=0, N1=50, N2=100 kg.ha-1 N Tab. 4. Statistické zhodnocení použitého hnojení N na sledované ukazatele – Minimální průkazná diference (MD) Skupina N0 N1 N2 MD

Příp. 36 36 36

Výnosy Průměr 18,212 19,151 20,884 4,891

Počet stébel Průměr 43,0 44,6 48,6 9,83

Délka rostlin Průměr 246,7 247,0 249,9 34,24

Legenda: N0=0, N1=50, N2=100 kg.ha-1 N Pro jižní Evropu jsou uváděny ztráty fytomasy ozdobnice při jarní sklizni 30 až 50 % v porovnání se sklizní na podzim (Lewandowski a kol., 2000). Bischoff, Emmerling (1995) udávají ztráty 33 %. Třicetiprocentní ztráty přes zimu opadem udává také Himken a kol. (1997). V našich dřívějších pokusech v polních podmínkách jsme zjistili ztráty fytomasy ozdobnice (M. x giganteus) přes zimní období v rozmezí 24 až 36 % (Strašil, 1999). Pro uskladnění a následné zpracování fytomasy pro energetické využití je třeba, aby obsah vody ve sklízeném materiálu byl pokud možno nízký. Z tohoto důvodu se doporučuje, aby porosty ozdobnice zůstaly na poli přes zimu. Proto převažuje sklizeň po zimě (únor, březen), neboť tak odpadnou problémy s případným dosoušením. Podle našich sledování měla fytomasa ozdobnice v průměru za sledované období a stanoviště sklízená na podzim 51,9 % sušiny, na jaře 79,5 % sušiny. Schwarz (1994) udává vlhkost fytomasy ozdobnice při sklizni v září mezi 55 až 60 %. Na konci února činila vlhkost v druhém roce po vysazení kolem 42%, ve třetím roce 30 %, ve čtvrtém roce 25 %, v pátém roce 30 %. Tab. 5. Porovnání výnosů přepočtených na sušinu (t.ha-1) na podzim a na jaře na daných stanovištích (průměrné hodnoty) Období

Podzim Jaro

Stanoviště Ruzyně Lukavec Průměr Ruzyně Lukavec

1. rok 1,22 1,15 1,19 0,51 0,65

2. rok 9,98 4,57 7,27 7,20 3,13

3. rok 18,95 6,04 12,00 13,09 3,59

4. rok 23,48 25,73 24,61 11,31 7,52

100

5. rok 19,95 24,87 22,41 14,67 12,82

6. rok 30,47 22,48 26,12 24,93 20,82

7. rok 26,32 21,17 23,75 20,43 10,94

8. rok 24,60 24,73 24,67 18,83 18,82

9. rok 34,20 29,55 31,87 19,33 22,30

Průměr 21,02 17,81 19,42 14,48 11,18


Průměr

0,58

5,16

8,34

9,42

13,75

22,87

15,68

18,83

20,82

12,83

Obsah prvků v rostlinách je dalším z důležitých faktorů jednak pro stanovení odběru živin výnosy, jednak z hlediska spalování fytomasy. Pro spalování je výhodné pokud obsah N ve fytomase je co nejmenší (tvoří se méně Nox), pokud je malý obsah S a Cl (snižuje se možnost koroze spalovacího zařízení) a pokud je také nízký obsah K, Mg apod. (ovlivňuje teplotu tavení popele). U ozdobnice se snižoval s oddálením termínu sklizně obsah prvků ve fytomase (tab. 6). Obsah dusíku a dalších sledovaných prvků v rostlinách ozdobnice klesal se stářím rostliny a termínem sklizně, což je také výhodné pro samotný proces spalování a tvorbu emisí. Tab. 6. Obsah prvků v rostlinách ozdobnice v různých termínech sklizně – průměrné hodnoty Termín sklizně Podzim Jaro Průměr

N 0,876 0,829 0,853

P 0,086 0,079 0,083

Obsah prvků v % sušiny K Ca 0,631 0,358 0,292 0,228 0,462 0,293

Mg 0,103 0,086 0,095

Závěr Vysokých výnosů fytomasy ozdobnice dosahuje od 3 roku po založení porostu. Výnosový potenciál ozdobnice předstihuje možnosti většiny domácích druhů, včetně rychle rostoucích dřevin. Ozdobnice se jeví jako perspektivní rostlina pro energetické využití. Při jejím pěstování je možno využívat mnoha výhod jako je dosahování vysokých výnosů sušiny fytomasy, vysoce efektivní využívání vody při tvorbě fytomasy, sklizeň běžně používanými sklizňovými mechanizmy apod. Velkou výhodou při pěstování ozdobnice je také relativně nízký nárok na hnojení a pesticidy. Snížení výnosů fytomasy na jaře v porovnání s podzimním termínem sklizně je vyváženo zvýšenou kvalitou paliva (z hlediska technického a tvorby emisí). Při jarním termínu sklizně odpadne také dosoušení, které je ekonomicky nákladné. Kvalita fytopaliva ozdobnice je srovnatelná s fytomasou dřevin. Z výsledků lze konstatovat, že ozdobnici je třeba považovat za významný zdroj obnovitelných surovin pro průmyslové a energetické využití. Dedikace Tento příspěvek byl finančně podpořen výzkumným projektem MZe ČR č. QJ1210008. Použitá literatura Bischoff R., Emmerling, R. 1995. Demands and performance of Miscanthus sinensis - fiveyear results at a dry site. Kongressband 1995 Garmisch-Partenkirchen. Vortrage zum Generalthema des 107. VDLUFA-Kongresses vom 18.-23.9.1994 in GarmischPartenkirchen: Grunland als Produktionsstandort und Landschaftselement. 1995: 241-244. Clifton-Brown J. C., Lewandowski I., Andersson, B., Basch G., Christian D. G., Kjeldsen J. B., Jørgensen U., Mortensen J. V., Riche A. B., Schwarz K. U., Tayebi K., Teixeira F. 2001. Performance of 15 Miscanthus genotypes at five sites in Europe. Agronomy Journal. 93, 5: 1013-1019. Eppel-Hotz A., Jodl S., Kuhn W. 1998. Miscanthus: New cultivars and results of research experiments for improving the establishment rate. In: Sustainable agriculture for food, energy and industry. Proceedings of the International Conference. Braunschweig, Germany: 178-183. 101


Himken M., Lammel J., Neukirchen D., Czypionka-Krause U., Olfs H. W. 1997. Cultivation of Miscanthus under West European conditions: seasonal changes in dry matter production, nutrient uptake and remobilization. Plant and Soil. 189, 1: 117-126. Lewandowski I., Clifton-Brown, J. C., Scurlock, J. M. O., Huisman, W. 2000. Miscanthus: European experience with a novel energy crop. Biomass and Bioenergy. 19, 4: 209-227. Pignatelli V., Piscioneri I., Fogacci G. 1998. Miscanthus x gigantheus productivity over different fertiliser treatment under Italian conditions. In: Sustainable agriculture for food, energy and industry. Proceedings of the International Conference. Braunschweig, Germany: 743-747. Schwarz H. 1994. Fertilization effect on production of miscanthus sinensis gigantheus. “. In: European conference on biomass for energy, environment, agriculture and indiustry. Book of Abstracts from International Conference. Viena-Austria, October 1994: 180-181. Schwarz H., Liebhard P., Ehrendorfer K., Ruckenbauer P. 1994. The effect of fertilization on yield and quality of Miscanthus sinensis 'Giganteus'. Industrial-Crops-and-Products. 2: 3, 153-159. Strašil Z. 1999. Production of aboveground biomass in Miscanthus sinensis under field conditions. (Produkce nadzemní fytomasy ozdobnice čínské (Miscanthus sinensis) v polních podmínkách). Rostl. Výr. 45, (12): 539-543. Strašil Z. 2009. Základy pěstování a možnosti využití ozdobnice (Miscanthus). Uplatněná metodika pro zemědělskou praxi. Ed.: VÚZT Praha, 2009, 48 s.

Miscanthus sinensis

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]

102


MOŽNOSTI VYUŽITÍ TECHNOLOGIÍ PRO ZÍSKÁNÍ ENERGETICKÉ ŠTĚPKY Z VINIC The possibilities for utilizing of technologies for harvesting of energy wood chips from grape cane Zemánek P., Burg P. Zahradnická fakulta, Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt Práce shrnuje výsledky provozních sledování strojních souprav u technologií pro získání energetické štěpky z réví vinic. Z výsledků sledování bylo provedeno hodnocení provozních nákladů u 2 variant technologických postupů využívajících drtič se zásobníkem a svinovací lis. Pro jednotlivé varianty byly modelovány provozní náklady v závislosti na výkonnosti a dopravní vzdálenosti při odvozu štěpky nebo balíků. Klíčová slova: vinohradnictví, odpadní dřevní hmota, dřevní štěpka, balíky dřevní hmoty Abstract This paper is focused on procedure proposal for implementation of technologies for utilization of waste vine cane from vineyards for the energy purposes, including an assessment of their effectiveness. Evaluated were 2 variants of technological procedures with using the shredder with container and the vine cane baler. For the individual variants were modeled operating costs, depending on the extent of the annual use that reflects the size of the vineyard. Key words: viticulture, waste wood, wood chips, wood roll

Úvod V posledních letech roste snaha po využívání všech obnovitelných zdrojů energie a odpadní dřevo ve formě réví z vinic mezi ně právem patří (WALG, 2007). Réví z vinic a dřevo z ovocných výsadeb představují stabilní zdroj dřevní hmoty. Rozvoj technologií jeho zpracování pro energetické účely je v tradičních vinařských zemích patrný a odráží se zejména ve vývoji moderních strojních systémů a návazně také vhodných spalovacích zařízení MAGA a kol. (2008). Plocha produkčních porostů vinic v ČR činí 18 000 ha. Výnos odpadního réví je výrazně ovlivněn sponem výsadby (počet keřů na 1 ha), odrůdou, vedením apod. a pohybuje se od 1,8–2,5 t.ha-1 (HERZÁN, 1993, ŽUFÁNEK, 1998). Využití tohoto energetického potenciálu závisí především na dostupnosti a efektivitě používaných technologií. Stávající technologie se donedávna vyznačovaly vysokou pracností. BURG (2007) naznačuje, na základě sledování nasazení vinohradnické techniky v moravských vinohradnických regionech, v posledních 4 letech narůst zájmu o pořizování strojů pro zpracování réví. Cílem práce je posouzení možností zavedení dvou variant technologií pro využití odpadního réví z vinic k energetický účelům a zhodnocení jejich provozních nákladů, stanovení bilance množství získané štěpky nebo balíků a energetického potenciálu včetně výkonu kotle. Materiál a metody Při návrhu zavedení technologií musí uživatel posuzovat řadu technických i ekonomických podkladů, na základě kterých provede rozhodnutí o použité technologii a technice. Bilance množství odpadního dřeva a energetického potenciálu Součástí návrhu musí být stanovení bilance množství získané štěpky nebo balíků, energetického potenciálu a výkonu kotle. 103


a) stanovení produkce odpadního dřeva Při stanovení produkce odpadního dřeva je nutné vycházet z počtu keřů na pěstební ploše a z průměrného množství dřeva získaného z keře. Produkce odpadního dřeva je pak dána vztahem n

G   S i Qi

(t)

i 1

kde: Si – pěstitelská plocha (ha) Qi – výnos odpadního dřeva (t.ha-1) n – počet pozemků s trvalými porosty (-) b) stanovení energetického potenciálu z produkce odpadního dřeva, výkonu kotle Z celkové produkce odpadního dřeva lze na základě výhřevnosti určit energetický potenciál (EP). Ep  G  H

(GJ)

kde: G – produkce odpadního dřeva (t) H – výhřevnost štěpky nebo balíků (GJ.t-1) Výhřevnost odpadního dřeva je stanovena pro surovinu s vlhkostí 10–15 %. Její hodnoty pro vybrané produkty uvádí Tab.1. Tab.1: Výhřevnost, objemová hmotnost a nároky na skladovací prostor u dřevní štěpky a balíků réví Palivo Dřevní štěpka Réví – balíky Réví – štěpka Dřevo – brikety, pelety

10 14 14

Objemová hmotnost (kg.m-3) 180–410 350–400 400–450

Energetický obsah (GJ.m-3) 2,95 4,90 5,80

Energetický obsah (MWh.m-3) 0,82 1,36 1,63

Skladovací prostor (m3.GJ-1) 0,34 0,20 0,17

Skladovací prostor (m3.MWh-1) 1,22 0,73 0,61

21

600–1100

17,85

4,96

0,06

0,20

Výhřevnost (MJ.kg-1)

c) stanovení možného výkonu kotle Za předpokladu využití celého množství odpadního dřeva pro vytápění stavebního objektu lze také stanovit maximální výkon kotle pro toto množství podle vztahu: E .106 (kW) P P d .h.3600 kde: Ep – energetický potenciál získaného odpadního dřeva (GJ) d – počet dnů topné sezony v roce, běžně 200–230, při celoročním vytápění 365 h – počet hodin plného provozu kotle v průběhu dne, běžně 10–12 h Z výše uvedeného vztahu lze také určit minimální pěstitelskou plochu pro požadovaný výkon kotle: d .h.3600.P S (ha) Q.H .106

104


kde: d – počet dnů topné sezony v roce (-) h – počet hodin plného provozu kotle v průběhu dne, běžně 10–12 (-) P – požadovaný výkon kotle (kW) Q – průměrný výnos odpadního dřeva (t.ha-1) H – výhřevnost štěpky nebo balíků (GJ.t-1) Návrh technického zajištění zvolené technologie V současné době se jako nejvýhodnější jeví především tyto technologické postupy: Technologický postup drcení réví do zásobníku s odvozem, při kterém se využívá nesených drtičů se zásobníkem o objemu 1,0–2,5 m3. Do zásobníku je ukládána vznikající dřevní štěpka, jeho vyprázdnění do transportního prostředku, nejčastěji traktorového přívěsu, nebo návěsu s klecovou nástavbou, se provádí na okraji pozemku. Technologický postup se sběrem a lisováním réví do balíků využívá svinovacích lisů pro sběr a svinování réví. Vznikají tak válcové balíky o průměru 0,40 m a délce 0,60 m s hmotností 30 kg. Ty jsou následně odváženy traktorem a přívěsem s klecovou nástavbou. Výhodou je zde nižší energetická náročnost operace, protože není nutné materiál drtit. Při výběru technologie a použitých strojů se vychází z obecných zásad tvorby strojních linek, kdy nejdůležitějším článkem linky bude drtič nebo lis. Součástí návrhu linky je také řešení dopravy získávaného produktu. Pro balíky lisovaného dřeva je nutno řešit také nakládku, u drtičů se zásobníkem se volba dopravního prostředku řídí výsypnou výškou zásobníku. Ekonomické hodnocení technologií Ekonomické hodnocení navržených technologií je zaměřeno především na stanovení provozních nákladů používaných souprav. Pro modelování nákladů bylo využito programu AGROTEKIS. Výsledkem jsou hodnoty provozních nákladů strojních souprav vyjádřené v Kč na 1 hodinu nasazení a na 1 hektar operace. Součástí ekonomického hodnocení je i stanovení nákladů na dopravu, které je provedeno pro dopravní vzdálenosti 3 km; 5 km a 8 km. Výsledky a diskuse Technicko-ekonomické údaje a vypočítané provozní náklady pro 2 sledované technologie jsou uvedeny v Tab.2 a Tab.3. Tab.2: Provozní náklady pracovních operací pro variantu I - drcení do zásobníku s odvozem Technické prostředky Výkonnost stroje nebo pro zabezpečení strojní soupravy Spotřeba paliva Provozní náklady operace (W04) Varianta B ha.h-1 t.h-1 l.h-1 l.ha-1 Kč.h-1 Kč.ha-1 NEW HOLLAND TN 0,6 1,5 8,0 13,3 1210 2020 75V + drtič se 0,8 2,0 8,6 10,7 1290 1610 sběrným košem PERUZZO – COBRA 1,0 2,5 9,2 9,2 1330 1330 1200 105


Osobní náklady obsluhy - řidič NEW HOLLAND TN55V + traktorový přívěs 5-10 t

3 km

0,6 0,8 1,0

136 136 136

226 170 136

3,0

7,5

5,0

1,7

520

172

5 km

2,0

5,0

5,0

2,5

520

260

8 km

1,4

3,5

5,0

3,6

520

370

136 136 136

45 68 97

Osobní náklady obsluhy - řidič

3,0 2,0 1,4

Tab.3: Provozní náklady pracovních operací pro variantu II - Technologický postup se sběrem a lisováním réví do balíků včetně odvozu Technické prostředky Výkonnost stroje pro zabezpečení nebo strojní Spotřeba paliva Provozní náklady operace soupravy (W04) Varianta C ha.h-1 t.h-1 l.h-1 l.ha-1 Kč.h-1 Kč.ha-1 NEW HOLLAND TN 0,5 1,25 5,5 11,0 1305 2610 55V 0,6 1,5 5,8 9,7 1290 2150 lis CAEB MP 400/S 0,7 1,75 6,2 8,9 1275 1821 1230 Osobní náklady obsluhy - řidič NEW HOLLAND TN55V + traktorový přívěs 5-10 t

0,5 0,6 0,7

136 136 136

272 226 194

3 km 5 km

1,5 1,3

3,75 3,3

5,5 5,5

3,7 4,2

520 520

345 400

8 km

1,1

2,9

5,5

5,0

520

470

Osobní náklady obsluhy – řidič + 2 pracovníci pro nakládání (1 h)

1,5 1,3

3,75 3,3

336 336

224 258

1,1

2,9

336

305

Výpočet nákladů na dopravu štěpky a balíků byl proveden pro každou variantu následovně: Varianta I: Výkonnost dopravní soupravy je stanovena z doby dvou cyklů: dovoz prázdného přívěsu a jízda zpět, odvoz plného přívěsu. Z doby dopravního cyklu a z nosnosti použitého ložného prostředku je pak stanovena výkonnost dopravní soupravy. Např. pro vzdálenost 3 km je potřebu času 40 minut, při nosnosti 5,0 t je výkonnost dopravní soupravy 7,50 t.h-1, při 106


výnosu 2,5 t réví z 1 ha to znamená výkonnost 3,0 ha.h-1. Není zde logicky započítána doba plnění přívěsu (traktor je využit jinde). Varianta II: Náklady na dopravu jsou vyčísleny podle výnosu réví z 1 ha, pro 2,5 t.ha-1 a hmotnosti balíku 30 kg je to cca 80 ks.ha-1 , přívěs o nosnosti 5 t pojme cca 160 kusů balíků. Nakládání traktorového přívěsu dvěma pracovníky – 60 minut, přeprava na zadanou dopravní vzdálenost 3km; 5km a 8 km,, vyprazdňování přívěsu, zpětná jízda. Např. pro vzdálenost 8 km je potřebu času 104 minut, při nosnosti 5,0 t je výkonnost dopravní soupravy 2,90 t.h-1, při výnosu 2,5 t réví z 1 ha to znamená výkonnost 1,1 ha.h-1. Z údajů uvedených v Tab.2 a Tab.3 byly stanoveny celkové náklady v závislosti na výkonnosti a dopravní vzdálenosti. Porovnání těchto nákladů ukazuje Graf 1. Graf 1: Celkové náklady - Varianta I

Varianta II

Varianta I 3000

3500 2247

2108

1997 2000 1683

4000

2713

2574

2463

1794

celkové náklady Kč/ha

celkové náklady Kč/ha

2500

Varianta II

1933 výkonnost 0,6 ha/h výkonnost 0,8 ha/h

1500

výkonnost 1 ha/h 1000 500

3000

3757 3540

3451

3151

3034

2945 2584

2673

2790

2500

výkonnost 0,5 ha/h výkonnost 0,6 ha/h

2000

výkonnost 0,7 ha/h

1500 1000 500 0

0 3 km

5 km

3 km

8 km

5 km

8 km

dopravní vzdálenost

dopravní vzdálenost

Při výpočtech nákladů pro jednotlivé soupravy byla rozdílnost pěstitelských podmínek vyjadřována různou výkonností. Soupravy pro drcení nebo lisování réví dosahují, podobně jako ostatní stroje ve vinohradnictví, různou výkonnost zejména podle délky řad, podmínek pro otáčení a najíždění a podle svažitosti terénu. Krátké řady a horší terénní podmínky snižují výkonnost až o 20–30 % (ZEMÁNEK, BURG, MICHÁLEK, 2010). Z porovnání celkové výše nákladů u hodnocených variant je zřejmé, že při stejných dopravních vzdálenostech jsou nižší celkové náklady u varianty I. S ohledem na pořizovací ceny drtiče je však nutné zajistit jeho efektivní roční nasazení alespoň 100–150 hodin ročně. Při volbě typu drtiče je často diskutován objem zásobníku. Standardní modely s objemem 1,0–1,5 m3 poskytují při délce meziřadí 200–300 m velmi dobré možnosti naplnění jedním průjezdem (BURG, 2007). Objem zásobníku zde ovlivňuje provozní náklady pouze nepatrně, navíc modely s větším objemem (2,0–4,0 m3) vyžadují agregaci s traktory vyšších výkonových tříd. Obtížné otáčení a najíždění do meziřadí snižuje výhodu úspory pracovního času při vyprazdňování koše. Pro větší délky meziřadí a při vyšší produkci réví je pak nutno uvažovat s využitím drtičů s výfukovým hrdlem, umožňujících plnění štěpky do přívěsu jedoucího ve vedlejším meziřadí (WALG, 2007). Celkové náklady jsou ovlivněny i hodnotou dopravních nákladů, která bude dána použitým dopravním prostředkem a dopravní vzdáleností (SOUČEK, 2007). U sledovaných technologií byly dopravní náklady na úrovni 300–450 Kč.t-1 při dopravních vzdálenostech 5–8 km. Efektivita sledovaných souprav bude záviset především na tržní ceně štěpky jako hlavního získávaného produktu. Z předběžných propočtů, při ceně štěpky v rozmezí 900–1500 Kč.t-1, lze usuzovat na možnost efektivního nasazení sledovaného drtiče již od 40 ha sklízené plochy, u lisu podle jeho pořizovací ceny asi od 50 ha sklízené plochy ročně.

107


Výsledky práce naznačují, že uvedené technologie mohou být dostupné i pro stávající střední a velké vinohradnické podniky v ČR. Závěr Práce se zabývá nejdůležitějšími aspekty návrhu dvou technologií pro získání energetické štěpky z réví vinic. Součástí práce bylo hodnocení provozních nákladů u 2 variant technologických postupů využívajících drtič se zásobníkem a svinovací lis. Pro jednotlivé varianty byly modelovány provozní náklady v závislosti na výkonnosti a dopravní vzdálenosti při odvozu štěpky nebo balíků. Výsledky jsou významným podkladem pro všechny uživatele popsaných technologií a umožňují jim posoudit investiční záměr směřující k zavedení popsaných nebo obdobných technologií. Dedikace Příspěvek vychází z řešení výzkumného projektu NAZV č. QH 82242 „Technické prostředky pro sklizeň a zpracování odpadního dřeva z vinic“ Použitá literatura Burg, P., 2007: Perspektivní mechanizační prostředky ve vinohradnictví a jejich vliv na ekonomiku a kvalitu produkce. Habilitační práce. MZLU v Brně, 205 s. Herzán, Z., 1987: Využití dřevního odpadu v zahradnické výrobě pro energetické účely. Diplomová práce. Brno: ZF VŠZ Brno, 77 s. Maga, J. a kol., 2008: Komplexný model využitia biomasy na energetické účely. Nitra: SPÚ v Nitra. 1. vydání. 183 s. ISBN 978-80-552-0029-3 Souček, J., 2007: Zpracování rostlinného materiálu štěpkovači a drtiči. Komunální technika. Praha: Profi Press. Roč. 1, č. 9, s. 44–47. ISSN 1802-2391 Souček, J., 2010: Doprava jako součást logistiky energetických surovin v zemědělství. Biom.cz [online]. 2010-01-13 [cit. 2011-02-03]. Dostupné z WWW: . ISSN: 1801-2655 Walg, O., 2007: Taschenbuch der Weinbautechnik. 2. vyd. Kaiserslautern: Rohr–Druck. 620 s. ISBN 978-3-921156-78-0 Zemánek, P., Burg, P., Michálek, M., 2010: Hodnocení technologických postupů využívaných při zpracování réví pro energetické účely. Společnost pro techniku prostředí. Konference alternetivní zdroje energie 2010, Kroměříž 13-15.7.2010. s. 323–328. sb. celkem 379 s. ISBN 978-80-02-02241-1 Žufánek, J., 1998: Bilance zdrojů biologických odpadů ve vinohradnictví a ovocnictví. Sborník z mezinárodní konference "Ekologické aspekty výzkumu, vývoje a provozu zahradnické techniky", konané u příležitosti setkání kateder a ústavů VŠ a výzkumných pracovišť v Lednici 23. a 24. 4. 1998, s. 203–208

Kontaktní adresa: Doc. Ing. Pavel Zemánek, Ph.D. Ústav zahradnické techniky, Zahradnická fakulta, Mendelova univerzita v Brně Valtická 337, 691 44 Lednice, Česká republika e-mail: [email protected]

108


KRAJOVÉ ODRŮDY ROSTLIN JAKO KULTURNÍ DĚDICTVÍ NÁRODA Plant landraces as a national cultural herritage Holubec V.1, Paprštein F.2, Řezníček V.3, Dušek K.1 Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha a Olomouc Výzkumný a šlechtitelský ústav ovocnářský Holovousy s. r. o. 3 Mendelova univerzita v Brně 1 2

Abstrakt Krajové odrůdy jsou ceněny jako místní specialita a vyjadřují národní identitu země a identitu regionu. Území České republiky se významnou měrou podílelo na vzniku řady odrůd. Ovocné stromy se sázely jako aleje podél silnic, na mezích polí nebo jako sady v extravilánu vesnic a vytvářely typický ráz české krajiny. Za účelem inventarizace krajových materiálů a starých odrůd je přepracovávána databáze z listin povolených odrůd 1941-2000. Inventarizace historického výskytu a pěstování krajových odrůd ovoce v ČR byla prováděna v terénu v oblasti Podkrkonoší, Polabí Orlických hor a Tišnovska. Při porovnání starých fotografií se současným stavem byl zjištěn 90 až 100 % úbytek sadů z extravilánu obcí. Na základě prováděné inventarizace a posouzení v terénu dojde navržení in situ konzervace nejcennějších sadů, alejí a roztroušených výsadeb a převedení vybraných genotypů do ex situ výsadeb. Klíčová slova: krajové formy, staré odrůdy, konzervace, krajové zvláštnosti, národní identita Abstract Landraces are valuable as local specialities representing national identity of a county or region. The territory of the Czech Republic has a significant influence on creation of many landraces/cultivars. Fruit trees have been planted often along roads in the country, between fields and as orchards around villages forming typical Czech rural landscape. The inventory database of landraces and obsolete cultivars colatetd in 90ties from Lists of registered cultivars 1941-2000 was updated and analysed. Historical and present occurrence and growing of fruit landraces was verified in the field in the region of Podkrkonoší, Polabí, Orlické Mts. and Tišnov region. Comparing of old photographs with present air mapping revealed a decrease of orchards around villages by 90 to 100 %. On the basis of our inventory and field research, proposals for in situ conservation of the most valuable orchards and other plantations will be elaborated and selected genotypes will be taken to ex situ plantations. Key words: landraces, obsolete cultivars, conservation, regional specialities, national identity

Úvod Krajové formy vznikaly od počátku zemědělství výběrem z planých ekotypů a jejich pěstováním farmáři v jejich domácím regionu. Farmáři opakovali pozitivní i negativní výběr vědomě i neuvědoměle, až se ustálily krajové formy, a ty si navzájem vyměňovali. Staré tradiční odrůdy naopak vznikaly na profesionální bázi, zprvu cíleným výběrem a později záměrným křížením šlechtiteli. Hranice mezi těmito farmářskými a šlechtitelskými materiály je nejasná. 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. Mnohé krajové odrůdy jsou svázány s jejich tradičním využitím a s technologiemi zpracování. Krajové odrůdy jsou ceněny jako místní specialita (Kühn 1974) a vyjadřují národní identitu země a identitu regionu. Pamětníci dodnes vzpomínají na pšenici dvouzrnku, která byla v Bílých Karpatech užívána do jelit a prejtu a není nahrazena ekvivalentním materiálem. Zatímco polní plodiny vymizely postupně z kultury, ovocné dřeviny se nacházejí v krajině do dnes. Z dalších plodin se v kultuře dochovaly kořeninové a léčivé druhy a některé minoritní zeleniny v zahradách. Těmto skupinám plodin je věnována v příspěvku hlavní pozornost. 109


Ovocné stromy se v české a moravské krajině uplatňovaly velmi významně již od 7. století (Říha, 1919). Slivoňové, ořechové, jabloňové aleje vtiskly mnohým regionům typický ráz. V minulosti byly ovocné aleje právě jednou z forem ovocnářských produkčních výsadeb. Dnes je jejich hospodářský význam méně akcentovaný a jsou považovány především za krajinný element (Salašová, 2000). Staré sady jsou významné z hlediska zachování genofondu kulturních odrůd ovocných dřevin (Tetera, 2003). Tyto dřeviny jsou znakem autenticity místa. Návrat původních druhů do krajinných prostor, ze kterých byly lidskou činností vytlačeny, znamená podstatné zvýšení druhové, fytocenologické diverzity a obnovu, případně záchranu genofondu autochtonní flóry (Salašová, 2000). K historicky pěstovaným rostlinám na našem území patří také zeleniny a kořeninové plodiny. V nálezech zuhelnatělých semen v Mikulčicích byly nalezeny okurky. Významnou úlohu v rozšiřování a pěstování plodin měly klášterní a zámecké zahrady. Ze sedleckého kláštera u Kutné Hory se již ve 12. století zavádělo specializované pěstování křenu v Malíně, z kláštera v Moravském Krumlově pěstování chřestu v Ivančicích (Moravec, 2001). U nás probíhala etapa vzniku krajových odrůd zelenin převážně v průběhu 19. století, jejich využívání trvalo až do poloviny 20. století. Koření a léčivé rostliny byly získávány sběrem v přírodě, mnohé dosud. Počátky šlechtění vyvolala větší spotřeba druhů, zvláště jejich průmyslové zpracování. V předválečném Československu se ročně spotřebovalo na 400 tun suchých léčivek s největší poptávkou po 14 druzích koření (Moravec, 2001). Po druhé světové válce došlo k velkým změnám v zemědělství, industrializace vyžadovala nové kultivary pěstovaných plodin. Začátkem druhé poloviny 20. století pocítila krajina vliv socializace venkova. Nastal proces scelování, likvidace mezí, meliorace a jiné pozemkové úpravy. Na polích vznikaly monokultury, došlo k úbytku selských sadů, ovocných stromořadí a rozptýlené krajinné zeleně vůbec (Tetera a kol, 2006). V současné době se změnou zemědělských priorit se však trh pro zajímavé krajové odrůdy otevírá, zejména ve spojení s organickým a ekologickým zemědělstvím, rozšiřujícím se vegetariánstvím a požadavkem na diversifikaci druhů a plodin. Materiál a metody V počáteční fázi řešení projektu bylo nezbytné shromáždit informace o starých odrůdách z historických pramenů, zejména katalogů zahradnických firem, listin povolených odrůd, a obecně materiálů v regionálních archivech a dále od pracovníků Správ národních parků a chráněných krajinných oblastí. Databáze starých odrůd byla následně porovnána s Almanachem šlechtění (Němec et al. 2000). Výskyt starých odrůd ovocných dřevin byl prověřován v terénu na mnoha místech České republiky a bylo prováděno určování odrůd. Jednotlivé stromy byly zaměřeny kvalitním přístrojem GPS a vymapovány do programu Geobáze Mapa ČR 1:100 000. Na základě zkušeností s regenerací materiálu v genofondových výsadbách jsou zpracovány metodiky přípravy rostlinného materiálu pro výsadby do on farm sadů, ošetření materiálu ve školce a následná nezbytná ošetření po výsadbě. Výsledky a diskuze 1. Inventarizace krajových a starých šlechtěných odrůd o počátků šlechtění v ČR z písemných zdrojů Údaje o historickém materiálu krajových forem a šlechtěných odrůd od počátku šlechtění na našem území (Československa a České republiky) do roku 2000 byly shromážděny, převedeny do formy databáze a zkontrolovány řešiteli specializovaných kolekcí. Databáze byla analyzována z hlediska podílu odrůd, plodin a skupin plodin, životnosti odrůd (délka registrace). Průměrná životnost odrůdy byla spočítána na 8,1 let. Rozložení životnosti 110


jednotlivých odrůd podle skupin plodin ukazuje graf 1. Výsledky jsou zatíženy chybou absence exaktní informace v databázi před rokem 1941. Řada materiálů byla uvedena v listinách jen jednou a to v letech 1941, 1948 nebo výjimečně pozdějších (658 odrůd). Tyto odrůdy lze považovat za nejstarší krajové a mohly mít naopak životnost dlouhou, 30-50 let před publikací první Listiny. Němec et al. (2000) uvádí registraci nejstarších odrůd obilnin od roku 1922 a luskovin od roku 1928. Některé odrůdy se udržely v sortimentu po celou sledovanou dobu do roku 2000, tj 45 let, jedná se zejména o minoritní druhy koření např. mateřídouška tymián ´Krajový´, lékořice ´Hladkoplodá krajová´, pelyněk kozalec ´Krajový´. Krajové odrůdy ovocných dřevin a révy však mohou mít skutečnou životnost 150-300 let, ale neexistují odpovídající záznamy Graf 1. Rozložení životnosti jednotlivých odrůd podle skupin plodin v přehledu povolených odrůd z let 1941-2000

V rámci tohoto projektu představují hlavní objekt zájmu ovocné dřeviny, jakožto podstatný faktor v krajině. Ovocné dřeviny v nejrůznějších typech výsadeb (sady, aleje, roztroušená zeleň a staré solitérní stromy) tvořily po staletí typický ráz české vesnické krajiny. Z přehledu povolených odrůd od roku 1941 je patrné, že převažují jabloně, hrušně a slivoně. Teplomilné ovocné druhy se v sortimentu odrůd uplatňují později, zejména v 80. a 90. letech. 2.

Inventarizace historického výskytu a pěstování krajových odrůd ovoce v ČR.

Území České republiky se již od středověku významnou měrou podílelo na vzniku řady odrůd ovocných dřevin. Dokládá to značný počet krajových odrůd, které se v hojné míře pěstovaly ještě na přelomu 18 a 19 století. Na základě studia starých dobových fotografií pořízených při leteckém snímkování těsně před druhou světovou válkou (1938) byl zjištěn četný výskyt extenzivních sadů v nezastavěných částech obcí – extravilánu až po vnější hranici jejich katastrálního území. Tyto sady tvořily často souvislé pásy kolem intravilánu obcí. Při porovnání těchto fotografií se současným stavem (letecké snímky pořízené po roce 2000) byl zjištěn 90 až 100 % úbytek tohoto důležitého environmentálního prvku z české kulturní 111


krajiny. Je patrné, že remízky, roztroušená zeleň a extenzivní sady byly od 50 let postupně nahrazovány rozsáhlými lány polí s monokulturami obilnin a olejnin. Bylo analyzováno rozšíření a historické pěstování ovocných plodin ve vybraných regionech ČR. Získávání informací bylo v roce 2011 zaměřeno na oblasti v Čechách: Podkrkonoší (obr. 1), Polabí a Orlické hory. Při terénním průzkumu byly zapsány výskyty stromů, v době plodnosti určeny odrůdy, zapsána charakteristika stromu a zdravotní stav. Některé odrůdy ovocných plodin jsou významně spjaty s národnostními menšinami na území ČR (zejména německá). Z oblastí Podkrkonoší a Orlických hor se jedná například o odrůdy jabloně ´Řehtáč soudkovitý´ (´Prinzenapfel´), ´Landsberská reneta´ (´Renette Landsberger´) a ´Vilémovo´ (´Wilhelmapfel´) nalézané v oblastech osídlených německou menšinou. Výskyt starých odrůd ovocných dřevin na Moravě byl prověřován na Tišnovsku (obr. 2). V katastrálním území 14 obcí byla vizualizována lokalizace stromů s využitím ortofotomap z Google. Staré výsadby zahrnovaly sady, aleje, soukromé zahrady v intravilánu vesnic, roztroušenou zeleň a solitérní stromy. Vzorky plodů byly sebrány pro potvrzení určení do odrůd a byla pořízena fotodokumentace. 3. Charakteristika vybraných lokálních odrůd, které byly nalezeny v oblastech Podkrkonoší, Polabí, Orlických hor a Tišnovska. Třešně: ´Ladeho pozdní´. Velmi stará česká odrůda, červená chrupka neznámého původu zrající v 9 týdnu po odrůdě Van. Jedná se o nejpozději zrající odrůdu třešně. Plody jsou středně velké až menší průměrné chuti. ´Buketova´. Velmi stará lokální česká odrůda třešně, která nese na jedné stopce většinou 2 až 3 plody. Zraje asi 5 dní před odrůdou Van. Plody jsou malé (kolem 3 g). Chuť dužniny je průměrná, navinule sladká. Šťáva barví velmi dobře. Višně: ´Vackova´. Původ východní Čechy, nahodilý semenáč višně Óstheimské´ z roku 1893. Zraje několik dní před odrůdou třešní Napoleon. Plody jsou středně velké až větší (5 – 6 g), barvy tmavě červené. Dužnina je měkčí, chuti navinulé, příjemně kořenité, velmi dobré. Strom roste středně silně až silněji, vytváří typické kulovité koruny, silně zahušťuje. Plodnost je velmi raná, bohatá. Cizosprašná odrůda. Jabloně: ´Smiřické vzácné´. Česká lokální odrůda z konce 19. století rozšířena především v severovýchodních Čechách. Plody jsou větší (140 – 180 g). Tvar ploše kulovitý, pravidelný. Dužnina je bílá, šťavnatá. Chuť má sladce navinulou. Konzumně zraje v prosinci, vydrží do března. Tvar koruny je ploše kulovitý, roste bujně. ´Míšeňské´. Velmi stará odrůda neznámého původu. Pěstovala se v Čechách již začátkem 15. století. Dužninu má bělavou, tuhou, chuti navinule sladkou, dobrou. Zraje v listopadu, vydrží do dubna. Vytváří hustší kulovité koruny. Roste bujně. Velmi odolná k poškození mrazem. ´Malinové holovouské´. Místní odrůda objevena majitelem panství Františkem Josefem z Leveneuru a Grünwallu v Holovousích na sklonku 18. století. Na zemské říšské výstavě ve Vídni v r. 1888 získala nejvyšší ocenění. Jak se v historických záznamech uvádí i císař František Josef II. ji za výbornou uznal a rázem dobyla zvučného jména a rozšíření. Plody jsou středně velké až větší (140 - 170 g), kulovitého tvaru. Dužnina je navinule sladká s malinovou příchutí, vynikající. Konzumní zralost říjen až listopad. Hrušně: ´Špinka´. Velmi stará odrůda, která se pěstuje v Čechách nejméně 400 let. Plody jsou menší, kratšího kuželovitého tvaru, vynikají velmi dobrou chutí. Typickým znakem je velký otevřený kalich. Zraje postupně od poloviny srpna do začátku září. Stromy rostou velmi bujně a vytvářejí mohutné, široce jehlancovité koruny. Stromy dosahují vysokého stáří, 150 a více let. ´Jakubka´ Plod je baňatý, pravidelný, přechod do stopky výrazně zhrbolacený, barva slupky jasně zelená až žlutá, na sluneční straně načervenalá. Stopka středně dlouhá, kalich povrchový 112


s výskytem drobných úštů. Dužnina nažloutlá, šťavnatá, sladká „hniličí“. Ovoce po sklizni rychle dozrává. Nachází se ve starých zahradách. ´Knížatka´ Plody jsou protáhlého lahvicového tvaru, slupka světlezelené barvy s výrazným tečkováním., na sluneční straně plodu se nachází jasně červené líčko. Stopka je dlouhá, tenká. Kalich povrchový pootevřený. Úšty jsou tenké drobné. Dužnina je bělavá, velmi šťavnatá, chutná, po dozrání „hniličí“. Vysazovala se do zahrad v blízkosti domu, (obr. 3). 4.

Inventarizace pěstování kořeninových a léčivých plodin a minoritních zelenin

Při studiu literárních pramenů je uváděno pěstování a využívání krajových odrůd zelenin a LAKR (léčivých, aromatických a kořeninových rostlin) na území celé republiky až do období devadesátých let minulého století. Terénní průzkum v letech 2000-2011 prováděný ve vybraných oblastech tradičně zaměřených na pěstovánízelenin a LAKR (Prostějovsko, Olomoucko 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. Pro potřeby konzervace a záchrany původních krajových materiálů se podařilo získat šalotku (Allium ascalonicum L.) z lokality Lešany (okres Prostějov), česnek kuchyňský (Allium sativum L.) z lokality Zákřov (okres Olomouc) agenotypy křenu z Lysé nad Labem (okres Nymburk) a Tupadly (okres Mělník). Na záchranu genofondu krajových odrůd je třeba nahlížet v širších souvislostech. Z celosvětového hlediska jde o povinnost každého národa postarat se o výsledky práce předchozích generací farmářů a šlechtitelů jako kulturní dědictví daného regionu a národa. 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 Analyzovaná databáze českého krajového a vyšlechtěného genofondu bude podkladem pro následnou konzervaci a vyhledávání nezvěstného a ztraceného materiálu. Terénní průzkum zajistil regionálně cenný materiál krajových odrůd ovoce, prověřil existenci a odrůdové složení vybraných sadů, alejí a roztroušených výsadeb. Přenos vybraných materiálů do ex situ výsadeb bude pojistkou pro navrhovanou in situ konzervaci - pro uchování národního dědictví starých odrůd. 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. Kühn F. 1974. Genové zdroje místních plodin v Československu. In: Getické zdroje ve šlechtění rostlin. Sbor. Věd. Prací Celost. Konf. Praha p. 685-694.

113


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. Němec V., Bouma J., Amler P., Damborský F., Palán D., Tyler F., Lužný J., Zadina J., Světlík V., Moravec J. Křehlík L. 2000. Almanach českého a moravského šlechtění rostlin. Českomoravská šlechtitelská a semenářská asociace, 220 s. Řiha J., 1919. Česke ovoce. Praha. 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 a planých genetických zdrojů v oblasti Krkonoš Obr. 2. Nejstarší jabloň Velník, obec Křížovice Obr. 3. Krajová odrůda hrušně Knížatka

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]

114


KOŘENOVÝ SYSTÉM - SKRYTÁ POLOVINA ROSTLINY Plant roots – the plant hidden half Středa T., Hajzler M., Chloupek O. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Na Ústavu pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství Mendelovy univerzity v Brně je prováděn dlouhodobý výzkum kořenového systému ve vazbě na odolnost k suchu, tvorbu výnosu a kvalitu polních plodin. V příspěvku jsou uvedeny nejvýznamnější výsledky hodnocení u pšenice, ječmene, řepky a hořčice bílé. U některých plodin byl zjištěn průkazný vztah mezi velikostí kořenového systému, výnosem zrna a kvalitou zrna. V suchém roce 2007 byla velikost kořenového systému pšenice seté průkazně korelována s výnosem odrůd (r2 = 0.285*) a s výnosem škrobu (r2 = 0.248*). Odrůdy ječmene s větším kořenovým systémem poskytly ve výrazně suchém roce průkazně vyšší výnos zrna. S využitím metody analýzy obrazu byla zjištěna průkazná negativní korelace (r = -0,46*) mezi hmotností nadzemní biomasy a prokořeněním v hloubce do 10 cm u hořčice bílé. U řepky nebyl zjištěn statisticky průkazný vztah mezi elektrickou kapacitou kořenů a výnosem semen. Klíčová slova: kořenový systém, výnos, kvalita, sucho, prostředí Abstract A long-term research of the root system parameters in connection with drought tolerance is carried out at Mendel University in Brno, Department of Crop Science, Breeding and Plant Medicine. The paper summarizes the most important founding of this research for wheat, barley, oil rape and white mustard. A statistical significant relationship between root system size (RSS) of several crops, yield and quality of grains was found out. RSS of the wheat significantly correlated with grain yield (r 2 = 0.285*) and with starch yield (r2 = 0.248*) in dry year 2007. Barley – a crop with larger root system size provide much higher yield of grain in dry years when the RSS is larger. Significant negative correlation of aboveground biomass yield of white mustard and amount of root to 10 cm depth was found out (r=-0.46*). In case of oil rape any statistically significant relationship between RSS and yield was not fond out. Key words: root system, yield, quality, drought, environment

Úvod Primárním selekčním znakem při šlechtění polních plodin je výnos a kvalita produkce. Selekční zisk se však může zvýšit využitím sekundárního selekčního kritéria. Hodnotu takového selekčního kritéria lze zjistit stanovením korelace (mezi výnosem za stresu a jeho úrovní) a heritability mezi potomstvy určité populace. Preferovat je třeba sekundární kritéria, která vedou spíše k vyššímu výnosu, než k lepšímu přežití stresu (Středa et al., 2009). Na Ústavu pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství Mendelovy univerzity v Brně je ve spolupráci se šlechtitelskými podniky využívána jako sekundární selekční kritérium velikost kořenového systému. Hodnocení a selekce odrůd se uplatňuje při šlechtění ozimé pšenice, jarního ječmene i ozimé řepky. Hodnotí se odrůdy jako potenciální rodiče (i nové linie) a vybrané se rekombinují pro získání štěpící populace a výběr rostlin s heterózí v tomto znaku. Větší kořenový systém je faktorem výnosové stability, protože během suchých období může zajišťovat dostupnost vody z hlubších vrstev půdy, pokud se tam vyskytuje (Chloupek et al, 2010; Středa et al., 2012). Současně ovšem není větší velikost kořenového systému výhodou ve všech případech - pokud sucho nenastane, je zbytečnou investicí rostliny na úkor jiné translokace produktů fotosyntézy. Lze předpokládat, že význam kořenů jako osvojovacího aparátu poroste v budoucnu s rostoucí teplotou prostředí a současnou změnou distribuce srážek v průběhu roku, tak jak předpokládají klimatické modely. Větší kořenový systém 115


umožňuje lepší využití živin a menší kontaminaci prostředí živinami, hlavně dusíkem a fosforem. Také z těchto důvodů, v souvislosti s nitrátovou směrnicí a možným vyplavováním živin do spodních vod, jsou parametry kořenového systému předmětem zájmu i u meziplodin (Hajzler et al., 2012). Materiál a metody Kořenový systém je hodnocen na základě měření jeho elektrické kapacity (Chloupek, 1972; Bodner et al., 2008) přístrojem ELC-131D. Jednoduchá, levná a nedestruktivní metoda umožňuje změřit velikost kořenů u tisíců jedinců během jednoho dne in situ, tj. v místě růstu rostlin. Na rostlinu je připevněna jedna elektroda (kleště nebo jehla) a druhá elektroda je zasunuta asi v polovině sponu do půdy. V obvodu, kde prochází střídavý proud o frekvenci 1 kHz mezi kořenovým systémem a půdou se měří elektrická paralelní kapacita. Jednu desku představuje povrch kořenového systému a druhou tvoří substrát, v němž kořeny rostou. Hodnocena je tak pouze živá část kořene, která vykazuje určitou elektrickou aktivitu na membránách, protože dochází k polarizaci živých membrán nebo živých buněk. Pro sledování architektury kořenového systému a jeho případného vlivu na tvorbu výnosu v různých podmínkách je ve spolupráci s Universität für Bodenkultur Wien používána a vylepšována metoda měření kořenového systému prostřednictvím analýzy obrazu vyplavených a naskenovaných kořenů (Dostál et al., 2008). Metoda umožňuje hodnocení kořenových charakteristik jako je délka, povrch, průměr nebo počet kořenových špiček pomocí software WinRHIZO (Régent Instruments Inc., Quebec, Kanada). Vzorky kořenů se odebírají z rostlin v různých fázích růstu (dle plodiny) během vegetace přímo na poli nebo z nádobových pokusů a z různých hloubek půdního profilu. Speciální vzorkovací tyč má průměr 63 mm a odběr byl prováděn do hloubky 60 cm. Takto získaný půdní blok byl rozdělen na 6 dílů o délce 10 cm, zamražen při teplotě -20°C a uchován k dalšímu zpracování. Po rozmražení byl blok plaven přes soustavu sít o průměru ok 1,6 a 0,6 mm. Před vlastní analýzou pomocí skeneru musí dojít k obarvení kořenů methylenovou modří. Po naskenování jsou kořeny analyzovány programem WinRHIZO a identifikovány podle intenzity zbarvení. Zjištěné údaje o celkové délce a ploše kořenového systému byly využity pro výpočet RLD (Root Lenght Density), RSD (Root Surface Density), SRL (Specific Root Lenght) (Gregory, 2006). RLD a RSD hodnotí hustotu prokořenění na jednotku objemu půdy, SRL specifikuje délku kořenového systému na jednotku jeho hmotnosti. U všech vzorků kořenového systému byla zjištěna hmotnost sušiny. Data byla statisticky zpracována ANOVA and post hoc LSD test in program Statistica version 9 (StatSoft Inc., Tulsa, UK). Korelační koeficienty byly spočítány dle Chloupek (1996), který uvádí jako nejvhodnější korelační koeficient r zbytek (rz). Tento koeficient vznikl z jednotlivých údajů po odstranění efektů odrůd a prostředí. V průběhu celé vegetace je na pokusných plochách monitorována vlhkost půdy elektromagnetickými TDT senzory VIRRIB s dataloggerem. Čidla registrují objemovou vlhkost půdy a umožňují přesně kvantifikovat nástup a intenzitu případného půdního sucha (vyjádřeno jako bod snížené dostupnosti vody pro rostliny – 60 % využitelné vodní kapacity a méně). Výsledky a diskuze Hodnocení parametrů kořenového systému pšenice seté Velikost kořenového systému odrůd pšenice ozimé (20, 20, 20 a 18 odrůd v letech 2007, 2008, 2009 a 2010) byla hodnocena metodou měření elektrické kapacity. Výsledky byly korelovány s výnosem a kvalitou zrna z pokusů na stanicích ÚKZÚZ (20, 22, 23 a 23 stanic v letech 2007, 2008, 2009 a 2010). Pro srovnání byly použity výsledky z low i high input vyrianty ÚKZÚZ a také výnosové a kvalitativní výsledky z varianty pozdního setí a s použitím různých předplodin. Velikost kořenového systému byla nejvíce ovlivněna lokalitou 116


– její vliv činil 2,6 – 15,6 % proměnlivosti velikosti kořenového systému. V suchém roce 2007 byla velikost kořenového systému průkazně korelována s výnosem odrůd (r2 = 0.285*) a s výnosem škrobu (r2 = 0.248*) na všech stanicích. V roce 2008 byla negativní korelace (r = 0.459*) mezi velikostí kořenového systému a výnosem zrna na třech stanicích s nejnižší nadmořskou výškou a s nejvyšší teplotou. V roce 2009 byla velikost kořenového systému a výnos zrna statisticky průkazně korelována (r2 = 0.391**) na pěti stanicích s výskytem sucha. Ve vlhkém roce 2010 nebyl zjištěn průkazný vztah v žádné variantě. Tři odrůdy s největší velikostí kořenového systému měly v průměru o 21 % větší kořenový systém než tři odrůdy s nejmenším kořenovým systémem. Výnos zrna byl v roce 2007 u těchto odrůd s velkým kořenovým systémem o 420 kg.ha-1 vyšší. Tab. 1 Vztah mezi průměrnou velikostí kořenového systému skupin odrůd a výnosem a kvalitou z dvaceti lokalit ÚKZÚZ v roce 2007 Skupina/Počet odrůd I/7 II/6 III/7

Vel. koř. syst. (nF) Rozpětí Průměr 1.34 - 1.67 1.54 1.68 - 1.74 1.71 1.75 - 2.05 1.86

Výnos zrna (t.ha-1) 8.11 8.37 8.53

Obsah (%) N-látek Škrobu 13.6 69.4 13.4 69.7 13.2 69.9

Výnos (t.ha-1) N-látek Škrobu 1.10 5.63 1.12 5.80 1.13 5.96

Hodnocení parametrů kořenového systému ječmene setého Vztah mezi velikostí kořenového systému, výnosem zrna, kvalitou zrna v souvislosti s tolerancí odrůd k suchu byl hodnocen v letech 2005 – 2008. Velikost kořenového systému byla měřena u 10 – 22 odrůd jarního ječmene na dvou lokalitách. Ke srovnání s výnosovými a kvalitativními parametry zrna byly použity výsledky ÚKZÚZ ze 7 – 19 stanic. Odrůdy s větším kořenovým systémem poskytly ve výrazně suchém roce 2007 průkazně vyšší výnos zrna. Sladovnické odrůdy s větším kořenovým systémem měly průkazně vyšší obsah škrobu, sladového extraktu a vyšší výnos bílkovin. Je tak možno říci, že menší kořenový systém odrůd ječmene může v suchých letech způsobovat menší výnos zrna a nižší sladovnickou kvalitu. Skupina/Počet odrůd

Vel. koř. syst. (nF) Rozpětí

Průměr

I/5 4,64 – 5,02 4,78 II/6 5,04 – 5,18 5,12 III/5 5,19 – 5,50 5,28 Korelace s velikostí kořen. systému

Obsah (%)

Výnos zrna (t.ha-1)

Bílkoviny

Škrob

5,31 5,63 5,79 0,822**

11,72 11,38 11,34 -0,475

63,5 64,2 64,1 0,635**

Sladový extrakt 81,7 82,2 82,5 0,503*

Hodnocení parametrů kořenového systému hořčice bílé V pokusu byla hodnocena velikost kořenového systému osmi odrůd hořčice bílé (Sinapis alba L.). Dvouletý pokus (2010 a 2011) byl realizován na dvou agroekologicky výrazně odlišných lokalitách: Troubsko – řepařská výrobní oblast a Horní Třešňovec – obilnářská výrobní oblast. Nebyl zjištěn statisticky průkazný vztah mezi velikostí kořenového systému a množstvím nadzemní biomasy. Sledován byl také vztah mezi velikostí kořenového systému a obsahem NO3- a NH4+ iontů v půdě po sklizni. Byla zjištěna negativní závislost RSS na množství odebraného nitrátového dusíku z půdy. Tato závislost však nebyla statisticky průkazná. Při hodnocení napříč lokalitami byla pozorována korelace hmotnosti nadzemní biomasy s množstvím zůstatkových nitrátových iontů (r = 0,54). V Troubsku byla pozorována průkazná negativní korelace RSS s obsahem amonných iontů (r = -0,81*). S využitím metody analýzy obrazu byla zjištěna průkazná negativní korelace (r = -0,46*) mezi hmotností nadzemní biomasy a prokořeněním (RLD) v hloubce do 10 cm. Možný je vliv 117


strategie investice do morfologických struktur, které zajistí lepší přístup k omezeně přístupnému růstovému faktoru (teorie Wilson, 1988). Hořčice v úrodné půdě produkovala více nadzemní biomasy na úkor kořenového systému. Zjištěna byla vysoce průkazná negativní korelace (r = -0,632**) mezi SRL a nadzemní biomasou. Vysoce průkazný byl korelační koeficient mezi SRL a RLD (v hloubce 0-20 cm), (r= 0,524**). Lze tak usuzovat na pozitivní vztah mezi hustotou prokořenění a jemností kořenového systému. Hodnocení parametrů kořenového systému řepky olejné Pokusy s odrůdami řepky ozimé byly založeny v roce 2008/2009 u Opavy v řepařské výrobní oblasti, na středně těžké hlinité půdě v nadmořské výšce 273 m n. m. Bylo hodnoceno devět odrůd ve třech opakováních. Sledované odrůdy byly pěstovány v odrůdových pokusech v systému s nižší intenzitou vstupů (bez fungicidního ošetření). Rostliny řepky ozimé byly měřeny třikrát během vegetace. První měření bylo na podzim ve fázi listové růžice, druhé měření během butonizace a třetí v plném květu. Z výsledků měření byly zjištěny odrůdové rozdíly ve velikosti kořenového systému ve všech třech termínech měření. Byly zjištěny průkazné korelace mezi termíny měření. Mezi prvním a druhým termínem byla korelace statisticky nevýznamná r = 0,106. První a třetí termín byl statisticky významně korelován r = 0,455* (21 % z celkové proměnlivosti), mezi druhým a třetím termínem byla zjištěna významná korelace r = 0,412* (17 % proměnlivosti). Zjištěn byl negativní vztah elektrické kapacity kořenů a výnosu řepky, což naznačují i korelační koeficienty pro jednotlivé termíny měření -0,175; -0,183 a -0,085. Koeficienty jsou velmi nízké a nejsou statisticky průkazné. Z dosažených (jednoletých) výsledků lze usuzovat, že na úrodnějších půdách anebo v období, kdy rostliny nejsou stresovány suchem je velký kořenový systém nevýhodou a spotřebovává asimiláty, které mohou být využity pro tvorbu výnosu. Výsledky hodnocení velikosti kořenového systému u řepky mohou být ovlivněny charakterem kořenu řepky (kůlový kořen s tendencí k dřevnatění). Pro řepku je tak tato metoda pouze omezeně použitelná. Závěr Uvedené výsledky prokázaly, že vhodným selekčním kritériem u obilnin pro suché podmínky byla velikost kořenového systému, měřená podle jeho elektrické kapacity. Odrůdy s větší velikostí kořenového systému poskytly vyšší výnos a obsahovaly více fotosyntátů a méně dusíkatých látek, jak tomu bývá při závlaze v suchých podmínkách. Je pravděpodobné, že selekce na větší velikost kořenového systému by mohla v nehumidním prostředí ročníků a lokalit zvýšit výnos extraktu a škrobu a byla by tedy vhodná např. pro šlechtění na produkci bioethanolu. Každé nové selekční kritérium zpočátku rychle zvětšuje proměnlivost a proto je také ohlas na selekci na nové selekční kritérium poměrně (ve srovnání s jinými selekčními kritérii) rychlý. Metoda digitální analýzy obrazu poskytuje relevantní údaje o intenzitě prokořenění v jednotlivých vrstvách půdy. Při hodnocení hustoty prokořenění obilnin bylo nalezeno průměrně 70 % kořenového systému rostlin ve vrstvě 0 – 20 cm, což odpovídá výsledkům studií prováděných jinými autory. Ojediněle – na některých lokalitách a letech byla zaznamenána změna distribuce kořenů ve vertikálním profilu s vyšším podílem biomasy v nejhlubších vrstvách půdy. Lze se domnívat, že kořenový systém takto pružně reaguje na změny v půdních horizontech nebo na systém zpracování půdy. Konfrontací dvou metod měření velikosti kořenového systému – metodami měření elektrické kapacity a digitální analýzy obrazu (v zahraničí zpravidla referenční metoda), byla zjištěna dobrá shoda výsledků. Metodu měření elektrické kapacity tak lze doporučit jako rychlou a levnou metodu stanovení meziodrůdových diferencí velikosti kořenového systému.

118


Dedikace Práce vznikla s podporou 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 Bodner, G., Středa, T., Dostál, V., Chloupek, O., Kaul, H. Bestimmung der Wurzelsystemgröße von Winterweizen: Anwendung und Interpretation einer elektrischen in-situ Methode. In ALVA Tagung, Ernähren uns in der Zukunft Energiepflanzen? Raumberg-Gumpenstein: ALVA (Hrsg.), 2008, s. 81-83. Dostál, V., Středa, T., Chloupek, O., Bodner, G. Metody pro hodnocení velikosti kořenového systému u ječmene jarního (Hordeum vulgare L.). In 16. Posterový deň s medzinárodnou účasťou a Deň otvorených dverí na ÚH SAV "Transport vody, chemikálií a energie v systéme pôda-rastlina-atmosféra". Bratislava: ÚH a GFÚ SAV, Bratislava, 2008, s. 106110, CD ROM. Gregory, P. J. Plant roots, growth, activity and interaction with soils. 2006, Blackwell Publishing, Oxford, p. 318. Hajzler, M., Klimešová, J., Středa, T. Biomass production of white mustard (Sinapis alba L.) varieties in relation to the root system size. In 62. Tagung der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs. Raumberg-Gumpenstein: Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft, 2012, s. 105-108. Chloupek, O. The relationship between electric capacitance and some other parameters of plant roots. Biologia Plantarum, 1972, 14, 227-230. Chloupek, O.: Zemědělský výzkum. Praha: Academia, 1996. 188 s. Chloupek, O., Dostál, V., Středa, T., Psota, V., Dvořáčková, O. Drought tolerance of barley varieties in relation to their root system size. Plant breeding. 2010. sv. 129, č. 6, s. 630636. Středa, T., Dostál, V., Chloupek, O., Bodner, G. Šlechtění a výběr odrůd obilnin s větší tolerancí k suchu. Úroda. 2009. sv. LVII, č. 5, s. 10-12. Středa, T., Dostál, V., Horáková, V., Chloupek, O. Effective use of water by wheat varieties with different root system sizes in rain-fed experiments in Central Europe. Agricultural Water Management. 2012. sv. 104, č. 2, s. 203-209. Wilson, J. B. A review of evidence on the control of shoot:root ratio, in relation to models. Annals of Botany. Vol. 61. 1998. p. 433–449.

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

119


120


HODNOCENÍ ÚČINNOSTI SEPARAČNÍHO ZAŘÍZENÍ PRO SEPARACI JADER Z HROZNŮ The Classification of Efficiency by Separator for Seeds Separation from Grape Pomace Burg P., Zemánek P. Ústav zahradnické techniky, Zahradnická fakulta, Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Příspěvek se zabývá návrhem a ověřením účinnosti separačního zařízení s pasivními poloválcovými síty při separaci vinných jader potřebných pro lisování vinného oleje. Pro úvodní experiment byly navrženy 3 varianty sít s otvory o rozdílného tvaru a velikosti. Dílčí výsledky získané při ověřování účinnosti separačního zařízení nelze v současné fázi považovat za uspokojivé. V jádrech odseparovaných na sítech s rozdílným tvarem i velikosti otvorů byl ve všech případech poměrně vysoký podíl nečistot (slupek). Vysoké byly rovněž ztráty jader, které během separace nebyly odloučeny. Klíčová slova: vinařství, semena révy vinné, separace jader Abstract The contribution deals with the design and verification of the effectiveness of separation the equipment with passive semi cylindrical sieves. The equipment was monitored during the grape seeds separation for pressing grape seed oil. For the initial experiment were designed three variants of sieves with apertures of different shapes and sizes. Partial results obtained during verifying of the effectiveness of separation equipment can´t be, at this stage, regarded as satisfactory. In the obtained material (seeds) separated on sieves with different shape and size of holes was in all cases relatively high proportion of impurities (grape skins). Also seeds losses were relatively high, lot of seeds weren´t separated. Key words: viniculture, grape seed, seed separation

Úvod V souladu s nejnovějšími principy odpadového hospodářství uplatňovaného v rámci EU jsou prioritně hledány nové bezodpadové technologie. Pozornost je tak v několika posledních letech zaměřena také na možnosti efektivního využití matolin. Z pohledu odpadového hospodářství představuje matolina druhotný biotický odpad produkovaný v sektoru FDM (Food–Drink–Milk). Matolina je tvořena zbytky dužnin, slupek, jader, popř. i třapin, které společně představují přibližně čtvrtinu hmoty vinných hroznů (Arvanitoyannis a kol., 2006). Také Schieber a kol. (2001), Baydar a kol. (2007) uvádějí, že z celkového množství zpracovávaných hroznů činí podíl matolin v závislosti na odrůdě, stupni zralosti, použitém lisovacím zařízení, počtu lisovacích cyklů aj. 15–25 % o objemové hmotnosti 400–800 kg.m-3. Matoliny jsou významným zdrojem bioaktivních látech, obsahujících mimo jiné polyfenolické látky nebo vitamin E s bohatým zastoupením tokotrienolů Anastasiadi et al. (2010). Matolinu je možné zpracovávat kompostováním, extrakcí na olej, nebo ji lze využít pro oddělení vinných jader s jejich následným lisováním na olej (Zemánek, 2009, Russ a kol., 2004). Poslední z jmenovaných technologií není doposud v podmínkách ČR uplatňována, výzkum směřuje hledání možností technického zajištění tohoto procesu, protože na trhu vzrůstá poptávka po oleji z vinných jader i ostatních produktech vyrobených z pokrutin, které představují odpadní produkt po lisování např. mouka, hořčice, těstoviny, palivové peletky aj. Trainor (2005). 121


Olej z vinných jader má vysoký obsah esenciálních mastných kyselin a tetrafenolů. Pro své dietetické hodnoty je zajímavou surovinou využívanou v gastonomii i farmacii. Protože je svým charakterem polovysýchavý, je o něj zájem i v kosmetice a při výrobě alkydových pryskyřic, do barev a fermeží (Žufánek, 1998, Rubio a kol., 2009). Většímu využití této netradiční suroviny brání skutečnost, že matolina představuje odpad vinařského průmyslu, který pro další zpracování (lisování vinných jader) vyžaduje úpravu (separaci, sušení) prováděnou pokud možno přímo ve vinařských podnicích, které však pro tuto činnost nejsou vybaveny potřebnými zařízeními ani potřebnou výrobní kapacitou (Boulton a kol., 1999). Cílem práce byl návrh a ověření účinnosti separačního zařízení s pasivními poloválcovými síty při separaci vinných jader potřebných pro lisování vinného oleje. Materiál a metody Výběr stroje pro realizaci úpravy Na základě studia dostupných zařízení, s ohledem na rozsah experimentálních prací a na požadavky výkonnosti byl vybrán pro realizaci úprav mlýnkoodstopkovač typ ARNO-15 (celkové rozměry 1200x600x850 mm; elektropohon 220 V/1,4 kW). Zařízení je tvořeno násypkou doplněnou ve spodní části o šnekový dopravník, který umožňuje snadnější transport zpracovávaného produktu. Přístup do pracovního prostoru je řešen tak, že umožňuje výměnu sít a instalaci záchytného zařízení pro podsítnou frakci. Toto konstrukční řešení umožňuje rychlé a snadné čištění sít, to znamená výhodu při realizaci plánovaných experimentů. Návrh úpravy – 3 varianty sít Pro experiment byly navrženy 3 varianty sít s otvory o rozdílného tvaru a velikosti (var.A – otvory štěrbinové 4 x 12 mm, var.B – otvory kruhového tvaru o průměru 5 mm kolmé k podélné ose síta, var.C – otvory kruhového tvaru o průměru 5 mm souběžné s podélnou osou síta), které byly odvozeny z dosavadních zkušeností a úvodních měření (granulometrická měření, experimentální síta aj.). Síta byla zadána do výroby v měsíci VII., úprava se realizovala v měsíci IX. Nad poloválcovým sítem je umístněna rotující hřídel opatřená rozšířenými lopatkami rozmístněnými ve šroubovici. Počet otáček hřídele činí 500 za minutu. Lopatky se pohybují těsně po vnitřním povrchu síta a napomáhají posouvání separovaného produktu event. protláčení vinných jader přes otvory v sítě. Nadsítná frakce odchází po povrchu síta a vypadává v jeho zadní části, podsítná frakce je soustředěna ve spodní části odstopkovače do záchytné vany. Ověření variant Experiment navázal na separaci semen odrůdy Frankovka a byl v termínu od 20.10.–25.10. 2011 zaměřen na separaci semen z odrůdy Zweigeltrebe s objemovou hmotností 510 kg.m-3 a vlhkostí 36 %, která byla získána po vylisování hroznů v pneumatickém lisu VASLIN při maximálním pracovním tlaku 1,6 baru. Pro potřeby separace bylo odváženo 50 kg matolin pro každé z opakování. Účinnost separace byla ověřována u obou typů sít celkem ve třech opakováních (3 x 50 kg). Po provedení separačního zásahu bylo provedeno vyhodnocení podílu podsítné frakce (tvořena odseparovanými semeny s podílem zbytků slupek) granulometricky. Podíl jader a slupek ve sledovaném vzorku matolin (odrůda Zweigeltrebe) byl u kontrolního vzorku stanoven rozborem na vibračních laboratorních sítech s průměrem ok 6–2 mm. To

122


umožnilo vyčíslit podíl jader pro 100 % čistotu separace. S touto hodnotou byly poté porovnávány výsledky ostatních vzorků. Z podsítné frakce byly odebrány směsné vzorky o hmotnosti 250 g, u kterých byla na vibračních laboratorních sítech s průměrem ok 6–2 mm hodnocena hmotnost jader a slupek. Výsledky a diskuze Proces ověřování účinnosti separačního zařízení s pasivními poloválcovými síty při separaci vinných jader byl realizován ve 3 opakováních a získané výsledky v každé variantě jsou zpracovány v Tab. 1 a Tab. 2. Tab. 1: Výsledky měření Varianta - síto

Hmotnost jader (g)

Čistota (%)

separace

Kontrolní vzorek 74,1 100 (granulometricky) A 54,3 73 1. opakování B 40,0 54 C 53,9 73 A 55,4 75 2. opakování B 41,5 56 C 57,0 77 A 56,2 76 3. opakování B 38,9 52 C 56,5 76 Pozn.: var.A: otvory štěrbinové 4 x 12 mm, var.B: otvory kruhového tvaru o průměru 5 mm kolmé k podélné ose síta, var.C: otvory kruhového tvaru o průměru 5 mm souběžné s podélnou osou síta Ověřovaný princip ukazuje vyšší podíl jader v podsítné frakci u síta A a C, jádra však nejsou odseparována úplně, propad vykazuje podíl slupek. Čistota separace dosahuje 54–77 %. Tab. 2: Celkové vyhodnocení Pokusná varianta síto A síto B síto C

1. opakování

2. opakování

3. opakování

Průměr

54,3 40,0 53,9

55,4 41,5 57,0

56,2 38,9 56,5

55,3 40,1 55,8

Směrodatná odchylka 0,95 1,31 1,66

K vyhodnocení průkaznosti rozdílů mezi hodnocenými variantami pokusu byla použita analýza variance (hladina významnosti α=0,05). Jako metoda následného testování byl použit Tukeyův–HSD test na hladině významnosti α=0,05. Uvedené metody statistického vyhodnocení byly aplikovány pomocí počítačového softwaru Unistat 4.53 pro Excel a MS Excel (Tab.3 a Tab.4).

123


Tab. 3: Analýza rozptylu – klasicky uspořádaný experiment Zdroj variability Hlavní efekty S1 Vysvětleno Chyba Celkem

Součet čtverců 475,722 475,722 475,722 10,767 486,489

Stupně volnosti 2 2 2 6 8

Průměrný čtverec 237,861 237,861 237,861 1,794 60,811

Stat F

Významn.

132,554 132,554 132,554

0,0000 0,0000 0,0000

Z výsledků statistického vyhodnocení (Tab.3) vyplývá, statistická průkaznost vlivu velikosti a tvaru otvorů u sít na účinnost separačního zásahu. Tab. 4: Následné testování–95 % Tukey-HSD test Skupina Příp Průměr B 3 40,1333 A 3 55,3000 C 3 55,8000 Pozn: * označuje významně odlišné páry

B

A *

C *

* *

Obr. 1: Experimentální zařízení (po vytažení síta)

Dílčí výsledky získané při ověřování účinnosti separačního zařízení s pasivními poloválcovými síty při separaci vinných jader nelze v současné fázi považovat za uspokojivé. V jádrech odseparovaných na sítech s rozdílným tvarem i velikosti otvorů byl v obou případech poměrně vysoký podíl nečistot (slupek). Vysoké byly rovněž ztráty jader, které během separace nebyly odloučeny. Teoretickým rozborem procesu separace vinných jader se v zahraničí zabýval např. Plíva, Jelínek (1999), Baydar a kol. (2007). Z výsledků jejich studií vyplývá, že lze vlastní separaci jader z matoliny provádět na sítech, aspirátorech, či pneumatických odlučovačích, rotačních třídičích nebo kombinovaných čističkách na základě stejných principů jako u obilovin. Rozborem matoliny a separací jader se aktuálně zabýval např. Dědina (2010). Prováděl rozbor matoliny na rovinných sítech. Využíval při něm sít s průměrem ok 2, 3,5 a 5 mm, ovšem pro separaci používali již vysušené matoliny s obsahem vysušených vinných jader. Z výsledků

124


jejich měření shodně vyplývá, že byl největší podíl jader zachycen na sítech s průměrem ok 3,5 mm. Otázkou separace vinných jader na laboratorních sítech zabýval také Trainor (2005). Z výsledků jeho experimentálních měření vyplývá, že na sítech s průměrem ok 5 a 6 mm dochází k hrubé separaci jader, kdy se odstraní převážná většina slupek, případných zbytků dužniny a třapin. Největší podíl jader zůstává soustředěn na sítě s průměrem ok 3,5 mm. Využití vinných jader pro výrobu olejů je závislé především na technologických možnostech dodavatelů, zpracovatelů a na celkových objemech, které by bylo možno získat (Wiemer a kol., 2005). Proto je nutno před dalšími úvahami o realizaci tyto otázky vyjasnit. Ze statistických údajů je zřejmé, že v ČR se ročně ve velkých vinařských závodech zpracovává cca 60 000 t vinných hroznů, což představuje 3 600 t nesušených jader tj. 2 400 t suchých jader. Z tohoto množství se dá při optimální výtěžnosti získat 290 t surového oleje. I když se zatím nepodařilo zjistit, jakou část dovozu může tato kapacita pokrýt, je zřejmé, že výzkum jak separace jader, tak vlastního lisování, může přinést producentům vína další činnost, která se vyplatí jak z ekonomického, tak i ekologického hlediska. Závěr Z výsledků vyplývají možnosti zaměření experimentů pro separaci v dalším období: a) hledat tvar a velikost otvorů síta pro maximální zvýšení podílu jader v propadu b) ověřit účinnost 2stupňové separace uplatněním 2 různých sít s cílem dosáhnout maximální čistoty separace c) navrhnout a realizovat úpravu zařízení pro snížení otáček lopatkového hřídele d) hledat jiný způsob separace s vyšší účinností Sledovaný způsob využití upraveného malého (středního) odstopkovače hroznů pro separaci jader jednoduchou výměnou síta (nebo 2 sít) má význam pro možnost lokálního zpracování matolin (získání jader) u malovinařů. Ti mohou v budoucnu vnímat možnost prodeje jader jako prostředek zlepšení efektů při pěstování a zpracování hroznů. Dedikace Příspěvek vychází z řešení výzkumného projektu QI 111B107 „Výzkum získávání a využití biologicky aktivních látek (BAL) ze semen vinných hroznů pro zlepšení metabolismu hospodářských zvířat jako podklad pro návrh nejlepší dostupné techniky (BAT) ”. Použitá literatura Anastasiadi M., Pratsinis H., Kletsas D., Skaltsounis A-L., 2010: Bioactive non-coloured polyphenols content of grapes, wines and vinification by-products: Evaluation of the antioxiadant activities of their extracts. Food Research International, 43: 805–810 Arvanitoyannis, I.S., Ladas, D., Mavromatis, A., 2006: Potential uses and applications of treated wine waste. a review. International Journal of Food Science and Technology 41, 475–487 Baydar N. G., Özkan G., Çetin E. S., 2007: Characterization of grape seed and pomace oil extracts. Grasas y aceites, 58: 29–33 Boulton, R.B., Singleton, V.L., Bisson, L.F., Kunkee, R.E., 1999. Principles and Practices of Winemaking. Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York. Dědina, M., 2010: Separace vinných jader v laboratorních podmínkách. Periodická zpráva. Praha: VÚRV. 12 s. Plíva P., Jelínek A., 1999: Vinný olej- žádaná surovina na trhu. Agromagazín, 3/1: 21–23

125


Rubio M., Álvarez-Orti M., Pardo J. E., 2009: A review on the utilization of grape seed oil as an alternative to conventional edible vegetable oils. La rivista italiana delle sostanze grasse, 84: 121–129 Russ, W., Meyer-Pittroff, R., 2004. Utilizing waste products from the food production and processing industries. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 44, 57–62 Schieber A., Stintzing F.C., Carle R., 2001: By-products of plant food processing as a source of functional compounds- recent developments. Trends in food science and technology, 12: 401–415 Trainor, P., 2005: Study of Techniques in Separation of Grape Seed for Mass Production of Cold Pressed Grape seed Oil. ISS Institute, Depart. of Education, Science and Training, Australia, 25 p. Wiemer et al., 2005: Small Scale Processing of Oilfruit and Oilseeds. Deutsche Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit. pp. 1–92 Zemánek, P., 2001: Využití technických prostředků při kompostování zbytkové biomasy, Habilitační práce, Zahradnická fakulta MZLU Brno, červen 2001, 231s. Žufánek, J., 1998: Bilance zdrojů biologických odpadů ve vinohradnictví a ovocnictví. Sborník z mezinárodní konference "Ekologické aspekty výzkumu, vývoje a provozu zahradnické techniky", konané u příležitosti setkání kateder a ústavů VŠ a výzkumných pracovišť v Lednici 23. a 24. 4. 1998, s. 203–208

Kontaktní adresa: doc. Ing. Patrik Burg, Ph.D., Ústav zahradnické techniky, Zahradnická fakulta, Lednice MENDELU v Brně, CZ e-mail: [email protected]

126


PŘEDPOVĚĎ MIKROBIOLOGICKÉ KVALITY POTRAVIN POMOCÍ MODELOVÁNÍ RŮSTU PATOGENŮ - LISTERIE Prediction of microbiological quality of foods by mathematical modeling of the pathogens grow – Listeria Erban V., Eichlerová E., Landfeld A., Čírtková V., Houška M. Výzkumný ústav potravinářský Praha, v. v. i.

Abstrakt Cílem práce bylo vytvořit matematický předpovědní model růstu různých kmenů Listerií, za různých podmínek prostředí ( teplota, vodní aktivita a pH) Klíčová slova: matematický předpovědní model, Listeria, podmínky prostředí Abstract The goal of this study was formation of mathematical predictive model of growing various Listeria under influence various surroundings as temperature, water activity and pH Key words: mathematical predictive model, Listeria, conditions of surroundings

Úvod Jako u všech mikroorganismů jsou podmínky růstu dány jednak zdrojem živin a jednak fyzikálně chemickými podmínkami prostředí. Listerie svými fyziologickými charakteristikami růstu, vysokou adaptabilitou na prostředí a specifickou patogenitou kmene L.monocytogenes jsou významným rizikem pro zdravotní bezpečnost potravin. Materiál a metody Pro studium podmínek růstu Listerií je nutné porovnávat jejich růstové parametry za různých podmínek prostředí. Tyto parametry jsou klíčovou odpovědí na nebezpečí růstu Listerií v konkrétním výrobku za konkrétních provozních a skladovacích podmínek. Vytváření modelů se skládá z následujících kroků: 1. Odhad rozsahu fyzikálních podmínek růstu (pH, Aw a teplota). 2.

Naměřit soubor růstových křivek (primární modely).

3. Ze souboru primárních modelů se vytváří sekundární modely, které charakterizují fyziologické vlastnosti mikroorganismu (lag fáze, rychlost růstu, maximální nárůst a další fyziologické charakteristiky) 4.

Vytvoření vlastního matematického modelu (terciárního modelu)

5. Na základě tohoto modelu jednak hodnotit adaptační schopnosti modelového organismu a vytipovat kritické oblasti, ve kterých je nutné hodnotit získané izoláty tak, aby bylo možné zjistit, zda různé izoláty mají i různé fyziologické charakteristiky a tím i různou míru nebezpečí pro výrobek ve kterém se vyskytují. Na základě výchozích úvah byly měřeny růstové křivky v mediu tryptose phosphate broth TPB (Oxoid). Při přípravě medií bylo vycházeno z dvojnásobné koncentrace surovin, které byly upravovány na vhodnou hodnotu aktivity vody Aw pomocí přídavku solí. Konečná Aw 127


byla kontrolována měřením. Poté byla media rozdělena na alikvotní objemy upravené pomocí HCl a NaOH na požadované pH. Hotová media byla sterilována 15min při 121°C. Médium bylo rozplněno do mikro destiček po 0,2ml, inokulováno 1% různých kmenů Listeria. Inkubace probíhala v Bioscreenu za nepravidelného třepání při širokopásmové vlnové délce, odečty optické denzity OD probíhaly jednou za hodinu. Výsledky a diskuze

Primární modely (obr. 1) jsou souhrnem růstových křivek mikroorganismu při různých fyzikálních podmínkách prostředí. Obr. 1: Ukázka primárního modelu

Obr. 2: Ukázka sekundárního modelu pro teplotu 30°C minGT

43:12:00 38:24:00 33:36:00 28:48:00 24:00:00 19:12:00 14:24:00 9:36:00 4:48:00 0:00:00

0,800

OD wideband

0,700

0,600

0,500

0,400

0,300

19

22

1-8 16

1-7,5 13

1-7 10

1-6,5 7

1-6

7

0,500-0,600 0,400-0,500 0,300-0,400

Time (hours)

0,200-0,300 0,100-0,200

Aw

0,000-0,100

4

1-5,5

0,600-0,700

1

1-5 1-4,5 Experiment name

6

25

0,000

0,700-0,800

0,94 0,96 0,98 1 5

28

31

34

0,100

37

8

0,200

pH

GT[hod]

Recalculated OD values

G. curves L.i.; Aw=0,998;30°C

38:24:00-43:12:00 33:36:00-38:24:00 28:48:00-33:36:00 24:00:00-28:48:00 19:12:00-24:00:00 14:24:00-19:12:00 9:36:00-14:24:00 4:48:00-9:36:00 0:00:00-4:48:00

Sample short name

Na základě těchto primárních modelů je možné vytvořit sekundární modely (Obr.2), které vyjadřují fyziologické charakteristiky MO (lag fáze, rychlost růstu, maximální nárůst a další fyziologické charakteristiky). I tyto modely však vyjadřují danou charakteristiku pouze pro jednu teplotu. Matematické modely Vzhledem ke značnému množství dat a obtížné orientaci v přehledových grafech s malou přesností odečtu byl po statistickém vyhodnocení vytvořen matematický model růstu pro každý kmen Listerie. Pro odhad růstu patogenů slouží počítačové terciární modely předpovědní mikrobiologie (PM). Jejich podstatou je matematický popis růstu počtu mikrobů v potravinách za specifických podmínek prostředí, které zahrnuje vnitřní faktory (pH, aw) a vnější, faktory, (teplota, inhibiční látky). K inhibici růstu patogenů dochází i při kombinaci těchto faktorů, z nichž žádný sám o sobě nemá dostatečnou úroveň samostatné inhibice. Matematické modely nejlépe zajišťují dosažení realistické předpovědi růstu mikroorganismu při různé kombinaci těchto faktorů. Byl vytvořen Excelový soubor, ve kterém se zadá teplota, Aw, pH, čas pro který má být spočtena OD, a výchozí OD. Model nabízí hodnotu OD k zadanému času, dobu lag fáze, čas, kdy je růst kultury nejrychlejší, dobu zdvojení OD kultury a maximální nárůst OD až pro 6 křivek zároveň. Pro modely byl použit Gompertzův růstový model s parametry A, B, C a M, (Tabulka 1)

Gompertzův růstový model

log(OD) = A + C.exp(-exp (-B.(t-M))) Z těchto parametrů matematického modelu je možné spočítat parametry růstových křivek A parametr Gompertzova modelu - inoculum log (OD) pomocí následujících vztahů:Trvání fáze lagu (TFL) = M - [ 1/B]. Exponenciální růstová B parametr Gompertzova modelu –čas růstová rychlost 10 (2) e/BC) (McMeekin log (OD)/t rychlost (ERR)=BC/e. Generační (GT)=Log T.A. a spol. 1993) C (OD) parametr Gompertzova modelu (ODVBA Z důvodu velkého počtu dat bylo– maximální využito přírůstek makro ve nelineární regrese max-Odo )pro výpočetlog v rámci Excelu.Gompertzova Byly tak určovány Gompertzova M parametr modelu – časparametry maximální růstové rychlosti modelu B, C at M pro každou 128


růstovou křivku (viz označení). Parametry B, C, M pak byly korelovány k teplotě, aktivitě vody a pH Vztahy byly použity při tvorbě matematického modelu růstu Listeria monocytogenes a Listeria innocua. Získané parametry B, C a M (Parametr A byl zvolen -1 pro všechny růstové křivky) byly použité pro výpočet zjednodušených kvadratických modelů v transformaci přirozených logaritmů pro Gompertzovy parametry B, M a C použité pro předpověď TFL, ERR a GT, tak jak jsou ovlivněny teplotou, pH a Aw pro každý kmen rostoucí v BHI. Tabulka 1: Tabulka ovládání předpovědního růstového modelu Růstový model L. monocytogenes 2219: Přepočítej tabulku

(platnost modelu: aw = < 0,92 - 0,98 >, pH = < 4,5 - 6,5 >, t = < 5 - 37 °C >)

teplota (°C) 25 25 25 25 25

aw (-) 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

pH (-) 6,5 6 5,5 5 4,5

čas (hodiny) výchozí OD OD (v čase) 48 0,1 0,50 48 0,1 0,58 48 0,1 0,50 48 0,1 0,33 48 0,1 0,16

lagfáze (hodiny) čas do GT (hodiny) 32,17 35,67 29,37 32,58 26,44 29,76 23,29 27,18 19,20 24,83

Vytvoř ytvoř graf

GT (hodiny) 3,97 3,41 3,87 6,19 22,02

ODmax 0,53 0,59 0,50 0,33 0,16

Získané modely byly použity pro porovnání růstu jednotlivých kmenů L. mon. a L. inn. Byla zvolena kritická hodnosta růstu při Aw = 0,92, při různých pH a teplotě 25°C. Pro každý kmen byly vygenerovány růstové křivky při zvolených parametrech a ty byly následně porovnávány (Graf č. 1, 2, 4, 5, 6, 7 a 8). Inokula byla použita se stejnou historií

Graf č. 1: Růstové křivky L. monocytogenes 2219 při 25°C, Aw = 0,92, a pH = 4,5-6,5

Graf č. 2 Růstové křivky L. monocytogenes 2182 při 25°C, Aw = 0,92, a pH = 4,5-6,5

Graf č. 4: Modelové růstové křivky L. monocytogenes 2002 při 25°C, Aw = 0,92, a pH = 4,56,5


Graf č. 7: Modelové růstové křivky L. innocua 4030 při 25°C, Aw = 0,92, a pH = 4,5-6,5

129


Graf č. 6: Modelové růstové křivky L. innocua 4549 při 25°C, Aw = 0,92, a pH = 4,5-6,5


Z porovnání maximálních hodnot D pro jednotlivé kmeny vyplývá, že kromě kmene L. mon. 1225 a L. inn. 4030 dosahují všechny kmeny maximálního nárůstu při hodnotě pH 6. To naznačuje, že pro nárůst listerií je tato hodnota optimální. Z porovnání je zřejmé, že různé kmeny L. mon. se chovají odlišně, mají různou TFL, ERR i max. OD. Podobně se chovají i testované kmeny L. inn. To znamená, že nelze vybrat typový kmen ani zvolit průměrnou směsnou kulturu pro testování podmínek růstu v konkrétním případě technologického procesu. Testované kmeny listerií je možné rozdělit do dvou hlavních podskupin podle TFL; kmeny s krátkou dobou TFL do 5-ti hodin (Graf č. 2, Graf č. 4, Graf č. 5 a Graf č. 8) a do skupiny s dlouhou dobou TFL mezi 20 a 30 hodinami (Graf č. 1, Graf č. 6 a Graf č. 7). Je zajímavé, že kmeny L.mon s krátkou dobou TFL citlivěji reagují růstovou rychlostí na snižování pH. Kdežto kmeny s dlouhým TFL mají ERR mnohem vyrovnanější a odpovídají maximální ERR listerií ze skupiny s krátkým TFL. To je ve shodě s představou, že čím delší TFL tím lepší adaptace na prostředí tím a tím rychlejší růst. Závěr Pro kvalifikovaný odhad předpovědi růstu listerií v konkrétních podmínkách je nutno vždy volit konkrétní model pro daný kmen listerií nebo alespoň z odpovídající skupiny podle TFL. Tento fakt je také nutno zohlednit při testování růstu listerií na konkrétním potravinářském produktu a modely využívat s velkou opatrností pouze mikrobiology jako podklad pro další analýzy. Z uvedených příkladů vyplývá význam a nutnost bližší identifikace kmenů a k nim vytvářet prediktivní modely. Dedikace Práce byla podpořena grantovou agenturou MŠMT č. 2B08050 Použitá literatura McMeekin T.A., Olley J.N., Ross T., Ratkowsky D.A., Predictive mikrobiology theory and application, Reseach Studies Press LTD, 1993. ANON1991: Recommendations by The National Advisory Committee on microbiological criteria for foods: The pathogenesis and virulence of Listeria monocytogenes, http://www.sciencedirect.com/science/article/B6T7K-476W8K4N7/2/efb5c39e5bc64991b40c25af075906b1 Aarnisalo,K., Vihavainen,E., Rantala,L., Maijala,R., Suihko,M. L., Hielm,S., Tuominen,P., Ranta,J., Raaska,L., Use of results of microbiological analyses for risk-based control of Listeria monocytogenes in marinated broiler legs, International Journal of Food Microbiology, 3, 275-284, 2008 Angelidis,A., Boutsiouki,P., Papageorgiou,D.,: Loss of viability of Listeria monocytogenes in contaminated processed cheese during storage at 4, 12 and 22 –C. Food Microbiology, 27, 809 – 818, 2010 Augustin,J. Ch., Rosso,L., Carlier,V.: A model describing the effect of temperature history on lag time for Listeria monocytogenes International Journal of Food Microbiology 57, 169181, 2000, Kontaktní adresa: RNDr. Vladimír Erban, CSc. Výzkumný ústav potravinářský Praha Radiová 7 103 21 Praha 10 [email protected] 130


VLIV SKLADOVÁNÍ NA KVALITU BRAMBOR RŮZNÝCH VARNÝCH TYPŮ Effect of storage on quality of potatoes of different cooking types Šottníková V., Kučerová J. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Byl sledován vliv skladování na obsah redukujících cukrů, škrobu a vařivost různých varných typů brambor. Senzoricky byla hodnocena konzistence, vlhkost, moučnatost a stabilita po uvaření. K nejnižšímu poklesu obsahu škrobu došlo u odrůdy Ditta (varný typ AB) a nejnižšímu nárůstu obsahu cukru u odrůdy Ditta (varný typ AB). Nejlépe senzoricky byla hodnocená odrůda Princess (varný typ A). Klíčová slova: brambory, varný typ, kvalita Abstract The effect of storage on the content of reducing sugars, starch and cooking different cooking types of potatoes. Sensory analysis was evaluated consistency, moisture, and stability of mealiness after cooking. The lowest decrease in starch content was observed in a variety Ditta (cooking type AB), the lowest increase in the variety of sugar Ditta (cooking type AB). Top sensory variety Princess was assessed (cooking type A). Key words: potatoes, cooking type, duality

Úvod Celosvětově patří brambory mezi významné plodiny a to nejen z pohledu lidské výživy, ale i krmivářství. Podle statistických údajů FAO je druh Solanum tuberosum, se svojí roční úrodou kolem 320 milionů tun, na čtvrté příčce celosvětově významných plodin, hned za pšenicí, rýží a kukuřicí. Tak jako zmírnily hladomory po svém příchodu do Evropy, mohly by v současnosti sehrát podobnou roli i v rozvojových zemích. Částečně se to daří již dnes, ačkoliv je spotřeba brambor v rozvojových zemích stále až čtyřikrát nižší než v rozvinutých průmyslových zemích (PRUGAR, 2009). O významu brambor svědčí i to, že před více než 40ti lety bylo v Peru nedaleko hlavního města Limy založeno Mezinárodní bramborářské centrum CIP (Centro Internacional de la Papa) (HEJNÝ, 1994). V genové bance CIP je přes 6 000 vyšlechtěných i planých odrůd brambor, jejichž vzájemným křížením by se do budoucna měla vyšlechtit ideální odrůda brambor jak po stránce pěstitelské, tak nutriční a kulinární (JŮN, 2007). Materiál a metody Vzorky brambor byly odebírány ve firmě SENECO, spol. s r.o. v hospodářském roce 2011. Firma SENECO, spol. s r.o. má sídlo v Polné na Vysočině, v nadmořské výšce 490 m n.m., což je ryze bramborářská oblast. Brambory byly skladovány v bramborárně v ohradových paletách o nosnosti cca 1000 kg. Klima v bramborárně je řízeno ručně, podle počasí, které je venku, je tedy zcela odkázáno na pracovní sílu. Vzorky brambor byly odebírány bezprostředně po sklizni, a pak každý následující měsíc až do vyskladnění celé bramborárny. Pro hodnocení byly zařazeny odrůdy Princess (A), Ditta (AB), Dali (BA), Laura (B) a Agria (BC), patřící každá do jednoho z varných typů. U daných odrůd ve sledovaném období bylo stanoveno % škrobu polarimetricky, dle ČSN 56 0512-16. Procento redukujících cukrů bylo stanoveno dle ČSN 560116-6. Stanovení konzistence, struktury, vlhkosti, moučnatosti a stability odrůd bylo stanoveno dle ČSN 462211. Vzorky hlíz byly středně velké, nepoškozené, 131


bez vizuálních příznaků chorob, nedeformované. Hlízy byly skladovány při teplotě 6°C a jeden den před zkouškou vyjmuty ze skladu a umístěny do pokojové teploty. Hodnocení provádělo pět osob. Brambory byly vařeny ve slupce a v páře. Hodnotila se konzistence, která vyjadřuje odolnost dužniny tlaku, spolu s moučnatostí určuje zařazení odrůdy do varného typ, struktura vyjadřuje jemnost nebo hrubost dužniny. Vlhkost je znak, který souvisí s obsahem sušiny. Škrob má souvislost jak s konzistencí, strukturou, tak i s moučnatostí a vlhkostí. Dle těchto znaků lze hlízy zařadit do varného typu (DOMKÁŘOVÁ, 2009). Naměřené výsledky byly zpracované pomocí „Analýzy hlavních komponent“, což je metoda pro zachycení nejdůležitější informace ze získaných dat. Graf PCA, je výstupem z této analýzy. Výsledky a diskuse Stanovením obsahu škrobu v hlízách brambor a následnými výpočty bylo zjištěno, že u odrůdy Agria došlo k největšímu poklesu obsahu škrobu, a to o 15,72 %, což činí pokles z 15,9 % obsahu škrobu na 13,4 % obsahu škrobu. U odrůdy Ditta byl nejnižší pokles obsahu škrobu v průměru o 12,23 %, ve sledovaném období, což činí pokles škrobu v hlízách bramboru z původních 13,9 % na konečných 12,2% (obr. 1). Stanovením obsahu redukujících cukrů před a po inverzi a následnými výpočty bylo zjištěno, že u odrůdy Laura došlo k největšímu nárůstu obsahu všech cukrů o 311%, z původních 0,26 % na 1,07 %. Nejnižšího nárůstu obsahu cukru bylo zaznamenáno u odrůdy Ditta o 112%, kdy počáteční stav všech cukrů byl 0,55 % a konečný obsah cukrů 1,17 % (obr.2). Obsah škrobu se symetricky snižoval, a naopak se obsah cukrů v hlízách brambor zvyšoval. S výjimkou měsíce února, kdy bylo extrémně mrazivé počasí a teplota v bramborárně klesla k 0°C (venkovní teplota vzduchu klesla na mínus 22°C obr. 6), hodnota sledovaných parametrů, a to především obsahu cukrů se výrazně zvýšila, což je patrné z obr. 2. K tomuto jevu dochází vždy, když klesne skladovací teplota pod 2°C (WANG et. al 2005). Obr. 1: Obsah škrobu za sledované období Agrie Dali Ditta Laura Princess

škrobnatost v %

15,5 14,5 13,5 12,5 11,5 9

10

11

12

1

2

3

Stanovení množství cukrů v bramborách za rok 2011 - 2012 (měsíce 9-3) % skutečného obsahu cukrů

Stanovení škrobnatosti brambor za rok 2011 - 2012 (měsíce 9-3)

Obr. 2: Skutečný obsah cukrů za sledované období Agria Dali Ditta Laura Princess

1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 9

10

11

12

1

2

3

Po venkovním oteplení, stoupla i teplota skladování, a tím se obsah cukru v hlízách všech odrůd vrátil k hodnotám, které byly před mrazem. Skladování brambor při nízké teplotě (pod 2°C) má nevýhodu, která spočívá v redukci cukrů a následném sládnutí hlíz. Proto je nutné konzumní brambory skladovat při vyšší teplotě. U běžných odrůd dochází k rovnováze mezi redukcí cukrů a jejich prodýcháváním nad 7 °C. To je důležité hlavně u odrůd brambor určených na výrobu smažených výrobků. U nich totiž dochází při vysokých teplotách během smažení k reakci mezi aminokyselinami a redukovanými cukry, vlivem této reakce dochází k hořknutí a hnědnutí produktů. Proto se bramborám skladovaným pro tyto účely zachovává skladovací teplota mezi 7–10 °C (hranolky 7–9 °C, chipsy 8–10 °C) a 132


případné klíčení se omezuje chemicky (MARANGONI, et al., 1997, HAJIREZAEI et al. 2003). Skladování brambor ovlivňuje především teplota v průběhu skladovacího období a opatření umožňující výměnu vzduchu v „mezihlízovém prostoru“, odvod oxidu uhličitého a vody vzniklé dýcháním hlíz (ČEPL, 2009). Při prodýchávání brambor ve skladu, vznikají rozkladem škrobu redukující cukry. Nízká teplota ( 4-6°C) při skladování tento fyziologický proces brzdí (ŠTEFÁNEK, 1999). Na obr. 3 je znázorněno snížení senzorické kvality u odrůdy Agrie (modře vybarvená plocha), když teplota ve skladu klesla na z 6°C na 0°C, a to o celé 2 body v hodnocení stability a ke snížení moučnatosti a vlhkosti o 1,4 bodu. Na obr. 4 je reakce odrůdy Princess na změnu teploty při skladování. Nejvíce se zhoršila struktura a vlhkost o 1,6 bodu, stabilita odrůdy se snížila o 1,4 bodu, konzistence o 1 bod a moučnatost se nezměnila. Bylo zjištěno, že z hodnocených odrůd je tato odrůda nejlépe přizpůsobivá změnám teploty při skladování. Obr. 3: Senzorické hodnocení odrůdy Agrie

Obr. 5:Projekce proměnných do faktorové roviny

Obr. 4: Senzorické hodnocení odrůdy Princess

Obr. 6 Teploty vzduchu ve sledovaném skladovacím období

Pomoci metody „Analýzy hlavních komponent“ byl zjištěn vztah mezi sledovanými parametry. Komponenty, které jsou ve stejném směru se chovají podobně (například cukr a čas mají stejný směr, což značí, že když roste čas roste i koncentrace cukru), pokud směřuji na opačnou stranu, mají opačný vliv (teplota směřuje na jednu stranu a cukr na opačnou, tedy jeden přispívá k vysvětleni hlavní informace v datech záporně a druhý kladně, podobně je to se škroby (škroby mají záporný vliv, cukr kladný „jdou proti sobě“) což je vidět z obr. 5. Závěr Nejlépe přizpůsobivá, co se týče sledovaných parametrů, konzistence, struktury, moučnatosti, vlhkosti a stability odrůdy byla odrůda Princess, která ani v podmínkách, kdy teplota 133


v bramborárně klesla k 0°C výrazně nezměnila senzoricky sledované hodnoty. Nejhůře se s výkyvem teploty vyrovnala odrůda Agria. Analýzou hlavních komponent bylo zjištěno, že koncentrace zvyšujícího se množství cukru je ovlivněna časem i teplotou a současně čas má také vliv na snižující se množství škrobu. Zároveň bylo zjištěno, že vlhkost, moučnatost, konzistence, struktura ani stabilita odrůdy neovlivňuje obsah cukru. Vlhkost, moučnatost, konzistence, struktura jsou závislé na množství škrobu a teplotě při skladování.

Použitá literatura Čepl, J., Brambory – zdravá potravina, (2005). Bramborářství, 13 (6): 20-21. Domkářová, J., Horáčková, V., Habětínek, J., (2003). Úroveň a vývojové trendy stolní hodnoty odrůd Solanum tuberosum L. v genofondu bramboru, Výzkumný ústav bramborářský Havlíčkův Brod, Vědecké práce 14: 31-45. Hajirezaei Mr, Börnke F, Peisker M, Takahata Y, Lerchl J, Kirakosyan A, Sonnewald U., (2003). Decreased sucrose content triggers starch breakdown and respiration in stored potato tubers (Solanum tuberosum). J Exp Bot., Jan, 54 (382): 447-88. Hejný, S., (1994). Co všechno víme a nevíme o bramboru, Živa, 42 (3): 104-106. Jun, J., (2007). Peru nebo Chile? Co k původu a historii brambor říká odborná literatura slovy prof. Ing. Josefa Pulkrábka, CSc., ČZU Praha, Bramborářství, , 15 ( 2): 16-20. Leeman, M., Östman, E., Björck, I., (2008). Glycaemic and satiating properties of potato products. European Journal of Clinical Nutrition, 62 (1): 87-95. Marangoni, A.G. , Duplessis, P.M.,Yada, R.Y., (1997). Sugars in crop plants, Kinetic model for carbon partitioning in Solanum tuberosum tubers stored at 2°C and the mechanism for low temperature stress-induced accumulation of reducing sugars, Biophys Chem. Apr 22; 65 (2-3): 211-20. Prugar, J., (2009). Ohlédnutí za „bramborovým“ rokem 2008. Výživa a potraviny, 64 (1): 21-22. Štefánek, F., (1999) . Pěstování brambor, Sativa Keřkov a.s., Humpolec. Wang, Q.,Huang, H.Y.,Zhang, J.W.,Li, X.C., (2005). Effects of antisense acid invertase gene on reducing sugar and starch contents of potato (Solanum tuberosum L.) tuber stored at low temperature, Zhi Wu Sheng Li Yu Fen Zi Sheng Wu Xue Xue Bao. 31(5):533-8.

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

134


VYBRANÉ ZNAKY SEMEN ŘEPKY OZIMÉ OVLIVŇUJÍCÍ RŮST, VÝVOJ A VÝNOS V PODMÍNKÁCH SUCHA Selected seed traits of winter rape affecting growth, development and seed yield under drought conditions Bláha L. 1, Vyvadilová M. 1, Urban M. O. 2 1 2

Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha 6-Ruzyně Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze

Abstrakt Geografický původ odrůdy, provenience osiva a odolnost semen vůči stresu vysoké teploty při klíčení ovlivňují nejen procesy klíčení, ale predikují i následný růst a vývoj, zejména v podmínkách sucha. Osivo použité k testování odolnosti k suchu musí však být z lokality vhodné pro produkci semen. Rozdíl v obsahu osmoticky aktivních látek v listech rostlin pěstovaných za sucha a standardních podmínek v nádobových pokusech významně koreluje s testovanými vlastnostmi semen a potvrzuje i shodu v pořadí odolnosti odrůd v laboratorních a nádobových pokusech. Klíčová slova: řepka ozimá, vlastnosti semen, sucho, osmotický potenciál, predikce odolnosti Abstract Geographic origin of cultivar, seed provenance and resistance to high temperature stress during germination processes affect not only germination, but also could predict the subsequent growth and development, especially in drought conditions. Seeds for drought resistence tests must originate from the locality suitable for seed production. The difference in the content of osmotically active substances from leaves of plants grown under drought and standard conditions in pot experiments correlates significantly with the seed traits and also confirms the compliance in the varieties hierarchy from the laboratory and pot experiments. Key words: winter oilseed rape, seed traits, drought, osmotic potential, resistance prediction

Úvod Z našich předchozích prací a z literatury je známo, že vitální osivo dobré provenience zaručuje nejen lepší vzcházivost, růst a vývoj kořenové soustavy, ale má v konečném důsledku významný vliv i na výnos. Výkonnější genotypy mají efektivnější úroveň metabolismu po celou vegetaci. Provenience často ovlivňuje fyziologické vlastnosti semen více, než jejich hmotnost a klíčivost. Zjistili jsme, že původ semen, výběr odrůdy a také změny teplot, které se vyskytují na povrchu půdy po vysetí, mohou do značné míry ovlivnit klíčivost řepky v daných podmínkách. Byl též prokázán vliv hmotnosti kořenového systému na suchovzdornost a výši výnosu semene. Pro výnos je významný rychlý nástup růstu kořenového systému po ukončení zimního období. Odhaduje se, že abiotické stresory snižují celosvětově výnosový potenciál až o 70%. Podle analýzy posledních 60ti let, provedené vědeckým týmem z Goddarova střediska vesmírných letů NASA, jsou změny klimatu a zvyšující se variabilita průběhu počasí větší, než se předpokládalo. Jejich vliv na produkci rostlin bude značný (Morison et al. 2006, Viner et al. 2006). Cílem práce bylo prověřit, zda na základě fyziologických vlastností osiva, ovlivňujících následný růst a vývoj rostlin, lze předpovědět nejen výnos, jak tomu bylo v předchozích pracích, ale i reakci na stres sucha. Materiál a metody V tabulce 1 je uveden přehled původu čtyř modelových odrůd použitých v této práci.

135


Tab. 1: Použité rostlinné materiály a jejich původ Odrůda/ materiál Země původu Firma Californium Viking Navajo Cadeli

Francie Německo Velká Británie Francie

Monsanto SAS NPZ (Norddeutsche Pflanzenzucht) CPB Twyford Ltd Monsanto SAS

Pro skleníkové nádobové pokusy, laboratorní testy odolnosti semen vůči teplotnímu stresu při klíčení a u standardní semenářské analýzy byly použity již dříve publikované postupy (např. Bláha 2009, Bláha et al. 2011). Hladiny kompatibilních solutů jsou většinou analyzovány z extraktu pletiva nebo buněk bez přihlédnutí k jejich kompartmentaci (Hare et al. 1998). Hodnocení osmotického potenciálu rostlin stresovaných suchem v nádobových pokusech bylo v této práci provedeno na druhém plně vyvinutém listu ve třech opakováních. Listy byly odstřiženy, vloženy do injekční stříkačky, uzavřeny a okamžitě zmraženy v tekutém dusíku. Před hodnocením byly vzorky rozmraženy a vylisovány. Buněčná šťáva byla přenesena na celulozní terčík, který byl vložen do komůrky osmometru (Wescor 5500, Wescor Inc., Utah, USA). Hodnota osmolality (mmol/kg) byla převedena na MPa pomocí van´t Hoffovy rovnice. Výsledky a diskuse Jak vyplývá z našich dosavadních výsledků (Bláha et al. 2011), semena odrůd sklizená z lokality Slapy u Tábora jsou v průměru horší ve všech sledovaných parametrech než z lokality Chlumec nad Cidlinou a predikce dalšího vývoje a růstu jednotlivých odrůd je méně přesná. Z těchto důvodů je pozornost soustředěna převážně na výsledky z Chlumce nad Cidlinou, tedy lokality produkující kvalitnější osivo. Testování klíčivosti semen při vysokých teplotách, které se vyskytují na povrchu půdy po vysetí (den 42 ºC a noc 20 ºC) ukázalo rozdíly v odolnosti jednotlivých odrůd. Odrůdy Californium a Cadeli původem z Francie, tedy ze sušší a teplejší oblasti, jsou odolnější k vysokým teplotám (Graf 1). Jak dokumentuje tabulka 2, kde je uveden procentuální podíl vzešlých semen, stejné výsledky byly zjištěny také při hodnocení vzcházivosti semen v kontejnerech ve skleníkovém pokusu. Hodnota korelačního koeficientu vzcházivosti s klíčivostí je průkazná (r=0,93*). Případný rozdíl mezi vzcházivostí a klíčivostí vypovídá o odolnosti vůči biotickým a abiotickým půdním stresorům. Průkazné jsou obecně i další korelace vzcházivosti se všemi zde uvedenými údaji. Odrůdy, které lépe odolávají stresu vyšší teplotou při klíčení, lépe vzcházejí i ve standardních podmínkách (možný vliv větší aktivity enzymů). Klíčivost testovaná standardní metodou ISTA ve standardních podmínkách nemá takovéto predikční vlastnosti na rozdíl od klíčivosti ve stresu. Ale vitalita hodnocená jako klíčivost za 24 a 48 hod. naznačuje výsledky, které ukazují, že Californium a Cadeli jsou lepší než Navajo a Viking. Klíčení semen v chladném prostředí (den 20ºC a noc 0ºC), které se v půdě může vyskytnout po vysetí, nemá žádný vztah k uvedeným znakům, přestože existují odrůdové rozdíly. Tab. 2:Vzcházivost semen v půdě ve skleníkovém prostředí (%) Viking Navajo

79,34 85,00

Cadeli Californium

88,68 88,66

136


Graf 1: Klíčivost v podmínkách vysoké teploty přes den a v noci (počet vyklíčených semen z 50) Klíčivost testovaných odrůd

v podmínkách vysoké teploty

60

50

40

30

20

10

0 Navajo

Viking

Cadeli

Californium

Snižování osmotického potenciálu (Ψπ) v buněčné šťávě je obecně spojováno se zvýšením tolerance k nedostatku vody v rostlině. Graf 2 dokumentuje, že byly zjištěny rozdíly mezi osmotickými potenciály u druhých zcela vyvinutých listů rostlin pěstovaných za celovegetačního sucha a ve standardních podmínkách, které jsou v korelaci s řadou dalších měřených parametrů - s rychlostí klíčení (r=0,91*), se vzcházivostí (r=0,89*), odolností vůči vysoké teplotě při klíčení (r=0,97**) a se suchovzdorností hodnocenou podle změny poměru sušin kořenů a nadzemní části (r=0,95**). Odrůdy z Francie, s nižším úbytkem nadzemní a podzemní hmoty rostlin v podmínkách sucha, měly i menší rozdíly mezi osmotickými potenciály listů rostlin pěstovaných v kontrastních podmínkách. Poměr sušin kořenů a nadzemní části byl zpracován pro sucho a standard. Suchovzdornější genotypy mají v podmínkách sucha menší redukci kořenů (Graf 3). Graf 2: Rozdíly mezi osmotickými potenciály u druhých zcela vyvinutých listů rostlin ze standardních podmínek a celovegetačního sucha Diference složky osmotického potenciálu p r o v e n ie n ce

C h lu m

e c n / C

(k o n t r o la -st r e s)

Rozdíl mezi kontrolou a stresovanou rostlinou (MPa)

Viking Chlumec 0,70 0,60

Navajo Chlumec

0,50 0,40

Cadeli Chlumec

0,30 0,20 0,10

Californium Chlumec

0,00

Graf 3: Procentuální poměr kořenů a nadzemní části rostlin za standardních podmínek a sucha Porovnání poměru sušin kořenů a nadz emní části 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

Standard

0,4

Sucho

0,3 0,2 0,1 0 Californium

Cadeli

Navajo

137

Viking


Tab. 3: Porovnání délky a objemu kořenů ze standardních podmínek a celovegetačního sucha (standard 100%) Odrůda Viking

Délka 13,53

objem 28,72

průměr 21,13

Californium Cadeli

60,60 78,60

34,18 24,71

47,39 51,66

Navajo

60,91

31,50

46,21

Vlastní parametry kořenů a nadzemní části mají jinou hierarchii absolutních hodnot, ale procento změny parametrů kořenů za sucha proti standardním podmínkám (100%) odpovídá zjištěné hierarchii odrůd u předchozích testů.Odrůdy Viking a Navajo mají za sucha větší procento poklesu sušiny než Californium a Cadeli (Tab.3). Závěr Odrůda a její geografický původ, provenience semen, odolnost semen vůči stresu a zejména vůči vysoké teplotě mohou značně ovlivnit nejen procesy klíčení, ale i následný růst a vývoj. Odolnost semen vůči stresu může tedy být dobrým markérem pro další vybrané vlastnosti. Osivo pro predikce odolnosti k suchu musí být z pěstitelsky vhodné lokality. Výkonnější odrůdy jsou nejvitálnější již v juvenilní fázi růstu. Množství osmoticky aktivních látek významně koreluje s velkou řadou námi naměřených parametrů. Výsledky potvrdily shodu v hierarchii odrůd z nádobových pokusů a laboratorních testů. Dedikace Práce vznikla za podpory projektů MZe ČR QH82285 a 0002700604. Použitá literatura Bláha L.,Vyvadilová M., Klíma.M. (2011): Vliv genotypových rozdílů v parametrech kořenového systému na suchovzdornost a výnos řepky ozimé. In:Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů, konference, Brno. VÚPP Troubsko, Vědecká příloha časopisu Úroda, Brno listopad 2011, s.137-144. 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. Bláha L. (2009): Význam vlastností semen trav pro hodnocení suchovzdornosti. Úroda 10, s. 49-51. Hare P.D., Cress W.A., Van Staden J. (1998): Dissectingthe roles of osmolyte accumulation during stress. Plant Cell and Environment, 21, s. 535–553. Morison I.L, Morecroft M.E. (2006). Plant Growth and climate change, Blackwell publishing Ltd. Viner D, Jamesi L,Walalce M.,Walalce C. (2006): Recent and future climate change and thein implications for plant growth.In.: Plant Growth and climate change, Blackwell publishing Ltd, s. 1-17. Kontaktní adresa: Ing. Ladislav Bláha CSc,Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i. 161 06 Praha 6, Ruzyně, Drnovská 507 e-mail: [email protected]

138


GENOTYPOVÁ VARIABILITA LIPIDACYLHYDROLASOVÉ AKTIVITY U PATATINOVÝCH BÍLKOVIN PURIFIKOVANÝCH Z HLÍZ VYBRANÝCH DRUHŮ BRAMBOR Genetic variability of the lipid acyl hydrolase activity of patatin proteins purified from tubers of potato species 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 lipidacylhydrolasy (LAH) u patatinových bílkovin purifikovaných z hlíz vybraných genotypů kulturních a planých druhů brambor – diploidní S. bulbocastanum, S. chacoense, S. leptophyes, S. phureja, S. stenotomum; tetraploidní S. andigenum, S. goniocalyx, S. sucrense, S. tuberosum (cv. Desireé a cv. Kuras) a hexaploidní S. demissum. LAH byla stanovena kvalitativně (na gelu po provedené PAGE) i kvantitativně (spektrofotometricky). Detekcí LAH na gelu byly u jednotlivých druhů nalezeny 1 (S. bulbocastanum, S. chacoense) až 3 (S. phureja, S. stenotomum) bílkovinné pruhy s relativní elektroforetickou mobilitou 0,77 - 0,89. Kvantifikace specifické aktivity LAH se pohybovala v intervalu od 3,46 (S. phureja) – 13,80 (S. sucrense) μmol/[min mg]. Klíčová slova: brambory, plané a kulturní druhy, patatin, lipidacylhydrolasová aktivita Abstract The presented contribution is focused on lipid acyl hydrolase activities (LAH) of the major potato tuber protein patatin of selected cultivated and wild potato species - diploid S. bulbocastanum, S. chacoense, S. leptophyes, S. phureja, S. stenotomum; tetraploid S. andigenum, S. goniocalyx, S. sucrense, S. tuberosum (cv. Desireé a cv. Kuras) a hexaploid S. demissum. LAH was determined qualitatively (on the gel) and quantitatively (by spectrophotometry). Detection of LAH on the polyacrylamide gel showed from 1 (S. bulbocastanum, S.chacoense) to 3 (S. phureja, S. stenotomum) protein bands with the relative mobility 0.77-0.89. Quantification of LAH specific activitiy resulted in the interval from 3.46 (S. phureja) – 13.80 (S. sucrense) μmol/[min mg]. Key words: potatoes, wild and cultivated species, patatin, lipid acyl hydrolase activity

Úvod Bílkoviny patatinového komplexu jsou glykoproteiny s molekulovou hmotností 40 - 43 kDa. V hlízách kulturního druhu brambor představují 30 - 40 % z celkových bílkovin a jejich funkce je především zásobní. U těchto bílkovin bylo také potvrzeno, že vykazují několik enzymových aktivit, z nichž nejvýznamnější je aktivita lipidacylhydrolasy (LAH) (Shewry 2003). Obecně jsou patatiny jako LAH aktivní s fosfolipidy, monoacylglyceroly a pnitrofenylovými estery karboxylových kyselin, středně aktivní s galaktolipidy, ale zřejmě neaktivní s di- a tri- acylglyceroly (Jiménez-Atiénzar et al. 2003). Ačkoli přesná fyziologická funkce patatinu není známa, díky svým enzymovým aktivitám může hrát roli v obranných mechanismech bramborové rostliny (Jiménez et al. 2001, Sakaki et al. 2007). Jak ve své práci naznačují Pots et al. (1999), intenzita (nízká/vysoká) LAH aktivity patatinu v hlízách může souviset s odolností odrůdy (genotypu) vůči biotickým a abiotickým činitelům. Pokud by se potvrdila hypotéza, naznačující, že vyšší LAH aktivitu vykazují genotypy s vyšší odolností vůči původcům chorob hlíz, tak by tato enzymová aktivita patatinů mohla sloužit jako biochemický marker pro šlechtění rostlin. Další význam LAH aktivity patatinu spočívá v tom, že purifikovaný patatin z hlíz resp. patatin připravený pomocí expresních systémů je schopný 139


syntetizovat estery monokarboxylových kyselin, jenž mohou být využívány pro další průmyslové výroby a samotný patatin je také schopný vytvářet hodnotné potravinářské pěny (Pots et al. 1999, Davis and Macrae 2001). Z tohoto pohledu je vysoké zastoupení patatinových bílkovin v hlízách velice zajímavé, protože při zpracování brambor na škrob přechází do hlízové vody, ze které může být v nativní podobě (mj. se zachovanou aktivitou LAH) izolován a následně používán pro výše uvedené syntetické účely. Plané a netradiční kulturní druhy jsou obecně zdrojem genetické variability a mohly by tak poskytnout patatinové bílkoviny s vyšší aktivitou LAH. Cílem příspěvku bylo hodnotit úroveň LAH aktivity u patatinových proteinů purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor. 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 stenotomum (EVIGEZ 07S0300001), Solanum phureja (EVIGEZ 07S0300136), Solanum goniocalyx (EVIGEZ 07S0300109), Solanum andigenum (EVIGEZ 07S0300235), Solanum tuberosum odrůdy Desireé (EVIGEZ 07S0100243) a Kuras (EVIGEZ 07S0101763), Solanum bulbocastanum (EVIGEZ 07S0300263), Solanum chacoense (EVIGEZ 07S0300037), Solanum demissum (EVIGEZ 07S0300301), Solanum sucrense (EVIGEZ 07S0300062). 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. LAH aktivita patatinu byla stanovena jak na gelu tak spektrofotometricky. Při detekci LAH aktivity na gelu byla nejprve provedena PAGE s diskontinuálním uspořádáním matrice (7,5% separační a 3,75% zaostřovací gel) v prostření Na-borátového pufru (pH 7,2). Poté byla LAH vyzualizována inkubací gelu (tma, 37°C) se substrátem α-naphthyl butyrate (Sigma-Aldrich, USA) (modifikováno dle práce Bárta et al. 2003). U tohoto typu stanovení byla určena relativní elektroforetická mobilita (Rm) patatinů a počet detekovaných pruhů na gelu představující isoformy patatinů. Kvantifikace LAH byla stanovena na základě měření na spektrofotometru (BioMate 5, ThermoElectron, UK) při λ= 410 nm dle Pots (1999) s použitým substrátem p-nitrophenyl butyrate (Sigma-Aldrich, USA). Podle sestrojené kalibrační řady pomocí p-nitrophenolu jako standardu (Fluka, Švýcarsko) byl proveden přepočet a stanovena specifická aktivita patatinů. Statistické vyhodnocení bylo provedeno v programu STATISTICA 10 (StatSoft, USA). Výsledky a diskuze LAH aktivita byla na gelu detekována u všech vybraných druhů (resp. genotypů) brambor v podobě 1 – 3 pruhů, což potvrzuje existenci nábojových isoforem bílkovin patatinového komplexu (viz tab. 1). Relativní mobilita těchto pruhů (0,77 - 0,89) byla stejná s majoritními proteinovými pruhy v celkovém bílkovinném spektru hlíz bramboru (data neukázána). Intenzita LAH aktivity na gelu se u jednotlivých druhů liší, jak je patrné na obr. 1, což potvrzuje komplikovanost genetického založení patatinů při rozdílné úrovni ploidity. Specifická aktivita patatinů, která byla kvantifikována spektrofotometricky, se mezi studovanými druhy lišila poměrně výrazně a pohybovala se v intervalu od 2,68 (S. tuberosum cv. Kuras) do 13,80 (S. sucrense) μmol/[min mg]. Výsledky ukazují, že netradiční kulturní a plané (resp. primitivní) druhy mohou být zdrojem vyšším LAH aktivity. Kromě patatinu 140


izolovaného z hlíz S. sucrence byla zjištěna vyšší aktivita LAH i u dalších druhů – S. stenotomum, S. chacoense, S. leptohyes. Na druhé straně z pohledu druhu S. tuberosum byly hodnoceny jen dvě odrůdy, takže se skutečný potenciál toho druhu nemohl dostatečně projevit. LAH aktivita patatinu, ale i jiné enzymové aktivity, byly v minulosti studovány hlavně u odrůd kulturního druhu Solanum tuberosum (Racusen 1986, Pots et al. 1999, Jiménez et al. 2001). Např. z nedávných výsledků získaných na našem pracovišti (Bárta et al. 2012), kdy bylo hodnoceno 20 odrůd bramboru (S. tuberosum) určených pro konzumní a zpracovatelské účely, bylo nalezeno rozpětí LAH aktivity patatinu v rozpětí 0,92 – 5,46 μmol/[min mg]. Tento výsledek je v souladu s představou, že plané či netradiční kulturní druhy by mohly být genovým zdrojem patatinu s vyšší aktivitou LAH pro šlechtění nových odrůd brambor. U netradičních kulturních druhů a druhů planých či primitivních jsou literární informace o bílkovinách hlíz nedostatečné či neúplné a navíc staršího data (Racusen 1987, Racusen 1992). Z nedávno publikovaných výsledků (Dobson et al. 2010) metabolomických studií hlíz genotypů ze skupin Andigena, Phureja, Stenotomum a Tuberosum ve Skotsku Tab. 1: Souhrnné výsledky LAH aktivity purifikovaných patatinových bílkovinu vybraných genotypů brambor Druh Kulturní S. tuberosum, odrůda Desireé S. tuberosum, odrůda Kuras Netradiční kulturní S. andigenum S. goniocalyx S. phureja S. stenotomum

Ploidita (EBN)* (2x=24)

Počet pruhů/ Relativní mobilita

Specifická aktivita (μmol/[min mg])

4x (4 EBN) 4x (4 EBN)

2 (0,80; 0,83) 3 (0,85; 0,86; 0,88)

8,60 cd 2,68 e

4x (4 EBN)

2 (0,83; 0,85) 2 (0,84; 0,86) 3 (0,77; 0,78; 0,84) 3 (0,84; 0,85; 0,87)

7,67 d 9,58 c 3,46 e 13,07 a

2x (2 EBN) 2x (2 EBN)

Plané (primitivní) 2x (1 EBN) S. bulbocastanum 1 (0,86) 9,52 c 6x (4 EBN) S. demissum 2 (0,85; 0,87) 6,87 d 2x (2 EBN) S. chacoense 1 (0,86) 11,20 b 2x (2 EBN) S. leptophyes 2 (0,85; 0,87) 10,73 bc S. sucrense 4x (4 EBN) 2 (0,86; 0,89) 13,80 a Neshodná písmena indikují průkazný rozdíl na hladině významnosti P < 0,05 (Tukey HSD) *převzato a upraveno dle práce Hawkes (1990)

Obr. 1: Detekce LAH aktivity purifikovaných patatinových bílkovin na gelu po předchozí nativní PAGE (trojice vzorků jednotlivých genotypů)

Rm 0,7 0,8 0,9

zřetelně vyplývá význam těchto druhů pro zlepšování nutriční hodnoty a organoleptických vlastností komerčně využívaných genotypů bramboru (S. tuberosum) prostřednictvím moderního šlechtění bramboru. 141


Závěr V rámci souboru 10 druhů brambor (Solanum spp.) byla potvrzena výrazná variabilita LAH aktivity patatinových bílkovin jak na kvalitativní úrovni (v rámci hodnoceného souboru druhů byly pomocí PAGE detekovány 1 – 3 pruhy), tak i na úrovni kvantitativní (specifická aktivita LAH byla v intervalu 2,68 – 13,80 μmol/[min mg]). Výsledky ukázaly, že v rámci praktického využití LAH aktivity patatinu mohou být plané a netradiční kulturní druhy brambor zdrojem těchto bílkovin s vyšší úrovní aktivity. Ve studiu rozsahu LAH aktivity hlízových patatinů je třeba i nadále pokračovat a soubor studovaných genotypů u jednotlivých druhů více rozšířit. Dedikace Výsledky byly získány v rámci řešení projektů NAZV QI91A069, GAJU 029/2012/Z, GAJU 064/2010/Z. Použitá literatura Bárta, J., Čurn, V., Diviš, J. (2003): Study of biochemical variability of potato cultivars by soluble proteins, isoesterase, and isoperoxidase electrophoretic patterns. Plant Soil and Environment 49: 230-236. Bárta J., Bártová V., Zdráhal Z., Šedo O. (2012): Cultivar variability of patatin biochemical characteristics: table versus processing potatoes (Solanum tuberosum L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry 60: 4369-4378. Davis C., Macrae A.R. (2001): Způsob výroby esterů alifatických monokarboxylových kyselin. Patentový spis. Úřad průmyslového vlastnictví, CZ 289151 B6 (uděleno dne 18. 09. 2001), 10 p. Dobson, G., Shepherd, T., Verrall, S. R., Griffiths, W. D., Ramsay, G., McNicol, J. W., Davies, H. V., Stewart, D. (2010): A metabolomics study of cultivated potato (Solanum tuberosum) groups Andigena, Phureja, Stenotomum, and Tuberosum using gass-chromatography – mass spectrometry. Journal of Agricultural and Food Chemistry 58: 1214-1223. Jiménez-Atiénzar, M., Cabanes, J., Gandía-Herrero, F., Escribano, J., García-Carmona, F., PérezGilabert, M. (2003): Determination of the phospholipase activity of patatin by a continuous spectrophotometric assay. Journal of Lipid 38(6): 677-82. Jiménez, M., Escribano, J., Pérez-Gilabert, M., Chazarra, S., Cabanes, J., García-Carmona, F. (2001): An octaethylene glycol monododecyl ether-based mixed micellar assay for determining the lipid acyl hydrolase activity of patatin. Lipids 36: 1169-1173. Pots, A. M., Gruppen, H., Diepenbeek, Van R., Lee, Van Der J. J., Boekel, Van M.A.J.S., Wijngaards, G., Voragen, A.G.J. (1999): The effect of storage of whole protein of three cultivars on the patatin and protease inhibitor content, a study using capillary electrophoresis and MALDI-TOF mass spectrometry. Journal of the Science of Food Agriculture 79: 1557-1564. Racusen D. (1987): Patatin in wild species of Solanum. Canadian Journal of Botany 66: 727-729. Racusen D. (1986): Esterase specifity of patatin from two potato cultivars. Canadian Journal of Botany 64: 2104 – 2106. Racusen D. (1992): Esterase activity and structural heterogeneity from a wild potato species. Canadian Journal of Botany 70: 597-600. Sakaki, T., Kato, T., Saji, H. (2007): Lipid acyl-hydrolase in leaves of different kidney bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars: Purification and characterization of a kidney bean lipid acylhydrolase, and foliar lipid changes in the cultivars with ozone exposure. Plant Science 172: 462472. Shewry, P. R. (2003): Tuber Storage Proteins. Annals of Botany 91: 755-769.

Kontaktní adresa: Ing. Adéla Brabcová Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta Studentská 13, 370 05 České Budějovice, e-mail: [email protected]

142


VZTAH MEZI PODJEDNOTKAMI GLUTENINŮ A REOLOGICKOU KVALITOU GENETICKÝCH ZDROJŮ PŠENICE Relationships between glutenin subunits and rheological quality of wheat genetic resources Bradová J.1, Papoušková L.1, Faměra O.2, Dvořáček V.1, Dotlačil L.1 1

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

Abstrakt U souboru 28 genotypů ozimé pšenice se známým složením gluteninových podjednotek byly stanoveny reologické parametry pomocí farinografu, Mixolabu a Solvent Retention Capacity testu. Bylo provedeno pokusné pečení. Statistickou analýzou hlavních komponent byl prokázán pozitivní vztah HMW-GS alel Glu-A1b, Glu-B3i a Glu-D3d k parametru stability těsta měřeném na Mixolabu i farinografu. Pozitivní korelaci s objemem pečiva vykazovaly ve větší míře alely nízkomolekulárních gluteninů oproti alelám vysokomolekulárních gluteninů. Klíčová slova: genetické zdroje pšenice, reologická kvalita, podjednotky gluteninů Abstract Rheological parameters were determined by farinograph, Mixolab and Solvent Retention Capacity Test in a set of 28 winter wheat genotypes with known glutenin subunits composition. Baking test was performed as well. Subsequent statistical analysis of the main components showed a positive relationship of HMW-GS alleles Glu-A1b, Glu-B3i and Glu-D3d for stability dough parameter measured by Mixolab and farinograph. Positive correlation with bread volume was found mainly for low molecular weight glutenin alleles compared to high molecular glutenin alleles. Key words: wheat genetic resources, rheological quality, glutenin subunits

Úvod V současné době dochází k rozšiřování sbírek genetických zdrojů, které je zaměřeno na shromáždění a záchranu genetických zdrojů domácího původu, na rozšíření kolekcí o novou genetickou diversitu a na získání donorů hospodářsky a biologicky cenných znaků (Dotlačil et al., 2010). Jako velmi cenné se jeví zejména krajové odrůdy, které si zachovaly lepší hodnoty některých znaků, které v důsledku selekce jen zřídka nalézáme u moderních odrůd, např.vysoký obsah proteinů, odolnost proti stresům, ranost (Kato & Yokoyama, 1992). Kvalita a využitelnost pšenice závisí na složení jednotlivých proteinů, které je podmíněné specifickými bílkovinnými geny (Shewry, 2001) a je charakteristické pro každou odrůdu (Bushuk, 1998). Jako nejvýznamnější markery pro hodnocení pekařské jakosti pšenice se uvádí vysoko- (HMW-GS) i nízko- (LMW-GS) molekulární podjednotky gluteninů (Gianibelli et al., 2002). Cílem práce bylo vyhodnotit vliv jednotlivých gluteninových podjednotek na vybrané reologické parametry pomocí relativně nových metod (Mixolab, SRC test), u kterých nejsou zatím z dostupných zdrojů k dispozici žádné informace o působení jednotlivých gluteninových alel na parametry těchto testů. Materiál a metody Soubor 28 genotypů ozimé pšenice zahrnující perspektivní krajové a moderní registrované odrůdy se známým složením gluteninových podjednotek (Tab.1) byl v roce 2009 pěstován v opakovaných pokusech na lokalitě v Praze-Ruzyni a v roce 2010 na 3 lokalitách PrahaRuzyně, Kroměříž a Humpolec. Vedení a hodnocení pokusů probíhalo dle standardních pokusnických zásad a interních postupů vedení genetických zdrojů oddělení Genové banky. K identifikaci LMW-, HMW- GS byla použita metoda SDS-PAGE (Bradová et al., 2011). 143


Reologické hodnocení bylo provedeno pomocí: i) Mixolabu fy Chopin, Tripette et Renaud (Mixolab application handbook, 2008); ii) Solvent Retention Capacity testu (AACC 56-11); iii) farinografu (ČSN ISO 5530-1); iiii) pokusného pečení (dle protokolu Výzkumného ústavu mlýnsko-pekárenského průmyslu). Tab.1 Seznam hodnocených genotypů a složení jejich gluteninových podjednotek HMW-GS LMW-GS Genotyp/linie 1A 1B 1D 3A 3B Bílá od Dukovan/5B a (1) c (7+9) a (2+12) a b Viglašská červenoklasá/12B a (1) c (7+9) a (2+12) a b Vouska z Třemošnice/13B c (0) c (7+9) a (2+12) a g° Bergland/18B c (0) c (7+9) a (2+12) f d Tschermak weisser Marchfelder/20B a (1) c (7+9) a (2+12) a g° Szekacz 19/37B a (1) c (7+9) b (3+12) a d Mindeszentpusztai/44B a (1) c (7+9) a (2+12) e/f b Szekacz 1242/47B b (2*) c (7+9) d (5+10) a d Szekacz 1242/47E b (2*) c (7+9) d (5+10) a d Hatvani 5612/48A a (1) c (7+9) d (5+10) e/f c Ukrajinka/52A a (1) c (7+9) d (5+10) a b Stepowa/53D b (2*) c (7+9) d (5+10) e/f b Slovenská 2/63A c (0) k (22) a (2+12) a c Altsteirer linie a (Feldbach)/64C c (0) b (7+8) a (2+12) a i Verrosaz 1229 BA/74C a (1) c (7+9) a (2+12) a c Ostka Czerwona Lopusta/111B c (0) k (22) a (2+12) a b Ostka Czerwona Lopusta/111C c (0) k (22) a (2+12) a c Szekacz/116A a (1) c (7+9) d (5+10) e/f b Eszterhazi Mindenes/117C a (1) b (7+8) d (5+10) e/f g Fleischman 481/119A b (2*) k (22) a (2+12) d b Hassan-Orif b (2*) c (7+9) d (5+10) a c Bohemia c (0) i (17+18) d (5+10) a g Akteur a (1) c (7+9) d (5+10) d g Biscay c (0) d (6+8) a (2+12) e/f g Florett b (2*) b (7+8) d (5+10) a g RU 440-6 a (1) e (20) d (5+10) e/f g Šárka c (0) b (7+8) d (5+10) d g Rheia a (1) d (6+8) d (5+10) a g

1D a a b c b c d b a b a b b b c a a a a a c c c c c c c c

Výsledky a diskuze V uvedené práci vzhledem ke genetické heterogenitě sledovaných genotypů, velkému počtu kombinací gluteninových alel i jejich nepravidelné distribuci v jednotlivých genotypech byla použita analýza PCA pro vyhodnocení přímých vazeb jednotlivých HMW- a LMW-GS k vybraným parametrům (Obr.1, 2). Z grafu pro HMW-GS (Obr.1) je zřejmý výrazný pozitivní vztah alelických podjednotek Glu1Ab (2*), Glu-1Dd (5+10) i Glu-1Bi (17+18) k parametru stability těsta měřeném na Mixolabu i farinografu, ke tvarové charakteristice pečiva (výška/šířka) i k parametru SRC testu pro kyselinu mléčnou, který koreluje k Zelenyho sedimentaci (Dvořáček et al., 2012). Oproti tomu alela Glu-1Da (2+12), pro kterou jsou udávány horší pekařské vlastnosti (Radovanovič et al., 2002), silně pozitivně korelovala s poklesem konzistence těsta stanoveným na farinografu i s odpovídajícím parametrem Mixolabu (C1-C2). Kombinace 144


gluteninových podjednotek Glu-1Aa (1) a Glu-1Bc (7+9) vykazovaly významný pozitivní vliv na objem pečiva i na vaznost vody moukou stanovenou na Mixolabu. Obr.1 PCA analýza pro HMW-GS a vybrané reologické parametry PCA graf (p1 vs. p2) 1,2 1,0 0,8 0,6

1D {5+10}

1B {7+8}

0,4

p2 = 17 %

1B {17+18} 1B {20}

1B {22}

0,0 -0,2

1A {2*}

1B {6+8}

1A {0} 0,2

SRC kys.ml.

v-š stabilita těsta m. stabilita těsta f.

pokles konzistence C1-C2 1D {3+12} 1D {2+12}

-0,4

vývin těsta C1

1A {1}

1B {7+9} -0,6

objem pečiva vaznost m. vaznost f.

-0,8 -1,0 -1,2 -1,2

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

p1 = 27 %

Nezanedbatelným faktorem na výslednou pekařskou kvalitu je i efekt nízkomolekulárních gluteninů (Izadi-Darbandi, 2010). To bylo potvrzeno i v této práci, kdy LMW-GS se výrazně podílely na variabilitě některých technologických i reologických parametrů. Z grafu pro analýzu LMW-GS (Obr.2) je patrné, že pozitivní korelaci s objemem pečiva, který je významným technologickým znakem, vykazovala řada alel (například Glu-3Da, Glu-3Bb). Obr.2. PCA analýza pro LMW-GS a vybrané reologické parametry PCA graf (p1 v s. p2) 1,0 m. v aznostv faznost . 0,8 objem pečiv a 0,6 0,4

3A {a} 3B {g°}

pokles konz.C1-C2

3D {a} 3B {b}

3B {d} 3D {d} 3D {b}

p2 = 18 %

0,2

v ýv inC1 těsta

3A {f } 3B {c}

0,0

3B {i} 3A {e/f } v -šstabilita těsta f .

-0,2 stabilita těsta m. -0,4

SRC ky s.ml. 3D {c} 3B {g}

-0,6

3A {d}

-0,8 -1,0 -1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

p1 = 21 %

Z výsledků vyplynulo (Tab.1), že hodnocené genotypy, které vykázaly dobré pekařské vlastnosti, obsahovaly gluteninové alely s pozitivním vlivem na tyto vlastnosti. Například pro linie 47/B a 47/E odvozené z maďarské krajové odrůdy Szekacz 1242 byla charakteristická skladba gluteninových alel Glu-1Ab (2*), Glu-1Bc (7+9) a Glu-1Dd (5+10). Naopak linie 145


Bergland 18/B s alelickou kombinací Glu-1Ac (0), Glu-1Bc (7+9) a Glu-1Da (2+12) patřila při hodnocení technologických i reologických charakteristik spíše k průměrným materiálům. Závěr Nalezené výsledky potvrzují možnost využití LMW- a HMW- gluteninových alel jako markerů pekařské kvality pro účely šlechtění moderních perspektivních odrůd pšenice. Dedikace Výsledky byly získány při řešení projektu MZe ČR č. QH 91184 a 0002700604. Použitá literatura AACC 56-11. (2000): Solvent Retention Capacity. 10th Edition Approved Methods of the AACC, St.Paul, MN. Bradová J., Dvořáček V., Štočková L. (2011): Využití gelové a čipové elektroforézy pro identifikaci podjednotek gluteninů s vysokou a nízkou molekulovou hmotností u pšenice. Praha, VÚRV,v.v.i. Bushuk W. (1998): Wheat breeding for end-product use. Euphytica, 100, 137-145. ČSN ISO 5530-1 (1995): Pšeničná mouka. Fyzikální charakteristiky těst. Část 1: Stanovení vaznosti vody a reologických vlastností na farinografu. Český normalizační institut, Praha. Dotlačil L., Hermuth J., Stehno Z., Dvořáček V., Bradová J., Leišová L. (2010): How can wheat landraces contribute to present breeding? Czech J.Genet.Plant Breed., 46, 70-74. Dvořáček V., Papoušková L., Hermuth J., Dotlačil L., Faměra O., Sedláček T., Hálová I., Riljáková B. (2012): Využití metody retenční kapacity mouky pro predikci technologické kvality pšenice v České republice. Metodika pro praxi. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., xPrint s.r.o. Gianibelli M. C., Masci S., Larroque O. R., Lafiandra D., MacRitchie F. (2002): Biochemical characterisation of a novel polymeric protein subunit from bread wheat. Journal of Cereal Science, 35, 265-276. Izadi-Darbandi A., Yazdi-Samadi B., Shanejat-Boushehri A.-A., Mohammadi M. (2010): Allelic variations in Glu-1 and Glu-3 loci of historical and modern Iranian bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Journal of Genetics, 89, 2, 193-199. Kato K., Yokoyama H. (1992): Geographical variation in heading characters among wheat landraces, Triticum aestivum L., and its implication for their adaptability. Theoretical and Applied Genetics, 84, 3-4, 259-265. Mixolab applications handbook (2008): Rheological and Enzymatic Analysis. Chopin Applications Laboratory. Radovanovic N., Cloutier S., Brown D., Humphreys D.G., Lukow O.M. (2002): Genetic variance for gluten strength contributed by high molecular weight glutenin proteins. Cereal Chemistry, 79(6), 843–849. Kontaktní adresa: Ing. Jana Bradová Výzkumný ústav rostlinné výroby,v.v.i. Drnovská 507, Praha 6 – Ruzyně [email protected]

146


NETRADIČNÍ OBILNINY A MOŽNOSTI JEJICH VYUŽITÍ Non-traditional cereals and possibilities for their use Ehrenbergerová J.1, Jirsa O.2, Martinek P. 2, Balounová M. 2, Stehno Z.3, Pluháčková H.1, Laknerová I.4, Macháň, P.1 1

Mendelova univerzita v Brně Agrotest fyto, s.r.o., Kroměříž 3 Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha 4 Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i. 2

Abstrakt Cílem práce bylo zjistit, zda se ve studovaném souboru cereálií vyskytnou genotypy s vyššími hodnotami nutričně a zdravotně prospěšných látek, pro které by mohly být využity v pekárenských či pečivárenských technologiích. Soubor tvořily netradiční odrůdy pšenice jarní a ozimé s odlišným zbarvením zrna, pšenice dvouzrnky a genotypy ječmene jarního bezpluchého typu se světlým i černým zrnem. Byly zjištěny mezidruhové i meziodrůdové rozdíly v obsahu dusíkatých látek, škrobu, betaglukanů, minerálních látek i objemové hmotnosti. Výsledky potvrdily možnost využití těchto netradičních genotypů jako zdrojů pro nové receptury výroby cereálních výrobků, které svojí přidanou hodnotou mohou obohatit současný sortiment. Klíčová slova: odrůdy minoritních druhů pšenice, dvouzrnka, bezpluchý ječmen, nutriční látky Abstract The aim of this study was to determine whether the set of cereals under study contained genotypes with higher values of nutritiously and for health beneficial substances for which they could be used in bakery technologies. The set comprised non-traditional varieties of spring and winter wheat with different grain color, emmer and spring barley genotypes of a hulless type with pale and dark grains. Interspecies and intervarietal differences in the content of nitrogenous substances, starch, volume weight, beta-glucans and mineral substances were determined. Results confirmed the possibility of using these non-traditional genotypes as sources for new formulas of cereal products which with their added value could enrich the current assortment. Some of the genotypes bring with their properties the possibility for the use in production of so-called functional foodstuffs Key words: minority wheat varieties, emmer, hulless barley, nutritional substances

Úvod Současné obohacování cereálních výrobků látkami zdraví prospěšnými či jinými, je často omezeno jejich nežádoucími technologickými účinky (Jirsa a Vaculová, 2011). Proto jsou hledány možnosti obohacení základní výrobní suroviny přírodními látkami, či surovinami, které dodají novou užitnou hodnotu (Laknerová et. al., 2011). Ta může spočívat ve změně senzorických vlastností, např. barvě mouky, obohacení minerály, či v přínosnějším nutričním složení. Také se může jednat o základní surovinu, která bude mít větší výtěžnost mouky, což má i ekonomický dopad. Využití netradičních zdrojů cereálií ve výrobě výrobků z nich může přispět pestřejší k nabídce spotřebitelům. Současně se takto využije nabídka široké diverzity genetických zdrojů obilnin. Materiál a metody Pro studium byly vybrány následující odrůdy a linie: Pšenice ozimá: RU 440-6 (pro modré zbarvení aleuronové vrstvy), Citrus a Bona Dea (pro žluté zrno), Indigo (pro purpurové zbarvení perikarpu) a 48M (pro modré zbarvení 147


aleuronové vrstvy). Pšenice jarní: UC 66049 (pro modré zbarvení aleuronové vrstvy), ANK 28B, Abyssinskaja arrasajta a Konini (pro purpurové zbarvení perikarpu). Pšenice dvouzrnka: Rudico (pro vyšší obsah polyfenolů a vit. skup. B), May Emmer (pro vyšší obsah kyseliny ferulové), Weisser Sommer (pro vyšší obsah cukrů, kys. ferulové a vit. B1) a Tapioszele (pro vyšší obsah vitamínu E a B). Ječmen jarní - bezpluché formy: AF Lucius (pro vyšší obsah polyfenolických látek), KM 1057 (pro vyšší obsah tuku, aminokyselin, vitamínu E a nízký obsah beta-glukanů), KM 2084 (pro vyšší obsah beta-glukanů), KM 2283 (pro vyšší obsah beta-glukanů) a Nudimelanocrithon (pro černé zrno a vyšší obsah anthokyanogenů).Vybrané genotypy byly pěstovány ve sklizňových letech 2010 a 2011 na lokalitách Kroměříž a Praha standardní pěstební technologií. Získané výsledky vyjádřené v sušině zrna byly statisticky vyhodnoceny. Metody: Stanovení N-látek: metodou podle Dumase (ICC Standard No. 167), přístroj FP-528 (LECO) ICC STANDARD No. 167. Stanovení sušiny - gravimetricky (sušením), ČSN EN ISO 712. Minerální látky: Metodiky stanovení jsou součástí akreditovaných postupů (Jiří Zbíral a kol., 2005). Obsah beta-glukanů enzymatickou kolorimetrickou metodou - kit Megazyme (návod K-BGLU 04/06) (zapracováno v normách AACC 32-23, ICC 166, AOAC 995.16) Objemová hmotnost u obilovin byla stanovena dle ČSN ISO 7971-2 (2003). Výsledky a diskuse Z grafů č. 1 až 3 je patrný významný vliv odrůd/linií i lokalit na výši a variabilitu hodnot objemové hmotnosti a dusíkatých látek (NL). Obsah škrobu a beta glukanů (BG) byl významně ovlivňován pouze genetickou složkou – odrůdami/liniemi. V obsahu NL (graf č.1) se průměru za oba roky hodnoty NL pohybovaly od 10,78 % (odrůda Indigo) do 16,79 % (odrůda Tapioszele) na lokalitě Kroměříž a od 12,57 % (odrůda Citrus) po 20,37 % (odrůda Tapioszele) na lokalitě Praha. Odrůda Tapioszele tedy dosahovala nejvyšších hodnot na obou lokalitách. Spolu s odrůdami May Emmer (19,32 %), Rudico (19,04 %) a Weisser Sommer (18,40 %) se na lokalitě Praha lišily svými nejvyššími obsahy NL od ostatních v souboru, vyšších hodnot dosáhl také černý genotyp Nudimelanocrithon (16,97 %) a UC 66049 (16,80 %). K odrůdám s nejnižšími hodnotami NL patřily: Citrus (12,57 %), Bona Dea (12,80 %) a Indigo (12,86 %). Na kroměřížské lokalitě byly nejvyšší hodnoty (avšak nižší než v Praze) rovněž zjištěny u odrůdy Tapioszele a Weisser Sommer (16,03 %) a odrůdy May Emmer (15,34 %), další nejvyšší hodnota patřila černému genotypu Nudimelanocrithon (14,96 %). Vyšší obsah NL měly v obou lokalitách pšenice dvouzrnky (až statisticky významně vyšší v Praze), z ozimých genotypů pšenice pak UC 66049 a z bezpluchých genotypů ječmene genotyp Nudimelanocrithon. Odrůdy ozimé pšenice byly tedy většinou překonány pšenicí dvouzrnkou. O odrůdách Rudico a Tapioszele uvádí Lachman et al. (2012), že se rovněž vyznačují vysokým obsahem celkových polyfenolů a vitamínu E. Avšak genotypy s nejvyššími hodnotami NL právě na lokalitě v Praze poskytly z této lokality nejnižší objemovou hmotnost (graf č.2). Je možné hovořit o záporném vztahu zmiňovaných dvou znaků, neboť bezpluchá linie jarního ječmene KM 2283 s nejnižším průměrným obsahem NL (12,21 %) dosáhla nejvyšší objemové hmotnosti (OH) v souboru (79,90 kg.hl-1), patrnější byl negativní vztah na lokalitě Praha zejména u genotypů Tapioszele a Nudimelanocrithon. Odrůdy Tapioszele a May Emmer s vysokými obsahy NL poskytly i poměrně vysoké hodnoty OH. Záporný vztah mezi obsahem NL a škrobu uvádí např. Hřivna et. al. (2009), neboť mezi těmito látkami stanovili středně silný záporný korelační koeficient. (r = -0,56*). V naší práci potvrdil tento záporný vztah zejména jarní ječmen Nudimelanocrithon (průměrný obsah škrobu 54,30 %), odrůdy pšenice dvouzrnky Tapioszele, May Emmer, Weisser Sommer a 148


ozimá pšenice UC 66049, neboť na rozdíl od vysokých hodnot NL (graf č. 1) měly nejnižší obsah škrobu (od 59,74 % do 61,63 % - graf č. 2). Naopak nejvyšší (v mnoha srovnáních statisticky významně vyšší) průměrný obsah škrobu jsme zaznamenali u ozimých odrůd Citrus a Bona Dea (67,94 a 67,54 %), které v obsahu NL patřily k nehorším. Nejvyšší obsah škrobu u o odrůdy Citrus uvádí také Jirsa a Vaculová (2011). Pokud se podíváme na graf č.3, je z něj patrný velmi malý počet statisticky významných rozdílů v obsahu BG mezi studovanými genotypy. Zejména se to týká ozimých odrůd pšenice i pšenic dvouzrnek. Od těchto se z obou stanovišť liší zjištěné hodnoty u bezpluchých genotypů ječmene včetně černě zbarveného zrna u genotypu Nudimelanocrithon. Ten spolu s liniemi se žlutým zrnem KM 2284, KM 2283, KM 1057 a bezpluchou odrůdou AF Lucius měly statisticky významně vyšší množství BG od 2,55 % (KM 1057) do 5,53 % (KM 2084) než ostatními genotypy. Z minerálních látek byl zaznamenán vyšší obsah K (více jak 0,4 %) a P (více jak 0,5 %) oproti ostatním genotypům, dále u všech odrůd pšenice dvouzrnky, linie KM 2283 a jarního ječmene Nudimelanocrithon. Graf č.1 Průměrný obsah NL (%) za roky 2010 a 2011 24 22 20

NL

18 16 14 12 10

Tapioszele

May-Emmer

Rudico

Nudimelano.

KM 2283

KM 2084

AF Lucius

Weiss. Somm.

Lokalita Kroměříž Loklaita Praha

KM 1057

Konini

Abyss. arr.

ANK-28B

UC 66049

48M

Bona Dea

Citrus

RU 440-6

6

Indigo

8

Odrůda

Graf č.2 Průměrné hodnoty objemové hmotnosti (kg/hl) a škrobu (%) za roky 2010 a 2011 90 85 80 75 70 65 60 55 50

OH Škrob

Lokalita: Kroměříž

RU 440-6 Citrus Bona Dea Indigo 48M UC 66049 ANK-28B Abyssi. arr. Konini KM 1057 AF Lucius KM 2084 KM 2283 Nudimelano. Rudico May-Emmer Weiss. Somm. Tapioszele

RU 440-6 Citrus Bona Dea Indigo 48M UC 66049 ANK-28B Abyssi. arr. Konini KM 1057 AF Lucius KM 2084 KM 2283 Nudimelano. Rudico May-Emmer Weiss. Somm. Tapioszele

45

Lokalita: Praha

149


Graf č.3 Průměrný obsah Beta-glukanů (%) za roky 2010 a 2011 7 6

Beta-glukany

5 4 3 2 1

Tapioszele

May-Emmer

Rudico

Nudimelano.

KM 2283

KM 2084

AF Lucius

KM 1057

Konini

Abyss. arr.

ANK-28B

UC 66049

48M

Indigo

Weiss. Somm.

Lokalita Kroměříž Lokalita Praha

Bona Dea

Citrus

-1

RU 440-6

0

Odrůda

Vysv.: intervaly spolehlivosti jsou konstruovány při P=0,05

Závěr Výsledky studia potvrdily, že genotypy bezpluchého ječmene mohou být využity pro přípravu potravin s přidanou hodnotou, tzv. funkčních potravin, zejména pro vysoký obsah betaglukanů ale i dalších nutričně důležitých látek. Odrůdy ozimé a jarní pšenice s netradičním zbarvením zrna skýtají možnost aplikace v pekárenských technologiích, v přípravě výrobků barevně pestřejších. Studované pšenice dvouzrnky i černě zbarveného genotypu jarního ječmene by mohly být použity jako komponenty v nových recepturách cereálních výrobků jako donory vyššího obsahu dusíkatých a minerálních látek. Dedikace: Tento projekt byl podporován projektem NAZV MZe č. QI91B095 a QI111B044. Použitá literatura Hřivna L., Vavroušová P., Somerlíková K.: Hodnocení vztahů mezi vybranými technologickými parametry zrna ječmene a sladu. [CD-ROM]. In Jakost a efektivnost produkce regionálních a malých pivovarů, 2009:1-6. ISBN 978-80-7375-268-2. Jirsa, O., Vaculová K.: Možnosti potravinářského využití netradičních genotypů pšenice a ječmene. Úroda 12, 2011, vědecká příloha , s. 491-494. ISSN 0139-6013. Lachman J., Orsák M., Pivec V., Jírů K.: Antioxidant activity of grain of einkorn (Triticum mono-coccum L.), emmer (Triticum dicoccum Schuebl [Schrank]) and spring wheat (Triticum aestivum L.) varieties. Plant Soil Environ., 58, 2012 (1): 15–21. ISSN 12141178. Laknerová, I., Mašková E., Ouhrabková J., Erban V., Balounová, M.: Vliv složení suroviny na senzorickou a nutriční jakost chleba. Úroda 12, 2011, vědecká příloha , s. 491-494. ISSN0139-6013. Kontaktní adresa: Prof. Ing. Jaroslava Ehrenbergerová, CSc. Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected] 150


VYUŽITÍ MOLEKULARNÍCH MARKERŮ VE ŠLECHTENÍ F1 HYBRIDNÍCH ODRŮD ŘEPKY (B. NAPUS L.) The utilization of molecular markers in breeding of F1 hybrid oil seed rape Havlíčková L., Jozová, E., Hejna O., Čurn V. Biotechnologické centrum, ZF JU v Českých Budějovicích Abstrakt Molekulární markery jsou moderní a progresivní technologií využívanou při šlechtění nových odrůd. Pro účely genotypizace existuje poměrně velké množství různých molekulárních přístupů a technik, které mají ve srovnání s dosud používanými morfologickými přístupy mnoho výhod. V porovnání k ostatním plodinám jsou programy zaměřené na šlechtění hybridních odrůd řepky olejky velmi úspěšné zejména proto, že využívají efektivních a ekonomicky výhodných systémů zabraňujících samosprášení při produkci F1 hybridního osiva. V současné době je snahou českých šlechtitelů využít stabilní AI dihaploidní (DH) linie s unikátními recesivními S alelami v hybridním šlechtění. Na základě analýzy genu S lokusu SLG třídy I, byl v této studii vyvinut selektivní marker vhodný pro časnou detekci AI/AK rostlin. Molekulární markery tak mohou být použity k marker asistované selekci požadovaných rostlin v hybridním šlechtění řepky olejky. Klíčová slova: autoinkompatibilita (AI), Brassica napus, PCR, S lokus, MAS Abstract Molecular markers in general can be used as modern and progressive tool in breeding of new varieties. In comparison with morphological characteristics/traits, molecular markers have many advantages and relatively high number of different molecular techniques and approaches are available for plant genotyping purposes. Rapeseed hybrid breeding programmes are more successful in comparison with other plants, because of utilization of effective and economic pollination control system for the production of F1 hybrid seeds. Czech breeders currently utilize SI doublehaploid lines with stable recessive S alleles in programmes of oil seed rape hybrid breeding. We developed molecular selectable marker based on analysis of S-locus class I SLG gene for early detection of SI/SC plants. Molecular markers thus should be used for marker-assisted selection in hybrid oilseed rape breeding. Key words: self-incompatibility (SI), Brassica napus, PCR, S locus, MAS

Úvod V hybridních šlechtitelských programech je nezbytné zajistit efektivní systém kontroly při opylování, který zabrání samosprášení v rámci jedné rostliny, nebo na úrovni mateřské rodičovské linie. Při použití samosprašných rostlin v hybridním šlechtění jsou využívány různé přístupy a systémy zabraňující samosprášení na úrovni mateřských rostlin. Autoinkompatibilita (AI) je u řepky olejky úspěšně využívána k produkci F1 hybridů. Princip AI je založen na odmítnutí pylového zrna pocházejícího z rostliny se stejným genotypem. U řepky je specificita interakce mezi pylem a bliznou kontrolována na sporofytické úrovni a to působením (minimálně) dvou genů a jejich alelických forem (S haplotypů) přítomných v jednom Mendelistickém lokusu, nazývaném též S lokus [1], [2]. Studium genů S lokusu vedlo k identifikaci samčího a samičího determinantu, kteří se podílejí na AI reakci; konkrétně jde o peptidový ligand (S locus protein 11;SP11, nebo také S locus cistein-rich protein; SCR) [3], [4] a odpovídající receptor (S-locus receptor kinase; SRK) [5]. Specificita rozpoznávací reakce je zajištěna vzájemnou interakcí mezi samčím determinantem SRK a jeho ligandem; samičím determinantem SP11. Interakce mezi SP11 a SRK spouští signalizační kaskádu s ohledem na přítomné S haplotypy, která plyne v odmítnutí vlastního pylu. Přesná signalizační dráha včetně přítomnosti její regulace je stále nejasná [6]. S haplotypy jsou členěny do dvou tříd: třída I je obecně dominantní nad třídou II v pylu a kodominantní v blizně a způsobuje silný AI 151


fenotyp [7]. Řepka (Brassica napus; 2n = 38, AACC) je autokompatibilní tetraploid, vzniklý spontánní mezidruhovou hybridizací dvou autoinkompatibilních druhů; B. rapa (2n = 20, AA) a B. oleracea (2n = 18, CC). Teoreticky jsou linie řepky olejky považovány za homozygotní v obou S lokusech; jeden S haplotyp tak pochází z B. rapa a druhý z B. oleracea. Vzhledem k inkompatibilitě vyskytující se u obou předků (B. rapa a B. oleracea) by bylo reálné předpokládat, že i potomek (B. napus) bude mít AI projev ve svém fenotypu, jak je tomu například u resyntetizovaných linií. Většina kultivovaných odrůd je však autokompatibilních [6] a vlastní ve svém A genomu S haplotyp třídy I (podobný haplotypu S47 z B. rapa) a ve svém C genomu S haplotyp třídy II (podobný haplotypu S15 z B. oleracea) [8], [9]. AK je u řepky olejky způsobena přítomností nezávislé mutace v dominantním S haplotypu, která způsobuje potlačení funkčního recesivního S haplotypu [8]. Na molekulární úrovni byly dosud identifikovány čtyři a tři odlišné S haplotypy třídy II u Brassica rapa (S29, S40, S44, S60) a B. oleracea (S2, S5, S15) [10]. U homozygotních rostlin se dvěma recesivními S haplotypy tedy dochází k projevu autoinkompatibility i na úrovni jejich fenotypu. Dosud nebyla vyšlechtěna česká odrůda řepky olejky pomocí systému AI, avšak v současné době je AI intenzivně používána v programech českého hybridního šlechtění. Použití technik molekulárních markerů za účelem genotypizace šlechtitelských populací řepky olejky může pobídnout k investicím, které mohou urychlit proces hybridního šlechtění. Cílem této práce bylo praktické využití molekulárních markerů založených na detekci AI pro hybridní šlechtění. Materiál a metody AI linie ‚AI20‘ se stabilním recesivním S haplotypem byla odvozena po křížení mezi AI donorem (WRG15) a AK donory 00-kvality (2051; Viking). Dihaploidní ‚AI20‘ byla následně křížena jako mateřská rostlina se čtyřmi AK odrůdami ‚Da Vinci‘ ‚Cabernet‘ ‚Chagall‘ a ‚Wisent‘ (Obr. 1) s cílem získat F1 hybridy, ze kterých bylo odvozeno 159 dihaploidních (DH) rostlin F2 populace pomocí mikrosporové embryogeneze. Veškerý materiál byl získán z VÚRV, Praha-Ruzyně. Semenný test Hlavní a dvě postranní nakvítající větve byly zabaleny do plátěných izolátorů, zabraňujících cizosprášení. Po třech týdnech byly izolátory odstraněny pro zajištění přirozeného vývinu semen. Po dosažení zralosti byl počítán počet vyvinutých semen na šešuli – rostliny byly označeny jako AI, když se počet semen na šešuli pohyboval v rozmezí 0 až 3. DNA extrakce a PCR amplifikace Genomická DNA byla izolována z mladých listů řepky olejky pomocí metody CTAB [11]. PCR reakce byla připravena s použitím primerů SLGa [12], vyvinutých ze sekvence SLGA10 (úsek s bodovou mutací v S I haplotypu), kde tyto primery amplifikují region u AK rostlin, zatímco u AI rostlin nedochází k amplifikaci. Pro PCR reakci bylo použito 10 ng genomické DNA, 1,25 μl (10 μM) každého primeru, 12,5 μl PPP MM (TopBio), vše doplněno destilovanou vodou do finálního objemu 25 µl. PCR kondice byla připravena, jak uvádí Zhang et al. [12]. Produkty PCR byly separovány na 1,5% agarozovém gelu v 1 × TBE pufru a vizualizovány pomocí EtBr. Výsledky a diskuze Semenný test AI byla hodnocena na úrovni F2 populace u 159 DH rostlin. Hodnocení AI rostlin vykazovalo tři trendy: i) přítomnost rostlin s méně, než třemi semeny na šešuli; ii) rostliny se 4 – 10 semeny na šešuli (značených jako AI/AK); iii) rostliny s více, než 10ti semeny na šešuli, které byly považovány za AK. Distribuce AI : AK rostlin v F2 DH populaci korespondovala s

152


předpokládaným poměrem 1:1; 13 % rostlin bylo vyhodnoceno za indiferentní (AI/AK; Obr. 2). PCR reakce Primerový pár SLGa amplifikoval band o předpokládané velikosti ~1100 bp u AK rostlin s S haplotypem třídy I. Segregační poměr AI : AK rostlin na základě molekulární analýzy vykazoval poměr 1 : 1 (Obr. 2). Obr. 1 Přehled modelu křížení; produkce tříliniových hybridů a tříliniových DH linií B. napus

Obr. 2 159 F2 DH rostlin bylo podrobeno semennému testu a následně provedena molekulární analýza jejich genotypů. PCR reakce s primery (SLGaF/R) detekující S haplotyp třídy I vedla k amplifikaci přibližně 1,1 kb fragmentu, který byl specificky přítomen u AK rostlin.

Přesná funkce genu SLG na AI reakci není stále jasná, ale předpokládá se, že má pozitivní vliv na AI odpověď a to ne zcela známým mechanismem [13]. Specifické primery použité v této studii detekují gen SLG třídy I a identifikují tak i nefunkční S haplotyp třídy I, který je přítomen pouze u AK rostlin. Přes veškeré dosavadní poznatky týkající se interakce mezi geny SP11 a SRK, má použití genu SLG nesporný význam, zejména při determinaci jednotlivých haplotypů. S použitím těchto primerů byla detekována haploidní rostlina s S haplotypem třídy I a dále AI rostliny, které byly vlivem nechtěného cizosprášení vyhodnoceny semenným testem jako AK. Na základě molekulární analýzy tak nedošlo ke ztrátě cenných AI genotypů. Závěr V této studii byla ověřena možnost aplikace specifických markerů do tradičního systému hybridního šlechtění řepky olejky. Porovnání výsledků semenného testu a výsledků molekulární analýzy ukázalo, že kromě časové a prostorové náročnosti při prováděném semenném testu může selekce založena pouze na tomto základě dále vést ke ztrátě cenných AI genotypů (v našem případě se jednalo o 5% AI rostlin vyloučených na základě nepřesné selekce semenným testem). Molekulární analýza potvrdila předpokládaný štěpný poměr 1 153


(AK) : 1 (AI) v F2 DH odvozených liniích. Použití molekulárního markeru založeného na analýze genu SLG I bylo úspěšně validováno; tento marker může být úspěšně použit k selekci AI rostlin za účelem eliminace AK rostlin v raném stádiu jejich ontogenetického vývoje. S použitím tohoto markeru tak lze výrazně redukovat počet rostlin pro následující experiment. Dedikace Tato studie byla podpořena projekty Mze NAZV QI111A075 a GAJU/064/2010/Z. Použitá literatura [1] Bateman, A.J. (1955). Self-incompatibility Systems in Angiosperms: III, Cruciferae. Heredity 9, pp. 52-58. [2] Nasrallah, J.B., Nishio, T., Nasrallah, M.E. (1991). The self-incompatibility genes of Brassica: expression and use in genetic ablation of floral tissues. Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 42, pp. 393-422. [3] Schopfer, C.R., Nasrallah, M.E., Nasrallah, J.B. (1999). The male determinant of selfincompatibility in Brassica. Science 286, pp. 1697-1700. [4] Suzuki, G., Kai, N., Hirose, T., Fukai, K., Nishio, T., Takayama, S., Isogai, A., Watanabe, M., Hinata, K. (1999). Genomic organization of the S locus: identification and characterization of genes in SLG/SRK region of S(9) haplotype of Brassica campestris (syn. rapa). Genetics 153, pp. 391-400 [5] Stein, J.C., Howlett, B., Boyes, D.C., Nasrallah, M.E., Nasrallah, J.B. (1991). molecular cloning of a putative receptor protein kinase encoded at the self-incompatibility locus of Brassica oleracea. Proc Natl Acad Sci USA 88, pp. 8816-8820. [6] Zhang, X., Yin, D., Zhu, W, Ma, C., Fu, T. (2011). Progress on Characterization of Self-incompatibility in Brassica napus L. Euphytica [7] Nasrallah, J.B., Nasrallah, M.E (1993). Pollen-stigma signaling in the sporophytic selfincompatibility response. Plant Cell 5, pp. 1325-1335. [8] Okamoto, S., Odashima, M., Fujimoto, R., Sato, Y., Kitashiba, H., Nishio, T. (2007). Self-compatibility in Brassica napus is caused by indipendent mutations in S-locus genes. Plant J 50, pp. 391-400. [9] Zhang, X.G., Ma, C.Z., Tang, W., Tu, J.X., Shen, J.X., Fu, T.D. (2008). Distribution of S haplotypes and its relationship with restorer-maintainers of self-incompatibility in cultivated Brassica napus. Theor Appl Genet 117, pp. 171-179. [10] Sato, Y., Sato, K., Nishio, T. (2006). Interspecific pairs of class II S haplotypes having different recognition specificities between Brassica oleracea and Brassica rapa. Plant Cell Physiol 47, pp. 340-345. [11] Williams, J.G.K., Hanafey, M.K., Rafalski, J.A., Tingey, S.V. (1992). Genetics analysis using RAPD markers. Method Enzymol 260, pp. 335-348. [12] Zhang, X., Ma, C., Fu, T., Li, Y., Wang, T., Chen, O., Tu, J., Shen, J. (2008). Development of SCAR markers linked to self-incompatibility in Brassica napus L. Mol Breeding 21, pp. 305-315. [13] Shiba, H., Iwano, M., Entani, T., et al. (2002) The dominance of alleles controlling selfincompatibility in Brassica pollen is regulated at the RNA level. The Plant Cell 14, pp. 491-504. Kontaktní adresa: Ing. Lenka Havlíčková, Ph.D. Biotechnologické centrum, ZF JU v Českých Budějovicích Studentská 13, 370 05 České Budějovice e-mail:[email protected] 154


VELIKOST KOŘENOVÉHO SYSTÉMU – MOŽNÉ SELEKČNÍ KRITÉRIUM PRO SUCHOVZDORNOST PŠENICE Root system size – possible selection criterion for drought wheat resistance Heřmanská A.1, Bláha L.2 1

SELGEN, a.s., Šlechtitelská stanice Úhřetice 2 VÚRV,v.v.i., Praha - Ruzyně

Abstrakt Práce je zaměřena na hodnocení velikosti kořenového systému sedmi odrůd pšenice jarní, u kterých se porovnávala elektrická kapacita kořenů v polních podmínkách. Využití elektrické kapacity, jako sekundárního selekčního znaku pro šlechtění pšenice na velikost kořenové soustavy (odolnost vůči suchu), by nemělo být opomíjeno vzhledem k možnosti rychlého předběžného screeningu. Klíčová slova: pšenice jarní, sucho, velikost kořenového systému (VKS), elektrická kapacita, selekce Abstract In the presented work, the evaluation of the root system of seven spring wheat varieties measured by the their electrical capacity in the field conditions was provided. The utilisation of the electrical capacity as the secondary selection trait for the wheat breeding i. e. for the root system size (drought resistance) should not be neglected due to the possibility of quick preliminary screening. Key words: spring wheat, drought, root system size (RSS), electrical capacity, selection

Úvod Globální změny klimatu způsobují v posledních letech častější výskyt sucha i v ČR. Letošní rok byl v době vegetace jedním z nejsušších za posledních 60 let. Sucho natolik poškodilo v některých regionech porosty polních plodin, že se plochy osetých obilnin musely dokonce zaorávat. Celovegetační sucho, střídavé sucho a sucho doprovázené vysokou teplotou je v přírodě a v zemědělství nejdůležitější faktor limitující výkon rostlin. U pšenice se stává pravděpodobně hlavním abiotickým stresorem. V současné době je ve světě více jak 40 % potravin produkováno pouze ze zavlažovaných ploch. V jižní Evropě, ale již i na řadě míst naší republiky, je patrný pokles hladiny spodní vody, ubývání srážek, které jsou navíc nerovnoměrně rozdělené, neustále se zvyšuje průměrná teplota v době vegetace. Jižní Morava a Polabí přestávají být hlavními obilnářskými oblastmi. Jejich místo zaujímají vyšší polohy například okraj Českomoravské Vysočiny atd. Podle britských modelů je ve střední Evropě 100 % pravděpodobnost výskytu sucha každým druhým rokem. Z hlediska fyziologického má celovegetační sucho většinou vliv na zvýšení hloubky pronikání kořenů do půdy. Kořeny po prodloužení přivádějí vodu i k výše položeným bočním větvím, což umožňuje příjem živin díky zvlhčování přilehlého prostoru. Také mají schopnost změnit svoji morfologii po nástupu sucha, kdy se mění poměr kořenů k nadzemní části rostliny ve prospěch kořenů, u některých odrůd se naopak zmenší objem, ale zvětší se hloubka pronikání. Je známo, zejména z Austrálie, že v suchém roce jsou odrůdy pšenice s větším, ale hlavně do hloubky pronikajícím kořenovým systémem výnosnější a s lepšími kvalitativnějšími parametry. Kořeny však patří dosud mezi nedostatečně prozkoumaný orgán rostliny. Význam vlastností kořenů pro odolnost vůči abiotickým stresorům je však velký. Kořeny jsou nejcitlivějším orgánem rostliny, který svými morfologickými a fyziologickými vlastnostmi reaguje podstatně citlivěji na vnější prostředí, nežli nadzemní části rostliny. Na základě vlastností kořenového systému lze vybírat rostliny odolnější suchu. Pomineme-li výrazně suchovzdorné plodiny, pak můžeme během vegetace u odrůd jednotlivých plodin vzdorujících suchu pozorovat při přechodném suchu obranu rostlin označovanou jako 155


„dehydratation avoidance“, tedy strategii vyhnutí se dehydrataci. Ta spočívá ve zvýšeném příjmu vody z hlubších vrstev půdy, a to zejména díky reakci spočívající v prodloužení kořenů, snížení výparu vody (např. rolování listů, částečná defoliace atd.) a vyšší citlivostí průduchů ke ztrátě vody. Velký význam pro rostliny má ta reakce, například u odrůd se sníženou hladinou etylénu, která při nástupu sucha částečně uzavírá průduchy, omezuje dýchání, nemění intenzitu fotosyntézy, zvyšuje mírně obsah ABA a současně dochází ke zvětšení kořenů. Takovýto typ je vždy odolnější vůči suchu a slouží i jako model pro šlechtění suchovzdornějších typů. Pro vyšlechtění nové odrůdy pšenice, která bude efektivněji hospodařit s vodou, je nutné vytipovat vhodné donory suchovzdornosti. Obilniny jsou svým původem stepní trávy a tak plané formy a krajové odrůdy mohou být cennými šlechtitelskými zdroji pro efektivní hospodaření s vodou. Vedle testování genotypů v podmínkách sucha se ukázaly být efektivní některé nepřímé metody hodnocení kořenů. Jednou z metod pro stanovení velikosti kořenového systému, kterou jsme hodnotili v našem pokusu, je měření elektrické kapacity kořenů v půdě. Materiál a metody V roce 2009 byl na lokalitě Úhřetice, na dvou honech vzdálených od sebe cca 500 m, vysetý sortiment 37 odrůd pšenice seté (Triticum aestivum L.) formy jarní. Pokus byl založen ve čtyřech opakováních, ruční výsev proveden ve sponu 10 x 15 cm v řádcích o délce 1 m, tj. 10 rostlin v řádku = 1 odrůda. V rámci víceúčelového, blokově založeného pokusu ve čtyřech opakováních bylo na základě získaných měření elektrické kapacity v BBCH 34-39 a přihlédnutí k vegetačnímu hodnocení pro následné křížení (s cílem získat soubor kříženců pro výběr odolných genotypů vůči suchu dle velikosti kořenového systému) vybráno 7 odrůd z odlišných proveniencí a s rozdílnou velikostí elektrické kapacity kořenů, a to odrůda Amaretto (DEU), Bárbaro-B (CHL), Bhouth 4 (SYR), Frontana (MEX), Granny, Septima a Zuzana (všichni tři CZE). V letech 2010-2012 bylo pro stanovení velikosti kořenového systému těchto 7 odrůd jarní pšenice včetně jejich 20 získaných potomstev vyseto na 3 lokalitách - Chlumec nad Cidlinou, Hustopeče u Brna a Úhřetice. Každá odrůda a potomstvo byly zastoupeny na dané lokalitě 40 rostlinami. Během vegetace probíhalo měření elektrické kapacity kořenů šesti středových rostlin ve všech řádcích ve dvou termínech, a to ve fázi sloupkování až naduření listové pochvy (BBCH 34-43) a v době metání až kvetení (BBCH 59-69). Větší rozpětí ve fázích BBCH bylo dáno odlišnou raností sledovaných odrůd. Měření elektrické kapacity kořenů probíhalo pomocí přístroje LCR Meter ELC-133A, který byl nastaven na paralelní kapacitu při měřící frekvenci 1 kHz. Naměřené hodnoty se uvádí v jednotkách kapacity nanofaradech (nF). V obvodu, mezi kořenovým systémem a půdou, prochází střídavý proud o frekvenci 1 kHz. Jedna deska „kondenzátoru“ tak představuje povrch kořenového systému a druhá tvoří substrát, v němž kořeny rostou. Jedná se tedy o měření elektrického rozhraní mezi vnitřním a vnějším prostředím po připojení dvou elektrod – jedné pomocí sondy do půdního (kultivačního) prostředí, kde rostlina roste (v polovině sponu) a druhé připevněné na kleště na bázi všech stébel rostliny, a to ve výšce cca 1-2 cm nad povrchem půdy, bez kontaktu s půdou. Zjišťuje se tak pouze živá část kořene, která vykazuje určitou elektrickou aktivitu na membránách (Chloupek, 1977; Středa et al., 2009). Výsledky a diskuze Z výsledků měření elektrické kapacity kořenů byly zjištěny odrůdové rozdíly ve velikosti kořenového systému na všech třech lokalitách. Vypočítaná průměrná hodnocení elektrické kapacity na jednu rostlinu z měření ve vývojové fázi sloupkování a metání na třech lokalitách v letech 2010-2012 jsou znázorněna v grafu 1. 156


Graf 1 – Průměrná elektrická kapacita kořenového systému pšenice jarní měřená ve fázi sloupkování a metání na třech lokalitách v letech 2010-2012 Průměrná elektrická kapacita kořenového systému pšenice jarní 4,8

AM

4,4

BA

BH

FR

GR

SE

ZU

4,0 3,6

kapacita v nF

3,2 2,8

2,4 2,0 1,6

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

Chlumec 2012

Chlumec 2011

Hustopeče 2011

Hustopeče 2010

Úhřetice 2011

Úhřetice 2010

Z výsledků je patrné, že ve sledovaných třech letech na třech lokalitách nejvyšší průměrnou velikost kořenového systému měla odrůda Amaretto a Bárbaro-B, jen na lokalitě Chlumec 2011 odrůda Amaretto dosahovala nepatrně slabší elektrickou kapacitu kořenů (graf 2). Dle Dostála et al. (2008) se však jedná jen o odhad, protože použitá metoda měření velikosti kořenového systému neumožňuje porovnání velikosti kořenového systému různých druhů a měření v rozdílné půdě. Růst kořenového systému je ovlivňován meteorologickými podmínkami daného ročníku, ale také půdními podmínkami, jako je půdní druh, typ, úrodnost půdy atd. Z našich měření však vyplývá, že jsou některé odrůdy s velkým kořenovým systémem schopny reagovat na více lokalitách a v různých ročnících poměrně stejně. Graf 2 – Průměrná elektrická kapacita kořenového systému pšenice jarní měřená ve fázi sloupkování a metání na lokalitě Chlumec nad Cidlinou v roce 2011 Elektrická kapacita kořenového systému pšenice jarní na lokalitě Chlumec nad Cidlinou, 2011 4,4

sloupkování

4,0

metání

průměr

3,6

kapacita v nF

3,2

2,8 2,4 2,0

2,87

2,50

2,43

2,46

2,39

2,29

2,15

1,6 1,2 0,8 0,4 0,0

AMARETTO

BÁRBARO-B

BHOUTH 4

FRONTANA

GRANNY

SEPTIMA

ZUZANA

Tabulka 1 – Průměrná elektrická kapacita kořenového systému pšenice jarní na lokalitě Úhřetice v roce 2010 Odrůda Amaretto Bárbaro-B Bhouth 4 Frontana Granny Septima Zuzana

Průměrná elektrická kapacita kořenů (nF) sloupkování 4,57 4,41 3,04 3,19 3,87 3,98 4,35

metání 1,00 0,92 0,70 0,52 0,93 1,08 0,83

průměr 2,79 2,66 1,87 1,86 2,40 2,53 2,59

Tyto dvě odrůdy potvrdily velký kořenový systém i v jednotlivých vývojových fázích (sloupkování a metání) po celou dobu sledování, kromě roku 2010, kdy na lokalitě Úhřetice 157


větší naměřenou průměrnou kapacitu v době metání měla odrůda Septima (1,08 nF), jak je uvedeno v tabulce 1. Jsou-li tyto dvě odrůdy případným donorem pro velký kořenový systém, ukáže až selekce potomstev v rané generaci F2 a F3, kdy se provádí selekce rostlin na velký a malý kořenový systém. Selekce je v těchto počátečních generacích po křížení zaměřena především na znaky geneticky kvalitativní, a tak lze rostliny poměrně lehce identifikovat. Průměrnou velikost kořenového systému odrůdy Frontana můžeme považovat v různých prostředích a ročnících za stabilní. Do hodnocení VKS nebyly zahrnuty rostliny nevyrovnané (malé) a napadené patogenem (virózní), jak jsme zjistili, dovedou ovlivnit elektrickou kapacitu. Odrůdy pšenice tolerantní k suchu by podle výpočtu autorů mohly zvýšit výnos o 14,5 % v suchých letech; každý další milimetr extrahované vody z půdy by se v Austrálii projevil vyšším výnosem o 55 kg.haˉ¹ (Manschadi et al., 2006). Závěr Existuje mnoho vhodných metod pro hodnocení kořenové soustavy. V našem pokusu jsme použili metodu vhodnou přímo pro selekci v polních podmínkách, a to využití elektrické kapacity kořenového systému, která dokáže vyselektovat genotypy s větším kořenovým systémem. Pokus byl založen na třech lokalitách - Chlumec nad Cidlinou, Hustopeče a Úhřetice. Hodnocení velikosti kořenového systému probíhalo v letech 2009-2012 převážně ve fázi sloupkování a metání. Nejlepších výsledků, tedy většího kořenového systému, dosahovaly dvě odrůdy Amaretto a Bárbaro-B. Naproti tomu odrůda Frontana prokázala ve všech zkoušeních stabilní velikost kořenového systému. Ze zjištěných výsledků vyplývá, že lze provádět pomocí měření elektrické kapacity kořenů selekci na velký kořenový systém, a to by mohlo být jedním ze sekundárních selekčních znaků pro šlechtění pšenice na odolnost vůči suchu. Odrůdy, které mají schopnost vyvinout větší kořenový systém, jsou nejen předpokladem tolerance k suchu, ale mohou zajistit i výnosovou stabilitu v suchých letech. Použitá literatura Bláha, L., Vyvadilová, M: Současné možnosti využití hodnocení kořenového systému při pěstování a šlechtění rostlin. In: Bláha L., Hnilička F., Martinková J. (ed.): Současné možnosti fyziologie a zemědělského výzkumu přispět k produkci rostlin. VÚRV, Praha, 2010, 276-300. Dostál, V., Středa, T., Chloupek, O.: Výnos a kvalita zrna odrůd pšenice a ječmene v suchém roce 2007 v souvislosti s velikostí kořenového systému. Pšenice – od genomu po rohlík. České Budějovice, 2008, 156-163. Chloupek, O.: Evaluation of size of a plant´s root system using its electrical capacitance. Plant Soil 48, 1977, 525-532. Manschadi, A. M., Christopher, J., Devoil, P., Hammer, G. L.: The role of root architectural traits in adaptation of wheat to water – limited environments. Functional Plant Biology, vol. 33, no. 9, 2006, 823-837. Středa, T., Dostál, V., Chloupek, O.: Šlechtění a výběr odrůd obilnin s větší tolerancí k suchu. Úroda 57, č. 5, 2009, 10-12. Kontaktní adresa: Ing. Anna Heřmanská, DiS., SELGEN, a.s. Šlechtitelská stanice Úhřetice, 538 32 Úhřetice [email protected]

158


VYUŽITÍ MOLEKULÁRNÍCH MARKERŮ PRO HODNOCENÍ DIVERZITY GENETICKÝCH ZDROJŮ ŘEPKY (BRASSICA NAPUS L.) Use of molecular markers for assessment of diversity of genetic resources oil seed rape (Brassica napus L.) Jozová E.1, Havlíčková L.1, Čurn V.1 , Kučera V.2, Klíma M.2, Vyvadilová M.2 1

2

Zemědělská fakulta JČU, České Budějovice Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha 6 – Ruzyně

Abstrakt Diverzita genetických zdrojů řepky (Brassica napus L.) byla sledována pomocí analýzy ISSR markerů. Pro analýzu bylo vybráno 94 genetických zdrojů světového sortimentu významných z pohledu českých šlechtitelských programů – krajových odrůd, starších i moderních odrůd populačních liniových a hybridních, šlechtitelských materiálů se změněnými parametry kvality, obsahu oleje, žlutosemennosti, materiálů využívaných v hybridním šlechtění. Celkem byly pro hodnocení genetické diverzity použity tři ISSR markery (UBC 812, UBC 840 a UBC 845), díky nimž bylo možné odlišit jak jednotlivé genetické zdroje z pohledu geografického rozložení, tak i z hlediska historie šlechtění. Tato technika je díky své opakovatelnosti a poměrně vysokému polymorfismu vhodná jako marker pro určení geneticky nejvzdálenějších zdrojů a v kombinaci s jinými molekulárními metodami (SSR, AFLP atd.) se jeví jako velmi vhodná pro hodnocení genetické diverzity a charakterizování genetických zdrojů řepky. Klíčová slova: Brassica napus, ISSR, DNA markery, šlechtění Abstract Genetic diversity in a group of 94 genetic resources from world collection of - landraces, old and modern varieties, population, lines and hybrid varieties, breeding materials with changed parameters of quality, oil content, yellow-seeds, materials used in hybrid breeding was assessed using ISSR markers. Three ISSR markers (UBC 812, UBC 840 and UBC 845) were used to determine differences of genetic resources in terms of geographical distribution, as well as from the history of breeding. Due to its relatively high repeatability and high polymorphism level is this technique suitable as a marker for identification of genetic distances in breeding material. ISSR technique as well as SSR or AFLP seems to be very suitable tools for assessment of genetic diversity and genetic resources of oilseed rape. Key words: Brassica napus, ISSRs, DNA markers, breeding

Úvod V České republice je řepka (brukev řepka olejka, Brassica napus L.) jednou z nejvýznamnějších plodin, v roce 2012 byla pěstovaná na ploše 401,2 tisíc ha o průměrném výnosu 2,79 t/ha. Řepka olejná sice patří do skupiny pozdně zkulturněných plodin, přesto v posledních desetiletích došlo k intenzivnímu šlechtění. Bohužel v důsledku zaměření selekčního procesu pouze na hospodářsky nejdůležitější parametry došlo k zúžení genetického základu odrůd řepky a tím pádem klesla míra genetické diverzity [8]. Díky vysokému a rychlému nárůstu počtu odrůd řepky, klesla i schopnost jejich identifikace pouze na základě morfologických znaků, proto jsou vyvíjeny vhodné molekulární markerovací systémy, které mají dostatečnou vypovídací schopnost. Molekulární markery mají celou řadu výhod a jsou úspěšně používány při určování pravosti odrůd, kontrole odrůdové čistoty hybridních odrůd, ale i detekci transgenů. Markerovací systémy se odlišují v obsahu informací, počtu výsledných polymorfismů, stupni automatizace, pracnosti a výší finančních nákladů [3]. V poslední době se k metodám vhodným pro indetifikaci odrůd zařadila technika ISSR neboli Inter Simple Sequence Repeats. Tato technika je modifikací techniky SSR markerů [5, 11]. Je 159


založena na použití PCR amplifikace s náhodně ukotveným mikrosatelitovým motivem. Na rozdíl od techniky SSR není při ISSR nutná žádná předchozí znalost sekvence či struktury studovaného genomu. ISSR se stala účinným nástrojem pro studium genetické rozmanitosti na úrovni rodičů a jejich potomstva u rodu Brassica [1, 6]. Tato metoda je vhodná díky vysokému polymorfismu, reprodukovatelnosti výsledků a finanční nenáročnosti [4]. Cílem této studie bylo zjistit variabilitu mezi odrůdami a dalšími genetickými zdroji, které prošly vývojem jak z hlediska šlechtitelského, tak i geografického a případně pomoci šlechtitelům při výběru nejvzdálenějších genotypů jako vhodných rodičů v novošlechtění. Materiál a metody Pro analýzu ISSR markerů byl vybrán soubor 94 genetických zdrojů světového sortimentu obsahující krajové, starší i moderní odrůdy, populační liniové a hybridní odrůdy, šlechtitelský materiál se změněnými parametry kvality, obsahu oleje, žlutosemennosti a materiál využívaný v hybridním šlechtění, tj. AI linie, sterilní komponenty typu Ogu-INRA, Pol/Shaan 2A a obnovitele fertility. Analyzované genetické zdroje byly na základě původu a charakteru rozděleny do patnácti skupin (Tab. 1). Veškerý semenný materiál byl získán z partnerských pracovišť VÚRV Praha, VÚO Opava, Sempra Slapy a Selgen Chlumec. Tab. 1 Rozdělení odrůd do jednotlivých skupin skupina O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7

původ staré české krajové odrůdy a odrůdy přechodného typu staré „00“ odrůdy české a západoevropské anglosaské odrůdy francouzské odrůdy německé odrůdy moderní české odrůdy Australské a americké odrůdy

skupina O8 O9 O10 K SL CMSS AIK CMSO

původ východoevropské odrůdy čínské odrůdy odrůdy z nejasným původem šlechtitelský materiál se změněnými parametry kvality šlechtitelský materiál materiál pro CMS typu Pol/Shaan 2A materiál pro AIK materiál pro CMS typu Ogu-INRA

Pro analýzu ISSR markerů byly rostliny odebírány ve fázi děložních lístků, vždy 36 rostlin u každého z 94 analyzovaných genetických zdrojů, z kterých byl vytvořen směsný vzorek. DNA byla ze vzorků izolována pomocí komerčního kitu Invisorb Spin Plant Mini Kit (INVITEK). Na základním souboru vzorků bylo vyzkoušeno 18 UBC primerů z nichž byly použity 3 UBC primery s nejlepší vypovídací hodnotou a vysokou variabilitou. 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 při následujícím teplotním profilu: 2min při 95°C, 40 cyklů: 20s 93°C, 1min 52°C, 20s 72°C a 6min 72°C. Fragmenty byly vyzualizovány na 2% agarosovém gelu obarveném ethidium bromidem vždy ve dvou opakováních pro každý analyzovaný vzorek. Výsledky a diskuze Pro analýzu byly na základě provedené optimalizace vybrány 3 ISSR markery (viz. Tab 2). Výsledky z gelové elektroforézy byly zaznamenány, gely byly digitalizovány, provedena obrazová analýza a zaznamenány pozice ISSR markerů. Ze získaných dat byla sestavena matice znázorňující přítomnost či nepřítomnost jednotlivých 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 Obr. 1.

160


Tab. 2 Charakteristika použitých primerů Primery označení sekvence* UBC 845 (CT)8RG UBC 812 (GA)8A UBC 840 (GA)8YT * R=A/G, Y=C/T

teplota anealingu (°C) 52 52 52

počet fragmentů 13 19 20

variabilních fragmentů 12 18 17

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

Obr. 1 Výsledky analýzy ISSR markeru založeného na přítomnosti a nepřítomnosti fragmentů po zpracování v programu MVSP. Použitý matematický model PCO analýza PCO case scores (Gower General Similarity Coefficient)

0.41

o1

0.33

o2 I_151 0.25

I_006

I_086 I_087

I_009 I_045 I_036 I_148 I_153

I_035 I_089 I_090 I_147

Axis 2

I_095

-0.41

-0.33

-0.25

I_152

o3

I_150 I_173 I_037 I_104 o4

I_154 I_024 0.16 I_155 I_069 I_067

I_061 I_158 I_172 I_072

I_163 I_049 I_169 I_071 I_0400.08 I_054 I_102 I_149 I_068 I_052 I_050 I_098 I_030I_076I_051 I_075 I_165 I_077 I_070 I_160 I_161 I_004 I_066 I_046 I_214 I_157 I_159 I_003-0.08 I_063 0.08 -0.16 0.16 I_039 I_164 0.25 0.33 I_156 I_056 I_033 I_196 I_025 I_198 I_007 I_174 I_162 I_001 I_005 -0.08 I_034 I_065 I_059 I_055 I_048 I_062 I_058 I_073 I_182 I_212 I_031

I_057

I_032

o7 0.41 k CMSO

sl

I_029 -0.25

I_064

o10

I_010

I_002 I_060

I_215

o6

AIK

-0.16

I_038

o5 I_167

o8

I_008 I_027

o9 -0.33 CMSS

I_053 -0.41 Axis 1

Z provededené analýzy je patrné, že u českých odrůd dochází k významnému zúžení genetické variability. Původní krajové odrůdy (O1) vykazují velkou šíři genetické diverzity, která je pravděpodobně zapříčiněna odlišným genetickým pozadím. Starší „00“ a moderní „00“ odrůdy mají výrazně užší rozsah genetické diverzity, velmi výrazné zúžení je patrné zejména u poslední zmiňované skupiny (O6). Patrné je odlišné umístění těchto skupin (O2 a O6) v ordinačním diagramu a lze konstatovat, že v průběhu poměrně krátké doby došlo u českých odrůd řepky k dosti zásadní změně v genetickém pozadí. Odrůdy západoevropského původu (O3 - O5) stále vykazují poměrně značnou variabilitu a u těchto skupin není zúžení genetické variability tak zřetelné. Tento fakt neznamená, že u těchto skupin odrůd došlo ke konzervaci jejich genetické struktury Odrůdy východoevropské a odrůry mimoevropského původu pak leží na okrajích diagramu genetické variability a představují materiály s výrazně odlišným genetickým pozadím. Genetické zdroje – šlechtitelské materiály z aktuálních českých šlechtitelských programů pak představují velmi zajímavou skupinu. U těchto materiálů byla porušena uzavřenost a malá šíře genetiské varibility typická pro moderní české 161


odrůdy a aktuální šlechtitelské materiály v podstatě zaujímají rozsah genetické diverzity evropských odrůd. Šlechtitelské materiály zaměřené na změnu parametrů kvality naopak představují poměrně úzce vymezenou skupinu (vzorky I86-90). Analýza ISSR markerů se jeví jako vhodný nástroj pro hodnocení velkých souborů genetických zdrojů řepky. U řepky, obdobně jako u dalších zemědělských plodin je dostupný poměrně rozsáhlý soubor nejrůznějších molekulárních markerovacích technik [2, 11]. Markerovací systémy se liší v obsahu poskytovaných informací, hladině identifikovaného, stupni automatizace, nutnosti lidské práce a finančními náklady. Zpočátku pro fingerprinting odrůd často využívaná technika RAPD je nyní nahražována novými technikami, jako jsou mikrosatelity (SSR) a AFLP [7, 9]. Závěr U souboru 94 šlechtitelsky významných genetických zdrojů řepky (staré krajové odrůdy, starší i moderní odrůdy českého i světového sortimentu, aktuální šlechtitelské materiály) byla provedena analýza ISSR markerů a byla vyhodnocena úroveň genetické diverzity genetických zdrojů řepky. Celkem bylo testováno 18 ISSR primerů, na základě výsledků amplifikace, stability a reprodukovatelnosti získaného spektra markerů byly vybrány 3 nejvhodnější primery. Tyto primery generovaly celkem 52 fragmentů, z nichž bylo 47 polymorfních. Získaná molekulární data byla statisticky vyhodnocena a z analýz vyplývají významné změny v genetické diverzitě (šíři genetické variability a genetické struktuře) analyzovaných genetických zdrojů resp. skupin genetických zdrojů. Výsledky poukazují i na vhodnost techniky ISSR pro rychlé hodnocení genetické diverzity řepky. Poděkování Studie byla získána za podpory projektů MZe NAZV QI 111A075 a GAJU 064/2010/Z. Použitá literatura [1]Abdelmigid H.M., (2012). African Journal of Biotechnology, Vol. 11(24): 6409-6419 [2]Caetano-Anolés, et al., (1997). DNA Markers: Protocols, Applications, and Overwies [3]Čurn V., et al., (2007). Elsevier Publ., 45: 155-179. [4]Gupta K., et al., (2004). Proceeding of the 4th International Crop Science Congress, Brisbane, Australia, 26 September – 1 October 2004 [5]Kantety R.V., et al., (1995). Mol. Breed. 1: 365-337. [6]Liu A., et al., (2006). Genetic Resources and Crop Evolution, 53: 603-611 [7]Lombard V., et al., (2000). Crop Science 40: 1417-1425. [8]Sobotka R., et al., (2004). J. Appl. Genet. 45: 161-173. [9]Soltis D.E., et al., (1998). „Molecular Systematics of Plants II DNA Sequencing.“ Kluwer Academic Publishers, Novell, MA. [10]Weising K., et al., (2005). DNA Fingerprinting in Plants. Principles, Methods, and Apllications [11]Zietkiewics E., et al., (1994). Genomics 20: 176-183.

Kontaktní adresa: Ing. Eva Jozová Biotechnologické centrum ZF, JČU v ČB, Studentská 13, 370 05 České Budějovice email: [email protected]

162


STANOVENÍ PODOBNOSTÍ V ČESKÉ KOLEKCI ŠTÍROVNÍKU RŮŽKATÉHO (LOTUS CORNICULATUS L.) The determination of similarities in the Czech collection of birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) Knotová D.1, Hutyrová H.2 1

2

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

Abstrakt V individuální výsadbě byla v letech 2008 a 2009 hodnocena česká kolekce zahrnující 25 původů štírovníku růžkatého (Lotus corniculatus L.). 14 původů představovalo odrůdy světového sortimentu a 11 původů plané formy získané sběrovými expedicemi v ČR a v zahraničí. Na 10 rostlinách každého původu byly zhodnoceny morfologické, výnosové a kvalitativní znaky. Celkem bylo zhodnoceno 34 znaků. Ze zjištěných hodnot byly pro jednotlivé původy odhadnuty bodové a intervalové střední hodnoty a variační koeficienty jako míry variability mezi a uvnitř původů v daném znaku. Bodové odhady středních hodnot původů vytvořily matici, která posloužila zpracování metodou shlukové analýzy. Na základě těchto výsledků byly určeny původy s největší podobností. Klíčová slova: štírovník růžkatý, shlukový analýza, popisné deskriptory, kolekce odrůd Abstract In 2008 and 2009 the Czech collection of 25 origins Lotus corniculatus L. were evaluated in individual out planting. The 14 origins represent the origins of the world range of varieties and the 11 origins were the wild form obtained by collecting expeditions in CZ and in abroad. On 10 plants of each origin the morphological, yield and quality characters were evaluated. In total the 34 characters were evaluated. From the obtained values the point and interval middle values and the coefficients of variations were estimated for each of the origin in concrete character. Point estimations of middle values created matrix were elaborated by the method of cluster analysis. Based on these result the origins were determined with the greatest similarities. Key words: Lotus corniculatus L., cluster analysis, descriptors, collection of varieties

Úvod Štírovník růžkatý (Lotus corniculatus L.) je druh běžně vyskytující se v Evropě, západní Asii a severní Africe. V dalších oblastech je jeho výskyt druhotný (Rak, 2007). Roste na teplých a vlhkých stanovištích jako jsou louky, pastviny, břehy, meze (Chrtek, 2002). Pícninářsky je hodnotným druhem s vysokým obsahem bílkovin. Nejčastěji se uplatňuje ve směskách, vzácněji jako monokultura. Zvyšuje nutriční hodnotu píce a sena (Slavík a kol. 1995). Lotus corniculatus L. je tetraploidní druh, i když byl někdy charakterizován jako druh diploidní (Grant a Small, 1996). Průzkumy ukazují, že tento druh je jedním z nejrozšířenějších druhů celoročně přítomných na přírodních pastvinách v rozmezí nadmořských výšek, pH a množství srážek (Sardaro et all, 2008). Steiner a Santos (2001) uvádí, že geografická vzdálenost není spojena s genetickou vzdáleností. Podobnost genotypů je spojena s podobností stanoviště, i když geograficky velmi vzdálenými. Studium podobnosti původů v kolekcích genofondů je důležité z hlediska vyloučení duplicit v uložených materiálech genetických zdrojů v genových bankách. Kolekce významných zemědělských plodin bývají značně rozsáhlé a často se v nich objevují duplikace (Dotlačil 2005). Z tohoto důvodu je pro uživatele kolekcí velmi obtížná orientace v těchto materiálech. Mezi základní studie genofondů rostlin patří hodnocení variability znaků a vlastností mezi jednotlivými populacemi a genotypy (Brindza 1998). Popis a zhodnocení planých populací jetele lučního z hlediska morfologických a hospodářských 163


znaků a jejich porovnání s registrovanými odrůdami provedla Drobná (2005). Praktickým využitím statistických metod při studiu diverzity se na příkladu genetických zdrojů cizrny beraní zabývaly Žáková et Benková (2003). Materiál a metodika V průběhu roku 2008 a 2009 bylo v individuální výsadbě v polních podmínkách hodnoceno 25 původů druhu Lotus corniculatus, soustředěných v české kolekci tohoto druhu. 14 původů představovaly odrůdy světového sortimentu a 11 původů plané formy získané sběrovými expedicemi v ČR a v zahraničí. Na 10 rostlinách každého původu bylo hodnoceno 34 znaků: šířka řapíku, délka lodyh, tloušťka lodyh, počet internodií, výška rostliny, délka kořene, tloušťka kořenového krčku, počet lodyh, počet bočních větví, délka středního internodia, zelená hmota trsu, suchá hmota trsu, počet květenství na rostlině, počet květů v květenství, délka květu, šířka květu, délka květního kalicha, délka lusku, šířka lusku, počet semen v lusku, počet květenství na lodyze, šířka terminálního lístku, délka terminálního lístku, plocha listu, plocha terminálního lístku, výnos semen a jedna hodnota byla stanovena u znaků obsah dusíkatých látek, obsah tuku, obsah vlákniny, obsah popele, obsah SNL, obsah cukrů, stravitelnost sušiny a hmotnost tisíce semen. Z naměřených hodnot byly pro jednotlivé původy provedeny bodové a intervalové odhady středních hodnot jako míry proměnlivosti mezi původy a dále odhady variačních koeficientů jako míry vnitroodrůdové variability. Matice středních hodnot byla zpracována metodou shlukové analýzy. Výsledky a diskuse Některé morfologické parametry tohoto druhu studoval v porostu např. Sareen a Dev (2003). Shlukovou analýzu 28 světových genotypů provedenou na základě 18 morfologických charakteristik uvádí např. Steiner and Santos (2001). Matice středních hodnot posloužila ke zpracování shlukové analýzy, jejíž výsledek je uveden v gr. 1. Největší podobnost mezi zkoušenými původy byla zjištěna u dvojice planých forem TROU 164/95 a TROU 151/96, dále velkou podobnost vykázaly plané formy POD 1/98 a SVN 55/01. Ani v jednom z obou případů se však nejedná o duplicity, protože se jednalo o sběry z různých lokalit. Velkou podobnost také vykázaly odrůdy Táborák (CZE) a Grassland Goldie (NZL). Ani v tomto případě nejde o duplicity jak je zřejmé z jejich státu původu. Studovaný materiál vytvořil v podstatě 5 shluků. První je tvořen planými formami (TROU 164/95, TROU 151/96 a ZN 1/00) a k nim se dále přiřazují již zmíněné odrůdy Táborák a Grassland Goldie. Tyto původy zaznamenaly vysoké hodnoty ve znacích počet bočních větví, délka středního internodia a obsahu dusíkatých látek, tuku, popele a stravitelných dusíkatých látek. Druhý shluk je tvořen pouze planými formami (POD 1/98, SVN 55/01 a TROU 8/01). Původy v tomto shluku měly vysoké hodnoty znaků délka kořene a hmotnost tisíce semen. Třetí shluk tvoří odrůdy Bekeszi (HUN), Skrzeszowiecka (POL) a k nim se přiřazuje planá forma TROU 144/95. Původy tohoto shluku vynikaly ve stravitelnosti. Další shluk tvoří odrůdy Víglašský (SVK), Lotar (CZE), Puszta (HUN) a Malejovský (CZE). Tyto genotypy se od ostatních původů lišily vysokými hodnotami znaků plocha terminálního lístku, plocha listu a tloušťka lodyh. Poslední shluk tvoří zbývající odrůdy kolekce a planá forma SUM 382/94 z Rakouska. U odrůd se jedná o kanadské odrůdy Mirabel, Upstart, Bull a Leo a dále o odrůdy Szabolci (HUN) a Polom (SVK). V tomto shluku se soustředily původy, které vynikaly ve znacích zelená hmota trsu, počet květenství na rostlině, délka terminálního lístku a plocha listu. Samostatně stojí planá forma označená ROH 63/00. Tento původ zaznamenal nejvyšší hodnoty u znaků počet internodií, zelená hmota trsu, suchá hmota trsu počet květenství na rostlině a počet květenství na lodyze.

164


Závěr Planě rostoucí populace jsou velice často cenným zdrojem vlastností, které mohou být dále rozvíjeny ve šlechtitelském procesu. Rozsáhlá genetická variace byla popsána u štírovníku růžkatého Chrtkovou-Žertovou (1973). Steiner a Poklemba (1994) uvádí, že stávající odrůdy byly vyšlechtěny z úzkého genetického základu. Ukázalo se, že využití shlukové analýzy pro hodnocení genofondů rostlin na základě morfologických a výnosových charakteristik je vhodné. Soubor se rozdělí na několik shluků podle největší podobnosti. Tímto způsobem je možné vyhledat duplicity v souboru a uživatel si pak může vybrat nejvhodnější shluk, případně nejvíce podobné či odlišné genotypy. S těmito výsledky je možné dále pracovat ve šlechtitelských programech, neboť je možné vybírat z geneticky vzdálenějších populací. Graf 1: Dendrogram položek štírovníku růžkatého (Lotus corniculatus L.) Lotus corniculatus Com plete linkage Euclidean distances TROU 164/95 TROU 151/96 ZN 1/00 Grassland Goldie CD-11 (Táborák) POD 1/98 SVN 55/01 TROU 8/01 Bekesi TROU 144/95 Skrzeszowiecka Malejovsk Víglašsk Lotar Puszta TROU 6/97 TROU 28/96 ROH 63/00 SUM 382/94 Polom Szabolci Leo Mirabel Upstart Bull 0

100

200

300

400

500

Distance of connection

Dedikace Výsledek byl získán 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.

165


Použitá literatura Brindza J. (1998): Hodnotenie genofondu rastlín z pohládu teorie chaosu. Zborník: Hodnotenie genetických zdrojov rastlín. 16-20 Chrtková-Zertová, A. 1973. A monographic study of Lotus corniculatus L. I. Central and Northern Europe. Rozpravy Ceskoslovenske Akademie Ved 83:1–94. Dotlačil L. (2005) : Cíle a metody pro lepší management a využití kolekcí. In: Racionalizace managementu a využívání genetických zdrojů zemědělských plodin. Agritec Plant Research, s.r.o. Šumperk a VÚRV Praha – Ruzyně. Genetické zdroje č. 93, 4- 12. Drobná J. (2005): Hodnotenie divorastúcich populácií ďateliny lúčnej (Trifolium pratense L.). In: Hodnotenie genetických zdrojov rastlín, VÚRV Piešťany: 154 – 155 Grant, W. F., and E. Small. 1996. The origin of Lotus corniculatus (Fabaceae): A synthesis of diverse evidence. Can. J. Bot. 74:975–989. Kubát, K., Hrouda, L., Chrtek, J. jun., Kaplan, Z., Kirschner, J. a Štěpánek J. (eds.): Klíč ke květeně České republiky, Academia, Praha, 2002, s. 426 – 427. Rak, L., 2007: Lotus corniculatus: http://botany.cz/cs/lotus-corniculatus/ 1. 4. 2010 Sareen, S., Dev, I.: A preliminary study to explore potential of Lotus corniculatus L (Birdsfoot trefoil) in Palampur ( Himachal Pradesh, India)., Lotus Newsletter, 2003, Volume 33: 3 – 5. Savo, M. L., Sardaro, Atallah, M., Tavakol, E., Russi, L. and Porceddu, E.: Diversity for AFLP and SSR in Natural Populations of Lotus corniculatus L. from Italy Crop Sci., May 1, 2008; 48(3): 1080 - 1089. Slavík, B. a kol.: Květena České republiky 4, Academia, Praha, 1995, s. 492 – 497. Steiner, J.J., and Poklemba, C.J.: Lotus corniculatus classification by seed globulin polypeptides and relationship to accession pedigrees and geographic origin. Crop Sci., 1994; 34,: 255–264. Steiner, J.J. and de los Santos, G.G.: Adaptive Ecology of Lotus corniculatus L. Genotypes: I. Plant Morphology and RAPD Marker Characterizations Crop Sci., March 1, 2001; 41(2): 552 - 563. Žáková M., Benková M. (2003): Využitie štatistických metód v studiu diverzity kolekcie genetických zdrojov v príklade cícera baranino. In: Hodnotenie genetických zdrojov rastlín, VÚRV Piešťany: 104 – 111

Kontaktní adresa: Ing. Daniela Knotová Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Zahradní 1, 66441 Troubsko [email protected]

166


VARIABILITA HMW GLUTENINŮ PŠENICE Variability of wheat HMW glutenins Leišová-Svobodová L.1, Štočková L.1, Bradová J.1 1

Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha – Ruzyně

Abstrakt U 63 odrůd pšenice (Triticum aestivum) bylo nalezeno 21 alel HMW gluteninů. Největší alelickou variabilitu vykazují geny Glu B1x a Glu B1y (6 a 5 alel, resp.), nejmenší Glu D1y (2 alely). Celkový index diversity činil DG 0,953. Celkem 30 rozdílných genotypů bylo nalezeno analýzou alelické variability HMW gluteninů u studovaného souboru odrůd pšenice. Shoda detekce alel na úrovni proteinů (SDS PAGE) a na úrovni DNA (PCR) je poměrně nízká (64 %) a je dána zejména nedostatečnými znalostmi rozdílů DNA sekvencí mezi alelami HMW gluteninů. Klíčová slova: SDS PAGE, PCR, alelická variabilita Abstract Twenty-one alleles of HMW glutenins was found in 63 wheat (Triticum aestivum) varieties. Genes Glu B1x and Glu B1y showed the greatest variability (6 and 5 alleles, resp.), to the contrary Glu D1y was represented only by 2 alleles. Diversity index DG was found to be 0,953. Thirty different genotypes were found in the studied set of 63 wheat varieties. There was found a low level of congruence between the detection of HMW glutenin alleles on protein level (SDS PAGE) and on DNA level (PCR) (64 %). It is more likely caused by insufficient knowledge of differences of DNA sequences between HMW glutenin alleles Key words: SDS PAGE, PCR, allelic variability

Úvod Pekařské vlastnosti pšenice (Triticum aestivum) jsou ovlivněné zejména obsahem a složením proteinové složky zrna. Zásobní proteiny jsou složeny z gluteninů, rozlišované dle molekulární hmotnosti na vysokomolekulární (HMW) a nízkomolekulární (LMW) gluteniny a z gliadinů, které mají obdobnou velikost jako nízkomolekulární gluteniny. Ačkoli HMW gluteniny tvoří jen 10 % obsahu zásobních proteinů v zrnu, mají značný vliv na pekařskou kvalitu pšenice, ovlivňují zejména viskoelastické vlastnosti těsta (Payne et al., 1984). Geny HMW gluteninů jsou lokalizovány na dlouhém rameni chromozomu 1 u všech tří genomů A, B a D. Na každém lokusu jsou přítomny 2 geny označované ´x´ a ý´ (Kong et al., 2004). Ne všechny přítomné geny bývají exprimovány, odrůdy pšenice mívají obvykle 3 - 5 HMW gluteninových podjednotek detekovaných na úrovni proteinů, nejčastěji metodou SDS PAGE (Halford et al., 1987). U genu 1Ax byly dosud detekovány 2 alely, s tím, že u některých odrůd není tento gen exprimován a označuje se za nulovou alelu (Anderson et Greene, 1989). Gen 1Ay není exprimován u žádné odrůdy pšenice, ačkoli je na úrovni DNA přítomen. Geny 1Bx, 1Dx a 1Dy jsou exprimovány vždy a vykazují značnou alelickou variabilitu. Gen 1By rovněž vykazuje značnou alelickou variabilitu, ale u některých odrůd pšenice exprimován není a označuje se jako nulová alela (1By0) (Halford et al., 1987). Všechny geny HMW gluteninů se skládají z unikátních N a C terminálních domén a z velké centrální repetitivní domény bohaté na aminokyseliny glycin, prolin a glutamin (DÓvidio et al., 1995). Alelická variabilita je dána různou délkou repetitivní oblasti (Anderson et Greene, 1989; Liu et al., 2007). Hlavním cílem této práce bylo zjištění míry variability HMW gluteninů u vybraného souboru pšenice a porovnání dvou přístupů – detekce na úrovni proteinů pomocí SDS PAGE a detekce ne úrovni DNA pomocí PCR. 167


Materiál a metody Celkem bylo analyzováno 63 odrůd pšenice. Pro charakterizaci HMW gluteninů na úrovni proteinů byla použita metoda vertikální elektroforézy v polyakrylamidovém gelu v prostředí dodecylsulfátu sodného (SDS PAGE) (Laemmli, 1970). Pro účely studia HMW gluteninů na úrovni DNA byla nejprve DNA extrahována z listových čepelí cca 30 rostlin ve stadiu 1. pravého listu pomocí detergentu CTAB dle optimalizovaného protokolu. Kvalita a koncentrace extrahované DNA byly ověřeny elektroforeticky v 0,8 % agarózovém gelu a vizualizaci pomocí ethidiumbromidu v UV světle srovnáním s velikostním a koncentračním standardem λHind III (Fermentas). PCR byly prováděny v reakčním objemu 15 μl obsahujícím 0,33 μM primerů specifických pro každou alelu každého ze studovaných genů (DÓvidio et al., 1995), 0,33 mM dNTP, 1x pufr, 2mM MgCl2, 1x Q roztok, 1U Taq polymerázy Qiagen a 200 ng DNA vzorku. Reakce byly prováděny v cykleru Gene Quant Pro za reakčních podmínek: počáteční denaturace 5 minut při 96°C, 35 cyklů: 30 sekund při 95°C, 30 sekund při 60°C a 1 minutu při 72°C, závěrečná fáze syntézy při teplotě 72°C po dobu 10 minut. Produkty PCR reakce byly separovány elektroforeticky v 1,6 % agarózovém gelu a vizualizovány pomocí ethidium-bromidu v UV světle srovnáním s velikostním standardem 100 bp+ (Fermentas). Statistické analýzy byly prováděny pomocí programů MS Excel, Multilocus 1.3 (Agapow et Burt, 2001) a Darwin (Perrier and Jacquemoud-Collet, 2006). Výsledky a diskuze U studovaného souboru 63 odrůd pšenice bylo celkem detekováno 21 alel HMW gluteninů, včetně nulových alel. U Glu A1x byly detekovány 3 alely, u Glu A1y 1 alela (nulová), u Glu B1x 6 alel, u Glu B1y 5 alel, u Glu D1x 4 alely a u Glu D1y 2 alely. Mezi detekcí pomocí SDS PAGE a pomocí PCR metody došlo ke značné neshodě. U Glu A1 se výsledky neshodovaly ve 27 % z celkového počtu studovaných odrůd pšenice, u GluB1 v 56 % odrůd a u Glu D1 v 25 % odrůd pšenice. Rozdíly jsou dány zejména tím, že dosud nejsou k dispozici primery specifické pro všechny alely detekované na úrovni proteinů a pravděpodobně rovněž tím, že na úrovni DNA dosud není k dispozici dostatek kvalitních sekvencí známých alel HMW gluteninů, komplikovaná DNA sekvence genů a ne příliš jasně definované rozdíly DNA sekvencí jednotlivých alel. Proto je velmi komplikované připravit alelově specifické PCR markery pro geny HMW gluteninů. Jednotlivé alely se ve studovaném souboru vyskytovaly v různých četnostech (Obrázek 1). U Glu A1x převládal výskyt alely Glu A1x0, tzn., že u většiny studovaných odrůd pšenice se Glu A1x podjednotka nevyskytovala vůbec. U Glu B1x se nejčastěji vyskytovala alela Glu B1x7, často v kombinaci s nulovou alelou Glu B1y0. U Glu B1y vykazovala nejčetnější výskyt alela Glu B1y8. U genu Glu D1x se nejčastěji vyskytovala alela Glu D1x2, většinou v kombinaci s alelou Glu D1y12. Statistickou analýzou bylo nalezeno 30 rozdílných genotypů v souboru 63 studovaných odrůd pšenice. Index diversity DG činil 0,953, což je hodnota, naznačující vysokou úroveň biodiversity sestavy HMW gluteninových alel studovaného souboru odrůd pšenice. Clusterová analýza potvrdila vysokou míru alelické variability HMW gluteninů u studovaného souboru odrůd a zároveň existenci týchž genotypů ve studovaných lokusech (Obrázek 2). Nejčastějším byl genotyp s kombinací alel Glu A1x0, Glu B1x6, Glu B1y8, Glu D1x2 a Glu D1y12 a vyskytoval se u 10 odrůd pšenice (Thesse, Magister, Clement, Beaver, Gawain, Brimstone, Damier, Champion, Riband a Joss). Naopak unikátní sestava alel byla detekována u 16 odrůd pšenice (Magdalena, Insignia, Ducat, Nectar, Campremy, Austerlitz, Salmone, Orca, Abbondanza, Hereward, Florin, Avalon, Viking, Brock, Resistente a Magnif27).

168


Obrázek 1 – Četnosti výskytu alel u 63 odrůd pšenice GluA1x

GluB1x

40

45 40

Četnost výskytu

Četnost výskytu

35

30

25

20

15

10

5

35 30 25 20 15 10 5 0

0

GluA1x0

GluA1x1

GluB1x6

GluA1x2

GluB1x7

GluB1y

GluB1x13 GluB1x17 GluB1x18 GluB1x20

GluD1x

35

40

30

35

GluD1y

25 20 15 10

30 25 20 15 10

5

5

0

0

GluB1y0

GluB1y8

GluB1y9

45

Četnost výskytu

Četnost výskytu

Četnost výskyt

50

35 30 25 20 15 10 5 0

GluD1x2

GluB1y16 GluB1y18

40

GluD1x3

GluD1x4

GluD1y10

GluD1x5

GluD1y12

Obrázek 2 Dendrogram vytvořený na základě genetických vzdáleností vypočtených z alelické variability HMW gluteninů 63 odrůd pšenice 64 25 65 Magdalena

29 15

68 17 65

60 62 31 0

Salmone Orca Abbondanza

25

16

Rivoli Louvre

66

34

Hereward Florin

18

1

Avalon Viking

2

61

20

0

Campremy Austerlitz

1

1

Hardi Copain

62

37

10

Iena Champlein Brock

Roazon Aquilej a Darius Longbow Galahad Monitor

45 26

Resistente Thesse Magister Clement Beaver Gawain Brimstone Damier Champion Riband Joss

73 23 46

Belaviso Axel Sabre Magali Chinese_Spring Scipion 82 59 84

42

Prinqual Gabo Proqual

Moulin Kite Magnif27

0

Protinal Fidel Lodi 85

0.1

169

Insignia

60

25

22

Resceler Nisu Tarasque Rex Chopin Ducat Nectar

Soissons Champtal Pernel Gerbier

Goya Carat


Závěr Odrůdy pšenice vykazují vysokou míru alelické variability Genů HMW gluteninů. Je třeba dále věnovat pozornost studiu těchto genů na úrovni DNA i proteinů pro pochopení vývoje této variability, vlivu jednotlivých alel na kvalitu pšenice a mechanismu, jak těchto znalostí využít v praxi. Dedikace Tento výzkum byl podpořen finančními prostředky projektů Mze ČR MZE0002700604 a QH92155. Použitá literatura Agapow P.M., Burt A. (2001): Indices of multilocus linkage disequilibrium. Mol Ecol Notes 1: 101-102. Anderson O.D., Greene F.C. (1989): The characterization and comparative analysis of highmolecular-weight glutenin genes from genomes A and B of a hexaploid bread wheat. Theor Appl Genet 77: 689-700. DÓvidio R., Masci S., Porceddu E. (1995): Development of a set of oligonucleotide primers specific for genes at the Glu-1 complex loci of wheat. Theor Appl Genet 91: 189-194. Gale K.R. (2005): Diagnostic DNA markers for quality traits in wheat. J Cereal Sci 41: 181192. Halford N.G., Forde O.D., Anderson O.D., Greene F.C. Shewry P.R. (1987): The nucleotide and deduced amino acid sequences of an HMW glutenin subunit gene from chromosome 1B of bread wheat (Triticum aestivum L.) and comparison with those of genes from chromosomes 1A and 1D. Theor Appl Genet 75: 117-126. Liu S., Zhao S., Chen F., Xia G. (2007): Generation of novel high quality HMW-GS genes in two introgression lines of Triticum aestivum/ Agropyron elongatum. BMC Evol Biol 7: 76 (doi:10.1186/1471-2148-7-76). Kong X.Y., Gu Y.Q., You F.M., Dubcovsky J., Anderson O.D. (2004): Dynamics of the evolution of orthologous and paralogous portions of a complex locus region in two genomes of allopolyploid wheat. Plant Mol Biol 54: 55-69. Laemmli, V. K. (1970): Cleavage of Structural Proteins during Assembly of The Head Bacteriophag. Nature, 227, 1970: 680-685. Payne P.I., Nightingale M.A., Krattiger A.F., Holt L.M. (1987): The relationship between HMW glutenin subunit composition and the bread-making quality of British grown wheat varieties. J Sci Food Agric 40: 51-65. Perrier X, Jacquemoud-Collet JP. (2006) DARwin software http://darwin.cirad.fr/darwin.

Kontaktní adresa: RNDr. Leona Leišová-Svobodová Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 – Ruzyně [email protected]

170


VLIV PODMÍNEK SKLADOVÁNÍ NA KLÍČIVOST A OBSAH ŽIVIN V ZRNINÁCH Influence of storage conditions on germination ability and content of nutrients in grain crops Vaculová K.1, Kýhos K.2, Balounová M.1, Sedláčková I.1 1

2

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

Abstrakt Byly hodnoceny změny v ukazatelích klíčivosti (klíčivost-CK, energie-EK a rychlost klíčení-RK) a obsahu vybraných živin (škrob, beta-glukany, tuk, dusík-N) v zrninách (ječmen, oves, pšenice, tritikale, kukuřice a hrách) v průběhu skladování celého zrna po dobu 24 měsíců v prostředí s modifikovanou atmosférou (vakuum, N2). Sledované ukazatele se významně lišily u jednotlivých druhů i odrůd. Obecně nebyla zjištěna průkazná diference mezi variantou ošetření s vakuem nebo N2 a interakcemi mezi modifikovanou atmosférou a délkou skladování. Délka skladování měla negativní vliv na CK (zejména u ječmene, ovsa, tritikale a hrachu) a RK (u hrachu). Byly nalezeny neprůkazné pozitivní trendy vlivu skladování na zvýšení obsahu tuku, EK (u ovsa, pšenice a kukuřice) a RK (u ovsa). Pozorovaný nárůst obsahu tuku může důsledkem metabolických změn v průběhu skladování. Klíčová slova: zrniny, skladování, modifikovaná atmosféra, klíčivost, složky zrna Abstract Changes in germination ability (G), germination energy (GE), speed (GS), content of selected nutrients (starch, beta-glucans, fat and nitrogen-N) in grain crops (barley, oats, wheat, triticale, maize and peas) were evaluated during storage for 24 months of the whole grain under modified atmosphere conditions (vacuum, presence of N2). The parameters measured significantly differed for individual crops and cultivars. Generally there were no significant differences between vacuum and N2 and interactions between atmosphere conditions and storage duration. The storage duration has negative impact on the G (especially in barley, oats, triticale and peas) and GS (in peas). No significant trends to increase during storage were found for fat, GE (in oats, wheat, and maize) and GS (in oats). The observed increase in the fat content can be attributed to metabolic changes during storage. Key words: grain crops, storage, modified atmosphere, germination ability, grain constituents

Úvod Hlavním úkolem při skladování zrna je zachování jeho biologické, fyziologické a nutriční kvality. Kromě poškození obilek, přítomnosti plísní a mikroorganismů, nevhodných skladovacích podmínek (vysoká vlhkost a teplota, apod.) může kvalitu zrna významně snížit napadení skladovými škůdci (Kučerová et al. 2003). Jedním z nejnebezpečnějších skladových škůdců je pilous černý (Sitophilus granarius, L.) který se velmi obtížně likviduje zejména v ekologickém systému hospodaření, kde je použití chemických prostředků vyloučeno. Proto jsou hledány různé alternativní metody, které by nahradily běžně používané pesticidy (Finkelman et al. 2006, Trdan et al. 2006, aj.). V současně řešeném projektu se zabýváme způsoby inaktivace pilouse černého různými, ekonomicky dostupnými technologickými postupy, mezi které patří i využití skladování v prostředí kontrolovaně modifikované atmosféry. V předloženém příspěvku jsou uvedeny výsledky hodnocení biologických a kvalitativních ukazatelů vybraných zrnin, skladovaných při běžných teplotních podmínkách v modifikované atmosféře (vakuum, dusík). Materiál a metody Netříděné zrno různých druhů zrnin (ječmen jarní: odrůdy Bojos, Sebastian a AF Lucius; oves setý: Neklan a Pogon; pšenice jarní: Vánek; tritikale jarní: Kargo; kukuřice setá: hybrid 171


CE2607 a hrách polní: Concorde a Zekon), sklizené v roce 2009 bylo naváženo (0,5 kg x 20) do upravených sáčků z plastové folie (s bariérou proti propustnosti atmosférického kyslíku) a následně ošetřeno odsátím vzduchu (varianta s vakuem), resp. odsátím vzduchu a nahrazením plynným dusíkem (varianta s N2). Všechny sáčky byly umístěny v uzavřeném kontejneru ve skladové hale (hala HARD) s neregulovanou teplotou prostředí. V průběhu 24 měsíců byly v celkem 9 intervalech (duben 2010-duben 2012) odebírány vždy 2 sáčky z obou variant ošetření a vzorky zrna byly hodnoceny z hlediska ukazatelů klíčivosti (klíčivost-CK, energie klíčení-EK, rychlost klíčení-RK-vše v %) a obsahu živin (škrob, beta-glukany-BG, tuk, dusíkN-vše v % suš.) dle platných metodik ČSN, EBC a ISO norem. Příprava sáčků a ošetření vzorků modifikovanou atmosférou (vakuum nebo N2), provedené na laboratorním zařízení, je analogické postupu popsanému v přijatém užitném vzoru č. PUV 21488 (Kýhos et al. 2010). Experimentální data byla vyhodnocena použitím software STATISTICA, verze 8.0 (StatSoft, Inc., Tulsa, Oklahoma, USA). Výsledky a diskuse Kontrolovaně modifikovaná atmosféra v podobě vakua (zbytkový O2 do cca 2%) a vakua s nahrazením plynným dusíkem (N2) byla zvolena jako médium na základě dílčích experimentů s různými vývojovými stádii pilouse černého a dostupných výsledků zahraničních autorů (Bera et al. 2004, Žďárková a Voráček 1993, aj.). Předpokladem použití jakékoliv metody inaktivace škůdců v podmínkách ekologického systému hospodaření je možnost variabilního využití skladovaného zrna – tedy jak pro účely setí v následujícím období, tak také pro další potravinářské zpracování. Zemědělci hospodařící v ekologickém zemědělství mají zřídka možnost skladovat větší objemy zrna v teplotně regulovaném prostředí. Proto byly vzorky zrna uskladněny v podmínkách, kde v důsledku konstrukce haly dochází k výrazným teplotním výkyvům v průběhu celého roku. Tab. 1 - Efekt vlivu faktorů na sledované ukazatele (GLM, ANOVA) MS Zdroj proměnlivosti

df

Druh Ošetření Datum Druh*Datum Ošetření*Datum Chyba

5 8.55*** 1 3.87*** 8 2.72*** 40 0.06 8 0.29** 72 0.09

Zdroj proměnlivosti

df

vlhkost

energie rychlost klíčení klíčení 1926.08*** 39381.79*** 6495.12*** 27.52 108.51 13.82 146.18** 517.22*** 297.82** 93.83** 251.34*** 57.51 10.17 97.15 51.37 48.14 87.59 80.40 klíčivost

MS škrob

beta-glukany

tuk

Druh 5 1483.86 94.83*** 50.29*** Ošetření 1 0.43 0.01 0.23 Datum 8 12.82*** 0.19 3.09*** Druh*Datum 40 6.73*** 0.10 0.11 Ošetření*Datum 8 0.38 0.04 0.04 Chyba 72 1.51 0.14 0.27 1) - viz. Materiál a metodika; * - P0.05; ** - P0.01, *** - P0.001

N1) 17.47*** 0.01 0.09** 0.02 0.01 0.03

Hodnocení proměnlivosti pomocí analýzy variance (Tab.1) ukázalo, že nejvýznamnějším faktorem byl druh studované zrniny, a to jak pro ukazatele klíčivosti a vitality (měřené jako energie a rychlost klíčení – Prokeš 2005, 2009), tak i změn v obsahu vlhkosti, BG, tuku i obsahu N. Vlhkost zrna hraje významnou roli při zachování biologické a fyziologické kvality 172


zrna při skladování v podmínkách s vysokými teplotami i teplotami pod bodem mrazu (Fleurat-Lessard et al. 1994, Domin a Kluza 2010). Počáteční vlhkost vzorků při zakládání pokusu ani v jednom případě nepřekročila limitní hranici 14,5%. Přesto byly diference mezi variantami ošetření zrna (varianta s N2=12,72% vs. vakuum=12,97%; P≤0,05), datem odběru i jejich interakcemi statisticky významné. Vzhledem k tomu, že nejvyšší průměrné hodnoty vlhkosti (13,01-13,25%) byly naměřeny v prvních 4 odběrech, lze tyto rozdíly zřejmě přičíst na vrub postupné ztráty vody v důsledku probíhajících metabolických dějů v zrnu. V důsledku vysoké proměnlivosti mezi jednotlivými druhy zrnin nebyl způsob ošetření průkazný pro žádný další hodnocený ukazatel. Obr. 1 - Průměrné hodnoty a variabilita obsahu vybraných složek zrna jednotlivých druhů zrnin ve všech experimentálních termínech odběru 72

6

72

6

68 64

4

64

4

60 56

2

48

68 64

4

60 56

2

52

60 56

2

52 48

52 48

04-2010 05-2010 06-2010 07-2010 09-2010 10-2010 04-2011 10-2011 04-2012

0

04-2010 05-2010 06-2010 07-2010 09-2010 10-2010 04-2011 10-2011 04-2012

0

04-2010 05-2010 06-2010 07-2010 09-2010 10-2010 04-2011 10-2011 04-2012

0

72

6

68

tritikale

kukuřice

pšenice Y2

Y1

N (Y1),

tuk (Y1), 72

6

beta-glukany (Y1), 72

6

68 64

4

56

64

4

48

68 64

4

60 56

2

52

60 56

2

52 48

52 48

04-2010 05-2010 06-2010 07-2010 09-2010 10-2010 04-2011 10-2011 04-2012

0

04-2010 05-2010 06-2010 07-2010 09-2010 10-2010 04-2011 10-2011 04-2012

0

04-2010 05-2010 06-2010 07-2010 09-2010 10-2010 04-2011 10-2011 04-2012

0

72

6

68

60 2

škrob (Y2) - vše v % (suš.)

oves

ječmen

hrách

Délka skladování se naopak ukázala jako faktor proměnlivosti, který ovlivňoval jak obsah škrobu, tuku, N i všech ukazatelů klíčivosti. Obsah škrobu a tuku s dobou skladování mírně vzrůstal (Obr. 1). Zřetelnější trend nárůstu byl pozorován pro obsahu tuku, kde mezi průměrnou hodnotou prvního a posledního odběru byla zjištěna průkazná diference (2,44 vs. 3,41 %; P≤0,05). Tyto změny jsou zřejmě důsledkem metabolických reakcí, při kterých dochází k uvolňování některých vazeb mezi tuky a proteiny a postupné inaktivaci některých enzymových systémů. Fleurat-Lessard et al (1994) zaznamenali u pšenice postupný úbytek počtu nukleotidů, silnější v důsledku vyšších teplot při skladování než vlivem modifikované atmosféry. Také Kaukovirta-Norja et al. (1998) pozorovali při skladování suchých intaktních vzorků sladovaného zrna redukční reakci vybraných masných kyselin působením enzymu lipoxygenázy, přičemž síla reakce závisela na stupni metabolických přeměn v zrnu. Chloupek (2009) uvádí, že ztráta vitality začíná degradací buněčných membrán vlivem oxidace membránových lipidů, snižuje se syntéza ATP a respirace. V průběhu námi hodnocené doby skladování zřejmě ještě nedošlo k významnějším změnám ve struktuře buněčných stěn, protože obsah BG, jako jedné ze stavebních složek buněčné stěny, se v průběhu hodnocení významně neměnil a byl jediným ukazatelem s proměnlivostí výhradně ovlivněnou zvoleným druhem plodiny. Kolísání obsahu N v průběhu skladování nevykazovalo žádný zřetelný trend. Nejvýznamnější změny, zapříčiněné jak délkou skladování, tak interakcemi s jednotlivými 173


druhy byly pozorovány pro ukazatele klíčivosti a vitality zrna (Obr. 2). Přesto, že odrůdy některých druhů (ječmen, oves a hrách) reagovaly rozdílně (u ječmene byly průkazně nejnižší hodnoty ukazatelů klíčivosti zjištěny u odrůdy Sebastian), zvolená délka skladování měla negativní vliv na celkovou klíčivost u většiny druhů a na RK u hrachu. Obr. 2 - Průměrné hodnoty a variabilita ukazatelů klíčivosti u jednotlivých druhů zrnin v průběhu všech experimentálních termínů odběru (I – IX, data odběru viz. Obr. 1) klíčívost;

EK,

RK - vše v %

% 100

80

60

40

20

0 I III V VII IX II IV VI VIII

I III V VII IX II IV VI VIII



ječmen

pšenice

oves

hrách


kukuřice


tritikale

Výjimku tvořila kukuřice kde, podobně jak uvádějí Domin a Kluza (2010), naopak vzrostl podíl klíčivých zrn. Na rozdíl od výsledků autorů Benková et al. (2011) měly odrůdy ovsa nejnižší klíčivost i celkovou vitalitu a obdobně se chovaly i odrůdy hrachu. Byly pozorovány pozitivní trendy vlivu délky skladování na zvýšení EK u ovsa, pšenice a kukuřice a RK u ovsa. Závěr Skladování různých druhů zrnin v podmínkách s modifikovanou atmosférou (vakuum, N2) nemá statisticky průkazný vliv na ukazatele klíčivosti nebo obsah základních složek zrna. Významným faktorem ovlivňujícím zejména klíčivost a vitalitu zrna je délka skladování. Interakce délky skladování s variantou ošetření nebyly v našem pokusu nalezeny. Dedikace Příspěvek byl vypracován za finanční podpory projektu MZe ČR č. QI101B088. 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]

174


ŠLECHTĚNÍ HRACHU NA REZISTENCI KE KOMPLEXU VIRÓZ A ANTRAKNÓZ Resistance breeding of pea to complex of virosis and ascochyta Dostálová R., Ondřej M. a Ondráčková E. Agritec Plant Research s.r.o., Šumperk Abstrakt V letech 2010–2012 byly některé pěstitelské oblasti hrachu napadány komplexem viróz a antraknóz. Výnos hrachu a stupeň napadení antraknózou byly v korelaci se stupněm napadení virózami. Silný přirozený infekční tlak viróz umožnil vybrat zdroje odolnosti proti původcům obou chorob současně a realizovat selekci odolných rostlin k získání perspektivních linií pro šlechtitelské využití. Klíčová slova: hrách, virózy, antraknóza, selekční metody Abstract In 2010–2012 peas in some growing areas were attacked by viruses and ascochyta blight complex. Both yield of pea and damage degree of pea with ascochyta blight correlated with pea virus attack. Due to strong natural infection pressure of viruses, the resistant sources of pea to virus diseases and Ascochyta blight were selected. Resistant strains were used for breeding program of pea. Keywords: peas, virus diseases, ascochyta, selection methods

Úvod Virová mozaika hrachu přenosná semenem (Pea seed-borne mosaic virus, PSbMV) se často vyskytuje spolu s původcem výrustkové mozaiky hrachu (Pea enation mosaic virus, PEMV). Typickými příznaky infekce hrachu virem PSbMV je svinutka listů, zkrácení internodií, různý stupeň zakrslosti infikovaných rostlin, dále potom deformace květů a vývoj malých deformovaných lusků. Příčinou snadného šíření je přenos semeny, který byl popsán u tak celosvětově významných plodin jako je hrách, čočka nebo bob. U náchylných odrůd hrachu se uvádí přenos semeny až do 30 %, ale byly zaznamenány případy, kdy 90 % komerčního osiva bylo infikováno. Virus je přirozeně přenosný vektory, a to mšicemi nepersistentním způsobem. Rezistence je založena recesivně geny sbm-1, sbm-2, sbm-3 a sbm-4, které odpovídají 4 patotypům PSbMV. Virus PEMV je celosvětově označován za nejnebezpečnější a ekonomicky nejzávažnější. Viróza je přenosná mšicemi a k přenosu dochází již po krátké době sání. Mezi typické a nezaměnitelné projevy na rostlinách hrachu, kromě výrůstků je i mozaika přecházející v typické „dvůrky“. Později vznikají deformace lusků, snižuje se HTS. Dědičnost rezistence proti viróze PEMV zajišťuje dominantní gen En. Obě virózy mohou způsobovat významné výnosové ztráty převyšující i 50 – 60 %. Antraknóza hrachu, která je vyvolávána houbou Ascohyta pisi, způsobuje na produkci značné výnosové ztráty (Dostálová, 2010). Existence vzájemných interakcí mezi jednotlivými druhy antraknóz (Ascocyta pisi, Mycosphaerella pinodes a Phoma pinodella) a virózami je zatím málo známa. Selekcí odolných jedinců v podmínkách silného přirozeného infekčního tlaku lze získat cenný výchozí materiál. Cílem práce bylo nalezení zdrojů vysoké a kumulované odolnosti proti virózám (PSbMV a PEMV) a antraknóze (A. pisi). Dále pak zhodnocení přínosu zjištěné odolnosti na výnosové parametry v polních podmínkách. Materiál a metody Polní pokusy - byly hodnoceny registrované odrůdy hrachu ze seznamu doporučených odrůd (SDO), šlechtitelské linie Agritecu (označených AGT), zdroje rezistence s ověřenými vlastnostmi – 12 linií B 99/98-118, odrůdy Franklin, Lifter. Napadení rostlin virózami a 175


antraknózou bylo hodnoceno bonitační stupnicí 1–9 (náchylné - odolné). Po sklizni byl zjištěn výnos semen a proveden rozbor zdravotního stavu napadení semen antraknózou (%). Kontrolní náchylná odrůda byla Terno. V letech 2010-2012 bylo celkem hodnoceno 34 odrůd a 100 šlechtitelských linií hrachu. Laboratorní a skleníkové pokusy- hybridní populace odvozené od zdrojů rezistence k PEMV (gen En) a PSbMV (gen sbm-1) byly selektovány v laboratorních 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. K inokulačním screeningovým testům byl použit izolát 58 UP a nové izoláty získané v přirozených polních podmínkách. Molekulární analýzy Šlechtitelské perspektivní materiály polního hrachu 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 nejrozšířenějšího 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 Polní pokusy - selekce kmenů, na základě polního pozorování V polních podmínkách byla provedena selekce na základě pozorování v poli, s cílem vybrat kmeny bez příznaků enační mozaiky nebo semenem přenosné mozaiky hrachu. Zvýšená pozornost byla věnována těm kombinacím, ve kterých potomstva měla geny rezistence ke sledovaným virózám. Vizuální hodnocení zdravotního stavu bylo prováděno průběžně a vlastní výběry perspektivních kmenů byly prováděny ve dvou termínech: před květem a ve žluté zralosti. Hodnocením byl zjištěn velmi úzký vztah mezi intenzitou napadení rostlin virózou a původcem antraknózy (A. pisi). Ztráta odolnosti se prokázala i v inokulačních testech. Semena rezistentních genotypů hrachu k PEMV byla napadena antraknózou do 3,5 % ve srovnání s náchylnými genotypy, u kterých napadení dosáhlo 28,5–33,5 %, byla zjištěna imenší HTS a redukce výnosu oproti rezistentním genotypům. Postupný návrat druhu A. pisi do pěstitelských ploch hrachu v ČR byl pozorován i v jiných zemích (Mathew et al. 2010, Gossen et al. 2011, Morral et al. 2007). Ve všech skupinách kombinací byla nalezena, jak potomstva bez viditelných příznaků, tak i potomstva citlivá a výrazně napadená. Při sklizni byly vybírány ty kmeny, u kterých byly za vegetace pozorovány a následnými rozbory zjištěny vhodné hospodářské vlastnosti (ranost, délka lusku, počet semen v lusku). Z vybraných rostlin, pocházejících z perspektivních potomstev, bude založena kmenová školka v následujícím roce. Hodnocení registrovaných odrůd je uvedeno v tabulce č. 1. Z hodnocení odrůd je zřejmé, že žádná komerční odrůda není k virózám odolná, opakovaně bylo zjištěno, že odrůda Terno je vysoce náchylná jak k PEMV tak k antraknóze. Tab č. 1: Hodnocení výskytu viróz na registrovaných odrůdách (stupnice 9-1) Odrůda Sponsor Hardy Terno Concorde Prophet Slovan Sully Starter Velvet Atlas Audit

Stupeň napadení (9-1) 2010 6,5 6,5 6 7 6,5 6,5 7 7 7 7,5 7

Odrůda Terno Prophet Slovan Sully Starter Velvet Atlas Audit Avantgarde Salamanca Gambit

Stupeň napadení Stupeň napadení (9-1) (9-1) 2011 2012 5 4 6 4 6 6 7 4 7 5 6 6 7 5 6 6 7 6 7 6 6 6

176


V Agritecu byly vyšlechtěny linie polního hrachu, které byly v průběhu minulých let testovány jak v polních, tak laboratorních podmínkách. V tabulce č. 2 je u vybraného souboru prezentováno zvýšení odolnosti k virózám a současně i k antraknóze. U napadených rostlin hrachu virózami lze očekávat ztrátu rezistence k antraknóze. Lze předpokládat potlačení nebo úplnou ztrátu schopnosti tvorby obraných imunitních látek – pisatinu. (Lepoivre, 1979). Bylo potvrzeno, že v přírodních podmínkách se virózy i antraknozy vyskytují vždy v komplexu velkého množství rozdílných kmenů, patotypů a ras, lišících se ve virulenci a v řadě dalších vlastností (Nelson 1973, Kvíčala 1974,1977). Nejodolnější proti komplexu viróz a a antraknóz byly linie, kde byly ke křížení využity odrůdy s kumulovanými geny rezistence (Franklin, Lifter a linie B99/98-118). Nejvyšší odolnost byla zjištěna u linií AGT 210.23, AGT 212.25 a AGT 212.18. Bylo prokázáno i malé procentické napadení semen antraknózou. Tab. č. 2: Hodnocení napadení linií virózami, antraknózou, % napadení sklizených semen a vliv na výnos

AGT 209.4 AGT210.23 AGT210.20 AGT209.10 AGT210.2 AGT211.34 AGT211.4 AGT212.1 AGT212.22 AGT212.25 AGT212.10 AGT212.18 Terno

virózy (9-1) 7 8,5 8 7 7 4 7 8 8 8,5 8 8 4

antraknózy (9-1) 8 8 7 6 7 4 6 7 8 8 7 8 5

% napadení semen antraknózou 2 0,5 3 3,5 2,5 33,5 2,5 2 1,5 0,8 2,2 0,8 28,5

2

výnos (g/10m ) 4360 3590 4280 4553 4553 2865 3920 3480 4460 4080 3940 4280 3000

Laboratorní a skleníkové pokusy V roce 2010-2012 byly otestovány šlechtitelské perspektivní materiály polního hrachu a dřeňového hrachu, pomocí umělé mechanické inokulace s virulentními izoláty k PEMV a PSbM. Ve skleníku byly postupně vysety linie AGT (F6-F8) odvozené od ověřených zdrojů rezistence a kontrolní citlivá a rezistentní odrůda (Terno-S, Franklin-R). Na vyseté rostliny hrachu bylo aplikováno inokulum 58 UP.V tabulce č. 3 je uveden seznam a výsledky testování k PEMV a PSbMV z r. 2011. S využitím metody PCR-eIF4E byl současně proveden screening kmenů a linií AGT na ověření rezistence k PSbMV. Na základě jeho výsledků bylo možno rozhodnout o tom, zda osivo bylo sklizeno z rostliny rezistentní k P1 PSbMV, zda původní rostlina byla recesivní homozygot (sbm-1/sbm-1) a zda je její potomstvo vhodné pro vytvoření čisté rezistentní linie. Kmeny a linie uvedené v tabulce č. 3 prokázaly spolehlivě rezistenci k P1 PSbMV. Tímto postupem bylo analyzováno přibližně 800 vzorků hrachu (semen, rostlin) F2 až F8 generací šlechtitelského materiálu.

177


Tab.č. 3 Screeningové laboratorní testy na odolnost k virovým patogenům (PEMV, PSbMV) Kmeny AGT a kontrola (S) Terno 1 AGT 209.27 RKY x Franklin 2 Sponsor x B99-118 3 Sponsor x B99-118 4 AGT 206.22 x B99-116 5 RKY x B99-118 6 RKY x B99-118 7 Lu 1977 x Franklin 8 Bilbo x Franklin 9 Bilbo x Franklin 10 Panna x B99-116 11 Komet x B99-116 12 RKY x B99-118 13 Sponsor x B99-118 14 Lu 1977 x Franklin 15 RKY x B99-118 16 RKY x B99-118 17 AGT 209.4 18 Sponsor x B99-118 19 AGT 209.24 20 AGT 209.24 Terno

PSbMV S R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R S

PEMV S R/S R R R R R R/S S S R/S S S R/S R/S R/S R/S R/S R/S R R S

Kmeny Terno 5004 x B99-116 Faktor x B99-118 Faktor x B99-118 RKY x B99-118 AGT210.8 AGT210.23 AGT209.4 5004 x B99-116 RKY x B99-118 LU 1977 x Franklin Franklin Luy x Lifter AGT209.1 LU 1977 x Franklin LU 1977 x Franklin LU 1977 Lifter Kamelot x Franklin Catania x B99-112 AGT206.22 x B99-116 LU 1977 x Franklin Franklin Luy x Lifter Terno

PSbMV S R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R S

PEMV S R/S R R R R R R/S R/S R/S R/S R/S R/S R/S R/S R/S R/S R/S R/S R R S

Kmeny Terno LU 1977 x Franklin LU 1977 x Franklin LU 1977 x Franklin LU 1977 x Franklin LU 1977 x Franklin LU 1977 x Franklin Kamelot x Franklin AGT209.1 AGT209.27 Bilbo x Franklin LU 1977 x Franklin Catania x B99-112 AGT209.4 LU 1977 x Franklin Franklin Luy x Lifter Sponzor x B99-118 LU 1977 x Lifter AGT211.6 AGT211.7 AGT211.21 Terno

PSbMV S R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R

PEMV S R/S R/S R/S R R R R/S R/S R/S R/S R R R/S R/S R/S R/S R/S R/S R R S

Závěr Získání odolných kmenů a realizaci selekce odolných bezpříznakových jedinců proti viróze (PEMV a PSbMV) a antraknóze (A. pisi) umožnil silný infekční tlak viróz v letech 20102012. Spolehlivé selekční metody umožnily vytvoření rezistentních linií, které budou využity pro šlechtění nových odrůd hrachu. Tato práce byla finančně podpořena projektem č. RO 0111 a projektem NAZV QI91A229. Použitá literatura Dostálová R., Ondřej M.: Hodnocení rezistence hrachu proti virózám a antraknóze. In Vliv abiotických a biotických stresorů_na vlastnosti rostlin 2010. ISBN: 978-80-213-2048-2, p. 168-172 Gossen B. D., Hwang S. F., Conner R. L., and Chang K. F. (2011). Managing the Ascochyta blight complex on field pea in western Canada, Prairie Soils and Crop Journal, Vol. 4: 135–141 Kvíčala B. 1974 Poznatky o šlechtěné na rezistenci proti některým virům hrachu. Ochrana rostlin 10:239 –243 Lepoivre P. 1979: Protection de Pisum sativum coutre línfection par Ascochyta pinodes par préinoculation avec A.pisi or A. pinodella. Parasitica35:73-78 Mathew F. M., Goswami R. S., and Markell S. G. (2010) First Report of Ascochyta Blight of Field Pea Caused by Ascochyta pisi in South Dakota. Plant Disease, Vol. 94, No. 6: 789 Morral R. A. A., Carriere B., Erns B., Pearse C., Schmeling D., Thomson I. (2007) Seedborne pathogens of pea in Sasktchewan in 2006. Can. Plant. Dis. Surv., No. 87: 125–126 Nelson R. R. (1973): Breeding plants for disiase resistance. Concepts and aplications. The pennsylvania State Univ. Press. 401 pp. Smýkal P. (2011): Molekulární detekce genu rezistence hrachu k viru mozaiky přenosné semenem (PSbMV). Vydal Agritec Plant Research s.r.o. v nakladatelství AGRITEC, výzkum, šlechtění a služby, s.r.o. Šumperk. ISBN: 978-80-87360-08-8 Kontaktní adresa: Ing. Radmila Dostálová Agritec Plant Research, s.r.o., Zemědělská 16, 787 01 Šumperk [email protected] 178


VYUŽITÍ PCR METODY PŘI IDENTIFIKACI HOUBOVÝCH PATOGENŮ RODU FUSARIUM VYSKYTUJÍCÍCH SE NA TRVALÝCH TRAVNÍCH POROSTECH Use of PCR method for identification of fungal genus Fusarium occurring on permanent grassland Cholastová T.1, Hujslová M.2 1

2

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

Abstrakt Rod Fusarium je celosvětově rozšířený rod vyskytující se ve všech klimatických pásmech a napadající nejrůznější druhy rostlin. Pro kontrolu zdravotního stavu rostlin, šlechtění na rezistenci a pro různé epidemiologické studie je rychlá a spolehlivá diagnostika takřka nepostradatelná. Zásadní průlom v diagnostice patogenních mikroorganismů nastal po zavedení moderních molekulárně genetických metod orientovaných na analýzu genomové DNA. Pro detekci hub rodu Fusarium izolovaných z rostlinného materiálu trvalých travních porostů byla použita specifická PCR amplifikace využívající primery, které pro druhy Fusarium avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae navrhli autoři Lees (1995), Schilling et al. (1996), Nicholson et al. (nepublikováno) a Parry et Nicholson (1996). Klíčová slova: Fusarium spp., PCR, patogen-specifické primery, trvalé travní porosty Abstract The genus Fusarium is a worldwide genus occurring in all climate zones and affecting various plant species. To check the health of plants, breeding for resistance and for epidemiological studies is a rapid and reliable diagnosis almost indispensable. Major breakthrough in the diagnosis of pathogenic microorganisms occurred after the introduction of modern molecular genetic methods based on the analysis of genomic DNA. For Fusarium spp. detection, isolated from plant material of permanent grassland, the specific PCR with primers designed for Fusarium avenaceum, F. culmorum, F. graminearum and F. poae by Lees (1995), Schilling et al. (1996), Nicholson et al. (unpublished observations) and Parry et Nicholson (1996) was used. 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. Řada lučních trav je napadána tzv. parazitární běloklasostí, přenášenou hmyzem a roztoči. Předpokladá se však, že prvotní příčinou tohoto onemocnění je Fusarium poae (Soroka, 2005). V rámci sledování kvality a bezpečnosti krmiva je 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 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 179


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 byla molekulární identifikace patogenů Fusarium avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae izolovaných z rostlinného materiálu trvalých travních porostů prostřednictvím polymerázové řetězové reakce s využitím patogen-specifických primerů. Materiál a metody Biologický materiál. Testovaný soubor byl tvořen rostlinným materiálem trvalých travních porostů. Vzorky houbových izolátů pro PCR analýzu byly získány ze směsných vzorků, které byly vytvořeny smícháním 4 směsí (A technická směs – lipnice luční, kostřava červená, jílek vytrvalý, psineček tenký; B technická směs s jetelem – lipnice luční, kostřava červená, jetel plazivý; C pícní směs – kostřava luční, lipnice bahenní, srha laločnatá, bojínek luční; D pícní směs s jetelem – festulolium, kostřava luční, jetel luční) Samotná izolace izolátů hub rodu Fusarium spp. probíhala standardními mykologickými postupy. Byly připraveny monosporické izoláty, které byly následně předány k izolacím DNA a PCR analýzám. 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 z monosporických izolátů hub pomocí komerčně dostupného kitu DNeasy® Plant Mini Kit (Qiagen, Německo). Kvalita DNA byla testována elektroforeticky. PCR amplifikace a agarózová gelová elektroforéza. Amplifikační reakce byly prováděny v objemu 25µl. Amplifikační reakce pro F. culmorum a F. avenaceum obsahovala 0,5U DyNAzyme II DNA polymerázy (Finnzymes, Finsko), 10mM Tris-HCl (pH 8.8), 1,5mM MgCl2, 50mM KCl a 0,1% Triton®X-100 (DyNAzyme II DNA polymerase 10x Buffer, Finnzymes, Finsko), 0,2mM dNTP (TaKaRa, Japonsko), 1µM oba primery (Metabion, Německo) a přibližně 50-100mg houbové DNA. Amplifikační směs pro F. graminearum a F. poae byla podobná s výjimkou 0,4mM dNTP (TaKaRa, Japonsko) a 0,4µM primerů (Metabion, Německo). Pro identifikaci patogenů byly použity následující dvojice primerů, které použili níže citovaní autoři: F. avenaceum (AF/AR: CAAGCATTGTCGCCACTCTC/GTTTGGCTCTACCGGGA CTG, Lees, 1995), F. culmorum (OPT18F470/OPT18R470: GATGCCAGACCAAGACGAAG/GATGCCAGACGCACTAAGAT, Schilling et al., 1996), F. graminearum (Fg11F/R: CTCCGGATATGTTGCGTCAA/GGTAGGTATCCGACATGG CAA, Nicholson et al., nepublikováno) a F. poae (Fp82F/R: CAAGCAAACAGGCTCTTCACC/TGTTCCACCTCAGTGACAGGTT, 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.

180


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 (obr. 1), primer Fp82F/R specifický pro detekci F. poae amplifikoval fragment o velikosti 220bp (obr. 2), produkt amplifikovaný F. culmorum specifickým primerem OPT18F470/OPT18R470 měl velikost 472bp (obr. 3) a s využitím primerové kombinace Fg11F/R byla velikost amplifikovaného produktu detekujícího F. graminearum 400bp (obr. 4). Tyto velikosti PCR markerů uvádí též Doohan et al. (1998) a Schilling et al. (1996). YliMattila et al. (2004) uvádí pro F. graminearum 400bp velikost specifického fragmentu, která byla potvrzena i v této práci. Obrázek 2: Elektroforeogram PCR produktů při použití primerů Fp82F/R pro detekci Fusarium poae Obrázek 1: Elektroforeogram PCR produktů při použití primerů AF/AR pro detekci Fusarium avenaceum M 1

2 3

4

5 6 7

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

8 9 10 11 12 13 14

M= 100bp-1,5kb DNA Ladder (Bio Basic Inc.) 1 – pozitivní kontrola F. avenaceum 2 – negativní kontrola 3, 4, 6, 7, 10, 13 a 14 – pozitivní nález F. avenaceum (ZH1, P, ZH2) 5, 8, 9, 11 a 12 – negativní nález F. avenaceum (SP1, M)

M= 100bp-1,5kb DNA Ladder (Bio Basic Inc.) 1 – pozitivní kontrola F. poae 2 – negativní kontrola 3, 4, 5, 6, 8, 9, 12, 13 – pozitivní nález F. poae (ZH2, M) 7, 10, 11 a 14 – negativní nález F. poae (ZH1, P, SP1) Obrázek 4: Elektroforeogram PCR produktů při použití primerů Fg11F/R pro detekci Fusarium graminearum

Obrázek 3: Elektroforeogram PCR produktů při použití primerů OPT18F470/OPT18R470 pro detekci Fusarium culmorum M

1

2

3

4

5

6

7

M

1

2

3

4

5

6

7

8

M= 100bp-1,5kb DNA Ladder (Bio Basic Inc.) 1, 2 – pozitivní kontrola F. culmorum 3 – pozitivní nález F. culmorum (ZH2) 4 – 7 – negativní nález F. culmorum (ZH1, P, SP1, M) 8 – negativní kontrola

M= 100bp-1,5kb DNA Ladder (Bio Basic Inc.) 1 – pozitivní kontrola F. graminearum 2 – 6 – negativní nález F. graminearum (ZH1, ZH2, P, SP1, M) 7 – negativní kontrola

Pro detekci napadení byly použity primery, které navrhli Lees (1995), Schilling et al. (1996) a Nicholson et al. (nepublikováno), Parry et Nicholson (1996). Přítomnost patogena v rostlinném vzorku je indikována amplifikací specifického DNA fragmentu typického pro daný patogen. Závěr 181


Korektní identifikace patogenů je důležitá pro kontrolu zdravotního stavu rostlin, šlechtění na rezistenci a pro různé epidemiologické studie. Z těchto důvodů je proto přesná diagnostika takřka nepostradatelná. Taktéž následný výzkum chování patogenu musí být založen na správné identifikaci druhu. Variabilita druhů rodu Fusarium je velmi vysoká a identifikace těchto hub je mimořádně náročná na dodržování postupů dle zvoleného klíče. Je proto často výhodné používat molekulárně biologické metody (např. PCR a její modifikace, dot blot hybridizace, sekvenování, microarray aj.). V tomto příspěvku jsou prezentovány výsledky molekulárně genetické detekce izolátů F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae získaných z rostlinného materiálu trvalých travních porostů v podmínkách Laboratoře molekulární biologie a genetiky VÚP s.r.o. v Troubsku. 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. 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. Soroka J. J., Gossen B. D. (2005): Phytophagous arthropods and silvertrop levels associated with post harvest residue treatments in three turfgrass species grown for seed. Canadian Journal of Plant Science 56: 213 – 224. 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. 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, spol. s r.o., Zahradní 1, Troubsko [email protected]

182


KLÍČIVOST KONIDIÍ COLLETOTRICHUM ACUTATUM PO APLIKACI ÚČINNÝCH LÁTEK VYBRANÝCH FUNGICIDŮ Conidial germination of Colletotrichum acutatum after application of active ingredients of selected fungicides Jílková B.1, Víchová J.1, Pokorný R.1, Vejražka K.2 1

2

Mendelova univerzita v Brně Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko

Abstrakt V laboratorních in vitro testech byla zkoušena klíčivost konidií Colletotrichum acutatum po aplikaci účinných látek vybraných fungicidů. K testům bylo použito šest izolátů C. acutatum z různých plodin. Byla zjištěna rozdílná citlivost izolátů C. acutatum k fungicidním přípravkům obsahujícím různé účinné látky. Žádný z hodnocených izolátů nebyl k vybraným fungicidním přípravkům tolerantní. Výraznější rozdíly mezi jednotlivými izoláty byly zaznamenány po aplikaci fungicidních přípravků s ú. l. azoxystrobin a metiram. U fungicidního přípravku s ú. l. azoxystrobin bylo nejvyššího inhibičního účinku dosaženo u izolátu 1109 za světlice, zatímco nejnižší inhibice byla prokázána u izolátu PCF 437 z lupiny. Nejnižší klíčivost konidií u fungicidního přípravku s ú. l. metiram byla stanovena u izolátu 1209 ze světlice, naopak nejvyšší klíčivost měl izolát 710 z třezalky. Nejvyšší účinek na klíčivost konidií byl prokázán u ú. l. captan (98,53–100 %), folpet (99,2–100 %) a mancozeb (99,8–100 %). Klíčová slova: Colletotrichum acutatum, konidie, fungicidy, účinnost Abstract Conidial germination of Colletotrichum acutatum was tested after application of selected fungicides with different active ingredients in laboratory in vitro test. Six isolates of C. acutatum, which originated from various host plants, were used. Different sensitivity of the pathogen's isolates was found to effect of the fungicides. None of the evaluated isolates was tolerant to fungicides. Significant differences between the isolates were observed after application of fungicides with a. i. azoxystrobin and a. i. metiram. The highest inhibitory effect of fungicide with a. i. azoxystrobin was achieved in isolate 1109 from safflower, while the lowest inhibition was found in isolates PCF 437 from lupine. The lowest germination of conidia was established in isolate 1209 from safflower in fungicide with a. i. metiram, while the highest germination was found in isolate 710 from Hypericum perforatum. The highest inhibitory effect was observed in fungicides with a. i. captan (98.53–100%), folpet (99.2–100%) and mancozeb (99.8–100%). Keywords: Colletotrichum acutatum, conidium, fungicides, efficacy

Úvod Patogen Colletotrichum acutatum, J. H. Simmonds 1968, patří mezi polyfágní houbové patogeny rozšířené v mnoha zemích na všech kontinentech. Způsobuje značné ekonomické škody na kulturních plodinách – především však na rostlinách a plodech jahodníku. V České republice byl v roce 2005 laboratorně potvrzen výskyt tohoto patogena na jahodníku, třešni a lupině. Ve stejném roce byly v okrese Brno-venkov poprvé zaznamenány příznaky napadení patogenem C. acutatum na rostlinách světlice barvířské (Víchová et al., 2011). Patogen se zpočátku vyskytoval ohniskově, později se za vhodných podmínek rozšířil do celého porostu. V roce 2010 byly odebrány vzorky patogena C. acutatum z napadených plodů rajčete (okres Brno-venkov) a napadených plodů jabloně v okresech Brno-venkov a Znojmo (Víchová et al. 2012). Staňková et al. (2011) zjistili, že izoláty tohoto patogena z různých plodin jsou schopny infikovat různé hostitelské druhy rostlin. 183


Jednou z možností ochrany plodin vůči patogenu je použití fungicidních přípravků. V ČR je registrován pouze jediný fungicid proti C. acutatum – Ortiva (ú.l. azoxystrobin) do jahodníku. Cílem práce bylo stanovit vliv vybraných účinných látek fungicidních přípravků na klíčení konidií C. acutatum. Materiál a metody Pro testování bylo použito sedm různých jednosložkových fungicidních přípravků (Tab. 1). Schopnost klíčení konidií byla testována v laboratorních podmínkách na šesti monosporických izolátech C. acutatum z různých rostlinných hostitelů: CBS 786.86 (Malus domestica Borkh.), PCF 231 (Fragaria × ananassa Duch.), PCF 437 (Lupinus alba L.), 710 (Hypericum perforatum L.), 1109 a 1209 (Carthamus tinctorius L). Metodika vycházela z postupu Kloutvorové a Kupkové (2009) a byla upravena dle aktuálních podmínek. Fungicidní přípravky byly rozpuštěny či smíchány s Potato Dextrose Broth (PDB), přičemž byla připravena o 100 % vyšší koncentrace než koncentrace základní. Z oranžových mas konidií jednotlivých izolátů bylo laboratorní kličkou odebráno takové množství, aby při zvětšení 400× mikroskopu Olympus CX41 bylo v zorném poli vidět 25–35 konidií. V PDB byla připravena suspenze jednotlivých izolátů. Do každé jamky mikroskopického sklíčka se třemi jamkami bylo napipetováno 10 μl fungicidního přípravku a 10 μl suspenze s konidiemi, aby výsledná koncentrace fungicidního přípravku dosahovala koncentrace základní. Každá jamka byla hodnocena jako jedno opakování. Mikroskopické sklíčko s jednou jamkou bylo považováno za kontrolní a do jamky bylo napipetováno 10 μl PDB a 10 μl suspenze s konidiemi. Mikroskopická sklíčka byla umístěna jednotlivě do sterilních Petriho misek o průměru 10 cm, na jejichž dně byl položen filtrační papír dostatečně nasycený sterilní destilovanou vodou, aby se předešlo vyschnutí pokusného materiálu. Misky byly kultivovány při optimální teplotě pro růst a sporulaci 25 ± 2 °C. Po 48 h od založení pokusu bylo při zvětšení 400× mikroskopu Olympus CX41 počítáno v náhodně vybraném zorném poli množství klíčících konidií v celkovém souboru 150 konidií. Výsledky byly statisticky zpracovány jednofaktorovou ANOVA (faktor izolát) programem UPAV. Hladina významnosti byla stanovena na α=0,05. Výsledky a diskuse Všechny hodnocené účinné látky fungicidních přípravků prokázaly inhibiční vliv na klíčení konidií patogena (Tab. 2). Rozdíly v klíčivosti konidií izolátů nebyly zjištěny u fungicidních přípravků s ú. l. dithianon, folpet a mancozeb. Výraznější rozdíly mezi jednotlivými izoláty byly zaznamenány u fungicidních přípravků s ú. l. azoxystrobin a metiram. U fungicidního přípravku s ú. l. azoxystrobin bylo nejvyššího inhibičního účinku dosaženo u izolátu 1109 (42,07% inhibice), zatímco nejnižší 22,97% inhibice byla prokázána u izolátu PCF 437. Nejnižší klíčivost konidií u fungicidního přípravku s ú. l. metiram byla stanovena u izolátu 1209 (76,73% inhibice), naopak nejvyšší klíčivost měl izolát 710 (16,9% inhibice). Celkově nejnižší inhibiční účinek byl zaznamenán u již zmiňovaných fungicidních přípravků s ú. l. azoxystrobin a metiram. Zjištění nízké inhibice ú. l. azoxystrobin bylo překvapivé a byl zde objeven rozpor se studovanou literaturou. Podle etikety totiž tento použitý fungicidní přípravek působí preventivně proti klíčení konidií a měl by být aplikován v časných fázích vývoje choroby (Anonym, 2012). Dobrý inhibiční účinek ú. l. azoxystrobin navíc potvrdily i Kloutvorová a Kupková (2009) ve svých testech klíčivosti konidií C. acutatum. U ostatních účinných látek fungicidních příravků použitých při našem testování se inhibice pohybovala v rozmezí 95,7–100 %. Nejvyšší fungicidní účinek byl prokázán u ú. l. captan (98,53–100 %), folpet (99,2–100 %) a mancozeb (99,8–100 %). Kloutvorová a Kupková (2009) rovněž zaznamenaly úplné potlačení klíčivosti konidií u ú. l. captan, ale i u ú. l. thiram. 184


Závěr V laboratorním testu zaměřeného na klíčení konidií byla zjištěna rozdílná citlivost izolátů houbového patogena C. acutatum k fungicidním přípravkům obsahujícím různé účinné látky. Žádný z hodnocených izolátů nebyl tolerantní k vybraným účinným látkám fungicidních přípravků. Laboratorní testy lze využít pouze pro předběžná zjištění, účinnost musí být vždy ověřena v polních testech. Při tomto testování je vhodné provádět umělé inokulace více izoláty příslušného patogena, aby se předešlo riziku snížené účinnosti fungicidního přípravku vlivem výskytu odolnější populace patogena.

Dedikace Příspěvek byl zpracován s podporou NAZV MZe ČR č. QH81029 "Inovace ochrany světlice barvířské (Carthamus tinctorius L.) proti významným houbovým patogenům". Použitá literatura Anonym: Ortiva. Přípravek na ochranu rostlin. Etiketa, Syngenta. [cit. 2012-01-18]. Dostupné na: http://www.agromanual.cz/download/pdf_etiketa/e_ortiva.pdf. Kloutvorová, J., Kupková, J. 2009. Laboratorní testy citlivosti houby Colletotrichum acutatum k fungicidům. Vědecká práce ovocnářská. sv. 21 s. 47–52. Staňková, B., Víchová, J., Pokorný, R. 2011. Virulence of Colletotrichum acutatum isolates to several host plants. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. sv. LIX, č. 3, s. 161–169. ISSN 1211-8516. Víchová, J., Staňková, B., Pokorný, R. 2012. First Report of Colletotrichum acutatum on Tomato and Apple Fruits in Czech Republic. Plant Disease. sv. 96, č. 5, s. 769–770. ISSN 0191-2917. Víchová, J., Vejražka, K., Cholastová, T., Pokorný, R., Hrudová, E. 2011. Colletotrichum simmondsii Causing Anthracnose on Safflower in the Czech Republic. Plant Disease.. sv. 95, č. 1, s. 79. ISSN 0191-2917.

185


Tab. 1 Účinné látky fungicidních přípravků použité při testování Základní koncentrace Mechanismus působení (%) 0,40 systemické, translaminární vlastnosti, zastavuje transport elektronů při dýchání mitochondrií 1,50 kontaktní, multi-side inhibitor, inhibuje růst mycelia, sporulaci a respiraci 0,10 kontaktní, ovlivňuje širokou škálu enzymů, zasahuje do buněčného dýchání hub 0,40 kontaktní, inhibuje respiraci a klíčení spor 0,40 kontaktní, inhibuje klíčení spor 0,45 kontaktní 0,40 kontaktní s vícebodovým účinkem, zasahuje do procesu dýchání hub

Účinná látka azoxystrobin (25%) captan (50%) dithianon (70%) folpet (80%) mancozeb (80%) metiram (70%) thiram (80%)

Tab. 2 Inhibice klíčivosti konidií izolátů u jednotlivých účinných látek fungicidních přípravků v % Účinná látka dithianon folpet mancozeb metiram

thiram

Izolát CBS 786.86

azoxystrobin captan 28,37

AB

100,00

A

100,00 A

100,00 A

99,80

A

55,03

AB

96,40

PCF 231

25,63

AB

100,00

A

100,00 A

100,00 A

99,83

A

61,84

A

100,00 A

PCF 437

22,97

B

100,00

A

98,43

A

100,00 A

100,00

A

20,13

C

100,00 A

710

36,10

AB

98,53

B

96,77

A

99,20

A

100,00

A

16,90

C

95,70

B

1109

42,07

A

100,00

A

97,87

A

100,00 A

99,87

A

29,37

BC

96,60

AB

1209

29,27

AB

100,00

A

96,50

A

100,00 A

100,00

76,73

A

100,00 A

A

Statisticky průkazné rozdíly při hladině významnosti α = 0,05 jsou označeny rozdílnými velkými písmeny

Kontaktní adresa: Ing. Jana Víchová, Ph.D. Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected]

186

B


DRUHOVÉ SPEKTRUM PLEVELŮ V MÁKU SETÉM Spectrum of weed species in Papaver somniferum Jonášová K., Horák O. Ústav agrosystémů a bioklimatologie, AF, Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Cílem této práce bylo posoudit aktuální zaplevelení porostu máku setého v provozních podmínkách Zemědělského družstva Olbramkostel a společnosti PODYJÍ, a.s., v Horním Břečkově. Intenzita zaplevelení byla zkoumána s použitím metody počítání na ploše 1 m² v patnácti (Olbramkostel 27,74 ha) a padesáti (Horní Břečkov 100,96 ha) opakování. Hodnocení v máku setém bylo provedeno v dubnu, červnu a srpnu. Mák setý byl zaplevelen na obou lokalitách těmito plevely: Tripleurospermum inodorum, Fallopia convolvulus, Elytrigia repens, Polygonum aviculare, Viola arvensis. Výsledky vyhodnocení zaplevelení byly zpracovány analýzou DCA. Kanonickou korespondenční analýzou (CCA) bylo zjištěno, že na porost máku v Horním Břečkově jsou vázány tyto plevele: Sinapis alba, Papaver rhoeas, Cirsium arvense, Fumaria officinalis. Na porost máku v Olbramkostele jsou vázány tyto plevele: Avena fatua, Thlaspi arvense, Persicaria lapathifolia, Brassica napus var. napus, Descurainia sophia. Klíčová slova: plevele, mák setý, druhová diverzita Abstract The aim of this thesis to evaluace current weed infestation of Papaver somniferum in field conditions of agricultural enterprise in Olbramkostel (27,74 ha) and Horní Břečkov (100,96 ha). Observed fields are located in South Moravia region in dry and warm climatic region. Intensity of weed infestation was carried out in chosen fields using counting method on area of 1 m² in 15 and 50 replications. Evaluation in Papaver somniferum was done on April, June and August. The obtained results were analysed using Canonical Correspondence Analysis. Both these fields were weed infestation of species: Tripleurospermum inodorum, Fallopia convolvulus, Polygonum aviculare, Viola arvensis. The fields in the Horní Břečkov are bound by the following species: Sinapis alba, Papaver rhoeas, Cirsium arvense, Fumaria officinalis. The fields in the Olbramkostele are bound by the following species: Avena fatua, Thlaspi arvense, Persicaria lapathifolia, Brassica napus var. napus, Descurainia sophia. Key words: weeds, poppy, species diversity

Úvod Mák setý má vůči plevelům jen malou konkurenční schopnost, proto je zaplevelení kritickým bodem velkovýrobní pěstitelské technologie (Baranyk et al., 2010). Hlavní ochrana proti plevelům by měla začít již v předplodinách, v nichž je ochrana snazší. Mák je totiž proti herbicidům méně odolný. O to pečlivější a přesnější musí být aplikace herbicidů v máku z hlediska jejich koncentrace a přesné aplikace (Bechyně, 1998). Materiál a metody Stanovení zaplevelení probíhalo na dvou lokalitách – v Horním Břečkově a Olbramkostele. Obě tyto obce leží v Jihomoravském kraji v okrese Znojmo, od něhož jsou vzdáleny asi 11 km. Vzdálenost mezi sledovanými pozemky je 5 km. V Horním Břečkově hodnocení probíhalo na pozemku o výměře 100,96 ha, který patří společnosti PODYJÍ, a.s., a náleží do katastrálního území Horní Břečkov. Tato lokalita se nachází v bramborářské výrobní oblasti. Druhé hodnocení zaplevelení probíhalo na pozemku patřící Zemědělskému družstvu Olbramkostel, katastrální území Olbramkostel. Nachází se na pomezí kukuřičné a řepařské výrobní oblasti a jeho výměra je 27,74 ha.

187


V Horním Břečkově je mák setý řazen do osevního sledu jako zlepšující plodina mezi dvě obilniny, v hodnoceném období byl zařazen po pšenici seté. Pěstována byla odrůda Major. V Olbramkostele byla zaseta odrůda Bergam, shodně po obilnině, ale po ječmenu jarním. Zaplevelení bylo hodnoceno ve třech termínech. První termín byl na jaře po vzejití máku, tedy 20.-25. dubna, druhý termín byl v době květu máku setého, tedy 20.-25. června a třetí termín hodnocení byl před sklizní porostu máku, tedy 7.-12. srpna. Intenzita zaplevelení byla zkoumána s použitím metody počítání na ploše 1 m². V Horním Břečkově bylo provedeno padesát opakování na 100,96 ha a v Olbramkostele patnáct opakování na 27,74 ha. 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 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). Tab. 1 Průměrné počty plevelů na lokalitách Horní Břečkov a Olbramkostel Sledovaná lokalita a termín pozorování Horní Břečkov Olbramkostel Druhy plevelů 1. 2. 3. 1. 2. 3. Anagallis arvensis 0,28 0,50 0,47 0,87 Atriplex patula 0,02 0,12 0,07 0,27 Atriplex sagittata 0,16 0,34 Avena fatua 0,10 0,20 0,80 0,67 Brassica napus var. napus 1,53 1,00 Capsella bursa-pastoris 0,02 0,06 3,73 Cirsium arvense 1,56 0,18 0,18 Chenopodium album 0,86 0,36 0,04 0,40 Descurainia sophia 1,20 0,67 0,87 Echinochloa crus-galli 0,24 0,64 1,20 0,33 Elytrigia repens 1,56 0,42 0,32 2,87 0,27 0,27 Euphorbia helioscopia 0,02 Fallopia convolvulus 19,14 0,58 1,16 10,40 0,27 0,93 Fumaria officinalis 0,36 0,18 0,16 Galium aparine 0,12 0,07 0,07 Papaver rhoeas 0,48 0,48 0,33 0,80 Persicaria lapathifolia 6,67 5,87 10,27 Plantago major 0,02 Polygonum aviculare 0,66 0,90 1,44 3,67 2,47 3,20 Sinapis alba 0,80 0,46 Sonchus arvensis 0,18 0,22 Taraxacum officinale 0,04 Thlaspi arvense 1,34 10,40 5,47 6,27 Tripleurospermum inodorum 0,06 0,38 1,50 5,00 4,20 4,47 Triticum aestivum 0,04 0,04 Veronica hederifolia 0,04 0,02 0,04 0,40 0,20 Viola arvensis 0,10 0,30 0,66 3,87 0,53 1,53

188


Obr. 1 Ordinační diagram zobrazující vliv daného pozemku na zaplevelení Zkratky vybraných druhů: Fum offi = Fumaria officinalis, Tri aest = Triticum aestivum, Sin alba = Sinapis alba, Ely repe = Elytrigia repens, Che albu = Chenopodium album, Fal conv = Fallopia convolvulus, Tar offi = Taraxacum officinale, Pla majo = Plantago major, Cir arve = Cirsium arvense, Bra napu = Brassica napus var. napus, Tri inod = Tripleurospermum inodorum, Vio arve = Viola arvensis, Des soph = Descurainia sophia, Ver hede = Veronica hederifolia, Per lapa = Persicaria lapathifolia, Thl arve = Thlaspi arvense, Cap burs = Capsella bursa – pastoris, Gal apar = Galium aparine, Eup heli = Euphorbia helioscopia, Ech crus = Echinochloa crus – galli, Atr sagi = Atriplex sagittata, Pap rhoe = Papaver rhoeas, Son arve = Sonchus arvensis, Ana arve = Anagallis arvensis, Ave fatu = Avena fatua, Atr patu = Atriplex patula, Pol avi = Polygonum aviculace. Vysvětlivky k ordinačnímu diagramu: Horní B. = Horní Břečkov, Olbramko = Olbramkostel Výsledky a diskuze Na obou sledovaných lokalitách bylo zjištěno celkem 27 druhů plevelných rostlin. Průměrné počty těchto jedinců jsou uvedeny v Tab. 1. Nejprve byla vypočtena délka gradientu (Lenghts of Gradient) pomocí analýzy DCA, která činila 4,385. 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. Toto je následně graficky vyjádřeno pomocí ordinačního diagramu. Výsledky analýzy CCA, která hodnotila vliv lokality na výskyt plevelů, jsou signifikantní na hladině významnosti α = 0,002, pro všechny kanonické osy. Na základě analýzy CCA (Obr. 1) je možné nalezené druhy plevelů rozdělit do tří skupin. První skupina plevelů se vyskytovala především na lokalitě Olbramkostel a jsou to tyto druhy: Veronica hederifolia, Viola arvensis, Tripleurospermum inodorum, Brassica napus var. napus, Persicaria lapathifolia, Descurainia sophia, Capsella bursa – pastoris, Thlaspi arvense. Druhá skupina plevelů se vyskytovala především na lokalitě Horní Břečkov a jsou to tyto druhy: Fumaria officinalis, Triticum aestivum, Sinapis alba, Elytrigia repens, Chenopodium album, Fallopia convolvulus, Taraxacum officinale, Plantago major, Cirsium arvense. Třetí skupina plevelů není ovlivněna výběrem pozemku a jsou to tyto druhy: Galium aparine, Euphorbia helioscopia, Echinochloa crus – galli, Papaver rhoeas, Atriplex patula, Atriplex sagittata, Sonchus arvensis, Avena fatua, Polygonum aviculace. Závěr Z výsledků je patrné, že byly zjištěny rozdíly zaplevelení mezi sledovanými pozemky. Některé plevelné druhy se vyskytovali pouze na jedné z vybraných lokalit, jako např. Persicaria lapathifolia, Descurainia sophia v Olbramkostele a Fumaria officinalis a Cirsium arvense v Horním Břečkově. Na obou lokalitách dochází k zaplevelování pozemků předchozí 189


pěstovanou plodinou: v Horním Břečkově byl zjištěn výskyt Sinapis alba a v Olbramkostele pak Brassica napus var. napus. Dále se na obou pozemcích vyskytoval Papaver rhoeas, jehož další rozšíření by mohlo v budoucnosti ovlivnit možnost pěstování máku setého na těchto pozemcích. Z výsledků této práce je zřejmé, že provádět hodnocení aktuálního zaplevelení v porostech plodin je nezbytné. Na hodnocených lokalitách se vyskytovaly jak plevelné druhy, které byly nalezeny pouze na jednom z pozemků, tak i druhy rozšířeny na obou lokalitách ve všech termínech pozorování. Z tohoto důvodu se 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 9/2012 “Inovace pěstitelských postupů v suchem ohrožených oblastech“ a projektu Excelence doktorského studia na AF MENDELU pro navazující vědecko-výzkumnou kariéru CZ.1.07/2.3.00/20.0005. Použitá literatura Baranyk, P., et al. (2010): Olejniny. 1. vyd. Praha: Profi Press, 206 s. Bechyně, M., (1998): Mák setý, s. 147-152. In: Hosnedl, V., Vašák, J., Mečiar, L., Rostlinná výroba – II (luskoviny, olejniny). Praha: Agronomická fakulta ČZU v Praze, katedra rostlinné výroby, 180 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.

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

190


VLIV ODRŮDY, OŠETŘENÍ, LOKALITY A ROČNÍKU NA NAPADENÍ OBILEK JARNÍHO JEČMENE PATOGENY RODU FUSARIUM Effect of variety, treatment, locality and year on spring barley grains infection by Fusarium spp. Kmoch M., Šafránková I., Pokorný R. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Cílem práce bylo zjistit vliv vybraných faktorů na úroveň přirozené infekce obilek jarního ječmene houbami r. Fusarium. Pro identifikaci těchto hub byla použita mikrobiologická metoda. V obilkách byly dominantní F. poae, F. avenaceum, F. tricinctum a F. graminearum. Na infekci obilek houbami r. Fusarium měla nejvyšší vliv lokalita a ročník. Vliv fungicidního ošetření byl nejednoznačný. Patogeny F. graminearum a F. sporotrichioides vyvolaly statisticky významně nižší infekci obilek na ošetřené variantě, oproti F. avenaceum a F. poae, které způsobily nižší infekci na neošetřené variantě. Odrůda/linie neměla statisticky průkazný vliv na infekci obilek pravděpodobně díky nízké infekci. Klíčová slova: Fusarium spp., jarní ječmen, odrůdy, mikrobiologická metoda Abstract The aim of the study was to determine the effect of selected factors on the natural infection level of spring barley grains by Fusarium fungi. Microbiological method was used to identify these fungi. Pathogens F. poae, F. avenaceum, F. graminearum and F. tricinctum were dominant in the barley grains. Locality and year had the highest effect on grains infection. Effect of fungicidal treatment was ambiguous. F. graminearum and F. sporotrichioides caused a statistically significantly lower grains infection on treated variant, compared to F. avenaceum and F. poae, which caused lower infection on untreated variant. Varieties/lines had no statistically significant effect on grains infection probably due to the low infection. Key words: Fusarium spp., spring barley, varieties, microbiological method

Úvod Fytopatogenní houby rodu Fusarium způsobují několik chorob obilnin, včetně spály klíčních rostlin a hnilob pat stébel a klasů [běloklasost, spála klasů] (Parry et al, 1995). Nejčastějšími druhy na ječmeni (Hordeum vulgare L.) jsou F. graminerarum Schwabe (teleomorfa Gibberella zeae Schwein [Petch]), F. culmorum (W. G. Smith) Saccardo, F. poae (Peck) Wollenweber a F. avenaceum (Fries) Saccardo (t. G. avenacea Cook) (Tekauz et al., 2000; Brennan et al., 2003). Kromě snižování výnosů (Nicholson et al., 1998) produkují celou řadu sekundárních metabolitů – mykotoxinů (Logrieco, 2003), které mohou být příčinou onemocnění člověka a hospodářských zvířat (D'Mello et al., 1999). V obilovinách převládají trichotheceny a zearalenon (Nicholson et al., 2003; Desjardins, 2006). Houby r. Fusarium na ječmeni lze omezovat aplikací fungicidů, jejichž účinnost závisí na účinné látce, způsobu, termínu a frekvenci aplikací (Parry et al., 1995; Homdork et al., 2000), meteorologických podmínkách (Mesterhazy et Bartok, 1996), virulenci patogenních kmenů a na přítomných druzích hub (Parry et al., 1995). Cílem práce bylo zjistit vliv odrůdy/linie, fungicidního ošetření, lokality a ročníku na úroveň přirozené infekce obilek jarního ječmene houbami r. Fusarium v podmínkách České republiky. Materiál a metody Pokus se třemi opakováními byl proveden v letech 2010 a 2011 na lokalitě Žabčice (179 m n. m.) a Kroměříž (220 m n. m.). Do pokusu bylo zařazeno 14 odrůd/linií jarního ječmene (pluchaté – Aksamit, Blaník, Bojos, Jersey, Kangoo, Prestige, Radegast, Sebastian, Malz, Tolar a bezpluché – KM 1057, AF Lucius, KM 2084 a KM 2283) ve dvou variantách, tj. 191


fungicidně ošetřená – konvenční (osivo namořeno přípravkem Raxil TNT, během vegetace postřiky fungicidy Archer Top 400 EC a Fandango 200 EC) a bez ošetření (nemořené osivo). Fungicid Archer Top 400 EC (0,9 l ha-1) byl aplikován ve vývojové fázi ječmene DC 34 (čtvrté kolénko patrné) a Fandango 200 EC (1,2 l ha-1) ve fázi DC 58–59 (celý klas vymetán). Raxil TNT – účinná látka tebukonazol (20 g l-1) + triazoxid (20 g l-1) Archer Top 400 EC – účinná látka fenpropidin (275 g l-1) + propikonazol (125 g l-1) Fandango 200 EC – účinná látka fluoxastrobin (100 g l-1) + prothiokonazol (100 g l-1) K rozlišení jednotlivých druhů r. Fusarium byla použita mikrobiologická metoda. Obilky byly povrchově dezinfikovány (60 sec, 5% chlornan sodný), následně dvakrát opláchnuty sterilní destilovanou vodou a vyskládány do Petriho misek (PM) na bramboro-dextrózový agar (PDA), 10 ks/PM, v pěti opakováních. Inkubace probíhala při laboratorní teplotě (20–24 °C). Izolace hub z obilek byla provedena čtvrtý až sedmý den. Pro identifikaci byly vypěstovány čisté kultury z monosporických izolátů (PDA, případně SNA [Spezieller Nährstoffarmer Agar]), 10–25 dnů, t 20–24 °C, tma). K determinaci druhů byl použit optický mikroskop Olympus BX41 (zvětšení 200–400×) a stereomikroskop Olympus SZX12. Byly využity především morfologické znaky makro a mikrokonidií a charakteristiky kolonie houby. Determinace byla provedena podle určovacího klíče Leslie et Summerell (2006) a Samson et al. (1996). Statistické vyhodnocení rozdílů úrovně infekce obilek ječmene houbami bylo provedeno pomocí analýzy rozptylu a mnohonásobného porovnávání (Tukey-HSD; α = 0,05) za použití programu UNISTAT 5.1 (Unistat Ltd., London, UK). V tabulkách ve výsledcích představuje každé písmeno jinou hladinu statistické významnosti při p = 0,05. Úroveň infekce (počet infikovaných obilek v %) byla vypočítána podle vzorce: Úroveň infekce = [%] Výsledky a diskuze V letech 2010 a 2011 bylo na lokalitách Kroměříž a Žabčice identifikováno v obilkách jarního ječmene F. avenaceum (FA), F. poae (FP), F. graminearum (FG), F. tricinctum (FT), F. sporotrichioides (FSP), F. culmorum (FC) a F. verticillioides (FV). Dominantními druhy byly F. poae (40,53 %), F. avenaceum (23,16 %), F. tricinctum (19,74 %) a F. graminearum (10,26 %). Při porovnání úrovně infekce obilek druhy r. Fusarium nebyly zjištěny statisticky průkazné rozdíly mezi jednotlivými odrůdami/liniemi [Tab. 1]. Statisticky významné rozdíly v úrovni napadení obilek byly nalezeny mezi ošetřenou a neošetřenou variantou. U F. poae a F. avenaceum byla úroveň infekce nižší na neošetřené variantě, naopak u F. graminearum a F. sporotrichioides na ošetřené variantě [Tab. 2]. Podle Simpson et al. (2001) a Jones (2000) je F. graminearum citlivé na skupinu triazolů, do kterých patřily námi použité fungicidní účinné látky tebukonazol, propikonazol a prothiokonazol. Ošetření pšenice látkou tebukonazol provedené Ioos et al. (2005) rovněž výrazně snížilo infekci F. graminearum a F. culmorum. Mezi lokalitami byl zjištěn statisticky průkazný rozdíl v úrovni infekce obilek u F. avenaceum, F. poae, F. tricinctum a F. sporotrichioides (nižší napadení bylo zaznamenáno na lokalitě Žabčice) [Tab. 3]. Statisticky průkazný rozdíl mezi ročníky v napadení obilek byl zjištěn u F. poae, F. tricinctum a F. sporotrichioides (nižší napadení v roce 2010) [Tab. 4]. Rozdíly v napadení obilek ječmene houbami r. Fusarium mezi lokalitami Žabčice Kroměříž a mezi ročníky 2010 a 2011 byly s nejvyšší pravděpodobností způsobeny odlišnými meteorologickými podmínkami. Na lokalitě Kroměříž, kde byla v porovnání s lokalitou Žabčice zjištěna vyšší infekce obilek, byl zaznamenán i vyšší úhrn srážek. Podle Mesterhazy et Bartok (1996), Shaner (2003) a Logrieco et al. (2003) ovlivňuje výskyt a prevalenci druhů r. Fusarium ročník, daná oblast pěstování a genotyp houby a hostitelské rostliny.

192


Tab. 1 Vliv odrůdy/linie na napadení obilek ječmene (%) houbami r. Fusarium Odrůda/druh

FA

FP

FG

FT

FSP

FC

FV

Fusarium sp.

AF Lucius Aksamit Blaník Bojos Jersey Kangoo KM 1057 KM 2084 KM 2283 Malz Prestige Radegast Sebastian Tolar

1,00 a 1,00 a 2,00 a 1,00 a 3,00 a 1,50 a 1,75 a 1,75 a 1,50 a 1,25 a 1,50 a 2,25 a 1,25 a 1,25 a

4,00 a 2,00 a 2,00 a 2,75 a 3,50 a 4,00 a 3,75 a 4,25 a 2,00 a 1,50 a 2,50 a 2,50 a 3,00 a 0,75 a

0,00 0,00 1,25 a 1,00 a 1,00 a 0,50 a 0,75 a 0,75 a 1,50 a 1,25 a 0,50 a 0,75 a 0,00 0,50 a

1,25 a 2,25 a 1,25 a 1,25 a 2,25 a 0,25 a 1,25 a 2,00 a 1,25 a 0,50 a 1,75 a 0,50 a 1,00 a 2,00 a

0,25 a 0,00 0,25 a 0,25 a 0,25 a 0,25 a 0,25 a 0,25 a 0,25 a 1,50 a 0,25 a 0,25 a 0,25 a 0,00

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

6,50 a 5,50 a 7,00 a 6,50 a 10,00 a 6,50 a 8,00 a 9,25 a 6,50 a 6,25 a 6,75 a 6,25 a 5,50 a 4,50 a

Tab. 2 Vliv fungicidního ošetření na napadení obilek ječmene (%) houbami r. Fusarium Varianta/druh

FA

FP

FG

FT

FSP

FC

FV

Fusarium sp.

Neošetřená Ošetřená

1,04 a 2,11 b

1,79 a 3,71 b

1,00 b 0,39 a

1,43 a 1,25 a

0,61 b 0,14 a

0,04 a 0,04 a

0,04a 0,00

5,93 a 7,64 a

Tab. 3 Vliv lokality na napadení obilek ječmene (%) houbami r. Fusarium Lokalita/druh

FA

FP

FG

FT

FSP

FC

FV

Fusarium sp.

Kroměříž Žabčice

2,21 b 0,93 a

4,64 b 0,86 a

0,79 a 0,61 a

2,29 b 0,39 a

0,61 b 0,14 a

0,07 a 0,00

0,04 a 0,00

10,64 b 2,93 a

Tab. 4 Vliv ročníku na napadení obilek ječmene (%) houbami r. Fusarium Ročník/druh

FA

FP

FG

FT

FSP

FC

FV

Fusarium sp.

2010 2011

1,32 a 1,82 a

0,14 a 5,36 b

0,71 a 0,68 a

0,39 a 2,29 b

0,25 a 0,50 b

0,00 0,07 a

0,00 0,04 a

2,82 a 10,75 b

Závěr Dominantními druhy v obilkách jarního ječmene během let 2010 a 2011 na lokalitách Žabčice a Kroměříž byly F. poae, F. avenaceum, F. tricinctum a F. graminearum. Sporadicky izolovanými druhy byly F. culmorum a F. verticillioides. Na infekci obilek ječmene houbami r. Fusarium měla nejvyšší vliv lokalita (nižší napadení na lokalitě Žabčice), dále pak ročník (nižší infekce v roce 2010). Vliv fungicidního ošetření byl nejednoznačný. F. graminearum a F. sporotrichioides vyvolalo statisticky významně nižší infekci obilek na ošetřené variantě, oproti F. avenaceum a F. poae, které způsobily nižší infekci na neošetřené variantě. Odrůda/linie neměla statisticky průkazný vliv na infekci obilek pravděpodobně díky nízké infekci obilek druhy r. Fusarium. Kontrolou mykotoxigenních hub r. Fusarium lze kromě

193


příznivého ovlivňování výnosů minimalizovat průnik mykotoxinů do potravního řetězce a tím chránit zdraví lidí a hospodářských zvířat. Dedikace: Příspěvek byl zpracován s podporou projektu Výzkumného centra pro studium obsahových látek ječmene a chmele č. 1M0570 a projektu č. QI111B044 „Komplexní strategie pro minimalizaci negativního dopadu infekce toxikogenními houbami r. Fusarium v obilovinách a odvozených produktech“. Použitá literatura Brennan, J. M., Fagan, B., Van Maanen, A., Cooke, B. M., Doohan, F., M., 2003: Studies on in vitro growth and pathogenicity of Fusarium fungi. European Journal of Plant Pathology 109: 577–587. Desjardins, A. E., 2006: Fusarium Mycotoxins: Chemistry, Genetics and Biology. APS Press. 260 s. D'Mello, J. P., F., Placinta, C. M., Macdonald, A. M. C., 1999: Fusarium mycotoxins: a reviewof global implications for animal health, welfare and productivity. Anim. Feed Sci. Technol 80, 183–205. Homdork, S., Fehrmann, H., Beck, R., 2000: Effects of field application of tebuconazole on yield, yield components and the mycotoxin kontent of Fusarium – infected wheat grain, J. Phytopathol. 148: 1–6. Leslie, J. F., Summerell, B. A., 2006: The Fusarium Laboratory Manual. Oxford: Blackwell Publishing. 388 s. Logrieco, A., Bottalico, A., Mulé, G., Moretti, A., Perrone, G., 2003: Epidemiology of toxigenic fungi and their associated mycotoxins for some Mediterranean crops. European Journal of Plant Pathology 109: 645–667. Mesterhazy, A., Bartok, T., 1996: Control of Fusarium head blight of beat by fungicides and its effect on the toxin contamination of the. Pflanzenschutz-Nachrichten Bayer 49 (2): 181–198. Nicholson, P., Chandler, E., Draeger, R. C., Gosman, N. E., Simpson, D. R., Thomsett, M., Wilson, A. H., 2003: Molecular tools to study epidemiology and toxicology of fusarium head blight of cereals. European Journal of Plant Pathology 109 (7): 691–703. Nicholson, P., Simpson, D. R., Weston, G., Rezanoor, H. N., Lees, A. K., Parry, D. W., Joyce, D., 1998: Detection and quantification of Fusarium culmorum and Fusarium graminearum in cereals using PCR assay. Physiol. Mol. Plant Pathol. 53: 17–37. Parry, D. W., Jenkinson, P., Mcleod, L., 1995: Fusarium ear blight (scab) in small grain cereals- a review. Plant Pathology 44: 207–238. Samson, R. A., Hoekstra, E. S., Frisvad, J. C., Filtenborg, O., 1996: Introduction to foodborne fungi. 5th ed. Centraalbureau voor Schimmelcultures, Baarn and Delft, 322 s. Shaner, G., 2003: Epidemiology of Fusarium head blight of small grain cereals in North America. In: Leonard, K., J., Bushnell, W., R. (Eds.), Fusarium Head Blight of Wheat and Barley. APS Press, St. Paul, MN, pp. 84–119. Simpson, D. R., Weston, G. E., Turner, J. A., Jennings, P., Nicholson, P., 2001: Differential control of head blight pathogens of wheat by fungicides and consequences for mycotoxin contamination of grain. European Journal of Plant Pathology 107: 421–431. Tekauz, A., McCallum, B., Gilbert, J., 2000: Review: Fusarium head blight of barley in western Canada. Canadian Journal of Plant Pathology 22: 9–16. Kontaktní adresa: Ing. Martin Kmoch, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1/1665, 613 00 Brno e-mail: [email protected] 194


RELATIVNÍ ČETNOST PŮVODCŮ ČERNÁNÍ STONKU BRAMBORU V ČESKÉ REPUBLICE V ROCE 2012 Relative incidence of potato blackleg pathogen in the Czech Republic in 2012 Krejzar V., Pánková I., Kůdela V. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Abstrakt V letech 2012 jsme na šesti lokalitách v České republice (kraj Vysočina a Plzeňský kraj) uskutečnili průzkum výskytu původců bakteriálního černání stonku bramboru. Z příznakových rostlin jsme k mikrobiologickým analýzám odebrali celkem 75 vzorků. Identifikační testy jsme provedli u 95 bakteriálních izolátů. Relativní četnost výskytu jednotlivých původců černání stonku bramboru jsme stanovili v procentech z celkového počtu identifikovaných patogenů. Mezi získanými izoláty převládal druh Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, který tvořil 65 % identifikovaných izolátů. Druh P. atrosepticum byl v roce 2012 zastoupen 17 % izolátů, druh Dickeya chrysanthemi nebyl v roce 2012 zaznamenán. Druhy rodu Pseudomonas byly mezi identifikovanými izoláty zastoupeny v rozmezí 1-7 %. Klíčová slova: bakteriální černání stonku bramboru; Dickeya chrysanthemi; Pectobacterium atrosepticum; P. carotovorum subsp. carotovorum; Pseudomonas cichorii; P. corrugata; P. fluorescens; P. marginalis; P. putida; P. viridiflava; brambory; Abstract In this study, we evaluate incidence of various soft rot bacteria in potato stems sampled from five localities in the Czech Republic in 2012. We analysed microbiologically altogether 75 samples of potato stems. Relative incidence of individual potato blackleg pathogen was expressed as percentage of the total number of identified pathogens. Of a total 95 isolates obtained from symptomatic blackleg stems, Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum was surprisingly prevailing as it was determined in 65% respectively, P. atrosepticum was determined in 17% respectively. Dickeya chrysanthemi was not determined in 2012. The bacterium of Pseudomonas genera were determined isolates in 1-7% respectively. Key words: blackleg; Dickeya chrysanthemi; Pectobacterium atrosepticum; P. carotovorum subsp. carotovorum; Pseudomonas cichorii; P. corrugata; P. fluorescens; P. marginalis; P. putida; P. viridiflava; potatoes;

Úvod Publikace navazuje na vědecký článek: „Relativní četnost původců černání stonku bramboru v České republice v roce 2010-2011”, který byl uveřejněn v časopise Vědecké práce Výzkumný stav bramborářský Havlíčkův Brod v roce 2011 a přináší informaci o spektru výskytu původců bakteriálního černání stonku bramboru v České republice v roce 2012. Černání stonku bramboru je choroba způsobovaná odlišnými bakteriálními patogeny, které jsou přenosné hlízami a jejich výskyt je závislý na převládajících klimatických podmínkách. Bakterie Pectobacterium atrosepticum se běžně projevuje typickou černou hnilobou na bázi stonku. Příznaky choroby mohou být rozdílné v závislosti na převládajících vnějších podmínkách (PÉROMBELON, KELMAN 1980). Patogen byl poprvé popsán jako původce černání báze stonku bramboru pod názvem Bacillus atrosepticus, později redukován na poddruh pod názvem Erwinia carotovora subsp. atroseptica. Status samostatného druhu opět nabyl pod názvem Pectobacterium atrosepticum (GARDAN et al. 2003). V oblastech mírného podnebního pásma je P. atrosepticum běžným patogenem, ke kterému se vztahuje název choroby. Obdobné příznaky černání stonku, které souvisejí s infekcí bakterií P. atrosepticum, mohou v polních podmínkách vyvolat další dvě pektinolytické bakterie, P. carotovorum 195


subsp. carotovorum a Dickeya chrysanthemi. Záleží na tom, který z těchto tří patogenů převládá na rozkládající se matečné hlíze, proniká do stonků a za příznivých povětrnostních podmínek se množí v xylémových cévách. Každý z těchto tří patogenů může také samostatně nebo v kterékoliv kombinaci způsobit měkkou hnilobu, a to jak u skladovaných hlíz, tak u sadbových hlíz na začátku vegetace, což má za následek nevzcházivost hlíz a mezerovitost porostu. Po proniknutí těchto odlišných pektinolytických bakterií dovnitř rostlinných pletiv je infekční proces obdobný a viditelné symptomy na rostlinách bramboru stěží rozlišitelné (PÉROMBELON, KELMAN 1987). Geografické rozšíření tří pektinolytických bakterií spjatých s rostlinami bramboru je odrazem klimatické distribuce jejich hostitelských rostlin a růstových charakteristik patogenů při různých teplotách (ELPHINSTONE 1987). Teplota je hlavní faktor ovlivňující patogenezi odlišnými pektinolytickými bakteriemi a určující, který patogenní organizmus bude převládat (LUMB et al. 1986). P. c. subsp. carotovorum a D. chrysanthemi jsou fenotypicky a geneticky heterogennější než P. atrosepticum (TOTH et al. 2003). P. atrosepticum je většinou omezeno na oblasti mírného podnebního pásma, P. c. subsp. carotovorum je celosvětově rozšířeno jak v mírném tak i tropickém podnebním pásmu. Je patogenní pro široké spektrum rostlin a je schopno přežívat v různém prostředí, např. v půdě, ve vodních tocích a jezerech. D. chrysanthemi je široce rozšířena v tropických a subtropických oblastech i v teplých oblastech mírného pásma, kde je patogenní pro mnohé plodiny, včetně těch, které se pěstují ve sklenících v mírných oblastech. Od konce 80. let minulého století byla zaznamenána na sadbových hlízách v některých mírných oblastech (ve Švýcarsku, Nizozemí, Francii a Japonsku), kde mimo jiné způsobila i černání stonku bramboru v polních podmínkách (DICKEY 1979; PÉROMBELON, KELMAN 1987). Pektinolytické enzymy produkují i některé pseudomonády způsobující měkké hniloby u bramboru, zeleninových a ovocných druhů. Patří k nim Pseudomonas viridiflava, P. marginalis a určité kmeny P. fluorescens a P. putida, které produkují enzym pektatlyázu. Některé kmeny nepektinolytických fluorescentních pseudomonád se mohou změnit za určitých podmínek na pektinolytické (LIAO 1991). Cílem tohoto příspěvku je zjistit spektrum výskytu původců bakteriálního černání stonku bramboru v České republice v roce 2012. Materiál a metody V roce 2012 bylo na 5 lokalitách z celkem 22 odrůd odebráno 75 vzorků stonků bramboru s příznaky bakteriálního černání. Ze zhnědlých částí cévních svazků na příčném a podélném řezu stonkem byly odebírány segmenty, které byly macerovány ve sterilní destilované vodě a roztírány na dva typy živných médií: (i) MPAg vhodné pro izolaci a kultivaci bakterií rodu Dickeya a Pectobacterium; (ii) King B vhodné pro kultivaci a izolaci bakterií rodu Pseudomonas. Živná média byla uchovávána v termostatu při teplotě 28°C po dobu 1 - 2 dnů. Petriho misky s živným médiem MPAg byly hodnoceny na přítomnost bakterií rodu Dickeya a Pectobacterium po 24 hodinách, Petriho misky s živným médiem King B byly hodnoceny na přítomnost bakterií rodu Pseudomonas po 48 hodinách. U získaných čistých kultur bakteriálních izolátů byly stanoveny jejich biochemické vlastnosti při využití identifikačního systému Biolog GEN III MicroPlateTM. Izoláty z rodu Pseudomonas byly podrobeny testům hypersenzitivity na rostlinách tabáku (Nicotiana tabacum L.). Pektinolytické vlastnosti vybraných bakteriálních izolátů byly ověřovány metodou inokulace plátků hlíz bramboru. Relativní četnost výskytu jednotlivých izolovaných původců černání stonku bramboru v roce 2012 byla stanovena v procentech z celkového počtu identifikovaných patogenů. Výsledky a diskuse V roce 2012 bylo na 5 lokalitách odebráno 75 vzorků stonků bramboru s příznaky bakteriálního černání, pocházejících celkem z 22 odrůd. Ze 75 vzorků bylo získáno celkem 95 196


bakteriálních izolátů. Z celkem 95 bakteriálních izolátů bylo 65 % identifikováno jako Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, 17 % jako P. atrosepticum, 7 % jako Pseudomonas fluorescens, 4 % jako P. synxantha, 2 % jako P. marginalis, 2 % jako P. syringae, 1 % jako P. corrugata a 1 % jako P. cichorii. Druh Dickeya chrysanthemi nebyl mezi získanými izoláty identifikován (tab. 1, 2). Tab. 1: Výsledky identifikace 95 bakteriálních izolátů pocházejících z 5 lokalit v roce 2012 Lokalita Počet Počet Výsledky identifikace (%) odrůd izolátů Pcc Pa Pf Psyn Pm Ps Pcorr Pcich 1 5 20 85 5 0 5 0 0 0 1 2 4 21 95 5 0 0 0 0 0 0 3 3 14 43 57 0 0 0 0 0 0 4 6 19 37 32 21 0 0 11 0 0 5 4 21 57 0 14 14 10 0 1 0 Celkem 22 95 65 17 7 4 2 2 1 1 Pcc - Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum; Pa - P. atrosepticum; Pf Pseudomonas fluorescens; Psyn - P. synxantha; Pm - P. marginalis; Ps - P. syringae; Pcorr P. corrugata; Pcich - P. cichorii; Výsledky mikrobiologické analýzy stonků bramboru s příznaky bakteriálního černání získané v roce 2012 jsme porovnali s výsledky získanými v letech 2010 a 2011 (tab. 2). V roce 2010 z celkového počtu 120 testovaných bakteriálních izolátů pocházejících z 52 vzorků odebraných na celkem 3 lokalitách bylo 63 % identifikováno jako P. c. subsp. carotovorum, 13 % jako D. chrysanthemi, 6 % jako P. atrosepticum, 2 % jako P. viridiflava, 2 % jako P. putida a 2 % jako P. fluorescens. Celkem 12 % bakteriálních izolátů se nepodařilo identifikovat (KREJZAR et al. 2011) (tab. 2). V roce 2011 z celkového počtu 76 testovaných bakteriálních izolátů pocházejících z 29 vzorků odebraných na 3 lokalitách bylo 58 % identifikováno jako P. c. subsp. carotovorum, 16 % jako P. atrosepticum, 3 % jako P. putida a 20 % jako P. fluorescens. Celkem 4 % bakteriálních izolátů nebylo možno spolehlivě identifikovat (tab. 2). Bakterie D. chrysanthemi nebyla při průzkumu provedeném v roce 2011 detekována (KREJZAR et al. 2011). Tab. 2: Výsledky identifikace bakteriálních izolátů pocházejících z 5 lokalit v roce 2012 v porovnání s výsledky identifikace na 3 lokalitách v letech 2010 a 2011 Rok Počet Počet Výsledky identifikace (%) odrůd izolátů Pcc Pa Dch Pf Pv Ppu Pm Pcorr Pcich 2010 120 63 6 13 2 2 3 0 0 0 2011 76 58 16 0 20 0 3 0 0 0 2012 22 95 65 17 0 7 2 0 2 1 1 Pcc - Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum; Pa - P. atrosepticum; Dch - Dickeya chrysanthemi; Pf - Pseudomonas fluorescens; Pv - P. viridiflava; Ppu - P. putida; Pm - P. marginalis; Pcorr - P. corrugata; Pcich - P. cichorii; Převládajícím izolovaným patogenem v roce 2012, podobně jako v letech 2010 a 2011, byl druh P. c. subsp. carotovorum. Průměrná růstová teplota P. atrosepticum je okolo 27°C (při 36°C neroste), P. c. subsp. carotovorum okolo 29°C a D. chrysanthemi okolo 35°C (ELPHINSTONE 1987). Převládají-li v době výsadby brambor nízké teploty pod 15 °C, převládá napadení druhem P. atrosepticum, a to jak stonků, tak i hlíz. Se stoupající teplotou se zvyšuje četnost a síla napadení stonků a hlíz bakteriemi P. c. subsp. carotovorum a D. chrysanthemi 197


(ELPHINSTONE 1987). Efektivní regulace původce černání stonku spočívá primárně na produkci a používání „čisté“ sadby (PÉROMBELON 2000). Cílem je vypracování spolehlivých a ekonomicky přijatelných testů, kterými by bylo možno kvantifikovat kontaminaci hlíz patogeny, které představují pro porosty bramboru v určité oblasti hlavní riziko. Předpokládá se, že při použití tohoto přístupu se dosáhne lepších výsledků, než tomu bylo při aplikaci uznávání sadbových porostů založených na inspekci a odstraňování rostlin s příznaky černání báze stonku, které většinou nebývá důsledné. Kromě toho, vizuální hodnocení četnosti výskytu černání stonku v porostu je nespolehlivým indikátorem kontaminace dceřiných hlíz. Podle DE BOERA (2001) významně klesá škodlivost původce černání stonku bramboru v případech, kdy jsou sadbové brambory odvozeny z vegetativně množených mikrorostlin a počet polních generací se sníží. Dedikace Tato práce vznikla za finanční podpory Ministerstva zemědělství ČR, projekt č. 0002700604. Použitá literatura De Boer S.H. (200l): Blagleg/soft rot of potato. In: Maloy O.C., Murry T.D.: Encyclopedia of plant pathology, Volume I., II. John Wiley & Sons, Inc., New York. Dickey R.S. (1979): Erwinia chrysanthemi: a comparative study of phenotypic properties of strains from several hosts and other Erwinia species. Phytopathology 69: 324-329. Gardan L., Gouy C., Christen R., Samson R. (2003): Elevation of three subspecies of Pectobacterium carotovorum to species level: Pectobacterium atrosepticum sp. nov., Pectobacterium betavasculorum sp. nov. and Pectobacterium wasabiae sp. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 53: 381-391. Elphinstone, J.G. (1987): Soft rot and blackleg of potato. Erwinia spp. Technical Information Bulletin 21. International Potato Center, Lima, Peru. Krejzar V., Pánková I., Hausvater E., Doležal P., Kůdela V. (2011): Relativní četnost původců černání stonku bramboru v České republice v roce 2010-2011. Vědecké práce Výzkumný ústav bramborářský Havlíčkův Brod, 2011, 19: 27-34. Liao G.H. (1991): Cloning of pectate lyase gene pel from Pseudomonas fluorescens and detection of sequences homology to pel in Pseudomonas viridiflava and Pseudomonas putida. Journal of Bacteriology 173: 4386-4393. Lumb V.M., Pérombelon M.C.M., Zutra D. (1986): Studies of a wilt diseases of the potato plant in Israel caused by Erwinia chrysanthemi. Plant Pathol. 35: 196-202. Pérombelon, M.C.M. - Kelman, A. (1980): Ecology of the soft rot erwinias. Ann. Rev. Phytopathol., 18: 361-387. Pérombelon M.C.M., Kelman A. (1987): Blackleg and other potato diseases caused by soft rot erwinias: a proposal for a revision of the terminology. Plant Disease 71: 283-285. Pérombelon M.C.M. (2000): Blackleg risk potential of seed potatoes determined by quantification of tuber contamination by the causal agent and Erwinia carotovora subsp. atroseptica: a critical review. OEPP/EPPO. Bulletin, 30: 413-420. Toth J.K., Bell K.H., Holeva M.C., Birtch P.R.J. (2003): Soft rot erwiniae: from genes to genomes, Molecular Plant Patology 4: 17-30. Kontaktní adresa : Ing. Václav Krejzar, Ph.D. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6-Ruzyně, e-mail: [email protected]

198


VLIV PŘEDPLODINY A ZPRACOVÁNÍ PŮDY NA DIVERZITU A DRUHOVÉ SPEKTRUM PLEVELŮ Influence previous crop and soil tillage on species spectrum and weeds diversity Neischl A.1, Winkler J.2, Klepáčková V.2, Zelená V.1 1

Ústav biologie rostlin, 2Ústav agrosystémů a bioklimatologie Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt – Stanovení druhové rozmanitosti plevelných společenstev bylo provedeno u plodiny pšenice ozimé roce 2010 a 2011. Polní pokus byl založen v Žabčicích na polní pokusné stanici Mendlovy univerzity. Pšenice ozimá byla pěstována po předplodině vojtěšce seté a po předplodině kukuřici silážní. Při porovnání tří variant zpracování půdy (orba, minimalizace a přímé setí) bylo zjištěno největší zaplevelení, na variantě s minimalizačním zpracováním půdy a nejmenší na variantě, kde byla použita tradiční technologie zpracování půdy. Po tradiční technologii (orbě) bylo nalezeno 20 druhů plevelů, kde nejvíce dominoval Veronica polita, po minimalizační technologii druhů 17, kde měl opět největší zastoupení Veronica polita a po bezorebné technologii druhů 14, přičemž dominoval plevelný druh Capsella bursa-pastoris. Klíčová slova: plevele, zpracování půdy, předplodina, diverzita Abstract – Determination of species diversity of weed communities was made in winter wheat stand in 2010 and 2011. The field experiment was established in Žabčice on the field experimental station of Mendel University in Brno. Winter wheat was raised by previous crop alfalfa as well as by previous crop silage maize. Comparison of three variants of soil tillage (ploughing, minimum tillage and direct sowing) shown that the highest weed infestation was on the variant with minimum tillage and the lowest was on the variant where the conventional way of tillage was used. After conventional technology (ploughing) was found 20 species of weeds, the most dominant was Veronica polita, on the minimum-tillage variant 17 species, the most common was Veronica polita again and after notillage was found 14 species and the most dominant was the weed specie Capsella bursa-pastoris. Key words: weeds, soil tillage, previous crop, diversity

Úvod Zemědělství České republiky a jeho vliv na životní prostředí je poznamenán minulostí. Biologická rozmanitost na zemědělské půdě nedosahuje požadované úrovně, což se projevuje snížením populací původních druhů (MARADA et al., 2010). Dle MIKULKA et al. (1999) procházejí plevelná společenstva složitým vývojovým cyklem. V minulosti byla tato společenstva druhově bohatá a na polích bylo zastoupeno mnoho desítek plevelných druhů. Vývoj druhového spektra plevelných společenstev byl a stále bude ovlivňován celou řadu faktorů. Za základní příčinu snížení diverzity v agroekosystémech je považována ztráta funkce ekosystémů jejich narušením. Je to právě zemědělství, které má zájem na jednoduchých a uniformních ekosystémech řízených člověkem. Tím způsobuje vymizení mnoha původních druhů rostlin a živočichů, snížení druhové diverzity společenstev, ekosystémů a změny v početnosti druhů (MARADA et al., 2010; BOHÁČ et al., 2006). Vliv rozdílných technologií zpracování půdy a předplodiny na výskyt a druhovou rozmanitost společenstva plevelů v porostu pšenice ozimé byl hodnocen na polním pokusu. Materiál a metody Polní pokus byl založen na polní pokusné stanici v Žabčicích v roce 2003. Jednotlivé parcely mají velikost 1000 m2 (100 x 10 m). V polním pokusu byl použit sedmihonný osevní postup 199


(vojtěška setá - první užitkový rok; vojtěška setá – druhý užitkový rok; ozimá pšenice; kukuřice na siláž; ozimá pšenice; cukrovka; jarní ječmen). V rámci sedmihonného osevního postupu byly k plodině pšenice ozimé použity tři varianty zpracování půdy. První varianta byla tradiční zpracování půdy, v textu označena jako orba. Druhá varianta byla minimalizace zpracování půdy s mělkým zpracováním, u které bylo použito označení minimalizace a třetí variantou bylo přímé setí, v textu označeno bez orby. Zaplevelení bylo vyhodnocováno před aplikaci herbicidů v porostech pšenice ozimé. Termíny vyhodnocení byly 9. 4. 2010 a 1. 4. 2011. Počty jedinců jednotlivých druhů plevelů byly zjišťovány na ploše 1 m2 a to ve 12 opakováních. České a latinské názvy jednotlivých druhů plevelů byly použity podle Kubáta (KUBÁT, 2002). Druhová diverzita byla vyjádřena pomocí Indexu 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 a Indexu diverzity byl použit počítačový program STATISTICA.Cz, dále byla aplikována analýza rozptylu a následně metoda minimální průkazné diference (LSD). K vyhodnocení výskytu jednotlivých druhů plevelů na variantách byla použita mnohorozměrná analýza ekologických dat kanonická korespondenční analýza CCA (Canonical Correspondence Analysis). Průkaznost byla testována pomocí testu Monte-Carlo a bylo propočítáno 499 permutací. Data zpracoval počítačový program Canoco 4.0. (TER BRAAK, 1998). Výsledky a diskuze V průběhu sledování bylo na pokusu nalezeno celkem 24 druhů plevelů. V Tab. 1 jsou uvedeny výsledky testování LSD počtu druhů a indexu diverzity. Rozdíly v hodnotách počtu druhů a byly indexu diverzity statisticky průkazné mezi osevními postupy a variantami zpracování půdy. Tab. 1 Výsledky testování LSD počtu druhů plevelů a Index diverzity Varianty Počet druhů Index diverzity Průměrný Idiv. Statistická Rok Průměrný Statistická průkaznost sledovaní počet druhů průkaznost (druh.m-2) (α =0,05) (α =0,01) (α =0,05) 2010 2011 Předplodina

3,45 3,33

Kukuřice Vojtěška Zpracování půdy

3,17 3,62

Orba Minimaliza ce orby Bez

3,17 3,81 3,20

a a Statistická průkaznost (α =0,01) a b Statistická průkaznost (α =0,01; α =0,05) a b a

0,53 0,59

0,62 0,49

0,64 0,50 0,53

a b

a a

Statistická průkaznost (α =0,01) a b Statistická průkaznost (α =0,01; α =0,05) a b b

Výsledky analýzy CCA, která hodnotila vliv technologie zpracování půdy na výskyt plevelů je signifikantní na hladině významnosti α = 0,002, pro všechny kanonické osy. Na základě analýzy CCA (Obr. 1) je možné nalezené druhy plevelů rozdělit do 4 skupin: druhy v blízkosti značky CT ovlivněné orbou (rozrazil perský, ostrožka východní, úhorník 200


mnohodílný, rozrazil břečťanolistý, mák vlčí, opletka obecná, hořčice rolní, zemědým lékařský, merlík bílý, starček obecný), druhy v blízkosti značky MT ovlivněné minimalizační technologií (rozrazil lesklý, hluchavka nachová, penízek rolní, hluchavka objímavá, silenka noční), druhy v blízkosti značky NT ovlivněné bezorebnou technologií (svízel přítula, tolice vojtěška, heřmánkovec nevonný, violka rolní, rdesno ptačí, pcháč oset, locika kompasová), druhy ostatní ovlivněné jiným faktorem (ptačinec prostřední, kokoška pastuší tobolka). Vliv zpracování půdy a předplodiny na výskyt plevelů je také signifikantní na hladině významnosti α = 0,002 a je zobrazen na Obr. 2. Na základě analýzy CCA je možné nalezené druhy plevelů rozdělit do 3 skupin: druhy v blízkosti značky Vojteska (svízel přítula, ptačinec prostřední, hluchavka objímavá, heřmánkovec nevonný, tolice vojtěška, violka rolní, rdesno ptačí), druhy v blízkosti značky Kukurice (penízek rolní, hluchavka nachová, kokoška pastuší tobolka, silenka noční), druhy ostatní ovlivněné jiným faktorem (rozrazil lesklý, rozrazil perský, mák vlčí, ostrožka východní, úhorník mnohodílný, rozrazil břečťanolistý, starček obecný, zemědým lékařský, merlík bílý, hořčice rolní, locika kompasová, opletka obecná). Obr. 1 Ordinační diagram vyjadřující Obr. 2 Ordinační diagram vyjadřující vliv vliv technologie zpracování půdy na výskyt technologie zpracování půdy a plevelů předplodiny na výskyt plevelů

Vysvětlivky ke zkratkám: technologie zpracování půdy CT – orba, MT – minimalizace, NT – bezorebná technologie. předplodina Vojteska, Kukurice. Technologie zpracování půdy: NT – bezorebná technologie, MT – minimalizační technologie, CT – orba. Druhy plevelů: Cap burs (Capsella bursa-pastoris), Cir arve (Cirsium arvense), Con orie (Consolida orientalis), Des soph (Descurainia sophia), Fall con (Fallopia convolvulus), Fum offi (Fumaria officinalis), Gal apar (Galium aparine), Che albu (Chenopodium album), Lac serr (Lactuca serriola), Lam ampl (Lamium amplexicaule),Lam purp (Lamium purpureum), Med sati (Medicago sativa), Pap rhoe (Papaver rhoeas), Pol avic (Polygonum aviculare), Sen vulg (Senecio vulgaris), Sil noct (Silene noctiflora), Sin arve (Sinapis arvensis), Ste medi (Stellaria media), Thl arve (Thlaspi arvense),Tri inod (Tripleurospermum inodorum), Ver hede (Veronica hederifolia), Ver pers (Veronica persica), Ver poli (Veronica polita), Vio arve (Viola arvensis).

201


Závěr Z výsledků testování minimální průkazné diference (LSD) vyplývá, že rozdíly v počtu druhů byly statisticky průkazné mezi předplodinami a variantami zpracování půdy. Dle výsledků testování LSD Indexu diverzity byla společenstva plevelů druhově pestřejší v roce 2010, po předplodině vojtěšce, u minimalizace a bezorebné technologie. Na variantě, kde byla provedena orba bylo nalezeno 20 druhů plevelů, na pozemcích s minimalizací se vyskytovalo 17 plevelných rostlin a v porostech s bezorebnou technologií bylo zjištěno 14 druhů plevelů. Na variantě s orbou dominoval rozrazil lesklý a rozrazil perský. Na minimalizační variantě vykazoval největší zastoupení rozrazil lesklý a hluchavka objímavá. Na pozemcích s bezorebnou technologií se v nejvíce vyskytovala kokoška pastuší tobolka a rozrazil lesklý. 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 ekosystém je výrazně ovlivňován vůli člověka – pěstitele. Průměrný počet druhů byl u minimalizace vyšší oproti orbě. Index diverzity vykazoval druhově pestřejší společenstva plevelů u minimalizace a bezorebné technologie, a také po předplodině vojtěšce. Celkově druhů však bylo málo. Z velké části se jednalo a jednoleté přezimující druhy plevelů. Dedikace Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP 9/2012 “Inovace pěstitelských postupů v suchem ohrožených oblastech“. Použitá literatura Boháč, J., Moudrý, J., Desetová, L. 2006: Biodiversity and Agriculture. Život. Prostr., Vol. 41, No. 1. Katedra agroekologie Zemědělské fakulty Jihočeské univerzity V Českých Budějovicích. Dostupné na: www.jaroslavbohac.wz.cz/download/05_bohac.pdf Kubát, K. 2002: Klíč ke květeně České republiky. Academia. Praha. 928 s. ISBN 80-2000836-5 Marada, P., Havlíček, Z., Skládanka, J. 2010: Ochrana přírody a krajiny – Ekosystémové služby, nový trend zemědělského podnikání, 1.vyd. Brno, Mendlova univerzita v Brně, 45 s. Mikulka, J. a kol. 1999: Plevelné rostliny polí, luk a zahrad. 1.vyd., Praha, 160 s. 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,.

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

202


POTVRZENÝ VÝSKYT PŮVODCE BLEEDING CANKER JÍROVCŮ V ČR The first report of causal agent of bleeding canker of horse chestnut in the Czech Republic Pánková I.1, Krejzar V. 1, Mertelík J. 2, Kloudová K. 2 Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i. 1

2

Abstrakt Choroba bleeding canker (BC) s českým názvem slizotoková nekróza na jírovci maďalu (Aesculus hippocastanum) vyvolaná bakterií Pseudomonas syringae pv. aesculi (Psa) byla v České republice poprvé prokázána v roce 2010. První výskyt choroby byl zjištěn na lokalitě Měděnec v Krušných horách, přítomnost Psa na této lokalitě byla potvrzena v roce 2011. Od roku 2011 byl výskyt bakterie Psa prokázán i na dalších dvou lokalitách. Přítomnost bakterií Psa byla prokázána v korových a floémových pletivech stromů různého stáří. Bakterie Psa byly úspěšně izolovány v průběhu celého vegetačního období. Bakterie byly identifikovány metodami Biolog, Sherlock a qPCR. Patogenita izolátů byla ověřena na semenáčcích jírovce maďalu. Klíčová slova: Aesculus hippocastanum L. – jírovec maďal, bleeding canker, Pseudomonas syringae pv. aesculi, izolace Abstract Disease bleeding canker (BC) with the czech name „slizotoková nekróza“ on horse chestnut (Aesculus hippocastanum) caused by the bacteria Pseudomonas syringae pv. aesculi (Psa) has been demonstrated for the first time in 2010 in the Czech Republic. The first occurrence of the disease was recorded on the locality Měděnec in the Ore mountains. The presence of the pathogen on this locality was confirmed in 2011. From 2011 the presence of this Pseudomonas subspecies on the other two localities was demonstrated. The presence of the bacteria was demonstrated in the bark and floem tissue of trees of different ages. The bacteria were successfully isolated and identified during the entire growing period. Bacteria have been identified by Biolog, Sherlock a qPCR methods. Pathogenicity of isolates was confirmed by inoculation of the horse chestnut seedlings. Keywords: Aesculus hippocastanum L. – horse chestnut, bleeding canker, Pseudomonas syringae pv. aesculi, isolation

Úvod Jírovec maďal (koňský kaštan) je převládajícím druhem jírovce v České republice. Porosty jírovců jsou v současnosti v ČR nejvíce ohrožovány klíněnkou jírovcovou (Cameraria ohridella), některými houbovými chorobami (Phytophthora sp.) a nově bakterií Pseudomonas syringae pv. aesculi (Psa), způsobující bleeding canker (BC), česky slizotokovou nekrózu jírovce maďalu. Choroba se projevuje praskáním korových pletiv, především na hlavním kmeni. Z různě velkých prasklin vytéká rezavý až tmavě hnědý klej, který postupně zasychá a vytváří na povrchu kmene tmavě hnědé shluky, připomínající krápníky. Na kmeni se mohou tvořit puchýřky vyplněné touto tekutinou. Při silné infekci je zasažena i koruna, dochází k celkovému chřadnutí stromu, které končí úhynem. Po roce 2000 došlo postupně k masivnímu odumírání jírovců v západní Evropě – ve Velké Británii, Belgii, Holandsku a Německu. Příčiny vypuknutí této epidemie dosud nebyly objasněny. K rychlému šíření choroby v západní Evropě pravděpodobně přispívá celkové oteplování klimatu. Mírnější a vlhčí zimy umožňují přežívání patogena. Příznaky BC jsou velmi podobné příznakům vyvolaným houbami rodu Phytophthora spp. Vzhledem k postupu infekce v západní Evropě probíhal v České republice v letech 2003 - 2008 orientační průzkum výskytu BC v rámci sledování jiných chorob jírovce maďalu. Sporadicky byly zaznamenávány výtoky kleje z prasklinek na 203


kmeni jírovců. Při mikrobiologických analýzách byla v jednom případě identifikována infekce houbou Phytophthora cactorum. Systematický průzkum výskytu BC jírovců v důsledku napadení gramnegativní fluorescentní bakterii Pseudomonas syringae pv. aesculi (Psa) byl zahájen v roce 2009 v rámci projektu NAZV – QI92A246 (Mertelík et al., 2012). Izoláty mohou být identifikovány biochemickými, chemickými nebo molekulárně-biologickými systémy. Stávající databáze biochemických a chemických systémů umožňují spolehlivě identifikovat původce BC na úroveň druhu. Přestože rozlišení jednotlivých patovarů Pseudomonas syringae (Ps) je obtížné jakoukoliv metodou, jako nejperspektivnější metoda identifikace v současnosti se jeví qPCR (Green et al., 2009). Materiál a metody V letech 2009-2012 byly v ČR během vegetačního období odebírány vzorky korových a floémových pletiv jírovce maďalu (Aesculus hippocastanum) z městských a krajinných výsadeb s podezřením na příznaky BC. Z každého příznakového stromu byly podle intenzity napadení odebírány 1-3 vzorky. Pro porovnání byly na jaře a na podzim odebírány stejné typy pletiv jírovce maďalu z lokalit v Holandsku (Keukenhof) a Německu (Meppen) s již dříve potvrzeným výskytem BC. Všechny odebrané vzorky pletiv byly podrobeny mikrobiologické analýze, bylo stanoveno spektrum přítomných bakterií, s důrazem na přítomnost Psa a hub, s důrazem na přítomnost rodu Phytophthora. Části korových pletiv s příznaky BC byly macerovány ve sterilní vodě, maceráty byly roztírány na bakteriologické médium King B (KING et al., 1954) a mykologické mrkvové médium (Stelfox and Herbut, 1979). Houby byly kultivovány 2 týdny při 21-24°C. Bakterie byly kultivovány 2-4 dny při teplotě 21°C. Spektrum hub bylo hodnoceno zejména mikroskopicky. Spektrum bakterií bylo hodnoceno systémy Biolog GEN III system protokol A (Biolog, Inc., Hayward CA), MIDI gas chromatography system (MIDI, Microbial ID, Inc., Newark, DE), metodou qPCR (Green et al., 2009), testy hypersensitivity na tabáku a testy patogenity na 1-2letých semenáčcích jírovce maďalu, genotypu Sklenné. Při testech patogenity na jírovcích byla do vzrostných vrcholů a letorostů dvou semenáčků injikována suspenze izolátu o koncentraci 106 buněk/ml. Po 3 měsících byla zjišťována přítomnost lézí. Molekulárně biologická specifikace Psa byla provedena metodou qPCR (STEP One Plus, Fast SYBR Green PCR Mastermix, Applied Biosystems) a specifickými primery dle Green et al., (2009). Pro identifikaci byla použita buď přímo suspenze bakterií izolovaných ve VÚRV,v.v.i., nebo přímo DNA získaná z korových pletiv pomocí izolačního kitu Qiagen. Jako pozitivní kontrola byla využita korová pletiva odebraná ze stromů s prokázaným BC v Nizozemí a Německu a kmen Psa PD 2250 (Velká Británie). Výsledky a diskuze V letech 2009-2012 byl proveden průzkum výskytu BC na více než 200 lokalitách, kontrolováno bylo více než 3000 stromů jírovců různého stáří. Příznaky podobné BC byly zjištěny na 18ti lokalitách. Analyzováno bylo celkem 39 vzorků s příznaky BC z 9 lokalit ČR. V žádném z analyzovaných vzorků nebyla prokázána přítomnost houby rodu Phytophthora. Fluorescentní bakterie byly izolovány ze všech typů pletiv a bez ohledu na roční období. Izolace byla úspěšná i u starších zaschlých vzorků. Izoláty, včetně pozitivní kontroly PD 2250 byly nejprve anylyzovány a identifikovány systémem Biolog GEN III a MIDI databází Sherlock TSBA6. Vzhledem k tomu, že ani v jedné z těchto databází není dosud uveden patovar aesculi, byla pozitivní kontrola identifikována jako Pseudomonas syr. pv. tabaci. Získané izoláty byly identifikovány jako patovary druhu syringae (antirrhini, aptata, maculicola, primulae, syringae). Do dalšího ověřování byly vzhledem k morfologické a biochemické podobnosti zařazeny i izoláty identifikované jako Pseudomonas fluorescens (Tabulka 1). V testech patogenity byly prověřovány jak identifikované izoláty Pseudomonas 204


syringae, tj. s koeficientem podobnosti nad 0,5 (SimIndex > 0,5), tak i neidentifikované izoláty Pseudomonas syringae (SimIndex < 0,5). U vybrané skupiny izolátů identifikovaných jako Pseudomonas syringae (přednostně s SimIndex > 0,75) byla provedena identifikace metodou qPCR se specifickými primery pro Psa (Tabulka 1). Jako první byl jako Psa jednoznačně identifikován izolát 6404/2A z lokality Měděnec. Tento kmen vykazoval prudkou hypersenzitivní reakci na tabáku. Po inokulaci semenáčků jírovce vyvolával tvorbu rozsáhlých lézí na letorostech a odumírání vzrostných vrcholů, na listech se tvořily charakteristické rezavě hnědě drobné skvrny kolem vodivých pletiv. Typ lézí vytvořených po inokulaci pozitivní kontrolou a izolátem z Měděnce byl shodný. Vzniklé léze jsou dobře rozlišitelné od dalších typů lézí vyvolaných jinými abiotickými a biotickými faktory. K naplnění Kochových postulátů byla provedena reizolace patogena z drobných listových lézí. Virulentní reizolát 6404/2A se v současnosti využívá pro testování hladiny rezistence jednotlivých genotypů jírovce maďalu vůči bakterii Psa. Přítomnost patogena Psa na lokalitě Měděnec byla opakovaně potvrzena v letech 2011 a 2012. Vzhledem k nárůstu počtu lokalit v posledním roce se nechá očekávat další šíření choroby v ČR. Doposud byl zaznamenán výskyt pouze mírnějších příznaků choroby ve formě výtoků z kmene. Chřadnutí koruny stromů a úhyn stromů byl v ČR dosud pozorován pouze ojediněle, přičemž bylo zřejmé, že se jedná o komplexní poškození dalších bionóz a abionóz vázaných na jírovce (Mertelík et al., 2012). Bohužel stav na lokalitě Měděnec, kde v roce 2010 příznaky BC vykazovalo více jak 70% z více než sta stromů jírovců rozdílného stáří, se již blíží obrázkům poškozených porostů jírovců v západní Evropě. Účinná ochrana proti bakterii Psa neexistuje. Všeobecně se doporučuje udržovat porosty jírovců v dobré kondici. Bylo zaznamenáno, že výraznější projev chřadnutí stromů s BC byl u jedinců se slabší vitalitou, přičemž např. eliminace minování klíněnky jírovcové měla na posílení vitality významný vliv (Percival a Noviss, 2010). Tabulka 1: Výsledky identifikace a testů patogenity izolátů rodu Pseudomonas získaných z pletiv jírovce maďalu odebraných v letech 2010-2012 na lokalitách ČR s podezřením na výskyt původce bleeding canker, bakterie Pseudomonas syringae pv. aesculi rok vzorek odběru lokalita identifikace t.patogenity číslo období BIOLOG MIDI qPCR tabák jírovec 2010 Havířov 6335/1 P. fluorescens Ps. pv. syringae N + jaro 6335/3 Ps. pv. aceris* P. putida B N N 6335/4 Ps. pv. syringae* neidentifikováno N N Karviná 6336/1 P. fluorescens Ps. pv. syringae + 6338/2A P. marginalis Ps. pv. tabaci * N Praha 6338/2B Ps. pv. helianthi* Ps. pv. syringae + 2010 Ostrov 6399/1A Ps. pv. helianthi* Ps. pv. syringae N pozdní 6399/1H Ps. pv. tomato* Ps. pv. tomato* + + léto 6399/1S Ps. pv. syringae Ps. pv. tabaci + 2010 Měděnec 6404/2A Ps. pv. syringae Ps. pv. syringae + + pozdní 6404/2E Ps. pv. tabaci Ps. pv. syringae + + N léto 6404/2H Ps. pv. antirrhini Ps. pv. tomato + + N 2011 Měděnec 6523/1 Ps. pv. primulae Ps. pv. syringae N N podzim 6523/2A Ps. pv. primulae Ps. pv. phaseolicola N + N 6523/2B Ps. pv. antirrhini Ps. pv. syringae N + N 6523/3C Ps. pv. aceris P. putida B N + N 6523/3D Ps. pv. syringae P. putida B N + -

205


2012 jaro

6523/4 6523/10A 6523/10C 6523/11 6523/13 Olomouc 6637/2 6637/6 Měděnec 6649/1 6649/2 6649/3 Klatovy 6656/1 PK -2250

P. tolaasii Ps. pv. antirrhini Ps. pv. antirrhini Ps. pv. pisi Ps. pv. primulae Ps. pv. aptata Ps. pv. pisi Ps. pv. antirrhini P. fluorescens P. fluorescens Ps. pv. aptata Ps. pv. tabaci

Ps. pv. syringae Ps. pv. tagetes Ps. pv. maculicola Ps. pv. tabaci Ps. pv. syringae Ps. pv. maculicola Ps. pv. tagetes Ps. pv. tabaci Ps. pv. tabaci Ps. pv. antirrhini Ps. pv. tagetes Ps. pv. tabaci

N N N N N + + + + +

+ + + + + + + + + + +

+ N + + N N + + + +

* - izolát s indexem podobnosti SimIndex < 0,5; P. – Pseudomonas; Ps. – Pseudomonas syringae; N netestován; intenzita reakce - negativní (-), pozitivní (+)

Závěr Choroba BC na jírovci maďalu vyvolaná bakterií Psa byla v roce 2010 poprvé prokázána v ČR. Vzhledem k více jak desetiletým zkušenostem v některých státech západní Evropy lze předpokládat její postupné plošné šíření. K závažnosti situace přispívá jednak skutečnost, že původcem BC jsou napadány stromy všech věkových kategorií a bez ohledu na charakter lokality a jednak vysoké zastoupení jírovců v užitných výsadbách v ČR. Z hlediska úrovně chřadnutí jírovců s BC ukazují současné výsledky na zhoršování stavu stromů v důsledku komplexního působení s dalšími biotickými a abiotickými faktory. Dedikace Tato práce byla podpořena výzkumným projektem NAZV QI 92A246. Použitá literatura Green S., Laue B., Fossdal C. G., A’hara S.W. and Cottrell J. E. (2009): Infection of horse chestnut (Aesculus hippocastanum) by Pseudomonas syringae pv. aesculi and its detection by quantitative real-time PCR. Plant Pathology 58, p: 731–44. King E. O., Ward M. K. & Raney D. E. (1954): Two simple media for the demonstration of phycocyanin and fluorescin. J Lab Clin Med 44, p: 301–307. Mertelík J., Kloudová K., Pánková I., Krejzar V. and Kůdela V. (2012): Vývoj slizotokové nekrózy jírovců způsobené infekcí Pseudomonas syringae pv. aesculi v období 2010 až 2012 na první lokalitě prokázaného výskytu choroby v ČR. Acta Pruhoniciana 101(v tisku). Percival C. G. and Noviss K. (2010): Managing Pseudomonas Bleeding Canker of Horse Cheastnut.Bartlet Tree Research Laboratories Technical Report. http://www.bartlett.com/resources/Managing-Pseudomonas-Bleeding-Canker-of-HorseChestnut.pdf Stelfox D. and Herbut M. (1979): Growth of a Phytophthora sp. on carrot agar. Can. Plant Dis. Surv. 59(3), p: 61-62. Kontaktní adresa: Iveta Pánková, Ph.D., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6 – Ruzyně, [email protected]

206


VLIV LOKALITY NA KONTAMINACI SEMEN ŘEPKY OLEJKY OZIMÉ PATOGENY ALTERNARIA BRASSICAE, ALTERNARIA BRASSICICOLA A LEPTOSPHAERIA MACULANS, LEPTOSPHAERIA BIGLOBOSA Location effect on contamination of winter oilseed rape seeds by pathogens Alternaria brassicae, Alternaria brassicicola and Leptosphaeria maculans, Leptosphaeria biglobosa Plachká E.1, Macháčková I.2 1

2

OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., provozovna Opava SELGEN, a.s., Šlechtitelská stanice Chlumec nad Cidlinou

Abstrakt Cílem práce bylo kvantifikovat přenos patogenů Alternaria brassicae, A. brassicicola a Leptosphaeria maculans, L. biglobosa osivem. Pro tyto účely jsme modifikovali metodiku zkoušení pro stanovení kontaminace semen. Semena jsme umístili na filtrační papír do roztoku kyseliny 2,4dichlorfenoxyoctové. Inkubace patogenů na semenech probíhala při střídání UVC záření a tmy. Pracovali jsme se 46 vzorky semen z lokalit Opava a Chlumec n. C. sklizených v letech 2010 a 2011. U Alternaria spp. byla zjištěna kontaminace od 20 % do 95 % semen z lokality Chlumec n. C. a 47 % až 100 % z lokality Opava. U Leptosphaeria spp. byla stanovena kontaminace 0 % až 4 % sklizně z Chlumce n. C. a 0 % až 5 % z Opavy. U Alternaria brassicae, A. brassicicola byla potvrzena korelace mezi lokalitou a kontaminací semen. Byla také zjištěna korelace mezi napadením rostlin patogeny Leptosphaeria spp. na poli a kontaminací sklizně z lokality Chlumec n. C. Klíčová slova: Ozimá řepka; kontaminace semen; Alternaria brassicae; Leptosphaeria maculans; Leptosphaeria biglobosa Abstract The aim of this work was to quantify Alternaria brassicae, A. brassicicola and Leptosphaeria maculans, L. biglobosa pathogens transport by seeds. The testing method for the detection of seed contamination was modified for this purpose. The seeds were placed on filter paper soaked with 2,4dichlofenoxyacetic acid. Incubation of the pathogens was under alternation of the UVC radiation and dark periods. In 2010, 2011 forty six seeds samples from the harvest of the locations Opava and Chlumec n. C. were tested. Pathogen Alternaria spp. contaminated from 20 to 95 % of the harvest from the location Chlumec n. C. and 47 % to 100 % of the havest from Opava. Leptosphaeria spp. contaminated from 0 % to 4 % of the harvest from Chlumec n. C. and 0 % to 5 % from Opava. The correlation between location and seed contamination by Alternaria brassicae, A. brassicicola observed was confirmed. The correlation was also detected between plant infection by Leptosphaeria spp. in the field and the seed harvest contamination from location Chlumec n. C. Key words: Winter oilseed rape; seed contamination; Alternaria brassicae; Leptosphaeria maculans; Leptosphaeria biglobosa

Úvod Řepka olejka je celosvětově druhou nejvýznamnější olejninou s přibližnou produkcí 55 milionů tun semen. Jejím největším producentem je Evropská unie a po té Čína (Baranyk a kol., 2010). V ČR se pěstuje převážně ozimá forma. Osevní plochy se od roku 2007 pohybují mezi 300 - 370 tisíci hektary. V pěstování řepky mají velký význam choroby alternáriová skvrnitost brukvovitých a fomová hniloba brukvovitých. Ty způsobují padání klíčních rostlin, nouzové dozrávání a předčasné otevírání šešulí. Jako původce alternariové skvrnitosti brukvovitých jsou uváděny dva patogeny - Alternaria brassicae (Berk.) Sacc. a Alternaria brassicicola (Schwein.) Wiltsh. (Hoffmann, Schmutterer 1999). U fomové hniloby brukvovitých jsou také uváděny dva patogeny - Leptosphaeria maculans (Desm.) Ces. et de 207


Not. a Leptosphaera biglobosa sp. Nov. Shoemaker & Brun. Oba patogeny mají společné imperfektní stádium Phoma lingam (Tode ex Fr.) Desm. (Rimmer and Berg, 2007). L. biglobosa je obecně méně škodlivá, způsobuje povrchové léze na stonku, L. maculans je hodnocena jako více škodlivá, způsobuje hnilobu (rakovinu) báze stonku (West et al. 2002 cit. podle Huang et al. 2005). Infekčním zdrojem jsou posklizňové zbytky rostlin řepky a semena. Přenos semeny byl prokázán. U A. brassicae a A. brassicicola se jedná o přenos sporami nebo myceliem v osemení. Infekce semen může být vyšší než 20 %. Po 3 měsících skladování může infekce poklesnout o 50 %. Vysoké ztráty byly zaznamenány na sazenicích zelí vypěstovaných z osiva s kontaminací 80 %. Kontaminace osiva patogeny L. maculans a L. biglobosa zůstala v mnoha polních pokusech i přes vysoké napadení stonku nižší než 1 %. Přenos patogenů L. maculans, L. biglobosa semeny má větší význam u brukvovitých zelenin při pěstování jejich sadby, protože sazenice jsou infikovány již během růstu (Hoffmann, Schmutterer 1999). V ČR chyběla pro potřebu šlechtitelů dostupná metodika pro hodnocení kvality zdravotního stavu osiva šlechtitelských materiálů a nebyly k dispozici informace o vlivu lokalit množení na zdravotní stav osiva. Pro tyto účely byla modifikována metodika pro hodnocení kontaminace semen patogeny Leptosphaeria maculans a Alternaria linicola (Chadová, 2006) pro patogeny Altermaria brassicae, A. brassicicola a Leptosphaeria maculans, L. biglobosa. Pomocí modifikované metodiky byla v letech 2010 a 2011 vyhodnocena kontaminace semen uvedenými patogeny a vliv lokality na zdravotní stav osiva. Materiál a metody V roce 2009/2010 a 2010/2011 jsme na sledovaných lokalitách Opava a Chlumec nad Cidlinou založili polní výkonové zkoušky se stejnými materiály řepky olejky ozimé s nízkým obsahem glukosinolátů a kyseliny erukové. Hodnocení zdravotního stavu rostlin jsme provedli ve fázi BBCH 85 (asi 50 % šešulí vyzrálých) stupněm 1 až 9. Pro fomovou hnilobu brukvovitých/fomové černání stonku je stupeň 9 – bez výskytu choroby, stupeň 1 - více než 50 % rostlin má alespoň jednu skvrnku na hlavním stonku, část skvrn obepíná více než 80 % stonku. Pro alternárivou skvrnitost brukvovitých/čerň řepkovou je stupeň 9 – bez výskytu choroby, stupeň 1 - je napadeno více než 75 % plochy větví nebo šešulí. V roce 2010 jsme ze sklizně testovaného souboru vybrali 11 materiálů, v roce 2011 byl testován celý soubor, to je 35 materiálů z každé lokality. U těchto vzorků jsme stanovili kontaminaci semen patogeny A. brassicae, A. brassicicola a L. maculans, L. biglobosa. Jako výchozí metodiku pro stanovení kontaminace semen sledovanými patogeny jsme použili filtrační metody pro Alternaria linicola a Leptosphaeria maculans (Chadová 2006). Pracovali jsme s modifikovanou metodou pro podmínky fytopatologické laboratoře v Opavě. Modifikaci metody jsme realizovali před založením uvedených testů. Velikost zkušebního vzorku byla 100 semen. Ošetření semen: propláchnutí destilovanou vodou a umístění po 25 semenech na 1 Petriho misku na médium. Médium: 3 vrstvy filtračního papíru s 6 ml 0,2% roztoku sodné soli kyseliny 2,4-dichlorfenoxyoctové. Po té probíhala inkubace patogenů 11 dní při laboratorní teplotě a střídání UVC záření (9 hodin) a tmy (15 hodin). Jako zdroj záření jsme použili germicidní lampu vysílající záření s vlnovou délkou 253,7 nm. Před diagnostikou kolonií černí – A. brassicae, A. brassicicola jsme kolonie černí potvrdili vyhodnocením přítomnosti konidií patogenů u 20 namátkově vybraných kolonií. Z nich jsme připravili mikroskopický preparát a vyhodnotili přítomnost konidií pomocí mikroskopu Carl Zeiss Jena při 312,5 násobném zvětšení. Po té jsme kolonie černí diagnostikovali pomocí 25 násobného zvětšení pomocí binokulární lupy. Diagnostiku pyknid patogenů L. maculans, L. biglobosa jsme provedli přímo pomocí binokulární lupy při 25 násobném zvětšení.

208


Na závěr testu jsme v procentech vyhodnotili kontaminaci semen v 1 vzorku a průměrnou kontaminaci, provedli statistické posouzení vlivu napadení rostlin na kontaminaci semen a kontaminací semen a vlivu lokality. K vyhodnocení jsme použili program MS Office Excel. Výsledky a diskuze Kontaminace semen jednotlivých materiálů patogeny A. brassicae, A. brassicicola se ve sledovaných letech pohybovala od 20 % do 100 %. Průměrná kontaminace semen na lokalitu se v obou letech pohybovala od 37,89 % do 96,8 %. V literárních zdrojích je uvedeno, že infekce semen může být vyšší než 20 % (Hoffmann, Schmutterer 1999). Získané výsledky kontaminace semen byly v závislosti na materiálu, lokalitě a ročníku rovny a vyšší než 20 %. V roce 2010 byla zaznamenána vyšší kontaminace sklizně z lokality Chlumec nad Cidlinou 92,4 %. V roce 2011 byla zaznamenána vyšší kontaminace sklizně z lokality Opava 96,8 %. Kontaminace semen jednotlivých materiálů patogeny L. maculans, L. biglobosa se ve sledovaných letech pohybovala od 0 % do 5 %. Průměrná kontaminace semen na lokalitu se v obou letech pohybovala od 0,28 % do 1,46 %. Tato skutečnost odpovídá údajům citovaných v zahraniční literatuře, že kontaminace osiva patogeny L. maculans a L. biglobosa zůstávala v mnoha polních pokusech i přes vysoké napadení stonku nižší než 1 % (Hoffmann, Schmutterer 1999). V roce 2010 byla zaznamenána vyšší kontaminace sklizně z lokality Opava 1,46 %. V roce 2011 byla zaznamenána vyšší kontaminace sklizně z lokality Chlumec nad Cidlinou 0,83 %. Vedle kontaminace semen byl korelacemi posouzen vliv lokality na kontaminaci semen u obou patogenů a vliv napadení rostlin na kontaminaci semen u patogenů L. maculans, L. biglobosa. Byl potvrzen vliv lokality na kontaminaci semen patogeny A. brassicae, A. brassicicola v obou sledovaných letech a vliv napadení rostlin patogeny L. maculans, L. biglobosa na kontaminaci semen na lokalitě Chlumec nad Cidlinou v roce 2011. Vliv napadení rostlin u A. brassicae, A. brassicicola na kontaminaci semen nebyl posuzován, protože napadení před sklizní na poli bylo v obou letech a na obou lokalitách vyrovnané. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách 1 až 3. Tabulka 1: Kontaminace semen patogeny A. brassicae, A. brassicicola a L. maculans, L. biglobosa v roce 2010, 11 materiálů/vzorků, [%] Opava Chlumec n. Cidlinou Materiál A. brassicae L. maculans A. brassicae L. maculans A. brassicicola L. biglobosa A. brassicicola L. biglobosa Minimální 47 0 83 0 hodnota Maximální 77 5 95 2 hodnota Průměr 65,5 1,45 92,4 0,36 Tabulka 2: Kontaminace semen patogeny A. brassicae, A. brassicicola a L. maculans, L. biglobosa v roce 2011, 35 materiálů/vzorků, [%] Opava Chlumec n. Cidlinou Materiál A. brassicae L. maculans A. brassicae L. maculans A. brassicicola L. biglobosa A. brassicicola L. biglobosa Minimální 86 0 20 0 hodnota Maximální 100 2 68 4 hodnota Průměr 96,8 0,28 37,89 0,83 209


Tabulka 3: Výpočet korelací, rok 2010/2011 Napadení Lokalita A. brassicae 0,86514728/-0,95082005 A. brassicicola L. maculans -0,46879199/0,31715157 L. biglobosa L. maculans Na poli Na poli Na poli L. biglobosa Opava Chlumec n. Cidlinou Opava, Chlumec n. C. Semen 0,062253/-0,15209 -0,16652/-0,43568 -0,16356/-0,04553 Závěr U Alternaria spp. byla vyšší kontaminace sklizně zjištěna v roce 2010 v Chlumci n. C. - 92,4 % a v roce 2011 v Opavě - 96,8 %. U Alternaria spp. byla v obou letech potvrzena korelace mezi lokalitou a kontaminací semen. Kontaminace závisela na průběhu počasí na lokalitě. U Leptosphaeria spp. byla v roce 2010 zjištěna vyšší kontaminace sklizně z Opavy - 1,45 % a v roce 2011 z Chlumce n. C - 0,83 %. Korelace mezi lokalitou a kontaminací semen nebyla v žádném roce potvrzena. V roce 2011 byla na lokalitě Chlumec nad Cidlinou potvrzena korelace mezi napadením rostlin patogeny Leptosphaeria spp. před sklizní a kontaminací sklizně. Použitou filtrační metodu je možné použít pro stanovení kontaminace osiva patogeny Alternaria brassicae, A. brassicicola a Leptosphaeria maculans, L. biglobosa. Dedikace Prezentované výsledky byly získány mimo jiné za finanční podpory projektu MZe ČR QH82285. Použitá literatura Baranyk P., Soukup J., Balík J., Kazda J., Markytán P., Šaroun J., Zelený V., Volf M., 2010: Řepka olejka ozimá, s. 9–57. In: BARANYK P. a kol.: Olejniny. Profi Press s.r.o., Praha, 206 s. Hoffmann G. M., Schmutterer H., (1999): Parasitäre Krankheiten und Schädlinge an landwirtschaftlichen Kulturpflanzen. 2. erweiterte und ergänzte Auflage. Verlag Eugen Ulmer Stuttgart. s. 675. Huang Y.J., Fitt B.D.L., Jedryczka M., Dakowska S., West J.S., Gladders P., Steed J.M., Li Z.Q., 2005: Patterns af ascospore release in relation to phoma stem canker epidemiology in England (Leptosphaeria maculans) and Poland (Leptosphaeria biglobosa). European Journal of Plant Pathology, 111: 263-277. Chadová J., 2006: Přehled chorob a skladištních škůdců na osivu vybraných druhů plodin : (metodika zkoušení zdravotního stavu osiva). České Budějovice, Kurent 2006. 104 s. Rimmer S.R., van den Berg C.G.J., 2007: Black Leg (Phoma Stem Cnaker), s. 19-22. In: Rimmer S.R., Shattuck I.V. and Buchwald L. (ed.), Compendium of Brassica Disease. The American Phytopathological Society. West J.S., Balesdent M.H., Rouxel T., Narcy J.P., Huang Y.J., Roux J., Steed J.M., Fitt B.D.L., SCHMIT J., 2002: Colonisation of winter oilseed rape tissues by A/Tox+ and B/Tox0 Leptosphaeria maculans (phoma stem canker) in France and England. Plant Pathology 51: 311-321.

Kontaktní adresa: Ing. Eva Plachká, Ph.D. OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., provozovna Opava, Purkyňova 10, 746 01 Opava předměstí [email protected] 210


ODOLNOST VYBRANÝCH GENOTYPŮ OZIMÉ ŘEPKY VŮČI HOUBOVÝM PATOGENŮM TESTOVANÝCH V MEZISTANIČNÍCH ZKOUŠKÁCH VÝKONU V LETECH 2010–2012 Resistance of selected genotypes of winter oilseed rape to fungal pathogens tested in interstation tests of performance in 2010–2012 Poslušná J.1, Plachká E.2 1

2

Agritec Plant Research s.r.o. OSEVA PRO s.r.o., oz VÚO Opava

Abstrakt Od roku 2000 probíhá v ČR testování nových genotypů ozimé řepky v mezistaničních předzkouškách výkonu na vybraných stanovištích. Byly posuzovány zejména hospodářské vlastnosti včetně vyhodnocení výnosu a odolnosti vůči významným houbovým patogenům, které představuje Leptosphaeria maculas / L. biglobosa (původce fomové hniloby brukvovitých) a Sclerotinia sclerotiorum (původce bílé hniloby řepky). Nové genotypy ozimé řepky pocházely ze šlechtitelských stanic v Opavě, Chlumci nad Cidlinou a ve Slapech a byly testovány na vybraných lokalitách v Šumperku, Chlumci nad Cidlinou a v Kujavách. V letech 2010 až 2012 bylo každoročně testováno na 50 nových materiálů. Získané výsledky potvrdily šlechtění odolnějších materiálů vůči sledovaným houbovým patogenům při dosažení stabilního výnosu. Původ genotypů průkazně neovlivnil získané výsledky jejich odolnosti, přesto nejvyšší průměrné hodnoty odolnosti vůči vybraným patogenům před sklizní byly pozorovány u genotypů ze šlechtitelské stanice Opava a Chlumec nad Cidlinou. Klíčová slova: ozimá řepka, genotypy, šlechtění na odolnost, fomová hniloba brukvovitých, bílá hniloba řepky Abstract Since 2000 new genotypes of winter oilseed rape have been tested in interstation tests of performance at selected sites in Czech Republic. There were assessed particularly economic evaluation of properties, including yield and resistance to major fungal pathogens as Leptosphaeria maculas / L. biglobosa (causing phoma stem canker) and Sclerotinia sclerotiorum (causing white rot). New genotypes of winter oilseed rape derived from breeding stations in Opava, Chlumec Cidlinou and Slapy and were tested at selected locations in Šumperk, Chlumec Cidlinou and Kujavy. In the years 2010 to 2012 there were tested annually about 50 new materials. The results confirmed the breeding of more resistant materials to fungal pathogens with achieving a stable yield. The origin of the genotypes did not significantly affect the results of their resistance to fungal pathogens. Nevertheless, the highest average values of resistance to fungal pathogens before harvest were observed in genotypes from breeding station Opava and Chlumec Cidlinou. Keywords: winter oilseed rape, genotypes, breeding for resistance, phoma stem canker, Sclerotinia white rot

Úvod Mezi významné choroby řepky olejky patří zejména fomová hniloba brukvovitých, bílá hniloba řepky a šedá plísňovitost brukvovitých. Fomová hniloba brukvovitých, kterou způsobuje komplex patogenů Leptosphaeria maculans / L. biglobosa, může při zvýšené míře napadení porostů způsobit až 10% škody na výnosu, v letech se silným výskytem chorob až 30-50 % dle míry napadení (Kazda et al., 2008). Stejně tak bílá hniloba řepky, kdy polyfágní patogen Sclerotinia sclerotiorum napadá celé rostliny řepky, zamořuje pozemek novými sklerocii, která dlouhodobě přežívají v půdě a mohou následně infikovat následné plodiny. Obě choroby způsobují nouzové dozrávání, což je nežádoucí faktor ovlivňující výnos i kvalitu produkce (Poslušná, Plachká, 2009b). 211


Testování hospodářských vlastností nových materiálů v předzkouškách výkonu na více lokalitách s rozdílnými klimatickými podmínkami značně přispívá k segregaci vhodných a slibných materiálů, které dále pokračují do Státních odrůdových zkoušek. (Poslušná, Plachká, 2009a). Nejen díky tomuto procesu byly letos přihlášeny nové odrůdy ozimé řepky Oceania a Orion, které zastupuje/vlastní firma OSEVA PRO, s.r.o. a odrůda Cortes zastoupená firmou SELGEN a.s. (OSEVA, Agro Brno, 2012). Materiál a metody Polní pokusy s novými genotypy ozimé řepky byly založeny na vybraných stanovištích v Šumperku, Chlumci nad Cidlinou a v Kujavách. Maloparcelkové pokusy s parcelami o velikosti 10 m2 jsou plně randomizovány a pokus byl veden ve 3 opakováních. Jako kontrolní materiál k novým genotypům byly vybrány registrované odrůdy totožné s kontrolními odrůdami ve státních odrůdových zkouškách. Hodnocení zdravotního stavu a výskytu významných houbových chorob probíhalo dle Metodiky ÚKZÚZ v Brně pro zkoušky užitné hodnoty odrůd řepky olejky ozimé (2005). Zdravotní stav genotypů se hodnotil v růstové fázi BBCH 85. Dle míry poškození rostlin chorobami byly zařazeny do jednotlivých stupňů napadení. Napadení fomovou hnilobou se posuzuje dle 9 stupňů poškození: 9 – bez výskytu, 8 – ojedinělý výskyt tj. 1-2 rostliny se skvrnou na stonku na parcele; 7 – do 10 % rostlin se skvrnou na hlavním stonku; 5 – do 20 % rostlin má alespoň jednu skvrnu na hlavním stonku; 3 – do 50 % rostlin má alespoň jednu skvrnu na hlavním stonku, část skvrn obepíná více než 80 % obvodu stonku; 1 – více jak 50% rostlin má alespoň jednu skvrnu na hlavním stonku, většina skvrn obepíná více než 80 % stonku. Napadení bílou hnilobou řepky se posuzuje dle 6 stupňů napadení: 9 – bez výskytu; 8 – ojedinělý výskyt tj. 1-2 rostliny na parcelu; 7 – do 5 % rostlin; 5 – do 10 % rostlin; 3 – do 50 % rostlin; 1 – více než 50 % rostlin. Získaná data byla statisticky porovnána za pomocí vybraných statistických metod: srovnání dle Abbotta a Tukey test: P=0,10; P=0,05. Výsledky a diskuze Výskyt houbových chorob v porostu je značně závislý na zdroji infekce a na průběhu povětrnostních podmínek. Z grafu č. 1 je patrné, že výskyt sledovaných chorob a průměrný stupeň poškození řepkových porostů ve vybraných ročnících je rozdílný. Na lokalitě Šumperk byly získány výsledky poměru napadení fomovou hnilobou brukvovitých a bílé hniloby řepky v roce 2010 (7,30 : 6,26), v roce 2011 (7,09 : 5,74) a v roce 2012 (5,27 : 6,49), veskrze tedy nízké až střední napadení houbovými chorobami. Na lokalitě Chlumec nad Cidlinou se jednalo o poměry nízkého a středního stupně napadení chorobami v letech 2010 (7,30 : 6,65) a 2012 (5,79 : 7,94), v roce 2011 se jednalo o střední napadení oběma chorobami 5,70 : 5,63. Na lokalitě Kujavy byl zdravotní stav řepkových porostů hodnocen jako komplex houbových chorob jedním číslem. Výsledky nabývaly středních až vysokých stupňů napadení – v roce 2010 (5,48), v roce 2011 (4,12) a v roce 2012 (7,27). V následujících grafech jsou znázorněny hodnoty napadení houbovými chorobami vzestupně, tedy od nejvíce napadeného genotypu ozimé řepky po nejméně napadený genotyp. Byl hodnocen vliv původu vybraných genotypů na odolnost vůči komplexu houbových patogenům, výsledky však nebyly statisticky průkazné. Mezi „top ten“ testované genotypy v roce 2010 patřily materiály ze Slap a Chlumce nad Cidlinou, v roce 2011 materiály ze šlechtitelských stanic Opava a Slapy a v roce 2012 převažovaly materiály ze šlechtitelské stanice Opava a Chlumec nad Cidlinou. Avšak v průměru lze dle hodnocení pořadí v grafech 2 - 4 usuzovat, že odolnější genotypy pocházejí ze šlechtitelských stanic Opava a Chlumec nad Cidlinou.

212


Graf č. 1: Hodnocení odolnosti vybraných genotypů ozimé řepky vůči houbovým patogenům v MPZ na zkušebních stanicích

Graf č. 2: Odolnost vybraných genotypů ozimé řepky vůči komplexu houbových patogenů v roce 2010


213



Závěr 1) Při testování genotypů ozimé řepky na odolnost vůči komplexu houbových patogenů, měla více jak polovina materiálů výrazně lepší zdravotní stav než kontrolní registrované odrůdy. 2) Nejvyšší průměrné hodnoty odolnosti vůči komplexu houbových patogenů před sklizní byly pozorovány u genotypů ze šlechtitelské stanice Opava a Chlumec nad Cidlinou. 3) Testování v mezistaničních předzkouškách slouží k selekci slibných genotypů ozimé řepky, které mají zvýšenou šanci ve Státních odrůdových zkouškách. Dedikace Výsledky vycházejí z řešeného projektu MZe ČR NAZV QI111A075. Použitá literatura Kazda J., Škeřík J. a kol. 2008. Metodika integrované ochrany řepky. SPZO s.r.o., Praha, 78 s. OSEVA, Agro Brno. 2012. Nabídka osiva a sadby. Podzim 2012. [online]. [cit. 2012-08-27]. Dostupné z: http://www.oseva-agro.cz/sub/3/Podzim2012.pdf Poslušná J., Plachká E. 2009a. Monitoring výskytu významných chorob řepky olejky a odolnost vybraných řepkových genotypů vůči fomové hnilobě (L. maculans) a hlízence obecné (S. sclerotinia). S. 111. In: Šafránková I., Šefrová H. (eds): XVIII. Česká a slovenská konference o ochraně rostlin. Sborník abstraktů. MZLU v Brně, 2. – 4.září 2009, 239 s. Poslušná J., Plachká E. 2009b. Odolnost vybraných genotypů ozimé řepky olejky vůči fomové hnilobě brukvovitých (Leptosphaeria maculans)a bílé hnilobě řepky (Sclerotinia sclerotiorum) hodnocených na zkušebních lokalitách v Šumperku a Opavě, Úroda 12/2009, vědecká příloha s. 191-194

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

214


VYUŽITÍ METODY MATENÍ SAMCŮ PROTI NESYTCE JABLOŇOVÉ (SYNANTHEDON MYOPAEFORMIS) Mating disruption method use against apple clearwing moth (Synanthedon myopaeformis) Psota V., Bagar, M BIOCONT LABORATORY Abstrakt V letech 2010 – 2012 byl sledován vliv metody matení samců (Isomate P) na výskyt housenek nesytky jabloňové (Synanthedon myopaeformis Borkhausen, 1789). Sledování probíhalo v produkčních sadech na lokalitě Tuchoraz (36 ha) a ve dvou sousedících sadech (sad 9 – 6,5 ha, sad 10 – 12 ha) na lokalitě Stošíkovice. Metoda matení samců byla aplikována v letech 2010, 2011 v dávce 300 odparníků na ha (pouze ve Stošíkovicích v roce 2011 bylo 220 dparníků/ha). Hodnocení průměrného výskytu housenek na jeden strom bylo provedeno každoročně v měsíci dubnu. Na lokalitě Tuchoraz byl zjištěn následující průměrný výskyt housenek na jeden strom: 2010 – 0,57; 2011 – 0,36 a 2012 – 0,17. Na lokalitě Stošíkovice průměrný výskyt housenek následující: Sad 9: 2010 – 1; 2011 – 0,13 a 2012 – 0,69; sad 10: 2010 – 1,63; 2011 – 0,5 a 2012 – 1,31. Klíčová slova: nesytka jabloňová, sady, metoda matení samců, feromony, jabloně Abstract The effect of mating disruption method Isomate P (Shin-Etsu, Japan) on apple clearwing moth (Synanthedon myopaeformis Borkhausen, 1789) larvae occurrence was evaluated during the years 2010, 2011 and 2012 in apple orchards in the Czech Republic on localities Tuchoraz (36 ha) and Stošíkovic. Location Stošíkovice was consisted of two adjacent orchards (sad 9 – 6.5 ha and aad 10 – 12 ha) Isomate P was applied in 2010 and 2011. Dosage of Isomate P was 300 dispensers per hectare in Tuchoraz. It Stošíkovice it was 300 dispensers per hectare in 2010 and 220 dispensers per hectare in 2011. Average occurrence of apple clearwing moth larvae was evaluated during April every year. We found 0.57 larvae per tree in 2010, 0.36 in 2011 and 0.17 in 2012 on the locality Tuchoraz. On the locality Stošíkovice we found on part sad 9 1 larvae per tree in 2010, 0.13 in 2011 and 0.69 in 2012. On part sad 10 it was 1.63 larvae per tree in 2010, 0.5 in 2011 and 1.31 in 2012. Key words: apple clearwing moth, orchards, mating disruption, pheromones, apple

Úvod Metoda matení samců je založena na postupném uvolňování samičího sexuálního feromonu ze speciálních odparníků. Tyto odparníky se ve specifickém počtu dle druhu škůdce rozvěsí před začátkem jeho letu na vybrané ploše. Feromon se pak postupně uvolňuje a ulpívá také na listech a veškerý zelený porost pak funguje jako sekundární odparník. Tím je pak „vůně“ samic překryta. Samci nejsou schopni nalézt samici a nedochází ke spáření (Psota, 2010). V České republice se metoda matení samců používá v sadech proti obaleči jablečnému (Falta a kol., 2008). Do budoucna se také uvažuje o využití proti obaleči východnímu a obaleči švestkovému (Psota, 2010). Ověřována byla také proti nesytce rybízové (Ouředníčková, 2011). Dalším potenciálním škůdcem, kde by měla metoda matení samců význam je nesytka jabloňová (Synanthedon myopaeformis Borkhausen, 1789). Její škodlivost v posledních letech stoupá a to především ve starších výsadbách. Přednostně jsou napadány pravidelně a hluboce řezané stromy (Laštůvka a Šefrová, 2012). Na škodlivost a četnost populace nesytky jabloňové může mít zásadní vliv také průběh počasí (Laštůvka, osobní sdělení), avšak tento faktor nebyl prozatím podrobně studován. Škodlivé výskyty jsou známé z celého území České republiky. Škodlivost spočívá především v postupném chřadnutí stromů a snižování jejich životnosti. Vzhledem k tomu, že housenka nesytky jabloňové žije v lýkové části pod kůrou 215


(Alford, 2007), je téměř nemožné zasáhnout ji insekticidem ve formě postřiku. Prozatím se využívá především regulace četnosti dospělců pomocí potravních atraktantů (Lánský a kol, 2005). Metoda matení samců by mohla ochránit především mladé výsadby před rozvojem napadení tímto škůdcem. Materiál a Metody V letech 2010 – 2012 jsme ověřovali efekt metody matení samců na četnost housenek nesytky jabloňové. Pro účely tohoto sledování jsme využili produkt Isomate P japonské firmy ShinEtsu. Jeden odparník obsahuje 180 mg sexuálního feromonu nesytky jabloňové. V dávce 300 odparníků na hektar byl feromon aplikován na dvou lokalitách v produkčních sadech vždy v poslední dekádě měsíce dubna. Na první lokalitě (Tuchoraz, střední Čechy) byly feromony aplikovány na ploše 36 hektarů. Sad byl vysázen v roce 2005 a pěstované odrůdy byly Gala, Golden delicious, a Idared. Druhá lokalita se nachází na jižní Moravě (Stošíkovice) a feromony byly aplikovány v roce 2010 a 2011 na ploše 18,5 ha ve dvou sousedících sadech (sad 9 - 6,5 ha a sad 10 – 12 ha). V roce 2011 byla z důvodu meziročního poklesu četnosti nesytky jabloňové dávka na lokalitě Stošíkovice snížena na 220 odparníků na hektar. Sad byl vysázen v průběhu let 2007 – 2009. Pěstované odrůdy byly Gala, Golden delicious, Idared a Breaburn. Na každé lokalitě jsme vždy v měsíci dubnu hodnotili průměrný výskyt housenek nesytky jabloňové. Na lokalitě Tuchoraz je sledovaná plocha rozdělena na tři části (sad 3, sad 4 a sad 5). Tyto části jsou rozděleny cestou pro mechanizační prostředky. V každé části byl výskyt hodnocen vždy na 25 stromech. Na lokalitě Stošíkovice jsme vždy hodnotili 16 stromů. Na této lokalitě jsme navíc v letech 2010 a 2012 provedli hodnocení v blízkém sadu, bez metody matení samců. Tento kontrolní sad byl dostatečně vzdálen od feromony ošetřené plochy, tak aby se tento vliv neprojevil. Četnost housenek byla stanovována při bázi kmene, kde se housenky nejčastěji vyskytuji. Na místech s podezřením na výskyt housenek nesytky jsme kůru stromu narušili pomocí kapesního nože a stanovili počet housenek. Získaná data byla statisticky vyhodnocena pomocí analýzy variance a Tukeyova testu (α 0,05) v programu Statistica CZ 10 (StatSoft, 2011). Výsledky a diskuse Na lokalitě Tuchoraz došlo na sledované ploše ke každoročnímu snižování průměrné četnosti housenek (obr. 1). Přičemž statisticky významný rozdíl byl prokázán mezi roky 2010 a 2012 (F 8,72; p 0,0002). Na lokalitě Stošíkovice byl v části Sad 9 v prvním roce pokusu dne 6. 4. 2010 zjištěn průměrný výskyt housenek v množství 1 kus na strom. V roce 2011 (hodnoceno 14. 4. 2011) došlo k výraznému snížení četnosti. V roce 2012 se pak četnost housenek opět zvýšila, avšak nedosáhla úrovně jako v roce 2010 (obr. 2). Dle Tukeyova testu (α 0,05) se četnost v roce 2011 prokazatelně liší od roku 2010 a také 2012 (F 5,27; p 0,01). V části sad 10 byl průměrný výskyt housenek 1,63, v roce 2011 – 0,5 a v roce 2012 1,31 (obr. 3). Stejně jako v sadu 9 se i v části sad 10 statisticky prokazatelně lišší výskyt housenek v roce 2011 od roku 2010 a 2012 (F 3,68; p 0,35). Na kontrolní ploše byl průměrný výskyt housenek na jeden strom v roce 2010 1,68 a v roce 2012 to bylo už 2,6. Z výsledků je patrný rozdíl mezi lokalitami, kdy na větší ploše v Tuchorazi (36 ha) dochází k postupnému snižování četnosti housenek. Naopak, na menší ploše na lokalitě Stošíkovice není toto snižovaní tolik výrazné. Je otázkou, jakou roli v nárůstu populační hustoty zahrálo meziroční snížení dávky a jakou jiné vlivy (např. počasí). Je však patrný rozdíl ošetřené plochy v porovnání s plochou kontrolní, kde došlo ke zvýšení napadení.

216


Je známo, a uvedené výsledky to potvrzují, že na větších plochách je účinnost metody dezorientace vyšší a je nižší riziko komplikací. Obecně se uvádí, že minimální plocha, kde matení samců proti nesytce jabloňové funguje, je zhruba 10 ha. Na druhou stranu tato plocha může být i výrazně menší, pokud půjde o izolovaný sad bez blízkých zdrojů nesytky jabloňové v okolí. Závěr Z výsledků je patrné, že metoda matení (Isomate P) může účinně ochránit výsadby jabloní před napadením nesytkou jabloňovou. Je zřejmé, že vyšší účinnosti bude dosahováno na větších plochách s rozlohou řádově desítek hektarů. Obrázek 1. Průměrný výskyt housenek na jeden strom na lokalitě Tuchoraz

Obrázek 2. Průměrný výskyt housenek na jeden strom na lokalitě Stošíkovice (část 9)

217


Obrázek 3. Průměrný výskyt housenek na jeden strom na lokalitě Stošíkovice (část 10)

Dedikace Za spolupráci na tomto sledování děkujeme podnikům AGRO Stošíkovice, s.r.o. a Sady Tuchoraz s.r.o. Výzkum byl podpořen z projektu NAZV QJ1210209. Použitá literatura Alford, D. V., 2007: Pest of fruit crops. Manson Publishing, London. 461 s. Falta, V, Stará, J., Kocourek, F., 2008: Metoda dezorientace v ochraně ovocných sadů proti škodlivým obalečům. VÚRV, 31 s. Laštůvka, Z., 2012: Osobní sdělení (e-mial). Laštůvka, Z, Šefrová, H., 2012: Škodlivost nesytek (Sesiidae) mírně narůstá. s. 63-64. In: Bokor, P., Tóthová, M. (Eds.)., Zborník abstraktov z XIX. Slovenskej a českej konferencie o ochrane rastlín. Slovak University of Agriculture in Nitra. 165 s. Lánský, M., Falta, V., Kloutvorová, J., Kocourek, F., Stará, J., Pultar, O., 2005: Integrovaná ochrana ovoce v systému integrované produkce. Výzkumný a šlechtitelský ústav ovocnářský, Holovousy. 159 s. Ouředníčková, J., 2011: Využití feromonů v ochraně rybízu – I. díl. Zahradnictví, 10(11), 2022. Psota, V., 2010: Metoda matení samců obalečů: délka odparu feromonů v podmínkách České republiky. Zahradnictví, 9(9): 12-14. StatSoft, Inc., 2011. STATISTICA (data analysis software system), version 10. www.statsoft.com. Kontaktní adresa: Ing. Václav Psota, Ph.D. BIOCONT LABORATORY spol. s r.o. Šmahova 66, 627 00 BRNO [email protected]

218


INTENZITA NAPADENÍ RŮZNÝCH ODRŮD ČESNEKU VLNOVNÍKEM ACERIA TULIPAE (KEIFER) (ACARI: ERIOPHYIDAE) The intensity of infestation of different garlic varieties by dry bulb mite Aceria tulipae (Keifer) (Acari: Eriophyidae) Sapáková E. 1, Hasíková L.1 Hřivna L.1 Stavělíková H.2 Šefrová H.1 1

2

Mendelova univerzita v Brně ýzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., pracoviště Olomouc

Abstrakt Bylo hodnoceno napadení jedenácti odrůd česneku kuchyňského vlnovníkem Aceria tulipae (Keifer, 1938). Výzkum byl prováděn v zimním období 2011–2012 na skladovaném česneku, pocházejícím ze střední Moravy (210 m n. m.). Odrůdy vytvářející květní stvol (Bzenecky Mutant VF, Sochi 25, Tiraspol, Zailijskij) byly vlnovníkem A. tulipae silně napadené. Odrůdy nevytvářející květní stvol (Czerga, SIR 10 new breeding, Gjirokaster) byly slabě napadené a odrůda Kelcyre nebyla napadena vůbec. Nejvyšší početnost vlnovníka A. tulipae byla zjištěna u odrůdy Plovdiv Rogosh (polovybíhající do květu) s celkovým počtem až 1500 jedinců na stroužku. U čtyř z jedenácti hodnocených odrůd byl zaznamenán průkazný rozdíl mezi napadením vnější a vnitřní části stroužku. Průkazně nejvíce byla napadená spodní část stroužku u kořene. Klíčová slova: česnek, napadení, škodlivost, vlnovník

Abstract Infestation rate of Aceria tulipae (Keifer, 1938) on eleven garlic (Allium sativum) varieties was evaluated. The research was done on storage garlic during winter period 2011–2012, coming from central Moravia (210 m). Bolting garlic varieties (Bzenecky Mutant VF, Sochi 25, Tiraspol, Zailijskij) were highly infested by mite A. tulipae. Non-bolting garlic varieties (Czerga, SIR 10new breeding, Gjirokaster) were mite infested weakly or not at all (Kelcyre). The highest abundance of mite was found in semi-bolting garlic variety (Plovdiv Rogosh) with total number up to 1500 individuals in clove. Significant differences in infestation between external and internal part of the clove were observed in 4 of 11 evaluated varieties. Significantly root segment was the most infested part of the clove. Key words: garlic, infestation, harmfulness, eriophyid

Úvod Vlnovník Aceria tulipae byl popsán v Sacramentu v Kalifornii z cibulí tulipánu dovezených z Nizozemska (Keifer, 1938). Šíří se především pasivně s napadenými rostlinami, případně vzdušným prouděním. Vlnovník A. tulipae je celosvětově rozšířený, v Evropě je znám v Bulharsku, Dánsku, Velké Británii, Finsku, Francii, Německu, Maďarsku, Itálii, Nizozemsku, Polsku, Španělsku a bývalé Jugoslávii. Jeho areál je pravděpodobně ještě širší. Z České republiky jej jako škůdce tulipánů uvádí Dušek (1985), jako škůdce česneku Rod (1997). Symptomy a škody na hostitelských rostlinách hodnotili např. Lesna et al. (2004). Několik autorů studovalo možný přenos rostlinných virů tímto druhem (Van Dijk et al., 1991; OstojaStrazewski & Mattews, 2009). Lesna et al. (2004) a Aratchige et al. (2007) se zabývali možnostmi ochrany před vlnovníkem A. tulipae pomocí dravých roztočů. Předmětem našeho studia bylo hodnocení abundance vlnovníka Aceria tulipae na jedenácti odrůdách česneku během skladování.

219


Materiál a metody Hodnocené odrůdy česneku byly dodány VÚRV, v.v.i., Centrum regionu Haná pro zemědělský a biotechnologický výzkum v Olomouci (210 m n. m.), po 150 dnech skladování při teplotě 15 °C a 80% relativní vlhkosti během zimního období 2011–2012. Byly hodnoceny následující odrůdy česneku: šest odrůd vytvářející květní stvol (Bzenecky Mutant VF, Sochi 24\1, Sochi 25, Tiraspol, Dushanbijskij 125 a Zailijskij), čtyři odrůdy nevytvářející květní stvol (Czerga, SIR 10 new breeding, Gjirokaster a Kelcyre) a jediná odrůda polovybíhající do květu (Plovdiv Rogosh). Cibule byly po celou dobu pokusu uchovávány v lednici při teplotě 4 °C, aby se zabránilo dalšímu vývoji vlnovníka. Od každé odrůdy česneku bylo hodnoceno pět cibulí, z každé sedm stroužků. Před hodnocením byl vždy stroužek podélně rozříznut. Pro hodnocení výskytu vlnovníka A. tulipae byl stroužek rozdělen do tří segmentů (kořen, střed a vrchol) a na vnější a vnitřní část. Odečet roztočů byl proveden okamžitě po vytažení z lednice pod mikroskopem Olympus SZX9. Abundance byla hodnocena pomocí čtyřbodové stupnice (tab. 1). Výsledky byly zpracovány metodou analýzy variance s následným testováním dle Tukey, Statistica 8 (obr. 1, 2). Tab. 1: Stupnice napadení česneku podle hustoty vlnovníka Aceria tulipae na jednom stroužku Hustota 0 1–100 101–1000 > 1001

Stupeň výskytu 1 2 3 4

Intenzita napadení bez napadení slabá střední silná

Výsledky a diskuze Vlnovník Aceria tulipae byl zjištěn na deseti z jedenácti hodnocených odrůd (obr. 1). Odrůdy vytvářející květní stvol (Bzenecky Mutant VF, Sochi 25, Tiraspol, Zailijskij) byly silně napadené. Odrůdy nevytvářející květní stvol (Czerga, SIR 10 new breeding, Gjirokaster) byly slabě napadené a odrůda Kelcyre nebyla napadena vůbec (tab. 2). Nejvyšší početnost vlnovníka A. tulipae byla zjištěna u odrůdy Plovdiv Rogosh (polovybíhající do květu), až 1500 jedinců na jednom stroužku. U všech odrůd s výjimkou odrůdy Kelcyre bylo vyšší napadení na vnější než na vnitřní části (obr. 2). U čtyř odrůd byl zaznamenán průkazný rozdíl, u ostatních odrůd byly rozdíly neprůkazné. Největší rozdíl mezi vnitřní a vnější částí byl pozorován u odrůdy Sochi 25, Zailiskij a Tyraspol. Nejvyšší napadení ve vnitřní části stroužků bylo zaregistrováno na odrůdách Zailiskij, Sochi 25 a Tiraspol. Tyto odrůdy pocházejí z Moldávie, Ruska a Tadžikistánu. Průměrné až vyšší hodnoty abundance byly zjištěny u české odrůdy Bzenecky Mutant VF. Disperze jedinců vlnovníka A. tulipae na stroužku nebyla homogenní (obr. 2). Tab. 2: Stupeň napadení jednotlivých odrůd česneku vlnovníkem Aceria tulipae Class 1 2 3 4

Variety Kelcyre Sir 10 new breeding, Gjirokaster Bzenecky Mutant VF, Tiraspol, Sochi24/1, Dushanbijskij 125, Czerga Sochi 25, Zailijskij, Plovdiv-Rogosh

220


Obr. 1: Celkový počet vlnovníka A. tulipae na stroužku z každé odrůdy 2000 1800 S

1600

četnost výskytu (ks)

1400

B

B

1200

B

B

1000 800

N

600

B

400

B

200

N

N

0

N

-200

Plovdiv-Rogosh

Kelcyre

Gjirokaster

SIR 10 new breeding

Czerga

Zailijskij

Dushanbijskij 125

Tiraspol

Sochi 25

Bzenecký mutant VF

Sochi 24/1

-400

Odrůdy (B-s květním stvol em , N-bez kv ětního stvol u, S-pol ovybíhaj ící doětu) kv

Obr. 2: Výskyt vlnovníka A. tulipae na jednotlivých segmentech stroužku 2500

četnost výskytu (ks)

2000 1500 1000 500 0

Plovdiv-Rogosh

Kelcyre

Gjirokaster

SIR 10 new breeding

Czerga

Zailijskij

Dushanbijskij 125

Tiraspol

Sochi 25

Sochi 24/1

-1000

Bzenecký mutant VF

-500

Odrůdy

kořenový segment středový segment vrcholový segment

Průkazně nejvíce byla napadena spodní část stroužku u kořene, nejnižší výskyt byl uprostřed stroužku. Nebyly zaregistrovány výrazné rozdíly výskytu vlnovníka A. tulipae ve spodní, střední a vrcholové části. Průkazné rozdíly na jednotlivých segmentech stroužku byly pozorovány pouze u odrůd Zailiskij a Plovdiv Rogosov. Scalopi et al. (1971) hodnotili napadení vlnovníkem A. tulipae u pěti odrůd česneku a na rozdíl od našich výsledků nezjistili významné rozdíly v jeho početnosti. Naše experimenty prokázaly, že volba vhodných odrůd česneku může významně ovlivnit jejich napadení a výskyt vlnovníka A. tulipae. Početnost vlnovníka Aceria tulipae se může v jednotlivých letech měnit v závislosti na abiotických a biotických faktorech. Rezistence 221


odrůdy Kelcyre je pravděpodobně způsobena kompaktností cibule a těsně přiléhajícími slupkami, které brání vniknutí vlnovníka A. tulipae mezi jednotlivé stroužky a do vnitřního prostoru. Odrůdy Zailiskij a Plovdiv Rogosh, které byly nejvíce napadeny, jsou méně vhodné pro skladování. Závěr Při hodnocení napadení jedenácti odrůd česneku vlnovníkem Aceria tulipae jsme dospěli k následujícím závěrům  Byl prokázán rozdíl v intenzitě napadení různých odrůd česneku  Odrůda Kelcyre nebyla vůbec napadena  Nejvyšší početnost vlnovníků byla zjištěna u odrůdy Plovdiv Rogosh (polovybíhající do květu) s celkovým počtem až 1500 jedinců na stroužku  Odrůdy Sir 10 new breeding, a Gjirokaster byly napadeny slabě  Odrůdy Bzenecky Mutant VF, Tiraspol, Sochi24/1, Dushanbijskij 125 a Czerga varieties byly napadeny středně  Odrůdy Sochi 25, Zailijskij a Plovdiv-Rogosh byly napadeny silně Příspěvek byl zpracován v rámci řešení výzkumného záměru MSM6215648905 a projektu IP 7/2012 IGA/. Použitá literatura Aratchige, N. S., Sabelis, M. W. & Lesna, I., 2007: Plant structural changes due to herbivory: do changes in Aceria-infested coconut fruits allow predatory mites to move under the perianth? Exp. Appl. Acarol., 43: 97–107. Dušek, J., 1985: Ochrana rostlin. Škůdci okrasných rostlin. Vysoká škola zemědělská, Brno, 164 pp. Keifer, H. H., 1938: Eriophyid studies. Bull. Calif. Dept. Agric., 27: 185–200. Lesna, I., Conijn, C. G. M. & Sabelis, M. W., 2004: From biological control to biological insight: rust-mite induced change in bulb morphology, a new mode of indirect plant defense? Phytophaga, 14: 285–291 Ostoja-Starzewski, J. C. & Matthews, L., 2009: Aceria tulipae (Keifer) (Acari: Eriophyidae) on imported onion sets, and present status in Britain. Ent. Month. Mag., 145: 61–68. Rod, J., 1997: Nejčastější choroby a škůdci česneku. Agro, 2(9): 22–24.

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

222


IDENTIFIKACE PŮVODCŮ FUZARIÓZ KLASU POMOCÍ MULTIPLEX PCR Identification of pathogens associated with Fusarium head blight by multiplex PCR Sumíková T., Žabka M. Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i., Praha Abstrakt Fuzariózy klasu patří mezi nejzávažnější choroby obilnin. Identifikace původců, tj. hub rodu Fusarium, morfologickými metodami je časově náročná a nemusí být jednoznačná. Proto jsou vyvíjeny molekulární markery, které umožňují přesnou a jednoduchou detekci daného druhu pomocí PCR. Zde je popsána metoda multiplex PCR, která umožňuje identifikaci šesti původců fuzarióz klasu (F. avenaceum, F. culmorum, F. poae, F. graminearum, F. pseudograminearum, F. sporotrichioides) současně v jedné reakci. Klíčová slova: Fusarium, multiplex PCR, fuzariózy klasu Abstract Fusarium head blight (FHB) is one of the most important diseases of cereals. Identification of the pathogens associated with FHB – fungi from genus Fusarium, by morphological methods is time consuming and not always unambiguous. Nowadays molecular markers enabling precise and rapid identification of the pathogens by PCR are developed. Here we describe a multiplex PCR enabling the identification of six Fusarium pathogens (F. avenaceum, F. culmorum, F. poae, F. graminearum, F. pseudograminearum, F. sporotrichioides) simultaneously in one reaction. Key words: Fusarium, multiplex PCR, head blight

Úvod Fuzarióza klasu (Fusarium head blight) se projevuje předčasným odumřením klasů nebo jejich zbělením. Hlavními hostiteli jsou pšenice, ječmen a kukuřice. Toto onemocnění se vyskytuje ve všech oblastech pěstování pšenice, zvláště významné je ve vlhkých oblastech. Mezi nejčastější a nejvýznamnější původce fuzariź klasu patří následující druhy: F. graminearum, F. culmorum, F. avenaceum, F. poae a Microdochium nivale var. nivale a var. majus. V menší míře se vyskytují např. F. tricinctum, F. equiseti, F. acuminatum, F. sambucinum, F. pseudograminearum a F. oxysporum (Ioos et al., 2004). Na území České republiky začíná převažovat F. graminearum oproti minulým letům, kdy bylo dominantním druhem F. culmorum (Chrpová et al. 2004, Ostrý et al. 2004). Poslední studie ukazují zvyšující se zastoupení druhu F. poae (Remešová et al. 2006). Jedná se o fakultativní nespecifické parazity, kteří také mohou infikovat další části rostlin (Parry et al., 1995, , Lemmmens et al., 2004). Poškození klasů tedy může být doprovázeno infekcí kořenů, listů nebo následným napadením klíčních rostlin. Škodlivost fuzarióz spočívá jednak v redukci výnosu, ale zejména ve schopnosti mnoha původců fuzarióz produkovat mykotoxiny. Je známo, že fuzáriové mykotoxiny mohou způsobovat vážné zdravotní potíže jak u člověka, tak u hospodářských zvířat. Nejvýznamnější fuzáriové mykotoxiny jsou trichoteceny, zejména deoxynivalenol a nivalenol a zearalenony. Ke tvorbě zdraví škodlivých toxinů v zrnu dochází zejména při infekci druhy F. graminearum a F. culmorum. Přesná detekce jednotlivých původců fuzarióz klasu a zejména stanovení toxinogenních kmenů je nezbytná jak pro pochopení faktorů podílejících se na rozvoji onemocnění a akumulaci toxinů, tak z hlediska ochrany rostlin i zdraví konzumentů.

223


Mykologické určení jednotlivých druhů je dosti obtížné a relativně časově náročné, proto došlo v poslední době k rozvoji metod založených na PCR. V současnosti jsou známy druhově specifické primery pro mnoho druhů rodu Fusarium např. pro F. avenaceum (Doohan et al., 1998, Turner et al., 1998), F. culmorum a F. graminearum (Nicholson et al.,1998), F. poae (Parry et Nicholson, 1996), F. pseudograminearum (Aoki et O´Donnell, 1999) a F. sporotrichioides (Demeke et al., 2004). Efektivnější metodou je použití tzv. multiplex PCR tj. PCR, která díky přítomnosti několika primerových párů umožňuje detekci více druhů současně. Rutinně je možné detekovat současně 2 – 14 lokusů. Nutností ovšem je zajistit, aby se amplifikované produkty dostatečně lišily ve svých délkách a bylo je tak možno bez problémů rozlišit na agarózovém gelu. Neméně důležitým předpokladem k úspěšnému použití multiplex PCR je pečlivá optimalizace reakčních podmínek, zejména zajištění vhodné annealingové teploty a koncentrace jednotlivých primerů. Problémem mohou být také nespecifické produkty, které se amplifikují společně s požadovanými fragmenty a mohou zkreslovat výsledek reakce. Nicméně při vhodné optimalizaci dochází ke znatelné úspoře času i materiálu. Cílem práce bylo vyvinout multiplex PCR, s využitím publikovaných primerů, k detekci šesti nejběžnějším původců fuzarióz klasu současně. Materiál a metody Monosporické izoláty hub F. avenaceum, F. culmorum, F. poae, F. graminearum, F. pseudograminearum a F. sporotrichioides byly získány z přirozeně napadených pšeničných klasů. Identifikace byla provedena klasickými morfologickými metodami a potvrzena molekulárními markery.

Izolace DNA byla provedena z narostlého houbového mycelia izolační soupravou Mobio (MoBio Ultra CleanTM Microbial DNA Isolation kit) podle instrukcí výrobce. K dosažení nejlepší výtěžnosti reakce byla testována nejvhodnější annealingová teplota, koncentrace hořčíkových iontů a vzájemná koncentrace primerů. Výsledné optimální podmínky reakce jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2. Reakce probíhaly v termocyklerech Veriti (Appied Biosystems) a UNO II (Biometra). PCR produkty byly naneseny na 2% agarózový gel (s ethidiumbromidem) spolu s 6µl délkového standardu 100bp DNA Ladder (Fermentas). Separace elektroforézou probíhala cca 1 - 1,5 hodiny při 60 - 50V. Produkty na gelech byly poté vizualizovány a detekovány pod UV lampou. Přítomnost produktu amplifikace požadované délky (v párech bází) značí příslušnost k testovanému druhu (obrázek 1). Tabulka 1: Reakční směs Primer mix forward a revers primer (5µM) pro každý detekovaný druh dNTP (2,5mM) pufr Qiagen (10×) MgCl2 (15mM) Taq polymeráza Qiagen (5U/1µl) H 2O Templátová DNA Celkový reakční objem

1,5µl* / 1µl** 2µl 2,5µl 1,5µl 0,2µl doplnit do 24µl 1µl 25µl

* množství primerů pro druhy: F. avenaceum, F. culmorum, F. pseudograminearum, F. sporotrichioides

** množství primerů pro druhy: F. poae, F. graminearum

Tabulka 2: Reakční podmínky 1 cyklus: 95°C – 5 min. 35 cyklů: 95°C – 30 s. 60°C – 30 s. 72°C – 40 s. Konečná extense: 72°C – 5 min.

224


Výsledky a diskuse Obrázek 1: Druhově specifické produkty multiplex PCR pro níže uvedené druhy r. Fusarium

100bp DNA ladder, 1 – F. avenaceum, 2 – F. culmorum, 3 – F. graminearum, 4 – F. poae, 5 – F. pseudograminearum, 6 – F. sporotrichioides, 7 – voda

Primerové páry byly voleny tak, aby se výsledné PCR produkty dostatečně lišily ve velikosti a bylo možné je rozlišit horizontální elektroforézou na běžném agarózovém gelu. Jednotlivé primerové páry je možné libovolně kombinovat což umožňuje detekci jednoho nebo až všech šesti výše uvedených druhů v jedné PCR reakci. Výsledná determinace izolátů pomocí multiplex PCR se buď shodovala s morfologickým určením nebo napomohla k definitivní determinaci v případě, že se jednalo o izoláty, které nebylo možné jednoznačně určit pomocí morfologických znaků. Multiplex PCR bývá využívána k rozlišení jednotlivých chemotypů, zejména u druhu F. graminearum (Wang et al. 2012, Quarta et al. 2006). Identifikaci některých druhů r. Fusarium z kukuřice pomocí multiplex PCR popisují Faria et al. (2012). Závěr Multiplex PCR představuje spolehlivou metodu detekce až šesti patogenů r. Fusarium (F. avenaceum, F. culmorum, F. poae, F. graminearum, F. pseudograminearum, F. sporotrichioides.) v jedné reakci. Vzhledem k tomu dochází k úspoře času a chemikálií oproti využití standardní jednotlivé (single) PCR pro každý uvedený druh. Dedikace Práce byla financovaná z projektu ministerstva školství ČR ME 10140 a výzkumného záměru 0002700604 MZe České republiky Použitá literatura Aoki T, O´Donnell K. (1999) Morphological and molecular characterization of Fusarium pseudograminearum sp nov., formerly recognized as the Group 1 population of F. graminearum. Mycologia 91: 597-609.

225


Demeke T, Clear RM, Patrick SK, Gaba D. (2005) Species-specific PCR-based assays for the detection of Fusarium species and comparison with whole seed agar plate method and trichothecene analysis. Inter J Food Microbiol 103:271-284. Doohan FM, Parry DW, Jenkinson P, Nicholson P. (1998) The use of species-specific PCRbased assays to analyze Fusarium ear blight of wheat. Plant Pathol 47:197 – 205. Chrpová J, Šíp V, Sýkorová S, Sychrová E, Matějová E. (2004) Beitrag zur Problematic der Ährenfusariosen bei Getreide. J Appl Bot Food Qual 78: 153-156. Faria CB, Abe CAL, da Silva CN,Tessmann DJ,Barbosa-Tessmann IP. (2012) New PCR Assays for the Identification of Fusarium verticillioides, Fusarium subglutinans, and Other Species of the Gibberella fujikuroi Complex. Ioos R, Belhadj A, Menez M. (2004) Occurrence and distribution of Microdochium nivale and Fusarium species isolated from barley, durum and soft wheat grains in France from 2000 to 2002. Mycopathologia 158: 351-362. Int J Mol Sci 13: 115-132. Lemmens M, Buerstmayr H, Krska R, Schuhmacher R, Grausgruber H, Ruckenbauer P. (2004): The effect of inoculation treatment and long-term application of moisture on Fusarium head blight symptoms and deoxynivalenol contamination in wheat grains. Eur J Plant Pathol 110: 299-308. Nicholson P, Simpson DR, Weston G, Rezanoor HN, Lees AK, Parry DW, Joyce D. (1998) Detection and quantification of Fusarium culmorum and Fusarium graminearum in cereals using PCR assay. Physiol Mol Plant Pathol 53:17 – 37. Ostrý V, Škarková J, Malíř F, Sýkorová S. (2004) Advances on the Occurence of Toxigenic Fungi and Mycotoxins in the Czech Republic, 99. 67 – 81. In: „An Overview on Toxigenic Fungi and Mycotoxins in Europe“, Logrieco, Antonie, Visconti, Angelo (Eds.) Kluwer 2004, ISBN: 1-4020-2646-3. Parry DW, Jenkinson P, Mc. Leod L. (1995) Fusarium ear blight (scab) in small-grain cereals a review. Plant Pathol 44: 207-238. Parry DW, Nicholson P. (1996) Development of a PCR assay to detect Fusarium poae in wheat. Plant Pathol 45:383 – 391. Quarta A, Mita G, Haidukowski M, Logrieco A, Mule G, Visconti A (2006) Multiplex PCR assay for the identification of nivalenol, 3- and 15-acetyl-deoxynivalenol chemotypes in Fusarium. FEMS Microbiol Lett 259:7-13. Remešová J, Sumíková T, Sychrová E, Matějová E, Chrpová J, Šíp V. (2006) Toxigenic micromycetes of genus Fusarium on wheat isolated in the Czech Republic. In: Sborník abstraktů "XVII. česká a slovenská konference o ochraně rostlin", 12.-14. září 2006, ČZU Praha Turner AS, Lees AK, Rezanoor HN, Nicholson P. (1998) Refinement of PCR-based detection of Fusarium avenaceum and evidence for phenetic relatedness to Fusarium tricinctum. Plant Pathol 47:278 – 288. Wang JH, Zhang JB, Chen FF, Li HP, Ndoye M, Liao YC. (2012) A multiplex PCR assay for genetic chemotyping of toxigenic Fusarium graminearum and wheat grains for 3acetyldeoxynivalenol, 15-acetyldeoxynivalenol and nivalenol mycotoxin. J Food Agri Environ 10: 505-511.

Kontaktní adresa: Mgr. Taťána Sumíková, Ph.D. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06, Praha 6 [email protected] 226


HODNOCENÍ ODOLNOSTI VYBRANÝCH NOVOŠLECHTĚNÍ OKUREK NAKLÁDAČEK K VIRU ŽLUTÉ MOZAIKY CUKETY (ZYMV) Evaluation of resistance selected new crossing pickling cucumbers to Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) Svoboda J. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha – Ruzyně Abstrakt Virus žluté mozaiky cukety (ZYMV) způsobuje značné ztráty produkce pěstovaných tykvovitých zelenin v České republice, zejména na jižní Moravě. Běžně pěstované odrůdy okurek jsou k ZYMV vysoce náchylné. Největší ztráty působí boulovité deformace na plodech. Nejúčinnějším způsobem ochrany před ZYMV je pěstování rezistentních odrůd. Šlechtění na rezistenci k ZYMV je v České republice teprve v začátcích. Byla získána semena novošlechtění okurek nakládaček a metodou porovnání relativních koncentrací viru žluté mozaiky cukety v rostlinách po mechanické inokulaci českým silně virulentním kmenem viru byla hodnocena jejich odolnost k ZYMV. Klíčová slova: relativní koncentrace viru, titr viru Abstract Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) causes considerable losses of cucurbitaceous vegetables grown in the Czech Republic, especially in Southern Moravia. Commonly grown cucumber cultivars are highly susceptible to ZYMV. The highest losses cause lumpy deformations on fruits. The most effective way of protection is the use of resistant plants. The breeding programme of cucumbers for the resistance to ZYMV has just started in the Czech Republic. There were obtained seeds of newly bred pickling cucumbers and their level of resistance to ZYMV was evaluated by comparison the relative concentration of the virus in plants after mechanical inoculation by a highly virulent Czech ZYMV strain. Key words: virus relative concentration, virus titer

Úvod Virus žluté mozaiky cukety, Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) je hospodářsky významným virem, který byl objeven poměrně nedávno zároveň v Itálii (Lisa et al., 1981) a ve Francii (Lecoq et al., 1981). Je to vláknitý virus z čeledi Potyviridae, rod Potyvirus obsahující +ssRNA nukleovou kyselinu. V České republice (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. Virus vyvolává na infikovaných rostlinách žloutnutí a deformace listů, boulovitost plodů, zakrslost a výrazné snížení výnosů; v případě náchylných odrůd a infekce silně virulentním kmenem ZYMV rostliny neplodí vůbec nebo mají deformované neprodejné plody (obr.1). Tento virus je rozšířen v teplých oblastech po celém světě a napadá téměř všechny rostliny čeledi Cucurbitaceae (Al-Saleh a Al-Shahwan, 1997). 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). Výzkumem rezistence okurek k viru žluté mozaiky cukety se zabývala především francouzská, italská a americká pracoviště. Provvidenti (1987) nalezl gen rezistence zym v čínské okurce (Cucumis sativus L.) Taichung Mou Gua (‘TMG-1‘) na Tajwanu. Ansanelli et al. (1997) referují o vyšlechtění okurek nakládaček ‘CLX 2935‘, ‘CLX 2946‘, ‘Afrodite‘ a ‘Roberta‘ rezistentních k ZYMV. Také v ČR se v posledních letech šlechtí na rezistenci k ZYMV. 227


Úkolem provedené práce bylo vyhodnotit úroveň rezistence novošlechtění českých okurek nakládaček k ZYMV po mechanické inokulaci českým silně virulentním kmenem viru. Materiál a metody Rostlinný materiál Bylo získáno osivo novošlechtění kandidátských rezistentních okurek nakládaček (Cucumis sativus L.) 1/05, 9/05, 12/05, 2/08, 3/08, 4/08, 5/08, 6/08, 8/08, 9/08, 10/08, 11/08, 12/08, 13/08, 14/08 a 15/08 (Ing. Bohuslav Holman s.r.o., Bzenec, ČR). Jako k ZYMV náchylná kontrola byla použita okurka nakládačka ‘Melody F1’ (Rijk Zwaan, Holandsko) a jako okurka se známou polní rezistencí ‘Lili F1’ (SEMO, Smržice, ČR; Petříková et al., 2005). Semena okurek byla vysévána ve skupinách po deseti od každého novošlechtění a odrůdy. Rostliny byly pěstovány v izolované skleníkové kóji při světelné periodě den/noc 14/10 hodin a teplotě 25/20 °C. K pomnožení viru pro potřebu mechanické inokulace byla použita tykev cuketa (Cucurbita pepo L. convar. giromontiina Grebenščikov) ‘Zelená’ (Seva Flora, Valtice, ČR). Mechanický přenos ZYMV Při inokulaci ZYMV byl použit silně virulentní kmen ZYMV-H, který byl vybrán z různých izolátů viru pocházejících z jižní Moravy (Svoboda and Polák, 2002). Molekulární diverzita ve vztahu k patogenitě českých a slovenských izolátů ZYMV byla studována Glasou et al. (2007); kmen ZYMV-H patřil k nejvirulentnějším, jeho sekvence byly uloženy do databáze GenBank pod č. DQ144054 a je součástí Sbírky patogenních virů (2012) ve VÚRV, v.v.i., Praha. Pro mechanický přenos bylo v třecí misce homogenizováno 10 g listů tykve cukety ‘Zelená‘ infikované kmenem ZYMV-H 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 okurek. Veškeré chemikálie a nádoby byly předem vychlazeny v chladničce a připravený homogenát byl uchováván až do skončení inokulace v misce s drceným ledem pro zajištění dlouhodobé infekčnosti inokula. Náchylná okurka nakládačka ‘Melody F1’ byla zařazena jako poslední inokulovaná odrůda sloužila jako kontrola účinnosti inokula. Stanovení relativní koncentrace ZYMV Čtyři týdny po provedené inokulaci, tj. ve stadiu 4.-5. pravého listu, kdy již byly na rostlinách náchylných odrůd zřetelně viditelné příznaky systémové infekce ZYMV, byly odebrány vzorky mladých listů. Vzorky ze všech deseti rostlin jedné odrůdy byly smíšeny z alikvotních dílů a vzniklý směsný vzorek byl použit k analýze. Pro určení koncentrace ZYMV ve vzorku byl v něm stanoven titr viru jako nejvyšší ředění vzorku rozetřeného v extrakčním pufru, které ještě dávalo v ELISA pozitivní reakci. Koncentrace virového proteinu (c) je nepřímo závislá na titru (t), tj. čím větší ředění ještě dává pozitivní reakci, tím vyšší je koncentrace virového proteinu v listu. Závislost lze vyjádřit jako podíl specifické konstanty (k) a stanoveného titru c = k/t. Pro porovnání koncentrací téhož virového proteinu v listech různých rostlin není nutné znát přesnou hodnotu konstanty (k) protože je pro všechny rostliny při použití stejné metody a antisera totožná. Poměr koncentrací viru v hodnocených rostlinách potom bude c1 : c2 = 1 / t1 : 1 / t2

228


a převrácenou hodnotu (1/t) lze považovat za relativní koncentraci virového proteinu, která nemá přesně hodnotu koncentrace ZYMV ve vzorku, ale je ve správném poměru k vypočteným relativním koncentracím ZYMV ostatních hodnocených vzorků. Pro stanovení titru byla použita imunoenzymatická metoda DAS-ELISA popsaná Clarkem a Adamsem (1977), komerční protilátky k ZYMV a pracovní postup podle návodu firmy Loewe Biochemica, Německo.

Obrázek 1: Plod náchylné okurky ‘Melody F1’ infikované silně virulentním kmenem ZYMV-H

Výsledky a diskuse Zjištěné relativní koncentrace ZYMV v listech okurek nakládaček ukazuje obr.2. Jako nejperspektivnější se jeví novošlechtění 14/08 a 15/08. Tyto rostliny prokázaly vysokou odolnost k silně virulentnímu kmenu ZYMV-H, množení viru v nich bylo potlačeno na poloviční úroveň oproti známé rezistentní ‘Lili F1’. Tomu odpovídaly i pozorované příznaky na rostlinách: mírná mozaika na listech bez deformací plodů. Jako další slibná se jeví novošlechtění 1/05, 8/08 a BH-502, v jejichž listech byla zjištěna dvojnásobně vyšší relativní koncentrace virového proteinu. Oproti tomu všechna ostatní testovaná novošlechtění měla 4-8 násobně vyšší koncentraci ZYMV v listech a dosáhly tak úrovně náchylné kontroly okurky ‘Melody F1’ (obr.1). Také tyto rostliny vykazovaly silné příznaky virové infekce s víceméně deformovanými plody. Experimenty byly dvakrát opakovány se stejným výsledkem. Obrázek 2: Relativní koncentrace virového proteinu ZYMV-H v listech okurek nakládaček

5000

4000

3000

2000

1000

229

-5 02 M el od y F1 Li li F 1

BH

15 /0 8

14 /0 8

13 /0 8

12 /0 8

11 /0 8

9/ 08

8/ 08

6/ 08

5/ 08

4/ 08

3/ 08

2/ 08

12 /0 5

9/ 05

0

1/ 05

Relativní koncentrace ZYMV proteinu

6000


Závěr V testovaném novošlechtění okurek nakládaček vynikly svou odolností k ZYMV novošlechtění 14/08 a 15/08. Přesto je ale ještě potřeba udělat spoustu šlechtitelské práce, než bude k dispozici širší sortiment rezistentních okurek na stejné úrovni, jako je okurka ‘TMG1‘. Dedikace Provedený výzkum byl financován z výzkumného záměru MZE ČR 0002700604. Autor děkuje Ing. B. Holmanovi za poskytnuté osivo novošlechtění okurek nakládaček. Použitá literatura Al-Saleh M. A., Al-Shahwan I. M. (1997). Viruses infecting cucurbits in Riyadh, Gassim and Hail regions of Saudi Arabia. Arab Gulf Journal of Scientific Research 15 (1): 223- 254. Ansanelli C., Giovannantonio C., Tomassoli L., Di-Giovannantonio C. (1997). Tolerant varieties and reflective soil coverings to control viruses of courgette. Informatore Agrario 53 (11): 43-45. 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: 5157. 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. Mahgoub HA, 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. 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., Boccardo G., D'Agostino G., Dellavalle G. and d'Aquilio M. (1981). Characterisation of a potyvirus that causes zucchini yellow mosaic. Phytopathology 71: 667-672. 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. Petříková K., Nakvasil V., Pokluda R. (2005). Zhodnocení sortimentu okurek nakládaček na rezistenci k ZYMV. In: Sborník přednášek ze semináře "Metodika pro integrovaný systém ochrany polní zeleniny vůči škodlivým organismům", 30. listopadu 2005, VÚRV Praha 6, p. 11-16. Provvidenti R (1987). Inheritance of resistance to a strain of zucchini yellow mosaic virus in cucumber. Hort. Science, 22: 102-103. Sbírka fytopatogenních virů [www dokument]. [cit. 9. 2. 2012]. Dostupné na: http://www.vurv.cz/collections/vurv.exe/search?org=VI. 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. Kontaktní adresa: Ing. Jiří Svoboda, Ph.D., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06-Praha 6-Ruzyně, e-mail: [email protected]

230


VÝSKYT FYTOPATOGENNÍCH VIRŮ NA TYKVOVITÉ ZELENINĚ PĚSTOVANÉ V ČESKÉ REPUBLICE Occurrence of phytopathological viruses on cucurbitaceous vegetables in the Czech Republic Svoboda J., Leišová-Svobodová L. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06-Praha 6 Abstrakt V minulých pěti letech byl proveden průzkum výskytu fytopatogenních virů na rostlinách čeledi Cucurbitaceae v hlavních i okrajových oblastech pěstování plodových zelenin Čech a Moravy. Celkem bylo odebráno a pomocí ELISA otestováno 610 vzorků listů tykvovitých zelenin na přítomnost běžných a možných nových invazivních virů Cucurbit aphid-borne yellows virus (CABYV), Cucumber mosaic virus (CMV), Cucumber green mottle mosaic virus (CGMMV), Melon necrotic spot virus (MNSV), Papaya ring spot virus (PRSV), Squash mosaic virus (SqMV), Watermelon mosaic 2 virus (WMV-2), Zucchini yellow fleck virus (ZYFV) a Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV). Ve vzorcích byla zjištěna přítomnost CABYV, CMV, SqMV, WMV-2 a ZYMV s převládajícím výskytem ZYMV na jižní a střední Moravě. Klíčová slova: CABYV, CMV, SqMV, WMV-2, ZYMV Abstract The survey of the presence of phytopathological viruses on plants of the family Cucurbitaceae was carried out in both main and marginal fruit vegetables producing areas in the Czech Republic during the last five years. Altogether 610 leaf samples of cucurbitaceous vegetables were collected and examined by ELISA for the presence of common and new possible invasive viruses Cucurbit aphidborne yellows virus (CABYV), Cucumber mosaic virus (CMV), Cucumber green mottle mosaic virus (CGMMV), Melon necrotic spot virus (MNSV), Papaya ring spot virus (PRSV), Squash mosaic virus (SqMV), Watermelon mosaic 2 virus (WMV-2), Zucchini yellow fleck virus (ZYFV) and Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV). In the samples, there was detected the presence of CABYV, CMV, SqMV, WMV-2 a ZYMV with the predominating occurrence ZYMV in southern and middle Moravia. Key words: CABYV, CMV, SqMV, WMV-2, ZYMV

Úvod Velké množství fytopatogenních virů napadá rostliny čeledi tykvovitých (Cucurbitaceae) po celém světě a způsobuje nemalé ztráty na jejich výnosu. V Evropě, zejména ve Středozemí, jsou běžně rozšířeny virus mozaiky okurky (Cucumber mosaic virus, CMV), virus zelené skvrnité mozaiky okurky (Cucumber green mottle mosaic virus, CGMMV), virus nekrotické skvrnitosti melounu (Melon necrotic spot virus, MNSV), virus kroužkovitosti papáji (Papaya ring spot virus, PRSV), virus mozaiky tykve (Squash mosaic virus, SqMV), virus mozaiky vodního melounu (Watermelon mosaic 2 virus, WMV-2), virus žluté skvrnitosti cukety (Zucchini yellow fleck virus, ZYFV) a virus žluté mozaiky cukety (Zucchini yellow mosaic virus, ZYMV; Descriptions of Plant Viruses, 2012). Ve Francii byl na tykvovitých zeleninách v r. 1992 popsán nový Cucurbit aphid-borne yellows virus (CABYV; Lecoq et al., 1992). Dál na sever Evropy není výskyt virových chorob tykvovitých zelenin tak široký; např. v sousedním Polsku byly zjištěny jen CMV (Korbin a Kaminska, 1998), WMV-2 (Borodynko et al., 2009) a ZYMV (Pospieszny et al., 2003). Virové infekce často vyvolávají na nemocných rostlinách žloutnutí nebo mozaiku listů, deformují plody, způsobují zakrslost rostlin a snižují celkový výnos. V přírodních podmínkách jsou běžné směsné infekce několika viry současně, což působí silným synergickým efektem na hostitelské rostliny, které pak vykazují výrazné příznaky virové infekce a často neplodí vůbec. 231


Úkolem provedené práce bylo zjistit rozšíření a výskyt virových patogenů tykvovitých zelenin v České republice (ČR). Materiál a metody Rostlinný materiál Ve spolupráci se Státní rostlinolékařskou správou byly vytipovány pozemky na Moravě a v Čechách, kde se pěstují tykvovité zeleniny. Z těchto lokalit byly opakovaně odebírány vzorky listů okurek, tykví a melounů s možnými příznaky virové infekce. Pomocí ELISA v nich byla zjišťována přítomnost jednotlivých virů. ELISA Pro identifikaci virových patogenů rostlin ve vzorcích listů byla použita imunoenzymatická metoda DAS-ELISA popsaná Clarkem a Adamsem (1977), komerční protilátky a pracovní postup podle návodů firmy Loewe Biochemica, Německo. Do každého testu byla zařazena pozitivní a negativní kontrola pro zvýšení spolehlivosti testu. Výsledná barevná reakce byla vyhodnocována na fotometru Dynatech MR 5000, Německo při vlnové délce 405 nm. Vzorky s absorbancemi A405 > 0,150 byly brány jako pozitivní a vzorky s absorbancemi A405 < 0,030 byly brány jako negativní. Dosahované absorbance pozitivních kontrol byly přes 1,0 a negativních kontrol do 0,025. Elektronová mikroskopie Vzorky listů zkoumaných rostlin byly homogenizovány v třecí misce s HEPES pufrem v poměru 1 : 2. Homogenát byl filtrován přes silonové síto a negativně barven přídavkem kyseliny fosfowolframové, pH 6,9 v poměru 1 : 1. Vzniklá směs byla adsorbována na elektronmikroskopickou síťku a prohlížena transmisním elektronovým mikroskopem Philips 208 S, Holandsko. Nalezené virové částice byly měřeny a fotografovány. Extrakce RNA Celková RNA byla extrahována z listů rostlin pomocí RNeasy® Plant Mini Kit (Qiagen). RT PCR je prováděna podle optimalizovaného protokolu s primery specifickými pro každý detekovaný druh viru. Produkty PCR byly separovány elektroforeticky v 1,6% agarózovém gelu. Výsledky a diskuse Průzkum výskytu virů V průběhu posledních pěti let byly každý rok ve spolupráci s okresními pracovišti SRS a Zelinářskou unií Čech a Moravy vytipovány lokality, kde se ve větší míře pěstují tykvovité zeleniny nebo kde je podezření na výskyt virových chorob na nich. Jednalo se o pozemky ležící jak v hlavních, tak i v okrajových pěstitelských oblastech. Na těchto lokalitách byly hledány rostliny s příznaky možné virové infekce, ze kterých byly odebírány vzorky listů. Celkem bylo otestováno 610 vzorků listů okurek, tykví a melounů z polních i skleníkových porostů na přítomnost CGMMV, CMV, MNSV, PRSV, SqMV, WMV-2, ZYFV a ZYMV. Každoročně byl ve vzorcích nejčastěji detekován ZYMV následovaný WMV-2 a CMV. V roce 2009 bylo na jižní Moravě pozorováno žloutnutí listů tykví olejných (Cucurbita pepo L. var. oleifera Pietsch). Na základě informací získaných od Dr. Lecoqua, INRA, Avignon, Francie bylo pojato podezření na přítomnost v ČR nového CABYV. Pomocí specifického antisera připraveného v INRA byly provedeny ELISA testy na detekci viru. Ve vzorcích listů tykví olejných odebraných v blízkosti obcí Josefov, Prušánky a Rakvice (okr. Břeclav) byla zjištěna jeho přítomnost. Nález byl potvrzen pozorováním odpovídajících virových částic pod elektronovým mikroskopem a pomocí RT-PCR. Amplikony byly sekvencovány a na základě 232


sekvencí byla zjištěna blízká příbuznost českých izolátů viru se slovenskými izoláty. Jednalo se o první nález CABYV v ČR (Svoboda at al., 2011). V roce 2010 byla ve vzorcích listů tykví ozdobných (Cucurbita pepo L. convar. microcarpina Grebenščikov) pěstovaných v blízkosti obce Tasovice (okr. Znojmo) zjištěna přítomnost SqMV. Nález byl detekován metodou ELISA a potvrzen pomocí elektronového mikroskopu a PCR. Amplikony PCR byly sekvenovány a byla určena jejich příbuznost s publikovanými sekvencemi SqMV z USA a Číny. Zjištění SqMV představuje první nález v ČR (Svoboda a Leisova-Svobodova, 2011). Nalezený český izolát viru je bezpříznakový, jeho přítomnost lze však snadno odhalit pomocí ELISA nebo PCR. Tabulka 1: Souhrnný přehled zjištěného výskytu virových chorob na tykvovitých zeleninách v ČR Virové choroby tykvovitých zelenin - ČR, 2007 - 2011 v ir us

poč e t po zi t i v n íc h v z.

% z 6 10 od e bra n ýc h v z.

ZYMV

360

59,0

WMV-2

93

15,2

CMV

72

11,8

CABYV

15

2,5

SqMV

2

0,3

Přehled nalezených virů na tykvovitých zeleninách s jejich četnostmi je uveden v tabulce 1. Z tabulky je patrné, že na tykvovité zelenině se nejčastěji vyskytuje ZYMV následovaný WMV-2 a CMV. Geografické rozložení výskytu virových chorob tykvovitých zelenin na území ČR je znázorněno na obr.1. Negativní nálezy nejsou na obrázku vyznačeny, protože by se obrázek stal nepřehledným. Analýzou výsledků bylo zjištěno, že fytopatogenní viry se na tykvovitých zeleninách vyskytují v hlavních produkčních oblastech pěstování tykvovité zeleniny jižní a střední Moravy (okresy Břeclav, Znojmo, Hodonín, Olomouc a Prostějov) a Polabí (okresy Praha-východ a Mělník) každoročně od svého prvního nálezu. V okrajových oblastech, jako jsou okresy Moravy (Blansko, Bruntál, N. Jičín, Ostrava, Opava) a Čech (Beroun, Č. Budějovice, Písek, Tábor, Benešov, Jičín) byly fytopatogenní viry nalezeny ojediněle, především v záhumencích na okrajích vesnic. Izoláty jednotlivých virů byly uloženy do sbírky fytopatogenních virů VÚRV, v.v.i, Praha (Sbírka fytopatogenních virů, 2012). Závěr Byl zjištěn výskyt fytopatogenních virů jak v hlavních oblastech pěstování tykvovitých zelenin v Čechách a na Moravě, tak také v okrajových oblastech. Přítomnost sledovaných virů představuje nebezpečí znehodnocení a snížení produkce tykvovitých zelenin v zamořených oblastech a je nezbytné soustředit se na ochranu proti jejich šíření pomocí mšic a pěstovat rezistentní odrůdy zelenin. Metodika ochrany před ZYMV je na vyžádání u autora příspěvku. Dedikace Provedený výzkum byl financován z výzkumného záměru MZE ČR 0002700604.

233


Obrázek 1: Výskyt virových chorob zjištěných na tykvovitých zeleninách v ČR, 2007-2011

CABYV: CMV: SqMV: WMV-2: ZYMV:

zelená značka žlutá značka fialová značka modrá značka červená značka

Použitá literatura Borodynko, N., Hasiow-Jaroszewska, B., Rymelska, N. and Pospieszny, H. 2009. Watermelon mosaic virus reported for the first time in Poland. Plant Pathology 58:783. Descriptions of Plant Viruses [www document]. [cit. 12. 8. 2012]. Available in: http://www.dpvweb.net/dpv/dpvnameidx.php. Korbin, M. and Kaminska, M. 1998. Characterization of cucumber mosaic cucumovirus isolates. Phytopathologia Polonica. 16:71-84. Lecoq, H., Bourdin, D., Wipf-Scheibel, C., Bon, M., Lot, H., Lemaire, O. and Herrbach, E. 1992. A new yellowing disease of cucurbits caused by a luteovirus, cucurbit aphidborne yellows virus. Plant Pathology 41:749-761. Pospieszny, H., Cajza, M. and Plewa R. 2003. First report of zucchini yellow mosaic virus in cucumber in Poland. Plant Disease 87:1399. Sbírka fytopatogenních virů [www dokument]. [cit. 9. 2. 2012]. Dostupné na: http://www.vurv.cz/collections/vurv.exe/search?org=VI. Svoboda J., Leisova-Svobodova L. 2011. First Report of Squash Mosaic Virus in Ornamental Pumpkin in the Czech Republic. Plant Disease 95:10, 1321-1321. Svoboda J., Leisova-Svobodova L., Lecoq H. 2011. First Report of Cucurbit aphid-borne yellows virus in squash in the Czech Republic. Plant Disease 95:2, 220-220. Kontaktní adresa: Ing. Jiří Svoboda, Ph.D., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06-Praha 6-Ruzyně, e-mail: [email protected]

234


REGULACE PLEVELŮ U CIZRNY BERANÍ A HRACHORU SETÉHO Weed control in chickpea (Cicer arietinum) and vetchling (Lathyrus sativus) Šmahel P., Kolaříková E. Zemědělský výzkum, s.r.o.,Troubsko Abstrakt V letech 2006-2012 byly v Troubsku v polních pokusech zkoumány chemické i mechanické metody regulace plevelů u vybraných netradičních luskovin. Jako lépe konkurenceschopná proti plevelům a výnosnější plodina se projevil hrachor setý (odrůda Radim, výnosy cca 2-2,7 t/ha) oproti cizrně beraní (Irenka, cca 0,2-0,9t/ha). Vláčení plecími branami nemělo dostatečný účinek na plevele s hlubšími kořeny. Z použitých herbicidů se jako uspokojivě účinné a selektivní ukázaly jednak premergentní aplikace linuronu cca 500-600 g/ha aktivní substance, u hrachoru v tankmixu s clomazonem cca 450540g/ha. Cizrna snášela naopak dobře oproti hrachoru S-metolachlor. Výrazně fytotoxické byly pendimethalin, metribuzin a prosulfocarb, slabě účinný diflufenican a ethofumesate. V nových pokusech se jeví jako poměrně nadějné hlavně využití S- dimethenamidu a dále aclonifenu. Z postemergentních herbicidů, které snášel zpravidla výrazně lépe hrachor než cizrna, se kromě graminicidů jevily jako vhodné jednak samotný bentazone, lépe selektivní bez aktivátoru, než s aktivátorem. Na řadu plevelů účinnější, ale v doporučovaných dávkách někdy méně selektivní byl imazamox, většinou doplněný pendimethalinem nebo bentazonem. Klíčová slova: cizrna, hrachor, regulace plevelů, herbicidy, selektivita, účinnost Abstract The chemical and mechanical methods of weed control in pulse crops chickpea (variety Irenka) and vetchling (Radim) were observed in field trials in Troubsko in 2006-2012. The vetchling was better competitive to the weeds and herbicides and more profitable crop in the trials. The harrowing with rod harrows had not sufficiant efficacy mainly to the weeds with a deep roots. Herbicide treatment with linuron ca 500-600 g/ha active ingredience was good selective and effective to the brodleaf weeds by the vetchling with clomazone too in the rate ca 450-540g/ha a.i. The preemergence aclonifen and dimethenamid provided a bit better effectivity in the last trials. Vetchling tolerated good quite better than chickpea the postemergence herbicides bentazone, imazamox with tween and imazamox with pendimethalin or bentazone. Key words: Chickpea, vetchling, weed control, herbicides, selectivity, efficacy

Úvod Cizrna beraní a hrachor setý jsou staré kulturní rostliny, pěstované jako potraviny hlavně ve středomoří. V souvislosti se současnými klimatickými tendencemi oteplování a suchých period se dostávají znovu do oblasti zájmu pěstitelů, snažících se nabídnout pestřejší možnosti stravy v rámci zdravé výživy. Pěstitelská doporučení, týkající se využití preemergentních nebo postemergentních herbicidů, jsou v literatuře spíše z oblastí jiných podmínek, většinou středomoří nebo Indie pro cizrnu (Kachhadiya SP, et al, 2009) nebo Severní Ameriky pro příbuzný fazol (Hekmat, S., et al, 2008), (Sikkema, PH, et al, 2008). Indický pramen uvádí možnost využití oxyfluorfenu preemergentně (u nás např. přípravek Goal 2E) a postemergentně imazethapyru (Pivot), který u nás po jeho restrinkci nahrazuje imazamox, dostupný zatím ve směsné formulaci s pendimethalinem (přípravek Escort Nový). Při nevýznamných rozdílech mezi variantami dosáhli výnosů cizrny až cca 3t/ha. Severoamerické resp. kanadské prameny u fazolu hodnotí jako potenciálně použitelné preemergentně dimethenamid (u nás přípravek Outlook) nebo S-metolachlor (Dual Gold 960EC), již s větší fytotoxicitou linuron (např. Afalon 45SC). I v Troubsku byly kolegou Tesařem prováděny v 90. letech pokusy s těmito plodinami (pro registraci byl z nich doporučen do cizrny např. metribuzin (Sencor) či postemergentně pyridate (Lentagran), které v souvislosti s novými 235


přípravky nebo dalšími možnostmi z jiných luskovin byly částečně využity při nových pokusech. V Troubsku byly v minulých letech vyšlechtěny odrůdy cizrny a hrachoru a je řešena i technologie jak v podmínkách ekologického, tak konvenčního hospodaření. Příspěvek je zaměřen na pokusně zkoumané způsoby regulace plevelů. Materiál a metody Pro ověření způsobů regulace plevelů u cizrny a hrachoru byly v Troubsku prováděny polní maloparcelové pokusy s přirozeným zaplevelením, jejichž součástí byly v některých ročnících i plochy pro mechanickou kultivaci, zejména vláčení prutovými branami. Pokusy byly prováděny v randomizovaném uspořádání podle mezinárodních metodik EPPO pro ověřování biologické účinnosti herbicidů. Pokusy probíhaly v podmínkách řepařské výrobní oblasti a jejich výsledky byly dosti závislé na průběhu počasí na jaře. Výsevy byly prováděny vždy cca od začátku do poloviny dubna po výraznějším jarním oteplení, preemergentní aplikace do 3 dnů po zasetí a postemergentní podle růstu porostu začátkem nebo do poloviny května, po vývinu min. 2-3 pravých listů plodin, na plevele v růstovém stádiu od děložních do cca 6 max. 8 pravých listů. V letech 2007, 2009 a 2012 bylo jaro s výrazným přísuškem, což ovlivňovalo negativně zejména preemergentní tzv. „půdní“ herbicidy a také vzcházení a počáteční růst porostu. Naopak normální příznivější podmínky s dostatkem srážek byly v letech 2008 a 2011. Z jednotlivých variant ošetření, které byly aplikovány během let ve velmi širokém souboru, byly do tohoto příspěvku a výsledků vybrány spíše potenciálně vyhovující varianty s uspokojivou selektivitou a účinností. Pro informaci uvádíme alespoň výčet zkoušených látek a přípravků, aplikovaných samostatně i v některých kombinacích. Preemergentní ošetření: linuron (Afalon 45 SC), clomazone (Command 36CS), pendimethalin (Stomp 400SC), imazamox +pendimethalin (Escort), S-metolachlor (Dual Gold 960EC), diflufenican (Brodal), metribuzin (Sencor 70WG), S-dimethenamid (Outlook), aclonifen (Chalenge). Postemergentní ošetření: bentazone (Basagran), bentazone+ aktivátor wettol (Basagran Super), imazamox +adjuvant tween (Pulsar 40), imazamox +pendimethalin (Escort, Pulsar 40+Stomp 400SC, Escort Nový), imazamox + bentazone (Pulsar 40+Basagran nebo Basagran Super, BAS Corum), ethofumesate (Stemat super), pyridate (Lentagran WP). Dávky jsou uvedeny ve výsledkové části. V pokusech byla hodnocena vizuálně selektivitu a účinnost na plevele u jednotlivých variant ošetření v % ve vztahu k neošetřené kontrole (0%). Výsledky a diskuze Výsledky pokusů jsou uvedeny v následujících tabulkách, které obsahují účinnost použitých variant ošetření na několik hlavních vyskytujících se druhů plevelů, fytotoxicitu (selektivitu) v % oproti neošetřené kontrole a kde bylo možné výnosové údaje v t/ha. Pro snadnější přehlednost a porovnatelnost jsou uvedeny pouze průměrné hodnoty všech údajů v jednotlivých ročnících. Tab. 1: Cizrna beraní (Irenka)

Účinnost a fytotoxicita herbicidů, výnos semen

Účinnost průměr v %

Laskavec

Merlík

Rdesno

Ježatka

Přípravek l/ha

AMARE

CHEAL

POLLA

ECHCG

8.6.

19.6.

t/ha

Kontrola (počet plevelů na 1m2)

6

7

2

10

0

0

0,34

2008

18

16

5

5

0

0

2009

1

31

14

3

0

0

2011

0

7

2

0

0

0

2012

45

20

2

140

0

0

0,29

Průměr

14,0

16,2

5,0

31,6

0,0

0,0

0,31

20

33

49

25

6

18

2007

2007

Afalon 1,4

236

Fytotoxicita %

Výnos


2008 2007

Afalon1,18+Command 36 CS 0,18

2008 2011

Stomp 400 3,5

2008 2007

Escort 2,9 preem.

2008 2011

Outlook 1l

2012 2007

Basagran 2

2008 2009

Basagran 1,9

2012

Basagran 2

45

21

24

31

21

52

55

6

16

75

100 87,5

94 85

95 100

40 47,5

30 33,75

42,5

62,5

87,5

57,5

15

12,5

35

76

66

44

6

14

65

100

100

62

53

44

38

71

45

61

16

14

89

100

99

73

54

43

0,31

*

87,5

95

100

32,5

25

65

47,5

37,5

50

11,25

15

0,34

83

90

100

10

16

16

0,78

56

73

45

11

0

80

41

33

28

81

90

60

100

0

40

47,5

0,18

65,9

93,7

18,3

25,0

22,8

0,48

Basagran Super 1,4

90

79

100

16

16

20

0,91

80 84

3

72

18 36

11

Basagran Super 1,6

51 35

31

29

58,8

80,9

86,0

23,3

19,6

17,1

0,91

85

63

45

49

0,69

58

15

1

2008 2009

98

77,2

Průměr 2007

95

Afalon 1,2 + Command 0,12

2012 2007

75

Průměr 2007

Pulsar 40 0,7

100

81

2008

Pulsar 40 0,53

93

45

2009

Pulsar 0,58

100

39

70

41

33

25

2009

Pulsar 0,7

100

43

65

55

26

21

98,1

52,1

73,3

54,0

29,6

24,1

0,69

88

80

43

49

0,77

66

19

9

Průměr 2007

Escort 1,8

93

95

2008

Escort 1,58

90

73

91,3

84,0

87,5

73,0

30,8

28,9

0,77

Průměr 2007

Pulsar 0,59+Stomp 400 0,83

100

69

100

56

43

49

0,73

2007

Pulsar 0,7+Stomp 400 1,05

100

91

91

81

49

58

0,68

2008

Pulsar 0,47+ Stomp 400 0,7

86

64

64

26

14

95

75

96

67

39

40

Průměr 2009

Escort Nový 1,4

100

64

69

63

33

29

2009

Escort Nový 1,58

100

70

60

63

23

20

2012

Escort Nový 1,2

100

87,5

90

52,5

36,25

27,5

100

74

73

60

30

25

Průměr

0,70

0,31

2007

Pulsar 0,58+ Basagran 1,75

100

100

98

65

25

33

0,90

2007

Pulsar 0,7 + Basagran 1,46

100

100

100

74

29

13

0,90

2008

Pulsar 0,53+Basagran 1,17

90

73

55

15

8

2009

Pulsar 0,55+Basagran 1

96

71

79

58

30

24

96,5

86,0

92,2

62,9

24,7

19,1

Průměr 2009

Pulsar 0,55+Basagran Super 0,9

89

83

73

31

36

29

2012

BAS Corum 1 + Dash HC 0,5

100

77,5

100

50

40

30

100,0

77,5

100,0

50,0

40,0

30,0

Průměr

237

0,90 0,35


Tab. 2: Hrachor setý (Radim)

Účinnost a fytotoxicita herbicidů, výnos semen

Účinnost v %, průměr ročníku

Laskavec

Merlík

Rdesno

Ježatka

Přípravek l/ha

AMARE

CHEAL

POLLA

ECHCG

8.6.

19.6.

t/ha

4

7

2

10

0

0

0,89

2008

8

10

0

8

0

0

2,32

2009

0

36

17

0

0

0

2011

0

10

2

2

0

0

Průměr

3,0

15,8

5,3

5,0

0,0

0,0

1,61

51

30

46

45

8

16

*

100

100

*

46

24 8

16 19

2,34

63

68 33 100

21

19

* 2,29

2007

2007

Kontrola (počet plevelů na 1m

2)

Afalon 1,4

2008 2007

Afalon 1,25+Command 36 CS 0,175

Fytotoxicita % Výnos

2008

Afalon1,17+Command 36 CS 0,175

91

100

33 *

2011

Afalon 1,2l + Command 0,12l

*

95

85

100

40

18,5

*

2007

Stomp 400 3,5

61

73

46

61

18

24

*

94

100

*

100

51

39

2,13

86

70

46

68

19

21

*

100

100

*

98

39

34

2,15

2008 2007

Escort 2,9 preem.

2008 2011

Outlook 1l

*

77,5

100

100

32,5

16,25

*

2007

Basagran 1,9

85

95

95

83

16

13

2,50

2008

94

74

*

0

16

3

2,14

2009

46

53

*

*

33

29

Průměr

73,9 94

95,0 100

41,5 21

21,8 13

14,7 18

2,32 2,44 2,28

2007

Basagran Super 1,4

74,9 80

2008

Basagran Super 1,6

100

100

*

77

31

15

2009

61

75

*

*

24

20

Průměr

80,3

89,6

100,0

49,0

22,6

17,5

2,4

2007

Pulsar 40 0,7

99

95

99

76

20

16

2,22

2008

Pulsar 40 0,6

98

81

*

36

24

9

2,00

2008

Pulsar 0,7

99

84

*

82

29

15

2,20

66

55

*

*

20

22

*

65

100

*

25

15

90

76

99

65

24

15

2,14

2009 2011

Pulsar 0,5l

Průměr 2007

Escort 1,8

99

99

89

75

21

15

2,10

2008

Escort 1,75

95

90

*

80

29

15

2,11

97

94

89

78

25

15

2

Průměr 2007


95

79

95

70

18

14

2,56

2007


100

100

98

78

23

20

2,50

2008


100

91

*

93

19

9

2,31

98,3

90,0

96,3

80,3

19,6

14,2

2,46

Průměr 2009

Escort Nový1,4

49

73

*

*

35

34

2009

Escort Nový 1,6

74

61

*

*

30

23

2011

Escort Nový 1,25

*

90

97,5

87,5

7,5

7,5

61,5

74,7

97,5

87,5

24,2

21,4

Průměr

238


2007


100

100

99

74

23

19

2,51

2007


100

100

100

75

26

19

2,68

2008

Pulsar 0,58+ Basagran 1,16

100

98

*

98

21

11

2,27

2009

Pulsar 0,55+Basagran 1

63

64

*

*

18

12

91

90

99

82

22

15

73

74

*

*

26

21

Průměr 2009

Pulsar 0,55+Basagran Super 0,9

2011 BAS Corum 0,9l * 72,5 100 * 12,5 10 Vysvětlivky k tabulkám: hranice u fytotoxicity – do 20% zeleně vcelku dobrá selektivita, do 29% žlutě uspokojivá, 30 – 44 % oranžově zvýšená fytotoxicita, nad 45% červeně silná Hranice u účinnosti – od 80% uspokojivá až dobrá zeleně, 66-79% nedostatečná žlutě, 50-65 slabá oranžově, do 49% velmi slabá červeně *nebo prázdné políčko-nehodnoceno z důvodu slabého výskytu plevelů, u výnosů porost nebyl způsobilý ke sklizni

U pokusů s herbicidy jsou zejména u těchto citlivějších plodin vlivy konkurence plevelů a přímého působení herbicidů na plodinu (fytotoxicity) i dalších, zejména např. klimatických vlivů často spojeny, proto jsou v tabulkách uvedeny společně. Snažili jsme se alespoň o hrubší grafické rozlišení tabulek parametrů účinnosti a fytotoxicity podle barev (zelená pro příznivější údaje, červená nepříznivé, žlutá a oranžová přechodné). Vhodné varianty pro využití by měly mít v první řadě uspokojivou selektivitu a také účinnost alespoň na některé významné druhy plevelů. Po dozrání porostu bylo u pokusů s nižším zaplevelením provedeno sklizňové hodnocení. To se často nedařilo. Bylo to jednak vlivem slabé účinnosti řady ošetření při vysokém tlaku plevelů, ale naopak aplikaci často redukovaných dávek herbicidů, potřebných z hlediska dobré selektivity (zejm. u citlivější cizrny). U premergentních variant pak docházelo ke značnému zaplevelení za sucha. Porosty trpěly i poškozením po zasetí holuby a hlavně u cizrny i částečným spásáním zajícem polním. Dosažené výsledky v jednotlivých ročnících jsou poměrně různorodé vlivem klimatických a stanovišťnich podmínek, zejm. značných rozdílů v zaplevelení, postupných dílčích úprav dávkování nebo i změn použitých přípravků kvůli jejich nevyhovující selektivitě nebo účinnosti, případně kvůli změnám formulace výrobcem. Výsledky nejsou proto příliš vhodné k podrobnějšímu detailnímu srovnávání a statistickému zpracování. U cizrny i hrachoru v pokusech docházelo ke značným rozdílům z hlediska účinnosti na plevele i selektivity zejména u preemergentních variant ošetření kvůli značné závislosti na půdní vlhkosti. V suchých letech 2007, 2009 a 2012 byla účinnost preemergentních variant vesměs slabá a hodnocení selektivity naopak příznivé, obě málo vypovídající. Při vlhčím průběhu jara v letech 2008 a pak v roce 2011, oproti zahraničním poznatků z fazolu (Sikkema, et al.,2008), které konstatují dobrou selektivitu spíše u dimethenamidu a horší u linuronu, byla zjištěna u cizrny i hrachoru u variant linuronu (Afalon 45SC cca 1,1-1,5l/ha) poměrně uspokojivá selektivita, s fytotoxicitou krátkodobě cca 20-30% (mírně opožděné vzcházení a snížený růst). U hrachoru byla i přes možnost přechodné fytotoxicity až 40% hodnocena pro významně lepší účinnost jako akceptovatelná i tankmix směs s clomazonem (Command 36CS 0,125-0,15l/ha), u cizrny zde docházelo již k poněkud výraznější zbrždění růstu 4050%, akceptovatelnému snad ve snížené dávce. V pozdějších pokusech v roce 2011, 2012 se jako poměrně účinný na ježatku i dvouděložné a uspokojivě selektivní u obou plodin jevil dimethenamid (Outlook cca 1-1,2l/ha) a dále aclonifen (Chalenge) cca 2-2,5l/ha (2012) jako určitá alternativa linuronu na dvouděložné. Naopak silnou fytotoxicitu, projevující se opožděným vzcházením a slabým růstem, působily u obou plodin pendimethalin (Stomp 400SC cca 3l, Escort preemergentně 2,9l/ha), a prosulfocarb (Boxer 800EC) a zejm. u cizrny r. 2011 metribuzin (Sencor). 239

2,49


Postemergentní varianty sice měly poněkud stabilnější působení na plevele než premergentní, ale spíše užší spektrum účinku a někdy výrazné, i když obvykle dočasné fytotoxické působení, hlavně u citlivější cizrny. Z postemergentních herbicidů byl u obou plodin většinou uspokojivě selektivní bentazone, lépe ve formulaci bez aktivátoru (Basagran). Fytotoxicita byla u něj obvykle cca 10-25% u cizrny i hrachoru. Ve dvou pokusech však činila maximální hodnota krátkodobě cca 35% a v roce 2012 u cizrny až 50%, a to dlouhodoběji. U samotného imazamoxu (Pulsar 40) byla selektivita u cizrny s určitými výkyvy poměrně uspokojivá fytotoxicita krátkodobě cca 20-30 (maximální dílčí hodnota cca 50%). U hrachoru byla jeho selektivita zřetelně lepší. Přípravek Pulsar 40 však v této formulaci zatím nebude výrobcem u nás registrován a zřejmě dojde ke změně formulace kvůli slabšímu působení, zejména na merlíky. Ze směsných přípravků byly zkoumány hlavně směsi imazamoxu s pendimethalinem (nejprve byl použit původní, nyní restringovaný přípravek Escort, později tankmix Pulsar 40+Stomp 400 s větším podílem imazamoxu oproti pendimethalinu a nakonec tomuto poměru odpovídající nová originální formulace Escort Nový). U těchto směsí byla u cizrny fytotoxicita v pokusech poněkud vyšší a dlouhodobější (cca 25-40%, maximální hodnota u vyšší dávky až 60%). U hrachoru byla selektivita těchto přípravků opět zřetelně lepší. Z jednotlivých formulací se lépe selektivní nakonec jevila nejnovější originální formulace. U tohoto přípravku Escort Nový vzhledem k dobré účinnosti na většinu dvouděložných a jednoděložných plevelů (zejména laskavce, ale i merlíky, svízel, rdesna a řadu dalších, z jednoděložných na ježatku a oves hluchý) a jeho dostupnosti (proběhla registrace výrobcem od sezóny 2012 v hrachu) je připravováno rozšíření jeho použití se sníženými dávkami. Směsi imazamoxu s bentazonem (Pulsar 40+ Basagran nebo B. Super, nověji pak směsný přípravek - experimentální ready mix BAS Corum) bývají na některé plevele účinnější (oproti Escortu hlavně na heřmánkovité a oproti samotnému bentazonu na laskavce a další). Byly u cizrny v některých ročnících hůře selektivní (fytotoxicita i přes 30%). U hrachoru byla jejich selektivita vcelku dobrá, podobně jako v literatuře (Hekmat, et al, 2009) u fazolu a dle našich poznatcích u některých jetelovin. U tankmixů imazamoxu a bentazonu bez aktivátoru i připravovaného ready mixu však docházelo ke slabšímu působení na některé plevele, zejména na merlíky. Proto se u readymixu (BAS Corum) navrhuje doplnění smáčedlem nebo případně k bentazonu využít jako partnera spíš směsného Escortu, což vyžaduje další testování, vzhledem ke přepokládané vyšší fytotoxicitě. Závěr Cizrna beraní Irenka se v pokusech projevila jako celkově méně konkurenceschopná plodina z hlediska potlačování plevely, byla také spásána zajícem a mělce zasetá semena holuby. Z hlediska integrované ochrany se jeví jako určitá možnost zlepšení konkurenceschopnosti porostu zvýšení výsevku této odrůdy z doporučovaných 80-120kg/ha na min. 150kg/ha a oplocení. Je u ní zřejmě vhodnější mechanická regulace plevelů, na menší ploše se osvědčilo pěstování v širších řádcích a plečkování, při hlubším setí a dobrém zakořenění vláčení plecími branami. Projevovala se u ní i obecně relativně vyšší citlivost na ošetření herbicidy. Hrachor setý Radim se naopak ukázal jako dobře konkurenceschopná plodina vůči plevelům, která při včasném, kvalitním zasetí a dobrém vzejití výrazně plevele potlačuje, hlubší setí je důležité i proti vyzobávání holuby, kteří mohou vyzobávat i polehlý porost před sklizní. Je zde možnost mechanické regulace plevelů, v širších řádcích plečkování, vláčení plecími branami, v pozdější době poléhavá lodyha možnosti mechanické regulace omezuje a ztěžuje sklizeň. Možnosti herbicidních ošetření: - z preemergentních herbicidů je u obou plodin uspokojivě selektivní i ve vlhčích ročnících linuron (Afalon 45SC), spíše jen u hrachoru včetně směsi se sníženou dávkou clomazone 240


-

-

(Command 36CS), u cizrny je zase možno využít S- metolachlor ( Dual Gold 960EC), u uvedených herbicidů bylo rozšířené použití již schváleno SRS nově se jeví jako použitelný u obou plodin dimethenamid (Outlook) a u cizrny aclonifen (Chalenge), který u hrachoru zatím nebyl zkoušen naopak u metribuzinu (Sencor), již dříve zaregistrovaného u cizrny, se projevila za vlhka silná fytotoxicita, podobně jako u pendimethalinu (Stomp), prosulfocarbu (Boxer) a směsného Escortu, takže je k ošetření nelze doporučit z postemergentních přípravků byl pro ošetření vybrán jako dostatečně selektivní u obou plodin bentazone bez aktivátoru (Basagran), u hrachoru i s aktivátorem - Basagran Super – zde bylo schváleno rozšíření použití jako potenciálně možné se jeví použití imazamoxu, u samotného (Pulsar 40) však byla v pokusech prokázána na některé významné plevele slabší účinnost a je avizována změna jeho formulace z účinnějších směsí imazamoxu s pendimethalinem se uvažuje o vyžití Escortu Nového, který se vyznačoval poněkud zlepšenou selektivitou oproti starším formulacím a vcelku dobrým působením na jednoleté plevele včetně jednoděložných, takže zde je zřejmě vhodné navrhnout rozšíření použití směsi imazamoxu s bentazonem mohou být někdy hůře selektivní u cizrny, uspokojivě u hrachoru, mají slabší účinnost na některé plevele, zejm. na merlíky, ale jsou naopak účinné na důležité heřmánkovité a další druhy, takže se s nimi počítá do dalšího zkoumání, potřebnému i kvůli výrobcem avizované úpravě formulací přípravků a směsi

Dedikace Projekt NAZV QG60130: Minoritní plodiny pro specifické využití v potravinářství Použitá literatura Hekmat, S., Soltani, N., Shropshire, C., Sikkema, PH.: Effect of imazamox plus bentazon on dry bean (Phaseolus vulgaris L.). CROP PROTECTION, 2008, Vol. 27, No. 12, 1491-1494 s. ISSN 0261-2194. Sikkema, PH., Robinson, DE., Nurse, RE., Soltani, N.: Pre-emergence herbicides for potential use in pinto and small red mexican bean (Phaseolus vulgaris) production. CROP PROTECTION, 2008, Vol. 27, No. 1, 124-129 s. ISSN 0261-2194. Kachhadiya, SP., Savaliya, JJ., Bhalu, VB., Pansuriya, AG., Savaliya, SG.: Evaluation of new herbicides for weed managment in chickpea (Cicer arietinum L.). LEGUME RESEARCH, 2009, Vol. 32, No. 4, 293-297 s. ISSN 0250-5371.

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

241


Cicer arietinum L.

Lathyrus sativus L.

242


OBSAH GLUKOSINOLÁTŮ V ZELENÝCH ČÁSTECH ŘEPKY A JEJICH VLIV NA VYBRANÉ ŠKŮDCE Glucosinolate content (GSL) in green matter of rapeseed and their influence on selected pests Vrbovský V.1, Rychlá A1., Endlová L.1 1

OSEVA PRO s.r.o., odštěpný závod Výzkumný ústav olejnin Opava

Abstrakt V listech a mladých šešulích řepky olejky ozimé (Brassica napus; Brassicaceae) byl analyzován obsah glukosinolátů (GSL) metodou vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). Celkový obsah GSL v listech dosahoval v průměru 5,08 µmol/g, v šešulích 8,93 µmol/g sušiny. V listech dominovala alifatická skupina GSL (66 % z celkových GSL), následovala aromatická (17 %) a indolová (17 %) skupina. V mladých šešulích dominovaly alifatické (49 %) a indolové (47 %) GSL, aromatická skupina tvořila 4 %. Současně byla stanovena velikost napadení analyzovaných genotypů řepky pilatkou řepkovou (Athalia rosae, Hymenoptera) a bejlomorkou kapustovou (Dasineura brassicae, Diptera). Byly stanoveny korelace mezi obsahem zjištěných GSL a napadením těmito škůdci. Negativní vliv na napadení pilatkou byl zjištěn u gluconapoleiferinu (P>0,05). Pozitivní vliv na napadení bejlomorkou vykazoval obsah glucoalyssinu (P>0,05). Klíčová slova: řepka olejka, glukosinoláty, pilatka řepková, bejlomorka kapustová Abstract In leaves 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 leaves was 5,08 µmol/g d.m., in siliques was 8,93 µmol/g d.m.. In the leaves dominated group of alifatic GSL (66 %), groups of aromatic and indolyl GSL were represented from 17%. In the young siliques dominated groups of alifatic (49 %) and indolyl (47 %) GSL, group of aromatic GSL was represented by 4%. Simultaneously was determined damage of leaves of Athalia rosae (Hymenoptera) and damage of siliques of Dasineura brassicae (Diptera). Correlations have been established between the attack and GSL content. Gluconapoleiferin exhibited the significant negative influence to the damages of A. rosae (P>0,05). Glucoalyssin exhibited the significant positive influence to the damages of D. brassicae (P>0,05). Key words: rapeseed, glucosinolates, Athalia rosae, Dasineura brassicae

Úvod Glukosinoláty a jejich rozkladné produkty (isothiokyanáty, thiokyanáty, nitrily) se mimo jiné podílejí na obranyschopnosti rostlin proti živočišným škůdcům. Účinnost této obrany je prokázána u celé řady fytofágů. Někteří však dokáží přítomnost těchto látek využít pro rozpoznání hostitelské rostliny a z GSL se tak stávají atraktanty. Obecně platí, že polyfágní, méně specializovaní škůdci, jsou GSL odpuzováni, zatímco u některých škůdců specializovaných na brukvovité tomu bývá naopak. V rámci představovaného výzkumu bylo provedeno stanovení obsahu GSL v rostlinných pletivech řepky olejky ozimé v různých vývojových fázích a částech rostliny u více linií vzniklých šlechtitelskou činností organizace OSEVA PRO s.r.o., Výzkumný ústav olejnin Opava. Pro hodnocení vlivu obsahu GSL na napadení byla zvolena pilatka řepková a bejlomorka kapustová. Housenice pilatek poškozují žírem listy a lodyhy, při vyšším tlaku dochází až k holožíru. Bejlomorka kapustová je typický šešulový škůdce, kterého je často nutné regulovat chemicky. Dospělci kladou vajíčka do mladých 1-2 cm velkých šešulí. Ty se následně deformují, praskají a semena vypadávají.

243


Materiál a metody S vybranými genotypy řepky byl založen maloparcelkový pokus s těmito parametry: 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 bez insekticidního ošetření. Vzorky listů pro analýzu GSL byly odebrány 25.10.2011 ve fázi řepky BBCH 19 (6 a více listů vyvinuto) z 16-ti pilatkou kontrastně napadených genotypů. Při polním hodnocení (21.10.2011) byla stanovena míra napadení pilatkou jako procento housenicemi poškozené listové plochy. Odběr vzorků mladých šešulí o velikosti do 2 cm pro analýzu GSL byl proveden 21.5.2012 ve fázi BBCH 69 (dokvétání). Každá rostlina, ze které byl proveden odběr, byla označena a po dozrání samostatně sklizena (2.7.2012) za účelem stanovení velikosti procentického napadení šešulí bejlomorkou. Hodnoceno bylo 52 rostlin 9 genotypů. Vzorky zelené hmoty byly bezprostředně po odběru analyzovány na obsah GSL. Metodika jejich stanovení v zelené hmotě metodou vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) vychází z mezinárodní normy ISO 9167-1: 1992 (E). Pracovní postup zahrnuje úpravu vzorků, extrakci GSL methanolem, jejich enzymatickou desulfataci na iontoměniči, končí stanovením desulfoglukosinolátů metodou HPLC na koloně s reverzní fází za použití gradientové eluce a detekce v UV oblasti. Ke kvantitativnímu stanovení GSL v zelené hmotě byla použita metoda vnitřního standardu (KOLOVRAT 2005). Výsledky a diskuze Obsah GSL v různých částech rostlin V listech řepky bylo identifikováno 12 GSL, v šešulích 13 GSL. Identifikované GSL, jejich procentické zastoupení a celkové množství udává tabulka 1. V listech dominovala alifatická skupina GSL (66 % z celkových GSL), následovala aromatická (17 %) a indolová (17 %). V mladých šešulích dominovaly alifatické (49 %) a indolové (47 %) GSL, aromatická skupina tvořila 4 %. Pro porovnání uvádíme průměrné obsahy GSL v semenech zjištěných po sklizni. V semenech výrazně dominovala alifatická skupina (77 %), následována indolovou (20,5 %). Aromatická skupina byla zastoupena jen ze 2,5 %. Tab. 1: Zastoupení jednotlivých GSL v listech, šešulích a semenech řepky (průměrné hodnoty z jednotlivých stanovení)

glucobrassicin

4methoxoglucobrassicin

neoglucobrassicin

11,4 33,6 13,1 5,2 17,0 4,5

4hydroxyglucobrassicin

3,7 4,2 2,3

glucotropaeolin

5,5 3,8 0,0

Indolová skupina (%)

gluconasturtiin

0,7 0,1 1,1

Aromatická skupina (%)

glucoalyssin

11,7 22,8 51,3

glucobrassicanapin

gluconapoleifein

0,1 0,3 0,4

gluconapin

glucoraphanin

5,075 8,926 19,138

epi-progoitrin

Listy Šešule Semeno

GSL celkem (µmol/g sušiny)

progoitrin

Rostlinná část

glucoiberin

Alifatická skupina (% z celkových GSL)

5,3 1,4 2,0

11,9 2,3 0,6

0,0 0,0 is

1,2 7,4 19,0

15,2 38,5 1,2

0,0 0,1 0,1

1,3 0,6 0,4

Vliv GSL na napadení Statistická analýza byla provedena pomocí programu STATISTICA Cz 10. Signifikantně negativní vliv (P>0,05) na napadení rostlin pilatkou byl zjištěn v případě gluconapoleiferinu. 244


Rostliny, u nichž bylo v listech zjištěno vyšší procentické zastoupení tohoto GSL na celkovém obsahu GSL, vykazovaly nižší míru poškození housenicemi pilatek (graf 1). Pozitivní vliv (P>0,05) na napadení bejlomorkou kapustovou byl zjištěn u glucoallysinu. Rostliny s vyšším zastoupením tohoto GSL v šešulích vykazovaly větší míru poškození bejlomorkou (graf 2). Graf 1: Napadení rostlin pilatkou řepkovou vs. obsah gluconapoleiferinu v listech: Bodový graf: Gluconapoleiferin (%) vs. napadení (%) (Celé příp. vynech. u ChD) napadení (%) = 36,643 - 3,235 * Gluconapoleiferin (%) Korelace : r = -,5249 50 45 40

napadení (%)

35 30 25 20 15 10 5 0

1

2

3

4

5

6

Gluconapoleiferin (%)

7

8

0,95 Int.spol.

Graf 2: Napadení rostlin bejlomorkou kapustovou vs. obsah glucoalyssinu v šešulích: Bodový graf: Glucoalyssin (%) vs. napadení bejlomorkou (%) (Celé příp. vynech. u ChD) napadení bejlomorkou (%) = 9,8319 + 8,4761 * Glucoalyssin (%) Korelace : r = ,68057 36 34

napadení bejlomorkou (%)

32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Glucoalyssin (%)

245

1,6

1,8

2,0

2,2

0,95 Int.spol.


Závěr Nejvyšší obsah celkových GSL byl identifikován v semeni, dále v mladých šešulích a nejnižší v listech. Tento závěr koresponduje s údaji v literatuře. Pokles obsahu GSL během vývoje rostliny je vysvětlován expanzí pletiv, kdy akumulace GSL výrazně zaostává za nárůstem rostlinné hmoty (BROWN et al. 2003; PORTER et al. 1991). Vyšší obsah GSL v mladých šešulích zřejmě souvisí s akumulací a transportem GSL do vyvíjejících se semen (BILSBORROW et al. 1993). Zjištěná korelace obsahu GSL a napadení pilatkou řepkovou odpovídá literárním údajům, kdy byla prokázána citlivost tohoto hmyzu ke GSL a jejím rozkladným produktům (BARKER et al. 2006). V rámci výzkumu představovaného v tomto příspěvku byl v předešlých letech zjištěn signifikantní negativní vliv na velikost napadení řepky pilatkou u GSL glucobrassicinu a gluconasturtinu (VRBOVSKÝ et. al. 2011). Také v případě vlivu GSL na napadení bejlomorkou kapustovou odpovídají námi získané závěry publikovaným údajům. MURCHIE et al. (1997) prokázal preferenci lapačů obsahujících rozkladné produkty GSL (isothiokyanáty) bejlomorkou před lapači bez těchto látek. Je tedy možné, že se při rozpoznávání hostitelské rostliny bejlomorky řídí obsahem GSL a jejich rozkladných produktů. 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. Bilsborrow E., Murray F., Zhao F., 1993: Glucosinolate changes in developing pods of single and double low varieties of autumn-sown oilseed rape Brassica napus. Annals of Applied Biology, 122(1): 135-143. Brown P., Tokuhisa J., Reichelt M., Gershenzon J., 2003: Variation of glucosinolate accumulation among different organs and developmental stages of Arabidopsis thaliana. Phytochemistry, 62(3): 471-481. Kolovrat O., 2005: GSL – HPLC (zelená hmota řepky). Metodický návod. Oddělení chemické laboratoře VÚOl Opava, nepublikováno. Murchie A. K., Smart L. E., Williams I. H., 1997: Responses of Dasineura brassicae and its parasitoids Platygaster subuliformis and Omphale clypealis to field traps baited with organic isothiocyanates. Journal of Chemical Ecology, 23(4): 917-926. Porter A., Morton A., Kiddle G., Doughty K., Wallsgrove R., 1991: Variation in the glucosinolate content of oilseed rape Brassica napus L. leaves I. Effect of leaf age and position. Annals of Applied Biology, 118(2): 461-468. Vrbovský V., Rychlá A., Endlová L., 2011: Variabilita obsahu glukosinolátů obsažených v zelené hmotě a jejich vliv na vybrané škůdce řepky. Úroda 12/2011, vědecká příloha s. 251–254. Kontaktní adresa: Mgr. Viktor Vrbovský OSEVA PRO s.r.o., o. z. Výzkumný ústav olejnin Opava Purkyňova 10, Opava 746 01 [email protected]

246


DRUHOVÉ SPEKTRUM PLEVELŮ OZIMÝCH PLODIN V PROVOZNÍCH PODMÍNKÁCH Species spectrum of weeds in the winter crops of chosen agricultural enterprise Winkler J., Blažková H. Ústav agrosystémů a bioklimatologie,Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Cílem této práce bylo vyhodnocení druhového spektra plevelů na pozemcích zemědělského podniku ZEAS Lysice ve vybraných plodinách. Pozemky se nacházejí v nadmořské výšce od 350 do 650 m.n.m. a jedná se o obilnářskou výrobní oblast. Druhové zaplevelení bylo pozorováno v ozimé řepce, ozimé pšenici a ozimém žitu, které jsou v tomto zemědělském podniku každoročně pěstovány. Výsledky zaplevelení byly zpracovány mnohorozměrnou analýzou ekologických dat. Z výsledků vyplývá, že se v porostu ozimé řepky nejvíce vyskytoval Stellaria media, Capsella bursa-pastoris, Galeopsis tetrahit, Viola arvensis, Thlaspi arvense. V ozimém žitu se nejvíce vyskytovaly Veronica persica, Viola arvensis, Taraxacum officinale, Sinapis arvense, Achillea millefolium, Poa annua. V ozimé pšenici se nejčastěji nacházely Thlaspi arvense, Chenopodium hybridum, Anthemis arvensis, Tripleurospermum maritimum. Klíčová slova: plevele, plodina, druhová diverzita Abstract The aim of this work was to evaluate the spectrum of weed species on lands agricultural company ZEAS Lysice in selected crops. These grounds are situated from 350 to 650 meters above sea level and they are parts of a grain production area. Species weed infestation was observed on a perennial rape, a perennial wheat and a perennial rye, which are grown in this agricultural company every year. The results of weed infestation were processed by a multivariate analysis of ecological data. The results showed that in the growth of a perennial rape mostly occurred Stelaria media, Capsella bursapastoris, Galeopsis tetrahit, Viola arvensis, Thlaspi arvense. In a perennial rye mostly occurred Veronica persica, Viola arvensis, Taraxacum officinale, Sinapis arvense, Achillea millefolium, Poa annua. In a perennial wheat were mostly found Thlaspi arvense, Chenopodium hybridum, Anthemis arvensis, Tripleurospermum maritimum. Key words: weeds, crops, species diversity

Úvod V současné době je v ČR dle Křena a Valtýniové (2008) ekonomicky nejvíce ziskové pěstování sladovnického ječmene, pšenice, řepky a máku; v případě dobrých prodejních kontraktů ještě i brambor a cukrovky. Procento pěstovaných obilnin na orné půdě se pohybuje v rozmezí přibližně 50 – 60 % a to zejména díky úbytku stavů skotu a omezení pěstování víceletých pícnin. Výskyt plevelů v porostech kulturních rostlin je závislý na specifických biologických vlastnostech všech složek agrofytocenózy. V ní se může vyskytovat určitý rostlinný druh pouze tehdy, jestliže jednotlivé podmínky stanoviště vyhovují jeho nárokům, nebo jestliže se dokáže měnícím se podmínkám přizpůsobit, jak uvádějí Hron, Kohout, (1986). Monitoring zaplevelení pozemků je důležitý pro navržení vhodné regulace plevelů na konkrétní lokalitě. Materiál a metody Sledování zaplevelení bylo provedeno na pozemcích zemědělského podniku ZEAS Lysice. Vybrané pozemky se nachází v Jihomoravském kraji okresu Blansko. Lokalita se rozkládá v nadmořské výšce od 350 do 650 m n. m., jedná se o obilnářskou výrobní oblast. Z hlediska klimatických poměrů se vyhodnocená oblast nachází v mírně teplém, vlhkém (MT 4) 247


klimatickém regionu. Hodnocení druhového spektra plevelů bylo provedeno početní metodou, odpočtová plocha měla velikost 1 m2. Nejprve bylo provedeno určení daných druhů plevelů a pak jejich počet. Jednotlivá sledování byla vybrána rovnoměrně na celé ploše pozemku a v typickém porostu pro dané místo. Termíny pozorování byly v letech 2010 a 2011 a to vždy v podzimním a jarním období. Ve sledovaných plodinách byly aplikovány herbicidy po založení porostu nebo v průběhu podzimního období. V porostech řepky byly použity přípravky Butisan 400 EC + Command 36 CS; Fusilade Forte 150 EC, v porostech pšenice a žita Maraton 4 + Glean 75 WG. Celková sledovaná plocha byla 109 ha. V ozimé pšenici bylo celkem provedeno 24 sledování, v řepce ozimé 60 sledování a žitu 30 sledování. Ke zjištění vlivu sledovaných faktorů na jednotlivé druhy plevelů, které se vyskytovaly v polním pokusu, byly použity mnohorozměrné analýzy ekologických dat. Byla použita 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 Celkem bylo zaznamenáno 62 druhů plevelů. Intenzita zaplevelení jednotlivými druhy plevelů je uvedena v Tab.1. Tab. 1 Průměrný počet jedinců plevelných druhů v letech 2010 - 2011 ve sledovaných plodinách Období sledování Podzim Druhy Viola arvensis Brassica napus Chenopodium hybridum Apera spica-venti Thlaspi arvense Anthemis arvensis Capsela bursa pastoris Polygonum aviculare Triticum/Hordeum Veronica persica Chenopodium album Stelaria media Galium aparine Polygonum maculata Galeopsis tetrahit Tripleurospermum maritimum Atriplex patula Papaver rhoes Raphanus raphanistrum Fumaria officinalis Geranium pusillum Fallopia convolvulus Avena fatua Lamium alpexicaule Myosotis arvensis Veronica agrestis Galinsoga parviflora Sinapsis arvensis Cirsium arvense

Ozimá pšenice 0,00 75,40 84,40 12,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 6,00 0,00 0,00 3,60 0,00 0,70 0,00 4,40 0,00 0,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,10

Ozimá řepka Ozimé žito 92,14 55,65 8,65 5,55 0,02 0,00 45,54 0,00 1,98 35,15 2,98 0,05 5,81 1,50 0,03 0,00 4,59 8,65 4,71 0,95 0,52 0,85 6,60 0,30 0,43 0,20 0,00 0,00 3,71 0,00 0,11 0,70 0,62 0,00 0,56 0,00 0,06 0,05 1,00 1,10 3,22 0,00 0,86 0,35 0,05 0,00 0,10 0,00 0,44 0,25 0,00 0,00 1,16 0,00 0,38 0,00 0,35 0,00

248

Jaro Ozimá pšenice 6,58 0,00 0,00 0,08 10,83 19,00 0,00 13,00 0,00 0,25 0,00 2,67 4,75 9,25 0,42 5,17 0,00 0,00 0,17 0,08 0,00 0,25 0,00 0,00 0,00 0,17 0,00 0,17 0,58

Ozimá řepka Ozimé žito 24,43 18,20 0,00 0,00 2,57 0,00 0,43 0,00 3,73 2,30 0,23 0,00 11,87 0,90 0,73 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 6,03 3,60 1,20 0,00 0,40 0,00 0,00 0,00 3,73 0,00 0,00 0,10 0,10 0,00 3,77 0,00 1,97 0,50 1,13 0,00 0,00 0,00 1,37 0,00 2,67 0,00 0,00 2,60 0,90 1,10 2,13 0,00 0,77 0,20 0,07 1,20 0,57 0,20


Veronica hederifolia Euphorbia helioscopia Taraxacum officinale Malva neglecta Poa annua Atriplex sagitatta Sisymbrium officinale Cardaria draba Convolvulus arvensis Anagyllis arvensis Agrostis capillaris Matricaria recutita Sonchus arvensis Lamium purpureum Arabidopsis thaliana Achillea millefolium Carduus acanthoides Plantago major Equisetum arvense Silene latifolia Trifolium dubium Elytrigia repens Cirsium arvense Senecio vulgaris Aphanes arvensis Plantago lanceolata Bromus arvensis Echinochloa crus-galli Bunias orientalis Glechoma hederacea Lapsana communis Centarea cyanus Alopecurus myosuroides

0,90 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 0,00 0,10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,25 0,22 0,00 1,08 0,02 0,00 0,71 0,68 0,24 0,03 0,54 0,27 0,44 0,38 0,00 0,03 0,10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,08 0,14 0,00 0,00 0,06 0,05 0,00 0,03 0,02 0,02 0,02 0,02

0,00 1,30 1,35 0,00 0,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,10 0,25 0,20 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 0,00 0,00 0,58 0,00 0,00 0,00 0,00 0,33 0,00 0,00 0,00 0,00 0,17 0,00 0,00 0,00 0,00 0,08 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,53 0,00 0,00 0,00 0,33 0,00 0,00 0,00 0,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,07 0,00 0,00 0,00 0,17 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00 0,00 0,10 0,00 0,50 0,90 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,20 0,00 0,00 0,00 0,30 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

Výsledky zaplevelení byly zpracovány pomocí analýzy DCA, kdy byla pomocí této metody nejprve vypočtena délka gradientu (Lengths of Gradient), která činila 3,739. Na základě tohoto výpočtu byla k dalšímu zpracování zvolena i kanonická korespondenční analýza CCA. Analýza CCA vymezuje prostorové uspořádání jednotlivých druhů plevelů a plodin na základě dat o frekvenci výskytu plevelných druhů. Toto je následně graficky vyjádřeno pomocí ordinačního diagramu Obr. 1. Druhy plevelů a plodin jsou zobrazeny body odlišného tvaru a barvy. Výsledky analýzy CCA jsou signifikantní na hladině významnosti α = 0,002. Na základě analýzy CCA je možné nalezené druhy plevelů rozdělit do 3 skupin. První skupina plevelů se vyskytovala především v řepce a jsou to tyto druhy: Fumaria officinalis, Chenopodium album, Myosotis arvensis, Capsella bursa-pastoris, Stelaria media atd. Druhá skupina plevelů se vyskytovala v porostu pšenice ozimé, jedná se o následující druhy: Galium aparine, Tripleurospermum maritimum, Brassica napus, Anthemis arvensis atd. Do třetí skupiny patří druhy plevelů, které se vyskytovaly s porostem ozimého žita: Sinapis arvensis, výdrol pšenice, Poa annua aj. Závěr Z výsledků vyplývá, že v druhovém spektru plevelů hodnocených plodin je výrazný rozdíl. Nejvíce plevelných druhů se vyskytovalo v porostech řepky naopak nejméně druhů bylo v žitu. Nejhojněji zastoupeným plevelem byla violka rolní (Viola arvensis). Do budoucna můžeme předpokládat její další rozšiřování, pokud budou pěstitelské plochy sledovaných plodin i nadále vysoké. 249


Pěstovaná plodina výrazně spoluutváří podmínky pro život jednotlivých druhů plevelů a tím výrazně působí na druhové spektrum a může také přispět k rozšiřování některých druhů plevelů. Monitoring zaplevelení je velmi důležitý pro navržení vhodné regulace plevelů na konkrétní lokalitě. Tam, kde dochází k nadměrnému výskytu určitého druhu, je třeba volit vhodný způsob regulace a také je potřeba klást větší důraz na preventivní opatření, např. střídání plodin, kvalitní zpracování půdy a jiné dostupné opatření. Dalším výrazným faktorem, který působí na zaplevelení je také průběh počasí v jednotlivých letech. Ovšem k vyhodnocení tohoto složitého faktoru by bylo potřeba výsledků z dalších let sledování. Obr. 1 Zastoupení jednotlivých plevelných druhů v pozorovaných plodinách

Vysvětlivky zkratek použitých v ordinačním diagramu: Plodiny: Zito oz - žito ozimé, Repka oz - řepka ozimá, Psenice oz - pšenice ozimá Plevele: Agr capi – Agrostis capillaris, Ach mill – Achillea millefolium,

Alo myos – Alopecurus myosuroides, Ana arve – Anagyllis arvensis, Ant arve – Anthemis arvensis, Ape spic – Apera spica venti, Aph arve – Aphanes arvensis, Ara tha – Arabidopsis thaliana, Arr sagi – Atriplex sagitatta, Atr patu – Atriplex patula, Ave fatu – Avena fatua, Bra napus – Brassica napus, Bro arve – Bromus arvensis, Bun orie – Bunias orientalis, Cap bun – Capsella bursa-pastoris, Car acan – Carduus acanthoides, Car drab – Cardaria draba, Cen cyan – Centaurea cyanus, Cir arve - Cirsium arvense, Con arve – Convolvulus arvensis, Ech crus – Echinochloa crus-galli, Ely repe – Elytrigia repens, Equ arve – Equisetum arvense, Eup heli – Euphorbia helioscopia, Fal conv – Fallopia convolvulus, Fum offi – Fumaria officinalis, Gal apar – Galium sarine, Gal parv – Galinsoga parviflora, Gal tetr – Galeopsis tetrahit, Ger pusi – Geranium pusillum, Gle hede – Glechoma hederacea, Che hybr – Chenopodium hybridum, Lam ampl – Lamium amplexicaule, Lam purp – Lamium purpureum, Lap comm – Lapsana communis, Mal negl – Malva neglecta, Mat recu – Matricaria recutita, Myo arve – Myosotis arvensis, Pap rhoe – Papaver rhoes, Pla lanc – Plantago lanceolata, Pla majo – Plantago major, Poa annu – Poa annua, Pol avic – Polygonum aviculare, Rap raph – Raphanus raphanistrum, Sen vug – Senecio vulgaris, Sin arve – Sinapis arvensis, Sis offo – Sisymbrium officinale, Son arve – Sonchus arvensis, Ste medi – Stelaria media,Tar offi – Taraxacum officinale, Thl arve – Thlaspi arvense, Tri dubi – Trifolium dubium, Tri mari – Tripleurospermum maritimum, Ver hede – Veronica hederifolia, Ver pers – Veronica persica

Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP 9/2012 “Inovace pěstitelských postupů v suchem ohrožených oblastech“.

Použitá literatura Hron., F., Kohout, V. 1986: Polní plevele – obecná část. 1. vyd. Praha. Skriptum VŠZ Praha, 168 s. Křen, J., Valtýniová, S. 2008: Czech Agriculture In The Period Of Transformation. Acta Agrophysica, 11(1), p. 101-116. ISSN 1234-4125 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, Zemědělská 1, 613 00 Brno, [email protected]

250


SKRINING ANTIFUNGÁLNÍCH VLASTNOSTÍ VYBRANÝCH ROSTLINNÝCH EXTRAKTŮ Screening of antifungal properties of selected plant extracts Žabka M., Pavela R., Sumíková T. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha-Ruzyně Abstrakt Methanolové extrakty celkem 27 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. Možnost užít některé testované rostlinné extrakty jako složku pesticidů na přírodní bázi byla indikována v případě pěti rostlinných druhů. Nejvíce efektivními byly Asarum europaeum, Angostura trifoliata a především Alpinia purpurata. Klíčová slova: Rostlinný extrakt, antifungální aktivita, Patogenní houby, Toxinogenní houby, Botanické fungicidy. Abstract Methanol extracts of twenty seven 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. Possibility to use some of plant extracts as a component of natural pesticide in a future was indicated in the case of five plant species. The most effective were Asarum europaeum, Angostura trifoliata and especially Alpinia purpurata extracts. Keywords: Plant extract, Antifungal activity, Pathogenic fungi, Toxinogenic fungi, Botanical fungicides.

Úvod 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 (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; Dalvie et al. 2006). Krom 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. Na rozdíl 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 může porovnávat 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). 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. 251


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

Acer campestre L. Acer capillipes Maxim. Acer platanoides L. Acinos arvensis (Lam.) Dandy Ajuga chamaepitys (L.) Schreber Alpinia purpurata Angostura trifoliata Asarum europaeum Astragalus glycyphyllos L. Campanula rotundifolia L. Citrus aurantium L. Citrus bergamia (Risso) Wright & Arn Filipendula ulmaria (L.) Maxim. Guaiacum officinale Hypericum montanum L. Lavandula angustifolia Mill. Leuzea carthamoides Levisticum officinale W. D. J. Koch Orlaya grandiflora (L.) Hoffm. Panax ginseng C. A. Mey Petasites hybridus L. Potentilla anserina L. Potentilla fruticosa L. Rumex acetosella L. Salix alba L. Stachys sylvatica L. Withania somnifera L.

Leaves Leaves Leaves Stem Stem Roots Bark Stem Roots Stem Pericarp Pericarp Stem Xylem Stem Stem Roots Roots Stem Roots Rhizome Stem Stem Stem Bark Stem Roots

9,8 12,5 9,3 8,4 14,8 7,0 11,7 7,2 5,1 9,8 5,6 9,1 7,8 5,3 16,1 9,4 2,3 5,8 11,4 8,1 6,2 7,3 21,6 4,6 3,5 5,6 5,2

Prague, Czech Republic Prague, Czech Republic Prague, Czech Republic Vranov nad Dyjí, RepublicCzech Republic Prague, Číčenice, Czech Republic Číčenice, Czech Republic Vranov nad Dyjí, Republic Czech Republic Hodonín, Vranov nad Dyjí, Republic Czech Republic Číčenice, Číčenice, Czech Republic Prague, Czech Republic Číčenice, Czech Republic Blatnica, Slovak Republic Prague, Czech Republic Číčenice, Czech Republic Hodonín, Czech Republic Prague, Czech Republic Hodonín, Czech Republic Hodonín, Czech Republic Prague, Czech Republic Prague, Czech Republic Blatnica, Slovak Republic Číčenice, Czech Republic Vranov nad Dyjí, Republic Czech Republic Hodonín,

Czech

Czech Czech

Czech

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

252

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 určitý stupeň inhibice radiálního růstu alespoň jednoho houbového patogenního druhu, která však nepřesahovala efektivních 50%. Pro účely studie však bylo finálně označeno jako efektivní a potenciálně využitelných 5 z celkového souboru 27 testovaných rostlinných extraktů, jejichž inhibiční efekt vykazoval hladinu inhibice nad úroveň 50% (Tab. 3). Tyto extrakty byly vybrány pro další výzkum, jehož výsledky budou uplatněny v dalších experimentech. Jako nejvíce zajímavé považujeme extrakty prokazující efektivitu (nad 50%) více než u poloviny cílových houbových patogenních druhů. Takovýto antifungální efekt byl patrný u třech extraktů. Prvním byl extrakt z kůry Angostura trifoliata (angostura trojlistá). Biologická aktivita této původem jihoamerické dřeviny, používané v lidové medicíně, bývá v literatuře spojována nejvíce s obsahem chinolinových alkaloidů jako je např. galipin. Kromě antimikrobiálních účinků bývá též využívána jako antimalarikum. (O'Byrne and Evans, 2008; Rakotoson et al., 1998). Výzkum účinku na vláknité patogenní houby není zatím v literatuře příliš popsán. Zatímco inhibiční aktivita v rámci modelových druhů rodu Fusarium zde byla poměrně vyrovnaná, z obou druhů rodu Aspergillus došlo k účinné inhibici pouze v případě A. fumigatus. Zde se nejspíše jedná o projev rozdílné mezidruhové citlivosti založené na různých morfologických a metabolických vlastnostech. Toto zůstává otázkou pro další experimenty. A flavus se v celém experimentu jevil jako nejméně citlivý patogen. Asarum europeum (kopytník evropský) vykazoval efektivní inhibici na všechny testované patogeny kromě A. flavus. U tohoto rostlinného druhu byl popsán obsah biologicky aktivních fenolických látek jako je asaron, tedy látek strukturálně podobných antifungálnímu eugenolu (Zabka et al., 2009). Z výsledků dále vyplývá, že nejvíce účinným byl extrakt Alpinia purpurata (galgán nachový) a to nejen po stránce hladiny inhibičního efektu na jednotlivé druhy, ale i po stránce šíře spektra inhibovaných patogenních hub, kdy byla efektivní inhibice nad 50% pozorována u všech cílových patogenů. V případě F. oxysporum a A. fumigatus byla u tohoto extraktu pozorována inhibice nad 72 %. Ve spojitosti s výraznými antifungálními vlastnostmi A. purpurata bývají v literatuře nejčastěji uváděny polyfenolické látky jako je flavonoid kumatakenin, který kromě antifungální aktivity vykazuje protizánětlivé účinky a stejně tak například zajímavou aktivitu proti mycobacterium tuberculosis (původce tuberculozy) (Afifi et al., 1991; Villaflores et al., 2010). Tab. 3: Nejefektivnější rostlinné extrakty s inhibicí nad 50% růstu patogena Testovaná rostlina

Alpinia purpurata Angostura trifoliata Asarum europaeum Guaiacum officinale Leuzea carthamoides

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

Aspergillus flavus 50.86±0.05 16.67±0.19 42.86±0.00 5.13±0.00 18.75±0.00

Aspergillus fumigatus 72.73±0.00 63.54±0.05 57.81±0.00 51.52±0.00 37.37±0.05

Fusarium Fusarium oxysporum verticillioides 75.20±0.00 65.93±0.17 59.19±0.05 51.67±0.00 63.43±0.05 60.75±0.00 64.02±0.05 47.41±0.05 55.03±0.09 37.78±0.14

Závěr V této práci se z dvaceti sedmi testovaných druhů rostlin podařilo nalézt celkem pět efektivních rostlinných extraktů schopných dostatečně inhibovat růst významných patogenních hub. Z tohoto počtu efektivních extraktů tři prokázaly účinnost na většinu testovaných patogenních druhů. 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 složek komerčních 253


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 MZE 0002700604 a ME 10140 Seznam použité literatury Afifi, F.U., S. Alkhalil, B.K. Abdulhaq, A. Mahasneh, D.M. Aleisawi, M. Sharaf, L.K. Wong, and P.L. Schiff. 1991. Antifungal Flavonoids from Varthemia-Iphionoides. Phytotherapy Research 5:173-175. Costa LG, Giordano G , Guizzetti M, Vitalone A (2008) Neurotoxicity of pesticides: a brief review. Front Biosci 13:1240-1249. Dalvie D, Smith E, Deese A, Bowlin S (2006) In vitro metabolic activation of thiabendazole via 5-hydroxythiabendazole: Identification of a glutathione conjugate of 5hydroxythiabendazole. Drug Metab Disposition 34:709-717. Edwards SG, O'Callaghan J, Dobson ADW (2002) PCR-based detection and quantification of mycotoxigenic fungi. Mycol Res 106:1005-1025. 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. O'Byrne, A., and P. Evans. 2008. Rapid synthesis of the tetrahydroquinoline alkaloids: angustureine, cuspareine and galipinine. Tetrahedron 64:8067-8072. 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. Villaflores, O.B., A.P.G. Macabeo, D. Gehle, K. Krohn, S.G. Franzblau, and A.M. Aguinaldo. 2010. Phytoconstituents from Alpinia purpurata and their in vitro inhibitory activity against Mycobacterium tuberculosis. Pharmacognosy Magazine 6:339-344. 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. Kontaktní adresa: Ing. Martin Žabka, Ph.D. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, Praha6-Ruzyně e-mail: [email protected] 254


ZAMEZENÍ VODNÍ EROZE PŮDY PŘI VYUŽITÍ MEZIPLODIN Prevention of soil water erosin by utilization of intercrops Badalíková B., Bartlová J. Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko Abstrakt V poloprovozních pokusech v bramborářské výrobní oblasti byla sledována půdoochranná funkce meziplodin současně s různým zpracováním půdy. V průběhu tříletého sledování 2010 – 2012 bylo zjištěno, že půdoochrannou funkci proti vodní erozi nejlépe splnila nevymrzající meziplodina žito svatojánské, která dosahovala nejvyšší pokryvnosti povrchu půdy v jarním období, a to z 80–90 %. U variant s meziplodinou žito nedocházelo k eroznímu smyvu půdy. Ke smyvu půdy došlo pouze u varianty bez meziplodiny. Byl potvrzen význam meziplodin v protierozní ochraně půdy. Klíčová slova: ochrana půdy, vodní eroze, meziplodiny, smyv půdy Abstract In a pilot experiment established in a potato growing region soil protection function with different soil tillage was studied. During years 2010 – 2012 it was found that soil protection function against water erosion best complied a winter-hardy intercrop ray - Secale cereale L. var. multicaule, METZG. ex ALEF. This intercrop best covered the soil surface in the spring time namely 80–90 %. In the variants using ray wasn't found the erosive washing away of soil. To soil washing - off got only in variant without intercrops. It was confirmed meaning of intercrops in soil protection from erosion. Key words: soil protection, water erosion, intercrops, soil washing-off

Úvod Významnou úlohu v protierozní ochraně hrají meziplodiny především v tom, že se do půdy dodává jejich prostřednictvím snadno rozložitelná organická hmota, ať už kořenovými zbytky či nadzemními částmi rostlin, která stimuluje biologické pochody v půdě (Vach a kol., 2005). Dále plní funkci ochrany půdy před vodní i větrnou erozí svou rozvinutou listovou plochou. Pramanik a kol. (1998) zjistili, že vlivem meziplodin se nejen snížila eroze půdy, ale také tyto plodiny přispěly ke zvýšení obsahu živin v půdě zejména N, P a K. Kořeny meziplodin přispívají k zlepšování fyzikálního stavu půdy a příznivě působí na její strukturní stav. Významnou roli sehrává pěstování meziplodin v ochranných pásech vodních zdrojů, zejména v období, kdy dochází k významným ztrátám živin vyplavováním. Své místo zastávají meziplodiny i jako přerušovače v osevních postupech, zejména s vyšším zastoupením zrnin. Shrneme-li tyto poznatky, tak meziplodiny v rostlinné produkci mají funkci: pokryvnou, zkypřující, výživnou, ozdravující. Cílem řešení ochrany půdy je využití různých meziplodin pro snížení erozního smyvu půdy. Materiál a metody Pro zjištění ochrany půdy proti vodní erozi byl sledován v letech 2010 – 2012 smyv půdy na poloprovozním polním pokusu v bramborářské výrobní oblasti, kde se pohybovala svažitost terénu mezi 40 – 50. Ke zhodnocení půdních vlastností pokusné lokality byly sledovány fyzikální i chemické vlastnosti, tzv. index pokryvnosti půdy, který vyjadřuje procento pokryvu půdního povrchu meziplodinami nebo jejich zbytky. Pokryvnost půdy byla zjištěna procenticky po vzejití meziplodiny na podzim spolu s počtem rostlin na m2 a na jaře, kdy byla posuzována pokryvnost povrchu půdy rostlinnými zbytky vymrzlých rostlin a pokryv půdy nevymrzlou meziplodinou. Pokryvnost půdy byla hodnocena z 10 měření v každém opakování dílce varianty. Ke sledování smyvu půdy byly instalovány speciální záchytné kapsy v šířce 1 m v dolní části svahu a ohraničeny bočnicemi. Délka sledovaného svahu byla 255


cca 100 m. Ze smyté půdy byly prováděny analýzy na obsah základních živin dle Melicha III, výměnná půdní reakce pH byla stanovena z výluhu KCl potenciometricky, celkový obsah humusu resp. oxidometrické stanovení půdní organické hmoty bylo provedeno metodou Walkley-Black, modifikací Novák-Pelíšek. Pokusné pozemky se nacházely 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. Průběh dešťových srážek během vegetace za sledované období znázorňuje graf 1. Graf 1: Množství srážek během vegetace 2010–2012

Půdy na této lokalitě řadíme do hnědých půd lehkých, hlinitopísčitých, s hloubkou ornice 0,20 – 0,25 m, středně zásobené živinami a půdní reakcí slabě kyselou. Na vybraném stanovišti byly založeny na podzim 3 varianty s meziplodinami a 1 varianta kontrolní bez meziplodiny s klasickým zpracováním půdy: Varianta 1 – podmítka, předseťová příprava, setí nevymrzající meziplodiny žito svatojánskétrsnaté (Secale cereale L. var. multicaule METZG. ex ALEF.) na jaře desikace, předseťová příprava, setí kukuřice Varianta 2 – podmítka, předseťová příprava, setí nevymrzající meziplodiny žito svatojánskétrsnaté, na jaře desikace, přímé setí kukuřice do zaschlého mulče Varianta 3 – podmítka po sklizené předplodině, předseťová příprava, setí vymrzající meziplodiny sléz krmný (Malva verticillata L.) nebo katrán etiopský (Crambe abyssinica Hochst.), na jaře přímé setí kukuřice do vymrzlé předplodiny Varianta 4 – kontrola - tradiční zpracování půdy, podmítka, střední orba nebo kypření, na jaře předseťová příprava, setí kukuřice Výsledky a diskuze Ke smyvu půdy došlo opakovaně během vegetačního období v roce 2010 u varianty 4 (kontrolní, bez meziplodiny), jak ukazuje tabulka 2, tedy u varianty, kde bylo procentické hodnocení pokryvnosti půdy nejhorší (tab. 1). Smyv půdy v roce 2010 probíhal opakovaně v důsledku vytvoření erozní rýhy (tab. 2), takže při každých větších dešťových srážkách docházelo k soustředěnému odtoku v této dráze. Začátkem června došlo dokonce k překroční přípustné ztráty půdy, která má limit na těchto půdách 4 t.ha-1, a sice o 5,73 t.ha-1. Celkem v roce 2010 došlo ke smyvu půdy během vegetace v množství 11,54 t.ha-1. V roce 2011 nedošlo ke smyvu půdy u žádné varianty a v roce 2012 došlo ke smyvu opět u varianty 4 – kontrolní, 27.6. v množství 0,25 t.ha-1. Současně se smytou půdou došlo ke ztrátám živin a půdního humusu, což způsobuje degradaci půdy a snížení její produkční schopnosti (tab. 3, 4). 256


Statistické hodnocení v tomto případě je zbytečné, neboť ke smyvu půdy došlo pouze u jedné varianty, tudíž průkazně oproti ostatním variantám. Tab. 1: Procentické hodnocení pokryvnosti půdy meziplodinami – Nárameč 2010–2012 varianta 1 2 3 4

Rok

2010 85 78 70 13

2011 100 100 46 0

2012 100 100 30 0

Tab. 2: Smyv půdy v suš. (t.ha-1) – Nárameč 2010

–2012

varianta

2010

2011

2012

1 2 3

0 0 0

0 0 0

0 0 0

4

11,54

0

0,25

Tab. 3: Obsah živin ve smyté půdě – Nárameč 2010 datum smyvu 3.6. 23.6. 19.7. 27.7. 10.8.

pH/KCl

P (mg/kg)

K (mg/kg)

Měřené prvky Mg (mg/kg)

Nc (%)

COX (%)

5,6 6,3 6,2 5,8 6,1

97 68 108 80 85

111 124 110 112 102

248 194 342 374 261

0,180 0,090 0,200 0,180 0,150

1,71 1,02 1,77 1,32 1,66

Humus (%) 2,95 1,76 3,05 2,28 2,86

Tab. 4: Obsah živin ve smyté půdě – Nárameč 2012 datum smyvu 27.6.

pH/KCl

P (mg/kg)

K (mg/kg)

Měřené prvky Mg (mg/kg)

Nc (%)

COX (%)

Humus (%)

4,7

316

154

184

0,350

2,83

4,88

Jak bylo zjištěno i jinými autory vlivem eroze dochází jak ke kvantitativním změnám, tak i ke změnám vzájemných vztahů mezi jednotlivými fyzikálními vlastnostmi (Dumbrovský, 1992).

Z hlediska zpracování půdy je nejdůležitější při pěstování kukuřice udržení dobré půdní struktury, která nám zaručuje ochranu před vodní erozí (Marko, 1996). V grafu 2 jsou znázorněny hodnoty objemové hmotnosti redukované (OHr), což je jedna z nejdůležitějších fyzikálních vlastností půdy ovlivňujících však vody (měřeno v dvouletém intervalu). U varianty s meziplodinou byl zjištěn půdní profil méně utužený oproti variantě bez meziplodiny. S nižší OHr se zvyšovaly hodnoty pórovitosti, což zlepšovalo vsakovací schopnost půdy a vyšší provzdušněnost. Při dlouhodobějším využívání meziplodin v osevních postupech lze očekávat příznivý vliv na výnosy hlavních plodin a na půdní strukturu (Javůrek, Vach, 2009). Mnoha autory byla zjištěna přímá spojitost mezi erozí a hospodařením na půdě (Zhang a kol., 2009). Autoři zjistili, že půdoochranné technologie zpracování půdy snižují riziko eroze až o 63% oproti konvenčnímu zpracování půdy. Je tedy podstatné, aby se v rámci pěstování kukuřice na svahu dodržovaly zásady půdoochranných, protierozních technologií.

257


Graf 2: Objemová hmotnost redukovaná v různých hloubkách a u různých variant Nárameč, 2010 a 2012 1,70 1,60 1,50

g.cm-3

1,40 1,30

2010 2012

1,20 1,10 1,00 0,90 0 - 0,1

0,1 - 0,2

0,2 - 0,3

s meziplodinou

0 - 0,1

0,1 - 0,2

0,2 - 0,3

bez meziplodiny

Závěr Pokryv půdy meziplodinou se projevil pozitivně z hlediska ochrany půdy proti vodní erozi. Výsledky ukázaly, že k největšímu smyvu půdy došlo u varianty orané bez vysetých meziplodin vzhledem k nechráněnému povrchu půdy rostlinnými zbytky meziplodin. Meziplodiny také zaručily nižší utuženost půdy díky lepšímu prokypření kořenovým systémem, což následně vedlo k lepší infiltrační schopnosti půdy. Dedikace Výsledek byl získán za (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace. Použitá literatura Dumbrovský, M.: Vliv eroze na produkční schopnost půd. Kandidátská disertační práce, VÚMOP Praha-Zbraslav, 1992, 238 s. Javůrek M., Vach M.: Význam meziplodin v pěstebních systémech rostlinné produkce. In CD: Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů, vědecká příloha časopisu Úroda, 12/2009, s.367-372 ISSN 0139-6013 Marko, F. a kol.: Pestovanie kukurice. VÚRV Piešťany, 1996, 104 s. Pramanik, SC, Sharma, TVRS, Raj, SM, Bandyopadhyay, AK: Studies on soil loss, nutrient recycling and economics of plantation based intercropping systems in Bay Islands. In Journal of the Andaman Science Association. 1998, 14: 1, 1-6, 5 ref. Vach, M., Haberle, J., Javůrek, M., Procházka, J., Procházková, B., Suškevič, M., Neudert, L.: Pěstování meziplodin v různých půdně- klimatických podmínkách České republiky. Praha, ÚZPI, Zeměd. Inform., 2005, 36 s ISBN 80-7271-157-1 Zhang J.H., Su Z.A, Nie X.J.: An investigation of soil translocation and erosion by conservation hoeing tillage on steep lands using a magnetic tracer. In: Soil & Tillage research 105, 2009, 177-183 ISSN 0167-1987 Kontaktní adresa: Ing. Barbora Badalíková Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Zahradní 1, 664 41 Troubsko e-mail: [email protected]

258


VLIV ÚHOROVÉHO HOSPODAŘENÍ NA VODOSTÁLOST PŮDNÍCH AGREGÁTŮ The influence of fallow on water stability of soil aggregate Bartlová J. Zemědělský výzkum, spol. s r. o. Abstrakt V letech 2011-2012 byl sledován vliv různého agrotechnického hospodaření na změnu kvality ornice černozemě. Kvalita půdy byla posuzována podle schopnosti půdních agregátů odolávat rozplavení. Byly založeny dvě varianty zpracování půdy - diskování a úhorové hospodaření. Lokalita se nachází poblíž obce Mikulov v kukuřičné výrobní oblasti. Na obhospodařovaném pozemku byl pěstován ječmen ozimý a řepka ozimá. Během dvouletého sledování nebyl prokázán statisticky průkazný rozdíl vodostálosti půdních agregátů mezi úhorovým hospodařením a diskováním. Klíčová slova: černozem, úhor, diskování, vodostálost půdních agregátů Abstract In the years 2011-2012 the effect of different agronomy practices on quality changes in topsoil of Chernozem was studied. Soil quality refers to the ability of soil aggregates to resist dispersion. Two soil tillage treatments were established – disk tillage and three-field system. The locality is situated in the territory of Mikulov in a maize-growing region. The crops growned on cultivate plot were winter barley and rape. The results obtained over two years of studies of water stability of soil aggregates showed that there were no statistically significant difference between disk tillage and fallow. Key words: chernozem, fallow, disk tillage, water stability of soil aggregate

Úvod Soudržnost půdních agregátů ovlivňuje půdní stabilitu a její schopnost vést plyny a kapaliny, což jsou důležité funkce pro pěstování plodin a zdraví celého ekosystému. Protože je stabilita agregátů indikátorem vitálních funkcí půdy, může být využívána k posuzování kvality půd (Seybold a Herrick, 2001). Stabilita půdních agregátů je závislá na půdním typu a druhu, na obsahu organických látek (Javůrek and Vach, 2009), biologické aktivitě půdy (Oades, 2005), hnojení (Anabi et al., 2007) a také na zpracování půdy a vegetačním pokryvu. Při různém zpracování půdy odpovídají rozdíly ve stabilitě agregátů intenzitě lidské činnosti a kultivace půd. Nevhodné využívání půd může vést k rozpadu nestabilních agregátů produkující jemnější a snadněji odnositelné částice a mikroagregáty (Zhang a kol., 2008). Panayiotopulus a Kostopoulou (1989) konstatují, že přírodní půdy mají průkazně vyšší agregátovou stabilitu než půdy kultivované. Kandeler a Murer (1993) sledovali effect dočasného zatravnění ve srovnání s konvenčním zpracováním půdy. Zjistili, že po zatravnění došlo díky vlivu zvýšeného množství mikrobiální biomasy ke zlepšení stability agregátů. Po zornění tohoto zatravnění došlo k rychlému poklesu agregátové stability. Také Kogut a kol. (2012) uvádějí, že vodostálost černozemní struktury závisí na jejím využívání a zhoršuje se v následujícím pořadí: neposečený úhor > pšenice ozimá > permanentní úhor. Jedním z cílů výzkumu bylo zjistit změnu kvality ornice při úhorovém systému hospodaření. Materiál a metodika V roce 2011 – 2012 probíhalo sledování poloprovozního pokusu v katastru obce Mikulov. Lokalita se nachází v kukuřičné výrobní oblasti v nadmořské výšce 350 m na středně těžké černozemi na spraši. Průměrná roční teplota je zde 9,6°C a průměrný roční úhrn srážek je 524 mm. Na lokalitě byly pěstovány plodiny v rámci osevního postupu: v roce 2011 ječmen ozimý (Hordeum vulgare), v roce 2012 řepka ozimá (Brassica napus L.).

259


Na sledovaném pozemku byl spolu s obhospodařovanou částí založen úhor, který byl zcela ponechán sukcesi, pouze se 1x ročně provedlo posečení narostlých plevelů. Varianty pokusu: 1. půda bez zpracování (úhor) 2. diskování Vzorky půdy pro stanovení vodostálosti půdních agregátů byly odebírány každý rok vždy na jaře na začátku vegetačního období a na podzim na konci vegetačního období. Odběr byl proveden vždy ze tří hloubek ornice (0-0,10 m, 0,10-0,20 m a 0,20-0,30 m) ze tří odběrných míst. Vodostálost půdních agregátů byla zjišťována metodou mokrého prosévání (Kandeler 1996). Při této metodě se z půdního vzorku vyschlého při laboratorní teplotě oddělí pomocí sít frakce 1-2 mm. Vzorek o hmotnosti 4 g byl promýván na sítech po dobu 5 min. Poté byly vzorky vysušeny při 105° C do konstantní hmotnosti a po vychladnutí v exsikátoru zváženy. Po zvážení je přidán roztok pyrofosforečnanu sodného a vzorky jsou opět promývány, tak aby byly vyplaveny všechny jílovité částice (zůstanou jen písčité částice nad 0,25 mm), vysušeny a zváženy. Navážka půdních agregátů byla provedena ze směsného vzorku ve třech opakováních. Vodostálost půdních agregátů je vyjádřena jako procento stabilních agregátů z celkového množství agregátů po odečtení obsaženého písku podle vzorce: % SAS = ((M2 – M3) / W – (M3 – M1)) . 100 % SAS procento stabilních půdních agregátů M1 hmotnost misky (g) M2 hmotnost misky, stabilních agregátů a písku (g) M3 hmotnost misky a písku (g) (M2 – M3) hmotnost stabilních agregátů (M3 – M1) hmotnost písku W navážka vzorku (g) Data byla statisticky hodnocena více faktorovou analýzou variance a následné testováním jednoduchých kontrastů metodou dle Tukeye (tab.2, 3). Ke statistické analýze byl využit program Statistica 7.1. Výsledky a diskuze V prvním roce sledování byla v obou obdobích zjištěna nejvyšší hodnota vodostálosti půdních agregátů u varianty s diskováním, kromě povrchové vrstvy (0 – 0,10 m) u varianty s úhorem. Zde došlo v podzimním období ke značnému snížení vodostálosti u varianty s diskováním (tab. 1). Hodnoty vodostálosti dosažené u varianty s úhorovým hospodařením byly celkově nižší (23,36 %), než u varianty s diskováním (26,79 %). V jarním období byly hodnoty vodostálosti celkově vyšší (28,62 %) než v podzimním období (21,52 %). V druhém roce sledování došlo v jarním období v povrchové vrstvě u varianty se zpracováním k poklesu vodostálosti oproti úhorovému hospodaření. Také v podzimním období došlo ve všech hloubkách u varianty bez zpracování ke značnému zvýšení hodnot vodostálosti. Hodnoty vodostálosti dosažené u varianty s úhorovým hospodařením byly celkově vyšší (o 2,41 %), než u varianty s diskováním. V jarním období byly hodnoty vodostálosti celkově nižší (o 14.73 %) než v podzimním období .

260


Tab. 1: Průměrné hodnoty vodostálosti půdních agregátů (%) v jednotlivých letech rok 2011 2012

varianta

0 - 0,10 m 27,78 36,34 27,26 26,04

úhor diskování úhor diskování

jaro 0,10 - 0,20 m 25,55 29,23 27,64 35,01

0,20 - 0,30 m 23,81 29,03 25,09 25,58

0 - 0,10 m 27,88 18,48 48,69 41,80

podzim 0,10 - 0,20 m 19,95 24,88 46,01 38,98

0,20 - 0,30 m 15,17 22,75 43,33 36,17

Výsledky z hodnocení za dvouleté sledování ukázaly, že nejvyšší hodnoty vodostálosti byly dosaženy v podzimním období u varianty s úhorovým hospodařením (graf 1). V jarním období byly zjištěny vyšší hodnoty vodostálostí u varianty s diskováním, v podzimním období u varianty s úhorem. Graf 1: Průměrné hodnoty vodostálosti půdních agregátů (%) v letech 20011-2012 Mikulov 45,00 40,00 35,00

%

30,00 25,00

úhor

20,00

diskování

15,00 10,00 5,00 0,00 0 - 0,10 m

0,10 - 0,20 m

0,20 - 0,30 m

0 - 0,10 m

jaro

0,10 - 0,20 m

0,20 - 0,30 m

podzim

Ačkoliv různí autoři (Badalíková a Procházková, 2002; Caravaka a kol., 2004) konstatují, že při vyšší intenzitě zpracování půdy dochází ke snižování množství vodostálých agregátů, v našem pokusu nebyl při celkovém hodnocení zjištěn statisticky průkazný rozdíl mezi variantami (tab. 2, 3). Také Eynard.a kol. (2004) srovnávali stabilitu půdních agregátů na travních porostech a při různých zpracováních půdy, ale nezjistili významné rozdíly. V podzimním období bylo dosaženo statisticky průkazně vyšších hodnot vodostálosti než v jarním období (tab. 2, 3). Podle Hlušičkové a Lhotského (1994) je stabilita půdní struktury ovlivňována mnoha faktory, které se neustále během roku mění. Většinou je stabilita vyšší v pozdním létě a na podzim (díky stimulované činnosti mikroorganismů) a nejnižší bývá v předjaří (nízká teplota, málo lehce rozložitelné hmoty, přesycení půdy vodou, negativní vliv odtékajícího sněhu). Tab. 2: Analýza variance pro stabilitu půdních agregátů (v letech 2011 - 2012) Efekt Abs. Člen Rok Období Hloubka Varianta Chyba

Stupně volnosti 1 1 1 2 1 33

PČ 43495,49*** 1214,52*** 174,33*** 77,2*** 3,12 n.s. 8,78

*** P = 0,001; **P = 0,01; *P = 0,05; n.s. neprůkazné

Tab. 3: Tukeyův HSD test období varianta

jaro podzim úhor diskování

prům. 28,2 a 32,01 b 29,08 abcd 30,36 abcd

Průměrné hodnoty indikované různými písmeny jsou statisticky rozdílné (P = 0,05)

261


Závěr Během dvouletého sledování nebyl prokázán statisticky průkazný rozdíl vodostálosti půdních agregátů mezi úhorovým hospodařením a diskováním. V podzimním období bylo u obou variant dosaženo statisticky průkazně vyšších hodnot vodostálosti než v jarním období. Dosažené výsledky naznačují možnost změny kvality ornice při úhorovém systému hospodaření, avšak k projevení významnějších rozdílů je zapotřebí delšího sledování. Dedikace Výsledek byl získán za (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace. Použitá literatura; Annabi M., Houot S., Francou C., Poitrenaud M., Le Bissonnais Y., 2007 : Soil aggregate stability improvement with urban composts of different maturities. Soil Sci. Soc. Am. J., 71 (2): 413 – 423. Badalíková, B., Procházková, B., 2002: Desagregace půdní hmoty vlivem různého hospodaření se slámou. Pedologické dny 2002, Praha, s.147-149. Cavaraca F., Lax A., Albaladejo J., 2004: Aggregate stability and carbon characteristics of particle-size fractions in cultivated and forested soils of semiarid Spain. Soil and Tillage Research, 78 (1): 83 - 90. Eynard A., Schumacher T. E., Lindstrom, M. J., Malo D. D., 2004: Aggregate sizes and stability in cultivated South Dakota prairie ustolls and usterts. Soil Sci. Soc. Am. J. 68: 1360-1365. Hlušičková, J., Lhotský, J., 1994: Metodika: Ochrana půdní struktury před technogenní degradací. Ústav zemědělských a potravinářských informací, Praha, 40 str. Javůrek M., Vach M., 2009: Vliv dlouhodobého uplatňování půdoochranné technologie na sekvestraci uhlíku a dusíku a související charakteristiky ve středně těžké půdě typu luvisol. Úroda, scientific attachment of the journal, 12: 361 - 365. Kandeler, E., Murer, E., 1993: Aggregate stability and soil microbial processes in a soil with different cultivation. International workshop on methods of research on soil structure/soil biota interrelationships, 56 (1-4): 503-513. Kogut, B. M., Sysuev, S. A., Kholodov, V. A., 2012: Water stability and labile humic substances of typical chernozems under different land uses. Eurasian soil science, 45 (5): 496-502. Oades J. M., 2005: Soil organic matter and structural stability: mechanisms and implications for management. Plant and Soil, 76 (1-3): 319 - 337. Panayiotopoulos K. P., Kostopoulou S., 1989: Aggregate stability dependence on size, cultivation and various soil constituents in Red Mediterranean soils (Alfisols). Soil Technology, 2 (1): 79 – 89. Seybold, C. A., Herrick, J. E., 2001: Aggregate stability kit for soil quality assessments. Catena, 44: 37-45. Zhang, Z., Wei, C. F., Xie, D. T., Gao, M., Zeng, X. B., 2008: Effects of land use patterns on soil aggregate stability in Sichuan Basin, China. Particuology, 6 (3): 157–166.

Kontaktní adresa: Ing. Bartlová Jaroslava Zemědělský výzkum, spol. s r. o. Zahradní 1, 664 41 Troubsko [email protected] 262


MONITORING PŮDNÍ RESPIRACE V CHKO ŽĎÁRSKÉ VRCHY V LETECH 2008 – 2010 Monitoring soil respiration The Zdarske Vrchy protected area from 2008 to 2010 Brtnický M. 1, Kučerová J. 1, Kynický J. 2, Janzová A. 2, Pokorný E. 1 1

2

Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta Mendelova univerzita v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta

Abstrakt V této práci byla sledována půdní respirace v CHKO Žďárské vrchy. Půdní respiraci zde charakterizují bazální respirace a potenciální respirace (fyziologická využitelnost půdního dusíku N:B a poměr G:N, který nám popisuje vzájemný poměr využitelného uhlíku a dusíku v půdě). Sledování probíhalo v letech 2008 až 2010 a týkalo se tří různých porostů (lesní porost, orná půda a trvalý travní porost). Ze zjištěného vyplývá, že bazální respirace dosahovala nejvyšších hodnot na lesních lokalitách a nejnižších na trvalém travním porostu. Fyziologická využitelnost půdního dusíku (N:B) byla u všech lokalit vyrovnaná a pohybovala se okolo hodnoty 1, což značí jeho dostatek. Vyrovnaný vzájemný poměr uhlíku a dusíku (G:N) je roven hodnotě 5 – většina sledovaných lokalit vyrovnaný poměr těchto dvou prvků nevykazovala. Klíčová slova: půdní respirace, CHKO Žďárské vrchy Abstract In this work was studied soil respiration in the Zdarske Vrchy protected area. Soil respiration are characterized by basal respiration and potential respiration (Physiological availability of soil nitrogen N:B ratio and G:N, which we describe the ratio of available carbon and nitrogen in the soil). Monitoring was carried out in the years 2008 to 2010 and covered the three different stands (forest vegetation, arable land and permanent grassland). From established that the basal respiration is longest on forest sites and lowest in the meadow. Physiological availability of soil nitrogen (N:B) was balanced in all locations and moved around a value of 1, which indicates its enough. Ratio of available carbon and nitrogen in soil (G:N) is equal to 5 - most of the monitoring sites balanced ratio of these two elements did not show. Key words: Soil respiration, The Zdarske Vrchy protected area

Úvod V této práci jsou sledovány vybrané biologické vlastnosti na lokalitách v chráněné krajinné oblasti Žďárské vrchy. Lokality se nacházejí v okrese Žďár nad Sázavou. Vybranými variantami jsou lesní porost, trvalý travní porost (dále jen TTP) a orná půda. Přes polovinu rozlohy CHKO pokrývají kambizemě. Na zvoleném území se vyskytují vedle kambizemí také gleje, pseudogleje a stagnogleje. Půdní biologii reprezentují podzemní části rostlin a edafon, jež se podílejí na vzniku a vývoji kvality/zdraví půdy. Tesařová (1992) řadí k hlavním funkcím živé mikrobní složky půd rozklad širokého spektra organických látek, syntézu humusu, tvorbu půdní struktury, zpřístupnění živin rostlinám, detoxikaci cizorodých látek a produkci biologicky aktivních látek. Společenstvo půdních mikroorganismů pak charakterizuje jako nejreaktivnější složku biotické části ekosystému reagující na mnohé faktory vnějšího prostředí. Respirace půdy je uvolňování CO2 živými, metabolizujícími komponenty půdy – kořeny, půdními živočichy a mikroorganismy. Pokud je však měřena v laboratorních podmínkách u homogenizovaného vzorku, reprezentuje především respiraci půdních mikroorganismů a zahrnuje v sobě jejich 263


množství i aktivitu (Úlehlová, 1989). Vybranými vlastnostmi biologických charakteristik je bazální a potenciální respirace. Materiál a metody Oblast CHKO Žďárské vrchy zaujímá severovýchodní kulminační část Českomoravské vrchoviny s centrálním masivem Žďárských vrchů a navazujícími částmi sousedních pahorkatin. Přes polovinu rozlohy CHKO pokrývají kambizemě. Námi vybrané lokality se nacházejí severně od obce Lhotka v horní části povodí potoka Staviště zejména ve třetí zóně CHKO. Malá část zkoumané plochy se nachází v zóně první. Na zvoleném území se vyskytují kambizemě, gleje, pseudogleje a stagnogleje. Sledování probíhalo v letech 2008 až 2010 a týkalo se tří různých porostů (lesní porost, orná půda a trvalý travní porost). Přístroj Vaisala GMT220, který jsme na laboratorní podmínky respirometrického testu (Novák, Apfelthaler, 1964) přizpůsobili (Foukalová, Pokorný 2006; Foukalová, 2011) měřil oxid uhličitý ve čtyřech variantách přidaných látek (destilovaná voda, dusík v podobě síranu amonného, glukóza a dusík s glukózou v poměru 1:1). Byla zde sledována bazální respirace a potenciální respirace (fyziologická využitelnost půdního dusíku N:B – je-li v půdě využitelného dusíku dostatek, přídavek dalšího dusíku již respiraci nezvyšuje a hodnota N:B je blízká 1; a poměr G:N – dává představu o vzájemném poměru využitelného uhlíku a dusíku v půdě. Při vyrovnaném fyziologickém poměru obou těchto elementů poměr G:N roven přibližně 5. Při nižších hodnotách tohoto koeficientu jsou půdní mikroorganismy z půdního vzorku relativně lépe vyživovány organickými látkami než dusíkem. Při vyšších hodnotách daného koeficientu je tomu naopak. Výsledky a diskuze Vybrané biologické vlastnosti (bazální a potenciální respirace) byly sledovány na lokalitách CHKO Žďárské vrchy. Monitorování probíhalo v letech 2008 až 2010 a týkalo se tří různých porostů (lesní porost, orná půda a trvalý travní porost). Byla zde sledována bazální respirace a potenciální respirace (fyziologická využitelnost půdního dusíku N:B a poměr G:N – vzájemný poměr využitelného uhlíku a dusíku v půdě). Obr. 1: Bazální respirace [mg CO2.100 g–1.h–1] v letech 2008 až 2010 u tří porostů (lesní porost, orná půda a trvalý travní porost)

Bazální respirace [mg CO2.100 g–1.h–1] 0,700

LESNÍ POROST ORNÁ PŮDA TRVALÝ TRAVNÍ POROST

0,600

0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 B jaro08

B léto08

B B jaro09 podzim08

B léto09

B B jaro10 podzim09

B léto10

B podzim10

Bazální respirace měla nejvyšší hodnoty na lokalitách lesního porostu (Obr. 1) Nejnižší hodnoty byly naměřeny na trvalém travním porostu. Společenstvo půdních mikroorganismů 264


podílejících se na přeměnách a mineralizaci organické hmoty je závislé především na teplotě, vlhkosti, obsahu snadno rozložitelných látek v půdě a rostlinném pokryvu (Rychnovská, 1993). Petrášová et al. (2009) potvrzuje nižší hodnoty u TTP oproti orné půdě. Ke snížení respirace může dojít i v případě, kdy významná část daného mikrobiálního společenstva není schopna adaptace na stresové podmínky. Mikrobiální aktivita je ve většině půd limitována nedostatkem snadno dostupného uhlíkatého substrátu (Fallih and Wainwright, 1996). Obr. 2: Fyziologická využitelnost půdního dusíku (N:B) v letech 2008 až 2010 u tří porostů (lesní porost, orná půda a trvalý travní porost) LESNÍ POROST ORNÁ PŮDA TRVALÝ TRAVNÍ POROST

N:B 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800

0,600 0,400 0,200 0,000 N:B jaro08 N:B léto08

N:B N:B jaro09 N:B léto09 N:B N:B jaro10 N:B léto10 N:B podzim08 podzim09 podzim10

Z Obr. 2 je zřejmá vyrovnanost hodnot využitelného dusíku v půdě, kdy dostatek dusíku vyjadřuje hodnota poměru kolem 1. Tuto hodnotu výrazněji přesahuje pouze lokalita lesního porostu na podzim 2009 a lokality orné půdy z letního termínu 2008 – to ukazuje na nedostatek fyziologicky využitelného dusíku u těchto dvou lokalit. Obr. 3: Vzájemný poměr využitelného uhlíku a dusíku v půdě (G:N) v letech 2008 až 2010 u tří porostů (lesní porost, orná půda a trvalý travní porost) G:N 9,000

LESNÍ POROST ORNÁ PŮDA TRVALÝ TRAVNÍ POROST

8,000 7,000 6,000 5,000 4,000

3,000 2,000 1,000 0,000 G:N jaro08 G:N léto08

G:N G:N jaro09 G:N léto09 G:N G:N jaro10 G:N léto10 G:N podzim08 podzim09 podzim10

Poměr G:N (Obr. 3) udává představu o vzájemném poměru využitelného uhlíku a dusíku v půdě. Při vyrovnaném fyziologickém poměru obou těchto elementů je poměr G:N roven přibližně 5. Při nižších hodnotách tohoto koeficientu jsou půdní mikroorganismy z půdního vzorku relativně lépe vyživovány organickými látkami než dusíkem a to se týká většiny 265


lokalit, kdy nejvýznamněji je tomu u lesního porostu. Při vyšších hodnotách daného koeficientu je tomu naopak – půdní mikroorganismy jsou lépe vyživovány dusíkem než organickými látkami a tato situace nastala u lokalit orné půdy. Závěr Na lokalitách CHKO Žďárské vrchy byla sledována bazální respirace a potenciální respirace Sledování probíhalo v letech 2008 až 2010 a týkalo se tří různých porostů (lesní porost, orná půda a trvalý travní porost). Bazální respirace měla nejvyšší hodnoty na lokalitách lesního porostu. Nejnižší hodnoty byly naměřeny na trvalém travním porostu. Ke snížení respirace může dojít v případě, kdy významná část daného mikrobiálního společenstva není schopna adaptace na stresové podmínky. U poměru N:B je zřejmá vyrovnanost hodnot využitelného dusíku v půdě, kdy dostatek dusíku vyjadřuje hodnota poměru kolem 1. Tuto hodnotu výrazněji přesahuje, a tím značí nedostatek dusíku, pouze lokality lesního porostu na podzim 2009 a lokality orné půdy z letního termínu 2008. Poměr G:N udává představu o vzájemném poměru využitelného uhlíku a dusíku v půdě. Při vyrovnaném fyziologickém poměru je poměr G:N roven přibližně 5. Při nižších hodnotách tohoto koeficientu jsou půdní mikroorganismy z půdního vzorku relativně lépe vyživovány organickými látkami než dusíkem – to se týká většiny lokalit, nejvíce lesního porostu. Při vyšších hodnotách daného koeficientu je tomu naopak – půdní mikroorganismy jsou lépe vyživovány dusíkem než organickými látkami a tato situace nastala u lokalit orné půdy. Dedikace Poděkování: Příspěvek byl zpracován s podporou Výzkumného záměru č. MSM6215648905 uděleného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky a projektů NAZV QI91C054 a QJ1230066 udělených MZe ČR. Použitá literatura Fallih A.B.K.& Wainwright M., 1996. Microbial and enzyme activity in soils amended with natural source of easily available carbon, Biology and Fertility of Soils 21: 177–183. Foukalová J., Pokorný E., 2006: Agroekologické limity vybraných biologických vlastností ornic černosolů v oblasti střední Moravy In: Mendelnet´06 Agro, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, s. 1–11. ISBN 80-7157-999-8 Foukalová J., 2011: Agroekologické limity vybraných biologických vlastností ornic černozemí v oblasti Moravy. Disertační práce. Mendelova univerzita v Brně, 2011 Novák B., Apfelthaler R. 1964: Příspěvek k metodice stanovení respirace jako indikátoru mikrobiologických pochodů. Rostlinná výroba, ročník 10, č. 2: 145–150. Petrášová V., Pospíšilová L., Pokorný E.: Biological and chemical properties of eutric cambisol In: Mendelnet´09 Agro, Mendelova univerzita v Brně, 1-6. Rychnovská M. (ed.) 1993. Structure and functioning of seminatural meadows. Academia, Praha. Tesařová M. 1992: Biomasa mikroorganismů v půdě In Metody stanovení mikrobní biomasy v půdě – sborník referátů ze semináře, ÚPB ČSAV České Budějovice Úlehlová B. 1989: Nitrogen Cycle in Grass Ecosystems. Academia, Praha: 26–42. Kontaktní adresa: Ing. Martin Brtnický Agronomická fakulta Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected] 266


TECHNIKY ZPRACOVÁNÍ PŮDY A JEJÍ VLIV NA ZHUTNĚNÍ Soil Treatment Equipment And Its Influence On Compaction Červinka J., Pospíšil J., Svoboda M. Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt Na stanovišti v Lesonicích byly sledovány v letech 2008 – 2011 možnosti různé intenzity zpracování půdy při zakládaní porostů. Byly hodnoceny tři různé varianty (orba, mělké kypření, hluboké kypření) a byl posouzen jejich vliv na penetrometrický odpor, který je indikátorem zhutnění půdy. Z výsledků vyplynulo, že varianty kypřením mají menší náchylnost ke zhutnění, mají vyšší pórovitost a jsou schopny zadržet více vláhy. Klíčová slova: půda, penetrační odpor, objemová hmotnost, zhutnění Abstract The aim of study was monitored different options of the soil tillage during plantation establishment in the habitat Lesonice since years 2008 till 2011. There were evaluated three diffrent variants (ploughing, shallow loosening and deep loosening) and were assess their effect on the penetration resistence, which is an indicator of soil compaction. The results showed that the variants with the loosening are prone to compaction less, have higher porosity and are able to hold more moisture. Keywords: soil, penetration resistance, porosity, bulk density, compaction

Úvod Zemědělské technika ovlivňuje zhutnění půdy zejména působením podvozků na půdu prostřednictvím pneumatiky nebo pásu. Odvalující se pneumatika způsobí deformací plastického podloží. Lhotský (2000) uvádí, že zhutněním dochází k poškozování půdní struktury, k růstu objemové hmotnosti půdy a tím k poklesu její pórovitosti. Z hlediska intenzity zhutnění je rozhodující kontaktní tlak pneumatiky na půdu, který je dán napětím mezi půdou a pneumatikou, které působí kolmo na povrch půdy v ploše otisku. Grečenko (1994) uvádí, že se vzrůstajícím tlakem huštění u stejně zatížené pneumatiky roste i tlak na půdu. Při zvětšené vlhkosti půdy se zatížení přenáší až do podloží, kde způsobuje trvalé deformace. Použití moderních pneumatik a možnosti proměnlivého huštění je jednou z technických řešení snižování technogenního utužení. Další cestou je uplatnění moderních pěstebních technologií, které ovlivňuji strukturu půd danou stupněm zpracování a počtem pojezdů po půdě (Javůrek, 2008). Materiál a metody V rámci výzkumného projektu byl sledován vliv různých způsobů zpracování půdy na penetrometrický odpor půdy ve vybraných lokalitách České republiky, v tomto příspěvku konkrétně v Lesonicích - zemědělská výrobní podoblast B3. Při měření byly také zjišťovány objemová hmotnost redukovaná, celková pórovitost a vlhkost půdy. Byly sledovány varianty zpracování půdy s orbou do hloubky 220 mm –var. 1, mělké kypření do hloubky 150 mm – var. 2 a hluboké kypření do hloubky 350 mm – var. 3. Penetrometrický odpor (odpor vniknutí kužele do půdy) byl měřen přístrojem PM–10 pro hloubky 40 – 500 mm v intervalu po 40 mm. Měření se provádělo u každé varianty v jarním a podzimním období v pěti opakováních. Výsledky sledování byly statisticky zpracovány analýzou rozptylu v programu STATISTICA

267


CZ. Výsledky sledování v letech 2008–2011 na lokalitě Lesonice jsou uvedeny v grafické podobě v grafech 1–4. Výsledky a diskuze Zhutnění orniční vrstvy, především podloží, omezuje růst kořenů a snižuje prosakování vody. Úrodnost půdy je snížena vlivem omezeného pronikání vzduchu (snížením pórovitosti). Zhutnění se ve svém důsledku projevuje zvýšením redukované objemové hmotnosti a tím zvýšení penetračního odporu půdy. V grafu 1 je vidět, že v jednotlivých letech je penetrometrický odpor největší u varianty 3 - minimalizace, v letech 2008–2011 se pohyboval v intervalu od 2,9–3,4 MPa, což je podle Arshalda et. al. (1996) vysoký odpor (Arshald uvádí 2–4 MPa), podle Lhotskejho (2000) je u hlinité půdy hranice zhutnění 3,7–4,2 MPa což tato varianta nedosahuje. Srovnáme-li varianty jarního a podzimního měření (graf 1 a 2) vidíme, že v roce 2009 dosahovaly všechny varianty extremních hodnot, které byly ovlivněny suchem v dané lokalitě. V podzimním měření viz graf 2, se ukazuje, že v roce 2010 a 2011 se varianty 3 a 1 vyrovnaly a z hlediska penetrometrického odporu nebyly výrazné rozdíly. Na grafu 3 je průměrná hodnota penetrometrického odporu v jednotlivých hloubkách u jednotlivých variant. Vezmeme-li referenční hloubku h= 280 mm, tak u orby – var. 1 je v této hloubce rozpětí odporu od 1,9–3,4 MPa, varianty 2 a 3 nepřesáhly hodnotu 3,1 MPa. Graf 1. Průměrný penetrometrický odpor v letech 2008–2011 (jaro) Průměrný penetrometrický odpor - Lesonice (jarní měření) 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2

MPa

3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 2008

2009

2010 rok

v arianta: orba

v arianta: podrýv ání

268

v arianta: minimalizace

2011


Graf 2. Průměrný penetrometrický odpor v letech 2008–2011 (podzim) Průměrný penetrometrický odpor - Lesonice (podzimní měření) 7

6

5

MPa

4

3

2

1

0 2008

2009

varianta: orba

2010

rok varianta: podrývání

2011

varianta: minimalizace

Graf 3. Průměrný penetrometrický odpor v jednotlivých hloubkách a variantách Průměrný penetrometrický odpor - Lesonice (v letech 2008 - 2011, za jarní i podzimní měření) 5,5 5,0 4,5 4,0

[MPa]

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

podrývání

orba

minimalizace

varianta hloubka 80 hloubka 200 hloubka 320 hloubka 440

hloubka 120 hloubka 240 hloubka 360 hloubka 480

269

hloubka 160 hloubka 280 hloubka 400 hloubka 520


Penetrometrický odpor půdy byl korigován podle vlhkosti půdy zjištěné v době měření odporu (tab. 1). Tab. 1 Průměrné hodnoty momentálního objemu vody (%obj.) při různém zpracování půdy, Lesonice 2008–2011 var. 1 var. 2 var. 3

2008 20,41 22,57 21,12

2009 20,57 23,78 23,85

2010 25,87 27,88 27,92

2011 25,44 27,08 27,22

Závěr Pro technogenní zhutnění jsou rozhodující limitní hodnoty penetrometrického odporu a kontaktních tlaků. Limitní hodnoty penetrometrického odporu závisí na druhu půdy. Výsledky čtyřletého sledování ukázaly závislosti na měnících se klimatických podmínkách. Přesto varianta s podrýváním a varianta s minimalizací může úspěšně nahradit orbu, aniž by z hlediska penetrometrického odporu došlo k výraznému navýšení hodnot a tím v k výraznému zhoršení podmínek pro růst a pěstování rostlin. Hranice 1 MPa je odstranitelná následnou agrotechnikou. Zhutnění větší a do větších hloubek musíme odstranit samostatnou operací – kypření a provzdušnění půdy hloubkovým kypřičem. Uvedené výsledky prokázaly nutnost posuzování zhutnění půdy vždy z několika úhlů. Kromě penetrometrického odporu a objemové hmotnosti je nutno sledovat obsah vody, a to vše konfrontovat s výnosy plodiny. Také organická hmota u těchto variant působí pozitivně na půdní vlhkost a na zhutnění. Nahrazení orby zpracováním půdy bez převracení skývy (podrýváním, kypřením) nesmí ale snížit výslednou kvalitu sklízeného produktu a nesmí snížit půdní úrodnost. Dedikace Příspěvek vznikl na základě řešení projektu MZe ČR NAZV č. QH 72039 „Stanovení stupně degradačních změn v půdě vlivem antropogenní činnosti v souvislosti s pěstováním plodin“ řešený na Mendelově univerzitě v Brně a na ZV s.r.o. Troubsko. Přehled literatury Arshad, M. A., Lowery, B., Grossman, B., 1996: Physical tests formonitoring soil quality. In: Doran, W., Jones, J. (Eds.), Methods for Assessing Soil Quality, Madison, WI, 1996. Soil Sci. Soc.Am. 49, 123–141 Grečenko,A. (1994). Vlastnosti terénních vozidel, ES VŠZ Praha, 1994, 183s. Javůrek.M.,Vach, (2008): negativní vliv zhutnění půd a soustava opatření k jejich odstranění. Metodika pro praxi, VURV, v, vi., 24s. ISBN 978-80-87011-57-7. Lhotský,J.(2000): Zhutnění půd a opatření proti němu. Studijní zpráva UZPI Praha , 61s. Kontaktní adresa: doc. Ing. Jan Červinka, CSc. Ústav zemědělské, potravinářské a evironmentální techniky AF, Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno email: [email protected]

270


HODNOCENÍ GENETICKÉ VARIABILITY AUTOCHTONNÍCH POPULACÍ JILMU Evaluation of genetic diversity of autochthonous elm populations Dědouchová M.1, Kubátová B.1, Cvrčková H.2, Máchová P.2, Vortelová L.2 1

2

Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v.v.i., Jíloviště

Abstrakt Příspěvek se zabývá posouzením mezipopulační a vnitropopulační diverzity u autochtonních populací jilmu, přičemž úkolem je najít zdroje genetické diverzity, které by poskytly materiál vhodný pro doplnění stávající genové banky explantátů uchovávané VÚLHM ve Strnadech. Práce si uvědomuje důležitost detekce genetické variability, která je předpokladem pro schopnost druhu reagovat na pozměněné životní podmínky a zachovat tak svou existenci, a ke stanovení její úrovně využívá v ČR pro tyto účely dosud opomíjených metod molekulární biologie. Jako nástroje pro zjištění genetické struktury vybraných populací jilmu byla využita metoda AFLP (amplified fragment length polymorphism). Výsledky získané s využitím vybraných AFLP markerů ukazují na vhodnost tohoto přístupu k hodnocení genetické diverzity populací jilmu, a to až na úrovni vnitropopulační. Klíčová slova: jilm, Ulmus, genetická diverzita, AFLP markery, populace Abstract Interpopulation and intrapopulation diversity in autochthonous elm populations was examined. The task was to find the source of genetic diversity, which would provide material to supplement existing gene bank explants kept by VÚLHM in Strnady. This work recognizes the importance of characterization of genetic variability, which is a prerequisite for the ability of species to respond to the changing environment and to preserve its existence, and for the purpose to determine the level of variability it uses in the Czech republic still neglected techniques of molecular biology. To determine the genetic structure of selected populations AFLP (amplified fragment length polymorphism) method was used. Obtained results indicate the suitability of this approach for the evaluation of genetic diversity of the elm populations. Key words: elm, Ulmus, genetic variability, AFLP markers, population

Úvod Jilmy představují skupinu dřevin rostoucích v mírném podnebném pásmu, ceněnou jednak jako zdroj dřeva vysoké kvality a dále jako významný krajinotvorný prvek. Z důvodu dobré snášenlivosti stresových podmínek prostředí jako jsou znečištěné ovzduší, zasolení půd, sucho a záplavy se jilm výborně hodí do městských výsadeb a díky bohaté kořenové soustavě se řadí mezi meliorační a zpevňující dřeviny. Ačkoli byly od 30. let minulého století autochtonní populace jilmu na našem území zdecimovány houbovým onemocněním zvaným grafióza, jsou u nás jilmy dřevinami původními a v lesních společenstvech vždy představovaly významnou složku biocenologické rovnováhy. Po ataku grafiózy z území České republiky téměř vymizel jilm habrolistý (Ulmus minor), v hojnějším počtu je zachován jilm vaz (Ulmus laevis) a dosud nejpočetněji zastoupeným jilmem je jilm horský (Ulmus glabra). Pokud uvažujeme o záchraně jilmu na našem území, pak zásadní význam pro prognózu budoucího osudu zbytkových populací má zjištění stávajícího rozsahu genetické diverzity. Právě genetická diverzita podmiňuje budoucí schopnost druhu reagovat na změny prostředí. Ačkoli se v poslední době při určování genetické diverzity hlavních lesních dřevin v celosvětovém i evropském měřítku pozornost obrátila k technikám zabývajícím se přímou analýzou genomu (Coleman et al., 2000; Whiteley et al., 2003; Pooler a Townsend, 2005), v České republice byla genetická diverzita původního genofondu jilmů dosud hodnocena bez použití 271


molekulárních markerů, pouze na základě zjišťování variability izoenzymů (Ivanek et al., 2005). Tato studie se snaží přinést nové poznatky o úrovni genetické diverzity v autochtonních populacích jilmu s využitím molekulárně-biologického přístupu, s využitím metody AFLP (Vos et al., 1995). Výhodou, kterou metoda AFLP přináší pro populační studie, je schopnost detekovat genetickou diverzitu až na úrovni vnitropopulační variability. Ačkoli se jedná o metodu sofistikovanou a finančně náročnou, tak ve srovnání s dříve hojně používanými RAPD markery představuje velice přesný, citlivý a vysoce reprodukovatelný nástroj, poskytující informace o polymorfismu napříč celým genomem (Mueller a Wolfenbarger, 1999; Garcia-Mas et al., 2000). Materiál a metody Rostlinný materiál: Ke studiu genetické diverzity byly použity populace in situ. Celkem bylo analyzováno 84 genotypů sesbíraných ve 22 přirozených populacích druhů Ulmus minor, Ulmus glabra a Ulmus laevis. Seznam analyzovaných vzorků je uveden v tabulce 1. Tab. 1: Soubor analyzovaných vzorků Ulmus laevis označení místo odběru 11B-11E Mostky u Kaplice (LS Kaplice) 15A-15D Třemošnice, přírodní památka Na Obůrce 20A-20D Břežaňské údolí 22A-22E Běstvina - oblast Třemošnice Ulmus minor označení místo odběru 4A-4E Přerovská hůra (LS Mělník) 5A,5B Veltrubský luh (LS Nymburk) 7A-7D Radouň (LS Litoměřice) 8A-8D Habřina (LS Litoměřice) 14A Hradec Králové, přírodní park Orlice 17A-17D České středohoří 18A-18C Lanžhot

Ulmus glabra označení místo odběru 1A-1D Sloup (Hřebenáč) - Moravský kras (LS Tišnov) 2A-2E Červený Hrádek- Jirkov (LS Litvínov) 3A,3B Pavlov – Děvín (LS Židlochovice) 6A-6E Radouň (LS Litoměřice) 9A-9D Dědkovo (LS Nové Město na Moravě) 10A-10E Kaplice (LS Kaplice) 12A-12C Vyšší Brod (LS Vyší Brod) 13A-13E Pavlovice 16A-16D Krkonoše - Černý důl 19A-19C Jeseníky 21A-21C Přešťovice

Izolace DNA: Templátová DNA byla získána z čerstvého nebo zamraženého materiálu. DNA byla izolována pomocí DNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN) podle protokolu výrobce. AFLP (amplified fragment length polymorphism): AFLP byla provedena dle protokolu Travis a Hester (2005). Pro selektivní amplifikaci bylo použito dvou vybraných selektivních primerů- MseI–AAA a MseI–ATA. Separace amplifikovaných produktů proběhla s GeneScan 500 LIZ (Life Technologies) pomocí automatického genetického analyzátoru dle manuálu výrobce. Analýza dat: Každý genotyp byl popsán přítomností nebo nepřítomností amplifikačního AFLP produktu. Pro interpretaci matic genetických vzdáleností mezi populacemi a uvnitř populací byla použita shluková UPGMA analýza (Sneath a Sokal, 1973). Výsledky a diskuze S využitím AFLP markerů byla hodnocena úroveň polymorfismu autochtonních populací tří druhů jilmů rostoucích na území ČR - U. minor, U. glabra a U. laevis. Z celkového počtu deseti testovaných AFLP primerů byly vybrány dva, které poskytly celkový počet 737 produktů. Velikost analyzovaných produktů se pohybovala v rozmezí od 100 do 500 párů bazí. Vybrané markery byly reprodukovatelné, neboť kontrolní vzorky ve třech opakováních vykazovaly stejný genetický profil. Z obr. 1, který představuje dendrogram sestrojený na základě shlukové analýzy metodou Neighbor Joining, je patrné, že dochází ke klastrování v závislosti na taxonomické příslušnosti analyzovaných vzorků. Pomocí analýzy vybraných markerů je možné 272


jednoznačně rozlišit jednotlivé druhy jilmů, přičemž U. laevis se geneticky výrazně odlišuje od dvou zbývajících druhů, které jsou si geneticky bližší. Ke stejným výsledkům dospěl při studiu variability francouzských druhů jilmů pomocí izoenzymové analýzy i Machon et al. (1995). Předpokládalo se, že příčinou tohoto shlukování taxonů je genetická divergence mezi odlišnými sekcemi rodu Ulmus, kdy U. laevis spadá do sekce Blepharocarpus Dumort., zatímco U. glabra a U. minor spadají do sekce Ulmus. Pro U. laevis je také charakteristická malá schopnost hybridizace s ostatními evropskými druhy jilmů (Mittempergher a La Porta, 1991). Výše zmiňovaný způsob klasifikace a existenci genetické odlišnosti mezi U.laevis a skupinou U. minor a U. glabra podporují i studie RAPD a ISSR markerů (Coleman, 1998; Coleman et al., 2000; Goodall-Copestake et al., 2005). Obr.1: Výsledky shlukové analýzy souboru 84 rostlin odebraných v autochtonních populacích provedené pomocí metody Neighbor Joining. Hodnocení výstupů AFLP analýzy. Hodnota bootstrapu=100. Analýza byla provedena v programu DARwin 5. Značení vzorků viz. Tab. 1.

A

C

Druh U. minor U. glabra U. laevis

Klastr A B C

Přestože se jedná o izolované, geograficky omezené a málo B početné populace, není genofond jilmu v České republice v žádném případě homogenní. Jak ukazují dosavadní výsledky AFLP analýz, tak rozsah variability dokonce přesahuje hranice populací. Na obr. 1 můžeme pozorovat, že vyšší genetickou diverzitou disponují jedinci druhu U. glabra. Tento jev můžeme vysvětlit skutečností, že se jedná o pohlavně se rozmnožující stromy, zatímco jedinci druhu U. minor se rozmnožují zejména nepohlavně. Populace U. glabra jsou také poměrně početné a vyšší je i jejich četnost na území ČR. Populace U. minor jsou pak často omezené na několik jedinců, kteří navíc mohli vznikat vegetativně. Jilm vaz se vyznačuje nižší úrovní genetické diverzity, než je tomu u zbývajících druhů. Příčinu můžeme spatřovat v jeho malé schopnosti hybridizace se zástupci zbývajících dvou druhů, ale také možným působením genetického driftu, který je zapříčiněn drastickým snížením početnosti vlivem grafiózy. Podobnou situaci popisuje i Machon et al., 1995 u francouzských populací jilmů. Pokud se zaměříme na sledování variability mezi populacemi, pak zjistíme, že v případě U. minor a U. glabra existují mezi populacemi určité odlišnosti, avšak v mnoha případech jsou jednotlivé populace „kontaminovány“ jedinci, kteří jsou geneticky podobní spíše jedincům spadajícím 273


do geograficky odlišných populací. Vysvětlením může být kontaminace jednotlivých populací materiálem introdukovaným z jiných oblastí. V případě U. leavis jsou jednotlivé genotypy geneticky odlišné, ale nepozorujeme trend shlukování jedinců v rámci jednotlivých populací. V každém případě můžeme zamítnout myšlenku, že v důsledku izolovaného výskytu jsou autochtonní populace jilmu málo variabilní. Naše studie prokázala, že AFLP markery jsou vhodným nástrojem pro stanovení genetické diverzity autochtonních populací jilmů rostoucích na území ČR. Závěr Na základě poznatků získaných pomocí AFLP analýzy lze konstatovat, že mezi vzorky pocházejícími ze sledovaných přirozených populací existuje u všech tří druhů variabilita, a to jak na úrovni mezi populacemi (U. glabra, U. minor), tak uvnitř populací (U. glabra, U. minor, U. laevis). Této informace bude využito při výběru vhodných genotypů jilmů pro doplnění genové banky tak, aby kompletovala genetickou diverzitu stávající genové banky explantátů. Z výsledků tedy vyplývá, že využití molekulárně-biologických markerů, v našem případě využití multilokusové analýzy AFLP bude vhodnou strategií při výběru materiálu do genové banky a při hodnocení biodiverzity jilmu. Výsledky budou mít konkrétní dopad do lesnické praxe při zakládání provozních výsadeb a při návrhu opatření k zachování biodiverzity jilmů. Dedikace Předkládaná studie vznikla díky finanční podpoře z grantů: GAČR 521/08/H042, NAZV QI92A247, GAJU 064/2010/Z. Díky patří VÚLHM za provedení fragmentační analýzy. Použitá literatura Coleman M. (1998): The Elm problem: a molecular and morphological case study. M.Sc. degree. In: Plant Taxonomy and Biodiverzity. Edinburgh University and Royal Garden Edinburgh. Coleman M., Hollingsworth M., Hollingsworth P. M. (2000), Botanical Journal of the Linnean Society, 133: 241-262. Garcia-Mas J., Oliver M., Gómez-Paniagua H., de Vicente M. C. (2000), Theoretical and Applied Genetics, 101: 860–864. Goodall-Copestake W. P., Hollingsworth M. L., Hollingsworth P. M., Jenkins G. I., Collin E. (2004), Biological conservation, 122 (2005): 537-546. Ivanek O., Malá J., Cikánková, J. (2005), Commun. Inst. For. Boh. 21: 75-82. Machon N., LeFranc M., Bilger I., Henry J. P. (1995), Heredity, 74: 39-47. Mittempergher L., La Porta N. (1991), Silvae Genetica, 40: 237-243. Mueller U. G., Wolfenbarger L. L. (1999), Trends in Ecology and Evolution, 14: 389-394. Sneath P. H. A., Sokal R. R. (1973), Numerical taxonomy — the principles and practice of numerical classification. (W. H. Freeman: San Francisco.). Travis S. E., Hester M. H. (2005), Journal of Ecology, 93: 417-430. Vos P., Hogers R., Bleeker M., van de Lee T., Hornes M., Frijters A., Pot J., Peleman J., Kuiper M., Zabeau M. (1995), Nucleic Acids Research, 23: 4407-4414. Whiteley R. E., Black-Samuelsson S., Clapham D. (2003), Molecular Ecology Notes, 3: 598600. Kontaktní adresa: Ing. Martina Dědouchová, Biotechnologické centrum, Studentská 13, 370 05 České Budějovice, [email protected]

274


VYUŽITÍ TRAV PRO ENERGETICKÉ ÚČELY Use of grasses 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 Výzkum trav pro energetické účely byl zaměřen na využití trav pro spalování a pro produkci bioplynu. Nejvhodnější se jeví psineček veliký, kostřava rákosovitá, ovsík vyvýšený a lesknice rákosovitá. V další etapě výzkumu v oblasti spalování byl stanoven nejvýhodnější termín pro sklizeň energetických trav a zařízení pro spalování. V podmínkách České republiky se jeví nejvhodnější sklizeň energetických trav v období jejich sklizně na semeno s využitím vymlácené travní slámy pro energetické účely. Na základě výsledků výzkumu druhé etapy energetických trav a provedených spalných zkoušek ve velkých kotlích (500kW-2MGW) je možné doporučit spalování travního sena předně v kotlích určených pro spalování obilní slámy. V oblasti výzkumu trav pro produkci bioplynu byly odzkoušeny vybrané trávy a travní směsi. Bylo dosaženo výnosu bioplynu 260 m3 .t-1 organické sušiny při maximu 370 m3 .t-1 organické sušiny u psinečku velikého. Klíčová slova: výzkum, trávy, energetické účely, spalování, bioplyn Abstract Research grasses for energy purposes has been focused on the use of grass for combustion and for the production of biogas. The most siutable seem to be common redtop, tall fescue, tall oat-grass and canary grass. In the next stage of the research in the field of combustion was determined the most appropriate term for harvesting energy grasses and combustion. In the Czech Republic seems to be most suitable harvesting grasses for energy during their harvest for seed using grass straw for energy purposes. Based on the research results of the second stage of energy grasses and conducted combustion tests in large boilers (500kW-2MGW) it is possible to recommend burning grass hay firstly in boilers designed to burn cereal straw. In the research area of grass for biogas production were tested selected grasses and grass mixtures. There was gained yield of biogas of 260 m3 .t-1 ororganic dry basis at the maximum of 370 m3 .t-1 of organic dry basis of the common redtop. Key words: research, grasses, energy production, combustion, biogas

Úvod Pěstování trav pro energii rozšiřuje možnosti potenciálu využití trav pro průmyslové účely. Tento obor souvisí s fytoenergetikou tzn. využitím rostlin pro energetické účely a je v oblasti travinářského výzkumu zcela novým odvětvím. Dosavadní výzkumné poznatky nabízejí dvě cesty využití vzniklé biomasy: suchou biomasu spalovat a vlhkou zpracovat anaerobní digescí na bioplyn a hnojivý substrát. Výzkum probíhal ve dvou etapách se zaměřením na stanovení nejvhodnějších druhů trav pro energetické účely, optimálního termínu sklizně trav pro energetické účely a využitím trav pro spalování. V rámci výzkumu trav pro produkci bioplynu byly odzkoušeny vybrané trávy a travní směsi. V zemědělské praxi je zájem zejména o bioplynové stanice. Současný výzkum v oblasti využití travní fytomasy pro energetické účely je zaměřen na vhodné způsoby konzervace rostlinné hmoty pro zabezpečení celoročního provozu bioplynové stanice. Stanice pracují 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. Zároveň je velice aktuální i otázka využití travní hmoty z technických ploch a technických trávníků, zejména se jedná o travní biomasu z městských a obecních aglomerací. Perspektivní se jeví využití této hmoty pro výrobu bioplynu. V současnosti řeší řešitelé projekt NAZV ČR 275


Č. QI101C246 „Využití fytomasy z trvalých travních porostů a z údržby krajiny“, který se zabývá zejména problematikou využití trav pro produkci bioplynu a kompostování. Materiál a metody Výzkum energetických trav sestával ze dvou etap. V první části výzkumu (1997-2000) byly ze skupiny vybraných druhů trav ověřeny a zjištěny trávy nejvhodnější pro energetické účely z hlediska výnosu zelené hmoty, suché hmoty a sušiny, spalného tepla a výhřevnosti. V první etapě byly do výzkumu zařazeny travní druhy uvedené v Tab. 1. Bylo provedeno hodnocení ladem ležící půdy (spontánních úhorů), dříve intenzivně obhospodařované zemědělské půdy z hlediska botanického, krajinářského a ekonomického. Byly stanoveny 2–3 druhy trav vhodných pro energetické využití ze všech zkoumaných druhů. Ve druhé etapě výzkumu (2005-2007) byly ověřeny výnosové parametry (výnos zelené hmoty, suché hmoty, sušiny a její obsah) u vybraných travních druhů a lučních směsí zařazených do výzkumu v období jednoho až dvou měsíců před sklizňovou zralostí trav na semeno a v termínu do dvou měsíců po sklizňové zralosti trav na semeno s cílem stanovit nejvhodnější termín pro sklizeň energetických trav a travní druh s nejvyšším výnosem sušiny. Do výzkumu druhé etapy energetických trav byl zařazen psineček veliký Rožnovský, kostřava rákosovitá Kora, ovsík vyvýšený Rožnovský, lesknice rákosovitá Palaton, Chrifton a Chrastava (odrůda OSEVA PRO s.r.o., Výzkunné stanice travinářské Rožnov - Zubří), sveřep horský Tacit a luční směs do vlhkých a do suchých podmínek. Pro výnosové účely byly založeny polní pokusy v obou etapách výzkumu energetických trav s jednotlivými travními druhy o velikosti parcel 10 m2 s úrovní výživy dusíkem bez hnojení a s minimální dávkou dusíku 50 kg.ha-1. Současně v druhé etapě výzkumu energetických trav proběhlo ověřování spalování travní biomasy v technických zařízeních v malých (tepelný výkon do 50 kW) i velkých kotlích (500 kW - 2 MGW) tepelného výkonu. Cílem této části výzkumu bylo zjistit nejvhodnější energetické zařízení (kotel), ve kterém lze spalovat travní biomasu. Tab.1: Výsledky stanovení spalného tepla a výhřevnosti ve 100% sušině. (průměr za 3. užitkové roky) u trav zařazených v první etapě výzkumu Tráva Spalné teplo Výhřevnost (kJ.kg-1) (kJ.kg-1) průměr max. min. Bezkolenec rákosovitý 18 233 17 625 17 890 17 357 Kostřavice bezbranná 18 577 17 968 18 205 17 654 Kostřava rákosovitá 18 849 18 245 18 554 17 984 Lesknice rákosovitá 18 120 17 504 17 905 17 085 Lesknice kanárská 17 979 17 361 18 005 17 065 Ovsík vyvýšený 17 596 16 987 17 356 16 354 Ozdobnice čínská /Misc/ 19 669 19 066 19 186 18 830 Proso seté 19 321 18 716 19 078 18 510 Psineček veliký 19 270 18 661 18 825 18 432 Rákos obecný 18 469 17 852 18 154 17 542 Sveřep vzpřímený 18 516 17 890 18 056 17 468 Třtina křovištní 18 895 18 281 18 745 17 958 Stanovení výtežnosti bioplynu: Pro inokulaci procesu metanogeneze byl použit vyhnilý fugát z bioplynové stanice Trhový Štěpánov. U každého vstupního materiálu byly stanoveny obsahy veškeré sušiny a pro výpočet výtěžnosti též organické sušiny. Používaný fugát měl obsah sušiny v rozmezí 2–5 %. U všech pokusů byly nastaveny stejné podmínky. Fermentory pracovaly při teplotě 37 oC, to je v termofilní oblasti. Hmotnostní procento sušiny výchozí směsi namíchaných substrátů bylo mezi 4-8 %. Výsledná produkce bioplynu v m3 byla vždy vztažena na hmotnost 1 t sušiny vzorku. Pokusy byly každoročně založeny ve dvou 276


termínech. Vzorky pro první termín byly z první seče ve vyšším stupni zralosti, trávy byly ve fázi sloupkování, metání a kvetení. To bylo nejspíš příčinnou pomalejšího nárůstu produkce bioplynu. Vzorky pro druhý pokus byly z druhé seče. Trávy nebyly v tak vysokém stupni zralosti, a proto jsme dosáhli větší výtěžnosti bioplynu. Pro stanovení vlivu způsobu rozdružení vkládaného substrátu byly ověřovány vzorky řezanka 100 mm, řezanka 25 mm, řezanka mixovaná 1 minutu, řezanka mixovaná 5 minut a řezanka lisovaná na šnekovém lisu. Výsledky a diskuse 1.Výsledky první etapy výzkumu energetických trav (1997 – 2000) V první etapě výzkumu byly navržené trávy posouzeny z hlediska výnosu zelené hmoty, suché hmoty a sušiny. Byly rozborovány na spalné teplo a výhřevnost. Současně byla posouzena i ladem ležící půda tzv. spontánní úhory. U této půdy bylo provedeno botanické hodnocení. Byl stanoven výnos sušiny těchto spontánních úhorů. Na základě výsledků byly stanoveny tři druhy trav nejvhodnějších pro energetické využití (psineček veliký Rožnovský, kostřava rákosovitá Kora a ovsík vyvýšený Rožnovský). Výnos u těchto tří travních druhů se pohyboval v průměru 8–10 t.ha-1sušiny v podmínkách Zubří ve hnojené variantě. Výnos sušiny u spontánních úhorů byl velice nízký (do 2 t.ha-1). 2. Výsledky druhé etapy výzkumu energetických trav - výsledky polních pokusů Trávy a luční směsi zařazené ve druhé etapě výzkumu byly sklizeny v letech 2005-2007 jako celé rostliny v měsíčních intervalech květen-září. Nejvyšších výnosů sušiny ve všech třech sklizňových letech dosahovala ve třetím užitkovém roce lesknice rákosovitá Palaton 11,89 t. ha-1, lesknice rákosovitá Chrastava 11,76 t.ha-1, lesknice rákosovitá Chrifton 11,2 t.ha-1, psineček veliký Rožnovský 11,12 t.ha-1 a kostřava rákosovitá Kora 10,69 t.ha-1. Všechny tyto výnosy byly dosaženy ve hnojené variantě 50 kg N. ha-1 v měsíci srpnu 2007. Nejvyššího výnosu sušiny dosahovaly trávy při sklizni celých rostlin v období měsíců červenec až srpen tzn. v období sklizňové zralosti na semeno a měsíc po této sklizňové zralosti na semeno. Na základě těchto dosažených výsledků lze doporučit sklizeň energetických trav v období sklizně trav na semeno u všech zařazených travních druhů druhé etapy výzkumu. Snížení výnosu sušiny u travních porostů sklizených v pozdním letním a podzimním období v první seči je způsobeno zejména opadem listů a polehnutím u náchylných druhů trav (např. ovsík vyvýšený). Pozdější sklizeň lze doporučit pouze u lesknice rákosovité Palaton, Chrifton, Chrastava, kde ztráty sušiny i dva měsíce po termínu sklizně trav na semeno (v září) byly nevýznamné. Zejména z hlediska ekonomického je vhodná kombinace sklizně trav na semeno pro tržní účely a současné využití vymlácené travní slámy pro energetické účely. V průběhu řešení výzkumného projektu druhé etapy výzkumu probíhaly zkoušky spalování travní biomasy v malých (tepelný výkon do 50 kW) i velkých kotlích (500 kW-2 MGW) tepelného výkonu. Pro zkoušky v malých kotlích byla travní biomasa peletována. Na základě provedených spalných zkoušek ve velkých kotlích je možné doporučit spalování sena trav předně v kotlích určených pro spalování slámy. Jde o velké kotle Verner Golem s výkonem nad 900 kW. Dále byl úspěšně odzkoušen v roce 2007 kotel LIN-KA dánské firmy Danstoker o výkonu 190 kW. Výsledky stanovení produkce bioplynu: U všech zkoušek se prokázalo, že je vhodné pro bioplyn používat rostliny mladé, alespoň měsíc před technickou zralostí na semeno, při sklizni po zralosti jsou výsledky výrazně horší. Na základě výsledků je možné použít do vsazky vysoký podíl psinečku velikého. Podíl sušiny se pohyboval kolem 50% ve směsi. Produkce bioplynu ze směsi s psinečkem je plně srovnatelná s produkcí bioplynu pouze z kejdy. Byly dosahovány průměrné výnosy 260 m3.t-1 org. suš.při dosaženém maximu 370 m3.t-1 org. suš. u psinečku velikého. Zde se jednalo o psineček 1 měsíc před technickou zralostí na semeno. 277


Pokusy dále prokázaly, že i přestárlá rostlinná hmota je zpracovatelná pomocí anaerobní fermentace. Ovšem výtěžnost podstatně klesá a v 40denním intervalu například u sena z psinečku dosahuje pouze 60 %. Použití řezanky do 40 mm je nutné pouze z důvodů čerpatelnosti materiálu. Na zvýšení produkce bioplynu má pozitivní vliv teprve buněčné rozrušení někdy nazývané lyzátování. Jestliže mixovaná směs 1 minutu měla nárůst produkce o 6-8 % potom po mixování 5 minut byl nárůst produkce o 18 až 22 %. Podobného nárůstu bylo dosaženo při čtyřnásobném použití lisu. Mechanické rozrušení se rovněž projeví rychlejším nárůstem produkce bioplynu hlavně v prvních deseti dnech. Rozbory trav na stanovení uhlíku a dusíku potvrdily pozitivní vliv poměru C : N na výrobu bioplynu. U mladých rostlin se pohyboval v blízkosti optima (30 : 1) tj. v červnu a při druhé seči v říjnu. Závěr Výzkum trav pro energetické účely byl zaměřen na využití pro spalování a bioplyn. Výsledky jednoznačně prokázaly, že trávy jsou využitelné jako energetické plodiny pro spalování i bioplyn. Nejvhodnější pro energetické účely se jeví psineček veliký, kostřava rákosovitá, ovsík vyvýšený a lesknice rákosovitá. Byl stanoven termín pro optimální sklizeň energetických trav pro spalování a to v období sklizně našich travních druhů na semeno s využitím travní biomasy pro energetické účely a travního semene pro prodej a tím zvýšení efektivnosti a ekonomiky celého pěstitelského procesu. Na základě výsledků výzkumu druhé etapy energetických trav a provedených spalných zkoušek ve velkých kotlích (500kW2MGW) je možné doporučit spalování travního sena předně v kotlích určených pro spalování obilní slámy. Výsledky výzkumu produkce bioplynu prokázaly využitelnost travní biomasy pro bioplyn. Dedikace: Publikace je realizována na základě podpory projektu NAZV ČR. Č. QI101C246 Využití fytomasy z trvalých travních porostů a z údržby krajiny. Použitá literatura Andert, D., Frydrych J., Juchelková, D., Gerndtová, I. (2007): Energetické využití trav a travních směsí. In Příručka pro pěstování, spalování a využití trav při výrobě bioplynu. Vydavatel Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Praha 2007. ISBN: 978-8086884-35-6. 110 s. Frydrych J., Andert D., Kovaříček P., Juchelková D., Tippl M. (2009): Farming in the mountains and foothills regions with respect to grasses used for generating energy. In Cagaš, B., Macháč, R., Nedělník, J.: Grassland Science in Europe: Alternative Functions of Grassland. Brno: Organising Committee of the 15th European Grassland Federation Symposium 2009, 2009. s. 368-371. ISBN 978-80-86908-15-1.

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

278


DYNAMIKA RŮSTU VOJTĚŠKY V PRVNÍ SEČI V ZÁVISLOSTI NA STÁŘÍ POROSTU The growth dynamic of lucerne in the first cut in relation to stand age Hakl, J., Šantrůček, J. Česká zemědělská univerzita v Praze Abstrakt Cílem této práce je porovnat dynamiku růstu vojtěšky v závislosti na stáří porostu. Odběry u porostů různého stáří byly provedeny na jaře roku 2010 a 2011, během jejich růstu do první seče. Na základě výsledků je možné konstatovat, že nejvyšší dynamiku růstu v první seči vykazovaly tříleté a čtyřleté porosty. Stáří porostu mělo na sledované růstové charakteristiky obecně pozitivní vliv do začátku května, ale pětileté porosty již následně vykazovaly v období od poloviny května do začátku června nejvýraznější propady v dynamice růstu. Klíčová slova: píce; hustota porostu; vývojová fáze Abstract The goal of this study is a comparison of lucerne growth dynamic in relation to age of stand. In 2010 2011, the sampling was performed at lucerne stand with various ages within first cut period. Based on these results, we can conclude that the highest growth dynamic was observed at three or four year stands. Stand age has positive effect on growth dynamic until start of May, whilst strong decrease was observed from middle of May to start of June at five year stand. Key-words: forage; stand density; developmental stage

Úvod Dynamiku tvorby nadzemní biomasy vojtěšky ovlivňuje řada faktorů. Mezi nejvýznamnější ekologické faktory patří půda, vláha a teplota (Klesnil et al., 1965). Jak upřesňují Halva a Hrabě (1980), dynamika růstu je u víceleté vojtěšky v roce výsevu závislá především na způsobu založení porostu. Zde je významné především využití krycí plodiny, které se obecně projevuje zpomalením vývinu vojtěšky (Klesnil et al., 1965). Rovněž vlastní termín výsevu ovlivňuje významně růst vojtěšky, kdy zejména u porostů z letních výsevů vykazuje dynamika růstu zvyšující se tendenci produkce v jednotlivých sečích prvního užitkového roku ve srovnání s opačným průběhem u porostů založených na jaře bez či do krycí plodiny (Halva a Hrabě, 1980). Dalšími faktory, které ovlivňují růst a vývin vojtěšky, zejména v užitkových letech, jsou počet sečí, výška strniště a také stáří porostu. Halva a Hrabě (1980) popisují, že porosty v druhém užitkovém roce obrůstají na jaře poněkud rychleji a lze je o 3 – 5 dnů dříve a častěji během roku sklízet. To potvrzuje i Vorlíček (2004), který uvádí, že starší porosty obrůstají na jaře dříve než nově založené. Podobné údaje uvádí i Klesnil et al. (1965) Tato problematika však není pro naše podmínky podrobněji zpracována, zejména ve vztahu k hustotě porostu, která v čase přirozeně klesá (Hakl et al., 2007). Cílem této práce tedy je porovnat dynamiku růstu vojtěšky v první seči v závislosti na stáří porostu. Materiál a metody Pokusná měření byla prováděna na experimentálním pozemku ČZU v Praze – Suchdole v letech 2010 a 2011. Stanoviště se nachází v nadmořské výšce 281 metrů, půdním typem je černozem. Průměrná roční teplota je 9,3 C a průměrný roční úhrn srážek je 510 mm. K pokusům byly vybrány porosty vojtěšek, které byly na tomto stanovišti postupně zakládány v předchozích letech. Jejich stáří se v práci uvádí v počtu vegetačních let, přičemž rok založení porostu je považován za první rok vegetace. Odběry byly prováděny v období 279


nárůstu do první seče, vystříháním píce z ploch 30 x 30 cm při výšce strniště 4 cm, ve čtyřech opakováních na každém porostu. V tabulce 1 jsou uvedeny kalendářní termíny jednotlivých odběrů, průměrná denní teplota během intervalů a dosažené fáze růstu. V odběrových plochách byl následně stanoven počet rostlin. U odebraných vzorků byl zjištěn počet lodyh, maximální délka lodyhy a výnos čerstvé píce. Vzorky byly následně usušeny při 60 ºC a byl stanoven výnos sušiny a přepočítán obsah sušiny. Produktivita porostu (g/m2/den) a rychlost růstu (cm/den) byla vypočítána podle vzorce pro produktivitu porostu, který uvádějí Šesták a Čatský (1966). Výsledky byly vyhodnoceny pomocí dvoufaktorové analýzy rozptylu v programu Statistika verze 9.0. Tabulka 1. Kalendářní termíny odběrů v průběhu první seče v jednotlivých letech, průměrná denní teplota během intervalu a dosažená fáze růstu (V1 = vegetativní do 30 cm, V2 = vegetativní nad 30 cm, B = butonizace, K = kvetení) rok růstová fáze 2010 datum 29. duben 10. květen 19. květen 8. červen fáze V1 V2 počátek B počátek K teplota (°C) 12,6 10,9 14,5 2011 datum 9. květen 18. květen 31. květen 8. červen fáze V2 polovina B počátek K plné K teplota (°C) 14,8 17,8 20,2 Výsledky a diskuze Stáří porostu statisticky významně ovlivnilo všechny hodnocené ukazatele tvorby výnosu (tab. 2). Se zvyšujícím se stářím porostu se významně snižovala hustota porostu a délka lodyh, ale zároveň byl dosažen významně vyšší počet lodyh na rostlině a hmotnost jedné lodyhy. Z výsledků je patrný kompenzační efekt u výnosotvorných prvků, kdy starší porosty s hustotou pod 100 rostlin na m2 přes vyšší počet lodyh na rostlině poskytly nižší počet lodyh na m2, ale při významně vyšší průměrné hmotnosti lodyhy byly celkové rozdíly ve výnosech neprůkazné. Jak však upozorňuje Hakl et al. (2007), schopnost vojtěškových porostů výnosově kompenzovat nižší hustotu je nejvyšší v prvních sečích, v dalších postupně klesá. V grafu 1 jsou uvedeny vypočítané charakteristiky produktivity porostu. Průměrný denní přírůstek sušiny se v hodnocených intervalech pohyboval kolem 15 – 20 g/m2/den, resp. 150 – 200 kg/ha/den. Halva a Hrabě (1980) uvádějí, že denní přírůstek sušiny v první seči dosahuje přibližně 50 – 60 kg/ha, zatímco nejvyšší hodnoty 75 – 130 kg bývají zaznamenány v období druhé seče. Naše zjištěné výrazně vyšší hodnoty však nereprezentují celé období nárůstu do první seče, nýbrž jen období maximálních přírůstků v průběhu května, které mohou být výrazně vyšší než průměr od začátku jarního obrůstání. Z grafu je rovněž patrný výrazný vliv ročníku a teploty na produktivitu porostů, což je v souladu s údaji, které uvádějí Halva a Hrabě (1980). Z hlediska stáří porostu dosahoval nejnižší produktivity nejmladší porost v druhém roce vegetace. Nejvyšší produktivity dosahoval obvykle tříletý, případně čtyřletý porost, zatímco nejstarší pětiletý porost dosahoval vysokých hodnot produktivity na začátku května, ale později již dosahoval nejnižších hodnot ze všech hodnocených porostů. Jak uvádí Klesnil et al. (1965), vynikající růstová intenzita umožňuje vojtěšce za příznivých podmínek prodloužit lodyhu denně o 2 – 3 cm, což odpovídá našim výsledkům v grafu 2. Nejvyšší rychlost růstu byla zjištěna u porostů v třetím a čtvrtém roce vegetace. Dvouletý porost vykazoval nižší rychlost růstu především v počátečních obdobích, později byl již vyrovnaný i s nejvyššími hodnotami starších porostů. Pětiletý porost vykazoval na počátku května nejvyšší hodnoty, pak ale rychlost růstu výrazně propadla pod průměr mladších porostů. Zdá se tedy, že starší porosty sice na jaře obrůstají dříve než mladší (Vorlíček, 2004), ale následně jejich rychlost růstu v porovnání s mladšími porosty výrazněji klesá. 280


Graf 1. Produktivita porostu v intervalech mezi odběry v závislosti na jeho stáří (stanoviště Suchdol, 2010 - 2011)

Graf 2. Rychlost růstu porostu v intervalech mezi odběry v závislosti na jeho stáří (stanoviště Suchdol, 2010 - 2011)

281


Tabulka 2. Průměrné výnosotvorné ukazatele v první seči v jednotlivých letech (n = 12) v závislosti na stáří porostu (písmenné indexy označují statisticky průkazné rozdíly mezi skupinami na hladině významnosti α=0,05; Tukey HSD) ročník parametr vegetační rok P 2. 3. 4. 5. 2 a b b 2010 hustota R/m (ks) 186 120 119 58c <0.00 hustota L/m2 (ks) 1125a 1028a 1172a 685b <0.00 a b bc d lodyh/rostlinu (ks) 6,0 8,7 9,8 12,1 <0.00 délka lodyhy (cm) 82ab 87b 80a 78a <0.00 a a ab b hm. 1 lodyhy (g) 0,7 0,7 0,8 1,0 <0.00 výnos sušiny (g.m2) 662 755 653 597 0.100 2011

hustota R/m2 (ks) hustota L/m2 (ks) lodyh/rostlinu (ks) délka lodyhy (cm) hm. 1 lodyhy (g) výnos sušiny (g.m2)

200a 783a 3,9a 101a 0,9a 665

121b 661ab 5,5b 98a 1,4b 899

76c 549b 7,3c 86b 1,5b 781

58c 528b 8,4c 85b 1,5b 777

<0.00 <0.00 <0.00 <0.00 <0.00 0.137

Závěr Porosty různého stáří se dle očekávání významně lišily v počtu rostlin na m2, což se projevilo vzájemnou kompenzační schopností výnosotvorných prvků. Na základě výsledků je možné konstatovat, že nejvyšší dynamiku růstu v první seči vykazovaly tříleté a čtyřleté porosty. Stáří porostu mělo na sledované růstové charakteristiky obecně pozitivní vliv do začátku května, ale pětileté porosty již následně vykazovaly nejvýraznější propady v období od poloviny května do začátku června. Poděkování Sběr a vyhodnocení dat bylo financováno z „S“ grantu MŠMT ČR. Použitá literatura Hakl, J., Šantrůček, J., Kalista, J. (2007): Vztah hustoty porostu k výnosu vojtěšky seté. Úroda, LIV, 3, s. 56 – 57. Halva E., F. Hrabě (1980): Tvorba výnosu u jetelovin. In. Petr, J., Černý, V., Hruška, L. [eds] Tvorba výnosu hlavních polních plodin. SZN, Praha, s. 285 – 307. Klesnil, A., Velich, J., Regal, V. (1965): Vojtěška. SZN, Praha, 201 s. Šesták, Z., Čatský, J. [eds] (1966): Metody studia fotosynthetické produkce rostlin. Academia, Praha, 396 s. Vorlíček, Z. (2004): Morfologické, biologické a hospodářské charakteristiky vojtěšky seté. In. Hrabě, F. [ed] Trávy a jetelovinotrávy v zemědělské praxi. Petr Baštan, Olomouc, s. 13 – 16. Kontaktní adresa: Ing. Josef Hakl, Ph.D. Katedra pícninářství a trávníkářství Česká zemědělská univerzita v Praze Kamýcká 129, Praha 6 - Suchdol, 16521 [email protected] 282


MOŽNOSTI VYUŽITÍ LUSKOVINO-OBILNÍCH SMĚSEK KE ZVÝŠENÍ SOBĚSTAČNOSTI V PRODUKCI KRMIV V EKOLOGICKÉM ZEMĚDĚLSTVÍ Possibilities of use of legume-cereal intercropping to increase selfsufficiency in feed production in organic farming Huňady I.1, Hochman M.1, Pozdíšek J.2, Ponížil A.1 1

AGRITEC výzkum, šlechtění a sluţby s.r.o., Šumperk 2 Výzkumný ústav pro chov skotu, s.r.o., Rapotín

Abstrakt V letech 2008 a 2009 byly na na třech certifikovaných ekologických farmách zakládány poloprovozní a maloparcelkové pokusy s hrachem a obilovinami (pšenice, ječmen) v monokulturách a ve směskách (hrách: obilovina v poměru 60:40) za účelem ověření možnosti produkce krmiv pro monogastrická zvířata v českých podmínkách. Ve vzorcích zrna odebraných po sklizni byly provedeny analýzy sušiny, popela, dusíkatých látek, tuku, vlákniny a obsahu bezdusíkatých látek výtažkových (BNLV). V obilovinách pěstovaných ve směsce se obsah dusíkatých látek zvyšoval. Tento nárůst však byl doprovázen poklesem BNLV. Obiloviny pěstované ve směsce s hrachem obsahovaly více methioninu než obiloviny v monokultuře, ječmen pěstovaný ve směsce vykazoval vyšší obsah threoninu ve srovnání s monokulturou ječmene, což je pozitivní pro výživu monogastrických zvířat. Chemické složení hrachu nebylo významně ovlivněno pěstováním ve směsce. Klíčová slova: ekologické zemědělství, luskovino-obilní směsky, hrách, pšenice, ječmen Abstract In years 2008-2009, plot and field trials were conducted with monocultures and intercropped peas and spring cereals (wheat, barley; pea:cereal ratio 60:40) on three certified organic farms to study the possibility of producing fodder for monogastric animals under Czech conditions. After harvest seed samples were analysed for dry matter, ash, crude protein, fat and crude fiber. The content of organic matter and nitrogen-free extracts (NFE) were determined. In cereals, crude protein increased by intercropping with pea. However, this increase was compensated by a decrease in NFE. Cereals intercropped with pea contained more methionine compared to monoculture of wheat and barley. Barley intercropped with pea showed higher content of threonine compared with monoculture of barley, which is positive for monogastric animal nutrition. Chemical composition of pea was not significantly affected when intercopped with cereals. Key words: organic farming, pea-cereal intercropping, pea, wheat, barley

Úvod Důležitá zásada nového evropského nařízení 834/07 mimo jiné stanovuje: „Krmivo pro hospodářská zvířata se získává v prvé řadě ze zemědělského podniku, kde jsou zvířata držena, nebo z jiných ekologických zemědělských podniků ve stejném regionu“ (čl. 14 odst. 1 písm. d) bod i)). Tato nová podmínka předpokládá vlastní produkci krmiv na ekofarmách. Pro krmiva nyní platí přísnější ustanovení, která po uplynutí přechodného období předepisují od roku 2011 ekologické krmivo v rozsahu 100 % pro monogastrická zvířata a přežvýkavce (článek 43 nařízení 889/08). Toto pravidlo vede zemědělce k tomu, aby produkovali větší množství krmiv v ekologickém režimu hospodaření, a omezuje použití konvenčních krmiv v EZ. V ČR převládá ekologické hospodaření na trvalých travních porostech převážně s chovem skotu bez tržní produkce mléka. Zvířata chovaná v těchto oblastech neposkytují dostatek tržní produkce živočišného původu, a to zejména biomléka. Podle údajů Ministerstva zemědělství podíl biomléka v roce 2009 dosahoval pouze 0,86 % z celkové produkce mléka v ČR.

283


Základním problémem při přechodu na bioprodukci je nízká užitkovost dojnic v ekologickém zemědělství, která je způsobena nedostatkem jadrných krmiv (obiloviny, luštěniny) a krmiv s dostatkem bílkovin a energie, tedy krmiv nutných pro produkci mléka krav s vysokou užitkovostí. Ekologické farmy si zpravidla vyrábí krmiva samy, avšak v podhorských oblastech není možné úspěšně pěstovat kukuřici a proto vznikají potíže s nízkým obsahem glycidů v krmivech, což je příčinou nízké užitkovosti a dalších problémů v reprodukci, zdraví a kondici zvířat. Rovněž u prasat a drůbeže je jednou z překážek pro konverzi na ekologické hospodaření požadavek na místně produkovaná ekologická krmiva s vysokou koncentrací energie a bílkovin a odpovídajícím obsahem aminokyselin. Obilná zrna jsou hlavním zdrojem energie ve výživě prasat i drůbeže, pšenice i ječmen jsou pro ně vynikajícím krmivem. Toto krmivo je však třeba doplňovat i jinými plodinami s komplementárním obsahem aminokyselin, zejména na lysinu. Hrách může být jak zdrojem energie, tak i bílkovin, obsah aminokyselin do značné míry odpovídá požadavkům mnoha druhů drůbeže. Luskovino-obilní směsky (LOS) byly před rozvojem intenzivního velkoplošného zemědělství běžně využívanou součástí osevních postupů na orné půdě. Současná zemědělská praxe však těchto výhod z mnoha známých důvodů nevyužívá. Podle údajů Českého statistického úřadu činilo procentní zastoupení tří nejvíce pěstovaných plodin v osevních postupech v roce 2010 u obilovin 58,5 %, u řepky 14,7 % a u kukuřice na zrno 4,0 %. Podíl luskovin činil 1,3 %. V EZ však o LOS narůstá zájem a to hlavně kvůli jejich pozitivnímu vlivu na půdu, schopnosti zvyšovat a stabilizovat výnosy, omezovat růst plevelů (Jensen 2008), podporovat výskyt užitečných hmyzích predátorů (Hauggaard-Nielsen a Andersen 2000) a zlepšovat zdravotní stav porostů. Prakticky využitelných a experimentálně ověřených poznatků o pěstování luskovino-obilních směsek v podmínkách EZ je k dispozici dosud málo. Absence těchto informací byla důvodem pro realizaci výzkumného projektu „Inovace technologie pěstování luskovino-obilních směsek v ekologickém zemědělství a jejich vliv na vybrané charakteristiky půdy se zaměřením na koloběh dusíku“, který je podporován Ministerstvem zemědělství ČR prostřednictvím Národní agentury pro zemědělský výzkum (NAZV). Projekt experimentálně ověřuje využití LOS v EZ. Hlavním cílem tohoto výzkumu je podpořit rozšíření pěstování LOS a jejich zařazování do osevních postupů v EZ. Materiál a metody Na pokusných plochách společnosti Agritec, s.r.o. v Rapotíně u Šumperka byly v letech 2008 a 2009 zakládány maloparcelkové a na třech modelových ekologických farmách v roce 2009 poloprovozní pokusy s hrachem setým, ječmenem jarním a pšenicí jarní ve směsce a v monokultuře. Do pokusů byla vybrána odrůda hrachu polního Bohatýr (listový typ), pšenice jarní – odrůda Sirael a ječmen jarní – odrůda Pribina. Plocha jednoho poloprovozního pokusu činila 2,5 ha. Byly zvoleny následující varianty monokultur a směsek: 1. hrách setý, listový typ – monokultura; 2. hrách setý, listový typ + pšenice jarní (poměr 60:40); 3. hrách setý, listový typ + ječmen jarní (poměr 60:40); 4. pšenice jarní – monokultura; 5. ječmen jarní – monokultura. Po sklizni byly z monokultur hrachu, obilovin a ze směsek rozdělených na frakce obiloviny a hrachu odebrány vzorky zrna, byla provedena Weendenská analýza – stanovení sušiny (S), popela (P), dusíkatých látek (NL), tuku (T), vlákniny (V) a obsahu bezdusíkatých látek výtažkových (BNLV). Byl stanoven obsah následujících aminokyselin podle ISO 13903:2005: asparagin, threonin, serin, glutamin, prolin, glycin, alanin, valin, cystein, methionin, leucin, tyrosin, phenylalanin, histidin, lysin a arginin. Aminokyseliny byly

284


separovány iontovou chromatografií a determinovány na základě fotometrické detekce po reakci s ninhydrinem. Obsah živin a aminokyselin byl statisticky vyhodnocen analýzou variance (GLM). Statisticky významné rozdíly mezi jednotlivými variantami pokusů byly stanoveny LSD testem a Tukey testem za použití software Minitab 15 (Minitab Inc., 2009). Výsledky a diskuze U obilovin pěstovaných ve směsce s hrachem byl obsah dusíkatých látek (NL) statisticky významně vyšší než u obilovin pěstovaných v monokultuře. Pšenice pěstovaná ve směsce obsahovala navíc o 27,5 g NL/kg sušiny a ječmen o 28,3 g NL/kg sušiny (obr. 1). Obsah NL v hrachu nebyl jeho pěstováním ve směsce ovlivněn. Tento výsledek je zcela v souladu s Jensenem 2006. Obsah NL ve vzorcích monokultur a frakcí hrachu a obilovin ze směsek vykazoval závislost na ročníku a lokalitě. Nebyl zjištěn statisticky významný vliv pěstování ve směsce na obsah tuku, popela nebo na hodnoty metabolizovatelné energie, výsledky však byly vysoce variabilní s významnými rozdíly mezi pokusnými lokalitami a ročníky. Obr. 1: Průměrný obsah dusíkatých látek (NL) v semenech hrachu, pšenice a ječmene pěstovaných v monokultuře a ve směsce (g/kg sušiny)

Ve srovnání s monokulturami byl u obilovin pěstovaných ve směsce zjištěn pokles BNLV ječmen (P = 0,07) a pšenice (P = 0,10). Byl zaznamenán pokles průměrného obsahu BNLV na třech lokalitách o 38 g/kg sušiny u pšenice pěstované ve směsce a o 41 g/kg sušiny u ječmene pěstovaného ve směsce. Ve většině případů došlo u obilovin pěstovaných ve směsce ke zvýšení koncentrace aminokyselin, zatímco u hrachu pěstovaného ve směsce byly změny zanedbatelné. Koncentrace čtyř nejdůležitějších aminokyselin pro výživu prasat a drůbeže zjištěných ze vzorků obilovin pěstovaných v monokultuře nebo ve směsce s hrachem jsou uvedeny na obr. 2. Nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v obsahu aminokyselin v semenech hrachu, ječmene a pšenice, které byly pěstovány ve směsce nebo v monokultuře.

285


Obr. 2: Obsah aminokyselin v obilovinách (g/kg sušiny)

Závěr Pokusy s luskovino-obilními směskami ukázaly, že obsah dusíkatých látek a koncentrace některých aminokyselin v obilovinách se zvyšovaly, pokud byly obiloviny pěstovány ve směsce s hrachem. Tento nárůst byl však doprovázen poklesem bezdusíkatých látek výtažkových (BNLV). Pro výživu monogastrů jsou nejdůležitější koncentrace lysinu, threoninu, methioninu a cysteinu. Z tohoto hlediska je v obilovinách jejich obsah příliš nízký. Pěstování ve směsce vede ke zvýšení obsahu threoninu a methioninu v obilovině, zatímco u hrachu zůstává jejich koncentrace beze změny. Prostřednictvím pěstování obilovin a hrachu ve směsce lze proto pro monogastry vyprodukovat vhodnější krmivo než pěstováním těchto plodin v monokulturách a jejich následným promícháním do krmné směsi. Dedikace Projekt č. QH82027 „Inovace technologie pěstování luskovino-obilních směsek v ekologickém zemědělství a jejich vliv na vybrané charakteristiky půdy se zaměřením na koloběh dusíku - je podporován Ministerstvem zemědělství ČR prostřednictvím Národní agentury pro zemědělský výzkum (NAZV). Použitá literatura Hauggaard-Nielsen H. a Andersen M. K. (2000): Intercropping grain legumes and cereals in organic cropping systems. Grain Legumes, 30, 18-19. Jensen, E. S. (ed) (2006): INTERCROP-final report, Risø, Danmark, 303 pp. Jensen E. S., Hauggaard-Nielsen H., Jørnsgaard B., Kinane J. (2008): Grain legume–cereal intercropping: The practical application of diversity, competition and facilitation in arable and organic cropping systems. Renewable Agriculture and Food Systems, Volume 23, Special Issue 01, March 2008, pp 3-12 Kontaktní adresa: Ing. Igor Huňady AGRITEC výzkum, šlechtění a sluţby s.r.o. Zemědělská 2520/16 787 01 Šumperk [email protected] 286


VLIV PĚSTOVÁNÍ KOSTŘAVY ČERVENÉ A JETELOTRAVNÍ SMĚSI NA NASYCENOU HYDRAULICKOU VODIVOST Effect of planting red fescue and clover-grass mixtures on saturated hydraulic conductivity Jandák J., Mašíček T., Raus J. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Vliv pěstování kostřavy červené a jetelotravní směsi na nasycenou hydraulickou vodivost ornice byl sledován na kambizemi modální na Českomoravské vrchovině v lokalitě Vatín. Dále byly srovnávány hodnoty nasycené hydraulické vodivosti jednak ve variantách sečených a mulčovaných, jednak ve variantách hnojených 50 kg/ha dusíku a variantách nehnojených. Měření probíhala ve třech termínech roku 2012. Mulčování zvýšilo hodnoty nasycené hydraulické vodivosti ve srovnání se sečením. Hnojení 50 kg/ha dusíku tento rozdíl snížilo téměř na polovinu. V červenci byly stanoveny průkazně nejvyšší hodnoty a to jak ve srovnání s jarním tak i ve srovnání s podzimním měřením. Klíčová slova: kostřava červená, jetelotravní směs, půda, nasycená hydraulická vodivost Abstract Effect of planting red fescue (Festuca rubra) and clover-grass mixtures on saturated soil hydraulic conductivity was observed on the modal Cambisol in the Českomoravská vrchovina in locality Vatín. Furthermore, the values were compared saturated hydraulic conductivity variations in both mowed and mulched, both in variants fertilized 50 kg / ha of nitrogen and nonfertilized variants. Measurements were carried out three times in 2012. Mulching increased the saturated hydraulic conductivity compared to mowing. Fertilization 50 kg / ha of nitrogen this difference decreased to almost half. In July been significantly determined maximum value, and both compared with the spring and autumn compared with measurement. Key words: Festuca rubra, clover-grass mixture, soil, saturated hydraulic conductivity

Úvod Nasycená hydraulická vodivost je základní fyzikální ukazatel kvality a zdraví půdy (Amirinejad, A.A., et al., 2010, Chakraborty, D. et al., 2010, Iqbal, M et al., 2008). Dle Tolasze (2007) vysoká intenzita dešťových srážek (více než 10 mm za 10 minut) se vyskytuje na 27 stanicích ČHMU každé 2 roky. Za výše uvedené intenzity deště rozhoduje nasycená hydraulická vodivost o míře retence vody půdou a o intenzitě povrchovému odtoku. Ten může vést i k záplavám. Arshad et al. (2004) konstatuje vyšší odolnost půd vůči vodní erozi pod porostem kostřavy červené i sveřepu bezbranného při srovnání s ornou půdou. Využití kostřavy červené na protierozní účely uvádí rovněž http://plants.usda.govfactsheet/pdf/fs feru2.pdf. Cílem této studie bylo posoudit vliv druhu travního porostu, způsobu jeho sklizně a hnojení 50 kg/ha dusíku na nasycenou hydraulickou vodivost humózního horizontu. Materiál a metody Nasycená hydraulická vodivost humózního horizontu (hloubka 5 až 20 cm) byla stanovena Guelphským permeametrem. Měření byla uskutečněna ve dnech 29. 5. 2012, 26. 7. 2012 a 11. 9. 2012. V každém termínu ve třech opakováních. Průkaznost rozdílů mezi průměrnými hodnotami byla testována Tukeyovým HSD testem při využití softwaru STATISTIKA.CZ9. Výsledky a diskuze V žádné z variant jsme se nesetkali s nízkou hodnotou nasycené hydraulické vodivosti (dále Kfs). Nejnižší Kfs byla stanovena ve variantě kostřava, nehnojená, sečená. Téměř shodná byla stanovena ve variantě kostřava, hnojená, sečená viz tabulka 1. 287


Tabulka 1: Nasycená hydraulická vodivost jednotlivých variant Varianta Průměr KA0S KA0M KB50S KB50M JA0S5 JA0M JB50S JB50M

0,3203 1,2116 0,3998 0,7978 0,4888 0,9858 0,5257 0,9162

Kfs (m.den-1) Směrodatná Mulčované mínus odchylka sečené varianty 0,1175 0,8913 0,3921 0,1216 0,3980 0,1638 0,0851 0,4970 0,1144 0,0532 0,3905 0,1108

K – kostřava červená J – jetelotravní směs A0 – nehnojeno B50 – hnojeno 50 kg N/ha S - sečená M - mulčovaná

Dle Němce (1975) se jedná o mírnou hydraulickou vodivost. Nejvyšší Kfs byla stanovena ve variantě kostřava, nehnojená, mulčovaná. Dle výše uvedené klasifikace se jedná o vysokou nasycenou hydraulickou vodivost. Pod porostem kostřavy činila průměrná hodnota Kfs 0,6824 (m.den-1), pod porostem jetelotravní směsi 0,7291 (m.den-1), přičemž rozdíl mezi těmito průměrnými hodnotami je neprůkazný, viz graf 1. Graf 1: Vliv druhu porostu na nasycenou hydraulickou vodivost Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 1,0

0,9

K fs (m.den -1)

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3 Kostřava

Jetelotravní směs Porost

Carof et al. (2007) uvádí neprůkazný rozdíl v hodnotách Kfs pod porosty kostřavy červené, štírovníku růžkatého a pod vojtěškou. Pod sečenými porosty byla stanovena průměrná hodnota Kfs 0,4336 (m.den-1), pod mulčovanými 0,9779 (m.den-1). Rozdíl mezi těmito hodnotami je vysoce průkazný, viz graf 2. Pozitivní vliv mulčování uvádí také NWOKOCHA et al. (2007) i OLIVEIRA et al. (2001). Hnojení 50 kg/ha dusíku snížilo rozdíl mezi mulčovanými a sečenými variantami. Bez hnojení činil rozdíl mezi výše uvedenými variantami 0,6942 (m.den-1), ve variantách hnojených 0,3943 (m.den-1). Tyto rozdíly jsou rovněž vysoce průkazné. Pod nehnojenými variantami činila průměrná hodnota Kfs 0,7516 (m.den-1), pod hnojenými 50 kg/ha dusíku 0,6599 (m.den-1). Výše uvedený rozdíl je neprůkazný, viz graf 3. 29. 5. 2012 byla stanovena průměrná hodnota Kfs 0,5028 (m.den-1), 26. 7. 2012 1,0481 (m.den-1) a 11. 9. 2012 0,5663 (m.den-1). Rozdíl mezi průměrnou hodnotou letního měření a 288


Graf 2: Vliv způsobu sklizně na nasycenou hydraulickou vodivost Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 1,3 1,2 1,1 1,0

K fs (m.den -1)

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Sečení

Mulč Sklizeň

Graf 3: Vliv aplikace dusíku na nasycenou hydraulickou vodivost Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 1,1

1,0

K fs (m.den -1)

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4 Bez hnojení

50 kg N/ha Hnojení

Graf 4: Vliv termínu měření na nasycenou hydraulickou vodivost Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 1,6

1,4

K fs (m.den -1)

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2 29.5.2012

26.7.2012

11.9.2012

Datum

289


jarního je vysoce průkazný, stejně jako mezi průměrnou hodnotou letního a podzimního měření. Pro objasnění výše uvedených skutečností je třeba věnovat pozornost prostorovému uspořádání půdních částic. Závěr Mulčování výrazně zvýšilo hodnoty nasycené hydraulické vodivosti ve srovnání se sečením. Hnojení 50 kg/ha dusíku výše uvedený rozdíl snížilo. V červenci byly stanoveny průkazně nejvyšší hodnoty, a to jak ve srovnání s jarním, tak i ve srovnání s podzimním měřením. Dedikace Práce vznikla v rámci projektu Interní grantové agentury Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně „Vliv mulčování na půdní vlastnosti a kvalitu travního porostu“ č. IP 21/2012. Použitá literatura Amirinejad, A. A., Kamble, K., Aggarwal, P. , Chakraborty, D., Pradhan, S., Mittal, R.B., 2011: Assessment and mapping of spatial variation of soil physical health in a farm. Geoderma 160: 292-303. ISSN: 00167061 Arshad, M.A., Franzluebbers, A.J., Azooz, R.H., 2004: Surface-soil structural properties under grass and cereal production on a Mollic Cyroboralf in Canada. Soil and Tillage Research 77 (1): 15-23. ISSN: 01671987 Carof, M., De Tourdonnet, S., Coquet, Y., Hallaire, V., Roger-Estrade, J., 2007: Hydraulic conductivity and porosity under conventional and no-tillage and the effect of three species of cover crop in northern France. Soil Use and Management. 23: 230-237. ISSN: 02660032 Chakraborty, D., Garg, R.N., Tomar, R.K., Dwivedi, B.S., Aggarwal, P., Singh, R., Behera, U.K., Thangasamy, A., Singh, D., 2010: Soil physical quality as influenced by long-term application of fertilizers and manure under maize-wheat system. Soil Science: 175: 128136. ISSN: 0038075X Iqbal, M., Anwar-Ul-Hassan Ibrahim, M., 2008: Effects of tillage systems and mulch on soil physical quality parameters and maize (Zea mays L.) yield in semi-arid Pakistan. Biological Agriculture and Horticulture 25: 311-325. ISSN: 01448765 Němec, J., 1975: Klasifikace půd podle půdní propustnosti stanovené polní jednosondovou metodou. Vodohospodářský časopis č. 2., s. 191-203. ISSN: 0042-790X Nwokocha, C. C., Olojede, A. O., Ano, A. O., Mbagwu, J. S. C. 2007: Mulching an Arenic Hapludult at Umudike: Effects on saturated hydraulic conductivity and rhizome yield of turmeric. African Journal of Biotechnology 6: 2004-2008. ISSN: 16845315 Oliveira, M. T., Merwin, I. A. 2001: Soil physical conditions in a New York orchard after eight years under diffrent groundcover management systems. Plant and Soil 234: 233-237. ISSN: 0032-079X Tolasz, R., 2007: Atlas podnebí Česka. Český hydrometeorologický ústav Praha. ISBN 97880-86690-26-1 http://plants.usda.govfactsheet/pdf/fs_feru2.pdf; Plant Fact Sheet. Red Fescue. Kontaktní adresa: Ing. Jiří Jandák, CSc. Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR tel: +420545133061 [email protected]

290


VLIV OBALENÍ OSIVA HNOJIVEM NA KLÍČIVOST A CHARAKTERISTIKY PRIMÁRNÍHO KOŘENE The influence of fertilizer seed coating on germinability and characteristics of primary root Knot P. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt V laboratorních podmínkách byl sledován vliv obalení obilek hnojivem na dynamiku klíčení, celkovou klíčivost a délku, plochu a průměr primárního kořene odrůd kostřavy červené - Darwin, Moccasin a lipnice luční - Yvette, Miracle. Z výsledků je zřejmé, že obalení osiva hnojivem nemělo průkazný vliv na všechny sledované charakteristiky. Na rychlost klíčení mělo obalené osivo sedmý den po založení negativní vliv. V dalších termínech pozorování a rovněž hodnoty celkové klíčivosti byly zjištěny neprůkazně vyšší u obaleného osiva. Délka kořene byla zaznamenána u ošetřeného osiva vyšší pouze u kostřavy červené. Na plochu a průměr kořene mělo obalení osiva minimální vliv Klíčová slova: obalované osiv, klíčivost, iSeed, délka kořene, povrch kořene Abstract The influence of fertilizer seed coating on dynamics of germination, total germinability and root length, surface area and diameter of the varieties of red fescue - Darwin, Mocassin, and kentucky bluegrass - Yvette, Miracle was observed in laboratory. The results indicated that the seed coating with fertilizer did not have significantly effect on all observed characteristic. The influence of seed coating on germination rate was seventh day negative, but the values of next terms and also the total germination were not significantly different higher by using seed coating with fertilizer. Length of the root was by using of fertilizer seed coating higher only by red fescue. On the root surface area and diametr was the seed coating with fertilizar minimal effect. Key words: seed coating, germination, iSeed, leng of root, surface area

Úvod Úspěšný výsev nebo přesev trávníku záleží na spoustě faktorů. Schopnost osiva vyklíčit je jedním ze základních předpokladů úspěšného založení porostu. Klíčení začíná následkem celé řady událostí na molekulární úrovni, které předcházejí vlastní růst embrya (BRADBEER, 1988). BEWLEY a BLACK (1978) popisují klíčení jako děj, který začíná navlhčením životaschopného semene a příjmem vody, pokračuje počátkem procesů dýchání, syntézou proteinů a dalšími metabolickými procesy a končí po jistém čase proniknutím embrya s radikulou přes obalové vrstvy semene. V současnosti se při zakládání trávníků využívají různými metodami upravená osiva, která by měla mít v porovnání s neupravenými osivy zlepšenou polní vzcházivost (ČERNOCH, 2009). Mezi tato ošetření patří rovněž i metoda iSeed, která je založená na obalení obilek hnojivem. Vzcházející rostlina má živiny ihned k dispozici díky tomu, že se nacházejí v její nejtěsnější blízkosti. Živiny se uvolňují z hnojiva postupně a nedochází k poškození rostlin jejich vysokou koncentrací. NIJËNSTEIN (2008) uvádí, že použitá obalová vrstva obsahuje 20 % dusíku a 4 % fosforu. Obě živiny se nachází jednak v rychle rozpustné formě a část dusíku je v postupně se uvolňující formě. .

291


Materiál a metodika Pokus byl realizován v roce 2011 ve Výzkumné pícninářské stanici Vatín na klíčidle TZ 8 – 046. Cílem pokusu bylo zjistit vliv obalení osiva hnojivem (metoda iSeed) na dynamiku klíčení, celkovou klíčivost a délku, plochu a průměr kořene odrůd kostřavy červené - Darwin, Moccasin a lipnice luční - Yvette, Miracle. Každá varianta, zastoupená ve třech opakováních, zahrnovala 20 obilek uložených na filtračním papíře v Petriho misce (průměr 90 mm). Jednotlivé misky byly rozmístěny na klíčidle a kontakt s vodou byl zajištěn prostřednictvím knotů z filtračního papíru. Klíčidlo bylo nastaveno na režim – 16 a 8 hodin při teplotě 20 a 10 °C. Časový úsek 8 hodin byl spojen s vypnutím osvětlení. Toto střídání teplot a světla mělo simulovat střídání dne a noci v přirozených podmínkách. Počítání vyklíčených obilek bylo prováděno 7, 10, 13, 16 a 20 den po založení. Hodnocení kořene bylo provedeno po skončení pokusu pomocí snímkování a následné analýzy pomocí programu WinRHIZO (Regent Instruments Inc.). K testu signifikance byl použit Tukayův test (p≤0,05) pro analýzu variance s pomocí programu STATISTIKA 8.0. Protože byly výsledky klíčení ve formě relativní četnosti a zjištěné procentické hodnoty nejdou vyjádřit pomocí Gaussova rozdělení, bylo provedeno přepočítání pomocí Arcusssinus-odmocninné transformace (Gomez  Gomez, 1984). Výsledky a diskuze Vliv obalení osiva hnojivem na dynamiku klíčení a celkovou klíčivost U osiva upraveného metodou iSeed nebyl zaznamenán u obou trávníkových druhů v průměru zkoumaných odrůd statisticky průkazně pozitivní, ale ani negativní vliv na dynamiku klíčení ani celkovou dosaženou klíčivost (graf 1 a 2). Sedmý den po založení pokusu byl u obou druhů pozorován neprůkazně negativní vliv vrstvy hnojiva pokrývající obilku na rychlost klíčení. Rozdíl činil u lipnice luční 2,2 % a u kostřavy červené 2,1%. V příštím termínu sledování desátý den již byly dosaženy vyšší hodnoty klíčivosti u osiva obaleného. U lipnice luční byla klíčivost u obaleného osiva 54% oproti 45,9% u osiva neošetřeného a u kostřavy červené bylo dosaženo u obaleného osiva o 11% vyšší klíčivosti oproti osivu neobalenému. Rovněž v dalších termínech byla vyšší klíčivost u obou druhů u osiva obaleného. Celková klíčivost byla u osiva pokrytého hnojivem statisticky neprůkazně vyšší u lipnice luční o 3% a o 18% u kostřavy červené. O neprůkazném vlivu ošetření osiva metodou iSeed na klíčivost píše ve svém příspěvku SOCHOREC a KNOT (2012). Vliv obalení osiva hnojivem na délku, plochu a průměr kořene Osivo upravené metodou iSeed nemělo průkazný vliv na délku, plochu a průměr primárního kořene (tabulka 1). Pouze u kostřavy červené byla délka kořene u obaleného osiva o 22% delší oproti osivu neošetřenému, ale i tento rozdíl byl statisticky neprůkazný. U kostřavy červené byly sledované hodnoty větší oproti lipnici luční, což souvisí s jejím rychlejším počátečním vývojem.

292


Graf 1: Dynamika klíčení a hodnoty celkové klíčivosti lipnice luční u neobaleného a obaleného osiva metodou iSeed (průměr odrůd) 80 70

klíčivost (%)

60

a

a

a

a

a

a a

50 a

40

lipnice luční

30

lipnice luční iSeed

20 10

a

a

0 7

10

13

16

20

den

Různá písmena znamenají statisticky průkazný rozdíl mezi teplotami, Tukeyův test (p≤0,05) Graf 2: Dynamika klíčení a hodnoty celkové klíčivosti kostřavy červené u neobaleného a obaleného osiva metodou iSeed (průměr odrůd) 60

50

klíčivost (%)

40

a

a a

30

a

a a

a a

kostřava červená iSeed

20

10

a

kostřava červená

a

0 7

10

13

16

20

den

Různá písmena znamenají statisticky průkazný rozdíl mezi teplotami, Tukeyův test (p≤0,05) Tabulka 1: Délka, plocha a průměr kořene u neobaleného a obaleného osiva metodou iSeed u lipnice luční a kostřavy červené (průměr odrůd) Délka Povrch Průměr Druh Ošetření osiva (cm) (cm2) (mm) neobalené 5,62a 0,26a 0,15a lipnice luční iSeed 5,62a 0,24a 0,14a neobalené 7,41a 0,39a 0,17a kostřava červená iSeed 9,05a 0,45a 0,16a Různá písmena ve sloupcích u jednotlivých druhů znamenají statisticky průkazný rozdíl, Tukeyův test (p≤0,05) 293


Závěr Nebyl zjištěn průkazně pozitivní, ale ani negativní vliv obalení osiva hnojivem metodou iSeed. U obou sledovaných druhů bylo dosaženo neprůkazně vyšší celkové klíčivosti u ošetřeného osiva. Z hlediska dynamiky klíčení byl zaznamenán negativní vliv ošetření sedmý den po založení pokusu, což může souviset s horším příjímáním vody přes vrstvu hnojiva. V dalších termínech už byly vyšší hodnoty klíčivosti u obou druhů pozorovány u variant obalených obilek hnojivem. Nebyl rovněž zaznamenán vliv této metody na délku, plochu a průměr kořene. Metoda iSeed má za úkol podpořit vzcházející rostliny dostupností živin v jejich bezprostředním okolí. Pozitivní vliv se proto může projevit v polních podmínkách v pozdější fázi vývoje. Cílem našeho testování bylo spíše zjistit, zda vrstva hnojiva nepůsobí negativně na klíčení rostlin, což se nepotvrdilo 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 České republiky. Použitá literatura Bewley, J. D. a Black, M. (1978): Physiology and biochemistry of seeds in relation to germination. Vol. 1. Verl. Springer, Berlin, Heidelberg, New York. Bredbeer, J. W. (1988): Seed dormancy and germination. Champall & Hall, New York Černoch V., (2009): Nové technologie přípravy osiv. In HRABĚ, F. et al., Trávníky pro zahradu, krajinu a sport, 1 vyd., Olomouc: Vydavatelství Ing. Petr Baštan, s 62-64. Gomez, K. A., Gomez, A. A. (1984): Statistical procedures for agricultural research. 2nd ed. J. Willey & Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto. Nijenstein., (2008): Nutrient seed coating for grasses. In 1st EUROPEAN TURFGRASS SOCIETY CONFERENCE. 1. vyd. Pisa, Itálie: Uliva Foa, 2008, s. 145-146. ISBN 978-88902076-4-8. Regent instrument Canada Inc. (2009): WinRHIZO ver. 2009a, www.regentinstruments.com Sochorec, M, Knot P. (2012): The effect of fertilizer seed coating on germination capacity and initial devepopment of same turf grass species and white clover. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. 2011. sv. LX, č. 5, in print. Statsoft Inc., (2007): STATISTICA data analysis software system, version 8.0., www.statsoft.com

Kontaktní adresa: Ing. Pavel Knot, Ph.D. Mendelova univerzita v Brně Ústav výživy zvířat a pícninářství, AF Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected]

294


PRODUKCE OSIVA SVAZENKY VRATIČOLISTÉ V PODMÍNKÁCH EKOLOGICKÉHO ZEMĚDĚLSTVÍ The seed production of Phacelia tanacetifolia in organic farming Knotová D. Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko

Abstrakt V letech 2010 – 2012 byly na dvou lokalitách (Troubsko a Zubří) hodnoceny výnosové možnosti svazenky vratičolisté pro výrobu osiva v podmínkách ekologického zemědělství. Hodnoceny byly varianty výsevného množství v kombinaci s řádkovými rozteči a s různým způsobem ošetřování. Na lokalitě Troubsko nebyly zjištěny statistické rozdíly mezi variantami s řádkovými rozteči, zatímco na lokalitě Zubří statisticky průkazné rozdíly zjištěny byly. Při hodnocení vlivu velikosti výsevku na výnosy osiva byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly v jednotlivých rocích na jednotlivých lokalitách, s výjimkou roku 2011 na lokalitě Troubsko. Agrotechnické odplevelovací zásahy v průběhu vegetace není potřeba provádět. Klíčová slova: Phacelia tanacetifolia L., ekologické zemědělství, osivo, agrotechnika Abstract In 2010, 2011 and 2012 on two experimental areas the seed yields of Phacelia tanacetifolia L. for organic farming were evaluated. In trials the impacts of the sowing rate, the row distances and agrotechnical interventions were tested on seeds yield. In the locality Troubsko the statistical differences between variants with the row distances were not found while on the locality Zubří the statistical differences were found. The impact of size of sowing rate to the seeds yield the statistically significant differences were found in individual years with the exception the year 2011 on the locality Troubsko. The agrotechnical weed clearances during the vegetation are without effect. Key words: Phacelia tanacetifolia L., organic farming, seeds, farming technique

Úvod Plochy zemědělské půdy obhospodařované v režimu ekologického zemědělství se rok od roku stabilně zvyšují. Ke konci roku 2011 se ekologickým zemědělstvím zabývalo 3920 ekologických farem. Celková výměra ekologických ploch tak činí 12% podíl z celkové zemědělské půdy v ČR. K nárůstu ekologicky obhospodařovaných ploch přispívá „Akční plán ČR pro rozvoj ekologického zemědělství v letech 2011-2015“ jehož cílem je celkové zvýšení této půdy na 15% (Žáček 2012). Produkce osiva v EZ klade zvýšené nároky na zařazení plodin v osevních postupech a agrotechniku, vzhledem k produkci osiva bez použití chemie se předpokládá při odstraňování plevelů náročnost na ruční práci a nezbytná je rovněž vysoká úroveň výchozího množitelského materiálu (Moudrý 2006). V EZ jsou výnosy podmíněny interakcí genotypu a prostředí, prioritou je kvalita, nikoli kvantita (Chloupek 2008). Svazenka vratičolistá je rychle rostoucí a výnosná meziplodina s využitím převážně na zelené hnojení. Procesy tlení u ní probíhají rychleji než ostatních meziplodin. (Schramml 1976). Rovněž své uplatnění nachází jako protierozní plodina, která se v mimoprodukčním období ponechá na poli a s následným zaoráním (Votava 1989). Materiál a metodika Pokusy byly realizovány na dvou lokalitách (Troubsko, Zubří) v letech 2010 - 2012, jako osivo byla použita domácí odrůda Meva. Byly zkoušeny dvě varianty výsevného množství (7,7 kg.ha-1, 15,4 kg.ha-1), dvě varianty řádkových roztečí (12,5 cm a 25 cm) a tři způsoby 295


ošetřování během vegetace (1. neošetřovaná kontrola, 2. vláčení odplevelovacími prutovými branami a 3. plečkování u šířky řádků 25 cm). Po sklizni byla sklizená hmota dosoušena, dále následovalo čištění vzduchem a čištění na sítech. V roce 2011 na lokalitě Troubsko pro deštivé počasí v měsíci květnu nebyly provedeny agrotechnické zásahy vláčení a plečkování a na lokalitě Zubří byl založený pokus zničen přívalovými dešti. Dosažené výsledky byly zpracovány běžnými metodami variační statistiky. Výsledky a diskuse Výnosy osiva v jednotlivých rocích na jednotlivých pokusných místech a v jednotlivých variantách pokusu jsou uvedeny v tab. 1. Tabulka současně uvádí výsledky analýz rozptylu. Na lokalitě Troubsko nebyly v žádném z roků zkoušení zjištěny statistické rozdíly mezi zkoušenými variantami, na lokalitě Zubří byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly (α = 0,05). V Troubsku se v roce 2010 pohybovaly výnosy od 0,302 do 0,462 t.ha-1 a nejvyšší výnos poskytla varianta s řádkovou roztečí 12,5 cm při plném výsevku a bez ošetření. V roce 2011 na stejné lokalitě se výnosy pohybovaly od 0,241 do 0,435 t.ha-1 a nejvyšší výnos poskytla neošetřená varianta při šířce řádků 12,5 cm a polovičním výsevku. V roce 2012 byly výnosy poznamenány nedostatkem srážek ve vegetačním období. Výnosy se pohybovaly od 0,118 do 0,255 t.ha-1 a nejvyšší výnos poskytla varianta s řádky 25 cm, poloviční výsevek bez ošetření. Na lokalitě Zubří byl pokus realizován pouze v roce 2011 a výnosy ve srovnání s lokalitou Troubsko ve stejném roce byly zhruba o polovinu vyšší. Pohybovaly se od 0,489 do 0,605 t.ha-1 a nejvyšší výnos poskytla varianta s řádky 25 cm, poloviční výsevek a ošetření odplevelovacími prutovými branami. V podstatě shodný výnos poskytla také varianta s řádky 12,5 cm, poloviční výsevek bez ošetření. Tab. 1: Výnosy svazenky vratičolisté v t.ha-1 na lokalitách Troubsko a Zubří (α = 0,05) Zubří

Troubsko varianty

-1)

-1)

-1)

2011 (t.ha-1)

2010 (t.ha

2011 (t.ha

2012 (t.ha

0,322 a

0,435 a

0,220 a

0,603 a

0,327 a

0,181 a

0,513 cd

0,382 a

0,206 a

0,574 abc

0,299 a

0,157 a

0,489 d

0,368 a

0,255 a

0,580 abc

25 cm, pol. výs., vláčení

0,368 a

0,173 a

0,536 bcd

25 cm, pol. výs., plečkování

0,364 a

0,118 a

0,605 a

0,307 a

0,150 a

0,564 abc

25 cm, plný výs., vláčení

0,241 a

0,167 a

0,514 cd

25 cm, plný výs., plečkování

0,331 a

0,159 a

0,551 abcd

12,5 cm, pol. výs., bez zásahu 12,5 cm, pol. výs., vláčení 12,5 cm, plný výs., bez zásahu

0,462 a

12,5 cm, plný výs., vláčení 25 cm, pol. výs., bez zásahu

25 cm, plný výs., bez zásahu

0,302 a

0,350 a

Při hodnocení vlivu řádkové rozteče na velikost výnosu nebyl tento vliv v žádném z realizovaných pokusů prokázán. Při analýze vlivu velikosti výsevku na výnosy osiva byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly v jednotlivých rocích zásevu na jednotlivých lokalitách, s výjimkou roku 2011 na lokalitě Troubsko. Výsledky uvádí tab. 2. V roce 2010 v Troubsku plný výsevek statisticky průkazně překonal poloviční výsevek, naopak v roce 2011 na obou lokalitách poloviční výsevek 296


statisticky průkazně překonal plný výsevek. Protože však rozdíly nejsou markantní lze konstatovat, že optimální výsevek by bylo možno volit okolo 10 kg.ha-1. Tab. 2: Vliv velikosti výsevku na výnosy osiva svazenky vratičolisté (α = 0,05)

výsevek

2010 b

2012

Zubří 2011

a

0,189a

0,567b

0,168a

0,538a

Troubsko 2011

poloviční

0,312

0,372

plný

0,406a

0,312b

Závěr Při pěstování svazenky vratičolisté na semeno v podmínkách ekologického zemědělství je třeba vybírat plochy nezaplevelené, zvláště je třeba se vyvarovat ploch, na nichž se vyskytuje ježatka kuří noha (Echinochloa cru-galli), protože semena tohoto plevele se velice těžko čistí ze sklizené hmoty. Po sklizni je nutno hmotu dosoušet a následně čistit. Při čištění je vhodné nejprve odstranit lehké nečistoty vzduchem a dále provést čištění pomocí sít. Na základě výsledků pokusů se jeví vhodný výsevek okolo 10 kg.ha-1. Agrotechnické zásahy během vegetace není nutno provádět, naopak při pozdnějším vláčení prutovými odplevelovacími branami může dojít k poškození porostu, protože svazenka má velmi křehké lodyhy. Navíc každý z provedených agrotechnických zásahů zhoršuje ekonomiku pěstování.

Dedikace Výsledek byl získán při řešení projektu NAZV: „Výzkum metod a technologických postupů zvyšujících výnos a kvalitu osiv vybraných druhů trav, jetelovin a meziplodin v ekologickém zemědělství“, financovaného MZe ČR. Literatura Chloupek, O., 2008: Genetická diverzita, šlechtění a semenářství. Vyd. Praha: Academia, ISBN 8020015663. MOUDRÝ, J., 2006: Multifunkční zemědělství: http://home.zf.jcu.cz/~moudry/multif_zemedelstvi/ 7. 8. 2012 Schramml,H. 1976: Phacelia - eine interessente Pflanze. Landwirtschaft, 5: s. 17-18. Votava., V. 1989: Uplatněni a agrotechnika svazenky vratičolisté. Úroda, s. 73-74. Žáček, J., 2012: Podílem ploch v ekologickém zemědělství patří Česká republika k předním zemím na světě: http://eagri.cz/public/web/mze/tiskovy-servis/ 25. 7. 2012

Kontaktní adresa: Ing. Daniela Knotová Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Zahradní 1, 66441 Troubsko [email protected]

297


Phacelia tanacetifolia L.

298


SUCHOVZDORNOST GENETICKÝCH ZDROJŮ PŠENICE Droughtness of genetics resources of wheat Konvalina P.1, Moudrý J. jr.1, Capouchová I.2, Stehno Z.3, Suchý K.1, Moudrý J.1 1

Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích 2 Česká zemědělská univerzita v Praze 3 Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. v Praze-Ruzyni Abstrakt V našem příspěvku je prezentováno srovnání suchovzdornosti u krajových a moderních odrůd různých druhů jarní formy pšenice (jednozrnka, dvouzrnka, špalda, pšenice setá). Suchovzdornost byla hodnocena na základě výsledků diskriminace 13C, obsahu chlorofylu a počtu průduchů při dvou režimech zálivky (10% a 20% obsah vody v půdě). Z výsledků je zřejmé, že odrůdy s nízkými hodnotami 13C (předpoklad suchovzdornosti), mají zároveň vyšší obsahem chlorofylu a snížený počet průduchů. Předpoklad k suchovzdornosti měly spíše odrůdy pšenice jednozrnky, dvouzrnky a špaldy. Naopak u přesívkových a moderních odrůd pšenice seté je možné očekávat sníženou odolnost k suchu. Klíčová slova: suchovzdornost, pšenice, genetické zdroje Abstract Our paper presents a comparison of various landraces (einkorn, emmer, spelt) and bread wheat varieties. It is based on the results of 13C, chlorophyll content and quantity of stomata. The research was carried out in the greenhouse in different soil humidity (10 % and 20 %). The results of our research have shown a relation between low values of 13C, high proportion of chlorophyll and low quantity of pores (the predisposition to the tolerance to drought). In general, einkorn varieties, emmer and spelt wheat varieties have been the most predisposed to the tolerance to drought. On the other hand, intermediate wheat forms and modern bread wheat varieties have been supposed to be less tolerant to drought. Key words: droughtness, wheat, genetics resources

Úvod Výskyt silného sucha nepředstavoval v minulých letech v Evropě tak vážný problém a proto nebyl v řadě zemí ve šlechtitelských programech dostatečně zohledňován (Bucur and Savu, 2006). U tak důležité hospodářské plodiny jako je pšenice (Triticum L.) je screening odrůd a identifikace donorů suchovzdornosti aktuálním tématem. Důležité je porozumět adaptačnímu mechanizmu a reakci odrůd na stresové podmínky (Peleg et al., 2005). V kolekcích genetických zdrojů je možné nalézt řadu odolných odrůd (Reynolds et al., 2007), které se využívají ve speciálních šlechtitelských programech. Protože přímé metody hodnocení suchovzdornosti jsou finančně nákladné, uplatňují se velmi často některá z řady nepřímých metod. Jednou z nich je například hodnocení úrovně diskriminace izotopu 13C oproti 12C (Farquhar and Richards, 1984). Tato metoda vychází z hypotézy, že odrůda s nižšími hodnotami diskriminace dříve reaguje na nedostatek vody uzavíráním průduchů a tím šetří vláhou (Rebetzke et al., 2002). Nízké hodnoty dikriminace 13C byly v Austrálii využity jako selekční kriterium pro vyšlechtění dvou suchovzdorných odrůd pšenice. Dalšími vhodnými charakteristikami je například počet průduchů na jednotku listové plochy nebo obsah chlorofylu (Mohammadi et al., 2009). Cílem příspěvku bylo nalézt donory suchovzdornosti z kolekce jarních odrůd různých druhů genetických zdrojů pšenice. Dílčím cílem bylo zhodnocení vztahů mezi diskriminací 13C, počtem průduchů a obsahem chlorofylu v podmínkách s deficitem a dostatkem vláhy.

299


Materiál a metody Rostlinný materiál: Hodnocené odrůdy pocházely z Genové banky v Praze – Ruzyni. V hodnoceném souboru jarních odrůd byly zařazeny následující druhy pšenice (více v tab. 2): Triticum monococum L. (3 odrůdy), Triticum dicoccum SCHRANK (3 odrůdy), Triticum spelta L. (3 odrůdy), přesívkové formy Triticum aestivum L. (3 odrůdy) a dvě kontrolní odrůdy pšenice seté. Se zvolenými odrůdami byly založeny nádobové pokusy ve dvou variantách obsahu vody v půdě (dostatek srážek – 20%, deficit srážek – 10%). Laboratorní analýzy: Stanovení δ13C je popsáno v příspěvku Konvalina, P. et al. (2010). Obsah chlorofylu byl stanoven kolorimetricky na Spekolu při (663 nm a 645 nm). Vzorky listů, odebrané v době květu, byly rozetřeny s křemitým pískem, MgCO3 a acetonem. Celkový obsah chlorofylu v listech byl vypočten podle daného empirického vzorce (Arnonova rovnice): Chlorofyl a + b = (8,02 * A663 + 20,2 * A645). Listy pro stanovení počtu průduchů byly odebrány v době květu rostlin. Na list (adaxiální strana) byla následně nanesena kapka Dentacryl v chloroformu. Po 3 minutách byl tenký film akrylátové pryskyřice sejmut z listu a obtisklé průduchy byly spočítány v nakalibrovaném zorném poli mikroskopu. Statistická analýza dat byla provedena za pomoci programu Statistica 9.0 (StatSoft, Inc.). Experimentální faktory byly posouzeny pomocí analýzy variance (ANOVA). LSD test byl využit pro stanovení statisticky odlišných skupin odrůd. Výsledky a diskuze Hodnoty δ13C byly ovlivněny (P < 0.01) především faktorem odrůdy (79%) (tab. 1). Úroveň vodního stresu nehrála žádnou roli, což znamená, že odrůdy vykazující nízké hodnoty δ13C v případě sucha je budou vykazovat také při pěstování v podmínkách s dostatkem srážek. Nejnižších hodnot δ13C a tím i vyššího předpokladu k odolnosti k suchu jsme zaznamenali u odrůdy pšenice dvouzrnky Rudico (-26.93‰), u jednozrnky (T. monococcum No.8910) (27.02‰) a jarní špaldy (T. spelta Kew) (-27.16‰). Naopak u krajových odrůd pšenice seté, přesívkové formy (Červená perla, Kaštická přesívka 203) stejně jako kontrolních odrůd pšenice seté (Jara, SW Kadrilj) můžeme očekávat sníženou odolnost k suchu. Z výsledků rozdělení do statisticky odlišných skupin (P < 0.01) pomocí LSD testu (tab. 2) vyplynul vyšší předpoklad odolnosti k suchu u jarních odrůd pšenice špaldy, jednozrnek a dvou dvouzrnek (Rudico, Weisser Sommer). Obsah chlorofylu je dalším možným parametrem pro hodnocení odolnosti k suchu, protože Mohammadi et al. (2009) popisuje korelační vztahy mezi celkovým výnosem zrna odrůd pšenice a vyšším obsahem chlorofylu v podmínkách vysokých teplot a sucha. U hodnocených odrůd byl obsah chlorofylu ovlivněn (P < 0.01) opět faktorem odrůdy (71%) a také nedostatkem srážek (27%). I v tomto případě sehrála rozhodující roli odrůda (tab. 1). Odrůdy s nejnižším δ13C (např. dvouzrnka Rudico, špalda - T. spelta Kew) měly zároveň vysoký obsah chlorofylu v listech. Naopak přesívkové formy a kontrolní odrůdy pšenice seté měly obsah chlorofylu snížený. Z tab. 2 je dále patrné, že obsah chlorofylu byl velmi stabilním znakem z pohledu absence nebo dostatku srážek (nízké směrodatné odchylky). Redukce počtu průduchů v podmínkách sucha vede ke snižování ztrát vody z rostliny (Hameed et al., 2002). Počet průduchů byl ovlivněn (P < 0.01) faktory odrůdy (48%) a nedostatkem srážek (42%). U většiny odrůd byl u varianty s nedostatkem srážek zaznamenán zvýšený počet průduchů (tab. 2), což může přispívat ke zvýšeným ztrátám vody (Hameed et al., 2002). Pouze u odrůdy jarní špaldy (T. spelta VIR St.Petersburg) došlo k mírnému snížení počtu průduchů při nedostatku srážek. Jednalo se zároveň o odrůdu s relativně vysokým obsahem chlorofylu a nízkou hodnotou δ13C (tab. 2). Kromě nízkých hodnot δ13C a také vysokého obsahu chlorofylu v listech by předpoklad suchovzdornosti také u dvouzrnky Rudico mohl souviset se sníženým počtem průduchů (21,67 ks/mm2) oproti ostatním odrůdám (v průměru 40,10 ks/mm2). 300


Tabulka 1: Vliv experimentálních faktorů na hodnocené charakteristiky (ANOVA) δ13C Obsah chlorofylu Počet průduchů Faktor DF MS %TV MS %TV MS %TV ** ** ** odrůda (1) 13 2.01 79 0.90 71 552.9 48 zálivka (2) 1 0.01ns 0 0.34** 27 485.8** 42 ns ** ** 1x2 13 0.29 11 0.03 2 114.1 10 chyba 56 0.23ns 10 0.00** 0 11.5 0 * ** ns Poznámka: statisticky průkazné P < 0.05; statisticky průkazné P < 0.01; neprůkazné Závěr Odolnosti nově šlechtěných odrůd k suchu nebyla v suchem méně ohrožených oblastech světa věnována dostatečná pozornost. Z našich výsledků je patrné, že moderní odrůdy pšenice seté mohou být suchem ovlivněny více než krajové odrůdy různých druhů pšenice. Nejvyšší předpoklad odolnosti k suchu, na základě výsledků 13C, obsahu chlorofylu a počtu průduchů měly odrůdy pšenice dvouzrnka – Rudico, jednozrnka - No. 8910 nebo jarní špalda - T. spelta Kew. Vybrané odrůdy pšenice z genetických zdrojů mohou představovat cenný šlechtitelský zdroj pro zvýšení odolnosti k suchu pšenice seté. Ve šlechtitelské praxi je možné zvolit jako selekční kritéria pro získání odrůd odolných k suchu nízkou úroveň δ13C, a ve stresových podmínkách vybrat materiály s vyšším obsahem chlorofylu a nižším počtem průduchů. Dedikace Podpořeno projektem NAZV QH82272. Použitá literatura Bucur, D., Savu, P. (2006): Considerations for the design of intercepting drainage for collecting water from seep areas. Journal of Irrigation and Drainage Engineering - ASCE, 132: 597-599. Farquhar, G. D., Richards, R. A. (1984): Isotopic composition of plant carbon correlates with water use efficiency of wheat. Australian Journal of Plant Physiology, 11: 539-552. Hammed, M., Mansor, U., Ashraf, M., Rao, A. U. R. (2002): Variation in Leaf Anatomy in Wheat Germplasm from Varying Drought-Hit Habitats number of stomata generally increased under water stress. International Journal of Agriculture and Biology, 4: 12–16. Konvalina, P., Moudrý, J., Dotlačil, L., Stehno, Z. & Moudrý jr., J. (2010): Drought tolerance of land races of emmer wheat in comparison to soft wheat. Cereal Research Communications, 38: 429-439. Mohammadi, M., Karimizadeh, R. A., Naghavi, M. R., (2009): Selection of bread wheat genotypes against heat and drought tolerance on the base of chlorophyll content and stem reserves. Journal of Agriculture and Social Sciences, 5: 119-122. Peleg, Z., Fahima, T., Abbo, S., Krugman, T., Nevo, E., Yakir, D., Saranga, Y. (2005): Genetic diversity for drought resistance in wild emmer wheat and its ecogeographical associations. Plant, Cell and Environment, 28: 176-191. Rebetzke, G. J., Condon, A. G., Richards, R. A., Farquhar, G. D. (2002): Selection for reduced carbon isotope discrimination increases aerial biomass and grain yield of rainfed bread wheat. Crop Sciences, 42: 739-745. Reynolds, M., Dreccer, F., Trethowan, R. (2007): Drought-adaptive traits derived from wheat wild relatives and landraces. Journal of Experimental Botany, 58: 177-187. Kontaktní adresa: Ing. Petr Konvalina, Ph.D., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Studentská 13, 370 05 České Budějovice, http://konvalina.zf.jcu.cz, http://sufa.zf.jcu.cz, e-mail: [email protected] 301


Tabulka 2: Hodnocené charakteristiky se vztahem k suchovzdornosti u různých druhů pšenice (průměr + SD), LSD test (P < 0.01) Obsah chlorofylu (mg/dm) Počet průduchů (ks/mm2) 13C (‰) Identifikátor Odrůda Varianta2 Varianta2 Varianta2 (ECN)1 Průměr Průměr Průměr 10% 20% 10% 20% 10% 20% Pšenice jednozrnka (Triticum monococcum L.) T. monococcum.. 01C0204038 -27.19 -27.50 -27.35±0.62def 0.61 0.69 0.65±0.01cd 34.00 28.67 31.33±2.62b f ab T. monococcum No.8910 01C0204542 -27.16 -26.89 -27.02±0.33 0.38 0.49 0.43±0.01 33.00 27.67 30.33±2.02ab Schwedisches Einkorn 01C0204053 -27.55 -27.64 -27.59±0.55def 0.50 0.64 0.57±0.01bc 36.33 31.00 33.67±2.02b Pšenice dvouzrnka [Triticum diccocum (Schrank)Schuebl] Rudico 01C0200948 -27.28 -26.58 -26.93±0.44f 1.51 1.58 1.55±0.03g 28.67 14.67 21.67±2.33a Weisser Sommer 01C0203993 -27.14 -27.57 -27.36±0.62def 0.75 0.82 0.79±0.01de 33.00 30.00 31.50±2.60b abc e T. dicoccon(Dagestan ASSR) 01C0204016 -28.30 -28.57 -28.43±0.29 0.84 0.91 0.88±0.01 36.67 34.67 35.67±3.18bc Pšenice špalda (Triticum spelta L.) T. spelta (VIR St.Petersburg) 01C0204865 -27.71 -27.55 -27.63±0.19def 1.43 1.51 1.47±0.01g 44.67 59.33 52.00±7.65de Špalda bílá jarní 01C0200982 -27.55 -27.40 -27.48±0.51def 1.40 1.45 1.42±0.01g 48.33 44.33 46.33±2.91de ef T. spelta (Kew) 01C0200984 -27.21 -27.11 -27.16±0.52 0.86 1.38 1.12±0.02f 42.00 44.33 43.17±2.62cd Pšenice seté (Triticum aestivum L.) – přesívková forma Rosamova česká červená 01C0200051 -28.25 -27.38 -27.82±0.40cde 0.61 0.70 0.66±0.01cd 34.67 33.33 34.00±2.31bc ab Červená perla 01C0100124 -28.19 -29.05 -28.62±0.47 0.63 0.65 0.64±0.01cd 37.33 31.00 34.17±2.02bc Kaštická přesívka 203 01C0200031 -28.70 -28.82 -28.76±0.32a 0.66 0.72 0.69±0.01cd 55.00 37.33 46.17±2.81de Pšenice setá (Triticum aestivum L.) – kontrolní odrůdy Jara 01C0200100 -27.95 -27.97 -27.96±0.30bcd 0.59 0.85 0.72±0.04cd 48.33 49.00 48.67±3.26de abcd SW Kadrilj 01C0204877 -28.16 -27.93 -28.05±0.36 0.26 0.44 0.35±0.02a 64.67 44.00 54.33±3.08e Poznámka: 1Další informace o odrůdě je možní nalézt dle zadaného identifikátoru (ECN) v EVIGEZ (http://genbank.vurv.cz/genetic/resources); 2 10% a 20% obsah vody v půdě

302


AKTUÁLNÍ VÝSLEDKY APLIKACE CYTOKININOVÝCH DERIVÁTŮ V JARNÍM JEČMENI Current results of cytokinin derivatives application on spring barley Koprna R.1, Dundálková L.1, Spíchal L.1, Strnad M. 1, Svobodová I. 2, Spáčilová V. 2, Valenta R.3 1

Univerzita Palackého v Olomouci 2 Agrotest Fyto, s.r.o., Kroměříž 3 Fosfa, akciová společnost, Břeclav Abstrakt V letech 2011 a 2012 byl testován účinek cytokininových derivátů na bázi 6-aminopurinu pro použití v jarním ječmeni v různých kombinacích a termínech ošetření. Cílem bylo nalézt vhodnou aplikační fázi a koncentraci tak, aby bylo dosaženo vyššího, příp. stabilního výnosu u jarního sladovnického ječmene. V maloparcelních pokusech byl sledován výnos zrna, ale také výnosotvorné prvky, zejména počet jednotlivých typů odnoží a další parametry. Aplikace derivátů byla provedena postřikem samotného derivátu, ale také v kombinaci s originálním listovým vícesložkovým hnojivem. Výsledky potvrdily pozitivní účinek těchto derivátů a následnou možnost jejich širšího využití v zemědělství. Klíčová slova: cytokininy, jarní ječmen, výnos zrna, odnože Abstract Effect of cytokinin derivatives structurally derived from 6-aminopurine was tested on spring barley using different single and combined application with leaf fertilizer and different terms. The aim of study was to find optimal application term and concentration that could increase or stabilize grain yield. Data such as grain yield and number of tillers were collected according to development and other yield parameters in field and pot experiments. Cytokinin derivates were applied by foliar treatment. The foliar treatment was tested also in the variant containing original leaf fertilizer. Results confirmed positive effect of cytokinin derivatives and possibilities of their further use in agricultural. Key words: cytokinins, spring barley, grain yield, tillers

Úvod Cytokininy tvoří jednu z pěti hlavních skupin rostlinných hormonů, které ovlivňují růst a vývoj rostlin, celkový habitus rostliny, stimulují vývoj axilárních pupenů a výrazně působí proti apikální dominanci. Současně prodlužují období fotosyntetické produktivity rostlin a zvyšují tak celkovou produkci biomasy (Kamínek a kol., 1992). Podle Procházky (1998) lze u obilovin aplikací cytokininů v raných fázích růstu zvýšit odnožování a aplikací v době kvetení zvýšit počet zrn v klasech. Existují různé způsoby jak navýšit koncentraci cytokininů v rostlinách. Lze je dodat rostlinám pomocí foliární a kořenové zálivky, nebo navýšit jejich koncentraci inhibicí enzymu CKX (cytokininoxidáza/dehydrogenáza), který hraje klíčovou roli v degradaci cytokininů (Galuszka a kol., 1999). Novodobé studie poukazují na pozitivní vliv při tvorbě výnosotvorných prvků u transgenních rostlin, pomocí narušení degradace cytokininů. Experimenty byly provedeny u Arabidopsis thaliana, kde se výnos semen zvýšil o 55% (Bartrina a kol., 2011). U ječmene se zvýšila HTZ a celkový výnos dokonce o 22% oproti kontrolním liniím (Zalewski a kol. 2010). Jako první byl v in vivo podmínkách použit inhibitor CKX INCYDE (Zatloukal a kol., 2008). První výsledky aplikace INCYDE v polních plodinách prokázaly nepatrné zvýšení výnosu zrna u pšenice a ječmene (o 3,16 a 2,48 %), ale výrazné zvýšení výnosu u ozimé řepky (o 9,89 %) (Koprna a kol., 2011). Za předpokladu zvýšení výnosotvorných prvků (např. produktivních odnoží), lze účinně zvýšit výnos a to zejména u špatně odnožených porostů. Eshghi a kol. (2011) uvádí výrazný vliv počtu odnoží na výnos zrna u ječmene při zjištěném r = 0.744**.

303


Materiál a metody 1. Použité deriváty fytohormonů: Cytokininové deriváty (pod označením „RR“ jako růstové regulátory) pochází z pracoviště UP v Olomouci, CR Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum a byly odvozeny od 6-aminopurinu. Byly použity v koncentraci 25 µM a dávce postřikové jíchy 300 l/ha, což odpovídá hektarové dávce látky v množství 2,0 – 2,5 g/ha. Jednotlivé deriváty byly označeny kódy, kvůli ochraně struktury látek a to: RR-D, RR-E a RR-F. Jako doplňující byla v r. 2012 použita aplikace auxinu NAA (kyselina naftyloctová) ve fázi DC 37-39. 2. Použité listové hnojivo: Listové hnojivo (LH) bylo vyvinuto podle originální receptury na pracovišti FOSFA a.s. ve spolupráci s CR Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum. Jedná se o vícesložkové listové hnojivo, které obsahuje N, P, K, B, Cu, Fe, Mn, Zn, Mg a S. Na toto hnojivo byla podána přihláška užitného vzoru na ÚPV pod číslem PUV 2012-26196. 3. Charakteristika a varianty pokusů: Polní pokusy byly provedeny ve 4 opakováních (á 10 m2) podle metodiky EPPO a zkoušek užitné hodnoty ÚKZÚZ. Odběr rostlin na pozorování počtu odnoží a počtu zrn v klase byl proveden ve stanovených termínech z každého opakování (z vnitřních parcel) v počtu minimálně 10 rostlin z každého opakování. Kroměříž 2011: odrůda Diplom, setí 25. 3., sklizeň 6. 8. 2011, výsevek 3,5 MKS/ha, aplikace derivátů RR-D a RR-E, LH a RR+LH ve fázích podle DC pro obiloviny: DC 13-21 (zač. odnožování), DC 30 (zač. sloupkování), DC 39-41 (praporcový list), DC 60-61 (zač. kvetení). Olomouc 2012: odrůda Amulet, setí 29. 3., sklizeň 6. 8. 2012, výsevek 4 MKS/ha, aplikace RR-D a RR-F v kombinaci s LH ve fázích: DC 13-21, DC 30, DC 51 (zač. metání), DC 61. Kroměříž 2012: odrůda Amulet, setí 22. 3., sklizeň 1. 8. 2012, výsevek 4 MKS/ha. Varianty aplikací byly stejné jako v Olomouci s modifikací, že byla testována také čistá LH. Odnože byly hodnoceny ve vývojové fázi sloupkování, kdy bylo možné spolehlivě oddělit odnože vyrůstající z jednotlivých zrn. V některých případech vzhledem k vývojové fázi nebylo možné určit, jestli bude odnož produktivní, či neproduktivní. Takové odnože byly proto zařazeny do kategorie „středních“ odnoží. 4. Statistické vyhodnocení dat: Data byla vyhodnocena v programu PAST v. 2.08. Mezi jednotlivými látkami byla analýzou variance spočítána statistická průkaznost sledovaných parametrů (výnos zrna a počet odnoží) při hladině průkaznosti P < 0.05* a P < 0.01**. Výsledky a diskuse V roce 2011 (Kroměříž) - (tab. 1), byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly v nárůstu výnosu zrna u variant č. 9 (RR-D + LH v DC 30), 16 (RR-E + LH v DC 39-41) a 17 (LH v DC 6061). Vysoká statistická průkaznost byla zjištěna u varianty č. 21 (RR-E + LH v DC 60-61). To potvrdilo pozitivní vliv cytokininů na výnos zrna, jak uvádí Zalewski a kol. (2010) i Koprna a kol. (2011). Jako nejvhodnější termín aplikace pro zvýšení výnosu zrna se jevila aplikace RRE v termínech DC 39 až 61. Z hlediska vlivu ošetření na počet produktivních odnoží, byl zjištěn negativní vliv u variant č. 9, 10 a 5. Ačkoliv u varianty č. 9 došlo ke snížení počtu produktivních odnoží po aplikaci RR-D s LH, vyšší počet zrn v klase a HTZ zřejmě dokázaly negativní vývoj počtu odnoží kompenzovat. Aplikace RR měla výraznější vliv na počet neproduktivních odnoží. Ke statisticky vysoce průkaznému zvýšení těchto odnoží došlo u variant č. 9, 3 a 8 (ve všech případech RR-D). K významnému zvýšení počtu neproduktivních odnoží dále došlo u varianty 7 (LH). Celkově byl zjištěn pozitivní vliv listového hnojiva na výnos, a to zejména v kombinaci s RR-E. Tyto výsledky nepotvrdily zcela závěry Procházky (1998), který uvádí, že cytokininy v raných fázích mohou zvýšit počet odnoží a v pozdějších fázích počet zrn v klasech. Při výpočtu závislosti mezi počtem klasů na 1 m2, HTZ, počtem zrn a výnosem, nebyl zjištěn statisticky významný korelační koeficient. Neprůkazný vliv hodnocených parametrů na výnos mohl být způsoben metodikou hodnocení počtu klasů na 1 m2 (ve 4 rámečcích á 0,25 m2) v každém opakování, resp. nevyrovnaností pokusných parcel. 304


Tabulka 1: Výnos a hodnocení v pokusu s jarním ječmenem (Kroměříž, 2011) var. 21 17 16 9 3 11 10 12 2 13 8 20 14 15 7 18 5 19 K 6 4

ošetření RR-E + LH LH RR-E + LH RR- D + LH RR-D RR-E + LH RR-E LH LH RR-D RR-D RR-E RR- D + LH RR-E LH RR-D RR-E RR- D + LH kontrola RR-E + LH RR- D + LH

postřik fáze DC 60-61 60-61 39-41 30 13-21 30 30 39-41 13-21 39-41 30 60-61 39-41 39-41 30 60-61 13-21 60-61 13-21 13-21

klasy m2 1093 1062 1011 898 1049 1018 1060 1004 1033 988 1069 1014 921 1024 1003 992 948 981 1026 928 1034

HTZ (g) 46,83 46,88 49,02 48,29 45,83 47,71 47,90 47,45 48,32 47,32 46,51 46,11 46,31 47,09 47,13 46,97 44,34 48,58 47,08 48,34 47,48

hm. počet produktivní neproduktivní výnos relat výnos klasu (g) zrn /klas odnože (n) odnože (n) t/ha na K (%) 0,77 16,46 9,34 107,82** 0,80 17,15 9,29 107,25* 0,81 16,60 9,28 107,13* 1,03 21,40 2,368* 2,368** 9,28 107,13* 0,82 17,84 3,017 2,500** 9,24 106,67 0,90 18,83 2,926 1,824 9,15 105,60 0,86 17,96 2,462* 1,569 9,12 105,29 0,90 19,02 9,06 104,59 0,80 16,55 2,727 1,955 9,03 104,24 0,91 19,26 9,01 103,96 0,84 18,05 2,828 2,469** 8,97 103,57 0,88 19,15 8,95 103,38 0,97 20,99 8,95 103,36 0,86 18,27 8,81 101,68 0,88 18,59 2,803 2,213* 8,79 101,47 0,88 18,83 8,77 101,26 0,92 20,74 2,469* 2 8,72 100,64 0,89 18,22 8,69 100,26 0,89 18,89 2,969 1,672 8,66 100,00 0,93 19,23 2,84 1,307 8,63 99,59 0,83 17,53 2,912 1,809 8,61 99,36

V roce 2012 (Olomouc) - (tab. 2), nebyl zjištěn statisticky průkazný rozdíl ve výnosu po listových aplikacích, i když výnos testovaných variant převýšil výnos kontrolní varianty až o 19,79 %. Blízko hranice statistické průkaznosti byly varianty č. 6, 8 a 18. Toto lze vysvětlit vyšší variabilitou ve výnosu jednotlivých opakování. Počet odnoží byl sledován 1. 6. (15 dní po postřiku v DC 30). K průkaznému snížení středně vyvinutých odnoží došlo u variant č. 4 a 18. U neproduktivních a středních odnoží došlo u ošetřených variant k mírnému poklesu, počet produktivních odnoží zůstal nezměněn. Tyto výsledky nejsou úplně v souladu s tvrzením Eshghiho a kol. (2011) o vysoké korelaci mezi počtem odnoží a výnosem ječmene, co může být způsobeno tím, že na výnos má vliv nejen celkový počet odnoží, ale hlavně poměr produktivních a neproduktivních odnoží, HTZ, počet zrn v klase apod. Výsledky poukazují na vhodnost rané aplikace RR-D a RR-F, účinek LH se výrazně neprojevil. Tabulka 2: Výnos a hodnocení v pokusu s jarním ječmenem (Kroměříž, Olomouc 2012) Kroměříž 2012

var. 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 13 14 15 18 19 20 21

ošetření 1./2. postřik -fáze termín DC Kontrola RR-D 13-21 RR-D + LH 13-21 RR-D 30 RR-D + LH 30 RR-D 39-41 RR-D + LH 39-41 RR-D + LH / RR-D 13-21 / 37-39 RR-D + LH / AUX. 13-21 / 37-39 RR-D + LH / LH 13-21 / 60-61 LH 13-21 LH 37-39 LH 51 RR-F + LH 21-25 RR-F + LH 37-39 RR-F + LH 51 RR-F + LH 61

klasy na 1m2 1255 1401 1364 1240 1230 1386 1293 1129 1357 1398 1253 1377 1197 1332 1475 1302 1419

HTZ (g) 42,65 42,00 43,20 43,60 42,70 43,30 43,20 43,40 43,40 43,40 42,00 42,70 44,20 42,20 42,40 43,10 44,20

Olomouc 2012 Odnože- Odnožerelat. OdnožeOdnožesilné slabé výnos klasy silné slabé (produkti (neprodu výnos v % na na (produkti Odnože- (neprodu vní) ktivní) t/ha K 1m2 vní) střední ktivní) 1,390 1,976 6,87 100,00 759 2,465 0,806 1,694 1,333 2,190 6,82 99,23 777 2,452 0,645 1,452 1,558 2,302 6,93 100,79 718 2,344 0,563 1,469 1,780 1,980 6,61 96,11 743 2,338 0,492* 1,531 1,829 2,317 6,86 99,84 736 2,365 0,635 1,397 6,93 100,88 801 6,58 95,76 779 7,18 104,41 737 7,04 102,48 741 6,93 100,86 777 1,425 1,950 6,97 101,41 7,00 101,87 6,56 95,42 1,512 2,093 6,59 95,86 751 2,246 0,522* 1,58 6,64 96,62 715 6,33 92,05 781 6,51 94,76 730 -

305

výnos t/ha 6,08 7,25 6,92 6,98 6,48 7,21 6,72 7,28 6,74 6,25 7,04 6,62 6,82 6,56

relat. výnos v % na K 100,00 119,28 113,89 114,94 106,65 118,70 110,54 119,79 110,85 102,80 115,86 108,97 112,24 107,92


V roce 2012 (Kroměříž) - (tab. 2), nebyly zjištěny statisticky průkazné rozdíly, i když některé z variant přesáhly výnos kontroly. Nejvyšší výnos byl dosažen u variant č. 8 a 10, tedy ošetření RR-D + LH v počátku odnožování s následnou aplikací derivátu RR-D, resp. auxinu ve fázi DC 37-39. V hodnocení jednotlivých typů odnoží nebyly zjištěny rovněž statisticky průkazné rozdíly, ačkoliv kromě var. č. 2 došlo ke zvýšení počtu produktivních odnoží u všech sledovaných variant. K mírnému zvýšení došlo také v počtu neproduktivních odnoží u všech sledovaných variant ve srovnání s kontrolou. Z testovaných derivátů byl zjištěn vyšší výnos u derivátu RR-D, než u RR-F. Hodnocením vlivu počtu klasů na 1 m2 na výnos, byla zjištěna pozitivní hodnota r=0,307. Statistická průkaznost na výnos však nebyla zjištěna u žádného ze sledovaných výnosotvorných parametrů. Závěr Navzdory některým nejednoznačným výsledkům sklizně, které byly negativně ovlivněny ročníkovými vlivy (srážky v r. 2012), byl prokázán vliv cytokininových derivátů na habitus rostlin (zejména odnože) a potvrzena možnost zvýšení výnosu po aplikaci těchto derivátů samostatně, nebo s listovými hnojivy. Příkladem je pozitivní vliv RR-D + LH aplikovaného v termínu DC 13-21 na výnos ve všech letech testování. Výsledky testování budou ověřeny v dalších pokusech s cílem budoucího uplatnění těchto derivátů v zemědělské praxi. Dedikace: Výsledky této práce vznikly za finanční podpory projektu ED0007/01/01 Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum a projektu TA01010861. Použitá literatura: Bartrina I., Otto E., Strnad M., Werner T., Schműlling T. (2011): Cytokinin Regulatestheactivityofreproductivemeristems, flower organ size, ovule formation, and thusseedyield in Arabidopsisthaliana. Plant Cell., 23(1): 69–80. Eshghi, R., J. Ojaghi and S. Salayeva, 2011. Geneticgainthroughselectionindices in hullessbarley. Int. J. Agric. Biol., 13: 191–197. Galuszka P., Frébort I., Šebela M., Strnad M., Peč P. (1999): Cytokinin oxidase: thekey enzyme in thebiodegradationofcytokinins. In: STRNAD, M., PEČ, P., BECK, E.H (ed.): Advances in Regulationof Plant Growth and Development. Peres Publ., Prague, 39-48. Kamínek M. (1992): Progress in cytokinin research. TrendsBiotechnol. 10: 159-164. Koprna R., Spíchal L., Strnad M. (2011): Výsledky aplikací cytokininového derivátu INCYDE na polních plodinách. In: Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění a ochraně rostlin a zpracování produktů, Úroda 12/2011, vědecká příloha, VÚP s.r.o. Troubsko, Prosi Press, s.r.o., ISSN 0139-6013, 363-366. Procházka S., Macháčková I., Krekule J., Šebánek a kol.: Fyziologie rostlin. Academia, ISBN 80-200-0586-2, 484s. Zalewski W., Galuszka P., Gasparis S., Orczys W., Nadolska-Orcyk A. (2010): Silencingofthe HvCKX1 gene decreasesthe cytokinin oxidase/dehydrogenaselevel in barley and leads to higher plant produktivity. J.Exp.Bot.(2010) 61 (6): 1839-1851. Zatloukal M., Gemrotová M., Doležal K., Havlíček L., Spíchal L., Strnad M. (2008): Novel potent inhibitord of A. thaliana cytokinin oxidase/dehydrogenase. Bioorganic & Medicinal Chemistry 16 (2008) 9268-9275. Kontaktní adresa: Ing. Radoslav Koprna, Ph.D. Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum / UPv Olomouci, Přírodovědecká fakulta, Oddělení růstových regulátorů, Šlechtitelů 11, 783 71 Olomouc [email protected] 306


SLEDOVÁNÍ NĚKTERÝCH BIOLOGICKÝCH VLASTNOSTÍ U VYBRANÝCH HLAVNÍCH PŮDNÍCH JEDNOTEK ČERNOZEMÍ Monitoring of some biological properties for selected major soil units of Chernozem Kučerová J., Pokorný E., Brtnický M. Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta Abstrakt V této práci byly hodnoceny vybrané biologické vlastnosti u hlavních půdních jednotek černozemí na jižní Moravě. Z vybraných vlastností to jsou bazální respirace, respirační kvocient popisující stabilitu organických látek a faktor komplexního působení, jež slouží k posouzení, do jaké míry ostatní, zejména fyzikální faktory, umožňují plnější využití uhlíku a dusíku při komplexním působení. Vybrané lokality dvou hlavních půdní jednotek - černozemě luvické (HPJ 02) a černozemě černické (HPJ 03) - vykazovaly statisticky významný rozdíl u bazální respirace. U dalších dvou zkoumaných vlastností nebyl prokázán statisticky významný rozdíl. Klíčová slova: černozemě, respirace, hlavní půdní jednotka Abstract In this work were evaluated selected biological properties of the main soil units of chernozems in South Moravia. The selected properties are basal respiration, respiratory quotient describing the stability of organic substances and complex factor activity, which use to assess the extent to which others, especially physical factors allow fuller utilization of carbon and nitrogen in a complex operation. Selected locality of two main soil units – chernozems the main soil units – Luvic Chernozem 02 and Haplic Phaeozem 03 - showed a statistically significant difference in basal respiration. The other two properties was not researched statistically significant difference. Key words: chernozems, respiration, the main soil unit

Úvod Aktivita mikroorganismů má velmi úzký vztah k funkcím v ekosystému. Z hlediska bio indikace je smysluplným a zcela nezbytným doplnění údajů o kvantitě mikroorganismů – nestačí jen vysoké množství mikroorganismů, žádoucí je, aby byly zejména funkční, tedy aktivní. Je důležitá nejen jejich úroveň, ale i mnohostrannost, diverzita metabolických funkcí (Hofman, 2008). K měření mikrobiální aktivity je používáno měření aktuální aktivity in situ, laboratorní měření potenciální aktivity s využitím vzorků za optimálních podmínek teplotních a vlhkostních s přídavkem substrátu nebo bez přídavku substrátu (Parkinson, Coleman, 1991). Mikrobiální respirace je považována za jeden z hlavních parametrů pro měření půdní kvality (Southorn, Stephen, 2000). Biologickou kvalitou půd je chápáno posouzení stavu mikrobiálních společenstev v půdě. Mají nezastupitelnou roli v tocích energie a živin. Jejich značný podíl je patrný na mineralizaci organické hmoty v půdě a v syntéze nových důležitých sloučenin. Půdní mikroflóra je nezastupitelná v cyklech mnohých prvků – zejména C, N, S, P. Významně se podílí na tvorbě humusu a má svou úlohu i v udržení půdní struktury. Stav mikrobiální složky půdy podmiňuje celkový stav půdy, například z hlediska kvality (zdraví) půdy (Hofman, 2003). Mikrobiální respirace je obecný indikátor mineralizační kapacity mikrobiálního společenstva (Anderson, 1982) a je opakovaně používán jako index půdní úrodnosti (Parkinson, Coleman, 1991). Půdní mikrobiální respirace vyjadřuje úroveň mineralizace organické hmoty v půdě. Vysoce koreluje s intenzitou rozkladu organické hmoty; je však široce variabilní a může vykazovat přirozenou fluktuaci v závislosti na environmentálních faktorech, především dostupnosti substrátu vlhkosti a teplotě (Sparling a kol., 1981). 307


Biologická aktivita půdy je zde zastoupena několika parametry respirační aktivity mikroorganismů. Z těchto parametrů je to bazální respirace, potenciální respirace (NG/B – je výrazem stability organických látek v půdě – vyšší hodnoty značí vyšší stabilitu. Je to výraz, který označuje, do jaké míry je využito potenciálních schopností mikroorganismů mineralizovat organické látky ke skutečné mineralizaci; Faktor komplexního působení – odchylka od 1 označuje, do jaké míry ostatní, zejména fyzikální faktory umožňují úplnější využití uhlíku a dusíku v komplexním působení, než odpovídá součinu tohoto působení při oddělené aplikaci. Materiál a metody Vybrané vzorky černozemí byly odebrány z lokalit na jižní Moravě. Výsledky zvolených lokalit byly porovnávány u dvou hlavních půdních jednotek 02 (Černozemě luvické na sprašových pokryvech, středně těžké, bez skeletu) a 03 (Černozemě černické, černozemě černické karbonátové na hlubokých spraších s podložím jílů, slínů či teras, středně těžké, bezskeletovité), viz Tab. 1. Tab. 1: Katastrální území

Drásov Hrubčice Kojetín Kralice na Hané Pustiměř Třebětice Vanovice Vážany

Katastrální BPEJ HPJ

3.02.0.0 3.02.0.0 3.02.0.0 3.02.0.0 3.02.0.0 3.02.0.0 3.02.0.0 3.02.0.0

02 02 02 02 02 02 02 02

území s BPEJ Katastrální území BPEJ

Babice Dubany Dyjákovice Kupařovice Moravský Žižkov Petrov Pravice Třebětice N.Dvůr

3.03.0.0 3.03.0.0 0.03.0.0 0.03.0.0 0.03.0.0 0.03.0.0 0.03.0.0 3.03.0.0

a HPJ

HPJ

03 03 03 03 03 03 03 03

Odběr byl proveden půdním vrtákem v orniční vrstvě – 0 – 0,30 m. Příprava odebraného vzorku půdy spočívala v prosetí sítem o velikosti ok 2 mm za přirozené vlhkosti. Vzorky byly dále naváženy do Erlenmayerových baněk, kde po přidání destilované vody, dusíku (v podobě síranu amonného), glukózy a roztoku glukózy a síranu amonného vznikly varianty pokusu. Dále byly 20 hodin inkubovány při teplotě 27 °C. Následně byl pomocí čidla přístroje Vaisala GMT 220 měřen obsah oxidu uhličitého po vzoru modifikované interferometrické metody (Novák, Apfelthaler, 1964). Výsledky a diskuze Tato práce hodnotí míru významnosti rozdílu mezi dvěma hlavními půdními jednotkami – 02 a 03 – a to u tří ukazatelů (bazální respirace, NG/B – míra stability organických látek v půdě a FKP – faktor komplexního působení). Výsledky z jednotlivých HPJ jsou uvedeny v Tab. 2 a 3. Rozdíl mezi HPJ 02 a HPJ 03 byl zjištěn pouze u bazální respirace, kde byl rozdíl na hladině významnosti 0,044 (viz Tab. 4). Průměrná hodnota bazální respirace u HPJ 02 byla 0,450 mg CO2.100 g–1.h–1 a u HPJ 03 0,275 mg CO2.100 g–1.h–1. Z tohoto hodnocení můžeme konstatovat, že u černozemí luvických dosahuje bazální respirace vyšších hodnot – pravděpodobnou příčinou může být vodní režim, kdy u černozemí černických může dojít k převlhčení. Vlček a kol.(2009) uvádí u černozemí luvických průměrnou hodnotu 0,59 mg CO2.100 g–1.h–1 a pro černozemě černické byla zjištěna hodnota 0,31 mg CO2.100 g–1.h–1 (Foukalová a kol., 2009). U ostatních – míry stability organických látek (NG/B) a faktoru komplexního působení – nebyl zjištěn žádný statisticky významný rozdíl. 308


Tab. 2: Výsledky bazální respirace (B), míry stability organických látek (NG/B) a faktoru komplexního působení (FKP) pro lokality HPJ 02 Katastrální území BPEJ HPJ B NG/B FKP Drásov 3.02.0.0 02 0,32 10,126 0,817 Hrubčice 3.02.0.0 02 0,789 7,848 1,249 Kojetín 3.02.0.0 02 0,464 12,202 1,279 Kralice na Hané 3.02.0.0 02 0,285 14,702 1,227 Pustiměř 3.02.0.0 02 0,471 12,225 0,878 Třebětice 3.02.0.0 02 0,234 18,983 1,399 Vanovice 3.02.0.0 02 0,664 7,331 1,023 Vážany 3.02.0.0 02 0,373 12,846 1,339 Tab. 3: Výsledky bazální respirace (B), míry stability organických látek (NG/B) a faktoru komplexního působení (FKP) pro lokality HPJ 03 Katastrální území BPEJ HPJ B NG/B FKP Babice 3.03.0.0 03 0,155 24,011 1,823 Dubany 3.03.0.0 03 0,158 23,935 1,037 Dyjákovice 0.03.0.0 03 0,324 8,527 1,756 Kupařovice 0.03.0.0 03 0,246 15,011 1,372 Moravský Žižkov 0.03.0.0 03 0,196 16,723 1,364 Petrov 0.03.0.0 03 0,437 12,753 1,136 Pravice 0.03.0.0 03 0,243 14,765 1,034 Třebětice N.Dvůr 3.03.0.0 03 0,439 11,926 1,57 Obr. 1: Bazální respirace [mg CO2.100 g–1.h–1] u lokalit HPJ 02 a HPJ 03

Tab. 4: Analýza variance – bazální respirace (B) Zdroj variability

SS

Rozdíl

MS

F

Mezi výběry Všechny výběry Celkem

0,123 0,350 0,473

1 14 15

0,123 0,025

4,917

309

Hodnota P F krit 0,044

4,600


Závěr Tato práce hodnotí míru významnosti rozdílu mezi dvěma hlavními půdními jednotkami – 02 a 03 – a to u tří ukazatelů (bazální respirace, NG/B – míra stability organických látek v půdě a FKP – faktor komplexního působení). Rozdíl mezi HPJ 02 a HPJ 03 byl zjištěn u bazální respirace, kde byl rozdíl na hladině významnosti 0,044. Průměrná hodnota bazální respirace u HPJ 02 byla 0,450 mg CO2.100 g–1.h–1 a u HPJ 03 0,275 mg CO2.100 g–1.h–1. Z tohoto hodnocení můžeme konstatovat, že u černozemí luvických dosahuje bazální respirace vyšších hodnot – pravděpodobnou příčinou může být vodní režim, kdy u černozemí černických může dojít k převlhčení. U ostatních – míry stability organických látek (NG/B) a faktoru komplexního působení – nebyl zjištěn žádný statisticky významný rozdíl. Dedikace Příspěvek byl zpracován s podporou Výzkumného záměru č. MSM6215648905 uděleného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky a projektů NAZV QI91C054 a QJ1230066 udělených MZe ČR. Použitá literatura Anderson J. P. E., 1982: Soil respiration. In: PAGE, A. L. a kol. (eds): Methods of Soil Analysis Part 2. Chemical and Microbiological Properties, 2nd edn. Agron. Monogr. 9 ASA and SSSA, Madison, Wisconsin, pp. 931–872. Foukalová J., Vlček, V., Brtnický M., Kalhotka L., Záhora, J., 2009 b: Vybrané biologické vlastnosti u černozemí černických. In: Život v půdě, X. České Budějovice: Ústav půdní biologie BC AV ČR, České Budějovice, 2009, s. 12. Hofman J., 2003: Mikrobiální parametry. Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Centrum pro výzkum toxických látek, [cit. 14. 3. 2008]. Dostupný z www: http://recetox.muni.cz/sources/lse/Mikrobialni_parametry.pdf. Hofman J., 2008: Ekotoxikologie půdních mikroorganismů. Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Centrum pro výzkum toxických látek, [cit. 14. 3. 2008]. Dostupný z www: htpp://www.recetox.muni.cz/sources/prednasky/hofman/03_ekotox2.pdf. Novák B., Apfelthaler R., 1964: Příspěvek k metodice stanovení respirace jako indikátoru mikrobiologických pochodů. Rostlinná výroba, ročník 10, 2: 145–150. Parkinson D., Coleman D. C., 1991: Microbial communities, activity and biomass. Agriculture, Ecosystems and Environment. 34: p. 3–33. Southorn N., Stephen C., 2000: Monitoring soil quality for central tableland grazing systems. Communication in Soil Science and Plant Analysis 31: p. 2211–2229. Sparling G. P., Ord B. G., Vaughan D., 1981: Microbial biomass and activity in soils amended with glucose. Soil Biol Biochem. 13: p. 99–104. Vlček V., Brtnický M., Foukalová J., Petrášová V., Denešová O., Pokorný E. 2009. Respirační charakteristiky ornic a podorničí černozemí luvických. In Život v půdě X. České Budějovice: Ústav půdní biologie BC AV ČR, České Budějovice, s. 26. ISBN 978-8086525-14-3. Kontaktní adresa: Ing. Jiřina Kučerová, Ph.D. Agronomická fakulta Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1 613 00 Brno [email protected] 310


RŮST OBILEK A UKLÁDÁNÍ DUSÍKATÝCH LÁTEK V PRŮBĚHU DOZRÁVÁNÍ ZRNA PŠENICE Growth of kernels and storage of nitrogen during grain development of wheat Kurešová G., Raimanová I. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Abstrakt Jarní pšenice (odr. Kadrilj) byla pěstována v polním pokusu (2009). U obilek pšenice byl sledován růst čerstvé a suché hmotnosti od počátku anteze do plné zralosti, dále byly hodnoceny změny obsahu dusíkatých látek v obilkách ve stejném období. Maximální hodnoty čerstvé i suché hmotnosti byly zjištěny 32. den od počátku anteze. Od tohoto dne se čerstvá hmotnost vlivem ztráty vlhkosti snižovala, suchá hmotnost zůstávala na stejných hodnotách. Kumulace dusíkatých látek se postupně zvyšovala do 39. dne od počátku anteze. Průběh počasí byl v roce 2009 poměrně příznivý, proces tvorby zrna fyziologicky odpovídal normálnímu vývoji bez stresového zatížení. Klíčová slova: pšenice, zrno, dusík, dozrávání Abstract Spring wheat (cv. Kadrilj) was grown in a field experiment (in 2009). Fresh and dry weight of kernels was observed during period from the beginning of anthesis to full maturity. The content of nitrogen was measured in kernels in the same period. Maximum values of fresh and dry weight were detected 32nd day from the beginning of anthesis. Since that day, the fresh weight decreased due to loss of moisture, dry weight remained the same values. The highest value was measured at 39th day from the beginning of anthesis. Weather in 2009 was relatively favorable, the process of grain formation corresponded physiologically to normal development without the stress load. Key words: wheat, grain, nitrogen, grain filling

Úvod Zakládání a tvorba zrna je významně ovlivněna jak vnějšími podmínkami, tak genetickým potenciálem rostlin. Ještě před začátkem kvetení je dán počet klasů, klásků a potenciální počet zrn (Herzog, 1986). Následující fáze rozhodují o tom, jak bude tohoto potenciálu využito. Rostliny přecházejí krátce po odkvětu z vegetativní do reprodukční fáze růstu. Během reprodukční fáze dochází k translokaci asimilátů z fotosynteticky aktivních částí rostliny do zrna, při čemž metabolicky aktivní listy horních pater se postupně mění na zdroj stavebních látek. Tento proces (senescence) provází postupné ustávání metabolické a fotosyntetické aktivity listů. Dále nastává rozklad chlorofylu, snižování obsahu lipidů a bílkovin v zelených částech rostliny. Současně dochází ke snížení aktivního příjmu živin rostlinou. Rychlost a délka trvání procesu translokace asimilátů je výrazně ovlivněna vnějšími podmínkami. Z hlediska ukládání asimilátů lze rozdělit období tvorby zrna obilnin do 4 hlavních fází (Takahashi a kol. 1996): a) iniciační fáze od opylení do zastavení vegetativního růstu, kdy nově tvořené asimiláty jsou ukládány ve formě zásobních látek hlavně do horních internodií rostoucích stébel (5 - 7 dnů po opylení) b) raná fáze, která trvá do mléčné zralosti, asimiláty jsou ukládány současně do zrna i stébla (asi do 14 dní) c) pozdní fáze od mléčné zralosti do útlumu fotosyntézy, kdy probíhá transport asimilátů i zásobních látek do zrna (obvykle do 25. – 30. dne) 311


d) konečná fáze, která trvá do plné zralosti, do zrna jsou transportovány jen zásobní látky ze stébla Stejně jako všechny předcházející vývojové fáze je i proces tvorby zrna pod hormonální kontrolou. Na počátku tvorby zrna dochází k intenzivnímu buněčnému dělení, což je provázeno zvýšenou aktivitou cytokininů a zvýšeným výskytem deaktivovaných forem auxinů. V tomto období je v zrnu také zvýšené množství kyseliny salicylové, která patrně slouží k ochraně vůči patogenům. Asi 10-15 dní po začátku kvetení nastává období prodlužovacího růstu buněk, které je provázeno zvýšeným obsahem aktivních forem auxinů a giberelinů. Tyto fytohormony mají významnou úlohu při regulaci ukládání metabolitů do zrna. V konečné fázi se zvyšuje obsah kyseliny abscisové. V této době přechází zrno do plné zralosti, což je provázeno snižováním vlhkosti a počátkem dormance (Dobrev a kol., 2011). Materiál a metody Pro sledování byla použita jarní pšenice (odr. Kadrilj) pěstovaná v polním pokusu. Pokusné rostliny byly označeny datem objevení prvních prašníků. Od počátku kvetení (15. 6. 2009) až do sklizně označené klasy byly odebírány v 2 – 4denních intervalech. Vypreparované vnější obilky z jednotlivých klásků byly zváženy a lyofilizovány. Suché vzorky byly zváženy, jemně rozemlety ve vibračním kulovém mlýnu MM 301 (Retsch) a použity k další analýze. Obsah celkového N byl stanoven na elementárním analyzátoru EA 3200 (Eurovector, Itálie) spojeném s hmotnostním spektrometrem Isoprime (GV Instruments, UK). Obsah chlorofylu v praporcovém listu byl stanoven upravenou metodou AOAC (1990). Výsledky a diskuze Vývoj zrna začíná bezprostředně po opylení tvorbou buněk endospermu. Téměř současně dochází k intenzivnímu nárůstu jak čerstvé hmotnosti, tak sušiny zrna. Kolem 30. dne po začátku anteze dochází k ztrátě vlhkosti a tím snižování čerstvé hmoty obilek (Dupont a Altenbach, 2003). Tomu odpovídají výsledky pokusu - maximální čerstvá hmotnost zrna byla zjištěna 32. den po počátku kvetení. Poté nastalo její snižování způsobené postupnou ztrátou vody, nárůst sušiny zrna se zastavoval (obr. 1). Během růstu a vývoje obilek docházelo k postupnému nárůstu dusíkatých látek, maximální hodnoty byly stanoveny 39. den po počátku anteze. (obr. 2). Obr. 1: Čerstvá a suchá hmotnost zrna pšenice

312


Obr. 2: Obsah dusíku v zrnu pšenice v průběhu dozrávání

Proces nalévání zrna je významně ovlivněn vnějšími podmínkami. Délka a rychlost ukládání asimilátů do zrna je nejvíce ovlivněna teplotou a dostupností vody pro rostlinu. Tyto faktory také výrazně ovlivňují kvalitativní zastoupení jednotlivých látek v zrnu (Farooq a kol., 2011). Z tohoto pohledu byl v roce 2009 průběh počasí poměrně příznivý (obr. 3) a proces tvorby zrna fyziologicky odpovídal normálnímu vývoji bez stresového zatížení. Příznivé teploty a rozložení srážek byly také příčinou relativně pomalého rozpadu chlorofylu (nepublikované výsledky). Obr. 3: Průběh počasí v období od počátku kvetení do plné zralosti zrna

Závěr Výsledky názorně ukazují, jak se po dnech mění obsah dusíku a sušiny zrna během jeho vývoje. Přibližně do 30. dne od počátku kvetení zrno intenzivně narůstá. Následuje pokles čerstvé hmotnosti následkem úbytku vlhkosti. Kumulace dusíku pokračuje téměř do 40. dne 313


od počátku kvetení. Proces nalévání zrna úzce souvisí s životností listové plochy a její metabolickou aktivitou. Je velmi závislý na vnějších podmínkách. Dedikace Řešeno v rámci výzkumného záměru MZE 0002700604 „Udržitelné systémy pěstování zemědělských plodin pro produkci kvalitních a bezpečných potravin, krmiv a surovin“. Použitá literatura AOAC, 1990: Official methods of analysis: Chlorophyll in plants. Spectrophotometric method for total chlorophyll and a and b components. 62 - 63. Dobrev P, Trčková M, Kamínek M, 2011: The hormonome of developing seeds as revealed by LC/MS, 36th International Symposium on High-Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques. HPLC. 19.-23.62011., Budapest. Dupont F.M., Altenbach S.B., 2003: Molecular and biochemical impacts of environmental factors on wheat grain development and protein synthesis. J. Cereal Science. 38: 133 –146 Farooq M., Bramley H., Paltac J.A., Siddiquea K.H.M., 2011: Heat Stress in Wheat during Reproductive and Grain-Filling Phases. Crit. Rev. Plant Sciences. 30: 491-507. Herzog H.,1986: Source and sink during the reproductive period of wheat. Advances in Agronomy and Crop Science. S8:1-104 Takahashi T., Kanazawa T, 1996: Grain filling mechanisms in spring wheat: IV. Effects of shadings on number and size of spikes,l grains, endosperm cells and starch granules in wheat. Jpn. J. Crop Sci. 65:277–281.

Kontaktní adresa: Ing. Gabriela Kurešová, Ph.D. Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i. Drnovská 507/73 161 06 Praha 6 - Ruzyně [email protected]

314


DYNAMIKA ZASTOUPENÍ TRAVNÍCH KOMPONENTŮ U JETELOVINOTRAVNÍCH SMĚSÍ NA ORNÉ PŮDĚ Dynamics of representation components in legume-grass mixtures on arable land in conditions Lang, J. Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko Abstrakt Do jetelovinotravních směsí byly zařazeny pozdní odrůda srhy laločnaté (Dactylis glomerata) VV 115-132/10 (novošlechtění) a MRH Felina (Festulolium). Směsi byly namíchány v poměru 80 % jeteloviny a 20 % travního komponentu, a 50 % jeteloviny a 50 % travního komponentu. Z jetelovin byla použita vojtěška setá ´Zuzana´(Medicago sativa) a jetel luční ´Vlatavín´ (Trifolium pratense). Tyto směsi byly sledovány z hlediska zastoupení jednotlivých komponent ve čtyřech sklizních. Z výsledků vyplývá, že v podmínkách suchého až mimořádně suchého vegetačního období je potřeba zvýšit podíl osiva zkoušených travních komponentů až na 50 %, aby při sklizních byl zastoupen travní komponent z 20 %. Klíčová slova: vojtěška, srha, jetel luční, sucho Abstract To the legume-grass mixtures were added late variety of Dactylis glomerata VV 115-132/10 and Felina (Festulolium). Mixtures were mixed in the ratio of 80 % legumes and 20 % grass component, and 50 % legumes and 50 % grass components. From the legumes components was used alfalfa ´Zuzana´ (Medicago sativa) and red clover ´Vlatavín´ (Trifolium pratense). These mixtures were tested in terms of the representation of each component in the four harvests. The results show that in terms of dry to extremely dry growing season is needed to increase the proportion of grass seed tested components up to 50%, when harvests were represented grass component of 20%. Key words: alfalfa, cocksfoot, red clover, drought

Úvod Základem jetelovinotravních směsí na orné půdě jsou vysoceprodukční jeteloviny a trávy, které zajišťují vysokou kvalitu píce. Z jetelovin se ve směsích nejčastěji uplatňují vojtěška setá a jetel luční, případně jetel plazivý. Z orné půdy jako komponent jetelovinotravních směsí téměř vymizela srha laločnatá, v současné době se používají jílky, kostřavy, nebo sveřepy. Srha vymizela především pro její ranost a špatně sladěný růstový rytmus s jetelovinami. Dnes existují pozdní odrůdy, které mohou mít lépe sladěný růstový rytmus s jetelovinami. Na trhu je nabízena například odrůda Vega (Oseva Uni, 2012 [on-line]), nebo velmi pozdní holandská odrůda Greenly (Seedservice, 2012 [on-line]). Podíl travního komponentu ve směsi je potřeba volit s opatrností kvůli konkurenceschopnosti trav, která je druhově rozdílná. Při volbě podílu trav je potřeba přihlédnout k vláhovým a výživovým poměrům stanoviště. V jarním období, bohatém na vláhu, převládá růst trav, v letním období aktivita růstu trav ustává a dominanci v porostu přebírá hlubokokořenící vojtěška, která využívá vodu z hlubších vrstev půdy. U jetelovinotravních směsí je důležité vysévat vyšší podíl vojtěšky než jetele lučního, aby rychleji rostoucí jetel nemohl vojtěšku potlačit (Houdek a Robotka, 2007). Jeteloviny vytvářejí během růstu symbiózu s hlízkovými bakteriemi (například s rodem Rhizobium), které fixují vzdušný dusík a tím zásobují ve směsi i travního komponenta. Také vytvářejí zásobu dusíku v půdě využitelnou i v následujícím vegetačním období. Proto jsou jeteloviny a jejich směsi vhodným přerušovačem jednostranných osevních postupů a tvoří základ systémů ekologického zemědělství. Jetel plazivý ve směsi svým pokryvem zamezuje nadměrnému výparu z půdy po sklizni píce do doby, než dorostou ostatní komponenty směsi. Současně plní významnou protierozní funkci v místech ohrožených erozí půdy (Svobodová, Šantrůček, 315


2007). Podle Houdka (2009) je možné vhodnou druhovou skladbou směsi dosáhnout vyšší produkce píce na sušších stanovištích, její výnosovou stabilitu v suchých nebo chladných letech. 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 (novošlechtění pod pracovním názvem VV 115-132/10) v poměru 80 % jeteloviny a 20 % srhy, a ve druhé skupině byl poměr 50 % jeteloviny a 50 % srhy. Obdobně byly založeny směsi, ve kterých byla srha nahrazena mezirodovým hybridem (MRH) Felina (tab. 2). Lokalita Troubsko patří do řepařské výrobní oblasti, nadmořská výška 270 m, průměrná roční teplota 8,6 °C, ve vegetaci (duben – září) 14,8 °C. Roční suma srážek 547 mm a ve vegetaci 346 mm. Průměrné měsíční teploty a srážky uvádí tabulka č. 1, ve které je také uvedeno klimatologické hodnocení jednotlivých 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. V roce 2012 byly provedeny čtyři sklizně, přičemž termín první sklizně (22.5) byl zvolen na základě růstové fáze metání u nejranějšího travního komponentu (v tomto případě u srhy). Další sklizně (28.6, 7.8 a 18.9) byly provedeny ve fázi butonizace ranější jeteloviny (jetele lučního), protože ani jeden z travních komponentů ve směsi po první sklizni nemetají. Před každou sklizní byl ze všech opakování odebrán vzorek z plochy 1 m2 na určení procentuálního zastoupení komponent ve směsi. Statistické hodnocení bylo provedeno metodou analýzy variance (ANOVA P>0.05). Výsledky a diskuze Z výsledků vyplývá, že mezi variantami se stejným složením (var. č. 1 a 2 - směsi vojtěšky se srhou a var. č. 3 a 4 - směsi jetele lučního se srhou), ale s rozdílným poměrem osiva, nebyl zjištěn v zastoupení komponent u žádné ze čtyř sklizních rozdíl. U první sklizně byl podíl komponent ve směsích následující: u varianty č.1 bylo zastoupeno 87,5 % vojtěšky a 12,5 % srhy, (graf 1) u varianty č. 2 82 % vojtěšky a 18 % srhy (graf 2), u varianty č. 3 bylo zastoupeno 84 % jetele a 16 % srhy (graf 3) a u varianty č. 4 byl zastoupen jetel ze 72,8 % a srha z 27,2 % (graf 4). Období před první sklizní je charakterizováno jako mimořádně suché (tab. 1, úhrn srážek od 1.března do 22.května činil 34,6 mm). Období mezi první a druhou sklizní je charakterizováno jako silně suché až suché, s úhrnem srážek 65,3 mm. Z grafického znázornění je patrný nárůst zastoupení srhy u všech variant. Období mezi druhou a třetí sklizní je charakterizováno jako suché až normální, s úhrnem srážek 95,1 mm. Téměř celé období ale bylo suché a polovina srážek spadla těsně před sklizní, které lze spíše připočítat v následujícím období. U skupiny směsí s vojtěškou (varianty č. 1 a 2) došlo v případě varianty č. 1 k poklesu zastoupení srhy, u varianty č. 2 ke změně zastoupení nedošlo. U skupiny směsí s jetelem lučním (varianty č. 3 a 4) došlo k nárůstu zastoupení srhy. Tento nárůst v porostu není způsoben vysokou 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. Období mezi třetí a čtvrtou sklizní je charakterizováno jako normální až suché, s úhrnem srážek 62,3 mm. Ve směsích došlo k nárůstu zastoupení srhy u všech variant. Nárůst zastoupení srhy byl větší u směsí s jetelem lučním, než u směsí s vojtěškou. Dílčím cílem experimentu bylo porovnat zastoupení srhy a MRH Felina ve směsích. Literární zdroje uvádí, že konkurenceschopnost jednotlivých druhů trav pěstovaných ve směsích na orné půdě je 316


rozdílná. Při krátkodobém využívání porostu (1-3 užitkové roky) se při míchání směsí přidává 10 – 35 % travního komponentu (Kobes, 2012) s přihlédnutím na povětrnostní podmínky stanoviště. U mezirodových kříženců (Felina) doporučují Vorlíček a kol. (2009) maximální podíl osiva u vojtěškotrav 25 % tak, aby podíl travního komponentu nepřesáhnul v první seči 30% zastoupení. Z výsledků pokusů (Anova) vyplývá, že mezi spárovanými variantami (var. č. 1-5, 2-6, 3-7 a 4-8) není v zastoupení travních komponentů rozdíl, lze proto usuzovat, že tyto komponenty mají ve směsích za uvedených půdně-klimatických podmínek podobnou konkurenční schopnost. Aby při první sklizni byly v oblastech se silně a mimořádně suchým průběhem vegetace zkoušené travní komponenty zastoupeny v porostu alespoň z 20 %, je potřeba, aby směs osiva byla tvořena z 50 % vojtěškou a 50 % srhou, resp. 50 % vojtěškou a 50 % MRH Felina. Směsi srhy laločnaté s jetelem lučním jsou do srážkově chudých oblastí zcela nevhodné, jetel z porostu mizí. Sledování porostu bude probíhat i ve druhém užitkovém roce. Na základě výsledků z jiných řešených úkolů, lze předpokládat v případě suchého vegetačního období rychlý úbytek jetele lučního ze směsí. U vojtěškotravních směsí v případě sucha lze očekávat vyšší zastoupení vojtěšky. Tab. 1: Měsíční teploty a srážky v roce 2012

Tab. 2: Podíl osiva ve směsích a jejich výsevek směs č. 1 2 3 4 5 6 7 8

zastoupení Výsevek [%] [kg.ha-1] jetelovina tráva jetelovina tráva 80 20 14,4 4 50 50 9 10 80 20 14,4 4 50 50 9 10 80 20 14,4 6 50 50 9 15 80 20 14,4 6 50 50 9 15

Graf 1: Zastoupení komponent [%] u směsi č. 1


Směs teplota srážky vojtěška + srha měsíc [°C] [mm] vojtěška + srha 1 březen 6,2 1,8 3 jetel + srha duben 9,9 0 12,1 3 jetel + srha květen 16,0 1 25,4 2 vojtěška + Felina 1 1 červen 18,8 60,6 vojtěška + Felina červenec 20,4 1 60,0 2 jetel + Felina srpen 19,7 1 72,4 0 jetel + Felina září 14,9 1 32,1 1 Teplotní měsíc: 0-normální,1-teplý. Srážkový měsíc: 0-normální, 1-suchý, 2-silně suchý 3mimořádně suchý.

100,0

100,0

.

80,0

80,0

60,0

60,0

srha vojtěška

40,0

40,0

20,0 0,0 1.sklizeň

srha vojtěška

20,0

2.sklizeň

3.sklizeň

0,0 1.sklizeň

4.sklizeň

2.sklizeň

3.sklizeň

4.sklizeň

Závěr Pro optimální složení jetelovinotravních směsí je potřeba při míchání osiva respektovat konkurenční vztahy jednotlivých komponent a jejich půdně-klimatické nároky na stanoviště.

317


Aby bylo u směsi vojtěšky seté a pozdní odrůdy srhy laločnaté (VV 115-132/10) nebo MRH Felina na suchých stanovištích dosaženo 20 % zastoupení travního komponentu, je potřeba zvýšit podíl osiva trávy při míchání na 50 %. Jetel luční, jako hlavní komponenta směsí, je v těchto podmínkách nevhodný. Graf 3: Zastoupení komponent [%] u směsi č. 3


100,0 100,0

80,0

80,0

60,0

60,0

40,0

srha jetel

20,0 0,0 1.sklizeň

2.sklizeň

3.sklizeň

40,0 srha jetel

20,0 0,0 1.sklizeň

4.sklizeň

2.sklizeň

3.sklizeň

4.sklizeň

Dedikace Výsledek byl získán za (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace

Informační zdroje: Houdek, I.: Jak nejlevněji vyrobit kvalitní píci pro dojnice ke konzervaci. Náš chov 3, 2009, str. 54, 55. Praha: ProfiPress, 2009. Houdek I., Robotka P.: Pěstování vojtěšky ve směsích. Zemědělský týdeník č. 11, 2007, s. 14. Kobes, M.: Sestavování jetelovinotravních směsí [on-line] 2012. Agroweb [cit. 2012-09-01]. Dostupné z: http://www.agroweb.cz/Sestavovani-jetelovinotravnich-smesi__s1642x58703.html Kožnarová, V., Klabzuba, J.: Doporučení WMO pro popis meteorologických, resp. Klimatologických podmínek definovaného období. Rostlinná výroba 2002: roč. 48, č. 4, s. 190 – 192. Osevauni, a.s.: Seznam registrovaných odrůd ve vlastnictví firmy OSEVA UNI, a.s. [online] 2012. [cit. 2012-09-09]. Dostupné z: http://www.seedservice.cz/popis-druhu-a-odrud-trav> Seed Service s.r.o.: Popis druhů a odrůd trav a jetelovin v našich směsích [on-line] 2012. [cit. 2012-09-09]. Dostupné z: Svobodová, M., Šantrůček, J.: Mulčování porostů trav a jetelovin [on-line] 2007. Agroweb [cit. 2012-09-01]. Dostupné z: 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 Vorlíček, Z.: Možnosti zvýšení podílu energie v objemných krmivech ekologicky hospodařících farem. Pícninářské listy 2009: ročník XVI, s. 42 - 44. Kontaktní adresa: Ing. Jaroslav Lang, Ph.D. Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Zahradní 1, Troubsko, 66441, [email protected]

318


VLIV OŠETŘOVÁNÍ NA VÝVOJ BOTANICKÉHO SLOŽENÍ EXTENZIVNÍCH TRÁVNÍKŮ Effect of management systems on development of botanical composition of extensive turfs 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 Na stanovišti v Zubří (nadmořská výška 345 m, srážkový normál 865 mm, průměrná roční teplota vzduchu 7,5 °C) byl sledován vliv formy a dávky dusíku a způsobu manipulace s pokosenou biomasou na trávníkové vlastnosti dvou typů extenzivních trávníků, založených výsevem travní a vícedruhovou jetelotravní směsí. Byla hodnocena změna porostové skladby a index floristické podobnosti porostů. Byl zjištěn rozdílný index floristické podobnosti mezi variantou travní a jetelotravní směsi. Klíčová slova: extenzivní trávník, travní a jetelotravní směs, ošetřování trávníku, N hnojení, botanické složení Abstract The effects of type and rate of N-fertilizers and manipulation with mown biomass on turf properties were studied in two types of extensive turfs sown with grass and species-rich grass/legume mixtures in Zubří (altitude: 345 m, annual rainfall: 865 mm, annual average temperature: 7.5 °C). Stand composition change and index of floristic similarity were evaluated. The different index of floristic similarity between grass and grass/legume mixture was determined. Key words: extensive turf, grass and grass/legume mixture, turf management, N fertilisation, botanical composition

Úvod V zemědělské krajině, v parcích a městských oblastech v mnoha evropských zemích v reakci na hospodářské změny obecně docházelo a dochází ke zvyšování podílu neprodukčních travnatých ploch s extenzivním systémem ošetřování. Tyto travnaté plochy jsou často zakládány z druhově bohatých směsí a jsou ošetřovány v low-input systému. Extenzivně ošetřované travní porosty velmi výrazně přispívají k biologické rozmanitosti a kvalitě krajiny (Schüpbach et al., 2004), ale pro poskytnutí největšího prospěchu vyžadují k životnímu prostředí šetrné způsoby ošetřování, které využívají interakce mezi travami a dvouděložnými druhy bez nutnosti používání herbicidů nebo umělých hnojiv. V současné době však není k dispozici dostatek znalostí o vlivu různých způsobů ošetřování na druhovou diverzitu a kvalitu drnu v extenzivních travních porostech. Přitom genofond travních porostů je nenahraditelným přírodním zdrojem a jeho ovlivňování zemědělskou činností je jedním z nejstarších způsobů vlivu zemědělství na přírodu (Novák et al., 2008). Cílem práce bylo vyhodnotit vliv různých způsobů ošetřování extenzivních trávníků na botanické složení a následné změny v nově založených porostech. Materiál a metody Polyfaktoriální maloparcelkový pokus byl založen metodou znáhodněných bloků ve třech opakováních na podzim v roce 2006 v Zubří (nadmořská výška 345 m, srážkový normál 865 mm, průměrná roční teplota vzduchu 7,5 oC). Ve všech sledovaných letech byly zjištěny kladné odchylky průměrné denní teploty vzduchu od dlouhodobého průměru od 0,7 °C do 2,2 °C. V roce 2007 dosahoval roční úhrn srážek 98,7 % dlouhodobého průměru, v roce 2008 319


dosahoval pouze 89,9 % dlouhodobého průměru. Velikost parcel činila 1,8 x 1,8 m. Pro výsevek bylo použito 25 g.m-2 osiva směsi. Pokusnými faktory byly: 1. typ porostu: a) travní směs 3 travních druhů (jílek vytrvalý 30 %, kostřava červená 40 %, lipnice luční 30 %), b) jetelotravní směs 6 travních druhů (95 % trav, z toho kostřava červená 30 %, jílek vytrvalý a lipnice luční po 25 %, kostřava ovčí, poháňka hřebenitá a tomka vonná po 5 %) a 2 druhů jetelovin (3 % jetele plazivého, 2 % štírovníku růžkatého). V případě travních komponent byly ve směsích použity směsi 3 travních druhů. 2. způsob ošetřování travních porostů: a) 5x sečení, b) 5x mulčování. 3. použitá forma dusíku v hnojivu: a) RN - N v rychlorozpustné formě, hnojivo Nitrophoska; b) SN - se stabilizátorem N (inhibitorem nitrifikace), hnojivo ENTEC; c) DN - N ve formě dlouhodobé (IBDU-kondenzát močoviny), hnojivo Floranid; d) K - kontrola (bez hnojení). 4. dávka dusíku za rok: a) 50 kg N.ha-1 jednorázově v časném jarním období; b) 100 kg N.ha-1 ve dvou dávkách, v časném jarním období a po 3. seči v letním období. Hodnocení extenzivních trávníků probíhalo v letech 2007-2010 v jarním období před 1. sečí v květnu. Ve formě fytocenologických snímků byly hodnoceny znaky: a) prezence všech druhů vyskytujících se na parcele, b) kvantitativní zastoupení druhů na parcele (pokryvnost v %). Pro hodnocení sukcesních změn v porostech byly vypočteny: a) celková změna porostové skladby (ZPS %) dle Klimeše in Hrabě a Buchgraber (2004) založená na vzdálenosti vektorů se standardizovaným měřítkem: 1.hodnocení intenzity porostových změn meziročního charakteru mezi roky 2007/2008, 2008/2009 a 2009/2010, 2.hodnocení intenzity porostových změn víceletého (sukcesního) charakteru mezi roky 2007/2010, b) na základě celkového počtu druhů byl vypočten index kvalitativní floristické podobnosti (similarity) mezi fytocenologickými snímky v 1. a 4. užitkovém roce (2007, 2010) dle Sørensena in Moravec et al. (1994). Vybrané charakteristiky byly zpracovány jednofaktorovou a vícefaktorovou analýzou variance ANOVA v programu STATISTICA CZ 10 (StatSoft Inc. 2011, USA) s následným testováním pomocí Tukeyova HSD testu na hladině významnosti α = 0,05. Výsledky a diskuze Celková změna porostové skladby (= měnlivost) víceletého charakteru mezi 1. a 4. užitkovým rokem v jetelotravní směsi byla v průměru variant hnojení v mulčované variantě 35,6 % a v sečené variantě 29,3 % (Tab. 1). V mulčované variantě se na porostových změnách podílely zejména trávy (20,3 %) a plevelné druhy (13,7 %). V sečené variantě je zřejmý nižší vliv travní složky (15,3 %), plevelné složky (5,6 %) a naopak vyšší podíl jetelovin (8,4 %) na porostových změnách. Porostové změny dlouhodobého charakteru v mulčované variantě jetelotravní směsi byly ovlivněny převážně změnami v zastoupení základních travních druhů (Festuca rubra, Lolium perenne, Poa pratensis) a značným zvýšením pokryvnosti některých plevelných druhů (např. Poa trivialis) ve 4. užitkovém roce. V sečené variantě jetelotravní směsi byla velikost ZPS ovlivněna také změnami v zastoupení základních travních druhů, ale díky postupnému zvyšování pokryvnosti jetelovin (zejména Trifolium repens) měla na dlouhodobé porostové změny výrazný vliv také jetelová složka. Z pohledu meziročních porostových změn byla nejvyšší ZPS v obou variantách ošetřování zjištěna mezi 1. a 2. užitkovým rokem a nejvíce se na ní podílely změny ve skupině jetelovin. Pokryvnost T. repens se ve 2. užitkovém roce v průměru variant hnojení u sečené i mulčované varianty zvýšila na 41 % (výsevek ve směsi činil 5 %). Nejmenší porostové změny byly zjištěny mezi 2. a 3. užitkovým rokem, a to v obou variantách ošetřování.

320


Tab. 1 Celková změna porostové skladby (ZPS %) meziročního a víceletého charakteru v jetelotravní směsi v průměru variant hnojení v závislosti na způsobu ošetřování Ošetřování ZPS (%) 2007/2008 2008/2009 2009/2010 2007/2010 Trávy 15,6 9,3 8,8 20,3 5 mulčování Jeteloviny 19,3 8,3 10,2 1,6 Plevele 4,0 2,1 9,4 13,7 Celková 38,9 19,8 28,4 35,6 Trávy 17,8 5,6 8,9 15,3 5 sečí Jeteloviny 19,5 5,1 8,2 8,4 Plevele 4,1 0,9 1,3 5,6 Celková 41,3 11,6 18,3 29,3 ZPS víceletého charakteru v travní směsi byla v průměru variant hnojení v mulčované variantě 28,2 % a v sečené variantě 26,1 % (Tab. 2). Na měnlivost porostové skladby měly v mulčované i sečené variantě větší vliv plevelné druhy (do nichž byla v travní směsi zahrnuta skupina jetelovin) než travní složka. V mulčované variantě byly porostové změny ovlivněny měnícím se zastoupením základních travních druhů (F. rubra, L. perenne, P. pratensis) a zvýšením pokryvnosti některých nevysetých druhů ve 4. užitkovém roce (zejména zvýšením pokryvnosti P. trivialis na 10 % a T. repens na 11 % v průměru variant hnojení). Také v sečené variantě se na měnlivosti porostů podílely změny v pokryvnostech základních travních druhů a z nevysetých druhů zvýšení pokryvnosti T. repens (na 24 % v průměru variant hnojení). Intenzita meziroční ZPS byla nižší než v případě jetelotravní směsi s výjimkou sečené varianty mezi rokem 2008 a 2009 (21,8 %). Bylo to způsobeno pomalejším rozvojem nevysetého T. repens v porovnání s jetelotravní směsí. U nově založených travních porostů by meziroční ZPS měla být 25-40 % (Klimeš, 1994). Zkoumané travní porosty se v 1.-4. užitkovém roce nacházely v počátečním stádiu sukcese, které podle adaptability porostu trvá 3-6 let od založení (Hrabě a Buchgraber, 2004). Stabilizační období sukcese lze očekávat od 6-8 roku po založení porostu a je charakteristické stabilizovaným podílem hlavních botanických složek porostu. Vliv typu N v hnojivu a roční dávky hnojiva na meziroční a dlouhodobou změnu porostové skladby v jetelotravní a travní směsi, který byl sledován ve všech užitkových letech, nebyl vyhodnocen jako statisticky významný. Tab. 2 Celková změna porostové skladby (ZPS %) meziročního a víceletého charakteru v travní směsi v průměru variant hnojení v závislosti na způsobu ošetřování Ošetřování ZPS (%) 2007/2008 2008/2009 2009/2010 2007/2010 Trávy 10,1 5,3 6,5 13,2 5 mulčování Plevele 8,7 7,3 10,8 15,0 Celková 18,8 12,5 17,4 28,2 Trávy 13,5 8,9 6,3 10,6 5 sečí Plevele 7,6 12,9 4,6 15,5 Celková 21,1 21,8 10,8 26,1 Floristická podobnost porostů mezi 1. a 4. užitkovým rokem (Tab. 3) vypovídá o stupni kvalitativní podobnosti fytocenologických snímků mezi porovnávanými roky. Statisticky průkazný rozdíl byl zjištěn pouze mezi variantami porostů, kde ve variantě jetelotravní směsi byla zjištěna větší kvalitativní podobnost snímků (70 %) v porovnání s variantou travní směsi (53 %). Tento výsledek si vysvětlujeme zvýšením počtu plevelných druhů ve variantě jetelotravní směsi ve 4. užitkovém roce. Vliv hnojení a způsobu ošetřování nebyl vyhodnocen 321


jako statisticky významný. Neprůkazně větší floristickou podobnost měla mulčovaná varianta jetelotravní směsi v porovnání s variantou sečenou. Tab. 3 Index kvalitativní floristické podobnosti mezi roky 2007 a 2010 v jetelotravní a travní směsi podle varianty hnojení a ošetřování s vyznačením statisticky průkazných rozdílů Ošetřování K_0 RN_50 RN_100 SN_50 SN_100 DN_50 DN_100 Průměr JTS, 5 mulčování 70 76 77 73 73 67 82 74 JTS, 5 sečí 51 68 63 65 70 68 76 66 abc bc bc bc bc abc c Průměr 60 72 70 69 72 67 79 70 a TS, 5 mulčování 50 45 63 44 60 53 50 52 TS, 5 sečí 55 62 65 42 53 46 50 53 Průměr 52 ab 53 ab 64 abc 43 a 56 abc 49 ab 50 ab 53 b Závěr V porostech neprodukčních krajinných trávníků pěstovaných na lokalitě Zubří byly v letech 2007 až 2010 prostřednictvím fytocenologického snímkování sledovány změny, které se v porostech odehrávají a následně byla hodnocena kvalitativní podobnost porostů mezi 1. a 4. užitkovým rokem. Protože se porosty jetelotravní a travní směsi v období po založení nacházely v počátečním stádiu sukcese, byly zjištěné změny porostové skladby malé. Výjimkou bylo období po založení ve variantě jetelotravní směsi, kde se na vyšších změnách porostové skladby podílel silný rozvoj jetele plazivého (Trifolium repens). Vliv hnojení na změnu porostové skladby v období po založení krajinného trávníku se nejeví jako významný. Dedikace Příspěvek vznikl za finanční podpory MŠMT v rámci projektu 2B06034 a za finanční podpory MZe v rámci Národního programu konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a agrobiodiversity a v rámci institucionální podpory na rozvoj výzkumné organizace. Použitá literatura Hrabě, F., Buchgraber, K. Pícninářství: Travní porosty. 1. vydání. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2004. 151 s. Klimeš, F. Ekologické a ekonomické aspekty uplatnění dočasných travních porostů. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 1994. 36 s. Moravec, J. et al. Fytocenologie. Vyd. 1. Praha: Academia, 1994, 404 s. Novák, J. Pasienky, lúky a trávniky. Vyd. 1. Prievidza: Patria, 2008, 708 s. Schüpbach, B. et al. Grassland and landscape aesthetics. In Grassland Science in Europe: Land Use Systems in Grassland Dominated Regions. Luzern: Organising Committee of the 20th General Meeting of the European Grassland Federation, 2004. s. 186-188.

Kontaktní adresa: Ing. Martin Lošák OSEVA PRO s.r.o., o.z. Výzkumná stanice travinářská Rožnov - Zubří Hamerská 698, 756 54 Zubří [email protected]

322


ROZDÍLY ODRŮD PŠENICE OZIMÉ VE SCHOPNOSTI ČERPAT DRASLÍK Z PŮDNÍCH SILIKÁTOVÝCH MINERÁLŮ V RANÝCH STADIÍCH RŮSTU Winter wheat varietal differences in potassium uptake from soil silicate minerals in early stages of growth Madaras M., Mayerová M. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha Abstrakt V nádobovém pokusu jsme zkoumali odběr draslíku (K) ozimou pšenicí ze substrátu, kde jediným zdrojem K byly silikátové minerály slída (8 %K) a živec (10 %K). Tyto minerály tvoří hlavní část půdní zásoby K. Otestovali jsme odběr K 12 odrůdami během prvních 4 týdnů růstu. Odrůdy vykazovaly značné rozdíly ve schopnosti čerpat K vázaný ve slídě i živci. Vzhledem k vyššímu obsahu přístupného K byl příjem K ze slídy vyšší (20% - 55% K v celkové biomase přijato ze slídy, nejvyšší příjem odrůdy Biscay a Vlasta, nejnižší Arina) než ze živce (0% - 38%, nejvyšší příjem Biscay, nejnižší Arina). Tyto odrůdové rozdíly mohou mít dopad na výkonnost ozimé pšenice v podmínkách snížené dostupnosti K. Klíčová slova: draslík, půda, pšenice ozimá, odrůdy, výživa rostlin Abstract We had tested potassium (K) uptake by 12 winter wheat varieties from the substrate, where mica (8% K) and orthoclase (10% K, both are major soil K silicate minerals) were the only K sources. 12 varieties were grown in pots for 4 weeks. Varieties differed widely in their ability to uptake K from added minerals. The uptake from mica was higher (20% - 55% K in total biomass uptaken from mica, the highest uptake by Biscay, the lowest Arina) compared to orthoclase (0% - 38%, the highest uptake Biscay, the lowest Arina). These varietal differences can influence the performance of winter wheat in conditions of decreased soil K availability. Key words: potassium, soil, winter wheat, varieties, plant nutrition

Úvod Draslík (K) je základní rostlinnou živinou, která se kromě jiného významným způsobem podílí na hospodaření rostlin s vodou. Jeho nedostatek vyvolává poruchy, které se mohou projevit ve výnosu a kvalitě produkce, přičemž výraznější poškození porostů nastává v počátečních fázích vegetace. U ozimů je výskyt nedostatku K častý v jarním období, přičemž u porostů s nedostatkem K dochází snadněji k poškození mrazem, rostliny hůře regenerují a jsou náchylné na houbové choroby (Vaněk a kol., 2007). Kromě nízké zásoby K v půdě způsobuje snížení příjmu K také nízká vlhkost půdy (Kuchenbuch a kol., 1986). U ozimé pšenice se nedostatek K projevuje chlorózou až nekrózou špiček starších listů a jejich usycháním, stéblo je slabší, rostliny jsou náchylné k poléhání (Beaton a Sekhon, 1985). Hlavním potenciálním zdrojem K v půdě jsou primární alumosilikáty (zejména živce a slídy, ve kterých je v nevýměnné formě vázán největší podíl půdního K) a sekundární jílové minerály (Vaněk a kol., 2007). V písčitých půdách s nízkým podílem jílové frakce může při dlouhodobém nehnojení draslíkem dojít k vyčerpání výměnného draslíku a příjem K bude záviset zejména na schopnosti rostliny vyrovnat se se sníženou dostupností K, resp. mobilizovat nevýměnné formy vázané v primárních silikátových minerálech. V příjmu a využití draslíku jsou výrazné genotypové rozdíly, a to u všech hlavních ekonomicky významných plodin (Rengel a Damon, 2008). Cílem našeho výzkumu bylo zjistit, zda a v jakém rozsahu jsou u pšenice ozimé odrůdové rozdíly ve schopnosti čerpat K ze substrátu, kde jediným zdrojem K jsou primární silikátové minerály. 323


Materiál a metody Pokus byl založen do plastových nádob s objemem 100 ml. Pro pěstování pšenice ozimé jsme použili tři druhy substrátů: křemenný písek (kontrola se stopovým obsahem K obsahujících minerálů), křemenný písek s 1 hm. % slídy (minerál zinnwaldit) a křemenný písek s 1 hm. % K živce (ortoklas). Charakteristika použitých silikátových draselných minerálů je uvedena v tabulce 1. Detailnější charakteristika minerálů je uvedena v práci Madaras a kol. (2012). Tabulka 1. Chemické složení a zrnitost silikátových minerálů použitých v experimentu.

Zrn <0,002 mm 0,002-0,063mm > 0,063 mm -SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO Kvýměnný Knevýměnný Kcelkový

Slída 7.7 82.1 10.2 43.8 20.9 14.45 12.2 1050 7150 81 900

%

%

mg/kg

Živec 12.1 87.9 0.0 64.9 18.1 1.16 0.60 0 940 99 300

Nádoby byly osety dvanácti odrůdami pšenice ozimé. Výběr odrůd zahrnuje tři odrůdy ze seznamu doporučených odrůd (Akteur, Biscay, Bohemia), dále 6 odrůd registrovaných v ČR (Pitbull, Šárka, Samanta, Vlasta, Rheia, Estica) a tři další odrůdy (Savannah, Arina, Kanzler). Vyseto bylo po sedmi semenech na nádobu, po vzejití byl počet sjednocen na 5 rostlin. Pokus byl uskutečněn ve třech opakováních každé varianty. Živiny byly dodány na počátku jednorázově formou Hoaglandova roztoku (bez draslíku). Nádoby jsme pak zalévali destilovanou vodou po dobu čtyř týdnů. Po této době jsme rostliny sklidili a po sušení při 105 o C do konstantní hmotnosti stanovili celkovou biomasu. K v biomase byl stanoven po mikrovlnné mokré digesci metodou plamenové fotometrie.Příjem K ze silikátových minerálů byl stanoven po odečtení K obsaženého v rostlinách pěstovaných na kontrolní variantě. Výsledky a diskuze Přídavek draslíku ve formě silikátových minerálů se projevil na přírůstku biomasy velmi nevýrazně (zvýšení o 3,5% u slídy a 13% u živce), významně se však zvýšil obsah K v biomase rostlin (o 28% u variant se živcem a 74% se slídou, tabulka 2). Vyšší čerpání K ze slídy je dáno především vyšším obsahem výměnného K vzhledem k živci, u kterého byl téměř veškerý K vázaný v silikátové struktuře (Tab. 1). Z výsledků jsou patrné značné odrůdové rozdíly ve schopnosti čerpat K z draselných silikátových minerálů. Rozmezí procentuálního podílu K přijatého ze slídy bylo mezi jednotlivými odrůdami 20 % (Arina) až 55% (Biscay). U variant se živcem bylo u všech odrůd pozorováno nižší čerpání - odrůdy Arina, Rheia a Estica draslík ze živce téměř nepřijímaly, naproti tomu nejvyšší relativní čerpání bylo opět u odrůdy Biscay (38%) a nejvyšší absolutní příjem u odrůdy Kanzler. Obecně lze konstatovat, že schopnost čerpání K ze slídy a ze živce vzájemně souvisí. Výjimkou z této pozitivní korelace je odrůda Kanzler. Po vyloučení této odrůdy ze statistického souboru je korelace mezi čerpáním K ze slídy a ze živce statisticky významná (r2=0,77, p<0,01). Po čtyřech týdnech růstu byl v biomase odrůd Biscay a Vlasta již podíl K ze slídy vyšší než 50 % celkového obsahu (průměr všech odrůd 42%, Tab. 2). Podíl přijatý ze živce byl téměř dvakrát nižší (průměr odrůd 23%), nejvyšší podíl vykázaly odrůdy Biscay, Samanta a Pitbull. 324


Tabulka 2. Přijatelnost K ze slídy a živce odrůdami pšenice ozimé. Biomasa (g)

K v biomase (mg)

Odběr K pouze z minerálů

Odrůda

Pitbull Šárka Biscay Bohemia Samanta Vlasta Akteur Rheia Savannah Estica Arina Kanzler

kontr.

slída

živec

kontr.

slída

živec

0.46 0.36 0.31 0.49 0.38 0.43 0.33 0.61 0.35 0.51 0.52 0.53

0.41 0.40 0.40 0.55 0.37 0.44 0.43 0.60 0.36 0.55 0.46 0.50

0.58 0.52 0.51 0.59 0.45 0.43 0.42 0.55 0.36 0.47 0.53 0.56

1.70 1.64 1.28 1.56 1.47 1.50 1.48 1.95 1.59 1.88 1.95 1.95

3.13 2.80 2.83 3.11 2.84 3.29 2.82 3.07 2.95 2.67 2.44 2.74

2.42 2.20 2.07 2.04 2.14 2.10 1.86 1.90 2.20 2.00 1.87 2.76

ze slídy (% celkového K v biomase)

ze živce (% celkového K v biomase)

46% 41% 55% 50% 48% 54% 47% 37% 46% 29% 20% 29%

30% 25% 38% 23% 31% 28% 20% -2% 28% 6% -4% 29%

Graf 1. Celkový odběr draslíku z draselných minerálů jednotlivými odrůdami pšenice ozimé. 2 příjem K ze slídy (mg) příjem K ze živce (mg) 1.5

1

Arina

Estica

Kanzler

Rheia

Šárka

Akteur

Samanta

Pitbull

Savannah

-0.5

Biscay

Vlasta

0

Bohemia

0.5

Získané výsledky potvrzují zjištění Guopinga a kol. (1999), kteří poukázali na významné rozdíly v akumulaci a efektivitě využití K u 58 odrůd pšenice. Jako kritérium pro výběr odrůd perspektivních pro šlechtění ke zvýšení efektivnosti využití K (zejména pro low-input systémy) použili autoři produkci biomasy (celkové nebo zrna) na jednotku přijatého draslíku. Z tohoto hlediska by nejefektivnějšími odrůdami byly Rheia a Bohemia, u kterých je vyprodukovaná biomasa na jednotku přijatého K nejvyšší (u odrůdy Rheia dokonce k příjmu ze živce ani nedocházelo). U těchto odrůd by bylo ovšem potřeba prověřit, jestli by si vyšší 325


efektivitu využití K zachovaly i v dalších fázích růstu. U ječmene bylo zjištěno, že rozdíly v příjmu K+, které byly u odrůd ječmene pozorovány 6 dní po vzejití, měly tendenci přetrvávat až do doby zralosti (Glass a Perley, 1980, in Beaton a Sekhon, 1985). Z výsledku vyplývá, že vyšší schopnost přijímat K z fixovaných silikátových forem v prvních týdnech růstu nemusí nutně souviset s vyšší efektivitou využití přijatého K. V našem pokusu lze také pokládat za směrodatnější výsledky z variant se živcem, vzhledem k tomu, že u slídy byl vyšší obsah výměnného K a čerpání tak nebylo jenom z fixovaných forem. Lepší - odrůdově podmíněná - schopnost mladých rostlin čerpat draslík z méně přístupných forem se může projevit lepším přezimováním a jarním růstem rostlin a ve výsledku vyšším výnosem, a to zejména v půdách ochuzených o přístupné formy K (písčité a dlouhodobě nehnojené půdy) a při snížené dostupnosti vody podmíněné suchem nebo nízkou teplotou. Další testování odrůd pro půdy s nízkým obsahem přístupných forem K by mělo zahrnovat jak odrůdy schopné čerpat K ze živce (lepší potenciál přežití v raných fázích růstu), tak odrůdy s vysokou efektivitou využití přijatého K (potenciálně vyšší výnosy). Závěr Výzkumem bylo zjištěno, že mezi odrůdami pšenice ozimé jsou značné rozdíly ve schopnosti čerpat K vázaný ve slídě a v živci. Nejvyšší příjem takto vázaného K vykázali odrůdy Biscay a Vlasta. Vzhledem k tomu, že tyto vlastnosti mohou mít dopad na výkonnost ozimé pšenice v podmínkách snížené dostupnosti K, lze tyto odrůdy doporučit pro půdy s velmi nízkým obsahem přístupného draslíku, resp. pro šlechtění odrůd vhodných do zemědělských systémů s nízkým vstupem živin. Dedikace Příspěvek vznikl díky projektu QI91C118 "Rezervy půdního draslíku v podmínkách trvalé negativní živinové bilance v obilnářských systémech" Použitá literatura Beaton, J.D., Sekhon, G.S., 1985: Potassium nutrition of wheat and other small grains. In: Munson, R.D. (ed.): Potassium in agriculture. ASA-CSSA -SSSA, Madison, WI Fageria, N.K., Stone, L.F., 2006: Physical, Chemical, and Biological Changes in the Rhizosphere and Nutrient Availability. Journal of Plant Nutrition, 29, s.1327-1356 Guoping, Z., Jingxing, Ch., Tirore, E.A., 1999: Genotypic variation for potassium uptake and utilization efficiency in wheat. Nutrient Cycling in Agroecosystems 54 (1), s. 41-48 Kuchenbuch, R., Claassen, N., Jungk, A., 1986: Potassium availability in relation to soil moisture. I. Effect of soil moisture on potassium diffusion, root growth and potassium uptake of onion plants. Plant and Soil, 95(2), s. 221-231 Madaras, M., Mayerová, M., Koubová, M., Kulhánek, M., Faltus, M., 2012: Waste silicate minerals as potassium sources: a greenhouse study on spring barley. Archives of Agronomy and Soil Science, DOI:10.1080/03650340.2012.667079 Rengel, Z., Damon, P.M., 2008: Crops and genotypes differ in efficiency of potassium uptake and use. Physiologia Plantarum 133: s.624-636 Vaněk, V., Balík, J., Pavlíková, D., Tlustoš, P., 2007: Výživa polních a zahradních plodin. Profi Press, Praha Kontaktní adresa: RNDr. Mikuláš Madaras, Ph.D., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 - Ruzyně email: [email protected] 326


MOŽNOSTI PĚSTOVÁNÍ JÍLKU MNOHOKVĚTÉHO JEDNOLETÉHO NA SEMENO V REŽIMU EKOLOGICKÉHO ZEMĚDĚLSTVÍ The possibilities for organic annual ryegrass seed production Macháč R., Smočková M., Both Z. OSEVA vývoj a výzkum s.r.o.

Abstrakt V letech 2010-12 byl v maloparcelních polních pokusech sledován vliv meziřádkové vzdálenosti, způsobu ošetření, výsevku a organického hnojení na zaplevelení porostu a semenářskou výkonnost jílku mnohokvětého jednoletého v podmínkách ekologického zemědělství. Nejvyšší výnos semen jílku jednoletého byl dosažen u širokořádkových porostů, hnojených organickým hnojivem a ošetřovaných plečkováním. Plečkování porostu se rovněž ukázalo jako nejúčinnější způsob ochrany ekologických semenářských porostů jílku jednoletého vůči zaplevelení. Klíčová slova: jílek mnohokvětý jednoletý, výnos semen, zaplevelení Abstract The influences of the row distance, weed management, sowing rate and organic fertilization on the weediness and seed yield of the annual ryegrass were observed in the small-plot field trial conducted in 2010-12 under organic conditions. High seed yield was achieved in wide-rows crop which were fertilized by organic manure and treated by hoeing machine. Line hoeing shown also best results in weed control of organic annual ryegrass seed crop. Key words: annual ryegrass, seed yield, weediness

Úvod Jílek mnohokvětý jednoletý (Lolium multiflorum Lam. var. westerwoldicum Wittm.) se řadí mezi nejvýznamnější jednoleté pícní druhy trav. Poskytuje vysoké výnosy zelené píce již v roce zásevu a hraje významnou roli zejména při zakládání krátkodobých pícních porostů na orné půdě. Rychlý růst a vývoj po zasetí je důvodem, proč se s úspěchem využívá i jako krycí plodina při zakládání dlouhodobých lučních a pastevních porostů (Hejduk, 2002). V neposlední řadě se jedná o druh využívaný jako meziplodina, zejména na farmách s vyšším zastoupením polygastrů. Nařízení rady EU č. 834/2007 stanoví požadavky, aby osiva používaná v ekologickém zemědělství byly vyprodukovány v režimu ekologického zemědělství, tj. bez použití umělých hnojiv a pesticidů. Zároveň veškeré semenářské porosty a osiva musí splňovat kriteria zákona o osivu a sadbě a prováděcích vyhlášek k tomuto zákonu bez jakýchkoliv výjimek. Je proto nezbytně nutno řešit tuto problematiku a vypracovat metodické postupy, které ekologickým zemědělcům umožní vyprodukovat dostatečné množství travních semen v odpovídající kvalitě. Základní pravidla pro ekologické pěstování trav na semeno uvádějí Cagaš et al. (2010). Nicméně podmínky pro úspěšné pěstování jílku mnohokvětého jednoletého v režimu ekologického zemědělství nebyly dosud blíže specifikovány. Předkládaný příspěvek informuje o možnostech pěstování jílku mnohokvětého jednoletého na semeno v podmínkách ekologického zemědělství. Materiál a metody Polní maloparcelní pokus byly v letech 201-12 opakovaně založeny na pozemcích Výzkumné stanice travinářské v Zubří (356 m n. m., průměrná teplota 7,5 oC, srážkový normál 864 mm). Na pokusných pozemcích nebyly dva roky před založením pokusů aplikovány žádné pesticidy ani průmyslová hnojiva. Velikost parcel pro sklizeň činila 10 m2 (1,26 m x 8 m). Pokusné parcely byly uspořádány do čtyř randomizovaných bloků (opakování A-D). V pokusu byly 327


kombinovány tři pokusné faktory: (1) meziřádková vzdálenost (10,5-21-42 cm), (2) výsevek (základní - 25 kg.ha-1, snížený - 20 kg.ha-1) a (3) organické hnojení (nehnojeno, hnojeno 100 kg N.ha-1). S meziřádkovou vzdáleností souvisí rovněž způsob ošetřování pokusů – regulace zaplevelení (řádky 10,5 a 21 cm – vláčení prutovými branami; řádky 42 cm plečkování), které bylo prováděno ve fázi odnožování (BBCH 25). Před ošetřením a 14 dnů po ošetření bylo provedeno hodnocení zaplevelenosti pokusných parcel (v % pokryvnosti) včetně hodnocení plevelného spektra Pro stanovení výnosu obilek byla v růstové fázi BBCH 87-89 provedena přímá sklizeň parcelní sklízecí mlátičkou Wintersteiger Elite. Osivo z každé parcely bylo zachyceno do prodyšného plátěného sáčku a dosušeno v komorové sušárně. Po vysušení bylo sklizené osivo předčištěno na laboratorní předčističce a poté vyčištěno na konečnou čistotu na laboratorní čističce Westrup-Kamas LALS. Z hmotnosti vyčištěného osiva byl stanoven výnos obilek a byly odebrány vzorky obilek pro stanovení čistoty, HTS, energie klíčení a klíčivosti. 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 zaplevelení Na zaplevelení měla velký vliv organizace porostu. Před mechanickým ošetřením byly nejvíce zapleveleny parcely se širokými řádky (42 cm), naopak nejmenší hodnoty zaplevelení byly pozorovány u úzkých řádků. Po mechanickém ošetření porostu se zaplevelení snížilo, přičemž nejúčinnějším opatřením se stalo plečkování porostu, kdy došlo k poklesu zaplevelení v průměru o 37 %, po vláčení došlo k redukci zaplevelení v průměru o 22 %. Graf 1: Zaplevelení jednotlivých variant před mechanickým ošetřením (PRE) a 14 dnů po ošetření (POST). 30

Zaplevelení (%)

25

20

15

10 PRE: F(11;132) = 1,5535; p = 0,1200 POST: F(11;132) = 0,5503; p = 0,8654 5 PRE POST 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Varianta

Účinnost mechanického ošetření se však rok od roku lišila. Nejnižší byla v roce 2010, kdy vlivem nepříznivých povětrnostních podmínek došlo ke značnému utužení povrchu půdy a pracovní nástroje tak nepronikly do požadované hloubky. Naopak nejvyšší účinnost 328


mechanických ošetření byla zaznamenána v roce 2011 (v průměru 56 %), kdy zejména u plečkovaných variant došlo k výrazné redukci zaplevelení (až o 75 %). V roce 2012 byla počáteční účinnost mechanických opatření také dobrá, bohužel vlivem vydatných pozdních srážek došlo ke vzcházení druhé vlny plevelů (zejména ježatka kuří noha) a sekundárnímu zaplevelení porostů, čímž celková průměrná účinnost klesla na 26 %. Plečkování travosemenných porostů jako účinnou ochranu vůči zaplevelení doporučoval Demela (1976). Zaplevelení jednotlivých variant je znázorněno v grafu 1. Hodnocení výnosu semen Nejvyšší výnosy semen byly dosaženy u variant s šířkou řádků 42 cm, které byly ošetřeny plečkováním a přihnojeny organickým hnojivem. V průměru 3 let zde bylo dosaženo výnosu 1287 kg.ha-1. V porovnání výsevků byly vyšší výnosy dosaženy u vyššího výsevku (25 kg.ha1 ), kdy došlo k neprůkaznému zvýšení výnosu o 4 % (p=0,149). Podle očekávání byly vyšší výnosy dosaženy u variant hnojených organickým hnojivem, kde došlo k statisticky vysoce průkaznému zvýšení výnosu semen o více než 17 % (p<0,0001). Průkazné rozdíly byly zaznamenány rovněž u pokusného faktoru šířka řádků. Zde byly nejvyšší výnosy dosaženy u meziřádkové vzdálenosti 42 cm. Výnosy u dalších dvou šířek řádků byly statisticky vysoce průkazně nižší (p<0,0001) o 10 % (řádky 10,5 cm), resp. o 16 % (řádky 21 cm). Vyšší výnosy u širokých řádků jsou spojeny zejména se způsobem ošetřování porostu, neboť u plečkované varianty došle k nejúspěšnější regulaci zaplevelení. O pozitivním vlivu plečkování na výši výnosu semen referují Boelt et al. (2002). Vliv jednotlivých pokusných variant na výši výnosu semen je uveden v grafu 1. Graf 2: Výnos semen jílku mnohokvětého jednoletého (2010-12), včetně intervalů spolehlivosti (p=0,05) 2000

1800 rok: 2010 rok: 2011 rok: 2012

čistý výnos (kg/ha)

1600

1400

1200

1000

800

600 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Varianta

Přehled výnosů semen v jednotlivých letech a průměr za roky 2010-12 je uveden v tabulce č. 2.

329


Tabulka 2: Výnos semen jílku mnohokvětého jednoletého a jeho kvalitativní charakteristiky výnos semen var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

šířka řádků cm 10,5 10,5 10,5 10,5 21 21 21 21 42 42 42 42

výsevek kg.ha-1 20 20 25 25 20 20 25 25 20 20 25 25

hnojení N kg.ha-1 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 p=

2010 kg.ha-1 983 1053 999 1133 919 942 909 958 936 983 966 1032

2011 kg.ha-1 T05 984 ef 1261 bcd 1054 def 1261 bcd 893 f 1351 bc 1071 def 1424 b 1161 cde 1680 a 1158 cde 1722 a

0,294

<0,0001

2012 průměr 2010-12 T05 kg.ha-1 kg.ha-1 T05 923 bcdef 963 defg 932 bcde 1082 cde 946 bcde 1000 def 1002 abc 1132 bc 798 f 870 g 860 def 1051 cdef 819 ef 933 fg 878 cdef 1087 cd 970 bcd 1023 cdef 1033 ab 1232 ab 983 abcd 1036 cdef 1107 a 1287 a <0,0001

<0,0001

Závěr Z tříletých výsledků polních pokusů vyplývá, že pěstování jílku mnohokvětého jednoletého na semeno v podmínkách ekologického zemědělství může přinést uspokojivé výsledky. Jako nejvhodnější technologie se jeví pěstování jílku v širokých řádcích s plečkováním porostu. Pro dosažení uspokojivých výnosů semen je však nezbytné zajistit dostatečnou výživu porostu hnojením organickými hnojivy. Výše výsevku neměla na výnos semen statisticky významný vliv. Při regulaci zaplevelení se lépe uplatnilo plečkování, které potlačilo plevele významněji nežli vláčení plecími branami. 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 Boelt B. Deleuran L., Gislum R. (2002): Organic forage seed production in Denmark. IHSG Newsletter 34. s. 3-4. Cagaš B. a kol. (2010): Trávy pěstované na semeno. 1. vydání Olomouc: Vydavatelství Ing. Petr Baštan. 276 s. Demela J. (1976) Travní semenářství. SZN Praha. 186 s. Hejduk S. (2002) Pícninářství. In: Urban, Šarapatka a kol. 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]

330


HODNOCENÍ SETRVALOSTI HOSPODAŘENÍ NA ORNÉ PŮDĚ Assessing the sustainability of farming on arable land Marada P., Valtýniová S., Verner F. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt V příspěvku je prezentována metoda pro hodnocení setrvalosti hospodaření na orné půdě. Zahrnuta je oblast ekologická, ekonomická i sociální a výsledek je možné přehledně graficky vyhodnotit. Hospodaření hodnoceného zemědělského podniku lze ve většině ukazatelů hodnotit jako udržitelné. Slabá místa byla identifikována v oblasti tržeb, příspěvku na úhradu a odměňování pracovníků. Metodu lze dobře využít také ve výuce, pro ilustraci závislosti mezi managementem a plněním kritérií setrvalosti. Klíčová slova: setrvalost, indikátory, orná půda Abstract The paper presents method for assessment of arable farming sustainability. The ecological, economic and social dimensions are included, and the result can be easily graphically evaluated. Results of the assessed farm can be assessed as sustainable in most indicators. Weaknesses were identified in revenues, gross margin and remuneration of staff. The method is helpful in teaching students to illustrate link between the farm management and the sustainability criteria. Key words: sustainability, indicator, arable land

Úvod Zemědělci v ČR hospodaří přibližně na polovině (54 %) 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. Ve vyspělých zemích se proto zvyšuje důraz na udržitelné neboli setrvalé hospodaření, tak aby byly co nejvíce potlačeny jeho negativní vlivy na životní prostředí a zároveň na zdroje pro vlastní produkci. V příspěvku jsou prezentovány tříleté výsledky hodnocení setrvalosti hospodaření zemědělského podniku pomocí metody SAGROS. Tato metoda je využitelná v běžné zemědělské praxi v podmínkách ČR. Zároveň má dostatečný odborný základ a lze s jejím využitím provádět hodnocení a optimalizaci hospodaření zemědělských podniků. V současnosti jsou prováděna další hodnocení farem, také v rámci studentských projektů, což má podstatný význam pro vytvoření povědomí o setrvalém využívání orné půdy v praxi. Zmíněná metodika je proto zaváděná do výuky studentů zemědělských oborů, jakožto budoucích pracovníků v zemědělství. Materiál a metody Zájmové oblasti pro hodnocení jsou definovány pomocí stanovení souboru indikátorů setrvalosti. Dřívější výzkum se zaměřoval zejména na problematiku fyzikálních, chemických a biologických ukazatelů fungování agrosystému. Tato oblast zahrnuje jak působení agrosystému na prostředí, tak management agrosystému. Koncepce udržitelnosti ale kromě ekologického rozměru zahrnuje také problematiku ekonomickou a sociální. Hodnocené indikátory jsou uvedeny v tab. 1. (Křen a kol., 2011). Prostřednictvím takto komplexního souboru ukazatelů může uživatel získat představu o stavu svého podniku (používaného způsobu hospodaření). Prezentovaný přístup vychází z dlouhodobého zaměření výzkumu na pracovišti (Křen a Kostelanský, 1996), ale navazuje i na současný vývoj v oboru a práce Hülsbergena (2003), Bockstallera a kol. (2009) a Schaffnera a Hövelmanna (2009). 331


Způsob hodnocení Při hodnocení jednotlivých indikátorů je uplatňován postup normalizace hodnot. Zjištěné a vypočítané údaje (v původních měrných jednotkách) jsou pomocí vyhodnocovací funkce převedeny na bezrozměrné číslo v rozmezí 0 (nepřijatelný) až 1 (optimální). Práh udržitelnosti (minimální požadovaná hodnota indikátoru) je stanoven na úroveň 0,75 (tab. 1.). To umožňuje agregaci kritérií odlišné povahy až na úroveň jediného indexu pro každou ze tří základních oblastí a následně pro celý podnik (Křen a kol., 2011). Tab. 1. Požadované hodnoty pro hodnocení setrvalosti hospodaření na orné půdě Hodnocení Indikátor 1 0,75 0 Optimální Netolerovatelná Udržitelná oblast oblast oblast Ekologická dimenze -1 Bilance dusíku (kg N.ha ) 0–50 min -25; max 75 ≥ 150 Bilance fosforu (kg P.ha-1) -5–5 min -25; max 25 ≥ 60; ≤ -60 Bilance draslíku (kg K.ha-1) -20–20 min -50; max 50 ≥ 140; ≤ -140 -1 Bilance organické hmoty (kg Coxha ) -175 min -137,5; max 200 ≤ -300; ≥ 400 Měrná spotřeba enrgie (MJ.OJ-1) ≤ 200 max 250 ≥ 350 Intenzita ochrany rostlin 0 dle republikového průměru dle obhospodařovaných pozemků a protierozních Eroze půdy opatření Biodiverzita souhrnné hodnocení dle 11 dílčích indikátorů Ekonomická dimenze Tržby (Kč.ha-1) Hodnocení se provádí porovnáním hodnot indikátorů Příspěvek na úhradu (Kč.ha-1) zjištěných v zemědělském podniku se standardy, -1 Rentabilita (Kč.ha ) vypočtenými z výsledků každoročního testování nákladovosti zemědělských podniků v jednotlivých Likvidita oblastech ČR (UZEI) Zisk (Kč.ha-1) Likvidita ≥ 2,5 ≥ 2,0 ≤1 Zadluženost (%) ≤ 30 ≤ 50 ≥ 70 Sociální dimenze Mzda (%) ≤ 75 100 ≥ 110 Pracovní doba (hod.týden-1) ≤ 40 42 ≥ 48 Dovolená (dny) ≤ 18 20 ≥ 30 Vzdělávání (%) 100 50 0 BOZP hodnocení závisí na dodržování bezpečnostních norem Zapojení zaměstnanců hodnocení záleží na odpovědích zaměstnanců Společenská angažovanost (počet 3 1 0 aktivit) Zemědělský podnik Hodnocený podnik hospodaří v bramborářské výrobní oblasti v Orlických horách. Nadmořská výška kolísá v rozsahu 515 až 700 m n.m. Půdní fond je zejména tvořen kambizeměmi, převažují hlavní půdní jednotky 34, 35 a 37. Podnik se zabývá rostlinnou produkcí – 728 ha a živočišnou produkcí – 440 VDJ. Základní rostlinnou komoditou jsou krmné obilniny, tj. pšenice ozimá, ječmen jarní, oves a triticale ozimé. Podnik se dále zabývá pěstováním konzumních a sadbových brambor, řepky ozimé, máku a semenářským množením trav a svazenky vratičolisté. Podnik využívá tradiční způsob zpracování půdy, tj. s orbou. Data pro vyhodnocení setrvalosti jsou z období od roku 2009 do roku 2011. 332


Výsledky a diskuze Přehled výsledků je uveden v tab. 2. Pro přehledné znázornění a prezentaci výsledků je využit kruhový diagram (obr. 1.). Z něj je zřejmé, které z indikátorů splňují kritéria udržitelnosti a které nikoli. Toto grafické znázornění tedy umožňuje identifikovat „slabá místa“ v hospodaření podniku nebo jeho jednotlivých částí a tedy problémy, které by měly být řešeny. Tab. 2. Přehled výsledků hodnocení setrvalosti hospodaření podniku v letech 2009–2011 Indikátor Hodnocené roky r. 2009 r. 2010 r. 2011 A* B* A* B* A* B* Ekologická dimenze Bilance dusíku (kg N.ha-1) 31,06 1 34,57 1 20,64 1 -1 Bilance fosforu (kg P. ha ) 23,49 0,75 24,46 0,75 22,54 0,75 Bilance draslíku (kg K. ha-1) 49,31 0,75 40,57 0,82 20,05 1 -1 Bilance organické hmoty (t.ha ) 24,39 1 19,57 1 20,84 1 Intenzita ochrany rostlin (%) 87,24 0,82 80,05 0,82 82,85 0,82 Biodiverzita – souhrnný indikátor 0,92 0,91 0,89 Ekonomická dimenze Tržby (Kč.ha-1) 27853 0,63 30066 0,69 34098 0,77 -1 Zisk (Kč.ha ) 7030 0,8 11523 1 12016 1 Příspěvek na úhradu (Kč.ha-1) 15825 0,6 17529 0,66 19487 0,75 Rentabilita (%) – nákladová 34,02 1 49,12 1 64,39 1 – výnosová 23,08 0,74 34,56 1 40,49 1 Likvidita 3,15 1 2,9 1 2,54 1 Zadluženost (%) 17,31 1 26,64 1 21,02 1 Sociální dimenze Odměna za práci (%) 87,92 0,4 87,33 0,35 87,33 0,35 -1 Pracovní doba (hod.týden ) 41,5 0,83 41,28 0,8 41,21 0,8 Dovolená (dny) 20 0,75 20 0,75 20 0,75 Vzdělávání (%) 100 1 100 1 100 1 BOZP 0,75 0,75 0,75 Zapojení zaměstnanců 1 1 1 Společenská angažovanost 0,9 0,9 0,9 *A – provozní hodnoty; *B – hodnota indikátoru Obr. 1. Výsledné hodnocení zemědělského podniku

333

Hospodaření hodnoceného zemědělského podniku lze ve většině posuzovaných oblastí považovat za setrvalé. Jako pozitivní lze hodnotit dobré výsledky v ekologické dimenzi setrvalosti, kde byly dodrženy požadavky bilancí živin, organické hmoty, intenzity ochrany rostlin a souhrnného indikátoru biodiverzity. Kladně lze hodnotit to, že zemědělský podnik provádí hnojení P a K na dostatečné úrovni i přes obecně


celorepublikově nízkou úroveň hnojení těmito prvky. Zemědělský podnik má minimální míru zadluženosti, dostatek likvidních finančních prostředků a přiměřený zisk což spolu s dobrou rentabilitou přispívá k hodnocení podniku v ekonomické části. Nižší hodnota indikátorů příspěvek na úhradu a tržby je způsobena zvolenými pěstebními technologiemi, které jsou orientovány na nízké náklady. Výsledky v sociální části hodnocení, jsou převážně klasifikovány jako setrvalé, s přihlédnutím k velmi nízké hodnotě indikátoru odměna za práci. V oblasti, kde hodnocený podnik hospodaří, je dlouhodobě vyšší míra nezaměstnanosti (ČSÚ, 2012) a to způsobuje nižší mzdovou úroveň v podniku. Podnik dosáhl maximální hodnoty indikátorů v oblasti dalšího vzdělávání zaměstnanců a v zapojení zaměstnanců do vedení podniku, což svědčí o tom, že podnik si pracovní sílu váží, i když platové ohodnocení je horší. Na základě výsledků provedeného šetření lze zemědělskému podniku doporučit opatření vedoucí ke zvýšení intenzity zemědělské výroby, která by měla zajistit finanční prostředky, pro zvýšení mezd zaměstnanců a taktéž zlepšení problematických ekonomických ukazatelů. Závěr Hospodaření hodnoceného zemědělského podniku lze ve všech hodnocených oblastech klasifikovat jako setrvalé s přihlédnutím ke slabším výsledkům některých ukazatelů v ekonomické oblasti a odměňování pracovníků. Zde použitou hodnotící metodu SAGROS, na jejímž vytvoření se autoři tohoto článku podíleli, lze použít pro hodnocení setrvalosti hospodaření všech zemědělských podniků. Dále pro jejich vzájemné srovnávání a hledání slabých míst v jejich hospodaření. Metodu lze také uplatnit při výuce studentů, kteří si mohou ověřit vzájemnou závislost mezi navrženým způsobem hospodaření a plněním kritérií setrvalosti. Dedikace Příspěvek byl vytvořen s podporou Fondu rozvoje vysokých škol v rámci projektu č. 2791/2012 “Inovace výuky předmětu Systémy rostlinné výroby“. Použitá literatura Bockstaller Ch. a kol. (2009): Compari-son of methods to assess the sustainability of agricultural systems. A review. Agronomy for Sustainable Development. 29(1):223-235. ČSÚ (2012): Obecná míra nezaměstnanosti. Český statistický úřad [online]. [cit. 2012-0828]. Dostupné z: http://vdb.czso.cz/vdbvo/tabparam.jsp?voa=tabulka&cislotab=VSPS+507 _ro%C4%8Dn%C3%AD&vo=null&razeni=td&kapitola_id=15 Hülsbergen, K.–J. (2003): Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme. Berichte aus der Agrarwissenschaft. Shaker Verlag, Aachen Křen, J. a kol. (2011): Metodika hodnocení trvalé udržitelnosti systémů rostlinné produkce pro podmínky ČR, ISBN 978-80-7375-588-1 Křen J, Kostelanský F (1996): Integrované systémy rostlinné produkce. In Sborník příspěvků Ekologické a ekonomické hospodaření na půdě. Brno 3.–4. 9. 1996. S 85–95 Schaffner, A., Hövelmann, L. (2009): Der DLG-Nachhaltigkeitsstandard „Nachhaltige Landwirt-schaft – zukunftsfähig“. DBU Schriftenreihe “Initiativen zum Umweltschutz“, 18. DBU, Berlin. Kontaktní adresa: Pavel Marada, Ing., Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, email: [email protected]

334


VÝVIN METLICE TRSNATÉ V TRÁVNÍKU The development of Deschampsia caespitosa in a lawn Martinek J., Svobodová M., Králíčková T., Šantrůček J. Česká zemědělská univerzita v Praze Abstrakt Polní pokus s metlicí trsnatou Deschampsia caespitosa odr. Kometa v monokultuře (výsevek 40 000 obilek.m-2) byl založen 18.4.2007 na Šlechtitelské stanici Větrov. V letech 2007-2009 byl celkem v 10 odběrech hodnocen počet odnoží metlice na m2, hmotnost reziduální živé fytomasy a hmotnost jednotlivých odnoží. Hmotnost 100 odnoží se v průběhu tří let zvyšovala od 0,587 g do 1,058 g. Průkazné rozdíly byly zaznamenány i v rámci jednotlivých let. Počet odnoží na m2 se v průběhu pokusu spíše snižoval (na počátku pokusu 65 tis./m2, ve 3. roce 30,3 tis./m2). Hmotnost reziduální nadzemní fytomasy se zvyšovala vzhledem k výrazně se zvětšující hmotnosti odnoží (v průměru v 1. roce 233 g/m2, ve 2. roce 291 g/m2 a ve 3. roce 318 g/m2). Sezónní výkyvy v hmotnosti živé reziduální fytomasy byly v jednotlivých letech průkazné a odpovídaly počtu odnoží i jejich velikosti. Klíčová slova: Deschampsia caespitosa, trávníky, vývin rostlin, hustota porostu Abstract A field experiment with Deschampsia caespitosa (seeding rate 40 000 seed.m-2) was established on 15th May 2007 in Breeding station Větrov (Czech Republic). The number of tillers per m2, the weight of the residual aboveground phytomass and the weight of 100 tillers were evaluated during three years in ten samplings dates. The weight of 100 tillers increased during the years from 0.587 g to 1.058 g. There were significant differences also in particular years. The number of tillers per m2 decreased from 65 thous./m2 (in the first sampling) to 30.3 tous./m2 in the third vegetation year. The weight of alive residual aboveground phytomass increased during the years because of the higher weight of particular tillers (on average in the 1st vegetation year 233 g/m2, in the 2nd year 291 g/m2 and in the 3rd year 318 g/m2). Seasonal differences in the particular years were in relations with the actual number of tillers and their weight. Key words: Deschampsia caespitosa, lawns, plant development, sward density

Úvod Metlice trsnatá je vytrvalá hustě trsnatá, středně vysoká až vysoká tráva, v případě dostatečného prostoru formující velké trsy. Různými autory je považovaná za extrémně variabilní druh. Její morfologická plasticita se projevuje rozdíly v celkové velikosti rostliny, délce, šířce a drsnosti listů, v barvě a velikosti klásků (Davy, 1980). Po zasetí vzchází metlice poměrně rychle (10 až 12 dnů). Na jaře obrůstá velmi časně a další vývoj je středně rychlý. Již v roce zásevu vytvoří hustý, pružný, hrubší drn s vysokou konkurenční schopností, svěží během zimy. Velmi dobře snáší zatížení a zamokření, přičemž výskyt v zamokřených lokalitách není dán jejími fyziologickými požadavky na vláhu, ale tolerancí k různým edafickým podmínkám (Davy a Taylor, 1974). Snáší i časté kosení na výšku 20 – 40mm (Ševčíková, 2006). Na živiny v půdě není příliš náročná, dovede je využít i z forem ostatním rostlinám méně přístupných. Dle Ondřeje (1982) si může část dusíkatých látek opatřit díky kořenové mykorhize. Její uplatnění je ve speciálních trávníkových směsích pro zatěžované intenzivně sečené rekreační trávníky v oblastech s déle trvající sněhovou pokrývkou a výskytem plísně sněžné. Je vhodná i do směsí pro extenzivní krajinné a parkové trávníky na vlhčích a zastíněných stanovištích. Nejlepšími komponenty do směsí s metlicí trsnatou jsou lipnice luční a kostřavy červené; dle Ševčíkové (2006) je podmínkou její převažující zastoupení ve směsi (nad 70 %). Při malém podílu v porostu má metlice trsnatá sklon k tvorbě vystoupavých trsů (Černoch a Našinec, 2003; Veselá, 2008; Ševčíková, 2006). Předností metlice trsnaté je 335


vynikající zimovzdornost, podmíněna její odolností vůči plísni sněžné, mrazuvzdorností a schopností přečkat bez problémů i mnohatýdenní zakrytí ledem. V České republice jsou registrovány tři domácí odrůdy: Kometa (1994), Meta (1981) a Sibir (1994), rozšířené o zahraniční odrůdu Barcampsia (2002). Pro její zařazení do směsí pro různé typy trávníků (např. s jílkem vytrvalým, lipnicí luční a kostřavou červenou) je třeba vycházet z jejích morfologických vlastností a vývinu po zasetí i v dalších letech vegetace. Cílem tohoto příspěvku je zhodnotit její růst a vývin v monokultuře v prvních třech letech vegetace. Materiál a metody Pokus byl založen 18.4.2007 na Šlechtitelské stanici Větrov Oseva UNI Choceň a.s.(620 m n.m., průměrná roční teplota 6,9 ˚C, průměrný roční úhrn srážek 642 mm, půdní typ hnědá kyselá středně podzolovaná). Byla vyseta metlice trsnaté (Deschampsia caespitosa /L./ P. Beauv.) odr. Kometa v monokultuře (výsevek 40 000 obilek na m2). Pokus měl 4 opakování, velikost 1 parcely byla 2m2. Porost byl sečen v jarním období každý týden, od poloviny ervna v intervalu 7 - 9 dnů vřetenovou sekačkou na výšku 3 cm. letech 2007-2009 byly ve třech až čtyřech termínech ročně odebírány půdní sondýrkou z každé parcelky 3 neporušené vzorky (celkem vždy 12 vzorků z každé varianty). Vyhodnocovali jsme počet vytvořených odnoží metlice, hmotnost reziduální živé fytomasy na jednotku plochy a výpočtem byla zjištěna hmotnost jednotlivých odnoží. Data byla vyhodnocena jednoduchou analýzou rozptylu Anova (LSD P0,05) v programu Statgraphics verze XV. Výsledky a diskuse Hmotnost odnoží metlice trsnaté (graf 1) se v průběhu tří let zvyšovala, v 1. roce byla hmotnost 100 odnoží v průměru 0,587 g, ve 2. roce 0,929 g a ve 3. roce 1,058 g. Nárůst hmotnosti odnoží lze ilustrativně vyjádřit logaritmickou křivkou, kde R2 = 0,7719, což ukazuje na těsnou závislost hmotnosti odnoží na čase (v tomto případě x = pořadí odběru 1 až 10). V jednotlivých letech byla hmotnost odnoží vždy průkazně menší při 1. odběru v květnu až červnu, v pozdějších odběrech nebyly v rámci jednotlivých let zaznamenány průkazné rozdíly tohoto parametru. V tomto se metlice trsnatá liší např. od kostřavy červené (Martinek, 2011), u které se v průběhu let hmotnost odnoží v našich pokusech výrazně neměnila. Počet odnoží metlice trsnaté na m2 (graf 2) se v průběhu pokusu spíše snižoval. Na počátku pokusu (v při prvním odběru v červnu) tvořila metlice téměř 65 tis odnoží na m2, později byla průkazně nižší, přičemž rozdíl v počtu odnoží mezi 2. (v průměru 31,9 tis./m2) a 3. rokem (30,3 tis./m2) nebyl výrazný, stejně jako rozdíly v počtu odnoží v rámci jednotlivých let (kromě již zmíněného 1. roku, kde se projevil vliv sucha - poškození mladých rostlin). Ve srovnání s jinými trávníkovými směsmi pěstovanými na téže lokalitě, např. směsi jílku vytrvalého s lipnicí luční, kde se celková hustota odnoží pohybovala v průměru od 21 do 26 tis./m2 (Sobotová et al.,2006), se jednalo o velmi dobře zapojené porosty. Pro hodnocení konkurenční schopnosti rostlin se jeví jako zásadní hmotnost reziduální nadzemní fytomasy (graf 3), tj. obsazení nadzemního prostoru. U metlice trsnaté se hmotnost reziduální fytomasy zvyšovala vzhledem k výrazně se zvětšující hmotnosti odnoží (v průměru v 1. roce 233 g/m2, ve 2. roce 291 g/m2 a ve 3. roce 318 g/ m2. V pokusech Strakové 2001 disertece) při sečení porostu na 35 mm byla hmotnost živé reziduální fytomasy metlice obdobná, pohybovala se od 216 do 310 g/m2, ale na rozdíl od našich výsledků v průběhu 4 let nestoupala. Sezónní výkyvy v hmotnosti živé reziduální fytomasy v našem pokuse byly v jednotlivých letech průkazné a odpovídaly počtu odnoží i jejich velikosti. Z výsledků je zřejmé, že u metlice trsnaté je třeba i při nízkém sečení na 40 mm, které odpovídá ošetřování parkových trávníků, počítat se tendencí rostlin vytvářet větší odnože, což 336


může vést ke zhoršení homogenity a jemnosti trávníků. V našich pokusech (Martinek el al., 2009) byl vzhled trávníku i ve třetím roce, přes hrubší texturu porostu, přijatelný a vhodný pro tzv. low input parkové trávníky. Odolnost metlice trsnaté různým stresům je výhodou, která může v odůvodněných případech vyvážit některé její nedostatky. Dedikace Článek vznikl na Katedře pícninářství a trávníkářství FAPPZ ČZU v Praze za podpory "S" grantu MŠMT ČR. Graf 1. Hmotnost 100 odnoží (g), Dmin. α=0,05 1,400 y = 0,3315Ln(x) + 0,3645

1,200

2

R = 0,7719

1,000

g

0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 6/07

8/07

9/07

5/08

7/08

8/08 10/08 5/09

6/09

8/09

měsíc/rok

Graf 2. Počet odnoží na m2, Dmin. α=0,05 80000 70000

ks/m

2

60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 6/07 8/07 9/07

5/08 7/08 8/08 10/08

měsíc/rok

337

5/09 6/09 8/09


Graf 3. Hmotnost reziduální fytomasy (g/m2), Dmin. α=0,05 600 500

g/m

2

400 300 200 100 0 6/07

8/07

9/07

5/08

7/08

8/08 10/08

5/09

6/09 8/09

měsíc/rok

Použitá literatura Černoch, V., Našinec, I., 2003: Trávníkové druhy a odrůdy. In Hrabě, F., et al. Trávy a trávníky - co o nich ještě nevíte. Olomouc: Vydavatelství Ing. Petr Baštan – Hanácká reklamní. s. 27 – 39 Davy, A. J., 1980: Deschampsia cespitosa (L.) Beauv. Journal of Ecology, Vol. 68, No. 3., s. 1075-1096 Davy, A. J., Taylor, K., 1974: Water caracteristics of cntrasting sils in the Chiltern Hills and their sgnificance for Deschampsia caespitosa (L.) Beauv. Journal of Ecology, Vol. 62, No. 2, s. 367-378 Martinek, J., 2011: Konkurenční schopnosti metlice trsnaté Deschampsia caespitosa /L./ Beauv. ve směsích s vybranými trávníkovými druhy. Doktorrská disertační práce. Katedra pícninářství a trávníkářství, FAPPZ ČZU v Praze, Praha, 181 s. Martinek, J., Svobodová, M., Zimmermannová, T., 2009: Hodnocení vizuálních charakteristik porostu s metlicí trsnatou, ISBN 978-80-213-2032-1, Praha, In:Sborník příspěvků z odborného semináře Aktuální témata v pícninářství a trávníkářství 2009, Česká zemědělská univerzita v Praze , 2009-12-10 Praha, s.54 -58 Ondřej, J., 1982: Trávníky v obytném prostředí. Praha: O.P. Sempra – Výzkumný a šlechtitelský ústav okrasného zahradnictví v Průhonicích. 147 s. Sobotová, H., Kocourková, D., Našinec, I., Svobodová, M., 2006: The influence of mix composition and management on perennial ryegrass and Kentucky bluegrass presence in turf stand. Grassland Science in Europe, Proceedings of the 21st General Meeting of the European Grassland Federation „Sustainable Grassland Productivity“, 3.-6.4.2006, Badajoz, Spain, ISBN 84 689 6711 4, N. registro: 06/11638, s. 796-798. Ševčíková, M., 2006: Travní druhy a odrůdy vhodné pro trávníkové využití. Trávníky 2006: Agentura Bonus, Hrdějovice, 62 s. Veselá, M., 2008: Trávy. In Šantrůček, J. et al., 2008: Encyklopedie pícninářství. Praha: ČZU v Praze, KPT, s. 33 – 60. Kontaktní adresa: Ing. Jaroslav Martinek, Ph.D. Katedra pícninářství a trávníkářství, FAPPZ ČZU v Praze, Kamýcká 129, Praha 6 - Suchdol 165 21, [email protected] 338


VLIV TRVALÉHO TRAVNÍHO POROSTU A ORNÉ PŮDY NA RYCHLOST VSAKU VODY DO PŮDY Effect of permanent grassland and arable land on the rate of soil water infiltration Mašíček T., Toman F., Jandák J., Šácha J. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Cílem příspěvku je porovnat rychlost infiltrace v trvalém travním porostu a na orné půdě v průběhu vegetačních sezon 2008 až 2011. Měření vsaku vody do půdy probíhalo výtopovou metodou za použití dvou soustředných vsakovacích válců. Pro vyhodnocení infiltrace byly použity empirické rovnice dle Kosťjakova. Ke stanovení hydrofyzikálních charakteristik půdy a zrnitostního rozboru byly současně s infiltračními pokusy prováděny odběry neporušených půdních vzorků. Analýzou variance byla zjišťována významnost rozdílu rychlosti v 1., 10. a 30. minutě měření v závislosti na sledovaných faktorech (kultura, rok a termín měření). Významnost jednotlivých vybraných hydrofyzikálních vlastností půd ovlivňujících rychlost vsaku vody do půdy byla kvantifikována statistickou metodou regresní analýzy. Klíčová slova: rychlost infiltrace, výtopová metoda, hydrofyzikální vlastnosti půdy Abstract The aim of this paper was to compare the rate of infiltration in permanent grassland and in arable land over the course of the 2008 to 2011 growing seasons. The measurement of water infiltration into soil was conducted via ponded infiltration method based on the use of two concentric cylinders in field conditions. Kostiakov equations were applied to evaluate the infiltration. In order to determine hydrophysical properties of soil and carry out a grain size analysis, intact soil samples were collected along with individual infiltration attempt carried out. By using analysis of variance was determined significance of a speed difference at the 1st, 10th and 30 minute depending on the measurement of the monitored factors (culture, year and date of measurement). The significance of each selected hydrophysical properties affecting soil infiltration rate was quantified using statistical regression analysis. Key words: infiltration rate, ponded infiltration method, hydrophysical properties of soil

Úvod Hydrologický cyklus je jedním ze základních předpokladů existence života na Zemi. V rámci tohoto cyklu se voda přítomná v atmosféře dostává formou srážek do kontaktu s půdou. Na tom, jakým způsobem a v jakém množství ji dokáže půda přijmout závisí, zda se voda stane prospěšným nebo naopak škodlivým činitelem. Infiltrační schopnost půdy, tedy schopnost půdy vsakovat vodu ze srážek, je ovlivňována mnoha faktory, které souvisí především s vlastnostmi samotné půdy, s klimatickými podmínkami a také s činností člověka a jeho zásahy v krajině. Nevyrovnaný koloběh vody v přírodě, zvlášť zrychlený odtok vody z půdního povrchu, má za následek střídání povodní a sucha, s nimiž souvisí degradace půdy a to především její eroze. Podpora schopnosti půd zadržet a akumulovat vodu v krajině je tedy základním řešením problematiky retenční schopnosti půdy a krajiny. Materiál a metody Zájmová lokalita se nachází na Českomoravské vrchovině 7 km jižně od Žďáru nad Sázavou v k. ú. Sazomín. Infiltrační experimenty byly prováděny v trvalém travním porostu (TTP) a na orné půdě (OP) s plodinami pšenice ozimá, brambory, pšenice ozimá a triticale. Plodiny na OP byly pěstovány konvenční technologií. Zájmové pozemky jsou charakterizovány kódem BPEJ 7.29.11. 339


Měření vsaku vody do půdy probíhalo výtopovou metodou dle Vališe a Šálka (1970) za použití tří souprav soustředných vsakovacích válců. Pro vyhodnocení výtopové infiltrace byly použity empirické rovnice dle Kosťjakova (Kutílek a Nielsen, 1994, Velebný a Novák, 1989). Současně s infiltračními pokusy byly na experimentálních plochách prováděny pomocí Kopeckého fyzikálních válečků odběry neporušených půdních vzorků z orničního horizontu z hloubek 10, 20 a 30 cm. Na základě uvedených rozborů byly dle metodiky (Zbíral et al., 2004) vyhodnoceny vybrané fyzikální charakteristiky půdy (objemová hmotnost redukovaná OHR, nekapilární póry - NP, okamžitá vlhkost půdy - OVP a minimální vzdušná kapacita MVK) a proveden zrnitostní rozbor. Z odběru porušených půdních vzorků byl stanoven obsah humusu (Zbíral et al., 2004) ovlivňující strukturu půdy a tím také její infiltrační schopnost. Analýzou rozptylu byla zjišťována významnost rozdílu rychlosti v 1., 10. a 30. min. měření v závislosti na sledovaných faktorech (kultura, rok a termín měření). Použit byl Tukeyeho test pro nestejný počet pozorování na hladině významnosti 0,05 (Snedecor a Cochran, 1989). Hodnocení rychlosti infiltrace v uvedených časech bylo zvoleno především s ohledem na předpokládanou dobu trvání přívalového deště jako nejvýznamnějšího faktoru vzniku vodní eroze a schopnost půdy v tomto časovém úseku přijímat srážkovou vodu. Významnost vybraných hydrofyzikálních vlastností půd, z hloubek 10 cm, 30 cm a průměrné hodnoty z hloubek 10, 20 a 30 cm, ovlivňujících rychlost vsaku vody do půdy v 1., 10. a 30. min. měření byla kvantifikována statistickou metodou regresní analýzy dle Seger et al. (1998). Výsledky a diskuze Za účelem posouzení infiltrační schopnosti půdy v TTP a na OP v k. ú. Sazomín v letech 2008 až 2011 se uskutečnila v každém vegetačním období čtyři měření vždy se třemi opakováními v rámci každého z nich. První termíny měření proběhly dle klimatických podmínek většinou v měsíci květnu, druhé termíny na přelomu měsíce června a července, třetí termíny v měsíci srpnu a čtvrté v měsíci září nebo říjen. Dle Novákovy klasifikační stupnice zemin (Jandák et al., 2009) na základě zrnitostního rozboru neporušených půdních vzorků byla půda na orané variantě vyhodnocena ve všech hloubkách jako půda písčitohlinitá. Podíl jílnatých částic (< 0,01 mm) v 10 cm hloubky byl na OP 25 %, ve 20 cm 24 % a ve 30 cm 23 %. Půda s TTP byla vyhodnocena v hloubce 10 a 20 cm jako písčitohlinitá a v hloubce 30 cm jako hlinitopísčitá. V 10 cm byl podíl jílnatých částic 22 %, v hloubce 20 cm 21 % a ve 30 cm 19 %. Obsah humusu v půdě se s rostoucí hloubkou snižoval. V TTP byl zjištěn průměrný obsah humusu v 10 cm 3,26 %, ve 20 cm 0,76 %, ve 30 cm 0,19 %, na OP v 10 cm 3,23 %, ve 20 cm 2,42 % a ve 30 cm 1,45 %. Regresní analýzy neprokázaly v případě sledovaných porostních typů silnou závislost mezi rychlostí vsaku vody do půdy v 1., 10. a 30. min. a vybranými hydrofyzikálními charakteristikami půdy. Míra závislosti byla hodnocena indexem korelace, který v žádném z modelů nepřekročil v absolutní hodnotě 0,6. Významnější vztahy mezi závisle a nezávisle proměnnými byly zjištěny při vzájemném porovnání sledovaných porostních typů na OP. Na daném druhu pozemku byly nejtěsnější vztahy zjištěny u průměrné hodnoty MVK z hloubek 10, 20, 30 cm (přímá závislost, v 1. min. r = 0,57) a průměrné hodnoty objemu NP (přímá závislost, v 1. min. r = 0,52), a to především na počátku měření (1. a 10. min.). Nejmenší vliv byl naopak prokázán u OVP (nepřímá závislost), u které stejně jako u OHR (nepřímá závislost) významnost závislosti klesala s hloubkou půdního profilu. V případě půdy s TTP byl ze zkoumaných závislostí zjištěn silnější vztah pouze mezi rychlostmi vsaku vody do půdy ve sledovaných časech a OHR v hloubce 10 cm (nepřímá závislost, v 10. min. r = 0,52). Slabé závislosti mezi rychlostí vsaku vody do půdy a vybranými hydrofyzikálními charakteristikami půdy lze přičíst heterogenitě půdního prostředí - především vlivu preferenčních cest na infiltraci (trhliny, cestičky mezo a makroedafonu) nebo překážek v cestě

340


vsakující vody (kameny, vzduch uzavřený v pórech aj.). Působení fyzikálních vlastností půdy je převáženo vlivem daného roku měření a již zmíněnou heterogenitou půdního prostředí. V roce 2008 vykazovala OP a TTP vyrovnané rychlosti infiltrace. V ostatních letech byl rychlejší vsak vody do půdního profilu zaznamenán na OP. Rychlost vsaku vody do půdy v TTP v porovnání s infiltrací na OP byla na počátku měření (1. min.) na poloviční (2010) resp. více než poloviční úrovni (2009 a 2011). V 10. a 30. min. měření se rozdíl v rychlosti vsaku vody do půdy v TTP v porovnání s OP pohyboval v letech 2009, 2010 a 2011 na úrovni méně než poloviční. Toto srovnání ve třech případech (2009, 2010 a 2011) koresponduje s výsledky Dumbrovského et al. (2011), kdy vyšší sací schopnost svrchních vrstev půdy byla prokázána při konvenčním zpracování půdy oproti minimalizačnímu zpracování (srovnatelné s TTP), při kterém byla přibližně na poloviční úrovni. Stejně tak Lukas et al. (2008) potvrdil vyšší infiltraci na orané variantě oproti bezorebnému zpracování půdy. Rychlejší infiltrace vody na OP je kromě samotného zpracování půdy podpořena také dodáním organické hmoty do půdy projevující se následně vyšším obsahem humusu zlepšující strukturu půdy. Srovnání průměrné rychlosti infiltrace v TTP a na OP za sledované období je znázorněno na Obr. 1. Výsledky jednofaktorové analýzy variance prokázaly, že z hlediska odlišnosti měření rychlosti infiltrace v závislosti na jednotlivých faktorech se projevil statisticky nejvýznamnější rozdíl v rychlostech vsaku vody do půdy mezi sledovanými typy porostů (Obr. 2). Tento rozdíl, průkazný na hladině významnosti 0,05, byl zaznamenán ve všech sledovaných časech měření s mírným nárůstem směrem ke 30. min. měření. Průkazný vliv termínu na vsak vody do půdy byl prokázán na hladině významnosti 0,05 pouze na OP v 1. min. měření. Z grafu na Obr. 3 je patrné, že statisticky průkazný rozdíl byl zjištěn mezi 4. a libovolným jiným termínem měření. Tato skutečnost je vysvětlitelná agrotechnickými operacemi prováděnými na OP v období předcházejícímu 4. termínu měření (podmítka, orba). Statisticky průkazný rozdíl na hladině významnosti 0,05 v rychlostech infiltrace mezi jednotlivými roky byl zjištěn opět u OP pouze v 1. min. měření a to mezi roky 2009 a 2011 (Obr. 4). Nižší infiltrační rychlost v roce 2009 oproti ostatním rokům (především roku 2011) byla způsobena pěstovanou plodinou na OP v roce 2009, kterou byly brambory. V neprosévaných meziřadích k vsaku vody do půdy vůbec nedocházelo. Na půdě s TTP žádné průkazné rozdíly v rychlostech vsaku vody do půdy mezi jednotlivými termíny a roky měření dle očekávání vzhledem k charakteru porostu a použité agrotechnice prokázány nebyly. y = 14,973x-0,6531

Průměry MNČ Současný efekt: F(1, 58)=30,134, p=,00000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti

y = 22,37x-0,4832

100,00

4,5

10,00

4,0

v (mm/min) 30.min

rychlost infiltrace [mm.min-1]

5,0

1,00

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

0,10

1,5

1,00

10,00

100,00 1,0

čas [min]

0,5

rychlost infiltrace orná půda

rychlost infiltrace TTP

orná půda

TTP

Obr. 1: Závislost průměrné rychlosti infiltrace na čase v TTP a na OP 2008-2011 (vlevo) Obr. 2: Průkaznost rozdílu rychlosti infiltrace v 30. min. měření v TTP a na OP 2008-2011 Průměry MNČ Současný efekt: F(3, 22)=5,8813, p=,00416 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti

Průměry MNČ Současný efekt: F(3, 22)=4,6023, p=,01203 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti

40

35

35 30

30

v ( mm/min ) 1 .min

v (mm/min) 1.min

25

20

15

25 20 15 10

10

5 5

0 -5

0 1

2

3

2008

4

termín

2009

2010 rok

341

2011


Obr. 3: Průkaznost rozdílu rychlosti infiltrace v 1. min. měření na OP v jednotlivých termínech za období 2008-2011 (vlevo) Obr. 4: Průkaznost rozdílu rychlosti infiltrace v 1. min. měření na OP mezi roky 2008-2011

Závěr Půda je velmi komplexní a složitý systém, kde jednotlivé faktory nepůsobí na pohyb vody izolovaně, ale vždy ve vzájemné interakci. Hodnocení infiltračních pokusů bylo zatíženo skutečností nevyrovnaných průběhů rychlostí vsaku vody do půdy mezi jednotlivými opakováními prováděnými v rámci jednoho dne měření. Na uvedeném rozptylu sledovaných ukazatelů se významnou měrou podílela heterogenita půdního prostředí. Výsledky infiltračních pokusů prokázaly, že v průměru příznivější podmínky pro vsak vody do půdy, a to i přes vyšší podíl jílnatých částic, jsou na OP. TTP se tak ne vždy a za všech okolností musí z uvedeného pohledu jevit jako lepší varianta podporující vsak vody do půdy. Popsaný stav byl ale do značné míry ovlivněn především vyšší infiltrační schopností OP v posledním termínu měření po provedené podmítce a orbě. Důležité ovšem z hlediska ochrany povrchu půdy před její ztrátou vodní erozí způsobenou povrchově stékající vodou z přívalových srážek s vysokou intenzitou nebo po nasycení půdního profilu srážkami dlouhotrvajícími při zohlednění faktorů morfologických a vlastností půdního povrchu, jako může být výskyt půdního škraloupu, je zajištění souvislého vegetačního krytu po co největší část roku, který právě poskytuje TTP. 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 Dumbrovský, M., Kameníčková I., Podhrázská J., Muchová Z., 2011: Zhodnocení půdoochranných technologií z hlediska vybraných hydrofyzikálních charakteristik. Acta horticulturae et regiotecturae, 46, 1: 9–13. ISSN 1338-5259. 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., Nielsen D.R., 1994: Soil Hydrology. Cremlingen-Destedt: Catena. Ed. GeoEcology Publications. ISBN 3-923381-26-3. Lukas, V., Hartman, I., Procházková, B., 2008: Soil infiltrability by diferent soil tillage. In: Collection from 5th International Konference ISTRO Czech Branch „Soil tillage- New perspectives“. Brno, 133–135. ISBN 978-80-86908-05-2. Seger, J., Hindls, R., Hronová, S., 1998: Statistika v hospodářství. Praha: ECT Publishing, s. 636. ISBN 80-86006-56-5. Snedecor, G. W., Cochran W. G., 1989: Statistical Methods. 2. Title. Iowa State University Press/Ames, p. 503. ISBN 0-8138-1561-4. Vališ, S., Šálek, J., 1970: Hydropedologické praktikum. 2.vyd.Brno: VUT v Brně, 183 s. Velebný, V., Novák, V., 1989: Hydropedológia. Bratislava: SVŠT, 231 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. 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]

342


BILANCE FOSFORU V PŮDĚ DLOUHODOBÉHO STACIONÁRNÍHO POKUSU V HNĚVČEVSI Phosphorus balance in soil of the long-term stationary experiment in Hněvčeves Matějková Š., Vocetková M. Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i, Praha - Ruzyně Abstrakt Na dlouhodobém stacionárním pokusu v Hněvčevsi byla v letech 1980 až 1987 sledována bilance fosforu v půdě na základě rozdílu jeho obsahu dodaného do půdy ve formě minerálních a organických hnojiv a jeho obsahu odebraného rostlinami z půdy, který byl uložen v sušině sklizených hlavních produktů plodin. Z výsledků hodnocení vyplývá, že bilance fosforu v půdě byla významně ovlivněna aplikovanými dávkami fosforu v kombinaci minerálního a organického hnojení. Nejvyrovnanější bilance fosforu v půdě byla dosažena u variant s kombinací nízké dávky fosforu aplikovaného v minerálním i organickém hnojení. Bilanční deficit fosforu byl zjištěn u kombinace bez aplikace hnojiv nebo bez aplikace fosforu v minerálním hnojení a střední dávkou organického hnojení. Naopak bilanční přebytek fosforu v půdě byl zjištěn u kombinací hnojení s dodaným velmi vysokým obsahem fosforu v minerálním hnojení a střední dávkou v organickém hnojení. Klíčová slova: dlouhodobé polní pokusy; fosfor; bilance fosforu Abstract Phosphorus balance in soil was detected on the difference of its input in the form of mineral fertilization and farmyard manure and its content in dry matter of harvested crops on the long term stationary experiment in Hněvčeves in 1980 - 1987. The results indicate that the phosphorus balance in the soil was significantly influenced by the doses of phosphorus from mineral fertilization and farmyard manure. The most balanced balance of phosphorus in soil was achieved in experiments with a combination of low doses of phosphorus applied in mineral fertilization and low doses of manure. Phosphorus balance was found in combination without fertilizer or without application of phosphorus in mineral fertilizer and mid-dose of manure. On the contrary, excess phosphorus in the soil was found in combination with fertilizer supplied a very high content of phosphorus in mineral fertilization and mid-dose in manure. Keywords: long term field experiments; phosphorus; phosphorus balance

Úvod Jednou z podmínek pro zachování půdní úrodnosti je pravidelné navracení odebraných živin z půdy a dostatečný přísun organických látek do půdy. Významným zdrojem živin vedle používání minerálních hnojiv jsou i organická hnojiva, zejména živočišného původu (Čermák a kol., 2007). Voplakal a kol. (2001) uvádí, že od roku 1990 nastává především z ekonomických důvodů velmi prudký útlum minerálního hnojení fosforečnými, ale i draselnými hnojivy. Tento útlum hnojení má negativní dopad na hladiny dostupných živin v půdě, které rozhodují nejen o výši a kvalitě dosahovaných sklizní, ale i o celém půdním chemismu, zejména o hladině živin ve formě dostupné rostlinám. V půdách existuje veliký rozdíl mezi celkovým obsahem fosforu a obsahem jeho dostupných forem, které v naší půdě tvoří v průměru pouze 1,5 – 4,5 % fosforu celkového. Na zefektivnění fosforečného hnojení má přímý vliv cílevědomá regulace přeměn fosforu v půdě. Fosforečné ionty přicházející hnojením do půdy se fixují především účinkem půdních kationů a dochází k jejich změnám frakčního složení v závislosti na půdních faktorech jako půdní reakci, typu a podílu jílových minerálů, množství a kvality půdní organické hmoty, stavu nasycení půdního sorpčního komplexu dvojmocnými kationy, přítomnosti uhličitanu a na typu i dávce hnojiva (Raclavská a kol., 2008, Voplakal a kol., 343


2001). Podle autorů byl v řadě prací prokázán velice příznivý účinek vápnění kyselé půdy na zvýšení účinnosti fosforečného hnojení. Dále autoři uvádí, že pro zvýšení podílu dostupného fosforu je významné především hnojení půdy organickými materiály. Bilancí fosforu v půdě se zabývali také Čermák a kol. (2007). Podle autorů vychází bilance fosforu v současné době v České republice jako vyrovnaná, resp. slabě ztrátová. To znamená, že vedle hospodařících podniků vracejících odebrané živiny do půdy existují i podniky hospodařící s těmito živinami na úkor půdní úrodnosti, protože do půdy nevracejí živiny odvezené ve sklizených produktech. Současným bilančním analýzám chybí rozbory využití fosforu různými plodinami na základě různých kombinací minerálního a organického hnojení v daných půdně-klimatických podmínkách. V důsledku toho byla zpracována analýza s využitím výsledků dlouhodobého stacionárního pokusu v Hněvčevsi, jejímž cílem bylo detailně posoudit efektivitu aplikační formy a úrovně dodávaného fosforu na stabilitu fosforu v půdě, jeho přístupnost pro jednotlivé kategorie zemědělských plodin s dopadem na celkový výnos. Materiál a metody Bilance fosforu (P) byla řešena na polyfaktoriálním výživářském pokusu v osmihonném osevním sledu od roku 1980 do roku 1987. Pokus je od roku 1980 až do současnosti založen na pokusné stanici Hněvčeves, která se nachází v řepařské výrobní oblasti. Pokus má 56 parcel, každá o velikosti 60 m2. Osevní sled, přehled použitých dávek hnojiv, zpracování půdy včetně faktorů s 5 odstupňovanými úrovněmi -2,4; -1; 0; 1; 2,4 jsou uvedeny v Metodice polyfaktoriálního výživářského pokusu GS 140, Hněvčeves pro jednotlivé varianty a každý rok (tabulka 1). Půdní vzorky byly odebrány z každé varianty žlábkovým vrtákem z orniční vrstvy z hloubky 0-20cm a analyzovány metodou podle Egnera. Vzorky rostlin byly odebrány ze všech variant těsně před sklizní. Rostliny byly analyzovány na obsah dusíku Kjeldahlovou metodou a obsah živin K, P, Mg a Ca v sušině hlavních produktů metodou mokrého spalování. Bilance P byla vypočítána jako rozdíl mezi hodnotou dodaného P do půdy v minerálních a organických hnojivech a odebraného P rostlinami z půdy, který je uložen v sušině sklizených hlavních produktů plodin a nevrací se do půdy. Do hodnoty dodaného P do půdy není zahrnut P obsažený ve vedlejších produktech jako posklizňové zbytky, strniště atd. Vyplavování P z půdy a atmosférický spad nebyl brán v úvahu. Kombinace faktorů pro aplikaci hnojiv je uvedena v tabulce 2. Organické hnojení ve formě hnoje bylo aplikováno pouze ve dvou sledovaných letech, v roce 1983 a 1986. Pro statistické vyhodnocení dat byl použit program Statistica Cz 9.0 – jednofaktorová anova (Tukey HSD test), základní statistiky a korelačně - regresní analýzy. Výsledky a diskuze Získané výsledky osmiletého hodnocení bilance půdního P (1980 – 1987) potvrdily statisticky významný vliv zvolených 10 kombinací minerálního a organického hnojení P na jeho bilanci v půdě. Současně byla zjištěna vysoká pozitivní korelační závislost mezi jednotlivými úrovněmi dodaného P v hnojivech a jeho bilancí v půdě (r= 0,92 pro p< 0,05). Bilančně nejvyrovnanější byla kombinace A (2 kg/ha), kam byla dodávána nízká dávka P v obou formách hnojení. Nejvyšší deponování P v půdě po sklizni pěstovaných plodin bylo zaznamenáno u kombinace dávek hnojení G (průměrná hodnota 69 kg/ha) při aplikaci velmi vysokých dávek P v minerálním hnojení a středních dávek organického hnojení během všech sledovaný let. Negativní bilance P v půdě potvrdily kombinace dávek hnojení J (průměrná hodnota -5 kg/ha) bez minerálního a organického hnojení a F (průměrná hodnota -18 kg/ha) bez minerálního hnojení a se střední úrovní organického hnojení. K obdobným závěrům pro 344


bilanci P v orné půdě v oblasti Českomoravské vrchoviny došel také Mitas (2005). Podle autora mají nehnojené kombinace za následek ztrátovou bilanci, kombinace hnojení s průměrnou roční dávkou 30 kg P2O5/ha mají bilanci P vyrovnanou a kombinace hnojení s roční průměrnou dávkou 60 kg P2O5/ha resp. 120kg P2O5/ha vykazují výrazné přebytky P. Z bilančních hodnot P vyplývá, že bylo nejvíce P deponováno v půdě při pěstování cukrovky 128 kg/ha při kombinaci dávek hnojení I (střední dávka P v minerálním hnojení v kombinaci s vysokou dávkou organického hnojení). Naopak největší odběr P z půdy (negativní bilance P 48 kg/ha) byl zaznamenán při pěstování vojtěšky bez aplikace P v minerálním hnojení a se střední dávkou organického hnojení. Ze zařazených plodin v osevním postupu byl největší odběr P zjištěn u vojtěšky (46 kg/ha). Naopak nejnižší požadavky na odběr P potvrdila silážní kukuřice (5 kg/ha). Podobné hodnoty odběru rostlinami uvádí i Kunzová (2009). Z pěstitelského pohledu je významné sledovat dopad hnojení P na výnos zemědělské plodiny. V našem případě mělo hnojení P pozitivní efekt na výnos pouze u jarního ječmene (r= 0,34) a cukrovky (r= 0,48). Ostatní plodiny zařazené v osevním postupu neměly signifikantní výnosovou reakci na úroveň hnojení P. V této souvislosti jsou velmi zajímavé vztahy obsahu P v sušině rostliny a jejím celkovým výnosem, jež byly u jednotlivých plodin dosti specifické. Zatímco obsahy P u vojtěšky a jarního ječmene vykazovaly nižší až středně silnou negativní korelaci k výnosu (r = -0,27 resp. -0,39; pro p ≤ 0,05), rostoucí obsah P v silážní kukuřici koreloval s jejím výnosem pozitivně (r = 0,35; pro p ≤ 0,05). Klíčem k ekonomicky efektivnímu hnojení P na půdách s jeho dobrou až vysokou zásobeností je tak především znalost s jakou schopností jsou jednotlivé plodiny P odebírat v kombinaci s jeho optimální hladinou v sušině dané plodiny. Ze zjištěných nízkých až středně silných závislostí mezi dávkou hnojení P a výnosem plodin je zřejmá řada dalších externích a pěstitelských faktorů ovlivňující celkový výnos plodin. Na půdách s dobrou až vysokou zásobeností P se tak zdají být nejekonomičtější aplikace nízkých dávek P v minerálním a organickém hnojení udržující vyrovnanou půdní bilanci s určitou úpravou dávky hnojení P k následně pěstované plodině. Závěr Zjištěné výsledky bilance P v 8-letém osevním sledu zahrnujícím 50% obilovin, 37,5% pícnin a 12,5% okopanin potvrdily, že na půdách s dobrou až vysokou zásobeností P stačí pro efektivní udržení bilance P v půdě jeho nízké dávky v minerální a organické formě. Stav obsahu P se v půdě výrazně nezměnil a jeho obsah v půdě, který byl dobrý až vyhovující, byl stabilní. Dlouhodobé vynechání dávek P však i na těchto půdách působí negativně na jeho bilanci a může vést např. v případě cukrovky k snížení jejího výnosu. Dedikace Tento příspěvek vznikl za finanční podpory MZe ČR v rámci výzkumného záměru MZE0002700604. Použitá literatura Čermák P., Dvorský J., Klír J., Kunzová E., Rozsypal R., Nenátková K. 2007. Metodická pomůcka. Bilance živin v ekologicky hospodařícím podniku. Zera – Zemědělská a ekologická regionální agentura, o.s. Náměšť nad Oslavou. 43 s. ISBN 80-903548-4-X. Kunzová E. 2009. Výživa rostlin a hnojení fosforem. Metodika pro praxi. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. ISBN: 978-80-7427-015-4 Mitas V. 2005. Bilance fosforu v půdě v oblasti Českomoravské vysočiny. Bulletin Odboru agrochemie, půdy a výživy rostlin, Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský, ročník XIII. č. 3/2005. Brno

345


Raclavská H., Kuchařová J., Plachá D. 2008. Podklady k provádění Protokolu o PRTR – Přehled metod a identifikace látek sledovaných podle Protokolu o registrech úniků a přenosů znečišťujících látek v únicích do půdy, VŠB, MŽP Praha StatSoft CR s r.o. 2007. Statistica Cz, v. 8.0.0. (www.statsoft.cz) Voplakal K. 2001. Fosfor v půdě [online 15.6.2012]. Úroda. Dostupné z WWW http://www.uroda.cz/@AGRO/informacni-servis/Fosfor-v-pude__s457x10257.html Tabulka 1 Osevní sled a přehled použitých dávek hnojiv včetně úrovní faktorů

Rok

Plodina

1980

vojtěška+oves vojtěška bez hnojení pšenice ozimá kukuřice silážní pšenice ozimá ječmen jarní cukrovka ječmen jarní

1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987

N celkový

Ca

P v minerálním hnojivu Úrovně faktorů -2,4/-1/0/1/2,4 Dávky hnojiv

kg/ha 0 0/35/60/85/120

40

hnůj

Střední výsevek osiva na /ha

Úrovně faktorů -2,4/-1/0/1/2,4 Dávky hnojiv 103 kg/ha -

kg/ha 100

22,5kg

K

-

-

-

-

-

-

100

0

0/23/40/57/80

-

70

4,5.106

175

0

0/29/50/71/100

0/20/40/60/80

150

80.103

125 90 150 60

0 3500 0 0

0/23/40/57/80 0/23/40/57/80 0/29/50/71/100 0/23/40/57/80

0/20/40/60/80 -

70 50 150 50

4,5.106 4,5.106 85.103 4,5.106

Tabulka 2 Přehled bilance fosforu v kg/ha v jednotlivých letech pro dané kombinace faktorů Kombinace faktorů Rok Kombinace

Pv minerálním hnojení -1 1 -1 1 0 -2,4 2,4 0 0 -2,4

Hnůj

A -1 B -1 C 1 D 1 E 0 F 0 G 0 H -2,4 I 2,4 J -2,4 Vysvětlivky: Úrovně faktorů aplikace hnojiv a hnoje: úroveň, +2,4 – velmi vysoká úroveň

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

-11 41 -8 43 16 -48 77 12 21 19

-11 38 -11 39 15 -41 73 10 12 15

-11 24 -10 21 5 -34 44 5 10 7

28 45 54 72 49 25 73 14 79 -4

-11 21 -9 26 9 -26 46 5 9 -26

0 35 0 31 16 -22 57 16 16 -15

29 70 76 117 72 23 123 7 128 -23

4 40 4 36 19 -21 62 24 19 -12

-2,4 – nulová úroveň, -1 – nízká úroveň, 0 – střední úroveň, 1 – vysoká

Kontaktní adresa: Ing. Štěpánka Matějková, Ph.D. Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha-Ruzyně [email protected]

346


VLIV MINERÁLNÍHO A ORGANICKÉHO HNOJENÍ NA OBSAH ŽIVIN V PŮDĚ A VÝNOS PŠENICE OZIMÉ U DLOUHODOBÝCH POKUSŮ Effect of mineral and organic fertilizing on nutrient content in soils and yield of winter wheat under long-term experiments Mühlbachová G., Káš M. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha – Ruzyně Abstrakt Na dlouhodobých pokusech byl na lokalitách Lukavec (Kambizem) a Ivanovice (Degradovaná černozem) posuzován vliv různých způsobů hnojení na obsah živin v půdě a jeho vliv na koncentrace prvků a výnos pšenice ozimé. V pokusech bylo zastoupeno organické, minerální i kombinované organické a minerální hnojení. Aplikace hnoje a kombinace organického a minerálního hnojení zvyšovalo obsah výměnné frakce živin v půdě. Obsah výměnné frakce sledovaných prvků se v půdě snižoval při hnojení minerální formou N bez aplikovaného hnoje. Způsob hnojení ovlivnil výnos zrna u rostlin. Organické hnojení pozitivně ovlivnilo výnos pšenice ozimé. Minerální hnojení dusíkem zvýšilo výnos pšenice ozimé a celkový odběr prvků rostlinami jak ve variantách bez i s aplikovaným hnojem. Statisticky významné závislosti mezi obsahem živin v půdě a výnosem nebo obsahem živin v zrnu nebyly dosud prokázány. Klíčová slova: Dlouhodobé pokusy, živiny, pšenice ozimá, živiny, půdní testy Abstract The effect of inorganic and organic fertilization on nutrient level of soils and its effect on concentrations of nutrients in winter wheat, yields was studied on long-term experiments at localities Lukavec (Cambisol) and Ivanovice (degraded chernozem). The mineral, organic and combination of mineral and organic fertilizing was used in experiments. Application of manure and combination of mineral and organic fertilization increased plant available nutrient's content in soils and yields of winter wheat. The exchangeable fraction of studied elements decreased after fertilizing with inorganic form of nitrogen in treatments without applied manure. The kind of fertilizing affected yields of grain. Organic fertilizing increased yields of winter wheat. Inorganic fertilizing with nitrogen increased yields and total takeoff of nutrients by plants in treatments with and without applied manure. Significant relationships between nutrient contents in soils and yields or nutrient contents in grain were not confirmed. Keywords: Long-term experiments, winter wheat, nutrients, soil tests

Úvod Anorganické a organické hnojení přispívá k vytvoření správné zásoby živin v půdě a k lepšímu výživnému stavu rostlin. Ke sledování vývoje zásoby živin v půdě se často využívají dlouhodobé pokusy, které umožňují získávat informace o vlivu hospodaření na koloběh živin, výnos plodin a stav půdní úrodnosti. Výsledky těchto pokusů jsou využitelné nejen pro další výzkum, ale především by měly sloužit zemědělské praxi pro rozhodování o potřebě hnojení a dalších agrotechnických zásahů na poli. Dlouhodobé pokusy jsou pro studium pohybu živin v půdě výhodné díky možnosti lépe kontrolovat vstupy jednotlivých živin a určit i vliv různých druhů hnojiv na vzájemnou bilanci živin v půdě, výnos rostlin a kvalitu produkce. Cílem práce bylo v dlouhodobých pokusech s anorganickým a organickým hnojením vyhodnotit pomocí vybraných půdních testů obsah makroelementů v půdě a jejich vliv na výnos v zrnu pšenice ozimé. Materiály a metody Výživný stav půdy a vliv aplikace hnojení na výnos pšenice ozimé byl sledován na dlouhodobých polních pokusech s různými půdně klimatickými podmínkami v Lukavci u 347


Pacova (okres Pacov – 620 m.n.m., půda hlinitopísčitá, kambizem, průměrné hodnoty srážek a teplot: 698,3 mm; 8,7°C) a v Ivanovicích na Hané (225 m.n.m, půda hlinitá, degradovaná černozem, průměrné hodnoty srážek a teplot: 558 mm; 9,36 °C). V roce 2010 a 2011 byla na všech testovaných pozemcích pěstována pšenice ozimá. Mezinárodní dlouhodobý pokus s organickým hnojením měl následující varianty: kontrola bez hnojení, hnojení PK, hnojení NPK, hnůj bez dalšího hnojení, hnůj + PK a hnůj + NPK. Dávka minerálních hnojiv byla: 120 N kg/ha (značeno N3), 35 P kg/ha a 83 K kg/ha. Chlévský hnůj byl aplikován v dávce 30 t/ha k předplodině. Těsně před sklizní byly vždy na čtyřech místech na dané parcelce odebrány vzorky zeminy (do 30 cm) a rostlin (2 x 1m rostlin). V půdních vzorcích byl stanoven obsah živin dostupný pro rostliny v roztoku 0,5 M octanu amonného, 0,015 M fluoridu amonného (pH 7) metodou KVK-UF podle Matuly (2007). Byl zjištěn výnos zrna, pro stanovení obsahu živin bylo zrno rozloženo v kyselině dusičné v mikrovlnném zařízení Milestone MLS 1200 a obsah K, P, Mg stanoven na ICP-OMS spektometru Thermo Jarrel Ash (USA). Výsledky a diskuze Na dlouhodobém pokusu v Lukavci a na variantách s aplikovaným hnojem v Ivanovicích se mírně zvýšil obsah výměnné formy draslíku v půdě mezi lety 2010 a 2011. Tyto rozdíly byly průkazné na stanovišti v Ivanovicích ve variantách s aplikovaným hnojem. Na koncentrace živin v půdě měla vliv především úroveň hnojení. Hnojení dusíkem ve variantách hnojených pouze minerálními hnojivy v obou letech vedlo ke snížení obsahu výměnného K, Mg a P oproti variantám hnojeným pouze P a K. Hnojení N podle Thomase a Scotta (1990) zlepšuje využitelnost P a K z půdy i hnojiv. Výnos zrna pšenice byl při minerálním hnojení NPK v Lukavci v obou letech o 2/3 vyšší než u variant bez aplikovaného dusíku, v Ivanovicích o třetinu až o polovinu (Graf 3). S tím souvisí celkový odběr živin těmito plodinami, kdy i přes mírně nižší koncentrace makroprvků v zrnu rostlin (Tabulka 1), se celkový odběr těchto prvků ve variantách hnojených NPK oproti PK a kontrolním variantám zvýšil úměrně dosaženému výnosu (Tabulka 2). V tomto případě se odběr živin rostlinami mohl významně podílet na snížení obsahu výměnného K, Mg a P v půdě. Odběr živin rostlinami se zvýšil také v organicky hnojených variantách. Oproti kontrolním variantám se odběr draslíku zvýšil u aplikace hnoje s NPK na stanovišti v Lukavci čtyřikrát, zatímco na stanovišti v Ivanovicích s celkovou zásobou živin vyšší než v Lukavci se odběr K zvýšil přibližně o třetinu (Tabulka 2). Podobné hodnoty byly zjištěny i u hořčíku a fosforu. Graf 1: Obsah K, P a Mg v půdě z dlouhodobých pokusů – výluh octan amonný Ivanovice K 2010

900

K 2010

450

K 2011

800

K 2011

400

Makroprvky - výměnná frakce (mg kg-1 ), KVK (mmol kg-1 )

Makroprvky - výměnná frakce (mg kg-1 ), KVK (mmol kg-1 )

Lukavec 500

Mg 2010

350 300

Mg 2011

250

P 2010

200

P 2011

150 100

KVK 2010

50

700

Mg 2010

600

Mg 2011

500 400

P 2010

300

P 2011

200

KVK 2010

100

KVK 2011

0

KVK 2011

0

Varianta

Varianta

Další faktory, jako jsou například srážky a obsah půdní vody v půdě během vegetačního období, bude třeba dále ověřit. Pokud je obsah živin v půdě nízký, což při srovnání obsahu živin v obou stanicích platí především pro Lukavec, rostliny potřebují více vody k jejich dostatečnému příjmu (Waraich et al., 2011). Srážkové úhrny během vegetačního období březen - červenec byly ovšem v Lukavci ve dvou sledovaných letech téměř identické (rok 2010 – 388,6, rok 2011 387,6). 348


Tabulka 1: Obsah prvků v zrnu pšenice ozimé u dlouhodobého mezinárodního pokusu Lukavec K

Ivanovice Mg

P

K

Mg

mg kg-1

P

mg kg-1

Rok 2010 Varianta 0 N0PK N3PK hnůj hnůj, N0PK hnůj, N3PK

4392±309 4370±140 4381±121 4636±295 4451±83 4392±70

1198±73 1156±49 1025±65 1214±106 1113±7 1059±46

4140±291 4061±167 3687±293 4123±293 3920±184 3903±103

4085±104 4047±172 3654±279 3974±135 3723±243 3574±74

1143±405 1094±52 1072±20 1082±49 1038±23 1095±104

4084±81 3978±128 3877±201 4021±169 3892±103 4023±254

Rok 2011 0 N0PK N3PK hnůj hnůj, N0PK hnůj, N3PK

4982±282 5106±221 4985±177 4992±199 5087±110 5229±127

1195±25 1258±28 918±29 1175±63 1189±30 996±56

4477±385 4641±158 3500±192 4270±133 4486±158 3751±179

5318±362 5427±73 5083±188 5338±392 5173±191 4690±259

998±57 1022±15 1049±45 1031±18 990±32 1035±95

3757±353 3940±128 4171±141 4064±73 3961±77 4138±325

Tabulka 2: Odběr živin zrnem pšenice ozimé u dlouhodobého mezinárodního pokusu IOSDV Lukavec K Rok 2010 Varianta 0 N0PK N3PK hnůj hnůj, N0PK hnůj, N3PK Rok 2011 0 N0PK N3PK hnůj hnůj, N0PK hnůj, N3PK

Mg

P

Ivanovice K

kg ha-1

Mg kg ha-1

P

8.1 13.1 29.5 22.5 20.7 35.9

2.2 3.5 6.9 5.9 5.2 8.7

7.6 12.1 24.9 20.0 18.2 31.9

19.6 20.1 34.2 28.9 27.8 35.2

5.5 5.4 10.0 7.9 7.7 10.8

19.6 19.8 36.3 29.3 29.1 39.6

13.0 11.0 33.7 17.9 16.7 43.0

3.1 2.7 6.2 4.2 3.9 8.2

11.7 10.0 23.7 15.3 14.7 30.8

39.6 39.0 57.6 52.2 45.5 46.9

7.4 7.4 11.9 10.1 8.7 10.4

27.9 28.3 47.2 39.7 34.9 41.4

V souladu se zjištěnou mírně vyšší koncentrací živin se meziročně zvýšila relativní zásobenost půd živinami stanovená podle metodiky Matuly (2007) (Graf 2). Nicméně přes nižší výnos bez aplikace hnojiv, u kontrolních variant dochází ke stálému odběru živin z půdy, což v konečném důsledku vede k postupnému vyčerpávání zásoby živin, která je u těchto variant, s výjimkou draslíku, již pod dolní optimální hranicí zásobenosti půd. Aplikace fosforu vedla ke zlepšení výživného stavu půdy tímto prvkem. Nebyl dosud prokázán přímý vliv obsahu výměnné frakce K, P a Mg v půdě na obsah živin v zrnu rostlin. Meziročně byl zaznamenán nárůst celkového obsahu živin v zrnu. Relativně vyšší zásoba dostupných živin mohla mít na průměrně vyšší obsah K, Mg a P v zrnu pšenice vliv (Tabulka 1). Výnos pšenice se v letech 2010 i 2011 zvyšoval u variant a aplikovaným dusíkem, aplikace hnoje se pozitivně projevila oproti nehnojeným variantám (Graf 3). Přímý vliv fosforu a draslíku na výnos pšenice dosud nebyl potvrzen. Výsledky jsou v souladu se zjištěním Káše et al. (2010), podle kterých hnojení fosforem a draslíkem výnos sice mírně zvýšilo, nebyla však prokázána statisticky významná závislost mezi výnosem pšenice a minerálním hnojením PK nebo NPK. Tito autoři také zjistili, že hnojení PK společně 349


s organickým hnojením pozitivně ovlivnilo výnos i při nízkých aplikovaných dávkách dusíku, což tyto dosavadní výsledky zatím nepotvrzují. Graf 2: Relativní odchylka od dolní hranice optimální zásoby živin v půdě podle Matuly (2007) u dlouhodobých pokusů. 250

Lukavec

60 50 40

K - 2010

30

K - 2011

20

Mg - 2010

10

Mg - 2011

0

P - 2010

-10

P - 2011

-20

Makroprvky -% od dolní hranice optimální zásobenosti

Makroprvky -% od dolní hranice optimální zásobenosti

70

-30

Ivanovice 200

150

K - 2010

K - 2011

100

Mg - 2010 50

Mg - 2011 P - 2010

0

P - 2011

-50

Varianta

Varianta

Graf 3: Výnos pšenice ozimé u dlouhodobých pokusů.

výnos (t/ha)

10 8

6 4

14

Lukavec 2010

12

Lukavec 2011

Ivanovice 2010 Ivanovice 2011

10

výnos (t/ha)

12

8

6 4

2

2

0

0

Závěr Dlouhodobé hnojení zvýšilo obsah výměnné formy makroelementů v půdě na dlouhodobých pokusech. U kontrolních dlouhodobě nehnojených variant se, s výjimkou draslíku, obsah živin pohybuje pod dolní hranicí optimální zásoby živin v půdě. Meziročně byl, zvláště u draslíku, zjištěn mírný nárůst přijatelných koncentrací v půdě. Hnojení ovlivnilo výnos pšenice ozimé. Výnos byl nejvyšší při současné aplikaci dusíku a organického hnojení. Aplikace hnoje se projevila pozitivně oproti variantám pouze s anorganickým hnojením. Celkový odběr živin pšenicí ozimou se zvyšoval se zvyšující se úrovní hnojení, větší rozdíly byly zjištěny na stanovišti Lukavec. Absence hnojení vede ke snížení obsahu živin v půdě optimálního pro výživu rostlin. Poděkování: Výsledky byly dosaženy s podporou projektu Mze 0002700604. Použitá literatura Káš M., Haberle J., Matějková Š. (2010): Crop productivity under increasing nitrogen rates and different organic fertilization systems in a long-term IOSDV experiment in the Czech Republic. Arch. Agron. Soil Sci., 56: 451-561 Matula J. (2007): Optimalizace výživného stavu půd pomocí diagnostiky KVK-UF. Metodika pro praxi, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i.: 47 str. Waraich E.A., Rashid A., Saifullah., Asraf M.Y. Ahsanullah (2011): Role of mineral nutrition in alleviation of drought stress in plants. J. Crop Sci., 5: 764-777 Thomas J.R., Scott A.W., Jr. (1990): Effect of nitrogen fertilization on availability of P and K to sugarcane. Sugar Cane, 2: 10-14

350


MIKROBIÁLNÍ AKTIVITY PO APLIKACI CHELÁTŮ DO DLOUHODOBĚ KONTAMINOVANÉ PŮDY Microbial activities after chelator's application into long-term contaminated soil Mühlbachová G. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha – Ruzyně Abstrakt Na dlouhodobě kontaminovaných půdách byl v průběhu jednoho roku sledován vliv přídavku EDTA, používaného pro podporu fytoextrakce rizikových prvků, na půdní mikroorganismy a jejich aktivity. Významný pokles obsahu mikrobiální biomasy a mikrobiálních aktivit (s výjimkou respirační aktivity, která narůstala), byl pozorován v prvních týdnech po aplikaci EDTA, kdy se obsahy mikrobiální biomasy snížily až 6,6 krát. V průběhu roku od aplikace EDTA byl stále pozorovatelný negativní účinek EDTA na obsahy mikrobiální aktivity i na enzymatické aktivity. Negativní účinek EDTA na půdní mikroorganismy a jejich aktivity se nicméně postupně snižoval a po roce od aplikace se obsahy mikrobiální biomasy a její aktivity v půdách s aplikovanou EDTA významněji nelišily od kontrolních půd. Aplikace dalšího chelatačního činidla (kys. citronová) neovlivňovalo významně mikrobiální aktivity. Klíčová slova: EDTA; rizikové prvky; půda; mikrobiální aktivity Abstract The effect of EDTA treatment, used for supported phytoextraction of heavy metals, into long-term contaminated soils on microbial biomass and its activities was studied during one year period. The significant decrease of soil microbial biomass and activities (with exception of respiratory activity) was noted during first weeks after EDTA treatment. The depressing effect of EDTA on microbial activities was evident throughout the year from the EDTA application. However, the negative effect of EDTA on soil microorganisms and their activities decreased with time and after one year the microbial biomass contents and activities did not differ significantly from control soils. Application of other chelator (citric acid) into soils did not affect significantly soil microbial activities. Keywords: EDTA; risk elements; soil; microbial activities

Úvod Zdroje rizikových prvků mohou vážně ohrozit zemědělskou produkci v jejich okolí kontaminací půd a vstupem nežádoucích prvků do potravního řetězce. Mezi možnosti, jak odstranit rizikové prvky v půdy patří i fytoextrakční metody, které ovšem u některých prvků, zvláště olova, nemusí být příliš úspěšné. Jednou z možností, jak zvýšit přijatelnost prvků pro rostliny je využití syntetických chelatizujících činidel (Kos and Lestan, 2004) jako je EDTA (etylendiamintetraoctová kyselina), která je zvláště účinná pro extrakci olova z kontaminované půdy (Komárek et al., 2007, Neugschwandtner et al., 2008). Reakce půdních mikroorganismů na přídavek chelátových činidel je podle literatury různorodá. Byly pozorovány jak negativní vlivy přídavku chelátových činidel jako (Epelde et al., 2008, Ultra et al., 2005). Naopak Sapoundjieva et al. (2003) zjistili, že aplikace EDTA významně zvyšovala koncentrace přijatelných frakcí rizikových prvků, přičemž nebyl zjištěn negativní vliv na půdní mikroorganismy. Protože u EDTA byly v některých případech zjištěny negativní vlivy na půdní mikrobiální aktivity, testovala se i další chelatační činidla, jako je například kyselina citronová (Wen et al., 2009). Cílem práce bylo otestovat možnosti podporované fytoextrakce rizikových prvků s využitím EDTA při udržení přiměřené biologické aktivity půdy. 351


Materiály a metody Předmětem studia byla oblast v okolí Kovohutě Příbram, a.s. následnická, která je dlouhodobě kontaminovaná rizikovými prvky pocházejícími z činnosti této kovohutě. Vliv přídavků EDTA (0,2l 10 % roztoku EDTA/m2), případně kyseliny citronové (20 mmol kys. citronové/ kg), na mikrobiální charakteristiky byl testován ve střednědobém polním pokusu přímo na kontaminovaných stanovištích v blízkosti kovohutí. Koncentrace rizikových prvků v půdách vybraných pro pokusy vždy několikanásobně převyšovaly limity Cd, Pb a Zn povolené vyhláškou 13/ 1994 Sb. Standardně byla prováděna stanovení obsahů mikrobiální biomasy, respirační aktivity, aktivita dehydrogenasy (endogenní enzym), případně poměry mikrobiální biomasy vůči organickému uhlíku. Výsledky a diskuze Účinek EDTA na půdní mikroorganismy je největší v prvních dnech po jeho přídavku (0,2l 10 % roztoku EDTA/m2) do půdy. Polní pokusy ukázaly, že významný pokles obsahu mikrobiální biomasy, aktivity enzymu dehydrogenasy (Graf 1) a na několik dní po aplikaci EDTY i snížení poměru mikrobiální biomasy vzhledem k celkovému obsahu organického uhlíku byl pozorován v prvních týdnech po aplikaci EDTA, kdy se obsahy mikrobiální biomasy snížily až 6,6 krát. V průběhu času dochází k úpravě mikrobiálních aktivit. V průběhu roku od aplikace EDTA byl pozorovatelný negativní účinek EDTA na obsahy mikrobiální aktivity i na enzymatické aktivity. V průběhu roku od aplikace EDTA byl ale postupně patrný nárůst obsahu mikrobiální biomasy i jejích blízko k původním hodnotám.

1600

Mikrobiální biomasa (mg C g-1 půdy)

1400 1200 1000 800 600

Aktivita dehydrogenasy (mg TPF g-1 půdy)

Graf 1: Obsah mikrobiální biomasy a aktivita dehydrogenasy v polním pokusu po aplikaci EDTA. 900 800 700 600 500 400

300

400

200

200

100

0

0

Přídavek EDTA zvyšuje respirační aktivity především v prvních měsících po aplikaci EDTA (Graf 2). Tento jev souvisí nejpravděpodobněji se snížením celkového obsahu mikrobiální biomasy a s tím souvisejícího rozkladu mikrobiálních buněk, částečně lze vyšší respirační aktivity připsat stresu vyvolaného aplikací EDTA (Giller et al., 1998). Po akutní fázi následující po přídavku chelátu, kdy se významně snížily obsahy mikrobiální biomasy, aktivita dehydrogenasy a naopak vzrostla respirační aktivita, došlo k určité adaptaci mikroorganismů na nové podmínky. Dosažené výsledky potvrzují negativní vliv EDTA na půdní mikrobiální aktivity v období po aplikaci, negativní vliv EDTA na mikrobiální aktivity potvrdili i Epelde et al. 2008 nebo Ultra et al. 2005. Obnovení mikrobiálních funkcí přibližně po roce od aplikace EDTA naopak koresponduje se zjištěními Sapoundieva et al. (2003). Záleží proto na časovém odstupu od aplikace EDTA. V našem případě totiž výsledky potvrdily, že s časovým odstupem se obsahy mikrobiální biomasy a její aktivity mohou obnovit na původní úroveň.

352


1,4

4

1,2

3,5 3

1 Cmic:Corg (% )

Respirační aktivita (mg C g-1 půdy h-1)

Graf 2: Respirační aktivita a poměr mikrobiální biomasy k organickému uhlíku (Cmic:Corg) v polním pokusu po aplikaci EDTA.

0,8 0,6

2,5 2 1,5

0,4

1

0,2

0,5

0

0

Polní pokus s přídavkem kys. citronové ukázal, že jak 2 týdny po aplikaci, tak 6 týdnů po aplikaci byly obsahy mikrobiální biomasy vyšší než obsahy mikrobiální biomasy v kontrolní variantě (Graf 3). Podobné výsledky byly zjištěny u enzymatické aktivity, zatímco respirační aktivita a poměr mikrobiální biomasy k organickému uhlíku (Graf 4) se mezi půdami s aplikovanou kys. citronovou a bez aplikace významně nelišily. Kyselina citronová se snadno rozkládá (Wen et al., 2009), což může být důležitý faktor pro zachování mikrobiálních a biologických funkcí půdy. Navíc mikroorganismy pravděpodobně mohly část uhlíku obsaženého v kys. citronové využít jako zdroj pro vlastní syntézu.

700

800

650

700

Aktivita dehydrogenasy (mg TPF g-1 půdy)

Mikrobiální biomasa (mg C g-1 půdy)

Graf 3: Mikrobiální biomasa a aktivita dehydrogenasy v půdách z polního pokusu, dva a šest týdnů po aplikaci kys. citronové 600 550 500 450 400 350 300

600 500 400 300 200 100

250

0

200

2 týdny

2 týdny

6 týdnů

6 týdnů

3

2,5 Poměr Cmic:Corg (%)

Respirační aktivita (mg C g-1 půdy h-1 )

Graf 4: Respirační aktivita a poměr mikrobiální biomasy k obsahu organického uhlíku (Cmic_Corg) v půdách z polního pokusu dva a šest týdnů po aplikaci kys. citronové 2 1,5 1

2,5 2 1,5 1

0,5

0,5

0

0

2 týdny

6 týdnů

2 týdny

353

6 týdnů


Závěr Na kontaminovaných půdách by měla být zohledněna některá hlediska. Aplikace EDTA ovlivnila půdní mikrobiální aktivity v krátkém období po aplikaci negativně. Během následujícího roku po aplikaci EDTA byly obsahy mikrobiální biomasy i aktivita dehydrogenasy a částečně i poměr mikrobiální biomasy k celkovému obsahu organického uhlíku nižší než u půdy bez aplikace EDTA a k obnově mikrobiálních aktivit na původní úroveň došlo po roce od aplikace. Pouze respirační aktivita byla vyšší u půd s aplikovanou EDTA, což svědčí o stresu mikroorganismů vyvolaném přítomností EDTA. Danou dávku EDTA lze proto z hlediska možné aplikace považovat za nejvyšší možnou. Aplikace kys. citronové do půdy je z hlediska zachování mikrobiálních aktivit v půdě vhodná. Výsledky koncentrací rizikových prvků (data neuvedena) ovšem ukazují, že kys. citronová má jen omezený vliv na zvýšení mobility prvků a pro fytoextrakční účely je proto méně vhodná. Poděkování Tato práce byla podporována projektem NAZV ČR č. 0002700604.

QH 81167 a projektem Mze

Použitá literatura Epelde, L., Allica, J.H., Becerril, J.M., Blanco, F., Garbisu, C. (2008): Sci Tot. Environ., 401, 21-28 Giller, K.E., Witter, E., McGrath, S. (1998): Soil Biol. Biochem. 30, 1389–1414. Komárek, M., Tlustoš, P., Száková, J., Chrastný, J., Ettler, V. (2007): Chemosphere 67, 640– 651. Kos, B., Leštan D. (2004): Chelator Environ. Poll., 132, 333-339 Neugschwandtner, R.W., Tlustoš, P., Komárek, M., Száková, J. (2008): Geoderma, 144, 445454. Sapoundjieva, K., Kartalska, Y., Vassilev, A., Naidenov, M., Kuzmanova, I., Krastev, S. (2003): Bulgarian J. Agric. Sci., 9, 659-663. Ultra, V.U. Jr., Yano, A., Iwasaki, K., Tanaka, S., Kang-YuMei, Sakurai, K. (2005): Soil Sci Plant Nutr. 51, 193-202. Wen, J., Stacey, S. P., McLaughlin, M. J., Kirby. J. K. (2009): Soil Biol. Biochem., 41. 2214 – 2221

Kontaktní adresa: Ing. Gabriela Mühlbachová, Ph.D. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06Praha 6 - Ruzyně [email protected]

354


MOŽNOSTI PĚSTOVÁNÍ ŽITA SVATOJÁNSKÉHO K VÝROBĚ OSIVA V EKOLOGICKÉM ZEMĚDĚLSTVÍ The possibilities of seed production of Secale cereale, var. multicaule in organic farming Pelikán J., Hutyrová H. Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko

Abstrakt Ve třech pokusných rocích na dvou lokalitách bylo zkoušeno pěstování svatojánského žita (Secale cereale, var. multicaule) pro výrobu osiva v podmínkách ekologického zemědělství. V pokusech z jarního a letního výsevu byl zkoušen vliv velikosti výsevku, řádkové rozteče a agrotechnických zásahů na výnosy osiva. Prokázalo se, že podzimní výsevy poskytují vyšší výnos oproti výsevům jarním. Vliv velikosti výsevku, řádkové rozteče a agrotechnických zásahů na velikost výnosů nebyl jednoznačně prokázán. Klíčová slova: ekologické zemědělství; svatojánské žito; výroba osiva; agrotechnická opatření Abstract In the three years on the two experimental areas the growing of Secale cereale, var. multicaule were tested for seed production in conditions of organic agriculture. In trials of of spring and summer sowing the impacts of the sowing rate, the row distances and agro-technical interventions were tested on seeds yield. It was prove that the autumn sowings provide higher yields compared spring sowing. The effect of sowing rate, the row distance and agro-technical interventions on the size of seed yield was not prove. Key words: organic farming, Secale cereale, var. multicaule, seed production, agro-technical measures

Úvod Žito trsnaté (Secale cereale, var. multicaule) je starý rostlinný druh, který se u nás dříve pěstoval a lidově byl nazýván ”lesní žito”, ”svatojánské žito”, ”jánské žito”, ”křibice”, ”škřípice”. Vyznačuje se bohatým olistěním, delší vegetační dobou, značným odnožováním, drobnějším zrnem a výškou porostu až do 200 cm. Z pěstitelského hlediska se jedná o velice skromný druh žita, rostoucí dobře i v půdně a klimaticky nepříznivých podmínkách. Lze jej vysévat na podzim, na jaře, ale také v létě. Má velmi dobrou schopnost zabraňovat na exponovaných svazích vodní erozi. Podrobněji druh popsali Pelikán a Libosvár (1998) a Pelikán (2001). Pro svoje schopnosti je vhodnou ozimou meziplodinou s dobou výsevu do poloviny září. Hodí se také k využití jako raná jarní píce a zrno je využitelné k výrobě mouky pro pekárenství. V našem sortimentu je domácí odrůda Lesan. V konvenčním zemědělství dosahuje tato odrůda výnosy zrna okolo 2 t.ha-1. Výroba osiva tohoto druhu pro podmínky ekologického zemědělství není doposud v ČR realizována. V České republice nejsou (až na výjimky) k dispozici cíleně vyšlechtěné odrůdy pro pěstování v ekologickém zemědělství. Ekologičtí farmáři tak pěstují buď konvenčně množené a testované odrůdy, přemnožené v podmínkách ekologického zemědělství, nebo používají, na základě žádosti o výjimku, nemořené osivo z konvenčních množitelských a šlechtitelských programů. Dobře přizpůsobené odrůdy pro hospodaření se sníženými vstupy se zatím v dostatečné míře nemnoží a ani nešlechtí. Podstatou nižší vhodnosti špičkových moderních odrůd je fakt, že jsou šlechtěny tak, aby jejich genetická výbava byla co nejvhodnější pro jejich pěstování intenzivním způsobem, tj. při použití značných dávek průmyslových hnojiv (zvláště lehce 355


rozpustných dusíkatých), herbicidů, fungicidů, insekticidů, růstových regulátorů a dalších. Odrůdy jsou tak přizpůsobeny pěstitelské, sklizňové a zpracovatelské technologii, která je běžná v konvenčním zemědělství (Konvalina et al., 2010). Materiál a metody Pokusy byly realizovány na dvou lokalitách (Troubsko, Zubří) v letech 2010 - 2012, jako osivo byla použita domácí odrůda Lesan. Byly zkoušeny dvě varianty výsevného množství (82,5 kg.ha-1, 165 kg.ha-1), dvě varianty řádkových roztečí (12,5 cm a 25 cm) a tři způsoby ošetřování během vegetace (1. neošetřovaná kontrola, 2. vláčení odplevelovacími prutovými branami a 3. plečkování u šířky řádků 25 cm). Dále byly zkoušeny dva termíny výsevu (jarní výsev a podzimní výsev). Po sklizni byla sklizená hmota dosoušena, dále následovalo čištění vzduchem a čištění na sítech. Po odstranění plevelů a nečistot bylo provedeno další čištění na sítech při spodním sítě s podélnými otvory 1,7 mm, aby se z vyrobeného osiva odstranila tzv. zadina. V roce 2011 při jarním výsevu na lokalitě Troubsko pro deštivé počasí v měsíci květnu nebyly provedeny agrotechnické zásahy vláčení a plečkování a na lokalitě Zubří byl založený pokus zničen přívalovými dešti. Podzimní výsevy byly realizovány pouze na lokalitě Troubsko a ošetření vláčením a plečkováním bylo realizováno v jarních měsících následného roku (v roce zásevu2010 bez plečkování). Dosažené výsledky z jednotlivých pokusných míst a roků byly zpracovány běžnými metodami variační statistiky. Výsledky a diskuze Průměrné výnosy dosažené na dvou pokusných místech v jednotlivých rocích zásevu v t.ha-1 jsou uvedeny v tab. 1. Analýzou rozptylu nebyly ani v jednom případě zjištěny statistické rozdíly mezi zkoušenými variantami. V roce 2010 na lokalitě Troubsko se výnosy pohybovaly od 1,031 do 1,116 t.ha-1 a nejvyšší výnos byl dosažen u varianty šířka řádků 12,5 cm při sníženém výsevku. V roce 2011 na stejné lokalitě se pohybovaly výnosy od 0,977 do 1,587 t.ha-1 a nejvyšší výnos poskytla varianta šířka řádků 25 cm, snížený výsevek a vláčení. Na lokalitě Zubří se ve stejném roce výnosy pohybovaly od 1,224 do 1,325 t.ha-1 a nejvyšší výnos byl zaznamenán u varianty šířka řádků 25 cm, snížený výsevek a plečkování. Výnosy osiva z podzimního výsevu roku 2010 se pohybovaly od 2,351 do 3,262 t.ha-1 a nejvyšší výnos byl dosažen u varianty s šířkou řádků 12,5 cm bez ošetření a při vyšším výsevku. Při podzimním výsevu roku 2011 se výnosy pohybovaly od 1,886 do 2,460 t.ha-1 a nejvyšší výnos byl opět dosažen u stejné varianty jako v roce předchozím. V tomto roce byly výnosy ovlivněny nedostatkem srážek po celou dobu vegetace a poměrně teplou zimou bez sněhové pokrývky.

356


Tab.1: Průměrné výnosy osiva (v t.ha-1) v jednotlivých rocích zkoušení na dvou lokalitách jarní výsev podzimní výsev varianta Troubsko Zubří Troubsko 2010 2011 2011 2010 2011 12,5 cm, pol. výs., bez zásahu 1,116 1,527 1,236 2,958 1,886 12,5 cm, pol. výs., vláčení 1,469 1,322 2,784 1,939 12,5 cm, plný výsevek, bez zásahu 1,167 1,223 1,224 3,262 2,460 12,5 cm, plný výsevek, vláčení 0,977 1,371 2,930 2,167 25 cm, pol. výs., bez zásahu 1,031 1,342 1,299 2,351 1,996 25 cm, pol. výs., vláčení 1,587 1,307 2,330 2,007 25 cm, pol. výs., plečkování 1,264 1,325 2,065 25 cm, plný výsevek, bez zásahu 1,055 1,375 1,270 2,742 2,267 25 cm, plný výsevek, vláčení 1,430 1,277 2,680 2,065 25 cm, plný výsevek, plečkování 1,145 1,253 2,435

Při analyzování vlivu řádkové rozteče na výnosy osiva přes ostatní faktory byl zjištěn statisticky průkazný rozdíl pouze při podzimním výsevu v roce 2010, kdy výnosy variant s řádkovou roztečí 12,5 cm (2,983 t.ha-1) statisticky průkazně překonaly varianty s šířkou řádků 25 cm (2,526 t.ha-1). U ostatních zásevů vliv řádků prokázán nebyl. Taktéž při zjišťování vlivu velikosti výsevku na výnosy osiva nebyly zjištěny statistické rozdíly v jednotlivých pokusech s výjimkou podzimního výsevu v roce 2011, kdy snížený výsevek (1,979 t.ha-1) byl statistiky průkazně překonán plným výsevkem (2,279 t.ha-1). Statisticky průkazný vliv ošetření odplevelovacími prutovými branami, případně plečkováním, byl prokázán pouze u pokusu založeném v Zubří v roce 2011 a jeho výsledek je uveden v tab. 2. V ostatních pokusech vliv ošetření prokázán nebyl. Tab 2: Vliv ošetření na velikost výnosu osiva žita trsnatého (α = 0,05) jarní výsev 2011 podzimní výsev Troubsko pokusný Troubsko Zubří 2011 2012 zásah

t.ha-1

t.ha-1

t.ha-1

t.ha-1

bez ošetření

1,367 a

1,257 b

2,828 a

2,152 a

plečkování

1,205 a

1,289 ab

vláčení

1,366 a

1,319

a

2,250 a 2,681 a

2,045 a

Vliv kombinací pokusných faktorů velikost výsevku a způsob ošetření, řádková rozteč a způsob ošetření a konečně řádková rozteč a velikost výsevku u jednotlivých realizovaných pokusů prokázán nebyl. Tyto výsledky pro značnou rozsáhlost v tabulkové formě neuvádíme. Závěr Výsledky pokusů prokázaly, že podzimní výsevy jsou výhodnější oproti výsevům jarním z hlediska výnosů osiva, protože poskytují až dvojnásobný výnos a odpovídají výnosům dosahovaným v konvenčním zemědělství. Jarní výsevy jsou proto pouze nouzovým řešením. V pokusech nebyl ve většině případů prokázán výrazný vliv ošetřování porostů vláčením 357


prutovými odplevelovacími branami, ani plečkováním, proto není nutné porosty tímto způsobem ošetřovat, což je výhodné i z hlediska ekonomického. Jeví se výhodnějším výsev do užších řádků (12,5 cm) a výsevky okolo 100 kg.ha-1. Po sklizni je nezbytně nutné okamžité předčištění, případně dosoušení sklizené hmoty s následným čištěním. Při volbě pozemku pro množitelské plochy je třeba preferovat pozemky s menším výskytem plevelů, především je třeba se vyvarovat pozemků zaplevelených ovsem hluchým (Avena fatua). Dedikace Příspěvek vznikl na základě řešení projektu NAZV: „Výzkum metod a technologických postupů zvyšujících výnos a kvalitu osiv vybraných druhů trav, jetelovin a meziplodin v ekologickém zemědělství“, financovaného MZe ČR. Použitá literatura Konvalina, P., Capouchová, I., Stehno, Z., Moudrý, J. jr., Moudrý, J. (2010): Weaknesses of the emmer wheat genetic resources and possibilities of its improvement for low-input and organic farming systems. Journal of Food, Agriculture & Environment, 8: 376-382 Pelikán, J., Libosvár, F.: Žito trsnaté - znovuobjevená pícnina pro zvěř. Myslivost XLVI (LXXVI), 1998, č. 11, s. 14 Pelikán, J.: Trsnaté žito – křibice. Úroda 9, 2001: 7 – 9

Secale cereale L. var. multicaule METZG. ex ALEF

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

358


VLIV APLIKACE KOMPOSTU NA BIOLOGICKÉ PARAMETRY PŮDY BIOLOGICAL SOIL PARAMETERS AS AFFECTED BY COMPOST AMENDMENT Pospíšilová L.1, Formánek P.2, Drápelová I. 2, Živna T.1 1

2

Mendelova univerzita v Brně, fakulta agronomická Mendelova univerzita v Brně, Lesnicko-dřevařská fakulta

Abstrakt V průběhu dlouhodobých pokusů (2008 – 2011) byl sledován vliv různých aplikačních dávek kompostu na biologické parametry kambizemě modální. Porovnávali jsme celkový obsah humusových látek, mikrobiální biomasy a bazální respiraci půdy. Základní vlastnosti půdy byly stanoveny standardními analytickými metodami. Kvalita a množství HL byly stanoveny krátkou frakcionací. Množství mikrobiální biomasy bylo stanoveno fumigačně-extrakční metodou. Bazální respirace byla stanovena absorpcí CO2 na NaOH. Výsledky ukázaly změny v obsahu humusových látek, mikrobiální biomasy a půdní respiraci v závislosti na aplikační dávce kompostu (D1 = 93 t/ha a D2 = 158 t/ha). Efektivnost aplikovaných dávek kompostu byla hodnocena podle procenta humifikovaných organických látek, mikrobiální biomasy a podle intenzity bazální respirace. Vyšší podíl humifikovaných látek byl zjištěn u varianty D1. Klíčová slova: humusové látky, mikrobiální biomasa, půdní respirace Abstract Long-term field experiments (2008 – 2011) were aimed at studying the effect of compost amendment onto biological parameters in Haplic Cambisol. Results of humic substances content, microbial biomass content and soil basal respiration are presented. Basic soil properties were determined by standard analytical methods. Content and quality of humic substances were determined by short fractionation method. Microbial biomass was determined by fumigation-extraction method. Basal soil respiration was determined by CO2 absorption onto NaOH. Results showed different humus content and quality, microbial biomass amount and basal soil respiration. They varied according to compost dose (D1 = 93 t/ha a D2 = 158 t/ha). The effect of compost amendment was assessed by humification degree, amount of microbial biomass and intensity of basal soil respiration. Higher effect was achieved on D1 variant. Key words: humic substances, microbial biomass, soil respiration

Úvod Kambizemě patří k našim nejrozšířenějším půdám. Jejich úrodnost závisí na kvalitě organické hmoty, půdotvorného substrátu, zrnitosti a hloubce půdy, klimatických podmínkách a nadmořské výšce, což se odráží v nasycenosti sorpčního komplexu a obsahu živin. Využívají se jako orné půdy i půdy trvalých travních porostů (TTP). Stanovení kvality půdní organické hmoty a biologické aktivity půdy 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, jak uvádějí Sotáková (1982), Pospíšilová a Tesařová (2009). Množství mikrobiální biomasy, její aktivita a respirace půdy jsou značně závislé na fyziologických podmínkách mikroorganismů a na dalších faktorech jako jsou obsah vody v půdě, teplotě, pH, zhutnění půdy a zásobě živin. Měření respirační aktivity půdního mikrobiálního společenstva bez přidání jakéhokoliv substrátu odráží jejich fyziologický stav, energetické nároky a působení stresových a inhibičních vlivů. Zároveň ale závisí i na množství využitelného substrátu pro respiraci. Je tedy odrazem respirační činnosti 359


mikroflóry a celkově dekompozice organického materiálu (Vance et al., 1987; Eisentraeger et al., 2000; Vránová et al., 2009). Kompost můžeme chápat jako organický prostředek sloužící ke zlepšení kvality půdy a zvýšení půdní úrodnosti. Obsahuje stabilizované organické látky a rostlinné živiny, které vznikají řízeným biologickým rozkladem směsi sestávající zejména z rostlinných zbytků. Komposty se mohou skládat z minerálního substrátu (zemina, rybniční bahno, zemité kaly), organického substrátu (odpady z rostlinné a živočišné výroby, potravinářského průmyslu), mikrobiálního substrátu (kejda, močůvka, chlévská mrva, čistírenské kaly) a přísad zlepšující kvalitu kompostu (vápenitá hnojiva, dřevěný popel). Požadavky na jakost kompostu uvádějí ČSN 465735 a Filip a kol. (2002.) Materiál a metody Vzorky byly odebrány z orničního horizontu po 5 cm do hloubky 25 cm vždy na jaře a na podzim v průběhu let 2008 a 2011. Kompost byl připraven z listí a zahradního bioodpadu podle Kollárová a Plíva (2008). Aplikace kompostu byla provedena na podzim 2008 v dávkách: K = kontrola, bez kompostu, D1 = 93 t/ha, D2 = 158 t/ha. Základní půdní vlastnosti byly stanoveny standardními metodami. Půdní typ byl klasifikován podle Němečka a kol. (2011). 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 a absorbance v UV-VIS oblasti spektra. Barevné indexy (Q4/6) a stupeň humifikace (Sh) byly vypočítány podle Sotákové (1982). Množství mikrobiální biomasy (Cmic) bylo stanoveno fumigačně extrakční metodou podle Vance et al. (1987). Čerstvě odebrané půdní vzorky byly nasyceny na 65 % polní vodní kapacity a inkubovány při teplotě 20 °C dva týdny před mikrobiální analýzou. Inkubovaný vzorek (12,5 g suché zeminy) byl extrahován 1 hodinu při laboratorní teplotě 50 ml 1M K2SO4 a poté byl extrakt zfiltrován. Jako fumigant byl použit CHCl3 bez alkoholu. Bazální respirace půdy byla stanovena absorpcí CO2 na NaOH a následnou titrací (Vranová et al., 2009). Výsledky a diskuze Základní parametry kambizemě modální (lokalita Náměšť n/Oslavou) jsou uvedeny v Tab. 1 a 2. Průměrné hodnoty obsahu Corg, HL a kvalitu HL můžeme na začátku pokusu hodnotit jako nízké. Ve frakčním složení převládaly fulvokyseliny. Poměr HK/FK byl menší než 1, což indikuje nízkou kvalitu HL. Stupeň humifikace byl velmi nízký a dosahoval 12,1 %. Aplikační dávka kompostu D1 (93 t/ha) vedla k růstu celkového obsahu Corg z 1,3 % (2008) na 2,3 % (2010), tj. nárůst o 1 % – viz Tab. 2. Obsah HL byl nejvyšší taktéž v roce 2010 a to 0,8 g/kg. Poměr HK/FK vzrostl z 0,6 na 1, což indikuje růst obsahu a kvality HL. Stupeň humifikace se zvýšil z 12,1 % na 17,7 %. Podíl humifikovaných látek dosahoval 30 – 34 % z Corg. Mikrobiální biomasa z celkového obsahu Corg tvořila 1,25 – 2 %. Bazální respirace z celkového obsahu Corg představovala 57,5 až 60 % – viz Tab. 2. Absorbance HL v UV-VIS spektra byla nejvyšší v roce 2011 a barevný index (Q4/6) klesl z 5,6 na 4,9. Aplikační dávka D2 (158 t/ha) vedla k růstu obsahu Corg o 0,7 % (2010) – viz Tab. 2. Obsah HL byl nejvyšší taktéž v roce 2010 a to 0,8 g/kg (tj. stejně jako varianta D1). Poměr HK/FK vzrostl z 0,6 na 1,1. Stupeň humifikace se zvýšil z 12,1 % na 18,3 % (více než na D1). Množství mikrobiální biomasy bylo vyšší než na D1 (> 2 % z Corg). Bazální respirace byla vysoká a v roce 2010 a tvořila 63,2 %. Tato hodnota poukazuje na fakt, že vnesené množství kompostu bylo prodýcháno mikroorganismy a využito k tvorbě mikrobiální biomasy. Podíl humifikovaných látek nebyl vyšší než na D1. Hodnoty barevného indexu dosahovaly hodnot vyšších než 4. Můžeme tedy konstatovat, že vysoká aplikační dávka (D2) nebyla využita efektivně. Podobné výsledky publikovali Körschens (1996), Kubát a Lipavský (1996), Körschens a Schulz (1999), kteří poukazují taktéž na ekonomickou nerentabilnost a ekologickou škodlivost velmi 360


vysokých aplikačních dávek organických hnojiv. 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. Ovšem velmi vysoké aplikační dávky jsou využity především k růstu bazální respirace, mikrobiální biomasy a menší část k tvorbě humusových látek. Dalším možným důsledkem velmi vysokých aplikačních dávek kompostu je nárůst obsahu ve vodě rozpustných forem uhlíku, což má ekologicky negativní dopad.

Dedikace Práce vznikla s podporou projektů NAZV QH81200, QH72039 a QJ 1210263. Použitá literatura Eisentraeger A., Maxam G., Rila J. - P. And Dott W. (2000). A Stepwise Procedure for Assessment of the Microbial Respiratory Activity of Soil Samples Contaminated with Organic Compounds. Ecotoxicology and Environmental Safety 47(1): 65–73. FILIP, J. a kol. (2002). Odpadové hospodářství. Skriptum. MZLU v Brně, 118s., ISBN 807157-608-5. 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. (1996). Long- term data sets from Germany and Eastern Europe. In: Evaluation of Soil Organic Matter Models. Powlson, D. S., Smith, P., and Smith, J. N. (eds.), Vol. 1, Springer-Verlag, Berlin. 69-80. 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. Němeček, J. a kol. (2011). Taxonomický klasifikační systém půd České republiky. 2. Upravené vydání, ČZU Praha ISBN 978-80213-2155-7. 94s. Pospíšilová, L. & Tesařová, M. (2009). Organický uhlík obhospodařovaných půd. Acta Folia II. Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. Brno. 0-41. Sotáková, S. (1982). Organická hmota a úrodnosť pódy, Príroda, Bratislava, 234s. Vance, E. D., Brookes, P. C. & Jenkinson, D. S. (1987). An extraction method for measuring soil microbial biomass C. Soil Biology and Biochemistry. 19: 703–707. Vranová, V., Formánek, P., Rejšek, K. & Kisza, L. (2009). Selected kinetic parameters of soil microbial respiration in the A horizon of differently managed mountain forests and meadows of Moravian-Silesian Beskids Mts. Euroasian Soil Science 3 (42): 318-325.

361


Tab. 1. Základní chemické a fyzikální parametry kambizemě modální (Náměšť) JČ Vodivost Karbonáty KVK Půdní typ pH/H2O pH/KCl < 0,01mm mS/cm (%) (mmol/0,1kg) (%) 5,10 4,00 16,00 29,00 0,14 KAm (Náměšť) Tab. 2. Průměrný obsah Corg, HL, poměr HK/FK, stupeň humifikace, Cmic, bazální respirace půdy a barevný index Q4/6 u kambizemě modální (Náměšť) HK/FK Sh Q4/6 Roky Corg ΣHL Cmic BRP % % g/kg µg/g µg/g 0,6 12,1 5,7 2008(K) 1,32 0,50 1,0 0,7 14,2 5,7 2009 1,70 0,50 127,4 1,2 0,8 15,1 5,6 2010 1,80 0,55 170,0 1,1 0,8 15,3 5,6 2011 1,40 0,55 120,0 1,2 0,6 12,1 5,7 2008 (D1) 1,32 0,50 1,0 0,8 15,3 5,4 2009 1,60 0,60 112,5 1,3 0,9 17,0 5,4 2010 2,30 0,80 129,0 1,2 1,0 17,7 5,3 2011 2,00 0,70 122,5 1,3 0,6 12,1 5,7 2008 (D2) 1,32 0,50 1,0 1,0 18,0 5,0 2009 1,60 0,60 72,1 2,0 1,0 18,0 4,9 2010 2,50 0,80 164,5 2,2 1,1 18,3 4,9 2011 2,00 0,70 143,4 2,0

Kontaktní adresa: doc. RNDr. L. Pospíšilová, CSc. Mendelova univerzita v Brně, AF Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR tel: +420545133059 [email protected]

362


ZHODNOCENÍ VYBRANÝCH MORFOLOGICKÝCH CHARAKTERISTIK NĚKTERÝCH DRUHŮ RODU SALVIA L. Evaluation of morphological characteristics of some species of the genus Salvia L. Raab S. Zemědělský výzkum, spol. s r. o. Troubsko Abstrakt V roce 2011 a 2012 bylo sledováno šest taxonů rodu Salvia: 001 – Salvia pratensis, 002 – Salvia pratensis, 003 – Salvia amplexicaulis, 004 – Salvia verticillata, 005 – Salvia jurisicii, 006 – Salvia tanscaucasica. Bylo sledováno 5 morfologických znaků – výška rostliny, délka lodyhy, délka a šířka listu a délka květenství. Hodnocení prokázalo, že u výšky rostliny a délky květenství se projevil vliv ročníku. U ostatních znaků nebyl vliv ročníku tak významný. Mezi sledovanými taxony byly v jednotlivých znacích prokázány rozdíly. Klíčová slova: Salvia, morfologické charakteristiky Abstract In the years 2011 and 2012 was followed six taxons of the genus Salvia: 001 - Salvia pratensis, 002 Salvia pratensis, 003 Salvia amplexicaulis, 004 - Salvia verticillata, 005 - Salvia jurisicii, 006 - Salvia tanscaucasica. It was followed five morphological characters - plant height, stem length, length and width of leaf and length of inflorescence. Evaluation showed that the plant height and inflorescence length was the effect of year. Other characters were so significant influence of the year. Between studied taxons were detected in individual character differences. Key words: Salvia, morphological charakteristics

Úvod Šalvěj (Salvia L.) z čeledi Lamiaceae patří mezi významné siličné léčivé rostliny a je cennou rostlinou v potravinářství a kosmetice tak i v okrasném zahradnictví. Rod Salvia zahrnuje více než 900 druhů významných jak svými léčivými účinky, tak estetickými vlastnostmi. Druhy rodu Salvia L. jsou atraktivní svým habitem, texturou a barevnou škálou květů. Použití je možné jak ve skupinové výsadbě tak jako solitéra nebo do aranžérských kompozic. Tyto jednoleté, dvouleté i vytrvalé byliny, polokeře i keře jsou často aromatické. Lodyhu mají přímou, chudě větvenou, 4-hrannou s nody. Přízemní listy často tvoří růžici, lodyžní jsou vstřícné, přecházejí v listeny. Lichopřesleny skládají lichoklasy, hrozny či laty. Kalich i koruna je dvoupyská (CHRTEK, TOMŠOVIC, 2000). V praxi se využívá mnoho druhů resp. podruhů šalvějí, lékopisným je však pouze jeden druh Salvia officinalis L. – šalvěj lékařská. Předmětem sběru pro farmaceutické účely je nať resp. list, který po vysušení tvoří drogu Herba salviae resp. Folium salviae (TEKELOVÁ, 1993). Materiál a metodika Na pokusném pozemku v Troubsko bylo v letech 2011 a 2012 pěstováno 29 taxonů druhu Salvia. Bylo vybráno šest taxonů, u kterých bylo sledováno šest morfologických charakteristik: výška rostliny, délka lodyhy, délka a šířka listu a délka květenství. Mezi vybrané taxony byly zařazeny: 001 – Salvia pratensis (Botanická zahrada Berlín, označení DE-BAN-W-2008-125), 002 – Salvia pratensis (Batanická zahrada Berlín, označení XX-OBAN-SF-2003-601), 003 – Salvia amplexicaulis (Zahradnická fakulta v Lednici, Mendelova univerzita v Brně), 004 – Salvia verticillata (Zahradnická fakulta v Lednici, Mendelova univerzita v Brně), 005 – Salvia jurisicii (Genová banka VÚRV Praha – Ruzyně), 006 – Salvia tanscaucasica (Genová banka VÚRV Praha – Ruzyně). 363


Všechny rostliny byly hodnoceny ve fázi plného kvetení. V této fázi byly rostliny ručně sklizeny a následně proběhlo hodnocení morfologických znaků v čerstvém stavu. Hodnocení bylo prováděno u každého původu měřením a počítáním a získaná data byla statisticky hodnocena pomocí bodového a intervalového odhadu střední hodnoty a odhadu variačního koeficientu. Intervalový odhad střední hodnoty umožňuje posoudit existenci statistických rozdílů mezi středními hodnotami původů. Výsledky a diskuse Výsledky jsou uvedeny v tab. 1. Tabulka uvádí pro jednotlivé druhy a znaky v jednotlivých rocích hodnocení rozsah hodnoceného souboru rostlin (n), bodový odhad střední hodnoty a intervalový odhad střední hodnoty (KI) pro α=0,05, umožňující posouzení statistických rozdílů mezi hodnocenými druhy v rámci roku a mezi roky v rámci druhu. Výška rostliny v roce 2011 se pohybovala od 34,67 do 55,7 cm a nejvyšší výška byla zjištěna u původu 001 - Salvia pratensis. Tento původ statisticky průkazně překonal ostatní zkoušené původy s výjimkou druhu S. amplexicaulis. Ve druhém roce zkoušení se hodnoty tohoto znaku pohybovaly od 33 do 93 cm a nejvyšší výšku zaznamenal druh S. transcaucasica a statisticky průkazně překonal ostatní zkoušené druhy. V tomto roce zkoušení byly u všech druhů zaznamenány vyšší výšky rostlin oproti roku předcházejícímu, s výjimkou S. jurisicii (statisticky průkazně nižší oproti 2011). U délky lodyh se v roce 2011 hodnoty bodových odhadů střední hodnoty pohybovaly od 37,86 do 63,59 cm a v roce 2012 od 39,48 do 86 cm. V roce 2012 byly u taxonů 002 - S. pratensis, 004 - S. verticillata a 006 - S. transcaucasica délky lodyh statisticky průkazně vyšší oproti roku 2011. TABULKA 1 DRUH

n

VÝŠKA ROSTLINY

001

002

003

004

005

006

Salvia pratensis

Salvia pratensis

Salvia amplexicaulis

Salvia verticillata

Salvia jurisicii

Salvia transcaucasica

23

13

15

12

24

12

38,92

54,53

34,67

46,42

46

36,44-41,4

49,71-59,35

30,2-39,13

41,57-51,27

41,55-50,42

6

10

10

10

10

69

59,7

33

93

63,71-74,29

57,06-62,34

30,5-35,5

88,16-97,84

15

11

20

15

63,59

39,42

45,05

53,32

55,7 2011 Průměr KI 51,81-59,59 (α=0,05) n 10

61,3 48,17 2012 Průměr KI 56,74-65,86 41,32-55,02 (α=0,05) n 17 13

DÉLKA LODYHY

59 37,86 2011 Průměr KI 55,46-62,54 35,28-40,44 (α=0,05) n 10 6 52,8 48,17 2012 Průměr KI 49,57-56,03 41,32-55,02 (α=0,05) n 17 12

DÉLKA LISTU

2011 Průměr KI (α=0,05)

59,99-67,19

37,06-41,78 39,95-50,15

49,96-56,78

10

10

10

10

63,3

64,6

39,48

86

57,93-68,67

58,83-70,37 36,72-42,08

82,26-89,74

15

11

18

14

10,19

8,22

7,47

8,96

7,83

3,8

9,45-10,93

7,52-8,92

6,14-8,8

7,78-10,14

7,02-8,64

3,5-4,1

364


n

10

6

10

10

10

10

10,7

8,07

7,23

7,57

4,13

8,98-12,42

7,09-9,05

6,41-8,05

7,21-7,93

3,79-4,47

13

15

11

20

13

5,35

3,71

2,53

7,56

5,39

2,14

4,75-5,75

3,32-4,1

1,92-3,14

6,78-8,34

4,73-6,05

1,92-2,36

11,85 2012 Průměr KI 11,13-12,57 (α=0,05) n 15 2011 Průměr KI (α=0,05) ŠÍŘKA LISTU n 2012 Průměr KI (α=0,05) n

10

6

10

10

10

10

5,85

4,12

2,62

6,68

6,1

2,57

5,11-6,59

3,53-4,71

2,26-2,98

5,96-7,4

5,56-6,64

2,31-2,83

14

13

15

11

20

17,72

20,6

17,15

23,14 16,34 2011 Průměr KI 19,73-26,55 14,11-18,57 (α=0,05) DÉLKA KVĚTENSTVÍ n 10 6 26,4 21,17 2012 Průměr KI 22,79-30,01 19,26-23,08 (α=0,05)

15,33-20,11

18,01-23,19 14,14-20,16

10

10

10

10

16,60

20,25

14,25

12,50

15,12-18,08

17,87-22,63 11,97-16,53

9,84-16,16

U sledovaného znaku délka listu se v roce 2011 pohybovaly bodové odhady střední hodnoty od 3,8 do 10,19 cm a v roce 2012 od 1,13 do 11,85 cm. V obou rocích byly nejdelší listy zjištěny u druhu 001 - S. pratensis a nejkratší u druhu 006 - S. transcaucasica. U tohoto druhu byla délka listu statisticky průkazně kratší oproti ostatním zkoušeným druhům. U obou původů S. pratensis byly ve druhém roce hodnocení listy statisticky průkazně delší oproti roku 2011. U šířky listu se pohybovaly bodové odhady střední hodnoty v roce 2011 od 2,14 do 7,56 cm a v roce 2012 od 2,57 do 6,68 cm. V roce 2011 byly u druhu 004 - S. verticillata statisticky průkazně širší listy oproti ostatním hodnoceným druhům. Také původ 001 - S. pratensis statisticky průkazně překonal zbývající druhy. V roce 2012 S. verticillata měla statisticky průkazně širší listy oproti ostatním druhům s výjimkou druhů 001 - S. pratensis a 005 - S. jurisicii. Délka květenství v roce 2011 se pohybovala od 16,34 do 23,14 cm a v roce 2012 od 12,50 do 26,4 cm. V roce 2011 i 2012 bylo nejdelší květenství zjištěno u druhu 001 – S. pratensis. Nejkratší květenství v roce 2011 měl taxon 002 – S. pratensis a v roce 2012 taxon 006 – S. transcaucasica. Tento taxon měl statisticky průkazně kratší květenství oproti ostatním druhům s výjimkou taxonu 003 – S. amplexicaulis a 005 – S. jurisicii. Druh 002 - Salvia pratensis v roce 2012 vykázal statisticky průkazně delší květenství oproti roku 2011. U ostatních taxonů v tomto znaku rozdíly mezi pokusnými roky zjištěny nebyly. Závěr Vedle šalvěje lékařské (Salvia officinalis L.), běžně využívané ve farmacii, existuje mnoho dalších druhů, které jsou významné nejen z hlediska obsahu biologických látek ale i pro svou estetickou hodnotu. Pro snadnější a přesnější práci s tímto rodem je potřeba vytvoření důkladného morfologického zhodnocení jednotlivých druhů a následného vytvoření klasifikátoru pro rod Salvia. Kromě 6 popisných znaků uvedených v příspěvku bylo hodnoceno dalších 23 znaků, které nemohly být z kapacitního důvodu v tomto článku publikovány.

365


Hodnocení prokázalo, že u některých taxonů ve znacích výška rostliny, délka lodyh, délka listu, šířka listu i délka květenství se projevil vliv ročníku, i když v některých znacích se jednalo pouze o jediný taxon. Důležitým zjištěním je, že mezi zkoušenými druhy existují rozdíly v jednotlivých znacích v rámci roku zkoušení. U některých hodnocených znaků se projevil vliv klimatických podmínek daného roku. Z tohoto důvodu bude nutno do po sobě následujících pokusů vkládat standardní taxon, na který budou zkoušené taxony srovnávány, aby byl vliv ročníku eliminován. Na základě zjištěných skutečností lze připravit klasifikátor, případně minimální sadu deskriptorů, pro hodnocení rodu Salvia L. Dedikace Výsledek byl získán za částečné institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace financované MZe ČR. Použitá literatura Bown, D., Encyclopedia of Herbs & Their Uses, 2. vyd., London, Dorling Kindersley Limited 2002, 448 s., ISBN 1-4053-0059-0 Brickell, CH., A-Z encyklopedie zahradních rostlin, 1. vyd., Praha, Euromedia Group, k.s. – Knižní klub 2008, 1128 s., ISBN 978-80-242-2069-7 Castleman, M. Velká kniha léčivých rostlin, 1. vyd., Rodale Press 2004, 635 s., ISBN 807249-177-6 Clebsch, B., A Book of Salvias. Sage for Every Garden, 1. vyd. Portland, Timber Press 1997, 220 s., ISBN 0-88192-369-9 Hanzelka, P., Vytrvalé zahradní šalvěje z okruhu Salvia nemorosa, [cit. 2012-03-01] Dostupné z www: http://www.zahradaweb.cz/informace-z-oboru/kvetinarskavyroba/Vytrvale-zahradni-salveje-z-okruhu-Salvia-nemorosa__s514x44982.html Chrtek, J., Tomšovic, P. (2000): Lamiaceae Lindl. – hluchavkovité in SLAVÍK, B., Květena České republiky, 1. vyd., Praha, Academia 2000, 770 s., ISBN 80-200-0306-1. Tekelová, D. (1993): Salvia officinalis L., Botanická charakteristika, obsahové látky, použitie, pestovanie in Československá farmacie, roč. XLII, s. 111 – 116. Leblochová, B. (2005): Hodnocení taxonu rodu Salvia L. (Šalvěj) používaných v okrasném zahradnictví z hlediska obsahových látek. Diplomová práce, MZLU, Zahradnická fakulta.

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

366


VÝROBA OSIVA HOŘČICE JARNÍ V EKOLOGICKÉM ZEMĚDĚLSTVÍ Production of spring mustard seeds in organic farming Raab S.1, Machač R.2 1

Zemědělský výzkum, spol. s r. o. Troubsko 2 Oseva výzkum a vývoj s. r. o.

Abstrakt Ve třech po sobě následujících letech 2010 – 2012 bylo na dvou lokalitach (Troubsko a Zubří) zkoušeno pěstování hořčice bílé (Sinapis alba L.) pro výrobu osiva v podmínkách ekologického zemědělství. Byl sledován vliv výsevného množství (10 kg.ha-1, 15,1 kg.ha-1), řádkové rozteče (12,5 cm a 25 cm) a tři způsoby ošetřování během vegetace (neošetřovaná kontrola, vláčení odplevelovacími prutovými branami a plečkování u šířky řádků 25 cm). Nebyl prokázán výrazný vliv ošetřování porostů vláčením prutovými odplevelovacími branami ani plečkováním. Dále se projevoval výhodnějším výsev do užších řádků (12,5 cm) a vyšší výsevek okolo 15,1 kg.ha-1. Klíčová slova: hořčice bílá, Sinapis alba L., ekologické zemědělství, osivo, agrotechnika Abstract In three years 2010 - 2012 at two locations (Troubsko and Zubri) were tested the cultivation of white mustard (Sinapis alba L.) for seed production for organic farming. sowing rate (10 kg.ha-1, 15.1 kg.ha1 ), line spacing (12.5 cm and 25 cm) and three methods of treatment during the vegetation period (untreated control, whip weed harrowing and hoe processing for width lines 25 cm) was studied. There was a significant effect of treatment demonstrated vegetation dragging whip weed harrows or hoe processing. Furthermore seed into narrower lines (12.5 cm) and a higher seed rate of about 15.1 kg.ha-1 showed it preferable. Key words: White mustard, Sinapis alba L., organic farming, seeds, farming technique

Úvod Omezené osevní postupy vedou k rozvoji chorob a škůdců a jejich regulace zbytečně prodražuje výrobu. Jedním z opatření přerušení nevhodných sledů je zařazení vhodné meziplodiny. Význam meziplodin spočívá v lepším využití vegetačního období, v imobilizaci živin a v jejich lepším využití následnými plodinami a tím ke snížení rizika vyplavování živin z ornice a zlepšení jejich bilance. (Šarapatka, B., Urban, J., 2006) Pro ekologické zemědělství je osevní postup stěžejním systémovým opatřením. Osevní postup je preventivním racionálním opatřením. Jeho vhodné navržení přispívá ke zvýšení výnosu o 520 % a omezuje nutnost použití materiálových vstupů. Podíl předplodiny na výnos je v ekologickém zemědělství vyšší než v konvenčním zemědělství (Šarapatka, B., Urban, J., 2006). Ekologické zemědělství se v ČR opírá o samostatnou legislativu – zákon č. 242/200 Sb., o ekologickém zemědělství, k jehož vypracování byly využity podklady EU (mj. směrnice č. 2092/91 a metodická instrukce č. 655/93-340). Pro množitele osiv a sadby je důležité, že rozmnožovací materiál pro ekologické zemědělství musí pocházet z uznaných ekologicky vedených ploch. Jde především o to, že množení osiv se musí přizpůsobit zákazu využívání intenzifikačních faktorů na bázi chemických látek. (Houba, M., Hosnedl, V., 2002) Hořčice bílá (Sinapis alba L.) je olejnina z čeledi brukvovitých, plodem je štětinatá šešule, semena jsou kulovitá. Na klimatické a půdní podmínky je nenáročná, ale má nižší mrazuvzdornost, je silně poškozena teplotami pod -5 až -7 °C. Další významnou vlastností hořčice je silný fotoperiodismus – je rostlinou dlouhého dne. Vzchází za 2-3 dny po výsevu, při časném výsevu rychle přechází do generativní fáze a snižuje růst. V našich podmínkách se uplatňuje jako hlavní a nejrozšířenější strnisková meziplodina. Semeno rostliny je na 367


brukvovité rostliny poměrně velké, je žluté nebo bělavě žluté kulovitého tvaru. Dosahuje průměru 1,5 - 4 mm, hmotnost tisíce semen se pohybuje od 3 do 6,8 g. U nás jsou registrovány a ve velké míře pěstovány odrůdy české provenience: Zlata, Severka, Veronika a Polarka. Materiál a metodika Pokusy byly realizovány v letech 2010 – 2012 na dvou pokusných lokalitách lokalitách – Troubsko a Zubři. Jako osivo byla použita domácí odrůda Polarka. Byly zkoušeny dvě varianty výsevného množství (10 kg.ha-1, 15,1 kg.ha-1), dvě varianty řádkových roztečí (12,5 cm a 25 cm) a tři způsoby ošetřování během vegetace (1. neošetřovaná kontrola, 2. vláčení odplevelovacími prutovými branami a 3. plečkování u šířky řádků 25 cm). Po sklizni semene byla sklizená hmota dosoušena, dále následovalo čištění vzduchem a čištění na sítech. V roce 2011 na lokalitě Troubsko pro deštivé počasí v měsíci květnu nebyly provedeny agrotechnické zásahy vláčení a plečkování a na lokalitě Zubří byl založený pokus zničen přívalovými dešti. Dosažené výsledky jednotlivých pokusů byly zpracovány běžnými metodami variační statistiky. Výsledky a diskuse Výnosy osiva dosažené na jednotlivých lokalitách ve všech rocích zkoušení a jednotlivých způsobech ošetření jsou uvedeny v tab. 1, která je současně doplněna o výsledky analýz rozptylu. V Troubsku v pokusech založených v letech 2010 a 2011 nebyly zjištěny statisticky průkazné rozdíly mezi zkoušenými variantami, na stejné lokalitě v roce 2012 a v pokuse realizovaném v Zubří v roce 2011 byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly mezi variantami (α = 0,05). V Troubsku v roce 2010 se výnosy pohybovaly od 0,922 do 1,166 t.ha-1 a nejvyšší výnos poskytla neošetřovaná varianta s plným výsevkem a šířkou řádků 12,5 cm. V následujícím roce se výnosy pohybovaly od 1,084 do 1,5 t.ha-1 a nejvyšší výnos poskytla neošetřovaná varianta s polovičním výsevkem a šířkou řádků 12,5 cm. V roce 2012 na pokusném pozemku v Troubsku se výnosy pohybovaly od 0,145 do 0,567 t.ha-1. Nejvyšší výnos poskytla stejně jako v roce 2010 neošetřovaná varianta s plným výsevkem a šířkou řádků 12,5 cm. V tomto roce se na výnosech podepsal nedostatek srážek v průběhu vegetačního období. Na lokalitě v Zubří se v roce 2011 výnosy pohybovaly od 0,234 do 0,279 t.ha-1. Nejvyšší výnos poskytla ošetřená varianta plečkováním s plným výsevkem a šířkou řádku 25 cm. Tab. 1: Výnosy hořčice jarní v t.ha-1 na lokalitách Troubsko a Zubří (α = 0,05) TROUBSKO ZUBŘÍ VARIANTY 2010 2011 2012 2011 12,5 cm, pol. výs., bez zásahu 12,5 cm, pol. výs., vláčení 12,5 cm, plný výs., bez zásahu 12,5 cm, plný výs., vláčení 25 cm, pol. výs., bez zásahu 25 cm, pol. výs., vláčení 25 cm, pol. výs., plečkování 25 cm, plný výs, bez zásahu 25 cm, plný výs., vláčení 25 cm, plný výs., plečkování

0,993 a 1,166 a 0,922 a

0,982 a

368

1,500 a 1,235 a 1,084 a 1,190 a 1,310 a 1,172 a 1,139 a 1,246 a 1,122 a 1,088 a

0,444 abc 0,173 e 0,567 a 0,378 bcd 0,505 ab 0,316 cde 0,145 e 0,533 ab 0,382 abcd 0,199 de

0,230 b 0,245 ab 0,240 ab 0,266 ab 0,229 b 0,248 ab 0,253 ab 0,234 b 0,256 a 0,279 ab


Vliv řádkové rozteče na výnosy nebyl analýzou rozptylu prokázán. Vliv velikosti výsevku na výnos byl prokázán pouze v Troubsku 2012 a v Zubří 2011. Vyšší výsevek statisticky průkazně překonal snížený výsevek. V Troubsku 2010 vyšší výsevek poskytnul vyšší výnos, avšak statisticky neprůkazný. Závěr Pokusy prokázaly, že pěstování hořčice jarní v podmínkách ekologického zemědělství lze bez větších problémů realizovat. Porost hořčice se po výsevu rychle zapojuje a dobře potlačuje plevele. Z výsledků vyplývá, že nebyl prokázán výrazný vliv ošetřování porostů vláčením prutovými odplevelovacími branami ani plečkováním, proto není nutné porosty tímto způsobem ošetřovat, což je výhodné i z hlediska ekonomického. Dále se jeví výhodnějším výsev do užších řádků (12,5 cm) a vyšší výsevky okolo 15,1 kg.ha-1. Po sklizni je nezbytně nutné okamžité předčištění a následné dosušení sklizené hmoty na maximální vlhkost 15 %. Čištění sklizeného osiva na sítech nečiní problémy. Při volbě pozemku pro množitelské plochy je třeba preferovat pozemky s nižším výskytem plevelů a je třeba se vyvarovat pozemků zaplevelených brukvovitými plevelnými druhy.

Dedikace Výsledek byl získán při řešení projektu NAZV: „Výzkum metod a technologických postupů zvyšujících výnos a kvalitu osiv vybraných druhů trav, jetelovin a meziplodin v ekologickém zemědělství“, financovaného MZe ČR. Použitá literatura Houba, M., Hosnedl, V. (2002): Osivo a sadba. Nakladatelství Ing. Martin Sedláček, 1. vydání, ISBN 80-902413-6-0 Šarapatka, B., Urban, J. (2006): Ekologické zemědělství v praxi. PRO-BIO Svaz ekologických zemědělců, Šumperk, 1. vydání, ISBN 978-80-903583-0-0. Kočí, V., Rakovický, T., Švagr, A. (2001): Test semichroniské toxicity se semeny Sinapis alba. [2012 – 08 – 13]. Dostupné z WWW: http://www.vscht.cz/uchop/ekotoxikologie/dokumenty/Sinapis.htm

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

369


Sinapis alba L.

370


ZHODNOCENÍ VÝŽIVNÉHO STAVU RÉVY VINNÉ VE VZTAHU K OBSAHU DOSTUPNÝCH ŽIVIN V PŮDĚ Evaluation of nutritional status of grapevine plants in relation to the content of available nutrients in soil Raimanová, I., Kurešová, G. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha - Ruzyně Abstrakt U dvou vybraných odrůd révy vinné byl hodnocen výživný stav rostlin v souvislosti s dostupnou zásobou živin v půdě daných vinařských tratí. Optimální zásoba či nedostatek živin v půdě je pouze jedním z faktorů, který ovlivňuje příjem a využití živin rostlinami. Podmínky pro příjem a následné využití živin jsou zároveň výrazně ovlivněny vnějšími podmínkami. Dle agrochemických rozborů půd byla na většině stanovišť zjištěna nízká zásoba využitelného fosforu a draslíku a ze stopových živin nižší zásoba zinku a železa. Výsledky analýz listů během vegetace ukázaly v souladu s nižším obsahem v půdě relativní nedostatek draslíku u rostlin, stejně jako nižší obsah zinku. Současně byl na většině stanovišť pozorován suboptimální obsah hořčíku během celé vegetace. Klíčová slova: vinná réva, výživný stav, dostupnost živin Abstract Nutritional status of plants in relation to the supply of nutrients available in the soil of the wine trails for two selected varieties of grapevine (Vitis vinifera L.) was evaluated. Optimal supply or lack of nutrients in the soil is only one factor that affects the uptake and utilization of nutrients by plants. Uptake and subsequent utilization of nutrients by plants are significantly affected by environmental factors. According to agrochemical analysis of soil samples, low supply of available phosphorus and potassium was found at most places. There was also found a lower supply of zinc and iron. In compliance with a lower content in the soil, relative lack of potassium in plants, as well as rather low zinc content was showed. At the same time, suboptimal magnesium content during the vegetation was observed at most sites. Key words: grapevine, nutritional status, availability of nutrition

Úvod Vinná réva je vysoce produktivní rostlina dobře přizpůsobená na vodní stres a s ohledem na rozlohu vinic a ekonomickou hodnotu jedna z hlavních zahradnických plodin. Výživa révy vinné hraje důležitou úlohu a výrazně se podílí na konečné kvalitě hroznů (Pavloušek, 2011). Důležitá je např. optimální hladina draslíku v době zrání hroznů (Mpelasoka, et al., 2003). Cílem této práce bylo zhodnocení výživného stavu dvou odrůd vinné révy v průběhu vegetace ve vztahu k obsahu přístupných živin v půdě vybraných stanovišť. Materiál a metody Pro hodnocení výživného stavu vinné révy a jeho závislosti na dostupnosti živin v půdě bylo vybráno 6 vinařských stanovišť - z toho 5 moravských (A-E) a 1 české (F) a byly vybrány dvě odrůdy révy vinné - bílá - Ryzlink rýnský (RR) a červená – Rulandské modré (RM). Na daných stanovištích byli provedeny agrochemické rozbory půdy a stanoven výživný stav na základě analýz listů během vegetace. a ) agrochemické rozbory půdy Na vybraných stanovištích byl na počátku vegetační sezony proveden odběr vzorků půdy pro analýzy do hloubky 60cm (0-30cm a 30-60cm). V půdních vzorcích bylo stanoveno:  pH - extrakcí 0,2M KCl 371


obsah hlavních živin (P, K, Mg, Ca) - stanovení ve výluhu dle Mehlich III, obsah stopových prvků (Zn, Cu, Mn, Fe) – stanovení přístupné formy extrakcí v DTPA dle Lindsay-Norvella b) analýza listů Byly odebrány listy proti květenství ve stadiu počátku kvetení, v době zaměkávání hroznů a v době zrání. Listy byly rozděleny na čepele a řapíky. V odebraných vzorcích byly stanoveny hlavní a stopové živiny. Byl použit mikrovlnný rozklad vzorků v HNO3 (zařízení MLS-1200 Mega, Milestone, Itálie) a analýza provedena pomocí ICP-OES spektrometru (Tracescan, Thermo Jarell Ash, USA). Obsah celkového N byl stanoven podle Kjeldahla na automatickém průtokovém analyzátoru Skalar San Plus Systém (Breda, Nizozemí).  



Výsledky a diskuze Pro zjištění dostupných zásob živin v půdách na vinařských tratích byly hodnoceny následující parametry - hodnota pH, obsah hlavních a stopových živin. Dostupnost a příjem živin z půdy je ovlivněn jejím pH. Na vybraných stanovištích byla většina půd slabě kyselá (C,D) nebo neutrální (A, B, E, F) s jedinou výjimkou na stanovišti E, kde byla půda na trati s ryzlinkem rýnským v obou horizontech hodnocena jako slabě alkalická. Z analýz úrovně zásob dostupných živin v půdě na vybraných stanovištích bylo zjištěno, že obsah fosforu ve svrchním horizontu (0 - 30 cm) lze pouze u poloviny vinařských tratí hodnotit jako dobrý, zatímco u druhé poloviny a současně i u většiny tratí ve spodním horizontu (30 - 60 cm) pouze jako nízký nebo vyhovující (graf 1). Vzhledem k tomu že rostliny révy koření převážně ve spodních vrstvách půdy to ukazuje na relativně nízkou zásobu fosforu využitelného pro rostliny. RR

RM

Vyhovující

Vysoký

Obsah P: 30 - 60 cm

350,0

350,0

300,0

300,0

250,0

250,0

200,0

200,0

mg/kg

mg/kg

Obsah P: 0 - 30 cm

150,0

RM

Vyhovující

Vysoký

150,0

100,0

100,0

50,0

50,0

0,0

RR

0,0 A

B

C

D

E

F

A

B

C

D

E

F

Graf. 1 Obsah fosforu v půdě na vybraných stanovištích (Průměr ± SD)

Obdobně tomu bylo i v případě draslíku, kde ve svrchním horizontu byly zásoby využitelného draslíku pro rostliny dobré nebo vysoké. Ve spodním horizontu však u většiny tratí pouze vyhovující nebo nízké (graf. 2). Obsah přístupného vápníku a hořčíku byl na většině stanovišť hodnocen jako dobrý až vysoký. U stopových živin byl zjištěn vysoký obsah Zn ve svrchním horizontu většiny stanovišť, ve spodním horizontu pak však s výjimkou jednoho stanoviště pouze dobrý nebo nízký. U železa byla půdní zásoba hodnocena pouze jako vyhovující až nízká (data nejsou ukázána).

372


RR

RM

Vyhovující

Vysoký

Obsah K: 30 - 60 cm

900,0

900,0

800,0

800,0

700,0

700,0

600,0

600,0

mg/kg

mg/kg

Obsah K: 0 - 30 cm

500,0 400,0

RM

Vyhovující

Vysoký

500,0 400,0

300,0

300,0

200,0

200,0

100,0

100,0

0,0

RR

0,0

A

B

C

D

E

F

A

B

C

D

E

F

Graf. 2 Obsah draslíku v půdě na vybraných stanovištích (Průměr ± SD)

Optimální zásoba či nedostatek živin v půdě je jedním z faktorů, který ovlivňuje příjem a využití živin rostlinami. U hlavních živin je dobrým indikátorem potřeby hnojení do půdy. Listová aplikace hnojiv se využívá jako nezbytný doplněk k půdnímu hnojení, který umožňuje flexibilně reagovat na potřeby rostlin podle aktuálního stavu porostu a vnějších podmínek. Na vybraných stanovištích byl hodnocen výživný stav rostlin révy. Byl hodnocen obsah hlavních a stopových živin v listech ve třech fázích vývoje (kvetení, zaměkání bobulí a začátek zrání). Obsah N a P v listových čepelích v době kvetení byl na všech stanovištích v optimu nebo mírném nadbytku. Obsah vápníku se pohyboval od mírného nedostatku k optimu (tab. 1). Tab.1 Průměrné hodnoty obsahů jednotlivých hlavních živin Kvetení RR čepel řapík 3,10±0,19 1,01±0,27 N (%): 0,33±0,09 0,46±0,16 P (%): 2,29±0,27 2,02±0,24 Ca (%)

RM čepel 3,04±0,29 0,37±0,15 2,50±0,45

řapík 0,91±0,37 0,37±0,15 2,07±0,35

Na vybraných stanovištích byl ve většině případů v době kvetení zjištěn spíše nízký obsah draslíku (graf 3) a současně vysoký poměr N/K (v průměru 2,6; optimum mezi 1,9-2,4), což ukazuje na relativní nedostatek draslíku u rostlin. Během vegetační sezóny došlo k mírnému zlepšení – přesto však zůstával obsah draslíku u poloviny tratí na nízké úrovni (graf 3). RR

RM

nízký obsah

vysoký obsah

K: čepel v době zaměkání

3,00

3,00

2,50

2,50

2,00

2,00

%

%

K: čepel v době kvetení

1,50

RM

nízký obsah

vysoký obsah

1,50

1,00

1,00

0,50

0,50

0,00

RR

0,00 A

B

C

D

E

F

A

B

C

D

E

F

Graf 3 Obsah draslíku v listových čepelích v době kvetení a zaměkání bobulí na vybraných lokalitách (Průměr ± SD)

Také obsah hořčíku v listových čepelích v době kvetení se pohyboval na spodní hranici optima nebo pod ní a tento stav se výrazně neměnil ani v průběhu vegetace (graf 4).

373


Mg: čepel v době kvetení

RR

RM

nízký obsah

vysoký obsah

Mg: čepel v době zaměkání 0,70

0,60

0,60

0,50

0,50

0,40

0,40

RM

nízký obsah

vysoký obsah

%

%

0,70

RR

0,30

0,30

0,20

0,20

0,10

0,10

0,00

0,00

A

B

C

D

E

F

A

B

C

D

E

F

Graf 4 Obsah hořčíku v listových čepelích v době kvetení a zaměkání bobulí na vybraných lokalitách (Průměr ± SD)

U stopových živin byl zjištěn pouze nedostatek zinku u více než poloviny vybraných stanovišť a ani během vegetace nebyl zjištěn pozitivní posun v obsahu zinku (graf. 5). Ostatní stopové prvky byly na téměř všech stanovištích v optimu, výjimečně se objevil jejich nadbytek. RR

RM

nízký obsah

vysoký obsah

Zn: čepel v době zaměkání

120,0

120,0

100,0

100,0

80,0

80,0

mg/kg

mg/kg

Zn: čepel v době kvetení

60,0

RM

nízký obsah

vysoký obsah

60,0

40,0

40,0

20,0

20,0

0,0

RR

0,0 A

B

C

D

E

F

A

B

C

D

E

F

Graf 5 Obsah zinku v listových čepelích v době kvetení a zaměkání bobulí na vybraných lokalitách (Průměr ± SD)

Závěr Obsah živin v listových čepelích je dobrým ukazatelem výživného stavu rostlin, zatímco obsah živin v řapících ukazuje aktuální dostupnost živin přijímaných z půdy v závislosti na podmínkách prostředí. Na vybraných stanovištích byla zjištěna korelace mezi nižší dostupností draslíku a zinku ve spodním horizontu půdy a jejich následným nižším obsahem v rostlinách vinné révy. Zjištěný nižší obsah hořčíku v rostlinné biomase i přes potencionálně dobrou dostupnost v půdě je zřejmě dán nižší příjmovou schopností rostlin a kompeticí v příjmu mezi hořčíkem a draslíkem. Dedikace Příspěvek byl finančně podporován z projektu TAČR č. TA 01011153. Použitá literatura Mpelasoka, B. S., Schachtman, D. P., Treeby, M. T., Thomas, M. R., (2003): A review of potassium nutrition in grapevines with special emphasis on berry accumulation. Australian Journal of Grape and Wine Research 9, 154 - 168. Kontaktní adresa: RNDr. Ivana Raimanová, Ph.D., VÚRV, v.v.i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6-Ruzyně, [email protected] 374


VLIV ROZDÍLNÉHO OBHOSPODAŘOVÁVÁNÍ TRAVNÍCH POROSTŮ NA INFILTRAČNÍ SCHOPNOST Effect of different grassland management on water infiltration Sochorec M., Hejduk S. Mendelova univerzita v Brně

Abstrakt Byl hodnocen vliv různého využívání travních porostů na infiltrační schopnost půdy. Sledování probíhalo na porostech neobhospodařovaným (PN), s pastvou skotu při vysokém zatížení (PA) a na velkovýrobní mechanizací obhospodařované louce (LO) v termínech před první sečí (duben) a po první seči (červenec). Průkazně vyšší rychlost infiltrace na konci první minuty měření byla zjištěna na stanovišti PN v porovnání s variantou PA v dubnu v průměru obou let o 37,0 mm.min-1, v červenci o 19,9 mm.min-1. Při srovnání porostu PN s lokalitou LO byla průkazně vyšší rychlost infiltrace naměřena v dubnu o 34,0 mm.min-1, zatímco v červenci byla neprůkazně vyšší o 11,7 mm.min-1. Výsledky ukazují významný rozdíl v infiltrační rychlosti mezi různě obhospodařovanými travními porosty. Klíčová slova: rychlost infiltrace, zhutnění půdy, pastvina, louka Abstract Effect of grassland utilisation on soil infiltration ability was assessed in three sward types: meadow (LO), cattle pasture (PA), and unutilized grassland (PN). Measurements were made at the beginning of the vegetation period (April) and after the first cut (July). Infiltration rate at the end of first minute measuring was significantly higher in PN compared to the rate in PA by 37.0 and 19.9 mm.min -1 in April and July respectively. There was also significant difference between PN and LO detected in April (PN higher by 34.0 mm.min-1) whereas in July difference was not significant (PN higher by 11.7 mm.min-1). These results demonstrate considerable effect of different grassland exploitation on infiltration rate. Keywords: infiltration rate, soil compaction, pasture, meadow

Úvod Se stoupajícím negativním vlivem civilizace na životní prostředí rostou nároky společnosti na spotřebu kvalitativně hodnotné vody z podzemních i povrchových zdrojů. Téměř výhradním zdrojem vody podzemních i povrchových vod na našem území jsou srážky a proto je nutno zajistit jejich maximální zadržení v krajině. Značná část srážek však odtéká ve formě povrchového odtoku. Jedná se o nežádoucí jev, který je urychlen účinkem dešťových srážek na vegetací nekrytou půdu. Kinetickou energií dopadajících kapek dochází k rozpadu půdních agregátů a vytváření málo propustné krusty na povrchu půdy (Holý, 1998). Dalším faktorem snižující infiltraci je velkovýrobní hospodaření spojené s využíváním velkých půdních celků a těžké zemědělské mechanizace. Tyto faktory způsobují nadměrné zhutnění půdy se všemi jeho negativními důsledky. Nejzávažnější příčinou nadměrného zhutňování půd z technologického hlediska jsou opakované přejezdy těžkých mechanismů po pozemcích za nevhodné vlhkosti, kdy je půda snadno zranitelná (Pokorný a kol., 2001). Jak uvádí Šarapatka, Niggli a kol., (2008) na zhutněné půdě klesá rychlost infiltrace, dochází k omezení biologické aktivity a snížení výnosů rostlin. Travní porosty mají schopnost snižovat rychlost povrchového odtoku a prodlužovat dobu infiltrace srážkové vody. U těchto porostů však nebývají zohledněny případné rozdíly infiltrační schopnosti dané jejich různým využíváním. Řešení tohoto pokusu by mělo přispět 375


k objasnění vlivu rozdílného obhospodařování pícních porostů (pastva skotu, konvenční obhospodařování, absence hospodaření) na schopnost zasakování srážek a tvorbu povrchových odtoků. Materiál a metody Pokus probíhal v roce 2011 a 2012 v oblasti Českomoravské vrchoviny v katastru obce Jimramovské Pavlovice. Obec leží na hranici CHKO Ždárské vrchy v nadmořské výšce 550 m. Dle Novákovy zrnitostní klasifikace (Jandák a kol., 2003) se jedná o půdu střední, hlinitou až písčitohlinitou, půdní typ kambizem. Měření infiltrace bylo prováděno na travních porostech bez vlivu zhutnění (pod ohrazením pastviny) (PN), na porostech spásaných skotem (PA) a na louce obhospodařované velkovýrobním způsobem (LO). Ke stanovení infiltrační schopnosti půdy byla použita výtopová metoda za pomoci soustředných válců o průměru vnitřního válce 17 cm a vnějšího 31 cm. Termíny měření byly před první sečí (duben) a po první seči (červenec). Infiltrace byla hodnocena vždy ve třech opakováních na jedné variantě. Získaná data byla následně vyhodnocena graficko-empirickou metodou dle Kosťjakova (Kutílek, 1978) a v bilogaritmickém měřítku. Pro statistické analýzy byla použita ANOVA (Statistica 8.0, StatSoft) s následným testováním podle Tukey (p = 0.05). Výsledky a diskuze V tabulce 1 jsou statisticky vyhodnoceny infiltrační rychlosti na konci první minuty měření na jednotlivých stanovištích ve sledovaných termínech. Před první sečí (duben) byl na stanovišti PN zjištěna průkazně vyšší infiltrace v průměru obou let (45,6 mm.min-1) v porovnání s variantami PA (8,6 mm.min-1) a LO (11,6 mm.min-1). Po první seči byla zjištěna nejvyšší hodnota infiltrace na stanovišti PN (26,3 mm.min-1), u porostu PA došlo k průkaznému snížení infiltrace (6,4 mm.min-1) a na lokalitě LO byla hodnota infiltrace 14,6 mm.min-1. Tab. 1 Průměrná infiltrační rychlost na konci první minuty (mm/min) Období Způsob Duben Červenec využívání 2011 2012 Průměr 2011 2012 a

a

a

a

Průměr

a

PN 53,0 38,2 45,6 26,6 26,1 26,3a PA 12,7b 4,5b 8,6b 7,7a 5,1b 6,4b LO 8,5b 14,8ab 11,6b 7,2a 22,0ab 14,6ab * Různá písmena ve sloupcích označují statisticky průkazné rozdíly, Tukeyův test (p≤0,05) Vysoká infiltrační rychlost před první sečí (Obr. 1 a 3) u porostů PN je dána zlepšením půdní struktury vlivem mrazu v jarním období. Na lokalitě LO byla infiltrační rychlost nejnižší v roce 2011 a na porostu PA v roce 2012, to může být dáno rozdílem ve vlhkosti na jednotlivých stanovištích. Z měření prováděných po první seči je patrné zpomalení infiltrace na porostech PA a LO (obr. 2 a 4), způsobeným vlivem zhutnění pasoucími se zvířaty a zemědělskou technikou. Podle Kasprzaka (1990) vykazovaly velkovýrobně obhospodařované travní porosty o řád nižší infiltrační rychlost ve srovnání s travními porosty sklízenými lehkou mechanizací. Jak uvádí Baker (1991) největší změny fyzikálních vlastností půdy působí sečení, manipulace s pící a její sběr a odvoz, popřípadě pastva zvířat, neboť se tyto operace musí provádět v krátkém časovém období za příznivého počasí, často bez ohledu na vlhkost půdy. K nadměrnému 376


zhutňování půdy přispívá používání stále těžší mechanizace, která umožňuje dosahování vysoké produktivity práce. K maximálnímu zhutnění půdy dochází za vlhkosti blízké polní kapacitě. Při vyšší vlhkosti je v půdě nedostatek vzduchu a voda v pórech je nestlačitelná. Dochází však k poškození až devastaci půdní struktury. Rovněž Adams a Gibbs (2004) uvádí, že fyzikální vlastnosti většiny přirozených půd jsou závislé na přítomnosti a stabilitě agregátové struktury a mohou být radikálně změněny, pokud je tato struktura zničena mechanickým tlakem. Hansen (1995) popisuje účinek zhutnění půdy koly traktoru, které vedlo na lučních porostech v Norsku ke snížení výnosu z 9,0 na 6,6 t.ha-1 sušiny. Zhutnění mělo na výnos píce větší vliv než dávky a termín použití minerálních hnojiv. Obr. 1 Rychlost infiltrace na jednotlivých porostech před první sečí (duben 2011)

Obr. 2 Rychlost infiltrace na jednotlivých porostech po první seči (červenec 2011)

Obr. 3 Rychlost infiltrace na jednotlivých porostech před první sečí (duben 2012)

Obr. 4 Rychlost infiltrace na jednotlivých porostech po první seči (červenec 2012)

377


Závěr Způsob využívání travních porostů má významný vliv na infiltraci vody do půdy. Z výsledků vyplývá, že vlivem zatížení travních porostů sklízecí technikou a pasoucími se zvířaty, dochází ke značnému omezení infiltrační rychlosti. Při nízké úrovní infiltrace, vzniká při přívalových deštích nebezpečí vzniku povrchového odtoku, který může působit povodně, ochuzuje rostliny o půdní vláhu a omezuje dotaci podzemních vod. Současně může dojít ke smyvu zeminy, případně agrochemikálií do povrchových vod. S nárůstem produktivity práce v zemědělství dochází používání stále těžších mechanizačních prostředků i pro sklizeň travních porostů. Vzhledem k absenci kultivace půdy pod travními porosty je jejich infiltrační schopnost ovlivněna způsobem hospodaření více, než na oraných půdách. Dedikace Příspěvek byl zpracován s podporou TP IGA AF MENDELU v Brně 3/2012 Efektivní využívání surovin a ochrana životního prostředí při výrobě krmiv a ve výživě zvířat. Použitá literatura Adams, W.A., Gibbs, R.J., 2004: Natural Turf for Sport and Amenity: Science and Practice. CAB International, Cambridge, 3rd edition, 404 p., ISBN 0 85198 720 6 Baker, S.W., 1991: Compaction: a problem of wear and tear. Turf Management, pp. 11-13 Hansen, S., 1995: Effect of manure treatment and soil compaction on plant production of a dairy farm system convering to organic farming practice. Agriculture, ecosystems and environment, 56 (3): 173 – 186 Holý, M., 1994: Eroze a životní prostředí. ČVUT Praha, 383 s. Jandák, J. a kol., 2003: Cvičení z půdoznalství. Skriptum. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Brno, 92 s. Kasprzak, K., 1990: Vliv fyzikálních vlastností agropedosféry na tvorbu zásob podzemních vod. Závěrečná zpráva, VUT Brno, 86 s. Kutílek, M., 1978: Vodohospodářská pedologie. Praha: SNTL/ALFA, 261 s. Pokorný E., Filip J., Láznička V., 2001: Rekultivace. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Brno, 128 s. Statsoft Inc., 2007: STATISTICA data analysis software system, version 8.0., www.statsoft.com Šarapatka B., Niggli U., 2008: Zemědělství a krajina: cesty k vzájemnému souladu. Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc, 271 s.

Kontaktní adresa: Ing. Martin Sochorec Ústav výživy zvířat a pícninářství Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00 Brno [email protected]

378


ZMĚNY OBSAHU A FOREM MINERÁLNÍHO DUSÍKU V PŮDNÍM PROFILU POD ROZVEZENÝMI POLNÍMI HNOJIŠTI The changes of content and form of mineral nitrogen in soil profile under removed field dung heaps Svoboda P. Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i., Praha Abstrakt V období let 2010 a 2011 bylo provedeno na souboru 36 rozvezených polních hnojišť vzorkování půd s cílem zjistit riziko úniku dusíku do spodních vrstev půdy. Pod několik týdnů rozvezenými hnojišti bylo v průměru více jak 80% Nmin z vrstvy 0-120 cm soustředěno v horní 30cm vrstvě půdy a bylo tvořeno převážně amonnou formou. Celkově to představovalo přes 2000 kg N.ha-1 pro půdní profil až do 120 cm hloubky, ale vzhledem k ploše 1 složiště to je v průměru pouze 152 kg N na 1 složiště. Obsah Nmin v půdě pod 1 rok rozvezenými hnojišti představoval v celém půdním profilu v průměru 732 kg N.ha-1, na 1 složiště to bylo 55 kg N. Na okrajích bývalých složišť byl obsah Nmin ve všech vrstvách půdního profilu zhruba poloviční oproti stavu v centru složišť. V celém půdním profilu tak došlo po roce k redukci amonného dusíku, nejvíce v horní vrstvě půdy. Naproti tomu došlo ke zvýšení podílu nitrátového dusíku ve spodnějších vrstvách půdy. Klíčová slova: hnojiště, minerální dusík, půdní profil Abstract Soil sampling was performed at 36 sites in years 2010 and 2011, at fields where temporary dung heaps were removed several weeks before sampling. The aim of the study was to estimate the risk of nitrogen leakage to subsoil after removal of the temporary field dung heaps. On average, over 80% of N in the zone 0-120 cm under recently removed heaps was concentrated in 30 cm topsoil layer and was mostly in the form of ammonium N. It totals over 2000 kgN.ha-1 in the zone 0-120 cm but due to a small area of a heap the real volume is only 152 kg N per one heap. The Nmin content under field dung heaps removed about one year before sampling represented on average 732 kg N.ha-1 in a soil profile, that is 55 kg N per one heap. At the sides of area of removed heaps was the content of mineral nitrogen in all layers of soil profile approximately half of the content in the centre of heap area. The content of ammonium N at old heaps was reduced, especially at topsoil, in comparison with freshly removed heaps. On the opposite side, the content of nitrate increased in subsoil layers. Key words: dung heap, mineral nitrogen, soil profile

Úvod V roce 1991 byla přijata směrnice Rady 91/676/EHS o ochraně vod před znečištěním dusičnany ze zemědělských zdrojů, tzv. “Nitrátová směrnice”. Byl to důsledek toho, že zemědělství patří ke znečišťovatelům vod dusičnany. Uložení hnoje na zemědělské půdě před jeho aplikací nese určitá rizika spojená s možným únikem dusíku do spodních vrstev půdy. Proto je uložení tuhých statkových hnojiv na zemědělské půdě podmíněno výběrem vhodné lokality, tzn. v dostatečné vzdálenosti od vodního toku (aspoň 50 m), a ne na meliorované, erozně ohrožené a lehké písčité nebo zamokřené půdě (Klír, 2008). Tuhá statková hnojiva vzniklá při chovu skotu a prasat je možno uložit na zemědělské půdě až po jejich 3měsíčním skladování anebo po jednorázovém vyskladnění ze stáje, kde se praktikuje hluboká podestýlka nejméně 3 týdny. Dodržení těchto pravidel minimalizuje možné ohrožení spodních a povrchových vod, nicméně je dosud k dispozici málo údajů, jestli tomu tak skutečně je. Materiál a metody V období podzimu roku 2011 byly odebrány vzorky půd na 25 místech, kde v roce 2010 proběhlo vzorkování půd složišť hnoje. Lokalizace míst byla provedena s pomocí údajů GPS. 379


Půdní vzorky na jednotlivých místech byly odebírány jednak ve středu bývalého složiště, dále na okraji složiště směrem po spádnici a také na kontrole v dostatečné vzdálenosti obvykle na výše položeném místě. Odebírány byly vzorky standardně ve vrstvách půdy po 30 cm do hloubky 90 cm, v několika případech až do hloubky 120 cm. Byla porovnána koncentrace Nmin ve vrstvách půdního profilu u složišť vzorkovaných v roce 2010 a vzorkovaných po roce na podzim 2011 na patě složišť, kde obvykle odtékala hnojůvka (ve směru spádu terénu). Pro zjištění stavu změn obsahu a forem minerálního dusíku přímo pod rozvezenými složišti hnoje byla na souboru 12 složišť zjištěna situace v půdním profilu pod právě (několik týdnů) rozvezenými složišti hnoje a porovnána s hodnotami stavu minerálního dusíku v půdním profilu pod 1 rok rozvezenými složišti hnoje. Pro stanovení jednotlivých forem dusíku byly vzorky ihned po odběru uloženy do sáčků bez přístupu vzduchu a uchovávány při teplotě do 4°C. Druhý den po odběru byly ze vzorků odstraněny zbytky rostlinného i živočišného původu, větší částice skeletu, event. další příměsi. Následně byly vzorky přesety na sítě s velikostí ok 2mm. Minerální formy dusíku byly z půdy extrahovány roztokem neutrální soli v poměru m:V = 1:5 (tj. na 1 díl půdy 5 dílů extrakčního činidla). Byla provedena extrakce dle metodiky ÚKZÚZ, a sice 1% K 2SO4. 50 g čerstvé zeminy bylo umístěno do 500 ml skleněné lahve a přelito 250 ml extrakčního činidla. Suspenze byla protřepávána 60 min (frekvence 200 ot./min.) při laboratorní teplotě. Poté byla suspenze rozdělena filtrací přes filtrační papír. V extraktu byla stanovena koncentrace minerálních forem dusíku, tj. NH4-N a NO3-N na automatickém kolorimetrickém analyzátoru SANPLUS System firmy Skalar. Podíl sušiny v půdních vzorcích byl stanoven z navážky 20g vysoušené po dobu 24 hod. při teplotě 105°C. Výsledky a diskuze Koncentrace Nmin v jednotlivých půdních vrstvách na místech, kde se rok před vzorkováním nacházela složiště hnoje a porovnání koncentrace Nmin ve vrstvách půdního profilu s původním stavem na patě složišť. V centru bývalých složišť dosahovaly v průměru hodnoty koncentrace Nmin v horní 30cm vrstvě půdy necelých 90 mg N.kg-1, což je přibližně 9násobek hodnot zjištěných na kontrolním místě v téže vrstvě půdy. Ve vrstvě 30-60 cm byla průměrná hodnota koncentrace Nmin zhruba poloviční (48 mg N.kg-1) a byla 7násobkem kontroly v téže vrstvě. Vrstva půdy 60-90 cm ve středu bývalých složišť měla v průměru přes 20 mg N.kg-1 (6násobek kontroly). V nejhlubší vrstvě půdy 90-120 cm dosahovaly hodnoty v průměru 7 mg N.kg-1, což jsou už poměrně nízké hodnoty koncentrace dusíku pro tuto půdní vrstvu. Na okrajích bývalých složišť, vzorkovaných vždy ve směru spádnice, byl obsah Nmin ve všech vrstvách půdního profilu zhruba poloviční oproti stavu v centru složišť. Ve vrstvách půdy do 60 cm v centru složišť a ve vrstvě do 30 cm na okraji složišť byl minerální dusík tvořen z poloviny amonným dusíkem, v hlubších vrstvách půdy převažoval už nitrátový dusík (graf 1). Pokud bychom srovnali stav Nmin u složišť sledovaných v roce 2010 a stav Nmin ve stejných místech po roce ve 2011, můžeme změnu dokladovat situací zjištěnou na patě složišť v roce 2010 a okrajem bývalých složišť v roce 2011 (jsou to stejná odběrová místa na stejných složištích). Ze získaných výsledků je patrné, že celkový Nmin byl po roce redukován na polovinu v horní 30cm vrstvě půdy, v obou spodnějších vrstvách nebyl nijak významněji obsah dusíku snížen. Avšak v celém půdním profilu došlo k redukci amonného dusíku, nejvíce v horní vrstvě půdy. Naproti tomu došlo ke zvýšení podílu nitrátového dusíku hlavně ve spodnějších vrstvách půdy (graf 2).

380


Graf 1: Koncentrace Nmin v jednotlivých půdních vrstvách na místech, kde se v roce 2010 nacházela složiště hnoje (vzorkováno podzim 2011) 100 mg N.kg

-1

NH4 N - NH4

80

NO3 N - NO3 60

Nmin Nmin

40

20

0 30

60

90

120

30

60

90

120

30

Střed složiště

Kontrola

60

90

120

O kra j složiště po spá dnici

Graf 2: Porovnání koncentrace Nmin ve vrstvách půdního profilu u složišť vzorkovaných v roce 2010 a vzorkovaných po roce na podzim 2011 (na patě složišť) 100 mg N.kg 80

-1

hloubka

2010

0-30 cm

2011

30-60 cm 60-90 cm

60

40

20

0 NH4 4 N-NH

NO3 3 N-NO

Nmin Nmin

NH4 4 N-NH

NO3 3 N-NO

Nmin Nmin

Konc. Nmin pod čerstvě rozvezenými a pod 1 rok rozvezenými hnojišti v centru složišť

Podobný charakter změn obsahu Nmin můžeme pozorovat v centru složišť (pod figurami hnojů) při porovnání skupiny složišť právě rozvezených v roce 2011 se skupinou složišť rozvezených v roce 2010, vzorkovaných v roce 2011. Nmin byl u 1 rok rozvezených složišť v horní 30cm vrstvě půdy nižší 4krát, ostatní hlubší vrstvy půdního profilu vykazovaly jen nepatrně menší koncentrace Nmin. Amonný dusík byl výrazně nižší v celém půdním profilu, nejvíce v horní vrstvě. Vyšší podíl nitrátové formy dusíku byl kromě horní vrstvy v celém půdním profilu (graf 3). Tomu odpovídají i výsledky Schultheise a Dohlera (2012), kteří zjistili, že pod právě rozvezenými nezpevněnými polními složišti byl obsah Nmin v půdním profilu 0–90 cm zhruba 28,5 kg N . 100 m-2, přičemž převážná část dusíku (26,9 kg N) se nacházela v horní 30cm vrstvě půdy a byla tvořena 26,4 kg amonnou formou. Po 5 měsících se celkový Nmin v profilu redukoval na 21,2 kg N, z čehož amonná forma tvořila 1 třetinu a nitrátová forma 2 třetiny, amonný dusík se zvýšil v 60cm hloubce a nitrátový dusík částečně i v 90cm vrstvě. Měření obsahu Nmin však proběhlo již po 5 měsících od rozvezení.

381


Graf 3: Konc. Nmin v půdním profilu v centru složišť rozvezených v roce 2011 a 2010 400 mg N.kg

hloubka

-1

0-30 cm

300

30-60 cm

půdní profil pod č e rs tv ě

60-90 cm

ro z v e z e n ý m i

90-120 cm

s lo ž iš ti

200 půdní profil pod 1 rok ro z v e z e n ý m i s lo ž iš ti

100

0 NH44 N-NH

NO3 3 N-NO

Nmin Nmin

NH44 N-NH

NO3 3 N-NO

Nmin Nmin

Tab.1: Četnost určitých hodnot Nmin ve vrstvě 60-90 cm u 1rok a čerstvě rozvezených složišť 1 rok rozvezená složiště

60-90 cm čerstvě rozvezená složiště

N-NH4 Třídy

N-NO3

Četnost

Třídy

60-90 cm

N-NH4

Četnost

Třídy

N-NO3

Četnost

Třídy

Četnost

1

2

1

7

1

0

0,5

5

5

19

5

5

5

3

5

4

10

1

20

7

25

6

10

1

25

2

100

5

40

2

15

0

30

1

135

1

80

1

20

2

Závěr Převážná většina Nmin (necelých 80%) pod čerstvě rozvezenými složišti je soustředěna v horní 30cm vrstvě půdy. Nmin je pod těmito složišti tvořen převážně N-NH4, ve vrstvách půdy je ho přibližně 80% z celk. množství Nmin. Celkově to představuje přes 2000 kg N.ha-1 pro půdní profil až do 120 cm, vzhledem k ploše 1 složiště to je 152 kg N na 1 složiště. Nmin v půdním profilu pod 1 rok rozvezenými složišti představoval v celém půdním profilu (do 120 cm) 732 kg N.ha-1, při průměrné ploše 1 složiště 750 m2 to bylo 55 kg N na jedno složiště. Na okrajích složišť byl obsah Nmin ve všech vrstvách půdního profilu zhruba poloviční oproti stavu v centru složišť. Avšak v celém půdním profilu došlo po roce k redukci N-NH4, nejvíce v horní vrstvě půdy. Naproti tomu došlo ke zvýšení podílu N-NO3 ve spodnějších vrstvách půdy. Pokud byla dodržena pravidla pro umísťování polních hnojišť, nebyly ohroženy spodní vrstvy půdy. Hodnoty obsahu Nmin ve vrstvě 90–120 cm už nebyly vysoké a tak neohrožovaly úroveň tzv. “spodní vody”, která se u nás obvykle nachází ještě o více než 2 m hlouběji. Dedikace Finanční podpora ze zakázky MZe “Návrh metodiky pro průzkum a vyhodnocení provozu složišť tuhých statkových hnojiv” a z VZ MZe 0002700604. Použitá literatura Klír J. a kol.: Zásady správné zemědělské praxe pro ochranu vod před znečištěním dusičnany. Metodika pro praxi. VÚRV, v.v.i., 2008. ISBN 978-80-87011-64-5. Schultheis U., Dohler H.: Field storage of solid farmyard manure on unprepared surfaces. Landtechnik 67 (2012) no. 2, pp. 133-135 Kontaktní adresa: Ing. Pavel Svoboda Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha 6-Ruzyně, [email protected] 382


NOVÉ POZNATKY O VLIVU EFEKTIVNÍCH TECHNOLOGIÍ ZPRACOVÁNÍ PŮDY A BIOFUNGICIDŮ NA OZIMOU PŠENICI New knowledge about the influence of effective soil tillage technologies and biofungicides on winter wheat Vach M., Hýsek J. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha – Ruzyně Abstrakt V letech 2010-2012 byl v polních pokusech ve VÚRV Praha-Ruzyně, v.v.i. vyhodnocen účinek různých technologií zpracování půdy a založení porostů v kombinaci s rozdílnými formami aplikace některých účinných biofungicidů na produkci zrna a zdravotní stav ozimé pšenice. Bylo použito klasické zpracování půdy a setí, dále přímé setí do nezpracované půdy a také setí do mělce zpracované půdy se zapravenými rostlinnými zbytky předplodiny hrachu. Dosažené výsledky prokázaly, že oproti klasickému způsobu založení porostů byla vyšší produkce zrna získána při využití obou způsobů minimalizačních technologií, zejména při setí ozimé pšenice do nezpracované půdy s mulčem posklizňových zbytků předplodiny. Vyhodnocen byl také příznivý vliv aplikovaných biofungicidů na zdravotní stav porostů ozimé pšenice. Klíčová slova: zpracování půdy, minimalizační technologie, pšenice ozimá, biofungicidy Abstract In the field trials in VÚRV Prague-Ruzyne the influence of different technologies of crop stand establishment in combination with various method of selected biofungicide application on grain yields and health state of winter wheat was assessed in the period 2009-2012. Besides conventional soil tillage and sowing, direct drilling into no tilled soil and sowing into shallowly loosened soil with incorporated plant residues were used. On an average of evaluated years, the results showed higher production in variants with minimization technologies, especially in no tillage with mulch treatment, compared with conventional soil tillage. The applied biofungicides favourably influenced the health state of plants, the depression extent of soil-born pathogenic fungi and fungi diseases of leaves was evaluated. Key words: technology of soil cultivation, minimization technologies, winter wheat, biofungicides

Úvod Půdoochranné technologie zakládání porostů polních plodin se využívají s cílem zvýšit ochranu půdy před negativními přírodními a antropogenními vlivy a redukovat přímé náklady především snížením počtu pracovních operací. Dalším pozitivem je nižší spotřeba pohonných hmot, úspora času na založení porostů a také menší potřeba lidské pracovní síly. Při používání minimalizačních půdoochranných technologií se redukuje hloubka a intenzita zpracování půdy a efektivně se využívá organická hmota, která se buď zapravuje do půdy, nebo slouží k zakrývání jejího povrchu v podobě mulče za účelem uchování půdní vláhy. S využitím půdoochranných technologií se v zemědělských podnicích stále ve větší míře používají biofungicidy, které mají schopnost na bázi antagonistických vztahů potlačovat parazitickou půdní mikroflóru a tím příznivě ovlivňovat zdravotní stav porostů. Účelem práce bylo stanovit při rozdílných technologiích zpracování půdy účinek vybraných biofungicidů na výnosy zrna ozimé pšenice a redukci výskytu houbových chorob. Materiál a metody V letech 2010-2012 byly vyhodnoceny tři rozdílné technologie založení porostu ozimé pšenice odrůdy Cubus: a - klasický způsob zpracování půdy a setí b - přímé setí do nezpracované půdy s mulčem z posklizňových zbytků předplodiny hrachu 383


c - setí do mělce zpracované půdy se zapravenými rostlinnými zbytky předplodiny Použity byly nové biopreparáty: Gliorex (obsahující spóry hub rodů Clonostachys a Trichoderma, přirozeně se vyskytujících v půdě v počtu min. 5x107/g), Trianum P (Trichoderma harzianum), Supresivit (jiný kmen Trichoderma harzianum) a Koni (účinná houba Coniothyrium minitans). Vyhodnoceno bylo působení těchto přípravků homogenizovaných jednak ve směsi s osivem, s minerálním hnojivem LAV, a také ve formě postřiku na počátku sloupkování ozimé pšenice. V jednotlivých variantách (viz tab.1) bylo použito 5 g biofungicidu (u Gliorexu 10 g) na 1 kg osiva, resp. 1 kg hnojiva; v případě aplikace ve formě postřiku 5 g biopreparátu na 1 litr vody. Na pozemcích s rozdílnou technologií založení porostů ozimé pšenice byl kromě hospodářského výnosu vyhodnocen také účinek biofungicidů na symptomy napadení nejrozšířenějších fytopatogenních hub rodů Drechslera a Septoria na povrchu rostlin a rodu Fusarium v půdě. Vzorky půdy a rostlin byly odebírány v měsíčních intervalech, ve stěrech z povrchu rostlin, v půdních extraktech byl zjišťován počet patogenních mikromycet. Výsledky a diskuse Z tab.1 je patrné, že v průměru hodnocených let byly dosaženy vyšší výnosy zrna ozimé pšenice při využití minimalizačních technologií (+ 4,1%, resp. + 3,0%) v porovnání s klasickým způsobem založení porostů. Tento trend jsme zaznamenali po zhruba již pětiletém období využívání těchto efektivních způsobů založení porostů, kdy se postupně ustálily mikrobiální pochody a půdní poměry. Tab. 1. Výnos zrna ozimé pšenice z hodnocených variant (průměr let 2010-2012) Ozimá pšenice a b c Varianta 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

kontrola hnojivo + Gliorex hnojivo + Trianum P hnojivo + Supresivit hnojivo + Koni postřik Trianum P postřik Supresivit postřik Koni osivo + Gliorex osivo + Trianum P osivo + Supresivit

Průměrný výnos zrna: Účinek biofungicidů: Vliv způsobu založení porostu:

(t.ha -1 )

(%)

(t.ha -1 )

(%)

(t.ha -1 )

(%)

7,56 8,14 8,08 7,94 7,87 8,10 7,92 7,79 8,16 8,18 8,03

100,0 107,7 106,9 105,0 104,1 107,1 104,8 103,0 107,9 108,2 106,2

7,87 8,48 8,44 8,36 8,23 8,30 8,18 8,25 8,54 8,47 8,32

100,0 107,8 107,2 106,2 104,6 105,5 107,0 103,9 108,5 107,6 105,7

7,75 8,33 8,39 8,28 8,21 8,26 8,28 8,14 8,32 8,27 8,19

100,0 107,5 108,3 106,8 105,9 106,6 106,8 105,0 107,4 106,7 105,7

7,98

8,31 106,1

100%

8,22 106,4

104,1 %

106,7 103,0 %

Nejvyšší produkce zrna (8,54 t.ha-1) i nejvyšší přírůstky vzhledem ke kontrolní variantě (0,67 t.ha-1, tj.+ 8,5%) byly získány na parcelách s přímým výsevem do nezpracované půdy s mulčem z posklizňových zbytků předplodiny a ošetřených přípravkem Gliorex ve směsi s osivem - var.9. Jen o málo nižší výnosy zrna byly dosaženy opět na parcelách s Gliorexem ve směsi s hnojivem LAV (var.2) a u variant s Trianem P (var.3,10). Tyto výnosové výsledky byly na základě propočítané minimální průkazné diference statisticky významné (viz tab.2). 384


Účinek aplikace biofungicidů se v průměru hodnocených let pohyboval od + 6,1% při klasickém zpracování půdy až do 6,7% při setí do nezpracované půdy s mulčem. Bez ohledu na způsob založení porostů se na dosažené produkci zrna nejúčinněji prokázaly přípravky Gliorex a Trianum P, které převýšily vliv biofungicidů Supresivit i Koni. Tab. 2.

Minimální průkazná diference * označuje významně odlišné páry. Homogenní podskupiny jsou ve vertikálních sloupcích

a) Pro výnos zrna, tříděno podle technologie založení porostu Minimální diference = 0,1267 klasický nezpracovaná mělce zpraSkupina příp. průměr způsob půda covaná půda 7,9791 12 * * klasický způsob | 12 8,3127 * nezpracovaná půda | 12 8,2191 * mělce zpracovaná půda | b) Pro výnos zrna, tříděno podle druhu biopreparátů Skupina kontrola Koni Supresivit Trianum P Gliorex

příp. průměr 12 12 12 12 12

7,7267 8,0816 8,1667 8,2766 8,3283

kontrola * * * *

Minimální diference = 0,0945

Koni

Supresivit

*

*

* *

Trianum P * * *

* *

Gliorex * * *

| | | | |

Tab. 3. Vyhodnocení % napadení listů fytopatogenními houbami a počtu CFU (Colony Forming Unit) Fusarium graminearum v půdě (průměr let 2010-2012) klasická setí do technologie nezpracované půdy a b c a b c 1. kontrola 18 10 17 21 14 22 2. hnojivo + Gliorex 12 6 13 7 9 11 3. hnojivo + Trianum P 13 7 14 7 10 10 4. hnojivo + Supresivit 12 6 12 14 8 13 5. hnojivo + Koni 14 7 14 15 11 15 6. postřik Trianum P 11 8 15 14 7 19 7. postřik Supresivit 12 7 17 16 10 20 8. postřik Koni 13 8 16 12 8 19 9. osivo + Gliorex 10 4 11 8 10 12 10. osivo + Trianum P 12 7 12 15 11 13 11. osivo + Supresivit 14 9 15 17 9 14 Průměr 13 7 13 15 9 15 a – plocha listů napadená Drechslera tritici-repentis (%) b – plocha listů napadená Septoria tritici (%) c – Fusarium graminearum (počet v 1 g půdy) způsob aplikace biofungicidů

setí do mělce zpracované půdy a b c 20 12 19 12 7 9 14 6 10 14 8 10 16 10 13 12 8 17 13 8 19 14 9 18 11 6 10 15 10 13 16 9 14 14 8 14

U variant s redukovaným zpracováním půdy jsme podle předpokladu zaznamenali silnější výskyt hodnocených patogenních hub (viz tab.3). Po aplikaci biofungicidů ve směsi s osivem nebo s hnojivem LAV došlo ale na těchto parcelách (v porovnání s pozemky s klasickou technologií) k výraznějšímu potlačení patogenních hub rodu Fusarium (zvýrazněno tučně). Po aplikaci biofungicidů ve formě postřiku jsme spíše zaznamenali nižší výskyt listových patogenních hub rodů Drechslera a Septoria. Obdobné výsledky s využitím houby 385


Trichoderma harzianum u obilnin uvádí také (Weber a kol., 2001). V současné době jsou využívány kmeny rodu Clonostachys proti Botrytis cinerea (Nobre et al., 2005, Saligkarias et al., 2002). Vybrané kmeny používané v biologické ochraně rostlin, uvedené v naší práci, ale i v zahraniční literatuře (Omoifo, Ikotun, 2007) měly zvýšenou metabolickou aktivitu a více potlačovaly fytopatogenní houby. V roce 2012 jsme navíc, cca do 5% diagnostikovali také druh Cephalosporium gramineum. Závěr Ze získaných výsledků lze shrnout, že oproti klasickému způsobu založení porostů ozimé pšenice byly dosaženy vyšší výnosy zrna na parcelách s přímým setím do nezpracované půdy s mulčem z posklizňových zbytků předplodiny hrachu (+ 4,1%), i setím do mělce zpracované půdy se zapravenými rostlinnými zbytky předplodiny (+ 3,0%). Také použití vybraných biofungicidů v různých formách aplikace mělo pozitivní vliv na výnosy i zdravotní stav ozimé pšenice. Přírůstky výnosů se po aplikaci hodnocených biopreparátů pohybovaly v průměru let od 6,1% do 6,7%. Nejvyšší výnosový efekt byl zjištěn po aplikaci přípravků Gliorex a Trianum P. Bez ohledu na rozdílný způsob založení porostů ozimé pšenice lze trend vyšších výnosů zrna po použití biofungicidů vysvětlit potlačením fytopatogenních mikroorganismů. U obou variant s redukovaným zpracováním půdy byl oproti klasickému způsobu založení porostů zjištěn vyšší výskyt fuzarióz, avšak po aplikaci biofungicidů byl zaznamenán vyšší efekt jejich účinku na redukci patogenních hub. Zatímco po aplikaci biopreparátů v kombinaci s osivem či N-hnojivem došlo především k redukci patogenních druhů rodu Fusarium v půdě, po aplikaci ve formě postřiku byl zjištěn celkově nižší výskyt listových chorob. Dedikace Příspěvek byl podpořen projektem NAZV QJ1210008 a výzkum. záměrem MZe 0002700604 Použitá literatura Nobre, S.A.M., Maffia, L.A., Mizubuti, E.S.G., Cota, L.V., Dias, A.P.S., 2005. Selection of Clonostachys rosea isolates from Brasilian ecosytems effective in controlling Botrytis cinerea. Biological Control, 34: 132-143. Omoifo C., Ikotun T., 2007. Inhibition of growth of some plant pathogens by anthagonistic microorganisms. J.Basic Microbiol. 27, 9: 515-519. Saligkarias, I.D., Gravanis, F.T., Epton, H.A.S., 2002. Biological Control of Botrytis cinerea on tomato plants by the use of epiphytic yeasts Candida guilliermondii strain 101 and US 7 and Candida oleophila strain 1 – 182. II. A study on mode of action. Biological Control, 25: 151-161. 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]

386


VLIV ZPRACOVÁNÍ PŮDY NA OMEZENÍ NÁSLEDKŮ VODNÍ EROZE NA PŮDĚ TYPU CAMBISOL The influence of soil tillage on water erosion effect mitigation on soil type Cambisol Vach M., Javůrek M. Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i., Praha-Ruzyně Abstrakt Na půdě typu Cambisol v bramborářské produkční oblasti probíhá polní pokus, jehož cílem je charakterizovat a vyhodnotit protierozní efekt použité půdoochranné technologie v porovnání s konvenčním zpracováním půdy. Doposud jsou k dispozici výsledky ze dvou ročníků, v každém proběhly a byly vyhodnoceny 3 erozní události. Ve všech případech bylo zjištěno prokazatelné snížení intenzity povrchového odtoku a ztrát půdních částic v protierozní variantě. Pozoruhodný je vysoký efekt protierozních opatření v porovnání s konvenční technologií. Klíčová slova: zpracování půdy, eroze půdy, půdoochranné technologie Abstract On land of Cambisol soil type in potato production area, the field experiment has been carried out from 2009. Characterization and evaluation of anti-erosion effect of used conservation treatment comparing with conventional soil tillage is the main aim of this study. Up to now, there were obtained the results from two years, where 3 erosion events occurred in each of the years. In all cases, provable runoff intensity decrease and soil losses in conservation variant were recorded in comparison with conventional tillage. Very high effect of anti-erosion measurement comparing with control treatment was remarkable. Key word: soil tillage, soil erosion, soil protection technology

Úvod V posledních letech patří ochrana půdy na svazích před ničivou silou vody z intenzivních dešťů v erozí ohrožených oblastech k aktuálním a velmi diskutovaným tématům. Problematika nabývá na významu zejména v souvislosti se stále častějším výskytem tzv. bleskových povodní, které způsobují krátkodobé, lokálně omezené srážky enormní intenzity. Tyto meteorologické jevy jsou typické jejich rychlým vznikem a přívalové deště, které je provázejí, mají za následek silný povrchový odtok a rychlý vzestup stavů místních vodotečí s často devastujícími průtoky. Mediálními důsledky těchto a podobných záplav jsou diskuse o nutnosti prevence a o tom, jaká protipovodňová opatření jsou nejefektivnější. Mezi kritickými argumenty se velmi často zmiňuje stav naší zemědělské krajiny, který je pro vznik a ničivý průběh záplav velmi příznivý. Důvodem je nezodpovědný přístup společnosti k hospodaření v krajině a jedním z důsledků je omezená schopnost zadržování vody v krajině, z čehož plyne zjištění, že téměř polovina výměry orné půdy v ČR je ohrožena vodní erozí. Přesto, že Česká republika je charakterem svého reliéfu spíše kopcovitým územím, máme zornění téměř 70 % v porovnání s průměrem zemí EU, který dosahuje 50 % a kde řada zemí disponuje s daleko lepšími podmínkami pro zemědělskou produkci. A pochopitelně, pravidelně kypřená půda je velmi málo odolná proti účinkům vody a proto je nejvíce zranitelná erozí. S tím souvisí otázka správného obdělávání půdy v rizikových oblastech. V současné době je známa a výzkumně prověřena celá řada alternativních metod zpracování půdy, jejichž využívání prokazatelně zmírňuje důsledky vodní eroze. Ty jsou obsaženy v tzv. Standardech dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC 1 a GAEC 2), jejichž plnění by mělo zajišťovat existenci zemědělského hospodaření na půdě v souladu se zásadami ochrany životního prostředí. Zemědělské aktivity podle zásad GAEC jsou jednou z podmínek poskytnutí plné výše přímých plateb a některých podpor z osy II Programu rozvoje venkova. 387


Materiál a metody Prezentované výsledky pocházejí z polního pokusu v Lukavci u Pacova, kde byly na hnědé, písčitohlinité půdě na svahu kolem 7º nainstalovány v roce 2009 erozní parcely ve dvou variantách zpracování půdy (každá ve třech opakováních) pro založení porostu pěstovaných plodin. Plocha parcely (opakování) je 24 m2 s rozměry 3x8 m tak, že delší rozměr je ve směru svahu. Na experimentální variantě bylo praktikováno především minimální zpracování půdy a zvýšené dodávky organické hmoty do půdy. Sled pracovních operací na pokusné variantě byl následující: po sklizni předplodiny proběhlo drcení slámy a posklizňových zbytků na drobné segmenty. Pokud je předplodinou obilnina, následovala aplikace vyrovnávací dávky dusíku ve formě síranu amonného (1,5 kg N na 100 kg obilné slámy), dále bylo provedeno mělké zpracování ornice talířovými kypřiči do hloubky 10-12 cm, přičemž zároveň dochází i k částečnému zapravení rozdrcené biomasy. Po urovnání povrchu půdy byla zaseta meziplodina svazenka vratičolistá a provedeno utužení půdy válením v závislosti na vlhkosti půdy. Porost svazenky byl ponechán přes zimu. Na jaře bylo provedeno základní hnojení pro následnou hlavní plodinu, hnojiva spolu se zbytky biomasy vymrzlé meziplodiny byla mělce zapravena a urovnán povrch půdy pro zasetí osiva. Konvenční (kontrolní) varianta zahrnuje orbu, základní hnojení, běžnou předseťovou přípravu půdy a setí. Pořadí plodin od založení pokusu bylo následující: 2009 – ječmen jarní, 2010 – kukuřice na siláž, 2011 – hrách setý. Erozní parcely jsou ohraničeny plechovým pásem a smyvová voda spolu s půdními částicemi se jímá do kontejneru. Po erozní události se provádí vyhodnocení množství zachycené odtokové vody a splavené zeminy. Výsledky a diskuse Grafy 1 a 2 znázorňují průběh a důsledky tří erozních událostí, zaznamenaných na pokusné lokalitě v roce 2010. Jak již bylo uvedeno, byla na pokusných parcelách v tomto roce pěstována kukuřice na siláž a erozní události byly zaznamenány v těchto termínech: 31. května, 3. srpna a 15. srpna. První graf ukazuje, že intenzita odtoku vody po povrchu půdy konvenčně obdělávané (KZP) je cca dvojnásobná, než na půdě s půdoochrannou technologií (PZP). Tomu logicky odpovídají ztráty půdy, které však jsou na konvenční variantě několikanásobkem hodnot, naměřených ve variantě půdoochranné, protierozní. Z výsledků lze usuzovat, že půda, obdělávaná způsobem, popsaným v předchozí kapitole jako varianta

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

GRAF 2: VLIV ZPŮSOBU ZPRACOVÁNÍ PŮDY NA ZTRÁTY PŮDY BĚHEM VODNÍ EROZE V ROCE 2010

voda smyv KZP

ztráta půdy KZP

250

voda smyv PZP

ztráta půdy PZP

200 (kg/ha)

(m 3/ha)

GRAF 1: VLIV ZPŮSOBU ZPRACOVÁNÍ PŮDY NA POVRCHOVÝ ODTOK SRÁŽKOVÉ VODY V ROCE 2010

150 100 50 0

EU 1

EU 2

EU 3

EU 1

EROZNÍ UDÁLOSTI

EU 2

EU 3

EROZNÍ UDÁLOSTI

experimentální, obsahuje vyšší procento agregátů, rezistentních proti rozplavení dešťovou vodou, má vyšší vsakovací schopnost a vododržnost.

388


GRAF 3: VLIV ZPŮSOBU ZPRACOVÁNÍ PŮDY NA POVRCHOVÝ ODTOK SRÁŽKOVÉ VODY V ROCE 2011

GRAF 4: VLIV ZPŮSOBU ZPRACOVÁNÍ PŮDY NA ZTRÁTY PŮDY BĚHEM VODNÍ EROZE V ROCE 2011

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

voda smyv KZP

600

ztráta půdy KZP

voda smyv PZP

500

ztráta půdy PZP

(kg/ha)

(m 3/ha)

Podobné výsledky, znázorněné v grafech 3 a 4, byly získány v roce 2011. V tomto roce byl na erozních parcelách pěstován hrách setý a erozní události byly zaznamenány v následujících termínech: 1. července, 10. července a 13. července. Opět se prokázal protierozní účinek varianty s půdoochrannou technologií, kde se zvýšilo vsakování vody do půdy a snížil se povrchový odtok vody o 31,6 % v porovnání s konvenční variantou. Během čtrnácti dnů následovaly další dvě erozní události menšího rozsahu, kdy z protierozní varianty byl zaznamenán jen minimální, nebo nulový povrchový odtok. Naproti tomu na konvenčních parcelách byl zjištěn povrchový odtok v množství 4,2, resp. 2,9 m3 v přepočtu na 1 ha. Výsledky, získané v uvedených dvou letech svědčí o účinnosti a efektivitě půdoochranných technologií v systémech ochrany půdy na erozně rizikových lokalitách. Významným faktorem v tomto ohledu je rezistence půdních agregátů proti rozplavování dešťovou vodou. Někteří autoři, jako např. Barthes, Roose (2002); Cerdá (2000) předpokládají určitou dobu, potřebnou k nárůstu rezistence půdních agregátů proti účinkům vody, kdy uvádějí, že během pěti let využívání půdoochranného zpracování může podle podmínek dojít až k trojnásobnému nárůstu rezistentních agregátů. Obdobné výsledky, jaké byly získány v průběhu dvou let tohoto experimentu, získalo již mnoho autorů v minulých letech, např. Kladivko (2001); Janeček a kol. (2002); Šindelář a kol. a další. Snížení erozních efektů bylo většinou prezentováno jako důsledek zavedení nových technologií zpracování půdy a hospodaření na půdě, odlišných od klasické, konvenční metody. Šlo o řadu opatření, jejichž účinek se projevil okamžitě, jako např. redukce hloubky a intenzity kypření půdy, využití mulče, nebo udržování kontinuálního pokryvu půdy vegetací systémem využívání různých druhů meziplodin a na druhé straně zavádění dalších změn, jejichž účinky se projeví až v průběhu času. Především jde o změny fyzikálních a biologických vlastností půdy v důsledku vyšších dávek kvalitní organické hmoty do půdy, které postupně zvyšují půdní jímavost pro vodu, retenční schopnost půdního profilu a umožňují pronikání dešťové vody hluboko do podorničních horizontů (Hůla, Procházková a kol. (2008); Vach, Javůrek, Šimon (2011); Javůrek, Vach (2011).

400 300 200 100 0

EU 1

EU 2

EU 1

EU 3

EU 2

EU 3

EROZNÍ UDÁLOSTI

EROZNÍ UDÁLOSTI

Legenda pro všechny grafy: KZP/ PZP = konvenční zpracování půdy/ půdoochranné zpracování půdy EU = erozní událost Za pozornost stojí skutečnost, že rozdíly v protierozním efektu použitých technologií v tomto experimentu jsou až nečekaně velké, přestože jde o bezprostřední začátek pokusu (půdoochranná technologie je aplikována 2. a 3. rokem). Mimoto polní pokus probíhá na půdě typu Cambisol s nižším obsahem humusu a organické hmoty v půdě, kde procesy změn, v důsledku působení nové technologie zpracování půdy probíhají pomaleji. Uvedené efekty 389


v daných podmínkách považují autoři za pozoruhodné, přestože výsledky obecně odpovídají stanovené výzkumné hypotéze. Statistické hodnocení výsledků bude provedeno po vyhodnocení 3. ročníku pokusu. Závěry Získané výsledky potvrdily oprávněnost zařazení půdoochranných technologií zpracování půdy a jejich variantních aplikací do systému protierozních opatření a ochrany půdy proti poškození povrchovým odtokem dešťové vody v erozně rizikových oblastech. Protierozní efekt je závislý na místních půdních, terénních a agrotechnických podmínkách. Při vhodně volených agrotechnických opatřeních lze dosáhnout relativně vysokého stupně protierozní ochrany pozemků. Dedikace Výsledky publikované v tomto článku vznikly za finanční podpory projektu TA ČR - TA02021257.

Použitá literatura Barthes B., Roose E., 2002. Aggregate stability as an indicator of soil susceptibility to runoff and erosion; validation at several levels. Catena, Vol.47, Is.2, p. 133-149. Cerdà A., 2000. Aggregate stability against water forces under different climates on agriculture land and scrubland in southern Bolivia. Soil&Till.Res.,Vol.57, Is.3, p.159-166. Hůla J., Procházková B. a kol., 2008. Minimalizace zpracování půdy. Profi Press Praha, 2008, 248 s. Janeček M. a kol., 2002. Ochrana zemědělské půdy před erozí. ISV nakladatelství, Praha, 201s. Javůrek M., Vach M., 2011. Long-term effect of conservation tillage on dynamics of yields and some soil properties. 6th International Soil Conference ISTRO, Průhonice, 31.8.2.9.2011, p.38-43. Kladivko, J.E., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil Till. Res., 61, p.61-76. Šindelář R., Kovaříček P., Kroulík M., Hůla J., 2007. Hodnocení povrchového odtoku vody metodou simulace deště. http://www.agritech.cz/, 2/2007, 5: 1-7. Vach M., Javůrek M., Šimon J., 2011. Zjednodušené technologie zakládání porostů polních plodin. Agromagazín, r.12, č. 3, s.1-4.

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

390


ZMĚNY PŮDNÍCH VLASTNOSTÍ A POMĚRŮ NĚKTERÝCH BIOGENNÍCH PRVKŮ NA ERODOVANÉ PŮDĚ NA SPRAŠI – PŘÍPADOVÁ STUDIE Changes in soil properties and the ratio of some biogenic elements on eroded soils on loess – a case study Vlček V., Hybler V. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Pro účel výzkumu dopadu eroze na vybrané půdní vlastnosti byla vybrána lokalita poblíž obce Křenovice (okres Vyškov). Plochy s půdním typem černozem jsou v této oblasti téměř všude využívány jako orná půda. Intenzivní zemědělská výroba v posledních 80 letech ovlivnila a způsobila mnoho degradačních změn jejich vlastností. Tato práce si klade za cíl poukázat na vliv vodní eroze na vzájemné poměry vybraných biogenních prvků na svazích bez protierozní ochrany na sprašových půdotvorných substrátech. Klíčová slova: černozem, poměr C/N, eroze, spraš Abstract For the purpose of research of the impact of erosion on selected soil properties a location near the village Křenovice (Vyškov county) was selected. Areas with chernozem soil type are almost always used as arable land. Intensive agricultural production in the last 80 years, influenced and caused many degradation changes in their properties. This work aims to highlight the impact of water erosion on the selected biogen elements on the slopes without anti-erosion protection on loess soil-forming substrates. Key words: chernozem, C/N ratio, erosion, loess

Úvod Práce porovnává změny základních půdních parametrů na lokalitě Křenovice (okres Vyškov) ze současných analýz (odběry v letech 2011 a 2012) s výsledky ze stejné lokality před 40 lety, tj. s výsledky z Komplexního průzkumu půd (z roku 1965), kdy zde byla otevřena jedna z typických výběrových sond (půdní rozbor viz tabulku 1). V odebraných vzorcích ze současnosti byl navíc proveden rozbor vybraných biogenních makroprvků v rámci ornice. Z praktického hlediska byly pro naše účely vybrány pouze některé makroprvky, jako jsou: uhlík (ve formě Cox), vápník, hořčík a draslík (v celkové a výměnné formě) a celkový dusík (Nt). Sledovali jsme rovněž jejich vzájemný poměr, zejména C/N, K/Mg, a Ca/Mg. Vodní eroze je poměrně závažný problém v ČR i ve světě nejenom z hlediska zemědělství, ale i z pohledu ochrany ŽP. Eroze na půdách ze sprašových materiálů, které patří celosvětově k jedněm z nejúrodnějších, je proto velkým problémem. Na příkladu této případové studie se autoři snažili nastínit, k jakým potenciálním problémům může docházet v budoucnu u pozemků na těchto materiálech s nevyřešenou protierozní ochranou. Materiál a metody Charakteristika zájmového území Svažitý pozemek s jižní expozicí se nachází v nadmořské výšce od 220 do 260 m n. m. Podle agroklimatického členění (Kurpelová, Coufal, Čulík 1975) je lokalita řazena do klimatické oblasti teplé, okrsku A3, tj. teplý, mírně suchý, s mírnými zimami. Z hlediska zemědělské kategorizace se jedná o kukuřičnou výrobní oblast. Roční teplotní normál činí 8,5 °C, roční srážkový normál 540–600 mm. Počet dnů se srážkami 1,0 – 10,0 mm je 90 a se srážkami 10,0 a více mm je dnů 15. 391


Půdní sonda a vzorkování V rámci našich měření v roce 2011 a 2012 byla půdní sonda hledána pomocí map velkého měřítka 1:5000. Sonda pak byla přímo v terénu zaměřena GPS přístrojem Garmin 60CSx s chybou přibližně 3 m. Vzorky byly odebírány přímo z čela sondy (směsný vzorek z hloubky 0 – 15 cm). Půdní analýzy Odebrané vzorky byly vysušeny při laboratorní teplotě a přesáty přes síto s oky 2 mm pro separaci skeletu dle ČSN ISO 11464. Výsledná jemnozem byla podrobena standardní laboratorní fyzikální a chemické analýze (viz níže). Z chemických charakteristik se určoval obsah Cox a Nt, respektive jejich vzájemný poměr. Ke stanovení obsahu celkového organického uhlíku (TOC) bylo použito oxidimetrické titrace podle Nelsona a Sommerse (1996). Ke stanovení obsahu celkového dusíku (Nt) bylo použito standardizované Kjeldahlovy metody stanovení dle ČSN ISO 11261 (836415): „Kvalita půdy–Stanovení celkového dusíku–Modifikovaná Kjeldahlova metoda“. Prvkové složení bylo prováděnou analýzou dle Mehlicha III. Zjištěné výsledky byly statisticky zpracovány analýzou variance. Obr. 1: Orografický model terénu lokality (3D povrchový graf, tuhost 0,25. SW: Statistica 8.0) s vyznačeným umístěním sondy v rámci svahu a fotografie půdní sondy

Výsledky a diskuze Dle dřívější Geneticko-agronomické klasifikace půd se jednalo o černozem karbonátovou, smytou, na spraši. Do hloubky 28 cm se nacházel tmavošedý humózní černozemní horizont, který byl pozměněný orbou. Tento horizont měl slabě vyvinutou drobtovitou strukturou, byl hlinitý, se zřetelným přechodem. Pod humózním orničním horizontem byl přechodný horizont o mocnosti 24 cm (hloubka 28 – 52 cm), plavě hnědý s tmavšími humusovými záteky, bezstrukturní, ulehlý, přechod pozvolný. Hlouběji pak matečný substrát, zde spraš (analýzy viz tabulku 1). Plavá, bezstrukturní, hlinitá, vlahá, mírně ulehlá, s ojedinělým průnikem kořínků a s pseudomycelii. Výsledky měření z let 1965 a 2011 jsou shrnuty v tabulce 1 a 2. Tabulka 1: Výsledky měření Komplexního průzkumu zemědělských půd (1965) hloubka (cm) obsah jíln. obsah pH/KCl KVK částic (%) humusu (%) (mmol/100g) Orh (ca) 0–28 38,7 1,75 7,3 21,00 h/Pca 28–52 35,8 0,53 7,2 14,00 Pca 52 + -

392


Tabulka 2: Výsledky měření z let 2011 a 2012 hloubka (cm) obsah jíln. obsah částic (%) humusu (%) Apk 0–25 38,6 0,66 Ck 25 + 34,4 0,11

pH/KCl 7,3 7,3

KVK (mmol/100g) 17,1 16,8

Jak je patrné z obou tabulek, ztráta mocnosti plošnou vodní erozí je asi 30 cm (matečný substrát byl v r. 1965 v hloubce 52 cm, v současné době již jen v hloubce 25 cm). Orba je v současné době prováděna již v podstatě jen v rámci přechodného horizontu s místní „přiorávkou“ půdotvorného substrátu – spraše. Řazení mezi černozemě je z tohoto důvodu poněkud problematické, protože černozem by z definice měla mít černický horizont více než 30 cm mocný (Němeček J. a kol. 2001), což zde není splněno. Jedním z možných návrhů řešení takovéto situace by bylo takovouto půdu reklasifikovat na regozem karbonátovou nebo jako černozem modální erodovanou. Výsledky z rozborů v roce 2011/2012: Obsah celkového dusíku (Nt) je v orničním horizontu 0,21 %. Obsah organického uhlíku (Cox) je v orničním horizontu 1,15 %. Obsah Ca je v orničním horizontu 7329 mg/kg. Většinu z uvedeného množství (5618 mg/kg) pak tvoří výměnný vápník. Obsah Mg je v orničním horizontu 270 mg/kg. Výměnný hořčík z uvedeného množství tvoří zhruba dvě třetiny (160 mg/kg). Obsah K je v orničním horizontu 264 mg/kg. Prakticky veškerý je tvořen výměnným draslíkem. Poměr C/N je v orničním horizontu 5,5. Poměr výměnného Ca/Mg je v orničním horizontu 33,8. Poměr výměnného K/Mg je v orničním horizontu 1,75. Na celém sledovaném pozemku byla patrná výrazná plošná eroze ve střední části svahu. V kopané půdní sondě byl obsah celkového dusíku 0,21 %, což přibližně odpovídá v literatuře uváděnému rozmezí 0,1–0,2 % pro orné půdy ČR, respektive její horní hranici. Obsah oxidovatelného uhlíku v ornici je 1,15 %, poměr C/N je tedy poměrně úzký: 5,5. Tento poměr je velmi úzký a značí relativní přezásobenost celé lokality dusíkem. Jde pravděpodobně o důsledek eroze, kdy se dusík dostává při hnojení i do sprašového materiálu, který ale neobsahuje půdní organickou hmotu jako ornice. Celý profil včetně zásob dusíku ve spraši je pak homogenizován orbou. Za předpokladu, že v půdě je dostatek organického uhlíku (tj. je široký poměr C/N), může být část dusíku imobilizována. Vilček, Hronec, Bedrna (2005) uvádějí některé důsledky nadbytku dusíku v půdě na její kvalitu a na biotu, jako jsou snížení počtu až úplná absence hlízkotvorných symbiotických bakterií, snížení počtu mikroorganismů v půdě fixujících vzdušný dusík, prodloužení vegetační doby, slabé kvetení, nedostatečná tvorba plodů a bujný růst vegetativních orgánů rostlin, větší křehkost stébel obilovin (polehnutí až polámání při větru či delších deštích), negativní důsledky pro organismy při průniku do podzemních/pitných vod vedoucích často až k rakovině apod. Určitým řešením by v tomto případě bylo organické hnojení a omezení eroze, což, jak dokládá pěstování kukuřice v některých letech, není v rámci uvedeného pozemku prováděno. Uhlík po přepočtu na humus můžeme hodnotit jako nízký obsah humusu v půdě, což v zásadě odpovídá erozní poloze. Průměrný obsah vápníku je v ornici 7329 mg/kg, z toho více než dvě třetiny tvoří výměnný vápník. Nadbytek vápníku v půdě rostlinám v podstatě nevadí, negativní vliv je vesměs nepřímý, jelikož vápník ovlivňuje příjem některých stopových prvků, jako jsou například železo či mangan, a s výjimkou rostlin kalkofobních (cukrovka), kde může docházet k hnilobám. Průměrný obsah hořčíku je v ornici 270 mg/kg, výměnný hořčík z uvedeného 393


množství tvoří zhruba dvě třetiny. Obsah draslíku je v orničním horizontu 264 mg/kg, je tvořen výměnným draslíkem. Poměr výměnného Ca/Mg je v ornici 33,8, jako optimum se pro orné půdy uvádí 4:1 až 6:1, u našich půd je obvyklá hodnota 10:1 i více. Výrazně zde tedy chybí hořčík vzhledem k obsahu vápníku. Poměr výměnného K/Mg je v ornici 1,75. Při vysokém obsahu K dochází často k depresi v příjmu hořčíku, proto je jako vhodný poměr uváděn 0,3. Velmi pravděpodobně bude docházet k poškození porostu velmi nízkým obsahem hořčíku, jak tomu napovídá i velmi široký poměr Ca/Mg. Zatímco ale existuje relativně málo důkazů ke stanovení kritického poměru Ca/Mg, existuje poměrně dost důkazů o dopadech nevhodného poměru K/Mg. Rahmatullah a Baker (1981) zjistili významný vztah mezi odběrem Mg kukuřicí a obsahem K v půdě. Radostitis, Blood a Gay (1994), případně Sumner (2000) naznačují, že vysoká míra aplikovaného K na pastvinách zvyšuje výskyt tetanií skotu. Zrnitostně se jedná o hlinitou půdu (38,6, resp. 34,4 % jílnatých částic). Závěr Půda na daném pozemku trpí v důsledku eroze značnými problémy, z nichž mnohé by mohly být řešeny pomocí agrotechnických a/nebo rekultivačních opatření (organické hnojení, dodržování osevních postupů, úprava poměru živin, především hořčíku, vápníku a draslíku). Klasifikace půdy na pozemku dle TKSP je poněkud obtížná a po 45 letech nevyhovující. Jeden z možných návrhů řešení tohoto stavu by byl takovouto půdu částečně překlasifikovat jako černozem erodovanou, případně regozem karbonátovou. Použitá literatura ČSN ISO 11464 (836160): Kvalita půdy – Příprava vzorků pro fyzikálně-chemické rozbory. ČSN ISO 11261 (836415): Kvalita půdy – Stanovení celkového dusíku – Modifikovaná Kjeldahlova metoda. Kurpelová M., Coufal L., Čulík J. 1975: Agroklimatické podmienky ČSSR. Hydrometeorologický ústav, Bratislava, 270 s. Nelson D. W., Sommers L. E. 1996: Total carbon, organic carbon, and organic matter. In: Methods of Soil Analysis, Part 2, 2nd ed., A.L. Page et al., Ed. Agronomy. 9:961-1010. Am. Soc. of Agron., Inc. Madison, WI. Němeček J. a kolektiv 2001: Taxonomický klasifikační systém půd České republiky. ČZU Praha, 79 p. Radostitis O. M., Blood D. C., Gay C. C. 1994: Veterinary medicine (8th Edition), Pub. Bailliere Tindall, London. Rahmatullah, Baker D. E. 1981: Magnesium Accumulation by Corn as a Function of Potassium-Magnesium Exchange in Soils. Soil Sci. Soc. Am. J., Vol. 45. Sumner M. E. 2000: Handbook of Soil Science. Vilček J., Hronec O., Bedrna Z. (2005): Environmentálna pedológia. Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre a Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy v Bratislave. ISBN 80-8069-501-6, 298 s.

Kontaktní adresa: Ing. Vítězslav Vlček, PhD. Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin, Agronomická fakulta Mendelovy univerzity v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR e-mail: [email protected]

394


VLIV FREKVENCE SEČENÍ A ÚROVNĚ HNOJENÍ NA VÝNOSY A BOTANICKÉ SLOŽENÍ TRVALÉHO TRAVNÍHO POROSTU Effect of cutting frequency and level of fertilization on yield and botanical composition of permanent grassland Volková P., Šrámek P. OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Zubří Abstrakt Na stanovišti v Zubří byl v roce 2003 založen maloparcelový pratotechnický pokus, jehož cílem bylo zjištění vlivu intenzity využívání a úrovně hnojení na změny v druhovém složení a na výnos. Intenzita byla dána počtem a časovým rozložením sečí a diferencovanou minerální výživou. Na druhovou skladbu má vysoce průkazný vliv především dusíkaté hnojení, které podporuje vzrůstné druhy trav a potlačuje zastoupení jetelovin a ostatních dvouděložných druhů. Hnojení dusíkem zvyšovalo vysoce významně produkci sušiny oproti nehnojené variantě a variantě s PK hnojením. Vliv má také intenzita využívání daná počtem sečí za rok, kdy se zvyšujícím se počtem sečí klesá produkce hmoty, klesá podíl travní složky a zvyšuje se zastoupení jetelovin a ostatních bylinných druhů. Klíčová slova: travní porosty, hnojení, frekvence sečení, botanické složení Abstrakt The trial field of seminatural grassland was established on the locality Zubri in 2003. Its aim was to determine the effect of intensity of use and level of fertilization on changes in species composition and on the yield. The intensity was set by the number and distribution of cuts and differentiated mineral nutrition. The species composition is influenced by highly significant effect especially nitrogen fertilization, which supports vigorous grasses and suppresses representation of clovers and other dicotyledonous species. Nitrogen fertilization significantly increased dry matter production compared to fertilized variant (A) and the variant with PK fertilization (B). Keywords: grassland, cutting frequency, fertilisation, botanical composition

Úvod Hospodářsky využívané trvalé travní porosty, situované převážně v podhorských a horských oblastech, jsou pestrá společenstva trav a bylin, která kromě produkce objemného krmiva plní i řadu důležitých mimoprodukčních funkcí. Zejména méně intenzivně obhospodařované porosty mohou významně přispívat k uchování ekologické stability a setrvalosti v krajině, k ochraně genofondu rostlinných a živočišných druhů. Intenzita využívání spolu se stanovištními faktory vytváří konkrétní typ porostu charakteristický svou botanickou skladbou, produkcí a vytrvalostí. V hospodářsky okrajové oblasti Beskyd v Zubří byly hodnoceny změny v druhové skladbě travního porostu s různými režimy obhospodařování s cílem dosáhnout trvale udržitelného travního porostu. Materiál a metody Pokus byl založen na trvalém travním porostu na stanovišti Zubří - Háje. Lokalita se nachází v nadmořské výšce 345 m v aluviálních náplavech dolní části rožnovské Bečvy. Půdní typ je hlinitopísčitý na štěrkovém podloží, se slabě kyselou půdní reakcí a střední zásobou draslíku a vápníku. Dlouhodobá průměrná roční teplota je 7,6 °C, průměrný roční úhrn srážek činí 903 mm. Původní luční porost na tomto stanovišti náležel svazu Arrhenatherion s typickými vzrůstnými travními druhy jako ovsík vyvýšený, srha říznačka, trojštět žlutavý, z bylinných druhů se zástupci rodů pampeliška a jitrocel. Tento porost nebyl v posledním desetiletí před založením pokusu hospodářsky využíván, probíhala zde pouze údržba spočívající převážně v mulčování resp. přesečení porostu jednou až dvakrát ročně. 395


Jedná se o dlouhodobý maloparcelový pratotechnický pokus se dvěma faktory ve čtyřech opakováních, velikost základního sklizňového dílce je 10 m2. Intenzita využívání porostu je vyjádřena počtem sečí a odstupňovaným termínem první seče: 1. intenzivní (první seč do 15.5., celkem 4 seče po 45 dnech), 2. středně intenzivní (první seč od 16.5 do 31.5., celkem 3 seče po 60 dnech), 3. málo intenzivní (první seč od 1.6. do 15.6., celkem 2 seče po 90 dnech), 4. extenzivní (první seč od 16.6. do 30.6., 1–2 seče po 90 dnech). Úroveň minerální výživy porostu má 4 stupně: A - zcela bez minerálního hnojení, B - bezdusíkaté hnojení PK (P30K60), C - N1PK (N90P30K60), D N2PK (N180P30). Použita byla hnojiva v pevné formě, ledek amonný s vápencem (27 % N), superfosfát (15,8 % P2O5), a draselná sůl (49,4 % K2O). Změny v botanické skladbě porostů všech pokusných variant byly hodnoceny každoročně v termínu těsně před první sečí. Hodnoceny byly tyto faktory: celkový zápoj porostu, podíly v zastoupení trav, jetelovin a ostatních druhů v nadzemní biomase (%), prezence a zastoupení jednotlivých rostlinných druhů (projektivní dominance, %) na každé variantě využívání, kvantitativní a kvalitativní výnosové parametry. Výsledky a diskuse V průběhu let 2003 až 2011 došlo k výrazným změnám botanického složení porostu vlivem různého způsobu obhospodařování. Podle druhového zastoupení se původně jednalo o luční porost se vzrůstnými konkurenčně silnými travními druhy (ovsík vyvýšený, srha laločnatá), a vytrvalými plevely, tak jak to bylo dříve typické pro plochy družstevně obhospodařované. Zastoupení travní složky v roce 2011 v porovnání s rokem 2003 se nejvíce snížilo s ohledem na faktor hnojení u varianty A - bez hnojení (z 61,5 % na 46,9 %) a varianty B - hnojení PK (z 65,3 % na 44,1 %), naopak nejvíce narostlo u varianty D - N2PK (69,7 % na 80,8 %). Podle faktoru intenzity využívání zastoupení trav nejvýrazněji pokleslo u varianty čtyřsečné a trojsečné (z 61,6 % na 51,3 %, resp. z 64,6 % na 56,6 %), u dvousečných variant zůstal podíl trav téměř nezměněn. Nejvíce zastoupenými druhy byl trojštět žlutavý (varianta D - N2PK 25,8 %, u dvousečných variant 23,0 % a 25,0 %) a ovsík vyvýšený (varianta D - N2PK 24,5 %, u dvousečných variant 23 % a 19,25 %), přičemž se zastoupení trojštětu žlutavého i ovsíku vyvýšeného ve vícesečných režimech snižovalo. Stejně obě trávy reagovaly i na úroveň hnojení dusíkem, kdy ve variantách nehnojených jejich podíl oproti hnojeným klesá (na 17,0 % u A - nehnojená a 14,9 % u B - hnojení PK). Jeteloviny měly v roce 2011 nejvyšší zastoupení ve variantě B - hnojení PK (17,8 %) a A bez hnojení (15,8 %), zatímco u varianty D - N2PK jen 2 %. V hodnocení podle intenzity obhospodařování daného počtem sečí je nejvyšší procento jetelovin u varianty čtyřsečné (13,9 %) a trojsečné (10,6 %), u variant dvousečných je to 9,1 % a 8,9 %. Nejvíce rozšířenou jetelovinou byl jetel plazivý (čtyřsečná varianta 12,3 %, trojsečná varianta 10,5 %, u varianty nehnojené 7,5 % a hnojení PK 9,9 %). Jetel plazivý výrazně reagoval na počet sečí, ve dvousečných porostech jeho zastoupení klesá na 1,8 % a 1,5 % Stejně jetel plazivý reaguje i na úroveň výživy, kdy ve hnojených variantách klesá jeho podíl na 2 %. Nejvíce bylin přetrvalo v roce 2011 u varianty bez hnojení (27,8 %) a varianty hnojení PK (25,4 %), u variant s dusíkatým hnojením to bylo 17,2 % (N1PK) a 14,3 % (N2PK). Také počet sečí má na podíl bylin v porostu vliv, u varianty čtyřsečné tvořily byliny 24,2 %, u varianty trojsečné 23,5 %, zatímco u variant dvousečných to bylo 17,9 % a 19,5 %. Vliv počtu sečí se u bylin nejvíce projevil rozšířením smetanky lékařské, kde narostlo její zastoupení v intenzivních vícesečných porostech (čtyřsečný 11,4 %, trojsečný 8,5 %) oproti porostům 396


extenzivním (dvojsečné varianty 2,6 % a 2,9 %). Zastoupení trav, jetelovin a ostatních druhů podle intenzity využívání porostu ukazuje Obr. 1 a podle úrovně hnojení Obr. 2. Obr. 1: Zastoupení trav, jetelovin a ostatních druhů podle intenzity využívání porostu v Zubří (2003 a 2011)

Obr. 2: Zastoupení trav, jetelovin a ostatních druhů podle úrovně hnojení v Zubří (2003 a 2011) 90

80

80

70 70

60

60

A

50

B

30

40

C

20

30

D

10

20

40

%

%

50

0

10

2003

2011

2003

trávy

2011

jeteloviny

2003

2011

0

ostatní

1 intenzivní

2 středně intenzivní

3 málo intenzivní

4 extenzivní

2003 2011 2003 2011 2003 2011 trávy

jeteloviny

ostatní

V roce 2003 se výrazně projevil srážkový deficit (průměrný výnos 5,2 t.ha-1), kdy v období březen-září chybělo 52 % srážkového normálu. V roce 2011 byly výnosy příznivě ovlivněn vyššími srážkami. Rozdíly mezi trojsečným a dvojsečným využíváním oproti intenzivnímu čtyřsečnému využívání nebyly významné, vlivem suššího jara první seč čtyřsečného využívání měla výrazně nižší výnos. Hnojení dusíkem zvyšovalo v roce 2011 vysoce významně produkci sušiny (14,2 t.ha-1 varianta D) oproti nehnojené variantě (8,1 t.ha-1 varianta A) a variantě s PK hnojením (8,3 t.ha-1 varianta B). Produkce sušiny v závislosti na intenzitě využití (počtu sečí) a vytrvalosti porostu je znázorněna v Obr.3 a produkce sušiny v závislosti na úrovni výživy a vytrvalosti porostu v Obr. 4. Obr. 3: Produkce sušiny v závislosti na intenzitě využívání a vytrvalosti porostu v Zubří (2003 a 2011)

Obr. 4: Produkce sušiny v závislosti na úrovni hnojení a vytrvalosti porostu v Zubří (2003 a 2011)

12,0 -1

sušina (t.ha )

-1

výnos (t.ha )

10,0 8,0 6,0 4,0

2003

2,0

2011

0,0 1

2

3

4

16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 A

intenzita využívání porostu

B

2011 2003 C

D

úroveň hnojení

Závěr Množství píce je vysoce průkazně ovlivňováno různými režimy obhospodařování, kdy nejvyšší vliv má úroveň aplikované výživy, zvláště dusíkaté, která produkci významně 397


zvyšuje. Vliv má také intenzita využívání daná počtem sečí za rok, kdy se zvyšujícím se počtem sečí klesá produkce hmoty. Na druhovou skladbu má vliv převážně úroveň dusíkatého hnojení, které podporuje růst trav a potlačuje zastoupení jetelovin a ostatních dvouděložných druhů. Se zvyšujícím se počtem sečí klesá podíl travní složky a zvyšuje se zastoupení jetelovin a ostatních bylinných druhů. Dedikace Příspěvek byl realizován v rámci řešení výzkumného projektu NAZV QH81280 Studium hlavních faktorů ovlivňujících stabilitu trvale udržitelného systému obhospodařování travních porostů v České Republice. Použitá literatura Chalupová P., Kašparová J., Šrámek P., Kohoutek A., Odstrčilová V.(2010): Vliv frekvence sečení a úrovně hnojení na botanické složení trvalého travního porostu v oblasti rožnovských Beskyd v průměru roků 2003-2009. In: Sborník z celostátní vědecké konference Kvalita píce z travních porostů a chov skotu v měnících se ekonomických podmínkách, 14.10.2010, Kunín, s.138-147. ISBN 978-80-7427-043-7. Kašparová J., Šrámek P. (2007): Vliv způsobu obhospodařování na produkci a botanické složení. In: Sborník příspěvků z mezinárodní vědecké konference na téma Multifunkční obhospodařování a využívání travních porostů v LFA, 13.11.2007, Rapotín, s.94-97. ISBN 978-80-87144-00-8. Odstrčilová V., Kohoutek A., Komárek P., Nerušil P., Němcová P.(2012): The impact of grassland management on plant species diversity at amesotrophic site in an eight-year-long experiment. In: Proceedings of the 24th General Meeting of the European Grassland Federation , 3.-7.6.2012, Lublin, Poland, s.698-700. ISBN 978-83-89250-77-3.

Kontaktní adresa: Ing. Pavla Volková OSEVA vývoj a výzkum s.r.o. Hamerská 698, 75654 Zubří [email protected]

398


MIKROBIOLOGICKÁ JAKOST LUŠTĚNINOVÝCH SALÁTŮ Microbiological quality of legume salad Cwiková O. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Lahůdky jsou potraviny určené k přímé spotřebě za studena bez dalších úprav. Zvláště saláty jsou ideálním místem pro rozvoj mikroorganismů. U fazolových salátů, byly stanoveny počty koliformních mikroorganismů, Escherichia coli, celkový počet mikroorganismů, počet kvasinek a plísní. Do salátů byl přidán konzervační přípravek v koncentracích 0,4 a 0,6 % s cílem prodloužit jejich dobu spotřeby. Rozbor byl proveden v den výroby, 5., 8., 12. a 14 den skladování. Na konci skladování vyhovovaly saláty ve všech sledovaných mikrobiologických ukazatelích dnes již neplatné vyhlášce 132/2004 Sb., a byly zdravotně nezávadné. Počet bakterií E. coli u všech vzorků salátů byl v den výroby nižší než 101 KTJ.g-1, pátý den od data výroby již nebyly detekovány vůbec. Klíčová slova: salát, fazole, celkový počet mikroorganismů, kvasinky, plísně, koliformní mikroorganismy, E.coli. Abstract Delicatessen products are ready to eat cold without further treatment. Especially salads are ideal place for the development of microorganisms. Total aerobic, moulds, yeasts, Escherichia coli and coliform bacteria counts were monitored in the bean 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. Number of E. coli bacteria in all samples was on the day of production less than 101 KTJ.g-1, E coli was not detected at all after five days since production. Key words: salad, bean, total aerobic count, yeasts, moulds, coliform microorganisms, E. coli.

Úvod Lahůdky jsou potraviny určené k přímé spotřebě za studena, bez dalších úprav. Jejich výroba je založena převážně na ruční práci, a proto tyto produkty patří mezi rizikové skupiny potravin. Lahůdkové saláty jsou ideálním místem pro rozvoj mikroorganismů (Hrubý et al., 1984), k jejich výrobě se používají rozličné suroviny, které bývají kontaminovány velkým množstvím bakterií. Všechny lahůdky ale musí být v 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. Cílem práce bylo posoudit, zda přídavkem konzervační látky lze prodloužit dobu použitelnosti salátů z původních 7 dnů na 12, při zachování zdravotní nezávadnosti výrobků. Materiál a metody Analyzovány byly vzorky fazolových salátů (složení: fazole barevné vařené, rostlinná bílkovina, sojanéza, jogurt sójový, cibule, olej, kari, Vegi vegi, glukopur, sůl, ocet, kečup). Jednalo se o saláty vyrobené firmou v Jihomoravském kraji. Do salátů byla přidána konzervační látka složená ze směsi kyseliny mléčné, kyseliny octové a mléčnanu sodného s pufrační schopností (PURAC). Na základě senzorického posouzení výrobku po přidání konzervantu byly použity dvě koncentrace konzervačního přípravku, a to 0,4 a 0,6 %. Vzorky byly dodány výrobcem ihned po výrobě, do laboratoře byly dopraveny v chladícím boxu. 399


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 koliformních bakterií a E. coli. Kultivace na půdě COMPASS Ecc Agar (NOACK, Francie) při 37°C po dobu 24 – 48 hodin.  Počet kvasinek a plísní, 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 9. 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. Změny počtu koliformních mikroorganismů v průběhu skladování V průběhu skladování došlo k poklesu (p<0,001) počtu koliformních mikroorganismů v salátech. Pokles počtu byl pozorován jak u salátů s 0,4% přídavkem konzervantu (obr. 1červeně), tak i u salátů s koncentrací konzervační látky 0,6 % (obr.1-modře). Průměrný počet koliformních mikroorganismů u fazolového salátu s koncentrací 0,4 % konzervantu byl první den 1,16 log KTJ.g-1, 12. den byl počet koliformních mikroorganismů nulový. U salátu s koncentrací 0,6 % konzervantu byl první den po výrobě počet koliformních mikroorganismů 1 log KTJ.g-1, 5. den. byl jejich počet nulový. Obr. 1 Změny počtu koliformních mikroorganismů (log KTJ.g-1) ve fazolovém salátu s přídavkem konzervačního přípravku 0,4 % (červeně) a 0,6 % (modře) v průběhu skladování 1 – 14 dnů ; p <0,001, n=6 1,4

1,8

počet koliformních mikroorganismů (log KTJ.g - 1)

počet koliformních mikroorganismů (log KTJ.g -1 )

2,0

1,6

y = 1,0276 - 0,0867*x; r = -0,6408; p = 0,0001;2 =r 0,4106

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

1,2

1,0

y = 20,8 - 0,2*x; r = -0,5941; p = 0,0005 0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

0,0 1

5

8

12

14

1

doba skladování (dny)

5

8

12

14


Změny celkového počtu mikroorganismů (CPM) v průběhu skladování U fazolových salátů s oběma koncentracemi konzervačního přípravku se CPM v průběhu skladování neměnil (p>0,05). Průměrný CPM u fazolového salátu s koncentrací 0,4 % konzervačního přípravku (obr.2-červeně) byl v den výroby 4,45 log KTJ.g-1, 14. den 4,88 log KTJ.g-1, resp. 4,24 log KTJ.g-1 a 4,12 log KTJ.g-1 u salátu s koncentrací 0,6 % konzervantu (obr. 2-modře). 400


Obr. 2 Změny celkového počtu mikroorganismů (log KTJ.g-1) ve fazolovém salátu s přídavkem konzervačního přípravku 0,4 % (červeně) a 0,6 % (modře) v průběhu skladování 1 – 14 dnů ; p > 0,05, n=6 6,5

6,0

5,6 5,4

4,5

4,0

y = 4,2391 - 0,0001*x;

5,0

2

r = -0,0012; p = 0,9949; =r 0,0000 -1

5,0

5,2

(log KTJ.g )

y = 4,1388 + 0,0243*x; r = 0,2083; p = 0,2693

5,5

celkový počet mikroorganismů

celkový počet mikroorganismů (log KTJ.g

-1

)

5,8

6,0

4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6

3,5

3,4 3,2 3,0

3,0 1

5

8

12

1

14

5

8

12

14



Změny počtu Escherichia coli v průběhu skladování Počet bakterií Escherichia coli se v průběhu skladování lahůdkových salátů snižoval (p<0,001). První den byl průměrný počet bakterií E.coli 0,5 log KTJ.g-1 (koncentrace konzervantu 0,4 i 0,6 %), pátý den po výrobě již žádné bakterie Escherichia coli v salátech detekovány nebyly. Jak uvádí Schaechter (2009), E. coli roste v rozmezí teplot 8 - 48 °C. Lze tedy předpokládat, že vlivem skladování vzorků při chladírenských teplotách a působením konzervačního přípravku, byl růst bakterií Escherichia coli inhibován, a to již brzy po výrobě. Změny počtu kvasinek v průběhu skladování Počet kvasinek se ve fazolového salátu s koncentrací 0,4 % (obr. 3-červeně), resp. 0,6 % (obr.3-modře) konzervačního přípravku v průběhu skladování zvyšoval (p<0,001, resp. p<0,01). První den byl průměrný počet kvasinek ve fazolovém salátu s koncentrací 0,4 % konzervační látky 1,48 log KTJ.g-1, 14. den pak 3,30 log KTJ.g-1. U salátu s koncentrací 0,6 % konzervačního přípravku byl průměrný počet kvasinek první den 1,50 log KTJ.g-1, 14. den 3,03 log KTJ.g-1. Zvýšení počtu kvasinek během skladování lze vysvětlit schopností kvasinek růst při velmi nízkých teplotách a nízkém pH prostředí (Šilhánková, 2008). Kvasinky jsou totiž schopny růstu v širokém rozmezí teplot prostředí (Vlková et al., 2009). Jsou extrémně psychrotrofní, některé kmeny mohou růst i při –10 °C, např. psychrotrofní kvasinky rodu Candida a Rhodotorula (Görner, Valík; 2004). Obr. 3 Změny počtu kvasinek (log KTJ.g-1) ve fazolovém salátu s přídavkem konzervačního přípravku 0,4 %(červeně) a 0,6 % (modře) v průběhu skladování 1 – 14 dnů ; p > 0,05, n=6 4,0

3,5

3,5

y = 0,9289 + 0,148*x; r = 0,6795; p = 0,0004

3,0

počet kvasinek (log KTJ.g-1 )

počet kvasinek (log KTJ.g -1 )

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

y = -37,2568 + 0,3785*x; r = 0,5033; p = 0,0046

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,5

0,0

0,0 1

5

8

12

1

14

5

8



401

12

14


Změny počtu plísní v průběhu skladování Počet plísní se v průběhu skladování zvyšoval (p<0,05). Ve fazolovém salátu (0,4 % konzervantu) byl první den počet plísní nulový, pátý den se počet zvýšil na 1,37 log KTJ.g-1 a 14. den byl průměrný počet plísní 2,3 log KTJ.g-1 (obr.4-červeně). V případě salátu s přídavkem 0,6 % konzervantu byl první den počet plísní 0,3 log KTJ.g-1, 14. den 1,5 log KTJ.g-1 (obr. 4-modře). Obr 4 Změny počtu plísní (log KTJ.g-1) ve fazolovém salátu s přídavkem konzervačního přípravku 0,4 % (červeně) a 0,6 % (modře) v průběhu skladování 1 – 14 dnů p < 0,05, n=6 2,0

3,0

1,8

2,5

y = -0,4603 + 0,1188*x; r = 0,6556; p = 0,00008

-1

1,4

počet plísní (log KTJ.g )

počet plísní (log KTJ.g-1)

1,6

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

y = -0,0759 + 0,0832*x; r = 0,4311; p = 0,0174 2,0

1,5

1,0

0,5

0,2

0,0

0,0 1

5

8

12

1

14

5

8

12

14



Závěr Mezi oběma použitými koncentracemi konzervačního přípravku (0,4 a 0,6 %) nebyl v počtech sledovaných mikroorganismů statisticky průkazný rozdíl. U fazolového salátu by mohla být doba použitelnosti prodloužena na 12 dnů, neboť počet E.coli a koliformních mikroorganismů byl 14. den od data výroby nulový a počet plísní a kvasinek by i po 14-ti dnech splňoval podmínky sice již neplatné, avšak k posouzení mikrobiologické kvality potravin stále, výrobními provozy, používané vyhlášky č. 132/2004 Sb. 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. Schaechter, M. (2009): The Desk Encyclopedia of Microbiology, 2. vydání, Elsevier Academia Press, 1259 s., ISBN 978-0-12-374980-2. Vlková, E., Rada, V., Killer, J. (2009): Potravinářská mikrobiologie, 2. vydání, Česká zemědělská univerzita v Praze, 168 s., ISBN 978-80-213-1988-2. Šilhánková, L. (2008): Mikrobiologie pro potravináře a biotechnology, 3. vydání, Nakladatelství Academia, 363 s., ISBN 978-80-200-1703-1. Kontaktní adresa: MVDr. Olga Cwiková, Ph.D. Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 61300 Brno e-mail: [email protected] 402


SMĚSNÉ ZELENINOVÉ ŠŤÁVY SE ZVÝŠENÝM OBSAHEM BIOAKTIVNÍCH LÁTEK Mixed vegetable juices with higher content of bioactive compounds Gabrovská D.1, Ouhrabková J.,1 Rysová J.1, Holasová M.1, Fiedlerová V.1, Laknerová I.1, Winterová R., Pinkrová J.1, Eichlerová E.1, Erban V.1, Strohalm J.1, Němečková I.2 1

Výzkumný ústav potravinářský Praha , v.v.i., 2 Výzkumný ústav mlékárenský, s.r.o., Praha

Abstrakt Cílem práce bylo navrhnout směsné zeleninové (zelenino-ovocné) šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek a nabídnout spotřebitelům nové chuťově i nutričně zajímavé výrobky domácí provenience. Laboratorně vyrobené šťávy byly senzoricky a mikrobiologicky hodnoceny a byly u nich stanoveny základní složení, obsah celkových polyfenolů, kyseliny askorbové, fruktooligosacharidů a antioxidační aktivita. Klíčová slova: zeleninové šťávy, bioaktivní látky, nutriční, mikrobiologické a senzorické hodnocení Abstract The aim of this work was to develop mixed vegetable juices with enhanced content of bioactive compounds and to offer to consumers new tasteful domestic products of high nutritional quality. The nutritional, microbiological and sensory evaluations were carried out in juices produced in laboratory. The contents of total phenolic compounds, ascorbic acid, fructooligosaccharides and antioxidant activity were determined as well. Key words: vegetable juices, bioactive compounds, nutritional, microbiological and sensory evaluation

Úvod Populace v České republice stále zaostává ve spotřebě ovoce a zeleniny ve srovnání s populací evropskou. Pestrá nabídka ovocných, zeleninových či směsných šťáv je jednou z možností, jak přispět ke zvýšení konzumace ovoce a zeleniny. Na tuzemském trhu je dostatečná nabídka ovocných džusů, ale nikoliv zeleninových šťáv, které jsou většinou dovážené a drahé. Sortiment českých výrobců zeleninových šťáv a nabídka pro domácí spotřebitele i vývoz může být rozšířen použitím nových zeleninových šťáv, které jsou navíc obohaceny o další bioaktivní látky (antioxidanty, vitamin C, fosfolipidy, rozpustná vláknina, syrovátkové bílkoviny). Prezentované šťávy byly vybrány ze širokého souboru šťáv testovaných v letech 2009-2011. Materiál a metody červená řepa, pastinák, okurka, červené zelí - suroviny používané v Beskydu Fryčovice jablka Golden Delicious -SPAR Česká obchodní společnost s.r.o., Nákupní 389/1, 102 00 Praha 10 šťáva z kysaného zelí – Beskyd Fryčovice, a.s., 739 45 Fryčovice 606 bylinný sirup brusinka, bylinný sirup rakytník - Ing. Marek Motyčka, Bezručova 1115, Kuřim rakytníková šťáva - Miloslav Košek, Ohrazenice 85, Turnov lecithin - L. I. FRANK, Holandsko inulin-Raftiline GR – BENEO-Orafti, Belgie obnovená syrovátka - Moravia Lacto, a.s., Jiráskova 94, 586 01 Jihlava 403


Postup výroby směsných šťáv Suroviny byly omyty a nakrájeny na kousky vhodné k lisování. Směsné šťávy byly připraveny smícháním jednotlivých šťáv v předem určeném poměru a k namíchaným šťávám bylo přidáno 1,5 % inulinu a 1 % lecithinu. Takto připravené šťávy byly nality do obalů. Bylo změřeno pH a refrakce finálních šťáv a bylo provedeno ošetření vysokým tlakem 410 MPa po dobu 15 minut nebo pasterace (85°C, 15 min). Hodnoty pH nebyly cíleně upravovány na hodnoty pod 4,0 (jak bývá doporučováno z důvodu mikrobiologické stability) a byly ponechány na původní hodnotě. Tlakované šťávy byly použity pro stanovení nutričního složení a pro mikrobiologické a senzorické hodnocení. U dvou pasterovaných a jedné tlakované šťávy bylo hodnocení provedeno i po 1 měsíci skladování při 5°C. Nutriční složení Obsah sušiny byl stanoven sušením při 105°C do konstantní hmotnosti, obsah bílkovin metodou podle Kjeldahla (faktor pro přepočet 6,25), popel žíháním při 545°C, vláknina potravy (TDF) enzymově – gravimetrickou metodou, celkové polyfenoly (CP) spektrofotometrickou metodou 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. Cukry a fruktooligosacharidy byly stanoveny metodou HPLC s refraktometrickou detekcí. Senzorické hodnocení Senzorické hodnocení bylo provedeno 12ti hodnotiteli ve specializované laboratoři VÚPP. Metoda: stupnicová metoda s grafickou stupnicí (úsečka dlouhá 100 mm s vyznačením znaménka na místě, jehož poloha je přímo úměrná příjemnosti či intenzitě sledovaného senzorického znaku). Senzorická přijatelnost výrobků byla vyjádřena celkovým dojmem. Výsledky hodnocení byly podrobeny testu normality – ShapiroWilkův test a testu odlehlosti výsledků dle Dean-Dixona ( = 0,05, Qkrit = 0,392) Mikrobiologické hodnocení Ukazatelé mikrobiologické kvality šťáv během doby skladování při teplotě 5°C byly: celkový počet mikroorganismů (CPM), kvasinky (Kvas) a plísně (Plís). Pro stanovení CPM byla použita metoda dle ČSN EN ISO 4833 – Mikrobiologie potravin a krmiv- Horizontální metoda pro stanovení celkového počtu mikroorganismů-Technika počítání kolonií vykultivovaných při 30°C. Kvasinky a plísně byly stanoveny metodou dle ČSN ISO 7954-Mikrobiologie-Všeobecné pokyny pro stanovení počtu kvasinek a plísní – Technika počítání kolonií vykultivovaných při 25°C. Výsledky a diskuze V tabulce č. 1 jsou uvedeny hodnoty pH a nutriční hodnocení šťáv ošetřených vysokým tlakem. Stanovené nutrienty nevykazují statisticky významné rozdíly, pouze šťáva s podílem pastináku vykazuje vyšší obsah sušiny, sacharidů a vlákniny potravy.

404


Tabulka č.1: Nutriční hodnocení směsných zeleninových šťáv (g/100ml) šťáva/nutriční hodnocení červená řepa/kysané zelí/rakytníková šťáva červená řepa/okurka/kys.zelí/brusinkový sirup pastinák/višeň/pomeranč. koncentrát/rakytníková šťáva pastinák/červená řepa/brusinkový sirup červená řepa/syrovátka/rakytníkový sirup červené zelí/jablečná šťáva/brusinkový sirup

pH sušina bílkoviny popel 4,6 12,0 1,1 0,90 5,3 10,1 0,9 0,63

tuk vláknina sacharidy 0,34 8,2 1,5 0,31 6,9 1,4

3,8

19,1

1,0

0,55

2,2

0,53

14,8

5,5 5,7 4,6

14,7 13,6 14,0

1,2 1,1 0,8

0,80 0,90 0,82

1,6 1,7 1,7

0,48 0,18 0,24

10,6 9,8 10,4

Z hodnocení obsahu CP, vitaminu C a AOA (tabulka č. 2) lze konstatovat, že nejvyšší obsah celkových polyfenolů a nejvyšší hodnoty AOA byly nalezeny u šťávy s podílem červeného zelí. Obsah polyfenolů je v těsné korelaci s hodnotami AOA zjištěné metodami DPPH a FRAP (R = 0,985; 0,995 resp.). Vyšší obsah vitaminu C je pouze u šťávy, která obsahovala pomerančový koncentrát a u šťávy z červeného zelí. Tabulka č.2: Obsah celkových polyfenolů a kyseliny askorbové ve směsných zeleninových šťávách a jejich antioxidační aktivita šťáva/nutriční hodnocení červená řepa/kysané zelí/rakytníková šťáva červená řepa/okurka/kys.zelí/brusinkový sirup pastinák/višeň/pomeranč.koncentrát/rakytníková šťáva pastinák/červená řepa/brusinkový sirup červená řepa/syrovátka/rakytníkový sirup červené zelí/jablečná šťáva/brusinkový sirup

vit.C * 0,5 0,4

CP** 87,5 41,3

DPPH*** FRAP*** 740 841 378 459

15,3

78,2

634

713

0,6 0,5 2,6

63,7 54,5 125,2

543 359 1116

663 539 1161

* kyselina askorbová (mg/100ml) ** celkové polyfenoly vyjádřeny jako ekvivalent kyseliny gallové (mg GAE/100ml) *** hodnoty AOA vyjádřeny v mg kyseliny askorbové / 1 ml šťávy, která vykazuje stejnou AOA jako antioxidanty přítomné ve šťávách

Tabulka č. 3: Obsah cukrů a fruktooligosacharidů ve vybraných směsných šťávách(g/100 ml) šťáva/nutriční hodnocení červená řepa/kysané zelí/ rakytníková šťáva pastinák/červená řepa/brusinkový sirup červená řepa/syrovátka/rakytníkový sirup červené zelí/jablečná šťáva/brusinkový sirup

fruktosa 0,5 4,2 4,3 7,4

glukosa sacharosa 1,3 5,9 0,8 0,9 2,3 3,0 2,3

FOS 1,5 1,8 1,9 1,8

Do všech šťáv byl přidán 1,5 g inulinu na 100 ml hotové šťávy. Stanovený obsah fruktooligosacharidů ve šťávách se pohyboval v rozmezí 1,5-1,9 g/100 ml (tabulka č. 3). Pro sledování změn nutričních faktorů v průběhu skladování po dobu jednoho měsíce byly vybrány 3 šťávy, dvě byly pasterované a jedna tlakovaná. Výsledky změn jsou uvedeny v tabulkách č. 4 a 5 (p-pasterovaná; ps-pasterovaná a skladovaná; t-tlakovaná; ts–tlakovaná a skladovaná).

405


Tabulka č.4: Nutriční hodnocení směsných zeleninových šťáv v průběhu skladování (g/100ml) červená řepa/kysané zelí/rakytníková šťáva - p červená řepa/kysané zelí/rakytníková šťáva - ps pastinak/červená řepa/brusinkový sirup - p pastinak/červená řepa/brusinkový sirup - ps pastinak/višeň/pomeranč. konc./rakytníková šťáva - t pastinak/višeň/pomeranč. konc./rakytníková šťáva - ts

sušina 11,9 11,3 14,6 13,7 19,1 17,9

bílkovina 1,0 1,1 1,2 1,0 1,0 0,9

popel 0,94 0,88 0,86 0,78 0,55 0,60

tuk 1,5 1,5 1,7 1,8 2,2 20,

Tabulka č.5: Obsah celkových polyfenolů a kyseliny askorbové ve směsných zeleninových šťávách a jejich antioxidační aktivita v průběhu skladování červená řepa/kysané zelí/rakytníková šťáva - p červená řepa/kysané zelí/rakytníková šťáva - ps pastinak/červená řepa/brusinkový sirup - p pastinak/červená řepa/brusinkový sirup - ps pastinak/višeň/pomeranč. konc./rakytníková šťáva - t pastinak/višeň/pomeranč.konc./rakytníková šťáva - ts

vit.C * 0,7 0,2 2,1 0,5 15,3 2,5

CP** 77,8 62,9 72,6 60,1 78,2 86,5

DPPH*** FRAP*** 769 770 676 740 574 599 464 603 634 713 469 635

* kyselina askorbová (mg/100ml) ** celkové polyfenoly vyjádřeny jako ekvivalent kyseliny gallové (mg GAE/100ml) *** hodnoty AOA vyjádřeny v mg kyseliny askorbové / 1 ml šťávy, která vykazuje stejnou AOA jako antioxidanty přítomné ve šťávách

V průběhu skladování došlo k mírnému poklesu obsahu sušiny, sacharidů, AOA a k poklesu obsahu CP u pasterovaných šťáv. Vyšší obsah vitaminu C byl nalezen pouze u šťávy s přídavkem pomerančového koncentrátu, v průběhu skladování však dochází k výraznému poklesu obsahu (až na cca 16% původní hodnoty). Výsledky senzorického hodnocení celkového dojmu šťáv jsou na obr.1. Hodnocení všech výše uvedených šťáv bylo velmi příznivé. Hodnoty celkového dojmu se pohybovaly v rozmezí 28 – 48, přičemž nejlépe byla hodnocena šťáva pastinák/červená řepa/brusinkový sirup. Obr. 1: Výsledky senzorického hodnocení celkového dojmu s vyloučením odlehlých výsledků dle Dean-Dixonova testu (dle stupnice 0-vynikající…100-odporný)

Legenda: ČřKzR: červená řepa/kysané zelí/rakytníkový sirup; ČřOKzBs: červená řepa/okurka/kysané zelí/brusinkový sirup; PVPoR: pastinák/višeň/pomerančový koncentrát/rakytníkový sirup; P/ČŘ/BS:

406

sacharidy 8,4 7,9 10,9 10,2 14,8 14,4


pastinák/červená řepa/ brusinkový sirup; ČřSyR: červená řepa/syrovátka/rakytníková šťáva; ČzJBs: červené zelí/jablko/brusinkový sirup

Obr. 2 udává výsledky mikrobiologické kvality šťáv po tlakování a během skladování do celkové doby 48 dnů při teplotě 5°C. Ukazatelé mikrobiologické kvality byly celkový počet mikroorganismů (CPM), kvasinky a plísně. Obr. 2: Výsledky mikrobiologického hodnocení

Ve všech vzorcích, ošetřených vysokým tlakem, kromě PVPoR, došlo 25-27. den skladování vlivem aktivní činnosti bakterií k nahromadění velkého množství plynu a znehodnocení vzorků bombážemi. Celkové počty mikroorganismů dosahovaly 20. den skladování hodnot o 2 až 3 řády vyšší než 6. den skladování a jejich absolutní hodnoty byly ve výši 10 5107KTJ/ml. Kvasinky a plísně v těchto vzorcích byly po tuto dobu skladování pod mezí stanovitelnosti (< 1KTJ/ml). Hodnoty pH uvedených vzorků ihned po výrobě byly poměrně dost vysoké, od 4,6 do 5,7. Vzorek PVPoR se choval jinak. U tohoto jediného vzorku ošetřeného tlakem nedošlo k bombáži obalu, a tudíž byla sledována jeho mikrobiologická kvalita 1,5 měsíce. Maximální hodnoty CPM během této doby byly v řádu 104KTJ/ml , Kvasinky dosáhly řádu až 104KTJ/ml a plísně řádu 101-102KTJ/ml. pH tohoto vzorku bylo po dobu jeho skladování 1,5 měsíce pod hodnotou 4,0. Z výsledků vyplývá, že pro zajištění mikrobiologické kvality šťáv během skladování nestačí pouze ošetření vysokým tlakem a nízká skladovací teplota, ale i zajištění pH pod 4,0, kdy je omezen růst a metabolická aktivita většiny skupin bakterií, a tudíž se minimalizuje riziko bakteriálního kažení šťáv, zejména bombáží obalů. pH menší než 4,0 umožňuje sice růst kvasinek a plísní, ale zároveň ošetření vysokým tlakem snižuje hodnoty těchto ukazatelů na hodnoty pod mezí stanovitelnosti získané ihned po výrobě, a tudíž i během skladování za nízké teploty (5 °C) hluboce pod hygienickými limity.

407


Závěr Nutriční a především senzorické hodnocení navržených šťáv s použitím bioaktivních složek ukázalo, že je možné najít chuťově velmi zajímavé kombinace, které se mohou uplatnit na bohatém trhu s ovocnými, zeleninovými a směsnými šťávami. Testované šťávy ( s výjimkou šťávy s podílem pastináku) měly srovnatelný obsah sušiny, sacharidů a vlákniny. Nejvyšší obsah CP a nejvyšší hodnoty AOA byly nalezeny u šťávy s podílem červeného zelí. Vyšší obsah vitaminu C je pouze u šťávy, která obsahovala pomerančový koncentrát. Pro zajištění mikrobiologické kvality šťáv během skladování nestačí pouze ošetření vysokým tlakem a nízká skladovací teplota. Při výrobě šťáv budou hodnoty pH upraveny na hodnoty pod 4,0, tak aby byla udržena mikrobiologická stabilita.

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 Houska M., Strohalm J., Totusek J., Lefnerova D., Triska J., Vrchotova N., D. Gabrovska, Otova B., Gresova P.(2007): Food safety issues of high pressure treated fruit/vegetable juices, High Pressure Research, 27, No.1, 157-162 Gabrovská D., Ouhrabková J., Rysová, J., Laknerová, I., Fiedlerová V., Holasová M., Winterová R., Průchová J., Strohalm J. ,Houška M., Landfeld A., Erban V., Eichlerová E., Němečková, I., Kejmarová M., Bočková P.(2012): New vegetable and fruit-vegetable juices treated by high pressure, High Pressure Research, iFirst, 1-11, ISSN 0895-7959, ISSN 1477-2299 online

Kontaktní adresa: Ing.Dana Gabrovská Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i. Radiová 7, 102 31 Praha 10 d.gabrovska @vupp.cz

408


VLIV TEPLOTY A DÉLKY SLADOVÁNÍ NA OBSAH VITAMINU E VE SLADU The effect of temperature and length of malting on vitamin E content in malt Hartman I., Benešová K., Psota V., Sachambula L. Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a.s., Brno Abstrakt

Byly zjištěny malé rozdíly v obsahu tokoferolů a v aktivitě vitaminu E při různé teplotě a délce sladování. Obsah luteinu a β-karotenu byl pozitivně ovlivněn jak délkou sladování, tak i vyšší teplotou sladování. Průměrný obsah luteinu byl při teplotě klíčení 18 °C vyšší o 13,2 % než při teplotě klíčení 14 °C. Průměrný obsah β-karotenu byl při teplotě klíčení 18 °C o 83 % vyšší ve srovnání s nižší teplotou klíčení. Klíčová slova: ječmen, slad, vitamin E Abstract

Small differences in tocopherol content and vitamin E activity at different temperature and length of malting were determined. Contents of lutein and β-carotene were affected positively both by the length of malting and higher temperature of malting. The average lutein content was at the germination temperature 18 °C higher by 13.2 % than at the steeping temperature 14 °C. The average β-carotene content at the germination temperature 18 °C was higher by 83 % compared to the lower germination temperature. Key words: barley, malt, vitamin E

Úvod Ječmen, jako tradiční surovina pro výrobu sladu, piva a krmiv pro hospodářská zvířata, je také plodinou s mimořádným významem pro výživu lidí. Díky vysokému obsahu vlákniny byl ječmen zahrnut americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA- Food and Drug Administration) do kvalifikovaného zdravotního tvrzení, týkajícího se prevence kardiovaskulárních chorob (Newman a Newman, 2008). Ječmen je také bohatým zdrojem vitaminu E. V organismu působí jako ochrana proti poškození nenasycených lipidů biologických membrán agresivními kyslíkovými radikály. Nejvíce se vyskytuje v membránách buněk vystavených působení kyslíku, v dýchacím systému, v membránách červených krvinek a v plazmě. Kromě vitaminu E obsahuje obilka ječmene komplex vitaminů skupiny B a také řadu látek s antioxidačními vlastnostmi (fenoly). Polyfenolické látky v zrně ječmene patří mezi významné přírodní antioxidanty, jejichž pozitivní role při prevenci a léčení civilizačních chorob je v současnosti předmětem intenzivního medicinského výzkumu. Prokázány jsou jejich antimutagenní, antikancerogenní, antitrombotické a imunostimulační a další účinky (Etheron et al. 2002). Slady a sladové mouky jsou považovány za zdravotně významné potravinové doplňky. V posledních letech nacházejí uplatnění i v pekárenství (Vavreinová et al. 2011). Bezpluché odrůdy ječmene jsou pro tyto účely vhodnější, protože jejich zrno lze zužitkovat bez větších technologických úprav prakticky celé (Bhatty 1996). Navíc konzumace celých obilek je významná i tím, že se zužitkuje podstatně vyšší podíl cenných látek, které jsou obsaženy hlavně v povrchových vrstvách obilky.

409


Materiál a metody V rámci aktivit v roce 2011 byl sledován vliv různé teploty na aktivitu vitaminu E, obsah izomerů vitaminu E a dále obsah luteinu a beta-karotenu. Pro sladování byl použit ječmen bezpluchý (Hordeum vulgare L., subsp. distichon, var. nudum), odrůda AF Lucius těchto parametrů: Vlhkost

15,4 %

Obsah bílkovin

11,9 %

Obsah škrobu

61,3 %

Klíčivost

96,0 %

Byly sladovány vzorky ječmene o hmotnosti 500 g v laboratorní mikrosladovně ve třech opakováních. Máčení: Délka namáček 1. den 4 hodiny, 2. den 6 hodin. Třetí den byl obsah vody ve vymáčeném ječmeni upraven tak, aby obsahoval 45,0 % vody. Teplota: T1 - Teplota vody a teplota vzduchu v průběhu vzdušných přestávek a teplota klíčení byla 14 °C. T2 - Teplota vody a teplota vzduchu v průběhu vzdušných přestávek a teplota klíčení byla 18°C. Délka sladování 4D – máčení a klíčení celkem 4 dny 5D – máčení a klíčení celkem 5 dnů 6D – máčení a klíčení celkem 6 dnů Hvozdění probíhalo na jednolískovém, elektricky vyhřívaném hvozdě 1 x 22 hodin, při teplotě předsoušení 55 °C po dobu 12 hodin a při dotahovací teplotě 80 °C po dobu 4 hodin. Stanovení vitaminu E a karotenoidů Metoda zahrnuje alkalickou hydrolýzu vzorků, extrakci jejich nezmýdelnitelného podílu organickým rozpouštědlem a následné stanovení pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie na reverzní fázi s photodiode-array (karotenoidy) a fluorescenční (vitamin E) detekcí (Benešová et al. 2012). Výsledky a diskuze Hodnoty průměrného obsahu tokoferolů, luteinu, β-karotenu a aktivity vitaminu E (mg.kg-1) ve sladu při různé teplotě a délce sladování jsou uvedeny v tabulce 1. Z výsledků jsou patrné jen velmi malé rozdíly v obsahu tokoferolů a v aktivitě vitaminu E při různé teplotě sladování. Stejně tak byly zjištěny malé rozdíly v obsahu tokoferolů a v aktivitě vitaminu E při různé délce sladování. Březinová-Belcredi (2009) uvádí u souboru 20 odrůd a linií ječmene jarního aktivitu vitaminu E v rozsahu 11,98 až 20,83 mg.kg-1, u α-T 4,83 až 8,75 mg.kg-1, u δ-T 0,23 až 0,67 mg.kg-1, u α-T3 20,66 až 38,28 mg.kg-1 a u δ-T3 0,11 až 0,74 mg.kg-1. Námi zjištěné hodnoty se pohybují v uvedených rozmezích s výjimkou izomeru δ-T, kde byly námi naměřené hodnoty nižší. Obsah luteinu a β-karotenu byl pozitivně ovlivněn jak délkou sladování, tak i vyšší teplotou sladování. Průměrný obsah luteinu byl u varianty T2 vyšší o 13,2 % oproti variantě T1. Při teplotě sladování 14 °C (T1) se obsah luteinu s délkou sladování snižoval. Při teplotě 410


sladování 18 °C (T2) se zvýšil obsah luteinu při 5D sladování pouze o 1,2 %, při 6D sladování o 14,0 % ve srovnání s 4D sladováním. Průměrný obsah β-karotenu byl u varianty T2 o 83 % vyšší ve srovnání s variantou T1. Při teplotě sladování 14 °C (T1) se zvýšil obsah β-karotenu při 5D sladování o 66 %, při 6D sladování 2,5 krát ve srovnání s 4D sladováním. Při teplotě sladování 18 °C (T2) se zvýšil obsah luteinu při 5D sladování o 22,2 %, při 6D sladování o 55,5 % ve srovnání s 4D sladováním. Tab. 1: Průměrný obsah tokoferolů, luteinu, β-karotenu a aktivita vitaminu E (mg.kg-1) ve sladu při různé teplotě a délce sladování βkaroten

Lutein

T1 - 4D T1 - 5D T1 - 6D Průměr T1 sx T2 - 4D T2 - 5D T2 - 6D Průměr T2 sx

Vit. E

δ-T3

γ-T3

β-T3 α-T3

δ-T

γ -T

β-T

α-T

0,56 0,52 0,54

3,73 3,70 4,28

3,88 19,16 0,14 3,88 17,80 0,11 4,12 19,54 0,08

1,49 1,33 1,47

0,40 0,38 0,41

6,52 12,81 1,60 6,07 11,93 1,59 6,83 13,26 1,58

0,03 0,05 0,08

0,54

3,91

3,96 18,83 0,11

1,43

0,40

6,47 12,67 1,59

0,06

0,026 0,360 0,229 3,017 0,029 0,103 0,035 1,022 1,930 0,294 0,026

0,58 0,54 0,52

4,72 4,53 4,34

4,43 22,64 0,09 4,30 21,57 0,09 4,34 17,03 0,08

1,50 1,52 1,52

0,38 0,39 0,42

6,86 14,23 1,71 6,98 14,02 1,73 6,45 12,15 1,95

0,09 0,11 0,14

0,55

4,53

4,36 20,41 0,09

1,51

0,40

6,76 13,47 1,80

0,11

0,030 0,191 0,135 3,499 0,015 0,064 0,036 0,450 1,419 0,115 0,027

Závěr Při sledování vliv různé teploty na aktivitu vitaminu E, obsah izomerů vitaminu E, obsahu luteinu a β-karotenu ve sladu byly zjištěny jen velmi malé rozdíly v obsahu tokoferolů a v aktivitě vitaminu E při různé teplotě a délce sladování. Obsah luteinu a β-karotenu byl pozitivně ovlivněn jak délkou sladování, tak i vyšší teplotou sladování. Průměrný obsah luteinu byl u varianty T2 vyšší o 13,2 % oproti variantě T1. Průměrný obsah β-karotenu byl u varianty T2 o 83 % vyšší ve srovnání s variantou T1. Dedikace Výsledky byly získány při řešení projektu NAZV QI111B053 - Nové postupy pro využití zemědělských surovin a produkci hlavních druhů potravin zvyšující jejich kvalitu, bezpečnost, konkurenceschopnost a výživový benefit spotřebiteli. Použitá literatura Březinová-Belcredi, N. (2009): Variabilita vybraných antioxidantů v zrnu ječmene jarního. Disertační práce. MZLU v Brně, 117 s. Benešová, K., Pluháčková, H., Běláková, S., Vaculová, K., Mikulíková R., Ehrenbergerová, J., Březinová-Belcredi, N. (2012): Využití moderní separační techniky UPLC ke satnovení vitamin E v zrnu ječmene. Chem. listy, 106: 672-676. Bhatty, R.S. (1996): Production of Food Malt from Hull-less Barley, Cereal Chem., 73: 7580. 411


Etheron, K.P.M.; Hecker, K.D.; Bonamone, AS.; Coval, S.M.; Binkosi, A.E.; Hilpert, K.F.; Griel, A.E.; Etherton, T.D. (2002). Bioactive compounds in foods: Their role in the prevention of cardiovascular disease and cancer. Am. J. Med., 113: 71. Newman, C.W., Newman, R.K. (2008) Barley for Food and Health: Science, Technology, and Products. 1st edition, USA: Wiley-Interscience, 245 p. ISBN 978-0-470-10249-7. Vavreinová S., Ouhrabková J., Rysová J., Fiedlerová V., Holasová M., Laknerová I., Winterová R., Prokeš J., Hartman I.(2011): Nutriční hodnocení sladů z obilovin a pseudoobilovin. XIII. ročník mezinárodní konference na téma „Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování produktů“, VUP Troubsko, ZV Troubsko, 15.-16.11.2011, Brno, 133-136.

Sladovnický ječmen

Kontaktní adresa: Ing. Ivo Hartman, Ph.D. Výzkumný ústav pivovarský a sladařský Sladařský ústav Brno, Mostecká 7, 614 00 Brno [email protected]

412


HODNOCENÍ RETENČNÍ KAPACITY KOMPOZITNÍCH SMĚSÍ PŠENIČNÉ A KONOPNÉ MOUKY Solvent retention capacity evaluation for wheat-hemp flour composites Hrušková M., Švec I. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Abstrakt Vlastnosti směsí pšeničné a konopné mouky byly ovlivněny přídavky různých forem konopné mouky (5 vzorků – K1, K2 konvenční hladká, K3 bio hladká, K4, K5 celozrnná) i jejich přidaným množstvím. Rozdíly byly popsány základními kvalitativními znaky (obsah bílkovin, Zeleny test, číslo poklesu) a hodnotami retenční kapacity SRC měřené dle AACC 56-11. Korelační analýza potvrdila významné vztahy mezi sledovanými parametry, např. obsahem a kvalitou bílkovin a hodnotami SRC kyseliny mléčné. Technologické parametry byly více ovlivněny výší přídavku konopných složek než jejich formou. Pro vztahy parametrů sledovaných SRC byl naopak zjištěn průkaznější vliv složení (druhů) konopných produktů. Rozdíly mezi formou hladké a celozrnné mouky byly odlišeny F-testem. Pro hodnocení pomocí SRC znaků je prokázán nezanedbatelný vliv obsahu pentozanů a stavu škrobu, které se indikují hodnotami SRC sacharózy a uhličitanu sodného. Obecně bylo prokázáno, že přídavek konopných komponent ovlivňuje zejména chování bílkovin ve sledovaných kompozitních směsích. Klíčová slova: pšeničná mouka, konopná mouka, analytická jakost, retenční kapacita, ANOVA Abstract Wheat-hemp mixtures quality was affected by both hemp form (conventional or bio fine flour, wholemeal flour) and substitution level (5-20%). Differences were verified by common technological parameters (PRO, ZT a FN) and by Solvent Retention Capacity profiles. Between both quality parameter groups, significant correlations have been found (e.g. between PRO, ZT and LASRC provable on p < 0.01). The technological parameters were dependent on the substitution level strongly than on the hemp form (i.e. samples K1-K5) while studied factor reversal roles were identified for the SRC profiles. Considering hemp flour form as fine or wholemeal type, mentioned finding was verified by magnified F-values for that factor. At the same time, verifiable factors interaction was revealed, and it could not be neglected mainly for sucrose and sodium carbonate SRC’s. Concluded, fortification by hemp flour in several different forms influenced mainly protein part of wheat flour, both in amount and quality. Keywords: wheat and hemp composites, protein content, Zeleny test, Falling number, SRC.

Úvod Metoda retenční kapacita (RK, AACC 56-11; AACC 2000, Gaines 2000) představuje moderní analytický přístup predikce pekařské kvality jak pšenice a pšeničné mouky, tak směsí pšeničné mouky s netradičními druhy. Vyznačuje se relativně snadným provedením a spotřebou gramových množství vzorku. Gravimetricky jsou stanoveny podíly absorbované destilované vody, resp. standardizovaných vodných roztoků sacharózy, uhličitanu sodného a kyseliny mléčné (RKv, RKs, RKu, RKm). Je tak popsána hydratační schopnost všech složek mouky tvořících nosnou síť těsta, stupeň poškozeného škrobu, resp. obsah a kvalita pentozanů nebo bílkovin (Kweon et al. 2011). Přehledová studie o možnostech uplatnění této metody byla publikována v periodiku Cereal Chemistry (Kweon et al. 2011). V současné odborné literatuře jsou pomocí RK především řešeny agrotechnické faktory (genotyp, ročník sklizně, lokalita pěstování pšenice – Guttieri a Souza 2003), nebo je posuzována pekařská kvalita pšeničné mouky (Xiao et al. 2006, Duyvejonck et al. 2011). Hodnocení RK profilů triticale a žita vypracovali Oliete et al. (2010), zatímco Rosell et al. (2009) se zaměřili na vliv 10 různých druhů vlákniny (např. 413


pšeničné, ovesné, jablečné či bambusové). Nutričnímu složení konopí se věnuje Callaway (2004), ovšem podle dostupných pramenů nebyl vliv této plodiny na RK dosud posouzen. V Cereální laboratoři VŠCHT Praha byla metoda RK ověřena v souboru mlýnských pasáží (Hrušková et al. 2010) a hodnocení kvality kompozitů z pšeničné a celozrnných mouk z pšenice, žita, ječmene, ovsa a kukuřice (Hrušková et al. 2011). Cílem této práce je popsat změny v RK profilech vlivem rostoucích přídavků konopné mouky s ohledem na různé testované formy. Statisticky je hodnocen vztah RK k technologickým znakům kvality mouky a vliv formy konopné mouky a výše přídavku. Materiál a metody Pro stanovení RK profilů kompozitních mouk byla použita komerční pšeničná mouka hladká polosvětlá M (sklizeň 2010) a pět komerčních vzorků konopné mouky (K1 až K5). Hladké mouky K1 a K2 pocházejí z konvenčního, K3 z ekologického (bio) režimu pěstování, zatímco K4 a K5 jsou laboratorně připravené celozrnné mouky z loupaného a neloupaného konopného semínka. Kompozity byly vytvořeny náhradou 5, 10, 15 a 20 % (w/w) standardu M s označením formy a podílu konopné mouky ve směsi (např. K1.5, K5.20). Základní analytická jakost byla stanovena podle ČSN ISO 1871 (obsah dusíku podle Kjeldahla, přepočítávací faktor 5,7; „PRO“), ČSN ISO 5529 (kvalita bílkovin podle Zelenyho, „ZT“) a ČSN ISO 3039 (odhad amylolytické aktivity jako číslo poklesu, „ČP“). RK profily byly stanoveny podle normy AACC 56-11 [5g navážka mouky, odstředění na centrifuze Eppendorf 5072 (Eppendorf AG, SRN)]. Statistické zpracování dat (Statistica 7.1, Statsoft Inc, USA) zahrnuje korelační analýzu mezi jednotlivými RK a sledovanými technologickými znaky a dále analýzu rozptylu pro posouzení vlivů formy konopné mouky a výše přídavku. Výsledky a diskuse Technologická kvalita mouky a kompozitů Základní pšeničná mouka je charakterizována vyšším PRO (13,0 %) a dobrou technologickou kvalitou (ZT 41 ml). Odhad amylolytické aktivity (ČP 310 s) odpovídá průměru daného ročníku sklizně a z pohledu technologické funkce se blíží optimu. Přídavky všech pěti forem konopné mouky cca lineárně zvyšovaly PRO, přírůstek činil 4 % pro kompozity s K1, K2 a K5 a cca 7 % pro směsi s K3 a K4. Nejmenší zvýšení bylo zaznamenáno pro konopnou mouku K5 (PRO maximálně o 12 % vyšší, Tab. 1). V případě K3.20 a K4.20 činil celkový nárůst téměř čtvrtinu PRO v pšeničné mouce. Podle tohoto parametru tedy nebylo možno rozlišit mezi hladkým a celozrnným typem konopné mouky. Kvalita bílkovin ve srovnání s obsahem klesala přídavky všech pěti forem konopné mouky (o 7 až 68 %, Tab. 1). S nárůstem podílu konopí mělo toto zhoršení negativní tendenci, např. pro vzorky K3.5 až K3.20 byly stanoveny hodnoty ZT 34, 26, 20 a 16 ml. Negativní dopad byl nejmírnější přídavky komerční konopné mouky hladké K1 a naopak jednoznačný přídavky celozrnných konopných mouk K4 a K5 (maximální snížení ZT o 37%, resp. o 68 a 66% pro 20% kompozity). Z tohoto pohledu lze s p < 0,05 statisticky odlišit konvenční hladké (průměry kompozitů s K1 a K2 32 a 29 ml) a Tab. 1 Vliv formy konopí a výše přídavku celozrnné konopné mouky (průměry ZT pro na technologickou kvalitu kompozitních mouk K4 a K5 16 a 24 ml). Vzorek

Vliv konopné mouky na hodnoty RK Konopná mouka ovlivnila RK profil základní pšeničné mouky, a to jak přidanou formou, tak výší přídavku. Pozorovaný rozsah změn byl největší v případě RKm, kdy v průměru forem 414

M K1.5 - K1.20 K2.5 - K2.20 K3.5 - K3.20 K4.5 - K4.20 K5.5 - K5.20

PRO (%) 13,0 13,3 - 14,8 13,1 - 14,7 13,5 - 15,9 13,3 - 15,7 12,6 - 14,5

ZT (ml) ČP (s) 41 310 38 - 26 308 - 297 36 - 20 309 - 292 34 - 16 315 - 278 19 - 13 333 - 278 34 - 14 333 - 286


konopné mouky došlo ke snížení z 182,5 % na méně než polovinu v případě K4 (86,6 %; Obr. 1). Posun v chemickém složení pšenično-konopné směsi se naopak nejméně projevil na RKv, kdy se průměrná hodnota pro kompozity s K3 prakticky nelišila od standardu (89,8 % proti 90,9 % pro M). Je patrné, že obě celozrnné konopné mouky měly průkazně větší dopad na RK profily než komerční hladké, jak bude diskutováno níže. Mezi čtyřmi testovanými koncentracemi konopné mouky v receptuře byly podobné trendy identifikovány pro dvojice RKv – RKu a RKs – RKm. V prvním případě se hladiny RK vzorků fortifikovaných 5 a 20 % konopí lišily jen mírně (o 2 resp. 6 jednotek), což přestavuje asi 87, resp. 81% hodnot stanovených pro vzorek M. Ve druhé dvojici byl klesající trend významnější (rozdíl 12 a 36 jednotek; Obr. 1), tedy průměrně 83 a 58 % hodnoty vzorku M. I v tomto průzkumu dopadu výše přídavku lze zjistit největší rozptyl měřených hodnot pro parametr RKs, stejně jako při porovnávání vlivu jednotlivých forem konopné mouky. Korelační analýza Vztahy čtyř RK a tradičních testovaných znaků technologické kvality (PRO, ZT a ČP) byly popsány na hladinách významnosti p < 0,05 a 0,01. Mezi tradičními ukazateli kvality bílkovin (PRO a ZT) se potvrdilo empirické pravidlo, že vyšší obsah neznamená nutně vyšší kvalitu (r -0,73 při p < 0,99; Tab. 3a, 3b). Průkazný vztah ČP k oběma parametrům popisuje pouze shodný reverzní trend v naměřených datech. Souvislost mezi 4 sledovanými RK se potvrdila i v případě fortifikace pšeničné mouky konopnou. Zjištěná korelace byla nejtěsnější mezi RKv a RKu (r = 0,96; p < 0,99). Ve dvojici RKv a RKs byla hodnota korelačního koeficientu méně významná (0,74 při p < 0,01). Ve vztahu RK a technologických znaků byla nejlepší shoda prokázána se ZT, který jako jediný koreloval ve všech 4 případech. Logicky nejtěsnější vazba byla potvrzena ve dvojici ZT – RKm, jelikož oba znaky popisují kvalitu bílkovin v prostředí kyseliny mléčné (r = 0,91; p < 0,99). Také PRO je spojen s RKm, ovšem úroveň korelací je řádově slabší (r = -0,58; p < 0,99). Důvodem jsou rozdíly v RKm vzorků s hladkou a celozrnnou konopnou moukou a celkově méně zřetelný trend poklesu RKm, než byl zjištěný jednoznačný nárůst PRO. Neprůkazné vztahy všech RK s ČP lze vysvětlit minimálním dopadem fortifikace na aktivitu amyláz v kompozitních moukách. Uvedené korelace souhlasí s výsledky publikovanými v článku Oliete et al. (2010), kdy byly testovány RK profily pšenice, žita a triticale. Ze 4 korelací mezi PRO a RK byl průkazný vztah potvrzen s RKv, RKs a RKu (r = -0,64; -0,64 a -0,69; p < 0,05), zatímco k RKm měl Pearsonův koeficient cca poloviční hodnotu (r = -0,35). Průkazné korelace mezi technologickými znaky kvality a RK profily při testování kompozitů s celozrnnými moukami z pěti tradičních obilovin byly publikovány v předchozí práci (Hrušková et al. 2011). Nejsilnější vztah byl popsán mezi ZT a RKm (r = 0,93; p < 0,01). Znak ČP byl spojen s dvojicí RKs a RKm (r = -0,63 resp. -0,66; p < 0,01), kdy nepřímý vztah je vysvětlován zvýšeným obsahem pentozanů na úkor lepkových bílkovin. Analýza rozptylu Technologická kvalita kompozitních vzorků s K1 – K5 byla silněji ovlivněna výší přídavku než formou konopné mouky. V rámci RK profilů naopak převládal vliv formy konopné mouky, jak lze odhadnout z rozptylových grafů (Obr. 1). Předpoklad dopadu obou faktorů na vlastnosti bílkovin parametr RKm takto potvrzuje. Závěr Kvalita kompozitních pšenično-konopných mouk byla ovlivněna jak formou přidávaného konopí (5 vzorků: 2x konvenční hladká mouka, bio-hladká mouka, 2x celozrnná mouka), tak

415


RKv

RKs

RKu

200

200

150

150

100

100

Retenční kapacita (%)

50

M

50

K1 K2 K3 K4 K5

RKm

0 (M)

5

10

15

20

Přídavek (%)

Mouka

Obr. 1 Vliv formy a výše přídavku konopné mouky na RK profily kompozitů

výší přídavku (5-20 %). Rozdíly byly statisticky prokázány jak v technologických znacích (PRO, ZT a ČP), tak RK profilech mouky a 20 testovaných kompozitů. Obě skupiny jakostních ukazatelů vzájemně významně korelovaly (např. mezi PRO, ZT a RKm). Pro technologické parametry převládal vliv výše přídavku, zatímco pro 4 RK měla větší význam forma přidané konopné mouky. Toto zjištění se potvrdilo při porovnání vlivu typu konopné mouky (hladká proti celozrnné). Lze vyvodit, že hlavní složkou mouky, ovlivněnou přídavkem různých forem konopné mouky, jsou bílkoviny (obsah i kvalita). Dedikace Příspěvek byl zpracován s podporou grantu NAZV QI 111B053. Použitá literatura AACC (2000). Approved methods of the American Association of Cereal Chemists (10th ed.). St. Paul, MN: The American Association of Cereal Chemists. Callaway J.C. Euphytica 140, 65 (2004). Duyvejonck A.E., Lagrain B., Pareyt B., Courtin C.M., Delcour J.A. J. Cereal Sci., 53, 312 (2011). Gaines C.S. Cereal Foods World 45, 303 (2000). Guttieri M. J., Souza E. Crop Sci. 43, 1628 (2003). Hrušková M., Karas J., Švec I. Mlyn. nov., 4, 10 (2010). Hrušková M., Hofmanová T., Švec I. Mlyn. nov. 2, 10 (2011). Kweon M., Slade L., Levine H. Cereal Chem. 88, 537 (2011). Oliete B., Pérez G.T., Gómez M., Ribotta P.D., Moiraghi M., León A.E. Int. J. Food Sci. Technol. 45, 697 (2010). Rosell C. M., Santos E., Collar C. Food Res. Int., 42, 176 (2009). Xiao Z. S., Park S. H., Chung O. K., Caley M. S., Seib P. A. Cereal Chem., 83, 465 (2006). Kontaktní adresa: Ing. Ivan Švec, Ph.D., VŠCHT Praha, Ústav sacharidů a cereálií, Technická 5, 166 28 Praha 6 - Dejvice, [email protected]

416


VZTAH MEZI VÝNOSEM, KVALITOU ZRNA JEČMENE A ČERPÁNÍM N A S BĚHEM VEGETACE The relationship among the yield, quality of barley grain and the intake of N and S during vegetation Hřivna L., 1Burešová I. 2 Sapáková E. 1 1

2

Mendelova univerzita v Brně Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Abstrakt V rámci maloparcelního polního pokusu byl v průběhu let 2005-2009 u ječmene odrůdy Jersey pěstované po předplodině cukrovce stanoven ve čtyřech fázích vegetace obsah N a S v sušině rostlin a vypočten příjem živin. Byl hodnocen vliv chemického složení rostlin a příjmu živin na výnos a technologické parametry zrna. Současně byly vyhodnoceny vztahy mezi jednotlivými technologickými parametry a výnosem. Byla potvrzena středně silná závislost mezi příjmem N ve fázi růstu DC 43 a DC 65 a obsahem bílkovin v zrnu (r = 0,465**,r = 0,608**). Podobné trendy byly pozorovány i u příjmu síry (r =0,379**,r = 0,569**). Intenzita příjmu N negativně korelovala s objemovou hmotností (r =-0,373**, r = -0,559**). S výší výnosu pozitivně korelovaly přepad zrna nad sítem 2,8mm (r = 0,416**) a obsah škrobu (r = 0,669**) a negativně obsah bílkovin (r = 0,543**). Klíčová slova: ječmen sladovnický, výnos zrna, kvalita zrna, čerpání N,S Abstract The content of nitrogen and sulfur in plant dry matter was determined in four stages of vegetation in the Jersey variety of barley grown after sugar beet (previous crop) and calculated nutrient intake in the field trial over the years 2005-2009. The influence of chemical composition of plants and nutrient intake to the yield and technological parameters of grain was evaluated. At the same time relations among technological parameters and yield were evaluated. It was confirmed the mid correlation between intake N in the growth stage DC 43 and DC 65 (r = 0.465 **, r = 0.608 **) and protein content in grain. Similar trends were also observed in sulfur intake (r = 0.379 **, r = 0.569 **). The intensity of nitrogen intake was negatively correlated with volume density (r = -0.373 **, r = -0.559 **). The overflow grain over the sieve 2.8 mm (r = 0.416 **) and starch content (r = 0.669 **) is positively correlated with the level of income and negatively correlated with protein content (r = 0.543 **). Key words: malt barley, grain yield, grain quality, utilization of nitrogen and sulphur

Úvod V literatuře chybí dostatečné množství informací týkajících se hodnocení sladovnické jakosti zrna ječmene po hnojení dusíkem a sírou. Přitom deficit síry u ječmene není nikterak výjimečný [1, 2]. Dokládají to výsledky pozorování z Velké Británie [3], kde je ječmen často pěstován na lehkých méně úrodných půdách. Tyto půdy jsou nejvíce ohroženy deficitem síry. Zde je pak ohrožen nejenom výnos zrna ale i jeho kvalita. Deficit síry je v důsledku odsíření patrný i v jiných regionech Evropy a musíme s ním počítat i v ČR. Z těchto důvodů byly založeny v letech 2005-2009 maloparcelní polní pokusy, ve kterých byl ověřován vliv síry a dusíku na výnos a kvalitu zrna ječmene. Materiál a metody V rámci daného vyhodnocení byla zpracována data, získaná z maloparcelního polního pokusu založeného v letech 2005-2009 na lokalitě ZP Agrospol Velká Bystřice. Byly získány výsledky rozborů rostlin, výnosové výsledky a stanoveny byly rovněž kvalitativní parametry zrna u ječmene odrůdy Jersey, který byl pěstován vždy po předplodině cukrovce. Chrást byl střední orbou zaorán. Schéma pokusu uvádí následující tabulka (tab. 1). 417


Tab. 1 Schéma pokusu Termín aplikace Po vzejití (DC 13) Počátek sloupkování (DC 31) Celkem (kg.ha-1) Varianta Typ hnojiva N (kg.ha-1) Typ hnojiva N (kg.ha-1) N S 1 0 0 0 0 2 LAV 27 30 30 0 3 LAV 27 30 DAM 20 50 0 4 SA 30 30 36 5 SA 30 SAM 20 50 42 6 DASA 30 30 15 7 DASA 30 SAM 20 50 21 8 SAM 30 30 10 9 SAM 30 SAM 20 50 16 10 LAV + S1 30 30 30 11 LAV + S1 30 DAM 20 50 30 12 LAV + S2 30 30 50 13 LAV + S2 30 DAM 20 50 50 Pozn.: LAV 27 – ledek amonný s vápencem (27 % N, 20 % Ca) , SA – síran amonný (20,3 % N, 24 % S), DASA (26 % N, 13 % S), SAM (19 % N, 6 % S), DAM (30 % N), S1, S2 – elementární síra (1, 2 – značí velikost dávky).

Každá varianta byla 4x opakována. Velikost parcel pro sklizeň byla upravena na 14,3 m 2. Během vegetace byly odebírány vzorky rostlin, stanovena hmotnost sušiny jedné rostliny a proveden chemický rozbor, vyhodnoceno chemické složení rostlin a proveden výpočet příjmu živin (kg živiny.ha-1) pro danou vývojovou fázi. Porost ječmene byl ve všech letech sklizen v plné zralosti maloparcelní sklízecí mlátičkou Sampo. U všech variant byl stanoven výnos zrna a jeho kvalita. Stanovena byla objemová hmotnost (obilní měřič), přepad zrna nad sítem 2,5 a 2,8mm (Steineckerovo prosévadlo), obsah N-látek (dle Kjeldahla) a škrobu (dle Ewerse) [4]. Soubor získaných a hodnocených dat uvádí následující tabulka (tab.2) Tab.2 Soubor hodnocených dat vegetace zrno Obsah N, S (fáze DC 24) Výnos zrna Čerpání N, S (fáze DC 24) Objemová hmotnost Obsah N, S (fáze DC 31) Přepad nad sítem 2,5mm Čerpání N, S (fáze DC 31) Přepad nad sítem 2,8mm Obsah N, S (fáze DC 43) Obsah bílkovin Čerpání N, S (fáze DC 43) Obsah škrobu Obsah N, S (fáze DC 65) Obsah N Čerpání N, S (fáze DC 65) Obsah S U všech souborů dat byla testována homogenita rozptylu dle Cochrana. Vyhodnoceny byly závislosti mezi vybranými faktory korelační analýzou, vypočteny korelační koeficienty na hladině významnosti α = 0,05 a 0,01. Byla provedena regresní analýza, stanovena rovnice regrese a interval spolehlivosti (R) [5]. Hodnocení bylo provedeno za využití software STATISTICA 8.0 (StatSoft, Inc.). Výsledky a diskuse

V rámci daného pozorování byly hodnoceny vztahy mezi všemi výše uvedenými ukazateli. Vybrány pak byly pouze ty vztahy, které vykazovaly minimálně středně silnou (r = 0,3-0,5) a vyšší závislost. Byla stanovena středně silná závislost mezi výnosem a obsahem škrobu (r = 418


0,453**). S růstem výnosu se zvyšovala také hodnota přepadu zrna nad sítem 2,8mm a naopak průkazně se snižoval podíl zrna na sítě 2,5mm (tab. 3). Tab. 3 Hodnocení vztahů mezi výnosem a kvalitou zrna ječmene Interakce Korelační koeficient Rovnice regrese Výnos x 2,5mm r = -0,435** y = 101,115 - 8,5384*x Výnos x 2,8mm r = 0,416** y = -49,2567 + 13,4728*x Výnos x škrob r = 0,453** y = 56,8979 + 0,9643*x Výnos x obsah S zrno r = 0,454** y = 0,0465 + 0,0128*x Velikost zrna měla vliv na obsahu škrobu (tab. 4). Obsah škrobu průkazně rostl s růstem hodnoty přepadu zrna nad sítem 2,8mm (r = 0,669**), pokud se zvyšoval podíl menších zrn než 2,8mm byly trendy opačné (r = -0,671**). S růstem podílu větších zrn (nad 2,8mm) klesal podíl na sítě 2,5mm (r = -0,900**) a snižoval se obsah bílkovin (r = -0,543**) zatímco u menších zrn tomu bylo naopak (r = 0,619**). Tab. 4 Hodnocení vztahů mezi přepadem zrna nad sítem 2,5 a 2,8mm a vybranými parametry Interakce Korelační koeficient Rovnice regrese 2,8mm x 2,5mm r = -0,900** y = 65,6755 - 0,5445*x 2,8mm x škrob r = 0,669** y = 61,7269 + 0,044*x 2,8mm x bílkoviny r = -0,543** y = 11,9737 - 0,0247*x 2,5mm x škrob r = -0,671** y = 66,7214 - 0,073*x 2,5mm x bílkoviny r = 0,619** y = 8,9528 + 0,0465*x 2,5mm x obsah S zrno r = -0,485** y = 0,1657 - 0,0007*x Objemová hmotnost (tab.5) negativně korelovala s příjmem dusíku především v pozdějších fázích vegetace (r = -0,373**, r = -0,559**). Bylo stanoveno, že objemová hmotnost průkazně roste s přepadem zrna nad sítem 2,8mm (r = 0,810**), pozitivní roli zde sehrává i obsah škrobu (r = 0,534**). Naopak úměrně s růstem podílu zrna na sítě 2,5 mm klesala hodnota objemové hmotnosti (r = -0,680**) a obsahu bílkovin (r = -0,659**). Tab. 5 Hodnocení vztahů mezi objemovou hmotností a vybranými parametry Interakce Korelační koeficient Rovnice regrese OH x příjem N (DC43) r = -0,373** y = 187,2701 - 2,1468*x OH x příjem N (DC65) r = -0,559** y = 317,1748 - 3,9468*x OH x 2,5mm r = -0,680** y = 210,1751 - 2,6119*x OH x 2,8mm r = 0,810** y = -287,8244 + 5,1413*x OH x škrob r = 0,534** y = 49,2864 + 0,2228*x OH x bílkoviny r = -0,659** y = 23,1679 - 0,1896*x Slabší závislost byla pozorována mezi obsahem škrobu a obsahem síry v zrnu ječmene (tab.6). Tab. 6 Hodnocení vztahů mezi obsahem škrobu v zrnu a obsahem síry Interakce Korelační koeficient Rovnice regrese škrob x obsah S zrno r = 0,403** y = -0,202 + 0,0053*x Na obsah bílkovin v zrnu ječmene má především vliv koncentrace dusíku v pletivech a jeho příjem během vegetace (tab. 7). Zatímco v počátečních fázích vegetace se tato závislost prakticky neuplatňuje a je zde dokonce vztah opačný (DC 24), především v důsledku tvorby 419


výnosotvorných prvků (odnoží), které mají spíše zřeďovací efekt z pohledu obsahu N-látek v zrnu, později je již ale tento vztah kladný (DC43, DC65). V době kvetení porostu se jednalo již o středně silnou až silnou závislost (r = 0,608**, r = 0,596**). Podobné vztahy byly prokázány mezi příjmem síry a obsahem bílkovin v pletivech . Potvrdilo se, že příjem síry velmi silně koreluje s příjmem dusíku [6,7,8]. Byl rovněž potvrzen negativní vztah mezi obsahem bílkovin a škrobu (r = -0,503**) v zrnu. Tab. 7 Hodnocení vztahů mezi obsahem bílkovin v zrnu, příjmem N a S a obsahem škrobu Interakce Korelační koeficient Rovnice regrese bílkoviny x obsah N (DC24) r = -0,602** y = 8,9749 - 0,4009*x bílkoviny x příjem N (DC43) r = 0,465** y = -53,1878 + 9,3014*x bílkoviny x obsah N (DC65) r = 0,608** y = -0,3746 + 0,1779*x bílkoviny x příjem N (DC65) r = 0,596** y = -98,0941 + 14,62*x bílkoviny x obsah S (DC24) r = -0,446** y = 0,5993 - 0,0235*x bílkoviny x příjem S (DC43) r = 0,379** y = -3,2984 + 0,715*x bílkoviny x obsah S (DC65) r = 0,540** y = -0,0399 + 0,0197*x bílkoviny x příjem S (DC65) r = 0,569** y = -11,4448 + 1,6827*x bílkoviny x škrob r = -0,503** y = 71,696 - 0,7298*x Závěr Bylo prokázáno, že příjem dusíku a síry během vegetace a jeho dynamika ovlivňuje řadu technologických parametrů charakterizujících kvalitu zrna ječmene. Byla potvrzena středně silná kladná závislost mezi příjmem N i S ve fázi růstu DC 43 a DC 65 a obsahem bílkovin v zrnu. Intenzita příjmu N negativně korelovala s objemovou hmotností. S výší výnosu pozitivně korelovaly přepad zrna nad sítem 2,8mm a obsah škrobu a negativně obsah bílkovin.

Příspěvek vznikl jako výstup projektu MŠMT s názvem „Výzkumné centrum pro studium obsahových látek ječmene a chmele“ č. 1M0570. Použitá literatura 1) ZHAO F.J., FORTUNE, S., BARBOSA V.L. ET AL. (2006): Effects of sulphur on yield and malting quality of barley. Journ. of Cereal Sci.. 43, (3): 369-37 2) SCHERER, H.W. (2001): Sulphur in crop production-invited paper. European Journal of Agronomy 14: 81-111 3) MCGRATH, S.P., ZHAO, F.J. (1995): A risk assessment of sulfur deficiency in cereals using soil and atmospheric deposition data, Soil Use and Management 11: 110–114. 4) BASAŘOVÁ, G., ET AL.: Pivovarsko-sladařská analytika. Merkanta s r.o. Praha. 1992, 388. 5) STÁVKOVÁ, J., DUFEK, J. (2005): Biometrika. MZLU v Brně. 194 s. 6) JEZ, J., ET. AL. (2008): Sulfur: A Missink Link between Soils, Crops, and Nutrition. Madison, WI : American Society of Agronomy : Crop Science Society of America : Soil Science Society of America: 323 p. 7) MALHI, S. S., GAN, Y., RANEY, J. P. (2007): Yield, seed quality, and sulfur uptake of Brassica oilseed crops in response to sulfur fertilization. Agron J. , 99 (2): 570–577. 8) RYANT, P., HŘIVNA, L. (2004): The effect of sulphur fertilisation on yield and technological parameters of wheat grain. Annales Universitatis Mariae Curie-Sklodowska, Sec.E 59, 4: 16691678 Kontaktní adresa: Doc.Dr.Ing. Luděk Hřivna, Mendelova univerzita v Brně, Ústav technologie potravin, Zemědělská 1, 613 00 Brno. e-mail: [email protected] 420


VLIV VYBRANÝCH SUROVIN A PŘÍSAD NA KVALITU TĚSTOVIN Influence of selected ingredients and additives on the quality of pasta Kučerová J., Šotníková V., Machková M. Mendelova univerzita v Brně Abstrakt Bylo vyrobeno 21 druhů těstovin, u kterých byly provedeny laboratorní zkoušky, zkoušky vařením, senzorické hodnocení a vypočtena energetická hodnota. U špaldových a semolinových těstovin byl zjištěn vyšší obsah bílkovin (13,90 a 15,51 %) oproti standardu, těstoviny z hrubé pšeničné mouky (11,13 %). Těstoviny z celozrnné mouky, semoliny a s přídavkem amarantové mouky obsahovaly více tuku než standard (1,47 %). S přídavkem otrub se v těstovinách zvyšoval obsah minerálních látek (z 0,74 na 1,06 %) a bílkovin (z 11,47 na 11,68 %) a snižovala se energetická hodnota. S přídavky sojové mouky se energetická hodnota zvyšovala z 366,03 na 380,52 kcal. Energeticky nejchudší se projevily těstoviny z celozrnné žitné mouky (362,45 kcal) a nejvyšší energetickou hodnotu měly těstoviny semolinové (367,12 kcal). Senzorickým hodnocením bylo zjištěno, že těstoviny vyrobené z jiných druhů mouk či obohacené různými přídavky byly pro hodnotitele přijatelné. Klíčová slova: těstoviny, laboratorní zkoušky, zkoušky vařením, energetická hodnota Abstract It produced 21 kinds of pasta, which have been subjected to laboratory tests, tests of cooking, sensory evaluation and calculated energy value. The higher protein content was found in spelt and semolina pasta (13.90 and 15.51 %) than standard, pasta from granular wheat flour (11.13 %). The pasta from wholemeal, semolina and pasta with the addition of amaranth flour contained more fat than standard (1.47 %). The pasta with the addition of bran increased mineral content (from 0.74 to 1.06 %) and protein content (from 11.47 to 11.68 %) and reduce the energy value. With allowances soy flour increased energy value from 366.03 to 380.52 kcal. Energy poorest revealed wholemeal pasta from rye flour (362.45 kcal) and the highest energy value should semolina pasta (367.12 kcal). Sensory evaluation it was found that pasta made from other types of flour or fortified with various additions are cceptable for assessors. Key words: pasta, laboratory test, cooking test, sensory evaluation, energy value

Úvod Těstoviny náleží k základním potravinám ve výživě člověka. Mají velký význam jak po stránce příjmu živin, tak i po stránce energetické. Průměrná spotřeba těstovin v České republice se pohybuje kolem 7 kg na osobu za rok, což odpovídá evropskému standardu. Podle definice ve vyhlášce č. 333/1997 Sb. ve znění vyhl. č. 93/2000 Sb. jsou těstoviny vyrobené tvarováním nekynutého a chemicky nekypřeného těsta, připraveného z mlýnských obilných výrobků nebo jejich směsí a dále různých surovin, přídatných látek a látek určených k aromatizaci. Hlavními surovinami pro výrobu těstovin v našich podmínkách je pšeničná mouka polohrubá těstárenská nebo pšeničná mouka hrubá, pitná voda a u vaječných těstovin sušená vaječná směs. Těstoviny mohou být vyráběny rovněž z mouk, které jsou semlety z jiných obilovin, ale i dalších plodin, luštěnin, olejnin aj. nebo z mouky obohacené o přídavek jiné suroviny. V dnešní době, je v obchodních sítích spotřebiteli nabízeno velké množství rozmanitých druhů těstovin. Už to nejsou pouze těstoviny vyrobené ze semoliny nebo z mouky pšenice obecné, ale i celozrnné, z jiných druhů pšenic např. pšenice špaldy či těstoviny obohacené sójovou moukou. Na trhu jsou jak tuzemské, tak i dovozové těstoviny obarvené špenátem, řasami, řepou a jinými druhy zeleniny. 421


Cílem předkládaného příspěvku je poinformovat o nutriční, energetické i senzorické hodnotě těstovin vyrobených na Ústavu technologie potravin MENDELU za použití různých surovin a přísad. Materiál a metody Na lisu TR 70 (výrobce Korngold Rakousko) bylo vyrobeno 21 druhů těstovin stejného tvaru – mušličky. Těstoviny byly označeny a vyrobeny ze surovin uvedených v následujícím přehledu: T 1 – z hrubé mouky, T 2 – z polohrubé mouky, T 3 – ze špaldové mouky, T 4 – z celozrnné pšeničné mouky, T 5 – z celozrnné žitné mouky. U dalších variant byla jako základ použita hrubá mouka: T 6 – s 10% přídavkem amarantové mouky, T 7 – s 10% přídavkem špenátu, T 8 – s 10% přídavkem mrkve, T 9 – ze semoliny, T 10 – s 0,66%, přídavkem otrub, T11 – s 1,33% přídavkem otrub, T 12 – s 2% přídavkem otrub, T 13 – s 2,67% přídavkem otrub, T 14 – s 3,33% přídavkem otrub, T 15 – se 4% přídavkem otrub, T 16 – s 5,33% přídavkem otrub, T 17 – s 3% přídavkem sojové mouky, T 18 – s 6% přídavkem sojové mouky, T 19 – s 8% přídavkem sojové mouky, T 20 – s 12% přídavkem sojové mouky, T 21 – s 15% přídavkem sojové mouky. Jako standard byly použity těstoviny vyrobené z hrubé mouky, kterou označuje výrobce lisu jako základní surovinu pro výrobu těstovin, jsou označené T1. Při výrobě byl dodržen technologický postup dávkování surovin i výroby těstovin uváděný výrobcem lisu (u všech variant stejné množství tekuté složky – voda, nebo.rozmixovaná zelenina doplněná vodou a u všech variant stejné množství tuhé složky). Po vylisování byly těstoviny volně sušeny na sítech. K výrobě všech druhů těstovin byly použity suroviny volně dostupné v prodejním řetězci. U vyrobených, usušených a následně pomletých těstovin byla stanovena vlhkost [%] dle ČSN ISO 712, popel [%] (obsah minerálních látek) dle ČSN 56 0512–8, obsah bílkovin dle Kjeldahla [%] podle ČSN ISO 1871 (obsah dusíku v procentech hmotnostních v sušině vynásobený koeficientem 5,7), obsah tuku [%] dle ČSN 56 0512–18, titrační kyselost titrací 0,1 mol/l NaOH na fenolftalein [mmol/kg]. Dále byly provedeny zkoušky vařením (stanovení vařivosti, vaznosti, bobtnavosti a výška sedimentu). Energetická hodnota byla vypočtena použitím přepočítacích koeficientů pro 1 g látky uvedených ve vyhl.č. 330/2009 Sb. Údaje jsou vztaženy na 100 g potraviny. Pro senzorické hodnocení byly těstoviny rozděleny do šesti skupin a studentům předkládány po skupinách. 1. skupina – těstoviny s přídavkem špenátu a mrkve (T7, T8); 2. skupina – těstoviny ze špaldy, z celozrnné žitné mouky a z celozrnné pšeničné mouky (T3, T4, T5); 3. skupina – těstoviny z hrubé mouky, polohrubé mouky, s 10% přídavkem amarantové mouky a ze semoliny (T1, T2, T6, T9); 4. skupina – těstoviny s přídavkem otrub 0,66 %, 1,33 %, 2 % a 2,67 % (T10 – T13); 5. skupina – těstoviny s přídavkem otrub 3,33 %, 4 % a 5,33 % (T14 – T16); 6. skupina – těstoviny s přídavkem sojové mouky 3 %, 6 %, 8 %, 12 % a 15 % (T17 – T21). Po uvaření byly hodnoceny deskriptory: barva, vzhled, lepivost, vůně, chuť a celkový dojem. Výsledky senzorického hodnocení byly statisticky zpracovány, pomocí Chí kvadrátu testu nezávislosti (2 – test). Senzorického hodnocení se zúčastnilo 93 hodnotitelů, studentů technologie potravin. Výsledky a diskuze Výsledky laboratorního hodnocení vyrobených těstovin jsou uvedeny v Tab. 1. Těstoviny z různých druhů mouk U těstovin vyrobených z různých druhů mouk T1 – T9 byl zjištěn vyšší obsah bílkovin o 24,8 % u špaldových těstovin (T3) a u semolinových těstovin (T9) o 39,4 % oproti standardu (T1), těstovinám vyrobených z hrubé mouky. Vysoký obsah tuku vykazovaly těstoviny z celozrnné mouky pšeničné (T4) a semolinové těstoviny (T9) shodně o 55,1 % a amarantové těstoviny (T6) měly o 48,9 % vyšší obsah tuku než standard. Vysoký obsah 422


popelovin byl stanoven u těstovin celozrnných. Těstoviny z celozrnné žitné mouky (T5) obsahovaly o 77,8 % více a těstoviny z celozrnné pšeničné mouky (T4) o 36,1 % více popelovin než standard. Nejvyšší energetickou hodnotu měly semolinové těstoviny (T9) 367,12 kcal. Těstoviny s přídavkem otrub Ve vyrobených těstovinách s přídavkem otrub (T10 – T16) se zvýšil obsah minerálních látek i bílkovin ve srovnání s těstovinami z hrubé mouky (standard). Rovněž Bojňanská a Muchová (2006) uvádějí zvýšení obsahu minerálních látek v těstovinách úměrně s přídavkem otrub. U těstovin s maximálním přídavkem otrub 5,33 % (T16) se zvýšil obsah popelovin o 47,2 %. Se vzrůstajícím přídavkem otrub se zvyšovala titrační kyselost, což potvrzují i Bojňanská a Muchová (2006). Rostoucí přídavek otrub se projevil snížením energetické hodnoty, což je z výživového hlediska příznivé. Rovněž Marconi a Carcea (2001) uvádějí klesající energetickou hodnotu s přídavkem otrub. Tab.1 Laboratorní hodnocení těstovin Vzorek T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T 10 T 11 T 12 T 13 T 14 T 15 T 16 T 17 T 18 T 19 T 20 T 21

Vlhkost Bílkoviny

Tuk

[%]

[%]

[%]

10,02 9,91 9,72 9,58 9,50 9,78 9,62 9,77 9,72 9,86 9,91 9,93 9,95 10,12 10,03 9,88 9,97 9,91 9,78 9,66 9,37

11,13 11,55 13,90 11,90 11,30 11,74 11,50 11,08 15,51 11,47 11,43 11,32 11,24 11,71 11,47 11,68 12,10 12,85 13,60 14,88 15,92

1,47 1,51 1,68 2,28 1,69 2,19 1,21 1,63 2,28 1,65 1,33 1,15 1,26 1,40 1,34 1,44 1,87 2,70 3,15 3,80 4,84

Obsah popela [%] 0,72 0,72 1,17 1,70 2,00 1,02 0,95 0,85 1,35 0,74 0,78 0,78 0,79 0,95 0,94 1,06 0,86 0,93 1,27 1,48 1,55

Sacharidy Kyselost

Energetická hodnota

[%]

[mmol/kg]

[kJ]

[kcal]

76,66 76,31 73,53 74,54 75,51 75,55 76,72 76,67 71,14 76,28 76,55 76,92 76,76 75,82 76,22 75,94 75,2 73,61 72,2 70,18 68,32

30,1 31,3 50,2 75,1 90,0 40,2 33,5 33,2 37,1 26,5 27,9 28,3 29,1 33,2 37,1 40,3 34,2 42,1 50,3 59,1 74,5

1 546,80 1 549,50 1 548,5 1 553,8 1 538,3 1 554,6 1 544,5 1 552,1 1 557,4 1 552,8 1 544,9 1 543,9 1 542,6 1 539,8 1 540,3 1 540,8 1 553,3 1 569,7 1 575,2 1 586,6 1 611,2

365,03 364,39 364,84 366,28 362,45 366,35 363,77 365,67 367,12 365,85 363,89 363,41 363,34 362,72 362,82 362,44 366,03 370,14 371,55 374,44 380,52

T1 – T9 těstoviny z různých mouk, T10 – T16 těstoviny s přídavkem otrub, T17 – T21 těstoviny s přídavkem sojové mouky.

Těstoviny s přídavky sojové mouky U těstovin s přídavky sojové mouky (T17 – T21) se potvrdilo, že sója je velmi dobrým zdrojem nejen bílkovin, ale i tuků a minerálních látek. Obsah tuku u těstovin s 15% přídavkem sojové mouky (T21) je oproti standardu o 29,3 % vyšší, obsah minerálních látek o 15,3 % vyšší a obsah bílkovin o 43,0 % vyšší. Rovněž se s přídavkem sójové mouky zvyšovala i kyselost, což potvrzuje i Bojňanská a Handzušová (2004). S rostoucím přídavkem sojové mouky rostla energetická hodnota těstovin. Zkoušky vařením 423


Vařivost, čas potřebný k úplnému uvaření těstoviny se pohyboval v rozmezí 15 – 18 min. Vaznost, se pohybovala v rozmezí od 127 - 186 %, což koresponduje s výsledky Kučerové, 2002. Nejvyšší hodnota 186 % byla zjištěna u těstovin z celozrnné žitné mouky (T 5). Bobtnavost se pohybovala v rozmezí 2,6 – 3,4 násobku zvětšení objemu. Nejvyšší hodnota 3,4 násobek byl naměřen u těstovin s přídavkem amarantové mouky (T 6). Nejnižší sediment, který udává ztráty vařením, 90 ml byl naměřen u těstovin s 0,66% přídavkem otrub (T10) a nejvyšší hodnota 310 ml u těstovin z polohrubé mouky pšeničné (T2). U těstovin s přídavkem otrub se ztráty vařením s jejich přídavkem zvyšovaly (od 90 do 170 ml). Výsledky statistického zpracování senzorického hodnocení jsou uvedeny v Tab. 2. Tab. 2 Závislost mezi deskriptorem a použitými surovinami χ2 testem Deskriptor

1. skupina T7, T8

2. skupina T3, T4, T5

3. skupina T1, T2, T6, T9

4. skupina T10 – T13

5. skupina T14 – T16

6. skupina T17 – T 21

Barva Vzhled Lepivost Vůně Chuť Celkový dojem

23,3** 15,0* 6,0 21,6** 24,5** 9,0

35,4** 23,5** 8,1 13,8 30,7** 6,6

10,7 6,0 10,7 14,4 15,6 11,9

55,6** 16,8 17,0** 13,5 21,2* 19,7

7,0 22,3** 11,9* 9,7 13,6 13,2

16,7* 12,5 23,9** 24,2 21,8 24,2

* statis

ticky průkazná závislost P<0,05, ** statisticky vysoce průkazná závislost P<0,01

Byla prokázána statisticky vysoce průkazná závislost mezi barvou těstovin a použitými surovinami u těstovin v 1.skupině (vzorky T7 a T8) v 2 skupině (T3, T4, T5) a ve 4. skupině (T10 – T13). Ve vzhledu byla prokázána statisticky vysoce průkazná závislost mezi těstovinami ve 2.skupině (T3, T4, T5) a v 5. skupině (T14 – T16) tj. těstovinami s přídavkem otrub. V lepivosti byla prokázána statisticky vysoce průkazná závislost mezi těstovinami ve 4. skupině ((T10 – T13) a v 6. skupině (T17 – T21). Vůně byla statisticky vysoce průkazná mezi těstovinami v 1. skupině (T7 a T8). Chuť byla statisticky vysoce průkazná mezi těstovinami v 1. skupině (T7 a T8) a ve 2. skupině (T3, T4, T5). Závěr Na základě výsledků hodnocení těstovin lze konstatovat, že všechny těstoviny splňovaly kulinářské požadavky. Vařivost, vaznost a bobtnavost byla přiměřená a výška sedimentu byla nejvyšší u těstovin vyrobených z pšeničné polohrubé mouky. S rostoucím přídavkem otrub se snižovala energetická hodnota. U těstovin s přídavky sojové mouky, vzhledem k vyššímu obsahu bílkovin, tuků i minerálních látek byla energetická hodnota ve srovnání s těstovinami z hrubé mouky vyšší. Energeticky nejchudší byly těstoviny z celozrnné žitné mouky a naopak nejvyšší energetickou hodnotu měly těstoviny semolinové. Na základě senzorického hodnocení můžeme konstatovat, že těstoviny vyrobené z jiných druhů mouk či obohacené různými přídavky byly pro hodnotitele zajímavé a změna chutě v těchto těstovinách může být jedním z důvodů uvedení na trh. Použitá literatura Bojňanská, T., Handzušová, A. Obohacovanie cestovín za účelom zlepšenia ich nutričnej kvality. In. Výživa a potraviny pre tretie tisíciročie „Spoločné stravovanie“, Nitra, Slovenská polnohospodárska univerzita, 2004, s. 61-64. 424


Bojňanská, T., Muchová, Z. Obohatené cestoviny ako zdroj vlákniny v našej strave. In.: Výživa a potraviny pre tretie tisícročie, Nitra, Slovenská polnohospodárska univerzita, 2006, s. 41-44. Kučerová, J. Hodnocení jakosti těstovin. In.: Holasová, M. Fiedlerová, V., Špicner, J. Sbor. XXXIII. Symposium o nových směrech výroby a hodnocení potravin. VÚPP. Praha 2002, s.71-73. Marconi, E., Carcea, M. Pasta from nontraditional raw materials. Cereal Food Word, 2001, 46, (11): 522-530.

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

425


426


PEKAŘSKÉ VÝROBKY S PŘÍDAVKEM NETRADIČNÍCH OBILOVIN, OBOHACENÉ KYSELINOU LISTOVOU Bakery products with the addition of non-traditional cereals fortified with folic acid Laknerová I.1, Mašková E.1, Fiedlerová V.1, Holasová M.1, Gabrovská D. 1, Winterová R.1, Ouhrabková J. 1, Vaculová K.2, Martinek P.2 1

Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i. 2 Agrotest fyto s.r.o., Kroměříž

Abstrakt Cílem této práce bylo vyvinout recepturu pekařských výrobků s přídavkem netradičních obilovin s vyšší nutriční hodnotou a obohacených kyselinou listovou. V receptuře běžného a jemného pečiva (houska, resp. loupák) byla část pšeničné mouky hladké nahrazena mlýnskými frakcemi vybraných materiálů pšenice dvouzrnky (Triticum dicoccum Schrank), pšenice seté (Triticum aestivum L.) s barevným typem zrna a ječmene s bezpluchým typem zrna (Hordeum vulgare L.). Z nutričních ukazatelů byly sledovány u pekařských výrobků zejména obsahy bílkovin, celkové vlákniny potravy, celkových polyfenolů, vitaminů B1 (thiamin), B2 (riboflavin), B6 (pyridoxin), niacinu, kyseliny pantothenové a přidané kyseliny listové. K senzorickému hodnocení vzhledu, vůně, chuti, intenzity pachuti, textury a celkového dojmu byla použita stupnicová metoda s grafickou stupnicí. Klíčová slova: pekařské výrobky, kyselina listová, netradiční obiloviny Abstract The aim of this work was to develop a formula of baked goods with added non-traditional cereals with higher nutritional value and fortified with folic acid. The formula of bun and sweet roll were developed by using conventional finely ground wheat flour as a base and by adding certain proportion of milling fractions of emmer (Triticum dicoccum Schrank), common wheat (Triticum aestivum L.) with colored grain and hulless spring barley (Hordeum vulgare L.) in baked goods. The content of proteins, total dietary fibre, vitamins B1 (thiamine), B2 (riboflavin), B6 (pyridoxine), niacin, pantothenic acid and added folic acid was observed. The graphic rating scale method was used for sensory assessment of appearance, aroma, flavour, aftertaste intensity, texture and the overall impression. Key words: baked goods, folic acid, non-traditional cereals

Úvod Zlepšení nutričních charakteristik potravinářských výrobků lze dosáhnout fortifikací i použitím přirozených zdrojů s vyšším obsahem biologicky aktivních látek. Problematika fortifikace kyselinou listovou je již řadu let diskutovanou oblastí a aplikované závěry diskuzí se v jednotlivých zemích liší. Zatímco řešení např. v USA, Kanadě a řadě zemí Jižní Ameriky vedlo k povinné fortifikaci vybraných produktů (především cereálních), evropské státy včetně České republiky fortifikaci v určitém rozmezí umožňují (nařízení EP a Rady (ES) č. 1925/2006, vyhláška 325/2009 Sb.), není však povinná. Kyselina listová (pteroyl-L-monoglutamová, PGA) patří do skupiny vitaminů B a je syntetickou formou vitaminu ze skupiny folátů. Pro účely fortifikace je používána především pro lepší stabilitu a využitelnost ve srovnání s přírodními foláty. V současné době je aplikována v řadě doplňků stravy nebo při fortifikaci potravin. V organismu je tento vitamin nezbytný pro růst a dělení buněk, pro syntézu nukleových kyselin a při krvetvorbě. V prenatálním věku omezuje kyselina listová rizika vzniku defektu neurální trubice a nebezpečí ostatních vrozených vývojových vad (např. orofaciální rozštěp). Nedořešenou kontroverzní otázkou zůstává vliv kyseliny listové v případě nádorových onemocnění, maskování současně vzniklého nedostatku vitaminu B12 a výskytu 427


polyneuropatií. Nedostatečnému příjmu kyseliny listové při současném způsobu stravování se věnuje zvýšená pozornost, a to zejména ve vztahu k ženám v reprodukčním věku, seniorům a pravidelným konzumentům alkoholu, pacientům při léčbě antiepileptiky, ženám užívajícím hormonální antikoncepci, při hojení a reparaci tkání a v průběhu chemoterapie nádorů. Fortifikace obilné mouky je efektivní způsob obohacování pekařských výrobků kyselinou listovou s významným biologickým účinkem za účelem příznivého ovlivnění zdraví, přičemž vyššího efektu lze dosáhnout současným začleněním netradičních obilovin s vyšší nutriční hodnotou právě do receptur těchto pekařských výrobků. Materiál a metody Rostlinný materiál a suroviny: 1. Pšeničná mouka hladká světlá (Penam, PN-M-25-01) neobohacená a obohacená 28,3 mg kyseliny listové/kg mouky (standard PGA - Schirks Laboratories) 2. Mlecí frakce (pasáže) vybraných netradičních obilovin – šrotová mouka, resp. otruby (šrotové) (získány mletím zrna na laboratorním mlýnu CD1, fy Chopin, vybraných materiálů pšenice dvouzrnky – Rudico, Tapioszele, pšenice seté ozimé se žlutým endospermem – Citrus a jarní s červeným perikarpem- ANK 28B, resp. ječmene jarního s bezpluchým typem zrna AF Lucius (sklizeň 2010, 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 bílkovin – Bradstreet, R. B.: The Kjeldahl Method for Organic Nitrogen, Academic Press, New York 1965, Metoda dle Kjeldahla (Foss Tecator Applicaton Note AN 300); stanovení vitaminu B1 – metoda HPLC na reverzní fázi (ČSN EN 14122); stanovení vitaminu B2 – lumiflavinová metoda (dle dříve platné ČSN 56 0054); stanovení vitaminu B6 – 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 (Laknerová, 2011), stanovení celkových polyfenolů (CP) – spektrofotometrická metoda (Lachman et al., 1997). Senzorická analýza byla provedena v místnosti speciálně vybavené pro senzorické hodnocení potravin ve VÚPP, v.v.i.. Panel hodnotitelů byl tvořen 11, resp. 12 školenými osobami. K hodnocení byla použita stupnicová metoda s grafickou stupnicí, kdy výsledky hodnocení vzhledu, vůně, chuti, pachuti, textury a celkového dojmu byly zaznamenávány na úsečku dlouhou 100 mm s vyznačením znaménka na místě, jehož poloha je úměrná vjemu nebo intenzitě sledovaného znaku (Pokorný, 1993; Pokorný et al., 1999). Získaná data byla testována Shapiro-Wilkovým a Dean-Dixonovým testem (Qkrit = 0,392 pro n = 11; Q krit = 0,376 pro n = 12,  = 0,05). Výsledky a diskuze Byly vyvinuty receptury pekařských výrobků s využitím netradičních obilovin s vyšší nutriční hodnotou, obohacené kyselinou listovou. U běžného pečiva byla pšeničná mouka nahrazena 15 % šrotové mouky pšenice dvouzrnky Rudico, 5 % ječných omelek ječmene jarního AF Lucius a 16 % pšeničné mouky obohacené kyselinou listovou (2,8 mg PGA/100 g mouky). V receptuře jemného pečiva byla nahrazena pšeničná mouka 30 % šrotové mouky pšenice seté ANK 28B a pšenice dvouzrnky Tapioszele v hmotnostním poměru 1:1 a 12 % pšeničné mouky obohacené kyselinou listovou (2,8 mg PGA/100 g mouky). Výše uvedené výrobky byly senzoricky a nutričně hodnoceny, zejména byl sledován vliv technologického způsobu zpracování na stabilitu přidané kyseliny listové. Ke sledování vlivu skladby surovin na 428


senzorickou a nutriční hodnotu konečného produktu sloužily kontrolní vzorky pečiva bez přídavku netradičních obilovin a kyseliny listové. Senzorické hodnocení pekařských výrobků bylo celkem vyrovnané a velice příznivé, žádný z hodnocených senzorických deskriptorů nepřesáhl hranici 29 bodů (stupnice: vzhled, vůně, chuť, textura, celkový dojem 0vynikající...100-odporný; intenzita pachutě 0-nepřítomna...100-velmi silná, graf 1). V grafu jsou vyznačeny nejnižší, resp. nejvyšší hodnoty sledovaných senzorických deskriptorů. Obsahy vybraných nutričně cenných látek v běžném a jemném pečivu jsou uvedeny v tab. 1. Z tabulky je patrné, že u fortifikovaného běžného pečiva ve srovnání s kontrolním vzorkem se zvýšil zejména obsah vlákniny potravy, celkových polyfenolů, vitaminů B1, B2, B6, niacinu, kyseliny pantothenové o 36, 74, 38, 18, 133, 115, 25 % resp.. Ztráty přidané kyseliny listové ve fortifikovaném vzorku běžného pečiva činily 8,9 %. U fortifikovaného jemného pečiva ve srovnání s kontrolním vzorkem se zvýšil obsah vlákniny potravy, celkových polyfenolů, vitaminů B1, B2, B6, niacinu, kyseliny pantothenové o 26, 29, 17, 24, 89, 84, 33 % resp.. Ztráty přidané kyseliny listové ve fortifikovaném vzorku jemného pečiva představovaly 14,7 %. Graf 1 Výsledky senzorického hodnocení běžného a jemného pečiva s přídavkem netradičních obilovin, obohaceného kyselinou listovou a kontrolních vzorků, s vyloučením odlehlých výsledků dle Dean-Dixonova testu (stupnice: vzhled, vůně, chuť, textura, celkový dojem 0-vynikající...100-odporný; intenzita pachutě 0-nepřítomna...100velmi silná)

Tabulka 1 Obsah vybraných nutričně cenných látek v běžném a jemném pečivu nutriční faktor sušina bílkoviny vláknina potravy CP* vitamin B1 vitamin B2

g/100 g g/100 g suš. g/100 g suš. g GAE/kg suš. mg/100 g suš. mg/100 g suš.

běžné pečivo kontrolní fortifikované 67,90 12,8 6,4 0,43 0,16 0,11

70,15 13,8 8,7 0,75 0,22 0,13

429

kontrolní

jemné pečivo fortifikované

72,28 11,8 3,9 1,20 0,18 0,17

71,47 13,2 4,9 1,55 0,21 0,21


nutriční faktor

běžné pečivo kontrolní fortifikované

kontrolní

jemné pečivo fortifikované

vitamin B6 mg/100 g suš. 0,09 0,21 0,09 niacin mg/100 g suš. 2,0 4,3 1,9 kyselina pantothenová mg/100 g suš. 0,51 0,64 0,83 přidaná PGA ug/100 g 304,2 retence PGA % 91,1 * hodnoty obsahu celkových polyfenolů (CP) jsou vyjádřeny v g kys. gallové/kg suš.

0,17 3,5 1,10 163,1 85,3

Závěr Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin s vyšší nutriční hodnotou, obohacené kyselinou listovou, vykazovaly velmi dobré senzorické vlastnosti ve všech sledovaných deskriptorech. U běžného, resp. jemného pečiva 20 %, resp. 30 % přídavek netradičních obilovin zlepšil nutriční hodnotu výrobků, zejména byly zaznamenány vyšší obsahy vlákniny potravy, celkových polyfenolů, vitaminů B1, B2, B6, niacinu a kyseliny pantothenové. Ztráty kyseliny listové během technologického zpracování činily v případě běžného pečiva 8,9 %. Větší ztráty tohoto faktoru (14,7 %) byly zaznamenány u jemného pečiva. Dedikace Příspěvek byl zpracován za finanční podpory projektu MZe ČR-NAZV QI91B095. Použitá literatura 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, vol. 28, iss. 1, s. 17-30. Laknerová, I. Studium a charakterizace zrnin s vysokou nutriční hodnotou pro speciální pekárenské a pečivárenské využití. Periodická zpráva projektu QI91B093. Praha: VÚPP, 2011, 111 s. Pokorný, J. Metody senzorické analýzy potravin a stanovení senzorické jakosti. Praha: ÚZPI, 1993. ISBN 80-85120-34-8. Pokorný, J., Valentová, H. A Pudil, F. Senzorická analýza potravin: laboratorní cvičení. Praha: VŠCHT, 1999. ISBN 80-7080-278-2. Regulation (EC) No 1925/2006 of the European Parliament and of the Council on the addition of vitamins and minerals and of certain other substances to Foods. In: Official Journal of the European Union, Brussels, 2006, L 404, s. 26-38. Vyhláška č. 352/2009 Sb. ze dne 29. září 2009, kterou se stanoví požadavky na doplňky stravy a na obohacování potravin. In: Sbírka zákonů České republiky. 2009, částka 110, s. 4910 – 4911. Kontaktní adresa: Ing. Ivana Laknerová Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i. Radiová 7, 102 31 Praha-10, Hostivař [email protected]

430


HODNOCENÍ VYBRANÝCH JAKOSTNÍCH ZNAKŮ TĚSTOVIN Evaluation of chosen pasta quality parameters Nedomová Š.1, Simeonovová J.1, Cwiková O.1, Buchar J.2 1

2

Ústav technologie potravin, AF MENDELU v Brně Ústav techniky a automobilové dopravy, AF MENDELU v Brně

Abstrakt V současné době nejsou vytvořeny metodiky pro hodnocení fyzikálních vlastností syrových těstovin narozdíl od metodik pro stanovení texturních vlastností vařených těstovin, přestože je neporušenost a nepřítomnost zlomků těstovin v prodejních obalech jedním ze základních požadavků při nákupu těstovin spotřebitelem. V práci bylo využito univerzálního přístroje pro měření fyzikálních charakteristik – TIRATESTU. Vzorky těstovin (špagety IDEÁL, špagety PANZANI, špagety PASTA ZARA, špagety PREMIUM a špagety RISCOSSA) pocházely z běžné spotřebitelské obchodní sítě. Vlastnosti vybraných těstovin byly sledovány ihned po rozbalení obalu, po týdnu skladování při pokojové teplotě a vlhkosti bez obalu, po týdnu skladování v nepříznivých podmínkách. Pevnost jednotlivých druhů špaget, stanovená metodou trojbodového ohybu, se pohybovala v rozpětí 0,44 až 1,74 N. Mezi jednotlivými způsoby skladování špaget byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly v pevnosti vyjma semolinových těstovin, u kterých vliv způsobu skladování nebyl tak výrazný. Klíčová slova: těstoviny, špagety, skladování, pevnost Abstract In present don’t exist methods for testing raw pasta unlike cooked pasta despite that broken pasta pieces in pack are one of the basic requirements for consumers to buy these products. TIRATEST device was using for testing physical characteristic of raw non-cooked pasta by three point bending. Samples (spaghetti IDEÁL, PANZANI, PREMIUM, PASTA ZARA a RISCOSSA) came from market. Properties were tested after unpacking, one week storing in laboratory condition, one week in inconvenient conditions. The strength of pasta by three point bending was 0.44 to 1.74 N. Statistically significant differences were detected in type of storing except semolina pasta where the effect of storing was lower. Key words: pasta, spaghetti, storing, strength

Úvod Hodnocení těstovin se skládá z hodnocení senzorického, laboratorního a speciální část tvoří zkoušky vařením. Komoditní vyhláška stanoví smyslové požadavky na těstoviny – kromě vzhledu a tvaru, které musí odpovídat tržnímu druhu, může být obsah zlomků maximálně 10 % a obsah jiných tvarů maximálně 1 %. Mezi hlavními parametry jakosti těstovin je uváděna pevnost syrových těstovin a lepivost vařených (D'Egidio et al., 1981; Manser, 1981). Při senzorickém hodnocení se těstoviny posuzují jak v původním stavu (syrové), tak i po uvaření. Při posuzování vzhledu se hodnotí tvar, barva, lom a průsvitnost těstoviny, vlastnosti povrchu, pružnost a pevnost při ohýbání a lámání mezi prsty (Kučerová, 2008). Mezi faktory, které ovlivňují texturu (strukturu) těstovin patří kvalita a množství bílkovin, podmínky sušení, složení vařící vody a vodní absorpce bílkovin při vaření (Matsuo et al., 1972; De Stefanis a Sgruletta, 1990; Cunin et al., 1995). Zvýšení obsahu bílkovin z tvrdé pšenice zvyšuje pevnost těstovin (Nobile et al., 2005), nižší obsah amylózy naopak pevnost špaget snižuje (Gianibelli et al., 2005). Při hodnocení těstovin se využívají empirické a imitativní metody hodnocení textury založené na ohýbání (dvoubodové resp. tříbodové.) a krájení (Walsh, 1971).

431


Materiál a metody Vzorky různých druhů těstovin tvaru špaget (vaječných i nevaječných) byly získány z běžné obchodní sítě: Špagety IDEÁL (Typ: bezvaječné pšeničné sušené; typ obalu: sáček PP; složení: pšeničná mouka obohacená provitaminem A, voda) Špagety PANZANI (Typ: bezvaječné sušené semolinové; typ obalu: sáček PP; složení: semolina – mouka/ krupice z tvrdé pšenice) Špagety PREMIUM (Typ: vaječné; typ obalu: sáček PP; složení: pšeničná polohrubá výběrová mouka, voda, sušená, pasterizovaná vaječná směs (2 %), koření kurkuma) Špagety PASTA ZARA (Typ: italské sušené semolinové z tvrdé pšenice; typ obalu: sáček PP; složení: mouka z tvrdé pšenice) Špagety RISCOSSA (Typ: semolinové sušené těstoviny bio; typ obalu: sáček PP; složení: semolina z tvrdé pšenice z ekologického zemědělství) U sledovaných špaget byly stanoveny následující doplňující charakteristiky: délka a šířka špaget, průměrná hmotnosti kusu špaget a podíl zlomků v %. Pro měření bylo využito univerzálního přístroje pro měření fyzikálních charakteristik – TIRATESTU (typ 27025). Přístroj umožňuje měření různých materiálů v tahu, tlaku a ohybu. Pro stanovení pevnosti různých druhů špaget byla zvolena metoda trojbodového ohybu. Vlastnosti špaget byly sledovány u 30 ks z každého druhu: ihned po rozbalení obalu; po 1 týdnu skladování při pokojové teplotě a vlhkosti bez obalu; po 1 týdnu skladování v nepříznivých podmínkách (vyšší vlhkost vzduchu). Výsledky a diskuze Základní fyzikální charakteristiky sledovaných druhů špaget – hmotnost, podíl zlomků, délka špaget, šířka špaget a sušina jsou uvedeny v tab. 1. Nejvyšší průměrná hmotnost byla zjištěna u špaget IDEÁL, nejnižší u špaget PANZANI. Podíl zlomků se pohyboval v rozmezí 1,2 % (špagety RISCOSSA) až 2,3 % (špagety PASTA ZARA). U všech vzorků špaget byl splněn limit daný vyhláškou, který stanovuje, že obsah zlomků u těstovin může být max. 10 % a obsah jiných tvarů max. 1 %. Obsah jiných tvarů se u našich vzorků nevyskytoval. Tab. 1. Základní fyzikální charakteristiky sledovaných druhů špaget Druh těstoviny špagety IDEÁL

hmotnost 1 ks [g] 1,02

podíl zlomků [%] 1,4

délka [cm] 24,70

šířka [mm] 1,87

špagety PANZANI

0,65

1,6

24,22

1,51

špagety PREMIUM

0,95

1,4

23,42

1,85

špagety PASTA ZARA

0,74

2,3

25,60

1,58

špagety RISCOSSA

0,81

1,2

25,41

1,65

Pevnost jednotlivých druhů špaget stanovená metodou trojbodového ohybu se pohybovala v rozpětí 0,44 až 1,74 N. Tyto hodnoty jsou velmi nízké – špagety patří k nejkřehčím tvarům těstovin. Průměrné hodnoty pevnosti a statická průkaznost rozdílů pro jednotlivé druhy špaget v závislosti na podmínkách skladování jsou uvedeny v tab. 2, 3 a 4. Fyzikální charakteristiky špaget (jejich tloušťka a délka) pevnost špaget neovlivnily. Nejnižší hodnoty pevnosti ihned po vyjmutí špaget z obalu byly zjištěny u špaget IDEÁL (0,44 N), nejvyšší hodnoty byly zjištěny u špaget RISCOSSA (1,06 N). Při skladování při pokojových podmínkách byly 432


zjištěny nejnižší hodnoty pevnosti u špaget PANZANI (0,85 N), nejvyšší hodnoty byly zjištěny u špaget IDEÁL (1,74 N). Při skladování v nepříznivých podmínkách byly zjištěny nejnižší hodnoty pevnosti u špaget IDEÁL (0,53 N), naopak nejvyšší pevnost byla zjištěna u špaget RISCOSSA. Tab. 2. Pevnost jednotlivých druhů nevařených špaget po vyjmutí z prodejního obalu

Druh špaget

Pevnost syrových špaget po vyjmutí z obalu [N]

PANZANI (A)

0,635 ± 0,064 BcDE

IDEÁL (B)

0,440 ± 0,068 ACDE

PREMIUM (C)

0,574 ± 0,076 aBDE

RISCOSSA (D)

1,060 ± 0,073 ABCE

ZARA (E)

0,997 ± 0,035 ABCD abcde

(P<0,05); ABCDE (P<0,01)

Tab. 3. Pevnost jednotlivých druhů nevařených špaget po 1 týdnu skladování v pokojových podmínkách Druh špaget

Pevnost syrových špaget po 1 týdnu skladování v pokojových podmínkách [N]

PANZANI (A)

0,858 ± 0,051 BCDE

IDEÁL (B)

1,743 ± 0,150 AcDE

PREMIUM (C)

1,557 ± 0,145 AbDE

RISCOSSA (D)

1,180 ± 0,132 ABC

ZARA (E)

1,219 ± 0,120 ABC abcde

(P<0,05); ABCDE (P<0,01)

Tab. 4. Pevnost jednotlivých druhů nevařených špaget po 1 týdnu skladování v nepříznivých podmínkách

Druh špaget

Pevnost syrových špaget po 1 týdnu skladování v nepříznivých podmínkách [N]

PANZANI (A)

0,703 ± 0,072 BCDE

IDEÁL (B)

0,531 ± 0,063 ACDE

PREMIUM (C)

1,024 ± 0,104 ABD

RISCOSSA (D)

1,126 ± 0,096 ABC

ZARA (E)

1,057 ± 0,115 AB abcde

433

(P<0,05); ABCDE (P<0,01)


Závěr Těstoviny jsou všeobecně oblíbenou potravinou s mnohostranným využitím, nenáročnou přípravou. V současné době nejsou vytvořeny metodiky pro hodnocení fyzikálních vlastností syrových těstovin narozdíl od metodik pro stanovení texturních vlastností vařených těstovin různého složení (např. pevnosti a lepivosti), přestože je neporušenost a nepřítomnost zlomků těstovin v prodejních obalech jedním ze základních požadavků při nákupu těstovin spotřebitelem. Zjištěná pevnost jednotlivých druhů špaget skladovaná v různých podmínkách metodou trojbodového ohybu se pohybovala v rozpětí 0,44 až 1,74 N. Mezi jednotlivými způsoby skladování nevařených špaget byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly v pevnosti vyjma semolinových těstovin, u kterých vliv způsobu skladování nebyl tak výrazný. Použitá literatura Cunin, C., Handschin, S., Walther, P., Escher, F. (1995): Structural changes of starch during cooking of durum wheat pasta. Lebensmittel Wissenschaft und Technologie, vol. 28, p. 323–328. ISSN 1096-1127. D’egidio, M.G., De Stefanis, E., Fortini, S., Galterio, G., Nardi, S., Sgruletta, D. (1981): Influenza del tips di acqua usata nelle cottura sulla oualità delle paste. Technica Molitoria, vol. 32, p. 505-509. ISSN 0040-1862. De Stefanis, E. And Sgruletta, D. (1990): Effect of high temperature drying on technological properties of pastas. Journal of Cereal Science, vol. 12, p. 97–104. ISSN 0733-5210. Gianibelli, M.C., Sissons, M.J., Batey, I.L. (2005): Effect of source and proportion of waxy starches on pasta cooking quality. Cereal Chemistry, vol. 82, p. 321–327. ISSN 00090352. Kučerová, J. (2008): Technologie cereálií, skripta MZLU, 2008, 141 s. ISBN 80-7157-811-8. Manser, J. (1981): Optimale parameter für die teigwarenherstellung am beispiel von langwaren. Getreide Mehl und Brot, vol. 35, p. 75–81. ISSN 0367-4177. Matsuo, R.R., Bradley, J.W., Irvine, G.N. (1972): Effect of protein on the cooking quality of spaghetti. Cereal Chemistry, vol. 49, p. 707–711. ISSN 0308-8146. Nobile, M.A., Baiano, A., Conte, A., Mocci, G. (2005): Influence of protein content on spaghetti cooking quality. Journal of Cereal Science, vol. 41, p. 347–356. ISSN 07335210. Walsh, D.E. (1971): Measuring spaghetti firmness. Cereal Science Today, vol. 16, p. 202– 209. ISSN 0009-0360.

Kontaktní adresa: Doc. Ing. Šárka Nedomová, Ph.D., Ústav technologie potravin, Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 1, 613 00, Brno, Česká republika e-mail: [email protected]

434


VYBRANÁ KRITÉRIA KVALITY JEČMENE PRO VÝROBU SLADU Selected quality criteria for the production of barley malt Psota V.1, Sachambula, L.1, Tvarůžek J2 1

Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a.s., Brno 2 Veterinární a farmaceutická univerzita Brno

Abstrakt Úroveň porostlosti stanovená pomocí čísla poklesu byla hodnocena u sortimentu 13 odrůd ječmene z 23 vybraných zkušebních stanic v ročnících 2010 a 2011. Hodnoty čísla poklesu se v roce 2010 pohybovaly kolem 202 sekund, v roce 2011 kolem 234 sekund. Bylo zjištěno, že ročník ovlivňuje hodnoty čísla poklesu ze 7 %, odrůda z 37 %, stanoviště ze 14 % a ze 42 % jsou hodnoty čísla poklesu ovlivněny faktory jinými. Výsledné hodnoty mohou být vodítkem při výběru vhodné lokality pro pěstování sladovnického ječmene. Klíčová slova: ječmen, porůstání, číslo poklesu Abstract The level of pre-harvest sprouting determined using the Falling Number was assessed in the collection of 13 barley varieties from 23 selected testing stations in the years 2010 and 2011. In 2010, the Falling Number values varied around 202 seconds, in 2011, around 234 seconds. It was determined that the Falling Number values were affected by the year, the variety, locality and other factors are affected, from 7%, 37%,14%, and 42 %, respectively. The resulting values can be a guide at the selection of a suitable locality for the purchase of malting barley. Key words: barley, pre-harvest sprouting, falling number

Úvod Základní a nejdůležitější technologickou vlastností zrna sladovnického ječmene je schopnost rychle a jednotně klíčit. Jakékoliv poškození zrn sladovnického ječmene způsobuje následně technologické problémy při výrobě a poškozuje kvalitu finálního výrobku. Může se jednat jen o poškození vzhledu bez výrazného ekonomického či hygienického dopadu, ale i daleko závažnější závady způsobující ekonomické ztráty výrobcům (např. gushing piva), ohrožující zdraví lidí (obsah mykotoxinů). Z tohoto důvodu je identifikace a sledování jednotlivých poškození zrn ječmene předmětem různých státních, oborových či podnikových norem a předpisů uplatňovaných v odběratelsko dodavatelských vztazích (ČSN 461100-5, ČSN 56 6637, EBC 2009, EC 2000, USDA 1997). Ve snaze získat homogenní a zdravotně nezávadné partie zrna odrůdově čistého ječmene je poškození zrna ječmene, věnována stálá pozornost, především ze strany sladařského průmyslu (Baumer et al. 1998, Grossmann et al. 2001, Hoad et al. 2003, Psota et al. 2011). Porostlost nebo-li klíčení zrn na poli v klasu je jedním ze závažných typů poškození, jehož úroveň je sledována při nákupu ječmene. K porůstání zrn dochází při přerušení posklizňového dozrávání (u ječmene je toto období poměrně krátké) vlivem vnějších podmínek, např. za dlouhotrvajících dešťů před sklizní nebo v době sklizně. Porostlost ječmene znehodnocuje jeho technologickou kvalitu. Slad z takového ječmene není homogenní, dochází ke ztrátám sladového extraktu atd. Porostlost je obvykle současně provázena zvýšeným až viditelným výskytem plísní (vláknitých mikromycet) na povrchu zrn. Neklíčící porostlá zrna jsou ve sladovně substrátem pro rozvoj těchto mikroskopických hub, což může mít z hygienického hlediska nepříznivé dopady na finální produkt.

435


Rozlišujeme dva typy porostlosti. V prvním případě se jedná o tzv. zjevnou porostlost, kterou lze rozpoznat vizuálně. Jedná se o zrna, u nichž je pouhým okem viditelný kořínek či koleoptile a zrna s ulomeným kořínkem nebo kleoptilí s charakteristickými známkami růstu. Taková zrna ve sladovně většinou již nevyklíčí. Druhý typ porostlosti je tzv. skrytá porostlost. V zrnech byly zahájeny biochemické pochody, byl aktivován enzymový aparát, ale k růstovým projevům zatím nedošlo. Zrna se skrytou porostlostí ve sladovně klíčí, ale v jiném časovém režimu než zrna nepoškozená. Zrna se skrytou porostlostí ztrácí velmi rychle klíčivost. Partie poškozená výrazně skrytou porostlostí se může stát během několika měsíců pro sladování nepoužitelnou, aniž by byl zjevný důvod. Zjevně i skrytě porostlá zrna vykazují zvýšenou aktivitu enzymu alfa-amylázy, kterou lze detekovat pomocí čísla poklesu (ČSN 56 6637). Pomocí tohoto testu lezu odhalit vzorky se skrytou porostlostí. Cílem bylo zjistit, zda existují rozdíly mezi odrůdami v odolnosti vůči porostlosti a stanovit vliv odrůdy, lokality a ročníku na úroveň porostlosti. Materiál a Metody V prvním experimentu byly ve sklizňových ročnících 2010 a 2011 odebrány v obou letech vzorky zrna odrůd Advent, Aktiv, Aksamit, Azit, Bojos, Grace, Kangoo, Radegast, Sebastian, Sladar, Tocada a Xanadu ze zkušebních stanovišť Domanínek, Horažďovice, Hradec nad Svitavou, Chrastava a Věrovany. V rámci druhého experimentu byly odebírány vzorky zrna odrůd Bojos, Kangoo a Sebastian z 22 zkušebních stanovišť. Všechny odebrané vzorky zrna byly vytříděny a v přepadu zrna na sítě 2,5 mm bylo stanoveno číslo poklesu podle ČSN 56 6637. Statistické vyhodnocení bylo provedeno za použití programu Statgraphics, ver. 7.0. Výsledky a diskuze Tab. 2 Testování významnosti

Číslo jednoduchých kontrastů pro číslo poklesu (FN) Odhad komponent poklesu Zdroj rozptylu Průměrný Hladina F bylo jako d.f. čtverec významnosti hodnota rel. Metoda: 95% LSD abs. s.e. Proměnlivosti specifické (%) Číslo Číslo poklesu kvalitativ Odrůdy n Průměr poklesu 20 162 a Grace ní 1 66 240 *** 22 486 7 721 Ročník kritérium Kangoo 20 168 a 4 145 510 *** 48 2739 37 1979 Stanoviště stanoven Xanadu 20 171 a 12 235 051 *** 8 1022 14 480 Odrůdy o v letech Sladar 20 200 a b 242 3 060 3060 42 278 Residual 2010 a Radegast 20 214 a b c Poznámky 2011 u 216 a b c Sebastian 20 P=0.05 d.f. Stupně volnosti * sortiment 20 217 a b c Advent P=0,01 rel. Relativní hodnota ** u 13 20 236 b c Bojos P=0,001 abs. Původní hodnota *** odrůd. V 20 238 b c Tocada Neprůkazné s.e. Chyba odhadu NS obou 20 244 b c Azit letech byly vzorky zrna uvedených odrůd odebrány a hodnoceny ze 20 245 b c Aktiv stejné sestavy zkušebních stanovišť. Na základě analýzy variance a 251 b c Aksamit 20 odhadu komponent rozptylu bylo zjištěno, že vliv ročníku, 20 271 c Blaník stanoviště a odrůdy na číslo poklesu byl vysoce průkazný. Ročník 59 se na variabilitě čísla poklesu podílel 7 %, stanoviště 37 % a odrůdy MD (0,05) 14 % (tab. 1). Číslo poklesu se v roce 2010 pohybovalo v průměru okolo 202 sekund. Naproti tomu v roce 2011 to bylo 234 sekund. V roce 2011 byl tedy výskyt porostlých zrn vyšší než v Tab. 1 Analýza variance a odhady komponent rozptylu pro číslo poklesu

436


roce 2010. Dle výsledků, které publikovali Tordenmalm a kol. (2004) je zřejmé, že vzorky s hodnotou čísla poklesu okolo 250 sekund a výše vykazují nepřítomnost porostlých zrn. Oproti tomu hodnoty nižší než 220 sekund již představují zvýšené riziko možného výskytu porostlých zrn. Z pohledu čísla poklesu byl soubor zkušebních stanic rozdělen do dvou statisticky odlišných skupin. Jedna skupina byla tvořena stanicemi Chrastava a Věrovany s nízkými hodnotami čísla poklesu (159 a 162 sekund). Druhou skupinu tvořily stanice Domanínek, Horažďovice a Hradec nad Svitavou s podstatně vyššími hodnotami čísla poklesu (249, 251 a 269 sekund). To odpovídá výsledkům, které jsou uvedeny v tabulkách. Hlavním cílem tohoto experimentu bylo zjistit, zda existují výraznější rozdíly mezi odrůdami v citlivosti na porůstání. Sortiment 13 odrůd odebíraný v letech 2010 a 2011 se rozdělil do tří skupin, které se však vzájemně překrývaly. Odrůdy Grace, Kangoo a Xanadu dosahovaly čísla poklesu pod 200 sekund. Odrůdy Radegast, Sebastian a Advent měly hodnoty čísla poklesu nižší než 220 sekund. Naproti tomu odrůdy Bojos, Tocada, Azit, Aktiv, Aksamit a Blaník měly čísla poklesu vyšší až výrazně vyšší než 220 sekund. Odrůdy Aksamit a Blaník dosahovaly v průměru vysokých hodnot čísla poklesu (251 a 271 sekund). Nicméně i tyto odrůdy byly v podmínkách vhodných pro porůstání vyhodnoceny jako citlivé. Číslo poklesu na pokusných stanovištích Chrastava a Věrovany se i u těchto odrůd pohybovalo kolem 200 a méně sekund. V roce 2010 bylo číslo poklesu u vzorků z řady zkušebních stanovišť menší než 220 sekund (viz. tab. 2). Výjimkou byla stanoviště v kukuřičné výrobní oblasti, kde bylo číslo poklesu vyšší než 220 sekund. V roce 2010 byl problém s porůstáním častý. Řada vzorků ze zkušebních stanovišť v řepařské, obilnářské i bramborářské výrobní oblasti byla porostlá (viz. tab. 2). To potvrzuje i výskyt zrn, která jsou podle ČSN 46 1100-5 řazena do kategorie příměsí sladařsky nevyužitelných, tj. zrn, u nichž je zcela zničena nebo výrazným způsobem poškozena schopnost klíčit. V roce 2011 se průměrné hodnoty čísla poklesu pohybovaly v rozmezí od 234 sekund (bramborářská výrobní oblast) do 279 sekund (řepařská výrobní oblast). To svědčí o příznivějších podmínkách (např. klimatických) oproti ročníku 2010. Úroveň tlaku na porůstání v jednotlivých letech a v jednotlivých zkušebních stanovištích byla odlišná. Z tohoto důvodu byla jako příklad do grafu vybrána dvě kontrastní zkušební stanoviště. Jednak stanoviště, ve kterém byl tlak na porůstání nízký (hodnoty čísla poklesu byly většinou vysoké). Jednak stanoviště, ve kterém průběh počasí zvýšil tlak na porůstání, což umožnilo zachytit rozdíly mezi odrůdami (obr. 1). Obr. 1 Porůstání podle čísla poklesu v roce 2011 400 350 300 250 200 [s] 150 100 50

Bo jo s A ks am it To ca da R ad eg as t Sl ad ar Se ba st ia n K an go o G ra ce X an ad u

A zi t

A dv en t Bl an ík

A kt iv

0

Horažďovice

Chrastava

437


Závěr Vzorky ze zkušebních stanovišť mohou charakterizovat kvalitu sklizeného zrna ječmene v dané oblasti Pomocí čísla poklesu lze odhalit i skrytou porostlost. Mezi sledovanými ročníky byl zjištěn výrazný rozdíl v hodnotách čísla poklesu. Číslo poklesu bylo ovlivněno průběhem počasí před sklizní a v době sklizně, což prokázaly i výsledky zachycené v této práci. V rámci sledovaného sortimentu odrůd byly zjištěny výrazné rozdíly v hodnotách čísla poklesu. Některé odrůdy jsou citlivější k porůstání, ale vzhledem k výraznému prošlechtění odrůd sladovnického ječmene nejsou rozdíly mezi odrůdami v citlivosti na porůstání výrazné. Číslo poklesu je vhodný znak pro charakterizaci vhodnosti dané partie pro sladování. Dedikace Prezentované výsledky byly získány a zpracovány za podpory MŠMT ČR v rámci řešení výzkumného záměru VÚPS, a. s., „Výzkum sladařských a pivovarských surovin a technologií“ (MSM6019369701) a projektu OPVK „Podpora transferu inovací v zemědělství, potravinářství a oblasti bioenergií do praxe“ (CZ.1.07/2.4.00/31.0026). Použitá literatura Baumer, M., Grossmann, O., Miedaner, H., Sacher, B. and Graf, H. (1998). Kornanomalien bei Braugerste. Brauwelt 16, 1496 – 1502. Commission Regulation (EC) No 824/2000 of 19 April 2000 establishing procedures for the taking-over of cereals by intervention agencies and laying down methods of analysis for determining the quality of cereals. Official Journal L 100 , 43, 31 – 50. ČSN 461100-5. (2005) Obiloviny potravinářské - Ječmen sladovnický [Food cereals – Malt barley]. Český normalizační institut, Praha. ČSN 56 6637 (2012) Objektivní stanovení porostlosti ječmene metodami založenými na aktivitě alfa-amylasy [Objective assessment of pre-harvest sprouting of barley with the methods based on alpha-amylase activity]. Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, Praha. EBC (2009): Analytica-EBC. 3.11.2 Visual Examination of Damaged Barley Kernels Fachverlag Hans Carl, Nürnberg. Grossmann, O., Baumer, M. and Back, W. (2001): Labormethode zur Imitation des Aufspringens von Braugerstenkörnern. Monatsschrift für Brauwissenschaft, 54, 225 – 232. Hoad, S., Ellis, R. P., Cochrane, P. M., Thomas, W. T. B., Wilson, G., Rajasekarn, P., Froment, M., South, J. B. and Cranstoun, D. A. S. (2003): Causes and Control of Gape, Splitting and Skinning in Grains of Malting Spring Barley, Report 298. Home-Grown Cekals Authority, London. Psota V., Lukšíčková E., Ehrenbergerová J., Hartmann J., 2011: The Effect of the Genotype and Environment on Damage of Barley Grains(Hordeum vulgare L.). Cereal Research Communications 39(2), 246–256. Tordenmalm S., 2004: Sprout damage in barley. Journal of the American Society of Brewing Chemists. 62(1):49-53. United States Department of Agriculture (1997). Official United States Standards for Grain. GIPSA Washington, D.C. Kontaktní adresa: Ing. Vratislav Psota VÚPS, a. s., Mostecká 7, 614 00 Brno, e-mail: [email protected] 438


VYUŽITÍ SOJOVÉHO PUDRU DO PEKAŘSKÝCH VÝROBKŮ The use of the soybean powder into bakery products Rysová J., Ouhrabková J. Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i. Abstrakt Bylo ověřeno využití sojového pudru (SP) do pekařských výrobků, byla provedena nutriční a senzorická analýza. Přídavky SP do chleba, běžného pečiva, ciabatty a moučníků zvyšovaly obsah bílkovin a vlákniny a snižovaly měrný objem pečiva. Zlepšila se textura střídky. SP je použitelný také v bezlepkovém pečivu. Klíčová slova : sojový pudr, pečivo, nutriční složení, senzorická analýza Abstract The use of the soybean powder (SP) into bakery products was tested, the nutritional and sensory analysis were carried out. The application of SP into bread, rolls, ciabatta and cakes increased the proteins and fiber content and decreased the specific volume of bread. The texture of the crumb was improved. The SP is applicable also in gluten-free products. Key words: soybean powder, bakery products, nutritional composition, sensory analysis

Úvod Cílem práce bylo najít využití pro sojový pudr vznikající u výrobce jako vedlejší produkt při výrobě sojových vloček. Z nutričního pohledu jsou na sóje zajímavé především bílkoviny, které se obsahem aminokyselin doplňují s bílkovinami pšenice. Nízký obsah sirných aminokyselin může být výhodný ve vztahu k retenci vápníku v organismu (Lokuruka 2011). Podobně jako jiné luštěniny je sója velmi dobrým zdrojem vlákniny, proto se očekává pozitivní vliv na hladinu sérového cholesterolu. Obsah vlákniny v kombinaci s obsahem taninu a kyseliny fytové způsobuje nízký glykemický index sóje, což je výhodné v prevenci diabetu Obsah škrobu v sóji je minimální, problematická je přítomnost oligosacharidů působících flatulenci ( Messina 1999, 2002). Materiál a metody Základní surovinou byl plnotučný enzymově inaktivní sójový pudr (SP) získaný od výrobce ALTIS Kolín, s.r.o. Jemný prášek žluté barvy o sušině 92% obsahuje 32,1% bílkovin, téměř 23% tuku, 15,2% vlákniny potravy a 5,3% minerálních látek. Bylo provedeno porovnání aminokyselin v SP a standardní pšeničné mouce. V SP je zajímavý vyšší obsah isoleucinu, leucinu a lysinu a nízký podíl prolinu a kyseliny glutamové (viz obr.1). Ostatní suroviny na pečení pocházely z obchodní sítě. SP byl přidáván v množství podle charakteru pečiva. K přípravě těsta a pečení sloužila pekárna ETA 2147 Duplica Vital, a dále klasická a horkovzdušná trouba. Pečivo bylo podrobeno nutričnímu a senzorickému hodnocení. Obsah sušiny byl stanoven sušením při 105OC; obsah bílkovin podle Kjeldahla (Nx6,25); popel žíháním při 545OC; tuky po kyselé hydrolýze a extrakci chloroformem. Vláknina potravy (TDF ) byla stanovena AOAC enzymově – gravimetrickou metodou, měrný objem chleba pomocí kalibrované nádoby a skleněných kuliček, titrační kyselost (TTA) alkalimetricky. Obsah aminokyselin byl stanoven po kyselé hydrolýze, separaci a derivatizaci ninhydrinem. Výsledky v tabulkách jsou průměrem 2 paralelních stanovení. Senzorické hodnocení probíhalo ve specializované laboratoři s 12 hodnotiteli. Byla použita stupnicová metoda s grafickou stupnicí, tj.úsečka 100mm s vyznačením znaménka v poloze úměrné 439


intenzitě sledovaného znaku (vůně, barva střídy, chuť, textura, celkový dojem 0 – vynikající,100 – odporný; pórovitost střídy 0 – bez pórů,100 – příliš velké póry; pachuť 0nepřítomna,100 – velmi silná). Byl proveden Dean-Dixonův test odlehlosti výsledků (Q krit= 0,376) na hladině významnosti  = 0,05. Pro přípravu modelového pečiva byla využita receptura z metodiky testování pšeničné mouky VŠCHT: 150g pšeničné mouky hladké, 1,5g oleje, 2,55g soli, 1,5g sušeného droždí, 80ml vody. Obr. č.1: složení aminokyselin v sójovém pudru a pšeničné mouce (g.100g-1bílkovin)

Výsledky a diskuse V tabulce č.1 je vliv přídavku SP na modelové pečivo. V závislosti na přídavku pudru roste obsah bílkovin, při vyšším obsahu SP však klesá objem pečiva, zřejmě následkem zvyšujícího se obsahu tuku. Pečivo s 0,5% sojového pudru (na mouku) má dostatečný objem, střídka má pravidelnější velikost pórů, je vláčná a nedrobí se. Střídka pečiva s 5-10% SP je zbarvena do žluta, u 10% SP je střídka více kompaktní a má nasládlou chuť. Tab. č.1: modelové pečivo s přídavky sójového pudru (SP), Mo měrný objem popis

bílkovina

Mo

-1

(g.100g suš.)

(ml.100g-1)

test . pečivo kontrolní

12,4

294,6

test. pečivo 0,5%SP

12,8

287,6

test. pečivo 5%SP

13,8

261,3

test. pečivo 10%SP

14,5

200,9

Tab. č. 2: chléb s přídavky sójového pudru, výsledky v g.100g-1 sušiny, Mo měrný objem popis chl. kvas/droždí, kontrolní chl. kvas/dr. 5% SP chl. kvas/dr. 20% SP chl. kvas/dr. , jabl.vláknina chl. kvas/dr., oves. vločky chl. kvas/dr., otruby chl. kvasový, 10% SP chl. kvasový, 5% SP

bílkovina popel 13,0 13,4 16,7 16,1 14,8 15,3 14,4 12,2

4,1 3,0 3,9 3,4 3,4 3,6 2,9 2,7

tuk 1,7 2,7 5,7 2,8 2,8 3,5 4,1 3,0

440

TDF 4,4 3,9 4,1 7,1 4,7 8,4 4,7 7,4

Mo TTA -1 ml.100g mmol.kg-1 suš. 280,2 56,4 234,5 74,3 196,5 79,5 271,1 87,8 250,8 74,2 285,1 76,7 201,0 99,5 212,0 98,3


V Tab. č.2 jsou výsledky přídavků SP do chleba. Přídavek SP mírně zvýší obsah bílkovin a nepatrně i tuku, roste kyselost chleba a klesá měrný objem. Vzorky kvasového chleba bez kypření droždím byly v laboratorních podmínkách vždy kyselejší a s menším objemem, výsledek silně závisí na aktivitě kváskové mikroflóry. Chléb s 20% SP má tmavší povrch, hnědožlutou střídku a chuť sóji je již rozeznatelná. Rostoucí titrační kyselost naznačuje, že pudr vnáší do chleba sacharidy využitelné kváskovou mikroflórou. Tab. č. 3 shrnuje přídavky SP do pečiva a nekynutého moučníku. Tukové rohlíky lépe držely tvar po vykynutí, měly výraznější chuť a nezvykle žlutou barvu. V receptuře rohlíků se SP byla snížena dávka tuku o 20% a bylo přidáno více vody. V receptuře moučníku s 33% SP bylo vynecháno mléko, dávka tuku se snížila o cca 30-40% a naopak přídavek vody vzrostl o 40%. Obsah bílkovin v přepočtu na sušinu byl i bez mléka vyšší než u kontrolního vzorku a obsah tuku dokonce poklesl. Střídka moučníku byla výrazně žlutá. V kombinaci se škrobem je SP použitelný i na pečení bezlepkového moučníku. Tab. č. 3: pečivo s přídavkem SP, výsledky v g.100g-1 sušiny popis

bílkovina

popel

tuk

TDF

rohlíky tukové kontrola

10,6

1,9

16,4

4,0

rohlíky tukové, 20%SP

15,6

2,9

18,0

4,8

moučník kontrolní

9,8

1,6

19,5

1,8

moučník 25% SP moučník 33% SP nemléčný

13,5 13,0

2,3 2,3

16,3 17,7

4,2 4,3

moučník bezlepkový

11,8

2,9

25,3

4,9

ciabatta kontrolní

13,5

2,1

8,8

4,3

ciabatta 12% SP

16,1

2,8

12,6

4,6

Na obrázku č.2 jsou výsledky senzorického hodnocení pečiva se SP. Vůně pečiva se jevila až na vzorek SP10 celkem jako vyrovnaná, podobně byla hodnocena barva střídky. Pórovitost střídy je dána různorodostí hodnocených vzorků. Největší póry byly nalezeny u vzorku chleba s droždím SP2, naopak čistě kvasový chléb měl střídku těžší. Chuť všech pekařských výrobků byla hodnocena příznivě (do 50 bodů). Nejlépe byl hodnocen perník (SP10), jako nejméně chutné byly označeny chleby, tj. vzorky SP2 a SP5. U chleba s 20% přídavkem pudru byla již registrována intenzivnější pachuť. Perník a ciabatta byly nejlépe hodnoceny po stránce textury. V celkovém souhrnu byl nejlépe hodnocen perník a dále pak rohlíky. Závěr Podle našich dosud získaných zkušeností je sojový pudr surovinou dobře využitelnou pro pekařské účely. Velmi dobře váže vodu, pečivo má proto vyšší výtěžnost. Působí jako emulgátor, střídka je jemnější a stejnorodá. Přídavek pudru umožní snížit dávky tuku v receptuře. Senzorické hodnocení pečiva vyznívá příznivě. V bezlepkových výrobcích využívajících místo mouky v receptuře škrob může přídavek SP vyrovnat obsah bílkovin na hodnotu obvyklou u pšeničných produktů.

441


Obr. č. 2: senzorické hodnocení pečiva s přídavkem sojového pudru

SP2 chléb kvas/droždí 20% SP; SP5 chléb kvasový, 10% SP; SP23 ciabatta 8% SP; SP8 rohlíky tukové, 20%SP; SP8A rohlíky tukové, 12%SP; SP9 moučník 25% SP; SP10 perník; vůně, barva střídy, chuť, textura, celkový dojem 0 – vynikající,100 – odporný; pórovitost střídy 0 – bez pórů,100 – příliš velké póry; pachuť 0-nepřítomna,100 – velmi silná

Dedikace Práce byla provedena v rámci projektu NAZV QI111B053 Použitá literatura Altis Kolín firemní materiály dostupné na http://www.altiskolin.cz/ Laboratorní práce z chemie a analytiky sacharidů 4 dostupné na www.vscht.cz/sch/www321/Laboru2010-2011.doc Lokuruka, M.N.: Effects of processing on soybean nutrients and potential impact on consumer health: an overview. AJFAND, 11(4), 2011, 5000 Messina , M. J.: Legumes and soybeans: overview of their nutritional profiles and health effects. Am J Clin Nutr, 70(suppl), 1999, 439S–500S. Messina, M., Gardner, Ch., Barnes, S.: Gaining Insight into the Health Effects of Soy but a Long Way Still to Go: Commentary on the Fourth International Symposium on the Role of Soy in Preventing and Treating Chronic Disease. J. Nutr., 132, 2002, 547S–551S

Kontaktní adresa: Ing. Jana Rysová Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i. Radiová7, 102 31 Praha 10 – Hostivař [email protected]

442


ZASTOUPENÍ OLEJE V SEMENECH RÉVY VINNÉ Oil content in grape seeds Skala O.1, Střalková R.1, Pivec V.2 1 2

Výzkumná stanice vinařská Karlštejn Česká zemědělská univerzita v Praze

Abstrakt Vzhledem ke vzrůstajícímu zájmu o vinný olej bylo zhodnoceno jeho zastoupení v semenech třiceti odrůd révy vinné více či méně pěstovaných v České republice. Obsah oleje v semenech se pohyboval v rozmezí od 4 % do 16 %, průměrný obsah oleje ve sledovaných odrůdách dosáhl 11,3  3,4 %. Bylo shledáno, že odrůdy révy vinné s delší vegetační periodou mezi rašením oček révy a zaměkáním bobulí vykazovaly vyšší zastoupení oleje v semenech. Klíčová slova: Vitis, réva vinná, matoliny, olej Abstract The aim of the work was an evaluation of oil content in seeds of 30 different grapevine varieties more or less grown in the Czech Republic. The range of oil content ranged from 4 % to 16 % with the average level 11,3  3,4 %. Seeds of varieties with a longer period between bud sprouting and beginning of berry ripening demonstrated higher levels of oil in the seeds. Key words: Vitis, grapevine, marc, grapeseed oil

Úvod Za studena lisovaný vinný olej se ve světě těší stále většímu zájmu ze strany spotřebitelů a jeho produkce je vhodným využitím produkovaných matolin při výrobě vína. Vinný olej je ceněn především pro vysoký obsah látek patřících do skupiny vitamínu E, tj. tokoferolů a tokotrienolů, dále pro vysoké zastoupení esenciální linolové kyseliny, dosahující až 75 %, a množství polyfenolických látek (Ohnishi et al., 1990; Rubio et al., 2009). Především u tokotrienolů je v poslední dekádě prokazováno široké spektrum jejich pozitivního působení např. na oběhový systém, pohybový aparát, prevence rakovinného bujení a mnohé další (Aggarwal et al. 2010). Zhodnocení různých odrůd révy vinné z hlediska obsahu oleje v semenech je tak pro případné producenty vinného oleje zásadní z hlediska ohodnocení výchozí suroviny. Cílem této práce bylo porovnat zastoupení oleje v semenech révy vinné napříč odrůdovým spektrem více či méně zastoupených odrůd ve výsadbách ČR. Materiál a metody Z genofondové kolekce VSV Karlštejn bylo během sklizně roku 2011 získáno 30 vzorků semen z vybraných odrůd révy vinné. Veškerá semena byla po vylisování průměrně 10 kg vzorku hroznů manuálně oddělena od slupek a vysušena do konstantní hmotnosti. Žádná semena neprošla procesem vinifikace. Cukernatost hroznů se pohybovala od 16 °NM do 23,5 °NM s průměrnou hodnotou 19,5 °NM. Ke stanovení obsahu oleje v namletých semenech byla použita extrakční aparatura dle Soxhleta. Olej byl extrahovány po dobu 24 hodin hexanem při teplotě 70 °C, následně byl hexan odpařen na vakuové rotační odparce a vinný olej byl poté dosušen do konstantní hmotnosti v laboratorní sušárně při teplotě 60 °C a zvážen. Zastoupení oleje bylo vyjádřeno jako hmotnost získaného oleje vztažená k suché hmotnosti semen.

443


Výsledky a diskuze V rámci jednoho rostlinného druhu by bylo možné předpokládat podobné složení semen, především z hlediska uložených zásob v semeni, které jsou určeny k zajištění zdárného průběhu tak složitého vývojového programu, kterým je bezesporu klíčení semene. Napříč odrůdovým spektrem révy vinné z jedné lokality v ČR však byly zjištěny až čtyřnásobné rozdíly v obsazích oleje mezi některými odrůdami. Z vybraných odrůd byla detekována nejnižší hladina oleje v semenech novodobé maďarské odrůdy Zenit, jejíž semena z hroznů v plné technologické zralosti (cukernatost 23,5 °NM) kumulovala pouze necelá 4 % zásobních lipidů (obr. 1). Naopak vysoké hladiny atakující hodnoty až 16 % byly zjištěny v méně známé stolní odrůdě Muškát dezertnyj a jen o málo nižší obsahy oleje byly stanoveny v moštových odrůdách André, Ryzlink rýnský a Ryzlink aromatický či v tradičně pěstovaných starých burgundských odrůdách Rulandské bílé a modré. Téměř identická hodnota byla naměřena ve vzorcích semen odrůdy André (15,42  0,15) a Zweigeltrebe (15,58  0,14), tedy v „sesterských“ odrůdách majících stejné rodiče, pouze v prohozených rolích (opačné křížení).

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Bur Ze g un ds k Siege nit r reb ém odr e Mu é rané š ká Ma t ra Mu dlen k ný š ká a ra tm o ra ná v sk ý B Vel tlín acc hu s ké s z el ené Dě ví A lb alo n n g Do a J ak rnfelde o bs r tein er K De er Syl ts kij R n er v án s k an nij Mo é ze le dr ý né po Ry z link r tug a l če Ry z link r ven ý vlaš sk Bra J age ý tisla r sk é v sk é Aux bílé Ru e rro la Mu š ká nds ké is t F. bílé Ru lan Les se ds k p ém s Záh odr é Ry z o link ran ka Rýn sk ý Ry z link And aro ma r é t ic Z Mu we ig e k ý š ká l t de tr ebe z er tny j

obsah oleje (%)

Obr. 1 Zastoupení oleje v semenech révy vinné

odrůda

Přestože rané odrůdy révy nedosahovaly olejnatosti semen uváděných v literatuře, průměrný obsah oleje 11,3  3,4 % v semenech analyzovaných odrůd se nacházel v rozmezí autory uváděné olejnatosti semen révy vinné. Experimentálně stanovené hodnoty obsahu oleje v semenech révy vinné v této práci se tedy dobře shodují s literárními údaji. Například Baydar et al. (2007) uvádějí rozpětí od 12,4 % do 16,0 % oleje v semenech odrůd typických pro Turecko, Matthäus (2008) ve své práci uvádí rozpětí 7 až 20 %. Experimentálně stanovená hladina oleje 15,6 ± 0,14 % v odrůdě Zweigeltrebe pěstované v ČR velmi dobře odpovídala hodnotě zjištěné ve stejné odrůdě pěstované však v Japonsku (15,4 %, Ohnishi et al., 1990). Tato skutečnost vede k předpokladu, že odrůdová příslušnost má na obsah oleje v semenech výrazně větší vliv než samotná lokalita. Vliv lokality na obsah oleje v semenech révy bude dále sledován. Za vhodný parametr vyjadřující ranost určité odrůdy révy vinné lze považovat vegetační periodu od rašení oček do zrání hroznů. V této studii byl za konec periody zvolen počátek zrání hroznů, čili zaměkání bobulí. Pro vzorky sledovaných odrůd byla prokázána silná lineární závislost (R2 = 0.6794) mezi délkou vegetačního období a zastoupením celkových lipidů v semeni. Ranější odrůdy kumulovaly prokazatelně nižší obsah lipidů ve srovnání 444


s pozdnějšími odrůdami (obr. 2). Zvláště dobře byla tato závislost pozorovatelná ve skupině odrůd muškátů, které svými obsahy oleje v semenech pokryly téměř celý rozsah stanovených hodnot (obr. 1). Nejnižší obsah oleje 6,53 ± 0,57 % v semenech obsahoval Muškát raný s počtem 94 dnů od rašení révy do zaměkání bobulí, naopak nejvyšší obsah oleje 15,94 ± 0,67 % v semenech byl stanoven v odrůdě Muškát dezertnyj s počtem 108 dnů od rašení révy do zaměkání bobulí. Obr. 2 Vliv ranosti odrůdy révy vinné na obsah oleje v semenech 18 16

obsah oleje (%)

14

y = 0,2944x - 19,495

12 R2 = 0,6794*

10 8 6 4 2 0 60

70

80

90

100

110

120

počet dnů od rašení révy do zaměkkání bobulí

Přestože autoři v odborné tematicky zaměřené literatuře nepředpokládají velký vliv průběhu ročníku na zastoupení oleje v semenech révy vinné, bude rovněž nutné tento předpoklad v budoucnu ověřit. Závěr Znalost olejnatosti semen jednotlivých odrůd révy vinné, a faktorů ji ovlivňujících, představuje zásadní parametr ekonomiky produkce vinného oleje. Odrůdy révy vinné s delší časovou periodou mezi rašením oček révy a zaměkáním bobulí vykazovaly vyšší zastoupení oleje v semenech, a lze je proto považovat za perspektivní pro výrobu vinného oleje lisováním za studena. Dedikace Příspěvek vznikl za finanční podpory výzkumného projektu QI 111B107 „ Výzkum získávání a využití biologicky aktivních látek (BAL) ze semene vinných hroznů pro zlepšení metabolismu hospodářských zvířat jako podklad pro návrh nejlepší dostupné techniky (BAT)“ Použitá literatura Aggarwal B., Sundaram CH., Prasad S., Kannappan R. (2010): Tocotrienols, the vitamin E of the 21st century: Its potential against cancer andother chronic diseases. - Biochemical Pharmacology, 80: 1613–1631 Baydar N. G. , Özkan G., Çetin E. S. (2007): Characterization of grape seed and pomace oil extracts. - Grasas y aceites, 58: 29-33 445


Matthäus B. (2008): Virgin grape seed oil: Is it really a nutritional highlight? - Eur. J. Lipid Sci. Technol., 110: 645-650 Ohnishi M., Hirosh S., Kawaguchi M., Ito S., Fujino Y. (1990): Chemical composition of lipids, especially triacyglycerol, in grape seeds. - Agric. Biol. Chem, 54: 1035-1042 Rubio M., Álvarez-Ortí M., Pardo J. E. (2009): A review on the utilization of grape seed oil as an alternative to conventional edible vegetable oils. - La Rivista Italiana Delle Sostanze Grasse, 86: 121-129

Kontaktní adresa: RNDr. Ondřej Skala Výzkumná stanice vinařská Karlštejn Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha 267 18 Karlštejn 98 [email protected]

446


SEZNAM ČLÁNKŮ DLE AUTORA Andert D. Využití trav pro energetické účely Badalíková B. Zlepšení půdních vlastností pomocí aplikace podpůrného přípravku Zamezení vodní eroze půdy při využití meziplodin Bagar M. Alginure – prostředek pro zvýšení odolnosti rostlin k houbovým chorobám a jeho využití proti původci strupovitosti jabloně (Venturia inaequalis) Využití metody matení samců proti nesytce jabloňové (Synanthedon myopaeformis) Balounová M. Netradiční obilniny a možnosti jejich využití Vliv podmínek skladování na klíčivost a obsah živin v zrninách Bárta J. Hodnocení vlivu odrůdových rozdílů termostabilních proteinů hlíz bramboru (Solanum tuberosum l.) na inhibici růstu vybraných druhů fytopatogenních hub Genotypová variabilita lipidacylhydrolasové aktivity u patatinových bílkovin purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor Bartlová J. Zamezení vodní eroze půdy při využití meziplodin Vliv úhorového hospodaření na vodostálost půdních agregátů Bártová V. Hodnocení vlivu odrůdových rozdílů termostabilních proteinů hlíz bramboru (Solanum tuberosum l.) na inhibici růstu vybraných druhů fytopatogenních hub Genotypová variabilita lipidacylhydrolasové aktivity u patatinových bílkovin purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor Benešová K. Vliv teploty a délky sladování na obsah vitaminu E ve sladu Bjelková M. Nové směry ve šlechtění olejného lnu Bláha L. Vybrané znaky semen řepky ozimé ovlivňující růst, vývoj a výnos v podmínkách sucha Velikost kořenového systému – možné selekční kritérium pro suchovzdornost pšenice Blažková H. Druhové spektrum plevelů ozimých plodin v provozních podmínkách

447


Both Z. Možnosti pěstování jílku mnohokvětého režimu ekologického zemědělství

jednoletého

na

semeno

v

Brabcová A. Genotypová variabilita lipidacylhydrolasové aktivity u patatinových bílkovin purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor Bradová J. Vztah mezi podjednotkami gluteninů a reologickou kvalitou genetických zdrojů pšenice Variabilita HMW gluteninů pšenice Brtnický M. Monitoring půdní respirace v CHKO Žďárské vrchy v letech 2008 - 2010 Sledování některých biologických vlastností u vybraných hlavních půdních jednotek černozemí Bučánková A. Zkušenosti s využitím čmeláka zemního (Bombus terrestris L., Apidae) ve šlechtění ozimé řepky (Brassica napus L.) Buchar J. Hodnocení vybraných jakostních znaků těstovin Burešová I. Vztah mezi výnosem, kvalitou zrna ječmene a čerpáním N a S během vegetace Burg P. Možnosti využití technologií pro získání energetické štěpky z vinic Hodnocení účinnosti separačního zařízení pro separaci jader z Hroznů Capouchová I. Suchovzdornost genetických zdrojů pšenice Cenklová V. Studium odolnosti vybraných genotypů tuřínu vůči nádorovitosti brukvovitých Cvrčková H. Hodnocení genetické variability autochotonních populací jilmu Cwiková O. Mikrobiologická jakost luštěninových salátů Hodnocení vybraných jakostních znaků těstovin Čáp L. Vliv různých systémů zpracování půdy na půdní vlastnosti a životní prostředí

448


Čepl J. Vliv hnojení a sponu výsadby na výnos nadzemní biomasy a hlíz topinamburu Červinka J. Techniky zpracování půdy a její vliv na zhutnění Čírtková V. Předpověď mikrobiologické kvality potravin pomocí modelování růstu patogenů listerie Čížek M. Vliv hnojení a sponu výsadby na výnos nadzemní biomasy a hlíz topinamburu Čurn V. Využití molekularních markerů ve šlechtení F1 hybridních odrůd řepky (B. napus L.) Využití molekulárních markerů pro hodnocení diverzity genetických zdrojů řepky (Brassica napus L.) Dědouchová M. Hodnocení genetické variability autochotonních populací jilmu Dostálová R. Šlechtění hrachu na rezistenci ke komplexu viróz a antraknóz Dotlačil L. Vztah mezi podjednotkami gluteninů a reologickou kvalitou genetických zdrojů pšenice Drápelová I. Vliv aplikace kompostu na biologické parametry půdy Dundálková L. Aktuální výsledky aplikace cytokininových derivátů v jarním ječmeni Dušek K. Studium odolnosti vybraných genotypů tuřínu vůči nádorovitosti brukvovitých Krajové odrůdy rostlin jako kulturní dědictví národa Dvořáček V. Vztah mezi podjednotkami gluteninů a reologickou kvalitou genetických zdrojů pšenice Ehrenbergerová J. Netradiční obilniny a možnosti jejich využití Eichlerová E. Předpověď mikrobiologické kvality potravin pomocí modelování růstu patogenů listerie Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek 449


Endlová L. Obsah glukosinolátů v zelených částech řepky a jejich vliv na vybrané škůdce Erban V. Předpověď mikrobiologické kvality potravin pomocí modelování růstu patogenů listerie Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Faměra O. Vztah mezi podjednotkami gluteninů a reologickou kvalitou genetických zdrojů pšenice Fiedlerová V. Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou Formánek P. Vliv aplikace kompostu na biologické parametry půdy Frydrych J. Využití trav pro energetické účely Gabrovská D. Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou Gerndtová I. Využití trav pro energetické účely Haberle J. Distribuce kořenů plodin v půdním profilu a využitelná zásoba dusíku a vody Hajšlová J. Vztah rodičovských genomů u mezidruhových hybridů Trifolium pratense x Trifolium medium Hajzler M. Kořenový systém - skrytá polovina rostliny Hakl J. Dynamika růstu vojtěšky v první seči v závislosti na stáří porostu Hartman I. Vliv teploty a délky sladování na obsah vitaminu E ve sladu Hasíková L. Intenzita napadení různých odrůd česneku vlnovníkem Aceria tulipae (Keifer) (Acari: Eriophyidae)

450


Havlíčková L. Využití molekularních markerů ve šlechtení F1 hybridních odrůd řepky (B. napus L.) Využití molekulárních markerů pro hodnocení diverzity genetických zdrojů řepky (Brassica napus L.) Hejduk S. Vliv rozdílného obhospodařovávání travních porostů na infiltrační schopnost Hejna O. Využití molekularních markerů ve šlechtení F1 hybridních odrůd řepky (B. napus L.) Heřmanská A. Velikost kořenového systému – možné selekční kritérium pro suchovzdornost pšenice Hofbauer J. Je žádoucí šlechtění minoritních plodin? Hochman M. Možnosti využití luskovino-obilních směsek ke zvýšení soběstačnosti v produkci krmiv v ekologickém zemědělství Holasová M. Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou Holubec V. Krajové odrůdy rostlin jako kulturní dědictví národa Horáčková V. Genotypová variabilita lipidacylhydrolasové aktivity u patatinových bílkovin purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor Horák O. Druhové spektrum plevelů v máku setém Houška M. Předpověď mikrobiologické kvality potravin pomocí modelování růstu patogenů listerie Hrudová E. Převládající druhy stonkových krytonosců na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk Hrušková M. Hodnocení retenční kapacity kompozitních směsí pšeničné a konopné mouky Hřivna L. Intenzita napadení různých odrůd česneku vlnovníkem Aceria tulipae (Keifer) (Acari: Eriophyidae) Vztah mezi výnosem, kvalitou zrna ječmene a čerpáním N a S během vegetace

451


Hujslová M. Využití PCR metody při identifikaci houbových patogenů rodu Fusarium vyskytujících se na trvalých travních porostech Huňady I. Možnosti využití luskovino-obilních směsek ke zvýšení soběstačnosti v produkci krmiv v ekologickém zemědělství Hutyrová H. Stanovení podobností v české kolekci štírovníku růžkatého (Lotus corniculatus L.) Možnosti pěstování žita svatojánského k výrobě osiva v ekologickém zemědělství Hybler V. Změny půdních vlastností a poměrů některých biogenních prvků na erodované půdě na spraši – případová studie Hýsek J. Nové poznatky o vlivu efektivních technologií zpracování půdy a biofungicidů na ozimou pšenici Chloupek O. Kořenový systém - skrytá polovina rostliny Cholastová T. Využití PCR metody při identifikaci houbových patogenů rodu Fusarium vyskytujících se na trvalých travních porostech Jakešová H. Vztah rodičovských genomů u mezidruhových hybridů Trifolium pratense x Trifolium medium Jandák J. Vliv pěstování kostřavy červené a jetelotravní směsi na nasycenou hydraulickou vodivost Vliv trvalého travního porostu a orné půdy na rychlost vsaku vody do půdy Janzová A. Monitoring půdní respirace v CHKO Žďárské vrchy v letech 2008 - 2010 Javůrek M. Vliv zpracování půdy na omezení následků vodní eroze na půdě typu Cambisol Jílková B. Klíčivost konidií Colletotrichum acutatum po aplikaci účinných látek vybraných fungicidů Juchelková D. Využití trav pro energetické účely

452


Kamenová A. Hodnocení vlivu odrůdových rozdílů termostabilních proteinů hlíz bramboru (Solanum tuberosum l.) na inhibici růstu vybraných druhů fytopatogenních hub Káš M. Vliv minerálního a organického hnojení na obsah živin v půdě a výnos pšenice ozimé Klepáčková V. Vliv předplodiny a zpracování půdy na diverzitu a druhové spektrum plevelů Klíma M. Aktuální mrazuvzdornost řepky olejky (LT50) v závislosti na akumulaci dehydrinů Využití molekulárních markerů pro hodnocení diverzity genetických zdrojů řepky (Brassica napus L.) Kloudová K. Potvrzený výskyt původce bleeding canker Kmoch M. Vliv odrůdy, ošetření, lokality a ročníku na napadení obilek jarního ječmene patogeny rodu Fusarium Knot P. Vliv obalení osiva hnojivem na klíčivost a charakteristiky primárního kořene Knotová D. Stanovení podobností v české kolekci štírovníku růžkatého (Lotus corniculatus L.) Produkce osiva svazenky vratičolisté v podmínkách ekologického zemědělství Kolařík P. Rezistence škodlivých organismů vůči pesticidům Převládající druhy stonkových krytonosců na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk Kolaříková E. Regulace plevelů u cizrny beraní a hrachoru setého Konvalina P. Suchovzdornost genetických zdrojů pšenice Kopecký P. Studium odolnosti vybraných genotypů tuřínu vůči nádorovitosti brukvovitých Koprna R. Aktuální výsledky aplikace cytokininových derivátů v jarním ječmeni Králíčková T. Vývin metlice trsnaté v trávníku

453


Krejzar V. Relativní četnost původců černání stonku bramboru v České republice v roce 2012 Potvrzený výskyt původce bleeding canker Kubátová B. Hodnocení genetické variability autochotonních populací jilmu Kučera V. Aktuální mrazuvzdornost řepky olejky (LT50) v závislosti na akumulaci dehydrinů Využití molekulárních markerů pro hodnocení diverzity genetických zdrojů řepky (Brassica napus L.) Kučerová J. Vliv skladování na kvalitu brambor různých Monitoring půdní respirace v CHKO Žďárské vrchy v letech 2008 - 2010 Sledování některých biologických vlastností u vybraných hlavních půdních jednotek černozemí Vliv vybraných surovin a přísad na kvalitu těstovin Kůdela V. Relativní četnost původců černání stonku bramboru v České republice v roce 2012 Kurešová G. Růst obilek a ukládání dusíkatých látek v průběhu dozrávání zrna pšenice Zhodnocení výživného stavu révy vinné ve vztahu k obsahu dostupných živin v půdě Kýhos K. Vliv podmínek skladování na klíčivost a obsah živin v zrninách Kynický J. Monitoring půdní respirace v CHKO Žďárské vrchy v letech 2008 - 2010 Laknerová I. Netradiční obilniny a možnosti jejich využití Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou Landfeld A. Předpověď mikrobiologické kvality potravin pomocí modelování růstu patogenů listerie Lang J. Dynamika zastoupení travních komponentů u jetelovinotravních směsí na orné půdě Leišová-Svobodová L. Variabilita HMW gluteninů pšenice Výskyt fytopatogenních virů na tykvovité zelenině pěstované v České republice Lošák M. Vliv ošetřování na vývoj botanického složení extenzivních trávníků 454


Madaras M. Rozdíly odrůd pšenice ozimé ve schopnosti čerpat draslík z půdních silikátových minerálů v raných stadiích růstu Macháč R. Možnosti pěstování jílku mnohokvětého jednoletého režimu ekologického zemědělství Výroba osiva hořčice jarní v ekologickém zemědělství

na

semeno

v

Macháčková I. Zkušenosti s využitím čmeláka zemního (Bombus terrestris L., Apidae) ve šlechtění ozimé řepky (Brassica napus L.) Vliv lokality na kontaminaci semen řepky olejky ozimé patogeny Alternaria brassicae, Alternaria brassicicola a Leptosphaeria maculans, Leptosphaeria biglobosa Macháň P. Netradiční obilniny a možnosti jejich využití Machková M. Vliv vybraných surovin a přísad na kvalitu těstovin Máchová P. Hodnocení genetické variability autochotonních populací jilmu Makovská K. Marada P. Hodnocení setrvalosti hospodaření na orné půdě Martinek J. Vývin metlice trsnaté v trávníku Martinek P. Netradiční obilniny a možnosti jejich využití Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou Mašková E. Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou Mašíček T. Vliv pěstování kostřavy červené a jetelotravní směsi na nasycenou hydraulickou vodivost Vliv trvalého travního porostu a orné půdy na rychlost vsaku vody do půdy Matějková Š. Bilance fosforu v půdě dlouhodobého stacionárního pokusu v Hněvčevsi

455


Mayerová M. Rozdíly odrůd pšenice ozimé ve schopnosti čerpat draslík z půdních silikátových minerálů v raných stadiích růstu Mertelík J. Potvrzený výskyt původce bleeding canker Moudrý J. Suchovzdornost genetických zdrojů pšenice Moudrý J. jr. Suchovzdornost genetických zdrojů pšenice Mühlbachová G. Vliv minerálního a organického hnojení na obsah živin v půdě a výnos pšenice ozimé Mikrobiální aktivity po aplikaci chelátů do dlouhodobě kontaminované půdy Nedělník J. Vztah rodičovských genomů u mezidruhových hybridů Trifolium pratense x Trifolium medium Nedomová Š. Hodnocení vybraných jakostních znaků těstovin Neischl A. Vliv předplodiny a zpracování půdy na diverzitu a druhové spektrum plevelů Němečková I. Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Netopil P. Vliv různých systémů zpracování půdy na půdní vlastnosti a životní prostředí Ondráčková E. Šlechtění hrachu na rezistenci ke komplexu viróz a antraknóz Ondřej M. Šlechtění hrachu na rezistenci ke komplexu viróz a antraknóz Ouhrabková J. Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou Využití sojového pudru do pekařských výrobků Pánková I. Relativní četnost původců černání stonku bramboru v České republice v roce 2012 Potvrzený výskyt původce bleeding canker

456


Papoušková L. Vztah mezi podjednotkami gluteninů a reologickou kvalitou genetických zdrojů pšenice Paprštein F. Krajové odrůdy rostlin jako kulturní dědictví národa

Pavela R. Skrining antifungálních vlastností vybraných rostlinných extraktů Pavelek M. Nové směry ve šlechtění olejného lnu Pelikán J. Je žádoucí šlechtění minoritních plodin? Možnosti pěstování žita svatojánského k výrobě osiva v ekologickém zemědělství Pinkrová J. Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Pivec V. Zastoupení oleje v semenech révy vinné Plachká E. Vliv lokality na kontaminaci semen řepky olejky ozimé patogeny Alternaria brassicae, Alternaria brassicicola a Leptosphaeria maculans, Leptosphaeria biglobosa Odolnost vybraných genotypů ozimé řepky vůči houbovým patogenům testovaných v mezistaničních zkouškách výkonu v letech 2010–2012 Pluháčková (Kocourková) H. Netradiční obilniny a možnosti jejich využití Podhrázská J. Větrná eroze na jižní Moravě – potenciál, monitoring, účinnost biotechnických opatření Pokorný E. Monitoring půdní respirace v CHKO Žďárské vrchy v letech 2008 - 2010 Sledování některých biologických vlastností u vybraných hlavních půdních jednotek černozemí Pokorný R. Klíčivost konidií Colletotrichum acutatum po aplikaci účinných látek vybraných fungicidů Vliv odrůdy, ošetření, lokality a ročníku na napadení obilek jarního ječmene patogeny rodu Fusarium

457


Ponížil A. Možnosti využití luskovino-obilních směsek ke zvýšení soběstačnosti v produkci krmiv v ekologickém zemědělství Poslušná J. Převládající druhy stonkových krytonosců na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk Odolnost vybraných genotypů ozimé řepky vůči houbovým patogenům testovaných v mezistaničních zkouškách výkonu v letech 2010–2012 Pospíšil J. Techniky zpracování půdy a její vliv na zhutnění Pospíšilová L. Vliv aplikace kompostu na biologické parametry půdy Pozdíšek J. Možnosti využití luskovino-obilních směsek ke zvýšení soběstačnosti v produkci krmiv v ekologickém zemědělství Psota V. Alginure – prostředek pro zvýšení odolnosti rostlin k houbovým chorobám a jeho využití proti původci strupovitosti jabloně (Venturia inaequalis) Využití metody matení samců proti nesytce jabloňové (Synanthedon myopaeformis) Vliv teploty a délky sladování na obsah vitaminu E ve sladu Vybraná kritéria kvality ječmene pro výrobu sladu Ptáček V. Zkušenosti s využitím čmeláka zemního (Bombus terrestris L., Apidae) ve šlechtění ozimé řepky (Brassica napus L.) Raab S. Zhodnocení vybraných morfologických charakteristik některých druhů rodu Salvia L.. Výroba osiva hořčice jarní v ekologickém zemědělství Raclavská H. Využití trav pro energetické účely Raimanová I. Růst obilek a ukládání dusíkatých látek v průběhu dozrávání zrna pšenice Zhodnocení výživného stavu révy vinné ve vztahu k obsahu dostupných živin v půdě Raus J. Vliv pěstování kostřavy červené a jetelotravní směsi na nasycenou hydraulickou vodivost Rotrekl J. Rezistence škodlivých organismů vůči pesticidům Převládající druhy stonkových krytonosců na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk

458


Rychlá A. Obsah glukosinolátů v zelených částech řepky a jejich vliv na vybrané škůdce Rysová J. Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Využití sojového pudru do pekařských výrobků Řezníček V. Krajové odrůdy rostlin jako kulturní dědictví národa Řepková J. Vztah rodičovských genomů u mezidruhových hybridů Trifolium pratense x Trifolium medium Sachambula L. Vliv teploty a délky sladování na obsah vitaminu E ve sladu Vybraná kritéria kvality ječmene pro výrobu sladu Sapáková E. Intenzita napadení různých odrůd česneku vlnovníkem Aceria tulipae (Keifer) (Acari: Eriophyidae) Vztah mezi výnosem, kvalitou zrna ječmene a čerpáním N a S během vegetace Schulzová V. Vztah rodičovských genomů u mezidruhových hybridů Trifolium pratense x Trifolium medium Sedláčková I. Vliv podmínek skladování na klíčivost a obsah živin v zrninách Seidenglanz M. Převládající druhy stonkových krytonosců na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk Simeonovová J. Hodnocení vybraných jakostních znaků těstovin Skala O. Zastoupení oleje v semenech révy vinné Smočková M. Možnosti pěstování jílku mnohokvětého režimu ekologického zemědělství

jednoletého

na

semeno

v

Sochorec M. Vliv rozdílného obhospodařovávání travních porostů na infiltrační schopnost Soldánová M. Vztah rodičovských genomů u mezidruhových hybridů Trifolium pratense x Trifolium medium

459


Spáčilová V. Aktuální výsledky aplikace cytokininových derivátů v jarním ječmeni Spíchal L. Aktuální výsledky aplikace cytokininových derivátů v jarním ječmeni Stavělíková H. Intenzita napadení různých odrůd česneku vlnovníkem Aceria tulipae (Keifer) (Acari: Eriophyidae) Stehno Z. Netradiční obilniny a možnosti jejich využití Suchovzdornost genetických zdrojů pšenice Strašil Z. Pěstování ozdobnice (Miscanthus x Giganteus) určené pro energetické využití Strnad M. Aktuální výsledky aplikace cytokininových derivátů v jarním ječmeni Strohalm J. Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Střalková R. Zastoupení oleje v semenech révy vinné Středa T. Větrná eroze na jižní Moravě – potenciál, monitoring, účinnost biotechnických opatření Kořenový systém - skrytá polovina rostliny Středová H. Větrná eroze na jižní Moravě – potenciál, monitoring, účinnost biotechnických opatření Suchý K. Suchovzdornost genetických zdrojů pšenice Sumíková T. Identifikace původců fuzarióz klasu pomocí multiplex PCR Skrining antifungálních vlastností vybraných rostlinných extraktů Svoboda J. Hodnocení odolnosti vybraných novošlechtění okurek nakládaček k viru žluté mozaiky cukety (ZYMV) Výskyt fytopatogenních virů na tykvovité zelenině pěstované v České republice Svoboda M. Techniky zpracování půdy a její vliv na zhutnění

460


Svoboda P. Distribuce kořenů plodin v půdním profilu a využitelná zásoba dusíku a vody Změny obsahu a forem minerálního dusíku v půdním profilu pod rozvezenými polními hnojišti Svobodová A. Vliv hnojení a sponu výsadby na výnos nadzemní biomasy a hlíz topinamburu Svobodová I. Aktuální výsledky aplikace cytokininových derivátů v jarním ječmeni Svobodová M. Vývin metlice trsnaté v trávníku Šácha J. Vliv trvalého travního porostu a orné půdy na rychlost vsaku vody do půdy Šafránková I. Vliv odrůdy, ošetření, lokality a ročníku na napadení obilek jarního ječmene patogeny rodu Fusarium Šantrůček J. Dynamika růstu vojtěšky v první seči v závislosti na stáří porostu Vývin metlice trsnaté v trávníku Šarapatka B. Vliv různých systémů zpracování půdy na půdní vlastnosti a životní prostředí Šefrová H. Intenzita napadení různých odrůd česneku vlnovníkem Aceria tulipae (Keifer) (Acari: Eriophyidae) Ševčíková M. Vliv ošetřování na vývoj botanického složení extenzivních trávníků Šmahel P. Regulace plevelů u cizrny beraní a hrachoru setého Šottníková V. Vliv skladování na kvalitu brambor různých Vliv vybraných surovin a přísad na kvalitu těstovin Šrámek P. Vliv frekvence sečení a úrovně hnojení na výnosy a botanické složení trvalého travního porostu Štočková L. Variabilita HMW gluteninů pšenice

461


Švec I. Hodnocení retenční kapacity kompozitních směsí pšeničné a konopné mouky Tejklová E. Nové směry ve šlechtění olejného lnu Toman F. Vliv trvalého travního porostu a orné půdy na rychlost vsaku vody do půdy Tóth, P. Převládající druhy stonkových krytonosců na lokalitách Troubsko, Lednice a Šumperk Tvarůžek J. Vybraná kritéria kvality ječmene pro výrobu sladu Urban M. O. Aktuální mrazuvzdornost řepky olejky (LT50) v závislosti na akumulaci dehydrinů Vybrané znaky semen řepky ozimé ovlivňující růst, vývoj a výnos v podmínkách sucha Vaculová K. Vliv podmínek skladování na klíčivost a obsah živin v zrninách Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou Vach M. Nové poznatky o vlivu efektivních technologií zpracování půdy a biofungicidů na ozimou pšenici Vliv zpracování půdy na omezení následků vodní eroze na půdě typu Cambisol Valenta R. Aktuální výsledky aplikace cytokininových derivátů v jarním ječmeni Valtýniová S. Hodnocení setrvalosti hospodaření na orné půdě Vejražka K. Je žádoucí šlechtění minoritních plodin? Klíčivost konidií Colletotrichum acutatum po aplikaci účinných látek vybraných fungicidů Verner F. Hodnocení setrvalosti hospodaření na orné půdě Víchová J. Klíčivost konidií Colletotrichum acutatum po aplikaci účinných látek vybraných fungicidů Vítámvás P. Aktuální mrazuvzdornost řepky olejky (LT50) v závislosti na akumulaci dehydrinů 462


Vlček V. Změny půdních vlastností a poměrů některých biogenních prvků na erodované půdě na spraši – případová studie Volková P. Využití trav pro energetické účely Vliv frekvence sečení a úrovně hnojení na výnosy a botanické složení trvalého travního porostu Vocetková M. Bilance fosforu v půdě dlouhodobého stacionárního pokusu v Hněvčevsi Vortelová L. Hodnocení genetické variability autochotonních populací jilmu Vrbovský V. Obsah glukosinolátů v zelených částech řepky a jejich vliv na vybrané škůdce Vyvadilová M. Vybrané znaky semen řepky ozimé ovlivňující růst, vývoj a výnos v podmínkách sucha Využití molekulárních markerů pro hodnocení diverzity genetických zdrojů řepky (Brassica napus L.) Winkler J. Vliv předplodiny a zpracování půdy na diverzitu a druhové spektrum plevelů Druhové spektrum plevelů ozimých plodin v provozních podmínkách Winterová R. Směsné zeleninové šťávy se zvýšeným obsahem bioaktivních látek Pekařské výrobky s přídavkem netradičních obilovin, obohacené kyselinou listovou Zajonc O. Využití trav pro energetické účely Zelená V. Vliv předplodiny a zpracování půdy na diverzitu a druhové spektrum plevelů Zemánek P. Možnosti využití technologií pro získání energetické štěpky z vinic Hodnocení účinnosti separačního zařízení pro separaci jader z Hroznů Žabka M. Identifikace původců fuzarióz klasu pomocí multiplex PCR Skrining antifungálních vlastností vybraných rostlinných extraktů Živna T. Vliv aplikace kompostu na biologické parametry půdy

463


Název publikace:

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

Druh publikace:

Vědecká příloha časopisu Úroda 12/2012

Autoři publikace:

Kolektiv autorů dle obsahu

Editor:

Ing. Barbora Badalíková Ing. Jaroslava Bartlová

Náklad:

5. 500 výtisků

Forma:

CD

Vydal:

Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o. Troubsko Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko a Úroda 12/2012

_________________________________________________________________________

ISSN: 0139-6013

AKTUÁLNÍ POZNATKY V PĚSTOVÁNÍ, ŠLECHTĚNÍ, OCHRANĚ ROSTLIN A ZPRACOVÁNÍ PRODUKTŮ

Recommend Documents