Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin
Hodnocení kvality ječmene a sladu po hnojení dusíkem a sírou Diplomová práce
Vedoucí práce: Dr. Ing. Luděk Hřivna
Vypracovala: Bc. Ivana Otáhalová Brno 2010
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma ,,Hodnocení kvality ječmene a sladu po hnojení dusíkem a sírou“ vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
dne………………………………………. podpis diplomantky……………………...
PODĚKOVÁNÍ
Děkuji vedoucímu diplomové práce Dr. Ing. Luďku Hřivnovi za odborné vedení při vypracování diplomové práce a za cenné rady a odborné připomínky k dané problematice. Děkuji také svým rodičům za umožnění studia a podporu během něj.
ABSTRAKT Cílem diplomové práce bylo shrnout vliv dusíku a síry na výnos a kvalitu ječmene a sladu. Pokusy byly založeny v letech 2008 a 2009 na pozemku patřícím do katastru zemědělského podniku Agrospol Velká Bystřice. V obou letech byla používána odrůda Jersey. Ječmen byl pěstován po předplodině cukrovce, chrást byl zaorán. Provádělo se hodnocení technologických parametrů zrna. Do pokusu bylo zahrnuto celkem 16 variant. se provádělo během vzcházení. U vybraných
Hnojení dusíkem a sírou
variant byly provedeny korekce
výživného stavu rostlin prostřednictvím ledku amonného s vápencem během vegetace v různých fázích vývoje porostu. Výsledky ukázaly, že korekce měla negativní vliv na výnos i technologické parametry zrna v obou letech sledování. Výsledky byly statisticky vyhodnoceny metodou jednofaktorové analýzy rozptylu a mnohonásobným porovnáním podle Tukeyova testu.
Klíčová slova: ječmen, dusík, síra, hnojení, kvalita
ANNOTATION The aim of this diploma thesis is to summarize the influence of nitrogene and sulphur to yield and quality of the barley and the malt. The experiments were performed at years 2008 and 2009 on the area of agricultural plant Agrospol Velká Bystřice. In both years were used barley Jersey. The sugar beet was used as foregoing crop and beet tops were ploughdown. The technological ranking of the crop parameters were performed. For the experiment was used 16 variants in total. Fertilization by nitrogene and sulphur was performed during emergence. Corrections of the nutritive state of plants by using ammonium saltpetre with calcite were performed in different stages of development of plants. The results showed the negative influence of corrections on the yield and technological parameters of the crop in both years. The results were statistically evaluate by using single-factor dispersion analysis and by multiple-comparison of the Tukey's test with the results. Keys words: barley, nitrogen, sulphur, fertilization, quality
OBSAH 1 ÚVOD............................................................................................................................ 9 2 CÍL PRÁCE ................................................................................................................. 10 3 PŘEHLED LITERATURY ......................................................................................... 11 3.1 Charakteristika ječmene........................................................................................ 11 3.1.1 Historie pěstování ječmene ............................................................................ 11 3.1.2 Obilka ječmene .............................................................................................. 11 3.1.3 Chemické složení zrna ................................................................................... 13 3.1.4 Růst a vývoj ječmene..................................................................................... 16 3.1.5 Ukazatele kvality sladovnického ječmene ..................................................... 17 3.1.5.1 Subjektivní hodnocení ............................................................................ 18 3.1.5.2 Třídění zrna (propad zrn nad sítem 2,5 mm a 2,8 mm) .......................... 18 3.1.5.3 Hmotnost tisíce zrn ................................................................................. 19 3.1.5.4 Vlhkost.................................................................................................... 19 3.1.5.5 Objemová hmotnost................................................................................ 20 3.1.5.6 Klíčivost.................................................................................................. 20 3.1.5.7 Obsah škrobu .......................................................................................... 20 3.1.5.8 Obsah dusíkatých látek ........................................................................... 21 3.2 Technologické ukazatele sladovnické jakosti....................................................... 21 3.2.1 Extrakt v sušině sladu a relativní extrakt ....................................................... 22 3.2.2 Kolbachovo číslo ........................................................................................... 23 3.2.3 Diastatická mohutnost.................................................................................... 23 3.2.4 Dosažitelný stupeň prokvašení ...................................................................... 23 3.2.5 Friabilita......................................................................................................... 24 3.2.6 Obsah β-glukanů ............................................................................................ 24 3.3 Dusík..................................................................................................................... 24 3.3.1 Koloběh dusíku v suchozemském ekosystému.............................................. 25 3.3.2 Vliv dusíku na kvalitu zrna ječmene a sladu ................................................. 26 3.3.3 Projev nadbytku a nedostatku dusíku ............................................................ 27 3.4 Síra ........................................................................................................................ 28 3.4.1 Cyklus síry ..................................................................................................... 28
3.4.2 Vliv síry na kvalitu ječmene a sladu .............................................................. 29 3.4.3 Projev nadbytku a nedostatku síry ................................................................. 30 3.5 Výživa a hnojení jarního ječmene ........................................................................ 31 3.5.1 Hnojení dusíkem ............................................................................................ 32 3.5.2 Hnojení sírou.................................................................................................. 34 3.5.3 Korekce výživného stavu během vegetace .................................................... 35 4 MATERIÁL A METODY........................................................................................... 37 4.1 Založení pokusu .................................................................................................... 37 4.2 Charakteristika použité odrůdy Jersey.................................................................. 39 4.3 Schéma pokusu a vlastní metodika....................................................................... 39 4.4 Vyhodnocení výsledků ......................................................................................... 41 5 VÝSLEDKY A DISKUSE .......................................................................................... 42 5.1 Vyhodnocení výsledků z roku 2008 ..................................................................... 42 5.1.1 Výnos zrna ..................................................................................................... 42 5.1.2 Objemová hmotnost....................................................................................... 42 5.1.3 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,5 mm .............................................. 43 5.1.4 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,8 mm .............................................. 44 5.1.5 Obsah škrobu ................................................................................................. 45 5.1.6 Obsah N-látek ................................................................................................ 45 5.2 Vyhodnocení výsledků z roku 2009 ..................................................................... 46 5.2.1 Výnos zrna ..................................................................................................... 46 5.2.2 Objemová hmotnost....................................................................................... 47 5.2.3 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,5 mm .............................................. 47 5.2.4 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,8 mm .............................................. 48 5.2.5 Obsah škrobu ................................................................................................. 49 5.2.6 Obsah N-látek ................................................................................................ 49 5.3 Porovnání ročníků................................................................................................. 50 5.4 Hodnocení vlivu korekce na výnos a kvalitu ječmene ......................................... 51 6 ZÁVĚR ........................................................................................................................ 52
7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ......................................................................... 53 8 SEZNAM TABULEK ................................................................................................. 57
1 ÚVOD Ječmen je jednou z nejrozšířenějších zemědělských plodin na světě. V České republice je v posledních letech pěstován na výměře kolem 400 tisíc hektarů. Jeho místo je v rostlinné produkci posledního století ze všech plodin nejstabilnější. Má zde nejvhodnější podmínky pro pěstování. Pěstování ječmene má v České republice dlouholetou tradici. Ječmen je plodinou s nejkratší vegetační dobou, kdy během tohoto období dokáže vytvořit vysoký biologický i hospodářský výnos. Největší uplatnění má ve sladovnictví, kde se používá k výrobě sladu. Na výrobu sladu se zpracovává kolem 30 % celkové sklizně jarního ječmene. Dále se ječmen využívá jako kvalitní jadrné krmivo pro monogastrická zvířata, na výrobu krup, ale i na výrobu sladových výtažků. Zvyšuje se rovněž potřeba ječmene jako suroviny pro průmyslové
využití
k
výrobě
lihu,
škrobu,
detergentů,
kosmetických
a farmaceutických přípravků. Ječmen určený pro výrobu piva se hodnotí od chvíle, kdy lidé zjistili, že z něj lze vyrobit kvalitní alkoholický nápoj. Sladovnický ječmen se hodnotí podle mnoha ukazatelů jako jsou hmotnost tisíce zrn, objemová hmotnost, propad zrna nad sítem, vlhkost, klíčivost, obsah škrobu, obsah bílkovin a celá řada dalších parametrů. Výběr hodnocených znaků pro ukazatel sladovnické jakosti byl proveden pivovarskými a sladařskými odborníky z České republiky a ze Slovenské republiky v roce 1995. K hodnoceným parametrům sladovnické jakosti patří: obsah dusíkatých látek (bílkovin) v zrnu ječmene, extrakt v sušině sladu, relativní extrakt při 45oC, Kolbachovo číslo, diastatická mohutnost, dosažitelný stupeň prokvašení, friabilita sladu a obsah β-glukanů ve sladině. Při pěstování ječmene je důležité pravidelně dodávat výživu rostlině ve formě hnojení. Jarní ječmen je plodinou s obrovskými nároky na dostatek živin. Výživa a hnojení dusíkem a sírou rozhodujícím způsobem ovlivňuje výnos a kvalitu sladovnického ječmene. Nedostatek dusíku a síry se projeví nízkým podílem předního zrna, vysoký obsah zase nadměrným zahušťováním, poléháním rostlin a zvyšováním N-látek v zrnu. Vzhledem k tomu, že síra je součástí aminokyselin, které tvoří důležitou složku bílkovin, její nedostatek způsobuje snížení syntézy těchto vysokomolekulárních N-látek. Při deficitu síry se zpomaluje syntéza chlorofylu, brzdí se celkový růst rostlin a je narušena odolnost rostliny vůči stresům.
9
2 CÍL PRÁCE Cílem práce je shrnout vliv dusíku a síry na výnos a kvalitu sladovnického ječmene a vyhodnotit účinek hnojení dusíkem v kombinaci se sírou v maloparcelních pokusech, které probíhaly na lokalitě ve Velké Bystřici u Olomouce.
10
3 PŘEHLED LITERATURY
3.1 Charakteristika ječmene 3.1.1 Historie pěstování ječmene Ječmen patří mezi nejstarší obilniny (KRAUSKO ET AL., 1980), je jednou z prvních domestifikovaných rostlin na světě (HANCOCK, 2004). Ječmen byl součástí nekvašených chlebů. Dále se ječmen a slad používal na přípravu tradičních nápojů (NEWMAN, NEWMAN, 2006). Používal se nejprve jako základní potravina, ale jen do doby, než zkvasil v první pivo (HANCOCK, 2004). Za oblast původu ječmene je považována Asie (ZIMOLKA ET AL., 2006). O pěstování ječmene v Číně a Indii jsou historické doklady z doby okolo 2000 let před naším letopočtem (KRAUSKO ET AL., 1980). Dosud zůstává sporné, který ječmen se pěstoval dříve, zda víceřadý či dvouřadý (ZIMOLKA ET AL., 2006). Ječmen pronikl do Evropy asi 7000 – 4000 let př.n.l. pravděpodobně z oblasti mezi Egyptem a Íránem, patrně v souvislosti s migrací obyvatelstva ze Severní Afriky (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000) a dále se šířil po celém Evropském kontinentu (NEWMAN, NEWMAN, 2006). Jiní autoři soudí, že mimo tzv. jižní cesty existuje tzv. severní cesta ze Zakaspicka a Sibiře. V našich zemích je pěstování ječmene písemně doloženo z roku 1227 v Čechách i na Moravě (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Černý et al. (2007) uvádí, že ječmen byl pro Čechy již v devátém století spolu s prosem a nahými pšenicemi nejvýznamnější plodinou. Pro svou velkou adaptabilitu a významné přednosti pěstitelské se rychle rozšířil ve všech světadílech a má nejrozsáhlejší pěstitelský areál ze všech obilovin (DUDÁŠ, 2002).
3.1.2 Obilka ječmene Obilka ječmene je podlouhlého, vejčitého, na obou koncích zašpičatělého tvaru (DUDÁŠ, 2002). U ječmenů pěstovaných v naší oblasti je barvy světle žluté, může však být i oranžová, hnědá, fialová až modročerná. U pluchatého ječmene je obilka na hřbetní straně kryta pluchou, která svými okraji překrývá menší plušku. Pluška ve střední části kryje podélnou rýhu obilky, k ní z vnější strany přiléhá zakrnělý vrchol osy klásku, jejíž
11
obrvení je rozlišovacím znakem některých forem a odrůd ječmene. Obilka je složena ze tří částí: obalů, endospermu a zárodku (ZIMOLKA ET AL., 2006). Jednotlivé anatomické části zrna mají ze sladařského hlediska svůj specifický význam (DUDÁŠ, 2002). Endosperm představuje tu část obilky, která se během zpracování ve sladovně a při použití sladu v pivovaře podstatně biochemicky mění. Tyto změny rozhodují o úspěchu výroby sladu a piva. Vzájemný poměr obsahu škrobu k ostatním, zejména k dusíkatým látkám rozhoduje o moučnatosti ječmene a extraktivnosti sladu (INGR ET AL., 2003). Endosperm vyplňuje hlavní podíl zrna (ZIMOLKA ET AL., 2006) a tvoří největší část obilky (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Vnitřní endosperm je tvořen tenkostěnnými buňkami, do kterých se ukládá převážně zásobní škrob. Jeho vnější vrstva – aleuronová, se nachází bezprostředně pod osemením. Počet řad buněk aleuronové vrstvy se snižuje směrem k zárodku. Buňky aleuronové vrstvy obsahují zásobní bílkoviny, tuk a menší množství škrobových zrn. Na počátku klíčení se v nich aktivují enzymy, které degradují obsah škrobového endospermu (ZIMOLKA ET AL., 2006). Obalovou vrstvou na hřbetní straně je plucha, na břišní straně pluška, dále následují oplodí a osemení (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Plucha je tvořena z vysoce rezistentních polymerních sloučenin, jako ligninu, celulosy a pentosanů. Pod pluchou se nachází oplodí a osemení, které spolu srůstají. Osemení je semipermeabilní, propouští vodu a četné ionty, zadržuje však vysokomolekulární látky (INGR ET AL., 2003). Obalové vrstvy chrání klíček a endosperm před nadměrným vysycháním, mechanickým poškozením a mikrobiálním napadením. Obalové vrstvy ovlivňují kromě toho přístup kyslíku k zárodku a jsou proto důležitým regulátorem klíčení (DUDÁŠ, 2002). Aleuronová vrstva se u kvalitních ječmenů skládá zpravidla ze dvou řad hrubostěnných buněk, které obsahují převážně bílkoviny a tuky. Čím více vrstev aleuronových buněk zrno obsahuje, tím je bohatší na bílkoviny. V aleuronové vrstvě se aktivují na počátku klíčení enzymy a odtud se šíří jejich činnost do endospermu (INGR ET AL., 2003). Zárodek jako živá část obilky má důležitou roli, neboť z něho vycházejí veškeré popudy k tvorbě enzymů důležitých pro klíčení (DUDÁŠ, 2002). Zárodek je latentní formou, ze které po hydrataci vyroste nová rostlina (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000).
12
Obr. 1: Podélný řez zralou obilkou (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000)
3.1.3 Chemické složení zrna Plně vyzrálá ječná obilka obsahuje 12 – 14 % vody. Nižší procento je nepřijatelné, neboť voda je součástí buněčné protoplazmy a její nižší obsah by měl negativní vliv na technologickou jakost. Naopak vyšší procento vlhkosti by způsobilo problémy při skladování (ZIMOLKA ET AL., 2006). Sušinu tvoří organické dusíkaté a bezdusíkaté sloučeniny a anorganické látky (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Sušina obilky obsahuje sacharosu, invertní cukr, amylasu, hemicelulosu, celulosu a lignin (KRAUSKO ET AL., 1980). Sacharidy představují největší část organického podílu zrna (kolem 82%). Nacházejí se v zrnu ve formě jednoduchých cukrů, škrobu, celulosy, hemicelulos, ligninu, gumových látek a slizů (DUDÁŠ, 2002). Jednoduchých cukrů obsahuje obilka asi 2,5 %. Jedná se především o sacharosu a invertní cukr, který ovlivňuje energii klíčivosti (INGR ET AL., 2003). Škrob je nejdůležitějším cukrem. Je uložen v endospermu ve formě škrobových zrn. Obsah škrobu se má pohybovat u dobrých sladovnických ječmenů od 63 – 65% v sušině. Čím více škrobu zrno obsahuje a čím je vyšší podíl škrobových zrn, tím je 13
kvalitnější surovinou (DUDÁŠ, 2002). V endospermu ječmene se nacházejí dvě velikosti škrobových granulí – velké, které se označují jako typ A a malé, označené jako typ B. Škrobové granule se liší nejen velikostí, ale i složením a schopností se odbourávat. Většina ječmenných škrobů, obsahuje dvě základní složky: amylasu a amylopektin. Amylosa je složkou u většiny obilných škrobů méně zastoupenou. Amylosa se často označuje jako lineární složka škrobu, ale není tomu tak. Ačkoli větvení řetězce je mnohem menší než v případě amylopektinu, není zanedbatelné a může se nazvat „amylosa s nižším stupněm větvením“. Jodem se amylosa barví modře. Ve vodě se rozpouští bez vzniku mazu. Ječmeny obsahují dále 10 – 14 % neškrobnatých polysacharidů: celulosy, hemicelulosy, ligninu, a gumovitých látek (KULOVANÁ, 2002). Celulosa tvoří 3,5 – 7 % ječného zrna. Je hlavní složkou buněčných stěn (DUDÁŠ, 2002). Obsažena je i v klíčku, oplodí a osemení. Ve vodě je nerozpustná a chemicky i enzymově těžko štěpitelná (KULOVANÁ, 2002). Hemicelulosy jsou zastoupeny hlavně v endospermálních buněčných stěnách obilovin a tvořeny jsou asi ze 75 % β-glukany a z 20 % arabinoxylany. β-glukan je neškrobový polysacharid. Vyšší obsah β-glukanů v pivovarských surovinách je ze sladařského hlediska nežádoucí, přestože část jich je během technologie výroby piva štěpena enzymem β-glukanázou. Arabinoxylany jsou polymery obsahující v molekulách podstatný podíl pentóz. Strukturně se jedná o polysacharid arabinoxylan. Lze je rozdělit na nerozpustné ve vodě a rozpustné neboli slizy. V obalových vrstvách jsou i nerozpustné arabinoxylany, rozpustné jsou obsaženy především v aleuronové vrstvě (ZIMOLKA ET AL., 2006). Tříslovinné látky (polyfenoly) se nacházejí převážně v povrchových částech obilky a vyluhují se částečně při máčení zrna. Jsou v negativní korelaci s bílkovinami a působí jako inhibitory klíčení (DUDÁŠ, 2002). Celkové množství se pohybuje od 0,1 do 0,6 % sušiny a závisí na odrůdě, pěstebním místě a ročníku (KULOVANÁ, 2002). V
ječmeni
jsou
přítomny
také
tzv.
anthokyanogeny
a
tanoidy.
Tanoidy jsou nízkomolekulární a středně molekulární polyfenolové látky. Obsah tanoidů se obecně dává do vztahu s výší bílkovinných zákalů piva, s intenzitou hořkosti, chutí a plností piva. Zvláštní význam má skupina anthokyanogenů z hlediska chuti a koloidní stability piva. Jsou přítomny zejména v aleuronu a jejich nosičem je bílkovina hordein.
14
Fenolové sloučeniny, které dodávají sladu antioxidační schopnost, hrají důležitou úlohu v organoleptické stabilitě piva a to potlačením oxidačních procesů během výroby a skladování piva. Odstranění těchto sloučenin pro zlepšení koloidní stability může způsobit zhoršení organoleptické stability piva (KULOVANÁ, 2002). Kromě sacharidů obsahuje zrno dusíkaté látky. Obsah a kvalitní složení těchto látek z velké části rozhoduje o vhodnosti ječmene na sladování. Optimální množství dusíkatých látek pro sladovnický ječmen je 8,5 – 10,5% (KRAUSKO ET AL., 1980). Ingr (2003) uvádí, že optimální obsah dusíkatých látek v zrnu je 10 – 11,5 %. Jejich obsah, který je velmi variabilní vlivem vnějších podmínek (závislost na odrůdě, složení půdy, hnojení, předplodině, na klimatických podmínkách a době vegetace) do jisté míry určuje, zda je zrno vhodné pro sladovnické účely (KULOVANÁ, 2002). Dusíkaté látky mají zásadní technologický význam pro zpracovatelnost ječmene na slad, pomnožení kvasnic, pěnivost, chuť a stabilitu piva (INGR ET AL., 2003). Na
základě
fyzikálně-chemických
vlastností
a
rozpustnosti
v
různých
rozpouštědlech rozdělujeme bílkoviny ječmene na albuminy, globuliny, hordeiny, gluteniny. Albuminy jsou rozpustné ve vodě a představují 4 % všech ječných bílkovin. Během sladování silně štěpí. Globuliny jsou rozpustné v roztoku soli a představují asi 18 % celkových ječných bílkovin. Hordeiny jsou rozpustné v 70 % etanolu, tvoří největší podíl bílkovin ječného zrna a jsou především v aleuronové vrstvě jako zásobní bílkoviny. Gluteniny jsou z části rozpustné ve zředěných roztocích kyselin a zásad, tvoří asi 37 % z veškerých bílkovin a naházejí se převážně v aleuronové vrstvě. Při jejich vyšším obsahu dochází k horšímu rozluštění sladu (ZIMOLKA ET AL., 2006). Tuky jsou v ječmenném zrně přítomné v množství 2 až 3% a to hlavně aleuronové vrstvě a zárodku (KRAUSKO ET AL., 1980). Koncentrace tuku v obilce není rovnoměrná, kromě volných tuků je zde poměrně vysoký podíl tuků vázaných, a proto se dostupné údaje o této živině často dost odlišují (ZIMOLKA ET AL., 2006). Ječné zrno je bohaté na obsah vitamínů, které se koncentrují především v zárodku a aleuronové vrstvě. Podílejí se na syntéze řady enzymů. Ječné zrno obsahuje vitamín H, E, provitamín A a téměř celý komplex vitamínů skupiny B, kyselinu nikotinovou, pantothenovou, listovou a malé množství vitamínu C (DUDÁŠ, 2002).
15
Tab. 1: Složení obilky ječmene (ZIMOLKA ET AL., 2006) Procento v obilce
Látka Sacharidy Škrob - amylóza 17 - 24 % škrobu - amylopektin 76 - 83 % škrobu Nízkomolekulární sacharidy Sacharóza Ostatní cukry Rafinóza Maltóza Glukóza Fruktóza Neškrobové polysacharidy Hemicelulózy - β-glukany - pentosany -celulóza Tuky Polyfenoly Dusíkaté látky Rozpustné dusíkaté látky Albuminy a globuliny Hordeiny Gluteliny Minerální látky
60 – 65
1–2 1 0,3 – 0,5 0,1 0,1 0,1
3,3 – 4,9 9 4–7 3,5 0,1 – 0,6 9,5 – 11,9 1,9 3,5 3–4 3–4 2
3.1.4 Růst a vývoj ječmene Změny probíhající během životního cyklu souhrnně nazýváme růstem a vývojem. Zahrnují období od nabobtnání a vyklíčení obilky až do vytvoření nové obilky. Za růstové změny považujeme kvantitativní přírůstky organické hmoty, vznik rostlinných orgánů a jejich architekturu – prostorové uspořádání. Souběžně probíhají kvalitativní změny (diferenciace), které vedou k přechodu rostlin z vegetativního do generativního období, vrcholícího vytvořením reprodukčních orgánů (zrna) (ZIMOLKA ET AL., 2006). V průběhu vegetace procházejí rostliny vývojovými změnami, které se projevují morfologickými a anatomickými změnami. Podobně jako se mění v průběhu vegetace celkový vzhled rostliny, dochází i ke změnám na vzrostném vrcholu rostlin (PAZDERA ET AL., 2006). Vegetační doba jarního ječmene v našich podmínkách trvá průměrně 100 – 120 dnů, přičemž o výnosu a kvalitě rozhodují především konečné fáze, období tvorby a zrání zrna. Optimální sklizňová vlhkost se pohybuje okolo 15 %. Při nižší vlhkosti hrozí
16
nebezpečí zvýšeného mechanického poškození zrna, při vyšší vlhkosti mohou být obilky rozmačkány (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000).
3.1.5 Ukazatele kvality sladovnického ječmene Požadavky na kvalitu sladovnického ječmene jsou legislativně vymezeny v ČSN 46 1100-5. Za ječmen sladovnický se považují odrůdy ječmene setého dvouřadého registrované v Seznamu odrůd jako vhodné pro výrobu pivovarského sladu. Obecně se uvádí, že sladovnický ječmen musí být zdravý, vyzrálý, bez škůdců a cizích pachů. Nesmí obsahovat zrna s pluchou zjevně naplesnivělou a plesnivou (BENADA ET AL., 2001). Dalším základním požadavkem je odrůdová jednotnost a stejný produkční původ zrna (DUDÁŠ, 2002).
Tab. 2: Hodnoty jakostních ukazatelů zrna sladovnického ječmene (PAZDERA ET AL., 2006)
Ukazatel jakosti
Základní jakost
Závazná jakost
odrůdová čistota deklarované odrůdy v %
90
-
barva pluchy
světle žlutá
žlutá, i méně vyrovnaná
vlhkost v %
14
nejvýše 15,0
přepad zrna nad sítem 2,5 mm v %
95
nejméně 85,0
zrnové příměsi sladařsky nevyužitelné v %
2
nejvýše 3,0
zrnové příměsi sladařsky částečně využitelné v %
2
nejvýše 6,0
neodstranitelná příměs v %
-
nejvýše 1,0
klíčivost v % obsah N-látek v sušině (Nx6,25) v % nejvýše nejméně
98
nejméně 96,0
11
10,0 12,0
17
3.1.5.1 Subjektivní hodnocení Barva a charakter pluchy patří již tradičně k hlavním vzhledovým znakům. Požaduje se vyrovnaná, světlá, slámově žlutá barva ječmene. Barevné změny jako skvrnitost, zahnědlé špičky a šedivé zbarvení signalizují možnost výskytu plísní, které mohou přerůst do závažných problémů při výrobě sladu. Důležitá je vyrovnanost v tvaru a velikosti zrna, jež podmiňuje rovnoměrné přijímání vody a tím rovnoměrnost procesů, probíhajících při klíčení a podporujících homogenitu sladu. Přirozený lesk a zdravá vůně doplňují pohled na kvalitní sladovnický ječmen. Zdravý ječmen má přirozený lesk a čistou vůni slámy (PROKEŠ ET AL., 1997). Tyto znaky vypovídají o vzhledu ječmene a dá se podle nich usuzovat, jak probíhala závěrečná fáze zrání, za jakých podmínek byl ječmen sklízen, jak byl ošetřován a uskladněn. Ječmen s vyšším podílem zrn se zahnědlými špičkami je nevzhledný, barevně nevyrovnaný a zpracovatelé jej odmítají z důvodů potencionálního zdroje plísní a možností narušení dalších sladařských a hygienických kritérií (POLÁK ET AL., 1998). Základním technologickým nedostatkem je samovolné přepěňování piva, při němž jako jeden z faktorů vystupují polypeptidy vznikající jako reakce embrya klíčící obilky na napadení vlákny plísně (KOSAŘ ET AL., 1997). Kvalitu ječmene do určité míry charakterizuje i jemnost pluchy. Hrubá plucha je znakem méně jakostních sladovnických ječmenů. Čím je zrno plnější, tím menší je objem pluchy a její hmotnostní podíl (POLÁK ET AL., 1998).
3.1.5.2 Třídění zrna (propad zrn nad sítem 2,5 mm a 2,8 mm) Třídění sladovnického ječmene podle velikosti je důležitou zkouškou při nákupu a má rovněž velký význam technologický. K třídění se používá mechanické prosévadlo typu Steineckerova prosévadla se sadou sít s podélnými otvory (PELIKÁN ET AL., 1993). Vysoký podíl zrna nad sítem 2,5 mm signalizuje dobrý ročník, dlouhou vegetační dobu a příznivé podmínky při dozrávání. Lze předpokládat, že přijatý dusík byl využit pro tvorbu výnosu a nebyl uložen do zrna (PROKEŠ ET AL, 1997). U vyrovnaných zrn je předpoklad, že v průběhu sladovacího procesu přijímají stejnoměrně vodu, rovnoměrně klíčí a dosáhnou tak i žádaného stupně rozluštění. Vysoký přepad 2,8 mm souvisí s výtěžností sladu a ovlivňuje do určité míry i obsah bílkovin i extraktivnost vyrobeného sladu. Sladovnický ječmen by neměl obsahovat žádný odpad – to znamená, že v dodávané partii by se
18
neměla vyskytovat zrna drobná, zaschlá a nevyvinutá, která propadnou sítem 2,5 mm (POLÁK ET AL, 1998). Rovněž poškozená zrna a zlomky by se neměly v dodávkách ječmene
vyskytovat,
zvyšují
značně
nebezpečí
infekce
plísněmi
a
dalšími
mikroorganismy při máčení a klíčení (KOSAŘ, PROKEŠ, PSOTA, ONDERKA, VÁŇOVÁ, 1997). Vysoký podíl tzv. zadního zrna souvisí se snížením výtěžnosti sladu a do určité míry negativně ovlivňuje obsah bílkovin i extraktivnost sladu. Velikostní vyrovnanost obilek partií ječmene je důležitá i z důvodů technologických. Jen velikostně jednotné a vyrovnané zrno dané odrůdy přijímá stejnoměrně vodu při máčení, rovnoměrně klíčí a dosahuje žádaného stupně rozluštění (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000).
3.1.5.3 Hmotnost tisíce zrn Hmotnost tisíce zrn je funkce tvaru zrna a hustoty zrna (KULOVANÁ, 2002). Souvisí s obsahem bílkovin a vztah k extraktivnosti sladu je silně ovlivněn odrůdou ječmene (KOSAŘ ET AL., 1997). Velké zrno s velkou hustotou má zpravidla větší poměr endospermu k ostatním morfologickým částem zrna. Vyšší hodnoty ukazují na vyšší podíl předního zrna (KULOVANÁ, 2002). Stanovení hmotnosti tisíce zrn je pro hodnocení sladovnické jakosti ječmene významnější než objemová hmotnost, neboť je v přímé korelaci s extraktem. Ječmeny těžší poskytují slady extraktivnější. Absolutní hmotnost se pohybuje nejčastěji mezi 38 – 46 g (PELIKÁN ET AL., 1993).
3.1.5.4 Vlhkost Vlhkost je pro průběh fyziologických a biochemických procesů během skladování faktorem nejdůležitějším. Optimální hodnota 14% vlhkosti zajišťuje utlumení aktivity procesů, hodnoty nad 15% vedou k nežádoucímu zvýšení a obsah pod 13% způsobuje až zánik vitality obilovin (ČERVENKA, SAMEK, 2004). Tento znak je nutno sledovat už při zahájení sklizně. Podle vlhkosti se pak rozhoduje o posklizňové úpravě a další manipulaci s obilní hmotou – dosoušení, čištění a uskladnění (POLÁK ET AL., 1998).
19
3.1.5.5 Objemová hmotnost Objemová hmotnost je sice ovlivněna obsahem vody, avšak má přímo vazbu na extraktivnost sladu (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Přírůstek v rozmezí 60-72 kg objemové hmotnosti zvyšuje extraktivnost o 0,5% (KOSAŘ ET AL., 1997). Ze sladařského hlediska jsou považovány za nejvhodnější ječmeny s objemovou hmotností 680 – 720 g/l (PELIKÁN ET AL., 1993).
3.1.5.6 Klíčivost Rozhodujícím ukazatelem kvality sladovnického ječmene zůstává klíčivost (BENADA ET AL., 2001). Klíčivost a klíčivá energie je procentický podíl všech živých zrn ječmene schopných klíčit se nazývá klíčivost. Optimální hranice je 97 %. Klíčivá energie je počet zrn v procentech, které vyklíčí za normálních podmínek daných optimálním časovým průběhem a optimálním množstvím vzduchu a vody (KULOVANÁ, 2002). Ke stanovení klíčivosti se používá části laboratorního vzorku po odstranění odpadu a zlomků. Odpočítaná zrna ječmene se máčí v roztoku peroxidu vodíku a po stanovené době se zjišťují vyklíčená zrna (PELIKÁN ET AL., 1993). Nízká klíčivost negativně ovlivňuje průběh sladovnického procesu, nevyklíčená zrna jsou nejen nezpracovatelným, sklovitým balastem, ale i vhodným substrátem pro rozvoj a šíření plísní. Nedostatečná klíčivost ječmene se projevuje ve špatně rozluštěném sladu a ovlivňuje prakticky všechny kvalitativní parametry sladu. Vedle klíčivé energie je důležitým ukazatelem i klíčivá rychlost (KOSAŘ ET AL., 1997).
3.1.5.7 Obsah škrobu Při stanovení škrobu v ječmeni převládají polarimetrické metody, z nichž jako klasickou možno označit Ewersovu metodu, jež spočívá v převedení nerozpustného škrobu zrna ječmene slabou kyselinou chlorovodíkovou ve škrob rozpustný, který je opticky aktivní a jehož množství se určí polarimetricky (PELIKÁN ET AL., 1993). Obsah škrobu by se měl u dobrých ječmenů pohybovat kolem 63 – 64 % v sušině, tak aby byla zajištěna minimální hranice pro průměrnou extraktivnost sladu, tj. 81 % v sušině. Škrobová složka je především nositelem extraktivnosti sladu. Je-li nedostatek škrobu v ječmeni, nelze žádnou technologií procento extraktu zvýšit. (KOSAŘ ET AL., 1997). Obsah škrobu je závislý nejen na obsahu bílkovin, ale také na stavu porostů
20
a délce slunečního svitu v závěrečných fázích vegetace. Výše obsahu škrobu přímo ovlivňuje obsah extraktu a dále podmiňuje i stejnoměrné rozluštění v celém zrnu. Při základní hodnotě 63 % se s nárůstem o 1 % zvyšuje extraktivnost sladu o 0,5 % (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000).
3.1.5.8 Obsah dusíkatých látek Velmi významným znakem je obsah dusíkatých látek (bílkovin). Jako optimální se dnes udává hodnota 10,8 %, přičemž pro zajištění výroby kvalitních sladů by neměla být překročena u ječmene hranice 11,5 %, i když u některých zákazníků v zámoří je vítaný obsah bílkovin ve sladu 11-11,2 % (KOSAŘ ET AL., 1997). Pokud je v důsledku ročníkových vlivů obsah bílkovin vyšší, je třeba věnovat pozornost partiím s vyšším podílem zrna nad sítem 2,5 mm, s vyšší hmotností 1000 zrn a s vyšším obsahem škrobu (BENADA ET AL., 2001). Pokud je v zrnu ječmene obsah bílkovin vyšší než 11,5 %, je potřeba upravit technologické postupy v tom smyslu, že se zvýší obsah vody při máčení, případně se prodlouží i délka klíčení.
Zpracování ječmene s vysokým
obsahem bílkovin je pracnější, náročnější na řízení technologie a vyžaduje vyšší provozní náklady, ne vždy však s odpovídajícím efektem (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Podle normy by měl sladovnický ječmen obsahovat 10 – 12 % dusíkatých látek. Hladina obsahu bílkovin se váže i na ostatní sledované znaky jakosti sladu. V některých letech se setkáváme s poklesem obsahu bílkovin, zřejmě i v souvislosti s odbouráním dotací na hnojiva. Obsah bílkovin ječmene pod 10 %, případně i 9 % je pro pivovarský průmysl nežádoucí. Vysoký obsah bílkovin se plně uplatňuje v dopadu na kvalitu sladu a zhoršuje většinu kvalitativních ukazatelů. (KOSAŘ ET AL., 1997). Nízký obsah dusíkatých látek se projevuje nedostatkem v plnosti chuti a pěnivosti piva, vyšší podíl zapříčiňuje nižší extraktivnost sladu a tvorbu bílkovinných zákalů piva (ČERVENKA, SAMEK, 2004). Celkový dusík ječmene se stanovuje Kjeldahlovou metodou (AGU, PALMER, 2000).
3.2 Technologické ukazatele sladovnické jakosti Ječmen určený pro výrobu piva se hodnotí od chvíle, kdy lidé zjistili, že z něj lze vyrobit kvalitní alkoholický nápoj. Výběr hodnocených znaků pro ukazatel sladovnické jakosti byl proveden pivovarskými a sladařskými odborníky z České republiky a ze Slovenské republiky v roce 1995. K hodnoceným parametrům patří: obsah
21
dusíkatých látek (bílkovin) v zrnu ječmene, extrakt v sušině sladu, relativní extrakt při 45oC, Kolbachovo číslo, diastatická mohutnost, dosažitelný stupeň prokvašení, friabilita sladu a obsah β-glukanů ve sladině. Váhy hodnocených znaků a limitní hodnoty jsou stanoveny na základě požadavků ze strany výrobců sladu a piva (ZIMOLKA ET AL., 2006). Slad je pravidelně kontrolován a jsou dodržovány všechny parametry na kvalitu sladu a následně piva (SMITH, 2003).
Tab. 3: Charakteristika sladu pro evropské a české pivo (ČERNÝ ET AL., 2007)
3.2.1 Extrakt v sušině sladu a relativní extrakt Extrakt sladu je hodnota sladového extraktu. Ukazuje v procentech na uvolnění extraktivních látek se sladové moučky do vodného roztoku – sladiny, infuzním rmutovacím tzv. “kongresním” postupem (KULOVANÁ, 2002). Za optimum jsou u tohoto významného ekonomického znaku považovány hodnoty vyšší než 82 % (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Relativní extrakt – rmutováním sladové moučky tzv. kongresním způsobem při 20, 45, 65 a 80
0
C se do vodného roztoku uvolní různé množství vodou
extrahovatelných látek. Z hodnot těchto tzv. relativních extraktů v procentech při dané teplotě lze odvodit, jaká enzymová aktivita se vytvořila během sladování, zjistit amylolytickou aktivitu a stupeň rozluštění (modifikace) sladu. Lze posoudit také případné chyby ve sladovacím procesu (KULOVANÁ, 2002). Extrakt v sušině sladu je odrazem úrovně modifikace škrobu. Vzhledem k jeho velkému ekonomickému dopadu je zařazen do všech podobných systémů. Naproti tomu relativní extrakt při 45oC má svůj význam především ve střední Evropě. Tento znak
22
informuje o celkové enzymatické aktivitě kromě amylázového komplexu (ZIMOLKA ET AL., 2006).
3.2.2 Kolbachovo číslo Kolbachovo číslo udává poměr rozpustných dusíkatých látek ve sladině připravené “kongresním “ postupem k celkovému obsahu dusíkatých látek ve sladu. Hodnota tohoto čísla ukazuje na stupeň rozluštění – modifikace sladu (KULOVANÁ, 2002). Obsah dusíkatých látek v zrnu ječmene je výrazně ovlivňován agroekologickými podmínkami pěstování ječmene a jeho úroveň koreluje s hodnotou Kolbachova čísla. Kolbachovo číslo charakterizuje úroveň modifikace dusíkatých látek a je zahrnuto ve většině podobných systémů. Úzce koreluje s obsahem rozpustného dusíku ve sladu (ZIMOLKA ET AL., 2006).
3.2.3 Diastatická mohutnost Do systému ukazatele sladovnické jakosti byla také zařazena diastatická mohutnost, charakterizující aktivitu amylolytických enzymů (především beta-amylázy). Tento znak sice koreluje s obsahem dusíku v zrnu ječmene, ale výše uvedené omezení kolísání obsahu dusíkatých látek v ječmeni dovolilo tento znak zařadit (ZIMOLKA ET AL., 2006). Diastatická mohutnost je hodnota, která udává enzymový potenciál sladu, převážně β-amylázy. Vlivem tohoto enzymového potenciálu dochází ke štěpení škrobu v procesu rmutování na nízkomolekulární sacharidy. Určuje se postupem podle standardu EBC a uvádí se v jednotkách Windish – Kolbach (KULOVANÁ, 2002).
3.2.4 Dosažitelný stupeň prokvašení Dosažitelný stupeň prokvašení vypovídá o celkové kvalitě složení sladiny. Bohužel tento znak nekoreluje s fermentabilitou (ZIMOLKA ET AL., 2006). Jeho hodnota informuje o obsahu všech zkvasitelných látek (cukrů) ve sladině pivovarskými kvasnicemi. Množství zkvasitelných látek ve sladu je tím větší, čím je dokonalejší modifikace sladu (KULOVANÁ,2002). I když řada pivovarů považuje za minimum hodnotu 78 %, standardní hodnotou je 80 %. Vzhledem k narůstající důležitosti rychlosti prokvašení při přechodu na kvašení v cylindrokónických tancích bude požadavek na hloubku dosažitelného stupně prokvašení patrně narůstat (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000).
23
3.2.5 Friabilita Friabilita a obsah beta-glukanů ve sladině charakterizují úroveň degradace buněčných stěn (ZIMOLKA ET AL., 2006). Protlačením sladu sítem za standardních podmínek ve friabilimetru se slad drtí a sítem propadá moučný podíl. Sklovitý podíl zůstává na sítě. Z tohoto podílu se poté spočítá křehkost sladu. Tato je důležitým fyzikálním parametrem ukazujícím na modifikaci (stupeň rozluštění) sladového zrna (KULOVANÁ, 2002). Stanovení je velmi jednoduché a protože hodnoty korelují s obsahem bílkovin, Kolbachovým číslem, viskozitou a vývinem střelky, jsou tato kritéria vypuštěna (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000).
3.2.6 Obsah β-glukanů β-glukany jsou polysacharidy neškrobového typu, které jsou součástí buněčných membrán endospermu ječmenného zrna. Jejich vysoký obsah způsobuje problémy v technologickém postupu výroby piva (KULOVANÁ, 2002). Během sladování a rmutování se β-glukany částečně štěpí působením enzymů, které náleží do skupiny hemicelulas. Výsledek působení celého komplexu těchto enzymů se jeví jako cytolytické rozluštění sladu. Při nedokonalém rozštěpení β-glukanů se projeví jejich negativní vliv, a to zvýšením viskozity sladiny a piva, snížením varního výtěžku sladu, prodlouženou dobou scezování a špatnou filtrovatelností piva (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Povolený limit pro obsah β-glukanů u exportního sladu je 150-200 mg/l sladiny. Obsah β-glukanů ve sladině může být ovlivněn řadou faktorů. Jedná se o vliv odrůdy, pěstebního místa, předplodiny a samozřejmě ročníku a technologie sladování (KOSAŘ ET AL., 1997).
3.3 Dusík Dusík je “motorem“ růstu rostlin. Plodiny ho potřebují v průběhu celé ontogeneze ve značném množství (NEUBERG, JEDLIČKA, ČERVENÁ, 1995). Je významnou živinou nejen pro rostliny, ale také pro půdní mikroorganismy (FECENKO, LOŽEK, 2000). Dusík je zastoupen v půdě jednak ve formě organické, jednak ve formě anorganické. Anorganický dusík se vyskytuje ve formě dusičnanového nebo amonného iontu. Rostliny mohou přijímat dusík kořeny i listy. Polní plodiny přijímají dusík většinou ve formě nitrátů, i když se hnojí dusíkem čpavkovým. Za nižších teplot však dochází
24
k intenzivnějšímu příjmu NH4+, s poklesem pH roste naopak příjem NO3- (FLOHROVÁ, 1996).
3.3.1 Koloběh dusíku v suchozemském ekosystému Přeměny dusíku v prostředí, jeho transformace z jedněch forem na jiné formy, souvisejí zejména s metabolismem organismů, jen z velmi malé části jde o fyzikální a chemické procesy. Cyklus dusíku v suchozemském ekosystému sestává většinou z několika základních procesů (obr. 2). Plynný dusík je procesem fixace molekulárního dusíku redukován na amoniak. Fixace dusíku probíhá i v atmosféře účinkem elektrických výbojů a působením slunečního záření, avšak naprostá většina fixovaného dusíku připadá na mikrobiální proces, jenž je katalyzován enzymem nitrogenázou. Amonná forma dusíku je v různých sloučeninách zabudována do biomasy. Po jejím odumření je amoniak z organických vazeb uvolněn. Může být znovu využita jako živina, vázán v půdě, volatilizován do atmosféry nebo nitrifikací převeden na nitrátovou formu. Nitrátový dusík může být také využit jako živina, může být redukován na amoniak, vyplaven z půdy nebo denitrifikací převeden na plynný oxid dusný a molekulární dusík. V těchto formách se dusík vrací do atmosféry a cyklus dusíku se uzavírá. I když jednotlivé procesy přeměn dusíku mají často velmi odlišné nároky na podmínky prostředí, mohou v půdě probíhat současně, a to vzhledem k existenci gradientů jednotlivých faktorů prostředí, jež jsou navíc v mnoha vzájemných vazbách a vytvářejí v půdě nepřeberné množství mikroprostředí, mnohdy s velice specifickými podmínkami (ŠIMEK, 2003). Z koloběhu dusíku je zřejmé, že zdrojem dusíku pro rostliny je dusík z průmyslových hnojiv, organických hnojiv, půdní organické hmoty, ale i fixací vzdušného dusíku symbiotickými a nesymbiotickými bakteriemi a taktéž elektrickými výboji v atmosféře (FECENKO, LOŽEK, 2000).
25
Obr. 2: Hlavní procesy přeměn dusíku v suchozemském ekosystému (ŠIMEK, 2003)
3.3.2 Vliv dusíku na kvalitu zrna ječmene a sladu Dusíkatá výživa a hustota výsevu představují významné faktory pěstitelských technologií sladovnického ječmene, které mohou současně ovlivňovat výnos a obsah dusíkatých látek v zrně (KLEM, 2009). Optimální zásoba dusíku v rostlinách na počátku vegetace, ale i v jejím průběhu je velmi důležitou podmínkou pro dosažení kvalitní produkce. Při racionální výživě dusíkem je dosaženo vysokého podílu předního zrna, což je zřetelným signálem, že ječmen měl během vegetace dostatek pohotových a přístupných živin a že zejména dusík byl využit pro tvorbu výnosu a nebyl uložen do zrna (ZIMOLKA ET AL., 2006). Klem (2009) uvádí, že za určitých okolností může dusíkatá výživa snižovat obsah dusíkatých látek v zrnu. Obsah bílkovin v zrnu dokonce i u nejlepších odrůd je modifikován podmínkami určujícími množství minerálního dusíku v půdě. Bylo dokázáno, že variabilita těchto charakteristik je téměř v 90 % případů určována dostupností půdního dusíku, zatímco jen v 7 % odrůdou. Proto také většina autorů uvádí, že úroveň dusíkatého hnojení u sladovnického ječmene by měla korelovat s obsahem minerálního dusíku v půdě. Přehnojení dusíkem je spojeno s hrozbou narušení rovnováhy komodity zrna a zvýšení obsahu bílkovin nad 12 %, což vede ke snížení extrahovatelnosti a v případě některých odrůd k narušení poměru mezi rozpustnými a zásobními bílkovinami. 26
Další hrozbou přehnojení dusíkem je také poléhání s negativními důsledky na výnos a kvalitu (BIELSKI, BUDZYŃSKI, 2006).
3.3.3 Projev nadbytku a nedostatku dusíku Výživa dusíkem je nejvýznamnějším faktorem, který ovlivňuje kvalitu zrna. Nedostatek dusíku se projeví nízkým podílem předního zrna, vysoký obsah zase nadměrným zahušťováním, poléháním rostlin a zvyšováním N-látek v zrnu. Optimum se pohybuje mezi 4,5 až 5,5 % dusíku v sušině rostliny v první polovině odnožování tak, aby zrno obsahovalo 10 až 11 % dusíkatých látek (POLÁKOVÁ, 2007). Důsledky nedostatečného přísunu dusíku (anorganického i organického) pro rostliny lze rozdělit na:
−
bezprostřední, tzn. v daném vegetačním období – snížení výnosu a jeho kvality.
Rostliny nerostou, mají malé listy. Potlačen je i růst kořenů a jejich větvení. Rostliny dozrávají dříve, mají však menší počet semen o menší hmotnosti a dávají malé výnosy;
−
dlouhodobé – zhoršují se fyzikální vlastnosti půdy, což vede ke zhoršování půdní
úrodnosti s důsledky z toho vyplývajícími. Na dostatečné zásobení rostlin dusíkem a odpovídající potřebu hnojení dusíku má vliv i obsah humusu v půdě. Při nízkém obsahu humusu se zvyšuje potřeba hnojení dusíkem. Také způsob zpracování půdy může mít vliv na využitelnost dusíku rostlinami. Utužení půdy může vést ke zhoršení přísunu dusíku k rostlinám, což se může ve svém důsledku projevit i jako deficit dusíku. Při akutním nedostatku dusíku (vlivem stresu ze sucha apod.) je možná listová aplikace dusíku ve formě postřiku např. močovinou pro nápravu tohoto stavu (FLOHROVÁ, 1996). Fecenko, Ložek (2000) tvrdí, že při nedostatku dusíku v rostlině nastává hydrolýza proteinů ve starších částech rostliny a dusík je z nich transportován do mladších listů a na tvorbu semen. Proteolýza způsobuje scvrkávání chloroplastů a snížení obsahu chlorofylu. Proto prvním příznakem nedostatku dusíku je žlutnutí starých listů. Při silném nedostatku dusíku list odumírá a někdy i odpadne. Nedostatek dusíku se dále projevuje pomalým růstem, rostliny jsou slabě vyvinuté, zpomaluje se růst kořenů a jejich rozmnožování. Kromě vizuálních příznaků se nedostatek dusíku dá zjistit chemickým rozborem rostlin. Nadbytek dusíku má naopak výrazný vliv na bujný růst rostlin. Rostliny mají větší asimilační plochu a listy jsou tmavozeleně zbarvené. U obilnin jsou porosty přehuštěné, 27
stébla jsou však tenké a prodloužené, což způsobuje náchylnost na poléhání a větší předpoklad výskytu chorob. Počet klasů na jednotku plochy jako i počet zrn v klase jsou redukované. Zrna jsou malé, ale relativně bohaté na bílkoviny v důsledku nedostatečného přesunu sacharidů do zrna při zkráceném období dozrávání (FECENKO, LOŽEK, 2000).
3.4 Síra Síra je vedle dusíku, fosforu a draslíku jeden z esenciálních rostlinných elementů, přičemž v zahraničí je z hlediska funkce a potřeby ve výživě rostlin zařazována již delší dobu ihned za dusík (BABIÁNEK, RYANT, 2009). U nás se většinou považuje za vedlejší „balastní“ živinu a nezahrnuje se do hlavních živin (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996). Hraje významnou roli z pohledu kvality ječného zrna. Je nezbytnou součástí dvou aminokyselin – methioninu a cysteinu, to znamená, že tvoří jeden ze základních stavebních prvků při proteosyntéze (RYANT, CERKAL, HŘIVNA, 2008). Rostliny přijímají síru ve formě síranového iontu (SO4 2-), a to převážně kořeny z půdy. Na rozdíl od fosforečnanů není SO4 2- iont tak pevně vázán na půdní částice a je proto pro rostliny mnohem dostupnější. Jeho příjem roste s klesajícím pH roztoku. Rostliny však mohou přijímat přes stomata (průduchy) i atmosférický SO2, a proto je v případě akutního nedostatku síry možnost její listové aplikace (hořká sůl, síran amonný). Z celkem přijaté síry jde přitom asi 80 až 90 % na tvorbu sirných aminokyselin a zbytek slouží na syntézu dalších síru obsahujících sloučenin (FLOHROVÁ, 1996).
3.4.1 Cyklus síry Cyklus síry je v mnoha ohledech podobný cyklu dusíku. Oba prvky se vyskytují v mnoha sloučeninách v různých oxidačních stavech a procházejí podobnými typy chemických reakcí a biologických transformací. Většina síry i dusíku je obsažena v horninách zemské kůry a síra i dusík jsou přítomny v atmosféře. Přirozenými zdroji síry v atmosféře jsou vulkanická činnost, oceány, sedimenty i půdy. Do cyklu síry v půdě jsou zapojeny všechny hlavní formy síry: sulfidy, sulfáty, elementární síra a organické sloučeniny síry, jakož i další sloučeniny. Většina síry se dostává do půdy v anorganické formě zvětráváním minerálů z hnojiv a z atmosférických depozic. Z půdy se síra uvolňuje vymýváním, povrchovým odtokem, vypařováním a odnosem biomasy rostlin. Hlavní hybnou silou cyklu síry jsou
28
mikroorganismy. Síra prodělává v půdě řadu mikrobiálních transformací, které zahrnují mineralizační a imobilizační reakce, oxidační a redukční reakce a vypařování (ŠIMEK, 2003). O průběhu těchto procesů rozhodují podmínky prostředí, hlavně dostatek nebo nedostatek kyslíku, půdní reakce a obsah energetických substrátů podmiňující přeměny síry v půdě (FECENKO, LOŽEK, 2000).
Obr. 3: Hlavní procesy přeměn síry v půdě (ŠIMEK, 2003)
3.4.2 Vliv síry na kvalitu ječmene a sladu Nedostatek síry může mít nepříznivý vliv na výrobu a kvalitu sladu a na vaření piva (McGRATH, ZHAO, 2006). Naproti tomu vysoká koncentrace síry v zrnu ječmene může negativně ovlivnit senzorickou kvalitu piva. Za určitých podmínek mohou v průběhu sladování vznikat ze sirných sloučenin látky, které nepříznivě ovlivňují jeho chuť. Patří k nim například dimethylsulfid, který vzniká v průběhu sladování a poté také při výrobě piva z jeho prekurzorů (RYANT, CERKAL, HŘIVNA, 2008). Sirné sloučeniny, které jsou obsaženy v pivu a byly v něm i detegovány, jsou oxid siřičitý, thioalkoholy, sulfidy, polysulfidy, thioestery, thiazoly, thiofeny. V zrnu ječmene může obsah síry záviset nejen na odrůdě, ale i na pěstebním místě, klimatických podmínkách a na použité technologii pěstování (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). 29
Zhao, Fortune, Barbosa (2006) uvádí, že při aplikaci síry se zvýšila diastatická mohutnost sladu, aktivita α-amylasy a snížení β-glukanů v mladině, což prokazuje lepší endosperm v průběhu sladování. Zásadním způsobem ovlivňuje nejen výši výnosu, ale i zdravotní stav porostu a kvalitu produkce. Síře se dříve věnovala jen malá nebo žádná pozornost a prakticky až donedávna nebyly na porostech plodin v České republice registrovány výraznější příznaky deficitu síry (BABIÁNEK, RYANT, 2009).
3.4.3 Projev nadbytku a nedostatku síry Vzhledem k tomu, že síra je součástí aminokyselin, které tvoří důležitou složku bílkovin, jejich nedostatek způsobuje snížení syntézy těchto vysokomolekulárních N-látek. Při deficitu síry se zpomaluje syntéza chlorofylu a brzdí se celkový růst rostlin (FECENKO, LOŽEK, 2000). Při nedostatku síry tvoří rostliny méně sirných aminokyselin, v důsledku čehož je inhibována syntéza bílkovin, stoupá v nich obsah ostatních volných aminokyselin a zvláště amidů, hromadí se nitráty. Růst rostlin, hlavně jejich nadzemních částí, je inhibován. Deficit síry se projevuje podobně jako deficit dusíku chlorózou, která se však nejdříve projevuje na nejmladších listech. Chloróza způsobená nedostatkem síry se vždy začíná objevovat nejdříve na okrajích listů a postupně se šíří v žilnatině, ta však zůstává zelená i při hlubokém nedostatku síry (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996). Nedostatek síry je stále více rozšířený a postihuje celou řadu plodin (McGRATH, ZHAO, 2006). U obilnin se nedostatek síry podobá nedostatku dusíku. Rostliny trpící nedostatkem síry mají menší a užší listy. Mají kratší a slabší stébla. Dodatečná aplikace dusíkatých hnojiv způsobuje jen další zhoršení zdravotního stavu rostlin. Rostliny špatně zásobené sírou tvoří méně klasů s menším počtem zrn v kláscích (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996). Flohrová (1996) uvádí, že při nedostatku síry tvoří rostliny méně sirných aminokyselin a v důsledku toho je inhibována syntéza bílkovin. Kromě jiného dochází následkem toho i k hromadění nitrátů. Při snížené fotosyntetické aktivitě klesá i produkce cukrů. Je potlačen i růst rostlin, hlavně jejich nadzemních částí. Nedostatek síry se může objevit na všech typech půd a je všeobecně vyvoláván vysokými výnosy, na lehkých půdách s vysokou propustností a nízkým obsahem organické hmoty, vymýváním, redukovaným růstem kořenů a jejich nízkou aktivitou
30
na kyselých půdách, utužením půdy nebo nízkými teplotami půd. Nedostatek síry snižuje i celkovou efektivnost aplikace dusíkatých hnojiv a zvyšuje ztráty nitrátů vyplavováním. Síra se může podílet i na rezistenci vůči chorobám, její deficit proto omezuje i tuto možnost využití (FLOHROVÁ, 1996). Symptomy poškození rostlin z nadbytku oxidu siřičitého nejsou specifické a jsou podobné těm, které působí zasolení, sucho a vysoké teploty. Akutní poškození vysokými koncentracemi oxidu siřičitého se na rostlinách projevuje podobně jako působení kyseliny sírové. Při chronickém onemocnění listy žloutnou, dochází k vybělení tkání mezi nervaturou v důsledku rozpadu chlorofylu a karotenů, mezižilní prostory vybělují a listy opadají (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996). Fecenko, Ložek (2000) tvrdí, že příznaky nadbytku síry v rostlinách nejsou známé. Spíše jsou to projevy ze zasolení půdy nebo z toxického účinku vysoké koncentrace oxidu siřičitého v atmosféře, kdy dochází k rozkladu chloroplastů a k následné listové nekróze.
3.5 Výživa a hnojení jarního ječmene Jarní ječmen je se svým mělce rozloženým kořenovým systémem plodinou s obrovskými nároky na dostatek pohotových živin. Z toho důvodu je také označován za plodinu staré půdní síly, kdy využívá minerálních i organických hnojiv aplikovaných k předplodině pro dosažení vysoké úrovně kvalitní produkce. To platilo při osevním postupu, do kterého byly zařazeny hnojem hnojené plodiny. V současné době je živočišná výroba potlačena s tendencí klesajících stavů převážně vepřového. Proto je nutné přehodnotit postoj k hnojení jarního sladovnického ječmene k probíhajícím změnám v zemědělství (ČERNÝ ET AL., 2007). Jarní ječmen řadíme mezi plodiny se střední potřebou živin. Ječmen začíná svůj vývoj při klíčení obilky, kdy dochází vlivem enzymatických procesů k rozkladu složitých organických látek na látky jednodušší, které jsou využívány zárodkem pro růst. Na chemickém složení obilky závisí tvorba kořenového systému a pak přechod rostliny na výživu z půdy. Spoléhat na to, že v počátku období čerpá rostlina živiny ze zásobních látek endospermu, je značně problematické (ZIMOLKA ET AL., 2006). Hnojení, tak jako i volba odrůdy a agrotechniky, se musí přizpůsobovat ekologickým podmínkám. Nižší teplota a sušší počasí od vzcházení ječmene až po sloupkování působí příznivě na tvorbu úrody. Nižší obsah bílkovin v zrně ječmene příznivě ovlivňují nižší srážky a chladné počasí při stéblování až po vymetání. 31
V generativní fázi se vliv suchého počasí projevuje zvýšením obsahu bílkovin v zrně. Bohatší srážky v období vymetání působí na zvýšení hmotnosti zrna (FECENKO, LOŽEK, 2000). Příjem a využití živin ovlivňuje také technologie pěstování, především hloubka kultivace půdy. Při povrchovém kypření půdy do 10 cm je využití dusíku o 45 % vyšší proti střední orbě (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000).
3.5.1 Hnojení dusíkem Výživa a hnojení dusíkem rozhodujícím způsobem ovlivňuje výnos a kvalitu sladovnického ječmene. Dávku dusíku aplikujeme před setím (POLÁK, VÁŇOVÁ, ONDERKA, 1998). V případě, že jsme v pořadí prací dali přednost setí před hnojením, můžeme dusíkatá hnojiva aplikovat do stadia třetího listu (BENADA ET AL., 2001). Dusík je jedním ze základních stavebních kamenů pro vysoký výnos jarního ječmene. Nelze jím však nahradit ostatní intenzifikační prvky, protože jen ucelený pěstitelský systém dává předpoklad vysokému výnosu a dobré sladovnické jakosti. U jarního ječmene by se mělo počítat s výnosem nad 5 tun zrna.ha-1. To znamená 100-125 kg pohotového dusíku na hektar (ČERNÝ ET AL., 2007). S dávkami dusíku velmi úzce souvisí rovnoměrnost aplikace hnojiva (DUDÁŠ, 1992). Včasná dusíkatá výživa v optimální výši přispívá k podpoře odnožování a snížené redukci počtu odnoží (KLEM, 2009). Nejvhodnější hnojiva pro jarní ječmen jsou LAV 27,5, DAM 390, kombinovaná hnojiva s fosforem, roztoky močoviny na přihnojení (ČERNÝ ET AL., 2007). Hnojení dusíkem je nejvýznamnější opatření. Především je nutné správně stanovit celkovou dávku dusíku podle předplodiny, půdní úrodnosti a směru pěstování (VANĚK ET AL., 2002). Objektivně stanovujeme potřebu hnojení dusíkem podle obsahu minerálního dusíku v půdě. Tyto hodnoty představují okamžitý stav, proto je třeba jej co nejdříve využít ke hnojení. Vzorky půdy se odebírají v předjaří – podle doby otevření jara (POLÁK, VÁŇOVÁ, ONDERKA, 1998). Po organicky hnojené cukrovce většinou dávka dusíku v průmyslových hnojivech nepřesahuje 40 kg dusíku na hektar, protože po zaorávce chrástu je většinou k dispozici dostatek až nadbytek dusíku. Po ostatních plodinách bývají dávky dusíku vyšší. (VANĚK ET AL., 2002). Zaorávání chrástu cukrovky pod jarní ječmen ovlivňuje fyzikální, chemické a biologické vlastnosti ornice i podorničí, tím i procesy růstu a vývoje ječmene jarního
32
a následně výnos zrna a jeho sladovnickou kvalitu. V průměru můžeme počítat, že zapravením chrástu se do půdy dodá 7 tun sušiny organické hmoty, která obsahuje 220kg dusíku, 22kg fosforu, 295kg draslíku, 45kg vápníku a 34kg hořčíku (BENADA ET AL., 2001). U jarního ječmene pro sladovnické účely se doporučuje celá dávka dusíku použít jednorázově před setím. Mohou ale vzniknout případy, kdy během vegetace je třeba ječmen přihnojovat menšími dávkami dusíku, například při pomalejším počátečním růstu, nevyrovnaných porostech (FECENKO, LOŽEK, 2000). Při celkových dávkách do 60 – 80 kg dusíku na hektar se hnojí jednorázově před setím ve formě síranu amonného, močoviny, případně DAM 390, zvláště v sušších oblastech a na středních a těžších půdách (VANĚK, 2002). V suchých oblastech mohou velmi vysoké dávky dusíku podpořit vegetativní růst ječmene na začátku vegetace, čímž se vyčerpá zásoba vody z půdy, která potom chybí při tvorbě zrna (KRAUSKO ET AL., 1980). Při rozhodování o dávce dusíkatých hnojiv na jaře nelze zapomenout na zásobu dostupného dusíku v hlubších vrstvách půdy. Dusík, který v předchozím roce nevyčerpala předplodina, spolu s dusíkem, který se uvolnil mineralizací z posklizňových zbytků, statkových hnojiv a rozkladem humusu. K jarnímu hnojení je doporučeno používat dobře rozpustné ledky amonné, ale i kapalná hnojiva (ZIMOLKA ET AL., 2006). U ječmene je velmi významné udržet porost v období sloupkování vitální, bez nadměrné ztráty biomasy, protože se rozhoduje o udržení počtu klasů a zakládá se od konce odnožování klas. Vzhledem k tomu, že po vzejití porostu přijde zpravidla sušší perioda, musí být dusík v tu dobu již v kořenové zóně. Tím je snížen vliv sucha na porost (MRÁZ, 2010). Cílem korekčního hnojení na konci odnožování je kromě výnosového efektu také zvýšení obsahu N-látek v zrnu, které může být žádoucí v lokalitách s velmi nízkým uvolňováním minerálního dusíku v půdě. Na základě výsledku analýzy se aplikuje až 30 kg dusíku ve formě DAM nebo se přihnojuje listovou výživou (5 – 7% roztokem močoviny), další živiny dodají například hnojiva typu Campofort (POLÁKOVÁ, 2007). Kováčik (2006) také uvádí, že hnojení dusíkem v průběhu vegetace mělo tendenci zvyšovat obsah dusíkatých látek v zrně. Dále uvádí, že nejlepší ukazatele z hodnocených kvalitativních parametrů zrna dosahují při samotné aplikaci dusíkem v růstové fázi.
33
Pokud je nutné použít vyšších dávek dusíku na lehčích půdách, je vhodnější celkovou dávku dusíku rozdělit tak, že asi 2/3 dávky se aplikují před setím a zbytek se ponechá k přihnojení během vegetace. K přihnojení je výhodné použití LAV nebo DAM 390. Výhodou dělení dávky dusíku je to, že k upřesnění přihnojení můžeme využít údajů o stavu porostu a průběhu počasí, případně rozborů půd nebo rostlin (VANĚK ET AL., 2002). Obsah anorganického dusíku v půdě, potřebný na zabezpečení plánovaného výnosu, má být v půdě v průběhu celého období příjmu živin rostlinami jarního ječmene. Oproti mnohým přednostem této metody, která vylučuje hnojení „naslepo“ a respektuje množství uvolněného anorganického dusíku v půdě, má nedostatky v tom, že se nedá dopředu odhadnout vývoj počasí a tím i množství dusíku, které se mineralizuje přes aktivní vegetační období ječmene (FECENKO, LOŽEK, 2000).
Obr. 4: Nevyrovnaný porost díky nerovnoměrné aplikaci dusíku (PŘÍKOPA, 2005)
3.5.2 Hnojení sírou Síra je esenciální prvek pro všechny žijící organismy. Její obsah v sušině rostlin kolísá většinou ve stejném rozmezí jako obsah fosforu. Je součástí aminokyselin cysteinu a methioninu a následně mnoha bílkovin a tedy i enzymů, prostetických skupin, několika koenzymů a vitamínů. Síra má nezastupitelnou roli jak v primárním, tak sekundárním metabolismu rostlin. V rostlinných tkáních se vyskytuje převážně v organických vazbách. Kolem 90 % redukované síry je součástí dvou esenciálních sirných aminokyselin cysteinu a methioninu, které jsou prekurzory mnoha sloučenin obsahujících síru (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996).
34
Asimilace síry je v mnoha bodech podobná asimilaci dusíku. Redukce síry je nezbytná pro její inkorporaci do aminokyselin. Při rostoucím zásobení rostlin sírou zůstává její zastoupení v organických formách relativně stálé a roste obsah síranů. Ten se zvyšuje i při senescenci, kdy je uvolněná síra z aminokyselin oxidována. Touto vlastností se síra liší od dusíku, který není v rostlinách oxidován zpět na dusičnany (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996). Asimilace síry je ovlivněna teplotou. Antagonisticky na příjem SO42- mají selenáty, které mají pravděpodobně shodné nosiče. Vedle síranu rostliny mohou přijímat síru i ve formě SO2. Oxid siřičitý je absorbován stomaty a dále je distribuován dovnitř rostliny, kde může reagovat a tvořit různé proteiny síry a aminokyseliny obsahující síru a sulfáty (RICHTER, HLUŠEK, 1994). Rostliny přijímají síru v síranové formě. Přeměna síry v půdě se rozděluje na čtyři základní
fáze:
oxidace,
redukce,
zabudování
síry do
organických
sloučenin
a mineralizace organických sloučenin síry. O průběhu těchto procesů rozhodují podmínky prostředí, dostatek nebo nedostatek kyslíku, půdní reakce a obsah energetických substrátů podmiňujících přeměny síry v půdě (FECENKO, LOŽEK, 2000). Obsah síry v rostlinách kolísá od 0,07 do 0,54 %. Obsah v jednotlivých orgánech rostlin je rozdílný. V rostlině se síra nachází v organických sloučeninách, ale může se nacházet i v anorganické formě, ve které se akumuluje tehdy, když množství přijaté síry převyšuje potřebu rostlin. Zdrojem síry ve výživě rostlin jsou soli kyseliny sírové. Listy rostlin mohou částečně pohlcovat i oxid siřičitý ze vzduchu. Sírany vstupují do metabolismu už v kořenech nebo jsou transportovány do listů, kde se spolu s dusíkem zúčastňují syntézy bílkovin. Jednou z nejdůležitějších funkcí síry v bílkovinách nebo v polypeptidech je tvorba disulfidického můstku při syntéze cystinu z dvou molekul cysteinu (FECENKO, LOŽEK, 2000).
3.5.3 Korekce výživného stavu během vegetace Na základě analýzy výživného stavu rostlin je dobré reagovat listovou výživou. Listová výživa rostlin vychází ze zákona minima, proto je dodáván spolu s dusíkem prvek, kterého se rostlině nedostává. Tato výživa se používá k nastartování rostliny při aktuálním nedostatku živiny přijímané z půdy.
35
Rostliny po aplikaci listových hnojiv musí být dostatečně vzrostlé, aby aplikované hnojivo zasáhlo co největší část rostliny. K výběru je celá škála listových hnojiv. Z listových hnojiv řady Campofort je pro ječmen vhodné hnojivo Campofort fortestimalfa, který podporuje dělení meristémových pletiv a posiluje odolnost proti stresovým faktorům začátkem odnožování. V době kvetení je vhodné aplikovat listová hnojiva s obsahem draslíku. Draslík působí jako iontová pumpa a zvyšuje tvorbu škrobu. Škrob a bílkoviny jsou ve vzájemné negativní korelaci, tím se nepřímo snižuje obsah bílkovin v zrnu sladovnického ječmene. Listová hnojiva by se neměla používat po vymetání ječmenů. Pozdní aplikace zvyšuje množství N-látek v zrnu (ČERNÝ ET AL., 2007).
36
4 MATERIÁL A METODY 4.1 Založení pokusu Pokusy byly založeny v letech 2008 a 2009 na pozemku patřícím do katastru zemědělského podniku Agrospol Velká Bystřice. Pozemky se nachází v klimatickém regionu mírně teplém, mírně vlhkém. Půda je středně těžká, půdní typ hnědozem. Zemědělský podnik hospodaří bez živočišné výroby, tzn. že všechny posklizňové zbytky zaorává. Po zasetí byl proveden odběr vzorků zeminy z profilu 0-30cm a 30-60cm. U vzorku zeminy byl stanoven obsah živin dle Mehlich III. Obsah přístupných živin je uveden v tab. 2. Obsah živin je uveden v mg.kg-1 a stanoven dle Mehlicha III, síra je stanovena ve vodném výluhu.
Tab.4: Agrochemické vlastnosti půdy (Mehlich III) Profil 0-30 (2007-2008) 0-30 (2008-2009) 30-60 (2007-2008) 30-60 (2008-2009)
P 180 123,4 100 133,2
K 372 79,6 178 39,7
Mg 207 149,8 187 177,1
KVK 224 247,88 208 241,72
pH/CaCl2
7 5,88 7,2 6,32
Ca 3961 4657 3784 4484
S 26,3 32 26,8 30
Současně s provedenými analýzami byl stanoven i obsah N v půdě (tab.3). Obsah živin je uveden v mg.kg-1 zeminy.
Tab.5: Stanovení Nmin v profilu 0-60cm Profil 0-30cm 2007-2008 0-30cm 2008-2009 30-60cm 2007-2008 30-60cm 2008-2009
N-NO3 1,9 4,44 3,5 2,97
N-NH4 29,7 20,84 8,7 5,79
37
Nmin 32 25,28 12,1 8,76
Obsah N (kg.ha-1) 144 208 54,5 79
25
te p lo ta ( O C )
20 15
07-08 teplota
10
08-09 teplota průměr teplota
5 0 -5
IX
X
XI XII
I
II
III IV
V
VI VII
datum (měsíc) Graf 1: Srovnání teplot v obou ročnících s průměrem teploty
120 s rá žk y (m m )
100 80
07-08 srážky
60
08-09 srážky
40
průměr srážky
20 0 IX
X
XI XII
I
II
III
IV
V
VI VII
datum (měsíc) Graf 2: Srovnání srážek v obou ročnících s průměrem
38
4.2 Charakteristika použité odrůdy Jersey Původ: Apex X Alexis Udržovatel: Cebeco Zaden B. V., NL Registrace: 2000 Odrůda Jersey je momentálně vykupována v největším podílu Sladovnami Soufflet ČR. Při správné agrotechnice a vyšší intenzitě dokazuje v provozech, že stále patří k nejvýnosnějším odrůdám. Jersey je polopozdní sladovnická odrůda. V kukuřičné a řepařské oblasti má výnos předního zrna nízký, v obilnářské a bramborářské středně vysoký. Odrůda je odolná proti napadení padlím travním, středně odolná proti napadení rhynchosporiovou skvrnitostí, méně odolná proti napadení hnědou skvrnitostí a náchylná na napadení rzí ječnou. V ročnících se silným infekčním tlakem ale může výrazně snížit hmotnost tisíce zrn a tím i podíl předního zrna. Výběrová sladovnická jakost s krátkou dobou dormance tuto odrůdu zařazuje mezi preferenční odrůdy. Tato odrůda dále vyniká nadprůměrnou atraktivností. Rostliny středně vysoké až vysoké. Zrno středně velké, podíl předního zrna středně vysoký. Obsah dusíkatých látek je většinou na úrovni průměru preferovaných odrůd.
4.3 Schéma pokusu a vlastní metodika V obou letech byla používána odrůda Jersey. Ječmen byl pěstován po předplodině cukrovce, chrást byl zaorán. V prvním pokusu bylo hnojeno 5.10.2007 a v druhém 20.10.2008 amofosem 1,3q/ha a draselnou solí 1,6q/ha. Setí probíhalo v prvním pokusu 29.3.2008 a v druhém pokusu 9.4.2009 secími stroji Amazone. Výsevek byl 4 MKS. Velikost parcel byla 21,6 m2 (16,6 m x 1,3 m). V průběhu růstu byl ječmen ošetřen herbicidy, morforegulátory a insekticidy.
Tab.6: Rozbor osiva (osivo Jersey) Název vzorku
N
P
K
Mg
Ca
S
0,093
0,181
[% v suš.] Osivo Jersey
1,857
0,28
0,467
0,147
39
Dne 28.4.2008 v prvním pokusu a 22.4.2009 v druhém pokusu bylo provedeno základní hnojení dusíkem a sírou dle schématu uvedeném v tab. 5. Současně se základním hnojením byla provedeny první korekce. Před vlastní aplikací hnojiv byly současně odebrány vzorky rostlin a zeminy z profilu 0-30 a 30-60cm. Výsledky rozboru zeminy prezentují tab.2-3. V době aplikace porost vzcházel a měl vyvinuty 2 listy. Každá varianta je ve 4 opakováních. Hnojiva byla aplikována na suchou půdu a zapravena hrablem. Síran amonný byl aplikován v granulované formě, elementární síra byla smíchána s močovinou a následně aplikována. Během vegetace byly provedeny korekce výživného stavu rostlin prostřednictvím ledku amonného s vápencem (LAV 27). 26.5.2008 a 13.5.2009 byla provedena druhá korekce. Třetí korekce byla provedena 16.6.2008 a 28.5.2009. Celkem byly provedeny tři korekce v obou ročnících.
Tab.7: Schéma pokusu varianta odrůda
Základní hnojení (2.list)
1
Přihnojení N během vegetace 4.list
2 3
Síran amonný
4
(40kgN +50kg S/ha)
5
Konec odnož.
Nižší 0 Vyšší 30 Nižší 0 Vyšší 30
1/2sloupkování
6
Nižší 0 Vyšší 30
7
4.list
Močovina
8
Jersey
9
Nižší 0 Vyšší 30
(40kgN/ha) + elementární síra (50kgS)
Konec odnož.
10
Nižší 0 Vyšší 30
11
1/2sloupkování
12
Nižší 0 Vyšší 30
13
Elementární síra (50kgS)
14
Močovina (40kgN/ha)
15
Chlorid amonný (40kgN/ha)
16
Chlorid amonný(40kgN) + el. Síra (50kg S)
Poznámka: pro přihnojení byl použit LAV 27
40
Sklizeň byla provedena maloparcelní sklízecí mlátičkou. Sklizeň proběhla 28.7.2008 v prvním pokusu a 5.8.2009 v druhém pokusu. Byl stanoven výnos zrna a jeho chemické
složení.
Současně
byly
stanoveny
technologické
parametry
zrna.
Z mechanických znaků objemová hmotnost na obilním měřiči, podíl propadu zrna nad sítem 2,5mm a 2,8mm na Steineckerově prosévadle, obsah škrobu polarimetricky dle Ewerse obsah N-látek dle Kjeldahla.
4.4 Vyhodnocení výsledků Výsledky jsou uvedeny v příloze v tabulkách a grafech. Data jsou zpracována metodou analýzy rozptylu a následně testovány testem podle Tukeye programem UNISTAT 5.5.
41
5 VÝSLEDKY A DISKUSE 5.1 Vyhodnocení výsledků z roku 2008
5.1.1 Výnos zrna Nejvyšší výnos v ročníku 2008 byl dosažen u varianty hnojené močovinou při základním hnojení (var. 14). U této varianty byl výnos 7,50 t.ha-1 (tab.8, graf 3). Nejnižší výnos byl dosažen u varianty hnojené močovinou a elementární sírou, u které byla provedena korekce dusíkem na konci odnožování. Korekce v tomto roce neměly žádný vliv na výnos zrna, v některých případech působily i negativně. Svou roli zde značně sehrálo polehnutí porostu, které neumožnilo dokonale sklidit celou úrodu.
Tab.8: Výnos zrna ječmene z roku 2008 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
a 6,438 8,320 5,588 7,508 6,539 6,681 5,843 7,171 6,416 7,133 5,774 7,255 6,345 7,335 6,455 7,234
Výnos zrna (t.ha-1) b c 7,928 6,117 5,941 6,817 7,749 6,341 5,951 7,281 7,218 6,890 6,423 7,252 7,249 5,690 6,072 7,216 7,303 6,682 6,065 7,177 7,263 6,725 5,619 6,859 7,245 6,621 7,352 8,782 8,332 5,756 6,988 7,841
průměr d 7,343 6,913 7,337 6,348 7,299 7,145 7,808 8,014 6,211 6,036 7,643 7,839 7,561 6,548 7,270 6,870
6,957 6,998 6,754 6,772 6,987 6,875 6,648 7,118 6,653 6,603 6,851 6,893 6,943 7,504 6,953 7,233
5.1.2 Objemová hmotnost Objemová hmotnost byla největší u varianty hnojené močovinou a elementární sírou při základním hnojení (var. 7) – 64,11 kg/hl a značně se lišila od ostatních hodnot (tab.9, graf 4). U této varianty nebyla provedena korekce. Nejnižší objemová hmotnost byla stanovena u varianty hnojené síranem amonným s korekcí provedenou v době
42
vzcházení porostu (61,74 kg/hl). Objemová hmotnost byla u variant, kde byla provedena korekce, spíše ovlivněna negativně. Jak uvádí Kosař, Procházka (2000), objemová hmotnost bývá často ovlivněna úrovní srážek. Při jejich nedostatku se snižuje, ke stejnému efektu dochází i při jejich nadbytku, zvláště pak dojde-li k polehnutí porostu. To se projevilo i při celkovém hodnocení, kdy objemová hmotnost dosahovala v průměru 62,97 kg/hl. Protože ze sladařského hlediska se považují za nejkvalitnější slady s objemovou hmotností 68 – 72 kg/hl (PELIKÁN ET AL., 1993), nemůžeme výsledky tohoto ročníku hodnotit pozitivně.
Tab.9: Objemová hmotnost ječmene z roku 2008 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
objemová hmotnost (kg/hl) a b c d 64,200 62,500 61,300 63,300 61,950 62,350 61,200 61,475 64,325 61,100 62,150 63,450 61,300 62,200 63,100 63,100 63,300 61,150 62,875 63,600 62,050 63,650 63,100 63,600 63,150 64,800 64,700 63,800 64,000 61,100 63,100 63,700 63,500 60,600 63,600 62,150 60,750 62,350 62,450 63,750 63,500 62,150 61,850 62,550 62,150 63,600 61,550 62,825 62,875 64,000 65,050 63,500 63,350 63,600 62,750 65,250 63,150 63,700 61,800 63,400 63,000 63,250 62,825 64,800
průměr 62,825 61,744 62,756 62,425 62,731 63,100 64,113 62,975 62,463 62,325 62,513 62,531 63,856 63,738 63,013 63,469
5.1.3 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,5 mm V roce 2008 byl prokázán průkazný rozdíl u přepadu zrna nad sítem 2,5 mm podle korekcí. To znamená, že varianty, u kterých byla provedena korekce, vykazovaly průkazně vyšší podíl zrna nad sítem 2,5 mm (tab.21). Celkově největší podíl zrna nad sítem 2,5 mm byl stanoven u varianty 16 – 41, 96 % (tab.10, graf 5). Tato varianta byla hnojena chloridem amonným a elementární sírou při základním hnojení. Podle Pelikána et al. (1993) vysoký podíl nad sítem 2,5 mm signalizuje dobrý ročník, dlouhou vegetační dobu a příznivé podmínky při dozrávání.
43
Tab.10: Přepad zrna nad sítem 2,5 mm z roku 2008 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
a 41,710 42,130 40,700 43,930 42,240 44,120 42,200 42,320 40,100 36,890 43,550 42,060 44,060 40,240 39,200 39,080
třídění 2,5mm b c 42,630 39,870 42,860 39,760 38,650 41,190 44,630 38,240 42,450 41,760 44,120 44,550 38,400 35,720 41,700 38,350 39,770 37,430 44,900 38,200 41,670 36,670 43,200 41,280 34,270 37,760 37,990 41,240 40,520 44,300 49,650 42,200
průměr d 37,440 38,490 40,680 44,330 38,750 40,570 37,700 42,170 39,460 38,950 41,600 38,760 47,560 46,420 39,180 36,900
40,413 40,810 40,305 42,783 41,300 43,340 38,505 41,135 39,190 39,735 40,873 41,325 40,913 41,473 40,800 41,958
5.1.4 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,8 mm Opačný trend byl zjištěn při statistickém zpracování výsledků přepadu zrna nad sítem 2,8 mm, kde naopak nejvyšší hodnoty byly pozorovány u variant bez korekcí (tab.23). Potvrdilo se tak, že korekce v daném roce působily spíše negativně. Vyšší polehnutí porostu u variant přihnojených dusíkem během vegetace zapříčinilo nedokonalý vývin zrna. To se odrazilo i v nižším podílu nad sítem 2,8 mm.
Tab.11: Přepad zrna nad sítem 2,8 mm z roku 2008 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
a 39,940 38,420 43,080 28,810 36,700 27,420 36,320 41,210 37,490 29,920 35,140 32,930 32,990 42,150 41,250 42,710
třídění 2,8mm b c 38,190 38,330 35,210 38,730 34,010 38,820 29,370 36,160 33,440 39,700 36,960 34,750 47,430 48,820 31,930 44,950 32,730 46,210 30,770 43,300 36,780 42,340 37,440 32,330 49,790 47,740 45,860 36,140 41,680 32,750 43,870 35,700
44
průměr d 45,420 37,900 38,050 39,000 43,820 41,420 46,810 42,170 39,460 38,950 41,600 38,760 47,560 46,420 39,180 50,170
40,470 37,565 38,490 33,335 38,415 35,138 44,845 40,065 38,973 35,735 38,965 35,365 44,520 42,643 38,715 43,113
Nejvyšší podíl zrna nad sítem 2,8 mm byl zaznamenán u varianty 7 (44,85 %) (tab.11, graf 6). Je zajímavé, že u této varianty nebyla provedena korekce a byla hnojena pouze síranem amonným při základním hnojení. Dále také vynikala varianta hnojená pouze elementární sírou (44,52%).
5.1.5 Obsah škrobu Obsah škrobu byl v roce 2008 nejpříznivější po hnojení elementární sírou (var. 13) při základním hnojení (63,52 %) (tab.12, graf 7). U této varianty nebyla provedena korekce výživného stavu rostlin ledkem amonným s vápencem. Kosař a Procházka (2000) uvádí, že obsah škrobu je závislý na obsahu dusíkatých látek, na stavu porostu a délce slunečního svitu v závěrečných fázích vegetace. V ročníku 2008 byl obecně obsah škrobu nízký a neodpovídal hodnotám uváděným Kosařem et al. (1997), kteří prezentují množství v rozpětí 63 – 64 %.
Tab.12: Obsah škrobu z roku 2008 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
a 63,830 62,340 62,980 62,550 62,130 61,060 62,980 62,550 62,340 61,060 63,190 62,980 62,770 62,550 63,620 62,550
obsah škrobu (%) b c 62,340 64,260 64,050 62,550 62,130 63,830 62,550 62,340 61,910 63,190 63,410 62,770 63,190 63,830 62,980 63,620 61,700 64,260 62,980 62,980 63,620 62,550 62,980 61,270 64,050 63,410 62,770 61,910 62,980 63,190 61,060 63,190
průměr d 61,700 63,830 63,410 63,620 64,690 63,620 63,190 62,550 63,190 62,130 62,340 64,690 63,830 64,260 63,410 63,620
63,033 63,193 63,088 62,765 62,980 62,715 63,298 62,925 62,873 62,288 62,925 62,980 63,515 62,873 63,300 62,605
5.1.6 Obsah N-látek Obsah dusíkatých látek byl v roce 2008 nejvyšší u varianty 6 (11,93 %) (graf 8). Tato varianta byla hnojena síranem amonným při základním hnojení a byla zde provedena korekce v době sloupkování ledkem amonným s vápencem. Za pozitivní můžeme považovat ale to, že nebyla překročena hranice 12 % (tab.13).
45
Tab.13: Obsah N-látek z roku 2008 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
obsah N-látek opakování a b c 11,1 11,22 10,72 12,1 11,19 11,1 11,71 13,51 10,59 12,1 8,71 11,48 11,97 12,04 11,09 12,71 12,15 11,68 11,98 11,1 11,12 11,73 11,71 11,37 12,11 11,9 11,05 12,33 11,65 11,42 12 11,51 11,37 11,93 11,99 11,51 11,46 10,84 11,03 11,49 11,06 11,41 11,53 11,23 10,86 11,49 10,93 11,38
d 11,47 11,32 11,23 11,52 11,05 11,19 11,01 11 11,38 11,83 11,48 11,47 11,05 10,69 11,58 11,28
průměr 11,13 11,43 11,76 10,95 11,54 11,93 11,30 11,45 11,61 11,81 11,59 11,73 11,10 11,16 11,30 11,27
5.2 Vyhodnocení výsledků z roku 2009
5.2.1 Výnos zrna V ročníku 2009 byl celkově dosažen lepší výnos než v roce 2008 (tab. 27). Nejlépe pak dopadla opět varianta 14, u které bylo dosaženo průměrného výnosu 7,68 t.ha-1. Tato varianta byla hnojena močovinou při základním hnojení (tab.14, graf 3).
Tab.14: Výnos zrna ječmene z roku 2009 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
a 7,69 6,94 7,26 6,99 7,28 6,75 7,48 7,46 7,29 7,15 7,57 6,7 7,88 7,14 7,21 7,75
Výnos zrna (t.ha-1) b c 7,85 7,38 6,87 7,26 8,03 7,53 7,44 6,66 7,4 7,25 7,52 6,45 7,19 6,54 5,32 6,84 7,74 7,83 6,97 7,32 7,34 7,91 7,9 7,33 7,47 6,97 7,62 7,63 7,72 7,23 7,28 7,06
46
průměr d 7,7 7,23 7,31 7,36 7,2 7,08 7,55 7,78 7,03 7,64 5,87 7,47 7,15 8,34 7,38 7,53
7,654 7,073 7,529 7,110 7,282 6,953 7,189 6,852 7,473 7,267 7,173 7,350 7,368 7,681 7,386 7,403
Jak uvádí Poláková (2007) i Zimolka et al. (2006), optimální dávka hnojení by měla zajistit výnos kolem 8 t.ha-1. V roce 2009 byl dosažen průměrný výnos 7,3 t.ha-1, což je méně, musíme ale zohlednit vliv průběhu povětrnosti.
5.2.2 Objemová hmotnost V roce 2009 byla zaznamenána nejvyšší objemová hmotnost u varianty hnojené močovinou při základním hnojení (var. 14) – 63,74 kg/hl (tab.15, graf 4). Za zmínku stojí také varianta hnojená pouze elementární sírou, u které bylo dosaženo objemové hmotnosti 63,26 kg/hl (var. 13). Nejnižší objemová hmotnost byla stanovena u varianty 12. Obecně můžeme konstatovat, že stanovená objemová hmotnost byla v průměru nízká.
Tab.15: Objemová hmotnost ječmene z roku 2009 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
objemová hmotnost (kg/hl) a b c d 61,100 63,200 64,100 63,000 60,900 64,100 63,300 62,800 61,650 63,800 63,000 64,100 63,000 63,150 61,950 61,800 64,450 61,950 62,750 62,250 61,650 62,650 61,100 62,650 63,800 62,450 60,500 60,500 63,250 61,750 61,200 61,300 61,200 64,150 62,050 62,800 61,750 63,300 63,400 62,875 63,800 64,700 62,875 61,600 61,200 63,300 61,550 60,600 63,300 63,700 62,050 64,000 63,100 63,900 63,200 64,750 61,750 64,850 62,800 63,150 63,100 63,500 62,350 63,200
průměr 62,850 62,775 63,138 62,475 62,850 62,013 61,813 61,875 62,550 62,831 63,244 61,663 63,263 63,738 63,138 63,038
5.2.3 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,5 mm V roce 2009 vykazovala největší podíl zrna nad sítem 2,5mm varianta hnojená síranem amonným (var.6) s korekcí v ½ sloupkování (51,23 %) (tab.16, graf 5). Tato varianta se výrazně lišila od ostatních hodnot. Nejnižší podíly byly zaznamenány u varianty hnojené síranem amonným při základním hnojení bez korekce (var. 3) (41,5 %). Tato varianta měla téměř o 10 % nižší přepad zrna nad sítem 2,5 mm než varianta 6.
47
Tab.16: Přepad zrna nad sítem 2,5 mm z roku 2009 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
a 48,2 49,8 47,5 50,1 45,3 52,3 44,5 45,5 48,9 48 47,9 48,9 46,9 46,5 47,6 44,9
třídění 2,5mm b c 43,9 46,2 40,3 50 34,8 44,4 45,5 46,1 46,5 44,1 52,2 50,4 44,6 51,9 47,2 49 46,4 47 41,5 42 32 44,4 38,9 47 43,9 46,5 38,7 41,9 38,9 44,4 38,1 41,8
průměr d 41,9 42 39,3 46,7 45,4 50 47,4 48,7 42,5 42,3 48,5 47,7 38,5 40,3 45 46,9
45,050 45,525 41,500 47,100 45,325 51,225 47,100 47,600 46,200 43,450 43,200 45,625 43,950 41,850 43,975 42,925
5.2.4 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,8 mm Aplikace samotné močoviny při základním hnojení se projevila jako nejvhodnější z hlediska tvorby zrna (var. 14). Přepad zrna zde představoval nad sítem 2,8 mm 45,30 % (tab.17, graf 6). Nejnižší podíl zrn nad sítem 2,8 mm byl u varianty hnojené síranem amonným s korekcí provedenou v době ½ sloupkování ledkem amonným s vápencem (var. 6) – 28,58 %. Mezi nejvyšším a nejnižším stanoveným přepadem nad sítem 2,8 mm představuje 16,72 %.
Tab.17: Přepad zrna nad sítem 2,8 mm z roku 2009 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
a 35,2 25 30,8 30,4 43,4 27,4 41,7 41 29 32,6 36,1 31,8 37,3 39,5 33,9 42,7
třídění 2,8mm b c 41,9 41,4 47,6 30,2 56,6 39,3 42,8 37,2 35,4 40,3 31,2 26,9 40,4 24,7 34,3 34,2 52,2 39,6 46,1 46,7 59,8 42 47,6 32,6 42,8 35,2 50,1 43,6 51 40,5 51,3 42
48
průměr d 42,8 40,8 46,1 34,3 34,8 28,8 27,1 31,5 40,9 44,8 32,1 30,1 50,8 48 39 37,4
40,325 35,900 43,200 36,175 38,475 28,575 33,475 35,250 40,425 42,550 42,500 35,525 41,525 45,300 41,100 43,350
5.2.5 Obsah škrobu V roce 2009 byl obsah škrobu nejvyšší u varianty hnojené močovinou a elementární sírou bez korekce a činil 63,94 % (var.9). Nejnižší obsah škrobu byl u varianty hnojené síranem amonným (var. 6), kde byla provedena korekce výživného stavu rostlin v ½ sloupkování (62,24 %) (tab. 18, graf 7). Obsah škrobu podle Kosaře et al. (1997) se pohybuje okolo 63 – 64 % škrobu v sušině. Podle Kadlece et al. (2009) kvalitní odrůdy sladovnických ječmenů obsahují 62 – 65 % v sušině. Pozitivní je, že průměry variant obsahu škrobu spadají do tohoto rozsahu.
Tab.18: Obsah škrobu z roku 2009 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
a 63,090 62,880 63,310 63,090 64,160 62,240 63,090 64,590 64,370 63,310 63,090 62,880 63,950 62,880 61,810 62,240
obsah škrobu (%) b c 63,520 64,800 62,450 62,450 63,090 63,520 63,730 62,660 63,310 62,880 62,240 62,450 63,730 61,810 62,240 63,520 64,370 64,370 63,730 64,590 64,160 63,090 65,020 63,310 63,090 64,590 63,520 63,730 64,160 62,020 63,520 62,660
průměr d 62,660 65,020 64,800 62,020 63,310 62,020 63,310 61,810 62,660 63,310 63,950 62,450 63,310 64,370 65,020 63,090
63,518 63,200 63,680 62,875 63,415 62,238 62,985 63,040 63,943 63,735 63,573 63,415 63,735 63,625 63,253 62,878
5.2.6 Obsah N-látek Průkazný rozdíl mezi variantami s korekcí a bez korekce byl stanoven u obsahu N-látek (tab. 25, graf 8). U variant s korekcí výživného stavu rostlin ledkem amonným s vápencem bylo prokázáno větší množství dusíkatých látek v zrnu. Jak tvrdí Vaněk et al. (2002), pozdější příjem dusíku je zvláště u sladovnického ječmene již nežádoucí, aby nebyla negativně ovlivněna kvalita. To se také projevilo v našem případě, kdy můžeme považovat negativní vliv dusíku aplikovaného později během vegetace na zvýšení N-látek v zrnu. Nejvyšší obsah N-látek byl zaznamenán u varianty hnojené síranem amonným s korekcí v době sloupkování (var. 6) a to 13,03 % (tab. 19, graf 8). Protože obsah dusíkatých látek vyšší než 11,5 % v zrnu ječmene je negativní pro sladovnické ječmeny 49
a je třeba upravit technologické postupy při výrobě sladu (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000), nemůžeme výsledky roku 2009 hodnotit pozitivně. Jak uvádí Kadlec et. al. (2009), obsah dusíkatých látek má být v optimálním rozsahu 10,5 – 11,5 %, což v tomto ročníku zcela překročilo tuto optimální hranici.
Tab.19: Obsah N-látek z roku 2009 var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
obsah N-látek (%) opakování a b c 12,67 12,33 12,22 13,07 12,86 13,01 12,68 12,55 12,31 12,82 13,16 11,75 12,45 12,93 12,03 12,72 13,16 13,14 11,99 12,46 12,46 12,29 13,13 12,94 12,91 11,52 12,43 12,29 12,32 12,48 12,74 11,52 12,51 13,02 12,29 12,83 12,22 12,32 12,49 12,69 12,33 12,45 13,38 12,05 13,12 12,63 11,75 12,75
d 11,9 12,11 11,58 11,36 12,49 13,09 12,75 13,28 12,6 12,22 13,06 12,64 11,73 11,67 12,39 12,38
průměr 12,28 12,76 12,28 12,27 12,48 13,03 12,42 12,91 12,37 12,33 12,46 12,70 12,19 12,29 12,74 12,38
5.3 Porovnání ročníků V mnohonásobném porovnávání byl prokázán průkazný rozdíl mezi ročníky 2008 a 2009 u výnosu zrna ječmene, u přepadu zrna nad sítem 2,5 mm, obsahu škrobu a N-látek (tab. 28 – tab. 35). V roce 2009 byl obsah škrobu a dusíkatých látek průkazně vyšší než v roce 2008. Významně se zde zřejmě projevil vliv ročníku (graf 2). Teploty v obou letech nevybočovaly od průměrných teplot, ale srážky v roce 2009 se více lišily od průměrných srážek (graf 2). V dubnu bylo počasí spíše suché a v červnu více deštivé, což mělo značný vliv na sklizeň, výnos a ukazatele kvality sladovnického ječmene. Jak udává Černý et al. (2007), v žádném místě neexistují ideální podmínky pro pěstování sladovnického ječmene (nedostatek srážek, nízká suma teplot), přesto se pěstuje napříč všemi klimatickými oblastmi. Ještě dodává, že za extrémního sucha při nízkém výnosu ječmene stoupá obsah dusíkatých látek v zrnu, což se také odrazilo v ročníku 2009.
50
5.4 Hodnocení vlivu korekce na výnos a kvalitu ječmene V obou ročnících se korekce výživného stavu rostlin prováděná prostřednictvím ledku amonného s vápencem projevila spíše negativně a měla negativní vliv na výnos a technologické parametry ječmene. Celkově varianty bez korekce výživného stavu rostlin měly průměrné až vyšší hodnoty parametrů kvality (graf 9 – graf 13). Korekce prováděné v období 4.listu působily neutrálně, v některých případech i pozitivně. Naproti tomu korekce v ½ sloupkování působily spíše negativně. Korekce zvyšovaly množství N-látek nejvíce v roce 2009 (graf 14). To koresponduje s údaji, které uvádí Černý et al. (2007), že pozdní aplikace hnojiva zvyšuje množství N-látek v zrnu. Efekt korekcí ale nemusí být vždy negativní, o čemž svědčí výsledky z roku 2008. Poláková (2007) uvádí, že cílem korekčního hnojení na konci odnožování je kromě výnosového efektu také zvýšení obsahu N-látek v zrnu, které může být žádoucí v lokalitách s nízkým uvolňováním minerálního dusíku v půdě. V našem případě byl vliv korekce spíše kontraproduktivní.
51
6 ZÁVĚR Cílem této diplomové práce bylo shrnout vliv dusíku a síry na výnos a kvalitu sladovnického ječmene a vyhodnotit účinek hnojení dusíkem v kombinaci se sírou v maloparcelních pokusech, které probíhaly na lokalitě ve Velké Bystřici u Olomouce. V mnohonásobném porovnávání byl zjištěn průkazný rozdíl mezi ročníky 2008 a 2009 u výnosu zrna ječmene, u přepadu zrna nad sítem 2,5 mm, obsahu škrobu a N-látek. Významný vliv na výsledky z pokusu měly povětrnostní podmínky a úhrn srážek. Důležitou roli u ročníku 2008 sehrálo polehnutí porostu. Nejvyšší výnos byl dosažen v obou ročnících u varianty hnojené močovinou. Nejvyšší objemové hmotnosti bylo dosaženo v roce 2008 u varianty hnojené močovinou a elementární sírou, v roce 2009 byla zaznamenána nejvyšší objemová hmotnost u varianty hnojené močovinou při základním hnojení. Nejvyšší přepad nad sítem 2,5 mm byl zjištěn v roce 2008 u varianty hnojené chloridem amonným a elementární sírou, v roce 2009 síranem amonným s korekcemi ledku amonného s vápencem. Nejvyšší přepad nad sítem 2,8 mm byl v roce 2008 zaznamenán u varianty hnojené močovinou a elementární sírou, v roce 2009 pouze močovinou při základním hnojení. V roce 2008 varianty s korekcí vykazovaly průkazně vyšší podíl zrna nad sítem 2,5 mm. Opačný trend byl zjištěn při statistickém zpracování výsledků přepadu zrna nad sítem 2,8 mm, kde naopak nejvyšší hodnoty byly pozorovány u variant bez korekcí. V roce 2008 byl nejvyšší obsah škrobu dosažen u varianty hnojené pouze elementární sírou, v roce 2009 močovinou a elementární sírou. Nejvyšší obsah dusíkatých látek byl zaznamenán u varianty hnojené síranem amonným s korekcemi v obou ročnících. V roce 2009 byl stanoven u N-látek průkazný rozdíl mezi variantami s korekcí a bez korekce. U variant s korekcí výživného stavu rostlin ledkem amonným s vápencem bylo prokázáno větší množství N-látek v zrnu. Obsah N-látek byl vyšší, tedy negativně ovlivňoval následnou sladovnickou kvalitu ječmene. V obou ročnících se korekce výživného stavu rostlin prováděná prostřednictvím ledku amonného s vápencem projevila spíše negativně a měla kontraproduktivní vliv na výnos a technologické parametry ječmene. Celkově varianty bez korekce výživného stavu rostlin měly průměrné až vyšší hodnoty parametrů kvality.
52
7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY AGU, R., C., PALMER, G., H., 2010: The Effect of Nitrogen Level on the Performance of
Malting Barley Varieties during Germination, Heriot-Watt University, Riccarton,
Edinburgh, Scotland, 2000. Datum:18.3.2010 Dostupné na: http://www.scientificsocieties.org/JIB/papers/2001/2001_107_2_093.pdf
BABIÁNEK, P., RYANT P., 2009: The yield reaction of malting barley on sulphur and nitrogen fertilization. MZLU. Dostupné na: http://web2.mendelu.cz/af_291_mendelnet/mendelnet09agro/files/articles/fyto_babianek. pdf
BENADA, J. ET AL., 2001: Metodika pěstování jarních obilnin. Kroměříž : Zemědělský výzkumný ústav, 143 s. ISBN 80-902545-4-3
BIELSKI, S., BUDZYŃSKI, W., 2006: Vliv rozdílné dusíkaté výživy na výnos a sladovnickou kvalitu zrna jarního ječmene. University of Warmia and Mazury in Olsztyn, sborník z konference „Úspěšné plodiny pro velký trh“ 13.-17.2.2006 Dostupné na: http://www.agris.cz/etc/textforwarder.php?iType=2&iId=151347
ČERNÝ, L. ET AL., 2007: Jarní sladovnický ječmen – Pěstitelský rádce. Praha: Kurent, s.r.o., 39 s. ISBN 978-80-87111-04-8
ČERVENKA, J., SAMEK, M., 2004: Potravinářské zbožíznalství. ČZU v Praze, 214 s. ISBN 80-213-1151-7
DUDÁŠ, F., 1992: Vliv hnojení, agrotechniky a způsobu hospodaření se slámou na výnos, jakost zrna a sladu ječmene jarního v monokultuře a po předplodině cukrovce. MZLU Brno, 62 s.
DUDÁŠ, F., PELIKÁN, M., MÍŠA, D., 2002: Technologie kvasného průmyslu. MZLU Brno, 135 s. ISBN 80-7157-578-X
53
FECENKO, J., LOŽEK, O., 2000: Výživa a hnojenie poľných plodín. Nitra : SPU, 452 s. ISBN 80-7137-777-5
FEVRE, J.,F., KAKUTA, J., 2010: Preferované odrůdy sladovnického ječmene. Sborník z konference „Úspěšné plodiny pro velký trh“ 13.-17.2.2006. Datum: 1.3.2010 Dostupné na: http://www.agris.cz/etc/textforwarder.php?iType=2&iId=151344
FLOHROVÁ, A., 1996: Důsledky nedostatečného hnojení. Praha: ÚZPI, 48 s. ISSN 0862-3562
HANCOCK, J.,F., 2004: Plant evolution and the origin of crop species. CABI Publishing Wallingford, 313 s. ISBN 085199685X
HŘIVNA, L., RYANT, P., CERKAL, R., 2009: Inovace pěstitelských technologií sladovnického ječmene vývojem diagnostických metod pro vyhodnocení struktury porostu, zdravotního a výživného stavu. MZLU, výroční zpráva
HŘIVNA, L., CERKAL, R., RYANT, P., 2008: Inovace pěstitelských technologií sladovnického ječmene vývojem diagnostických metod pro vyhodnocení struktury porostu, zdravotního a výživného stavu. MZLU, výroční zpráva
INGR, I. ET AL., 2003: Zpracování zemědělských produktů. MZLU Brno, 249 s. ISBN 80-7157-520-8
KADLEC, P. ET AL., 2009: Co byste měli vědět o výrobě potravin? Technologie potravin. Ostrava: Key Publishing s. r. o, ISBN 978-80-7418-060-6
KLEM, K., 2009: Vliv dusíkaté výživy a hustoty na výnos ječmene a obsah N-látek. Úroda 2/2009, s.50 – 54.
KOSAŘ, K. ET AL., 1997: Kvalita sladovnického ječmene a technologie jeho pěstování. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 45 s. ISBN 80-86153-02-9
54
KOSAŘ, K., PROCHÁZKA, S., 2000: Technologie výroby sladu a piva. Praha: Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, 400 s. ISBN 80-902658-6-3
KOVÁČIK, P., 2006: The effect of N fertilization and chemically and mechanically treated coal on the quality parameters of spring barley corn. In: Bezpečnosť a kvalita surovín a potravín, Nitra, s. 57. ISBN 80-8069-766-3
KRAUSKO, A. ET AL., 1980: Jarný jačmeň. Bratislava: Príroda, 136 s. ISBN 64-071-80
KULOVANÁ, E., 2002: Kvalita ječmene. Agroweb 22.4.2002 Dostupné na: http://www.agroweb.cz/Kvalita-jecmene__s44x8505.html
McGRATH, S., ZHAO, F., 2006: Sulphur for yield and quality in malting barley. Topic Sheet No. 90, Winter 2005/2006. London: Rothamsted Research. Dostupné na: http://www.hgca.com/publications/documents/cropresearch/TS90-for_web.pdf
MRÁZ, J., 2010: Omezení rizik při hnojení dusíkem. Úroda 3/2010, s.76 – 77
NEUBERG, J., JEDLIČKA, J., ČERVENÁ, H., 1995: Výživa a hnojení plodin. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 64 s. ISSN 0231-9470
NEWMAN, C., W., NEWMAN, R., K., 2006: A brief history of barley foods. Cereal foods world, January/February Dostupné na: http://www.aaccnet.org/cerealfoodsworld/samplepdfs/CFW-51-0004.pdf
PAZDERA, J. ET AL., 2006: Pěstování rostlin – cvičení. Praha: ČZU, 203 s. ISBN 80-213-1538-5 PELIKÁN, M. ET AL., 1993: Zpracování zemědělských produktů – cvičení. MZLU Brno, 86 s. ISBN 80-7157-099-0
55
POLÁK, B., VÁŇOVÁ, M., ONDERKA, M., 1998: Základy pěstování a zpracování sladovnického ječmene. Praha: Institut výchovy a vzdělávání Mze ČR, 39 s. ISBN 80-7105-166-7
POLÁKOVÁ, L, 2007.: Jarní ječmen potřebuje intenzitu. Agroweb 30.3.2007 Dostupné na: http://www.agroweb.cz/Jarni-jecmen-potrebuje-intenzitu__s44x27445.html
PROKEŠ, J. ET AL., 1997: Aktuální otázky pěstování, šlechtění, hodnocení jakosti a obchodu se sladovnickým ječmenem. MZLU Brno, 84 s.
PŘÍKOPA, M., 2005 : Dostupné na: http://www.af.mendelu.cz/external/relay/agrochem/multitexty_2/html/obilniny/jecmen_j arni.htm#top, datum: 6.1.2010
RICHTER, R., HLUŠEK, J., 1994: Výživa a hnojení rostlin. Vysoká škola zemědělská v Brně. Dostupné na: http://www.agrokrom.cz/texty/HNOJENI/skripta_Richter/seznam_vyziva_a_hnojeni_rost lin_skriptum_cast.pdf
RYANT, P., CERKAL, R., HŘIVNA, L., 2008: Efekt síry při dusíkaté výživě sladovnického ječmene. MZLU pěstitelům – sborník odborných příspěvků, kolektiv autorů, Brno, 92-94 s. ISBN 978-80-7375-187-6
SMITH, W., C., 1995: Crop production. New York, USA, 469s. ISBN 0-471-07972-3
ŠIMEK, M., 2003: Základy nauky o půdě – 3.Biologické procesy a cykly prvků. JU České Budějovice, 151 s. ISBN 80-7040-630-5
VANĚK, V. ET AL., 2002: Výživa a hnojení polních a zahradních plodin. Redakce odborných časopisů Praha, 119 s. ISBN 80-902413-7-9
56
ZELENÝ, F., ZELENÁ, E., 1996: Síra a její potřeba pro výživu rostlin. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 42 s. ISBN 80-861153-62-2
ZHAO, F., J., FORTUNE, S., BARBOSA, V. L. ET AL., 2006: Effects of sulphur on yield and malting quality of barley. Agriculture and Environment Division. UK, Dostupné na: http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6WHK-4J9MSVK1&_user=10&_coverDate=05%2F31%2F2006&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_s ort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1227786609&_rerunOrigin=google&_acct =C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=c54ff0cd16753447fd222 04a5a7882bb
ZIMOLKA, J. ET AL., 2006: Ječmen – formy a užitkové směry v České republice. Praha : Profi Press, s. r. o., 200 s. ISBN 80-86726-18-5
8 SEZNAM TABULEK Tab. 1: Složení obilky ječmene…………………………………………………………16
57
Tab. 2: Hodnoty jakostních ukazatelů zrna sladovnického ječmene...............................17 Tab. 3: Charakteristika sladu pro evropské a české pivo……………………………...22 Tab.4: Agrochemické vlastnosti půdy………………………………………………….37 Tab.5: Stanovení Nmin v profilu 0-60cm……………………………………………....37 Tab.6: Rozbor osiva (osivo Jersey)…………………………………………………....39 Tab.7: Schéma pokusu………………………………………………………………....40 Tab.8: Výnos zrna ječmene z roku 2008……………………………………………….42 Tab.9: Objemová hmotnost ječmene z roku 2008……………………………………...43 Tab.10: Přepad zrna nad sítem 2,5 mm z roku 2008…………………………………..44 Tab.11: Přepad zrna nad sítem 2,8 mm z roku 2008…………………………………..44 Tab.12: Obsah škrobu z roku 2008…………………………………………………….45 Tab.13: Obsah N-látek z roku 2008…………………………………………………....46 Tab.14: Výnos zrna ječmene z roku 2009……………………………………………...46 Tab.15: Objemová hmotnost ječmene z roku 2009…………………………………….47 Tab.16: Přepad zrna nad sítem 2,5 mm z roku 2009…………………………………..48 Tab.17: Přepad zrna nad sítem 2,8 mm z roku 2009…………………………………..48 Tab.18: Obsah škrobu z roku 2009…………………………………………………….49 Tab.19: Obsah N-látek z roku 2009…………………………………………………....50
58
