Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici
Hodnocení vlivu mykorhizy na morfologické a výnosové parametry papriky Diplomová práce
Vedoucí práce:
Vypracovala: Bc. Bělíková Hana
doc. Ing. Robert Pokluda, Ph. D.
Lednice 2013
Poděkování Touto cestou bych ráda poděkovala vedoucímu diplomové práce panu doc. Ing. Robertu Pokludovi, Ph. D. za cenné rady a odborné vedení. Za nesmírnou ochotu, odbornou pomoc, poskytnutí cenných informací a vřelý přístup děkuji RNDr. Janě Rydlové, Dr. a dalším pracovníkům BÚ AV ČR v Průhonicích. Dále děkuji za věnovaný čas, poskytnutý materiál, rady a pomoc při práci Ing. Aleši Jezdinskému, Ph. D. a Ing. Miloši Juricovi z ÚKZ ZF. V neposlední řadě děkuji také svým rodičům za veškerou podporu a trpělivost při studiu.
Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma „Hodnocení vlivu mykorhizy na morfologické a výnosové parametry papriky“ zpracovala samostatně na základě pramenů uvedených v přiloženém seznamu literatury a pod vedením svého vedoucího diplomové práce. Souhlasím
s uložením
diplomové
práce
v knihovně
Zahradnické
fakulty
Mendelovy univerzity a se zpřístupněním dat ke studijním účelům. V Lednici, dne 9. května 2013
.....................................
Obsah
1
Úvod............................................................................................................6
2
Cíl práce ......................................................................................................7
3
Teoretická část .............................................................................................8 3.1
Paprika roční (Capsicum annuum) ........................................................8
3.1.1 Taxonomické zařazení.......................................................................8 3.1.2 Nároky na závlahu a hnojení .............................................................8 3.1.3 Nároky na teplotu..............................................................................9 3.1.4 Technologie pěstování.......................................................................9 3.1.5 Odrůdy............................................................................................ 10 3.1.6 Obsahové sloţení a význam pro člověka ......................................... 11 3.1.7 Rozšíření a produkce ....................................................................... 17 3.2
Reakce papriky na působení abiotických stresových faktorů ............... 19
3.2.1 Nevyváţená výţiva ......................................................................... 19 3.2.2 Nevyváţená světelná intenzita ......................................................... 21 3.2.3 Extrémní teploty.............................................................................. 22 3.2.4 Nedostatek vody (sucho) ................................................................. 25 3.3
Arbuskulární mykorhiza (AM) ............................................................ 29
3.3.1 Základní podmínky pro vznik AM symbiózy................................... 29 3.3.2 Průběh kolonizace ...........................................................................31 3.3.3 Zástupci arbuskulárních hub ............................................................ 32
4
3.4
Vliv AM symbiózy na výţivu a vodní systém plodové zeleniny ..........33
3.5
Vliv komerčních AM přípravků na plodovou zeleninu ........................ 41
Experimentální část – metodika ................................................................ 44 4.1
Charakteristika experimentu ............................................................... 44
4.1.1 Klimatické podmínky prostředí ....................................................... 44 4.1.2 Rostlinný materiál ...........................................................................45 4.1.3 Příprava pozemku ...........................................................................45 4.1.4 Přípravky a ošetření ........................................................................ 46 4.1.5 Výsev, ošetřování předpěstované sadby ...........................................47 4.1.6 Výsadba, ošetřování v průběhu vegetace ......................................... 47 4
4.1.7 Sklizeň ............................................................................................ 47 4.1.8 Chemické rozbory ...........................................................................47 4.1.9 Statistické zpracování dat ................................................................ 48 4.2
Stanovení morfologických a výnosových parametrů papriky ............... 49
4.2.1 Stanovení míry kolonizace mykorhizními houbami ......................... 49 4.2.2 Stanovení výnosů ............................................................................ 51 4.2.3 Stanovení obsahu sušiny ................................................................. 51 4.2.4 Stanovení obsahu vitaminu C metodou kapalinové chromatografie . 52 4.2.5 Stanovení TAC pomocí radikálu DPPH ...........................................52 4.2.6 Stanovení obsahu karotenoidů spektrofotometricky ......................... 53 Vyhodnocení ............................................................................................. 55
5
5.1
Míra mykorhizní kolonizace ............................................................... 55
5.2
Výnosové charakteristiky .................................................................... 56
5.3
Stanovení obsahu sušiny ..................................................................... 60
5.4
Stanovení obsahu vitaminu C .............................................................. 61
5.5
Stanovení TAC ................................................................................... 63
5.6
Stanovení karotenoidů ........................................................................ 64
6
Celkové vyhodnocení ................................................................................ 66
7
Diskuze ..................................................................................................... 68
8
Doporučení pro praxi ................................................................................. 73
9
Závěr ......................................................................................................... 75
10
Souhrn ....................................................................................................... 77
11
Resume ......................................................................................................78
12
Seznam pouţité literatury...........................................................................79
13
Seznam pouţitých chemických zkratek a vzorců ........................................ 86
14
Seznam pouţitých zkratek..........................................................................87
15
Seznam tabulek .......................................................................................... 88
16
Seznam grafů ............................................................................................. 90
17
Seznam obrázků......................................................................................... 91
18
Přílohy ....................................................................................................... 92
5
1 Úvod Mykorhizní symbióza je vzájemný, ve většině případů vyrovnaný, vztah mezi mykorhizními houbami a kořeny vyšších rostlin. Podstatou mykorhizní symbiózy je schopnost houby podpořit hostitelskou rostlinu vyšším přísunem vody a ţivin, zatímco hostitelská rostlina poskytuje houbě zdroj sacharidů. Díky těmto procesům se arbuskulární mykorhiza stala předmětem mnoha výzkumů. Ve výsledku byl u většiny z nich prokázán její pozitivní vliv na příjem ţivin a vody rostlinou, zlepšení celkového růstu a tím zvýšení produktivity a výnosů hostitelských rostlin. Postupem času se s dalšími pokusy vyvíjely koncepce, které uvádí pozitivní vliv mykorhizní symbiózy v odolnosti rostlin vůči biotickým i abiotickým faktorům. Byly provedeny výzkumy, které potvrzují úlohu mykorhizní symbiózy v odolnosti rostlin vůči chorobám a škůdcům, těţkým kovům, zasolené půdě, nevyváţené výţivě a v neposlední řadě v odolnosti rostlin vůči suchu. Všechny dosaţené poznatky z provedených výzkumů byly podnětem pro výrobu mykorhizních přípravků a jejich aplikaci k zemědělským i zahradnickým plodinám. Na tyto výzkumy navazuje i tato diplomová práce, která se zabývá účinky mykorhizní symbiózy na pěstování papriky roční za současného působení abiotických stresorů, které mohou nastat v polních podmínkách České republiky. Pěstování zeleninových druhů v České republice je z hlediska klimatických podmínek často limitováno pozdními mrazy, které mohou být příčinou náhlého sníţení výnosů, ale zejména nedostatkem vody (resp. častými výskyty sucha). Obzvláště paprika roční (Capsicum annuum) se řadí svými poţadavky mezi náročné zeleninové druhy, které vyţadují intenzivní ošetřování, a proto by potenciální zvýšení její odolnosti vůči stresovým faktorům, například díky mykorhizním přípravkům, bylo velkým přínosem.
6
2 Cíl práce Diplomová práce s názvem Hodnocení vlivu mykorhizy na morfologické a výnosové parametry papriky směřuje k dosaţení několika na sebe navazujících cílů z oblasti teoretické a praktické. Cílem teoretické části je vypracování literárního přehledu se zaměřením na problematiku ovlivnění růstu a vývoje papriky mykorhizní symbiózou, dále pak úlohou mykorhizní symbiózy v odolnosti papriky vůči suchu, případně moţnosti ovlivnění obsahových látek v plodech papriky mykorhizními houbami. Jedním z cílů praktické části je sestavit a provést experiment s rostlinami papriky roční na základě literárního přehledu. Jeho záměrem je vzájemné porovnání rostlin ošetřených mykorhizním přípravkem a rostlin neošetřených, za současného působení simulovaného stresu vlivem nedostatku vody. Dalším cílem je analýza výzkumu, která je zaloţena na celkovém posouzení stavu porostu a závěrečném vyhodnocení morfologických a výnosových parametrů papriky. V neposlední řadě je cílem této práce také vyuţití získaných poznatků v praxi. Proto budou na základě všech výsledků navrţena doporučení pro aplikaci do zahradnické praxe.
7
3 Teoretická část 3.1 Paprika roční (Capsicum annuum) Paprika roční je teplomilná plodová zelenina, která se v podmínkách ČR pěstuje v teplejších oblastech jako jednoletá kultura (polohy pod 200 m n. m., s průměrnou roční teplotou nad 9 °C). Pro svůj mělký kořenový systém je náročná na závlahu i vyrovnané hnojení. Vhodná jsou slunná, závětrná místa s lehčí, vzdušnou půdou a s dostatkem humusu. Optimální jsou černozemě, hnědozemě nebo spraše při hodnotách pH 6 – 6,5 (srov. Malý, 1998; Petříková, 2006).
3.1.1 Taxonomické zařazení Rod Capsicum patří do čeledi Solanaceae (lilkovité) a je rozdělen do mnoha druhů a odrůd. Nejvýznamnější konzumní odrůdy jsou zástupci druhů Capsicum annuum, C. baccatum, C. frutescens, C. chinense a C. pubescens. Tyto druhy jsou často rozděleny podle charakteristických zástupců do typů či podtypů – příklady jednotlivých druhů a odrůd jsou uvedeny v Příloze 1. Odrůda pouţitá pro výzkum ‘Slávy F1’ se řadí do druhu C. annuum (paprika roční – zeleninová sladká, angl. bell pepper, sweet pepper).
3.1.2 Nároky na závlahu a hnojení Závlahová dávka paprik by měla být přibliţně 240 aţ 280 mm na vegetační období, vhodné je i pouţití kapkové závlahy, kdy je dávka vody 0,5 l na den na jednu rostlinu. Půda by měla být zásobena vodou z 60 – 80 % polní vodní kapacity, také relativní
vlhkost
vzduchu
by
měla
být
v rozmezí
60
–
80
%.
(srov. Malý, 1998; Petříková, 2012). Paprika roční se řadí, stejně jako ostatní druhy plodové zeleniny, do I. trati – vyţaduje hnojení chlévským hnojem v dávce 35 – 40 t · ha-1. Jedna tuna papriky odebere z půdy přibliţně 2,70 kg N, 0,40 kg P, 3,0 kg K, 2,25 kg Ca a 0,25 kg Mg (srov. Malý, 1998, Hlušek, 2002). Pro přihnojování jsou doporučena hnojiva ledková a síranová, nikoliv chloridová, z důvodu citlivosti papriky na chlór. Paprika roční je z hlediska
výţivy
více
náročná
na
obsah
(Csaba, 1997 in Petříková, 2012). 8
Ca,
Fe,
Mo,
B
a
Mn
Při aplikaci hnojiv se nevychází pouze z poţadavků rostlinného druhu. Dávky jsou závislé také na obsahu ţivin v půdě, klimatických podmínkách a v neposlední řadě na druhu půdy (Malý, 1998; Petříková, 2012). Například vyšší teplota půdy (18 °C) a vyšší intenzita slunečního záření mírně zvyšuje příjem fosforu (Hlušek, 2002).
3.1.3 Nároky na teplotu Optimální denní teploty při pěstování papriky jsou od 22 do 25 °C, optimální noční teploty jsou 18 aţ 20 °C. Kolísání teplot mezi dnem a nocí by nemělo být vyšší neţ o 7 °C. Nevhodné jsou teploty pod 14 °C nebo naopak vyšší neţ 30 °C. Při takových teplotách můţe dojít k zastavení růstu, případně aţ ke sníţení výnosů (Petříková, 2006). Na teplotě závisí také klíčení a délka předpěstování sadby. Nejrychleji klíčí papriky při teplotách 25 – 30 °C (do 8 dnů), poté by se měla teplota na týden sníţit k 17°C. Optimální teploty pro předpěstování se pohybují ve dne od 17 °C do 20 °C, v noci 12 aţ 14 °C (Petříková, 2012).
3.1.4 Technologie pěstování Odrůdy pro polní pěstování se mnoţí z předpěstované sadby. Osivo se vysévá do sadbovačů (nejlépe do 20. února) do lehkého substrátu v mnoţství 0,8 – 1 kg · ha-1. Sadbě je nutno zabezpečit vyrovnané hnojení (kapalnými hnojivy), zálivku a přiměřené mnoţství světla. Při hustém výsevu a nedostatku světla se sazenice vytahují (srov. Malý, 1998; Petříková, 2012). Před výsadbou se venkovní pozemek upraví vhodnými agrotechnickými zásahy (urovnání povrchu bránami či smyky, vyhnojení, pouţití herbicidů a další opatření). Předpěstované sazenice se obvykle alespoň týden otuţují, poté se vysazují na připravenou plochu od poloviny května, po dvou, do sponu 0,6 x 0,3 m. Po výsadbě se mohou nakrývat netkanou textilií (srov. Malý, 1998; Petříková, 2012). Při pěstování na venkovních plochách je důleţité věnovat
pozornost
agrotechnickým zásahům také v průběhu kultivace, protoţe rostliny papriky vyţadují vzdušnou bezplevelnou půdu. Neopomenutelná je důkladná závlaha a přihnojování v průběhu vegetace. Spotřební částí papriky je plod – vysýchavá bobule zelené, ţluté, oranţové, červené či dokonce nafialovělé aţ černé barvy, která má nejrůznější tvar i velikost. 9
Pro konzumaci se plody sklízí v technické, případně v biologické zralosti (zejména plody pro semena a na výrobu koření). Sklizeň se provádí v závislosti na vyuţití plodů ručně nebo pomocí sklízecích plošin. Třídění plodů do jakostních tříd se doposud provádí dle dříve platné ČSN 46 3156 (paprika zeleninová). Výnos polních odrůd se pohybuje od 10 do 20 t · ha-1. Zajištěním optimálních podmínek a dostatečné závlahy a přihnojování je moţné zvýšit produkci aţ na 50 – 60 t · ha-1 (srov. Malý, 1998; Petříková, 2012).
3.1.5 Odrůdy Odrůdy papriky roční je moţné rozdělit do skupin dle několika hledisek: 1. zpracování a konzumace: a) zeleninové odrůdy – plody jsou určeny ke konzumaci v čerstvém stavu nebo pro konzervárenský průmysl b) kořeninové odrůdy – plody jsou sušeny a zpracovány jako koření (Tabulka 1) Tabulka 1: České odrůdy papriky roční zpracovávané jako koření (Ohanka, 2006a; Ohanka, 2006b; Paprika, 2010; Pokluda, 2003). Typ Odrůdy
Sladká Hodonínská sladká vzpřímená
Pálivá Drakula
Karkulka Kolora Progres Ţitava
Hektor Korál Samara
2. přítomnost alkaloidu kapsaicinu: a) sladké odrůdy – bez obsahu kapsaicinu b) pálivé odrůdy – s obsahem kapsaicinu (Kopec, 2010). 3. délka vegetační doby (3 základní skupiny): a) rané (cca 130 dnů) b) polopozdní c) pozdní (cca 200 dnů), (Tabulka 2)
10
Tabulka 2: Rozdělení českých odrůd papriky roční dle délky vegetace a obsahu kapsaicinu (srov. Menclová, 2010; Ohanka, 2006a; Ohanka, 2006b; Paprika, 2010; Pokluda 2003). Velmi rané
Rané
Středně rané
Amadea F1
Adam F1
Anka
Amálka
Beatrix F1 Century F1
Amyka F1 Lungi F1
Boneta Dráky F1
Poseidon Rafaela F1
Lydia Rubinova
Sharon Slovakia Superamy Ţluťásek
Sandra Semaroh Tamina Yvona
Citrina Cornel Cynthia F1 Eva Galga F1 Gelby F1 Maryša Paradise F1
Pro rychlení
Polorané
Polopozdní
Alexander Beja F1
Damián
Středně pozdní Asteroid
Ingrid
Granova
Demetra F1 Jalahot
Kilián Kristián
Karkulka Kvadry F1
Korál Ostry
Sonar F Theos
Fatima Hamík
Pálivec Pyramid Samurai F1 Slovana
Zvoneček
Patricie PCR Samara Vlasta
Pozdní CaliforniaWonder
Afrodita Alica F1 Andrea Artist
* sladké odrůdy * pálivé odrůdy
V současné době je ve státní odrůdové knize zapsáno 165 odrůd papriky roční. Nejnovější odrůdy registrované v ČR jsou například Asteroid, Klubíčko, Milan (sladké odrůdy) nebo Foxta, Poseidon a Yvona (pálivé odrůdy). V registračním řízení je od prosince 2012 do ledna 2013 jiţ 17 nových odrůd. Českými drţiteli šlechtitelských práv některých odrůd jsou společnosti SEMO a.s. (odrůdy Amy a Lydia) a SEVA – FLORA s.r.o. (odrůdy Diana, Nigra a Vlasta), (Databáze, 2013).
3.1.6 Obsahové složení a význam pro člověka Obsahové sloţení plodů papriky je z nutričního hlediska velmi cenné. Paprika obsahuje nejenom důleţité vitaminy (C, E, A), ale také vlákninu, rutin a další antioxidanty, které jsou cennou sloţkou potravy. Stejně jako nutriční hodnoty plodu jsou i organoleptické vlastnosti (chuť, aroma a barva) ovlivňovány jeho chemickým sloţením (Tabulka 3). To se liší v závislosti na zralosti plodů v době sklizně. Nejvýznamnější zastoupení v plodech papriky mají vitaminy, flavonoidy (kvercetin, kempferol) a karotenoidy (karoteny, xantofyly, lutein). Mnoţství flavonoidů se pohybuje v závislosti na zralosti plodu. Zralá červená paprika můţe obsahovat do 123 mg · kg-1, se zráním obsah flavonoidů klesá (zelená paprika můţe mít aţ 205 mg · kg-1. Flavonoidy působí na cévní systém, mají antisklerotické účinky a sniţují hladinu cholesterolu v krvi (Kopec, 2010).
11
Barviva zajišťují obrovskou škálu barevných variací plodu. V plodech papriky bylo popsáno více neţ 30 pigmentů, od zelených (chlorofyl) přes ţluté aţ po oranţové a červené (karotenoidy). Barviva mají antioxidační i antimikrobiální funkci. (Bosland, 2000). Tabulka 3: Obsahové složení plodů papriky roční (Kopec, 2010). Červené plody
Červené plody
Zelené plody -1
Zelené plody
-1
Základní složky [g · kg ]
Vitaminy [mg · kg ]
Voda
920
933
A (karoten)
38,40
2,65
Sušina
80
67
B1 (thiamin)
0,48
0,40
Bílkoviny
12
8
B2 (riboflavin)
0,50
0,30
Lipidy
5,0
3,0
B6 (pyridoxin)
5,70
3,00
Sacharidy
52
26
PP (niacin)
13,00
2,00
Popeloviny
6,00
-
B9 (kys. listová) B12 (kys. pantotenová)
0,22
0,36
0,80
0,80
2300,00
1600,00
Vláknina
16
19 -1
Minerální látky [mg · kg ]
C (kys. askorbová)
Ca (vápník)
80,0
80,0
D (kalciferol)
0,00
0,00
Fe (ţelezo)
6,5
4,0
E (tokoferol)
8,00
8,00
Na (sodík)
20,0
40,0
P (a bioflavonoidy)
225,00
-
Mg (hořčík)
130,0
100,0
S (methylmethionin)
38,70
-
P (fosfor)
300,0
190,0
Cl (chlor)
115,0
100,0
K (draslík)
2120,0
1700,0
Zn (zinek)
3,7
1,0
J (jod)
0,027
0,010
Mn (mangan)
1,0
1,0
Se (selen)
st*
st*
210,0
210,0
1,6
0,2
S (síra) Cu (měď) * stopové mnoţství
Karotenoidy představují skupinu barviv ţluté aţ červeně oranţové barvy, která jsou nerozpustné ve vodě (rozpustné v tucích). Jejich chemická stavba je nestabilní, proto se mohou rozkládat vlivem světla, kyslíku nebo vysokými teplotami. Nejčastějšími karotenoidy v paprice jsou anteraxantin, -karoten, kapsantin, kapsorubin, lutein a violaxantin (Tabulka 4), (Bosland, 2000). Nezralé plody obsahují více luteinu (zelené papriky), zráním obsah luteinu klesá (plody oranţové aţ červené barvy). Lutein podporuje imunitní systém, zabraňuje degeneracím (ve smyslu stárnutí), přispívá 12
k ochraně zraku před chorobami (šedý zákal, šeroslepost) a škodlivým zářením z elektrospotřebičů, sniţuje cholesterol a riziko nádorových onemocnění. Doporučená účinná dávka luteinu pro dospělého člověka je 6 mg denně (Kopec, 2010). Mnoţství kapsantinu a kapsorubinu (červených barviv) se zvyšuje při dozrávání plodu. V plné zralosti můţe plod papriky obsahovat aţ 60 % kapsantinu (z celkového mnoţství karotenoidů), (Bosland, 2000). Tabulka 4: Přehled hlavních karotenoidů v paprice (De, 2003). Barva při stanovení metodou TLC
Karotenoidy
Barva při stanovení metodou TLC
Karotenoidy
Pytoen
-
Zeaxantin
oranţová
Fytofluen
-
Anteraxantin
ţlutá
-karoten
ţlutá
Violaxantin
ţlutá
-karoten
ţlutá
Mutatoxantin
ţlutá
-karoten
ţlutá
Luteoxantin
ţlutá
ţlutá
Lutein
oranţová
Kryptoxantin
-
Neoxantin
ţlutá
Kapsolutein
-
Kryptocapsin
-
Kapsantin
červená
Kapsorubin
červená
Hydroxy-
karoten
Z minerálů je významný obsah K, P a Mg. Draslík má osmoregulační funkci, pozitivně ovlivňuje krevní oběh, činnost srdce a svalů (včetně hladkého svalstva) a povzbuzuje psychickou odolnost organismu. Fosfor je stavební prvek kostí, zubů a vysokoenergetických molekul – ATP, ADP apod. Často se jeho obsah uvádí v poměru k Ca. Hořčík má zklidňující a spasmolytickou funkci, má podíl na struktuře kostí, vlasů a pokoţky (Kopec, 2010). Velký podíl plodu tvoří voda (920 – 933 g · kg-1). Výzkumy dokazují, ţe její obsah je podmíněný typem papriky a stářím plodu. Zelené zralé plody mají asi 90 % vody, ale tato hodnota po sklizni výrazně klesá, čímţ se sniţuje čerstvost plodu (nutné propracované technologie skladování). Při výrobě koření je voda v plodech z důvodu přepravy a skladování neţádoucí, proto jsou plody dehydratovány na 15 – 20 % vlhkosti (Lownds, 1993 in Bosland, 2000). Pro významný obsah rozpuštěných ţivin v buňkách je voda z plodů papriky nutričně hodnotná, navíc ţiviny v ní jsou pro člověka lehce stravitelné (Kopec, 2010).
13
Zásadní význam v paprice mají sacharidy, zejména glukóza a vláknina. Glukóza představuje asi 90 – 98 % všech cukrů v plodech, přičemţ největší obsah je v plodech červených a šťavnatých (Wall and Billes, 1993 in Bosland 2000). Zdrojem vlákniny je především slupka plodu – obsahuje aţ 80 % vlákniny (z toho 77% podíl rozpustné vlákniny), (McKee, 1998a in Bosland, 2000). Bílkoviny (především aminokyseliny)
jsou základní stavební jednotkou
organismu, jsou tedy pro člověka velmi důleţité, a proto by je měl neustále přijímat formou potravy. Obsah bílkovin v plodu papriky je 8 – 12 g · kg-1, největší mnoţství je soustředěno v semenech (18 %) a v oplodí (16 – 17 % z celkového mnoţství), (Bosland, 2000). I přesto, ţe paprika roční není příliš významným zdrojem bílkovin, je i toto zastoupení pro výţivu člověka podstatné (Kopec, 2010). Lipidy obsaţené v plodech mají mnoho funkcí. Mohou být zdrojem energie, stavebními a ochrannými prvky nebo rozpouštědly lipofilních barviv. Některé sloučeniny lipidů (nenasycené mastné kyseliny) mají nepostradatelnou úlohu v organismu – stimulují mozkovou činnost. Jejich mnoţství v paprice se mírně liší dle odrůdy. V největším zastoupení je kyselina linolová, která představuje asi 70 % z celkového sloţení mastných kyselin. Rostliny s vyšším mnoţstvím nenasycených mastných kyselin jsou navíc, dle výzkumu, odolnější k nízkým teplotám a tedy i k poškození chladem (Bosland, 2000; Kopec, 2010). Z vitaminů je nejvíce zastoupen vitamin C, E (
- a - tokoferol), v zelených
plodech vitamin P (bioflavonoid rutin) a v červených provitamin A (karotenoidy). Jejich koncentrace můţe být ovlivněna mnoha faktory: kultivarem, zralostí, pěstebními postupy, klimatem či skladováním a přepravou. Tyto vitaminy mají protiinfekční, antioxidační a antikarcinogenní význam. Vitamin P navíc příznivě působí na svalovou a nervovou soustavu a má antisklerotické účinky, stejně jako vitamin C. Provitamin A se účastní tvorby bílkovin či tuků a napomáhá správné funkci oční rohovky. Vitamin E podporuje činnost orgánů, nervové soustavy a červených krvinek (Kopec, 2010). Vitamin C je významný vitamin s antioxidačním účinkem, který je tvořen L-askorbovou a dehydroaskorbovou kyselinou. Jeho mnoţství v plodech se pohybuje mezi 1 600 a 2 300 mg · kg-1 a zvyšuje se postupně během zrání. Je rozpustný ve vodě, proto je jeho obsah limitován také mnoţstvím vody (při dehydrataci se sniţuje také obsah vit. C). Snadno se rozkládá, například zvýšením teploty (tepelnou úpravou) a působením světla. K degradaci můţe dojít i při styku s prvky Fe, Zn a Cu
14
(pro zpracování se nedoporučuje pouţívání nástrojů, jeţ obsahují ve svém sloţení tyto prvky), (srov. Osuna-Garcia, 1996 in Bosland, 2000; Kopec, 2010; Ţamboch, 1996). Tento vitamin je jednou z látek, které člověk není schopen syntetizovat, a proto jej musí dodat do organismu formou potravy. Dospělý člověk by měl přijmout ve stravě přibliţně 60 – 80 mg denně, přičemţ těhotné a kojící ţeny aţ 95 mg (Ţamboch, 1996). Výrazný dlouhodobý nedostatek můţe způsobit skorbut (onemocnění s příznaky krvácivých dásní, únavy či srdečních potíţí). Naopak vyrovnaný přísun vitaminu C zvyšuje aktivitu mozku a obranyschopnost, sniţuje vliv škodlivých látek (zejména dusičnanů a nikotinu), povzbuzuje metabolismus, působí proti ateroskleróze a dokonce má i ochrannou funkci před nádorovým onemocněním. Účinky vitaminu C mohou být narušeny činností sedativ, hypnotik nebo antikoncepcí (Kopec, 1998; Kopec, 2010). Paprika roční patří k druhům zeleniny s nejvyšším obsahem vitaminu C. Dalšími druhy jsou naťová petrţel, růţičková kapusta nebo kopr (Ţamboch, 1996). Pálivost (ostrost), která je vnímána receptory sliznice při poţití plodů některých druhů paprik, je způsobena přítomností kapsaicinoidů – skupina alkaloidů, jejichţ základem je kapsaicin (C18H27NO3), (Tabulka 5). Tabulka 5: Zastoupení základních kapsaicinoidů v plodech papriky (De, 2003).
Kapsaicinoidy po kontaktu se sliznicí nejdříve stimulují trojklané buňky (receptory) a současně podporují tvorbu endorfinů, později je znecitliví (čímţ se skryje jejich přítomnost v lidském těle). Nejvíce se syntetizují v placentě plodu, ale mohou se vyskytovat také v semenech. Jejich mnoţství v plodech je moţné navýšit vyvoláním 15
stresových podmínek, například několika dny se sníţenou závlahovou dávkou či působením velmi vysokých teplot. Stanovení přítomnosti kapsaicinoidů, intenzity ostrosti a dalších vlastností je moţné několika metodami: od organoleptického stanovení, TLC, GC (Gas Chromatography) aţ po HPLC (Bosland, 2000; De, 2003). Plody papriky navíc obsahují terpeny, éterické oleje, pryskyřice a fytoncidy (Kopec, 2010). Velké mnoţství jiţ zmíněných látek obsaţených v plodech papriky, se řadí mezi antioxidační sloţky – tzv. antioxidanty. Antioxidanty jsou různorodé přírodní látky (vitaminy E, C, B8, -karoten), které chrání lidské tělo před škodlivým vlivem volných radikálů (Golková, 2010). Volné radikály jsou z fyzikálního hlediska látky, jejichţ molekuly obsahují nejméně jeden orbital s nepárovým elektronem. Nejčastějšími volnými radikály jsou reaktivní formy kyslíku a dusíku, které přirozeně vznikají v organismu. Za běţných podmínek pozitivně reagují v lidském těle s mastnými kyselinami, aminokyselinami, proteiny, lipidy, koenzymy, různými metabolity a dalšími sloţkami organismu. Zabezpečují přenos energie, jsou součástí signalizačních procesů buněčné regulace a významně se podílí také na ochraně imunity (Šípek, 2000). V některých případech však působí diametrálně – dezinformačně a dokonce toxicky. Právě antioxidanty transformují volné radikály do méně reaktivních aţ nereaktivních forem a tím omezují jejich škodlivé působení (Kopřiva, 2011). Běţně jsou v zelenině desítky antioxidačních sloţek – tzv. antioxidantů (Tabulka 6). Tabulka 6: Významné antioxidanty v plodové zelenině a jejich průměrné množství (Aujezdská, 2004). Vitamin C1) [mg · kg-1]
Fenoly2) [mg KG · kg-1]
Flavonoidy3) [mg KT · kg-1]
Cuketa
17
224
43
45
15
Meloun vodní
36
225
7
59
6
Okurka salátová
14
295
11
51
8
Paprika červená
1 220
531
63
58
12
Paprika žlutá
1 096
934
84
57
10
128
314
17
84
4
Rajče 1)
stanovení Tillmansovou titrací (standard kys. L-askorbová)
2)
stanovení pomocí Folin-Ciocaltauového činidla (standard kyselina gallová KG)
3)
stanovení pomocí hlinité soli a dusitanu (standard katechin KT)
Hodnoty celkové antioxidační kapacity se mohou stanovovat různými metodami (Tabulka 7). 16
Tabulka 7: Přehled hodnot TAC u plodové zeleniny, stanovených čtyřmi různými metodami (Aujezdská, 2004). FRAP1)
LPX2)
DMPD3)
DPPH4)
Cuketa
134
39
11
2
Meloun vodní
656
76
66
Okurka salátová
265
20
162
9
613
18
234
4
7
34
3
141
1
Paprika červená
672
51
51
8
6 650
637
62
3
Paprika zelená
103
18
110
19
1 018
72
566
88
Rajče
666
136
2 154
3 430
24
151
3
85
1)
FRAP = metoda zaloţená na redukci ţelezitých komplexů LPX = lipidová peroxidace 3) DMPD = stanovení pomocí DMPD 4) DPPH = stanovení pomocí DPPH 2)
3.1.7 Rozšíření a produkce Paprika roční pochází z Mexika, ale v současné době se pěstuje s vyuţitím pro konzumaci nebo koření ve většině států světa. Je jednou z velmi významných plodin, které tvoří velký podíl jak ve výţivě člověka, tak i v okrasném zahradnictví, průmyslu nebo lékařství (Bosland, 2012). Celková světová produkce paprik v roce 2011 byla 33 290 150 t (paprika zeleninová a kořeninová, včetně chilli) na 3 834 902 ha (Faostat, 2013). Největším světovým producentem zeleninové papriky je Čína, kořeninové papriky Indie. V Evropě jsou největšími producenty Španělsko a Nizozemí, kořeninové papriky se pěstují nejvíce na území Rumunska a Maďarska (Tabulky 8 a 9), (Bosland, 2012). Vývoz paprik z ČR je v současné době směřován do Německa, naopak dovoz čerstvých paprik je z velké části z Nizozemí a Španělska (Tabulky 10 a 11), (Buchtová, 2012). Trţní produkce papriky v České republice v posledních třech letech kolísá mezi 7 aţ 12 tis. tuny. Například v roce 2011 bylo vyprodukováno pro trh 10 614 t papriky na 244 hektarech (přičemţ trţní produkce tvoří 80 – 95 % z celkového pěstování), (Tabulka 12). Celková plocha rychlených paprik ve sklenících a fóliovnících zaujímá v ČR přibliţně 6 ha (Buchtová, 2012). Průměrná roční spotřeba papriky v ČR se od roku 2000 mírně zvýšila a pohybuje se od 5 do 6 kg na osobu (Tabulka 13). Její spotřeba ale výrazně klesla v roce 2011 díky výskytu infekce bakterií Escherichia coli a podezření na její šíření s čerstvou zeleninou.
součet přesných dat i odhadů
17
Tabulka 8 a 9: Deset největších světových producentů papriky zeleninové (vlevo) a papriky zpracovávané jako koření (vpravo) v roce 2010, (Bosland, 2012). Stát
Stát
Produkce [t]
Čína
Produkce [t]
13 189 303
Indie
1 227 800
Mexiko
2 335 560
Čína
253 800
Turecko
1 986 700
Pákistán
191 800
Indonésie
1 332 360
Thajsko
158 883
USA
918 120
Etiopie
141 200
Španělsko
872 000
Myanmar (Barma)
111 400
Egypt
655 841
Bangladéš
109 350
Nigérie
500 000
Peru
106 800
Nizozemí
365 000
Vietnam
91 500
Alţírsko
317 500
Ghana
81 100
Tabulka 10: Vývoz čerstvé papriky zeleninové z ČR (Buchtová, 2012). Vývoz [t]
Vývoz [v tis. Kč]
2009
2010
2011
2012 (leden - říjen)
2009
2010
4 780
5 921
7 005
3 695
151 303
208 735
2011
2012 (leden - říjen)
218 523
147 965
Tabulka 11: Dovoz čerstvé papriky zeleninové do ČR (Buchtová, 2012). Dovoz [v tis. Kč]
Dovoz [t] 2009
2010
2012 (leden - říjen)
2011
54 714 50 283 51 924
31 772
2009
2010
2011
2012 (leden - říjen)
1 403 199 1 547 352 1 430 594
1 041 739
Tabulka 12: Tržní produkce* papriky v ČR, v letech 2009 – 2012 (Buchtová, 2012). Sklizňová plocha [ha]
Produkce zeleniny [t]
2009
2010
2011
2012 (odhad)
2009
2010
2011
2012 (odhad)
269
249
244
233
11 661
7 619
10 614
9 320
* spotřeba v obchodní síti nebo zpracovatelském průmyslu, tvoří 80 aţ 95 % z celkové produkce Tabulka 13: Údaje průměrné roční spotřeby čerstvé papriky na jednoho obyvatele v ČR od roku 2000 (Buchtová, 2012).
[kg/osoba/rok]
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 4,0 4,3 5,1 4,8 4,6 5,1 5,4 4,8 4,9 6,1 5,5
Průměrná spotřebitelská cena papriky v ČR byla za rok 2009 51,80 Kč · kg-1, ale průměrná cena zeleninové papriky od českých zemědělských producentů je 14 – 19 Kč · kg-1 (Tabulka 14), (Buchtová, 2012).
18
Tabulka 14: Průměrná spotřebitelská cena papriky v Kč · kg-1 v ČR (Buchtová, 2012). Rok 2009
Průměr [Kč · kg-1]
2010
62,49
2011
53,44
2012 (leden - říjen)
60,35
51,80
3.2 Reakce papriky na působení abiotických stresových faktorů Stresové faktory jsou definovány jako negativní vlivy okolního prostředí. Rostlina je během růstu a vývoje vystavena mnoha negativním vlivům, které se obvykle dělí do dvou skupin: 1) negativní vlivy biologické povahy (působení patogenu, škůdce) – biotické stresové faktory, 2) negativní vlivy fyzikální, chemické či mechanické povahy – abiotické stresové faktory. Mezi časté abiotické faktory se v současné době řadí působení větru, extrémních teplot, slunečního záření, nevhodná aplikace pesticidů nebo nedostatek vody, ţivin či kyslíku v půdě. Negativním vlivem abiotických stresových faktorů vznikají poškození
rostlin,
která
jsou
označována
jako
abionózy
(Hrudová, 2011; Procházka, 1998). Paprika roční je kvůli svým poţadavkům velmi náročná na pěstební podmínky a je tudíţ velmi citlivá i na působení veškerých stresových faktorů. Pro dosaţení kvalitního růstu a vysoké produkce, je třeba zajistit optimální pěstební podmínky a co nejvíce zabránit působení negativních faktorů.
3.2.1 Nevyvážená výživa Jedním z aktuálně řešených abiotických stresových faktorů, které mohou výrazně působit na růst papriky, je nevyrovnaná výţiva. Paprika se řadí mezi zeleniny s vysokým nárokem na hnojení (statkovými i minerálními hnojivy). Vyţaduje velké mnoţství ţivin nejen v období plodnosti, ale během celé vegetace.
Pokud má
nedostatek přijatelných ţivin, vykazuje různé symptomy deficience prvků na listech nebo na plodech, špatným růstem a slabou násadou květů. Následkem nevyrovnané výţivy mohou být i nekvalitní plody z hlediska vývinu, barvy a nutriční hodnoty (Hlušek, 2002). Příjem prvků rostlinou, a s tím spojená výsledná produkce paprik, 19
je ovlivněn mnoţstvím, koncentrací a vzájemnými vztahy mezi jednotlivými prvky v půdě. Vhodným příkladem je růst papriky roční ve vztahu k obsahu přijatelného N v půdě. Dle výzkumu (Basoccu, 1993) mají jednoznačně různé dávky N rozdílný vliv na růst papriky. Se zvýšením N (ve formě NO3-) se zvyšuje i mnoţství sušiny listů, stonků a kořenů papriky. Stejně tak se zvýšením N urychlí nástup do plodnosti a zvýší se na počátku sklizně i mnoţství plodů. Shodné výsledky publikuje Bar-Tal (2001), který navíc uvádí optimální koncentraci N pro vysoké a kvalitní výnosy: 9,3 – 8,3 mmol · l-1. Značnou roli hraje forma dusíku. Nejvhodnější pro pěstování papriky je NO3-, při vyšší koncentraci NH4+ (nad 2 mmol · l-1) dochází k blokaci Ca v listech a v plodech papriky, jak uvádí také Petříková (2006), viz níţe. Nedostatek dusíku má negativní vliv na tvorbu chlorofylů, karotenoidů a vitaminů v plodech. Z počátku na starších listech se objevují symptomy nedostatku N – většinou chlorózy. Ty je ale moţné zaměnit s podobnými příznaky nedostatku Mn a S (Hlušek, 2002). Paprika vyţaduje ke svému růstu taktéţ velké mnoţství K. Jeho nedostatek má vliv na velikost plodů, na obsah cukrů a s tím spojenou ţivotnost plodů (velký vliv na skladování a přepravu), (Hlušek, 2002). Fosfor má důleţitou úlohu u klíčních rostlin a v době násady květů. S vyšším mnoţstvím přijatého fosforu v době plodnosti se zvyšuje násada a urychluje se zrání plodů. Nedostatek P se projevuje ztmavnutím pletiv – listy mají tmavě zelený aţ purpurový nádech (typické u rajčat), (Hlušek, 2002). Podstatou zvýšení produktivity však není navýšení dávky jednoho prvku, ale zastoupení všech potřebných makro i mikroprvků v určitém poměru tak, aby se docílilo optimálních podmínek. Tato harmonizace představuje důleţitou součást v produktivitě paprik. V půdách s neúměrným obsahem vody nebo s nadbytkem N nebo K, můţe dojít k blokaci Ca v půdě a tím k deficienci Ca v rostlině. Symptomy nedostatku Ca se projevují na plodech hnědočernými vpadlými skvrnami a zahníváním květů, dochází ke sníţení kvality plodů (Petříková, 2006). Nedostatek Mo způsobuje deformace listů a sníţení intenzity fotosyntézy. Zatímco nedostatek Mn, stejně jako nadbytek N, sniţuje násadu květů a plodů nebo v době zralosti plodů způsobuje jejich špatné vybarvení a dozrávání. I přestoţe zelené odrůdy papriky snesou přehnojení N lépe, není doporučeno je bezúčelně přehnojovat.
20
Nevhodné je pro pěstování papriky vyšší zasolení půdy, stejně tak vyšší obsah chlóru (Hlušek, 2002). Všechny pochybení v oblasti výţivy se projevují ve výsledné produkci a mohou být příčinou významných ztrát.
3.2.2 Nevyvážená světelná intenzita Paprika vyţaduje dostatečné mnoţství světla po celou dobu růstu, zejména při kvetení. Pokud má paprika nedostatek světla (stejně tak i vody), dochází vlivem stresu ke zpomalení vývoje tvorbě nekvalitních květů, nebo k redukci květů a květních poupat. Citlivost papriky k opadu květů a malých plůdků je přímo závislá na odrůdě – jednotlivé odrůdy se liší rozdílnou spotřebou asimilátů v rostlině za stresových podmínek (Bosland, 2012). Současně je příčinou nedostatku světla vytáhlý a slabý růst (Plantpro, 2013). Naopak při nadbytku slunečního záření se na plodech papriky mohou tvořit příznaky sluneční spály: vpadlé, zlatavé, nepravidelné léze. V případě silného úţehu se mohou objevit vodnaté skvrny, které následně nekrotizují. Plodová zelenina je skupina zelenin neobyčejně citlivých na sluneční úţeh (vedle papriky i rajče a meloun), (Hrudová, 2011; Petříková, 2012). Intenzita radiace úzce souvisí s teplotou vzduchu. Dle výzkumu maďarské a rumunské univerzity je pro optimální vývoj plodu za nízké světelné intenzity (100 W · m-2) doporučena teplota 18 – 20 °C. V případě, ţe je světelná intenzita vyšší (400 W · m-2), teplota by měla být 24 – 26 °C (pro pěstování papriky nejpříznivější) a podobně (Tabulka 15), (Taskovics, 2010). Tabulka 15: Vztah světelné intenzity a teploty na růst plodu papriky (Taskovics, 2010). Světelná intenzita [W · m-2] 100 - 200 200 - 300 300 - 400 nad 400
Teplota [°C]
Přírůstek plodu [mm na den]
< 20 - 21
0,867
> 21
0,308
< 22 - 23
2,37
> 23
0,277
< 24 - 25
2,09
> 25
0,02
< 25 - 26
1,92
> 27
0,03
21
Univerzity ve výzkumu uvádí, ţe rychlost vývoje plodu za den je vyšší při radiaci 400 W · m-2, v tomto případě roste plod papriky rychlostí od 0,4 do 2,37 mm za den. Růst plodu většinou závisí na světelné intenzitě a teplotě, ale rovněţ na maximální a minimální teplotě, případně na jejich kolísání (Taskovics, 2010). Světelná intenzita souvisí i s výţivou rostlin. Kupříkladu, jestliţe má rostlina vysoký příjem N za nízké sluneční intenzity, můţe dojít k hromadění nitrátů v plodech. Naproti tomu za zvýšené světelné intenzity můţe rostlina zvýšit příjem P (Hlušek, 2002). Vedle světelné intenzity je významná délka denního světla (resp. délka světelné periody). Paprika roční se řadí mezi rostliny fotoperiodicky neutrální – její kvetení tedy není přímo závislé na délce světelné periody. Přesto můţe ovlivnit její růst a výslednou produkci. Optimální doba přisvětlování je 20 hodin, při této délce fotoperiody jsou podle provedeného pokusu nejvyšší výnosy (u přisvětlování 16 hodin nebo aţ 24 hodin jsou výnosy niţší), (Demers, 1998).
3.2.3 Extrémní teploty Optimální teplota vzduchu je pro růst papriky velmi důleţitá (22 – 25 °C ve dne, 18 – 20 °C v noci). Nejcitlivější fenofáze papriky na nevhodné teploty jsou: klíčení, opylování, kvetení a v průběhu tvorby plodů (Tabulka 16). Tabulka 16: Vliv teploty na opylování, kvetení a tvorbu plodů u papriky (LeBoeuf, 2004). Teplota (T)
Projevy rostliny
> 32 °C
tvorba sterilního pylu, sprchávání květů
kolem 16 °C
optimální pro kvetení a tvorbu plodů
denní T < 15,5 °C nebo noční T > 24 °C
špatná násada plodů
Pokles teploty pod 14 °C nebo naopak zvýšení nad 30 °C, způsobuje okamţité zastavení růstu rostliny (srov. Malý, 1998; Petříková, 2012). Klíčivost semen je minimální při teplotě niţší neţ 13 °C nebo vyšší neţ 37 °C. Poškození nízkými teplotami na paprikách můţe být způsobeno chladem, čili teplotami nad bodem mrazu (například teploty od 0 °C do 10 °C), nebo mrazem – teplotami pod bodem mrazu (LeBoeuf, 2004). Účinek chladu vyvolává na rostlině poruchy vlivem negativních fyziologických změn, tj. například zpomalení fotosyntézy a s tím spojený niţší příjem vody a ţivin 22
(Obrázek 1). Tyto změny se projevují nejen zastavením růstu, ale také zvlněním a ţloutnutím listů, a vznikem vodnatých skvrn na vyvinutých květech nebo plodech. Obrázek 1: Reakce třicetidenní sazenice papriky na teplotu 8 °C (zleva: kontrola, 1., 2. a 3. den v prostředí s teplotou 8 °C), (Morad, 2012).
Pokud jsou papriky po celou dobu kvetení vystavené příliš nízkým nočním teplotám (7 – 10 °C), mohou být plody ve výsledku malé nebo deformované (LeBoeuf, 2004). Jestliţe chlad působí na rostliny ve fázi malých plůdků nebo během vývoje plodů, můţe se na pokoţce tvořit zkorkovatělé pletivo, které později síťovitě praská. Tím chlad nepřímo podněcuje i sekundární napadení houbovými chorobami (Hrudová, 2011; Plantpro, 2013). V našich klimatických podmínkách dochází často k teplotnímu poškození na rostlinách papriky vlivem mrazu. Tím se rozumí pokles teploty pod 0 °C. Z tohoto hlediska se paprika roční řadí mezi plodiny citlivé na mráz (Peet, c2000). Papriky mohou být poškozeny teplotami uţ od – 1 °C (příp. 0 °C), i kdyţ záleţí na odrůdě, fenologické fázi, genetických predispozicích i na ostatních abiotických faktorech (působení větru nebo sráţek), (Hrudová, 2011; LeBoeuf, 2004). V minulém vegetačním období způsobil mráz na porostech papriky několikrát závaţné abionózy (v dubnu a květnu roku 2012). Kvůli tomu byla sklizeň o několik dní aţ týdnů posunuta a v konečném výsledku byly i mírné ztráty výnosů (Buchtová, 2012). Mráz je příčinou narušení buněčného metabolismu. Jeho působením se zahušťuje obsah vakuoly a při silném působení se v buňkách tvoří krystaly, které mohou buňky mechanicky poranit. Toto se projevuje na rostlině vadnutím, nekrózami, usycháním a vodnatými skvrnami na květech a plodech, s jejich následným zahníváním (Obrázky 2 a 3), (Hrudová, 2011).
23
Obrázky 2 a 3: Symptomy poškození papriky chladem (vlevo) a mrazem (vpravo).
Vlivem nízkých teplot můţe docházet i k celkovému sníţení odolnosti rostliny, čímţ se zvyšuje pravděpodobnost napadení chorobami. Dopady příliš vysokých teplot na růst papriky jsou podmíněny dobou působení nebo dokonce i konkrétní rostlinnou částí. V noci je paprika více citlivá na vysoké teploty neţ ve dne (Wien, 1997c in Peet, c2000). Nejvíce choulostivý je pyl – jeho ţivotaschopnost a klíčení. S tím je spojené i zhoršené opylování a tvorba semen v plodech za vysokých teplot (teploty nad 35 °C), jak je uvedeno jiţ v předchozí Tabulce 16. Klíčení pylu můţe být ale ovlivněno mnoha dalšími faktory (např. koncentrací CO2 a nízkou relativní vzdušnou vlhkostí), (Aloni, 2001; Plantpro, 2013). Stejně nepříznivý vliv jako extrémní teploty má i náhodné kolísání teplot v širokém intervalu mezi dnem a nocí. To vyvolává u paprik předčasný opad plodů. Přesto můţe být reakce papriky na teplotní výkyvy ovlivněna mnoţstvím nejrůznějších okolností. Dokonce můţe být rozdíl mezi odrůdami s tenkou slupkou plodu a silnou, neboť plody se silnější slupkou jsou více citlivé na změny teploty (Plantpro, 2013). Obecně lze uvést, ţe výsledkem působení extrémních teplot jsou téměř vţdy sníţené výnosy nebo špatná kvalita plodů. Pro správný růst a vývoj papriky je důleţitá rovněţ teplota půdy, která navíc ovlivňuje i přijatelnost některých prvků (fosfor). Tento proces byl snáze pozorován na rostlinách rajčat, která přijaly větší mnoţství P při vyšší teplotě (18 °C), (Hlušek, 2002). Nízké teploty půdy omezují vývoj kořenů a celkový růst papriky (LeBoeuf, 2004).
24
3.2.4 Nedostatek vody (sucho) V zahradnické
praxi
se
často
pouţívá
termín
sucho.
Sucho
je
dle
meteorologického slovníku definováno jako nedostatek vody v půdě, v rostlině nebo i v ovzduší (Sobíšek, 1993). Dělí se podle různých hledisek do několika skupin: 1) podle Thornthwaiteovi klasifikace: sucho stálé – v nejsušších klimatických pásmech sucho sezónní – v některých klim. pásmech a v monzunových oblastech sucho nahodilé – důsledek nepravidelné a proměnlivé četnosti a intenzity sráţek, velmi nebezpečné období s nepravidelným výskytem, které můţe trvat týdny, měsíce aţ roky 2) podle dalších charakteristik: sucho meteorologické (atmosférické) – vymezeno časovými a prostorovými sráţkovými poměry (výskyt na daném místě v určitou roční dobu) a podmíněno různými meteorologickými faktory (teplota a vlhkost vzduchu, rychlost vzduchu, rychlost větru, a další) sucho agronomické – definováno jako nedostatek vody v půdě následkem meteorologického sucha sucho půdní – definováno ve vztahu k půdám prostřednictvím půdních hydrolimitů sucho fyziologické – definováno jako nedostatek vody ve vztahu k různým poţadavkům konkrétních druhů rostlin a další (Sobíšek, 1993; Roţnovský, 2012). V minulém vegetačním období (v roce 2012) bylo sucho pro zeleninu velkým limitujícím faktorem. Situační a výhledová zpráva udává, ţe závlahové dávky byly v ČR v tomto období nedostačující a vlivem stresu z vodního deficitu došlo k výrazným ztrátám (Buchtová, 2012).
Podle výzkumů ČHMU je výskyt tzv. bezesráţkových
období stále častější, stejně jako opakované výkyvy obsahu vody v půdě. A díky těmto vlivům jsou v současné době déletrvající půdní sucha častou příčinou sníţené zahradnické i zemědělské produktivity. V zahradnické praxi můţe sucho zapříčinit: sníţení výnosů, výskyt vodních erozí půdy, sníţení půdní úrodnosti, 25
sníţení kvality fyzikálních a chemických vlastností půdy (Buchtová, 2012; Procházka, 1998). Výnosy mohou být ovlivněny z hlediska příjmu vody mnoha faktory: časem aplikace zálivky, délka jednotlivé zálivky, intervaly mezi dávkami, případně mírou vodního stresu. Vedle klasického sucha (resp. nedostatku vody v půdě) můţe dojít taktéţ k tzv. fyziologickému suchu, kdy je voda v půdě sice přítomna, ale je silně vázána půdními částicemi. Rostlina ji tedy není schopna přijmout a uvadá (Hrudová, 2011). Nedostatek přijatelné vody v půdě, vyvolává u rostlin vodní stres doprovázený fyziologickými změnami. Symptomy nedostatku vody závisí na intenzitě vodního stresu. Zpočátku rostlina reaguje zvětšením kořenové biomasy, omezením růstu nadzemní části, uzavřením průduchů a zpomalením fotosyntetické aktivity. V této fázi dochází k reverzibilním fyziologickým změnám, kdy je paprika schopna po doplnění vody obnovit růst a pokračovat ve vývoji (Obrázek 4). Obrázek 4: Sadba papriky roční pod vlivem stresu z nedostatku vody (vlevo) oproti kontrole (vpravo), (Jezdinský, 2013)
Při delším působení sniţuje turgescenci (tlak v pletivech), listy uvadají, ţloutnou a opadávají, stejně tak dochází i k abortaci květů. Tímto systémem rostlina sníţí transpiraci a udrţí více vody. Za déletrvajícího intenzivního sucha začínají odumírat růstové vrcholy i kořeny, a zcela se přestanou tvořit květy nebo plody. Je-li rostlina vystavena suchu během tvorby plodů, plody jsou malé, deformované a nekvalitní. Silný a dlouhodobý nedostatek vody je příčinou ireverzibilních (nevratných) fyziologických změn,
které
jsou
příčinou
letálního
(Hrudová, 2011; Procházka, 1998). 26
poškození
rostliny
Jiţ v letech 1989 aţ 1991 byly realizovány experimenty, jejichţ cílem bylo zjistit vhodné závlahové reţimy na co nejvyšší produktivitu paprik. Paprika roční ’Pico’ byla pěstována v půdě s VVK1 hodnotami od 10 do 75 %. Sníţením závlahové dávky (VVK 10 aţ 15 %) se sníţil počet plodů na rostlinu, s tím klesly i celkové výnosy (pod hodnotu 45 % VVK je rostlina vystavena stresu z vodního deficitu). Vyšší závlahová dávka (VVK 55 %) byla příčinou zvýšení obsahu sušiny (včetně rozpustné) a sacharidů, kyselosti i pH hodnoty plodu. Zvýšením obsahu vody v půdě se zvýšila vyuţitelná vodní kapacita plodů (Pellitero, 1993). Katerji (1993) testoval reakce papriky na stres vlivem sucha v různých fenologických fázích: vegetativní růst, kvetení, násada a vývoj plodů. Citlivost jednotlivých fenofází papriky na vodní stres byla hodnocena stanovením čerstvé hmotnosti, sušiny, velikosti a mnoţstvím plodů. Za nejcitlivější fázi papriky označil počátek násady plodů. Ferrara, na University of Basilicata v Itálii, sledoval reakce papriky na vodní stres, kterému byly vystaveny ve vegetativní nebo generativní fázi růstu (kvetení a tvorbu plodů). Při působení stresu na rostlinu během vegetativní fáze, došlo později k průkaznému sníţení počtu květů na rostlinu (10,7) vůči kontrole – 30,9 (zavlaţované rostliny během celého vývoje). Násada květů nebyla ovlivněna, jestliţe byla rostlina vystavena vodnímu stresu během celého vývoje (ve vegetativní i generativní fázi). Celkové výnosy plodů byly nejvyšší u kontroly (5 644 g · m-2), niţší při působení stresu na vegetativní fázi (2 040 g · m-2) a nejniţší při působení stresu na generativní fázi rostliny (875 g · m-2). Vlivem působení vodního stresu byla u všech stresovaných variant sníţená fotosyntetická aktivita. Z výzkumu vyplývá, ţe paprika roční je vysoce citlivá na vodní stres, s čímţ souvisí význam kvalitní závlahy nejenom v generativní fázi, ale i po celou dobu jejího vývoje (Ferrara, 2011). Sezónní spotřebou vody a vlivem vodního stresu u papriky pálivé (Capsicum frutencens) se zabývali také Owusu-Sekyere a kol. (2010). Provedli výzkum na paprikách v různých vývojových fázích, které rozdělili do 4 skupin, podle objemu závlahové dávky: 1) 100 % závlahové dávky – podle průměrné spotřeby papriky (T1), 2) 80 % závlahové dávky (T2) 3) 60 % závlahové dávky (T3)
1
VVK – vyuţitelná vodní kapacita
27
4) 40 % závlahové dávky (T4). Podle výzkumu stanovili optimální závlahovou dávku pro papriku 587,48 mm za celé vegetační období (129 dní). V závislosti na příjmu vody sledovali i příjem ţivin, zejména N, P a K. Příjem těchto ţivin je vázaný na obsah dostupné vody v půdě. Z dosaţených výsledků je patrný nejvyšší příjem N, stejně jako K, u skupiny rostlin s nejniţší závlahou (T4). Nejvyšší příjem P je naopak při nejvyšším obsahu vody v půdě (T1 a T2), (Graf 1), (Owusu-Sekyere, 2010). Graf 1: Příjem fosforu paprikou v různých vývojových fázích v závislosti na obsahu vody v půdě (T1 nejvíce, T4 nejméně), (Owusu-Sekyere, 2010).
Odběr vody rostlinou je velmi individuální a stejně jako reakce rostliny na vodní stres je závislá na vnitřních (vývojová fáze, rostlinný druh, adaptace) i vnějších faktorech (relativní vlhkost vzduchu a půdy, teplota, mnoţství CO2). Schopnost rostliny k vytvoření tolerance vůči stresu z vodního deficitu podléhá různým biochemickým procesům, které usnadní příjem nebo zadrţení vody v rostlině. Během těchto procesů dochází k syntéze tzv. osmoticky aktivních látek a specifických proteinů, které řídí systém iontů a
vodní reţim rostliny,
popř.
detoxikují kyslíkové radikály
+
(K , aminokyseliny – prolin, proteiny – osmotin, karotenoidy, antokyany a další). Potenciální vodní stres u konkrétních rostlin je moţné stanovit pomocí vodního sytostního
deficitu,
který
definuje
(Bohnert, 1996; Procházka, 1998).
28
mnoţství
vody
v rostlině
3.3 Arbuskulární mykorhiza (AM) Jak jsem jiţ uvedla ve své bakalářské práci (Bělíková, 2011), mykorhizní symbióza je vzájemná koexistence vyšších rostlin a mykorhizních hub. Jejím nejvíce rozšířeným typem je arbuskulární mykorhiza (dříve téţ vezikulo-arbuskulární mykorhiza). Vyskytuje se u 95 % vyšších cévnatých rostlin, včetně obdělávaných polních a zeleninových plodin.
Ve většině případů je AM prospěšná pro oba
symbionty2. Hostitelská rostlina dodává mykorhizní houbě uhlík ve formě sacharidů, houba podporuje rostlinu vyšším přísunem vody a ţivin (zejména P a N), a navíc je schopná pomoci rostlině při vyrovnávání organismu za stresových podmínek (Gryndler, 2004).
3.3.1 Základní podmínky pro vznik AM symbiózy Obecně se uvádí, ţe AM houby jsou vzhledem ke schopnosti symbiózy s rostlinami nejméně specifické a mohou tvořit symbiózu s mnoha různými rody a druhy. Přesto je tvorba symbiózy mezi rostlinou a mykorhizní houbou podmíněna: 1) genetickou dispozicí rostliny ve schopnosti kooperovat s AM houbami – následkem genetických poruch vlivem mutací se mohou vyčlenit druhy, které nejsou schopny AM symbiózy (např. u Lycopersicon lycopersicum, Pisum sativum), (Gryndler, 2004). Podobně tomu můţe být u záměrně vyšlechtěných genotypů. Sensoy testoval vliv inokulace houbami Glomus intraradices a Gigaspora margarita na 8 různých genotypech papriky. Z celkového počtu reagovalo 5 genotypů pozitivně a 3 negativně (Graf 2), (Sensoy, 2007). 2) čeledí hostitelské rostliny (zeleninové druhy z čeledí Amarathaceae, Brassicaceae, Chenopodiaceae a další netvoří myk. symbiózu) – schopnost rostlin tvořit mykorhizní symbiózu s houbami se neliší pouze v rámci rostlinných čeledí, ale i v rámci druhů. Ze zeleninových druhů se mykorhizní symbióza nejčastěji vyskytuje na mrkvi obecné (Daucus carota), hrachu setém (Pisum sativum), póru pravém (Allium porrum), fazolu obecném (Phaseolus vulgaris), paprice roční (Capsicum annuum), a dalších (Mehrotra, 2005).
2
symbiont – účastník mykorhizní symbiózy (rostlina – fytobiont, houba – mykobiont)
29
Graf 2: Vyjádření relativní mykorhizní závislosti (RMD) na různých genotypech papriky inokulovaných houbami Glomus intraradices (Gi) a Gigaspora margarita (Gm),(Sensoy, 2007).
3) schopností symbiontů dokončit celý životní cyklus i bez symbiózy – rostliny mohou být fakultativně či obligátně mykotrofní3, houby fakultativně či obligátně biotrofní4. Většina mykorhizních hub je obligátně biotrofních a bez hostitele přeţívají v půdě ve formě klidových stádií – spor, mycelií (Gryndler, 2004; Mehrotra, 2005). 4) rozsahem možných hostitelů pro konkrétní druhy mykorhizních hub 5) množstvím různých druhů mykorhizních hub pro konkrétní hostitelské rostliny 6) ekologickými faktory – vlivem biotických a abiotických faktorů (strukturou půdy, pH reakcí, teplotou, obsahem vody a CO2, mnoţstvím minerálních a organických látek v půdě), (Mehrotra, 2005). 7) další faktory – schopnost tvorby mykorhizní symbiózy mezi oběma symbionty je závislá na mnoha dalších faktorech (objem kořenového systému, klíčivost spor, ţivotaschopnost spor, období dormance apod.) – kaţdý z nich můţe negativně i pozitivně ovlivnit průběh vývoje symbiózy nebo zcela zabránit jejímu vzniku (Smith, 1997). Největší koncentrace mykorhizních hub je v blízkosti kořenů vyšších rostlin, přesto v půdě nejsou rovnoměrně rozptýleny, ale nachází se v místech s optimálními podmínkami pro jejich vývoj (Gryndler, 2004).
3
4
fakultativně mykotrofní rostliny nejsou ţivotně závislé na mykorhizní symbióze; obligátně mykotrofní rostliny neukončí ţivotní cyklus bez mykorhizní symbiózy obligátně biotrofní houby potřebují C od hostitelské rostliny na růst, vývoj a dokončení celého ţivotního cuklu
30
3.3.2 Průběh kolonizace Arbuskulární mykorhiza patří do skupiny endomykorhizních symbióz, které jsou charakteristické pronikáním houbových struktur do intra- a také intercelulárních5 prostor. Aby mohly být kořeny rostlin kolonizovány AM houbami, musí být v půdě přítomny propagule6, tj. mycelium, spory nebo inokulované fragmenty kořenů (Gryndler, 2004; Smith, 2008). Spory se před klíčením většinou musí vystavit tzv. klidovému období (období dormance), během kterého se aktivují biochemické látky podněcující klíčení a růst klíční hyfy. Narůstáním hyf vzniká presymbiotické mycelium, které kolonizuje kořeny hostitelské rostliny. Stejně můţe kolonizovat kořeny rostlin také symbiotické (vegetativní) mycelium, které je po přechodnou dobu volně v půdě bez hostitele. Na povrchu kořene rostliny hyfa vytvoří apresorium, z nějţ vrůstají nové hyfy do primární kůry kořene. V primární kůře se vyvíjí hlavní strukturální rysy arbuskulární mykorhizy: hyfy (resp. kořenové mycelium), arbuskuly, případně vezikuly (Obrázek 5). Arbuskuly jsou stromečkovité útvary, které zabezpečují veškerý přenos látek mezi AM houbou a rostlinou. Vezikuly jsou kulovité, déle trvající útvary, vyvíjí se jen u některých druhů a mají zřejmě zásobní funkci (Gryndler, 2004; Hrouda, 2010). Ve volné přírodě se mohou kolonizovat rostliny mezi sebou i díky přenosu různých částí mykorhizních kořenů pomocí makroedafonu (mravenci, hlodavci), (Smith, 2008). Obrázek 5: Strukturální rysy arbuskulární mykorhizy: 1)hyfy, 2)arbuskuly, 3)vezikula (Marschner, 2012).
5 6
intracelulární – nitrobuněčný (uvnitř buňky); intercelulární – mezibuněčný části organismu, které slouţí k reprodukci
31
3.3.3 Zástupci arbuskulárních hub Druhy arbuskulárních hub se nejčastěji řadí do oddělení Glomeromycota. Pro tuto diplomovou práci mají největší význam druhy obsaţeny v přípravku Symbivit, který byl pouţit v experimentu (Obrázek 6). Obrázek 6: Taxonomický přehled základních druhů arbuskulárních hub (druhy červeně označené jsou součástí přípravku Symbivit, který byl použit v experimentu), (Gryndler, 2004). řád: Archaeosporales
řád: Diversisporales
čel.: Archaeosporaceae
Archaeospora
čel.: Acaulosporaceae
Acaulospora
A. laevis
čel.: Diversisporaceae
Glomus
G. etunicatum
Gigaspora
G. gigantea
čel.: Gigasporaceae
S. calospora Scutellospora
S. reticulata
odd.: Glomeromycota
G. claroideum G. geosporum Glomus
G. intraradices
G. microagregatum
řád: Glomales
čel.: Glomaceae G. mosseae Sclerocystis
řád: Paraglomales
čel.: Paraglomaceae
S. rubiformis
Paraglomus
Při pouţití AM hub (popř. přípravku) v daném experimentu je vhodné předem znát vzájemné korelace mezi konkrétní mikroskopickou houbou a hostitelskou rostlinou. Vedle vzájemných vztahů mezi hostitelem a mykorhizní houbou je důleţité zaměřit se i na ekologické nároky konkrétních AM hub. To je v některých případech velmi sloţité, zejména pokud se jedná o méně známý druh mykorhizní houby. Není nutností, aby mykorhizní symbióza vytvořená mezi dvěma konkrétními symbionty v experimentálních podmínkách musela vzniknout i ve volné půdě (Smith, 1997). Podle ústního sdělení RNDr. Jany Rydlové, Dr. (Ústav mykorhizních symbióz AV ČR v Průhonicích) dne 19. 4. 2013 „mohou mít různé izoláty téhož druhu mykorhizní houby zcela odlišné ekologické nároky.“ Nelze tedy předem přesně upravit ekologické 32
podmínky podle nároků AM houby, pouze je doporučeno vycházet z jiţ provedených experimentů. Obecně je moţné říci, ţe VA houby se častěji vyskytují na minerálních půdách, a v oblastech s vysokou druhovou biodiverzitou, protoţe představují pro houby potenciální zdroj výţivy. Mohou to být půdy velmi vlhké, suché, poničené nebo chudé na ţiviny (Smith, 1997).
3.4 Vliv AM symbiózy na výživu a vodní systém plodové zeleniny Jak jsem uvedla v předchozí podkapitole (3.2.4 Nedostatek vody), závaţným limitujícím faktorem v ČR je především sucho. Průměrné roční sráţky v ČR klesají a časté výskyty sucha nebo nevyrovnané sráţky jsou příčinou nestabilní produkce. S těmito problémy se potýká zvláště oblast Jiţní Moravy (Příloha 2). S postupným vývojem klimatu se předpokládá zvýšení průměrné roční teploty a sníţení průměrných ročních sráţek, tedy i stále častější výskyt sucha (Příloha 3), (Roţnovský, 2012). Proto by se měla zaměřit pozornost právě na řešení situace v této oblasti – zvýšení odolnosti rostlin vůči suchu, případně zamezení vzniku poškození rostlin vodním deficitem. Těmito postupy lze předcházet eventuálnímu sníţení výnosů. Arbuskulární mykorhizní symbióza působí na vodní systém v rostlině i v půdě. Rostliny, které se podílí na mykorhizní symbióze, projevují vyšší vodní dynamiku a hydraulickou vodivost kořene a jsou obvykle díky myceliu dobře zásobeny vodou – v závislosti na vodním potenciálu půdy a kořene rostliny, resp. na obsahu vody v půdě (rostlina přijímá vodu, jestliţe je potenciál půdy vyšší, neţ potenciál rostliny). Extraradikální mycelium zvětšuje kořenový systém rostliny, rozrůstá se napříč půdním profilem, tím je schopno zajistit rostlině vodu v půdě i v období sucha. Určitým způsobem tak chrání rostliny proti stresu z vodního deficitu. Na základě tohoto systému, můţe docházet díky vyššímu odběru vody z půdy mykorhizou i k rychlejšímu vysychání půdy (Chandra, 2006; Gryndler, 2004). Často je úloha AM v odolnosti rostlin vůči suchu spojována také s dobrým zásobením hostitelské rostliny ţivinami (P, N). Schopnost rostlin odolávat stresu vlivem nedostatku vody můţe být dána vyšším příjmem obou prvků – jak fosforu, tak i dusíku. Toto potvrzuje například výzkum na rostlinách rajčete. Mykorhizní symbióza zpřístupnila rostlině rajčete aţ 40 % N z půdy, v podmínkách mírného sucha (Subramanian, 1999 in Rai 2009). U rajčat inokulovaných houbou Glomus intraradices se současně s vyšší odolností vůči suchu projevil zvýšený příjem P i N. Obsah fosforu 33
byl prokazatelně vyšší o 30 – 40 % oproti nekolonizovaným rostlinám (Subramanian, 2006 in Rai, 2009). Naproti tomu, studie na rostlinách papriky (Davies, 1993) předpokládá, ţe odolnost rostlin vůči suchu je způsobena zvýšením celkové fyziologické výkonnosti. Dle studie není důleţité mnoţství přijatého P v pletivech rostlin, ale schopnost jeho vyuţití rostlinou. Čímţ tedy nepotvrzuje přímo úměrnou souvislost mezi odolností rostlin k suchu a obsahem P v jejich pletivech. V experimentu byly papriky rozděleny do dvou variant: 1) inokulované houbou AM houbou Glomus deserticola (VAM) 2) neinokulované AM houbou (NVAM), které byly později přihnojeny P, aby obě skupiny rostlin měly podobný obsah P v pletivech. Tyto varianty byly vystaveny dvou typů prostředí: 1) se sníţeným mnoţstvím vody v půdě (stresované rostliny z nedostatku vody), (DA) 2) s optimálním mnoţstvím vody v půdě (NDA) U stresované varianty bylo působení sucha na rostliny navozeno v cyklu: 1. optimální mnoţství vody 2. iniciace stresu vlivem nedostatku vody 3. zvýšení intenzity stresu 4. návrat do optima Tento cyklus se čtyřikrát opakoval. Plocha listů a obsah sušiny nadzemních částí se ve výsledku mezi variantami téměř nelišily. Vyšší nárůst kořenové hmoty byl pozorován u rostlin NVAM-NDA. Během působení stresu vykazovaly rostliny VAM-DA (inokulované a stresované nedostatkem vody) vyšší fotosyntetickou aktivitu, koncentraci P v pletivech, vodivost průduchů i vyšší turgor v listech. Zajímavý byl rozdíl mezi obsahem P v pletivech pozorovaných rostlin a jeho vyuţití rostlinou. V konečné fázi experimentu byla zjištěna nejvyšší koncentrace P v pletivech u rostlin NVAM-NDA (5,4 mg · g-1) proti VAM-DA (1,7 mg · g-1). Ale efektivita vyuţití P během fotosyntézy na jednotku plochy listu byla naopak největší u VAM-DA rostlin a nejmenší u NVAM-NDA. Navíc se vlivem sucha u VAM-DA rostlin zvýšil obsahu škrobu na rozdíl od ostatních variant (Davies, 1993). Podporu růstu rostlin mykorhizními houbami za nedostatku vody potvrzuje experiment na rostlinách rajčete (Dell’Amico, 2002). Rostliny byly kolonizovány houbou Glomus clarum a vystaveny stresu z nedostatku vody v cyklu: 72 hodin bez závlahy, následně 120 hodin pod závlahou. Ačkoliv G. clarum celkový růst rajčete 34
podpořil, mykorhizní kolonizace byla pod vlivem vodního stresu menší, a stejně tak nárůst nadzemní části byl větší neţ nárůst kořenů. Vlivem sníţení vodního potenciálu půdy došlo k osmotickým změnám v rostlině: sníţil se vodní potenciál v listech a turgor. Ve fázi opětovného zavlaţování se opět turgor i vodní potenciál v listech vrátily do optima. Díky účinkům mykorhizní symbiózy se u rajčat zvýšila fotosyntetická aktivita, vodivost průduchů a hydraulická vodivost kořenů, která podnítila zvýšený příjem vody během sucha (Dell’Amico, 2002). Subramanian a kol. (2006) hodnotili působení Glomus intraradices na produkci květů a plodů u rostlin rajčete (Lycopersicon lycopersicum ’PKM-1’) v polních podmínkách za sníţeného mnoţství vody. Inokulované rostliny (M+) byly společně s neinokulovanými (M-) vystaveny střídavým periodám sucha. Inokulované rostliny měly nejenom prokazatelně vyšší obsah P a N, ale také obsah sušiny, mnoţství květů a plodů a dokonce vyšší obsah vitaminu C. V závislosti na intenzitě stresového působení byly celkové výnosy M+ rostlin vyšší o: 24, 7 % (při vysoké intenzitě sucha), 23,1 % (při střední), 16,2 % (při mírné) a o 12,3 % (při slabé intenzitě). Tyto výsledky ukazují na pozitivní činnost mykorhizní symbiózy ve vodním systému rostliny, produkci a nutriční hodnotě plodů (Subramanian, 2006). Potenciální účinnost AM hub v odolnosti papriky (Capsicum annuum ’San Luis’) vůči suchu uvádí studie z roku 2002. Papriky byly ve dvou typech substrátu: s obsahem AM hub (AMF) a bez obsahu AM hub (Non-AMF). Pro inokulaci byly pouţity Glomus fasciculatum a směs hub Glomus albidium, Gl. claroides a Gl. diaphanum (označeny jako ZAC-19). Rozdíl mezi nimi je v jejich původu – směs ZAC-19 byla izolována v suchých oblastech Mexika a Gl. fasciculatum ve vlhkých oblastech severozápadu USA. Rostliny prodělaly 20-ti denní cyklus sucha. Non-AMF byly přihnojeny hnojivem s vyšším obsahem P, z důvodu vyrovnání P v rostlině u obou variant. Vlivem sucha se takřka u všech rostlin sníţil vodní potenciál listů, relativní obsah vody v pletivech, vodivost průduchů i transpirace – vyjma rostlin ZAC-19 (inokulované Glomus spp.), které měly vyšší vodní potenciál listů a projevovaly nejslabší symptomy vadnutí během intenzivní periody sucha. Taktéţ poměr nadzemní a podzemní části rostlin byl u ZAC19 vyšší, tak jako zvýšená tvorba mykorhizních struktur na kořenech (arbuskuly a hyfy), které signalizují aktivní symbiózu. Kolonizace G. fasciculatum byla niţší. Dle získaných výsledků autoři studie nepřikládají zásadní úlohu obsahu P v odolnosti proti suchu. Podle zjištěných dat, si houby obsaţené ve směsi nesou předpoklad pro zvýšení odolnosti vůči suchu, a tudíţ by se mohly pouţít pro podporu rostlin 35
v odolnosti vůči suchu v zemědělských oblastech s nízkým obsahem vody v půdě (Davies, 2002). Výzkum s mykorhizní houbou Gl. fasciculatum a odrůdou Capsicum annuum ’San Luis’ byl realizován i o 4 roky později, v roce 2006. Tato studie byla zaměřena na hodnocení kvality plodů (velikost plodů a stopky, obsah karotenoidů a chlorofylů) u nekolonizovaných (NAMF) a kolonizovaných (AMF) rostlin za působení 26-ti denního cyklu sucha. AMF vykazovaly za působení sucha plody širší a delší (o 13 a 15 %) neţ NAMF, podobně i čerstvá hmotnost plodů, která byla o 25 % vyšší na rozdíl od NAMF rostlin (Graf 3). Graf 3: Hmotnost plodů u kolonizovaných (AMF) a nekolonizovaných (NAMF) rostlin papriky roční ’San Luis’ (Mena-Violante, 2006).
[g]
Hmotnost plodů 60 50 40 30 20 10 0 AMF
NAMF
AMF
sucho
NAMF
optimum
Plody rostlin AMF vystavených suchu obsahovaly přibliţně stejné mnoţství chlorofylů jako NAMF, které byly v optimálním prostředí (Graf 4). Graf 4: Obsah chlorofylu v plodech kolonizovaných (AMF) a nekolonizovaných (NAMF) rostlin papriky roční ’San Luis’ (Mena-Violante, 2006).
Chlorofyly [ g · g-1]
Obsah chlorofylu 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 AMF
NAMF sucho
AMF
NAMF
optimum
36
Obsah karotenoidů AMF byl 1,4 krát vyšší oproti NAMF v optimu (Graf 5). Ze studie vyplývá, ţe G. fasciculatum vyvolal u stresovaných rostlin zlepšení kvality plodů
papriky
jak
po
stránce
velikosti,
tak
z hlediska
obsahových
látek
(Mena-Violante, 2006). Graf 5: Obsah karotenoidů v plodech kolonizovaných (AMF) a nekolonizovaných (NAMF) rostlin papriky roční ’San Luis’ (Mena-Violante, 2006).
Karotenoidy [ g · g-1]
Obsah karotenoidů 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 AMF
NAMF sucho
AMF
NAMF
optimum
Vliv arbuskulární mykorhizy na růst papriky v oblasti ekologického zemědělství hodnotili Montero a kol. v roce 2010. Cílem experimentu bylo sledovat působení AM hub Glomus hoi a Glomus mosseae na tvorbu květů a plodů papriky (Capsicum annuum ’Verano’) pod různými vodními reţimy. Na začátku kvetení, přesněji v době, kdy měly rostliny asi 20 % květů, se spustily dvě varianty zavlaţování (na vlhkost půdy 65% a 90% VVK). U rostlin pěstovaných v půdních podmínkách 65% VVK symbióza zvýšila výnos plodů (od 12 do 24 %), v úrovni 90% VVK byl výnos plodů inokulovaných rostlin taktéţ vyšší, ale jen o 10 aţ 20 % v porovnání s kontrolou (Montero, 2010). Na sazenicích okurky (Cucumis sativus ’Bitostar’) a melounu cukrového (Cucumis melo ’Vicar F1’) byly taktéţ pozorovány pozitivní účinky mykorhizní symbiózy. Sazenice se pěstovaly v písčité půdě, doplněné směsí AM hub, přihnojené fosfátem (15,5 mg P2O5 · kg) a zavlaţované ve třech úrovních půdní vlhkosti: 70 %, 85 % a 100 % RVK7. AM symbióza se vyvíjela společně s růstem sazenic – u starších
7
RVK – retenční vodní kapacita, udává maximální mnoţství kapilárně zavěšené vody v půdě (někdy označována jako PVK – polní vodní kapacita).
37
sazenic byla více vyvinuta. Větší kolonizace byla u rostlin zavlaţovaných pod 85 % a 100 % RVK. Růst, výnos a obsah NPK v plodech byl vyšší u rostlin inokulovaných VA houbami a zavlaţovaných na 85 % RVK na rozdíl od kontroly (přihnojené rostliny fosfátem a zavlaţované na 100 % RVK). Inokulované rostliny melounu vykazovaly výnos 1,44 kg plodů na rostlinu (kontrola 1,00 kg plodů na rostlinu) – tedy o 44 % vyšší, přestoţe hodnoty RVK byly niţší neţ u kontroly. Inokulované okurky měly výnos 4,1 kg plodů na rostlinu (kontrola 2,9 kg) a současně vyšší obsah NPK v plodech u obou zelenin asi o 7 %. Z tohoto výzkumu zřetelně vyplývá, ţe mykorhizní symbióza podporuje příjem vody i ţivin rostlinou (Abdelhafez, 2006). Úlohu AM symbiózy v odolnosti melounu (Cucumis melo) vůči suchu ověřoval Zhi Huang v severozápadní části Číny (2010). Tato oblast je charakteristická výskyty sucha a meloun cukrový je zde často pěstovanou komoditou. Výzkum byl zaloţený na porovnání mezi ošetřenými a neošetřenými rostlinami AM houbami pod optimální a sníţenou závlahou. Pro inokulaci byly pouţity 3 druhy hub rodu Glomus, z nichţ nejvýraznější
účinky
projevil
Glomus
mosseae.
Mykorhiza
byla
prospěšná
u inokulovaných rostlin se sníţenou závlahou z hlediska růstu, fyziologických i fotosyntetických parametrů. Oproti kontrole, zlepšila antioxidační a fotosyntetickou aktivitu, efektivitu vyuţití vody, transport sacharidů a produkci biomasy (Huang, 2010). Kaya (2003) testoval vodní meloun (Citrullus lanatus ’Crimson Sweet F1’) stresovaný nedostatkem vody v polních podmínkách, který byl inokulovaný AM houbou Glomus clarum. Rostliny byly rozděleny do čtyř skupin: 1) mykorhizní rostliny s optimální závlahou (WW+M) 2) nemykorhizní rostliny s optimální závlahou (WW-M) 3) mykorhizní rostliny se sníţenou závlahou (WS+M) 4) nemykorhizní rostliny se sníţenou závlahou (WS-M) Stresované (WS+M) rostliny ukazovaly vyšší sušinu nadzemních i podzemních částí, výnosy plodů, efektivitu vyuţití vody, ale ne celkovou rozpustnou sušinu v plodech proti nestresovaným (WW+M). Mykorhizní rostliny měly signifikantně vyšší biomasu a výnosy plodů i vyšší hodnoty efektivity vyuţití vody proti nemykorhizním. Důkazem zmírnění vlivu vodního stresu bylo zvýšení obsahu ţivin v listech stresovaných
mykorhizních
rostlin
(obsah
byl
srovnatelný
v nestresovaných, nemykorhizních rostlin),(Tabulka 17), (Kaya, 2003).
38
k obsahu
ţivin
Tabulka 17: Obsah živin v listech rostlin melounu vodního ’Crimson Sweet F1’ (Kaya, 2003). N P K Ca [mg · g-1] [mg · g-1] [mg · g-1] [mg · g-1]
Fe Mn Zn [mg · g-1] [mg · g-1] [mg · g-1]
Mg [mg · g-1]
WW+M
48,9
4,3
49,8
28,7
8,7
198
216
41
WW-M
42,2
3,5
45,6
22,5
6,7
174
198
35
WS+M
40,2
3,1
42,4
19,8
6
154
176
30
WS-M
34,9
2,5
34,5
14,6
4,2
106
121
19
Hodnocení účinků arbuskulární houby Glomus intraradices na fyziologické charakteristiky papriky (Capsicum annuum ’Cetinel-150’) zaznamenal Semra Demir v jedné z tureckých univerzit. U všech kolonizovaných rostlin bylo pozorováno zvýšení obsahu sušiny, chlorofylů (a, b) a některých sacharidů (fruktózy, -glukózy, -glukózy) vzhledem k nekolonizovaným rostlinám (Grafy 6 a 7). Graf 6: Obsah chlorofylů v listech papriky roční ’Cetinel-150’ (Demir, 2004).
Obsah chlorofylů Chlorofyl [mg · g-1]
1,2 1 0,8 0,6
Mykorhizní rostliny
0,4
Nemykorhizní rostliny
0,2
0 Chlorofyl a Chlorofyl b Chlorofyl a+b
Graf 7: Obsah sacharidů v plodech papriky roční ’Cetinel-150’ (Demir, 2004).
Sacharidy [%]
Obsah sacharidů 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
Mykorhizní rostliny Nemykorhizní rostliny
39
Míra mykorhizní kolonizace odpovídala 76,7 %. Nejvíce reagovala rostlina změnou fyziologických procesů pravděpodobně na zvýšený příjem P díky symbióze (Demir, 2004). Vliv arbuskulární mykorhizy na růst papriky roční ve stresových podmínkách se ověřoval jiţ v předešlých letech (2010 a 2011) na Zahradnické fakultě Mendelovy univerzity. Hodnocení experimentu bylo zaměřeno na pozorování fyziologických parametrů papriky (fotosyntetická aktivita, transpirační aktivita, vodivost průduchů a efektivita vyuţití vody v rostlině). Fotosyntetická aktivita byla prokazatelně vyšší v neošetřených rostlinách (6,5 mol · m-2 · s-1) oproti ošetřeným (5,9 mol · m-2 · s-1), (Graf 8). Ošetřené rostliny naopak vykazovaly nepatrně pozitivní vliv za stresujících podmínek (se sníţeným mnoţstvím vody), ale jen u některých sledovaných parametrů – např. efektivita vyuţití vody v rostlině (Graf 9), (Příloha 4). (Jezdinský, 2012). Graf 8: Fotosyntetická aktivita listů papriky roční v experimentu ZF MENDELU v roce 2011 (Jezdinský, 2012).
Graf 9: Efektivita využití vody (WUE) v listech papriky roční v experimentu ZF MENDELU v roce 2011 (Jezdinský, 2012).
40
3.5 Vliv komerčních AM přípravků na plodovou zeleninu Proto, aby se zvýšila potenciální kolonizace rostlin, skládají se mykorhizní přípravky spíše z více druhů mykorhizních hub. Mnohdy bývají ve sloţení přípravku i látky podporující tvorbu mykorhizní symbiózy jako jsou minerály, vitamíny nebo humáty. Díky sloţení na přírodní bázi se zvyšuje moţnost jejich pouţití. Mimo konvenční zahradnictví a zemědělství jsou doporučeny také pro pěstování rostlin v integrované a ekologické produkci. Jeden z několika výzkumů, které dokazují pozitivní efekt komerčních přípravků na růst plodové zeleniny, je výzkum na Výzkumné zahradnické stanici v Maďarsku. Zde byl testován přípravek Symbivit®, který byl pouţit i v experimentální části této diplomové práce. Účinnost přípravku byla demonstrována na okurce seté (Cucumis sativus ’Perez’), v dávce 15 g na jednu rostlinu. Po 5 týdnech od aplikace přípravku měly rostliny průkazně větší kořenovou hmotu a vyšší výnosy o 10 % v porovnání s kontrolou (Grafy 10 a 11), (Symbivit, 2013). Grafy 10 a 11: Výnosy a hmotnost kořenů u Cucumis sativus ’Perez’ po aplikaci přípravku Symbivit (Symbivit, 2013).
Další z přípravků pouţívaných na plodovou zeleninu je například Shubhodaya Mycorrhizal Biofertilizer (SMB), vyráběný indickou společností Cosme Biotech Private Ltd. (Goa, Indie). Tento přípravek obsahuje 3 druhy mykorhizních hub rodu Glomus. Karnataka z Univerzity zemědělských věd (Dharwad) uvádí studii, jejíţ cílem bylo zjištění účinků SMB v kombinaci s hnojivem NPK na růst pálivé papriky v polních podmínkách. Rostliny byly ošetřeny přípravkem dvakrát – nejdříve semena, později i 30-ti denní sazenice. Sazenice se máčely před výsadbou do roztoku SMB s vodou (v poměru 250 g přípravku a 2 l vody) a přihnojeny NPK v různých dávkách (100%, 41
75%, 50% a 25%). Účinkem přípravku se průkazně zvětšila nadzemní část rostlin i celkové výnosy. Nejvyšší výnos byl zaznamenán při pouţití přípravku SMB společně s 50% dávkou NPK (612,23 kg · ha-1), (Karnataka, 2011). Experimenty přípravku Mycosym® Tri-ton (produkt švýcarské společnosti Mycosym International AG) taktéţ dokládají pozitivní účinek mykorhizní symbiózy, a to hned u několika druhů plodové zeleniny. Přípravek obsahuje AM houbu Glomus intraradices ve formě spor, hyf a inokulovaných úlomků kořenů. Rostliny papriky ošetřené přípravkem Mycosym® Tri-ton při výsevu v dávce 1,2 kg na 100 l substrátu (0,2 g na rostlinu) vykazovaly o 16 % vyšší produkci (v 7 sklizních), přičemţ během prvního měsíce růstu nebyly sazenice ošetřovány ţádným hnojivem (Graf 12), (Mycosym, 2010). Graf 12: Výnosy [kg] plodů papriky ošetřené přípravkem Mycosym® Tri-ton (Mycosym, 2010).
Rostliny melounu cukrového (Cucumis melo ’Orange Flesh’) byly ošetřeny přípravkem Mycosym® Tri-ton při výsevu v dávkách 80, 40, 20 a 0 (kontrola) spor na rostlinu. Sadba byla více vyrovnaná a s průměrně větším objemem kořenové hmoty. Nejvyšší kolonizace byla v dávce 40 spor na rostlinu (49 %), (Graf 13). Inokulované rostliny nebyly příliš ovlivněny působením negativního stresu, pravděpodobně díky zvýšení objemu kořenové hmoty. Vzhledem k tomuto zjištění je přípravek doporučen zvláště pro předpěstování sazenic určených k výsadbě – ty s pomocí dobře vyvinutého kořenového systému lépe snáší tzv. šok z přesazování (Mycosym, 2010; Santander, 2012).
42
Graf 13: Míra mykorhizní kolonizace u sadby melounu cukrového ’Orange Flesh’ při různých dávkách přípravku Mycosym® Tri-ton (Santander, 2012).
Vedle hodnocení sadby se sledoval vliv přípravku i na výslednou produkci melounu. Velikost plodů byla více vyrovnaná a produkce vyšší (o 33 % více plodů a o 12 % těţší) v porovnání s kontrolní variantou. Celkové výnosy se zvýšily aţ o 50 % (Graf 14), (Mycosym, 2010). Podobně tomu bylo i u aplikace přípravku Mycosym® Tri-ton na lilek vejcoplodý (Solanum melongena ’Crystal’), kdy se pouţilo při výsdabě sazenic 1,5 g přípravku na rostlinu. V celkem 12 sklizních se dosáhlo 10% zvýšení výnosů (nejvíce v prvních 4 sklizních). Navíc byla pozorována niţší spotřeba vody rostlinami (Mycosym, 2010). Graf 14: Výnosy plodů melounu cukrového ’Orange Flesh’ ošetřeného přípravkem Mycosym® Tri-ton (Mycosym, 2010).
43
4 Experimentální část – metodika 4.1 Charakteristika experimentu Experiment byl zaloţen na jaře v roce 2012 na pozemku ZF MENDELU v Lednici. V pokusu byly sestaveny dvě základní varianty: 1. rostliny neošetřené mykorhizním přípravkem – označeny jako Kontrola (K) 2. rostliny ošetřené mykorhizním přípravkem Symbivit – označeny jako Glomus (G) – dle názvu rodu mykorhizní houby obsaţené v přípravku. Rostliny kaţdé z těchto variant byly navíc vystaveny dvěma různým pěstebním podmínkám: a) rostliny s optimální závlahou (VVK minimálně 65 %) – označeny jako Optimální dávka (O) b) rostliny se sníţenou zavlaţovací dávkou (VVK maximálně 45 %) – rostliny stresované nedostatkem vody, označeny jako Snížená dávka (S) Výsledkem byly 4 různé varianty: OK, OG, SK, SG (Tabulka 18), kaţdá z nich měla 4 opakování. Celý experiment se tedy skládal z 16 skupin rostlin (Příloha 5). Celková plocha pozemku byla 86,4 m2. Jedna skupina rostlin se rozkládala na ploše 5,4 m2, navíc měla kaţdá skupina i krajové řádky (tj. řádky neošetřené), ze kterých se nezohledňovaly výnosy. Výsledná produkční plocha pro jednotlivé skupiny tedy tvořila 3,24 m2. Tabulka 18: Sestavení experimentu.
Optimální dávka (O)
Kontrola (K) OK
Glomus (G) OG
Snížená dávka (S)
SK
SG
4.1.1 Klimatické podmínky prostředí Experiment byl zaloţen výsevem (15. 3. 2012) ve skleníku, při výsadbě sazenic (23. 5. 2012) byl přesunut na venkovní pozemek do volné půdy a ukončen byl poslední sklizní (5. 10. 2012). Pozemek experimentu se nachází v obci Lednice (kraj Jihomoravský). Tato oblast je z klimatologického hlediska charakterizována jako převáţně teplá, s velmi teplým, suchým a dlouhým létem. Přechodná období (jaro a podzim) jsou krátká a teplá, obdobně zimy – krátké a mírně teplé. Z hlediska celého území České republiky je označována za nejteplejší oblast (dle Quittovy klasifikace), (Roţnovský, 2013). 44
Během vegetačního období roku 2012 nastala na tomto území významná sucha s negativním dopadem na zahradnickou produkci. Sucho vzniklo pravděpodobně následkem vysokých teplot a nízkého úhrnu sráţek (Buchtová, 2012). Během realizace experimentu na venkovním pozemku byly zaznamenávány meteorologické údaje (Tabulka 19), teplota a objemová vlhkost půdy (Příloha 6, 7, 8, 9, 10, 11 a 12). Na měření půdních charakteristik a regulaci závlahových dávek byl pouţit snímač objemové půdní vlhkosti VIRRIB s měřící stanicí M4016. Nastavené senzory měřily vlhkost v rozsahu 5 – 50 % objemové vlhkosti v různých hloubkách. Tabulka 19: Meteorologické údaje z oblasti provedeného experimentu (ČHMÚ, 2012). Teplota [°C] Průměrná
Minimální
Maximální
Úhrn srážek [mm]
RVV [%]
Květen
16,8
-2,1
31,0
8,2
56
Červen
19,8
6,1
34,6
119,3
70
Červenec
20,9
9,9
35,5
82,6
71
Srpen
20,5
7,3
36,7
26,8
64
Září
15,8
1,8
30,7
18,4
72
Říjen
10,8
-0,9
25,3
39,7
82
Měsíc
4.1.2 Rostlinný materiál Pro potřeby experimentu byla zvolena paprika roční (Capsicum annuum) odrůda ‘Slávy F1’ (Příloha 14). Jedná se o poloraný hybrid vhodný pro polní pěstování i do chladnějších poloh. V technické zralosti má světle zelené (příp. světle naţloutlé) plody jehlanovitého tvaru se středně silnou stěnou a šťavnatou chutí. Vyznačuje se stabilními výnosy a všestranným pouţitím (přímý konzum, sterilace, apod.), (Ohanka, 2007). Rostliny byly předpěstovány ve skleníku a poté vysazeny na venkovní stanoviště.
4.1.3 Příprava pozemku Pozemek je vyuţíván celé vegetační období pro polní pěstování různých plodin, které se střídají podle zákonitostí osevního postupu. Předplodinou paprik byly v roce 2012 letničky, v předchozích letech byly na stejném pozemku: hrách na semeno (rok 2011), pšenice (rok 2010) nebo ředkvička (rok 2009). Jak jsem jiţ uváděla v nárocích papriky na hnojení: „1 t produkce papriky odebere přibližně 2,70 kg N, 0,40
45
kg P, 3,0 kg K, 2,25 kg Ca a 0,25 kg Mg z půdy.“ Na základě rozborů půdy stanovené v předcházejícím roce (5. 4. 2011) se do půdy před výsadbou nedodávala hnojiva navíc (Tabulka 20). Tabulka 20: Výsledky půdního rozboru na pozemku Mendelea v roce 2011 stanovených dle postupů ÚKZÚZ (Salayová, 2011).
Půdní vzorek (Mendeleum 2011)
K [mg · kg-1]
P [mg · kg-1]
Ca [mg · kg-1]
Mg [mg · kg-1]
pH
210
127
2 710
443
7,46
4.1.4 Přípravky a ošetření Pro inokulaci rostlin mykorhizními houbami byl pouţit granulovaný přípravek Symbivit, který obsahuje: 6 druhů mykorhizních hub: -
Glomus intraradices BEG140
-
Gl. mossae 95
-
Gl. etunicatum BEG92
-
Gl. claroideum BEG96
-
Gl. microaggregatum BEG56
-
Gl. geosporum BEG199
jílové částice podpůrné látky pro mykorhizu (humáty, mleté horniny, extrakty z mořských organismů) absorpční gel (Symbivit, 2013). Koncentrace mykorhizních hub v substrátu odpovídá mnoţství nejméně 50 spor na 1 ml přípravku. Symbivit® je produktem společnosti Symbiom, s r.o. (Lanškroun, ČR) a je registrován v České republice od roku 2011 jako pomocný rostlinný přípravek (Symbiom, 2013).
46
4.1.5 Výsev, ošetřování předpěstované sadby Osivo (od společnosti Semo spol. s r. o.) bylo vyseto 15. 3. 2012 po dvou kusech do sadbovače o objemu 5,6 l. Substrát byl připraven ve spolupráci se společností Symbiom a byl odlišný pro kaţdou variantu (Příloha 15): 1. varianta Kontrola – 5,6 l substrátu bez mykorhizního přípravku 2. varianta Glomus – 5,0 l substrátu s 0,6 l mykorhizního přípravku Současně se vysely i rostliny do tzv. krajových řádků, které jsou bez jakéhokoliv ošetření.
4.1.6 Výsadba, ošetřování v průběhu vegetace Sazenice byly vysazeny 23. 5. 2012 na venkovní pozemek, po dvou do sponu 0,6 x 0,3 m (Příloha 16). Po 14 dnech (5. 6. 2012) se porost přihnojil minerálním hnojivem NPK v dávce 3 kg · m-2. V průběhu vegetace se porost ošetřoval plečkováním a ručním pletím (16. 6., 11. 7., 18. 7. a 7. 8. 2012). Při výsadbě se do půdy zavedla kapková závlaha (po jednom kapkovači ke kaţdé rostlině) a senzory teploty a objemové vlhkosti půdy.
4.1.7 Sklizeň Plody se sklízely ručně, probírkou v několika etapách: 1) 8. 8. 2012 (Příloha 17 – 21) 2) 17. 8. 2012 3) 4. 9. 2012 4) 21. 9. 2012 5) 5. 10. 2012
4.1.8 Chemické rozbory Mnoţství vitaminu C, TAC a karotenoidů se stanovuje chemickými rozbory. Pro tyto rozbory byly pouţity plody z posledních dvou sklizní: 21. 9. 2012 a 5. 10. 2012. Sušina se stanovovala vysušením čerstvé hmoty konzumní části plodů sklizených 21. 9. 2012, ze vzorků sušiny se později stanovoval dále i obsah karotenoidů. Pro kvalitní stanovení proběhlo stanovování ihned po sklizních (dle doporučení nejdéle do 24 hodin). Z několika rostlin jedné varianty se náhodně odebraly 2 – 3 plody, 47
které byly v technické zralosti, zdravé, nepoškozené a charakteristické pro odrůdu ’Slávy F1’ (Příloha 22).
4.1.9 Statistické zpracování dat Výstupní data všech získaná ze všech měření byla následně statisticky zpracována za pomocí několika analýz: 1) statistický rozklad – zobrazuje popisné statistiky (minimální rozptyl, koeficient proměnlivosti, standardní chyba průměru apod.), jeho výstupem je rozkladová tabulka popisných statistik 2) vícefaktorová ANOVA – při zpracování dat metodou ANOVY se nejprve provedl Cochran, Hartley, Bartlett test pro zjištění homogenity rozptylu (výstupem je tabulka homogenity rozptylu), na základě jeho výsledků se pokračovalo: a) klasickou ANOVOU – v případě, ţe byly rozptyly homogenní (v tabulce homogenity rozptylu pro p = 0,01 – 0,05) b) neparametrickými testy (Kruskall-Walissova ANOVA) – jestliţe byly rozptyly nehomogenní (pro p = 0 – 0,01). Při pouţití klasické ANOVY se nejprve vytvořila tabulka jednorozměrných výsledků, ze které jsou znatelné statistické rozdíly. Pro zhodnocení, mezi kterými variantami byly statisticky průkazné rozdíly, se pouţil Tukey HSD test: a) 0,00 – 0,01 vysoce průkazný rozdíl b) 0,01 – 0,05 průkazný rozdíl c) nad 0,05 neprůkazný rozdíl. V případě nehomogenních výsledků (pouţití Kruskall-Walissova ANOVY) se porovnává více nezávislých vzorků skupiny. Rozdíly mezi jednotlivými variantami se určily stejně jako u Tukey HSD testu. Pro zobrazení výsledných dat v tabulkách a grafech byla pouţita metoda váţených průměrů (průměry s 95 % konfidenčními intervaly).
48
4.2 Stanovení morfologických a výnosových parametrů papriky Jedním z cílů realizovaného experimentu bylo zhodnocení vlivu mykorhizních hub na morfologické a výnosové parametry papriky, a to i za současného působení stresových podmínek. Zásadní význam mykorhizní symbiózy v oblasti zahradnictví je ovlivnění produktivity rostlin, a to jak z hlediska kvantity výnosů, tak i z hlediska kvality – vliv mykorhizy na tvorbu sekundárních metabolitů v plodech (karotenoidů, vitaminu C apod.). Z těchto důvodů bylo u experimentu pozorováno několik parametrů. Pro ověření, zda mykorhizní symbióza pozitivně působí na zvýšení výnosů, byly plody při kaţdé sklizni počítány na ks a váţeny. Pro zjištění, zda mykorhizní symbióza ovlivňuje tvorbu sekundárních metabolitů, a tedy i nutriční hodnotu plodů, se provedla následující stanovení: 1) stanovení obsahu vitaminu C 2) stanovení celkové antioxidační kapacity 3) stanovení obsahu karotenoidů V této návaznosti byla současně stanovena míra mykorhizní kolonizace, pro ověření, zda byly rostliny inokulovány mykorhizními houbami a v jakém rozsahu.
4.2.1 Stanovení míry kolonizace mykorhizními houbami Hodnocení míry kolonizace kořínků mykorhizními houbami se provádí dle různých metodik, které však vychází ze stejného principu – mikroskopického pozorování a měření mykorhizních struktur. V samotném očištěném kořínku jsou mykorhizní struktury (vezikuly, hyfy, arbuskuly) hůře pozorovatelné, proto je nutné odebrané kořínky pro hodnocení připravit. Principem stanovení je řádné projasnění primární kůry kořene, ve které se mykorhizní struktury nachází a poté její obarvení, čímţ dojde k jejich zvýraznění. Po tomto zásahu jsou struktury lépe viditelné a celé stanovení je přesnější (Botanický, 2012). Postup stanovení Vzorky pro stanovení míry mykorhizní kolonizace byly připravovány ve dnech od 19. do 21. listopadu 2012. Z kaţdé testované varianty se jednotlivě odebraly dva vzorky kořínků ze dvou různých rostlin – celkem 32 vzorků (označení vzorků dle variant OK1a, OK1b, OG1a, 49
OG1b atd.). Kořínky z kaţdého vzorku se očistily, omyly vodou a nařezaly na centimetrové segmenty (Příloha 23). Poté se vloţily do 10% roztoku KOH a zahřívaly se při teplotě 90 °C 90 minut (obvykle jsou kořínky v KOH 40 aţ 60 minut v závislosti na jejich anatomické stavbě). Obvykle se odbarvování vzorků průběţně kontroluje a v případě silného zabarvení KOH se roztok nahradí novým. Pro nedostatečné zesvětlení kořínků z testovaných rostlin se následně vloţily do 10 % roztoku alkalického peroxidu na 30 minut o přesném sloţení: 20 ml 30% H2O2 378 ml destilované vody 2 ml 28 % NH3 Od roztoku alkalického peroxidu se vzorky řádně promyly pod tekoucí vodou, zalily se 2% HCl (lze pouţít i 2% C3H6O3) a opět se zahřívaly při 90 °C 20 minut. Po zahřívání se ze vzorků kyselina odstranila a nahradila se 0,05% roztokem trypanové modři, která se opět zahřívala na 90 °C společně se vzorky přibliţně 30 minut. Pro obarvení je moţné pouţít také anilinovou modř, fuchsiovou kyselinu, chlorazolovou čerň nebo inkoust, kaţdé barvení jinou látkou má ale svůj postup přípravy. Obarvené vzorky se důkladně promyly vodou a ponořily se do roztoku laktoglycerinu (pro případ dlouhodobého skladování): C3H8O3 (glycerin) 80% C3H6O3 destilovaná voda (sestupně v poměru 2 : 1 : 2). Připravené vzorky byly uloţeny v roztoku laktoglycerinu do 7. 3. 2013, kdy proběhlo samotné stanovení míry kolonizace (Botanický, 2012). Vlastnímu
stanovení
mykorhizní
kolonizace
předchází
příprava
preparátů vytvořených naskládáním třiceti kusů centimetrových segmentů kořínků těsně vedle sebe na podloţní sklíčko. Kaţdé sklíčko tedy představuje jeden vzorek s 30 segmenty kořínků (například OK1a) – celkem je připraveno pro pozorování 32 podloţních sklíček s kořínky. Preparáty se pozorovaly na invertovaném mikroskopu Olympus IX51 při 200x zvětšení (Příloha 24 a 25).
50
4.2.2 Stanovení výnosů Po kaţdé sklizni se plody třídily do jakostních tříd, váţily a počítaly. Na základě těchto měření se určil celkový výnos (v kg) a průměrný výnos (v kg · m-2). Jakostní třídění Plody se jednotlivě třídily podle jakostních znaků a velikosti na základě původní ČSN 46 3156 pro čerstvou papriku zeleninovou (Capsicum annuum a její kultivary). Pro klasifikaci jakosti jsou stanoveny dvě jakostní třídy – I. jakost a II. jakost, plody neodpovídající ani jedné z obou tříd byly označeny jako Nestandard (Tabulka 21). Velikostní třídění se provádělo podle příčného průměru plodu (nejširší místo), minimální povolený průměr je u odrůdy ’Slávy F1’ 40 mm – plody s menším průměrem byly opět zařazeny jako Nestandard (ČSN 46 3156, 1995). Tabulka 21: Jakostní třídy u papriky zeleninové (ČSN 46 3156, 1995). I. Jakost
II. jakost
Plod pevný, charakteristický tvar i barva pro odrůdu, beze skvrn a poškození.
Plod méně pevný (ne zvadlý), s mírnou vadou tvaru a vývinu, moţné popáleniny od slunce, lehká zacelená poranění či praskliny.
Plody obou tříd musí být: celé, zdravé, čisté, dobře vyvinuté, se stopkou, téměř bez škůdců, nepoškozené mrazem, bez otevřených poranění, bez cizího pachu či chuti. Plody neodpovídající I. ani II. jakostní třídě se zařadily jako Nestandard.
4.2.3 Stanovení obsahu sušiny Sušinou se rozumí zbylá organická hmota po vysušení rostlinných částí za přesně vymezených podmínek. Toto stanovení se provedlo za účelem determinace a porovnání celkového růstu rostlin v jednotlivých variantách. Na jeho základě bylo moţné odvodit i podíl vody v rostlinách. Postup stanovení Sušina se stanovovala gravimetrickou metodou z plodů sklizených 21. 9. 2012. Z plodů se připravila směs drobných částic, ze které se naváţilo 100 g do předem zváţené vysoušečky. Takto se připravily všechny varianty. Vysoušečky se vloţily do sušárny (Sterimat 574.2), kde se vzorky vysoušely při teplotě 105 °C do konstantní hmotnosti (přibliţně 4 hodiny).
51
4.2.4 Stanovení obsahu vitaminu C metodou kapalinové chromatografie Stanovení kyseliny askorbové se nejčastěji provádí metodou vysokoúčinné kapalinové chromatografie HPLC (High Performance Liquid Chromatography) s reţimem obrácené fáze RP (Reversed Phase) a detekcí v UV oblasti. Principem stanovení vitaminu C je separace na jednotlivé elementy vzorku a zjištění jejich přítomnosti detektorem, který měří absorbanci v UV oblasti při 254 nm. (Detekce je moţná rovněţ pomocí elektrochemického detektoru, který měří velikost náboje elektrochemické reakce mezi dvěma elektrodami), (Halabalová, 2010). Postup stanovení Vitamin C se stanovil z plodů sklizených 5. 10. 2012. Pro stanovení vitaminu C se odebral vzorek o hmotnosti 10 g z homogenizované směsi oplodí (konzumní části). Postup stanovení vitaminu C byl zvolen podle metodiky společnosti ECOM spol. s r. o. – Stanovení kyseliny askorbové metodou kapalinové chromatografie (Ecom, 2012).
4.2.5 Stanovení TAC pomocí radikálu DPPH TAC (Celková antioxidační kapacita) je komplexní souhrn všech sloţek organismu, které mají antioxidační účinek (přeměňují volné radikály nebo zabraňují jejich vzniku oxidačním rozkladem sloučenin), (Kopřiva, 2011). Princip stanovení Stanovení celkové antioxidační kapacity je moţné několika metodami, ale vzhledem k rozdílnému způsobu stanovení můţe kaţdá metoda vykazovat u stejného vzorku relativně odlišné hodnoty. Jednou ze základních metod je pomocí reakční látky DPPH – stabilní radikálový kationt fialové barvy, který v etanolovém roztoku reaguje s ověřovaným vzorkem a redukuje se na DPPH-H. Vizuálním důkazem redukce je odbarvení roztoku (resp. zabarvení do ţluta), (Příloha 26). Míra odbarvení se měří spektrofotometricky po 30 minutách a při vlnové délce 515 nm proti standardnímu roztoku Troloxu. Mnoţství standardního roztoku odpovídá redukční účinnosti ověřovaného vzorku (Aujezdská, 2004; Bochořáková, 2004).
52
Postup stanovení Stanovení TAC se provádělo z poslední sklizně 5. 10. 2012. Vzorek pro stanovení TAC se odebíral o hmotnosti 5 g z homogenizované směsi oplodí (konzumní části). Postup probíhal dle metodiky Lékařské fakulty UK – Stanovení obsahu polyfenolů a celkové antioxidační kapacity v potravinách rostlinného původu (Aujezdská, 2004).
4.2.6 Stanovení obsahu karotenoidů spektrofotometricky Stanovení karotenoidů se provádí společně se stanovením chlorofylů a a b spektrofotometrickým měřením po předchozí mikrovlnné extrakci. Chlorofyly i karotenoidy se řadí mezi fotosyntetická barviva – zabezpečují absorpci a přenos kvant záření v chloroplastech. Jsou vázána na bílkoviny a společně tvoří tzv. pigmentoproteinový komplex. Díky rozdílné základní struktuře těchto barviv jsou rozdíly nejenom v jejich funkci, ale i v barvě a absorpčním spektru. Proto je moţné je stanovit spektrofotometricky (Holm, 1954). Postup stanovení Stanovení karotenoidů se provádělo z předem připravené sušiny. Vzorek sušiny (0,20 g) se společně s 10 ml acetonu (C3H6O) kvantitativně převedl do teflonové nádobky tlakového reaktoru, který se vloţil do Mikrovlnného systému START E. Parametry systému byly následující: 1. čas nahřívání systému 5 minut 2. teplota nahřívání 60 °C 3. výkon systému 250 W Mikrovlnná extrakce probíhala 10 minut, poté se tlakové reaktory 20 minut chladily.
Takto
připravené
vzorky
se
po
na spektrofotometru o rozdílných vlnových délkách: 1) chlorofyl a při 662 nm 2) chlorofyl b při 644 nm 3) karotenoidy při 440 nm (Holm, 1954).
53
mikrovlnné
extrakci
měřily
5 Vyhodnocení 5.1 Míra mykorhizní kolonizace Stanovení míry kolonizace je zaloţeno na prokázání přítomnosti mykorhizních hub v kořenech testovaných rostlin. Toto stanovení je jedno z nejdůleţitějších, neboť přítomnost mykorhizních hub ovlivňuje všechny další parametry experimentu (vývoj rostlin, odolnost rostlin vůči stresu, kvalita a výnos plodů, obsah sekundárních metabolitů a podobně). Dle získaných výsledků byla nejvíce kolonizovaná varianta OG (asi 55 %), naopak nejmenší kolonizaci vykazovala varianta SG (asi 28 %), (Graf 15, Tabulka 22). Graf 15: Stanovení míry mykorhizní kolonizace u rostlin papriky roční ’Slávy F1’.
Míra mykorhizní kolonizace 100 90 80 70 [%]
60 50 40 30 20 10 0 Glomus
Kontrola
Glomus
Optimální závlaha
Kontrola
Snížená závlaha
Tabulka 22: Porovnání míry mykorhizní kolonizace u jednotlivých variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů. Závlahová Varianta dávka
Průměr
Sm.ch.
-95,00%
+95,00%
[%]
[%]
[%]
[%]
OK
Optimální
Kontrola
48,63
8,45
21,74
75,51
OG
Optimální
Glomus
55,38
5,10
39,13
71,62
SK
Sníţená
Kontrola
36,88
9,30
7,27
66,48
SG
Sníţená
Glomus
27,63
6,32
7,50
47,75
54
Varianta OG v optimálních podmínkách má vyšší kolonizaci oproti variantě se sníţenou závlahou SG téměř o 28 %. Zvýšení mykorhizní kolonizace u variant OG a SG je oproti kontrolním variantám (OK a SK) nejvíce do 10 % v obou závlahových dávkách. Na základě provedeného Tukey HSD testu nebyly mezi jednotlivými variantami statisticky průkazné rozdíly (Tabulka 23). Tabulka 23: Porovnání míry mykorhizní kolonizace u jednotlivých variant pomocí Tukey HSD testu (proměnná Kolonizace; Chyba: meziskup. PČ = 223,94, sv = 12,000). Závlahová Varianta dávka
{1}
{2}
{3}
{4}
48,63
55,38
36,88
27,63
0,917792
0,690348
0,246765
0,342904
0,090275
1
Optimální
Kontrola
2
Optimální
Glomus
0,917792
3
Sníţená
Kontrola
0,690348
0,342904
4
Sníţená
Glomus
0,246765
0,090275
0,818088 0,818088
Doplňující tabulky s daty jsou uvedeny v Příloze 27.
5.2 Výnosové charakteristiky Nejvyšší celkový výnos ze všech sklizní měla varianta OG (49,56 kg), naopak nejniţší výnos měla varianta SG (24,58 kg). Celkový výnos představuje součet celé produkce, na celou pěstební plochu (86,4 m2) a za celou sklizeň (Graf 16, Tabulka 24). Graf 16: Celkový výnos plodů papriky roční ’Slávy F1’ za celou vegetaci.
Celkový výnos
Hmotnost plodů [kg]
60 50 40 30 20 10 0 Kontrola
Glomus
Kontrola
Optimální
Glomus
Snížená
55
Tabulka 24: Porovnání celkových výnosů u jednotlivých variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách. Závlahová Varianta dávka
Hmotnost [kg] Součet
Vyjádření v [%]
OK
Optimální
Kontrola
47,06
100
OG
Optimální
Glomus
49,56
105
SK
Sníţená
Kontrola
28,74
61
SG
Sníţená
Glomus
24,58
52
Následující tabulky a grafy uvádí průměrnou sklizeň na jednotku plochy (kg · m-2). Nejvyšší průměrný výnos měla ze všech sklizní varianta OG (asi 0,77 kg · m-2), nejniţší průměrný výnos měla varianta SG (0,38 kg · m-2), (Graf 17, Tabulka 25). Varianty v optimálních závlahových podmínkách (OK a OG) mají průměrné výnosy vyšší téměř o polovinu oproti variantám se sníţenou závlahovou dávkou (SK a SG). Na základě provedeného Tukey HSD testu byl statisticky průkazný rozdíl mezi variantami OG a SG (Tabulka 26). Varianta SG má niţší průměrný výnos více neţ o 50 % na rozdíl od varianty OG. Graf 17: Průměrný výnos plodů papriky roční ’Slávy F1’ na jednotku plochy.
Průměrný výnos
Hmotnost plodů [kg · m-2]
1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Kontrola
Glomus
Kontrola
Optimální
Glomus
Snížená
56
Tabulka 25: Porovnání průměrných výnosů u jednotlivých variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů. Průměr Sm.ch. -95,00 % +95,00 % Vyjádření Závlahová Varianta -2 dávka v [%] [kg · m ] [kg · m-2] [kg · m-2] [kg · m-2] OK
Optimální
Kontrola
0,726
0,107
0,502
0,951
100
OG
Optimální
Glomus
0,765
0,099
0,558
0,971
105
SK
Sníţená
Kontrola
0,444
0,106
0,222
0,665
61
SG
Sníţená
Glomus
0,379
0,085
0,202
0,557
52
Tabulka 26: Porovnání průměrných výnosů u jednotlivých variant pomocí Tukey HSD testu (proměnná Průměrný výnos; Chyba: meziskup. PČ = ,19825, sv = 76,000). Závlahová dávka Varianta
{1}
{2}
{3}
{4}
0,72623
0,76483 0,992810
0,44353 0,194249
0,37925 0,073967
0,111417
0,037818
1
Optimální
Kontrola
2
Optimální
Glomus
0,992810
3
Sníţená
Kontrola
0,194249
0,111417
4
Sníţená
Glomus
0,073967
0,037818
0,968217 0,968217
Detailněji, s rozdělením průměrných výnosů jednotlivých variant do jakostních tříd, zobrazuje průměrný výnos Graf 18 a Tabulka 27. Graf 18: Průměrný výnos plodů papriky roční ’Slávy F1’ na jednotku plochy rozdělený do jakostních tříd.
Hmotnost plodů [kg · m-2]
Průměrný výnos 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
I.jakost
II.jakost Nestandard
Kontrola
Glomus
Kontrola
Optimální
Glomus
Snížená
57
Tabulka 27: Porovnání průměrných výnosů na jednotku plochy u jednotlivých variant Kontrola (OK a OG) a Glomus (SK a SG) mezi jakostními třídami. Průměr Sm.ch. -95,00 % +95,00 % Závlahová Varianta dávka I. jakost [kg] I. jakost [kg] I. jakost [kg] I. jakost [kg] OK
Optimální
Kontrola
0,410
0,058
0,288
0,532
OG
Optimální
Glomus
0,460
0,066
0,321
0,599
SK
Sníţená
Kontrola
0,268
0,067
0,128
0,408
SG
Sníţená
Glomus
0,207
0,047
0,107
0,306
Průměr Sm.ch. -95,00 % +95,00 % Závlahová Varianta dávka II.jakost [kg] II.jakost [kg] II.jakost [kg] II.jakost [kg] OK
Optimální
Kontrola
0,252
0,044
0,159
0,344
OG
Optimální
Glomus
0,238
0,038
0,159
0,318
SK
Sníţená
Kontrola
0,119
0,027
0,063
0,175
SG
Sníţená
Glomus
0,118
0,026
0,063
0,173
Sm.ch. Nestandard [kg] 0,019
-95,00 % Nestandard [kg] 0,025
+95,00 % Nestandard [kg] 0,104
OK
Optimální
Kontrola
Průměr Nestandard [kg] 0,065
OG
Optimální
Glomus
0,067
0,018
0,029
0,105
SK
Sníţená
Kontrola
0,057
0,022
0,010
0,103
SG
Sníţená
Glomus
0,055
0,018
0,017
0,093
Závlahová Varianta dávka
Graf 19: Průměrný výnos plodů papriky roční ’Slávy F1’ na jednotku plochy během jednotlivých sklizní.
Průměrný výnos 0,33 0,30 0,28 0,25
[kg · m-2]
0,23 0,20
OK
0,18
OG
0,15 0,13
SK
0,10
SG
0,08 0,05 0,03 0,00 8.8.2012
17.8.2012
4.9.2012
58
21.9.2012
5.10.2012
Všechny varianty dosáhly svého nejvyššího průměrného výnosu u čtvrté sklizně (21. 9. 2012). Jak uvádí Tabulka 28, u této sklizně měla nejvyšší výnos varianta OK (0,30 kg), sestupně pak SK a OG (asi 0,25 kg) a nejniţší SG (0,21 kg), (Graf 19). Tabulka 28: Porovnání průměrných výnosů mezi jednotlivými sklizněmi u variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách. Závlahová Varianta dávka
8.8.2012 [kg] průměr
17.8.2012 [kg] průměr
4.9.2012 [kg] průměr
21.9.2012 5.10.2012 [kg] [kg] průměr průměr
OK
Optimální
Kontrola
0,096
0,133
0,164
0,295
0,038
OG
Optimální
Glomus
0,15
0,155
0,172
0,245
0,044
SK
Sníţená
Kontrola
0,004
0,039
0,126
0,248
0,027
SG
Sníţená
Glomus
0,005
0,054
0,086
0,211
0,023
Doplňující tabulky s daty jsou uvedeny v Příloze 28.
5.3 Stanovení obsahu sušiny Vypočítané mnoţství sušiny plodů jednotlivých variant je uvedeno v Příloze 29. Souhrn výsledků zobrazuje Graf 20. Na základě dosaţených výsledků měla nejvyšší průměrný obsah sušiny varianta OK (6,70 g · 100 g-1 čerstvé hmoty) a nejniţší varianta OG (6,16 g · 100 g-1 čerstvé hmoty), (Tabulka 29). Graf 20: Stanovení obsahu sušiny u rostlin papriky roční ’Slávy F1’.
Obsah sušiny 7,0 6,8
[g · 100 g-1]
6,6
6,4 6,2 6,0 5,8 5,6 5,4 5,2 Glomus
Kontrola
Glomus
Optimální
Kontrola
Snížená
59
Tabulka 29: Porovnání obsahu sušiny u variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů. Průměr
Sm.ch.
-95,00 %
+95,00 %
Závlahová dávka
Varianta
OK
Optimální
Kontrola
6,70
0,21
6,03
7,37
100
OG
Optimální
Glomus
6,16
0,39
4,93
7,39
92
SK
Sníţená
Kontrola
6,30
0,07
6,06
6,53
94
SG
Sníţená
Glomus
6,47
0,11
6,11
6,82
97
-1
-1
[g · 100 g ] [g · 100 g ]
-1
[g · 100 g ]
Vyjádření v [%] [g · 100 g ] -1
Tabulka 30: Vícenásobné porovnání hodnot obsahu sušiny u jednotlivých variant Tukey HSD testu (proměnná Sušina; Chyba: meziskup. PČ = ,21247, sv = 12,000). Závlahová Varianta dávka
{1}
{2}
{3}
{4}
6,6975
6,1600
6,2950
6,4675
0,389952
0,618067
0,892992
0,975050
0,782742
1
Optimální
Kontrola
2
Optimální
Glomus
0,389952
3
Sníţená
Kontrola
0,618067
0,975050
4
Sníţená
Glomus
0,892992
0,782742
0,950368 0,950368
I přes velké rozdíly mezi jednotlivými variantami, nevykazují (dle provedeného Tukey HSD testu) ţádné statisticky průkazné rozdíly. Pravděpodobně vlivem velké variability opakování daných variant (Tabulka 30). Doplňující tabulky s daty jsou uvedeny v Příloze 30.
5.4 Stanovení obsahu vitaminu C Obsah kyseliny askorbové se měřil pomocí kapalinového chromatografu firmy Ecom spol. s r. o. Praha. Data chromatografického měření jsou zaznamenány v Příloze 31. Stanovení mnoţství vitaminu C se provedlo pomocí kalibrační křivky výpočtem z retenčních dat a z ploch píků vzorku a standardu (plocha píku odpovídá hmotnostní koncentraci vzorku). Výsledné hodnoty vypočítané z měření jsou znázorněny v Grafu 21. Tento graf zobrazuje obsah vitaminu C v jednotlivých variantách (OK, OG, SK a SG). Nejvyšší průměrný obsah vitaminu C byl u varianty OK (1 788 mg · kg-1), přičemţ hodnoty jednotlivých opakování byly naměřeny v poměrně širokém intervalu. Nejniţší průměrný obsah vitaminu C byl u varianty SK (1 080 mg · kg-1), (Tabulka 31). Na základě testu homogenity byla data zpracována Tukey HSD testem. Ve výsledku nevykazuje ţádná ze čtyř variant statisticky průkazný rozdíl (Tabulka 32).
60
Graf 21: Stanovení obsahu vitaminu C v plodech papriky roční ’Slávy F1’.
Vitamin C [mg · kg-1] v čerstvé hmotě
Obsah vitaminu C 3000 2500 2000 1500 1000 500
0 Glomus
Kontrola
Glomus
Optimální závlaha
Kontrola
Snížená závlaha
Tabulka 31: Porovnání obsahu vitaminu C u variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů. Závlahová Varianta dávka
Průměr
Sm.ch.
-95,00 %
+95,00 %
-1
[mg · kg ]
[mg · kg ]
[mg · kg ]
[mg · kg-1]
Vyjádření v [%]
357,40
650,62
2925,40
100
-1
-1
OK
Optimální
OG
Optimální
Glomus
1788,01 1436,52
256,90
618,94
2254,10
80
SK
Sníţená
Kontrola
1080,92
147,82
610,50
1551,35
60
SG
Sníţená
Glomus
1602,54
226,83
880,67
2324,41
90
Kontrola
Tabulka 32: Porovnání obsahu vitaminu C u jednotlivých variant pomocí Tukey HSD testu (proměnná vitamin C; Chyba: meziskup. PČ = 96471,, sv = 12,000). Závlahová Varianta dávka
{1}
{2}
{3}
{4}
1 788,0
1 436,5 0,772942
1 080,9 0,265010
1 602,5 0,955773
0,766939
0,967561
1
Optimální
Kontrola
2
Optimální
Glomus
0,772942
3
Sníţená
Kontrola
0,265010
0,766939
4
Sníţená
Glomus
0,955773
0,967561
Doplňující tabulky s daty jsou uvedeny v Příloze 32.
61
0,507235 0,507235
5.5 Stanovení TAC Výsledek stanovení TAC se uvádí jako poměr antioxidačního účinku měřeného vzorku (plodu papriky roční) k Troloxu (Kopřiva, 2011). Graf 22: Stanovení TAC v plodech papriky roční ’Slávy F1’.
TAC [mmol · kg-1] v čerstvé hmotě
Stanovení TAC 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Glomus
Kontrola
Glomus
Optimální závlaha
Kontrola
Snížená závlaha
Naměřená data jsou uvedena v Příloze 33. Výsledné hodnoty TAC vyjadřuje Graf 22.
Výsledky ze všech variant jsou obdobné, stejně jako hodnoty obsahu
vitaminu C. Nejvyšší hodnotu TAC vykazovala varianta SG (4,87 mmol · kg-1) a nejniţší varianta SK (3,65 mmol · kg-1), (Tabulka 33). Rozdíly mezi jednotlivými variantami opět nejsou statisticky průkazné (Tabulka 34). Tabulka 33: Porovnání TAC u varianty Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahové dávce metodou vážených průměrů. Průměr Závlahová Varianta dávka [mmol·kg-1]
Sm.ch.
-95,00 %
+95,00 %
[mmol·kg ]
[mmol·kg ]
[mmol·kg-1]
Vyjádření v [%]
-1
-1
OK Optimální
Kontrola
4,684
0,535
2,982
6,385
100
OG Optimální
Glomus
3,772
0,443
2,364
5,181
81
3,646
0,415
2,326
4,965
79
4,873
0,413
3,557
6,188
104
SK
Sníţená
Kontrola
SG
Sníţená
Glomus
Doplňující tabulky s daty jsou uvedeny v Příloze 34.
62
Tabulka 34: Porovnání TAC u jednotlivých variant pomocí Tukey HSD testu (proměnná TAC; Chyba: meziskup. PČ = ,82430, sv = 12,000). Závlahová Varianta dávka
{1}
{2}
{3}
{4}
4,6835
3,7723
3,6459
4,8725
0,511832
0,406410
0,990726
0,997192
0,358853
1
Optimální
Kontrola
2
Optimální
Glomus
0,511832
3
Sníţená
Kontrola
0,406410
0,997192
4
Sníţená
Glomus
0,990726
0,358853
0,274395 0,274395
Hodnoty zjištěné pomocí radikálu DPPH se vzhledem k přesnosti stanovení povaţují spíše za orientační (Aujezdská, 2004), přesto jsou v odborných výzkumech uznávané a velmi často pouţívané.
5.6 Stanovení karotenoidů Hodnoty spektrofotometrického měření vzorků jsou uvedeny v Příloze 35. Obsah karotenoidů v plodech znázorňuje Graf 23. Nejvyšší obsah vykazovala varianta SG v podmínkách se sníţenou závlahovou dávkou (bezmála 0,040 mg · g-1). Tato varianta měla vyšší mnoţství karotenoidů dokonce téměř o polovinu v porovnání s variantou OG v optimálních podmínkách, která měla obsah karotenoidů ze všech variant nejniţší (0,021 mg · g-1), (Tabulka 35). Graf 23: Stanovení obsahu karotenoidů v plodech papriky roční ’Slávy F1’.
Karotenoidy [mg · g-1] v suché hmotě
Obsah karotenoidů 0,050 0,045 0,040 0,035 0,030 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 0,000 Glomus
Kontrola
Optimální závlaha
Glomus
Kontrola
Snížená závlaha
63
Tabulka 35: Porovnání obsahu karotenoidů u varianty Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů. Závlahová dávka
Varianta
OK
Optimální
OG
Průměr
Sm.ch.
-1
-1
-95,00 %
+95,00 % Vyjádření v [%] [mg · g ] [mg · g-1 ] -1
[mg · g ]
[mg · g ]
Kontrola
0,0268
0,0027
0,0181
0,0355
100
Optimální
Glomus
0,0207
0,0034
0,0100
0,0314
77
SK
Sníţená
Kontrola
0,0323
0,0020
0,0260
0,0386
120
SG
Sníţená
Glomus
0,0399
0,0033
0,0293
0,0506
149
Na základě Tukey HSD testu byly rozdíly mezi oběma variantami v optimálních podmínkách (OK i OG) a variantou se sníţenou závlahovou dávkou SG statisticky průkazné. U varianty OG byl dokonce rozlišen statisticky vysoce průkazný rozdíl v porovnání s variantou SG (Tabulka 36). Tabulka 36: Porovnání obsahu karotenoidů u jednotlivých variant pomocí Tukey HSD testu (proměnná Karotenoidy; Chyba: meziskup. PČ = ,00003, sv = 12,000). Závlahová Varianta dávka
{1}
{2}
{3}
{4}
0,0268
0,0207 0,469839
0,0323 0,565698
0,0399 0,034267
0,064624
0,002713
1
Optimální
Kontrola
2
Optimální
Glomus
0,469839
3
Sníţená
Kontrola
0,565698
0,064624
4
Sníţená
Glomus
0,034267
0,002713
0,293273 0,293273
Doplňující tabulky s daty jsou uvedeny v Příloze 36.
64
6 Celkové vyhodnocení V experimentu byly testovány dvě varianty rostlin: ošetřené mykorhizním přípravkem (Glomus – G) a neošetřené (Kontrola – K), které byly vystaveny dvěma různým intenzitám závlahy: optimální – O (VVK minimálně 65 %) a snížené – S (VVK maximálně 45 %). Celkem tedy čtyři varianty rostlin (OK, OG, SK a SG), které měly čtyři opakování. U těchto rostlin se ověřoval vliv mykorhizní symbiózy na předem stanovené morfologické a výnosové parametry papriky. Při předpěstování ve skleníku byly sazenice všech variant zdravé, optimálně vyvinuté (se 4 – 5 pravými listy a dobře vyvinutým kořenovým systémem). Podle vizuálního hodnocení byly relativně stejně velké, bez zásadních rozdílů. Celkový růst rostlin u obou variant byl zpomalen po výsadbě na venkovní pozemek. Pravděpodobně vlivem okolních klimatických podmínek, zejména působením sucha. To bylo v určitém období tak intenzivní (během VIII.), ţe ani u optimální varianty nezabránila nastavená závlahová dávka poklesu VVK v půdě pod 45 % (Přílohy 9 a 12). Důsledkem sucha byl zpomalený vývoj rostlin a především mírná abortace květů, a s tím spojený pozdější nástup první sklizně a výrazně niţší výnos rostlin ve stresované variantě. U obou variant s optimální závlahovou dávkou (OK a OG) došlo vlivem krátkého působení sucha k mírnému posunutí nástupu první sklizně a k niţším výnosům oproti optimu 1 – 2 kg · m-2 (Petříková, 2012). Na základě vizuálního hodnocení plně vyvinutých rostlin, měly rostliny ošetřené mykorhizním přípravkem pod optimální i sníţenou závlahou nepatrně větší objem nadzemní i podzemní hmoty (Příloha 37). Ze sledovaných parametrů bylo dosaţeno těchto výsledků: 1) míra mykorhizní kolonizace – nejvíce kolonizovaná byla varianta OG (55 %), nejméně varianta SG (28 %). Rozdíly nebyly statisticky průkazné. 2) průměrný výnos – nejvyšší průměrný výnos vykazovala varianta OG (0,77 kg · m-2) a nejniţší varianta SG (0,38 kg · m-2). Mezi těmito variantami byl statisticky průkazný rozdíl. 3) obsah sušiny – nejvyšší obsah sušiny byl stanoven u varianty OK (6,70 g · 100 g-1 čerstvé hmoty) a nejniţší u varianty OG (6,16 g · 100 g-1 čerstvé hmoty). Rozdíly mezi variantami nebyly statisticky průkazné. 4) obsah vitaminu C – nejvyšší byl u varianty OK (1 788 mg · kg-1), nejniţší u varianty SK (1 080 mg · kg-1). Rozdíly nebyly statisticky průkazné. 65
5) celková antioxidační kapacita – nejvyšší u varianty SG (4,87 mmol · kg-1) a nejniţší u varianty SK (3,65 mmol · kg-1). Rozdíly nebyly statisticky průkazné. 6) obsah karotenoidů – nejvyšší obsah měla varianta SG (0,040 mg · g-1) a nejniţší varianta OG (0,021 mg · g-1). Varianta SG měla statisticky průkazně vyšší obsah karotenoidů oproti variantám OK a OG. Výsledky experimentu jsou velmi nesourodé a jen zřídka jsou některé hodnoty statisticky průkazné. Pozitivní vliv mykorhizní kolonizace v podmínkách se sníţenou závlahovou dávkou se projevil u celkové antioxidační kapacity a zvláště u karotenoidů, kde bylo stanoveno statisticky průkazné zvýšení v porovnání s ostatními variantami. V optimálních podmínkách byl pozorován pozitivní vliv mykorhizní symbiózy mírným zvýšením výnosu oproti kontrolní variantě.
66
7 Diskuze Z dosaţených výsledků je zřejmé, ţe vliv mykorhizní symbiózy na morfologické a výnosové parametry rostlin je výrazně podmíněn působení mnoha okolními faktory. Díky aplikaci mykorhizních hub v experimentu, došlo u rostlin v podmínkách se sníţenou závlahovou dávkou (SG) ke zvýšení celkové antioxidační kapacity. Toto dokládá i výzkum na rostlinách melounu (Cucumis melo), (Huang, 2010). Stejně tak byl v tomto experimentu prokázán signifikantní vliv mykorhizní symbiózy na tvorbu karotenoidů, jak dokládá i další studie na rostlinách papriky. Jejím výsledkem bylo nejenom navýšení karotenoidů, ale i celkové zlepšení kvality plodů papriky (Mena-Violante, 2006). Pozitivní vliv mykorhizní symbiózy na vitamin C nebyl v tomto experimentu prokázán, tak jako na dříve provedených výzkumech, například u rostlin rajčete (Subramanian, 2006). Rozdílnost získaných dat z experimentu byla pravděpodobně zapříčiněna působením vícero negativních faktorů na rostliny současně. Jedním z faktorů, které mohly ovlivnit pozitivní účinky mykorhizy na růst papriky, ale i samotnou tvorbu mykorhizní symbiózy, je závlaha (resp. mnoţství a kvalita přijatelné vody v půdě). Mnoho výzkumů udává schopnost mykorhizních hub prospívat v půdě se sníţeným mnoţstvím vody, které jsou navíc schopny podpořit hostitelskou
rostlinu
v růstu
dodáním
vody
nebo
ţivin
(Davies,
2002;
Dell’Amico, 2002; Subramanian, 2002 a další). Přestoţe podle těchto výzkumů arbuskulární mykorhiza zvyšuje odolnost rostlin vůči suchu, nemusí být toto tvrzení platné za kaţdé situace. V některých případech (zejména za intenzivního sucha) mohou být mykorhizní houby také stresované sníţeným mnoţstvím vody v půdě. Následkem toho můţe být ovlivněn vývoj mykorhizní kolonizace, tvorba spor, rozrůstání mycelia v půdě nebo potenciální inokulace. Mnoţství spor a míra kolonizace se ve stresových podmínkách liší v závislosti na druhu houby (druh houby má zásadní význam), (Augé 2001 in Rai, 2009). Toto by mohlo být jedním z důvodů, proč byla u tohoto experimentu
mykorhizní
kolonizace
i
výnosy
nejvyšší
u
varianty
OG,
tedy v optimálních podmínkách (kolonizace 55 %, výnosy 0,77 kg · m-2). Rostliny variant se sníţenou závlahovou dávkou (SK a SG) byly v experimentu značně stresovány a stejným způsobem mohly být stresovány i mykorhizní houby kolonizující tyto rostliny. Ve výsledku pak mohl mít nedostatek vody vliv nejenom na abortaci květů u těchto rostlin, ale také na niţší příjem ţivin mykorhizní symbiózou – resp. rostlinou. 67
A to buď špatným vývinem mykorhizní symbiózy (coţ by potvrzovala nízká míra kolonizace SG 28 %), nebo neschopností mykorhizy za nedostatku vody dopravit rostlině
důleţité
ţiviny.
které se v experimentu
Následkem
potvrdily
právě
by u
byly
výrazně
stresované
niţší
výnosy,
mykorhizní
varianty
SG (0,38 kg · m-2). Špatný vývoj mykorhizní symbiózy za nedostatku vody dokazuje studie (Davies, 2002 in Rai, 2009), která ověřovala vývoj mykorhizních hub rodu Glomus na kořenech papriky roční za 20-ti denního působení vodního deficitu. Výsledek studie udává, ţe směs druhů hub Glomus spp. vykazovala vyšší tvorbu arbuskulí a hyf na kořenech aţ dvakrát, v porovnání s jedním vybraným druhem Glomus fasciculatum, čímţ se zvýšila celková míra kolonizace kořene. Působení sucha ovlivňuje spíše tvorbu arbuskulí a vývoj hyf, na rozdíl od vezikul a spor (to je dáno pravděpodobně charakterem struktur arbuskulárních hub), (Garda 2008 in Rai 2009). Pro vznik mykorhizní symbiózy jsou limitující i další chemické a fyzikální vlastnosti půdy – zvláště pH, zasolenost, teplota, obsah CO2 a přijatelných ţivin. S tím úzce souvisí jiţ zmíněný nedostatek vody v půdě, protoţe jeho vlivem se mohou tyto vlastnosti měnit. Kvalita půdy z fyzikálně-chemického hlediska prvotně ovlivňuje příjem ţivin a růst rostliny, stejně také AM houby a mykorhizní symbiózu (Rai, 2009). Hodnota pH je jedním z faktorů, který omezuje efektivitu mykorhizy. Poţadavky mykorhizních hub, včetně hub obsaţených v přípravku, se mohou dle nároků na pH prostředí výrazně lišit. Například pouţitý Gl. intraradices je vhodný do půd neutrálních aţ zásaditých (pH 6 aţ 9), oproti Glomus etunicatum, kterému prospívají půdy kyselé (Rydlová, 2013). Hodnota pH v provedeném experimentu (7,46) odpovídá poţadavkům Gl. intraradices, ale můţe být méně vhodná pro Gl. etunicatum. Tento faktor můţe opět ovlivnit výslednou tvorbu mykorhizní symbiózy a její efektivitu v experimentu. Dalším faktorem, který bezprostředně působí na tvorbu mykorhizní symbiózy je mnoţství přijatelných ţivin v půdě. Vyšší mnoţství (především PO4 -) můţe být z hlediska mykorhizní symbiózy neţádoucí. Za takových podmínek si rostlina odebírá ţiviny sama a symbióza pro ni ztrácí význam. Hostitelská rostlina však stále musí dodávat energii mykorhizní houbě, coţ ji vyčerpává. Ve výsledku tedy kolonizovaná rostlina oproti nekolonizované vykazuje špatný růst. Niţší mnoţství přijatelného P v půdě oproti optimu můţe mít kladný vliv na mykorhizní kolonizaci. Příkladem toho je výzkum na rostlině Cucumis melo, která se pěstovala v půdě s nízkým obsahem P.
68
Jeho nedostatečný příjem zvýšil míru kolonizace houbou Glomus caledonium (Gryndler, 2004; Smith, 1997). Zároveň Douds a Reider (2003) uvádí, ţe vliv vyššího mnoţství P v půdě na mykorhizní symbiózu je závislý i na druhu pouţité mykorhizní houby, případně jejich směsi. Pro tento výzkum pouţili sazenice papriky, odrůdu ’Camelot’, která byla naočkována třemi typy inokulí: 1) Glomus intraradices 2) směs hub Glomus mosseae, Gl. etunicatum a Gigaspora rosea 3) kontrola (neinokulované rostliny) Připravené sazenice byly vysazeny do půdy dobře vyhnojené organickým hnojivem (kompostovaným kravským hnojem) nebo průmyslovým hnojivem. Směs AM hub vykazovala průkazně vyšší výnosy oproti kontrole (14 % k 23 %) na plochách ošetřených organickým hnojivem, u ploch s aplikací průmyslového hnojiva aţ 34 %. U paprik inokulovaných Gl. intraradices byl růst sazenic proti kontrole niţší, stejně jako výnosy. V závěru autoři předkládají doporučení do půd s vyšším obsahem P, kterým je především důkladný výběr inokula (Douds, 2003). Polní pokus realizovaný na University of Cukurova v Turecku ověřoval vliv P na mykorhizní symbiózu u více rostlin z čeledi Solanaceae (rajče, lilek, paprika). Výnosy mykorhizních rostlin u půd s niţším obsahem P byly vyšší neţ v půdě, kde byl navíc přidáván P (100 kg P · ha-1). Produkce rajčat bez přídavku P byla 52 %, lilku 28 % a paprik 36 %, produkce v půdách s vysokým obsahem P byla 28 %, 14% a 21% (ve stejném pořadí). Současně s inokulací rostlin byl pozorován vyšší příjem Zn a Cu (Ortas, 2003). Z porovnání zde uvedených výzkumů a výsledků laboratorních rozborů půdy experimentu provedeného na ZF (Salayová 2011) je patrné, ţe je obsah přijatelného P v půdě vysoký – 127 mg · kg-1 (Tabulka 18). Tyto hodnoty odpovídají dobře vyhnojené úrodné půdě, která je ţádoucí pro pěstování plodové zeleniny, na druhé straně však není příliš vhodná pro symbiózu rostlin s arbuskulárními houbami. Smith (1997) uvádí, ţe optimální obsah přijatelného fosforu pro mykorhizní symbiózu je závislý na druhu půdy. Obsah fosforu pro půdy v tomto experimentu by se mělo pohybovat v mnoţství 30 – 35 mg · kg-1 (Rydlová, 2013). Stejně tak i Demir (2004) uvádí ve svém výzkumu rozbory půdy, ve které prováděl experiment s paprikou roční a houbou Glomus intraradices (Tabulka 37).
69
Cílem tohoto experimentu bylo zejména stanovení obsahových látek v rostlině po vytvoření mykorhizní symbiózy. Tabulka 37: Chemické rozbory půdy, která byla použita pro výzkum na paprice roční (Capscium annuum ’Cetinel’) v Turecku (Demir, 2004). P [mg · kg-1] 0,77 Fe [mg · kg-1] 9,66
K Na Ca Mg Cu [mg · kg-1] [mg · kg-1] [mg · kg-1] [mg · kg-1] [mg · kg-1] 200
30
4 000
275
0,73
pH
celkový N [%]
CaCO3 [%]
8,28
0,056
6,24
Zn Mn [mg · kg-1] [mg · kg-1] 1,16
15,55
Dle Tabulky byl v experimentu nepochybně obsah P pouze 0,77 mg · kg-1, coţ je mnohonásobně niţší mnoţství, neţ u experimentu v této diplomové práci. Podobně se liší i hodnota pH obou výzkumů. Výsledky experimentu závisí také na obsahu mykorhizních hub v pouţitém přípravku (Symbivit): tj. 6 různých druhů rodu Glomus a vzájemnými vztahy mezi těmito mykorhizními houbami a původními mikroorganismy, které byly přítomny v půdě. Dopady vzájemných korelací mezi mikroorganismy v půdě na růst rostlin v oblasti mykorhizní symbiózy mohou být negativní i pozitivní a jsou zaznamenané v mnoha nejrůznějších výzkumech. I kombinace různého počtu a druhů mykorhizních hub v přípravku mohou výrazně změnit úspěch experimentu, jak uvádí výzkum na rostlinách papriky, kde byly rozdílné výsledky při pouţití Glomus fasciculatum a směs hub Glomus albidium, Gl. claroides a Gl. diaphanum (Davies, 2002). Toto potvrzuje také výzkum na rostlinách melounu (Cucumis melo), ve kterém byly pouţity 3 druhy hub rodu Glomus, z nichţ
nejvýraznější účinky projevil
Glomus mosseae (Huang, 2010). V neposlední řadě mohlo působit na mykorhizní symbiózu i mnoţství makroedafonu v půdě. Přemnoţení půdního hmyzu a hlodavců můţe být dle výzkumů příčinou neustálého poškozování mykorhizního mycelia v rhizosféře, čímţ se omezuje efektivita mykorhizy. Následky těchto poškození se mohou projevit taktéţ niţším příjem P rostlinnou v porovnání se stejnými mykorhizními rostlinami v půdě s niţší intenzitou edafonu (Smith, 2008).
70
Experimenty prováděné v polních podmínkách jsou hůře kontrolovatelné, vzhledem k nádobovým pokusům. Ve výsledku mohou být podstatně ovlivněny mnoha faktory, které nejsme schopni úplně eliminovat nebo je případně zpětně stanovit, a tím by mohlo dojít k nepřenému vyhodnocení experimentu.
71
8 Doporučení pro praxi V zahradnické praxi je při pěstování papriky roční primární mnoţství a kvalita produkce. Pro dosaţení vysokých výnosů v co nejvyšší kvalitě, je doporučeno dodrţovat co nejlepší environmentální podmínky, a tedy zamezit potencionálnímu vlivu negativních abiotických faktorů. Jedním z potencionálních řešení pro omezení vlivu abiotických stresorů v zahradnické produkci můţe být aplikace mykorhizních přípravků. Mykorhizní přípravky jsou vytvořeny na bázi mykorhizních hub a aditiv (humátů, minerálních látek, vitaminů). Jejich přesné sloţení se liší v závislosti na výrobci a moţnosti pouţití (v České republice je registrován pouze jeden mykorhizní přípravek s pouţitím na papriku roční – Symbivit od společnosti Symbiom s. r. o.). Pro aplikaci mykorhizních přípravků v zahradnické nebo agronomické praxi je důleţité znát veškeré faktory, které mohou značně ovlivnit nejen tvorbu mykorhizní symbiózy, ale také její vliv na hostitelskou rostlinu. V praxi se přikládá největší důleţitost ročnímu období, fyzikálně-chemickým vlastnostem půdy (včetně obsahu ţivin v půdě), agronomickým zásahům, přípravkům na ochranu rostlin, případně znečištění půdy při revitalizacích. Při pouţití mykorhizních preparátů (resp. mykorhizních hub) je dobré se informovat na klimatické a půdní podmínky. Je totiţ moţné, pouţít pro danou hostitelskou rostlinu různé izoláty jednoho druhu mykorhizní houby, které byly separovány z rozdílných environmentálních podmínek, a tím lze zabezpečit lepší vývoj mykorhizní symbiózy v konkrétním prostředí. Po aplikaci
mykorhizních
přípravků
bych
zároveň
doporučila
omezit
agrotechnické zásahy do půdy. Časté mechanické zpracování půdy má za následek poškozování mykorhizních struktur a špatný vývoj mykorhizy. Dále pouţívání pesticidů, zvláště fungicidů, a to alespoň po dobu prvních tří týdnů, jak je uvedeno u přípravku Symbivit (Symbiom, 2013). Potvrzené negativní účinky na mykorhizní symbiózu mají například fungicidy s účinnými látkami chlorothalonil a propiconazole (Gryndler, 2004). Také aplikace hnojiv můţe zásadně ovlivnit tvorbu mykorhizní symbiózy. Hnojení minerálními hnojivy by se mělo uváţit dle nároků hostitelské rostliny. Při vyšším mnoţství přijatelných ţivin v půdě, se ale můţe sníţit efektivita mykorhizní symbiózy. Zejména, pokud se jedná o hnojiva s vysokým obsahem fosforu. Jestliţe se však zvýší hladina CO2 v půdě, můţe dojít ke zvýšení míry kolonizace rostlin mykorhizními houbami (Rasmann, 2006). 72
Podle získaných údajů zvyšují přípravky na bázi mykorhizních hub odolnost rostlin vůči suchu a navíc sniţují nároky na péči o kulturu. Jejich aplikaci bych tedy doporučila, s ohledem na okolní pěstební podmínky, spíše v extenzivní produkci.
73
9 Závěr Podle mnoha dříve provedených výzkumů má mykorhizní symbióza zásadní vliv na kvalitu plodů (tvorbu vitaminu C, karotenoidů apod.), stejně tak na odolnost rostlin vůči suchu a dalším faktorům. Na základě výsledků získaných z experimentu této diplomové práce je zřejmé, ţe mykorhizní symbióza skutečně ovlivňuje tvorbu sekundárních metabolitů v plodech (tvorbu antioxidačních látek a karotenoidů) i za stresových podmínek vlivem nedostatku vody v půdě. Stresovaná varianta ošetřená přípravkem (SG) vykazovala nejvyšší hodnoty TAC oproti ostatním variantám (4,87 mmol · kg-1), stejně tak i nejvyšší obsah karotenoidů (0,040 mg · g-1). Mykorhiza tedy patrně zvyšuje i schopnost rostlin odolávat stresovým podmínkám. I přesto, všechna data získaná v experimentu, pozitivní úlohu mykorhizní symbiózy v odolnosti vůči suchu nepotvrzují. Celkové výnosy byly téměř o polovinu vyšší v optimálních podmínkách, oproti podmínkám se sníţenou závlahovou dávkou. Varianta OG měla nejvyšší průměrný výnos (0,77 kg · m-2) v porovnání se stresovanou variantou SG (0,38 kg · m-2). Podobně tomu bylo i u stanovení míry mykorhizní kolonizace, kde byly ošetřené
rostliny
mykorhizními
přípravky
v optimálních
podmínkách
(OG)
kolonizované z 55 %, ale stejně ošetřené rostliny v podmínkách se sníţeným mnoţstvím vody v půdě (SG), byly kolonizovány z pouhých 28 %. Příčinou těchto výsledků experimentu byl pravděpodobně aţ nadmíru nízký obsah vody v půdě, který nastal vlivem intenzivní periody sucha během vývoje rostlin experimentu (srpen 2012). Celková analýza experimentu potvrzuje domněnku o významném působení okolních faktorů na výsledky experimentu. Efektivita mykorhizní symbiózy mohla být ovlivněna nízkým obsahem vody v půdě, vysokým obsahem ţivin v půdě (P), hodnotami pH nebo činností půdního edafonu. Proto je vhodné se při aplikaci mykorhizních přípravků zaměřit na klimatické a půdní podmínky dané oblasti, stejně tak i na druh (případně odrůdu) hostitelské rostliny a k ní zvolit odpovídající druh mykorhizní houby. S ohledem na tendence současné doby, kdy se klade velký důraz na kvalitu potravin, se vyvíjí i nové pěstební technologie, jejichţ principem je minimalizace chemické ochrany a co největší ochrana ţivotního prostředí. Podstatou efektivity mykorhizních přípravků je vyuţití přirozeného vztahu mykorhizních hub a vyšších rostlin. Tyto přípravky obsahují mykorhizní houby (někdy také s přídavkem pomocných
74
látek pro podporu jejich vývoje a tvorby mykorhizní symbiózy) a díky tomu je moţné je vyuţít jak v integrovaném, tak i v ekologickém systému zemědělství. Na základě těchto údajů, lze přípravky na bázi mykorhizních hub pouţít ke zvýšení odolnosti vůči suchu, avšak s ohledem na okolní pěstební podmínky.
75
10 Souhrn Tato diplomová práce se zabývá působením abiotických stresorů při pěstování papriky roční, které mohou nastat v polních podmínkách České republiky (zejména sucho).
V experimentu,
zaloţeném
na
rostlinách
papriky
roční
(Capsicum annuum) ’Slávy F1’, se ověřoval vliv mykorhizních přípravků proti těmto stresovým podmínkám. Záměrem pokusu bylo pozorování změn morfologických a výnosových parametrů papriky, způsobených potenciálním vlivem mykorhizní symbiózy v optimálních podmínkách i za současného působení simulovaného stresu z nedostatku vody. Testované rostliny se pěstovaly v polních podmínkách Zahradnické fakulty v Lednici, pod dvěma závlahovými dávkami: optimální (VVK minimálně 65 %) a sníţenou (VVK maximálně 45 %). V experimentu byly 2 varianty (Glomus a Kontrola), přičemţ jako mykorhizní přípravek ve variantě Glomus byl pouţitý Symbivit. Na základě získaných výsledků se pozitivní vliv mykorhizní symbiózy projevil v podmínkách se sníţenou závlahovou dávkou vyšší celkovou antioxidační kapacitou (4,87 mmol · kg-1) a signifikantně vyšším obsahem karotenoidů (0,040 mg · g-1) v porovnání s variantami v optimální závlahové dávce. V optimálních podmínkách byl pozorován pozitivní vliv mykorhizní symbiózy mírným zvýšením výnosu oproti kontrolní variantě, jak bylo zjištěno i v předešlých experimentech na této rostlině.
Klíčová slova:
paprika roční, Capsicum annuum, mykorhizní symbióza, mykorhiza, Symbivit, Glomus
76
11 Resume This diploma thesis deals with the impact of abiotic stressors during cultivation of bell pepper that may occur in field conditions of Czech republic (especially drought). In experiment, based on plants bell pepper (Capsicum annuum) 'Slávy F1 ', influence of mycorrhizal preparations against to these stress conditions was researched. Experiment intention was observation changes of morphological and yield parameters bell pepper, due to the potential influence of mycorrhizal symbiosis in optimal conditions and the simultaneous application of simulated stress due lack of water. Tested plants were grown in field conditions Faculty of horticulturae in Lednice, under two water ratios: optimal (VVK minimally 65 %) and reduced (VVK maximally 45 %). There were two variants in the experiment (Glomus and Control), whereas Symbivit was used as a mycorrhizal preparation in variant of Glomus. Based on the acquired results, the positive effect of mycorrhizal symbiosis expressed in the conditions of reduced irrigation dose, higher total antioxidant capacity (4,87 mmol . kg -1) and significantly higher carotenoids content (0,040 mg · g- 1) compared with variations in optimal irrigation dose. In optimal conditions, positive influence of mycorrhizal symbiosis was observed by sligt increasing of yield compared to Control variant, as found in the previous experiments on this plant.
Keywords:
bell pepper, sweet pepper, Capsicum annuum, mycorrhizal symbiosis, mycorrhiza, Symbivit, Glomus
77
12 Seznam použité literatury [1] ABDELHAFEZ, Ahmed A. M. a Rihan A. ABDEL -MONSIEF. Effects of VA mycorrhizal inoculation on growth, yield and nutrient content of cantaloupe and cucum ber under different water regimes. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences [online]. 2006, roč. 2, č. 6, s. 503-508 [cit. 2013-03-08]. Dostupné z: http://www.aensiweb.com/rjabs/rjabs/2006/503 -508.pdf [2] ALDEN, Lori. Fresh Chile Peppers. The Cook´s Thesaurus [online]. © 1996-2005 [cit. 2013-03-09]. Dostupné z: http://www.foodsubs.com/Chilefre.html [3] ALONI, Ben y, Mary PEET, Mason PHARR a Leah KARNI. The effect of high temperature and high atmospheric CO2 on carboh ydrate changes in bell pepper (Capsicum annuum) pollen in relation to its germination. Physiologia plantarum: international journal for experi mental plant biology [online]. Copenhagen: Munksgaard, International Booksellers and Publishers Ltd, August 2001, Volume 112, Issue 4 [cit. 2013 -03-24]. ISSN 0031-9317. Dostupné z: http://onlinelibrary. wiley. com/doi/10.1034/j.1399 -3054.2001.1120407.x/full [4] AUJEZDSKÁ, A., J. ČELAKOVSKÝ a Z. ZLOCH. Stanovení obsahu polyfenolů a celkové antioxidační kapacity v p otravinách rostlinného původu: z ávěrečná zpráva o plnění výzkumného projektu podpořeného finančně Nadačním fondem Institutu Danone. Plzeň: Ústav hygi en y Lékařské fakult y UK, 2004. Dostupné z: http://www.institut -danone.cz/data/studie/pridelene-granty/2004-03.pdf [5] BAR-TAL, A. Nitrogen Nutrition of Gr eenhouse Pepper. I. Effect s of nitrogen concentration and NO3 : NH4 ratio on yield, fruit shape, and the inci dence of bl ossom-end rot in relation to plant m ineral composition. HortScience 36(7) [online]. Izrael: Agricultural Research Organization, 2001 [cit. 2013 -03-22]. Dostupné z: http://hortsci.ashspublications.org/content/36/7/1244.full.pdf+html [6] BASOCCU, L. a S. NICOLA. Effect of nutrition and substrate water content on growth under protecti on of pepper seedlings and on fruit production in the field. Acta Horticulturae 323: Symposium on Soil and Soilless Media under Protected Cultivation in Mild Winter Climate s [online]. Torino, Italy, 1993 [cit. 2013 -03-22]. Dostupné z: http://www.actahort.org/members/showpdf?sessi on=6677 [7] BĚLÍKOVÁ, Hana. Využití mikroorganismů pro snížení vlivu abiotických stresorů v zelenině. Brno, 2011. Bakalářská práce. ZF MENDELU. [8] BOCHOŘÁKOVÁ, Hana, Hana PAULOVÁ a Eva TÁBORSKÁ. Metody stanovení antioxidační aktivity přírodních látek in vitro. Chemické listy [online]. Praha: Česká spol ečnost chemická, 2004, č. 98 [cit. 2013 -01-24]. ISSN 0009-2770. Dostupné z: http://www.chemicke-list y. cz/docs/ full/2004_04_03.pdf [9] BOHNERT, Hans a Richard G. JENSEN. Strategies for engineering waterstress tolerance in plants. Tibtech [online]. 1996, č. 14, s. 89 -97 [cit. 2013-03-17]. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/0167779996809292 [10] BOSLAND, Paul W. a E. VOTAVA. Peppers: vegetable and spice capsicums . New York: Cabi, c2000, xi, 204 p. ISBN 08 -519-9335-4. [11] BOSLAND, Paul W a Eric J. VOTAVA. Peppers: vegetable and spice capsicums [online]. 2nd ed. Cambridge, MA: CABI, 2012, p. cm. [cit. 2 013-03-16]. Crop production science in horticulture, [22]. ISBN 978 -184-5938-253. Dostupné z: http://www.ca bi.org/cabebooks/?bookid=670&loadmodule=pdfhier&page=45&site= 107
78
[12] BOTANICKÝ ÚSTAV AV ČR, Oddělení mykorhizních sym bióz. Návod na barvení kořenů pro st anovení MK. Průhonice, 2012. [13] BUCHTOVÁ, Irena. Situační a výhledová zpráva: zelenina. Odbor rostlinných komodit MZe, 2012. Dostupné z: http://eagri.cz/public/web/ file/182699/SVZ_zel_2012.pdf [14] CHANDRA, Sudhir a H. K. KEHRI. Biotechnology of VA mycorrhiza: Ind ian scenario [online]. New Delhi: New India Pub. Agency, 2006, x, 413 p. [cit. 2013 03-08]. ISBN 81-894-2222-7. Dostupné z: http://books.google.cz/ books?id=0BKJTpfD6f0C&pg=PA4&dq=glomus+ecol ogical +conditions&hl=cs&sa=X&ei=eOlhUcLVG4m54ASShYEY&ved=0CE0Q6AEw BA# v= onepage&q=glomus%20ecologi cal%20conditions&f=false [15] Chile Peppers [online]. Florida Web Design, 2013 [cit. 2013 -03-04]. Dostupné z: http://www.g6csy.net/chile/links.html [16] ČHMÚ – Český h ydrometeorol ogický úřad. Výsledky meteorologické stanice pro rok 2013. [17] ČSN 46 3156. Paprika zeleninová. Český normalizační institut, 1995. [18] Databáze odrůd. Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský [online]. ÚKZÚZ, © 2003, 2.2.2013 [cit. 2013 -02-02]. Dostupné z: http://nou.ukzuz.cz/ido/index.html [19] DAVIES, JR., F. T., J. R. POTTER a R. G. LINDERMAN. Drought resistance of mycorrhizal pepper plants independent of lea f concentration - response in gas exchange and water relations. Physiologia plantarum [online]. 1993, č. 87, 45 - 53 [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://aggiehorticulture.tamu.edu/faculty/da vies/research/abstracts/pdfs/1993 -87-pp.pdf [20] DAVIES, JR., F.T., V. OLALDE -PORTUGAL a L. AGUILE RA-GOME Z, et al. Alleviation of drought stress of Chile ancho pepper ( Capsicum annuum L. cv. San Luis) with arbuscular mycorrhiza indigenous to Mexico. Scientia Horticulturae [online]. 2002, č. 92, s. 347 -359 [cit. 2013-03-15]. Dostupné z: http://agrilifecdn.tamu.edu/boutt on/files/2013/01/Daviesetal2002_7.pdf [21] DE, Amit Krishna. Capsicum: the genus Capsicum . New York, NY: Taylor, 2003, 275 p. ISBN 04-152-9991-8. [22] DELL'AMICO, J., A. TORRECILLAS, P. RODRÍ GUEZ, A. MORTE a M. J. SÃNCHEZ-BLANCO. Responses of tomato plants associated with the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus clarum during drought and recover y. The Journal of Agricultural Science [online]. 2002, roč. 138, č. 04, s. 387 -393 [cit. 2013-03-14]. ISSN 0021-8596. DOI: 10.1017/S0021859602002101. Dostupné z: http://www.journals.cambridge.org/abstract_S0021859602002101 [23] DEMERS, Dominique-André a André GOSSELIN. Effects of supplem ental light duration on greenhouse sweet pepper plants and fruit yields. Soc.Hort.Sci. [online]. 1998, roč. 123, č. 2 [cit. 2013 -03-25]. Dostupné z: http://journal.ashspublications.org/content/123/2/202.full.pdf [24] DEMIR, Semra. Influence of arbuscular mycorrhiza on some physi ologi cal growth parameters of pepper. Turk J Biol [online]. 2004, č. 28, s. 85 -90 [cit. 2013-04-09]. Dostupné z: http://journals.tubitak.gov.tr/biology/issues/ bi y -04-28-2-4/bi y-28-2-45-0401-2.pdf [25] DOUDS, JR., David D. a Carol yn REIDER. Inoculation with mycorrhizal fungi increases the yield of green peppers in a high P soil. Biological Agriculture &
79
Horticulture [online]. 2003, roč. 21, č. 1 [cit. 2013-03-17]. Dostupné z: http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/01448765.2003.9755251 [26] ECOM spol. s r. o. Stanovení kyseliny askorbové metodou kapalinové chromatografie. Praha 2, 2012. [27] Faostat: Food and agriculture organization of the united nations [online]. FAO Statistics Division, © 2013 [cit. 2013 -02-19]. Dostupné z: http://faostat.fao. org/site/567/DesktopDefault.aspx?PageID=567#ancor [28] FERRARA, A., S. LOVELLI, T. Di TOMMASO a M. PERNIOLA. Flowering, growth and fruit setting in greenhouse bell pepper under water stress. Journal of Agronomy [online]. 2011, roč. 10, č. 1, s. 12 -19 [cit. 2013-03-17]. ISSN 18125379. DOI: 10.3923/ja.2011.12.19. Dostupné z: http://www.scialert.net/abstract/?doi=ja.2011.12.19 [29] GOLKOVÁ, Monika. Anti-aging: jak si zachovat mládí a krásu. Vyd. 1. Praha: Grada, 2010. ISBN 978-802-4721-064. Dostupné z: http://books.google.cz/ books?id= vSOTGD_wHVkC&pg=PA26&dq=antioxidanty&hl =cs&sa=X&ei=WXgnUdCQNo_Iswao1IBo&ved=0CDgQ6AEwAA#v=onepage&q=a ntioxidanty&f=false [30] GRYNDLE R, Milan. Mykorhizní symbióza: o soužití hub s kořeny rostlin. Vyd. 1. Praha: Academia, 2004, 366 p., [16] p. of col. plates. ISBN 80 -200-1240-0. [31] HALABALOVÁ, Věra. Stanovení obsahu vitaminu C metodou vysoce účinné kapalinové chromatografie s obrácenou fází a elektrochemickou detekcí [online]. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta technologická, 2010 -24-07 [cit. 2013-0219]. Dostupné z: http://ufmi.ft.utb.cz/texty/separacni_metody/SM_la b_02.pdf [32] HLUŠEK, Jaroslav, Rostislav RICHTE R a Pavel RYANT. Výživa a hnojení zahradních plodin. Vyd. 1. Praha: [Martin Sedláček], 20 02, 81 s. ISBN 80-9024135-2. [33] HOLM, G. Chlorophyll mutations in barley. Acta Agriculturae Scandinavica . 1954, vol. 4, č. 1, 457 - 471. [34] HROUDA, Petr a Daniel DVOŘÁK. Ekologie a výz nam hub. Mykologie / Mycology [online]. Brno: Ústav botaniky a zool ogie, Přír odovědecká fakulta, MU, 2010 [cit. 2013-04-06]. Dostupné z: http://www.sci.muni.cz/botan y/m ycol ogy/ekolhub.htm#sym bi ot [35] HRUDOVÁ, Eva. Abionozologie pro rostlinolékaře [online]. Brno: Ústav pěst ování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství AF, MENDELU, 2011 [ cit. 2013-0304]. Dostupné z: http://web2.mendelu.cz/af_291_sklad/frvs/hrudova/index.htm [36] HUANG, Zhi, Zhirong ZOU, Chaoxing HE , et al. Physi ol ogical and photosynthetic responses of mel on ( Cucumis melo L.) seedlings to three Glomus species under water defici t. Plant and Soil [online]. 2010, roč. 339, 1 -2, s. 391-399 [cit. 2013-04-08]. ISSN 0032-079x. DOI: 10.1007/s11104 -010-0591-z. Dostupné z: http://link.springer.com/10.1007/s11104 -010-0591-z [37] JEZDINSKÝ, A., J. VOJTÍŠKOVÁ, K. SLEZÁK, K. PETŘÍKOVÁ a R. POKLUDA. Eff ect of drought stress and Glomus inoculation on selected physi ol ogical processes of sweet pepper ( Capsicum annuum L. cv. ’Slávy’). Acta univ. agric. et silvic. Mendel. Brun. LX, No. 3, pp. 69 –76 [online]. Brno, 2012 [cit. 2013-03-23]. Dostupné z: http://www.mendelu.cz/dok_server/slozka.pl?id=57208;download=96520
80
[38] JEZDINSKÝ, Aleš. Ústav zelinářství a květinářství ZF MENDELU LEDNICE. Fotografické dokumenty. 29.4.2013. [39] KARNATAKA, J. Effect of commercial mycorrhizal inoculant on growth and yield of chilli (Capsicum annum L.) in field conditions. Agric. Sci. [online]. 2011, roč. 4, č. 24, s. 589-590 [cit. 2013-04-08]. Dostupné z: http://www.inflibnet.ac.in/ojs/index.php/KJAS/article/ viewFile/992/897 [40] KATERJI, N., A. MASTRORILLI a HAMDY. Effect of water stress at different growth stages on pepper yi eld. Acta Horticulturae: Irrigation of horticultural crops [online]. 1993, č. 335 [cit. 2013 -03-17]. Dostupné z: http://www.actahort.org/members/showpdf?session =27894 [41] KAYA, C., D. HIGGS a H. KIRNAK. Mycorrhizal colonisation improves fruit yield and water use effi ciency in watermelon ( Citrullus lanatus Thunb.) grown under well-watered and water -stressed conditions. Plant and Soil [online]. 2003, č. 253, 287–292 [cit. 2013-04-09]. Dostupné z: http://link.springer.com/article/10.1023%2FA%3A1024843419670#page -1 [42] KOPEC, Karel. Tabulky nutričních hodnot ovoce a zeleniny . Vyd. 1. Praha: ÚZPI, 1998, 72s. ISBN 80-861-5364-9. [43] KOPEC, Karel. Zelenina ve výživě člověka. Vyd. 1. Praha: Grada, 2010. ISBN 978-802-4728-452. [44] KOPŘIVA, Vladimír. Antioxidační kapacita potravin: doplňkový studijní materiál [online]. VFU Brno, 2011 [cit. 2013-02-19]. Dostupné z: http://cit.vfu.cz/ivbp/ wp content/uploads/2011/07/ANTIOXIDAČNÍ -KAPACITA-POTRAVIN.pdf [45] KOSINA, Jiří. Seminka -chilli.cz. Druhy papriček [online]. Hradec Králové: SEO, 2012 [cit. 2013-03-02]. Dostupné z: http://www.seminka -chilli.cz/druhy-papricek/ [46] LEBOE UF, Janice. The effect of extreme temperatures on the tomato and pepper crop: freezing and chilling injury in tomato and pepper plants. Ministry of Agriculture and Food [online]. Ontario: Queen's Printer for Ontario, 2004, 2012 [cit. 2013-04-04]. Dostupné z: http://www. omafra.gov.on.ca/english/crops/facts/info_t omtemp.htm [47] MACHAČ, Jiří. Oddělení mykorhizních sym bi óz BÚ AV ČR, Průhonice. Fotografické dokumenty. 19.4.2013. [48] MALÝ, Ivan. Polní zelinářství . Praha: Agrospoj, 1998, 196 s. ISBN 80 -239-42328. [49] MEHROT RA, V.S. Mycorrhiza: role and applications [online]. New Delhi: Allied Publishers, 2005 [cit. 2013 -03-06]. ISBN 81-776-4704-0. Dostupné z: http://books.google.cz/ books?id= -qDfgl yI4cC&printsec=frontcover&dq=m ycorrhiza&hl=cs&sa=X&ei= wD9gUYKAD8S34A Tdu4H4Bg&ved=0CDYQ6AE wAQ#v=onepage&q=mycorrhiza&f=false [50] MARSCHNER, Horst a Petra MARSCHNE R. Marschner's mineral nutrition of higher plants [online]. 3rd ed. Waltham, MA: Elsevier/Academic Press, c2012, xv, 651 p. [cit. 2013-03-07]. ISBN 01-238-4905-5. Dostupné z: http://books.google.cz/ books?id= yqKV3USG41cC&pg=PA376&dq=marschner+myc orrhiza+2003&hl=cs&sa=X&ei=nohhUdSFHdGL4gSJoYHwBg&ved=0CDEQ6AE w AA#v= onepage&q&f=false [51] MENA-VIOLANTE, Hortencia G., Omar OCAMPO-JIMÉNEZ, Luc DENDOOVEN, et al. Arbuscular mycorrhizal fungi enhance fruit growth and quality of chile ancho ( Capsicum annuum L. cv San Luis) plants exposed to
81
drought. Mycorrhiza [online]. 2006, roč. 16, č. 4, s. 261 -267 [cit. 2013-04-14]. ISSN 0940-6360. DOI: 10.1007/s00572 -006-0043-z. Dostupné z: http://link.springer.com/10.1007/s00572 -006-0043-z [52] MENCLOVÁ, Alena. Paprika: představujeme vám odrůdy pro rok 2010. Abeceda zahrady [online]. Mladá fronta a. s., 2010 [cit. 2013 -02-04]. Dostupné z: http://abecedazahrady.dama.cz/clanek/paprika -predstavujeme-vam-odrudy-pro-rok2010 [53] MONTERO, L., C. DUARTE a R. CUN. Efectividad de biofertilizantes micorrízicos en el rendimiento del pimiento (Capsicum annuum L. var. Verano 1) cultivado en en diferentes condiciones de humedad del sustrato. Cultivos Tropicales [online]. 2010, roč. 31, č. 3, s. 11 -14 [cit. 2013-04-08]. Dostupné z: http://www.ca bi.org/cabdirect/FullTextPDF/2013/20133001706.pdf [54] MORAD, Airaki. Metabolism of reactive oxygen speci es and reactive nitrogen species in pepper (Capsicum annuum L.) plants under low temperature stress. Plant, Cell and Environment (2012) 35 [online]. Spain, 2012 [cit. 2013 -03-22]. Dostupné z: http://onlinelibr ary. wiley. com/doi/10.1111/j.1365 -3040.2011.02310.x/pdf [55] MYCOSYM INTERNATIONAL AG. Mycosym: Horticulture Applications. Śvýcarsko, 2010. Dostupné z: http://www.m ycosym. com/Documents/Flyer%20Horticulture%20MYCOSYM%20W eb.pdf [56] OHANKA, Radek. Paprika roční - pálivá. Semo: Šlechtění, produkce a prodeje osiv zeleniny, květin léčivých a aromatických [online]. Semo a.s., 2006a [cit. 201302-04]. Dostupné z: http://www.semo.cz/profi cz/index.php?s=&druhid=2438&Paprika -rocni---paliva [57] OHANKA, Radek. Paprika roční - sladká. Semo: Šlechtění, produkce a prodeje osiv zeleniny, květin léčivých a aromatických [online]. Semo a.s., 2006 b [cit. 201302-04]. Dostupné z: http://www.semo.cz/profi cz/index.php?s=&druhid=2437&Paprika -rocni---sladka[58] OHANKA, Radek. Paprika roční ( Capsicum annuum L. / Paprika ročná): SLÁVY F1. Semo: šlechtění, produkce a prodeje osiv zeleniny, květin léčivých a aromatických [online]. 2007 [cit. 2013 -03-05]. Dostupné z: http://www.semo.cz/homegardencz/index.php?s=&druhid=29&odrudaid=2534 [59] ORTAS, I., N. SARI a C. AKPINAR. Effect of m ycorrhizal inoculation and soil fumigation on the yield and nutrient uptake of some solanaceas crops (tomato, eggplant and pepper) under field conditions. Agricoltura mediterranea [online]. 2003, roč. 133, 3-4, s. 249-258 [cit. 2013-03-17]. ISSN 0394-0438. Dostupné z: http://cat.inist.fr/?aModel e=afficheN&cpsidt=15648672 [60] OWUSU-SEKYERE, J. D., P. ASANTE a P. OSEI -BONSU. Water requirement, deficit irrigation and crop coefici ent of hot pepper ( Capsicum frutescens) using irrigation interval of four (4) days. ARPN Journal of agricultural and biological science [online]. 2010, roč. 5, č. 5 [cit. 2013 -03-18]. ISSN 1990-6145. Dostupné z: http://www.arpnjournals.com/jabs/research_papers/rp_2010/jabs_0910_213.pdf [61] Paprika roční: Capsicum annuum L. MoravoSeed [online]. MORAVOSEED spol. s r.o., © 2010 - 2013 [cit. 2013-02-04]. Dostupné z: http://www.moravoseed.cz/index.php?stranka=sortiment&kategorie=1&druh=57 [62] PEET, Marry M. a David V. WOLFE. Crop Ecosyst em Responses to Climatic Change: Vegetable Cr ops. In: REDDY, K. R. a H. F. HODGES. Climate Change and Global Crop Productivity. New York: CABI Publishing, c2000 [cit. 2013 -0324]. ISBN 0851994393.
82
[63] PELLITERO, M., A. PARDO, A. SIMÓN. Effect of irrigation regimes on yield and fruit composition of processing Pepper (Capsicum annuum L.). Acta Horticulturae: Irrigation of Horticultural Crops [online]. 1993, č. 335 [cit. 2013 03-17]. Dostupné z: http://www.actahort.org/members/showpdf?sessi on=30889 [64] PETŘÍKOVÁ, Kristína a Jaroslav HLUŠEK. Zelenina: pěstování, výživa, ochrana, ekonomika. 1. vyd. Praha: Profi Press, 2012. ISBN 978 -80-86726-50-2. [65] PETŘÍKOVÁ, Kristína. Zelenina: pěstování, ekonomika, prodej. 1. vyd. Praha: Profi Press, 2006, 240 s. ISBN 80 -867-2620-7. [66] Plantpro: Vše o paprice. Plantpro: All about plant protection [online]. Projekt Leonardo da Vinci, 2013 [cit. 2013 -03-04]. Dostupné z: http://www.plantprotecti on.hu/modulok/cseh/paprika/growth01_pap.htm [67] POKLUDA, Robert. Kořeninová paprika. Flóra na zahradě [online]. Listopad 2003, č. 11 [cit. 2013 -02-05]. ISSN 1213-5895. Dostupné z: http://www. floranazahrade.cz/200311/koreninova.htm [68] PROCHÁZKA, Stanislav. Fyziologie rostlin. Vyd. 1. Praha: Academia, 1998, 484 s. ISBN 80-200-0586-2. [69] RAI, Mahendra a Paul D. BRIDGE. Applied mycology [online]. Cambridge, MA: CABI, c2009, xiii, 318 p. [cit. 2013 -03-11]. ISBN 978-1-84593-534-4. Dostupné z: http://books.google.cz/ books?id=4O2zKv_khdQC&pg=PA37&dq=glomus+ecol ogica l+conditions&hl=cs&sa=X&ei=qqhhUemCD_CK4gTC_IDgBw&ved=0CEYQ6AEw Aw#v= onepage&q=glomus%20ecol ogical%20conditions&f= false [70] RASMANN, Christopher. Mycorrhizal fungi and other fungal root endophytes [online]. Florida, 2006. [cit. 2013-05-03] 126 s. Master thesis. The Universi t y of Florida. Dostupné z: http://etd.fcla.edu/UF/ UFE0017800/rasmann_c.pdf. [71] ROŢNOVSKÝ, Jaroslav. Sucho na území ČR a jeho dopady . Český hydrometeorol ogický ústav, pobočka Brno, 2012. Dostupné z: http://www.chmi.cz/files/portal/docs/katastrofy/26zasedani/Roznovsky_sucho_2304 12.pdf [72] ROŢNOVSKÝ, Jaroslav a Tomáš LITSCHMANN. Všeobecn ý klimatologický popis. Klimatické poměry Lednice na Moravě [online]. 2013 [cit. 2013 -04-19]. Dostupné z: http://www.amet.cz/klima/index.htm [73] RYDLOVÁ, Jana (ústní sdělení). Oddělení mykorhizních symbi óz AV ČR. Průhonice, dne 19. 4. 2013. [74] SALAYOVÁ, Ludmila. Chemická Laboratoř - Salayová. Protokol o zkoušce: (Výsledky analýz půdy). Velké Bílovice, 2011, 1 s. [75] SANTANDER, Christian a Jorge OLAVE. Effect of symbi osis in the production of melon seedlings with arbuscular mycorrhizal fun gi. IDESIA (Chile) [online]. 2012, roč. 30, č. 2, s. 75 -83 [cit. 2013-04-20]. Dostupné z: http://www.scielo. cl/pdf/idesia/v30n2/art10.pdf [76] SMITH, S. E. a D. J. READ. Mycorrhizal symbiosis [online]. 3rd ed. Amsterdam: Academic Press, 2008 [cit. 2013 -04-06]. ISBN 978-012-3705-266. Dostupné z: http://books.google.cz/ books?id=qLciOJaG0C4C&printsec= frontcover&dq=read+sm ith+mycorrhizal+symbi osis&hl=cs&sa=X&ei= yVNgUa9F6eLhBPzzgYgF&ved=0CD EQ6AEwAA#v= onepage&q=read%20smith%20mycorrhizal%20symbi osis&f=false
83
[77] SMITH, S., D. READ a J. HARLEY . Mycorrhizal symbiosis. 2nd ed. San Diego, Calif.: Academic Press, 1997, ix, 605 p., [4] p. of plates [cit. 2013 -04-18]. ISBN 01-265-2840-3. [78] SOBÍŠEK, Bořivoj, Jan MUNZAR a Karel KRŠKA. Meteorologický slovník výkladový & terminologický. 1. vyd. Praha: Ministerstvo ţivotního prostředí České republiky, 1993, 594 s. ISBN 80 -85368-45-5. [79] SUBRAMANIAN, K.S., P. SANTHANAKRISHNAN a P. BALASUBRAMANIAN. Responses of field grown t omato plants to arbuscular mycorrhizal fungal colonization under varying intensities of drought stress. Scientia Horticulturae [online]. 2006, roč. 107, č. 3, s. 245 -253 [cit. 2013-04-18]. ISSN 03044238. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/ pii/S0304423805002578 [80] Sym bivit ® rajčata a papriky. Symbiom: Learning from nature [online]. Lanškroun: Cittadella, 2013 [cit. 2013 -04-06]. Dostupné z: http://www.sym bi om.cz/sym bivit_rajce_paprika_ [81] ŠÍPEK, Stanislav. Antioxidanty a volné radikály ve zdraví a nemoci. 1. vyd. Praha: Grada, 2000, 314 s. ISBN 80 -716-9704-4. [82] TASKOVICS, Zsuzsanna Tóthné, Ferenc OROSZ a András KOVÁCS. The effect of some environment factors on the growth of sweet pepper . Acta Universitatis Sapientiae: Agriculture and Environment [online]. 2010, č. 2, s. 17 -22 [cit. 201303-15]. Dostupné z: http://www.acta.sapientia.ro/acta -agrenv/C2/agrenv2-2.pdf [83] TECLOVÁ, Jiřina a Blanka UHE RÍKOVÁ. Hybridní odrůdy paprik pro skleníky a foliovníky. Šlechtění hybridních paprik [online]. All Elektro, 2011 [cit. 2013 -0304]. Dostupné z: http://www.paprikylibera.cz/cms.php?id_cms=9 [84] TRIVEDI, Pravin Chandra. Organic farming and mycorrhizae in agriculture. New Delhi: I.K. International Pub. House, 2007. ISBN 81 -882-3763-9. [85] Věstník Ústředního kontrolního a zkušebního ústavu zemědělského: popisy odrůd zapsaných ve Státní odrůdové knize v období od 2. června 2011 do 15. června 2012 [online]. Národní odrůdový úřad, 15.7.2012[cit. 2013 -02-07]. Dostupné z: http://www.apic-ak.cz/data_ak/12/v/SeznamOdrud2012.pdf [86] ŢAMBOCH, Jan. Vitamíny. 1. vyd. Ilustrace Jana Audesová. Praha: Grada, c1996, 77 s. ISBN 80-716-9322-7.
84
13 Seznam použitých chemických zkratek a vzorců ATP
adenosin-5´-trifosfát
ADP
adenosin-5´-difosfát
BHC
gama-1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexan (lindan)
C18H27NO3
8-methyl-6-nonenoyl-vanilylamid (kapsaicin)
C3H6O
aceton
C3H6O3
kyselina mléčná
C3H8O3
glycerin
DMPD
N,N-dimethyl-1,4-fenylendiamin-dihydrazil
DPPH
2,2-difenyl-1-pikrylhydrazyl
DPPH-H
2,2-difenyl-1-pikrylhydrazin
H2O2
peroxid vodíku
HCl
kyselina chlorovodíková
KOH
hydroxid draselný
TBAH
tetrabutylamonium hydroxid
Trolox
6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-karboxylová kyselina
85
14 Seznam použitých zkratek AM
Arbuskulární mykorhiza
ČSN
Česká státní norma
FRAP
Ferric Reduction Ability of Plasma (Metoda redukce ţelezitých komplexů)
GC
Gas Chromatography
HPLC
High Performance Liquid Chromatography (Vysokoúčinná kapalinová chromatografie)
LPX
Lipid Peroxides (Lipidová peroxidace)
RP
Reverse Phase (Reţim obrácených fází v kapalinové chromatografii)
TAC
Total Antioxidant Capacity (Celková antioxidační kapacita, Antioxidační aktivita)
TLC
Thin Layer Chromatography (Tenkovrstvá chromatografie)
ÚKZÚZ
Ústřední zkušební a kontrolní ústav zemědělský
WUE
Water Use Efficiency (Efektivita vyuţití vody)
86
15 Seznam tabulek Tabulka 1: České odrůdy papriky roční zpracovávané jako koření ........................................................ 10 Tabulka 2: Rozdělení českých odrůd papriky roční dle délky vegetace a obsahu kapsaicinu................... 11 Tabulka 3: Obsahové složení plodů papriky roční. ................................................................................ 12 Tabulka 4: Přehled hlavních karotenoidů v paprice .............................................................................. 13 Tabulka 5: Zastoupení základních kapsaicinoidů v plodech papriky ...................................................... 15 Tabulka 6:Významné antioxidanty v plodové zelenině a jejich průměrné množství ................................. 16 Tabulka 7: Přehled hodnot TAC u plodové zeleniny, stanovených čtyřmi různými metodami .................. 17 Tabulka 8: Deset největších světových producentů papriky zeleninové v roce 2010................................ 18 Tabulka 9: Deset největších světových producentů papriky zpracovávané jako koření v roce 2010 ........ 18 Tabulka 10: Vývoz čerstvé papriky zeleninové z ČR .............................................................................. 18 Tabulka 11: Dovoz čerstvé papriky zeleninové do ČR ........................................................................... 18 Tabulka 12: Tržní produkce papriky v ČR v letech 2009 - 2012 ............................................................. 18 Tabulka 13: Údaje průměrné roční spotřeby čerstvé papriky na jednoho obyvatele v ČR od roku 2000.. 18 Tabulka 14: Průměrná spotřebitelská cena papriky v Kč · kg-1 v ČR ...................................................... 19 Tabulka 15: Vztah světelné intenzity a teploty na růst plodu papriky ..................................................... 21 Tabulka 16: Vliv teploty na opylování, kvetení a tvorbu plodů u papriky ............................................... 22 Tabulka 17: Obsah živin v listech rostlin melounu vodního 'Crimson Sweet F1'..................................... 39 Tabulka 18: Sestavení experimentu....................................................................................................... 44 Tabulka 19: Meteorologické údaje z oblasti provedeného experimentu ................................................. 45 Tabulka 20: Výsledky půdního rozboru na pozemku Mendelea v roce 2011 stanovených dle postupů ÚKZÚZ........................................................................................................................................ 46 Tabulka 21: Jakostní třídy u papriky zeleninové ................................................................................... 51 Tabulka 22: Porovnání míry mykorhizní kolonizace u jednotlivých variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů ................................. 54 Tabulka 23: Porovnání míry mykorhizní kolonizace u jednotlivých variant pomocí Tukey HSD testu ..... 55 Tabulka 24: Porovnání celkových výnosů u jednotlivých variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách ............................................................................ 56 Tabulka 25: Porovnání průměrných výnosů u jednotlivých variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů ................................. 57 Tabulka 26: Porovnání průměrných výnosů u jednotlivých variant pomocí Fisher LSD testu ................. 57 Tabulka 27: Porovnání průměrných výnosů na jednotku plochy u jednotlivých variant Kontrola (OK a OG) a Glomus (SK a SG) mezi jakostními třídami .............................................................. 58 Tabulka 28: Porovnání průměrných výnosů mezi jednotlivými sklizněmi u variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách ............................................................ 59 Tabulka 29: Porovnání obsahu sušiny u variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů .................................................................... 60 Tabulka 30: Vícenásobné porovnání hodnot obsahu sušiny u jednotlivých variant pomocí KruskalWallisovy ANOVY ........................................................................................................................ 60
87
Tabulka 31: Porovnání obsahu vitaminu C u variant Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů .................................................. 61 Tabulka 32: Porovnání obsahu vitaminu C u jednotlivých variant pomocí Tukey HSD testu .................. 61 Tabulka 33: Porovnání TAC u varianty Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahové dávce metodou vážených průměrů ........................................................................... 62 Tabulka 34: Porovnání TAC u jednotlivých variant pomocí Tukey HSD testu ........................................ 63 Tabulka 35: Porovnání obsahu karotenoidů u varianty Kontrola (OK a SK) a Glomus (OG a SG) v závislosti na závlahových dávkách metodou vážených průměrů .................................................. 64 Tabulka 36: Porovnání obsahu karotenoidů u jednotlivých variant pomocí Tukey HSD testu ................. 64 Tabulka 37: Chemické rozbory půdy, která byla použita pro výzkum na paprice roční ........................... 70
88
16 Seznam grafů Graf 1: Příjem fosforu paprikou v různých vývojových fázích v závislosti na obsahu vody v půdě .......... 23 Graf 2: Vyjádření relativní mykorhizní závislosti (RMD) na různých genotypech papriky ...................... 30 Graf 3: Hmotnost plodů u kolonizovaných (AMF) a nekolonizovaných (NAMF) rostlin papriky roční 'San Luis' ..................................................................................................................................... 36 Graf 4: Obsah chlorofylu v plodech kolonizovaných (AMF) a nekolonizovaných (NAMF) rostlin papriky roční 'San Luis' ............................................................................................................................ 36 Graf 5: Obsah karotenoidů v plodech kolonizovaných (AMF) a nekolonizovaných (NAMF) rostlin papriky roční 'San Luis' ............................................................................................................................ 37 Graf 6: Obsah chlorofylů v listech papriky roční 'Cetinel-150' .............................................................. 39 Graf 7: Obsah sacharidů v plodech papriky roční 'Cetinel-150' ............................................................ 39 Graf 8: Fotosyntetická aktivita listů papriky roční v experimentu ZF MENDELU v roce 2011 ............... 40 Graf 9: Efektivita využití vody v listech papriky roční v experimentu ZF MENDELU v roce 2011 .......... 40 Graf 10: Výnosy u Cucumis sativus 'Perez' po aplikaci přípravku Symbivit ........................................... 41 Graf 11: Čerstvá hmotnost kořenů u Cucumis sativus 'Perez' po aplikaci přípravku Symbivit ................ 41 Graf 12: Výnosy plodů papriky ošetřené přípravkem Mycosym® Tri-ton................................................ 42 Graf 13: Míra mykorhizní kolonizace u sadby melounu cukrového 'Orange Flesh' při různých dávkách přípravku Mycosym® Tri-ton ........................................................................................................ 43 Graf 14: Výnosy plodů melounu cukrového 'Orange Flesh' ošetřeného přípravkem Mycosym® Tri-ton .. 43 Graf 15: Stanovení míry mykorhizní kolonizace u rostlin papriky roční 'Slávy F1' ................................. 54 Graf 16: Celkový výnos plodů papriky roční 'Slávy F1' za celou vegetaci .............................................. 55 Graf 17: Průměrný výnos plodů papriky roční 'Slávy F1' na jednotku plochy ........................................ 56 Graf 18: Průměrný výnos plodů papriky roční 'Slávy F1' na jednotku plochy rozdělený do jak. tříd ....... 57 Graf 19: Průměrný výnos plodů papriky roční 'Slávy F1' na jednotku plochy během jednotl. sklizní....... 58 Graf 20: Stanovení obsahu sušiny u rostlin papriky roční 'Slávy F1'...................................................... 59 Graf 21: Stanovení obsahu vitaminu C v plodech papriky roční 'Slávy F1' ............................................ 60 Graf 22: Stanovení TAC v plodech papriky roční 'Slávy F1' .................................................................. 61 Graf 23: Stanovení obsahu karotenoidů v plodech papriky roční 'Slávy F1' ........................................... 63
89
17 Seznam obrázků Obrázek 1: Reakce třicetidenní sazenice papriky na teplotu 8 °C .......................................................... 23 Obrázek 2: Symptomy poškození papriky chladem ................................................................................ 24 Obrázek 3: Symptomy poškození papriky mrazem ................................................................................. 24 Obrázek 4: Sadba papriky roční pod vlivem stresu z nedostatku vody oproti kontrole ............................ 26 Obrázek 5: Strukturální rysy arbuskulární mykorhizy ........................................................................... 27 Obrázek 6: Taxonomický přehled základních druhů arbuskulárních hub ............................................... 32
90
