Racionální výživa polních plodin Prof. Ing. Rostislav Richter, DrSc.
Racionální výživou polních plodin ke stabilitě a kvalitě výnosu u obilovin a luskovin Prof.Ing. Rostislav Richter, DrSc
Institut pro regionální spolupráci Letovice 29.1.2013
Osnova přednášky:
- Úvod – vazba na půdní úrodnost - agrochemické zkoušení půd a jeho využití ve výživě polních plodin - příjem živin kořeny - podstata a význam - mimokořenová výživa rostlin – mechanismus příjmu - zásady výživy – obilnin : ozimá pšenice jarní ječmen ozimé žito oves kukuřice na zrno kukuřice na siláž - luskovin
Průměrné výnosy plodin v dt(q/ha) FAOSTAT stát
ječmen
Oz.pšenice
Kukuřice zrno
Oz.řepka
Rakousko
46,7
51,3
105,3
30,3
Belgie
73,6
86.7
123,9
36,0
ČR
42,8
52.9
75,9
30,6
Dánsko
51,4
75,1
-
36,1
Francie
63,9
69,3
93,5
33,3
Německo
60,2
76,2
96,7
38,3
Maďarsko
34,1
41,4
58,6
23,4
Holandsko
63,0
83,6
121,3
39,6
Polsko
32,3
40,6
62,0
28,3
Slovensko
35,9
42,5
63,3
23,4
Slovinsko
37,2
42,2
75,6
24,8
Švédsko
44,4
61,5
-
28,6
V.Britanie
58,0
78,1
-
32.5
Obsahy č.ž. v orných půdách ČR v cyklech AZZP ( Klement et al. 2012 ÚKZÚZ Brno) Cyklus rok
pH
Obsah živin v mg/kg zeminy P
K
Mg
Ca
K/Mg
1990 - 92
6,4
108
279
178
3 216
1,57
1993 - 98
6,4
101
253
186
3 238
1,36
1994 - 04
6,3
95
225
184
3 031
1,22
2005 - 10
6,2
90
239
185
2 999
1,29
Úbytek o mg č.ž.
- 0,2
- 18
- 40
7
- 217
- 0,28
•Obsah přístupného fosforu v % z celkové výměry orných půd (ÚKZÚZ Brno 2004 - 2009) Kraj
OloPardubic ký x moucký
JM
Moravskoslez.
Vysočina
Nízká
19,9
17,0
29,4
20,0
12,0
Vyhovující
31,6
31,3
30,7
32,3
25,1
Dobrá
25,8
27,2
20,7
26,7
27,2
Vysoká
18,0
18,3
13,5
16,4
25,9
Velmi vysoká
4,6
6,2
5,6
4,3
9,7
x 2006-2011
•Obsah přístupného draslíku v % z celkové výměry orných půd (ÚKZÚZ Brno 2004 - 2009) Kraj
OloPardubic ký x moucký
JM
Moravskoslez.
Vysočina
Nízká
8,1
17,0
29,4
20,0
12,0
Vyhovující
36,1
31,3
30,7
32,3
25,1
Dobrá
47,4
27,2
20,7
26,7
27,2
Vysoká
6,6
18,3
13,5
16,4
25,9
Velmi vysoká
1,7
6,2
5,6
4,3
9,7
x 2006-2011
•Obsah přístupného hořčíku v % z celkové výměry orných půd (ÚKZÚZ Brno 2004 - 2009) Kraj
OloPardubic ký x moucký
JM
Moravskoslez.
Vysočina
Nízká
28,3
17,0
29,4
20,0
12,0
Vyhovující
44,4
31,3
30,7
32,3
25,1
Dobrá
24,0
27,2
20,7
26,7
27,2
Vysoká
2,8
18,3
13,5
16,4
25,9
Velmi vysoká
0,6
6,2
5,6
4,3
9,7
x 2006-2011
Podmínky dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC) Od 1. ledna roku 2010 vstoupily v platnost nové standardy GAEC Standardů je celkem 11 a na základě evropské legislativy, konkrétně přílohy č. III nařízení Rady (ES) č. 73/2009, jsou rozděleny do 5 tematických okruhů: 1. 2. 3. 4. 5.
Eroze půdy(GAEC 1, GAEC 2) Organické složky půdy (GAEC 3, GAEC 4) Struktura půdy (GAEC 5) Minimální úroveň péče (GAEC 6, GAEC 7, GAEC 8 a GAEC 9) Ochrana vody a hospodaření s ní (GAEC 10, GAEC 11)
Standard GAEC 11 (ochranné pásy podél vodních toků)je uplatňován od 1. 1. 2012.
GAEC 3 – Organické složky půdy Žadatel na minimálně 20% jím užívané výměry půdních bloků OP (užívané ž k 31. květnu příslušného roku ) bude každoročně: • aplikovat tuhá statková, nebo organická hnojiva v minimální dávce 25 tun na hektar, s výjimkou tuhých statkových hnojiv z chovu drůbeže (min. dávka 4 t/ha) ; při plnění podmínky zapravením ponechaných produktů při pěst. rostlin (sláma) není stanovena minimální dávka, nebo • zajistí, že toto procento výměry, případně jeho odpovídající část, bude pokryto v termínu minimálně od 31.5. do 31.7. porostem jedné z následujících plodin, případně jejich směsí: jeteloviny, vikev huňatá, vikev panonská, vikev setá, bob polní, lupina modrá, hrách setý , Porosty výše uvedených plodin také jako podsev, nebo směsi s travami (trávy ve směsi do 50 %).
Limity hnojení dusíkem č. 262/2012 ze dne 4.7.2012 o stanovení zranitelných oblastí a akčním programu
Plodina
Limit dříve
nyní
Pšenice oz.
220
190
Pšenice jar.
160
Žito ozimé
Plodina
Limit dříve
nyní
Brambory prům.
220
-
120
Cukrovka
220
210
150
120
Krmná řepa
200
150
Ječmen ozimý
180
140
Řepka ozimá
240
230
Ječmen jarní
150
110
Slunečnice
160
140
Oves
150
120
Mák
120
85
Triticale
160
140
Len
100
80
Kukuřice zrno
260
230
Kukuřice siláž
260
230
Luskoviny
70
30
Jetel
0
40
Brambory kon.
200
180
Vojtěška
0
40
Brambory sad.
170
140
Trávy na o.p.
200
200
Brambory rané
-
120
Pro dobrý výživný stav porostu je třeba hnojit podle AZZP
OBECNÁ ZÁVISLOST MEZI JEDNOTLIVÝMI SLOŽKAMI NEBO RŮSTOVÝMI FAKTORY A INTENZITOU RŮSTU ROSTLIN (RUSSEL, 1950) PRODUKCE HMOTY
VÝNOSOVÝ EFEKT ŽIVINY (VE): V – výnos sušiny v kg.ha-1 VE = V/O O – množství odčerpané živiny v kg.ha-1 DEFICITN Í
LUXUSNÍ
TOXICKÁ
PRAHOVÁ
OBSAH ŽIVIN V PROSTŘEDÍ KOCENTRACE ŽIVIN V ROSTLINĚ
Makrobiogenní prvky dodáváme jen základním hnojením. Foliární výživou dodáme při 300 l roztoku na ha a 2 – 6 % koncentraci 6 – 18 kg hnojiva t.j podle obsahu živin v hnojivu (10 – 20 %) maximálně 0,6 – 4 kg živiny. Nedodání živin vede k uplatnění Liebigova zákona minima.
Příjem živin kořeny
Anatomie kořene
Root growth responses to localized nutrient supply Plants are able to acquire nutrients from nutrient rich patches in soils by localized proliferation of lateral roots Nitrate and phosphate are the most effective nutrients triggering local Responses in root growth Nitrate may act as a mobile signal molecule indicating the presence of patches also rich in less mobile nutrients (e.g.P, NH4+, Fe), to be exploited by root proliferation.
Brambor
Smrk ztepilý
MIMOKOŘENOVÁ VÝŽIVA příjem a utilizace minerálních živin aplikovaných na nadzemní části rostliny ve formě vodných roztoků foliární nebo-li listová výživa aplikované roztoky ulpí na listech, kde je přijímáno největší množství živin jedná se o výživu doplňkovou - není schopna nahradit výživu kořenovou umožňuje operativní korekci výživného stavu rostlin jak podle vizuálních příznaků, tak na základě výsledků chemické analýzy rostlin
Příjem živin z povrchu listů: Ulpěním živného roztoku na povrchu listů Průnik živin epidermální buněčnou stěnou do apoplastu listů Příjem živin buňkami listových pletiv - pasivním procesem - aktivním procesem Translokace živin do dalších orgánů rostliny
Schéma příčného řezu listem
a – průduch, b – skulina průduchu, c – dýchací dutina, d – chloroplasty, e – kutikula, f – vakuola, g - trichom, h – ektodezmy, i – protoplazma, j – plazmodezmy, k – mezibuněčný prostor, l – jádro, m - kapka bez smáčedla, n – kapka se smáčedlem, o – kutin, p – vosková vrstva, q – voskové útvary, r – trhlina v kutikule, s – celulózní buněčná stěna, t – pektinová lamela, u – vosková destička, v – celulózní komponenty, Q – dotykový úhel
Stavba listu
Složení kutikuly je specifické podle druhu rostliny
Funkce kutikuly - Ochrana před ztrátou vody (transpirace) - Ochrana před vymýváním organických a anorganických látek při dešti - Ovlivňuje teplotu pletiv - Chrání rostlinu proti škůdcům a chorobám
Schéma kutikuly s průduchy
Uzavírací buňka
Průměr pórů je pod 1nm (1 miliardtina m) a jejich počet je 1010 na cm2
Rychlost příjmu jednotlivých živin listy rostlin (podle literárních údajů upravil Richter) Živina Dusík ( N močoviny) Hořčík ( Mg) Bór (B) Draslík (K) Vápník (Ca) Mangan (Mn)Zinek (Mn)Zinek (Zn) Fosfor (P) Síra (S) Železo(Fe Železo( Fe), ), Molybden( Molybden(Mo Mo))
Doba při 50 % absorpci
½ - 2 hod. 2 – 5 hod. 5 hod. 10 – 24 hod. 1 – 2 dny 1 – 2 dny 1 – 5 dnů 5 – 8 dnů 10 - 12 dnů dnů
Absorpce a relativní mobilita foliárně aplikovaných živin (WITTER a BUKOVAC 1989)
Po Pořřadí absorpce
Po Pořřadí mobility
Rychlá:
Mobilní:
N z mo moččoviny, Mg, Mg,K K,
N z mo moččoviny, K, P, Mg,S
St Střředn edněě rychlá:
Částe ásteččně mobilní:
Ca, S, P, Mn
Zn, Zn, Cu Cu,, Mn, Mn, Fe, Fe, Mo
Pomalá:
Nemobilní:
Cu,, Fe, Cu Fe, Mo
Ca, Mn
Obecné pořadí absorpce: molekuly bez náboje, kationty+,anionty-, kationty 2+,anionty2-, kationty 3+, anionty 3-
Porovnání absorpce a relativní mobility foliárně aplikovaných prvků Druh Rychlá
Střední
Pomalá
Absorpce
Mobilita
Dusík(N)
Dusík(N)
Draslík (K)
Draslík (K)
Zinek(Zn)
Síra (S)
Hořčík (Mg)
Fosfor(P)
Vápník (Ca)
Zinek (Zn)
Síra (S)
Měď (Cu)
Fosfor(P)
Železo (Fe)
Bór
Bór
Mangan (Mn)
Mangan (Mn)
Mědˇ (Cu)
Hořčík (Mg)
Železo (Fe)
Vápník (Ca)
Molybden(Mo)
Transport P32 při listové výživě (in Marschner 1986)
Příjem listy Transport z ošet.listů
Příjem a um/g kontrola 5,29 +_ 0,54 2,00 +_ 0,25
translokace P sušiny /h deficitní rostliny P 9,92 +_ 2,17 5,96 +_ 1,08
Transport do kořenů
0,63 +_
4,38 +_ 0,42
Délka pokusu 3 dny
0,04
Faktory ovlivňující využití živin z foliární aplikace : Vnější faktory: -Druh rostliny -Vývojová fáze a stáří rostliny -Úroveň výživného stavu -Dešťové srážky - doba a intenzita -Množství foliárního roztoku koncentrace a dávka l/ha Vnitřní faktory: -Tloušťka a vlastnosti kutikuly -Množství foliárního roztoku ulpělého na listu -Relativní vlhkost vzduchu a rychlost vysychání postřikovacího roztoku -Mobilita aplikovaných živin -Obsah živin v roztoku při jeho aplikaci(% obsah) -Poškození listů foliárním roztokem
Mikroelementy v půdě V půdě jsou obsaženy v různých primárních minerálech, z nichž se uvolňují zvětrávacími procesy. Obsah je závislý na druhu horniny. Bohatší na Mn, Zn, Mo, Cu jsou bazické vyvřeliny (tufy, amfiboly, svory aj.), chudší naopak půdy na vátých píscích a písčitých sedimentech. Celkový obsah určitého mikroelementu v půdě není rozhodující pro určení jeho toxicity. S možným nedostatkem mikroelementů je třeba počítat: v lehkých písčitých půdách, v rašelinových půdách (silné vazby - zvláště Cu), v alkalických ( Fe,Cu,Mn,Zn, B) a kyselých půdách ( Mo)
BÓR • • • •
rostlinou je přijímán ve formě kyseliny borité H3BO3 při zvyšování pH dochází k omezování příjmu B absorpce bóru je rychlá (5 hod.) v rostlině je relativně nepohyblivý
Funkce v metabolismu rostliny: ‐ podílí se na dělení a prodlužování rostlinných buněk , ‐ má význam při vývoji kořenů , ‐ ovlivňuje obsah bílkovin, aminokyselin a N metabolismus (ovlivňuje obsah min. N, zejména NO3 vlivem poklesu aktivity nitrátreduktázy), ‐ přímo se podílí na syntéze cukrů (nedostatek B snižuje množství neredukujících sacharidů a škrobů), ‐ má velký význam při tvorbě generativních orgánů (formaci pylu a ovlivňuje jeho sterilitu), ‐ ovlivňuje správné funkci buněčných membrán, ‐ reguluje činnost auxinů.
ZINEK • zinek je rostlinami přijímán převážně jako kationt Zn2+ • přístupnost zinku je vyšší v půdách kyselých • vykazuje rychlou absorpci přes kutikulu (1 – 2 dny) • v rostlině je jeho pohyb velmi pomalý – je prakticky imobilní
IAA
Funkce v metabolismu rostliny: ‐ účastní se v pochodech fotosyntézy (karboanhydratáza – katalyzuje přeměnu CO2 a H2O na H2CO3, glutamátdehydrogenáza – oxidace AK, alkalické fosfatáza - defosforylace) ‐ důležitou úlohu hraje při regulaci metabolismu nukleových kyselin a metabolismu cukrů ‐ je napojen na metabolismus aminokyselin a bílkovin ‐ ovlivňuje tvorbu tryptofanu (AK) nepřímo ovlivňuje i tvorbu auxinů (IAA - kyselina indoloctová)
tryptofan
MANGAN • • • •
Rostlina ho přijímá jako Mn2+ nebo jako Mn-chelát při zvyšování pH dochází k omezování příjmu Mn absorpce manganu je rychlá 1 – 2 dny pohyblivost manganu v rostlině je velmi nízká
Funkce v metabolismu rostliny: ‐ biochemických funkcích je podobný Mg - aktivuje enzymy, kde může být nahrazen Mg ‐ hraje důležitou úlohu při oxidaci IAA (indolyloctové kyseliny) ‐ významná je jeho funkce fotosyntetického transportu e- (při fotolýze) ‐ nezbytný pro redukci NO2- z NO3-.
MOLYBDEN • • • •
molybden rostliny přijímají převážně ve formě aniontu MoO42přístupnost Mo je vyšší na zásaditých půdách vykazuje pomalou absorpci přes kutikulu (10 – 20 dnů) v rostlině je středně mobilní
Funkce v metabolismu rostliny: je součástí více než 60 enzymů katalyzujících různé oxidačně redukční reakce nitrogenáza - fixaci elementárního dusíku (N2) nitrát-reduktáza - redukci nitrátů sulfit-oxidáza - oxidaci siřičitanu na méně toxický síran xantin-dehydrogenáza, aldehyd-oxidáza atd. klíčové úlohy v metabolismu N (syntéza bílkovin) syntéze růstových hormonů
