MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ ZAHRADNICKÁ FAKULTA
Uplatnění dusíku a síry při pěstování červené odrůdy cibule kuchyňské (Allium Cepa L.)
Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vypracovala:
Doc. Ing. Tomáš Lošák, Ph.D.
Markéta Čechalová
Brno 2011
Prohlášení Prohlašuji, že bakalářskou práci na téma Uplatnění dusíku a síry při pěstování červené odrůdy cibule kuchyňské (Allium Cepa L.)jsem vypracovala samostatně s použitím literárních pramenů, které zde cituji a uvádím v literárním seznamu. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Zahradnické fakulty Mendelovy univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.
V Brně, dne 1. 5. 2011
Podpis ………………………
Poděkování Tímto děkuji vedoucímu práce doc. Ing. Tomáši Lošákovi, Ph.D. za odborné vedení a korekturu práce a dále všem ostatním, kteří mně byli nápomocni při vypracování této bakalářské práce. Práce byla zpracována s podporou Výzkumného záměru č. MSM6215648905 „Biologické a technologické aspekty udržitelnosti řízených ekosystémů a jejich adaptace na změnu klimat“ uděleného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky.
ABSTRAKT Bakalářská práce na téma „Uplatnění dusíku a síry při pěstování červené odrůdy cibule kuchyňské (Allium Cepa L.)“ byla realizována jako vegetační nádobový experiment. Byla posuzována společná aplikace síry (15,8-40-60 mg S-SO42-.kg-1) a dusíku (0,6 a 1,2 g N na nádobu) na výnos a kvalitu cibule, odrůdy Karmen. Výnos cibulí narůstal s dávkou dusíku v průměru o 22,8 %. Aplikací síry k dusíku byl výnos dále stimulován v průměru o 11,4-23,3 %. Obsah dusičnanů v cibulích narůstal s dávkou dusíku průměrně o 49,3%, ovšem po aplikaci síry klesal o 14-33%. Vyšší obsah N, K, Ca a Mg byl zjištěn v nati oproti cibulím. Obsahy N a S v cibulích i nati narůstaly s jejich aplikovanou dávkou. Poměr N:S narůstal s dávkou dusíku, ovšem žádoucím způsobem se zužoval s dávkou síry pod hodnotu 8:1. Klíčová slova: Allium Cepa, L., hnojení, dusík, síra, výnos, chemické složení
ABSTRACT The bachelor dissertation thesis entitled “Application of nitrogen and sulphur to the red variety of onion (Allium Cepa L.)” was carried out as a vegetation pot experiment. We assessed the combined application of sulphur (15.8-40-60 mg S-SO42-.kg-1) and nitrogen (0.6 and 1.2 g N per pot) on yields and quality of onion, variety Karmen. Onion yields increased with the applied rates of nitrogen on average by 22.8 %. By adding sulphur to nitrogen the yields were stimulated, on average, by a further 11.4-23.3 %. The content of nitrates in onions increased with the rates of nitrogen on average by 49.3%, but after the application of sulphur it decreased by 14-33%. The content of N, K, Ca and Mg was higher in the tops than in the bulbs. The contents of N and S in bulbs and tops increased with the applied rates. The N/S ratio increased with the rate of nitrogen, but narrowed after sulphur application to a desirable value below 8/1. Keywords: Allium Cepa, L., fertilisation, nitrogen, sulphur, yield, chemical composition
OBSAH
1. ÚVOD .................................................................................................................................... 8 2. CÍL PRÁCE .......................................................................................................................... 9 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED ................................................................................................... 10 3.1 CIBULE KUCHYŇSKÁ ................................................................................................ 10 3.2 DUSÍK A JEHO KOLOBĚH V PŘÍRODĚ ................................................................... 11 3.2.1 Dusík v půdním prostředí ......................................................................................... 12 3.2.2 Dusík v rostlině ........................................................................................................ 13 3.2.3 Příznaky nedostatku a nadbytku dusíku u zeleniny ................................................. 13 3.2.4 Působení dusičnanů na lidské zdraví ........................................................................ 14 3.3 SÍRA A JEJÍ KOLOBĚH V PŘÍRODĚ ......................................................................... 15 3.3.1 Síra v půdním prostředí ............................................................................................ 15 3.3.2 Síra v rostlině ........................................................................................................... 16 3.3.3 Příznaky nedostatku a nadbytku síry u zeleniny ...................................................... 17 3.4 INTERAKCE DUSÍKU A SÍRY U ROSTLIN .............................................................. 18 3.5 OSTATNÍ PRVKY VE VÝŽIVĚ CIBULE ................................................................... 18 3.5.1 Makrobiogenní prvky ............................................................................................... 19 3.5.2 Mikrobiogenní prvky................................................................................................ 23 4. MATERIÁL A METODIKA NÁDOBOVÉHO POKUSU............................................. 29 5. VÝSLEDKY POKUSU A DISKUZE ............................................................................... 32 5.1 VÝNOSOVÉ VÝSLEDKY A OBSAH NITRÁTŮ ....................................................... 32 5.2 VÝSLEDKY CHEMICKÝCH ANALÝZ...................................................................... 34 6. ZÁVĚR ................................................................................................................................ 38 7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY .............................................................................. 39 8. SEZNAM OBRÁZKŮ ........................................................................................................ 42 9. SEZNAM TABULEK ........................................................................................................ 43
7
1. ÚVOD Vypěstovat jakostní zeleninu na kvalitní půdě v dnešní době, kdy se ze zemědělsky úrodných půd stávají stavební parcely, nese velkou zodpovědnost. Je potřeba nastudovat hodně odborné literatury, nasbírat praktické zkušenosti a respektovat určité zásady pro pěstování a výživu. Znalost významu živin pro cibuli kuchyňskou je určitě jedním z prvních kroků úspěšné pěstitelské technologie cibulové zeleniny. V posledních letech se do popředí zájmu vědců i pěstitelů v ČR dostala vedle dusíku i síra. Redukce emisí SO2, a tím i suché a mokré depozice síry, omezené používání minerálních i statkových hnojiv, fungicidů se odrazilo na výrazné redukci vstupů síry do půdy. Síra příznivě ovlivňuje tvorbu sekundárních metabolitů, které mají pro lidské zdraví prospěšné vlastnosti. Jsou to například éterické oleje a hořčičné silice, které mimo jiné dodávají specifickou chuť i cibuli kuchyňské. Za nedostatku síry je snížená utilizace dusíku, což se odrazí na úrovni výnosu i jeho kvality.
8
2. CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce, která byla realizována formou vegetačního nádobového pokusu u cibule kuchyňské odrůdy Karmen, bylo sledování společného vlivu dusíku a síry na úrovni 0,6 a 1,2 g N na nádobu, respektive 15,8–40–60 mg S-SO42-.kg-1 zeminy na: -
výnos cibulí
-
obsah nitrátů (dusičnanů) v cibulích
-
obsah makrobiogenních prvků v cibulích
-
obsah makrobiogenních prvků v nati
9
3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 CIBULE KUCHYŇSKÁ Cibule kuchyňská (Allium cepa) se řadí do třídy jednoděložných rostlin (Liliopsida) a spadá do čeledi česnekovitých (Alliaceae). Jedná se o dvouletou až vytrvalou rostlinu, která je ze zástupců cibulové zeleniny nejrozšířenější. Domníváme se, že její domovinou je střední Asie, kde vznikla z planého druhu Allium oschaninii (syn. Allium cepa var. sylvestre). O jejích léčebných účincích se již dozvídáme z učených knih starověké Indie a Číny.
Obr. 1: Allium cepa L. – Garden Onion (Forest and Kim Starr, 2007) Popis Oporou celé rostliny je robustní, dutý stonek o průměru 3 cm. V nadzemní části se nacházejí jednoduché a přisedlé listy s listovými pochvami a souběžnou žilnatinou. Oboupohlavné květy tvoří vrcholičnaté květenství, zvané šroubel. Květenství je podepřeno tzv. toulcem. Okvětní lístky jsou bílé až narůžovělé se středním zeleným pruhem. Synkarpní gyneceum je složeno z 3 plodolistů a semeník je svrchní. Květy obsahují 6 tyčinek. Charakteristickým plodem je tobolka (Dostál, 1989). Pěstování Cibule je pěstována v různých odrůdách, které se především liší tvarem, velikostí a barvou. Plodinu získáváme buď ze semen, nebo ze sazeček, které ovšem ztratili svoji pozici 10
v důsledku vysokých nákladů na sadbu. Přestože někteří pěstitelé dosahují u této zeleniny i 50 t.ha-1, průměrné sklizně se pohybují od 11 do 25 t.ha-1 (Hlušek et al., 2002). Použití Především se využívá v kulinářství jako koření. Dále se využívá při nechutenství, vysokém krevním tlaku, špatném zažíváním, zánětech hltanu a ústní dutině. Její sirnaté sloučeniny působí bakteriostaticky a obsažené flavonoidy protizánětlivě. V lidovém léčitelství se hojně využívá při bodnutí hmyzem, nepravidelné menstruaci, cukrovce, či proti zácpě. Červená cibule snižuje křehkost cévních stěn (Dostál, 1989).
3.2 DUSÍK A JEHO KOLOBĚH V PŘÍRODĚ Koloběh dusíku v přírodě je biochemický cyklus, který popisuje přeměnu dusíku a jeho sloučenin. Velkou roli hrají organismy a biologická fixace dusíku. Tento koloběh probíhá v několika dílčích procesech.
Obr. 2: Koloběh dusíku v přírodě (Mengel et Kirkby, 1978)
11
3.2.1 DUSÍK V PŮDNÍM PROSTŘEDÍ Celkový obsah dusíku v půdě je rozmanitý a pohybuje se v rozmezí od 0,05–0,5 %. V ornici se pohybuje o obsahu 0,1–0,2 %, přičemž podíl organického dusíku převažuje (98–99 %) nad dusíkem anorganickým (1–2 %). Dusík je zde vázán na aromatická jádra huminových kyselin, fulvokyselin a huminů.
Obr. 3: Formy dusíku v půdním prostředí (Ivanič et al., 1979)
Intenzita mineralizace organických látek v půdním prostředí je značně rozdílná. Závisí především od vlastností výchozího materiálu (např. poměru C:N), jeho množství v půdě, od teploty, vlhkosti, reakce prostředí, obsahu dusíkatých látek v půdě aj. (Richter, Hlušek, 1994). Významným zdrojem dusíku je fixace vzdušného N2, na kterém se podílejí především symbiotické bakterie rodu Rhizobium, které vytvářejí na kořenech bobovitých rostlin hlízky. Některé rostliny si opatřují dusík symbiózou s aktinomycetami. Ovšem v půdě žijí také mikroorganismy poutající dusík nesymbioticky, např. rody Azotobacter, Clostridium, Cyanobacteria a další. Redukce vzdušného dusíku vyžaduje značné množství energie (28 ATP), což je téměř polovina energie spotřebované při výrobě dusíkatých hnojiv. Rozlišujeme dvě fixace vzdušného dusíku. Volnou fixací se každý rok obohatí hektar o 3–12 kg dusíku (v závislosti na půdních podmínkách 5–6 kg). Druhou, symbiotickou fixací se u bobovitých váže na hektar 50–120 kg dusíku u luskovin, u vojtěšky a jetele 200–300 kg, výjimečně i více 12
(Ryant et al., 2003). Maximálních hodnot fixovaného dusíku dosáhnou porosty leguminóz na půdách neutrálních reakcí (pH nad 5,5 u písčitých a nad 6 u ostatních půd), oživených, strukturních s dostatečnou zásobou živin, především fosforu a draslíku (Richter, Hlušek, 2003).
3.2.2 DUSÍK V ROSTLINĚ Dusík je významným prvkem pro všechny rostliny i živé organismy. Je součástí všech aminokyselin a bílkovin tvořících základní složku protoplazmy i enzymů. Nejvíce je obsažen v chlorofylech, nukleových kyselinách, fosfatidech a některých glykokolech, alkaloidech a dalších organických a dusíkatých látkách. V rostlinách se jeho obsah pohybuje v různém rozmezí v závislosti na stáří rostliny a druhu orgánu (od desetin % do několika %). Při tvorbě biomasy obsah klesá. Rostlinami je přijímán ve formě NH4+ a NO3-, ale i molekulami močoviny, která je důležitým hnojivem. O efektivním využití jednoho, anebo druhého zdroje dusíku rostlinami rozhoduje celá řada faktorů, např. půdní reakce, teplota půdy, vlhkost a provzdušněnost půdy, samotná rostlina apod. Pro rostlinu je důležitý z hlediska metabolismu, podpory růstu a tvorby velkých sytě zelených listů (Fecenko, Ložek, 2000). Hlavním zdrojem anorganického dusíku je právě kořeny přijímán nitrátový a amonný dusík. Příjem jak dusičnanového, tak amonného dusíku je považován za vyrovnaný v závislosti na pH půdy, její teplotě, aeraci, vlhkosti, sorpční kapacitě, druhu pěstované plodiny, úrovni agrotechniky a dalších faktorech (Mengel at Kirkby, 1978).
3.2.3 PŘÍZNAKY NEDOSTATKU A NADBYTKU DUSÍKU U ZELENINY Od počátku vegetace vede nedostatečná výživa dusíku k nižší tvorbě funkčních a stavebních bílkovin, což se projevuje nevyrovnaným a omezeným růstem nadzemních orgánů i kořenů. Dochází k zakrňování rostlin. Podle stupně nedostatku dusíku se mění barva nejstarších listů od bledě zelené do žluté. Při silném nedostatku list od spodu odumírá a mnohdy dojde i k úplnému odpadnutí (Jakšík, 2008). 13
Viditelným opakem je nadbytek dusíku, který se projevuje bujným růstem rostliny. Avšak pletiva jsou řídká a vodnatá, tudíž je zelenina náchylná k poléhání a většímu napadení chorobami či škůdci. Celkově přehnojená zelenina produkuje méně kvalitní úrodu.
Obr. 4: Symptomy deficitu dusíku u cibule (Ryant et al., 2003)
3.2.4 PŮSOBENÍ DUSIČNANŮ NA LIDSKÉ ZDRAVÍ Dusičnany (NO3-) jsou velmi málo poutány v půdě a hrozí jejich vyplavení. Tyto nitráty mohou pro člověka představovat za určitých okolností riziko. Samotné dusičnany jsou málo škodlivé, ale po redukci v organismu se přeměňují na dusitany, které reagují s hemoglobinem-methemoglobinem. V této formě je nebezpečný pro zdraví člověka a hlavně kojence. Methemoglobin není totiž schopný poutat kyslík (Kynclová, 2007). Nebezpečnou dávkou pro dospělé je 500 mg a pro kojence se jedná o množství 1–10 mg dusitanů, poněvadž kojenci postrádají enzymový oxidoredukční systém, katalyzující zpětnou redukci methemoglobinu. Je-li lidský organismus dostatečně vybaven vitaminem C, nedochází tak ke vzniku nitrosloučenin. Může tak vykompenzovat nebezpečnou dávku dusičnanů v zelenině. Také 14
vláknina obsažená v zelenině potlačuje resorpci nitrosaminů. Bylo tak prokázáno posledními výzkumy (Fecenko et Ložek, 2000).
3.3 SÍRA A JEJÍ KOLOBĚH V PŘÍRODĚ Jedná se o biogeochemický cyklus, který je výrazně ovlivňován lidskou činností. Podobně jako koloběh dusíku je i koloběh síry tvořen několika odlišnými fázemi. Síra u zelenin významně ovlivňuje proteosyntézu a také působí na tvorbu sekundárních metabolitů (Schnug et al., 1993).
Obr. 5: Síra a její koloběh v přírodě (Ryant et al., 2003)
3.3.1 SÍRA V PŮDNÍM PROSTŘEDÍ Obsah síry v půdě se pohybuje v rozmezí 0,01-2 %. V orných půdách ČR se množství síry pohybuje mezi 85–250 mg.kg-1. Nachází se v minerální a organické formě. Ale do půdy může vstoupit také ve formě suché či mokré depozice SO2, jako například příčinou kyselých dešťů (Lošák et al., 2009). V anaerobních podmínkách jsou nejpřirozenějšími zástupci síry sirníky (pyrit, chalkopyrit CuFeS2, markazit FeS) a v aerobních podmínkách se jedná nejčastěji o sírany 15
(sádrovec CaSO4.2H2O, anhydrid CaSO CaS 4). Síra je ve větší části ásti vázána ve formě form organických sloučenin. Tato skutečnost nost ukazuje, že přeměny p ny organicky vázané síry, a tím i množství síry pro rostlinu přístupné, ístupné, závisí do značné zna né míry od intenzity mineralizace organických látek, podmíněné biologickou činností půdy p (Mengel et Kirkby, 1978). Síra v půdě podléhá přeměnám p jak za aerobních podmínek, tak i za anaerobních. Proces přechodu echodu redukované formy síry (sirovodík H2S) oxidací sirnými bakteriemi (Thiobacillus, Thiotrix)) na SO42- se nazývá sulfurikace. V tomto ději ěji se uvolňuje uvol energie, která slouží sirným bakteriím k redukci CO2 (chemoautotrofy). Schématicky znázorněná znázorn sulfurikace vypadá následovně: následovn
Působením sobením bakterií dochází také k opačnému ději, ji, kterým je desulfurikace. Proces probíhá redukcí SO42- na H2S (Richter, Hlušek, 1994). V půdním prostředí ředí dochází k velmi omezené sorpci SO42- a je riziko riz vyplavení do podzemních vod (Marschner, Marschner, 2002).
3.3.2 SÍRA V ROSTLINĚ ROSTLIN
Obr. 6: Asimilační Asimila cesty síry u vyšších rostlin (Marschner, 2002) 2002
16
Rostlina zhruba obsahuje 0,2–0,5 % síry v sušině, která je přijímaná ve formě SO42-, a u olejnin je hladina vyšší (1-1,7 %), (Richter, Hlušek, 1994). V podobě cysteinu, který je prvním stálým produktem, vstupuje síra do bílkovin, glutationu, sirných derivátů (allinu), nebo je donorem skupiny SH pro další syntézy (Lošák, 2004). Příjem síry není nijak ovlivněn pH prostředím. Rostliny mohou přijímat i vzdušný SO2 při průměrné koncentraci vzduchu (0,1–0,2 mg.m-3), ale nad koncentraci 1,5 mg.m-3 způsobuje deprese a nekrózy (Richter, Hlušek, 1994). Asimilační
cesta
u
síry
začíná
reakcí
H2SO4
s ATP,
při
které
vzniká
adenosinfosfosulfát a pyrofosfát. Sulfurylová skupina je totiž nahrazena pyrofosforylovou (Marschner, 2002).
3.3.3 PŘÍZNAKY NEDOSTATKU A NADBYTKU SÍRY U ZELENINY
Obr. 7: Symptomy S-deficitu u řepky (Matula, 2007)
Příznaky nedostatku síry jsou obdobné jako při nedostatku dusíku, s výjimkou projevení na mladých listech. Zpravidla se snižuje obsah aminokyselin obsahujících síru (Lošák, 2005) a klesá rychlost biosyntézy bílkovin, tudíž i klesá výnos. Dochází ke zvýšené
17
akumulaci asparaginu, glutaminu a arginimu a zvyšuje se koncentrace nitrátů. Typickým projevem u rostlin jsou nažloutlé mladé listy (Mengel et Kirkby, 1978). Nedostatek síry se projeví sníženou hmotností cibule (Hlušek et al., 2002). Pokud dojde ke snížení obsahu síry pod její kritickou hladinu, neprojeví se symptomy deficience přímo na rostlinách, ale klesá biosyntéza proteinů a v rostlinách se hromadí množství volných aminokyselin (Mengel, Kirkby, 1978).
3.4 INTERAKCE DUSÍKU A SÍRY U ROSTLIN Síra a dusík jsou pro rostliny důležité a velice podobné svými funkcemi. Závislost mezi nimi je důležitá poněvadž nízký obsah jedné z látek snižuje utilizaci látky druhé. Například jednou z příčin vyplavování nitrátů do podzemní vody nebo úniku plynného skupenství do ovzduší je i nízký obsah síry. Utilizace dusíku z hnojiv je v plodinách tlumena deficitní sírou, což může mýt za následek vymytí nitrátů do hydrosféry. Nejvhodnější je společná aplikace dusíku a síry na jaře, jelikož se poté v zimě redukuje vyplavení látek. Proto je dobré sledovat poměr N:S. Ovšem riziko, které hrozí, je předávkování dusíku, tudíž snížení kvality plodů, k poklesu dusíkatých bílkovin a již zmíněnému vyplavení nitrátů (Schnug et al., 1993). Při přehnojení minerálním dusíkem mohou plodiny reagovat zvýšeným obsahem síry ve svých orgánech (Murphy, 1998). Podle Richtera (2001) nejoptimálnější N-S výživa rostlin kladně přispívá nejen k utilizaci dusíku, která se projeví ve vyšším výnosu, ale i ve stabilním obsahu lipidů u olejnatých semen.
3.5 OSTATNÍ PRVKY VE VÝŽIVĚ CIBULE Hlavním úkolem ve výživě rostlin je začlenit látky s nízkou chemickou energií do látek organických, za přítomnosti energie získané z jiných metabolických procesů rostlin. K dispozici musí mít rostlina nejen základní molekuly (H2O, CO2), ale i další biogenní prvky, které se stávají živinami převážně v iontové formě. Jedná se o živiny potřebné pro rostliny 18
k zajištění životních funkcí. Pokud je tento prvek alespoň jednou v ontogenetickém cyklu rostliny nezbytnou živinou, pak je jednoznačně biogenní povahy. Biologicky nejdůležitější prvky se dají rozdělit do skupin: makroelementy (C, O, H, N, P, K, Ca, Mg, S), mikroelementy (Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo,…), užitečné prvky (Na, Cl, Si, Al, Ti,…) a ostatní prvky (cizorodé prvky Cd, Pb, Cr, As, Be, Ni,…), (Richter, 2003).
3.5.1 MAKROBIOGENNÍ PRVKY Každý z makroelementů plní ve výživě rostlin své funkce, které nelze nahradit jinými živinami. Tyto funkce jsou u jednotlivých druhů rozdílně výrazné. A tudíž jsou nároky na živiny u každé zeleniny různé.
Fosfor Celkový obsah fosforu v půdě se pohybuje v rozmezí 0,03–0,13 %. V přírodě se vyskytuje vždy ve formě aniontu kyseliny ortofosforečné PO43-. Je nezbytným prvkem pro ukládání, přenos, uvolňování energie v rostlinách a rozmnožování (proto generativní orgány obsahují asi čtyřikrát více fosforu než vegetativní). Tvoří důležitou část v zásobních bílkovinách. V kořenech i nadzemních částech tvoří esterické vazby s cukry a alkoholy, fosforizované deriváty, fosfolipidy a zabudovává se do fosfoproteidů a nukleoproteidů. Zvyšuje odolnost proti nízkým teplotám a podporuje rozvoj kořenového systému. Kritickým obdobím je počátek vegetace, kdy se hodně vyčerpají zásoby fosforu ze semen a rostlina postupně přechází na autotrofní výživu, přičemž její kořeny nejsou dostatečně vyvinuty. U cibulové zeleniny ovlivňuje včasnou zralost, velikost a pevnost cibulí (Hlušek et al., 2002). Fosfor se rozděluje na dvě půdní formy – anorganický a organický. Přičemž anorganicky nejvýznamnější je apatit a fosforit jako primární zdroje a další sekundární minerály. Organický fosfor vyplňuje větší podíl z celkového množství. Avšak množství v půdním prostředí je rozmanité (10–80 %). Nejčastějšími zástupci organického fosfátu jsou fytiny, fosfolipidy a nukleoproteiny. Fytin je málo chemicky reaktivní a je pokládán za potenciální zdroj využitelného fosforu pro rostliny (Marschner, 2002). 19
Nedostatek fosforu u zeleniny způsobuje růstové deprese, tmavě zelené zbarvení listů (tzv. hyperchlorofylace) a s ním spojené červené nebo fialové zabarvení spodní strany listů. Rostliny jsou celkově menší a slabší. Naopak nadbytek fosforu je neobvyklý. Mohou se projevit omezováním příjmu ostatních živin, což způsobuje předčasné zrání a snížení výnosů (Duchoň, 1948).
Obr. 8: Nedostatek fosforu u cibule (Ryant et al., 2003)
Draslík Jeho obsah v půdě se pohybuje do 3 %, záleží na typu půdy a klimatickém pásu. Avšak nejvíce je zastoupen v jílovitých půdách. Z hlediska přístupnosti pro rostliny lze draslík rozdělit do tří skupin – nevýměnný, výměnný a vodorozpustný. Nevýměnný draslík zaujímá 95 % obsahu z veškerého draslíku a je organicky vázaný, tudíž je dobře přístupný po mineralizaci. Výměnný draslík je vázán výměně na sorpční komplex a tato forma draslíku je hlavním zdrojem pro rostliny. Zaujímá 2–7 % ze sumy výměnných kationtů (KVK). Při jeho nadbytku je deprese příjmu hořčíku, vápníku a sodíku, proto je optimální poměr Mg:K asi 3:1 v KVK. 20
Vodorozpustná forma tvoří 1–10 % z výměnného draslíku. Představují ho především draselné soli rozpustné ve vodě (K2SO4, KCl, KNO3, atd.) (Richter et Hlušek, 1994). Skladovatelnost zeleniny se s dostatečným množstvím draslíku prodlužuje a rostliny jsou odolnější proti napadení chorobami. Obsah cukru, škrobu, celulózy a některých vitamínů se zvyšuje. Draslík dále podporuje tvorbu sacharidů a jejich přemisťování do zásobních orgánů, ovlivňuje vodní režim rostliny a zvyšuje odolnost proti mrazu (Hlušek et al., 2002). Draslík v rostlinách je pohyblivý a dobře se dostává do mladých listů. Zasahuje do celé řady metabolických dějů. Je součástí procesu dýchání a fotosyntézy, kde hraje důležitou roli při světelné fázi. Dále podmiňuje přemisťování asimilátů do zásobních orgánů a udržuje turgor rostliny. Typické symptomy nedostatku se projevují světle zelenými listy, horšími chuťovými vlastnostmi a velice se promítá do potravního řetězce (Hlušek et al., 2002). Je narušena enzymatická syntéza některých kyselin a snižuje se příjem NH4+.
Vápník Celkový obsah vápníku v půdě je velice rozmanitý a to v rozmezí 0,1–6 %. V půdě je významným prvkem, ovlivňující množství dalších živin. Důležitou roli hraje také při udržení optimálního pH v půdě. U zeleniny působí příznivě na růst a funkci kořenů a rovněž na kvalitu pylu. Aktivuje enzymy a neutralizuje přebytek organických kyselin v rostlinách (Hlušek et al., 2002). Stejně jako draslík se i vápník rozděluje na půdní formy – nevýměnný, výměnný a vodorozpustný vápník. Přičemž nevýměnná forma vápníku je vázaná v krystalové mřížce primárních a sekundárních minerálů. Je zastoupen například vápencem (CaCO3) či fosforečnany vápenatým CaSO4. Vápník ve formě výměnné je v KVK zastoupen 60–80 %. Rostlinám je velice přístupný a má dobrý vliv i na drobtovitost půdy. A vodorozpustný vápník není tak v půdě významný, jelikož množství sloučenin rozpustných ve vodě se v půdě nachází malé množství (CaCl2, Ca(NO3)2, atd.) (Ryant et al., 2003).
21
Rostliny obsahují 0,5–3,0 % v sušině vápníku v závislosti na typu orgánu a stáří jedince. Vápník ve formě Ca2+, který je obsažen v organických i anorganických sloučeninách, je nejvhodněji přijímán rostlinou a nejčastěji ukládán do mladých listů. Zejména ovlivňuje koloidní stav plazmy a tím i průběh biochemických reakcí. Podporuje prodlužovací růst buněk, zejména kořenového vlášení. Je aktivátorem řady enzymatických procesů soustředěných v membránách (Mengel et Kirkby, 1978). Nedostatek vápníku způsobuje poruchu na kořenovém systému. Kořeny slábnou a postupně odumírají, až zeslizovatí a černají. Postraní rozvětvení zaniká a vývoj kořenového vlášení klesá nebo úplně zaniká (Marschner, 2002). Stonky se v zaškrceném místě ohýbají a květy vytváří sterilní pyl. Semena malého vzrůstu zasychají (Hlušek et al., 2002). Nadbytek vápníku nijak zvlášť zelenině neškodí. Výjimkou jsou kalkofobní rostliny jako je celer nebo červená řepa.
Hořčík Hodnota hořčíku v půdě se pohybuje v rozmezí 0,4–0,6 % a ze všeho nejvíce je závislý na minerálním složení matečné horniny (Fenecko et Ložek, 2000). Jako u jiných makro prvků i hořčík členíme na tři základní skupiny. Primárních a sekundárních minerálů je především součástí nevýměnná forma hořčíku. Představitelem těchto minerálů je dolomit (CaMg(CO3)2) a magnezit (MgCO3). V půdě je vázán na organické látky. Oproti tomu výměnný hořčík je vázán na vodní sorpční komplex a tvoří nejpřijatelnější hořčík pro rostliny. Z celkového množství vázaných kationtů hořčík zaujímá 10–15 % z celkově sorbovaných iontů. Hořčík je schopný lépe sorbovat látky než draslík a méně schopný než vápník. Poslední skupinou je vodorozpustný hořčík, který se vyskytuje v různých solích (MgSO4, MgCl, Mg(NO3)2 aj.), tvořících půdní roztok, z něhož rostliny mohou přijímat iont Mg2+ (Richter et Hlušek, 1999).
22
V sušině rostlin je hořčík obsažen v průměru 0,5 % ve formě fytinu a oxalacetátu. Hlavní význam mají chelátové vazby, které jsou zastoupeny v jádře množstvím 15–20 % z celkového Mg v sušině. Rostliny potřebují vyvážený příjem hořčíku během celého vegetačního období (Ryant et al., 2003). Značný podíl hořčíku je také v mitochondriích a buněčných stěnách. Přítomnost hořčíku v zelenině aktivuje enzymatické pochody a ovlivňuje metabolismus bílkovin, cukrů, nukleových kyselin i lipidů (Hlušek et al., 2002).
Obr. 9: Nedostatek hořčíku u cibule (Ryant et al., 2003) Nedostatek hořčíku snižuje intenzitu fotosyntézy, omezuje tvorbu glycidů, čímž je způsobena i nižší tvorba bílkovin. Mění se poměr chlorofylu a:b ve prospěch chlorofylu b. Na listech vzniká intervenální chloróza a vyskytují se žluté, oranžové a červené skvrny nebo chlorózy s barevnými okraji (Hlušek et al., 2002).
3.5.2 MIKROBIOGENNÍ PRVKY Nejen makroprvky mají pozitivní vliv na tvorbu zeleniny, ale i mikrobiogenní prvky (Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B). Mikroelementy se zejména využívají tam, kde je zelenina vyváženě zásobovaná nejdůležitějšími látkami (Hlušek et al., 2002). Působení jednotlivých mikrobiogenních prvků je v různých půdách individuální. Rozmezí mezi optimálním a škodlivým působením na zeleninu je velice malé. Z toho vyplývá, že jejich účinnost je vysoká i při malém množství. Ale jen nepatrně aplikovaná vyšší dávka může překročit fyziologické hranice a tím poškodit částečně nebo zcela celou rostlinu (Ryant et al., 2003). 23
Symptomy způsobené nedostatek mikroelementů se těžko definují, jelikož se lehce spletou s parazitálním onemocněním. Ale chemické analýzy určení zaručují (Hlušek et al., 2002).
Železo Obsah železa v každém typu půdy je poměrně vysoký až na půdy křídové. V půdním prostředí se nejčastěji vyskytuje v pevně vázané formě primárních i sekundárních minerálech. Rostlinou je přijímáno převážně ve formě Fe2+, Fe3+ nebo ve formě Fe-chelátů. Ovšem přijaté množství je ovlivněno řadou jiných molekul (Richter et Hlušek, 1994). Jeho množství se pohybuje v rozmezí mezi 100–200 ppm a shromažďováno převážně v listech. V menším množství také v kořenech, hlízách a semenech (Vaněk et al., 2002). Příznaky deficience jsou nejvíce patrné u mladých rostlin, poněvadž pohyb železa a jeho vlastní distribuce je pomalá. Starší listy jsou stále ještě zelené, zatímco mladé listy blednou (Ryant et al., 2002). Lodyhy se zkracují a při silném deficitu jsou chlorotické i žíly. Pro rostlinu je důležitý zejména při tvorbě chlorofylu a bílkovin. Zúčastňuje se v enzymatických systémech, dýchání a fotosyntéze (Mengel et Kirkby, 1978).
Mangan Veškeré množství manganu v půdě odpovídá hodnotě kolem 0,01–0,29 %. Nejvíce je obsažen ve vyvřelinách a sedimentech. Najít ho můžeme ve formách vodorozpustných (Mn2+), adsorbovaného manganu v anorganických a organických koloidech, oxidů, hydrátů, těžce rozpustných solí (fosforečnany a uhličitany) a organicky vázaný (Fecenko et Ložek, 2000). Rostlinou je především přijímán redukovaný Mn2+ nebo M-chelát, přičemž celkový obsah manganu kolísá od 0,001–0,01 %. I když v malých hodnotách, ale i tak záleží na tom, v jakém orgánu rostliny se nachází. Nejbohatší jsou na semena a plody, dále zárodky semen a zelené listy (Ryant et al., 2003).
24
Je účastníkem enzymatických reakcí a fotosyntézy. Významný je také při asimilaci nitrátů, metabolismu železa a tvorbě chlorofylu. Jeho nedostatek je viditelný na starších listech, kde části mimo žilnatiny žloutnou. Později vzniká hnědá skvrnitá nekróza (Hlušek et al., 2002).
Zinek Obsah zinku v půdním prostředí je závislý na svém množství již v matečné hornině. Vyskytuje se nejčastěji ve formě nevýměnné a to jako minerál (biotit, amfibol, augit aj.). Avšak jeho přijatelnost je velmi nízká. Proti tomu výměnného zinku se v půdě vyskytuje 0,2–2,0 ppm. Jeho obsah je však závislý na koloidech (Ryant et al., 2003). Rostlinami je přijímán nejčastěji ve formě hydratované Zn2+ nebo Zn-chelát. Množství se poté pohybuje mezi 100-200 ppm. Nejvíce se shromažďuje v listech a nejméně v kořenech a semenech (Vaněk et al., 2007). Jelikož je pohyb zinku v rostlině pomalý a nejvíce je ho v listech, tak se deficience projevuje v mladých listech. Symptomy nedostatku jsou spojovány s vysokým obsahem fosforu. K hlavním příznakům patří chlorózy částí listů nebo chlorotické pruhy podél středního žebra listu. Přidávání ZnSO4 způsobuje špatný příjem fosforu a draslíku u cibule kuchyňské. Zinek je významný pro funkci enzymatických systémů a růstových enzymů. Také ovlivňuje syntézu bílkovin a tvorbu škrobu (Hlušek et al., 2002).
Obr. 10: Projevení nedostatku zinku u cibule (Ryant et al., 2003) 25
Molybden Oproti ostatním uvedeným mikroelementům je molybden poměrně málo zastoupen v půdě (0,1-5 ppm). Nejčastěji se vyskytuje jako aniont MoO42-. Ve formě nevýměnné je obsažen v nerostech (molybdenit, olivín), ve vodou nasycených oxidech molybdenu a v půdním prostředí organického původu. Výměnný molybden je dobře vázaný na povrchu půdních koloidů, když pH půdy je nižší. Což znamená, že pro rostliny se v tu chvíli stává málo přijatelnou živinou. Vodorozpustný MoO42- je na svém pohybu v půdě závislý na stupni nasycení sorpčního komplexu vápníku (Richter et Hlušek, 1994). Jeho množství v rostlině se pohybuje kolem 1 mg.kg-1. Ukládá se hlavně do vegetativních částí. Při dozrávání se část molybdenu přesouvá do reprodukčních orgánů, do semen (Ryant et al., 2002). Deficit se nejčastěji vyskytuje ve střední části rostliny nebo na starších listech zbarvením do žluta (obr. 11) či žlutozelena (Richter et Hlušek, 1994). Specifické pro nedostatek molybdenu je kyselá půda. Molybden je nezbytnou součástí nitrogenázy, která je potřebná k poutání vzdušného dusíku u luskovin. Dále je obsažen v nitrátreduktáze, která je důležitá pro redukci přijatých nitrátů (Fecenko et Ložek, 2000).
Obr. 11: Nedostatek molybdenu u cibule (Ryant et al., 2003) 26
Měď Obsah mědi v půdě se pohybuje okolo 1-100 mg.kg-1 a nejčastěji se vyskytuje jako kationt Cu2+ nebo jeho redukcí vzniklých Cu+. V organických sloučeninách tvoří pevnou vazbu. Cu2+ se dostává do půdního roztoku z vodorozpustných solí (Ryant et al., 2003). Mědi v rostlinách se vyskytuje od 1,5 do 8,5 ppm a to převážně v listech, generativních orgánech, plodech a semenech (Richter et Hlušek, 1994). Svoji funkci uplatňuje při syntéze bílkovin, tvorbě semen, syntéze chlorofylu a pro správnou funkci enzymatických systémů. Je důležitou živinou v metabolismu dusíku a rostliny jsou více odolné proti chorobám a škůdcům. Typickými symptomy nedostatku jsou bílé skvrny a bílé špičky listů (obr. 12). Také dochází k redukci růstu kořenů a tvoří se bílé postranní kořeny (Hlušek et al., 2002).
Obr. 12: Symptomy nedostatku mědi u cibule (Ryant et al., 2003)
27
Bór Obsah bóru je velice kolísavý ve všech půdních prostředí. Množství je závislé hned na několika faktorech. Například zvětrávání, obsah jílnatých částic nebo půdních reakcí (Mengel et Kirkby, 1978). Rostlina je schopna přijímat výměnný bór a ve vodě rozpustné boritany. Největší množství příjme za optimálního pH půdy (5-6) kořeny. Následný obsah v rostlině je různý podle druhu (Ryant et al., 2003). Bór má vliv na opylování, produkci semen a růst kořenů. Podporuje tvorbu bílkovin, rovnovážný stav mezi sacharidy a škrobem a jejich pohyb po rostlině. Nedostatek bóru se u zeleniny projevuje různými symptomy. Například kadeřavost a skvrnitost listů (zelí, květák), praskání pletiv, hnědnutí růžic (květák) nebo zahnívání bulvy – srdéčková hniloba (celer), (Hlušek et al., 2002).
28
4. MATERIÁL A METODIKA NÁDOBOVÉHO POKUSU Vegetační nádobový pokus, který byl zaměřen na výnos a kvalitu cibule kuchyňské pod vlivem společné N-S výživy, byl založen dne 30. 3. 2010 v areálu Mendelovy univerzity v Brně ve vegetační hale Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin. Celý pokus byl realizován v Mitscherlichových nádobách, do kterých bylo naváženo 6 kg středně těžké zeminy charakterizované jako fluvizem s agrochemickými vlastnostmi uvedenými v tab. 1.
Tab. 1: Agrochemická charakteristika zeminy před založením pokusu
živiny mg.kg-1
pH/CaCl2
P
K
Ca
Mg
S
29
158
5617
269
15,8
7,59
Hodnoty uvedené v tabulce číslo 1 vyjadřují charakteristiku použité zeminy. Draslík a síra jsou na úrovni vyhovující, fosfor je prokazatelně na nízké hodnotě, zásoba hořčíku je dobrá a vápník dosáhl vysoké hodnoty. Půdní reakce je alkalická. Zemina byla extrahována podle Mehlicha III (CH3COOH, NH4NO3, NH4F, HNO3 a EDTA). Obsah přístupného fosforu ve výluhu byl stanoven kolorimetricky a obsah draslíku, vápníku a hořčíku byl stanoven atomovou absorpční spektrofotometrií (AAS). Extrakce demineralizované vody v poměru 1:5 podle ČSN ISO 11048 po dobu 16h na rotační třepačce předcházela stanovení síranové síry. Vlastní měření bylo prováděno kapilární zonální elektroforézou (CZE) s křemennou kapilárou. Aktivita vodíkových iontů byla zjištěna ve výluhu půdy 0,01 M CaCl2 potenciometricky skleněnou elektrodou proti referentní kalamelové elektrodě (Zbíral, 2002). Obsah dusičnanů (nitrátů) byly stanoven v čerstvých cibulích potenciometricky s použitím iontově selektivní elektrody (ISE). Samotný pokus byl realizován v 6 variantách. Každá z nich byla 4krát opakována, s tím, že u variant číslo 1-3 (N1) byl dusík doplněn na úroveň 0,6 g N na nádobu a u variant 29
4-6 (N2) byl doplněn na 1,2 g N na nádobu. Cílová hladina dusíku byla dosažena pomocí aplikace dusičnanu amonného obsahujícího 34,5 % dusíku. Síra u variant 1 a 4 (S0) nebyla aplikována, poněvadž byla ponechána zemina s přirozenou hladinou síry (15,8 mg S-SO42-.kg-1). U dalších variant byl obsah síranové síry navýšen aplikací síranu amonného, který obsahuje 20,5 % N a 24 % S. Jedná se o často používané dusíkaté hnojivo s fyziologicky kyselou reakcí a z toho důvodu je jeho použití nejvhodnější na půdy neutrální a alkalické. Varianty 2 a 5 (S1) byly navýšeny na hladinu síranové síry 40 mg S-SO42-.kg-1 zeminy a varianty 3 a 6 (S2) na 60 mg S-SO42-.kg-1 zeminy. Celkový přehled všech variant je uveden v tabulce 2.
Tab. 2: Celkový přehled variant pokusu č.
varianta
g N/nádoba
mg S-SO42-.kg-1
1
N1S0
0,6
15,8
2
N1S1
0,6
40
3
N1S2
0,6
60
4
N2S0
1,2
15,8
5
N2S1
1,2
40
6
N2S2
1,2
60
Do Mitscherlichových nádob byla cibule kuchyňská odrůdy Karmen vysázena po pěti sazečkách dne 7. 4. 2010. V době 3–4 listů (5. 5. 2010) byla aplikována hnojiva formou zálivky. Po celou dobu růstu cibule bylo prováděno kypření, udržování půdy bez plevelů, zálivka na úroveň 60 % maximální kapilární kapacity a provedena ochrana proti plísni cibulové (Phytophtora destructor) přípravkem Acrobat MZ. Sklizeň byla realizována 3. 8. 2010, přičemž byla zjišťována hmotnost cibulí (g) a obsah nitrátů (mg NO3-.kg-1). Jak v natích tak i cibulích byl zjišťován obsah N, P, K, Ca, Mg
30
a S. Výsledky byly statisticky zpracovány za využití analýzy variance s následným testováním dle Tukey (α=0,05).
Obr. 13: Pokusná cibule ve vegetační hale (Čechalová, 2010)
31
5. VÝSLEDKY POKUSU A DISKUZE 5.1 VÝNOSOVÉ VÝSLEDKY A OBSAH NITRÁTŮ V tabulce 3 jsou uvedeny naměřené hodnoty po sklizni cibule kuchyňské odrůdy Karmen.
Tab. 3: Přehled výnosových hodnot (α=0,05) č
Var.
hmotnost 1 cibule g
obsah dusičnanů
rel. %
mg NO3-.kg-1
rel. %
1
N1S0
16,9a
100
100
110c
100
100
2
N1S1
19,2b
113,6
100
85b
77,2
100
3
N1S2
21,8c
128,9
100
67a
60,9
100
4
N2S0
21,7c
100
128,4
148e
100
134,5
5
N2S1
23,8d
109,7
123,9
137d
92,6
161,2
6
N2S2
25,8e
118,9
118,3
106c
71,6
158,2
Průměr 1
N1
19,3a
100
87,3a
100
2
N2
23,7b
122,8
130,3b
149,3
3
S0
19,3a
100
129c
100
4
S1
21,5b
111,4
111b
86
5
S2
23,8c
123,3
86,5a
67
Pozn.: rozdílná písmena (a, b) značí průkazný rozdíl mezi variantami při α=0,05
Z tab. 3, kde jsou uvedeny výsledky experimentu, je možno učinit několik závěrů. Zvýšená hladina síranové síry v zemině se signifikantně projevila ve spojení s oběma dávkami dusíku na nárůstu hmotnosti jedné cibule, která narostla u nižší dávky dusíku (N1) o 13,6 % (40 mg S-SO42-.kg-1), resp. o 28,9 % u varianty 3 (60 mg S-SO42-.kg-1). Při zvýšené dávce dusíku (N2) byl po aplikaci síry zjištěn rovněž signifikantní nárůst hmotnosti o 9,7–18,9 % 32
(tab. 3). V porovnání s výsledky JAKŠÍK (2008), který popisuje nárůst hmotnosti cibule po aplikaci síry na úroveň 30, resp. 60 mg S-SO42-.kg-1 do 9,8 % byly námi dosažené výsledky vyšší. I v práci BANKOVIĆ (2010) je uveden nárůst hmotnosti do 9,6 % po aplikaci síry. Oproti tomu LOŠÁK et DUSCAY (2005) uvádějí zvýšení hmotnosti jedné cibule o 17,3 % po úpravě hladiny síranové síry na hodnotu 60 mg S-SO42-.kg-1. U těchto experimentů byla však použita jiná zemina s odlišnými agrochemickými vlastnostmi a rovněž tzv. vliv ročníku (především výše a rozložení teplot) je neodiskutovatelný. Dále byly zaznamenány signifikantní rozdíly ve výnosu mezi dávkami dusíku N1 a N2, kdy vyšší dávka dusíku stimulovala výnos v průměru o 22,8 %. Z toho vyplývá, že dusík je rozhodující makrobiogenní prvek z hlediska výnosu (Hlušek et al., 2002, Mengel et Kirkby, 1978, Marschner, 2002, Lošák, 2008). Námi dosažené výsledky rovněž korespondují s výsledky LOŠÁK et DUSCAY (2005). Významné bylo i zjištění, že u varianty N2S0 bylo dosaženo srovnatelného výnosu jako u varianty N1S2, což má významný praktický efekt ekonomický (dávka a cena N-hnojiv), environmentální (riziko vyplavení nitrátového dusíku do podzemních vod při jeho vyšších aplikačních dávkách) i zdravotně-nutriční (nižší obsah nitrátů v pletivech cibule při nižší dávce dusíku). Obsah dusičnanů (nitrátů) v pletivech cibulí byl zřetelně ovlivněn dusíkatou výživou. U varianty s vyšší dávkou dusíku (N2) byl zaznamenán průměrný nárůst obsahu nitrátů o 49,3 % oproti variantám N1. Naopak varianty, které byly přihnojovány sírou, pozitivně reagovaly sníženým obsahem nitrátů. Při hladině S1 a S2 v kombinaci s nižší dávkou dusíku poklesla hladina nitrátů v cibulích na 60,9 - 77,2 % oproti sírou nehnojené variantě (100 %). Podobných výsledků bylo dosaženou rovněž při vyšší dávce dusíku, kdy po aplikaci síry pokles obsah dusičnanů ze 100 % u sírou nehnojené varianty (var. 4) na 92,6 % (var. 5), resp. 71,6 % (var. 6). Dosažené výsledky jsou v souladu s poznatky SMATANOVÉ et al. (2004), kteří uvádějí pokles koncentrace nitrátů u papriky o 44,1 % při nárůstu obsahu síry na 30,6 mg S.kg-1. Taktéž LOŠÁK et DUSCAY (2005) prezentují, že při hladině 60 mg S-SO42-.kg-1 klesla koncentrace nitrátů po přihnojení síry velice signifikantně o 31,6 % oproti přirozenému obsahu síry (18,3 mg S-SO42-). Podobné výsledky uvádí LOŠÁK (2005), kde koncentrace dusičnanů byla sice na nízké úrovni, nicméně po aplikaci síry na hladinu 40-60 mg S-SO42-.kg-1 hladina dusičnanů signifikantně klesla o 13,1-14,4 % oproti kontrole. Hladina nitrátů v zelenině je ovšem závislá na druhu rostlině, úrovni dusíkatého hnojení, fázi růstu a koncentraci síry v pletivech (Lošák, 2008). Síra zvyšuje utilizaci dusíku a především je 33
v chloroplastech rostlin součástí enzymu nitritreduktáza zodpovědného za redukci NO2- na NH4+ (MENGEL et KIRKY, 1978).
5.2 VÝSLEDKY CHEMICKÝCH ANALÝZ a) Obsah makrobiogenních prvků v cibulích V tab. 4 jsou uvedeny obsahy makrobiogenních elementů v cibulích. Je možno konstatovat, že v cibulích se nachází pouze více fosforu ve srovnání s natí (tab. 5), což má příznivý dopad z hlediska konzumace a lidského zdraví. Obsah dusíku v cibulích (tab. 4) nebyl aplikací obou dávek síry ovlivněn a kolísal při nižší hladině dusíku (N1) v úzkém rozpětí 1,08-1,18 % N, zatímco při vyšší hladině dusíku (N2) byl dvojnásobně zvýšen na úroveň 1,95-2,17 % N. Ke shodným závěrům dospěl i JAKŠÍK (2008), kdy dávky síry neovlivnily obsah N v cibulích, který ovšem jednoznačně závisel na aplikované dávce dusíku, kdy při nižší hladině dusíku v zemině se jeho obsah v cibulích pohyboval v rozpětí 1,55-1,69 % N, zatímco při vyšší dávce dusíku narůstal na 2,02-2,09 % N. Rovněž KYNCLOVÁ (2007) nezaznamenala u kedluben efekt aplikace síry na změny v obsazích dusíku u kedluben. Obsah N v cibulích (tab. 4) byl tedy ovlivněn pouze úrovní dusíkaté výživy, kdy přijatelné formy dusíku v zemině byly rostlinami cibule přijaty a následně utilizovány v pletivech (Mengel et Kirkby, 1978). DIAZ-PEREZ et al. (2003) rovněž popisují nárůst obsahu dusíku v pletivech cibulí v souvislosti s narůstající aplikovanou dávkou dusíku, což je v souladu s našimi výsledky. V obsazích fosforu, draslíku a hořčíku nebyly zaznamenány signifikantní diference mezi variantami, což znamená, že dusík, ani síra nevykázali antagonistický vliv na jejich příjem. K podobným závěrům dospěl ve své práci i JAKŠÍK (2008) a BANKOVIĆ (2010). V případě obsahu vápníku se síra odrazila (při vyšší dávce N) na stimulaci jeho obsahu z 0,20 % Ca (var. N2S0) na 0,23 % Ca (N2S1), resp. 0,24 % Ca (N2S2). Zvýšená hladina síry v půdě se odrazila na nárůstu obsahu síry v pletivech u obou dávek dusíku (tab. 4). Při nižší dávce dusíku se obsah síry v cibulích zvyšoval s její aplikovanou dávkou na 0,39 % S (var. N1S1 a N1S2), zatímco u sírou nehnojené 34
kontrolní varianty (N1S0) dosáhl pouze 0,34 % S. Analogicky při vyšší hladině dusíku v zemině (N2) se obsah síry zvyšoval s její aplikační dávkou na 0,49-0,53 % S oproti 0,42 % S u sírou nehnojené varianty N2S0. Mezi oběma dávkami síry (S1-S2) ovšem nebylo navzájem signifikantních diferencí. Významné je rovněž zjištění, že při vyšší dávce dusíku bylo dosaženo u všech variant vyššího obsahu síry v cibulích (0,42-0,53 % S) než při nižší dávce dusíku (0,34-0,39 % S), z čehož je patrný synergický vliv dusíku na příjem síry. K podobným závěrům dospěli ve svých pracích i JAKŠÍK (2008) a LOŠÁK (2008). Důsledkem narůstajícího obsahu síry v cibulích bylo i žádoucí zužování poměru N/S (tab. 4), který při nižší hladině dusíku klesal s dávkou síry v pořadí 3,41-3,02-2,76 (N1S0-N1S1-N1S2). Podobný trend byl zaznamenán i v souvislosti s vyšší dávkou dusíku, kdy poměr N/S se zužoval v hodnotách 4,64-4,43-3,92 (N2S0-N2S1-N2S2). Poměr N/S narůstal s dávkou dusíku (3,92-4,64 u N2 oproti 2,76-3,41 u N1), což popisuje ve svých experimentech s cibulí i BANKOVIĆ (2010) nebo JAKŠÍK (2008). HANEKLAUS et SCHNUG (2001) uvádějí, že rostliny náročné na síru (kde jednoznačně řadíme i cibulovou zeleninu) potřebují pro svůj maximální výnos poměr N:S = 4-8/1. V tomto směru námi dosažené výsledky korespondují s těmito hodnotami. LOŠÁK (2008) ovšem upozorňuje, že kromě hodnoty poměru N/S je nezbytné vždy přihlížet i k absolutním hodnotám obsahů těchto elementů v pletivech rostlin, protože jinak by mohl být poměr N/S zavádějící.
Tab. 4: Makroelementy obsažené v cibuli
č.
var.
N
P
K
Mg
Ca
S
poměr N:S
1
N1S0
1,16a
0,77a
0,08a
0,34a
0,23b
0,34a
3,41
2
N1S1
1,18a
0,76a
0,08a
0,36a
0,22ab
0,39b
3,02
3
N1S2
1,08a
0,71a
0,07a
0,31a
0,24b
0,39b
2,76
4
N2S0
1,95b
0,75a
0,08a
0,37a
0,20a
0,42b
4,64
5
N2S1
2,17b
0,74a
0,08a
0,34a
0,23b
0,49c
4,43
6
N2S2
2,08b
0,73a
0,08a
0,32a
0,24b
0,53c
3,92
35
b) Obsah makrobiogenních prvků v nati V tab. 5 jsou znázorněny výsledky cibulové nati z chemické analýzy. Nať vykazovala vyšší obsahy dusíku, draslíku, vápníku, hořčíku a srovnatelné obsahy síry v porovnání s cibulemi. Při ponechání nati na pozemku a následném zapravení, je půda obohacována především o N, K, Ca, Mg a S. Tyto výsledky korespondují s poznatky JAKŠÍK (2008) a BANKOVIĆ (2010). Obsah dusíku v nati kolísal v úzkém rozsahu 2,21-2,58 % N, přičemž efekt dávek síry i dusíku na jeho obsah byl nejednoznačný. V případě obsahu fosforu se pozitivně projevila hladina síry S1 stimulací obsahu fosforu v nati z 0,19 % P (N1S0) na 0,26 (N1S1). Ke stejným poznatkům dospěl ve své práci i L0ŠÁK (2008). Hladina draslíku byla u většiny variant významně stimulována dávkou dusíku, což koresponduje se závěry VAŇKA et al. (2007), BUTKUTE et al. (2000) o synergickém vlivu nitrátového dusíku na příjem draslíku rostlinou. V obsazích hořčíku a vápníku je mezi jednotlivými variantami obtížné hledat významné závislosti podmíněné aplikací dusíku či síry.
Tab. 5: Makroelementy obsažené v nati cibule kuchyňské
č.
var.
N
P
K
Mg
Ca
S
poměr N:S
1
N1S0
2,21a
0,19a
0,56a
0,52ab
4,83bc
0,35a
6,24
2
N1S1
2,29a
0,26b
0,58a
0,51ab
4,13a
0,40b
5,68
3
N1S2
2,47b
0,21a
0,66b
0,46a
4,25a
0,47c
5,19
4
N2S0
2,55b
0,21a
0,66b
0,47a
4,50b
0,34a
7,34
5
N2S1
2,58b
0,22a
0,67b
0,49a
4,67b
0,45c
5,76
6
N2S2
2,41b
0,20a
0,54a
0,53c
5,07c
0,39b
6,10
Obsah síry v nati narůstal po její aplikaci, přičemž byl průkazně vyšší u obou hladin (S1 a S2) oproti přirozenému obsahu síry v zemině (S0). Tyto výsledky jsou v souladu s řadou prací (Guo et al., 2006, Jakšík, 2008, Bankovic, 2010, Lošák, 2008). Při nejvyšší hladině síry v zemině (S2) se ovšem projevily diference v jejích obsazích v nati ovlivněné dávkou dusíku, 36
kdy vyšší hladina dusíku (N2S1) redukovala obsah síry na 0,39 % S oproti 0,47 % S u var. N1S2. Ke shodným závěrům dospěla u kedluben i KYNCLOVÁ, 2007. V případě poměru N/S v nati byly zjištěny totožné tendence jako v případě cibulí, nicméně poměr byl z důvodu vyššího obsahu dusíku v natích vyšší (širší) a dosahoval hodnot 5,19-7,34 (tab. 5). MUSIL (2006) dospěl k podobným závěrům, kdy poměr N/S měl výrazně klesající tendenci v nati cibule v závislosti na vzrůstající hladině síry v zemině.
37
6. ZÁVĚR V bakalářské práci s názvem „Uplatnění dusíku a síry při pěstování červené odrůdy cibule kuchyňské (Allium Cepa L.)“ byl v nádobovém experimentu posuzován vliv společné dusíkato-sirné výživy na výnos a kvalitu cibule kuchyňské odrůdy Karmen. Z dosažených výsledků je možno učinit následující závěry: a) výnos cibulí narůstal s dávkou dusíku v průměru o 23 % b) při nižší hladině N se výnos cibulí dále zvyšoval s narůstající dávkou síry o 13,6-28,9 %, resp. o 9,7-18,9 % ve spojení s vyšší hladinou dusíku c) u variant N1S2 a N2S0 bylo dosaženo srovnatelného výnosu cibulí d) obsah nitrátů v cibulích narůstal s dávkou dusíku průměrně o 49,3 % e) u všech variant hnojených sírou došlo k redukci nitrátů o 14–33% oproti variantám sírou nehnojeným f) více N, K, Ca a Mg bylo zjištěno v nati oproti cibulím g) více P bylo zjištěno v cibulích oproti nati h) obsah S v cibulích i nati byl vyrovnaný a kolísal v rozpětí 0,34-0,53 % S i) obsah N v cibulích i nati narůstal s dávkou N j) obsahy P, K, Ca i Mg v nati i cibulích byly dávkami N i S ovlivněny nepravidelně k) obsah S v cibulích i nati zpravidla narůstal s její aplikovanou dávkou l) poměr N/S narůstal s dávkou dusíku a žádoucím způsobem se zužoval s dávkou síry pod hodnotu 8/1
Na základě výsledků našeho experimentu je možné doporučit společnou aplikaci dusíku a síry (DASA, LAS, síran amonný) při pěstování cibule kuchyňské s ohledem na úroveň výnosu a jeho kvality. 38
7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 1. BANKOVIĆ, R. Uplatnění dusíkato-sirné výživy při pěstování cibule kuchyňské. MENDELU Brno, 2010, 50s. 2. BUTKUTE, B., MASAUSKIENE, A., SIDLAUSKAS, G., SLIESARAVICIENE, L. Accumulation of glucosinolates in the seed of spring oilsed rape (Brassica napus L.). Sodininkyste-ir-Darzininkyste, 19 (3): 294-305, 2000 3. DIAZ-PEREZ, J. C., PURVIS, A. C., PAULK, J. T. Bolting, yield, and bulb decay of sweet onion as affected by nitrogen fertilization. Journal of the American Society for Horticultural Science, 128 (1): 144-149, 2003 4. DOSTÁL, J. Nová květena ČSSR, vol. 2. Praha Academia 1989 5. DUCHOŇ, F. Výživa a hnojení kulturních rostlin zemědělských. Československá akademie zemědělská, Praha, 1948, 796 s. 6. FENECKO, J., LOŽEK, O. Výživa a hnojenie pol`ných plodin. SPU v Nitre, 2000 7. GUO, T., ZHANG, J. L., CHRISTIE, P., LI., X. L. Influence of nitrogen and sulfur fertilizers and inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi on yield and pungency of spring onion. Journal of Plant Nutrition, 29 (10), 2006, 1767-1778 8. HANEKLAUS, S., SCHNUG, E. Impact of sulphur supply on nitrogen fertilizer efficiency. In: Proceedings of Combined Meeting of Working Groups III and IV: „Sulphur – Nitrogen Interactions in Plants“, Finland, 2001, 7s. 9. HLUŠEK, J., RICHTER, R., RYANT, P. Výživa a hnojení zahradních plodin. Praha, 2002 10. HLUŠEK, J., RICHTER, R., SMATANOVÁ, M. Výživa a hnojení zelenin sírou. In Sborník z konference, Racionální použití hnojiv. Praha: ČZU v Praze, 2001, s. 56 – 61 11. IVANIČ, J., HAVELKA, B., KNOP, K. Výživa a hnojenie rostlin. SZN, Bratislava, 1979
39
12. JAKŠÍK, P. Uplatnění dusíku a síry ve výživě a hnojení kuchyňské cibule (Allium cepa, L.). MZLU Brno, 2008, 50 s. 13. KYNCLOVÁ, V. Výživa kedlubnu bílého dusíkem a sírou. MZLU Brno, 2007, 50 s. 14. LOŠÁK, T., DUSCAY, L. Závislost výnosu a kvality cibule kuchyňské na hnojení sloučeninami síry. Chemické listy. 2005. sv. 99, č. 7, s. 525-528. ISSN 0009-2770 15. LOŠÁK, T., HLUŠEK, J. Odraz hnojení sírou na výnos a obsah dusičnanů u cibule kuchyňské (Allium cepa, L.). In medzinárodná vedecká konferencia Veda mladých 2004. Topol´čianky: SPU Nitra, s. 248-251. ISBN 80-8069-419-2, 2004 16. LOŠÁK, T., HLUŠEK, J., KRÁČMAR, S., BUŇKA, F., KOVÁČÍK, P. Společné působení dusíku a síry ve výživě cibule kuchyňské. Agrochémia: Agrochemistry. 2009. Sv. XIII. (49), č. 1, s. 8-11. ISSN 1335-2415 17. LOŠÁK, T. Response of onion (Allium Cepa, L.) to nitrogen and sulphur fertilization. Vegetable crops research bulletin. sv. 63, č. 2, s. 67-75. ISSN 1506-9427, 2005 18. LOŠÁK, T., HLUŠEK, J. Společné uplatnění dusíku a síry ve výživě cibule kuchyňské (Allium cepa, L.). In sborník příspěvků z mezinárodní vědecké konference Veda mladých 2005. Galanta: Fakulta zahradnictva a krajinného inžinierstva Slovenskej po`lnohospodárskej univerzity v Nitre, 2005, s. 320-324, ISBN 80-8069-585-7 19. LOŠÁK, T. Společné působení síry a dusíku ve výživě rokety a cibule kuchyňské. Habilitační práce, MZLU v Brně, 147 s., 2008 20. MARSCHNER, H. Mineral Nutrition of Higher Plants. 2.vyd. London: Academic Press, 2002. 889 s. ISBN 0-12-473542-8 21. MATULA, J. Výživa a hnojení sírou. Metodika pro praxi. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, 2007, 42 s., ISBN 978-80-87011-15-7 22. MENGEL, K., KIRKBY, E. A. Principles of Plant Nutrition. International Potash Institute, Bern, 1978 23. MURPHY, M. D. The Interaction of Applied S with N, P, Se and Mo in Soils and on the Uptake of these Elementes by Plants. Joint Meetings of the Working Groups Regulatory Aspects of Uptake and Reduction of Sulphate in Plants in Relation to the 40
Metabolic Need for Growth. Institute of Plant Nutrition and Soil Science, Braunschweig, 1998 24. MUSIL, D. Výživa cibulové zeleniny dusíkem a sírou. MZLU Brno, 51 s., 2006 25. RICHTER, R., HLUŠEK, J. Výživa a hnojení rostlin (I. obecná část). Vysoká škola zemědělská v Brně, 171 s., 1994 26. RYANT, P., RICHTER, R., HLUŠEK, J., VANĚK, V. Multimediální učební texty z výživy
rostlin.
[online].
2003
[cit.2011–03-07].
Dostupné:
http://web2.mendelu.cz/af_221_multitext/vyziva_rostlin/index.htm 27. SCHNUG, E., HANEKLAUS, S., MURPHY, D. Impact of Sulphur Fertilization on Fertilizer Nitrogen Efficiency. Sulphur in Agriculture, 1993, s. 8 – 12 28. SMATANOVÁ, M., RICHTER, R., HLUŠEK, J. Spinach and paper response to nitrogen and sulphur. 2004 29. VANĚK, V., BALÍK, J., PAVLÍKOVÁ, D., TLUSTOŠ, P. Výživa polních a zahradních plodin. Profi Press, Praha, 2007, 176 s. 30. VANĚK, V., BALÍK, J., PAVLÍKOVÁ, D., TLUSTOŠ, P. Výživa a hnojení polních a zahradních plodin. 3. Vydání, Farmář – Zemědělské listy 77-108 s., 2002 31. ZBÍRAL, J. Analýza půd I. Jednotné pracovní postupy, ÚKZÚZ Brno, 2. Vydání 2002
41
8. SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1: Allium cepa L. – Garden Onion (Forest and Kim Starr, 2007) Obr. 2: Koloběh dusíku v přírodě (Mengel et Kirkby, 1978) Obr. 3: Formy dusíku v půdním prostředí (Ivanovič et al., 1979) Obr. 4: Symptomy deficitu dusíku u cibule (Ryant et al., 2002) Obr. 5: Síra a její koloběh v přírodě (Ryant et al., 2003) Obr. 6: Asimilační cesty síry u vyšších rostlin (Marschner, 1999) Obr. 7: Symptomy S-deficitu u řepky (Matula, 2007) Obr. 8: Nedostatek fosforu u cibule (Ryant et al., 2003) Obr. 9: Nedostatek hořčíku u cibule (Ryant et al., 2003) Obr. 10: Projevení nedostatku zinku u cibule (Ryant et al., 2003) Obr. 11: Nedostatek molybdenu u cibule (Ryant et al., 2003) Obr. 12: Symptomy nedostatku mědi u cibule (Ryant et al., 2003) Obr. 13: Pokusná cibule ve vegetační hale (Čechalová, 2010)
42
9. SEZNAM TABULEK Tab. 1: Agrochemická charakteristika zeminy před založením pokusu Tab. 2: Celkový přehled variant pokusu Tab. 3: Přehled výnosových hodnot (α=0,05) Tab. 4: Makroelementy obsažené v cibuli Tab. 5: Makroelementy obsažené v nati cibule kuchyňské
43
