Výživa a hnojení plodin • Složení rostlinné hmoty: voda, sušina • Spalitelný podíl sušiny: C (45%), O (42%), H (6%), N (2%) • Popeloviny: 3 – 5% sušiny, P, K, Ca, Mg, S, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, atd…
Rozdělení prvků podle obsahu v rostlinách • Makroelementy – C, O, H, N, P, K, Ca, Mg, S (Fe) • Mikroelementy – obsah v sušině zpravidla nižší než 0,05 %, Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo • Užitečné prvky – obsah v rostlinnách může být i vysoký, ale nepotřebují je všechny rostliny (Na, Al, Si, Cl)
Minerální teorie • V 19. století pod vlivem nových vědeckých poznatků došlo ke změně vnímání vlivu hnojení na rostliny • Německý chemik Sprengel poprvé popřel humusovou teorii a poodhalil zákonitosti minerální výživy rostlin (1828) • Německý chemik Justus von Liebig ve své vydané v roce 1840 uvádí, že rostlinám slouží k výživě minerální látky, které vznikají mineralizací organických sloučenin • Sprengen a následně pak Liebig tak popřeli dřívější tzv. „humusovou teorii“ o tom, že rostliny ke své výživě využívají již hotové organické sloučeniny ve formě humusu • Sprengel a dále pak Liebig na základě svých poznatků formulovali dodnes obecně platný „zákon minima“, podle nějž je pro růst rostliny limitující ten prvek, který je v minimu. • V návaznosti na Sprangel-Liebigovu „minerální teorii“ došlo celosvětově k zahájení používání minerálních hnojiv.
Zákon minima • Nejkratší prkno představuje limitující prvek
Reklamy na hnojiva v učebnicích z 19. a počátku 20. století
Příjem živin rostlinou • Kořeny – selektivní příjem (kationtů nebo aniontů) proti koncentračnímu spádu, spotřebovává energii • Listy nebo stonkem – doplněk hlavní kořenové výživy
Nejvýznamnější živiny v rostlinách a jejich funkce • N – aminokyseliny, nejvíce v mladých rostoucích orgánech, enzymy, ovlivňuje růst a barvu rostlin, prodloužení vegetační sezóny • P – součást nukleových kyselin, ATP – ADP, součást různých enzymů, soustředěn zejména v plodech a generativních orgánech • K – iontová forma v rostlině, turgor, hospodaření s vodou, pevnost a vyzrávání pletiv, aktivace koenzymů při fotosyntéze, nedostatek snížení fotosyntézy, suchovzdornosti a odolnosti k nízkým teplotám • Ca – stabilizace buněčných membrán a buněčných stěn, příznivě ovlivňuje růst kořenů a dlouživý růst buněk, úprava biologické aktivity půdy • Mg – součást chlorofylu, aktivace enzymů, nedostatek – chlorózy • S – součást bílkovin, součást některých vitamínů • Mikroelementy – často aktivace nebo inhibice různých enzymatických systémů
Vliv N hnojení patrný již týden po hnojení LAD 27%
Vápnění • Snižuje mobilitu těžkých kovů v půdě (Cd, Zn, Mn, Fe, Al) a jejich přechod do potravního řetězce • Korekce okyselení půd vlivem N depozice • Odstranění poruch ve výživě přirozených smrkových porostů – deficitu Mg
Šumava, lokalita Stožec
Korekce žloutnutí smrkových porostů jednorázovou aplikací Mg hnojiva (Vacek et al. 2006)
Základní principy hnojení • Do ekosystému vrátit tolik živin, kolik je jich sklizní z ekosystému odčerpáváno • Z travních porostů je často odčerpáváno více živin než dodáváno – hrazeno fixací N, uvolňováním živin z půdy – K, mineralizace organické hmoty • Rozdělení N hnojení do více dávek během vegetace – podle odčerpávání rostlinami: základní, regenerační, produkční a kvalitativní hnojení
Nebezpečnost různých živin z hlediska ochrany přírody a životního prostředí • N – velká mobilita v půdě, náchylný k vyplavování – omezení hnojení v mimovegetačním období, negativní vliv na kvalitu pitné vody • P – nízká mobilita v půdě, problémy s jeho dlouhodobým vlivem na funkci ekosystémů, dostupnost závislá na pH, negativní ovlivnění vodních ekosystémů • K – „luxusní“ příjem, pastevní tetanie u zvířat, snadno se z půdního profilu vyplavuje • Ca – může dlouhodobě měnit půdní podmínky (pokus Dr. Ludyho: 70 let po aplikaci, Luční bouda), vápnění – urychlení mineralizace organické hmoty, vyplavování N
Průmyslová produkce hnojiv • V Čechách bylo první průmyslové hnojivo, superfosfát, vyrobeno v roce 1856 v Ústí nad Labem a odstartovalo tak epochu „moderního“ zemědělství (v detailu Vaněk a kol. 2002) se všemi pozitivními i stinnými stránkami. • Množství používaných průmyslových hnojiv dosáhlo vrcholu zhruba mezi léty 1970 a 1989. • Po sametové revoluci došlo, zejména pod vlivem transformačních procesů v zemědělství, k prudkému poklesu používaných dávek minerálních hnojiv. • Nejvýraznější byl pokles fosforečného a draselného hnojení. V roce 2005 se používalo 65% N hnojiv a 20% P hnojiv ve srovnání s rokem 1989. • Většina travních porostů se od devadesátých let žádným způsobem nehnojí – výjimkou jsou horské oblasti bez orné půdy.
Rozdělení hnojiv • Zákon o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení půd (ve zkratce zákon o hnojivech) č. 156/1998 Sb. • Hnojivo: Hnojivem se rozumí látka obsahující živiny pro výživu kulturních rostlin a lesních dřevin, pro udržení nebo zlepšení půdní úrodnosti a pro příznivé ovlivnění výnosu či kvality produkce. • Statkové hnojivo: Statkovým hnojivem se rozumí hnůj, hnojůvka, močůvka, kejda, sláma, jakož i jiné zbytky rostlinného původu a další vedlejší produkty vzniklé chovem hospodářských zvířat, vznikající zejména v zemědělské prvovýrobě, nejsou-li dále upravovány.
Statková hnojiva • Hnůj – směs výkalů, steliva, zbytků krmiva, odlišuj od chlévské mrvy!!! Obsah živin v hnoji je různý podle druhu hospodářských zvířat, podle podílu steliva (sláma, seno, piliny) • Močůvka - představuje moč neboli tekuté výkaly zvířat. Její produkce je závislá jednak na druhu hospodářských zvířat, ale také na technologii ustájení. • Kejda - představuje směs tuhých výkalů a moči hospodářských zvířat. Hodně rozšířená v západních zemích –produktivita práce, snadná skladovatelnost aplikace a manipulovatelnost
1. HISTORIE HNOJENÍ • Kejdové hospodářství v Krkonoších již od 16. století, využívání i dřevěného popela
Letní boudy na hřebenech Krkonoš
Hnojůvka • Představuje kapalinu, která vytéká z hnojiště. • Kromě moči absorbované ve stelivu je složena ze srážkové vody, která protéká hnojištěm a obohacuje se o nejrůznější látky. • Vhodným způsobem pro omezení produkce hnojůvky a rizik s tím spojených je zastřešení hnojiště, běžně prováděné například v Holandsku. • V našich podmínkách však zastřešení naráží na nedostatek investičních finančních prostředků.
Zbytky biomasy • představují také statková hnojiva • kompostaci nevyužité biomasy (mulčování) • ponechávání hromad sklizené biomasy na lokalitách či jejich pouhé odklizení na „méně nápadné místo“ lze považovat za rizikové
Rozdělení statkových hnojiv podle uvolnitelnosti N • Hnojiva s rychle uvolnitelným dusíkem – poměr C:N je nižší než 10 (kejda, hnojůvka, močůvka, silážní šťávy, trus drůbeže a drobných hospod. zvířat s podestýlkou nebo bez) • Hnojiva s pomalu uvolnitelným dusíkem – poměr C:N je vyšší než 10 (statková hnojiva se zbytky steliva – hnůj)
Uvolňování živin v závislosti na použitém stelivu • Sláma – 1 kg neřezané slámy pojme 2,4 kg moči, řezanka – 2,9 kg • Piliny, hobliny – pojmou minimální množství moči a ta se z hnoje rychle uvolňuje, z tohoto důvodu je nutné s hnojem s polinami nakládat jako s hnojivem s rychlým uvolňováním N
Jak zjistím produkci statkových hnojiv na farmě? • Přímým měřením – metoda přesná, ale časově a finančně náročná (většinou pouze za účelem výzkumu) • Výpočty podle prováděcích vyhlášek k zákonu o hnojivech
Modelový příklad farmy v ZCHÚ hospodařící pouze na TTP • Výměra podniku: 100 ha TTP • Počet hospodářských zvířat: 30 DJ • Délka zimního krmného období: 150 dnů, po zbytek roku se stádo pase • Technologie ustájení: na hluboké podestýlce bez produkce kapalných statkových hnojiv • Zemědělec veškerý vyprodukovaný hnůj aplikuje na rozlohu 5 ha (zjištěno kontrolním orgánem při šetření a podle evidence) • Dle dotačních titulů se zemědělec zavázal používat dávku hnojiv max. 40 kg N*ha-1 • Kladená otázka: dodržuje zemědělec pravidla hnojení, k nímž se zavázal?
Postup při hledání odpovědi na položenou otázku 1. 2. 3. 4. 5. 6.
365 (počet dní v roce) / 150 (krmné dny ve stáji) = 0,41 (část roku, po níž došlo k produkci hnoje) 0,41*30 (počet dobytčích jednotek) = 12.33 (odpovídá celoroční produkci hnoje od vypočteného počtu dobytčích jednotek) 12,33*11,5 (průměrná roční produkce hnoje v tunách na 1DJ skotu podle přílohy č. 3 vyhlášky č. 274/1998 Sb.) = 141,78 (roční faremní produkce hnoje v tunách) 141,78*5 (obsah dusíku v kg v jedné tuně hnoje již po odečtu skladovacích ztrát podle přílohy č. 2 k vyhlášce č. 274/1998 Sb.) = 708,9 kg N (roční produkce dusíku ve hnoji vyprodukovaném na farmě) 708,9 / 5 (počet pohnojených hektarů) = 141,8 kg N*ha-1 Závěr: Zemědělec použil dávku 141,8 kg N*ha-1 a dopustil se tak porušení podmínek stanovených pro poskytnutí dotace. Pokud by měl dodržet maximální stanovenou dávku dusíkatého hnojení 40 kg N*ha-1, musel by pohnojit 17,7 ha (708,9 / 40) travních porostů.
Průměrný obsah N, P a K ve statkových hnojivech Statkové hnojivo (průmě rný obsah sušiny)
dusík (N)* (kg . t-1 )
fosfor (P2 O5 )* (kg . t-1 )
draslík (K2 O)* (kg . t-1 )
hnůj skotu (23%)
5,0
3,1
7,1
hnůj prasat (23%)
6,2
5,7
5,1
koňský hnůj (29%)
5,2
3,2
7,3
ovčí hnůj (28%)
7,6
3,7
10,4
močůvka skotu a hnojůvka (2,4%)
2,5
0,2
5,3
močůvka prasat a hnojůvka (2,0%)
2,8
0,5
2,5
kejda skotu (7,8%)
3,2
1,5
4,8
kejda prasat (6,8%)
5,0
3,0
2,3
kejda drůbeže (11,8%)
9,6
6,4
3,8
čerstvý drůbeží trus (23%)
18,0
11,9
7,1
suchý drůbeží trus (73%)
28,0
35,5
21,8
drůbeží podestýlka (50%)
19,2
16,0
11,3
Rizika spojená s produkcí kapalných statkových hnojiv v našich podmínkách
• 1) zastaralé skladovací prostory • 2) nedostatečná kapacita skladovacích prostor • 3) nadměrné ředění srážkovou vodou z děravých okapů, ucpané kanalizace a pod., které vyvolává nutnost vyvážet jímky i v zimním období
Minerální hnojiva • Většina těchto hnojiv je produktem chemického či jiného průmyslu • Lze je rozdělit na hnojiva jednosložková a vícesložková • Dělí se podle hlavního prvku, jež obsahují, na dusíkatá, fosforečná, draselná, hořečnatá, vápenatá a další • Kapalná, pevná (granulovaná, prášková)
Registrace hnojiv • Každé minerální hnojivo, které má být použito k aplikaci na zemědělské půdě, prochází podle zákona o hnojivech č. 156/1998 Sb. registračním řízením • Seznam registrovaných hnojiv zveřejňuje vždy k 1. lednu Ústřední zkušební a kontrolní ústav zemědělský ve svém věstníku
Dusíkatá hnojiva • Ledek amonný s vápencem (LAV) – Nejčastěji se prodává ledek s obsaham dusíku 27,5%, z čehož polovina je ve formě amonné a polovina dusičnanové (NH4NO3). Obsah vápníku je 8%. • Ledek vápenatý (LV) – Průměrně obsahuje 15% N a 20% Ca. • Síran amonný (SA) – Je hnojivem se silně okyselujícím účinkem. Obsahuje 21% N a 24% S ((NH4)SO4). • Močovina (MO) – obsahuje 46 % N. • DAM – je kapalné hnojivo složené z dusičnanu amonného a močoviny. Obsahuje 30% hmotnostních N. Pro hnojení trvalých travních porostů (TTP) se používá jen sporadicky, využití zejména na orné půdě.
Fosforečná hnojiva • Superfosfát (SP) – obsahuje průměrně 8% P, 20% Ca a 10% S. V současné době se P hnojiva používají v omezené míře (20% oproti roku 1989). • Tomasova moučka – produkt hutnického průmyslu, dnes se již nepoužívá • Dřevěný popel – využívaný v minulosti a perspektivní i dnes v bio-zemědělství
Draselná hnojiva • Draselná sůl (DS) – chlorid draselný, Obsahuje zhruba 50 % K, 47% Cl a malý podíl Na. V současné době se travní porosty draselnou solí téměř nehnojí. • Síran draselný – silně okyselující účinek
Vápenatá hnojiva • Pálené vápno (PV) – obsahuje 57-60 % Ca, podíl Mg je dán kvalitou vápence, z nějž je vápno vyrobeno. Nejčastěji se pohybuje v rozmezí od 2 do 6%. Vápnění travních porostů v současné době probíhá jen velmi sporadicky. • Mletý vápenec
Vícesložková hnojiva • V současné době je na trhu bohatý sortiment jak pevných, tak kapalných vícesložkových hnojiv. Z pevných hnojiv se nejčastěji používá hnojivo označované jako NPK vyráběné v několika formách (12-17%N; 5,3-7,5%P; 10-14,1%K).
Rozdělení minerálních hnojiv podle skupenství • Pevná – uplatnění při kořenové výživě rostlin a úpravě půdních poměrů (např. chemická meliorace vápněním) • Kapalná – uplatnění jak při kořenové, tak při mimokořenové (listové) výživě, možné kombinovat s nejrůznějšími přípravky na ochranu rostlin a regulaci růstu, rychlý fyziologický účinek
Rozdělení minerálních hnojiv podle rychlosti uvolňování živin • S rychlým uvolňováním živin – uplatnění v klasickém zemědělství zejména z důvodu nižší ceny • S pomalým (postupným) uvolňováním živin (slow release fertilizers), uplatnění v lesním hospodářství, zahradnictví atd…šetrnější k životnímu prostředí, například korekce žloutnutí smrku vlivem nedostatku Mg (uplatnění hnojiva silvamix Mg)
1. Vliv dlouhodobého hnojení na TTP varianta Kontrola Ca Ca/N Ca/N/P Ca/N/P/KCl Ca/N/P/K 2SO4
značení variant A B C D E F
Rengen Grassland Experiment Table 2 Concentration of trace elements in applied fertilizers (mg kg-1 )
fertilize r limestone ammonium nitrate (KAS 27)
As 0.6
Cd 0.2
Cr 0.7
Cu
Fe
Mn
Ni
Pb
Zn
5.3
392. 4
90.7
1.5
29.5
25.3
3.0
2.5
1.0
3.4
potassium chloride
0.2
0.1
3.0
4.3
153. 4
quick lime
1.0
0.0
0.3
7.8
3.2
0.2
1.4
0.5
0.1
Thomas phosphate
4.7
0.4
597. 6
43.3
4578 .5
1331 .9
2.3
5.8
5.5
potassium sulfate
0.2
0.0
0.1
8.8
10.3
2.3
0.3
0.9
5.8
Rengen Grassland Experiment Table 3 Amounts of trace elements (g ha-1 ) supplied annually to the treatments since 1941.
A s
C d
A
0
0
0
0
0
B
1. 19
0. 05
0.30
9.1 2
C
1. 42
0. 11
0.56
D
3. 95
0. 34
E
4. 02
F
4. 02
treatment
Cr
Cu
Fe
Mn
Ni
Pb
Zn
0
0
0
0
3.77
0.22
1.7 0
0.6 0
0.1 0
11. 10
149.1 3
33.80
2.2 5
11. 54
9.4 8
319. 30
34. 19
2590. 97
744.1 3
3.5 0
14. 63
12. 39
0. 38
320. 49
35. 89
2652. 33
745.3 1
4.4 8
15. 04
13. 73
0. 35
319. 32
37. 00
2594. 27
744.8 7
3.6 0
14. 90
14. 23
Rengen Grassland Experiment
2. Reziduální půdní úrodnost a její vliv na obnovu polopřirozených travních porostů
Aplikace kapalných hnojiv do půdy
Aplikace hnojiv závlahou
Rozmetadla pevných minerálních hnojiv
Aplikátor kejdy
Rozmetadla tuhých statkových hnojiv
