Humus - půda - rostlina (9) Humusové látky a minerální výživa rostlin

Minerální živiny jsou rozhodujícím faktorem výrobnosti ekosystému. V otevřeném ekosystému, kde je nezbytné stabilizovat výrobnost na vysoké úrovni, nabývají minerální živiny dále na významu. V praxi se tato problematika často zjednodušuje zúžením na otázku dávek minerálních hnojiv.

Zvýšená úroveň minerálního hnojení, jakkoli nezbytná pro udržení vysoké výnosové úrovně rostlin, vykazuje zároveň řadu negativ. Především jde o vyšší finanční náročnost pěstitelských technologií, a to při současně klesající ekonomické efektivnosti vložených prostředků. Platí totiž zákon klesajících přírůstků výnosů při stupňovaných dávkách minerálních hnojiv. Zároveň se projevují negativní důsledky vysoké úrovně minerálního hnojení z hlediska environmentálního.

Jedná se o rizika kontaminace půdy a podzemních i povrchových vod nevyužitými zbytky minerálních hnojiv, především nitráty a fosfáty. Půdám hrozí soustavné okyselování se všemi nežádoucími důsledky z toho plynoucími a může docházet až k zasolování půd. Zvýšená koncentrace minerálních iontů v půdním roztoku vede i k poškozování samotných rostlin, zejména ve fázi klíčení a vzcházení porostů. Dojde-li k přehnojení porostu, může být narušen optimální poměr mezi jednotlivými živinami a také mezi makro- a mikroelementy.

Eliminace těchto nežádoucích doprovodných jevů vysoké úrovně minerálního hnojení může být obtížná. Cestou k ní rozhodně nejsou extremistické přístupy alternativních zemědělských systémů, které používání minerálních hnojiv drasticky omezují, ne-li rovnou vylučují. Skutečné ekologické myšlení vychází z faktu existence otevřeného ekosystému, a tato skutečnost rozhodně nepřipouští odmítání minerálního hnojení.

Moderní zemědělství má k dispozici řadu způsobů a metod, vycházejících z vědeckých poznatků, kterými může nepřímé působení vysokých dávek minerálních hnojiv omezit. Může se jednat o stanovení použitého množství hnojiv na základě analýz půdy na kationtovou výměnnou kapacitu, aplikaci hnojiv s pozvolným uvolňováním živin nebo o nějakou formu organominerálního hnojení. V těchto souvislostech obracíme pozornost k rozpustným humusovým látkám.

V literatuře se často setkáváme s údaji, které svědčí o pozitivním vlivu těchto látek na zvýšení příjmu minerálních živin rostlinami. V jednotlivých pokusech jsme takové případy rovněž zaznamenali. Na druhé straně najdeme v literatuře i údaje, které zvýšený příjem minerálních živin nepotvrzují. Je jasné, že humusové látky působí na rostliny v interakci s celou řadou vnějších podmínek každého stanoviště. V půdě nepůsobí samostatně, ale v celém komplexu ekologických faktorů. Otázka vztahu mezi humusovými látkami a minerální výživou rostlin je tedy otevřená. Rozhodli jsme se ji řešit na základě respektování výše naznačených souvislostí s cílem dopracovat se k výsledkům, které by mohly přinést vhodná doporučení pro zemědělskou praxi.

Experimentální řešení problematiky

Problematika byla řešena statistickým a agronomickým hodnocením souboru 25 exaktních polních pokusů s kukuřicí, sklízenou v silážní zralosti. Výnosy rostlin jsme vyjadřovali v sušině celých rostlin. Pokusy byly vedeny ve 13 ročnících na 8 stanovištích. Do souboru byly zařazeny kombinace s minerálním NPK - hnojením bez použití humusového preparátu (kontrola) a s jeho použitím (NPK + HK). Dávky minerálních hnojiv byly na úrovni 69 kg N + PK a 120 kg N + PK na hektar. Soubor byl získán z dostatečně rozdílných podmínek, takže výsledky mohou být z agronomického hlediska interpretovány s dostatečnou objektivitou. Vysoká variabilita základního souboru, vyplývající z rozdílnosti podmínek, však omezovala možnost statistického hodnocení analýzou rozptylu.

Nejprve jsme hodnotili závislost přírůstků výnosů vlivem přírůstků výnosů vlivem humusového koncentrátu (y) na základních výnosech kontrolních kombinací (x). K tomuto hodnocení jsme použili regresní analýzu. Nejvhodnějšího vystižení závislosti bylo dosaženo při použití rovnice paraboly y = ax²+bx +c, při korelačním indexu KI = 0,45. Naprosto zanedbatelnou hodnotu měl korelační index KI při y = konst. Tyto skutečnosti můžeme z agronomického pohledu interpretovat tím způsobem, že vliv preparátu na zvýšení výnosu závisí na charakteru stanoviště a že se zvyšuje při optimalizaci všech dalších vnějších faktorů. Toto zjištění je potvrzením již výše uvedené statistické analýzy vlivu humusových látek na výnosy různých plodin, kdy jsme v souboru 114 pokusů dosáhli pro rovnici paraboly korelačního indexu KI = 0,67 (kap. 3. 3.). Nižší hodnotu KI vysvětlujeme výrazným zmenšením hodnoceného souboru (25 proti 114). Zanedbatelná hodnota KI při y = konst. Znamená, že v různých stanovištních podmínkách rozhodně nemůžeme očekávat konstantní působení humusových látek, tedy stejný vliv na zvýšení výnosu. Je to statistické potvrzení tím, že humusové látky působí na rostliny v závislosti na podmínkách stanoviště. Toto je ovšem i důvodem, proč nepovažujeme za vhodné obecně vyjadřovat účinky preparátu v průměrných hodnotách zvýšení výnosu. Samozřejmě, že humáty mají pozitivní vliv na výnosy rostlin, průměrné hodnoty však mohou být zavádějící, protože na jednotlivých lokalitách budou vždy často zjišťovány i značné odchylky od průměru, ať už směrem dolů nebo nahoru.

Jako další jsme na základě výsledků pokusů v uvedeném souboru řešili otázku vlivu humusových látek na zvýšení příjmu minerálních živin rostlinami. K vyjasnění tohoto problému jsme použili pořadové testy. Citlivý WILCXONŮV párový test jednoznačně prokázal pozitivní vliv humusových látek na zvýšení akumulace živin v rostlinách. Konkrétně pro dusík a fosfor na hladině významnosti 0,1% a pro dusík na hladině 1%, což všechno znamená vysoce významné zvýšení hromadění sledovaných živin. Pro vápník a hořčík bylo zjištěno statisticky významné zvýšení akumulace na hladině významnosti 5%. Statisticky byla tedy potvrzena teze, podle níž rozpustné humusové látky zvyšují příjmovou kapacitu rostlin pro minerální živiny. Z agronomického pohledu musíme vzít v úvahu nejméně dvě související okolnosti. Za prvé je třeba si uvědomit, že v přírodě neexistuje nic stoprocentního, takže i při vysoké statistické významnosti se najdou případy,i když je jich minimum, kdy ke zvýšení příjmu živin nedojde. Dosaženým výsledkům lze důvěřovat pro 95 – 99,9% případů.

Za druhé, a to je z praktického hlediska závažnější, pořadové testy hodnotí pouze kvalitativní stránku zkoumaného vztahu, což v našem případě znamená, zda humusové látky zvyšují nebo nezvyšují příjem živin rostlinami. Kvantitativní posouzení těchto vztahů, tedy o kolik se příjem zvyšuje, však zůstává dále otázkou. Proto na tomto místě neuvádíme statisticky zjištěné údaje o tom, o kolik kilogramů na hektar se příjem jednotlivých živin zvýšil. Pro praxi považujeme za důležitou především otázku, jakou úroveň minerálního hnojení zvolit při současné aplikaci humusového preparátu. Tento problém byl řešen ve dvou podsouborech pokusů s odlišnou dávkou minerálního hnojení při počtu vyšetřených případů n = 13. Nižší úroveň hnojení znamená 60 kg N + 45 kg P₂O₅ + 100 kg K₂O na hektar, tedy celkem 205 kg čistých živin. Na vyšší úrovni bylo hnojeno 120 kg N + 72 kg P₂O₅ + 100 kg K₂O, tedy 292 kg č. ž. na hektar. Vliv humusového koncentrátu (10 l .ha^-1) na čerpání živin rostlinami je na obou úrovních hnojení prakticky shodný. Při vyjádření fosforečného a draselného hnojení v oxidech se na nižší úrovni hnojení zvýšila akumulace živin v rostlinách vlivem aplikace preparátu o 45 kg NPK na hektar, na vyšší úrovni hnojení pak o 46 kg NPK. Zjištěné hodnoty rozptylu jsou přitom tak velké, že nutně vedou k pochybnostem o věrohodnosti vypočtených průměrů. Lze konstatovat pouze tolik, že v daném rozmezí dávek hnojiv úroveň minerálního hnojení neovlivnila efekty humusových látek na akumulaci živin v rostlinách. Pro praxi může tento výsledek znamenat pouze tolik, že při aplikaci humátů nehraje zvýšení dávek minerálních hnojiv významnou roli pro zvýšení příjmu živin rostlinami. Z praktického hlediska je zajímavější otázka vlivu humusových látek na úroveň výnosů při různých dávkách minerálních hnojiv. Výsledky tohoto hodnocení uvádí tab. č. 1.

Tab. č.1:  Průměrné výnosy sušiny kukuřice v polních pokusech při různých dávkách minerálních hnojiv (NPK) a aplikaci humusového koncentrátu (HK) v t .ha^-1. Počet pokusů n = 13

 

Prohlédneme-li si kriticky uvedenou tabulku, musíme v první řadě konstatovat značné hodnoty rozptylu. Víme ovšem, že tato variabilita souboru je dána velmi rozmanitými podmínkami, v nichž jednotlivé pokusy probíhaly. Současně je však třeba zdůraznit, že většina jednotlivých pokusů, z nichž je podsoubor sestaven, poskytla statisticky významné rozdíly a všude se projevovala shodná tendence. Tato tendence ukazuje jednoznačně na to, že zvýšení dusíkatého hnojení na dvojnásobek poskytlo v podstatě stejný výnos sušiny jako aplikace humusového koncentrátu k poloviční dávce dusíku. Stejnou tendenci vysledujeme i u průměrných, i když statisticky neprůkazných výsledků. Vezmeme-li za základ dalších úvah variantu s 60 kg N + PK bez aplikace preparátu, vidíme, že zdvojnásobení dávky dusíku zvýšilo výnos o 2,0 t .ha^-1 sušiny (+20%), zatímco aplikace humusového preparátu na nižší dávce dusíku zvýšila výnos o 1,6 t .ha^-1 (+ 16,5%). Aplikace preparátu na vyšší úrovni minerálního hnojení vede k dalšímu nárůstu výnosů. Bude záležet na každém hospodáři,jak posoudí finanční náročnost a ekonomickou efektivnost jednotlivých variant k environmentální aspektům minerálního hnojení.

V další práci se souborem polních pokusů s kukuřicí jsme zaměřili pozornost k otázce, jak může být účinnost aplikovaných humusových látek ovlivňována schopností půdy zabezpečovat rostlinám minerální živiny. Jde tedy o hodnocení složitějších interakcí mezi minerálními a humusovými látkami. Pro hodnocení těchto závislostí jsme použili opět statistickou metodu regresní analýzy.

Jako nejvýznamnější z hlediska účinnosti preparátu se ukázala schopnost stanoviště zabezpečovat rostliny fosforem. Závislost zde měla opět charakter paraboly a pro zvýšení výnosů vlivem preparátu dosáhl korelační index KI hodnoty 0,43. Pro všechny ostatní sledované živiny (N, K, Ca, Mg) nabýval korelační index velmi nízkých hodnot. V podstatě to znamená, že nejvyšší výnosotvorné efekty humusového koncentrátu byly zjištěny na těch stanovištích, kde na kontrolních nehnojených variantách bylo v porostech nahromaděno nejvíc fosforu. Ukázala se tedy určitá závislost mezi účinností preparátu a výživou rostlin fosforem, i když vzhledem k hodnotě korelačního indexu dosud ne zcela statisticky průkazná.

Tuto závislost jsme dále sledovali ve snaze vztahy mezi humáty a fosforem co nejvíc upřesnit. Nejtěsnější závislost se projevila ve vztahu k poměru mezi v rostlinách akumulovaným fosforem a dusíkem, kdy korelační index dosáhl dokonce pro lineární vztah y = ax vysoké hodnoty 0,81. Z pohledu agronomického z toho vyvozujeme poznání, že maximální efekty preparátu můžeme očekávat při vyrovnané výživě rostlin dusíkem a fosforem. Z toho pro praxi vyplývá závažný poznatek, totiž že vhodná racionalizace minerálního hnojení je rozhodujícím předpokladem pro vysokou účinnost použitého humusového preparátu. Hodnota korelačního indexu KI = 0,81 je natolik významná, že racionalizaci hnojení fosforem a dusíkem můžeme považovat za zásadní požadavek pro zabezpečení pozitivních výsledků aplikace humusových látek. Význam nutnosti využívat racionalizačních metod hnojení pro vysokou účinnost humusových preparátů podtrhuje ještě fakt, že uvedený korelační index KI = 0,81 byl zjištěn pro lineární závislost y = ax. Tuto skutečnost interpretujeme tak, že při vyrovnané akumulaci dusíku a fosforu v rostlinách závisí účinnost preparátu podstatně méně na vnějších podmínkách,než při nevyrovnané výživě rostlin.

Vztah mezi agronomickou účinností preparátu a schopností stanoviště zabezpečovat rostliny fosforem považujeme za klíčový z hlediska poznání interakcí mezi procesy minerální výživy rostlin a humusovými látkami. Z toho důvodu má řešení této otázky také význam praktický. Výše pospaný soubor 25 pokusů s kukuřicí jsme do užších kategorií podle akumulace fosforu (P) v biomase kontrolních porostů, u nichž nebyl preparát použit. Tím došlo k zúžení původního souboru na několik podsouborů, takže s jinými výhradami mohla být ke statistickému hodnocení výsledků použita metoda analýzy rozptylu, i když nebylo možno očekávat, že ve všech případech budou získané rozdíly statisticky významné. Kategorie podle nahromadění fosforu v kontrolním porostu kukuřice bez humátů jsme rozdělili takto : pod 20 kg P,20 – 25 kg P, 26 – 30 kg P a nad 30 kg P v sušině biomasy na hektar. Těmto kategoriím jsme přiřadili dosažené výnosy, a to jak na kontrolní kombinaci, tak i na variantě s aplikací humusového koncentrátu a zároveň jsme pro každou kombinaci vypočetli přírůstky výnosů dosažené aplikací preparátu. Výsledky jsou uvedeny v tab. č. 2.

Tab. č.2: Vliv humusového koncentrátu na zvýšení výnosu sušiny kukuřice v závislosti na akumulaci P v porostu.

 

Rozborem výsledků snadno zjistíme, že při nízké zásobenosti fosforem (pod 20 kg .ha^-1) zvyšuje preparát výnos na úroveň kategorie se zásobeností dobrou na 10,3 tuny na hektar. Maximální přírůstek výnosu byl dosažen při zásobeností rostlin fosforem na úrovni 20 -25 kg P . ha^-1 a činil 2,4 tuny sušiny na hektar. Toto zvýšení výnosu bylo přitom shledáno jako statisticky významné. Při vyšší akumulaci fosforu v rostlinách přírůstky výnosů vlivem preparátu postupně klesají, i když výnosy na pokusné variantě jsou stále vyšší než na kontrolní kombinaci. Při vysoké akumulaci fosforu v nadzemní hmotě rostlin (nad 30 kg P na hektar) se na kontrolní pouze minerálně hnojené kombinaci zvyšuje výnos velmi výrazně (+ 4,2 t sušiny na hektar), kombinace s aplikací preparátu si však stále udržuje předstih (+ 1,1 t .ha^-1 proti srovnatelné kontrole, resp. relativně + 7%). Obdobným způsobem jsme hodnotili vliv zásobenosti rostlin fosforem a v souvislosti s tím i vliv humusového koncentrátu na akumulaci fosforu a dusíku v nadzemní hmoty rostlin.Výsledky uvádí tabulka číslo 3.

Tab. č. 3: Vliv humusového koncentrátu na zvýšení příjmu P a n rostlinami v závislosti na akumulaci P v porostu bez aplikace preparátu. Výsledky jsou uvedeny v kg .ha^-1.

 

Z uvedených výsledků si lze udělat dobrou představu o tom, jak v závislosti na vnějších podmínkách stanoviště kvantitativně vyjádřit vliv humusových látek na akumulaci živin v rostlinách a porovnáním obou tabulek zároveň i vliv preparátu na tvorbu výnosu. V podmínkách, kdy stanoviště neposkytuje dostatečnou nabídku přijatelných živin pro rostliny, zvyšuje preparát příjem živin jen málo a statisticky nevýznamně. Přírůstek výnosu vlivem humusových látek je však poměrně velký (tvoří 2/3 maximálního zjištěného přírůstku), což vede k představě, že tvorba výnosu v suboptimálních podmínkách se vlivem humusových látek realizuje jiným způsobem, než je vliv preparátu na zlepšení příjmu živin. V optimálních podmínkách (20 –25 kg P.ha^-1) byl zjištěn maximální vliv preparátu na zvýšení hromadění živin v rostlinách a zároveň i nejvyšší vliv na přírůstek výnosu ( + 2,4 t .ha^-1).

Všechny tyto rozdíly jsou statisticky významné. Postupně pak dochází ke snížení přírůstků akumulace živin v porostu i ke snížení přírůstků akumulace živin v porostu i ke snížení přírůstků výnosu proti kontrole. Při velmi vysoké nabídce fosforu (kategorie nad 30 kg P.ha^-1)vede aplikace humusových látek dokonce k mírnému poklesu akumulace obou sledovaných živin v rostlinách. Výnosy biomasy jsou však aplikací preparátu ovlivňovány dále pozitivně. Z vyhodnocení dosažených výsledků vyplývá představa, že vliv humusových látek na výnosy může být realizován různými mechanismy, není to jen vliv na zvýšení příjmu živin, ale vliv na vyšší využití přijatých živin v metabolických procesech. Oba tyto mechanismy vedou ke stejnému výsledku, totiž ke zvýšení výnosu, což zřetelně ukazuje na to, že humusové látky působí na rostliny nespecificky.

Pro řešení této otázky jsme zvolili následující postup : stanovili jsme utilizaci dusíku jako poměr celkové sušiny nadzemní biomasy k celkovému akumulovanému dusíku. Využití dusíku jsme hodnotili proto, že dusík můžeme mezi všemi rostlinnými živinami považovat za hlavní faktor významnosti porostů. Pokud byl přírůstek akumulace dusíku vlivem humusových látek záporný (kategorie nad 30 kg P .ha^-1), nebo nepřesáhl množství +20 kg N .ha^-1 (v porovnání vzdálenějších od optima), nápadně se zvyšovala utilizace dusíku a toto zvýšení bylo podle WILCOXONOVA párového testu shledáno jako statisticky vysoce významné. V případech, kdy preparát zvýšil akumulaci dusíku nad 20 kg N .ha-1, byla utilizace N vždy snížena, což bylo rovněž shledáno jako statisticky významné. Statisticko – agronomickým rozborem výsledků 25 polních pokusů s kukuřicí se podařilo objasnit některé souvislosti mezi aplikací humusových preparátů a minerální výživou rostlin.

Především se potvrdilo, že účinnost preparátu těsně souvisí s podmínkami prostředí, a sice tak, že humusové látky v různých vnějších podmínkách nastartují takový typ metabolismu, který je na daném stanovišti biologicky výhodný. Při vyšší nabídce živin zvyšují humusové látky příjmovou kapacitu pro minerální živiny a tím dále zvyšují akumulaci živin v rostlinách, a to při pozvolna klesající utilizaci živin na tvorbu výnosu. Zjištěné zvýšení výnosu je dáno vyšším příjmem živin, nikoliv jejich zhodnocením v metabolických procesech. Naproti tomu na lokalitách chudších s omezenou nabídkou živin se další hromadění živin v biomase zvyšuje jen málo v souladu s charakterem stanoviště, významně se však zvyšuje utilizace živin na tvorbu výnosu.

V podmínkách luxusního konzumu vede aplikace preparátu k mírnému snížení akumulace živin v rostlinách, zároveň se však významně zvyšuje využití přijatých živin v metabolismu rostlin. Různé metabolické cesty vedou ke stejnému cíli, kterým je zvýšení výnosu plodin. Toto nespecifické působení preparátu je možno vysvětlit tím, že humusové látky působí především na energetický metabolismus, který je nadřazen všem dílčím metabolickým procesům. Vyšší energetická úroveň rostliny je zřejmě spouštěcím mechanismem aktivace polygenních systémů, které kontrolují a regulují růstové procesy rostlin. Skutečnost, že působení humusových látek nejtěsněji souvisí se schopností stanoviště zabezpečovat akumulaci fosforu v rostlinách, není zvlášť překvapující. Ukazuje pouze na skutečnost, že fyziologická aktivita rozpustných humátů je charakteru energetického.Považujeme však za vhodné v této souvislosti připomenout, že samotná přijatelnost fosforu rostlinami je do značné míry ovlivněna právě humusovými látkami.

Dále upozorňujeme na výsledky našich pokusů s používáním granulovaných minerálních hnojiv modifikovanými látkami, kdy nejvyšší výnosový efekt vykázal superfosfát povrchově upravený humusovým koncentrátem (kap. 3. 8.7.). Pro pěstitelskou praxi mají získané výsledky zásadní význam. Z praktického pohledu humusové látky jednoznačně a významně zvyšují produkční efektivnost minerálního hnojení a tuto skutečnost považujeme zejména v otevřeném ekosystému za rozhodující faktor stabilizace výnosů plodin na vyšší úrovni. Důležité je, že zvýšení výnosů a jejich stabilizace nejsou podmíněny zvýšeným množstvím aplikovaných živin, ale zvýšením jejich účinnosti. Používání preparátů rozpustných humusových látek proto považujeme za jedno ze základních opatření v systémech agrotechniky, jehož význam je srovnatelný s minerálním i organickým hnojením.

Musíme odmítnout představu o humusových preparátech jako o dodatkovém opatření v rostlinné výrobě typu různých stimulátorů růstu. Má-li být hospodaření v obecných ekosystémech skutečně efektivní, je aplikace humusových preparátů nezbytností.

Literatura ke kapitole 9 :

1. VRBA V. : Humusový koncentrát v praktické výživě rostlin. Agrochémia, 21, 8, 1981

Tweet

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost