Humus - půda - rostlina (15) Minerální hnojiva

V podmínkách, kdy je většina minerálních prvků vázaných v rostlinné hmotě odváděna mimo ekosystém, je třeba jejich navrácení půdě formou minerálního hnojení považovat za základní systémové opatření k udržení produktivnosti otevřeného ekosystému. Jakékoliv tendence k omezování minerálního hnojení a případně i jako úplné vyloučení z pěstitelských technologií hodnotíme jako nesystémové zásahy, které nerespektují popsané ekologické souvislosti. Jestliže některé podniky hospodařící tímto způsobem samy přiznávají pokles výnosů až o 40% proti konvenčnímu zemědělství, je třeba poukázat na faktický neúspěch těch forem hospodaření, které přehlížejí existenci otevřeného ekosystému.

Jednou z charakteristik otevřeného ekosystému je vysoká čistá produkce, což představuje tu část produkce, která může být ekosystému odňata, aniž by se ekosystém zhroutil. Prakticky to znamená vysoké výnosy a vysokou užitkovost hospodářských zvířat. Zároveň je však třeba zdůrazňovat, že konvenčním způsobem minerálního hnojení nelze efektivně zajistit vysokou produktivnost ekosystému (včetně možného nepříznivého dopadu na ekosystém samý).

Vysoká úroveň minerálního hnojení, vycházející z potřeby nahradit odčerpané živiny, se negativně projeví na ekonomické efektivnosti zemědělské výroby, zároveň může ohrozit životní prostředí a vysoká koncentrace minerálních živin v půdním roztoku také neodpovídá ekologickým požadavkům rostlin. Výnosy hnojených plodin neodpovídají vynaloženým prostředkům a postupně klesá i kvalita sklizně. Tyto negativní efekty jsou důsledkem působení zákona o ubývajících přírůstcích výnosů při stupňovaných dávkách minerálních hnojiv. Působení tohoto zákona vysvětlujeme následujícími skutečnostmi :

• při vysokých dávkách minerálních hnojiv stačí opomenout jediný faktor, který se tak dostane do minima a stane se určujícím pro výnosy plodin,
• vyšší úroveň minerálního hnojení znamená také vyšší ztráty živin, ať vyplavením do spodních vrstev půdy, anebo tvorbou nerozpustných sloučenin, z nichž rostliny nemohou potřebné živiny čerpat. Vyplavení nadbytečných živin může způsobit i kontaminaci vodních zdrojů,
• aplikace vysokých dávek minerálních hnojiv zvyšuje aktuální koncentraci prvků v půdním roztoku, což vyvolává u rostlin minerální stres (zasolení půdy),
• vysoké dávky živin narušují optimální poměr mezi prvky, což vede k projevům iontového antagonismu, narušení optimálního poměru mezi makroelementy a mikroelementy a to se vždy projevuje poruchami příjmu živin, tedy na zdravotním stavu rostlin,
• v některých případech může dojít i k jednostrannému přehnojení dusíkem, tím je negativně ovlivněno narůstání kořenové soustavy a důsledkem je snížená příjmová kapacita rostlin pro minerální živiny.

Při podrobnějším vyhodnocení uvedených skutečností, dojdeme k závěru, že důvodem poklesu účinnosti minerálních hnojiv nejsou prvky samotné, ale narušení poměru mezi minerálními živinami a organickými látkami. Otázka tedy nestojí tak, zda minerálně hnojit či nehnojit, otázkou je, jakým způsobem zvýšit účinnost minerálních hnojiv. Řešení musíme hledat v různých formách organominerálního hnojení.

Nejen z hlediska ekologického nejsou na prvním místě důležité dávky minerálních hnojiv, ale jejich účinnost. Pokud starší literatura uvádí, že například dusík z minerálních hnojiv je využitelný ze 60% dodaného množství a fosfor je využíván až z 25%, platily tyto údaje snad při relativně nízké úrovni minerálního hnojení, kdy se množství použitých hnojiv počítalo na desítky kilogramů čistých živin NPK na hektar. V současnosti, kdy uvažujeme o dávkách NPK v řádové úrovni stovek kilogramů na hektar, musíme počítat s mnohem nižší účinností aplikovaných živin.

Využitelnost dodaných minerálních prvků na tvorbu výnosů přitom klesá rychleji, než se dávky hnojiv zvyšují. Důvodem je narušení ekologických souvislostí mezi humusem a minerálními prvky. Ke zvýšení účinnosti minerálních hnojiv na tvorbu výnosů plodin je nutné opětné navázání ekologických souvislostí mezi půdní organickou hmotou a minerálními živinami. Tomu slouží péče o základní půdní úrodnost podporou přeměn organické hmoty v půdě a zabezpečení dostatečné recyklace tak, jak jsou tyto postupy popsány v předchozích kapitolách.

Speciální pozornost je třeba věnovat vývinu a stabilizaci humusojílovitého sorpčního komplexu v půdě. Tento organominerální systém významně ovlivňuje přijatelnost a využitelnost minerálních živin rostlinami. Efektivním způsobem k naplnění tohoto cíle je aplikace humátu vápenatého ve formě kapalného preparátu na povrch půdy. Bližší informace o možnostech využití této nové účinné technologie jsou uvedeny v předchozích kapitolách.

Využitím půdního zlepšovače uvedeného typu převedeme významnou část minerálních prvků do staré půdní síly. Bude se muset změnit i samotná technologie výroby minerálních hnojiv. Chemický průmysl je většinou otevřen inovacím. Čas od času jsou na trh uváděny nové typy hnojiv, u nichž výrobce proklamuje právě vyšší účinnost aplikovaných rostlinných živin. Zvýšení agrochemické účinnosti je obvykle založeno na pozvolném rozpouštění živin, na retardovaném účinku na přídavcích specifických látek typu syntetických chelatizátorů a různých látek stimulační nebo inhibiční povahy (např. inhibitoru nitrifikace).

Objevují se hnojiva granulovaná, kombinovaná i různé systémy stavebnicového charakteru nebo hnojiva s vyšší koncentrací účinných látek. Zvláštní skupinu tvoří hnojiva kapalná včetně hnojiv suspenzních. Výrobci hnojiv mají zpravidla vlastní výzkumnou základnu, většinou i s dobrými možnostmi agrochemické testace, a to i v polních podmínkách. Jejich propagační a poradenské služby vyhledávají kontakty s uživateli hnojiv pořádáním seminářů a výstavních akcí, vydáváním katalogů hnojiv a jiných propagačních materiálů.

Podmínky pro navázání těsnějších kontaktů uživatelů hnojiv ze sféry zemědělství s agrochemickým průmyslem jsou v celku dobré úrovni. Jde pouze o to, aby zemědělci přicházeli s novými náměty pro výrobce hnojiv, a to jak na úrovni rezortního výzkumu, tak i na úrovni praxe. V otevřeném agroindustriálním systému by to mělo být samozřejmostí. Určitý nedostatek vidíme v tom, že zemědělské praxi dosud schází systém odborného poradenství, který by byl pro průmyslová pracoviště agrochemického výzkumu vhodným partnerem. Je na čase, aby se agrární komory a další profesní organizace začaly vážně zabývat i touto problematikou. Chemický výzkum je schopen vytvořit mnoho užitečného, zadání však musí přijít od uživatelů průmyslových výrobků.

VÝVOJOVÉ TYPY HNOJIV

Moderní inovace minerálních hnojiv musí vycházet z agroekologických poznatků o vztazích mezi organickou hmotou a minerálními živinami. Je tedy zřejmé, že půjde o různé formy a druhy organominerálních hnojiv. Je to jediná cesta, jak zvýšit účinnost průmyslových hnojiv při současné minimalizaci jejich negativního dopadu na životní prostředí.

Problematice organominerálních hnojiv jsme věnovali určitou pozornost i ve vlastním výzkumu humusových látek. Některá řešení včetně výsledků agronomické testace těchto hnojiv uvádíme v předchozích kapitolách. Stručný přehled vývojových druhů hnojiv, který následuje, si samozřejmě nečiní nárok na jakoukoliv úplnost. Mohl však být určitou inspirací pro zájemce o tuto problematiku.

Granulovaná hnojiva

Nejjednodušším způsobem spojení minerálních hnojiv s organickými látkami je povrchová úprava granulovaných minerálních hnojiv humusovými preparáty. Obsah humusových látek v hotovém výrobku se může pohybovat v širokém rozmezí od 0,2 – 10,0% hmotových. V naší práci jsme k povrchové úpravě použili granulovaný superfosfát (17,0 – 17,5% P₂O₅), močovinu (46% N), ledek amonný s vápencem (27% N) a kombinované hnojivo NPK 12-19-19. V agronomických testech v polních podmínkách byla u všech těchto hnojiv zjištěna vyšší účinnost aplikovaných minerálních živin na tvorbu výnosu hnojených plodin. Relativně nejlepší výsledky byly získány při úpravě superfosfátu. Tyto poznatky můžeme zčásti vysvětlit i nepřímým působením humusových látek, které se vysvětluje vazbou fosfátu prostřednictvím kovového prvku na molekulu humátu.

Humát chrání poutané fosfáty před reakcemi, které by jinak vedly k tzv. „zvrhávání fosforu“, tedy jeho přechodu do rostlinám nepřístupných forem. V této souvislosti připomínáme, že jednoduchý superfosfát s obsahem kolem 17 – 18% P₂O₅ můžeme v současných podmínkách považovat za vhodnější hnojiva, než superfosfáty koncentrovanější. Jde o významné příměsi vápníku a síry, které by jinak bylo nutné dodávat půdě z jiných zdrojů.

Kapalná hnojiva

Kapalné humusové preparáty jsou libovolně mísitelné se všemi známými druhy kapalných hnojiv. V polních pokusech jsme používali dusíkatý roztok DAM – 390 ve směsi s humusovými látkami. Modelově jsme ověřovali mísení s různými typy NP – roztoků a s NPK – suspenzemi. Možné je rovněž mísení s různými speciálními hnojivy obsahujícími stopové prvky. Vedle zvýšení agronomické účinnosti na tvorbu výnosů plodin mají humusové látky i některé technologické výhody pro výrobní chemické podniky. Konkrétně byl humusový preparát úspěšně použit ke stabilizaci NP – roztoku (10 – 32). Došlo například k potlačení růstu krystalů a k zvýšení mrazuvzdornosti a také ke zvětšení sedimentačního objemu.

Humofos je pracovní označení pro suspenzi práškového superfosfátu s humusovým koncentrátem, obsahující 25% P₂O₅. Práškový superfosfát se smísil s vodou (1 : 2) a do vzniklé suspenze bylo přidáno do 20% obj. humusového preparátu. Převážná část humusových látek přešla na formu humátu vápenatého. Výsledná suspenze vykázala velmi vysoké efekty na výnosy modelové rostliny kukuřice.

Huminosilikát PK je označení pro kapalné hnojivo, získané z kyseliny fosforečné, potaše, hydroxidu draselného, křemičitanu sodného a humusového koncentrátu. Různými poměry výchozích surovin lze získat různé koncentrace PK – živin. Pro použití v polních pokusech jsme připravili hnojivo, které při specifické hmotnosti 1,75 g . cm^-1 obsahovalo cca 40% obj. P₂O₅ a 53% obj. K₂O. Při dávce 10 kg P₂O₅ na 1 ha v tomto hnojivu bylo proti hnojení běžným superfosfátem v množství 70 kg P₂O₅ na 1 ha dosaženo zvýšení výnosu kukuřice o relativně 12%. Tento výsledek dokumentuje vysokou účinnost aplikovaného fosforu.

N – lignin je souhrnné označení pro dusíkatá hnojiva, připravovaná mísením dusíkatých hnojiv s roztoky ligninu. V naší práci jsme se zaměřili na použití močoviny a jako zdroj ligninu jsme použili sulfitový výluh. Získali jsme kapalné hnojivo s obsahem 20% N, které v polních podmínkách vykázalo vyšší účinnost aplikovaného dusíku v porovnání s klasickou močovinou.

Humusové koncentráty obohacené stopovými prvky jsou vývojovým typem mikrohnojiv, v nichž jsou kovy na humusové látky vázány především chelátovými vazbami. Při nižším obsahu prvků zůstává preparát tekutý, při vyšší koncentraci se tvoří suspenze, která však po dalším rozředění přechází do téměř tekutého stavu, v němž je možné mikrohnojivo snadno aplikovat.

Experimentálně byla připravena mikrohnojiva například s obsahem až 6% Zn, 3% Cu, 2% Mn a další. Stopový prvek bor je na humusové látky vázán povrchově množství 1 – 2% B. Vedle jednosložkových hnojiv je možné připravovat i mikrohnojiva, obsahující směsi stopových prvků. Agronomická účinnost těchto mikrohnojiv je hodnocena v předchozích kapitolách.

Humáty vápenaté, vápenato – hořečnaté a hořečnaté

Humát vápenatý je nejcennější formou humusu, která se v půdě na jílové minerály za vzniku humusojílovitého sorpčního komplexu. Praktickému využití včetně přípravy a agronomické účinnosti půdního zlepšovače, připraveného na této bázi, je věnována celá kapitola. Obdobně byly připraveny i další typy humátů, obsahující vícemocné kationy, humát vápenato – hořečnatý a humát hořečnatý. Pro humáty vápenato – hořečnaté se počítalo s jejich využitím jako meliorační hmoty, humát hořečnatý byl zamýšlen jako hnojivo. Technologický výzkum byl proto zaměřen na dosažení optimální tekutosti produktu. Té bylo dosaženo při následujících charakteristikách přípravku : obsah N 6,6%, MgO 5,3%, CaO 0,6%, specifická hmotnost 1200 kg . m^-3. Humáty, obsahující hořčík, byly dosud hodnoceny pouze laboratorně, agronomické testy nebyly provedeny.

APLIKACE MINERÁLNÍCH HNOJIV

V podmínkách převážně uzavřeného ekosystému bylo minerální hnojení zdůvodňováno potřebou navrátit půdě tu část živin, které byly odčerpány tržními produkty. Protože tržní produkce byla relativně nízká, bylo nízké i množství používaných minerálních hnojiv. Množství hnojiv, vstupujících do zemědělství, se sice postupně zvyšovalo, avšak ještě počátkem šedesátých let minulého století se běžně používané dávky minerálních hnojiv pohybovaly kolem 60 kg čistých živin NPK na jeden hektar.

Aplikovaný výzkum se v oblasti výživy rostlin zabýval především otázkou vyměřování dávek minerálních živin k jednotlivým plodinám. Zdůrazňován byl fakt, že minerální živiny působí na tvorbu výnosu v závislosti na tom, v jakém vzájemném poměru je rostliny přijímají. V praxi to znamenalo aplikovat dostatečné množství živin na dosažení požadovaného výnosu a těmito živinami hnojit ve vyváženém poměru N : P : K podle potřeby jednotlivých plodin. Tento přístup často přetrvává až do současnosti. Leckde se i dnes setkáváme s návody, že k pšenici máme hnojit tak a k bramborám zase jinak.

Brzy se ovšem přišlo na to, že jedna věc je poměr živin, v němž se minerální prvky aplikují do půdy a poměr mezi živinami, v nichž je rostliny z půdy přijímají, je věc úplně jiná. I když budeme souhlasit s tím, že poměry mezi jednotlivými prvky mají jistý fyziologický význam, pro praktickou výživu rostlin je to záležitost naprosto neuchopitelná. Moderní metody minerálního hnojení, orientované na agroekologický přístup, se již nezabývají stanovováním dávek k jednotlivým plodinám, ale zaměřují se na udržování efektivní zásoby minerálních živin v půdním prostředí. Nezáleží na tom, zda se tyto postupy označují termíny jako zásobní hnojení, nasycovací hnojení nebo nějak jinak. Podstatné je, že se řídí zásadou hnojit půdu, nikoliv rostliny.

Tím se zemědělství přibližuje přírodním ekosystémům, kdy rostliny přijímají z půdní nabídky živin to, co potřebují a co je jim dostupné. V kulturním ekosystému musíme do ekologických vztahů mezi rostlinami a prostředím zasahovat, a to minimálně z důvodů ekonomických, abychom totiž dosáhli takové úrovně čisté produkce, která zaručí rentabilitu zemědělského podnikání. Tyto zásahy však musí být velice šetrné a musí přírodních zákonitostí využívat, ne je narušovat.

Princip hnojení půdy takovému přístupu plně vyhovuje. Hnojení půdy chápeme především jako nasycování její sorpční kapacity. Vstupy do systému, tedy množství a termíny aplikace hnojiv, musí být usměrňovány podle aktuálního stavu násobenosti půdy minerálními živinami a podle schopnosti půdy vázat ji v sorpčním komplexu. Proto klademe důraz na rozšíření agrochemického zkoušení půdy o další analýzy. Zvláštní pozornost si zasluhuje hnojení fosforem, a to pro jeho energetické funkce v rostlinném metabolismu. Problém je v tom, že se fosfáty často zvrhávají do nerozpustných anorganických sloučenin, z nichž rostliny fosfor nemohou přijímat. Tomu lze zabránit důslednou aplikací fosfátů v organominerálních vazbách.

Problematice používání stopových prvků je věnována jedna z předchozích kapitol. Na tomto místě pouze podotýkáme, že preferujeme aplikaci do půdy před foliárním používáním mikroelementů. Hnojení dusíkem se budeme zabývat v dalších kapitolách. Používání minerálních hnojiv nezdůvodňujme nutností navracet půdě živiny odčerpané z půdy tržní produkcí, ale nutností navázat ekologické souvislosti mezi rostlinou a jejím vnějším prostředím. Sycení půdy minerálními prvky vytváří podmínky pro zapojení rostliny jako biologického subjektu do procesů minerální výživy. Působení zákona o ubývajících přírůstcích výnosů musí být překonáno, a to nelze při používání klasických hnojiv klasickým způsobem. To by totiž vedlo k zahlcení půdního prostředí nadbytečným množstvím minerálních látek s minimální agronomickou účinností se všemi ekologickými a ekonomickými důsledky. V otevřeném ekosystému existuje jediný způsob racionalizace hnojení a tím je zásadní zvýšení účinnosti minerálních hnojiv.

ATMOSFÉRICKÝ SPAD MINERÁLNÍCH LÁTEK

V současnosti je ovzduší ve významném množství kontaminováno oxidy dusíku (NO_x). Zdrojem těchto látek jsou spalovací procesy v průmyslu a dopravě. V celostátním průměru se spadem z atmosféry dostává do půdy dusík v množství přibližně kolem 40 kg N . ha^-1 za rok. V blízkosti dálnic a dalších frekventovaných silnic a také v blízkosti velkých průmyslových provozů se toto množství zvyšuje až na 70 kg N . ha^-1 . Naproti tomu v oblastech vzdálenějších od průmyslových center a hlavních dopravních tahů se obsah NO_x v ovzduší minimalizuje až do té míry, že spad dusíku je prakticky nulový.

Množství dusíku, vstupujícího do půdy z atmosféry, musíme brát nutně v úvahu při rozhodování o nákupu a aplikaci minerálních hnojiv. Abychom zabránili narušení ekologických vztahů v půdním prostředí, je třeba o toto množství snížit přímé hnojení dusíkem. Pokud nemáme k dispozici analytické údaje o obsahu N_min v půdě, nezbývá než se spolehnout na odhad, při němž hodnotíme především vzdálenost pozemků od zdrojů atmosférického dusíku v podobě NO_x. Z určitého úhlu pohledu by mohl být spad dusíku považován za ekonomicky výhodný. Jde přece o významnou rostlinnou živinu, vstupující do ekosystému z vnějšího prostředí bez jakýchkoliv finančních nákladů.

Environmentální hledisko je však mnohem kritičtější. Jedná se o kontaminaci životního prostředí škodlivými spalinami a oxidy dusíku jsou počítány mezi plyny, vyvolávající skleníkový efekt. Ekosystémy mohou být poškozovány spadem některých těžkých kovů, například olova. Dnes je to již problém prakticky celosvětový. Důvodem je znečišťování ovzduší odpady průmyslu a dopravy. Toto znečištění dosahuje již globálních rozměrů, takže alespoň stopy těžkých kovů nacházíme nejen ve vysokohorských oblastech, ale také v oblastech posuzovaných za čisté přírodní lokality. Pokud nebude ovzduší těchto látek zbaveno, a nic dosud nenasvědčuje tomu, že by se tak mohlo stát, nezbývá než stav ovzduší monitorovat. Tím se zabývají některá speciální pracoviště, zejména meteorologická a hygienická.

Pokud se koncentrace těžkých kovů v půdě lokálně zvýší natolik, že může být ohrožena půdní úrodnost, je možné tyto negativní důsledky alespoň částečně omezit aplikací alkalických humátů. Humáty tak spolu s kovy vytvářejí nerozpustné komplexy, v nichž jsou těžké kovy dočasně inaktivovány. Detoxikační působení humusových látek však vyžaduje další výzkum. Obecně je problematika likvidace nebo inaktivace xenobiotických látek v půdě nedostatečně vyřešena. Je třeba si však uvědomit, že jakmile cizorodé látky vstoupí do ekosystému, je prakticky nemožné je z něj odstranit.

V posledních letech došlo k významnému snížení koncentrace oxidu siřičitého v ovzduší. Bylo toho dosaženo výrazným omezením spalování sirnatého hnědého uhlí zejména v domácnostech a odsiřováním uhelných elektráren. Z hlediska agroekosystému došlo k jistému paradoxu. Snížením imisí síry do prostředí začal stoupat výskyt plísňových chorob rostlin. Jednou z možností, jak se problémem vyrovnat, je potlačovat tyto choroby proti plísňovými biologickými přípravky. Systémovým řešením je však širší zapojení síry do koloběhu minerálních prvků v ekosystému. Toho lze docílit mimo jiné i vyšším využíváním jednoduchého superfosfátu a dalších minerálních hnojiv obsahujících síru, jako je síran amonný a nebo síran draselný. Nejde přitom jen o plísňové choroby. Především musíme vycházet z faktu, že síra patří k základním rostlinným živinám, a že její základní nedostatek se projeví i v nižší účinnosti ostatních minerálních prvků.

BIOLOGICKÉ ZÁKLADY TVORBY VÝNOSU

Ekologický přístup k problematice výživy rostlin vychází ze vztahu, podle něhož je tvorba výnosu funkcí genotypu rostliny a jejího vnějšího prostředí. Dosud jsme se zabývali otázkou prostředí, z něhož rostlina čerpá minerální prvky. Druhou stránkou vztahu je rostlina a její příjmová kapacita pro živiny. Příjmovou kapacitu definujeme jako míru intenzity a velikosti příjmu živin v určitém časovém úseku a v určité růstové fázi rostliny. Přijaté prvky jsou propojovány do metabolických procesů, jejichž prostřednictvím se podílejí na tvorbě biomasy. Příjem minerálních živin je procesem náročným na využívání energie a jeho velikost a intenzita je závislá na energetickém metabolismu rostliny.

Významným faktorem stimulace energetického metabolismu jsou rozpustné humusové látky, především alkalické humáty. Ty se pravidelně vyskytují v půdě, avšak v relativně nízkém množství, které neodpovídá současným požadavkům na výrobnost ekosystému. Praktickým řešením je proto vnášení humátů do půdy zvnějška ve formě humusových preparátů. V polních pokusech s různými plodinami jsme zjistili, že na parcelách bez přímého minerálního hnojení byla aplikace humusového koncentrátu většinou neúčinná, zatímco na hnojených kombinacích se preparát na výnosech testovaných plodin projevoval převážně kladně. Vysvětlení těchto rozdílů nemusí být obtížné. Přirozená zásoba humátů v půdě postačuje k energetickému zajištění nižších výnosů nehnojených plodin a zvyšování koncentrace humusových látek v půdním roztoku nemá význam, protože další nárůst výnosu je limitován nedostatkem živin. Přímo hnojené rostliny mají minerálních živin dostatek, nedostává se však energie k jejich efektivnějšímu zapojení do tvorby výnosu. Aplikace humátů uvede nabídku živin do souladu s energetickou úrovní rostliny a to se projeví zvýšenou účinností minerálního hnojení. Mezi obsahem minerálních živin a humusových látek v prostředí existuje kvantitativní vztah.

Problém jsme řešili z praktického hlediska jako otázku dávkování humusového koncentrátu k různé úrovni minerálního hnojení. Nejnižší dávky v řádu litrů na hektar nedávaly jednoznačně spolehlivé výsledky. Preparát v množství 10 l. ha^-1se naproti tomu projevil spolehlivým efektem při použití v širokém rozmezí úrovně minerálního hnojení od 100 do 600 kg čistých živin N + P₂O₅ + K₂O / ha. Zvyšováním dávek humusového koncentrátu až na 100 l. ha^-1 se účinnost preparátu ani nezvýšila, ani nesnížila. Pro praxi z toho vyplývá poznatek, že v provozních podmínkách nelze preparát předávkovat. Vyšší dávky než 100 l humátů a 600 kg čistých živin na hektar jsme z praktických důvodů nepovažovali za potřebné testovat.

Vztahy mezi minerální výživou a humusovými látkami byly řešeny v polních pokusech s kukuřicí. Podrobnější informace jsou uvedeny v předchozích kapitolách. Humusový koncentrát vykázal nejvyšší vliv na příjmovou kapacitu a na přírůstky výnosů na těch stanovištích, která přirozeně, tedy bez aplikace preparátu, zabezpečovala optimální nahromadění fosforu v rostlinách (20 – 25 kg P . ha^-1). V těchto podmínkách byla zjištěna nejvyšší účinnost humátů na tvorbu výnosu. Průměrný přírůstek výnosu sušiny nadzemní biomasy při použití preparátu činil v našich pokusech 2,4 t . ha^-1. Tento přírůstek byl dosažen především vyšším příjmem živin z prostředí. Proti pouze minerálně hnojeným parcelám byla zvýšena akumulace fosforu v rostlinách o 6 kg . ha^-1, dusíku o 29 kg N . ha^-1 a zvýšil se i příjem draslíku, hořčíku, vápníku a některých stopových prvků.

V suboptimálních podmínkách z hlediska dostupnosti fosforu rostlinám (pod 20 kg P . ha^-1) se vztahy mezi minerálními živinami a humusovými látkami utvářejí odlišně. Nižší akumulace fosforu v rostlinách je dána buď absolutním nedostatkem fosforu v prostředí, anebo jeho vazbami do sloučenin, z nichž je rostlinám nedostupný. V našich pokusech přijaly rostliny vlivem aplikace humátů navíc 1 kg P . ha^-1 ( 17% proti podmínkám s optimální dostupností fosforu) a 9 kg N . ha^-1 (31%), přírůstek výnosu dosáhl 1,6 t . ha^-1 (66%). Zvýšení výnosu bylo dosaženo efektivnějším využitím přijatých minerálních živin na tvorbu biomasy v rostlinném metabolismu.

Na lokalitách vyznačujících se vyšší než optimální akumulací fosforu ( nad 25 kg P . ha^-1 ) v rostlinách, může docházet k narušení vzájemných poměrů mezi přijatými živinami, takže se některý prvek dostane do relativního minima. Humusové látky působí na příjem živin i na výnosy stále kladně, i když příjmová kapacita proti optimálnímu stavu nápadně klesá ( 3 kg P a 13 kg N . ha^-1 ) a snižuje se přírůstek výnosu ( 1,4 t . ha^-1 ). Evidentní poruchy příjmu živin jsou na těchto stanovištích opět vykompenzovány efektivnějším využitím minerálních prvků na tvorbu rostlinné hmoty. Konečně existují i stanoviště s vysokým hromaděním fosforu ( nad 30 kg P . ha^-1 ), kdy se projevují i příznaky luxusního konzumu minerálních živin a rostliny reagují vysokou tvorbou biomasy. To jsou případy, kdy se výnosy přibližují ekologickému stropu dané lokality. V těchto podmínkách aplikované humusové látky omezují příjem živin a dokonce vyvolávají jejich částečnou desorpci, ovlivněním metabolismu přitom stále působí na zvyšování výnosu ( + 1,1 t . ha^-1). To znamená, že i v oblasti maximálních výnosů má použití humusových preparátů praktický význam.

Rozpustné humusové látky působí přímo na rostlinu, ovlivňují energetický metabolismus, který je nadřazen všem dílčím procesům látkové výměny. Tím lze vysvětlit rozdílnou reakci rostliny na různé vnější podmínky. Zatímco na stanovištích s vysokou nabídkou přístupných živin je metabolická energie využívána především v procesech příjmu minerálních prvků, v podmínkách od optimální zásoby živin vzdálených stoupá využití přijatých prvků na tvorbu biomasy. Aplikace humusových preparátů vede vždy ke zvýšení energetické úrovně rostlinného organismu a obecně ke zvýšení výnosů. Samotná energie však výnosy nevytváří, pouze disponuje rostlinu k lepšímu využívání podmínek prostředí.

Z širšího ekologického hlediska je důležité sestavení rovnovážného stavu mezi obsahem přijatelných minerálních živin v půdě a energetickou úrovní rostliny. Tuto ekologickou rovnováhu považujeme za obecné řešení rovnice, podle níž je výnos funkcí genotypu rostliny a jejího vnějšího prostředí. Konkrétní řešení vychází z dodržování výše uvedených zásad praktické výživy rostlin, kterými jsou péče o základní úrodnost půdy, recyklace organické hmoty, racionalizace minerálního hnojení a aplikace humusových preparátů. Nedodržení těchto zásad vede vždy ke snížení efektivnosti vložených prostředků. Je nutné si uvědomit, že výnosy plodin nejsou významně ovlivňovány jednotlivými agrotechnologickými zásahy, ale vždy jen komplexem interakcí mezi rostlinou a prostředím.

Naše výsledky zároveň prokazují, že klíčovou roli ve výživě rostlin sehrává fosfor, když od optimalizace jeho příjmu se odvíjí i zlepšení výživy ostatními prvky. Není to překvapující zjištění, když si uvědomíme, že fosfor vytváří energeticky bohaté sloučeniny typu ATP, pro jejichž rozštěpení je energie využívána v metabolických procesech. Je to však důkazem, že příjem živin je energetickým procesem. Interakce mezi fosforem a humusovými látkami se projevují na různých úrovních. Humáty vyvolávají metabolické změny, v jejichž důsledku je energie rostliny v optimálních podmínkách přednostně využívána k příjmu živin včetně fosforu. Tento typ metabolismu je pro rostlinu nejvýhodnější, o čemž svědčí nejvyšší přírůstky výnosů biomasy v těchto podmínkách. Aby se látková výměna tohoto typu mohla realizovat, je nutné uvést půdu do stavu, kdy je rostlinám zabezpečeno optimální množství minerálních prvků v dobře přijatelném stavu.

Přístupnost půdních fosfátů rostlinám je částečně též závislá na přítomnosti humusových látek v prostředí. Je známo, že přechodu fosfátů do nerozpustných sloučenin účinně brání jejich vazba na humáty prostřednictvím kovu. Tím se dostáváme k nepřímému působení humátů na rostliny. To se nejčastěji projevuje chelatizací kovových prvků. Výživa stopovými prvky je specifickým problémem, kterým se zabýváme na jiném místě publikace. Rozpustné humusové látky se podílejí na aktivaci genů malého účinku, vytvářejících polygenní systémy, podmiňující projevy kvantitativních znaků. Doklady o tom vyplývají z experimentálních výsledků, popsaných v předchozích kapitolách.

Získali jsme řadu cenných poznatků o regulačním vlivu humátů na růst rostlin ve všech fázích od klíčení semen až po dozrávání zrna. Posloupnost jednotlivých fází růstu je podmíněna geneticky a jejich průběh je do značné míry závislý na vnějších podmínkách. Typické je střídání fází zrychleného růstu s fázemi zpomalení růstových procesů. Rozdíly v intenzitě růstu se v určité míře projevují vždy, zvětšují se ve zlepšujících se podmínkách prostředí a zvlášť nápadné jsou při aplikaci humusových látek. Z toho vyvozujeme, že humáty ovlivněním energetické úrovně organismu zesilují genetické dispozice rostliny k tvorbě výnosu. Obecně totiž platí, že čím větší jsou rozdíly v rychlosti růstu mezi jednotlivými fázemi, tím vyšší je výnos rostlina schopna vytvořit.

Často se setkáváme s názorem, že intenzita růstu v obdobích zrychlení závisí na hnojení dusíkem. Především jde o fáze odnožování, rychlého narůstání stonku, počátku tvorby zrna po odkvětu a dozrávání. Přísun dusíku v těchto fázích je zárukou dosažení vysokého výnosu. Z těchto důvodů se hnojení dusíkem obvykle věnuje zvláštní pozornost. Snahou je dávky vyměřovat co nejpřesněji s ohledem na pěstovanou plodinu a na poměr dusíku k fosforu i dalším živinám, ale i s přihlédnutím k riziku přehnojení dusíkem.

Kombinují se různé druhy hnojiv s různou dobou rozpustnosti dusíku a jsou vyvíjena hnojiva se zpomaleným uvolňováním dusíku do prostředí. Oblíbená je technika dělené výživy, která se používá všude tam, kde je to technicky proveditelné a ekonomicky přijatelné. Pozornost, která je těmto otázkám v praxi věnována, vychází z faktu, že příjem dusíku rostlinami neprobíhá kontinuálně, jako u ostatních hlavních živin, ale názorně.

Odtud není daleko k představě, že tato názornost musí být zohledněna v metodách hnojení. Ač je nám to svým způsobem líto, budeme muset na základě vyhodnocení vlastních polních experimentů některé pěstitelské mýty poněkud poopravit. To se týká právě oblíbeného mýtu o specifičnosti hnojení dusíkem. V našich pokusech jsme dusík aplikovali vždy jednorázově v období před založením pokusu a to většinou ve formě močoviny nebo kapalného hnojiva DAM – 390 s výjimkou kontrolních parcel vždy v nějaké vazbě na humusový preparát. Tato vazba mohla být i nepřímá, když byly humáty použity spolu s granulovaným superfosfátem, s jinými fosforečnými hnojivy anebo jen plošným postřikem na povrch půdy. Při hodnocení příjmu živin jsme vždy zjišťovali nápadné zintenzivnění akumulace dusíku v biomase v období sloupkování, v období tvorby zrna a ve fázi dozrávání. S výjimkou této poslední růstové fáze, ukončené biologickou zralostí zrna, následovala po skončení období intenzivního růstu desorpce dusíku z rostlin a snížení jeho akumulace.

Tyto výsledky vykládáme tak, že to není technika hnojení dusíkem, která rozhoduje o příjmu a využití dusíku a následně o velikosti výnosu, ale příjmová kapacita a další genetické dispozice rostliny, které ovlivňují hromadění a využívání dusíku na tvorbu biomasy. Pro praxi toho plyne, že při použití humusových preparátů není nutné používat nějakou zvláštní techniku hnojení dusíkem a není ani nutné vážit jeho dávkování podle plánovaného výnosu. Dusík je ovšem velmi důležitou rostlinnou živinou a jeho dostatečná zásoba v půdě je předpokladem vysokého výnosu.

Za důležitější než techniku a pečlivé dávkování však považujeme aplikaci dusíku v organominerálních vazbách a jeho rychlé převedení do staré síly. Stejně jako u ostatních prvků platí i pro dusík ekologický vztah, podle nějž je výnos biomasy podmíněn rovnováhou mezi podmínkami prostředí a energetickou úrovní rostliny. Regulace příjmu živin a růstu rostlin na genetických principech je patrná i z faktu, že s vyšším výnosem jsou v ladné korelaci kvantitativní parametry sklizně.

Hodnoceny byly krmné hodnoty, obsahy a výnosy proteinogenních aminokyselin, ale i obsahy dusíkatých látek, cukrů, škrobu, některých vitamínů i nežádoucích dusičnanů. Při použití humátů se jakost sklizených produktů buď neměnila, anebo se zlepšovala. Z různých jiných příkladů je známo, že minerální a především dusíkaté hnojení vyvolává nárůst výnosů různých plodin, zároveň však snižuje jakost sklizně. Nic takového nebylo při aplikaci humusových látek zjištěno. Naopak lze souvislost působení humátů s genetickým založením rostlin doložit výsledky pokusů s obilovinami. U krmných odrůd bylo zvýšení výnosů provázeno i vyšším obsahem dusíkatých látek, u sladovnických ječmenů, šlechtěných k nižšímu obsahu dusíkatých látek, bylo zvýšení výnosu vlivem humusového koncentrátu spojeno s dalším poklesem obsahu látek bílkovinné povahy. Vysoko lyzinový hybrid kukuřice reagoval na použití humusových látek vedle zvýšení výnosu nápadně vysokým obsahem aminokyseliny lyzinu dokonce již ve fázi mléčné zralosti, kdy se u kontrolních rostlin ještě žádné ovlivnění lyzinu neprojevilo. U kukuřice, ponechané ke sklizni zrna v plné zralosti, bylo prokázáno následné působení humátů na výnosy potomstva ovlivněných rostlin.

Zrno, získané ze sklizně rostlin přímo ovlivněných aplikací humusového koncentrátu, bylo v dalším roce použito jako osivo. Rostliny, které z něj vzešly nebyly již humusovými látkami ošetřovány a byly porovnávány s rostlinami, které pocházely z kontrolních parcel bez použití humátů. Výnosy zrna první následné generace po aplikaci humátů byly v plné zralosti statisticky významně vyšší v porovnání s výnosy zrna na kontrolní kombinaci. Získané výsledky vysvětlujeme tím, že použitím humátů bylo dosaženo vyššího stupně realizace genetického potenciálu rostlin. Změny, indukované humusovými látkami, jsou tak zásadního charakteru, že se z rostlin přímo ovlivněných přenášení i na jejich potomstvo.

Všechny dosud získané poznatky o vlivu rozpustných humátů na rostliny můžeme vysvětlit tak, že tyto látky zvyšují obsah metabolicky využitelné energie v organismu. Na tomto principu lez potom vysvětlovat i všechny dílčí efekty, zjišťované v jednotlivých pokusech a popisované v literatuře jednotlivými autory. Teprve vyhodnocením rozsáhlejšího souboru polních pokusů lze dospět k obecným principům, na nichž je působení rozpustných forem humusu na rostliny založené. O to jsme se v naší práci pokusili.

Ve většině posuzovaných případů zjišťujeme, že humusové látky zvyšují příjem minerálních živin rostlinami. Velikost příjmu živin je přitom závislá na podmínkách prostředí. Současně s příjmem minerálních prvků probíhá také jejich využívání v rostlinném metabolismu. Oba tyto procesy, příjem a využívání minerálních látek, jsou většinou v nepřímé vzájemné závislosti. Čím nižší je příjem, tím vyšší je využití živin na tvorbu výnosu a naopak.. To je ovšem prakticky i biologicky významné, protože ve všech podmínkách prostředí se projevuje tendence ke zvýšení výnosu, i když z části jinými metabolickými cestami. Z tohoto hlediska lze hovořit také o adaptogenním působení humusových látek.

Výše uvedené poznatky o regulačním působení humátů na průběh růstových procesů a o jejich vlivu na realizaci genetického potenciálu rostlin svědčí o obecném biologickém významu rozpustných humusových látek pro rostliny. Z pohledu agronomické praxe je podstatná i skutečnost, kterou lze z popsaných fyziologických procesů odvodit, že se totiž s nárůstem výnosů nesnižuje kvalita sklizně. Jak jsme již několikrát na různých místech této publikace zdůraznili, je pro otevřený ekosystém charakteristická vyšší spotřeba minerálních živin na tvorbu výnosů a z toho plynoucí nutnost vyššího množství používaných minerálních hnojiv. Přitom je třeba udržovat ekologicky vyvážený vztah systému půda – minerální prvky – rostlina. Každé porušení ekologické rovnováhy vede negativnímu ovlivnění jednotlivých prvků systému, což se projeví závažnými nedostatky environmentálními (např. kontaminace hydrosféry nevyužitými rostlinnými živinami), agroekologickými (např. soustavné okyselování půdy, zhoršení fyzikálních vlastností půdy), pokles kvality sklizně. V každém případě je negativně ovlivněna i ekonomická efektivnost prostředků, vkládaných do zemědělského výrobního procesu.

Jedním z nejvýznamnějších způsobů udržování ekologické rovnováhy mezi rostlinou a jejím prostředím je používání humusových preparátů. Všechny rozmanité dílčí poznatky, které zde podrobně rozvádíme, vedou z praktického hlediska k jedinému cíli, a tím je vyšší účinnost minerálních živin. V otevřeném ekosystému existuje jediná cesta k dosažení udržitelného rozvoje hospodářství a společnosti. Je to cesta soustavného zvyšování efektivnosti vkládaných prostředků. V zemědělské prvovýrobě jsou rozhodujícím faktorem výrobnosti agroekosystému minerální prvky, proto maximalizace jejich účinnosti v procesech výživy rostlin je základním předpokladem stabilizace ekosystému i v zemědělství jako národohospodářského odvětví.

Co se týká samotných humusových preparátů, nelze je zaměňovat s běžnými typy stimulátorů růstu rostlin. Pokud chceme zůstat u technického termínu „stimulátor“, pak je můžeme označit za nespecifické stimulátory energetického metabolismu rostlin. Nespecifické proto, že nestimulují žádný jednotlivý fyziologický proces, ale ovlivňují rostlinu jako celek. Jejich biologické působení přitom závisí na podmínkách prostředí, a proto je lze považovat také za významný faktor ekologický. Takto lze obecně zdůvodnit jejich používání v zemědělském provozu. V přítomnosti rozpustných humusových látek přestává být rostlina pasivním objektem agrotechnických zásahů, ale stává se i biologickým subjektem, který aktivně vstupuje do vztahů s prostředím. Praktická výživa rostlin tím ztrácí výlučně technický charakter a zároveň získává charakter biologického procesu.

Význam aplikace humusových preparátů se nesnižuje ani v jednotlivých případech, kdy byla zjištěna jejich nízká nebo dokonce nulová účinnost na výnosy různých plodin. Takových případů bylo zjištěno nejvýš 10%. Nízkou účinnost lze vysvětlit následovně:

• půdní roztok obsahuje dostatečné množství rozpustných humusových látek a jejich další původ do půdy se proto neprojeví v nárůstu výnosu. Upřesnění těchto vztahů je možné jedině analýzou půdy na obsah rozpustných humátů. Aplikací preparátu se stav prostředí nemůže nijak zhoršit, naopak můžeme předpokládat využití nadbytečných humátů např. pro chelatizaci kovových prvků,
• plodina se sklízí v období, kdy humusové látky vyvolávají snížení tvorby biomasy. To je případ víceletých pícnin na píci v období tvorby poupat nebo některých léčivých rostlin, které se sklízejí v době květu. Aplikace preparátu výnosy uvedených plodin nesnižuje, humáty zůstávají v půdě a mohou být využity následnými plodinami,
• preparát je aplikován během růstu rostlin v nevhodné růstové fázi, kdy probíhají převážně procesy destrukce biomasy. Zde je chybu třeba hledat v nekompetentním přístupu k používání humátů.

Vodou rozpustné humusové látky jsou přirozenou součástí půdního humusového komplexu stejně jako ostatní formy humusu. Nelze je z tohoto přírodního komplexu vyčleňovat a hodnotit podle zásadně jiných kritérií, než ostatní skupiny humusu, protože i rozpustné humáty působí na rostlinu ve vztahu k širšímu spektru podmínek prostředí, jehož jsou zároveň součástí. Skutečnost, že jich půdní roztok většinou obsahuje jen malé množství a musí se proto pravidelně doplňovat, není také nijak zvláště výjimečná.

Také ostatní formy humusu a organické hmoty do půdy dodáváme, ať už jako statková hnojiva anebo jako průmyslové komposty. Vlastní aplikace humusových preparátů musí probíhat tak, aby humáty mohly optimálně plnit svoji funkci. Jejich efektivní použití může být zaručeno především tehdy, jsou-li rostlinám k dispozici již ve fázi klíčení semen, tvorby kořínků a vycházení. Podle toho je třeba dobu aplikace upřesňovat. Rovněž u víceletých kultur je výhodné aplikovat je v samém počátku vegetace, kdy se rostliny probouzejí ze zimního klidu a kdy se obnovuje jejich vegetativní růst.

Techniku používání preparátů volíme podle pěstitelských podmínek a s ohledem na ekonomické parametry. Jiná je situace ve skleníku, na záhonech i na malých plochách v zahradnictví, kdy je možné použít humáty ředěné vodou formou samostatného plošného postřiku, a jiná je situace na provozních plochách zemědělských podniků. Zde upřednostňujeme společnou aplikaci minerálním hnojením ať už formou obalovaných granulovaných hnojiv anebo mísením s kapalnými hnojivy. Možnosti využití humusových látek k chelatizaci stopových prvků jsou popsány v předchozích kapitolách.

Přínos naší práce vidím v tom, že se podařilo objasnit působení rozpustných humátů na rostliny v závislosti na podmínkách prostředí a na základě těchto poznatků nabídnout zemědělské praxi nový účinný prostředek k navázání nových ekologických souvislostí mezi půdou a rostlinou.

Literatura ke kapitole č. 15:

1. ANONYM : Inovation in rural economy. Eny Chem. Agricoltura special products. Eny Chem., Milano, 1986
2. BAIER J., BAIEROVÁ V.: Abeceda výživy rostlin a hnojení. SZN, Praha, 1985
3. DUCHOŇ F., HAMPL J.: Agrochemie. SZN, Praha 1962
4. FLOHROVÁ A.: Důsledky nedostatečného hnojení. ÚZPI, řada Rostl. výr. 4, Praha, 1996
5. HYŽIK J.: Energetické využívání odpadů nástrojem a měřítkem udržitelného rozvoje. MŽP, ed. Planeta, Praha, 2003
6. KRYLOV S., NOVIKOVÁ A. et. al.: Fertilizers modified by humic acids. In: Humus et planta, IX, Prague 1988
7. LAMSER Z.: Ekonomicko-ekologická rovnováha a rozvoj zemědělství. Zem ekonomika, 29,6,1983
8. MIELE S.: The role of organic matter in agronomy practice and propasals for improving the humic balance on the soil. In: Humic substances, Reda, Roma, 1986
9. NOVÁK B.: Integrated plant nutrition systems. In: Develop. in plant and soil sciences.,Vol. 10, 1983
10. PETR J., ČERNÝ V., HRUŠKA V.: Tvorba výnosu hlavních polních plodin. SZN, Praha, 1980
11. PETŘÍKOVÁ V.: Zdroje a možnosti využití biomasy, pěstování energetických rostlin. MŽP, ed. Planeta, Praha, 2003
12. PROKINOVÁ E.: Biologická ochrana proti houbovým chorobám rostlin. ÚZPI, Studijní informace, ř. Rostl. výr., 7, Praha, 1996
13. VÁŇA J.: Ekologická hlediska spalování biomasy, MŽP, ed. Planeta, Praha 2003
14. VRÁBLÍKOVÁ J.: Obnovitelné zdroje energie ve výuce na fakultě ŽP v Ústí nad Labem, MŽP, ed. Planeta, Praha 2003
15. VRBA V., NĚMCOVÁ L.: Minerální hnojiva s obsahem humusových látek. Agrochémia, 16, 8, 1976
16. WEIZSÄKER E., LOVINS A., LOVINS H.: Faktor 4. Nová zpráva Římského klubu, MŽP ČR, 1996

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