Vý·iva rostlin a hnojení

Výživa rostlin a hnojení
Základní principy výživy rostlin – složení rostlin
Historie
Starověk – hnojivé účinky vypalování lesa, příznivé působení výkalů, vápence…
Filosofové – Demokritos, Epikuros – směřovali výživu správným směrem; Aristoteles – zbrzdil
16,st – význam používání organických hnojiv (hnůj)
18,st – pokusy s vrbou – zdrojem výživy rostlin je voda
19. st – úrodnost p závisí na obsahu humusu, který je jedinou látkou kromě vody zabezp. výživu
19. st – Lieblg – autor minerální teorie výživy; Lawes a Gilbert – zakladatelé dlouhodobých pokusů
náklady na výživu rostlin
pšenice ozimá
odběr živin výnosem (5t zrna /ha)
tržba při výnosu 5t = 20 000Kč
náklady na hnojivo asi 4 000Kč, aplikace do půdy 700Kč
ostatní náklady na osivo, ochrana r. , agrotechnika
pracovní náklady 15%, fixní n. 30% (odpisy, nájemné…)
míra rentability by měla být co nejvyšší (kladná)
N 120-140 kg/ha
P 25-28 kg/ha
K 80-100 kg/ha
náklady na výž. 20%
živiny – půdní úrodnost organická hnojiva, průmyslová hn. (minerální ) čí dál víc na hnojivech se může ušetřit, ale není to dobré -> pokles živin(neměly by se úplně vypustit)
dusíkem se hnojí dodnes stejně
základní pojmy
výživa r. se zabývá
studiem chemismu půdy
požadavky kulturních r. na živiny (množství, forma, poměr)
podmínkami pro příjem živin rostlinami
hnojivy (složení a vlastnosti, princip výroby)
hnojiva = jsou látky, které po přidání do živného prostředí rostlin zvyšují výnos a kvalitu produkce a podílejí se na udržení půdní úrodnosti
hnojení = je aplikace hnojiva do živného prostředí (volba dávky, formy doby a způsobu aplikace, manipulace s hnojivy a ekonomické aspekty hnojení)
zákon minima
nejvyšší možný výnos
skutečný výnos
živina která je v minimu určuje skutečný výnos
Agrochemický trojúhelník
nauka o rostl. živinách přeměnách formách v nichž vstupuje do rostli.
životní prostředí
rostlinahnojivo
půda
vliv faktorů
klimatické podmínky (neměnné)
půdní podmínky (můžeme ovlivnit)
agrotechnika ošetřování r. , ochrana r., šlechtení r., výživa r – můžeme ovlivnit
1950 – herbicidy (nárůst výnosu)
Zákonitosti ve výživě rostlin
zákon. fyziologických vztahů
výnos rostliny je závislý na všech vegetačních faktorech
každý z nich je naprosto nezbytná
jejich stupňování má za následek přírůstek výnosu
přírůstek výnosu je nejvyšší u faktoru nejvíce vzdáleného od optima
faktory růstu
hmotné - voda, skála v půdě
energetické – světlo
biologické – reprodukční, genetické
prostorové – hustota rostlin složení živin
časové – plocha stanoviště, délka dne, vegetace
fyzické – teplota, tlak
Liebig – vztah mezi výnosem a dávkami živin
Mitscherlich – zákon ubývajících přírůstků výnosu
Rostlinné živiny, složení rostlin
definice prvku jako živiny - kritéria
pokud je nedostatek prvků znemožní rostlinám dokončit vývojový cyklus
prvek se přímo účastní fyziologických procesů v rostlině nebo jako regulátor enzymového systému
pokud je nedostatek živiny je specifický pro sledovaný prvek
Rozdělení živin a průměrné zastoupení v rostlinách v %
Základní biogenní prvky
C 45%
H 6%
O 45%
Makroprvky
N
1,5%
Ca
0,5%
P
0,2%
Mg
0,2%
K
1,0%
S
0,3%
Mikroprvky
B
0,002%
Zn
0,002%
Fe
0,0001%
Cu
0,0006%
Mn
0,005%
Mo
0,00001%
Prvky postradatelné
Si, Cl, Al, Na
Složení rostlin
fytomasa
sušení (105°C)
voda (10-95%) záleží na stáří orgánech…
sušina (90-5%
žíhání sušiny (550° C)
spalitelný podíl (plyny) – 95-99%C, H, O, N
popeloviny (1-5%)Ca, K, Mg, Na, P, Fe, …
Význam a využití chemických analýz rostlin
údaje o potřebě živin rostlinami
diagnostika výživného stavu rostlin
chemické složení sklizených produktů
Odběr živin
biologický OŽ
množství živin, které rostlina potřebuje k zabezpečení výnosu 1 tuny hl. produktu a k tomu odpovídajícího množství vedlejšího produktu a kořenů
hospodářský OŽ
množství ž. odvedené z pole sklizeným produktem (export ž.) – musíme dodat
Příjem živin rostlinami
kořenově
mimokořenově
z půdního roztoku
plynné, kapalné
pevná fáze půdy - > kapalná f.
a) difúze vodního prostoru
kapalná f. -> povrch kořenů
b) aktivní příjem
povrch kořenů -> příjem rostlinou
faktory
faktory
půdní roztok
hustota kořen sítě
1) propustnost - kutikula
- průduchy
osvojovací schopnost
2) klimatické
kořenové exkrety
3) koncentrace živin – plasmolýza
účast mikroorg. hub
Příjem H, O, C
příjem C – průduchy listů (CO2)
příjem O, H – kořenový systém - ve formě H2O
Kořenová výživa rostlin – převažuje u makroprvků a mikroprvků
kořeny
mechanická fce
příjem živin (iontů)
Průnik iontů do buněk
pasivní příjem (bez energie) – postup iontů difúze
aktivní (musí být energie)
selektivita iontů (teorie přenašečů)
příjem proti koncentračnímu spádu
Transport živin je ovlivněn
půdními vlastnostmi
koncentrace živin v půdním roztoku
nasycení půdy vodou
objemová hm. půdy
koeficient difúze iontů
pufrační schopnost p (vracet stav do stabilní podoby)
kořeny
délka kořenů
rychlost růstu kořenů
poloměr kořenů
vzdálenost mezi kořenovými větvemi
Transport iontů v rostlinách (ionty v cytoplazmě)
zapojení do látkové přeměny (N, S, P)
transport do dalších orgánů (většina prvků)
plasmodesmy (symplastická cesta)
xylenem (transpiračním proudem)
Pohyb živin
akropetálně (většina)
bazipetáně (ze shora dolů ke kořenům)
Mimokořenová výživa (bazipetální pohyb živin)
příjem živin nadzemní částí rostliny, hlavně listy (foliární výživa)
Hlavní význam mimokoř. výž.
možnost korekce výživného stavu rostlin
eliminace nepříznivých podmínek pro příjem živin
aplikace v kritických obdobích růstu a výživy
rychlost působení (během několika hodin)
možnost kombinace (např. s přípravky na ochranu rostlin)
nevýhody
nutné postřiky během vegetace několikrát opakovat
rostliny odkázané pouze na filiální výživu se hůře vyvíjejí a mají narušenou tvorbu generativních orgánů (semena)
nákladná, pokud není spojena s jiným zásahem
Faktory ovlivňující příjem živin
vnější faktory
půdní vlivy – sorpční kapacita, p. reakce, biologická činnost, zrnitost
živiny v půdní zásobě – množství přístupnost a přijatelnost
živiny dodané hnojivy – množství rozpustnost, čs. působení
interferenční vlivy – vzájemný účinek jednotlivých živin
ekologické faktory – světlo teplo srážky
technické zásahy – meliorační zásahy, osevní postupy, agrochem. opatření
vnitřní faktory
dědičný základ rostliny – schopnost rostliny osvojovat si živiny
Význam půdy pro rostlinu
Agrochemické vl. půd – měřitelné charakteristiky půd, které mají přímý či nepřímý vztah k výživě rostlin
přímo – ovliv. transport živin z půdního roztoku do rostliny
sorpční a iontové vlastnosti
pH půdy (půdní reakce)
obsah organické hmoty
obsah živin
rozpustnost živin
nepřímo – ovliv. faktory působící přímo
zrnitostní složení –> sorpční a iontové vlastnosti
vodní a vzdušný režim –> biolog. režim –> mineralizace –> obsah živin
Živiny v půdě
v krystalické mřížce minerálů
fixované v mezivrstvách minerálů
v nerozpustných sloučeninách
vázané v organické hmotě
v iontové formě v půdním roztoku – živiny přijatelné pro rostlinu
uvolňování živin (mobilizace)
mikrobiální rozklad (mineralizace)
poutání živin (imobilizace, fixace)
Složení půdy – půdní fáze
pevná – minerální organická
kapalná – půdní roztok
plynná – půdní vzduch
Pevná - minerální (90-99% pevné fáze)
matečná hornina –> půdotvorný substrát -> půda
zvětrávání hornin
fyzikální – teplota, voda, vzduch
chemické – H2O, CO2, O2…)
biologické
minerální podíl – inertní křemičité sloučeniny
mezi minerální sloučeniny patří
primární hlinitokřemičitany (aluminosilikáty)
součást vyvřelých hornin, málo chemicky proměnné
sekundární aluminosilikáty
jílové minerály – zvětrávání primárních křemičitanů
chem. složení, vrstevnatá krystalová mřížka s vysokou disperzitou
ostatní minerály
křemen, oxidy železa, uhličitany (kalcit), fosforečnany, sulfidy (pyrit)
Textura zemin (zrnitostní složení)
půda – částice různé velikosti (polydisperzní systém)
velikost zrn (mm)klasifikace
< 0,001jíl
0,001 – 0,01jílnaté částice - jemný a střední prach
0,01 – 0,05 jemnozemhrubý prach
0,05 – 0,25jemný písek
0,25 – 2,00střední písek
2,00 – 4,00hrubí písek (skelet = částice větší 2 mm)
4,00 – 30,0štěrk
> 30,0kamení
Půdní druh
obsah jílnatých částic (%) klasifikacedruh
0 – 10 písčitáLehká
10 – 20 hlinitopísčitáLehká
20 – 30 písčitohlinitáStřední
30 – 45 hlinitáStřední
45 – 60 jílovitohlinitáTěžká
60 – 75 jílováTěžká
75 a více jílTěžká
Význam půdního druhu
ovlivňuje
poměr kapilárního a nekapilárního póru
poměr vody a vzduchu v půdě
biologická aktivita půd
tepelný režim půd
velikost povrchové plochy
sorpci živin
soudržnost a přilnavost
fyzikální a chemické a biologické procesy v půdách
Pevná - organický podíl – 1-5% pevné fáze půdy
významný vliv na půdní úrodnost (mikrobiální aktivita, vodní a vzdušný režim
zahrnuje
nehumifikované organ. látky 10-15%
humusová složka 85-90%
živá půdní hmota 0,1-0,2%
mikroedafon – bakterie, houby
mezoedafon – členovec, brouk
makroedafon – myš, krtek
hl. složky organického půdního podílu
humifikace
primární OLhumusové látky
mineralizace
živiny, CO2, energie
reaktivní komponentydoba rozkladu
kořenové exudátyněkolik dnů
mikrobiální biomasaněkolik týdnů
rostlinné zbytkyměsíce, roky
pasivní komponentycca 600 let
stabilní komponentycca 30 let
význam organické hm. v půdách
primární OL
zdroj živin, mikrobiální aktivita, zdroj energie
humusové L
sorpční a iontovýměnné vlastnosti
podporují tvorbu půdních agregátů
vláhový režim půd
detoxikace
Kapalná fáze – půdní roztok
vznik – srážková voda, podzemní voda
složení – CO2, O2, rozpuštěné minerální a organ. slouč.
význam – hl. zdroj živin pro rostliny
koncentrace roztoku a složení závisí na
stanovišti, půdní vlhkosti, mineralizace organ. l, příjmu živin rostlinami , aplikaci hnojiv
Plynná fáze – půdní vzduch
vznik – rozklad organických látek, dýchání mikroorganismů, působení kořenů
složení – CO2 – 0,3%, O2 – 10-20%, N2 – 78%, amoniak, metan, oxidy dusíku, vodní páry
význam – dýchání půdních organismů, rozklad organ. a miner. látek
Půdní vl. a výživa rostlin
půdní vlastnosti ovliv. přístupnost a příjem živin
pufrovací schopnost půd
půdní reakce
určována koncentrací vodíkových iontů
pH (0,7-14)pH půd (4,5-8,0)
aktivní
způsobena rozpustnými volnými ionty vodíku
výměnná
způsobena ionty vodíku uvolněné do půdního roztoku náhradou za kationty soli (výluh KCl)
Vliv pH na
sorpci rostlinných živin
rozpustnost sloušenin – přístupnost živin pro rostliny
činnost a složení mikroorganismů v půdě (mineralizace)
struktura půdy (vododržnost, aerace, evaporace – odpařování vody)
biologická aktivita
sorpční a iontové vl.
sorpce živin
mechanická – zadržování hrubě disperzních částic, sraženin, koloidních částic v půdě
fyzikální – zadržování fázového rozhraní (povrchové síly půdních částic)
fyz.-chem. – výměna iontů mezi půd. roztokem a koloidními částicemi
chemická – vytváření méně rozpustných sloučenin
biolog. sorpce – příjem a poutání živin v rostlinách a mikroorg.
zrnitostní složení
Příčiny okyselování půd
vyplavování zásaditých složek (Ca, Mg)
odběr zásaditých složek rostlinou
silné hnojení lehce rozložitelnými organickými látkami
silní zamokření pozemku – vznik kyselých produktů
vylučování kyselých látek rostlinami
vliv kyselých spadů (kyselé deště)
používání fyziologicky kyselých hnojiv
Pufrovací schopnost půd
schopnost půd vyrovnávat změny pH
určení dávky vápnění
látky s pufrovací schopností (částice schopné iontové výměny)
humusové látky, jílové minerály, uhličitany, fosforečnany, křemičitany
Půdní úrodnost
schopnost půd
poskytovat rostlinám prostředí pro žádoucí růst a vývoj, dostatek živin, vody, vzduchu
poskytovat podmínky pro život makro a mikroorganismů
vyrovnávat změny v půdním prostředí
Komplexní průzkum půd
půdoznalecký průzkum
nejdůl. poznatky o vl. zeměděl. půd, umožňuj. souborné řeš. zúrodňování půd
genetické třídění půd
třídění podle zrnitostního složení půd
obsah skeletu a stupně zamokření
soustavné agrochem. zkoušení půd
prováděné v cyklech za účelem agrochem. kontroly stavu přístup. živin, půdní reakce, potřeby vápnění
základní půdní vl
půdní reakce, obsah uhličitanů, potřeba vápnění, obsah přístup. živin(P, K, Mg, Ca), kationtová výměnná kapacita (KVK)
mikroprvky – Cu, Zn, Mn, B a Mo
průzkum na obsah těžkých kovů
celoplošně – Cd, Cr, Pd, Hg,,,,,,lokálně – Zn, Cu, Ni
Charakteristika hnojiv
podmínky – použité ve správném množství, ve správné době, správným způsobem, respektování vlastností hnojiv, půdy, rostlin, vliv faktorů (přírod. podmínek)
rozdělení hnojiv
podle účinnosti
přímá – zdroj živin
nepřímá – zlepšují účinosti (využití živin) – bakteriální l., regulátory rostlin, inhibitory
podle skupenství
tuhá
kapalná
plynná
podle způsobu
organická
minerální (průmyslová)
místní (lokálně použitlná)
Organická a minerální hnojiva
organická
vnitřního koloběhu zeměděl. podniku, s velkým objemem, s velkým obsahem vody, nízkou koncentrací živin
minerální
produkty chemického, báňského, stavebního, hutního prům…
s vysokým obsahem živin (koncentrovaná hnojiva) ; upravený poměr živin
jednosložková – dusíkatá, fosforečná, draselná…)
vícesložková (NPK hnojiva)
smíšená
kombinovaná
Koloběh živin v zeměděl. podniku
krmení
ovzdušístáj
hnojištěplodiny odvozem z polejímka
zpět do půdypůda
do povrchových vod
dusík se přeměňuje na plynné složky a ztrácí se do atmosféry
musíme doplnit minerál. hnojivy živiny zpět do půdy
Organická hnojiva
jsou zdrojem organických látek
obsahují i živiny v malém množství makroprvky a mikroprvky
zdrojem mikroorganismů, růstových a stimulačních látek
význam aplikace org. hnojiv pro půdu
zlepšení fyzikálních vl. půd
lepší zadržování a transport vody
lepší sorpce živin a iontová výměna
vyšší pufrační schopnost
vyšší vnitrobiální činnost
vyšší využití živin
dělí se na
stájová – hnůj, močůvka, hnojůvka, kejda
ostatní
zaorávka vedlejších produktů – sláma, chrast, nať
zelené hnojení, komposty, kompostovaná chlévská mrva
chlévská mrva
směs tuhých výkalů hospodářských zvířat, moře steliva, zbytky krmiv a vody
hnůj
vzniká z chlévské mrvy „zráním“ na hnojišti
zrání hnoje
chem.-biol. proces (kvašení, hnití), přeměna látek (rozklad, syntéza)
zrání ovlivňuje – složení chlévské mrvy, způsob uskladnění
dobře vyzrálý hnůj
tmavá, snadno rýpatelná hmota se zbytky steliva, které lze mechan. oddělit
zpevněné polní hnojiště
vrstvení mrvy 3 m. izolovaná jímka (ztráty 30-40%, což je dobré)
nezpevněné polní hnojiště
ztráty na živinách, ohrožení živ. prostředí50-60% ztráty – hodně)
zrání hnoje
produkce hnoje za studena
po uložení mrvy dojde ke stlačení a vytvoření anaerobních podmínek, pomalejší rozklad nižší ztráty
produkce hnoje za horka
po uložení mrvy zůstává načechraná intenzivní působení anaerobních bakterií dojde k růstu teploty (55-65°C) a tím k urychlení rozkladu
následným stlačením pokračuje proces za studena, rychlejší rozklad, vyšší ztráty
chlévský hnůj – hluboká podestýlka – produkce hnoje přímo ve stáji, zušlechťování za studena, nejnižší ztráty (20%)
ztráty při uložení mrvy
ztráty na organ. hoj 25-60%
na živinách
N 20-40%
P 5-10%
K 10-20%
význam zrání hnoje
zlepšení fyz. chem. vlastností hnoje, lepší aplikace hnoje, pozdní uvolňování živin
aplikace hnoje – plodiny – okopaniny (brambory, řepa), kukuřice, řepka. oz., pšenice oz. zelenina (košťáloviny)
dávka 20-50t/ha (záleží na plodině a na druhu půd – lehké =míň)
termín – podzim, podmínky aplikace – následné zaorání
aplikační technika – rozmetadla
pole hnojíme 1 za 3-5 let
močůvka
zvašená moč hospod. zvířat
moč zanechaná ve stelivu + část rozpuštěných výkalů + voda(co nejméně)
aplikace – plodiny – okopaniny, kukuřice, řepka, pšenice, zelenina (košťáloviny), travní porosty, meziplodiny, zálivka kompostů
dávka 20 – 60t/ha
termín aplikace
na podzim se zaorávkou slámy, zeleného hnojení
na jaře
přihnojení ozimů jařin
před založením porostu (3+- měsíc dopředu)
podmínky aplikace – zaorání, neaplikovat na zmrzlou půdu
aplikační technika – na široko za vozem; aplikátory
kejda
směs tuhých výkalů moče s podílem vody a zbytků krmiva (neobsahuje stelivo)
ustájení zvířat bez podestýlky (volné roštové)
živiny v kejdě jsou pro rostliny snadno přístupné, dávka kejdy je limitována množstvím dusíku
nadměrná aplikace (nekvalitní) negativně ovlivňuje struktury půdy
aplikace – plodiny – okopaniny, kukuřice, řepka, obiloviny (pšenice), travní porosty, meziplodiny
dávka 20-60-80t/ha
termín
na podzim ( i samostatně i se zaorávkou)
na jaře – přihnojováni ozimů před založením porostu
podmínky – zapracování do půdy
aplikace – na široko, aplikátory
Zaorávka vedlejších produktů
sláma
zaorávka nepotřebné slámy v zeměděl. podniku
nekvalitní sláma (olejniny, kukuřice na zrno)
chem. ošetřená (dusíkace luskovin)
nevyužitelná v ŽV (ozimé obiloviny)
možnost prodeje (150-500kč/t
aplikace
rozmetání nařezané slámy (8-10cm)
zapravení do půdy
vyrovnání poměr C:N (močůvka, kejda, minerální N hnojiva na 1t slámy +46KgN
vyšší mikrobiální aktivita – vyšší uvolnění živin
zvýšení obsahu OL, zlepšení půdní struktury
chrást řepy, nať brambor
Zelené hnojení
pěstování zpravidla rychle rostoucích plodin a jejich následné zaorání do půdy
pěstování jako
meziplodina – v osevním sledu mezi hlavními plodinami
podsev – současně s hlavní plodinou
podplodina – v sadech a vinicích (pod keři a stromy)
hlavní plodina – zúrodňování půd. achultivace
význam zel. hnoj.
obohacování půdy o snadno rozložitelnou organ. hmotu
omezení vyplavování živin – biolog. sorpce
přesun živin ze spodních vrstev do ornice
zastínění povrchu půdy
ochrana půdy před větrnou a vodní erozí
omezení růstu plevelů
přerušení osevnímu postupu
Komposty
směs organ. látek a miner. látek oživená užitečnou půdní mikroflórou, v níž probíhají nebo již proběhly humusotvorné procesy
základní typy- stytkový kompost, průmyslový kompost, speciální + substráty
komponenty statkových kompostů
organický podíl (sláma, znehodnocené krmivo, zbytky z posklizňových úprav, nadrcené větvičky další organ. minerály
minerální podíl – skrývková zemina, rybniční bahno, vyhnilé kaly, minerální podíl posklizňových úplav
vápnění (úprava pH)
komponenty průmyslových kompostů
organ podíl – vytřídění bioodpadů, rašelina, čistírenský kal, odpady z potravin. prům.
minerální podíl – sedimenty, shrývková zemina
mikrobiální substrát – kejda, močůvka, čistírenský kal
vápnění +živiny
Minerální hnojiva – význam aplikace minerálních hnojiv pro půdu
doplnění živin exportovaných z pole
vyrovnání ztrát. živin
dodání živin podle potřeb rostlin
udržování přední úrodnosti
Živiny a hnojiva
definice prvku jako živiny
nedostatek prvků znemožní rostlině dokončit vývojový cyklus
prvek se přímo účastní fyziolog. procesů v rostlině, nebo jako regulátor enzymového systému
projev nedostatku je specifický pro sledovaný prvek
C, O, H
C (45%) – příjem průduchy listů (O2)
O (45) – příjem kořenovým systémem (H2O)
H (6%) – příjem kořenovým systémem (H2O)
význam
základní stavební prvky organ. látek
energetická bilance rostlin, metabolismus rostlin (fotosyntéza, dýchání)
výměna iontů membránami rostlin (H)
Dusík
koloběh
amonizace nitrifikace denitrifikace
NH4 NO3 N2
vstupy N do půdy
mineralizace organ hnojiv (120kg/ha/rok)
zbytky rostlin (posklizňové)
spady (mokrý, suchý)
fixace N(do organ. vazeb) – schopnost mikroorganismů poutat vzdušný kyslík
hnojiva minerální a organická
výstupy
rostlinná produkce
živočišná produkce
imobilizace N
ztráty
do povrchových a spodních vod (vyplavováním, smyvem, erozí)
do atmosféry (těkáním amoniaku, uvolňování oxidů N)
dusík v