logo SVP
Slovenský vodohospodársky podnik š.p.
OZ Hydromeliorácie

Vrakunská 29
825 63 Bratislava
tel.: 02/45 24 80 84
fax: 02/45 52 17 04
 
 

Význam diagnostiky obsahu dusíka v pôde pre výživu rastlín

Súčasný stav vo výžive, najmä však v hnojení rastlín nie je uspokojivý vzhľadom k radikálnemu zníženiu spotreby hnojív ako priemyselných tak aj organických, čím export živín úrodami významne prevyšuje ich úhradu. Z hľadiska vývoja pôdnej úrodnosti vzniká riziko jej postupného znižovania s dôsledkami, ktoré vyvolávajú obavy zo znižovania  efektívnosti rastlinnej výroby, najmä ak ostatné nákladné vstupy musí pestovateľ dodržať. Bez adekvátnych vstupov v hnojivách, v suchších oblastiach aj v kombinácii so závlahou, nie je možné očakávať stabilnejšie vyššie úrody, ktoré sú predpokladom úspešného hospodárenia na pôde a tým aj vyšších príjmov. Aj napriek tomu, že v relatívnom pomere súčasnej spotreby N,P,K živín sa najviac dodáva do pôdy a na porasty v priemyselných hnojivách dusík, všeobecne sa zisťuje, že jeho reálne dávky sú stále nízke a že pri ich aplikácii k jednotlivým plodinám sa robia často chyby. Je tomu najmä preto, že na rozdiel od fosforu, resp. fosforečnanov i draslíka ako katiónu sú zlúčeniny dusíka podstatne premenlivejšie a v prostredí pohyblivejšie. Dusík môže vytvárať veľké množstvo zlúčením pričom sa jeho mocenstvo mení od -3 do +5 a vyskytuje sa v anorganických a v organických zlúčeninách v troch skupenstvách. Ich podstatná časť sa nachádza v pôdnom prostredí s cyklami premien, ktoré významne pôsobia na jeho prístupnosť pre rastliny. Pritom systém kolobehu dusíka v prírode umožňuje existenciu života na Zemi a jeho obsah vo vzduchu je obrovskou zásobárňou a poistkou tohto systému.

V pôdnom prostredí sa na premenách dusíka podieľajú rôzne skupiny mikroorganizmov a podstatná časť dusíka /až 99%/je viazaná v organickej hmote, z ktorej sa postupne uvoľňujú rastlinám prijateľné formy NH4+-N a NO3-N /Nan/. Amoniakálna forma sa pri nižších teplotách adsorbuje na pôdne koloidy a pri vyšších /nad 10 OC/ sa nitrifikáciou postupne mení na dusičnany. Tieto sú pohyblivé s pôdnou vodou a pri ich nevyužívaní porastom sa ľahko vyplavujú do podzemných alebo povrchových vôd.

V rámci možných premien tejto formy N sa uplatňujú aj denitrifikačné procesy, pri ktorých vznikajú plynné formy N2 a N2O, ktoré unikajú z pôdy, zvlášť pri nedostatku kyslíka.

Z hľadiska vstupov dusíka do cyklu premien N v pôde majú agronomický význam mikroorganizmy fixujúce vzdušný dusík, organická hmota dodávaná či už hojením alebo pozberovými zvyškami, biomasa odumretých mikroorganizmov a živočíchov a samozrejme dusík z priemyselných hnojív. Keby sa zdroje organického dusíka ďalej nepremieňali, zmenšovalo by sa rok čo rok množstvo rastlinám prístupného dusíka a ich rast by bol nemožný. Ak v prírode k tomu nedošlo, je to len preto, že dochádza neustále ku kumulácii a rozkladu organickej hmoty v pôde.

Možno tiež predpokladať, že pôdy s vyšším obsahom ľahko rozložiteľných organických látok obsahujúcich dusík, budú uvoľňovať pre rastliny viac dusíka a opačne, čo môže byť tiež pomocnou orientáciou pri rozhodovaní o voľbe dávky dusíka. V tejto súvislosti prichádzajú do úvahy aj iné formy dusíka napr. ľahko mineralizovateľný alebo ľahko hydrolyzovateľný, ktorých obsah sa tiež dá využívať ako zdroj informácií k spresňovaniu dávok dusíka. Tieto však, aj vzhľadom k mnohým diskutabilným otázkam, presahujú rámec tohto príspevku.

Významným javom, ktorý sa pozoruje pri sledovaní dusíka v pôde je zvýšená mineralizácia organicky viazaného dusíka po aplikácii N hnojív. Vzniká dusík “naviac" ako dôsledok priaznivejších podmienok k jeho rozkladu, najmä pri vyššom obsahu na energiu bohatých organických látok.

Z hľadiska prijateľnosti dusíka pre rastliny je dôležitým poznať pomer C:N v zdrojoch uhlíka a dusíka v pôde. Ak je menší ako 20:1, prevládajú mineralizačné procesy, ak je väčší, dochádza k väzbe dusíka mikroorganizmami, k tzv. biologickej sorpcii.

Ako vidieť, aspoň z časti naznačených premien dusíka v pôdnom prostredí, odhad optimálneho hnojenia dusíkom je komplikovaný a ovplyvňovaný mnohými faktormi. Ak však prijmeme názor, že v obsahu anorganických foriem dusíka /Nan/ sa integrujú všetky uvádzané aj neuvádzané procesy, potom táto informácia, ktorá odzrkadľuje momentálny stav obsahu Nan v pôde, by mohla poslúžiť pri rozhodovaní o potrebe hnojenia dusíkom, najmä ak sa uplatní v správnom čase z hľadiska potrieb pestovanej plodiny.

Zmeny obsahu Nan v pôdnej vrstve 0-0,6m /ktorá je najviac využívaná pre praktické hodnotenie a určovanie potreby hnojenia dusíkom/ sú znázornené na obr.1. Vynesené hodnoty sú vyjadrené v kg Nan /ha, keď 1 mg Nan/kg pôdy po prepočítaní na 1ha vo vrstve 0-0,6m zhruba odpovedá 9kg N.

Silnejšie vyznačená čiara charakterizuje priebeh zmien hodnôt Nan, ktoré sú ovplyvňované uvádzanými faktormi a pestovanou plodinou /jarnou obilninou/. Predovšetkým sa zisťujú 2 maximá jeho obsahu, jarné a jesenné, pokles v dôsledku príjmu porastom /tento znázorňuje červená čiara v tvare S/ ako aj strát najmä denitrifikáciou. Po zbere obilniny mineralizácia organickej hmoty pokračuje, čo sa prejavuje v postupnom zvyšovaní jeho obsahu v pôde až do jesenného maxima. Ako vidieť, v jeseni môže dochádzať k výraznému poklesu obsahu Nan buď ako dôsledok výdatnejších zrážok alebo čo je racionálnejšie, ozimnou /krycou/ plodinou, prípadne obidvomi faktormi.

V zimnom období, ak pôda zamrzne, nepredpokladá sa  väčší pohyb vody a tým aj dusičnanov v pôdnom profile. Koncom zimy, po rozmrznutí pôdy a po väčších zrážkach, tiež možno očakávať vertikálny pohyb dusičnanov pôdnym profilom.

Z uvedeného vychádza, že procesy premien dusíka v pôde majú svoju zákonitosť, že tvorba najmä jarného maxima obsahu Nan, spôsobovaná mikroorganizmami, teda nižšími organizmami vytvára podmienky pre život vyšších organizmov – rastlín, ktoré využívajú dusík na tvorbu fytomasy v klimaticky priaznivejšom období. Pochopiteľne, človek môže do tohto procesu zasahovať a účelne tieto poznatky využívať. Napríklad známy poznatok, ktorý vychádza z pozorovaní ešte zo začiatku minulého storočia, najmä v západných krajinách, že po suchej zime možno očakávať dobrú úrodu pšenice, súvisí so zachovaním a využitím nakumulovaných zásob anorganických foriem dusíka, najmä dusičnanov, /pozri jesenné maximum/, ktoré sa nevyplavia, ale sú efektívne využité porastom pšenice na tvorbu úrody. Teda aj priebeh počasia v zimnom a predjarnom období orientuje o vyššej alebo nižšej potrebe úhrady dusíka v hnojivách. Samozrejme, že máme možnosť sa o tom presvedčiť analýzou pôdy.

Priebeh zmien obsahu Nan v pôde závisí aj od pestovanej plodiny a intenzity príjmu dusíka cez vegetačné obdobie v danom roku. Na obr. 2 sú zachytené zmeny obsahu Nan v profile hnedozeme pod porastom ozimnej pšenice. Pôdne vzorky boli odoberané od rozmrznutia pôdy po jej zamrznutie v dvojtýždňových intervaloch po vrstvách 0,2m až do hĺbky 1m. V grafe sú zachytené priemerné hodnoty pre vrstvu 0-0,6m vyjadrené v mg N/kg pôdy. Priebeh zmien obsahu Nan pripomína naznačené trendy na obr.1, s rozdielmi, ktoré súvisia s väčším príjmom dusíka porastom pšenice už koncom zimy a začiatkom jari. Taktiež vidieť, že po zbere pšenice následnou mineralizáciou sa vytvorila zásoba dusíka okolo 126 kg N/ha, ktorá však po výdatných zrážkach v novembri a začiatkom decembra /na úrovni okolo 100 mm/ klesla v polovici decembra na 3 mg/kg, čo odpovedá 27 kg N/ha. Teda pod vrstvu 0,6m sa posunulo až 100 kg N/ha. Možnosť vyplavenia dusičnanov do väčších hĺbok pôdneho profilu v období keď je pôda bez porastu treba brať do úvahy najmä v podmienkach s vyššie uloženou hladinou podzemnej vody pri hľadaní možnosti ich "zachytenia" krycou plodinou.

Iný priebeh zmien obsahu Nan sa zisťuje pod porastami okopanín /obr.3/.Predĺžené vegetačné obdobie cukrovej repy do začiatku októbra v porovnaní s obilninami sa prejavuje v postupnom klesaní jeho obsahu v pôde, ktorý môže dosahovať veľmi nízkych hodnôt, najmä ak po zbere úrody nasledujú výdatné zrážky. Zvyšovaním obsahu vody v pôde ako je to vyjadrené na grafe, sa potvrdzuje veľká mobilita dusičnanov v pôdnom profile.

Mnohé naše poznatky zo sledovania vzťahov medzi obsahom Nan v pôde a úrodami naznačujú, že hodnota Nan pred intenzívnym príjmom živín /začiatok lineárnej časti S krivky na obr.1/ vo vrstve 0-0,6m by sa mala pohybovať na úrovni 15-20mg N/kg pôdy, čo odpovedá 135-180 kg N/ha /15 x 9 kg N = 135 kg N/.

Presné hodnoty dusíka v hnojive na doplnenie uvádzaných limitov sa ťažko odhadujú vzhľadom k mnohým faktorom, ktoré sa uplatňujú v jednotlivých pôdach, tvorbou dusíka "naviac", priebehom počasia ako aj nárokmi plodín z hľadiska výšky a kvality produkcie. Napriek tomu, aj na základe skúseností, možno odporúčať k zvýšeniu obsahu Nan o 1mg N v uvažovanej hĺbke, v pôdach s nižším obsahom organickej hmoty 7-8 kg N/ha v hnojive, v úrodnejších pôdach 5-6 kg N. Príklad výpočtu potreby dávky N v hnojive na limitnú hodnotu 15 mg N/kg pôdy: v pôde s nižším obsahom organickej hmoty a obsahu celkového dusíka /napr. s 0,15% N / bola zistená hodnota Nan 7mg/kg pôdy. Dávka N by mala byť na úrovni 56 kg N/ha /15-7=8x7=56/.

V pôde s vyšším obsahom organickej hmoty a N /napr. s celkovým obsahom N 0,3%/ a zistenej hodnote Nan 7 mg/kg pôdy by mala byť dávka N k dosiahnutiu limitu 15 mg/kg na úrovni 40 kg N/ha /15-7=8x5=40/.

Pri plánovaní vyšších úrod sa môže uvažovať s úpravou hladiny Nan na vyššiu limitnú hodnotu 20 mg N/kg pôdy.

Takýto výpočet je však veľmi orientačný. Môžu sa totiž vyskytnúť aj také prípady, kedy sa výrazne zvýši obsah dusíka aj v nehnojenej pôde. Potvrdzuje to aj výsledok z roku 2001, ktorý sme zistili v poľnom pokuse s kukuricou pestovanej na karbonátovej černozemi. Kukurica na zrno nasledovala po cukrovej repe priamo nehnojenej maštaľným hnojom, ale boli zaorané repné skrojky. V pôde pod porastom kukurice sme zistili, že obsah Nan v nehnojenej pôde od polovice apríla do polovice júna stúpol o 19 mg/kg pôdy, teda na hodnotu 28,7 mg N/kg presahujúcu uvádzaný limit pre porast kukurice pred začiatkom intenzívneho príjmu živín. Podľa výsledku analýzy pôdy hnojenie nebolo potrebné a správnosť rozhodnutia potvrdila dosiahnutá úroda zrna pod závlahou 11,5 t/ha. Výsledok teda potvrdzuje ekonomickú výhodnosť informácie ako o obsahu Nan v pôde, tak aj poznania limitných hodnôt jeho obsahu v pôde v určitom období vegetácie.

Dávkovanie dusíka k jednotlivým plodinám pochopiteľne musí rešpektovať ich nároky na dusík z hľadiska doby aplikácie ako i formovania požadovaných parametrov kvality. V tejto súvislosti pri ozimných plodinách, najmä pšenici, by sme mali z hľadiska rozdelenia dávok počas vegetácie uplatniť následovné návrhy: Pri zásobe Nan pred sejbou okolo 10mg N/kg pôdy vo vrstve 0-0,3m je možné vynechať predsejbové hnojenie dusíkom /rastliny pri nižšej hladine N v pôde vytvárajú bohatší koreňový systém, čo podporuje lepšie prezimovanie a súčasne sa využívajú nakumulované zdroje dusíka z pôdnej zásoby/. Regeneračné hnojenie treba každopádne odporúčať aj bez rozboru pôdy, keďže prístupný dusík býva posunutý a po zime oslabený porast ho nutne potrebuje. Rozbor pôdy sa racionálne využije pred predlžovacou fázou a zistený obsah Nan je potrebné upraviť hnojením na hodnotu okolo 15 mg N/kg, pričom dávky by mali rešpektovať možnosti podniku a prípadne aj ďalšie delenie na list.

Pri plodinách u ktorých sa preferuje tvorba uhľohydrátov a obmedzuje tvorba dusíkatých látok ako sú jarný jačmeň pre výrobu sladu a cukrová repa, je potrebné venovať zvláštnu pozornosť. Tieto plodiny majú mať dobrú výživu dusíkom v prvej polovici vegetácie za účelom rýchlejšieho vytvorenia vegetatívnych orgánov a požadovaného počtu jedincov, pri jačmeni i odnoží. V druhej polovici vegetácie má byť ponuka dusíka nižšia, aby sa podporila tvorba škrobu a cukrov na úkor dusíkatých látok. Z tohto dôvodu by mali byť dávky dusíka limitované pre prvú ako aj druhú rastovú fázu. Zistili sme, že pre pre dobrú kvalitu cukrovej repy obsah Nan v pôde by sa mal pohybovať vo vrstve 0-0,6m pred sejbou na úrovni približne 15 mg N/kg pôdy, v júni 30mg, a začiatkom septembra 4 mg N/kg pôdy. Postupné znižovanie obsahu Nan sa deje aj prirodzeným spôsobom, ktorý však môžeme usmerniť do optima vhodným hnojením a počas vegetácie závlahou.

Obdobne kvalitatívne parametre sladovníckeho jačmeňa, najmä čo do obsahu Nan v pôde a tým aj N-látok v zrne, možno usmerniť ako hnojením tak i závlahou, ak hnojením a mineralizáciou sa nakumulovalo viac Nan ako je potrebné.

Taktiež vysoké úrody zrna kukurice cez 10 t/ha dosahujeme
pri relatívne nízkych dávkach dusíka využitím informácií o Nan v pôde pred sejbou a začiatkom júna pred intenzívnym príjmom živín porastom. V uvádzaných obdobiach by sa tieto mali pohybovať na úrovni okolo 15 mg N/kg pôdy a v druhom termíne okolo 20-25 mg N/kg v závlahových ako i v bez závlahových podmienkach.

Chemický rozbor pôdy na obsah Nan by sa mal robiť vo vlhkej pôde ihneď po odbere. Ak to nie je možné, vzorky treba uskladniť pri teplote 4 0C.

K presnejšej detekcii pohybu NO3- - N sme zhotovili špeciálne ploché lyzimetre /obr.4/, ktoré využívame k zachytávaniu pôdneho roztoku v koreňovej zóne za účelom posúdenia vzťahov

medzi hnojením, obsahom Nan v pôde a dusičnanov v pôdnom roztoku počas vegetačného ako i mimo vegetačného obdobia. Výsledky umožňujú študovať a spresňovať uvádzané kritéria obsahu Nan. Ich využitie je tiež pri použití rôznych techník závlahy, najmä kvapkovej alebo fertigácie.

Záver
Napriek zložitosti premien dusíka v pôde a jeho detekcie, informácie o obsahu Nan dávajú možnosť tento racionálnejšie využívať pestovanými plodinami. Zvyšuje sa efektívnosť hnojenia s možnosťou ušetrenia časti dusíkatých hnojív a zaisťuje sa lepšia ochrana podzemných vôd.

Autori textu: Prof. Ing. Bízik, Ján, DrSC., Ing. Zápotočný, Vladimír