Složka N do půdy N z půdy Spady Export Atmosférický dusík Minerální hnojiva Stájová hnojiva Fixace N Organický dusík Rostlinné zbytky Amonný N + (NH 4 ) Odběr rostlinami Volatilizace Nitrátový N - (NO 3 ) Denitrifikace Eroze, smyv Vyplavování
1. Bilance dusíku v půdách
Vstupy Hnojiva minerální organická Fixace symbiotická nesymbiotická Spady mokrý suchý Mineralizace organické hmoty Zbytky rostlin Výstupy Rostlinná produkce Živočišná produkce Imobilizace N Ztráty Do povrchových a spodních vod - vyplavováním - smyvem, erozí Ztráty do atmosféry - těkáním čpavku - uvolňováním oxidu dusného a N 2
Období 1986 1990 1996 2000 2006 2008 2012-2016 Využívaná z. p. (tis. ha) 4 306 4 250 3 629 3 300 Hospodářské vstupy, z toho: 178 107 141 167 minerální 100 57 92 117 statková hnojiva 57 36 39 42 symbiotická fixace N 21 14 10 8 Odběr plodinami 111 83 93 105
Aktiva (vstupy) dusíku v ČR kg N/ha/rok orná půda zem. půda Minerální hnojiva 138 104 Org. hnojiva + komposty 48 36 Zelené hnojení + sláma 5 4 Fixace N 2 - symbiotická 35 26 - nesymbotická 9 7 Atmosf. spad suchý 14 14 - mokrý 12 12 Osivo + sadba 2 2 Celkem 263 205
Pasiva (výstupy) dusíku v ČR orná půda kg N/ha/rok zem. půda Hospod. odběr sklizněmi 147 128 Plynné ztráty 44 31 Ztráty vyplavením 11 10 Ztráty erozí a povrch. smyvem 8 7 Ztráty sklad. + manipulace 9 7 Potřeba N na rozklad posklizňových zbytků rostl. 45 37 Celkem 264 220
Depozice dusíku
Suché depozice = 5 kg/ha/rok
Suché depozice = 5 kg/ha/rok
depozice = 5 kg/ha/rok
Mokré Průměrná roční mokrá atmosférická depozice (kg N.ha -1 ) 40 N-NH4+ N-NO3-35 Vysočina Ústecký Jihočeský Východočeský Praha 30 25 20 15 10 5 0 1990 1995 2000 2005 1990 1995 2000 2005 1990 1995 2000 2005 1990 1995 2000 2005 1990 1995 2000 2005 kg N.ha -1.rok -1
Emise oxidů dusíku a ztráty N
1990-2001 2002-2016
Měrné emise N-NO x ze zdrojů ve vybraných krajích (kg/ha/rok) 180 1995 1998 2000 2003 2005 150 kg N-NOx.ha -1.rok -1 120 90 60 30 0 Praha Jihočeský Ústecký Vysočina Moravskoslezský
µg N 2 O/kg/den Průměrná produkce oxidu dusného zeminou odlišných kultur během roční periody 250 200 275 kg/ha/rok 150 100 50 0 30 kg/ha/rok 28 kg/ha/rok orná půda travní porost lesní půda
Rok Průměrná roční koncentrace amonného a nitrátového N (mg N.l -1 ) na čtyřech místech toku Labe Valy Lysá Obříství Děčín N-NH 4+ N-NO 3 - N-NH 4+ N-NO 3 - N-NH 4+ N-NO 3 - N-NH 4+ N-NO 3-1990 2,96 4,61 3,31 4,24 4,26 3,98 2,00 5,21 1995 0,63 5,50 0,49 5,74 0,63 5,32 0,41 4,74 2000 0,55 4,85 0,33 4,49 0,42 4,34 0,30 4,10 2005 0,30 4,50 0,20 4,20 0,40 3,90 0,20 3,40
2. Dusík v půdě
Dusík v půdě Celkový N v půdě :0,1 0,2 % 3000 6000 kg N.ha -1 N min. přístupný 1,0 2,0 % z celkového N N min. celkem 5,0 10 % z celkového N Poměr C : N 10 : 1 Formy N v půdě: N min NO 3 - NH 4 + 1 5 % 1 % z N tot. NO - 2 NH 4+ Fix. 95-99 % N org. z toho N hydrolyzovatelný 65 80 % NH 3 v hydrol. 20 35 % N α aminokys. 30 45 % N aminocukrů 5 10 % N purinových a pyridinových derivátů 10 20 % N nehydrolyzovatelný 20 35 % (těžko rozložitelný - chemicky i biologicky)
Mineralizace sloučenin dusíku A) Amonizace N org. NH 3 popř. NH 4 + B) Nitrifikace mikroorganismy aerobní, anaerobní, ph široké, poměr C : N B1) nitritace: 2NH 4+ + 3O 2 2HNO 2 + 2H 2 O + 2H + + 661 J mikroog. Nitrosomonas Nitrosospira Nitrosocystic B2) nitratace: 2HNO 2 + O 2 2HNO 3 + 201 J Nitrobacter striktně aerobní proces - optimálně - vlhkost půdy 70 % MVK ph 5,0 8,5 teplota 20 35 o C
Související vliv ph na nitrifikační procesy 250 Dodáno 200 mg/kg N-NH 4 mg/kg N - NO 3 200 150 100 50 ph 4,4 ph 6,0 0 14 35 dní MOLYBDEN
Denitrifikace A) Biologická 5 C 6 H 12 O 6 + 24HNO 3 30 CO 2 + 42 H 2 O + 12 N 2 NO 3 - NO 2 - NO N 2 O N 2 ph neutrální až alkalické nedostatek O 2 vyšší teploty přítomnost lehce hydrol. organické hmoty + NO 3 - B) Chemická CO(NH 2 ) 2 + 2 HNO 2 CO 2 + 3 H 2 O + 2 N 2 aminokyseliny amoniak aminy ph 5,5 a vyšší
Biologická fixace N 2 N 2 + 8H + + 8e - 2NH 3 + H 2 enzym Nitrogenasa energie 16 ATP na N 2 vazba na kyselinu glutamovou Nesymbiotická 3 12 kg N/ha/rok Ø 6 kg volné mikroorganismy: Azotobacter Beijerinckija Spirillum Symbiotická 62-244 kg N/ha/rok mikroorganismy žijící v symbióze s kořeny rostlin čeledi Fabaceae
Principy biologické fixace N 2 v půdě
Průměrné hodnoty fixace dusíku (kg N/ha/rok) Vojtěška 244 Jetel 248 Bob 116 Hrách 102 Fazole 62
3. Dusík v rostlině
Dusík v rostlině Význam N pro rostlinu: - stimulace růstu - utilizace ostatních živin N je součástí: aminokyselin amidů bílkovin nukleoproteidů chlorofylu enzymů biologicko aktivních látek Forma příjmu: NH + 4 NO 3 -
Výživa NH 4 + pasivní příjem omezená kontrola nezbytné zabudování do organických sloučenin příjem při nižších teplotách antagonismus s ostatními kationty NH + 4 NH 3 + H + okyselovací efekt
Výživa NO 3 - vysoká koncentrace v půdním roztoku cca. 100 mg N.l -1 vyšší příjem NO 3- > NH 4 + je značně nezávislý na potřebě rostlin Příjem NO 3- je aktivní, závislý na energii a teplotě. Enzymatická redukce: Mo Fe, Cu Mn, Mg NO - 3 NO - 2 (NH 2 OH) NH 3 + 2H + + 6H + + 6e - nitrátreduktasa nitritreduktasa max intenzita redukce po 4 5 hod. svitu, přímý vztah s intenzitou fotosyntézy (energie) Alkalický efekt: NO 3- + 8H + + 8e - NH 3 + 2H 2 O + OH -
Hnojení N u salátu
Nedostatek N na listech kukuřice
Nerovnoměrné hnojení N u pšenice
2018?
N hnojiva a jejich použití
Hnojení N hnojivy - P, K, Ca, Mg na základě AZP agrochemické zkoušení půd - N na základě odběrových normativů (kg N/t výnosu) úpravy dávek - předplodina (jeteloviny) - organická hnojiva stájová (hnůj, močůvka,...) - ostatní (sláma (C:N), nať, ) - stanoviště EVH, BPEJ -
Použití minerálních N hnojiv - fosforečná na podzim, do zásoby na 2 3 roky dopředu - draselná na podzim, do zásoby na 1 2 roky dopředu - vápenatá podzim, většinou ve 3-6-i letých cyklech - dusíkatá Základní hnojení před založením porostu Amonná forma N NH 4+, Organická forma N, u jařin, hnojiva Močovina, SA, DV - Přihnojení hnojení během vegetace Nitrátová forma N NO 3-, hnojiva - LV
N hnojiva Organická hnojiva (hnůj, kejda 0,4 2,2 % N) Minerální hnojiva Amonná N hnojiva obsahují dobře vázaný amonný N (21 % Síran amonný) vhodný na základní hnojení Nitrátová N hnojiva velmi pohyblivý NO 3- (15 % Ledek vápenatý), vhodný na přihnojování Amidová N hnojiva močovina vhodná na základní hnojení i přihnojování (46 % N) Kyanamidová N hnojiva pozvolné uvolňování N, silný fytosanitární účinek, základní hnojení prodleva (dusíkaté vápno 19 % N) N hnojiva s více formami ledek amonný s vápencem (27 % N), ledek amonný (34% N), Dusičnan amonný a močovina - DAM 390 ( 30 % N) Amofosy kombinace N + P rozpustná hnojiva (12 21 % N)
kg čistých živin/ha/rok Situace v Evropě roční přísun živin (2015) 160 140 120 100 80 60 40 20 K P N 0 Itálie Rumusko Portugalsko Lotyšsko Rakousko Švédsko Estonsko Španělsko Finsko Slovinsko Litva Slovensko Bulharsko Dánsko Maďarsko Česká republika Francie Spojené království Irsko Polsko Německo Nizozemí
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 kg čistých živin/ha/rok Situace v České republice přísun čistých živin od r. 1990 120 100 80 N P K 60 40 20 0
Vliv stoupajících dávek N na odběr P 120 173 % odběr mg P/nádobu 100 80 60 40 20 135 % 167% kambizem hnědozem 215 % 0 0,5 1,0 1,5 2,0 g N/nad.