Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin Hodnocení kvality ječmene a sladu po hnojení dusíkem a sírou Diplomová práce Vedoucí práce: Dr. Ing. Luděk Hřivna Vypracovala: Bc. Ivana Otáhalová Brno 2010

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma,,hodnocení kvality ječmene a sladu po hnojení dusíkem a sírou vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis diplomantky...

PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu diplomové práce Dr. Ing. Luďku Hřivnovi za odborné vedení při vypracování diplomové práce a za cenné rady a odborné připomínky k dané problematice. Děkuji také svým rodičům za umožnění studia a podporu během něj.

ABSTRAKT Cílem diplomové práce bylo shrnout vliv dusíku a síry na výnos a kvalitu ječmene a sladu. Pokusy byly založeny v letech 2008 a 2009 na pozemku patřícím do katastru zemědělského podniku Agrospol Velká Bystřice. V obou letech byla používána odrůda Jersey. Ječmen byl pěstován po předplodině cukrovce, chrást byl zaorán. Provádělo se hodnocení technologických parametrů zrna. Do pokusu bylo zahrnuto celkem 16 variant. Hnojení dusíkem a sírou se provádělo během vzcházení. U vybraných variant byly provedeny korekce výživného stavu rostlin prostřednictvím ledku amonného s vápencem během vegetace v různých fázích vývoje porostu. Výsledky ukázaly, že korekce měla negativní vliv na výnos i technologické parametry zrna v obou letech sledování. Výsledky byly statisticky vyhodnoceny metodou jednofaktorové analýzy rozptylu a mnohonásobným porovnáním podle Tukeyova testu. Klíčová slova: ječmen, dusík, síra, hnojení, kvalita ANNOTATION The aim of this diploma thesis is to summarize the influence of nitrogene and sulphur to yield and quality of the barley and the malt. The experiments were performed at years 2008 and 2009 on the area of agricultural plant Agrospol Velká Bystřice. In both years were used barley Jersey. The sugar beet was used as foregoing crop and beet tops were ploughdown. The technological ranking of the crop parameters were performed. For the experiment was used 16 variants in total. Fertilization by nitrogene and sulphur was performed during emergence. Corrections of the nutritive state of plants by using ammonium saltpetre with calcite were performed in different stages of development of plants. The results showed the negative influence of corrections on the yield and technological parameters of the crop in both years. The results were statistically evaluate by using single-factor dispersion analysis and by multiple-comparison of the Tukey's test with the results. Keys words: barley, nitrogen, sulphur, fertilization, quality

OBSAH 1 ÚVOD... 9 2 CÍL PRÁCE... 10 3 PŘEHLED LITERATURY... 11 3.1 Charakteristika ječmene... 11 3.1.1 Historie pěstování ječmene... 11 3.1.2 Obilka ječmene... 11 3.1.3 Chemické složení zrna... 13 3.1.4 Růst a vývoj ječmene... 16 3.1.5 Ukazatele kvality sladovnického ječmene... 17 3.1.5.1 Subjektivní hodnocení... 18 3.1.5.2 Třídění zrna (propad zrn nad sítem 2,5 mm a 2,8 mm)... 18 3.1.5.3 Hmotnost tisíce zrn... 19 3.1.5.4 Vlhkost... 19 3.1.5.5 Objemová hmotnost... 20 3.1.5.6 Klíčivost... 20 3.1.5.7 Obsah škrobu... 20 3.1.5.8 Obsah dusíkatých látek... 21 3.2 Technologické ukazatele sladovnické jakosti... 21 3.2.1 Extrakt v sušině sladu a relativní extrakt... 22 3.2.2 Kolbachovo číslo... 23 3.2.3 Diastatická mohutnost... 23 3.2.4 Dosažitelný stupeň prokvašení... 23 3.2.5 Friabilita... 24 3.2.6 Obsah β-glukanů... 24 3.3 Dusík... 24 3.3.1 Koloběh dusíku v suchozemském ekosystému... 25 3.3.2 Vliv dusíku na kvalitu zrna ječmene a sladu... 26 3.3.3 Projev nadbytku a nedostatku dusíku... 27 3.4 Síra... 28 3.4.1 Cyklus síry... 28

3.4.2 Vliv síry na kvalitu ječmene a sladu... 29 3.4.3 Projev nadbytku a nedostatku síry... 30 3.5 Výživa a hnojení jarního ječmene... 31 3.5.1 Hnojení dusíkem... 32 3.5.2 Hnojení sírou... 34 3.5.3 Korekce výživného stavu během vegetace... 35 4 MATERIÁL A METODY... 37 4.1 Založení pokusu... 37 4.2 Charakteristika použité odrůdy Jersey... 39 4.3 Schéma pokusu a vlastní metodika... 39 4.4 Vyhodnocení výsledků... 41 5 VÝSLEDKY A DISKUSE... 42 5.1 Vyhodnocení výsledků z roku 2008... 42 5.1.1 Výnos zrna... 42 5.1.2 Objemová hmotnost... 42 5.1.3 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,5 mm... 43 5.1.4 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,8 mm... 44 5.1.5 Obsah škrobu... 45 5.1.6 Obsah N-látek... 45 5.2 Vyhodnocení výsledků z roku 2009... 46 5.2.1 Výnos zrna... 46 5.2.2 Objemová hmotnost... 47 5.2.3 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,5 mm... 47 5.2.4 Vyhodnocení přepadu zrna nad sítem 2,8 mm... 48 5.2.5 Obsah škrobu... 49 5.2.6 Obsah N-látek... 49 5.3 Porovnání ročníků... 50 5.4 Hodnocení vlivu korekce na výnos a kvalitu ječmene... 51 6 ZÁVĚR... 52

7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY... 53 8 SEZNAM TABULEK... 57

1 ÚVOD Ječmen je jednou z nejrozšířenějších zemědělských plodin na světě. V České republice je v posledních letech pěstován na výměře kolem 400 tisíc hektarů. Jeho místo je v rostlinné produkci posledního století ze všech plodin nejstabilnější. Má zde nejvhodnější podmínky pro pěstování. Pěstování ječmene má v České republice dlouholetou tradici. Ječmen je plodinou s nejkratší vegetační dobou, kdy během tohoto období dokáže vytvořit vysoký biologický i hospodářský výnos. Největší uplatnění má ve sladovnictví, kde se používá k výrobě sladu. Na výrobu sladu se zpracovává kolem 30 % celkové sklizně jarního ječmene. Dále se ječmen využívá jako kvalitní jadrné krmivo pro monogastrická zvířata, na výrobu krup, ale i na výrobu sladových výtažků. Zvyšuje se rovněž potřeba ječmene jako suroviny pro průmyslové využití k výrobě lihu, škrobu, detergentů, kosmetických a farmaceutických přípravků. Ječmen určený pro výrobu piva se hodnotí od chvíle, kdy lidé zjistili, že z něj lze vyrobit kvalitní alkoholický nápoj. Sladovnický ječmen se hodnotí podle mnoha ukazatelů jako jsou hmotnost tisíce zrn, objemová hmotnost, propad zrna nad sítem, vlhkost, klíčivost, obsah škrobu, obsah bílkovin a celá řada dalších parametrů. Výběr hodnocených znaků pro ukazatel sladovnické jakosti byl proveden pivovarskými a sladařskými odborníky z České republiky a ze Slovenské republiky v roce 1995. K hodnoceným parametrům sladovnické jakosti patří: obsah dusíkatých látek (bílkovin) v zrnu ječmene, extrakt v sušině sladu, relativní extrakt při 45 o C, Kolbachovo číslo, diastatická mohutnost, dosažitelný stupeň prokvašení, friabilita sladu a obsah β-glukanů ve sladině. Při pěstování ječmene je důležité pravidelně dodávat výživu rostlině ve formě hnojení. Jarní ječmen je plodinou s obrovskými nároky na dostatek živin. Výživa a hnojení dusíkem a sírou rozhodujícím způsobem ovlivňuje výnos a kvalitu sladovnického ječmene. Nedostatek dusíku a síry se projeví nízkým podílem předního zrna, vysoký obsah zase nadměrným zahušťováním, poléháním rostlin a zvyšováním N-látek v zrnu. Vzhledem k tomu, že síra je součástí aminokyselin, které tvoří důležitou složku bílkovin, její nedostatek způsobuje snížení syntézy těchto vysokomolekulárních N-látek. Při deficitu síry se zpomaluje syntéza chlorofylu, brzdí se celkový růst rostlin a je narušena odolnost rostliny vůči stresům. 9

2 CÍL PRÁCE Cílem práce je shrnout vliv dusíku a síry na výnos a kvalitu sladovnického ječmene a vyhodnotit účinek hnojení dusíkem v kombinaci se sírou v maloparcelních pokusech, které probíhaly na lokalitě ve Velké Bystřici u Olomouce. 10

3 PŘEHLED LITERATURY 3.1 Charakteristika ječmene 3.1.1 Historie pěstování ječmene Ječmen patří mezi nejstarší obilniny (KRAUSKO ET AL., 1980), je jednou z prvních domestifikovaných rostlin na světě (HANCOCK, 2004). Ječmen byl součástí nekvašených chlebů. Dále se ječmen a slad používal na přípravu tradičních nápojů (NEWMAN, NEWMAN, 2006). Používal se nejprve jako základní potravina, ale jen do doby, než zkvasil v první pivo (HANCOCK, 2004). Za oblast původu ječmene je považována Asie (ZIMOLKA ET AL., 2006). O pěstování ječmene v Číně a Indii jsou historické doklady z doby okolo 2000 let před naším letopočtem (KRAUSKO ET AL., 1980). Dosud zůstává sporné, který ječmen se pěstoval dříve, zda víceřadý či dvouřadý (ZIMOLKA ET AL., 2006). Ječmen pronikl do Evropy asi 7000 4000 let př.n.l. pravděpodobně z oblasti mezi Egyptem a Íránem, patrně v souvislosti s migrací obyvatelstva ze Severní Afriky (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000) a dále se šířil po celém Evropském kontinentu (NEWMAN, NEWMAN, 2006). Jiní autoři soudí, že mimo tzv. jižní cesty existuje tzv. severní cesta ze Zakaspicka a Sibiře. V našich zemích je pěstování ječmene písemně doloženo z roku 1227 v Čechách i na Moravě (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Černý et al. (2007) uvádí, že ječmen byl pro Čechy již v devátém století spolu s prosem a nahými pšenicemi nejvýznamnější plodinou. Pro svou velkou adaptabilitu a významné přednosti pěstitelské se rychle rozšířil ve všech světadílech a má nejrozsáhlejší pěstitelský areál ze všech obilovin (DUDÁŠ, 2002). 3.1.2 Obilka ječmene Obilka ječmene je podlouhlého, vejčitého, na obou koncích zašpičatělého tvaru (DUDÁŠ, 2002). U ječmenů pěstovaných v naší oblasti je barvy světle žluté, může však být i oranžová, hnědá, fialová až modročerná. U pluchatého ječmene je obilka na hřbetní straně kryta pluchou, která svými okraji překrývá menší plušku. Pluška ve střední části kryje podélnou rýhu obilky, k ní z vnější strany přiléhá zakrnělý vrchol osy klásku, jejíž 11

obrvení je rozlišovacím znakem některých forem a odrůd ječmene. Obilka je složena ze tří částí: obalů, endospermu a zárodku (ZIMOLKA ET AL., 2006). Jednotlivé anatomické části zrna mají ze sladařského hlediska svůj specifický význam (DUDÁŠ, 2002). Endosperm představuje tu část obilky, která se během zpracování ve sladovně a při použití sladu v pivovaře podstatně biochemicky mění. Tyto změny rozhodují o úspěchu výroby sladu a piva. Vzájemný poměr obsahu škrobu k ostatním, zejména k dusíkatým látkám rozhoduje o moučnatosti ječmene a extraktivnosti sladu (INGR ET AL., 2003). Endosperm vyplňuje hlavní podíl zrna (ZIMOLKA ET AL., 2006) a tvoří největší část obilky (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Vnitřní endosperm je tvořen tenkostěnnými buňkami, do kterých se ukládá převážně zásobní škrob. Jeho vnější vrstva aleuronová, se nachází bezprostředně pod osemením. Počet řad buněk aleuronové vrstvy se snižuje směrem k zárodku. Buňky aleuronové vrstvy obsahují zásobní bílkoviny, tuk a menší množství škrobových zrn. Na počátku klíčení se v nich aktivují enzymy, které degradují obsah škrobového endospermu (ZIMOLKA ET AL., 2006). Obalovou vrstvou na hřbetní straně je plucha, na břišní straně pluška, dále následují oplodí a osemení (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Plucha je tvořena z vysoce rezistentních polymerních sloučenin, jako ligninu, celulosy a pentosanů. Pod pluchou se nachází oplodí a osemení, které spolu srůstají. Osemení je semipermeabilní, propouští vodu a četné ionty, zadržuje však vysokomolekulární látky (INGR ET AL., 2003). Obalové vrstvy chrání klíček a endosperm před nadměrným vysycháním, mechanickým poškozením a mikrobiálním napadením. Obalové vrstvy ovlivňují kromě toho přístup kyslíku k zárodku a jsou proto důležitým regulátorem klíčení (DUDÁŠ, 2002). Aleuronová vrstva se u kvalitních ječmenů skládá zpravidla ze dvou řad hrubostěnných buněk, které obsahují převážně bílkoviny a tuky. Čím více vrstev aleuronových buněk zrno obsahuje, tím je bohatší na bílkoviny. V aleuronové vrstvě se aktivují na počátku klíčení enzymy a odtud se šíří jejich činnost do endospermu (INGR ET AL., 2003). Zárodek jako živá část obilky má důležitou roli, neboť z něho vycházejí veškeré popudy k tvorbě enzymů důležitých pro klíčení (DUDÁŠ, 2002). Zárodek je latentní formou, ze které po hydrataci vyroste nová rostlina (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). 12

Obr. 1: Podélný řez zralou obilkou (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000) 3.1.3 Chemické složení zrna Plně vyzrálá ječná obilka obsahuje 12 14 % vody. Nižší procento je nepřijatelné, neboť voda je součástí buněčné protoplazmy a její nižší obsah by měl negativní vliv na technologickou jakost. Naopak vyšší procento vlhkosti by způsobilo problémy při skladování (ZIMOLKA ET AL., 2006). Sušinu tvoří organické dusíkaté a bezdusíkaté sloučeniny a anorganické látky (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Sušina obilky obsahuje sacharosu, invertní cukr, amylasu, hemicelulosu, celulosu a lignin (KRAUSKO ET AL., 1980). Sacharidy představují největší část organického podílu zrna (kolem 82%). Nacházejí se v zrnu ve formě jednoduchých cukrů, škrobu, celulosy, hemicelulos, ligninu, gumových látek a slizů (DUDÁŠ, 2002). Jednoduchých cukrů obsahuje obilka asi 2,5 %. Jedná se především o sacharosu a invertní cukr, který ovlivňuje energii klíčivosti (INGR ET AL., 2003). Škrob je nejdůležitějším cukrem. Je uložen v endospermu ve formě škrobových zrn. Obsah škrobu se má pohybovat u dobrých sladovnických ječmenů od 63 65% v sušině. Čím více škrobu zrno obsahuje a čím je vyšší podíl škrobových zrn, tím je 13

kvalitnější surovinou (DUDÁŠ, 2002). V endospermu ječmene se nacházejí dvě velikosti škrobových granulí velké, které se označují jako typ A a malé, označené jako typ B. Škrobové granule se liší nejen velikostí, ale i složením a schopností se odbourávat. Většina ječmenných škrobů, obsahuje dvě základní složky: amylasu a amylopektin. Amylosa je složkou u většiny obilných škrobů méně zastoupenou. Amylosa se často označuje jako lineární složka škrobu, ale není tomu tak. Ačkoli větvení řetězce je mnohem menší než v případě amylopektinu, není zanedbatelné a může se nazvat amylosa s nižším stupněm větvením. Jodem se amylosa barví modře. Ve vodě se rozpouští bez vzniku mazu. Ječmeny obsahují dále 10 14 % neškrobnatých polysacharidů: celulosy, hemicelulosy, ligninu, a gumovitých látek (KULOVANÁ, 2002). Celulosa tvoří 3,5 7 % ječného zrna. Je hlavní složkou buněčných stěn (DUDÁŠ, 2002). Obsažena je i v klíčku, oplodí a osemení. Ve vodě je nerozpustná a chemicky i enzymově těžko štěpitelná (KULOVANÁ, 2002). Hemicelulosy jsou zastoupeny hlavně v endospermálních buněčných stěnách obilovin a tvořeny jsou asi ze 75 % β-glukany a z 20 % arabinoxylany. β-glukan je neškrobový polysacharid. Vyšší obsah β-glukanů v pivovarských surovinách je ze sladařského hlediska nežádoucí, přestože část jich je během technologie výroby piva štěpena enzymem β-glukanázou. Arabinoxylany jsou polymery obsahující v molekulách podstatný podíl pentóz. Strukturně se jedná o polysacharid arabinoxylan. Lze je rozdělit na nerozpustné ve vodě a rozpustné neboli slizy. V obalových vrstvách jsou i nerozpustné arabinoxylany, rozpustné jsou obsaženy především v aleuronové vrstvě (ZIMOLKA ET AL., 2006). Tříslovinné látky (polyfenoly) se nacházejí převážně v povrchových částech obilky a vyluhují se částečně při máčení zrna. Jsou v negativní korelaci s bílkovinami a působí jako inhibitory klíčení (DUDÁŠ, 2002). Celkové množství se pohybuje od 0,1 do 0,6 % sušiny a závisí na odrůdě, pěstebním místě a ročníku (KULOVANÁ, 2002). V ječmeni jsou přítomny také tzv. anthokyanogeny a tanoidy. Tanoidy jsou nízkomolekulární a středně molekulární polyfenolové látky. Obsah tanoidů se obecně dává do vztahu s výší bílkovinných zákalů piva, s intenzitou hořkosti, chutí a plností piva. Zvláštní význam má skupina anthokyanogenů z hlediska chuti a koloidní stability piva. Jsou přítomny zejména v aleuronu a jejich nosičem je bílkovina hordein. 14

Fenolové sloučeniny, které dodávají sladu antioxidační schopnost, hrají důležitou úlohu v organoleptické stabilitě piva a to potlačením oxidačních procesů během výroby a skladování piva. Odstranění těchto sloučenin pro zlepšení koloidní stability může způsobit zhoršení organoleptické stability piva (KULOVANÁ, 2002). Kromě sacharidů obsahuje zrno dusíkaté látky. Obsah a kvalitní složení těchto látek z velké části rozhoduje o vhodnosti ječmene na sladování. Optimální množství dusíkatých látek pro sladovnický ječmen je 8,5 10,5% (KRAUSKO ET AL., 1980). Ingr (2003) uvádí, že optimální obsah dusíkatých látek v zrnu je 10 11,5 %. Jejich obsah, který je velmi variabilní vlivem vnějších podmínek (závislost na odrůdě, složení půdy, hnojení, předplodině, na klimatických podmínkách a době vegetace) do jisté míry určuje, zda je zrno vhodné pro sladovnické účely (KULOVANÁ, 2002). Dusíkaté látky mají zásadní technologický význam pro zpracovatelnost ječmene na slad, pomnožení kvasnic, pěnivost, chuť a stabilitu piva (INGR ET AL., 2003). Na základě fyzikálně-chemických vlastností a rozpustnosti v různých rozpouštědlech rozdělujeme bílkoviny ječmene na albuminy, globuliny, hordeiny, gluteniny. Albuminy jsou rozpustné ve vodě a představují 4 % všech ječných bílkovin. Během sladování silně štěpí. Globuliny jsou rozpustné v roztoku soli a představují asi 18 % celkových ječných bílkovin. Hordeiny jsou rozpustné v 70 % etanolu, tvoří největší podíl bílkovin ječného zrna a jsou především v aleuronové vrstvě jako zásobní bílkoviny. Gluteniny jsou z části rozpustné ve zředěných roztocích kyselin a zásad, tvoří asi 37 % z veškerých bílkovin a naházejí se převážně v aleuronové vrstvě. Při jejich vyšším obsahu dochází k horšímu rozluštění sladu (ZIMOLKA ET AL., 2006). Tuky jsou v ječmenném zrně přítomné v množství 2 až 3% a to hlavně aleuronové vrstvě a zárodku (KRAUSKO ET AL., 1980). Koncentrace tuku v obilce není rovnoměrná, kromě volných tuků je zde poměrně vysoký podíl tuků vázaných, a proto se dostupné údaje o této živině často dost odlišují (ZIMOLKA ET AL., 2006). Ječné zrno je bohaté na obsah vitamínů, které se koncentrují především v zárodku a aleuronové vrstvě. Podílejí se na syntéze řady enzymů. Ječné zrno obsahuje vitamín H, E, provitamín A a téměř celý komplex vitamínů skupiny B, kyselinu nikotinovou, pantothenovou, listovou a malé množství vitamínu C (DUDÁŠ, 2002). 15

Tab. 1: Složení obilky ječmene (ZIMOLKA ET AL., 2006) Látka Procento v obilce Sacharidy Škrob 60 65 - amylóza 17-24 % škrobu - amylopektin 76-83 % škrobu Nízkomolekulární sacharidy Sacharóza 1 2 Ostatní cukry 1 Rafinóza 0,3 0,5 Maltóza 0,1 Glukóza 0,1 Fruktóza 0,1 Neškrobové polysacharidy Hemicelulózy - β-glukany 3,3 4,9 - pentosany 9 -celulóza 4 7 Tuky 3,5 Polyfenoly 0,1 0,6 Dusíkaté látky 9,5 11,9 Rozpustné dusíkaté látky 1,9 Albuminy a globuliny 3,5 Hordeiny 3 4 Gluteliny 3 4 Minerální látky 2 3.1.4 Růst a vývoj ječmene Změny probíhající během životního cyklu souhrnně nazýváme růstem a vývojem. Zahrnují období od nabobtnání a vyklíčení obilky až do vytvoření nové obilky. Za růstové změny považujeme kvantitativní přírůstky organické hmoty, vznik rostlinných orgánů a jejich architekturu prostorové uspořádání. Souběžně probíhají kvalitativní změny (diferenciace), které vedou k přechodu rostlin z vegetativního do generativního období, vrcholícího vytvořením reprodukčních orgánů (zrna) (ZIMOLKA ET AL., 2006). V průběhu vegetace procházejí rostliny vývojovými změnami, které se projevují morfologickými a anatomickými změnami. Podobně jako se mění v průběhu vegetace celkový vzhled rostliny, dochází i ke změnám na vzrostném vrcholu rostlin (PAZDERA ET AL., 2006). Vegetační doba jarního ječmene v našich podmínkách trvá průměrně 100 120 dnů, přičemž o výnosu a kvalitě rozhodují především konečné fáze, období tvorby a zrání zrna. Optimální sklizňová vlhkost se pohybuje okolo 15 %. Při nižší vlhkosti hrozí 16

nebezpečí zvýšeného mechanického poškození zrna, při vyšší vlhkosti mohou být obilky rozmačkány (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). 3.1.5 Ukazatele kvality sladovnického ječmene Požadavky na kvalitu sladovnického ječmene jsou legislativně vymezeny v ČSN 46 1100-5. Za ječmen sladovnický se považují odrůdy ječmene setého dvouřadého registrované v Seznamu odrůd jako vhodné pro výrobu pivovarského sladu. Obecně se uvádí, že sladovnický ječmen musí být zdravý, vyzrálý, bez škůdců a cizích pachů. Nesmí obsahovat zrna s pluchou zjevně naplesnivělou a plesnivou (BENADA ET AL., 2001). Dalším základním požadavkem je odrůdová jednotnost a stejný produkční původ zrna (DUDÁŠ, 2002). Tab. 2: Hodnoty jakostních ukazatelů zrna sladovnického ječmene (PAZDERA ET AL., 2006) Ukazatel jakosti Základní jakost Závazná jakost odrůdová čistota deklarované odrůdy v % 90 - barva pluchy světle žlutá žlutá, i méně vyrovnaná vlhkost v % 14 nejvýše 15,0 přepad zrna nad sítem 2,5 mm v % zrnové příměsi sladařsky nevyužitelné v % zrnové příměsi sladařsky částečně využitelné v % 95 nejméně 85,0 2 nejvýše 3,0 2 nejvýše 6,0 neodstranitelná příměs v % - nejvýše 1,0 klíčivost v % obsah N-látek v sušině (Nx6,25) v % nejvýše nejméně 98 nejméně 96,0 11 10,0 12,0 17

3.1.5.1 Subjektivní hodnocení Barva a charakter pluchy patří již tradičně k hlavním vzhledovým znakům. Požaduje se vyrovnaná, světlá, slámově žlutá barva ječmene. Barevné změny jako skvrnitost, zahnědlé špičky a šedivé zbarvení signalizují možnost výskytu plísní, které mohou přerůst do závažných problémů při výrobě sladu. Důležitá je vyrovnanost v tvaru a velikosti zrna, jež podmiňuje rovnoměrné přijímání vody a tím rovnoměrnost procesů, probíhajících při klíčení a podporujících homogenitu sladu. Přirozený lesk a zdravá vůně doplňují pohled na kvalitní sladovnický ječmen. Zdravý ječmen má přirozený lesk a čistou vůni slámy (PROKEŠ ET AL., 1997). Tyto znaky vypovídají o vzhledu ječmene a dá se podle nich usuzovat, jak probíhala závěrečná fáze zrání, za jakých podmínek byl ječmen sklízen, jak byl ošetřován a uskladněn. Ječmen s vyšším podílem zrn se zahnědlými špičkami je nevzhledný, barevně nevyrovnaný a zpracovatelé jej odmítají z důvodů potencionálního zdroje plísní a možností narušení dalších sladařských a hygienických kritérií (POLÁK ET AL., 1998). Základním technologickým nedostatkem je samovolné přepěňování piva, při němž jako jeden z faktorů vystupují polypeptidy vznikající jako reakce embrya klíčící obilky na napadení vlákny plísně (KOSAŘ ET AL., 1997). Kvalitu ječmene do určité míry charakterizuje i jemnost pluchy. Hrubá plucha je znakem méně jakostních sladovnických ječmenů. Čím je zrno plnější, tím menší je objem pluchy a její hmotnostní podíl (POLÁK ET AL., 1998). 3.1.5.2 Třídění zrna (propad zrn nad sítem 2,5 mm a 2,8 mm) Třídění sladovnického ječmene podle velikosti je důležitou zkouškou při nákupu a má rovněž velký význam technologický. K třídění se používá mechanické prosévadlo typu Steineckerova prosévadla se sadou sít s podélnými otvory (PELIKÁN ET AL., 1993). Vysoký podíl zrna nad sítem 2,5 mm signalizuje dobrý ročník, dlouhou vegetační dobu a příznivé podmínky při dozrávání. Lze předpokládat, že přijatý dusík byl využit pro tvorbu výnosu a nebyl uložen do zrna (PROKEŠ ET AL, 1997). U vyrovnaných zrn je předpoklad, že v průběhu sladovacího procesu přijímají stejnoměrně vodu, rovnoměrně klíčí a dosáhnou tak i žádaného stupně rozluštění. Vysoký přepad 2,8 mm souvisí s výtěžností sladu a ovlivňuje do určité míry i obsah bílkovin i extraktivnost vyrobeného sladu. Sladovnický ječmen by neměl obsahovat žádný odpad to znamená, že v dodávané partii by se 18

neměla vyskytovat zrna drobná, zaschlá a nevyvinutá, která propadnou sítem 2,5 mm (POLÁK ET AL, 1998). Rovněž poškozená zrna a zlomky by se neměly v dodávkách ječmene vyskytovat, zvyšují značně nebezpečí infekce plísněmi a dalšími mikroorganismy při máčení a klíčení (KOSAŘ, PROKEŠ, PSOTA, ONDERKA, VÁŇOVÁ, 1997). Vysoký podíl tzv. zadního zrna souvisí se snížením výtěžnosti sladu a do určité míry negativně ovlivňuje obsah bílkovin i extraktivnost sladu. Velikostní vyrovnanost obilek partií ječmene je důležitá i z důvodů technologických. Jen velikostně jednotné a vyrovnané zrno dané odrůdy přijímá stejnoměrně vodu při máčení, rovnoměrně klíčí a dosahuje žádaného stupně rozluštění (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). 3.1.5.3 Hmotnost tisíce zrn Hmotnost tisíce zrn je funkce tvaru zrna a hustoty zrna (KULOVANÁ, 2002). Souvisí s obsahem bílkovin a vztah k extraktivnosti sladu je silně ovlivněn odrůdou ječmene (KOSAŘ ET AL., 1997). Velké zrno s velkou hustotou má zpravidla větší poměr endospermu k ostatním morfologickým částem zrna. Vyšší hodnoty ukazují na vyšší podíl předního zrna (KULOVANÁ, 2002). Stanovení hmotnosti tisíce zrn je pro hodnocení sladovnické jakosti ječmene významnější než objemová hmotnost, neboť je v přímé korelaci s extraktem. Ječmeny těžší poskytují slady extraktivnější. Absolutní hmotnost se pohybuje nejčastěji mezi 38 46 g (PELIKÁN ET AL., 1993). 3.1.5.4 Vlhkost Vlhkost je pro průběh fyziologických a biochemických procesů během skladování faktorem nejdůležitějším. Optimální hodnota 14% vlhkosti zajišťuje utlumení aktivity procesů, hodnoty nad 15% vedou k nežádoucímu zvýšení a obsah pod 13% způsobuje až zánik vitality obilovin (ČERVENKA, SAMEK, 2004). Tento znak je nutno sledovat už při zahájení sklizně. Podle vlhkosti se pak rozhoduje o posklizňové úpravě a další manipulaci s obilní hmotou dosoušení, čištění a uskladnění (POLÁK ET AL., 1998). 19

3.1.5.5 Objemová hmotnost Objemová hmotnost je sice ovlivněna obsahem vody, avšak má přímo vazbu na extraktivnost sladu (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Přírůstek v rozmezí 60-72 kg objemové hmotnosti zvyšuje extraktivnost o 0,5% (KOSAŘ ET AL., 1997). Ze sladařského hlediska jsou považovány za nejvhodnější ječmeny s objemovou hmotností 680 720 g/l (PELIKÁN ET AL., 1993). 3.1.5.6 Klíčivost Rozhodujícím ukazatelem kvality sladovnického ječmene zůstává klíčivost (BENADA ET AL., 2001). Klíčivost a klíčivá energie je procentický podíl všech živých zrn ječmene schopných klíčit se nazývá klíčivost. Optimální hranice je 97 %. Klíčivá energie je počet zrn v procentech, které vyklíčí za normálních podmínek daných optimálním časovým průběhem a optimálním množstvím vzduchu a vody (KULOVANÁ, 2002). Ke stanovení klíčivosti se používá části laboratorního vzorku po odstranění odpadu a zlomků. Odpočítaná zrna ječmene se máčí v roztoku peroxidu vodíku a po stanovené době se zjišťují vyklíčená zrna (PELIKÁN ET AL., 1993). Nízká klíčivost negativně ovlivňuje průběh sladovnického procesu, nevyklíčená zrna jsou nejen nezpracovatelným, sklovitým balastem, ale i vhodným substrátem pro rozvoj a šíření plísní. Nedostatečná klíčivost ječmene se projevuje ve špatně rozluštěném sladu a ovlivňuje prakticky všechny kvalitativní parametry sladu. Vedle klíčivé energie je důležitým ukazatelem i klíčivá rychlost (KOSAŘ ET AL., 1997). 3.1.5.7 Obsah škrobu Při stanovení škrobu v ječmeni převládají polarimetrické metody, z nichž jako klasickou možno označit Ewersovu metodu, jež spočívá v převedení nerozpustného škrobu zrna ječmene slabou kyselinou chlorovodíkovou ve škrob rozpustný, který je opticky aktivní a jehož množství se určí polarimetricky (PELIKÁN ET AL., 1993). Obsah škrobu by se měl u dobrých ječmenů pohybovat kolem 63 64 % v sušině, tak aby byla zajištěna minimální hranice pro průměrnou extraktivnost sladu, tj. 81 % v sušině. Škrobová složka je především nositelem extraktivnosti sladu. Je-li nedostatek škrobu v ječmeni, nelze žádnou technologií procento extraktu zvýšit. (KOSAŘ ET AL., 1997). Obsah škrobu je závislý nejen na obsahu bílkovin, ale také na stavu porostů 20

a délce slunečního svitu v závěrečných fázích vegetace. Výše obsahu škrobu přímo ovlivňuje obsah extraktu a dále podmiňuje i stejnoměrné rozluštění v celém zrnu. Při základní hodnotě 63 % se s nárůstem o 1 % zvyšuje extraktivnost sladu o 0,5 % (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). 3.1.5.8 Obsah dusíkatých látek Velmi významným znakem je obsah dusíkatých látek (bílkovin). Jako optimální se dnes udává hodnota 10,8 %, přičemž pro zajištění výroby kvalitních sladů by neměla být překročena u ječmene hranice 11,5 %, i když u některých zákazníků v zámoří je vítaný obsah bílkovin ve sladu 11-11,2 % (KOSAŘ ET AL., 1997). Pokud je v důsledku ročníkových vlivů obsah bílkovin vyšší, je třeba věnovat pozornost partiím s vyšším podílem zrna nad sítem 2,5 mm, s vyšší hmotností 1000 zrn a s vyšším obsahem škrobu (BENADA ET AL., 2001). Pokud je v zrnu ječmene obsah bílkovin vyšší než 11,5 %, je potřeba upravit technologické postupy v tom smyslu, že se zvýší obsah vody při máčení, případně se prodlouží i délka klíčení. Zpracování ječmene s vysokým obsahem bílkovin je pracnější, náročnější na řízení technologie a vyžaduje vyšší provozní náklady, ne vždy však s odpovídajícím efektem (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Podle normy by měl sladovnický ječmen obsahovat 10 12 % dusíkatých látek. Hladina obsahu bílkovin se váže i na ostatní sledované znaky jakosti sladu. V některých letech se setkáváme s poklesem obsahu bílkovin, zřejmě i v souvislosti s odbouráním dotací na hnojiva. Obsah bílkovin ječmene pod 10 %, případně i 9 % je pro pivovarský průmysl nežádoucí. Vysoký obsah bílkovin se plně uplatňuje v dopadu na kvalitu sladu a zhoršuje většinu kvalitativních ukazatelů. (KOSAŘ ET AL., 1997). Nízký obsah dusíkatých látek se projevuje nedostatkem v plnosti chuti a pěnivosti piva, vyšší podíl zapříčiňuje nižší extraktivnost sladu a tvorbu bílkovinných zákalů piva (ČERVENKA, SAMEK, 2004). Celkový dusík ječmene se stanovuje Kjeldahlovou metodou (AGU, PALMER, 2000). 3.2 Technologické ukazatele sladovnické jakosti Ječmen určený pro výrobu piva se hodnotí od chvíle, kdy lidé zjistili, že z něj lze vyrobit kvalitní alkoholický nápoj. Výběr hodnocených znaků pro ukazatel sladovnické jakosti byl proveden pivovarskými a sladařskými odborníky z České republiky a ze Slovenské republiky v roce 1995. K hodnoceným parametrům patří: obsah 21

dusíkatých látek (bílkovin) v zrnu ječmene, extrakt v sušině sladu, relativní extrakt při 45 o C, Kolbachovo číslo, diastatická mohutnost, dosažitelný stupeň prokvašení, friabilita sladu a obsah β-glukanů ve sladině. Váhy hodnocených znaků a limitní hodnoty jsou stanoveny na základě požadavků ze strany výrobců sladu a piva (ZIMOLKA ET AL., 2006). Slad je pravidelně kontrolován a jsou dodržovány všechny parametry na kvalitu sladu a následně piva (SMITH, 2003). Tab. 3: Charakteristika sladu pro evropské a české pivo (ČERNÝ ET AL., 2007) 3.2.1 Extrakt v sušině sladu a relativní extrakt Extrakt sladu je hodnota sladového extraktu. Ukazuje v procentech na uvolnění extraktivních látek se sladové moučky do vodného roztoku sladiny, infuzním rmutovacím tzv. kongresním postupem (KULOVANÁ, 2002). Za optimum jsou u tohoto významného ekonomického znaku považovány hodnoty vyšší než 82 % (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Relativní extrakt rmutováním sladové moučky tzv. kongresním způsobem při 20, 45, 65 a 80 0 C se do vodného roztoku uvolní různé množství vodou extrahovatelných látek. Z hodnot těchto tzv. relativních extraktů v procentech při dané teplotě lze odvodit, jaká enzymová aktivita se vytvořila během sladování, zjistit amylolytickou aktivitu a stupeň rozluštění (modifikace) sladu. Lze posoudit také případné chyby ve sladovacím procesu (KULOVANÁ, 2002). Extrakt v sušině sladu je odrazem úrovně modifikace škrobu. Vzhledem k jeho velkému ekonomickému dopadu je zařazen do všech podobných systémů. Naproti tomu relativní extrakt při 45 o C má svůj význam především ve střední Evropě. Tento znak 22

informuje o celkové enzymatické aktivitě kromě amylázového komplexu (ZIMOLKA ET AL., 2006). 3.2.2 Kolbachovo číslo Kolbachovo číslo udává poměr rozpustných dusíkatých látek ve sladině připravené kongresním postupem k celkovému obsahu dusíkatých látek ve sladu. Hodnota tohoto čísla ukazuje na stupeň rozluštění modifikace sladu (KULOVANÁ, 2002). Obsah dusíkatých látek v zrnu ječmene je výrazně ovlivňován agroekologickými podmínkami pěstování ječmene a jeho úroveň koreluje s hodnotou Kolbachova čísla. Kolbachovo číslo charakterizuje úroveň modifikace dusíkatých látek a je zahrnuto ve většině podobných systémů. Úzce koreluje s obsahem rozpustného dusíku ve sladu (ZIMOLKA ET AL., 2006). 3.2.3 Diastatická mohutnost Do systému ukazatele sladovnické jakosti byla také zařazena diastatická mohutnost, charakterizující aktivitu amylolytických enzymů (především beta-amylázy). Tento znak sice koreluje s obsahem dusíku v zrnu ječmene, ale výše uvedené omezení kolísání obsahu dusíkatých látek v ječmeni dovolilo tento znak zařadit (ZIMOLKA ET AL., 2006). Diastatická mohutnost je hodnota, která udává enzymový potenciál sladu, převážně β-amylázy. Vlivem tohoto enzymového potenciálu dochází ke štěpení škrobu v procesu rmutování na nízkomolekulární sacharidy. Určuje se postupem podle standardu EBC a uvádí se v jednotkách Windish Kolbach (KULOVANÁ, 2002). 3.2.4 Dosažitelný stupeň prokvašení Dosažitelný stupeň prokvašení vypovídá o celkové kvalitě složení sladiny. Bohužel tento znak nekoreluje s fermentabilitou (ZIMOLKA ET AL., 2006). Jeho hodnota informuje o obsahu všech zkvasitelných látek (cukrů) ve sladině pivovarskými kvasnicemi. Množství zkvasitelných látek ve sladu je tím větší, čím je dokonalejší modifikace sladu (KULOVANÁ,2002). I když řada pivovarů považuje za minimum hodnotu 78 %, standardní hodnotou je 80 %. Vzhledem k narůstající důležitosti rychlosti prokvašení při přechodu na kvašení v cylindrokónických tancích bude požadavek na hloubku dosažitelného stupně prokvašení patrně narůstat (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). 23

3.2.5 Friabilita Friabilita a obsah beta-glukanů ve sladině charakterizují úroveň degradace buněčných stěn (ZIMOLKA ET AL., 2006). Protlačením sladu sítem za standardních podmínek ve friabilimetru se slad drtí a sítem propadá moučný podíl. Sklovitý podíl zůstává na sítě. Z tohoto podílu se poté spočítá křehkost sladu. Tato je důležitým fyzikálním parametrem ukazujícím na modifikaci (stupeň rozluštění) sladového zrna (KULOVANÁ, 2002). Stanovení je velmi jednoduché a protože hodnoty korelují s obsahem bílkovin, Kolbachovým číslem, viskozitou a vývinem střelky, jsou tato kritéria vypuštěna (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). 3.2.6 Obsah β-glukanů β-glukany jsou polysacharidy neškrobového typu, které jsou součástí buněčných membrán endospermu ječmenného zrna. Jejich vysoký obsah způsobuje problémy v technologickém postupu výroby piva (KULOVANÁ, 2002). Během sladování a rmutování se β-glukany částečně štěpí působením enzymů, které náleží do skupiny hemicelulas. Výsledek působení celého komplexu těchto enzymů se jeví jako cytolytické rozluštění sladu. Při nedokonalém rozštěpení β-glukanů se projeví jejich negativní vliv, a to zvýšením viskozity sladiny a piva, snížením varního výtěžku sladu, prodlouženou dobou scezování a špatnou filtrovatelností piva (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). Povolený limit pro obsah β-glukanů u exportního sladu je 150-200 mg/l sladiny. Obsah β-glukanů ve sladině může být ovlivněn řadou faktorů. Jedná se o vliv odrůdy, pěstebního místa, předplodiny a samozřejmě ročníku a technologie sladování (KOSAŘ ET AL., 1997). 3.3 Dusík Dusík je motorem růstu rostlin. Plodiny ho potřebují v průběhu celé ontogeneze ve značném množství (NEUBERG, JEDLIČKA, ČERVENÁ, 1995). Je významnou živinou nejen pro rostliny, ale také pro půdní mikroorganismy (FECENKO, LOŽEK, 2000). Dusík je zastoupen v půdě jednak ve formě organické, jednak ve formě anorganické. Anorganický dusík se vyskytuje ve formě dusičnanového nebo amonného iontu. Rostliny mohou přijímat dusík kořeny i listy. Polní plodiny přijímají dusík většinou ve formě nitrátů, i když se hnojí dusíkem čpavkovým. Za nižších teplot však dochází 24

k intenzivnějšímu příjmu NH 4 +, s poklesem ph roste naopak příjem NO 3 - (FLOHROVÁ, 1996). 3.3.1 Koloběh dusíku v suchozemském ekosystému Přeměny dusíku v prostředí, jeho transformace z jedněch forem na jiné formy, souvisejí zejména s metabolismem organismů, jen z velmi malé části jde o fyzikální a chemické procesy. Cyklus dusíku v suchozemském ekosystému sestává většinou z několika základních procesů (obr. 2). Plynný dusík je procesem fixace molekulárního dusíku redukován na amoniak. Fixace dusíku probíhá i v atmosféře účinkem elektrických výbojů a působením slunečního záření, avšak naprostá většina fixovaného dusíku připadá na mikrobiální proces, jenž je katalyzován enzymem nitrogenázou. Amonná forma dusíku je v různých sloučeninách zabudována do biomasy. Po jejím odumření je amoniak z organických vazeb uvolněn. Může být znovu využita jako živina, vázán v půdě, volatilizován do atmosféry nebo nitrifikací převeden na nitrátovou formu. Nitrátový dusík může být také využit jako živina, může být redukován na amoniak, vyplaven z půdy nebo denitrifikací převeden na plynný oxid dusný a molekulární dusík. V těchto formách se dusík vrací do atmosféry a cyklus dusíku se uzavírá. I když jednotlivé procesy přeměn dusíku mají často velmi odlišné nároky na podmínky prostředí, mohou v půdě probíhat současně, a to vzhledem k existenci gradientů jednotlivých faktorů prostředí, jež jsou navíc v mnoha vzájemných vazbách a vytvářejí v půdě nepřeberné množství mikroprostředí, mnohdy s velice specifickými podmínkami (ŠIMEK, 2003). Z koloběhu dusíku je zřejmé, že zdrojem dusíku pro rostliny je dusík z průmyslových hnojiv, organických hnojiv, půdní organické hmoty, ale i fixací vzdušného dusíku symbiotickými a nesymbiotickými bakteriemi a taktéž elektrickými výboji v atmosféře (FECENKO, LOŽEK, 2000). 25

Obr. 2: Hlavní procesy přeměn dusíku v suchozemském ekosystému (ŠIMEK, 2003) 3.3.2 Vliv dusíku na kvalitu zrna ječmene a sladu Dusíkatá výživa a hustota výsevu představují významné faktory pěstitelských technologií sladovnického ječmene, které mohou současně ovlivňovat výnos a obsah dusíkatých látek v zrně (KLEM, 2009). Optimální zásoba dusíku v rostlinách na počátku vegetace, ale i v jejím průběhu je velmi důležitou podmínkou pro dosažení kvalitní produkce. Při racionální výživě dusíkem je dosaženo vysokého podílu předního zrna, což je zřetelným signálem, že ječmen měl během vegetace dostatek pohotových a přístupných živin a že zejména dusík byl využit pro tvorbu výnosu a nebyl uložen do zrna (ZIMOLKA ET AL., 2006). Klem (2009) uvádí, že za určitých okolností může dusíkatá výživa snižovat obsah dusíkatých látek v zrnu. Obsah bílkovin v zrnu dokonce i u nejlepších odrůd je modifikován podmínkami určujícími množství minerálního dusíku v půdě. Bylo dokázáno, že variabilita těchto charakteristik je téměř v 90 % případů určována dostupností půdního dusíku, zatímco jen v 7 % odrůdou. Proto také většina autorů uvádí, že úroveň dusíkatého hnojení u sladovnického ječmene by měla korelovat s obsahem minerálního dusíku v půdě. Přehnojení dusíkem je spojeno s hrozbou narušení rovnováhy komodity zrna a zvýšení obsahu bílkovin nad 12 %, což vede ke snížení extrahovatelnosti a v případě některých odrůd k narušení poměru mezi rozpustnými a zásobními bílkovinami. 26

Další hrozbou přehnojení dusíkem je také poléhání s negativními důsledky na výnos a kvalitu (BIELSKI, BUDZYŃSKI, 2006). 3.3.3 Projev nadbytku a nedostatku dusíku Výživa dusíkem je nejvýznamnějším faktorem, který ovlivňuje kvalitu zrna. Nedostatek dusíku se projeví nízkým podílem předního zrna, vysoký obsah zase nadměrným zahušťováním, poléháním rostlin a zvyšováním N-látek v zrnu. Optimum se pohybuje mezi 4,5 až 5,5 % dusíku v sušině rostliny v první polovině odnožování tak, aby zrno obsahovalo 10 až 11 % dusíkatých látek (POLÁKOVÁ, 2007). Důsledky nedostatečného přísunu dusíku (anorganického i organického) pro rostliny lze rozdělit na: bezprostřední, tzn. v daném vegetačním období snížení výnosu a jeho kvality. Rostliny nerostou, mají malé listy. Potlačen je i růst kořenů a jejich větvení. Rostliny dozrávají dříve, mají však menší počet semen o menší hmotnosti a dávají malé výnosy; dlouhodobé zhoršují se fyzikální vlastnosti půdy, což vede ke zhoršování půdní úrodnosti s důsledky z toho vyplývajícími. Na dostatečné zásobení rostlin dusíkem a odpovídající potřebu hnojení dusíku má vliv i obsah humusu v půdě. Při nízkém obsahu humusu se zvyšuje potřeba hnojení dusíkem. Také způsob zpracování půdy může mít vliv na využitelnost dusíku rostlinami. Utužení půdy může vést ke zhoršení přísunu dusíku k rostlinám, což se může ve svém důsledku projevit i jako deficit dusíku. Při akutním nedostatku dusíku (vlivem stresu ze sucha apod.) je možná listová aplikace dusíku ve formě postřiku např. močovinou pro nápravu tohoto stavu (FLOHROVÁ, 1996). Fecenko, Ložek (2000) tvrdí, že při nedostatku dusíku v rostlině nastává hydrolýza proteinů ve starších částech rostliny a dusík je z nich transportován do mladších listů a na tvorbu semen. Proteolýza způsobuje scvrkávání chloroplastů a snížení obsahu chlorofylu. Proto prvním příznakem nedostatku dusíku je žlutnutí starých listů. Při silném nedostatku dusíku list odumírá a někdy i odpadne. Nedostatek dusíku se dále projevuje pomalým růstem, rostliny jsou slabě vyvinuté, zpomaluje se růst kořenů a jejich rozmnožování. Kromě vizuálních příznaků se nedostatek dusíku dá zjistit chemickým rozborem rostlin. Nadbytek dusíku má naopak výrazný vliv na bujný růst rostlin. Rostliny mají větší asimilační plochu a listy jsou tmavozeleně zbarvené. U obilnin jsou porosty přehuštěné, 27

stébla jsou však tenké a prodloužené, což způsobuje náchylnost na poléhání a větší předpoklad výskytu chorob. Počet klasů na jednotku plochy jako i počet zrn v klase jsou redukované. Zrna jsou malé, ale relativně bohaté na bílkoviny v důsledku nedostatečného přesunu sacharidů do zrna při zkráceném období dozrávání (FECENKO, LOŽEK, 2000). 3.4 Síra Síra je vedle dusíku, fosforu a draslíku jeden z esenciálních rostlinných elementů, přičemž v zahraničí je z hlediska funkce a potřeby ve výživě rostlin zařazována již delší dobu ihned za dusík (BABIÁNEK, RYANT, 2009). U nás se většinou považuje za vedlejší balastní živinu a nezahrnuje se do hlavních živin (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996). Hraje významnou roli z pohledu kvality ječného zrna. Je nezbytnou součástí dvou aminokyselin methioninu a cysteinu, to znamená, že tvoří jeden ze základních stavebních prvků při proteosyntéze (RYANT, CERKAL, HŘIVNA, 2008). Rostliny přijímají síru ve formě síranového iontu (SO 2-4 ), a to převážně kořeny 2- z půdy. Na rozdíl od fosforečnanů není SO 4 iont tak pevně vázán na půdní částice a je proto pro rostliny mnohem dostupnější. Jeho příjem roste s klesajícím ph roztoku. Rostliny však mohou přijímat přes stomata (průduchy) i atmosférický SO 2, a proto je v případě akutního nedostatku síry možnost její listové aplikace (hořká sůl, síran amonný). Z celkem přijaté síry jde přitom asi 80 až 90 % na tvorbu sirných aminokyselin a zbytek slouží na syntézu dalších síru obsahujících sloučenin (FLOHROVÁ, 1996). 3.4.1 Cyklus síry Cyklus síry je v mnoha ohledech podobný cyklu dusíku. Oba prvky se vyskytují v mnoha sloučeninách v různých oxidačních stavech a procházejí podobnými typy chemických reakcí a biologických transformací. Většina síry i dusíku je obsažena v horninách zemské kůry a síra i dusík jsou přítomny v atmosféře. Přirozenými zdroji síry v atmosféře jsou vulkanická činnost, oceány, sedimenty i půdy. Do cyklu síry v půdě jsou zapojeny všechny hlavní formy síry: sulfidy, sulfáty, elementární síra a organické sloučeniny síry, jakož i další sloučeniny. Většina síry se dostává do půdy v anorganické formě zvětráváním minerálů z hnojiv a z atmosférických depozic. Z půdy se síra uvolňuje vymýváním, povrchovým odtokem, vypařováním a odnosem biomasy rostlin. Hlavní hybnou silou cyklu síry jsou 28

mikroorganismy. Síra prodělává v půdě řadu mikrobiálních transformací, které zahrnují mineralizační a imobilizační reakce, oxidační a redukční reakce a vypařování (ŠIMEK, 2003). O průběhu těchto procesů rozhodují podmínky prostředí, hlavně dostatek nebo nedostatek kyslíku, půdní reakce a obsah energetických substrátů podmiňující přeměny síry v půdě (FECENKO, LOŽEK, 2000). Obr. 3: Hlavní procesy přeměn síry v půdě (ŠIMEK, 2003) 3.4.2 Vliv síry na kvalitu ječmene a sladu Nedostatek síry může mít nepříznivý vliv na výrobu a kvalitu sladu a na vaření piva (McGRATH, ZHAO, 2006). Naproti tomu vysoká koncentrace síry v zrnu ječmene může negativně ovlivnit senzorickou kvalitu piva. Za určitých podmínek mohou v průběhu sladování vznikat ze sirných sloučenin látky, které nepříznivě ovlivňují jeho chuť. Patří k nim například dimethylsulfid, který vzniká v průběhu sladování a poté také při výrobě piva z jeho prekurzorů (RYANT, CERKAL, HŘIVNA, 2008). Sirné sloučeniny, které jsou obsaženy v pivu a byly v něm i detegovány, jsou oxid siřičitý, thioalkoholy, sulfidy, polysulfidy, thioestery, thiazoly, thiofeny. V zrnu ječmene může obsah síry záviset nejen na odrůdě, ale i na pěstebním místě, klimatických podmínkách a na použité technologii pěstování (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). 29

Zhao, Fortune, Barbosa (2006) uvádí, že při aplikaci síry se zvýšila diastatická mohutnost sladu, aktivita α-amylasy a snížení β-glukanů v mladině, což prokazuje lepší endosperm v průběhu sladování. Zásadním způsobem ovlivňuje nejen výši výnosu, ale i zdravotní stav porostu a kvalitu produkce. Síře se dříve věnovala jen malá nebo žádná pozornost a prakticky až donedávna nebyly na porostech plodin v České republice registrovány výraznější příznaky deficitu síry (BABIÁNEK, RYANT, 2009). 3.4.3 Projev nadbytku a nedostatku síry Vzhledem k tomu, že síra je součástí aminokyselin, které tvoří důležitou složku bílkovin, jejich nedostatek způsobuje snížení syntézy těchto vysokomolekulárních N-látek. Při deficitu síry se zpomaluje syntéza chlorofylu a brzdí se celkový růst rostlin (FECENKO, LOŽEK, 2000). Při nedostatku síry tvoří rostliny méně sirných aminokyselin, v důsledku čehož je inhibována syntéza bílkovin, stoupá v nich obsah ostatních volných aminokyselin a zvláště amidů, hromadí se nitráty. Růst rostlin, hlavně jejich nadzemních částí, je inhibován. Deficit síry se projevuje podobně jako deficit dusíku chlorózou, která se však nejdříve projevuje na nejmladších listech. Chloróza způsobená nedostatkem síry se vždy začíná objevovat nejdříve na okrajích listů a postupně se šíří v žilnatině, ta však zůstává zelená i při hlubokém nedostatku síry (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996). Nedostatek síry je stále více rozšířený a postihuje celou řadu plodin (McGRATH, ZHAO, 2006). U obilnin se nedostatek síry podobá nedostatku dusíku. Rostliny trpící nedostatkem síry mají menší a užší listy. Mají kratší a slabší stébla. Dodatečná aplikace dusíkatých hnojiv způsobuje jen další zhoršení zdravotního stavu rostlin. Rostliny špatně zásobené sírou tvoří méně klasů s menším počtem zrn v kláscích (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996). Flohrová (1996) uvádí, že při nedostatku síry tvoří rostliny méně sirných aminokyselin a v důsledku toho je inhibována syntéza bílkovin. Kromě jiného dochází následkem toho i k hromadění nitrátů. Při snížené fotosyntetické aktivitě klesá i produkce cukrů. Je potlačen i růst rostlin, hlavně jejich nadzemních částí. Nedostatek síry se může objevit na všech typech půd a je všeobecně vyvoláván vysokými výnosy, na lehkých půdách s vysokou propustností a nízkým obsahem organické hmoty, vymýváním, redukovaným růstem kořenů a jejich nízkou aktivitou 30

na kyselých půdách, utužením půdy nebo nízkými teplotami půd. Nedostatek síry snižuje i celkovou efektivnost aplikace dusíkatých hnojiv a zvyšuje ztráty nitrátů vyplavováním. Síra se může podílet i na rezistenci vůči chorobám, její deficit proto omezuje i tuto možnost využití (FLOHROVÁ, 1996). Symptomy poškození rostlin z nadbytku oxidu siřičitého nejsou specifické a jsou podobné těm, které působí zasolení, sucho a vysoké teploty. Akutní poškození vysokými koncentracemi oxidu siřičitého se na rostlinách projevuje podobně jako působení kyseliny sírové. Při chronickém onemocnění listy žloutnou, dochází k vybělení tkání mezi nervaturou v důsledku rozpadu chlorofylu a karotenů, mezižilní prostory vybělují a listy opadají (ZELENÝ, ZELENÁ, 1996). Fecenko, Ložek (2000) tvrdí, že příznaky nadbytku síry v rostlinách nejsou známé. Spíše jsou to projevy ze zasolení půdy nebo z toxického účinku vysoké koncentrace oxidu siřičitého v atmosféře, kdy dochází k rozkladu chloroplastů a k následné listové nekróze. 3.5 Výživa a hnojení jarního ječmene Jarní ječmen je se svým mělce rozloženým kořenovým systémem plodinou s obrovskými nároky na dostatek pohotových živin. Z toho důvodu je také označován za plodinu staré půdní síly, kdy využívá minerálních i organických hnojiv aplikovaných k předplodině pro dosažení vysoké úrovně kvalitní produkce. To platilo při osevním postupu, do kterého byly zařazeny hnojem hnojené plodiny. V současné době je živočišná výroba potlačena s tendencí klesajících stavů převážně vepřového. Proto je nutné přehodnotit postoj k hnojení jarního sladovnického ječmene k probíhajícím změnám v zemědělství (ČERNÝ ET AL., 2007). Jarní ječmen řadíme mezi plodiny se střední potřebou živin. Ječmen začíná svůj vývoj při klíčení obilky, kdy dochází vlivem enzymatických procesů k rozkladu složitých organických látek na látky jednodušší, které jsou využívány zárodkem pro růst. Na chemickém složení obilky závisí tvorba kořenového systému a pak přechod rostliny na výživu z půdy. Spoléhat na to, že v počátku období čerpá rostlina živiny ze zásobních látek endospermu, je značně problematické (ZIMOLKA ET AL., 2006). Hnojení, tak jako i volba odrůdy a agrotechniky, se musí přizpůsobovat ekologickým podmínkám. Nižší teplota a sušší počasí od vzcházení ječmene až po sloupkování působí příznivě na tvorbu úrody. Nižší obsah bílkovin v zrně ječmene příznivě ovlivňují nižší srážky a chladné počasí při stéblování až po vymetání. 31

V generativní fázi se vliv suchého počasí projevuje zvýšením obsahu bílkovin v zrně. Bohatší srážky v období vymetání působí na zvýšení hmotnosti zrna (FECENKO, LOŽEK, 2000). Příjem a využití živin ovlivňuje také technologie pěstování, především hloubka kultivace půdy. Při povrchovém kypření půdy do 10 cm je využití dusíku o 45 % vyšší proti střední orbě (KOSAŘ, PROCHÁZKA, 2000). 3.5.1 Hnojení dusíkem Výživa a hnojení dusíkem rozhodujícím způsobem ovlivňuje výnos a kvalitu sladovnického ječmene. Dávku dusíku aplikujeme před setím (POLÁK, VÁŇOVÁ, ONDERKA, 1998). V případě, že jsme v pořadí prací dali přednost setí před hnojením, můžeme dusíkatá hnojiva aplikovat do stadia třetího listu (BENADA ET AL., 2001). Dusík je jedním ze základních stavebních kamenů pro vysoký výnos jarního ječmene. Nelze jím však nahradit ostatní intenzifikační prvky, protože jen ucelený pěstitelský systém dává předpoklad vysokému výnosu a dobré sladovnické jakosti. U jarního ječmene by se mělo počítat s výnosem nad 5 tun zrna.ha -1. To znamená 100-125 kg pohotového dusíku na hektar (ČERNÝ ET AL., 2007). S dávkami dusíku velmi úzce souvisí rovnoměrnost aplikace hnojiva (DUDÁŠ, 1992). Včasná dusíkatá výživa v optimální výši přispívá k podpoře odnožování a snížené redukci počtu odnoží (KLEM, 2009). Nejvhodnější hnojiva pro jarní ječmen jsou LAV 27,5, DAM 390, kombinovaná hnojiva s fosforem, roztoky močoviny na přihnojení (ČERNÝ ET AL., 2007). Hnojení dusíkem je nejvýznamnější opatření. Především je nutné správně stanovit celkovou dávku dusíku podle předplodiny, půdní úrodnosti a směru pěstování (VANĚK ET AL., 2002). Objektivně stanovujeme potřebu hnojení dusíkem podle obsahu minerálního dusíku v půdě. Tyto hodnoty představují okamžitý stav, proto je třeba jej co nejdříve využít ke hnojení. Vzorky půdy se odebírají v předjaří podle doby otevření jara (POLÁK, VÁŇOVÁ, ONDERKA, 1998). Po organicky hnojené cukrovce většinou dávka dusíku v průmyslových hnojivech nepřesahuje 40 kg dusíku na hektar, protože po zaorávce chrástu je většinou k dispozici dostatek až nadbytek dusíku. Po ostatních plodinách bývají dávky dusíku vyšší. (VANĚK ET AL., 2002). Zaorávání chrástu cukrovky pod jarní ječmen ovlivňuje fyzikální, chemické a biologické vlastnosti ornice i podorničí, tím i procesy růstu a vývoje ječmene jarního 32