Výživa a hnojení plodin Složení rostlinné hmoty: voda, sušina Spalitelný podíl sušiny: C (45%), O (42%), H (6%), N (2%) Popeloviny: 3 5% sušiny, P, K, Ca, Mg, S, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, atd
Rozdělení prvků podle obsahu v rostlinách Makroelementy C, O, H, N, P, K, Ca, Mg, S (Fe) Mikroelementy obsah v sušině zpravidla nižší než 0,05 %, Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo Užitečné prvky obsah v rostlinnách může být i vysoký, ale nepotřebují je všechny rostliny (Na, Al, Si, Cl)
Minerální teorie V 19. století pod vlivem nových vědeckých poznatků došlo ke změně vnímání vlivu hnojení na rostliny Německý chemik Sprengel poprvé popřel humusovou teorii a poodhalil zákonitosti minerální výživy rostlin (1828) Německý chemik Justus von Liebig ve své vydané v roce 1840 uvádí, že rostlinám slouží k výživě minerální látky, které vznikají mineralizací organických sloučenin Sprengen a následně pak Liebig tak popřeli dřívější tzv. humusovou teorii o tom, že rostliny ke své výživě využívají již hotové organické sloučeniny ve formě humusu Sprengel a dále pak Liebig na základě svých poznatků formulovali dodnes obecně platný zákon minima, podle nějž je pro růst rostliny limitující ten prvek, který je v minimu. V návaznosti na Sprangel-Liebigovu minerální teorii došlo celosvětově k zahájení používání minerálních hnojiv.
Zákon minima Nejkratší prkno představuje limitující prvek
Reklamy na hnojiva v učebnicích z 19. a počátku 20. století
Příjem živin rostlinou Kořeny selektivní příjem (kationtů nebo aniontů) proti koncentračnímu spádu, spotřebovává energii Listy nebo stonkem doplněk hlavní kořenové výživy
Nejvýznamnější živiny v rostlinách a jejich funkce N aminokyseliny, nejvíce v mladých rostoucích orgánech, enzymy, ovlivňuje růst a barvu rostlin, prodloužení vegetační sezóny P součást nukleových kyselin, ATP ADP, součást různých enzymů, soustředěn zejména v plodech a generativních orgánech K iontová forma v rostlině, turgor, hospodaření s vodou, pevnost a vyzrávání pletiv, aktivace koenzymů při fotosyntéze, nedostatek snížení fotosyntézy, suchovzdornosti a odolnosti k nízkým teplotám Ca stabilizace buněčných membrán a buněčných stěn, příznivě ovlivňuje růst kořenů a dlouživý růst buněk, úprava biologické aktivity půdy Mg součást chlorofylu, aktivace enzymů, nedostatek chlorózy S součást bílkovin, součást některých vitamínů Mikroelementy často aktivace nebo inhibice různých enzymatických systémů
Vliv N hnojení patrný již týden po hnojení LAD 27%
Vápnění Snižuje mobilitu těžkých kovů v půdě (Cd, Zn, Mn, Fe, Al) a jejich přechod do potravního řetězce Korekce okyselení půd vlivem N depozice Odstranění poruch ve výživě přirozených smrkových porostů deficitu Mg
Šumava, lokalita Stožec Korekce žloutnutí smrkových porostů jednorázovou aplikací Mg hnojiva (Vacek et al. 2006)
Základní principy hnojení Do ekosystému vrátit tolik živin, kolik je jich sklizní z ekosystému odčerpáváno Z travních porostů je často odčerpáváno více živin než dodáváno hrazeno fixací N, uvolňováním živin z půdy K, mineralizace organické hmoty Rozdělení N hnojení do více dávek během vegetace podle odčerpávání rostlinami: základní, regenerační, produkční a kvalitativní hnojení
Nebezpečnost různých živin z hlediska ochrany přírody a životního prostředí N velká mobilita v půdě, náchylný k vyplavování omezení hnojení v mimovegetačním období, negativní vliv na kvalitu pitné vody P nízká mobilita v půdě, problémy s jeho dlouhodobým vlivem na funkci ekosystémů, dostupnost závislá na ph, negativní ovlivnění vodních ekosystémů K luxusní příjem, pastevní tetanie u zvířat, snadno se z půdního profilu vyplavuje Ca může dlouhodobě měnit půdní podmínky (pokus Dr. Ludyho: 70 let po aplikaci, Luční bouda), vápnění urychlení mineralizace organické hmoty, vyplavování N
Průmyslová produkce hnojiv V Čechách bylo první průmyslové hnojivo, superfosfát, vyrobeno v roce 1856 v Ústí nad Labem a odstartovalo tak epochu moderního zemědělství (v detailu Vaněk a kol. 2002) se všemi pozitivními i stinnými stránkami. Množství používaných průmyslových hnojiv dosáhlo vrcholu zhruba mezi léty 1970 a 1989. Po sametové revoluci došlo, zejména pod vlivem transformačních procesů v zemědělství, k prudkému poklesu používaných dávek minerálních hnojiv. Nejvýraznější byl pokles fosforečného a draselného hnojení. V roce 2005 se používalo 65% N hnojiv a 20% P hnojiv ve srovnání s rokem 1989. Většina travních porostů se od devadesátých let žádným způsobem nehnojí výjimkou jsou horské oblasti bez orné půdy.
Rozdělení hnojiv Zákon o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení půd (ve zkratce zákon o hnojivech) č. 156/1998 Sb. Hnojivo: Hnojivem se rozumí látka obsahující živiny pro výživu kulturních rostlin a lesních dřevin, pro udržení nebo zlepšení půdní úrodnosti a pro příznivé ovlivnění výnosu či kvality produkce. Statkové hnojivo: Statkovým hnojivem se rozumí hnůj, hnojůvka, močůvka, kejda, sláma, jakož i jiné zbytky rostlinného původu a další vedlejší produkty vzniklé chovem hospodářských zvířat, vznikající zejména v zemědělské prvovýrobě, nejsou-li dále upravovány.
Statková hnojiva Hnůj směs výkalů, steliva, zbytků krmiva, odlišuj od chlévské mrvy!!! Obsah živin v hnoji je různý podle druhu hospodářských zvířat, podle podílu steliva (sláma, seno, piliny) Močůvka - představuje moč neboli tekuté výkaly zvířat. Její produkce je závislá jednak na druhu hospodářských zvířat, ale také na technologii ustájení. Kejda - představuje směs tuhých výkalů a moči hospodářských zvířat. Hodně rozšířená v západních zemích produktivita práce, snadná skladovatelnost aplikace a manipulovatelnost
1. HISTORIE HNOJENÍ Kejdové hospodářství v Krkonoších již od 16. století, využívání i dřevěného popela Letní boudy na hřebenech Krkonoš
Hnojůvka Představuje kapalinu, která vytéká z hnojiště. Kromě moči absorbované ve stelivu je složena ze srážkové vody, která protéká hnojištěm a obohacuje se o nejrůznější látky. Vhodným způsobem pro omezení produkce hnojůvky a rizik s tím spojených je zastřešení hnojiště, běžně prováděné například v Holandsku. V našich podmínkách však zastřešení naráží na nedostatek investičních finančních prostředků.
Zbytky biomasy představují také statková hnojiva kompostaci nevyužité biomasy (mulčování) ponechávání hromad sklizené biomasy na lokalitách či jejich pouhé odklizení na méně nápadné místo lze považovat za rizikové
Rozdělení statkových hnojiv podle uvolnitelnosti N Hnojiva s rychle uvolnitelným dusíkem poměr C:N je nižší než 10 (kejda, hnojůvka, močůvka, silážní šťávy, trus drůbeže a drobných hospod. zvířat s podestýlkou nebo bez) Hnojiva s pomalu uvolnitelným dusíkem poměr C:N je vyšší než 10 (statková hnojiva se zbytky steliva hnůj)
Uvolňování živin v závislosti na použitém stelivu Sláma 1 kg neřezané slámy pojme 2,4 kg moči, řezanka 2,9 kg Piliny, hobliny pojmou minimální množství moči a ta se z hnoje rychle uvolňuje, z tohoto důvodu je nutné s hnojem s polinami nakládat jako s hnojivem s rychlým uvolňováním N
Jak zjistím produkci statkových hnojiv na farmě? Přímým měřením metoda přesná, ale časově a finančně náročná (většinou pouze za účelem výzkumu) Výpočty podle prováděcích vyhlášek k zákonu o hnojivech
Modelový příklad farmy v ZCHÚ hospodařící pouze na TTP Výměra podniku: 100 ha TTP Počet hospodářských zvířat: 30 DJ Délka zimního krmného období: 150 dnů, po zbytek roku se stádo pase Technologie ustájení: na hluboké podestýlce bez produkce kapalných statkových hnojiv Zemědělec veškerý vyprodukovaný hnůj aplikuje na rozlohu 5 ha (zjištěno kontrolním orgánem při šetření a podle evidence) Dle dotačních titulů se zemědělec zavázal používat dávku hnojiv max. 40 kg N*ha -1 Kladená otázka: dodržuje zemědělec pravidla hnojení, k nímž se zavázal?
Postup při hledání odpovědi na položenou otázku 1. 365 (počet dní v roce) / 150 (krmné dny ve stáji) = 0,41 (část roku, po níž došlo k produkci hnoje) 2. 0,41*30 (počet dobytčích jednotek) = 12.33 (odpovídá celoroční produkci hnoje od vypočteného počtu dobytčích jednotek) 3. 12,33*11,5 (průměrná roční produkce hnoje v tunách na 1DJ skotu podle přílohy č. 3 vyhlášky č. 274/1998 Sb.) = 141,78 (roční faremní produkce hnoje v tunách) 4. 141,78*5 (obsah dusíku v kg v jedné tuně hnoje již po odečtu skladovacích ztrát podle přílohy č. 2 k vyhlášce č. 274/1998 Sb.) = 708,9 kg N (roční produkce dusíku ve hnoji vyprodukovaném na farmě) 5. 708,9 / 5 (počet pohnojených hektarů) = 141,8 kg N*ha -1 6. Závěr: Zemědělec použil dávku 141,8 kg N*ha -1 a dopustil se tak porušení podmínek stanovených pro poskytnutí dotace. Pokud by měl dodržet maximální stanovenou dávku dusíkatého hnojení 40 kg N*ha -1, musel by pohnojit 17,7 ha (708,9 / 40) travních porostů.
Průměrný obsah N, P a K ve statkových hnojivech Statkové hnojivo (průmě rný obsah sušiny) dusík (N)* (kg. t -1 ) fosfor (P 2 O 5 )* (kg. t -1 ) draslík (K 2 O)* (kg. t -1 ) hnůj skotu (23%) 5,0 3,1 7,1 hnůj prasat (23%) 6,2 5,7 5,1 koňský hnůj (29%) 5,2 3,2 7,3 ovčí hnůj (28%) 7,6 3,7 10,4 močůvka skotu a hnojůvka (2,4%) 2,5 0,2 5,3 močůvka prasat a hnojůvka (2,0%) 2,8 0,5 2,5 kejda skotu (7,8%) 3,2 1,5 4,8 kejda prasat (6,8%) 5,0 3,0 2,3 kejda drůbeže (11,8%) 9,6 6,4 3,8 čerstvý drůbeží trus (23%) 18,0 11,9 7,1 suchý drůbeží trus (73%) 28,0 35,5 21,8 drůbeží podestýlka (50%) 19,2 16,0 11,3
Rizika spojená s produkcí kapalných statkových hnojiv v našich podmínkách 1) zastaralé skladovací prostory 2) nedostatečná kapacita skladovacích prostor 3) nadměrnéředění srážkovou vodou z děravých okapů, ucpané kanalizace a pod., které vyvolává nutnost vyvážet jímky i v zimním období
Minerální hnojiva Většina těchto hnojiv je produktem chemického či jiného průmyslu Lze je rozdělit na hnojiva jednosložková a vícesložková Dělí se podle hlavního prvku, jež obsahují, na dusíkatá, fosforečná, draselná, hořečnatá, vápenatá a další Kapalná, pevná (granulovaná, prášková)
Registrace hnojiv Každé minerální hnojivo, které má být použito k aplikaci na zemědělské půdě, prochází podle zákona o hnojivech č. 156/1998 Sb. registračním řízením Seznam registrovaných hnojiv zveřejňuje vždy k 1. lednu Ústřední zkušební a kontrolní ústav zemědělský ve svém věstníku
Dusíkatá hnojiva Ledek amonný s vápencem (LAV) Nejčastěji se prodává ledek s obsaham dusíku 27,5%, z čehož polovina je ve formě amonné a polovina dusičnanové (NH4NO3). Obsah vápníku je 8%. Ledek vápenatý (LV) Průměrně obsahuje 15% N a 20% Ca. Síran amonný (SA) Je hnojivem se silně okyselujícím účinkem. Obsahuje 21% N a 24% S ((NH4)SO4). Močovina (MO) obsahuje 46 % N. DAM je kapalné hnojivo složené z dusičnanu amonného a močoviny. Obsahuje 30% hmotnostních N. Pro hnojení trvalých travních porostů (TTP) se používá jen sporadicky, využití zejména na orné půdě.
Fosforečná hnojiva Superfosfát (SP) obsahuje průměrně 8% P, 20% Ca a 10% S. V současné době se P hnojiva používají v omezené míře (20% oproti roku 1989). Tomasova moučka produkt hutnického průmyslu, dnes se již nepoužívá Dřevěný popel využívaný v minulosti a perspektivní i dnes v bio-zemědělství
Draselná hnojiva Draselná sůl (DS) chlorid draselný, Obsahuje zhruba 50 % K, 47% Cl a malý podíl Na. V současné době se travní porosty draselnou solí téměř nehnojí. Síran draselný silně okyselující účinek
Vápenatá hnojiva Pálené vápno (PV) obsahuje 57-60 % Ca, podíl Mg je dán kvalitou vápence, z nějž je vápno vyrobeno. Nejčastěji se pohybuje v rozmezí od 2 do 6%. Vápnění travních porostů v současné době probíhá jen velmi sporadicky. Mletý vápenec
Vícesložková hnojiva V současné době je na trhu bohatý sortiment jak pevných, tak kapalných vícesložkových hnojiv. Z pevných hnojiv se nejčastěji používá hnojivo označované jako NPK vyráběné v několika formách (12-17%N; 5,3-7,5%P; 10-14,1%K).
Rozdělení minerálních hnojiv podle skupenství Pevná uplatnění při kořenové výživě rostlin a úpravě půdních poměrů (např. chemická meliorace vápněním) Kapalná uplatnění jak při kořenové, tak při mimokořenové (listové) výživě, možné kombinovat s nejrůznějšími přípravky na ochranu rostlin a regulaci růstu, rychlý fyziologický účinek
Rozdělení minerálních hnojiv podle rychlosti uvolňování živin S rychlým uvolňováním živin uplatnění v klasickém zemědělství zejména z důvodu nižší ceny S pomalým (postupným) uvolňováním živin (slow release fertilizers), uplatnění v lesním hospodářství, zahradnictví atd šetrnější k životnímu prostředí, například korekce žloutnutí smrku vlivem nedostatku Mg (uplatnění hnojiva silvamix Mg)
1. Vliv dlouhodobého hnojení na TTP varianta Kontrola Ca Ca/N Ca/N/P Ca/N/P/KCl Ca/N/P/K 2 SO 4 značení variant A B C D E F
Rengen Grassland Experiment Table 2 Concentration of trace elements in applied fertilizers (mg kg -1 ) fertilize r As Cd Cr Cu Fe Mn Ni Pb Zn limestone ammonium nitrate (KAS 27) 0.6 0.2 0.7 5.3 392. 4 90.7 1.5 29.5 25.3 potassium chloride 0.2 0.1 3.0 4.3 153. 4 3.0 2.5 1.0 3.4 quick lime 1.0 0.0 0.3 7.8 3.2 0.2 1.4 0.5 0.1 Thomas phosphate 4.7 0.4 597. 6 43.3 4578.5 1331.9 2.3 5.8 5.5 potassium sulfate 0.2 0.0 0.1 8.8 10.3 2.3 0.3 0.9 5.8
Rengen Grassland Experiment Table 3 Amounts of trace elements (g ha -1 ) supplied annually to the treatments since 1941. treatment A s C d Cr Cu Fe Mn Ni Pb Zn A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 B 1. 19 0. 05 0.30 9.1 2 3.77 0.22 1.7 0 0.6 0 0.1 0 C 1. 42 0. 11 0.56 11. 10 149.1 3 33.80 2.2 5 11. 54 9.4 8 D 3. 95 0. 34 319. 30 34. 19 2590. 97 744.1 3 3.5 0 14. 63 12. 39 E 4. 02 0. 38 320. 49 35. 89 2652. 33 745.3 1 4.4 8 15. 04 13. 73 F 4. 02 0. 35 319. 32 37. 00 2594. 27 744.8 7 3.6 0 14. 90 14. 23
Rengen Grassland Experiment
2. Reziduální půdní úrodnost a její vliv na obnovu polopřirozených travních porostů
Aplikace kapalných hnojiv do půdy
Aplikace hnojiv závlahou
Rozmetadla pevných minerálních hnojiv
Aplikátor kejdy
Rozmetadla tuhých statkových hnojiv