Půdní úrodnost
Půdní úrodnost Zdravá půda je proto základním předpokladem pro růst a vývoj zdravých rostlin Půda má řadu funkcí: a)produkční funkce b)mimoprodukční (funkce filtrační, pufrační, transformační, je prostředím pro život organismů, nezanedbatelné jsou i její socio-ekonomické funkce) 2
Indikátory kvality půdy fyzikální vlastnosti (textura, hloubka půdy, hydraulická vodivost, maximální a retenční vodní kapacita, objemová hmotnost, pórovitost, struktura, chemické nebo fyzikálně chemické vlastnosti (obsah a kvalita humusu, obsah celkového dusíku, kationtová výměnná aktivita, reakce (ph), vodivost, obsah živin, nasycenost sorpčního komplexu a hygienické parametry s ohledem na rizikové prvky a organické kontaminanty, biologické (obsah uhlíku a dusíku v biomase mikroorganismů, potencionálně mineralizovaný dusík, respirace, aktivita půdních enzymů atd.). 3
Rozdíly půdních charakteristik v porovnání konvenčního a ekologického zemědělství půdní organická hmota (ekologicky obhospodařované plochy mají zpravidla vyšší obsah organického uhlíku), zvýšená biologická aktivita půdy (významný indikátor dekompozice organické hmoty), struktura půdy (v některých případech se zlepšuje), snížení erozní ohroženosti pozemků. 4
Půdní život ovlivňují: Půdní vlastnosti (typ a druh půdy) Hloubka půdního profilu (objemová hmotnost, pórovitost, vlhkost, teplota, výměna plynů atd.) nejintenzivnější půdní život je ve svrchní vrstvě ornice (0,1 m) Obracení půdy narušuje aktivitu půdních organismů 5
Teorie a specifika výživy v ekologickém zemědělství, organická hnojiva - zásady ošetření a aplikace
Rozdílné pojetí výživy rostlin a ekologickém a konvenčním zemědělství Kulturní rostliny jsou zásobeny živinami nepřímo přes systém půda-rostlina, ve kterém hraje klíčovou roli půdní život odpovídající za procesy rozkladu a přeměny Konvenční nauka o tom, že je do půdy třeba dodat živiny, které rostliny z půdy odebraly, v EZ neplatí. Tato nauka totiž nezohledňuje fakt, že půda je oživený, produktivní ekosystém. Půdní mikroorganismy mohou z minerální části půdy, ze vzduchu (dusík) a z organických zbytků mobilizovat živiny a ty pak zpřístupňovat rostlinám. 7
Význam hnojení Hnojení by mělo udržovat a zlepšovat úrodnost půdy, poskytovat organickou výživu edafonu, vracet živiny do koloběhu a doplňkově zajišťovat úhradu živin exportovaných z pozemků a z hospodářství v zemědělských produktech. Organickým hnojivem podporujeme biologickou aktivitu půdy, která je základem její úrodnosti. 8
Význam hnojení Biologická aktivita udržuje živiny v přístupných formách a pomáhá rostlinám osvojovat živiny i z méně přístupných organických sloučenin a minerálů Na biologicky aktivní půdě jsou rostliny všestranně odolnější, dokáží lépe vzdorovat invazím chorob a škůdců. 9
Teorie a specifika výživy rostlin Fotosyntéza je prvotním a základním krokem procesů, které zahrnujeme pod pojem výživy rostlin (biogenní prvky C, H, O získávají rostliny ze vzduchu a vody) Výživa rostlin zahrnuje takové procesy, při kterých rostlina souběžně se svým růstem a vývojem čerpá určité látky z vnějšího prostředí nebo je vyměňuje za jiné, tyto látky přemisťuje mezi svými orgány a přeměňuje na sobě vlastní 10
Teorie a specifika výživy rostlin Výživa rostlin představuje fyziologický proces, úzce spjatý s fotosyntézou a přirozeným koloběhem látek Nezbytné jsou následující živiny: uhlík, vodík, kyslík, dusík, draslík, vápník, hořčík, síra, železo, mangan, zinek, měď, bor, chlor, molybden Organické látky živých organismů obsahují uhlík, vodík a kyslík 11
Role živin ve fyziologických procesech Prvotním zdrojem organické hmoty jsou rostliny Pro fotosyntézu rostlin je nezbytný chlorofil, v jehož porfyrinové složce je kromě C,H,O dále N a Mg, nepostradatelné je také Fe Metabolické pochody řídí enzymy (jejich základní složky bílkoviny jsou složené z aminokyselin dále obsahují síru a další stopové prvky (Mn, Zn, Cu, Co, B, Mo) 12
Role živin ve fyziologických procesech Nukleotidy, které jsou základní složkou nukleových kyselin obsahují fosfor, fosfolipidy jsou stavebními prvky všech buněčných membrán (plazmalema, membrány chloroplastů, mitochondrie) hořčík se dále uplatňuje při stavbě ribozomů (produkce bílkovin) Vápník stabilizuje buněčné stěny a slouží k neutralizaci a vykrystalizování přebytečných kyselin a úpravě ph 13
Role živin ve fyziologických procesech Jednomocné kationty draslíku a sodíku spolupůsobí při úpravě buněčného prostředí reakce (snížení kyselosti), osmotického tlaku, elektrické vodivosti apod. 14
Z pohledu zdrojů živin hraje hlavní roli: Fyzikálně-chemická sorpce výměnná (vápník, hořčík, draslík a další jednomocné a dvojmocné prvky) Chemická sorpce (fosfor, síra, aj.) Biologická sorpce (dusík, fosfor, aj.) 15
Soužití rostlin s bakteriemi, aktinomycety a houbami Rostlina vyměšuje kořeny do půdy také organické látky a odumřelé buňky a vyživuje tak rhizosférní organismy Řada rhizosférních organismů pak uvolňuje živiny pro sebe a hostitelské rostliny živiny z hůře přístupných vazeb Mykorrhiza zlepšuje příjem živin a celkovou vitalitu a odolnost rostlin 16
Možnosti hodnocení obsahu živin Výsledky AZP (agrochemického zkoušení půd) Kationtová výměnná kapacita půdy a podíl jejího nasycení jednotlivými ionty Projevy deficitů Rozbory listů a plodů 17
Hlavní živiny v agroekosystému - N Nejčastěji limituje v konvenčním i ekologickém zemědělství výnos zemědělských plodin. Bilance dusíku je v ekologickém zemědělství zabezpečena organickými hnojivy a vyšším podílem pěstovaných leguminóz a zlepšením podmínek pro rozvoj půdního mikroedafonu. 18
Hlavní živiny v agroekosystému - N Největší význam mají ionty dusičnanové (NO3-) a amonné (NH4+) Při mikrobiálním rozkladu organické hmoty se prvotně do půdy uvolňuje amoniak (NH3), který ve vodním prostředí přechází na amonný iont, který je pak poután organominerálním komplexem) = nutnost rychlého zapravení organické hmoty N je součástí humusu (přístupná zásobárna) 19
Vliv EZ na koloběh dusíku Snaha farem o maximální recikulaci dusíku a minimalizace ztrát Statková hnojiva mají zřídka příliš úzký poměr uhlíku k dusíku (problematická je močůvka a kejda) Prvotním zdrojem dusíku je symbiotická fixace molekulárního dusíku leguminózami 20
Možnosti ztrát dusíku Denitrifikace komplex denitrifikačních bakterií redukuje dusičnany na níže oxidované plynné produkty, které unikají do ovzduší (podporuje ji dostatek organické hmoty v půdě ve vrstvách s nižším obsahem kyslíku = utužení a špatná aerace půdy) Odčerpávání amonných iontů z půdy bakteriemi, které je oxidují a nitrifikují až na dusičnanový dusík = při přebytku je vyplaven do spodních vod 21
Možnosti omezení ztrát dusíku Harmonická výživa a dodržení zásad aplikace hnojiv Zelené hnojení spotřeba dusíku imobilizovaného mineralizací a zajištění biologické sorpce Přiměřené dusíkem chudší organické hmoty (slámy) zapravené do půdy 22
Input dusíku osevním postupem Z hlediska inputu N do půdy jsou výbornými předplodinami vojtěška setá, kukuřice na zrno, jetel luční, slunečnice, mák, řepka olejka a hrách setý se zapracováním slámy do půdy. Input N do půdy je více než 100 kg/ha. Dobrými předplodinami jsou: kukuřice na siláž, ozimá pšenice a oves, po sklizni zůstává v půdě průměrně 51-61 kg N/ha. Slabými předplodinami jsou: ozimé žito, jarní a ozimý ječmen a cukrová řepa, jejichž rostlinné zbytky obsahují v průměru méně jak 26 kg N/ha. Při zaorávce slámy je třeba doplnit 5-10 kg N na jednu tunu slámy. 23
Množství dusíku fixované některými plodinami (podle Lampkina, 1990) Plodina Množství fixovaného N (kg*ha-1) za rok Jetel bílý, tráva 150-200 Jetel červený 230-460 Vojtěška 300-550 Fazol 150-390 Hrách 105-245 Lupina 100-150 24
Důvody pro odmítnutí syntetických dusíkatých hnojiv Zamezení vytvoření umělé nerovnováze v půdním roztoku a nadměrné jednostranné výživy Omezení lákání škůdců, které vábí vysoký obsah dusíku v pletivech rostlin Šetrnost k půdnímu životu Energetická náročnost výroby dusíkatých hnojiv Podpora alternativ (pěstování leguminóz příznivý vliv v rámci celého OP 25
Hlavní živiny v agroekosystému - P V půdě je v anorganických a organických formách Anorganické zdroje Sloučeniny s Ca (apatity, mono a dikalcium fosfáty) Organické zdroje (50% celkového P) Inositolfosfáty (10-50% Porg) Nukleové kyseliny DNA, RNA (0,2-2,5% Porg) Fosfolipidy (0,2-2,5% Porg) 26
Hlavní živiny v agroekosystému - P Přítomnost fosforu pro rostliny je ovlivňována ph (optimum 6-7), přítomností minerálů s obsahem Fe, Al, Mg, Ca, množstvím organické hmoty a aktivitou mikroorganismů Ke zpřístupňování P z organických vazeb dochází pomocí mikrobiální mineralizace Z hektaru půdy odčerpávají plodiny 20-30 kg fosforu ročně. Náhrada organickými hnojivy je nedostačující vzhledem k malému obsahu fosforu v nich a obtížné přeměně na přijatelné formy 27
Hlavní živiny v agroekosystému - P Obsah fosforu v rostlinných zbytcích je relativně nízký. Nejvíce ho obsahují zbytky máku setého, řepky olejky, vojtěšky a kukuřice na zrno. Zbytky těchto rostlin zanechávají v půdě cca 16-23 kg P/ha, ze kterých následné plodiny mohou potenciálně využít 10-15 kg P/ha. 28
Hlavní živiny v agroekosystému - K Průměrný obsah v půdě je kolem 1,3% Tři základní formy: 1. Relativně nepřístupný K (90-98%), v živcích, slídách 2. Snadno přístupný K (1-2%), je jednak v půdním roztoku a také jako výměnný K absorbovaný na koloidních površích 3. Pomalu přístupné formy, K je pevně fixován půdními koloidy 29
Hlavní živiny v agroekosystému - K Výborné předplodiny: mák a slunečnice do půdy vrátí průměrně 195 až 249 kg K/ha (v prvním roce se uvolní 136-150 kg K/ha) Velmi dobré předplodiny: kukuřice na zrno, oves a řepka v zanechávají v půdě 127167 kg N/ha (první rok se může využít 76 až 85 kg K/ha) Dobré předplodiny: vojtěška, jetel luční, hrách setý se zaorávkou slámy, brambory a ostatní obilniny se zaorávkou slámy obsahují v průměru 57-93 kg K/ha, z čehož se uvolní 30-52 kg K/ha. Slabé předplodiny: všechny obilniny u nichž se nezaorává sláma, kukuřice na siláž a na zrno, cukrová řepa. Pro následné plodiny je z těchto zbytků využitelných pouze 30 kg K/ha. 30
Hlavní živiny v agroekosystému Ca, Mg Mg obsažen v chlorofilu (aktivace enzymatických pochodů a ovlivňování metabolismu sacharidů, lipidů, nukleových kyselin Ca význam při tvorbě optimálních fyzikálních, fyzikálně-chemických a biologických vlastností půdy Zdrojem těchto prvků jsou uhličitany Vysoký obsah je v rendzinách a černozemích 31
Organická hnojiva Chlévský hnůj Močůvka Kejda Komposty Zelené hnojení 32
Organická hnojiva - význam Uzavírají koloběh prvků a vrací živiny pro další plodiny Ovlivňují fyzikální a chemické vlastnosti půdy Druh statkového hnojiva kg/den t/rok Chlévská mrva dojnice 32-38 12-14 Chlévská mrva - jalovice 16-22 6-8 Chlévská mrva prasata (100 kg) 5-5,5 1,8-2 Chlévská mrva ovce (45 kg) 2-2,5 0,8-1,0 Kejda (1DJ) 50-70 18-35 Močůvka (skot) 10-15 4-5,5 33
Složení statkových hnojiv v % Druh hnojiva sušina org. látky N P K Hnůj střední jakosti 22 17 0,48 0,11 0,51 Kejda skotu (před skladováním) 7,7 5,7 0,30 0,06 0,24 Kejda prasat 6,4 4,8 0,49 0,11 0,17 močůvka 0,6-4,8-0,050,91 Stopy 0,121,44 34
Chlévská mrva - hnůj 1. 2. 3. 4. Produkuje se v něm ¾ organických látek a o něco méně živin Způsoby ošetření chlévské mrvy a jejího skladování: za studena (utěsněný blok, bez přístupu vzduchu, omezení ztrát, vysoký obsah amonného dusíku) za horka (kombinace aerobních a anaerobních procesů, zvýšená teplota má autosterilizační účinek, vyšší podíl organicky vázaného a využitelného dusíku) fermentace s produkcí bioplynu kompostování (aerobní dekompozice) 35
Ztráty živin a využití hnoje Ztráty mohou dosáhnout až 60% cíl Kompostovaný hnůj hnůj Dlouhodobější zisk Krátkodobější zisk Půdní úrodnost výnos Množství hnoje Přebytek Nedostatek Půdní typ Lehčí půdy Těžší půdy Osevní postup s leguminózami Kladná bilance N Záporná bilance N Vegetační doba Dlouhá (trávy) Krátká (jarní plodiny) Potřeba živin Nižší (obilniny) Vyšší (brambory) Nitrátové riziko Vysoké (salát) Nízké (obiloviny) Specifické faktory Respekt typu plodin: 36
Močůvka Dusíkato-draselné hnojivo Roční produkce 4-5 m³/1dj N 0,05-0,7%; P méně něž 0,01%; K 0,11,3% 90% N v lehce rozpustné formě Obsahuje také látky, které mají povahu růstových stimulátorů Při zatížení 1DJ/ha ročně 10kg N; 0,5 kg P; 20 kg K 37
Kejda V případě skotu obsahuje 7,7% sušiny; 5,7% organických látek; 0,3% dusíku; 0,06% P; 0,24% K Produkce v EZ je omezená (zákaz celoroštového ustájení) Doporučuje se její aerace (redukce zápachu, omezení přežívání plevelů a patogenů, zvýšení hodnoty hnojiva) 38
Komposty Přirozený proces rozkladu různorodé organické hmoty za aerobních podmínek Směs organických látek a zeminy, oživená mikroflórou, ve které proběhly nebo probíhají humusotvorné procesy Rozlišujeme 4 fáze kompostování: první zahřívání materiálu (rozmnožení organismů odbourávajících lehce rozložitelné látky likvidace choroboplodných zárodků a semen plevelů druhá rozklad hůře rozložitelých látek třetí fáze látkových přeměn a počátek mineralizace čtvrtá produkce látek humusové povahy 39
Suroviny pro kompostování Organické odpady ze zemědělství (plevel, sláma, makovina, bramborová nať, plevy, znehodnocená krmiva, listí, stařina luk, dřevní štěpka) + anorganická hmota (zemina, popel) + mikrobiálně oživený substrát (hnůj, kejda, močůvka) Kompostovaní probíha ve: a. stabilní kompostárně b. polní kompostárně 40
Zásady kompostování: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Poměr C:N = 30:1 Optimální vlhkost 10% podíl zeminy Homogenizace zakládky Udržování aerobních podmínek První týden udržet teplotu pod 65 C Do 21 dnů udržet teplotu nad 50 C Do 6-8 týdnů ukončit kompostovací proces Vyzrálý kompost představuje stabilizované organické hnojivo s obsahem 30-50% organických látek; 0,3% N; 0,2% P;0,8% K; 2,5-3,5% Ca+Mg; ph 7,5-8,0% 41
Způsoby aplikace statkových hnojiv Způsobem aplikace a zapravení zásadně ovlivníme rychlost jejich rozkladu a mineralizace živin a ztráty Obecně platí, že: na lehčích půdách a ve vlhčích podmínkách zapravujeme hnojiva hlouběji nejvhodnější jsou menší dávky v častějších intervalech 3 (2) roky 42
Aplikace hnoje Rozmetání za chladného a vlhkého počasí přímo na pozemek a následné zapravení do půdy Tab.: Dávky hnoje průměrné kvality t/ha (Škarda, 1982) Plodiny Půdní druh Lehké - střední Střední-těžké Velmi těžké Obilniny a meziplodiny 15-20 15-20 20 Okopaniny 30 35 45 Jednoleté pícniny, olejniny 25 30 40 Zelenina 35 (45) 40 (50) 50 (60) 43
Ztráty živin V případě opožděného zapravení hnoje do půdy a aplikace při nevhodných povětrnostních podmínkách vznikají značné ztráty: Čas mezi aplikací a zapravením Ztráta dusíku v % (jarní aplikace) Ztráta hnojivé hodnoty 6 hodin 19 16 1 den 22 21 4 dny 29 36 44
Ostatní statková hnojiva Kejda rychle působící hnojivo, nezbytné je zapravení do půdy, ideální je trojkombinace: kejda-sláma-meziplodina Močůvka rychle působící N-K hnojivo, vhodná pro přihnojování Sláma drcení a úprava poměru C:N (10 kg N/t) Komposty použití na velmi lehkých půdách a při přihnojení (vhodné je lehké zapravení do půdy) 45
Zelené hnojení 46
Význam zeleného hnojení zvyšuje obsah rychle rozložitelné organické hmoty zvyšuje fixaci vzdušného dusíku zvyšuje aktivitu edafonu zlepšuje výživu následné rostliny zvyšuje obsah humusu zlepšuje fyzikální a chemické vlastnosti půdy omezuje erozi půdy omezuje ztráty živin potlačuje plevele omezuje choroby a škůdce využití při krmení ៤៧
Možnosti založení zeleného hnojení Zelené hnojení jako hlavní plodina Meziplodiny podsev ozimé meziplodiny letní a strništní meziplodiny Podplodiny Musí být splněny následující podmínky: délka meziporostního období 45-60 dní dostatek srážek ៤៨
Minerální hnojiva v ekologickém zemědělství ៤៩
Co říká zákon a vyhláška o EZ? Vyhláška č. 53/2001 Sb., oddíl 2 Pěstování rostlin, 4 (k 11 odst. 1 písm. C) a k 12 odst. 3 zákona) říká: Minerální hnojiva se použijí jen v případě, že agrochemické zkoušení půd prokáže pokles obsahu živin do oblasti vyhovující nebo nízké zásoby živin. Hnojení stopovými prvky se provádí jen v případě jejich nedostatku zjištěného buď symptomaticky, nebo rozborem. 50
Příloha č. 3 k Vyhlášce č. 53/2001 Sb. Číslo typu Označení typu Složení a způsob výroby Fosforečná hnojiva 2.6 Přírodní měkký fosforit Trikalcium fosfát a uhličitan vápenatý, mletí měkkého fosforitu Draselná hnojiva 3.1 Surová draselná sůl (kainit) Surová draselná sůl (KCl+MgSO4) 3.5 Síran draselný Síran draselný 3.6 Síran draselný s hořčíkem Síran draselný a hořečnatý Hnojiva s vápníkem, hořčíkem a sírou (hnojiva s druhotnými živinami) 4.4. Kieserit, síran hořečnatý Monohydrát síranu hořečnatého 4.5. Hořká sůl, síran hořečnatý Hořká sůl, heptahydrát síranu hořečnatého 17.1 Vápenatá a hořečnatá hnojiva 51
Hnojení minerálními hnojivy N v EZ nejsou přípustná P mleté fosfáty a Thomasova moučka přednostně se zapravují do půdy s organickými hnojivy vhodná je aplikace mletých fosfátů na stelivo nebo přímo do hnoje (omezení ztrát živin a zlepšení stájového mikroklimatu) K přírodní soli draslíku (kainit, karnalit, apod.) nutné je zohlednit poměr K/Mg v půdě zásady aplikace jako u fosforečných 52
Hnojení minerálními hnojivy Mg přírodní soli kieserit a kainit, dolomitické vápence a dolomity přednost dáváme dolomitickému vápenci (také úprava ph) Ca mleté a dolomitické vápence oxidované formy jsou zakázené aplikují se zásadně odděleně od statkových hnojiv (min. 1 měsíc odstup) akutní nedostatek (jabloně, apod.) se řeší vápenným mlékem nebo chloridem vápenatým 53
Hnojení minerálními hnojivy Stopové prvky Pouze při prokázaném nedostatku Technické soli jednotlivých stopových prvků Pomocné půdní látky Mikrobiální hnojiva s obsahem kmenů symbiotických rhizobií Pomocné půdní látky s obsahem huminových kyselin a fulvokyselin 54
Bilance živin v ekologicky hospodařícím podniku 55
56
57
58
59
Bilance živin - zdroje 1. Bilance zdrojů živin a) b) c) d) ze srážek vynásobením plochy pěstovaných plodin (i TTP) x množství dusíku v srážkách na ha (v závislosti od množství srážek představuje 15-30 kg N/ha) se vybilancuje množství N ze srážek. zvětráváním z posklizňových zbytků ze statkových hnojiv při kalkulaci počítáme na 1 VDJ 8,5 tun chlévského hnoje a 5 tun močůvky. Obsah živin NPK: chlévský hnůj 4,81,06-5,15. Močůvka 2,3-0,18-3,23 kg/t. zdroje živin celkem (a + b + c + d) 60
Bilance živin - ztráty 1. 2. 3. Stanoví se struktura osevu, předpokládané výnosy a celková produkce. Vynásobením produkce x obsah živin v jednotlivých plodinách se vypočítá potřeba živin za všechny osevní postupy a celková potřeba živin. Vynásobením množství tržní produkce (včetně živočišné produkce) x obsah živin se vypočítá množstvím živin, které představuje ztrátu prodejem (exportuje se za hranici subjektu). 61
Bilance živin - výpočet 5. Výpočet bilance zdroje živin potřeba živin = schodek a nebo přebytek živin. Mírné přebytky neřešíme, živiny ze zeleného hnojení evidujeme jako rezervu. Pokud máme v bilanci živin schodek, nahradíme ho zeleným hnojením. 6. Produkce živin ze zeleného hnojení při bilanci postupujeme takto: Výměra meziplodin x výnos (10 t/ha x příslušný obsah živiny) jedné tuny biomasy použité na zelené hnojení představuje 5-0,35-3,49 kg NPK. 7. Výsledná bilance živin 62