Najjednoduchšia charakteristika vegetačného obdobia väčšinou zahŕňa priemerné teploty a úhrny zrážok v mesačnom kroku. Z hľadiska všeobecného spätného pohľadu na vegetačné obdobie sú to dostatočné informácie, avšak pre podrobnejšiu analýzu produkčného procesu už nepostačujú. V sumárnych údajoch zanikajú rôzne špecifické alebo extrémne udalosti, ktorými bol agroekosystém jednorazovo alebo krátkodobo ovplyvnený.
Všeobecne platí, že optimálne podmienky pre pestovanie sú také, kde rastliny netrpia nedostatkom, ale ani nadbytkom zdrojov, ktoré k svojmu rastu potrebujú a nie sú poškodzované fytopatogénnymi činiteľmi. V tomto ponímaní je stres akákoľvek odchýlka od optima a negatívne zasahuje do produkčného procesu. Základné abiotické faktory, ktoré počas vegetačného obdobia môžu na rastliny pôsobiť, súvisia najmä s teplotou vzduchu, vodným režimom a výživou rastlín. Biotické faktory sú spôsobené tlakom chorôb a škodcov cukrovej repy. Ideálna rastová krivka by bola očistená od takýchto vplyvov. Bola by založená výlučne na príkone energie do agrosystému v podobe živín, zrážok a tepla v ich ideálnom pomere a transformácii tejto energie rastlinami na organické látky v sušine. Jej výsledkom by bola maximálna teoreticky možná úroda. Tento ideálny stav v reálnych podmienkach však nie je možné dosiahnuť.
Niektoré stresové faktory pôsobia jednorazovo alebo krátkodobo a rastliny sa s nimi viac či menej vysporiadajú. Čím dlhšie alebo častejšie však na rastliny pôsobia, tým viac prehlbujú finálne straty biomasy a úrody. Ich výskyt, prípadne ich kombinácia spôsobuje rastlinám problémy rôzneho typu a aktivuje obranné mechanizmy v záujme zachovania základných životných procesov. Na úrovni metabolizmu dochádza k zmene aktivity enzýmov, na úrovni listov sa zatvárajú prieduchy v snahe obmedziť nadmerný výpar, na úrovni rastlín odumierajú listy. Redukcia veľkosti listového aparátu potom vedie k obmedzeniu fotosyntézy a narušeniu rovnováhy systému „sink – source“. Repa cukrová sa vyznačuje vysokou mierou regenerácie po znovunastolení priaznivých podmienok. Kritické periódy však radikálne znižujú úrodu, pretože zdroj energie a látok na obnovu je práve cukor v buľve.
Výskyt tropických nocí, kedy teplota neklesá pod hranicu 20 °C, má za následok zvýšenie respirácie rastlín, t.j. spotrebu cukru, ktorý má byť kumulovaný v buľve.
Ako modelový agroekosystém bol zvolený konvenčný systém pestovania cukrovej repy. Vo výsevku 120 000 rastlín na hektár bola použitá odroda TATRY (SESVanderHave). Pri predsejbovej príprave bol do pôdy zapracovaný superfosfát (28 kg.ha-1 fosforu), síran draselný (83 kg.ha-1 draslíka) a prvá dávka dusíka vo forme LAV 27 % (60 kg.ha-1). Organické hnojivá neboli použité. Na prihnojenie rastlín dusíkom vo fáze 6 – 10 listov bol použitý opäť LAV 27 % (60 kg.ha-1).
Termíny agrotechnických operácií uvádza tabuľka 1. Poľný pokus prebiehal v rokoch 2013 – 2015 na Výskumnom pracovisku VÚRV v Borovciach.
Tabuľka 1: Základné údaje o pokuse.
| 2013 | 2014 | 2015 | |
| Termín sejby | 16.4.2013 | 29.3.2014 | 7.4.2015 |
| Termín zberu | 4.11.2013 | 29.10.2014 | 3.11.2015 |
| Dĺžka vegetačného obdobia (deň) | 202 | 214 | 210 |
| Prihnojenie | 7.6.2013 | 5.6.2014 | 9.6.2015 |
| Úroda biomasy (t.ha-1) | 101,11 | 129,17 | 97,37 |
| Úroda buliev (t.ha-1) | 75,93 | 96,11 | 81,43 |
| Sušina buliev (t.ha-1) | 18,89 | 24,03 | 20,36 |
.
Pri absencii extrémnych podmienok počas vegetačného obdobia je rast repy výrazne ovplyvnený teplotou vzduchu a prírastky biomasy a sušiny, resp. cukru majú pravidelný charakter. Pre zjednodušenie problematiky boli v poľnom pokuse v čo najväčšej možnej miere eliminované stresy rastlín z nedostatku prístupných živín a biotické stresy. Ochrana rastlín chemickými prípravkami bola vhodne načasovaná a účinná. Prehľad použitých látok uvádza tabuľka 2.
Tabuľka 2: Ochrana rastlín.
| 2013 | 2014 | 2015 |
| 25.4.2013 Insekticíd | 17.4.2014 Herbicíd | 07.5.2015 Herbicíd |
| 10.5.2013 Herbicíd | 17.4.2014 Insekticíd | 19.5.2015 Herbicíd |
| 15.5.2013 Herbicíd | 28.4.2014 Insekticíd | 29.5.2015 Herbicíd |
| 06.6.2013 Herbicíd | 06.5.2014 Insekticíd | |
| 17.6.2013 Herbicíd | 23.5.2014 Herbicíd | |
| 26.5.2014 Herbicíd |
Rastová krivka kumulácie sušiny cukrovej repy bola zostrojená pomocou softvérového nástroja Aquacrop (FAO). Zohľadňuje už konkrétne pôdne podmienky pokusnej lokality a je založená na meteorologických údajoch získaných v dennom kroku z lyzimetrickej stanice (priemerná, minimálna a maximálna teplota vzduchu, zrážky, rýchlosť vetra, vlhkosť vzduchu). Na kalibráciu fyziologických parametrov modelu boli použité namerané hodnoty z poľného pokusu (listová pokryvnosť, pravidelný monitoring prírastkov sušiny, zberový index, fenológia a iné).
Všetky vegetačné obdobia boli diametrálne odlišné priebehom zrážok aj teplôt (graf 1 a 2). Najpriaznivejšie podmienky boli zaznamenané v roku 2014 a najmenej vhodné v roku 2013. Tomu zodpovedala aj finálna úroda buliev vo výške 75,93; 96,11 a 81,43 t.ha-1. Biomasa a úroda buliev na obrázkoch je uvádzaná v sušine.
Graf 1: Priemerná teplota vzduchu (°C).
Graf 2: Úhrn zrážok (mm).
Pôsobenie teplotného stresu cestou nízkych teplôt na cukrovú repu je bežné v prvých a posledných dekádach vegetačného obdobia. Nízke teploty vzduchu ochladzujú pôdu a pôdny roztok. V prvých vývinových štádiách je v chladnej pôde rast koreňovej sústavy repy inhibovaný, klesá efektívny príjem živín a stagnuje rozvoj listovej plochy. Na úrovni prírastkov celkovej biomasy sa prejavuje radikálne spomalenie. Na druhej strane, vysokým teplotám dokáže repa celkom dobre odolávať, najmä pri dostatku zrážok a spomalenie rastu nie je až také prudké. Navyše, repa je dvojročná plodina, v prvom roku pestovania nekvitne. V porovnaní s jednoročnými plodinami nedochádza k redukcii úrody cestou asynchronizácie kvitnutia, zníženej životaschopnosti peľu alebo zlyhania vývinu zrna krátko po oplodnení v dôsledku extrémnych teplôt. Dôležitým faktorom sú ale nočné teploty. Výskyt tropických nocí, kedy teplota neklesá pod hranicu 20 °C, má za následok zvýšenie respirácie rastlín, t.j. spotrebu cukru, ktorý má byť kumulovaný v buľve. Vplyv teploty vzduchu na vývoj porastov sa dobre kvantifikuje pomocou denných prírastkov teplotnej sumy (GDD z angl. Growing Degree Days). Je to pomocný indikátor pre hodnotenie rastu a vývinu rastlín. Je založený na teplotných pomeroch konkrétnej pestovateľskej lokality a udáva akumuláciu tepla (príkon dostupnej energie) agroekosystémom (graf 3). Pomocou neho je možné predikovať kritické obdobia výskytu škodcov, ktorých vývoj tiež veľmi úzko súvisí s teplotou prostredia. Umožňuje porovnávať aktuálnu sezónu napríklad s dlhodobým priemerom alebo ideálnou sezónou a zhodnotiť progres alebo momentálnu stagnáciu. Pre tento účel sa uvažuje s bazálnou teplotou 5 °C a hornou hranicou 30 °C. Tieto limitujúce hodnoty sú odvodené od skutočnosti, že pri nízkych a vysokých teplotách sa metabolizmus a rast rastlín spomaľuje až zastavuje.
Graf 3: Kumulatívne prírastky teplotnej sumy pri sejbe a počas vegetačného obdobia (°C).
Z hľadiska kumulácie tepla ekosystémom si boli roky 2014 a 2015 veľmi podobné (graf 3). Kľúčové bolo rozloženie zrážok a periód s nízkymi teplotami. Potenciál pre tvorbu biomasy bol celkovo vyšší ako v prvom pokusnom roku 2013, ktorý zároveň vykazoval aj deficit zrážok.
Graf 4: Kumulatívny úhrn zrážok pri sejbe a počas vegetačného obdobia (mm).
Vodný stres, resp. deficit vody v prostredí narúša vodnú bilanciu rastlín a je zdrojom nerovnosti medzi príjmom vody a požiadavkami rastlín počas vegetácie. Prudko limituje fyziologické procesy, čo sa prejaví opäť spomalenou tvorbou biomasy. Súvisí najmä s meteorologickými faktormi, ale určitú úlohu tu zohráva súbor vnútorných faktorov repy – odolnosť (tolerancia alebo rezistencia) voči suchu.
Vizualizácia výskytu niektorých abiotických stresov a ich prejavov na rastlinách ukazuje spomalenie tvorby biomasy v kritických časových úsekoch. Prejavy deficitu vody v koreňovej zóne program diferencuje do troch kategórií. V prvej polovici vegetačného obdobia, keď intenzívne pribúdajú nové listy, sa prvý deficit vody prejaví krátkodobým spomalením rozvoja listovej plochy. Výpočty sa opierajú o zmeny v obsahu pôdnej vlhkosti v aktívnej koreňovej zóne. Čím hlbšia je koreňová sústava, tým hrubšia vrstva pôdy je pre rastliny k dispozícii. Sucho v povrchových vrstvách pôdy sa kompenzuje dostupnou vodou z hlbších vrstiev. Aj preto je toto obdobie väčšinou veľmi krátke (obr. 2-A, 3-A). Postupom vegetačného obdobia dosiahne koreňová sústava maximálnu hĺbku a „kompenzačná schopnosť“ prostredia zaniká. Pokiaľ je v pôde dostatočná zásoba vody, nie je čo riešiť. Ak však chýba, v rámci obranných mechanizmov dochádza k zatváraniu prieduchov v snahe obmedziť výpar a nastoliť úsporný režim (obr. 1-B, 2-B, 3-B). Keď sa deficit natoľko prehĺbi, že hodnoty pôdnej vlhkosti sa blížia až k bodu vädnutia, potom sú v poraste prítomné symptómy ako napr. pokles turgoru buniek, vädnutie, žltnutie až odumieranie listovej plochy (obr. 2-C, 3-C).
Obr.1 – Vizualizácia abiotických stresov, 2013.
Obr.2 – Vizualizácia abiotických stresov, 2014.
Obr.3 – Vizualizácia abiotických stresov, 2015.
Čím dlhšie trvá priaznivé a teplé obdobie, tým väčší je potenciál pre dobrú úrodu. Pôsobenie chladu na konci vegetačného obdobia postupne ukončuje rast repy. Intenzita fotosyntézy a asimilácia látok klesá a skôr prevažujú procesy, pri ktorých rastliny začnú spotrebovávať cukor z buliev. Skorý nástup nízkych teplôt radikálne obmedzuje prírastky biomasy (obr. 1-D, 2-D, 3-D).
Výška úrody odzrkadľuje kondičný a zdravotný stav porastov repy počas príslušného vegetačného obdobia a zároveň aj jeho charakteristický priebeh. Dvomi základnými piliermi v reakcii rastlín na vonkajšie podmienky prostredia sú rast a odpoveď na biotické a abiotické stresy. Oba tieto procesy sú vo vzájomnej interakcii, pretože schopnosť repy cukrovej vysporiadať sa so stresovými faktormi ide na úkor rastu a naopak.
Autori: Ing. K. Hrčková1, Ing. N. Britaňák2, PhD., Ing. R. Hašana1, PhD., 1 VÚRV Piešťany, 2 VÚTPHP Banská Bystrica, Regionálne výskumné pracovisko Liptovský Hrádok
