Nároky plodín na draslík, vápnik, síru a mikroelementy

 Draslík v pôde a v rastline

Obsah celkového draslíka v pôde je v rozpätí od 0,1 do 4,0 %  a v rastlinách 0,2 – 7,5 %. Pre rastliny je prístupný a prijateľný draslík, ktorý je prítomný v pôdnom roztoku a výmenne viazaný na pôdny sorpčný komplex. Prijateľne zdroje K predstavujú okolo 1-5 % z celkového obsahu draslíka v pôde. Obsah K v rastlinách je závislý od obsahu prístupného K v pôde, rastovej fázy, typu pletiva a botanického druhu rastlín. Optimálna koncentrácia celkového draslíka v sušine vegetačnej hmoty sa pohybuje okolo 1,6 – 2,5 %. Rastliny prijímajú draslík z pôdneho roztoku v iónovej forme, pričom jeho prijem je ovplyvňovaný procesmi výmennej sorpcie, antagonizmu i synergizmu a procesmi pasívneho a aktívneho príjmu. Dynamika akumulácie draslíka nadzemnými organmi počas vegetácie čiastočne kopíruje priebeh akumulácie dusíka a tvorbu biomasy s maximom vo fáze steblovania a kvitnutia.

V rastlinách je draslík prítomný vo forme iónov a solí s  organickými kyselinami, sorpčne je viazaný na koloidy a makromolekulárne látky. Koncentrácia draslíka pozitívne vplýva na prijem viacerých iónov tým, že sa využíva jeho koncentračný gradient pri energetickom zabezpečení aktívneho membránového transportu iónov. Zúčastňuje sa viacerých metabolických a biosyntetických procesov, ovplyvňuje vodný režim rastlín, hydratáciu pletív a zodpovedá za osmoticky tlak buniek, čo súvisí z realizáciou transportných procesov a enzymatických reakcii. Draslík v rastlinách plní funkciu kofaktora enzymatických reakcií, kde sa podieľa osobitne na syntéze organických látok.

Vysoké koncentrácie draslíka v pôde môžu negatívne ovplyvniť príjem viacerých katiónov (NH₄⁺, Na⁺, Zn²⁺, Mg²⁺ a  Ca²⁺). Naproti tomu jeho deficit sa prejavuje predovšetkým v narušení hydratácie cytoplazmy, dochádza ku poklesu intenzity disimilačnych procesov, syntézy sacharidov, aminokyselín a bielkovín. Narušenie syntézy bielkovín vyvoláva nadmernú tvorbu voľného amoniaku. V podmienkach deficitu K plodiny slabo odnožujú a dochádza ku vädnutiu nadzemnej biomasy. Viaceré plodiny a najmä okopaniny, ale i plodová a koreňová zelenina sa vyznačujú vysokými požiadavkami na draslík.

Pri pestovaní oz. pšenice Fecenko a Ložek (2000) odporúčajú aplikovať dávky draslíka od 25 do 80 kg/ha, čo po zohľadnení 50 % využiteľností predstavuje 50 – 160 kg/ha. Korekcia dávky hnojiva zohľadňuje zrnitostné zloženie pôdy. Vo všeobecnosti pri pestovaní obilnín na tzv. „strednej“ pôde, pre úrody 5 t/ha, v závislosti od obsahu prístupného draslíka v pôde podľa Mehlicha III., sa odporúča aplikovať nasledovne dávky K :

• do 105 K mg/kg pôdy: aplikovať: 135 kg/ha K,
• 106–170                                     : 100 kg/ha,                          
• 171-310                                      :  50 kg/ha,                              
• 311-420                                       :  25 kg/ha

 

Tab. 1:  Kritériá obsahu prístupného draslíka v závislosti  od zrnitosti pôdy podľa Mehlicha III. (Vaněk a kol. 2007) 

Stupeň zásoby:	Obsah K v mg/kg pôdy podľa pôdneho druhu:
	ľahká	stredná	ťažká
nízky	do 100	do 105	do 170
stredný	101-160	106-170	171-260
dobrý	161-275	171-310	261-350
vysoký	276-380	311-420	351-510
veľmi vysoký	nad 380	nad 420	nad 510

 

Draselné hnojivo je fyziologicky kyslé, viaceré plodiny sú citlivé na prítomnosť chlóru, preto KCl nie je vhodný pre aplikáciu na list. Chlór sa podieľa na vyplavovaní vápnika a horčíka vo forme vodorozpustných soli, preto pri vyšších dávkach chloridu draselného sa odporúča súčasne vápnenie. Ďalej je potrebne zohľadňovať intoleranciu niektorých plodín na chlór v KCl (napríklad zemiaky).

 

 

 

Vápnik a horčík v pôde a v rastline

Vápnik a horčík sa aktívne zúčastňujú ióno-výmenných procesoch v pôde, na formovaní pôdnej štruktúry, vplývajú na pH pôdneho roztoku a procesy príjmu živín. V rastlinách s organickými kyselinami vytvárajú soli, podieľajú sa na stabilizácii biologických membrán a koloidného stavu cytoplazmy. Horčík na rozdiel od vápnika vytvára kovalentné i koordinačne väzby s organickými zlúčeninami a je súčasťou významných biologických látok ako chlorofylu, fytínu a Mg²⁺-H⁺-ATP-ázy. Analogicky ako mikroelementy aj Ca²⁺ a najmä Mg²⁺ sa podieľa na aktivácii enzymatických reakcii, osobitne reakcii fosforylácie, redukcie dusičnanov, syntézy karoténu,  asimilácie molekulového dusíka nitrogenázovym systémom a osmotickych procesov v bunke.

Obsah Ca a Mg v karbonátovej pôde je značný (0,1 – 6 %), avšak iba 5-10 % z celkového obsahu je pre rastliny prístupný. V sušine nadzemnej hmoty je okolo 0,4-1,5 % Ca a 0,03-0,5 % Mg. Najvyšší obsah je v listoch a generatívnych organoch, pričom 13-20 % horčíka v nadzemnej biomase je vo forme molekuly chlorofylu. Priemerný ročný odber Mg porastom je okolo 10-15 kg/ha. Ročne straty horčíka vyplavovaním dosahujú približne 10-20 kg/ha. Preto je potrebná pravidelná náhrada horčíka hnojením v dávke 25-30 kg/ha/rok. Organickými hnojivami sa ročne uhradí približne 12 kg/ha, potom sa žiada priemyselnými hnojivami uhradiť asi 15-20 kg/ha. Potreby porastu na horčík sa zabezpečujú predovšetkým vápnením  dolomitickými vápencami, eventuálne aplikáciou špeciálnych hnojív z obsahom horčíka ako Kieseriz, Epsonit, Romag, magnezit, chlorid horečnatý a ďalšie.

Deficit Mg sa môže prejaviť i v dôsledku vysokého obsahu v pôde iných katiónov, najmä H⁺, K⁺, Ca²⁺, Na⁺, Mn²⁺, NH₄⁺, ale aj kys. trihydrogén fosforečnej. Nadbytok horčíka narušuje rovnováhu medzi obsahom K a Mg, optimálny pomer Mg:K je 1:10-20. Vysoké koncentrácie bázických katiónov v pôde posúvajú pH do alkalickej oblasti, čo nepriaznivo vplýva na prijem HPO₄^2- a H₂PO^–₄ , NO₃^–,Fe, B, Mn, Zn, Cu. Vysoké nároky na horčík má cukrová repa, hlúbová zelenina, ďatelinoviny, zemiaky  a vinič.

 

Základne ciele melioračného vápnenia pôd

Vápenec je zdrojom vápnika, jeho aplikácia (vápnenie) patri do  melioračného systému, ktorý je zameraní na neutralizáciu pôdnej kyslosti, vytváranie optimálnej hodnoty pH pre rast plodín (okolo 6-7 pH) a formovanie nasýteného sorpčného komplexu. Uvedené opatrenie zodpovedajú za sorpčne vlastnosti pôdy, pôdnu štruktúru a mobilitu živín v pôdnom prostredí. Vápnenie sa realizuje 4-5 ročných intervaloch, čim sa obnovujú straty vápnika odčerpaného úrodou, ktoré sa pohybujú od 70 do 125 kg/ha, čo je ekvivalentne 200 kg – 380 kg vápenca.  Odporúčané dávky melioračného vápnenia(do 0,20 m vrstvy) sú diferencované v závislosti od zrnitosti pôdy a pH. Pre rozpätie pH : 4,5- 5,5 sa odporúča aplikovať dávky Ca od 0,5  do 6,5 t/ha.

 

Síra v pôde a v rastline

Síra analogicky ako aj dusík a fosfor podlieha asimilácii za tvorby organických, síru obsahujúcich produktov, ktoré plnia významnú a nezastupiteľnú funkciu v rastlinnom organizme. Medzi významne organické produkty s obsahom síry  patria aminokyseliny (cysteín a metionín), acetyl-S-CoA a glutation. Z uvedeného vyplýva, že síra a jej organické deriváty sú nevyhnutné pre biosyntézu bielkovín, karboxylových kyselín a tukov, podieľajú sa na oxidoredukčnych procesoch a na tvorbe vitamínov (tiamínu, biotinu). Glutation je zodpovedný za elimináciu kyslíkových reaktívnych radikálov. Tvorba disulfidických väzieb v molekule bielkovín umožňuje vznik sekundárnej a terciárnej štruktúry bielkovín, čo je osobitne významné v prípade enzýmov.

Obsah síry v pôde je od 0,01 do 0,5 %, pričom organické zlúčeniny sú zastúpené 80-90 %-ným podielom a na anorganické zlúčeniny soli síry s Ca, K, Mg a Na pripadá okolo 10-20 % z celkového obsahu síry. Obsah síry v rastlinách kolíše od 0,07 do 0,54 %, optimálny je okolo 0,16 – 0,3 %. Rastliny prijímajú síru vo forme sulfátového iónu SO₄^2- z pôdy a  čiastočne z atmosféry vo forme SO₂. Koncentrácia SO₂ v atmosfére nad 0,5 mg/m³ pôsobí toxicky. Vysoké nároky na síru  vykazujú plodiny z čeľade kapustovitých, hlúbová zelenina, cibuľa, chmeľ, cesnak, pór, repka olejka a ďatelinoviny. Naproti tomu nízke požiadavky na síru  prejavujú obilniny.          

Deficit S sa prejavuje pri koncentrácii menej ako 0,1 %, ktorý spôsobuje pokles cysteínu, metionínu a glutationu, zvýšenú akumuláciu nesírnych aminokyselín (najmä arginínu, kyseliny asparágovej a kyseliny glutámovej) a výskyt chlorózy. Síra je prednostne transportovaná do nadzemných orgánov akropetálne, bazipetálny transport je veľmi obmedzený. Preto je dôležité uprednostňovať aplikáciu hnojív s obsahom síry do pôdy.

 

 

 

 

 

 

Pôdne zdroje mikroelementov a potreby rastlín

Mikoelementy v rastlinách tvoria súčasť enzymatických systémov, kde sa podieľajú na metabolickej a biosyntetickej činnosti rastlinných orgánov a preto sú pre rastliny nenahraditeľne (esenciálne). Ich činnosť je porovnávaná s činnosťou vitamínov u živočíchov. Osobitné postavenie vo výžive plodín pripadá na Zn, Fe, Mn, Mo, B, Cu, čiastočne Ni a Cr. Avšak mikroživiny patria do skupiny tzv. ťažkých kovov  a pri koncentráciách prekračujúcich fyziologické limity spôsobuje manifestovanú fytotoxicitu. Bunky koreňového systému sa zbavujú prebytku mikroprvkov tým, že ich imobilizuju vo forme organominerálnych komplexov, ale aj exkretujú do vakuoly a vonkajšieho prostredia, eventuálne transportujú ich do nadzemných orgánov, kde sú viazané na fytín, aminokyseliny, bielkoviny a sacharidy(najmä škrob a celulózu). Z uvedeného vyplýva dôležité zistenie, že koncentrácia mikroživín v úrode nemusí „de facto“ zodpovedať reálnej biologickej potrebe rastlín. Môžeme predpokladať, že reálne potreby na mikroživiny skôr zodpovedajú ich obsahu vo forme organominerálnych komplexov z bielkovinami. Na základe uvedeného odporúčame robiť korekciu optimálnej dávky na dolnej hranici (Tab. 2 a 3).

 

Tab. 2: Množstvo mikroelementov odobratých úrodou plodín podľa rôznych literárnych prameňov (Fecenko a Ložek, 2000)

Plodina	Odber úrodou (g.ha-1).102
	B	Mn	Cu	Zn	Mo
Obilniny Zemiaky Cukrová repa Kŕmna repa Ďatelina lúčna* Lucerna* Lúčny porast*	5-7  5-7 30-50 30-50 20-30 50-70  7-9	35-45 12-16 30-50 25-40 30-40 40-50 25-36	5-7 4-6 8-12 8-12 7-9 7-9 17-22	15-20 9-10 60-70 75-90 18-22 25-40  3-9	0,4 0,2 0,6 0,5  0,9 0,4 0,8

Vysvetlivky: * za vegetáciu

 

Obsah mikroelementov v pôde a v rastline

Koncentrácia mikroelementov v pôde a v rastline je daná ich obsahom v pôdotvornom substráte a aplikáciou priemyselných hnojív. Na Slovensku najväčšie zastúpenie orných pôd vyznačujúcich sa deficitom pripadá na bór (46,19 %), molybdén (46,26 %) a zinok (34,48 %). V prípade medi iba 12,07 % a mangánu 8,43 % plôch vykazuje deficit. Prístupnosť mikroelementov z pôdnych zdrojov je závislá od pH, zloženia pôdnej organickej hmoty, vlastností PSK a koncentrácie anorganických látok v pôdnom roztoku. Kyslá pôdna reakcia priaznivo vplýva na mobilitu a tým i na príjem Fe, Cu, Zn, Mn, Co a B a negatívne na príjem Mo. Preto vápnenie znižuje prístupnosť, okrem molybdénu, väčšiny mikroživín. Nadbytok draslíka negatívne vplýva na príjem bóru. Vysoká koncentrácia fosforu, draslíka môže spôsobiť zdanlivý deficit Zn, Cu, Mn a Fe. Vysoká koncentrácia dusíka a síry negatívne ovplyvňuje príjem molybdénu. Nadbytok vápnika antagonisticky vplýva na príjem Zn a Cu.

 

Charakteristika jednotlivých mikroživín:

Železo rastliny prijímajú v závislosti od pH a vlastností pôdy vo forme Fe²⁺ a Fe³⁺, optimálne podmienky pH sú v rozmedzí pH 5 – 6,5. V kyslom prostredí sa prejavuje antagonizmus iónov najmä Cu. Prevažná väčšina iónov železa (80 – 90 %) je viazaná v organickej forme a plní dôležitú úlohu pri oxidoredukčných procesoch. V prevažnej väčšine pôd obsah železa je vysoký, avšak jeho prijem je závislý od jeho rozpustnosti. Rozpustnosť v kyslej oblasti pH sa zvyšuje a naopak v zásaditej klesá, čo môže spôsobiť jeho relatívny deficit. Obsah Fe v rastlinách sa pohybuje od 25 do 200 mg/kg sušiny rastlinnej biomasy.

Bór vo forme boritanového aniónu pri pH 5-7 vykazuje najvyššiu mobilitu v pôde a prístupnosť pre rastliny. Obsah bóru v rastlinách je okolo 10-100 mg/kg sušiny. Na rozdiel od iných mikroživín, bór je prijímaný v nedisociovanej forme, t.j. H₃BO₃. Deficit bóru súvisí s výskytom viacerých ochorení (repy, zeleru, slnečnice, jabĺk, jahôd a ďalších). Bór ovplyvňuje procesy tvorby RNA, vplýva na transport asimilátov, fotosyntézu, vodný režim a disimilačne procesy. Pri deficite dochádza k poruchám klasenia a kvitnutia(výskyt sterilných klasov) a narušenie tvorby sacharidov i bielkovín. Bór je možne čiastočne nahradiť horčíkom. Vyznačuje sa nízkou pohyblivosťou v rastlinách, osobitne to platí pre transport bóru na dlhé vzdialenosti, kde prevažuje iba akropetálny transport (tzn. z koreňov do nadzemných organov).

Molybdén tvorí súčasť viacerých enzýmov, najmä nitrogenázy a  nitratreduktázy, ktoré  sa podieľajú  na asimilácii molekulového dusíka. Obsah molybdénu v pôde je veľmi nízky okolo 0,1-5 mg/kg. Mobilita a prístupnosť Mo pre rastliny je závislá od pH, zo zvyšovaním pH v smere k neutrálnej reakcie jeho prijem sa zvyšuje. Na jeho príjem priaznivo vplýva koncentrácia fosforu a alkalické prostredie. Obsah Mo v rastlinách je od 0,01 do 200 mg/kg sušiny. Rastliny  molybdén prijímajú vo forme aniónu MoO₄^2-. Predpokladá sa, že tvorba fosfomolybdénoveho komplexu priaznivo vplýva na transport molybdénu v rastlinných pletivách. Medzi železom a molybdénom existuje antagonizmus. Deficit Mo sa vyskytuje pri pestovaní rastlín  najmä na kyslých pôdach.

Mangán sa podieľa na fosforylačných, oxidačných a dekarboxylačných reakciách. Unikátna funkcia Mn je pri tvorbe protónov a vzniku kyslíka v rámci fotosyntézy (fotolýza vody). Mn je prijímaný ako Mn^2-, na jeho prijem priaznivo pôsobí kyslé prostredie, v alkalickom prostredí jeho prijem klesá. Obsah Mn v pôde je nad 100 mg/kg, jeho nadbytok vyvoláva symptómy podobne chloróze, čo je dôsledok narušenia príjmu železa. Obsah mangánu v rastlinách je veľmi variabilný. Napríklad vo vegetačnej hmote jačmeňa (vo fáze steblovania) je 5 – 20 % a v zemiakoch vo fáze kvetu okolo 50 – 300 mg.kg^-1 sušiny a v sušine tráv dokonca v rozmedzí 8 – 1119 mg.kg^-1.  Zinok je súčasťou okolo 100 enzýmov, najmä peptidáz, dehydrogenáz, RNA- a DNA-polymerázy, podieľa sa na tvorbe  tryptofanu, bielkovín, škrobu, rastových hormónov, chlorofylu,  RNA a DNA. Deficit Zn negatívne vplýva na ozrnenie klasu kukurice. Obsah Zn v pôde je v rozsahu 10-1000 mg/kg a  v rastlinách okolo 20-250 mg/kg sušiny. Pritom nároky rastlín sa pohybujú od 20 do 100 mg/kg. Vysoké koncentrácie fosforu a zásadité  pH znižujú príjem zinku. Naproti tomu v kyslom prostredí jeho  prijem narastá. 

Meď sa podieľa predovšetkým oxidoredukčných procesoch tým, že je súčasťou cytochromoxigenázy, polyfenoloxigenázy, askorbatoxidázy a nitratreduktázy. Obsah medi v pôde je 1-50 mg/kg a v rastlinách 1-20 mg/kg sušiny. Rastliny prijímajú ako Cu^2-, v kyslom prostredí jeho rozpustnosť sa zvyšuje a tým i prijateľnosť. Požiadavky rastlín na meď nie sú vysoké. Najvyššia akumulácia medi je v koreňoch. Podľa výsledkov Vaněka (1975) najväčší obsah je vo fytomase jarného jačmeňa, kde na počiatku odnožovania obsahuje 10,3 mg.kg^-1, v zrne je 4,7 mg.kg^-1 a najmenej je v slame  iba 4,2 mg.kg^-1. Prevažná časť medi (asi 70 %) je viazaná na organické zlúčeniny najmä cytochrómoxidázu. Je pozoruhodne, že pri pestovaní jačmeňa  pri aplikácii 1,1 kg/ha vo forme CuSO₄ spôsobilo zníženie bielkovín o 22 %.

 

Tab. 3: Odporúčané dávky mikroživín do pôdy a na list v kg.ha^-1  (Neuberg, Juráni, Zelený, 1990).                                  

Živina	Aplikácia do pôdy			Foliárna aplikácia
	Ľahké pôdy	Stredne ťažké pôdy	Ťažké pôdy	Maximálna dávka	Koncentrácia roztoku hnojiva (%)
B Cu Zn Mn Fe Mo	1 – 2 2 – 4 2 – 5 3 – 7 10 0,2 – 0,3	1,5 – 3 3,0 – 6,5 4,5 – 9 10-20 15 0,2 – 0,4	2 – 4 5 – 10 6,5- 13 30 – 60 20,0 0,25-0,50	0,8 0,5 0,8 1,0 3,0 0,05	< 1,0 < 1,0 < 1,0 < 1,0 < 1,0 < 0,2

 

Požiadavky plodín na mikroelementy

Orientačne hodnoty exportu úrodou sú uvedené v tab. 3, pritom pre potreby výpočtu dávky hnojiva, odporúčame použiť dolnú hranicu hodnôt. Ďalej je žiaduce zohľadniť obsah prístupných  živín v pôde. Hnojenie mikroživínami sa uskutočňuje v rámci základného hnojenia, hnojí sa do zásoby v 3-5 ročných cykloch aplikáciou hnojiva do pôdy. Okrem toho v rámci preventívneho hnojenia porastov, pri evidentných symptómoch akútneho deficitu mikroživín počas vegetácie, aplikujeme do pôdy alebo foliárne na list(tab. 3). Optimalizáciu výživy mikroelementmi je možne riešiť i vhodnou úpravou živinového prostredia (úprava pH, zlepšenie aerácie pôdy, aplikácia fyziologicky kyslých alebo zásaditých hnojív a organických hnojív a iné), ktoré sú zamerané na zvýšenie mobility a prijateľnosti živín.

 

Vo výžive mikroelementami je potrebne rešpektovať nasledovne zásady:

• Orientačné dávky pre jednotlivé plodiny sú nasledovné:
  • bór (dávka. 1-2 kg/ha): repa cukrová, ďatelinoviny, vinič a ovocne stromy,
  • mangán (4-10 kg/ha): obilniny, okopaniny, strukoviny,
  • meď (3-5 kg/ha): obilniny , ovocne stromy,
  • zinok ( 5-10 kg/ha): kukurica na zrno, ovocne stromy,
  • molybdén (1-2 kg/ha): karfiol, brokolica, ďatelinoviny,
  • železo (10-20 kg/ha): ovocne stromy.
• toxicita mikroživín sa prejavuje pri koncentráciách, ktoré presahujú nasledovné hodnoty: B > 100 mg.kg^-1, Mn >500 mg.kg^-1, Cu a Zn nad 300 mg.kg^-1a Mo nad 20  kg^-1, 
• neodporúčame využívať mikroelementy viazané na syntetické cheláty typu EDTA. Naproti tomu odporúčame využívať iba prírodné ľahko biodegradovateľne látky.

 

Autor: prof. Ing. I. Michalík, DrSc., Nitra