Agris.cz - agrární portál

POTENCIÁLNĚ VYUŽITELNÝ DUSÍK ORGANICKÝCH SLOUČENIN

27. 11. 1997 | Odborné konference

Balík Jiří, Černý Jindřich , Tlustoš Pavel, Pavlíková Daniela

Při určování potenciálně mineralizovatelného dusíku v půdě jsou často využívána různá extrakční činidla. Počet extrakčních postupů je velmi rozsáhlý. Je to dáno možností kombinací různých roztoků (např. kyseliny, louhy, oxidační prostředky, chelatizující roztoky, soli, voda), jejich koncentrací, rozdílnými podmínkami při extrakci (teplota, čas) a také měřenými parametry ve výluhu (např. NH4+, organický N, rozpustné cukry). Stanford (1982) rozděluje extraktanty na silné, střední a slabé. Při použití středních (např. alkalický roztok KMnO4) a silných (např. 6 M HCl) vyluhovadel je rozložen velký podíl (až 75%) organicky vázaného dusíku v půdě a nejsou získávány údaje o mineralizovatelném množství N v průběhu vegetace. Slabá činidla jsou hodnocena podstatně výše, a to především proto, že jsou dosahovány těsné vztahy s mikrobiální biomasou. Mezi těmito metodami zaujímají v současnosti prioritní postavení tyto postupy: “elektro-ultrafiltrace” (Nemeth 1976), extrakce 0,01 M CaCl2 (Houba et al. 1986), extrakce horkou vodou (Kőrschens et al. 1991). U těchto metod je snaha využívat údajů o obsahu dusíku v organických vazbách (Norg.), který byl extrahován. Přitom vypovídací schopnost Norg. pro praktická doporučení je v současnosti stále kontraverzně hodnocena. Významným nedostatkem všech těchto metod je především malá znalost elementárního složení této frakce. Např. u nejvíce prozkoumané a nejdéle používané EUF metody jsou uváděny zcela odlišné výsledky. Přitom právě u této metody má obsah Norg. významné postavení při určování mineralizovatelného potenciálu půdy. Nemeth et al. (1986) se domnívají, že organický dusík zde tvoří především aminokyseliny. Dle jiných autorů (Recke et al. 1990) mají však “volné aminokyseliny” (např. kys. asparagová, glutamová) poměrně malý podíl (v průměru 2-8 %) v celkové frakci Norg. orných půd. Uischner-Peetz a Neumann (1991) uvádějí obsah “volných aminokyselin” pouze 0,3-1,3 %.

V průběhu vegetace lze v průměru počítat přibližně s 60-120 kg N/ha, které jsou uvolněny mineralizací organické hmoty. Mineralizovatelné množství dusíku v půdě je v zásadě závislé na dvou faktorech:

A/ Množství mineralizovatelných dusíkatých sloučenin (Kvantita N-Poolu). Přitom je zde velmi těsná souvislost s Humus-Poolem, který Paul a Juma (1981) rozdělili do 3 skupin:

- reaktivní fáze (nerozložená biomasa odumřelých mikroorganismů a zbytky rostlin, poločas rozpadu 77 týdnů),

-stabilizovaná fáze (poločas rozpadu cca 30 let),

-pasivní fáze (poločas rozpadu cca 600 let).

B/ Aktivita mikrobiálních procesů (Intenzita transformačních procesů) Významná role mikrobiální biomasy pro látkové přeměny v půdě vyvolala potřebu, aby byly hledány nové objektivní metody k jejímu stanovení (Parkinson a Paul 1982). Dřívější metody “přímé mikroskopie” jsou v důsledku řady nevýhod nahrazovány fyziologickými a biochemickými metodami (Parkinson a Paul 1982). Principiálně je také možnost stanovení prostřednictvím aktivity různých enzymů.

K biochemickým metodám lze zařadit také “fumigačně extrakční” metodu (Brookes et al. 1985a, 1985 b), která je pokračováním “fumigačně inkubační” metody. “Fumigačně extrakční” metoda je v současnosti poměrně rozšířená a byla také použita v práci Olfse (1992), jehož výsledky uvádíme v grafu 1. V nádobových pokusech dosáhl autor rozdílným hnojením C a N výrazně odlišných

Graf 1

Image1.jpg

obsahů mikrobiální biomasy v půdě. V grafu 1 jsou dále uvedeny obsahy organického dusíku (Norg.) při použití různých extrakčních postupů. Je zde názorně dokumentován velmi těsný vztah mezi kvantitou mikrobů a množstvím Norg. u všech použitých metod. Obdobně pozitivní vztah uvádějí ve svých sděleních také Kohl a Werner (1986), Nemeth et al. (1986),Olfs a Werner (1986) (tab. 1). Pro všechny tyto práce je společné, že byly provedeny se zeminami z dlouhodobých výživářských pokusů nebo nádobových vegetačních pokusů. Dle použité metody se liší množství extrahovatelného organického dusíku, ale výrazněji se nemění těsnost vztahu k mikrobiální biomase. Překvapivě vysoké hodnoty korelačního koeficientu byly získány také u souboru půd s výrazně odlišnými vlastnostmi - orná půda, louky, pastviny (von Rheinbaben 1988). Při podrobnějším studiu je však možno zjistit, že vysoká těsnost je způsobena několika extrémními hodnotami. Při jejich vynechání klesla hodnota r z 0,8 na 0,36. Nízké hodnoty r jsou charakteristické zejména pro půdy s podobnými vlastnostmi (např. skupina orných půd z určité lokality).

Tab. 1 Vztah mezi mikrobiální biomasou a Norg. (Olfs a Werner 1993)

Metoda stanovení Norg

r

počet vzorků a původ

autor (odkaz)

EUF

0,79

n = 10 dlouhodobý hnoj. pokus

1

EUF

0,57

n = 11 modelový pokus

2

CaCl2

0,80

n = 11 modelový pokus

2

K2SO4

0,87

n = 11 modelový pokus

2

EUF

0,84

or. půda + les

3

EUF

0,80

or. půda + louka + les

4

EUF

0,36

orná půda

4

1 - Kohl a Werner (1986) 2 - Olfs a Werner (1989)

3 - Nemeth et al. (1986) 4 - von Rheinbaben (1988)

Z uvedeného grafu 1 je dále patrný vliv způsobu ošetření zeminy před vlastním měřením na obsah Norg. Při sušení vzorku dochází k rozkladu lehčeji rozložitelných organických frakcí a jsou stanovovány vyšší obsahy Norg. Proto je nezbytně nutná u všech těchto sledování maximální standardizace při přípravě vzorku. Např. v Německu platí v současnosti tento postup: 24 hod. sušení zeminy při 40oC a při aktivní výměně vzduchu. Z grafu 1 je také zřejmé, že obsahy organického dusíku při použití EUF metody jsou téměř dvojnásobné oproti extrakci CaCl2 nebo K2SO4. Obdobný poměr jsme získali analýzou hnědozemě z pokusů katedry agrochemie a výživy rostlin z roku 1990 (graf 2). Tyto extrakce byly provedeny v Agrikulturchemickém ústavu University Bonn v roce 1991. Obecně platí že obsah Norg.-CaCl2 (K2SO4) tvoří přibližně 30-60% z Norg.-EUF.

Graf 2

Image2.jpg

Tab. 2 Vztah mezi Norg a výnosem, případně odběrem N rostlinami

(Olfs a Werner 1993)

metoda

produkt

plodina

korel. koeficient

počet pokusů

autor (odkaz)

EUF - Norg

výnos zrna

obilí

0,75**

15

1

EUF - Norg

výnos zrna

obilí

0,52* (1986)

16

2

EUF - Norg

výnos zrna

obilí

0,81** (1987)

10

2

EUF - Norg

odběr N

oves

0,22 - 0,63

29

3

EUF - Norg

odběr N

oves

0,47

52

4

EUF - Norg

odběr N

kukuřice

0 - 0,36

16-23

5

EUF - Norg

odběr N

pšenice

0,32 (1988)

8

6

EUF - Norg

odběr N

pšenice

0 (1989)

5

6

EUF - Norg

výnos

obilí

0,84** (1986)

8

7

EUF - Norg

odběr N

obilí

0,27 (1987)

9

7

CaCl2 - Norg

odběr N

oves

0,33 - 0,79

29

3

CaCl2 - Norg

odběr N

oves

0,70

52

4

CaCl2 - Norg

odběr N

pšenice

0,48

16

8

CaCl2 - Norg

odběr N

pšenice

0,23 (1988)

8

6

CaCl2 - Norg

odběr N

pšenice

0,20 (1984)

5

6

1 - Barekzai (1991), 2 - Eigner et al. (1988), 3 - Gutser et al. (1990 b),

4 - Gutser et al. (1990 a), 5 - Hege et al. (1990), 6 - Olfs (1992),

7 - Ziegler (1988), 8 - Heyn et al. (1990)

Rozhodujícím kritériem vhodnosti frakce Norg. ke korekcím hnojení je sledování vztahů s výnosem nebo odběrem dusíku. Do jaké míry odráží tyto metody skutečně mineralizovatelný potenciál půdy? K posouzení tohoto problému zde uvádíme výsledky některých renomovaných pracovišť (tab. 2). Je zřejmé, že hodnoty korelačního koeficientu jsou značně rozdílné. Zatím co ve sledováních Barekzai (1991), Becka (1983), Zieglera (1988) byly stanoveny těsné souvislosti, byly v pracích Gutsera et al. (1990 a, b), Hege et al. (1990), Heyena et al. (1980) a Olfse (1992) nevýznamné. Proč jsou takové rozdíly, se pokusíme objasnit v následující části. Samotný obsah Norg. a kvantita mikrobiální biomasy samy o sobě ještě nevyjadřují trend přeměn organických látek v půdě - tj. zda nastane imobilizace nebo mineralizace N. Prognóza uvolnění dusíku selhává tehdy, když jsou v půdě podmínky pro imobilizaci dusíku, tj. když je v půdě dostatek lehce rozložitelné organické hmoty s vysokým podílem uhlíku. V tomto případě si konkurují rostliny s mikroorganismy o dusík uvolněný z mineralizace. Jak je patrno z grafu 3, byl

Graf 3

Image3.jpg

N0: bez dusíku; N1: 0,6g N/nádoba; N2: 1,2g N/nádoba; N4: 2,4g N/nádoba

C: dodán v glukóze

odběr dusíku rostlinami jarní pšenice výrazně snížen, jestliže byla přidána organická hmota s vysokým poměrem C:N (50:1). Obsah Norg. je zde potom druhořadým faktorem a neodpovídá odběru N rostlinami. Naproti tomu na variantě s jetelotrávou byl vysoký podíl mineralizovatelného N v půdě, přestože hodnoty Norg. byly malé. V praktickém využití to znamená volit termín odběru tak, aby Norg. nebyl ovlivněn a nebyla dočasně zvýšena biomasa mikroorganismů - tj. např. po kultivačním zásahu do půdy, organickém hnojení, zapravení sklizňových zbytků atd. Přitom dominantní při využití potenciálu mineralizovatelného dusíku je průběh povětrnosti daného roku na konkrétním stanovišti (graf 4). Z uvedených výsledků Kohla a Wernera (1986) je zřejmé, že v roce 1986 byly výhodnější podmínky pro mineralizaci půdního dusíku než byla predikce dle EUF metody. V roce 1987 byly stanovené rozdíly mezi předpokládaným a skutečným množstvím Nmin. podstatně menší.

Graf 4

Image4.jpg

Na základě úrovně současných znalostí se lze domnívat, že zatím nelze přímo využít údajů o obsahu Norg. ke korekci dávek dusíku. Je zde určitý výhled na možnost využití této hodnoty v kombinaci s Nmin. (Appel 1991). V našich sledováních s ozimou řepkou (Balík et al. 1995) byl vždy těsnější vztah mezi odběrem N (případně výnosem) u minerálního dusíku než u extrahovatelného organického dusíku. S ohledem na velmi malé hodnoty je velice důležité precizní analytické provedení a také standardizovaná příprava půdního vzorku. Frakce Norg. tvoří určitou přechodnou fázi mezi minerálním a stabilnějším organickým dusíkem v půdě. O tom zda však dojde k jeho mineralizaci nebo k imobilizaci bude záviset na konkrétních podmínkách každého stanoviště.


Zdroj: Odborné konference, 27. 11. 1997





© Copyright AGRIS 2003 - Publikování a šíření obsahu agrárního WWW portálu AGRIS je možné (pokud není uvedeno jinak) pouze za podmínky uvedení zdroje v podobě www.agris.cz a data publikace v AGRISu.

Přímá adresa článku:
[http://www.agris.cz/detail.php?id=174169&iSub=518 Vytištěno dne: 29.03.2024 13:11