Agris.cz - agrární portál

FIXOVANÝ N-NH4(F) V PŮDÁCH A JEHO ZMĚNY BĚHEM VEGETACE

27. 11. 1997 | Odborné konference

Scherer Heinrich Wilhelm, Balík Jiří

Dusík je živina, která nejvíce ovlivňuje výnos a kvalitu produkce. Poměrně dlouhé období je také snaha stanovit potenciální množství uvolnitelného dusíku z půdy, a tím optimalizovat dusíkaté hnojení. Určitý podíl z celkové zásoby dusíku v půdě představuje nevýměnně sorbovaný (fixovaný ) amonný dusík ( N-NH4(F)). Amonný iont se nachází v půdě ve třech různých vazbách: v půdním roztoku, výměnně sorbovaný, nevýměnně sorbovaný. U jílových minerálů s variabilní vzdáleností mezivrstev ( např. vermiculit) mohou NH4+ ionty difundovat do mezivrstev, a tím následně mezivrstvy kontrahovat. V tomto případě je amonný iont pevně vázán v mezivrstvách a nelze jej vytěsnit roztokem neutrální soli. Z těchto důvodů byl a je také často označován jako fixovaný amonný iont, neboť se předpokládalo, že není pro rostliny přijatelný. Také proto se nevýměnně sorbovanému NH4+ iontu nevěnovala v Německu téměř žádná pozornost. Významně je studována tato problematika až v posledních 15 letech.

V počátcích našeho sledování jsme se zaměřili na stanovení celkového množství NH4(F) v půdách. Detailněji byly rozborovány půdy zejména z oblasti mezi Giessenem a Frankfurktem. Sledování byla uskutečněna po vrstvách 0-30 cm, 30-60 cm, 60-90 cm. Pro větší přehlednost je zde uveden pouze celkový profil do 90 cm (tab.1). Na spraších vzniklé půdy obsahují mezi 1700-1800 kg

Tab. 1 Množství fixovaného N - NH4(F) (kg.ha-1) a výměnně sorbovaného

K (kg.ha-1) ve vrstvě 0 - 90 cm (Scherer a Mengel, 1979)

Stanoviště

Výchozí materiál

N - NH4(F)

K

Fritzlar

spraš

1717

1201

Burggrä fenrode

spraš

1721

1059

Altenstadt

spraš

1763

1144

Wersau

spraš

1847

1117

Seibertenrod

čedič

524

2100

Gr. Schwalheim

čedič

937

2534

Wallerstä tten

alluvium

2171

353

Dortelweil

alluvium

2394

688

Leeheim

alluvium

3346

765

nevýměnně sorbovaného N.ha-1, na čedičích obsahují méně než 1000 kg.ha-1. Velmi bohaté jsou aluviální půdy, které mohou obsahovat více než 3000 kg N-NH4(F).ha-1. Řadou sledování bylo prokázáno, že hnědozemě v okolí Bonnu obsahují obdobné množství. Dále lze konstatovat, že podíl N-NH4(F) v celkovém množství dusíku v půdě s hloubkou profilu roste. V souvislosti s fixovaným amonným dusíkem je nutno věnovat pozornost také nevýměnně sorbovanému draslíku. Platí zde nepřímá úměra - tj. půdy s vysokým obsahem nevýměnně sorbovaného draslíku mají malý podíl nevýměnně sorbovaného dusíku a opačně. Toto vyplývá z velmi podobných vlastností obou iontů a ze vzájemné konkurence o vazebná místa na jílovém minerálu. Další faktor, který významně ovlivňuje množství N-NH4(F), je obsah jílu. Dle našich sledování byla těsnost vztahu kvantifikována hodnotou korelačního koeficientu r-0,81. Skutečnost, že souvislost není těsnější, lze objasnit rozdílnou fixační schopností jednotlivých jílových minerálů. Ze všech jílových minerálů má vermiculit nejvyšší kapacitu. Fixovaný NH4+ iont představuje významnou potenciální zásobu dusíku v půdě.

Do jaké míry je ale využitelný rostlinami? Za předpokladu, že by bylo mobilizováno pouze 5-10 % z množství fixovaného NH4+ v půdě, potom by byla již kryta potřeba rostlin na dusík. Proto jsme se zabývali detailněji otázkami přijatelnosti fixovaného NH4+. Změny obsahu N-NH4(F) v průběhu vegetace byly sledovány v pokuse s ovsem na aluviální půdě (graf 1).

Graf 1

Image1.jpg

Půdní vzorky byly odebírány z vrstev 0-30 cm, 30-60 cm a 60-90 cm. Ve vrchních dvou vrstvách byly pozorovány změny v obsahu N-NH4(F) v období od února do května. Ve spodní vrstvě (60-90 cm) nebyly pozorovány zpočátku žádné změny, až teprve když kořeny dosáhly této hloubky, byl mobilizován amonný iont z jílových minerálů. Následně v průběhu července a srpna vzrůstal obsah ve všech vrstvách. Domníváme se, že toto bylo způsobeno uvolněným NH4+ iontem z mineralizace organické hmoty. Ke konci vegetace (v září) byl zjištěn obsah opět na úrovni února. Je zajímavé, že v mimovegetačním období se obsahy téměř nemění. Toto bylo sledováno na různých stanovištích a na různých půdách. Amonný dusík v mezivrstvách jílových minerálů je chráněn v průběhu vegetačního klidu před nitrifikací, a tím jsou také sníženy ztráty dusíku vyplavováním.

Mezi významné faktory, které mohou ovlivnit mobilizaci N-NH4(F), patří zejména obsah vody v půdě. S rostoucí vlhkostí se zvětšuje vzdálenost mezi jednotlivými vrstvami a NH4+ iont stejně jako K+ iont vytvářejí mohutný hydratační obal. Tím je vazebná síla těchto kationtů snížena a zvýhodněna difuse kationtů z vnitřních prostorů .Vliv vlhkosti půdy na mobilizaci N-NH4(F) byl sledován v modelových pokusech s kukuřicí. Část kořenového systému byla umístněna do živného roztoku, kde nebyl přítomen pouze dusík. Druhá část kořenů byla ponechána v půdě. Obsah vody v půdě byl na třech různých úrovních : pF - 2, pF - 2,4 , pF - 2,8. Tímto postupem byla splněna podmínka, že zásobování rostlin živinami s vyjímkou dusíku bylo všude stejné. Pokus trval 14 týdnů. Zemina (hnědozem na spraši) obsahovala na počátku pokusů 200 mg N-NH4(F).kg-1 (tab.2). Statistická hodnocení prokázala, že u všech třech variant nastalo v průběhu pokusů snížení obsahu fixovaného amonného dusíku. Mezi jednotlivými variantami byly statistické rozdíly, které odpovídaly změnám obsahu vody . S rostoucí vlhkostí půdy klesal obsah N-NH4(F).

Tab. 2 Vliv vlhkosti půdy na mobilizaci N - NH4(F) ; hnědozem na spraši

(Scherer a Mengel, 1981)

Varianta

N - NH4(F) (mg.kg -1)na konci pokusu

pF 2,0 (A)

172

pF 2,4 (B)

181

pF 2,8 (C)

186

Obsah N - NH4(F) na počátku pokusu: 200 mg.kg -1

V ® A*** A ® B** B ® C*

V ® B*** A ® C**

V ® C*

* p = 5%; ** p = 1%; *** p = 0,1%;

Z celé řady literárních údajů je známo, že množství fixovaného amonného dusíku je významně závislé na obsahu draslíku v půdě. V našich sledováních jsme se zabývali především termínem aplikace draselného hnojení. Pokus měl následující varianty: K hnojení před NH4 hnojením, K a NH4 současně, K po hnojení NH4. Při aplikaci NH4+ po draselném hnojení byla vazebná místa obsazena K+ iontem a pro dusík jich zbylo velmi málo volných. Pořadí hnojení draslíkem má nejen vliv na pevnost vazby NH4+ iontů, ale také na mobilizaci fixovaného NH4 . U varianty K před NH4 byl zaznamenán nejvyšší odběr dusíku při 1. seči jílku, nejnižší odběr byl u varianty K po NH4 (graf 2). Na této variantě byla difuse amonného iontu z jílových minerálů zpočátku blokována a teprve potom, když nastal pokles obsahu K+ v půdě v důsledku jeho odběru rostlinami, mohl NH4+ iont difundovat z mezivrstev. Proto byl také u této varianty zaznamenán nejvyšší výnos sušiny při druhé seči.

Graf 2

Image2.jpg

Při dalším studiu této problematiky jsme se zaměřili na změny vyvolané dlouhodobě diferencovaným draselným hnojením (graf 3). Pokus se uskutečnil na aluviální půdě. Hnojeno bylo 300, 600 a 900 kg K2O.ha-1. Odběry vzorků se uskutečnili v březnu, v červnu a v srpnu. Vzorky byly brány z vrstev 0-30 cm, 30-60 cm, 60-90 cm. Na variantě s nejnižší dávkou byl v období od března do června ve všech sledovaných vrstvách zaznamenán statisticky významný pokles. U varianty se střední dávkou K byla zaznamenána mobilizace N-NH4(F) pouze ve dvou spodních vrstvách. U varianty s 900 kg K2O nebyl žádný fixovaný amonný iont uvolňován. Při této dávce byla omezena difuse NH4+ z jílových minerálů. Množství fixovaného NH4+ iontu v ornici bylo různé dle jednotlivých variant (var. 1 - 1200 kg N-NH4(F).ha-1, var.2 - 1100 kg N-NH4(F).ha-1, var.3 - 1050 kg N-NH4(F).ha-1). Při vysoké dávce K bylo více míst obsazeno draslíkem, a proto se snížilo množství N-NH4(F).

Graf 3 Vliv dlouhodobého hnojení draslíkem na přijatelnost N - NH4(F)

Image3.jpg

Image4.jpg

Image5.jpg

Odběrem dusíku rostlinami se snižuje koncentrace NH4+ iontů v půdním roztoku a nepřímo se tak zvyšuje mobilizace N-NH4(F). Při řešení tohoto zadání byl použit postup se stabilním izotopem 15N a pokusnou rostlinou byl jílek vytrvalý. U hnědozemi na spraši byl zaznamenán pokles obsahu značeného dusíku (15N) až při druhé seči, u aluviální půdy až při třetí seči (graf 4). Tato sledování také prokázala, že mobilizovaný 15N-NH4(F) je následně z velké části přijímán rostlinou.

Graf 4

Image6.jpg

Hlubší studium této problematiky nás vedlo ke sledování změn obsahu fixovaného NH4+ v rhizosféře rostlin. Pokus byl proveden s PVC válci o průměru 50 mm. Horní válec byl 30 mm vysoký a spodní 12 mm. Oba válce byly odděleny nylonovou síťkou o síle 30mm . Touto síťkou mohlo prorůstat pouze kořenové vlášení. Pokusnou plodinou byla řepka. Na konci pokusů byl půdní monolit vyjmut z válce a okamžitě zamražen. Následovně byla obrácená část k síťce nařezána pomocí speciálního přístroje po vrstvách 0,4 mm a zde byl sledován obsah fixovaného NH4+. Použity byly půdy s odlišným obsahem jílových minerálů i obsahem NH4+. V grafu 5 jsou uvedeny výsledky s aluviální půdou, s obsahem jílu 57 % a s převahou jílových minerálů s flexibilní mezivrstevnou vdáleností. U této půdy byla prokázána ochuzená zóna o NH4+ ve vzdálenosti asi 3 mm od povrchu . Obdobné výsledky byly stanoveny i na dalších různých zeminách. U půd s bohatým obsahem illitů byl ochuzený prostor méně zřetelný. Toto souvisí s tím, že illity mohou minimálně měnit vzdálenost mezivrstev a výměna kationtů probíhá především na povrchu. Na půdách s illitem je možno počítat pouze s velmi omezenou mobilitou N-NH4(F).

Graf 5

Image7.jpg

Kromě půdních vlastností se na uvolnění NH4+podílí také rostlinný druh (graf 6). Řepka a jílek vytrvalý tvoří obdobné ochuzené zóny, zatímco u jetele červeného je tato zóna slaběji vyjádřena. Vysvětlit to lze tím, že jílek tvoří ze všech sledovaných druhů nejvíce kořenů. Řepka má ve srovnání s jílkem sice méně kořenů, ale je zde výraznější pokles pH v rhizosféře. Přitom je známo, že protony podporují mobilizaci nevýměnně sorbovaného NH4+. Červený jetel sice snižuje pH rhizosféry, ale produkce protonů však nemůže kompenzovat zřetelně slabší tvorbu kořenů.

Graf 6

Image8.jpg

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: 26.09.2022 17:33