Bilance energie v nadzemní biomase rostlin pšenice při rozdílnýc

BILANCE ENERGIE V NADZEMNÍ BIOMASE ROSTLIN PŠENICE PŘI ROZDÍLNÝCH DAVKÁCH DUSÍKU

Souhrn

Akumulace netto energie do sušiny nadzemní biomasy rostlin pšenice je ovlivněna nejenom funkcí genotypu daného kultivaru, ale i vnějšími podmínkami prostředí. Jednu z těchto podmínek představuje i dávka dusíku v živném roztoku. Z pokusu vyplývá, že nedostatečný či nízký obsah dusíku vede ke snížení obsahu energie v nadzemní biomase rostlin pšenice. Obdobnou tendencí jsem spatřoval i při nadbytku dusíku v živném roztoku.

ÚVOD

Dusík jako základní biogenní makroprvek tvoří základ veškeré rostlinné biomasy.

Neuberg (1989) a Bezděk (1962) a jiní konstatovali, že je nutné zajistit nejenom dostatečné hnojení dusnem, ale je nutné přihlédnout i k nárokům kultivarů v průběhu otogeneze, abychom zajistili optimální podmínky nejenom pro růst a vývoj jedné rostliny ale i celého porostu.

Při dodávání extremně vysokých, ale na straně druhé i nedostatečných dávek dusíku můžeme narušit průběh tvorby výnosu jednotlivých plodin, ale i fotosyntetický proces dané rostliny.

Můžeme tedy konstatovat, že dusík je jedním z výrazných faktorů, který působí nejenom na tvorbu výnosu plodin, ale svým účinkem ovlivňuje i průběh a rychlost fotosyntézy, čímž nepří-mo, působí na obsah energeticky bohatých látek.

Zastoupení těchto látek v rostlině je tedy kromě obsahu dusíku též ovlivněno genotypem dané rostliny a podmínkami vnějšího prostředí: intenzita osvětlení, fotoperioda atd. /3/. Na základě těchto znalostí můžeme konstatovat, že v závislosti na syntéze některých energeticky bohatých zásobních látek zpravidla jejich energetická hodnota ke konci vegetace stoupá /4, 3, 5/.

MA'I'ERIÁL A METODIKA

Jako pokusný materiál používám pšenici obecnou (Tritirum aestivum, L. ), její ozimou formu, kultivar SAMANTA.Kultivar Samanta je plastický, dobře přizpůsobivý, vyšlechtěn pro potravinářské účely.

Laboratorní pokusy jsou založeny v klimatizovaném boxu, ve kterém je stabilní teplota 21 °C + 1 °C a se světelným režimem 16 hodin světla a 8 hodin tmy.

K pokusům jsou použity třídenní klíčenci pšenice. Pšenice je pěstována v nádobových pokusech, hydroponicky v živném HOAGLANDOVĚ roztoku č. 3, počet variant je 5 (1 - kontrolní - úplný živný roztok, 2 - snížený obsah dusíku na 1/10, 3 - snížený obsah dusíku na 1/2, 4 - zvýšený obsah dusíku na 2x, 5 - zvýšený obsah dusíku na 4x). Roztok se vyměňuje lx za 7 dnů, aby nedošlo k zasolování prostředí. V pěstebních nádobách byl roztok nepřetržitě provzdušňován.

Rostliny se odebírají lx za 7 dnů. Počet odběrů byl 10 po 20 rostlinách z každé varianty a ze 3 opakování. První odběr byl ve fázi 16.DC (objevení šestého listu) a poslední ve fázi 30.DC (začátek sloupkování).

Pro stanovení spalného tepla jsem použil kalorimetr polské výroby (KL -5). Spalné teplo jsem stanovil podle ČSN 441352 (bez opravy na rozpouštěcí tepla kyseliny sírové a dusičné). Hodnoty brutto energie jsem přepočítal na hodnotu netto energie (energie bez popelovin). Hodnoty netto energie uvádím v kJ na hmotnost sušiny jedné průměrné rostliny.

Získané výsledky jsem vyhodnotil analýzou rozptylu vícenásobného třídění, F testem, regresní a korelační analýzou.

Tab. I: Varianty Hoaglandova živného roztoku

varianta Obsah dusíku (g.l-1)

1 1,327

2 0,12293

3 0,61465

4 1,9276

5 3,1288

VÝSLEDKY A DISKUSE

Obsah netto energie sušiny nadzemní biomasy v závislosti na termínu odběru a dávkách dusíku v živném roztoku kousal v intervalu hodnot od 0,252 kJ.g-1 do 7,885 kJ.g-1 průměrné rostliny v závislosti na odběru vzorku.

Nejnižších průměrných hodnot dosahovala varianta 3, kdy byl obsah netto energie jedné rostliny 2,159 kJ.g-1, což představuje snížení obsahu energie oproti variantě 14,36 %. Další snížení obsahu energie jsem zjistil u varianty 4, která dosahovala průměrných hodnot netto energie v sušině jedné rostliny 2,347 kJ.g-1. Tato hodnota představuje snížení obsahu energie v porovnání s kontrolní variantou o 6,90 %. Nejnižší ztráty obsahu energie byly zjištěny v po-rovnání s kontrolou u varianty 5, kdy byla tato ztráta 0,95 % a u varianty 2, kdy ztráta energie představovala hodnotu 1,33 %.

U varianty 1, tedy kontrolní docházelo k soustavnému zvyšování obsahu energie v nadzemní biomase. Oproti tomu varianta 2 měla nepřetržitý nárůst energie až do 4. Odběru , poté docházelo k poklesu obsahu energie. Vzniklý skok u odběru 9 byl patrně způsoben nedostatečným osvětlením rostlin ve vzorku. Varianta 3 měla relativně stabilní obsah energie, kdy se zpočátku projevil mírný vzestup a poté pokles. U varianty 4 je již možné spatřit depresivní vliv nadbytku obsahu dusíku v roztoku, který se projevil nižším obsahem energie oproti variantě 1. Výrazně depresivní vliv extrémně vysoké dávky dusíku lze vypozorovat u varianty 5.

Vzniklé výkyvy v trendu křivky byly patrně způsobeny nedostatečným počtem odebíraných

rostlin. Domnívám se, že nedostatek či nadbytek dusíku v živném roztoku působí depresivně na akumulaci a distribuci energeticky bohatých látek do nadzemní biomasy pšenice.

V průběhu ontogeneze rostlin pšenice pěstovaných v řízených podmínkách u všech variant pokusu došlo k nárůstu nadzemní biomasy a této části rostlinného těla v závislosti na čase odběru (tab 2).

Při statistickém vyhodnocení výsledků jsem zjistil, že obsah energie není statisticky významný mezi jednotlivými variantami hnojení dusíkem. Statisticky průkazné rozdíly na hladině významnosti 95 % byly mezi odběry l, 2, 3, 4, 5 a 6, 7, 8, 9, 10; dále mezi odběry 2, 3, 4, 5, 6 a odběry 7, 8, 9, 10; mezi odběry 6, 7 a odběry 8, 9, 10; mezi odběry 7, 8 a odběry 9, 10. Statisticky významné rozdíly nebyly zjištěny mezi odběry 8, 9 a 10.

Při použití metody regresní a korelační analýzy jsem zjistil, že existuje vysoká exponenciální závislost mezi obsahem netto energie v 1 g sušiny nadzemní biomasy průměrné rostliny a termínem odběru. Tuto těsnost vztahu lze vyjádřit koeficientem regrese, který' dosáhl hodnoty 0,93609.

Pokusem jsem prokázal výsledky /5, 6, 4/ a dalších, kteří konstatovali, že obsah energie v závislosti na čase má rostoucí průběh. Dále byl potvrzen názor /3, 5, 7/, který konstatoval, že energetická hodnota rostlinného materiálu je funkcí genotypu a závisí na podmínkách vnějšího prostředí, např. na dostupnosti živin.

Tab 2: Obsah netto energie (kJ.g-1 sušiny nadzemní biomasy průměrné rostliny) v nadzemní

biomase v závislosti na termínu odběru

odběr

Var. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 0,506 0,524 1,103 0,644 1,626 3,286 1,444 4,802 6,259 5,020

2 0,465 0,554 0,549 0,641 1,526 1,154 3,344 3,106 7,885 5,675

3 0,467 0,574 1,015 0,646 1,549 2,091 4,018 3,583 2,823 4,826

4 0,493 0,615 0,252 0,658 1,338 2,474 3,119 5,403 4,258 4,857

5 0,499 0,652 0,792 0,672 1,141 1,575 3,539 4,611 5,260 6,232

ZÁVĚR

1. Akumulace energie do nadzemní biomasy rostlin pšenice byla v závislosti na dávce dusíku

funkcí genotypu, kdy se projevila plastičnost kultivaru Samanta.

2. V obsahu energie v nadzemní biomase nebyl mezi jednotlivými variantami hnojení statisticky průkazný rozdíl.

3. Statisticky průkazné rozdíly v obsahu netto energie v sušině nadzemní biomasy průměrné

rostliny zjištěny mezi jednotlivými odběry vzorků.

4. Nedostatečný či nízký obsah dusíku v živném roztoku snížil nejenom hmotnost sušiny nad

zemní biomasy, ale i obsah netto energie ve stéblech a listech rostlin od tvorby listů až do

počátku sloupkování.

5. Extrémně vysoké dávky dusíku působily depresivně na hmotnost sušiny, ale též i na obsah

netto energie nadzemní biomasy pšenice v období počátku tvorby listů až do počátku

sloupkování.

PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY

1. Neuberg, J. a kol.: Komplexní metodika výživy rostlin. UV'TIZ Praha, 1989,s. 327

2. Bezděk, V.: Propracování výživy obilovin vzhledem k potřebám jednotlivých růstových fází.

Závěrečná zpráva VÚOb. Kroměříž, 1962

3. Goley, F., B.: Energy valeres of ecological materials. Ecology, Vol. 42, č. 3, 1961, s. 581 -

584

4. Lieth, H.: Energy flow and efliciency diferences in plants and plant comuníties. In.: Appli

cations of calorimetry in life sciences. Walter de Gruyter - Berlín - New York,

1977, s. 325 -326

6. Hnilička, F.: Fyziologické aspekty optimalizace hnojení dusíkem. Diplomová práce, ČZU

Praha, 1996

7. Kumar, Y.: Vplyv vonkajších faktorov na tvorbu sušiny a akumuláciu energie v rastlinách

(jačmeň jarný). Disertační práce, VŠZ Praha, 1994, s. 102

8. Novák, V., Hnilička, F.: Vliv rozdílného přihnojení dusíkem na akumulaci energie u rostlin

pšenice ozimé. Sborník příspěvků, Kalorimetrický seminář 1996, Trojanovice,

1996, s. 71-75

9. ČSN 441352: Stanovení spalného tepla a výpočet výhřevnosti. Československá státní nor-

ma. Vydavatelství Úřadu pro normalizaci a měření Praha, 1980,

Autor: František Hnilička

Zdroj: Mezinárodní slovenský a český kalorimetrický seminář 1998 (Sborník příspěvků), Hotel

Barbora, Vyšná Boca, 25. - 28. května 1998, s. 45 - 48, 1998