Translokace energie do jednotlivých orgánů pšenice během ontogen

Translokace energie do jednotlivých orgánů pšenice během ontogeneze

Souhrn

Akumulace netto energie do sušiny nadzemní biomasy rostlin pšenice je ovlivněna nejenom funkcí genotypu daného kultivaru, ale i vnějšími podmínkami prostředí. Jednou z limitujících podmínek prostředí je průběh počasí během roku. Dalším z faktorů, který působí na obsah energie je i dusík. Z pokusu však vyplývá, že obsah energie v polních podmínkách není příliš limitován dusíkatým hnojením. Dále je z výsledků patrné, že ve vyšší nadmořské výšce se více energie akumuluje do vegetativních částí rostliny než do generativních orgánů.

1. úvod

Dusíkaté hnojení představuje jeden z limitujících faktorů tvorby biologického, ale i hospodářského výnosu polních plodin. I přes svůj nesporný význam na produkci fytomasy plodin patří mezi nejnáročnější dodatečné vklady do výroby /11/. Podle těchto autorů je představován vklad 1 kg dusíku hodnotou 80 MJ, která následně může snížit celkový energetický zisk porostu.

Vliv dusíkatého hnojení na akumulaci energie do rostlin pšenice není zcela jednoznačný. Na jedné straně uvádí /4/, že obsah energie vztažený na 1 kg aplikovaného dusíku se lineárně snižuje s rostoucími dávkami dusíku. Na straně druhé konstatují /8, 5, 6, 1, 7, 2/, že obsah energeticky bohatých látek v pšenici nereaguje na změny dávek dusíkatého hnojení.

Vedle hnojení dusíkem se na akumulaci netto energie podílí i genotyp rostliny či kultivaru, ale i působení prostředí, tedy především intenzita osvětlení, fotoperioda, půdní a klimatické faktory /3/.

2. materiál a metodika

Akumulace energie do jednotlivých orgánů rostlinného těla se sledovala u pšenice obecné (Triticum aestivum L.). Pro pokusy byla vybrána ozimá forma, kultivar SAMANTA.

Kultivar Samanta byl vybrán pro svou plastičnost, dobrou přizpůsobivost. Tento kultivar byl vyšlechtěn pro potravinářské účely.

Polní pokusy byly založeny na pokusné stanici v Krásném Údolí, okr. Karlovy Vary. Pokusná stanice je umístěna v typu bramborářském, subtypu bramborářsko - žitném. Terén odpovídá vrchovině. Převládajícím půdním typem je hnědozem, s hloubkou ornice 25 cm. V oblasti je častý výskyt půd podzolovaných a podzolů. Stanice Krásné Údolí se nachází v nadmořské výšce 650 m. Stanice je v klimatické oblasti mírně vlhké, v klimatickém okrsku mírně teplém a mírně vlhkém.

Pokusy jsou založeny jako polní, maloparcelkové. Výměra jedné pokusné parcelky je 14,04 m2. V pokusech se sledoval vliv rozdílné dávky a doby aplikace dusíkatého hnojení v šesti rozdílných variantách (viz tab. 1). Rozmístění parcel vycházelo z metody latinského čtverce.

Rostliny se odebíraly ve vybraných fázích organogeneze. První odběr byl ve fázi 22.DC (začátek odnožování), dále ve fázi 39.DC, 87.DC a poslední odběr se uskutečnil ve fázi 91.DC (plná zralost). Z každé varianty a ze čtyř opakování se odebralo 50 rostlin.

Tab. 1: Varianty hnojení dusíkem (kg N.ha-1)

Regenerační hnojení Produkční hnojení Kvalitativní hnojení

Varianta 1997 1998 1997 1998 1997 1998

1 45 45 60 60 0 0

2 30 30 45 45 30 30

3 30 0 15 15 0 0

4 30 0 30 30 0 0

5 30 0 30 30 30 15

6 30 0 0 30 35 30

Pro stanovení spalného tepla jsem použil kalorimetr německé výroby LAGET MS 10 A. Spalné teplo jsem stanovil podle ČSN 441352 (bez opravy na rozpouštěcí teplo kyseliny sírové a dusičné). Hodnoty brutto energie jsem přepočítal na hodnotu netto energie (energie bez popelovin). Hodnoty netto energie uvádím v kJ na 1 g sušiny.

Získané výsledky jsem vyhodnotil analýzou rozptylu vícenásobného třídění, F - testem a T - testem.

3. výsledky a DISKUSE

Obsah netto energie v 1 g sušiny rostlinného těla kolísal v závislosti na průběhu ontogeneze, ale i v závislosti na průběhu počasí v jednotlivých letech pokusu. Na akumulaci energie se vedle jednotlivých rostlinných orgánů též podílí dávka dusíkatého hnojení v průběhu vegetace. Nejnižší průměrný obsah energie byl zjištěn u kořenové biomasy, kde činil 15,91 kJ.g-1. U nadzemní biomasy byl obsah energie 16,86 kJ.g-1 a u generativních orgánů, které byly představovány klasy se zrny byla průměrná hodnota energie 16,67 kJ.g-1. Obsah energie byl vyšší u nadzemní biomasy než u klasů se zrny. Rozdíl činil 1,01 %.

Statisticky průkazné rozdíly byly zjištěny mezi kořeny ku nadzemní biomase a klasům se zrny. Neprůkazné rozdíly již byly zaznamenány mezi nadzemní biomasou a generativními orgány.

Akumulace netto energie v jednotlivých orgánech byla též závislá na ročníku pěstování, neboť u kořenů byla v roce 1997 hodnota spalného tepla 15,39 kJ.g-1, ale v roce 1998 již 16,43 kJ.g-1 (obr. 1). Obdobný trend byl zaznamenán i u nadzemní biomasy, kdy v roce 1997 byl obsah energie 16,38 kJ.g-1 a v roce následujícím 17,34 kJ.g-1 (obr. 2). I u generativních orgánů byl patrný nárůst netto energie v průběhu dvou let, neboť v roce 1997 bylo spalné teplo ve výši 16,09 kJ.g-1 a v roce 1998 ve výši 17,25 kJ.g-1 (obr. 3).

Při statistickém hodnocení vlivu ročníku na akumulaci energeticky bohatých látek v rostlinném těle jsem zjistil, že průkazně nižší obsah energie byl v roce 1997 ve srovnání s rokem 1998. V roce 1997 byla průměrná hodnota spalného tepla 14,83 kJ.g-1 a v roce následujícím 15,57 kJ.g-1. V procentickém vyjádření byl tento rozdíl 1,05 %.

Jestliže hodnotím vliv dávek dusíkatého hnojení mohu konstatovat, že nejnižší obsah netto energie byl zaznamenán u varianty 4 (14,98 kJ.g-1 ) a naopak nejvyšší hodnota byla u varianty 6 (15,42 kJ.g-1). Rozdíl mezi těmito dvěma variantami byl 1,03 %. Při statistickém hodnocení vlivu jednotlivých dávek a doby aplikace dusíkatého hnojení jsem zjistil, že statisticky průkazný rozdíl byl pouze mezi variantami 4, 2, 1, 3, 5 vůči variantě 6. Rozdíly mezi variantami 2, 1, 3, 5 a 6 byly statisticky neprůkazné na hladině významnosti ? = 0,05.

U všech dávek dusíku byl zaznamenán nárůst obsahu netto energie v průběhu vegetace.

V průběhu ontogeneze rostlin pšenice pěstovaných v polních podmínkách došlo u všech variant k nárůstu obsahu energeticky bohatých látek obsažených v jednotlivých částech rostlinného těla.

Nejnižší obsah netto energie byl na počátku odnožování - fáze 22.DC (10,39 kJ.g-1) a nejvyšší obsah byl na konci vegetace - fáze 91.DC (14,43 kJ.g-1). Na konci sloupkování byl průměrný obsah energie 16,24 kJ.g-1 a ve fázi následující dosáhl hodnoty 16,74 kJ.g-1. Nárůst obsahu netto energie v rostlinách pšenice byl 1,68 %. Mezi jednotlivými fázemi vývoje byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly.

Pokusem jsem prokázal výsledky /10, 9, 6/ a dalších, kteří konstatovali, že obsah energie v závislosti na čase má rostoucí průběh.

Nebyly prokázány závěry /3/ a dalších, kteří konstatují, že nejvyšší hodnotu netto energie mají reprodukční orgány. Oproti tomu byly prokázány mé předchozí výsledky /5, 6, 7/, ve kterých měly vyšší obsah energie vegetativní části rostlin, pěstované ve vyšší nadmořské výšce, oproti částem generativním.

Pokusem byl prokázán závěr /1, 2, 5, 6, 7/, že obsah energie není ovlivňován dávkou dusíku, výjimku tvořila pouze varianta 6.

4. ZÁVĚR

1. Obsah energie nereagoval statisticky významně na změny dávek a doby aplikace dusíkatého hnojení. V tomto případě se projevila vyšší plasticita pěstovaného kultivaru Samanta.

2. Statisticky průkazně nejnižší hodnoty spalného tepla jsou u varianty s nejnižší dávkou dusíku (65 a 60 kg N.ha-1).

3. Ve vyšší nadmořské výšce se akumuluje více energie do nadzemní biomasy než do klasů a zrn. Toto je patrně způsobeno snahou o efektivní využití dopadající slunečního záření porostem, při kratší vegetační době v těchto oblastech.

5. Přehled použité literatury

1. Bláha, L., Novák, V., Zámečník, J., Hnilička, F., Frančíková, I.: Influence of abiotic stresses on seed germination, quality and seed production. In.: COST 828, Workgroup 2, Meeting, Barcelona, Spain, November 10, 1997, s. 5

2. Bláha, L., Hnilička, F., Novák, V., Manev, M.: Influence of abiotic stresses on different seed traits, plant development and yield formination. In.: Short communications, volume I, ESA, fifth congress 28 June - 2 July 1998 Nitra, The Slovak Republic, 1998, s. 331 - 332

3. Golley, F., B.: Energy valeres of ecological matertials. Ecology 42:3, 1961, s.581 -584

4. Hansen, F., Diepenbrock, W.: Pflanzenbauliche Aspekte der Energie und Stickstoffbilanz des Rapsanbaus. Fett Wissenschaft Technologie 96:4, 1994, s. 129 -136

5. Hnilička, F.: Vliv rozdílného hnojení dusíkem na tvorbu a distribuci energie v rostlinách pšenice. SVOČ, ČZU Praha, AF, 1996, 10 s.

6. Hnilička, F.: Fyziologické aspekty optimalizace hnojení dusíkem. Diplomová práce, ČZU Praha, 1996

7. Hnilička, F., Novák, V.: Accumulation of energy to vegetative and generative parts of winter wheat palnts. In.: 8th Days of Plant Physiology. Book of abstracts, 7.7. - 10.7. 1998 Olomouc, 1998, s. 96

8. Krasowitz, S.: Porownanie efektywnosci roznych technologii uprawy pszenicy ozimej. Pamietnik Pulawski č. 103, 1993, s. 145 -159

9. Kumar, Y.: Vplyv vonkajších faktorov na tvorbu sušiny a akumuláciu energie v rastlinách (jačmeň jarný). Disertační práce, VŠZ Praha, 1994, 102 s.

10. Lieth, H.: Energy flow and effliciency diferences in plants and plant comunities. In.: Aplication of calorimetry in life sciences. Walter de Gruyter - Berlin - New York, 1977, s. 325 - 326

11. Petr, J., Húska, J. a kol.: Speciální produkce rostlinná I, Obecná část a obiloviny. Skriptum ČZU v Praze, AF, 1997, s. 12 - 14

12. ČSN 441352: Stanovení spalného tepla a výpočet výhřevnosti. Československá státní norma. Vydavatelství Úřadu pro normalizaci a měření, Praha, 1980

Autor: František Hnilička

Zdroj: Kalorimetrický seminář 1999 (Sborník příspěvků), Hotel Skalka, Železná Ruda,

Šumava, 24. - 28.května 1999, s. 29 - 32, 1999