VLIV pH PŮDY NA BILANCI DUSÍKU HNOJIVA PŘI PĚSTOVÁNÍ JARNÍHO JEČMENE

VLIV pH PŮDY NA BILANCI DUSÍKU HNOJIVA PŘI PĚSTOVÁNÍ JARNÍHO JEČMENE

THE EFFECT OF SOIL pH LEVEL ON BALANCE OF NITROGEN

FERTILIZER AT CULTIVATION OF SPRING BARLEY

Hejnák, V.1, Lippold, H.2, Hnilička, F.1

1 Czech University of Agriculture Prague, Department of Botany and Plant Physiology, CZ 165 21 Prague - Suchdol, Czech Republic

2 Saxon Provincial Institute for Agriculture, Gustav- Kühn - Str. 8, D 04159 Leipzig, Germany

Souhrn

V letech 1997 a 1998 byl v mikroparcelkových pokusech s pomocí stabilního izotopu dusíku 15N sledován vliv pH půdy na bilanci dusíku hnojiva v systému půda - rostlina v roce aplikace 15N a v roce následném. Jarní ječmen odrůdy Jubilant byl pěstován po 15 rostlinách v cylindrických nádobách bez dna o ploše 1/35 m2 a zapuštěných do půdního profilu. Dusíkaté hnojení bylo aplikováno ve formě roztoku promísením s celým objemem zeminy před naplněním nádob a to v dávkách 0, 85, 170 a 255 mg N na nádobu, tj. 0, 30, 60 a 90 kg N.ha-1. Celková bilance dusíku hnojiva s 15N po dvou letech od aplikace ukazuje, že na zemině s neutrálním pH využil jarní ječmen v prvním roce 41 - 46 % a ve druhém roce odebral 3 - 4 % 15N, v zemině zůstalo 15 - 18 % dusíku hnojiva a ztráty činily 32 - 40 %. Na kyselé zemině jarní ječmen odebral v prvním roce 33 - 37 % a ve druhém roce 1 - 2 %15N, po druhém roce od aplikace zůstalo v zemině 11 - 13 % a ztráty dosáhly 50 - 55 %.

jarní ječmen; mikroparcelkové pokusy; pH zeminy; 15N; bilance dusíku hnojiva.

Summary

In two - year micro - plot trials was studied the effect of soil pH value ( pH > 6,5 and pH < 4,5) and application of ammonium sulphate (25 atm. % 15N in first year and no enriched in second year, rates of 0, 85, 170 and 255 mg N per pot, i.e. 0, 30, 60 and 90 kg N.ha-1) on balance of fertilizer nitrogen (15N ) in soil - crop system in the application year of 15N and in the following year.

The total balance of fertilizer nitrogen in two years from application showed that in neutral soil 44 - 50 % used by spring barley (41 - 46 % in the application year and 3 - 4 % in the following year), 15 - 18 % rested in soil and loss was 32 - 40 %. In acid soil 33 - 37 % used by harvest (31 - 35 % in first year and 1 - 2 % in second year), 11 - 13 % rested in soil and loss was 50 - 55 %.

spring barley; micro - plot trials; soil pH; 15N; balance of fertilizer nitrogen

ÚVOD

Přesné údaje o bilanci dusíku hnojiva v půdě a rostlině je možné získat pouze při použití stabilního izotopu dusíku 15N ve výživářských pokusech. Z experimentálních prací řady autorů vyplývá, že využití dusíku z minerálních hnojiv u většiny zemědělských plodin nepřevyšuje 35 - 55 %, 20 - 35 % aplikovaného N je vázáno v půdě, převážně v půdní organické hmotě a 20 - 35 % představují ztráty především denitrifikací, volatilizací amoniaku, v menší míře vyplavováním nitrátů, erozí a povrchovým smyvem (např. M a t z e l and L i p p o l d, 1990, L i p p o l d and M o u c h o v á, 1995, H e j n á k et al., 1996, G l e n d i n i n g et al., 1997, T l u s t o š et al., 1997). Cílem předložené práce je stanovit vliv půdní acidity na bilanci dusíku hnojiva v systému půda - rostlina v roce aplikace 15N a v roce následném.

MATERIÁL A METODA

Na pokusném stanovišti v Sojovicích u Lysé nad Labem byl v letech 1997 a 1998 založen mikroparcelkový pokus. Mikroparcelky měly plochu 1/35 m2 a byly tvořeny cylindrickými nádobami bez dna o průměru 19 cm a zapuštěnými 30 cm do půdního profilu. Pokusnou plodinou byl jarní ječmen Jubilant pěstovaný po 15 rostlinách v každé nádobě.

Zeminy použité v pokusech byly odebrány ze dvou stanovišť z oblasti nivních půd. Zemina 1 měla podle mapy geologicko - půdních poměrů zájmového území charakter středně těžké nivní půdy na nivních uloženinách a příznivé vláhové poměry. Měla dobrý, příp. vyhovující obsah přijatelných živin, střední obsah humusu a neutrální reakci (pH > 6,5). Zemina 2 byla středně těžká nivní půda na píscích, více závislá na srážkách. Měla dobrou nebo vyhovující zásobu přijatelných živin, střední obsah humusu a kyselou reakci (pH < 4,5).

Pro oblast, kde se nachází pokusná stanice, je charakteristické mírně suché klima s průměrnou roční teplotou 8,6 oC, za vegetace (duben - září) 14,8 oC, s průměrným ročním úhrnem srážek 542 mm, z toho za vegetace 353 mm.

Schéma pokusu zahrnovalo čtyři varianty na každé zemině s pěti opakováními. Na kontrolní variantě bylo hnojeno pouze fosforem (255 mg na nádobu) a draslíkem (320 mg na nádobu) ve formě dihydrogenfosforečnanu draselného, u dalších tří bylo kromě toho použito stupňovaných dávek dusíku (85, 170 a 255 mg na nádobu, resp. 30, 60 a 90 kg.ha-1). Jako dusíkaté hnojivo byl v prvním roce pokusu použit síran amonný s 25% at. obohacením stabilním izotopem 15N a v druhém roce bylo hnojeno obyčejným síranem amonným. Všechna hnojiva byla aplikována ve formě roztoku promísením s celým objemem zeminy před naplněním nádoby.

Po sklizni byl v Zemědělské oblastní laboratoři Mstětice zjištěn metodou podle Kjeldahla obsah celkového dusíku v rostlinách a v půdě a jeho izotopové složení bylo změřeno na emisním spektrometru NOI-6 v Saském institutu pro zemědělství u Dr.Lippolda.

VÝSLEDKY A DISKUSE

Bilance dusíku hnojiva s 15N v roce jeho aplikace na zeminách s různým pH je zachycena v tab. I. Na neutrální zemině jsme objevili 42 - 46 % N hnojiva v zrnu a slámě, 24 - 26 % N zůstalo v půdě a 28 - 34 % N hnojiva nebylo nalezeno, přičemž předpokládáme, že se jedná o dusík ztracený a rostlinami v dalších letech už nevyužitelný. Na kyselé zemině bylo využití dusíku hnojiva rostlinami podstatně nižší, pouze 31 - 35 % a v půdě zůstalo jen 14 - 16 % . Naopak ztrát, resp. nezjištěného dusíku bylo 49 - 53 %. Získané hodnoty potvrzují naše dřívější výsledky v bilanci na této kyselé zemině (H e j n á k, L i p p o l d, 1998). Nelze je ovšem porovnat s jinými literárními prameny, neboť další údaje o bilanci N hnojiva v systému půda - rostlina, kde by bylo pH hlavní sledovanou charakteristikou, prakticky neexistují.

Tab. I: Bilance dusíku hnojiva při pěstování jarního ječmene na zeminách s různým pH v roce aplikace 15N (v % vneseného dusíku)

Tab.II: Bilance dusíku hnojiva v následném roce po aplikaci při pěstování jarního ječmene na zeminách s různým pH (v % ze zůstatku 15N z předešlého roku)

Dalším předmětem našeho sledování bylo využití dusíku hnojiva s 15N rostlinami v následném roce po aplikaci. Výsledky v tab. II ukazují, že na neutrální zemině 12 -14 % ze zůstatku 15N z předešlého roku bylo využito rostlinami, 61 - 68 % zůstalo v zemině bez zužitkování a 18 - 27 % bylo zřejmě ztraceno, protože se nám nepodařilo tuto část 15N detekovat. Na zemině s nízkým pH bylo odebráno rostlinami pouze 10 - 13 % 15N ze zůstatku v půdě z předešlého roku, 78 - 83 % bylo nalezeno v zemině a nezjištěno bylo pouze 7 - 9 % 15N. Vysoký zůstatek, nižší využití a malé ztráty na kyselé zeminy

v následném roce zřejmě souvisí s nízkou mikrobiální aktivitou a slabou mineralizační schopností této půdy.

Využití dusíku hnojiva v následném roce po aplikaci se podle literárních pramenů pohybuje v rozmezí 0,8 - 2,4 % z aplikovaného množství (B r a d b u r y et al., 1993). Těmto údajům odpovídají námi zjištěné hodnoty (tab. III) na kyselé zemině (1 - 2 %). Na zemině neutrální jsme v následném roce detekovali v zrnu a slámě jarního ječmene vyšší množství (3 - 4 %). Po dvou letech zůstalo v neutrální zemině 15 - 18 % a v kyselé zemině 11 - 13 % z vneseného 15N. Lze se domnívat, že tento dusík je vázán převážně v organické půdní hmotě. Jak totiž uvádějí T i m m o n s a C r u s e (1991), v jejich polních pokusech zůstávalo jeden rok po aplikaci 16 - 27 % 15N vázáno v organickém půdním poolu a pouze 1 % bylo zjištěno v půdě v anorganické formě (NH4+, NO2- a NO3 -). Po čtyřech letech bylo nalezeno v půdní organické hmotě 13 - 24 % a méně než 0,5 % představoval anorganický dusík. Další údaje v tab. III ukazují jednoznačně na celkově lepší využití dusíku hnojiva ve dvou letech po aplikaci při příznivém půdním pH (44 - 50 %) než při kyselé reakci (33 - 37 %). Ztráty dusíku hnojiva jsou na neutrální zemině nižší (32 - 40 %) než na kyselé (50 - 55 %).

LITERATURA

1. BRADBURY, N.J. - WHITMORE,A.P. - HART,P.B.S. - JENKINSON,D.S.: Modelling the fate of nitrogen in crop and soil in the years following application of 15N - labelled fertilizer to winter wheat. Journal of Agricultural Science, 121 (3), 1993: 363 - 379.

2. GLENDINING,M.J. - POULTON, P.R. - POWLSON, D.S: - JENKINSON, D.S.: Fate of 15N - labelled fertilizer applied to spring barley grown on soils of contrasting nutrient status. Plant and Soil, 195, 1997: 83 - 98.

3. HEJNÁK, V. - JEFIMOV, V.N. - OSIPOV, A.I.: Využití dusíku hnojiva a půdního dusíku jarním ječmenem. Rostl. Výr., 42 (2), 1996: 67 -72.

4. HEJNÁK, V. - LIPPOLD, H.: Role of soil pH level in the uptake of nitrogen by spring barley and in the balance of 15N. In: GERZABEK, M.H. (ed.): Soil - Plant - Relationship. Forschungszentrum, Seibersdorf, 1998: 167 - 173.

5. LIPPOLD,H. - MOUCHOVÁ,H.: The fate of labelled ammonium nitrate split - applied to winter wheat in spring. Rostl. Výr., 41(3), 1995: 97 - 102.

6. MATZEL,W. - LIPPOLD,H.: N application to winter wheat at tillering and shooting: N balance at different growth stages. Fertilizer Research, 26, 1990: 139 - 144.

7. TIMMONS,D.R. - CRUSE,R.M.: Residual nitrogen - 15 recovery by corn as influenced by tillage and fertilization method. Agronomy - Journal, 83 (2), 1991: 357 - 363.

8. TLUSTOŠ, P. - BALÍK, J. - PAVLÍKOVÁ, D. -- VANĚK, V.: Využití dusíku kukuřicí po lokální aplikaci síranu amonného (15N). Rostl. Výr., 43 (1), 1997: 13 - 18.

Kontaktní adresa:

Ing. Václav Hejnák, Ph. D, Česká zemědělská univerzita v Praze, katedra botaniky a fyziologie rostlin, 165 21 Praha 6 - Suchdol, Česká republika, tel.: 02/2438 2511

Práce byla financována grantem ČZU č. 2060 / 10 /18679 / 0

a výzk. záměrem MSM 412100002.