Vliv zvýšené hladiny dusíku v půdě na retrovegetaci cukrovky a její technologickou jakost

Zahradníček Josef

Úvod

Na technologickou jakost cukrovky, biosyntézu cukru, chemicko-technologické složení, skladovatelnost a konečný výnos bílého rafinovaného cukru (rafinády) působí řada vnějších a vnitřních činitelů. Z vnějších jsou to hlavně: výživa a hnojení, kvalita půdy, agrotechnika, povětrnostní podmínky, ochrana řepných porostů před škodlivými činiteli, doba a kvalita sklizně.

Z jmenovaných klíčových faktorů, které zvláště v minulém období negativně ovlivňoval tvorbu technologické jakosti cukrovky a výtěžnost rafinády, bylo na předním místě nadměrné dusíkaté hnojení a s ním spojené nebezpečí retrovegetace cukrovky. Z těchto důvodů jsme na tuto problematiku v uplynulých více než dvaceti letech zaměřili náš výzkum.

Teoretická část

Co je to technologická jakost cukrovky?

Je to komplex biologických, chemických, fyzikálně chemických a mechanických vlastností řepné bulvy, které rozhodují o vhodném skladování a továrním zpracování řepy při dosažení maximální výtěžnosti a výnosu rafinády. Z biologických vlastností je to hlavně zdravotní stav, tvar, velikost a hmotnost bulvy, její vyzrálost a odolnost vůči skládkovým chorobám. Z chemických vlastností podmíněných chemickým složením je to příznivý poměr sacharózy k necukrům. Z fyzikálně chemických vlastností je to pH, osmotický tlak, turgor, viskozita a povrchové napětí buněčné šťávy. Z mechanických vlastností má největší význam pružnost, pevnost a odpor k řezání.

V poválečném období zaznamenala technologická jakost řepy v našem státě značnou regresi, která v klíčových ukazatelích (cukernatosti, výtěžnosti a MB faktoru) je zvlášť charakteristická pro období od začátku padesátých do začátku osmdesátých let, kdy nastal obrat k lepšímu.

Jedním z hlavních činitelů, který se na degradaci technologické jakosti řepy podílel, byla vedle zhoršení kvality půdy i jiných faktorů nadměrná a neracionální výživa dusíkem. To dokládají následující údaje. Za uvedené třicetileté období 1951 až 1981 se v tehdejší ČR zvýšila spotřeba dusíku desetkrát. Současně za toto 30-ti leté období se cukernatost a výtěžnost u cukrovky v ČR snížila absolutně zhruba o 5 % (cukernatost v r. 1951 z 18,61 % na 13,79 %, výtěžnost v r. 1951 z 15,04 % na 10,29 %). V letošní řepné kampani 1997 se cukernatost pohybuje v rozmezí od 16 do 18 i více procent.

Co je to retrovegetace cukrovky?

Vážná fyziologická porucha v metabolismu vegetující cukrovky způsobená náhlou změnou povětrnostních (hlavně vláhových) a pěstitelských podmínek. Obvykle k ní dochází za situace, kdy řepa v důsledku dlouhotrvajícího letního suchého počasí, charakterizovaného citelným vláhovým deficitem začíná rychleji vyzrávat a předčasně ukončuje svůj vývoj. Dochází k žloutnutí a postupnému usychání i odpadu nejstarších obvodových listů. Chrástu ubývá, bulva v růstu stagnuje a cukernatost řepy se zvyšuje. Podle vnějšího vzhledu lze považovat řepu za vyzrálou, když má většinu vnějších listů již zažloutlou a poměr ke kořenu je menší než 0,8.

Nastane-li v počasí zlom a dostaví-li se bohaté dešťové srážky, začne řepa znovu vegetovat, tj. obnovovat chrást, a to na úkor cukru (sacharózy). Cukernatost prudce klesá a chemicko-technologické složení retrovegetující cukrovky se nepříznivě mění. Vzrůstá obsah technologicky škodlivých necukrů (popela, invertu, organických kyselin, dusíkatých látek), klesá pH řepné šťávy, snižuje se kvocient její čistoty a zvyšuje se MB faktor. Skladovatelnost takové cukrovky je horší a její tovární zpracování je obtížnější. Jak dokládají experimentálně získané poznatky, může se snížit cukernatost u retrovegetující cukrovky o tři a více procent. Zvlášť náchylné k retrovegetaci jsou řepné porosty přehnojené dusíkem a porosty na půdách s nedostatkem fosforu a vápna.

Experimentální část

Metodika a rozsah pokusů

V mnohokráte opakovaných agrochemických a biotechnologických provozních polních pokusech zakládaných a vyhodnocovaných na stálých pokusných lokalitách v řepných rajonech cukrovarů Opava a Žatec, jsme v letech 1976 až 1996 ověřovali vliv stupňovaných dávek minerálního dusíku v rozsahu od 0 do 210 kg N.ha-1 s intervalem 30 kg N.ha-1. Každá parcela (varianta) o ploše 2 ha byla pod vlivem jednotné agrotechniky, odrůdy aj. pěstitelských podmínek. V průběhu vegetace a sklizně řepy se sledovaly příznaky retrovegetace, výnos a technologická jakost řepy. Po oddělené sklizni variant se sledovaly ztráty cukru a změny v chemicko-technologickém složení dlouhodobě skladované řepy. V respirometrických pokusech se měřila intenzita dýchání bulev Warburgovou manometrickou metodou.

Výsledky

Největší přírůstek obsahu sacharózy (cukernatosti) vykázaly ve vývojových analýzách všechny varianty v prvé polovině srpna. Absolutně nejvyšší přírůstek v tomto období měly varianty v oblasti dávky dusíku 60 - 120 kg N.ha-1.

Při zvyšující se dávce dusíku nad 150 kg se přírůstek cukernatosti výrazně snižoval a hodnota přírůstku byla negativně ovlivňována vodními srážkami. Ukázalo se, že při vyšší dávce dusíku nad 90 kg N.ha-1 se řepa stává náchylnou vůči retrovegetaci (omlazení - regenerace řepy) a negativní dopady retrovegetace jsou tím větší, čím intenzivnější bylo dusíkaté hnojení. Dokumentují to zvlášť přesvědčivě výsledky vývojových analýz bioklimaticky nepříznivého suchého ročníku 1986. Chronický nedostatek srážek v tomto roce působil negativně na růst bulev i chrástu a biosyntézu sacharózy. Zvláště v měsíci červnu, červenci a srpnu, tj. v období maximálního růstu řepy a maximální potřeby vody pro řepu, byl úhrn srážek za tyto tři měsíce o plnou třetinu nižší, než činil 50letý průměr předcházejících let. V důsledku nedostatku vody řepa rychle vyzrávala a v polovině září již ukončila své růstové a vývojové fáze. Právě v tomto období, v týdnu od 17. - 23.9., se dostavila větší srážková činnost (30,5 mm) a vyvolala retrovegetaci řepy. Řepa obnovila růst a začala vytvářet nový listový aparát (chrást), a to na úkor cukru. V metabolismu řepy (v její fyziologii a chemickém složení) nastaly hluboké změny, jejichž výsledkem byl mj. prudký pokles cukernatosti, který při následujících vývojových analýzách 6. října činil (v absolutních hodnotách):

- u varianty 210 kg N.ha-1 2,60 %

- u varianty 180 kg N.ha-1 1,75 %

- u varianty 150 kg N.ha-1 1,10 %

- u varianty 120 kg N.ha-1 0,86 %

- u varianty 90 kg N.ha-1 0,48 %

U ostatních variant s nižší dávkou dusíku (60, 30, 0) byl pokles nižší než 0,34 % a v následujícím vzorkování 20.10. se již neprojevil a cukernatost se naopak zvýšila.

Výnosové a technologické ukazatele při sklizni

Výnos chrástu cukrovky vzrůstal při každém zvýšení dávky dusíku. Výnos bulev lineárně vzrůstal se stupňováním dávky dusíku až do 150 kg N.ha-1. Ve třech ročnících (1977, 1980 a 1995), které je možno charakterizovat jako vlhké až mokré, přírůstek výnosu bulev pokračoval až do 210 kg N.ha-1.

Podstatné zjištění bylo shledáno u vlivu dusíkatého hnojení na cukernatost a chemické složení cukrovky. V případě cukernatosti ve všech pokusných ročnících docházelo k průkaznému poklesu při zvyšování dávky dusíku nad 60 kg N.ha-1.

K závažným změnám při stupňujícím se dusíkatém hnojení došlo v chemickém složení řepných bulev. Obsah všech technologicky škodlivých necukrů s výjimkou obsahu konduktometrického popela výrazně vzrůstal. Zvlášť výrazná byla tato pozitivní korelace u obsahu amidů a volných aminokyselin, stejně tak jako u obsahu redukujících cukrů (glukózy a fruktózy).

Se zvyšováním dávky dusíku se v biochemických testech prokázala i větší specifická aktivita invertázy - enzymu, který způsobuje rozklad sacharózy na nekrystalizovatelné monosacharidy - glukózu a fruktózu.

Obsah alkalických melasotvorných prvků Na a K se při stupňovaném dusíkatém hnojení zvyšoval výrazněji již od dávky 60 kg N.ha-1. Nejlepší, tj. nejnižší hodnotu faktoru MB (množství vyrobené melasy vztažené na bílý cukr), vykázaly varianty 0, 30 a 60 kg N.ha-1. Nejvyššího výnosu rafinády z 1 ha bylo dosaženo v průměru všech vyhodnocených pokusů v rozmezí dávek dusíkatého hnojení 90 až 15 kg N.ha-1.

V laboratorních respirometrických a provozních technologických skladovacích pokusech bylo prokázáno, že s každým zvýšením dávky dusíku se intenzita dýchání řepy zvyšuje, ztráty cukru vzrůstají a odolnost řepy vůči skládkovým chorobám klesá.