VÝŽIVA ROSTLIN DUSÍKEM A KVALITA PRODUKCE

Kolář Ladislav

Hnojení průmyslovými dusíkatými hnojivy je většinou spojováno s obavami iniciace dusičnanové alimentární methemoglobinemie a zvláště nádorového onemocnění v důsledku kancerogenního působení nitrosaminů, vzniklých v zažívacím traktu reakcí sekundárních aminů s dusitany, vzniklými biochemickou redukcí dusičnanů přijímané potravy.

Je třeba zdůraznit, že z tohoto hlediska je dusík průmyslových hnojiv i dusík organických hnojiv a dokonce i dusík, uvolněný mineralizací organických látek v půdě, zcela rovnocenný.

Jediná cesta k nutriční nezávadnosti rostlinné produkce není chudý živinný režim v půdě, jak se mylně domnívají někteří zastánci mnohých forem tzv. “biologického zemědělství”, protože právě při nízké koncentraci živin v půdě může snadno dojít k luxusnímu konzumu dusíku rostlinami při rychlé mineralizaci půdních organických látek např. po vápnění, ale naopak plná výživa s harmonickým poměrem všech živin. To je ostatně základní idea zakladatelů naší české agrochemie, reprezentovaných Prof. Duchoněm, vycházející už z Liebigova zákona minima (Duchoň 1948, Duchoň, Hampl 1962, Kolařík 1955, 1957). Je škoda, že zejména mladší generace odborníků, hledající nové cesty k zdravějším potravinám, na tyto základní poznatky často zapomíná. K jejich již nesčíslněkrát opakovanému ověření si dovoluji dnes přispět několika dalšími výsledky.

Bilance dusíku v přirozených půdních podmínkách je velmi problematická vzhledem k různé rychlosti dějů, které okamžitý stav koncentrace dusíku v půdním roztoku ovlivňují - mineralizaci půdních organických látek, imobilizaci minerálního dusíku, jeho eluci v různě promyvných půdních režimech, denitrifikaci, ale i plynných ztrát dusíku v celé své složitosti závislostí na teplotě, vlhkosti a pH i ne zcela nevýznamné fixaci amonných iontů v mezivrstevných prostorách illitických jílových minerálů.

Proto jednoduché pokusy srovnávání účinků hnoje a průmyslových dusíkatých hnojiv při hnojení různých plodin z hlediska kvality produkce, jak často vidíme v některých pracech, zdůrazňujících škodlivost průmyslových hnojiv, jsou zcela nepřesvědčivé a metodicky nepřípustně zjednodušené.

V oblasti Kubovy Huti na Šumavě v nadmořské výšce kolem 1 000 m jsou extrémně kyselé půdy, jejichž pokryv tvoří nesklízená, silně acidofilní vegetace. Složení zde odebraného průměrného půdního vzorku je zřejmé z tab. 1.

Tab. 1 Analýza půdního vzorku původního (P) a upraveného (U) z oblasti Kubova Huť

Trvalý travní porost, půda zrnitostně střední.

Vysoký obsah Cox po přepočtu faktorem 1,724 vede k představě vysoce humózní půdy, ale organická hmota je zde převážně primární, stupeň humifikace je extrémně nízký, protože transformaci půdní organiky brání nejen nepříznivé podmínky pro půdní mikroorganismy, ale také její cementace soly sloučenin železa a hliníku, jejichž mobilita při tomto pH je značná.

Vzorek jsme se snažili zbavit koloidních forem železa a hliníku vymytím těchto iontů postupně 2 M HCl, amylacetátem a 8-hydroxychinolinem v chloroformu. Potom byly vzorky neutralizovány do pH = 6,8 vápennou vodou a po usušení byly doplněny živiny na uvedené hodnoty (tab. 1).

Část vzorku byla zaočkována suspenzí mikrobiálně bohatého zahradnického substrátu a po zvlhčení na 60 % retenční vodní kapacity inkubována při 29°C a 100 % relativní vlhkosti po dobu 35 dnů. Tuto část vzorku jsme označili I (inkubovaný). Frakční složení dusíku ve vzorku původním, upraveném a inkubovaném je patrný z tab. 2.

Tab. 2 Frakční složení dusíku ve vzorku původním (P) , upraveném (U) a upraveném inkubovaném (I)

Je zřejmé, že obnova podmínek pro mikrobiální transformaci půdní organické hmoty, která je v zemině z Kubovy Huti bohatě zastoupena a nastřádána dlouhým obdobím omezení mineralizace, vedla k prudkému nárůstu minerálního dusíku, protože se zvýšil podíl dusíku mineralizovatelného, ačkoli vymytí odstranilo jen pouhých 4,7 % celkových R2O3! Je to zřejmě právě to železo a hliník, které v koloidním roztoku snadno proniká půdní organickou hmotou a působí její mumifikaci. Extrakce vymývacími roztoky je pochopitelně velmi slabá na změny obsahu železa a hliníku křemičitanové podstaty půdních částic.

Vzorkem původním, upraveným a inkubovaným jsme naplnili vegetační nádobky a oseli ředkvičkou (Raphanus sativus L. var. sativus), odrůda HELIOS. Umístili jsme je při standardizovaných vegetačních podmínkách do fytotronu SANYO MLR-350 HT při nižším (2/3) a plném osvětlení.

Další variantu jsme vytvořili ze vzorku upraveného, tedy neinkubovaného, který jsme upravili roztokem Ca(NO3)2 na stejnou koncentraci dusíku, jakou má vzorek inkubovaný. Variantu jsme označili H. Výsledky jsou zřejmé z grafu 1.

Na původním vzorku se ředkvička pěstovat nedá a pochopitelně ani osvětlení na věci nic nemění.

Upravený vzorek trpěl zřejmě nedostatkem dusíku a výnos rostlinné hmoty bulev i chrástu je nízký. Vyšší osvětlení statisticky významně neovlivnilo obsah NO3- v bulvách a chrástu, ale nepatrně zvýšilo produkci sušiny rostlinné hmoty.

Inkubovaný vzorek je bohatě zásoben dusíkem, jak o tom svědčí obsah NO3- v rostlinné hmotě i výnos její sušiny. V tomto případě vyšší osvětlení už má statisticky významný vliv na snížení NO3- a zvýšení produkce sušiny.

Zajímavá je varianta H. Při nižším, ale hlavně při vyšším osvětlení má rostlinná hmota ředkvičky (bulvy + chrást) méně NO3- než inkubované vzorky se stejným množstvím dusíku. I když připustíme, že se zde příznivě projevil s NO3- dodaný Ca2+, považujeme tento demonstrační pokus za školní příklad důkazu proti nesmyslnému tvrzení, že dusík průmyslových dusíkatých hnojiv je “nebezpečný” a dusík půdní organické hmoty je “přirozený” a za důkaz platnosti zásad plné harmonické výživy.

Graf 1 Produkce sušiny a obsah NO3- v ředkvičce pěstované na zemině P, U, I a H při nižším (Nos) a vyšším (Vos) osvětlení ve fytotronu

V další části mého příspěvku bych se rád zmínil o významné roli výživy obilnin dusíkem z hlediska kvality produkce. Zvláště u pšenic je požadavek 28 % lepku, tedy vysoká hladina bílkovinných frakcí prolaminů a glutelinů, potřebná pro dobré rheologické vlastnosti těsta a schopnost mouky vázat vodu, bez racionální výživy dusíkem ve vztahu k četným ostatním faktorům nemožný, u žita dokonce nižší hmotnost zrna v důsledku nedostatečné jednostranné výživy s nedostatkem dusíku vede k zvýšené tvorbě a kumulaci toxických alkylresorcinolů. Ani u ječmene nelze jednoznačně říci, že vysoké dávky dusíku snižují sladovnickou hodnotu zrna, rozhodující je, jak byl aplikovaný dusík využit pro tvorbu výnosu (Voňka 1987) a opět zde hraje dominantní roli harmonický poměr přijatých živin ve vztahu k dusíku.

Problémem u všech obilnin je snížení podílu esenciálních aminokyselin, zvláště lyzinu, při zvýšení nerozpustných frakcí bílkovin (prolaminů a glutelinů), tvořících lepek. Výjimku tvoří oves, u něhož zastoupení bílkovinných frakcí i esenciálních aminokyselin i při stupňovaných dávkách dusíku je relativně stálé (Shipper, Deesbach 1981). Je to tím, že se s příjmem N nezvyšuje obsah aveninu (ovesný prolamin) a naopak vzrůstá frakce nutričně hodnotných globulinů. Je proto oves, který má navíc nejpříznivější skladbu esenciálních aminokyselin, tuku a vitaminů ze všech obilovin, mimořádně vhodný pro zvyšování nutriční hodnoty zrna intenzivním dusíkatým hnojením.

Závěrem mi dovolte, abych se zmínil i o méně známé funkci dusíku ve výživě rostlin, dané využitím jeho fytotoxického přebytku.

Mezi alternativními rostlinami, které by mohly zlepšit export zemědělské produkce, mají svůj význam rostliny pěstované pro chemický a farmaceutický průmysl. Jejich odpady lze pak využít energeticky anaerobním vyhníváním a lze pak mluvit o bezodpadových technologiích. Největší pozornost vzbudily imunogenní rostliny, zvláště Echinacea purpurea (L.) Moench., která obsahuje látky baktericidní, antiseptické, protialergické, protizánětlivé, virostatické, antipyretické - ale především stimuluje přirozenou imunitu člověka. Německý farmaceutický průmysl ji už bohatě využívá. Účinnou složku tvoří komplex látek, derivátů kyseliny kávové, echinacosidu, echinaceinu, alkylamidů a polyacetylenových sloučenin. Stanovení účinných látek už normuje německý lékopis. Tvorbou těchto látek rostlina zřejmě reaguje na zhoršené životní podmínky.

Dokázali jsme, že neharmonická výživa vyvolaná přebytkem dusíku prudce zvyšuje produkci účinných látek této rostliny (Kolář 1997, Pašek 1997).

Tab. 3 Schema hnojení půdy pro pěstování Echinacea purpurea (L.) Moench.

Tab. 4 Výsledky hnojařského pokusu dle schema v tab. 3 a jejich statistické hodnocení dle Lorda (Eckschlager 1971)

x = průměr

R = rozpětí mezi největší a nejmenší hodnotou

sx = směrodatná odchylka průměru

L1L2 = interval spolehlivosti rozdílu průměrů při x = 0,95

L1,2 = x ± Kn . R pro n = 6 je Kn = 0,40

kde n je počet stanovení a Kn je kritická hodnota Lordova testu (z tabulek)

pro n = 6 je

kde kn je koeficient odpovídající hodnotě n (z tabulek).