Diagnostické metody pro stanovení fosforu v půdě a jejich praktické využití

09. 04. 2020 Ing. Ondřej Sedlář, Ph.D. a kol. Hnojení Zobrazeno 3002x

Fosfor sice neumí hrát karty, ale zachovat si pokerovou tvář je schopnost fosforu vyloženě vlastní. Odhalit u rostlin omezený příjem fosforu je velmi obtížné, protože rostliny často nevykazují žádné vizuální symptomy jeho nedostatku během vegetativní fáze růstu. Objeví-li se přece červenofialové zbarvení starších orgánů rostlin coby projev deficitního příjmu fosforu, na nápravná řešení je už pozdě. A aby těžkostí nebylo málo, tyto symptomy mnohdy vůbec nemusí signalizovat nedostatek fosforu. To už je moc dobrý důvod pro to, abychom si s fosforem přece jen poker zkusili zahrát, třebaže jen v rámci tohoto článku.

Kvůli výše uvedeným skutečnostem hraje ve výživě rostlin fosforem nezastupitelnou roli chemický rozbor půdy, a také rozbor rostlin. Z výsledků chemických rozborů však vyvstávají dvě zásadní otázky: Jak stanovit obsah fosforu v půdě, který bude rostlina skutečně schopná využít? Vypovídá obsah fosforu v nadzemní biomase o výživném stav rostlin fosforem?

Přijatelnost fosforu rostlinami je silně ovlivněna řadou faktorů, jako například půdní reakcí, povětrnostními podmínkami nebo kořenovým systémem rostlin. Z výsledků agrochemického zkoušení zemědělských půd za období 2012–2017 navíc vyplývá, že na více než čtvrtině výměry zemědělské půdy v České republice byl zjištěn nízký obsah přístupného fosforu, což s další zhruba čtvrtinou půd s tzv. vyhovujícím obsahem fosforu vyžadujících však také dosycení fosforem, představuje polovinu výměry zemědělské půdy České republiky, která potřebuje fosforečné hnojení.

Postupka

Význam fosforu pro metabolizmus rostlin není potřeba podrobně rozvádět. Snad bychom mohli jen zdůraznit jeden přínos hnojení fosforem, který někdy trochu uniká největší pozornosti. V důsledku snížení půdní vláhy se totiž snižuje přijatelnost fosforu pro rostliny, což, jak upozorňují některé studie, může zejména v budoucnu představovat problém v souvislosti s klimatickými změnami. V mnoha výzkumech probíhajících v různých koutech světa je totiž často zmiňována role hnojení fosforem ve zvýšení odolnosti rostlin vůči suchu.

A, jak vyplývá z předběžného hodnocení výskytu sucha v roce 2018 zpracovaným Českým hydrometeorologickým ústavem, není to nic, nad čím bychom mohli v našich podmínkách jen mávnout rukou. Od června do listopadu 2018 bylo zaznamenáno půdní sucho trvale na více než polovině území České republiky. Autoři této zprávy navíc upozorňují na skutečnost, že rok 2018 byl již pátým suchým rokem v řadě. A vývoj počasí na jaře roku 2019 situaci s půdní vláhou nezlepšil. Abychom vrchovatě dostáli nadpisu této podkapitoly, zmiňme ještě skutečnost, že obsah přijatelného fosforu v půdách České republiky postupně klesá.

Trojice

Jak už jsme zmínili v úvodu našeho článku, rostliny v souvislosti s fosforem neoplývají ochotou vyložit karty na stůl, a protože na rozdíl od bulvárního tisku nemůžeme využít institutu „zdroje blízkého rostlině“, nezbývá nám než hodnotit vztah půda-rostlina, tj. porovnat množství tzv. přijatelného fosforu v půdě s fosforem skutečně přijatým rostlinou.

Cílem našeho výzkumu proto bylo najít vhodnou metodu stanovení obsahu přijatelného fosforu v půdě a současně spolehlivý indikátor výživného stavu rostlin fosforem, který bude v nejtěsnějším vztahu právě s půdním obsahem přijatelného fosforu. Nutnou podmínkou je samozřejmě jednoduchost a dostupnost takových analýz. Pro ten účel jsme v průběhu let 2015–2018 odebírali vzorky půdy a nadzemní biomasy u dvou v tuzemsku nejpěstovanějších plodin, ozimé pšenice a ozimé řepky. Abychom dodrželi vytyčený cíl praktického využití, zmíněný v názvu článku, půdní a rostlinné vzorky byly odebírány výhradně z polních provozních ploch různých zemědělských podniků na území České republiky. Vzorky půdy byly odebírány současně s prvním odběrem vzorků rostlin.

Obsah přijatelného fosforu v půdě jsme stanovili za použití trojice různých extrakčních metod. První metodou bylo činidlo Mehlich 3, které se používá v rámci Agrochemického zkoušení zemědělských půd prováděných Ústředním kontrolním a zkušebním ústavem zemědělským. V metodice pro praxi (Výživa rostlin a hnojení fosforem) z roku 2009 autorky Kunzové se uvádí, že při stanovení obsahu přijatelného fosforu na karbonátových a alkalických půdách je vhodnější použít Olsenovu metodu zejména proto, že Mehlich 3 je, na rozdíl od činidla Olsen, kyselé činidlo a vzorek zásadité půdy může zvýšit jeho hodnotu pH a snížit tak jeho extrakční účinnost. Z toho důvodu jsme sledovali vztahy mezi obsahem přijatelného fosforu v půdě a fosforem přijatým rostlinou zvlášť na alkalických a nealkalických půdách (průměrná hodnota pH alkalických půd byla 7,5, nealkalických 6,0). Třetím námi zkoumaným způsobem stanovení obsahu přijatelného fosforu v půdě bylo využití aniontovýměnných membrán, známých pod zkratkou AEM z anglického pojmu Anion Exchange Membranes. Při této technice je vzorek půdy ve vodě třepán spolu s proužky membrán a z těchto membrán je potom fosfor (případně další anionty) extrahován roztokem kyseliny chlorovodíkové. Zjednodušeně si tyto proužky membrány můžeme představit jako jakousi simulaci odběru (sorpce) iontů kořeny rostlin.

Stanovení obsahu přijatelného fosforu v půdě za použití aniontovýměnných membrán AEM

K hodnocení přijatého množství fosforu rostlinou se nabízí využití obsahu fosforu v nadzemní biomase uvedenou nejčastěji v procentech nebo mg fosforu na kilogram suché hmotnosti rostlinné biomasy. Obsah fosforu v nadzemní biomase rostlin (v následujících tabulkách značen jako %P) se však mění v závislosti na růstu rostlin. Proto musí být optimální obsah fosforu v rostlinných pletivech vztažen vždy k určité vývojové fázi, což s sebou přináší komplikace v přesnosti určení toho, kdy má rostlina živiny dost, a kdy už naopak trpí jejím nedostatkem. Dlužno dodat, že fosfor v tom samozřejmě není sám, obdobné je to i s ostatními živinami. Z toho důvodu jsme využili další indikátory výživného stavu rostlin fosforem, které berou v potaz zřeďovací efekt během vegetace, a jejichž hodnoty jsou v průběhu růstu rostlin stabilnější než prostý obsah živiny. Oba tyto indikátory vyjadřují optimální obsah fosforu v rostlinách ve vztahu k obsahu dusíku, živiny nejvíce odpovědné za růst rostlin. Sledovali jsme tedy poměr obsahu dusíku k obsahu fosforu v nadzemní biomase (N/P), na jehož základě Baier a Baierová ve své publikaci z roku 1985 určují potřebu hnojení dusíkem, a trojici indikátorů výživného stavu rostlin fosforem uzavírá tzv. index výživy rostlin fosforem (PNI). Indexy výživy rostlin fosforem byly hodnoceny za použití modelů, které vyjádřili ve svých studiích autoři Belanger a kol. v roce 2015 pro pšenici a Cadot a kol. v roce 2018 pro řepku.

Tab. 1: Síla vzájemných vztahů mezi obsahem přijatelného fosforu v půdě a indikátory výživného stavu ozimé pšenice fosforem zjištěnými ve dvou vývojových fázích: na začátku sloupkování (sloupkování) a během kvetení (kvetení); hvězdičkou jsou zvýrazněny statisticky průkazné vztahy (p ≤ 0,05).

Tab. 2: Síla vzájemných vztahů mezi obsahem přijatelného fosforu v půdě a indikátory výživného stavu ozimé řepky fosforem zjištěnými ve dvou vývojových fázích: na začátku prodlužovacího růstu (prodlužování) a během kvetení (kvetení); hvězdičkou jsou zvýrazněny statisticky průkazné vztahy (p ≤ 0,05).

Full house

Vztahy mezi fosforem v půdě a v rostlině jsme vyhodnotili v následujících tabulkách. Čím tmavší odstín barvy, tím silněji jsou na sobě sledované parametry závislé. „Hvězdička znamená úspěch!“, jak hrdě prohlásil Luděk Sobota alias František Koudelka ve filmu Jáchyme, hoď ho do stroje. A v souladu s tvrzením „co není statisticky prokázáno, neznamená nic“ můžeme v našem případě s nemenší hrdostí konstatovat, že hvězdička znamená statisticky průkazný vzájemný vztah mezi dvěma parametry.

Full house značí v pokeru tři karty stejné hodnoty a dvě jiné karty stejné hodnoty, tedy 3+2. My jsme však zkoumali tři indikátory výživného stavu rostlin fosforem a tři způsoby stanovení obsahu přijatelného fosforu v půdě, což odpovídá počtu 3+3. Co tedy vyřadit? Obdobně jako u ozimé pšenice (tab. 1), také v případě ozimé řepky (tab. 2) nemůžeme na základě našich výsledků doporučit stanovení obsahu přijatelného fosforu v půdě pomocí AEM membrán z důvodu jeho nejslabších (nejsvětlejší barva) a nejméně průkazných (bez hvězdiček) vztahů s indikátory výživného stavu rostlin fosforem. Vyřazení se tedy týká stanovení obsahu přijatelného fosforu v půdě pomocí AEM membrán.

Jak vyplývá z tabulky 1, pokud byl na alkalických půdách obsah přijatelného fosforu stanoven ve výluhu Mehlich 3 (M3) či Olsen, byly u obou těchto činidel zjištěny průkazné a stejně silné vztahy s obsahem fosforu v nadzemní biomase (%P), jakož i poměrem N/P v nadzemní biomase rostlin.

Na nealkalických půdách jsme zaznamenali silnější a častěji průkazné vztahy indikátorů výživného stavu ozimé pšenice fosforem s obsahem přijatelného fosforu v půdě stanoveným pomocí činidla Olsen než v případě roztoku Mehlich 3. Byl-li obsah přijatelného půdního fosforu stanoven ve výluhu Olsen, nemůžeme vyzdvihnout žádný indikátor výživného stavu rostlin fosforem nad ostatní. Průkazný vztah jsme zjistili mezi obsahem přijatelného fosforu v půdě stanoveným ve výluhu Mehlich 3 a poměrem N/P v nadzemní biomase, a to v obou sledovaných růstových fázích, tedy na začátku sloupkování a během kvetení.

Při pěstování ozimé řepky na alkalických půdách byly zjištěny průkazné vztahy obsahu přijatelného fosforu v půdě ve výluhu Mehlich 3 s poměrem N/P v nadzemní biomase a rovněž s indexem výživy rostlin fosforem, vždy v obou sledovaných růstových fázích, tj. na začátku prodlužovacího růstu a během kvetení (tab. 2). Pro nealkalické půdy nelze na základě našich výsledků jednoznačně upřednostnit některé z hodnocených činidel pro stanovení obsahu přijatelného fosforu v půdě, ani indikátor, kterým by se hodnotil výživný stav ozimé řepky fosforem.

Jeden pár

Závěrem můžeme konstatovat, že vhodným činidlem pro stanovení obsahu přijatelného fosforu, a to i v alkalických půdách u ozimé pšenice i ozimé řepky je Mehlich 3. Obsah přijatelného fosforu v půdě stanovený pomocí AEM membrán byl, naproti tomu, v nejslabším vztahu s výživným stavem rostlin fosforem. Poměr dusíku k fosforu (N/P) v nadzemní biomase ozimé pšenice i ozimé řepky poskytoval z námi sledovaných indikátorů výživného stavu rostlin fosforem nejsilnější vztahy s půdním přijatelným fosforem v obou sledovaných vývojových fázích těchto plodin, a můžeme proto tento parametr doporučit k hodnocení výživného stavu ozimé řepky i ozimé pšenice fosforem. Ačkoli pro ozimou řepku pěstovanou na nealkalických půdách nemůžeme na základě našich výsledků jednoznačně doporučit, které činidlo použít pro stanovení obsahu přijatelného fosforu v půdě, ani jakým indikátorem hodnotit výživný stav ozimé řepky fosforem, ukázala se v našich výzkumech jako nejvhodnější kombinace stanovení obsahu přijatelného fosforu v půdě výluhem Mehlich 3 a hodnocení obsahu fosforu v nadzemní biomase ozimé pšenice a ozimé řepky pomocí poměru dusíku k fosforu v nadzemní biomase.

Použitá literatura je k dispozici u autorů příspěvku.

Výzkum byl financován Technologickou agenturou České republiky v rámci projektu TAČR ZÉTA TJ01000454 a S grantu MŠMT ČR. Současně bychom rádi poděkovali také všem pracovníkům zemědělských podniků za ochotu umožnit nám odběry vzorků.

Ing. Ondřej Sedlář, Ph.D., Prof. Ing. Jiří Balík, CSc., dr. h. c., Ing. Jindřich Černý, Ph.D., Ing. Martin Kulhánek, Ph.D, Ing. Martina Matěchová; Česká zemědělská univerzita v Praze