Podpora vzchádzania kukurice siatej pomocou superabsorpčných polymérov

25. 05. 2022 Ing. Katarína Hrčková a kol. Technologie pěstování Zobrazeno 1530x

V ostatných rokoch sa poľnohospodárska prvovýroba musí čoraz častejšie vyrovnávať s problémami, ktoré prináša klimatická zmena. Prehlbujúce sa sucho predstavuje pre rastliny stres, ktorý negatívne ovplyvňuje klíčenie semien, rast a tvorbu úrody, čím znižuje efektivitu produkcie. Pre poľnohospodársky sektor je aktuálne vytvorené široké spektrum pomocných látok, tzv. pôdnych kondicionérov, ktoré rôznymi mechanizmami napomáhajú produkcii či stabilite agroekosystému. Pre tento príspevok sme vybrali problematiku superabsorpčných polymérov (SAP).

V zahraničí sa zvyknú používať vo forme granúl alebo rôzne hrubo mletých práškov aplikovaných väčšinou priamo do pôdy, s cieľom zvýšiť vodnú kapacitu. Na Slovensku bola vyvinutá technológia aplikácie SAP pomocou kvapalnej suspenzie, ktorá na povrchu semien dokáže vytvoriť veľmi tenký a homogénny film. Z hľadiska vplyvu na osivo je množstvo takto aplikovaného SAP optimálne a zároveň aj ekonomicky únosné. Po styku s pôdnou vlhkosťou vytvorí na povrchu semien hydrogél, ktorý slúži ako extra zásoba vody pre klíčiace rastliny.

Laboratórne a poľné pokusy

Štandardne sa SAP aplikuje ako ďalšia vrstva na akékoľvek bežné moridlo, ktoré chce pestovateľ použiť. V NPPC - VÚRV Piešťany prebiehal monitoring úvodných fáz rastu kukurice siatej, kde bolo zaradené ošetrenie osiva polymérom Aquaholder®Seed. V prvej etape bol realizovaný najprv nádobový pokus v kontrolovaných laboratórnych podmienkach pri navodení infekčného tlaku vyvolaného hubovým patogénom Fusarium culmorum. Zámerom bolo preskúmať vplyv aplikácie SAP, moridla a ich kombinácie na vzchádzanie semien a rast klíčiacich rastlín v takýchto podmienkach. Popis variantov uvádza tabuľka 1.

V ďalšej etape bol sledovaný vplyv rovnakých variantov na úvodné fázy rastu kukurice v maloparcelovom poľnom pokuse. V oboch prípadoch bolo použité rovnaké osivo kukurice siatej hybridu Celong. Bolo namorené fungicídom Redigo M, ktoré obsahuje kombináciu dvoch účinných látok. Metalaxyl-M a prothioconazole súčasne pôsobia proti fuzariózam klíčiacich rastlín a pýtiovej hnilobe koreňov kukurice. Absencia fungicídneho morenia kukurice sa v praxi veľmi nevyskytuje, v rámci pokusníctva však boli zaradené dva varianty aj v tomto režime, aby bolo možné odsledovať aj vplyv samotného SAP.

V rámci laboratórneho pokusu boli rastliny pestované v rastovej komore pri teplote 18–20 °C, so svetelnou periódou 16 hodín. Ako substrát bola použitá zmes záhradníckeho substrátu, piesku a ornice v pomere 1:1:1. Pred výsevom bola namiešaná zmes sterilizovaná v autokláve, aby boli eliminované všetky potenciálne patogény, prirodzene sa vyskytujúce v jednotlivých zložkách substrátu. V jednej pokusnej nádobe bolo vysiatych 6 zŕn kukurice. Na umelú inokuláciu substrátu bolo použité mycélium patogénu Fusarium culmorum, ktoré sa nechalo prerásť na jačmenných krúpoch alebo lúpanom prose.

Tab.: 1: Varianty ošetrenia osiva

Obr. 1: Detail na rastliny kukurice siatej v pôde infikovanej Fusarium culmorum pri rôznych variantoch ošetrenia semien (zľava: Kontrola, SAP, Fungicíd, Fungicíd + SAP)

Hodnotenie klíčivosti, výšky rastlín kukurice a ďalších parametrov

Sedem dní po výseve bola hodnotená vzchádzavosť a výška rastlín. Treba povedať, že infekčný tlak Fusarium culmorum navodený v pokuse bol veľmi veľký a v reálnych poľných podmienkach je situácia oveľa miernejšia. V nekontaminovanej pôde sa klíčivosť variantov pohybovala v rozpätí 91,7–100 % (graf 1), čo predstavuje prirodzený strop klíčivosti daného osiva v ideálnych podmienkach. V pôde infikovanej Fusarium culmorum sa rapídne znížila klíčivosť neošetreného kontrolného variantu, a to na 63,0 %. V porovnaní s ním sólová aplikácia SAP na osivo bez fungicídu podporila klíčenie o 26,5 %. Pritom SAP nie je látka, ktorá by cielene pôsobila ako prevencia hubových chorôb. V experimentoch však vykazuje potenciál prispievať ku komfortu semien pri klíčení v rôznych podmienkach a tým ich väčšiemu výkonu a celkovej úspešnosti osiva. Ošetrenie fungicídom a kombináciou fungicídu a SAP boli v rámci pokusu najúčinnejšie. Tieto dve ošetrenia vykazovali vzájomne rovnaký pozitívny efekt na percento vyklíčených rastlín.

Okrem samotného klíčenia je pre posúdenie účinku ošetrenia vhodné skontrolovať aspoň jeden ďalší ukazovateľ rastu a vývoja, pretože niektoré rastliny sa síce formálne môžu pokladať za vyklíčené, ale nie sú ďalej životaschopné alebo natoľko vitálne, aby neskôr vytvorili plne vyvinutý šúľok. Preto bola v pokuse hodnotená aj výška rastlín (graf 2). Rastliny v sterilnej pôde vo všetkých variantoch vykazovali veľmi vyrovnaný rast a priemerná výška stebla sa pohybovala v rozpätí 118,33–126,00 mm. Situácia v podmienkach infekčného tlaku bola podstatne odlišná a priemerná inhibícia rastu celého súboru predstavovala 51 % v porovnaní s rastlinami v sterilnej pôde. Neošetrené rastliny z kontrolnej skupiny dosahovali len tretinovú výšku v porovnaní so sterilnou pôdou (40,99 vs. 126,00 mm). Akékoľvek ďalšie ošetrenie napomáhalo lepšiemu rastu (obr. 1). Samostatné fungicídne ošetrenie vykazovalo najvýznamnejší efekt a výrazná podpora rastu bola zaznamenaná aj na variante s kombináciou fungicídu a SAP. V nepriaznivých podmienkach však aj samotná aplikácia SAP na osivo podporila rast kukurice približne o polovicu, čo je veľmi pozitívny výsledok, nakoľko Európska únia neustále tlačí na znižovanie celkového objemu používania pesticídov v poľnohospodárstve.

Z jednotlivých variantov boli tiež odobrané listy kukurice na kvantifikáciu patogénnej DNA pomocou Real Time PCR. Táto metóda je veľmi citlivá a schopná detekovať prítomnosť DNA fuzárií v rastlinných pletivách aj vtedy, keď ešte rastliny na pohľad vyzerajú úplne zdravé a nevykazujú žiadne symptómy ochorenia. Real Time PCR potvrdila až 3násobné zníženie patogénnej DNA v rastlinách zo semien ošetrených samotným SAP, vo variante s moridlom bolo zníženie 7násobné.

Maloparcelový poľný pokus s rovnakými variantmi bol realizovaný v Borovciach na Výskumnom pracovisku NPPC - VÚRV Piešťany. Konvenčné spracovanie pôdy zahŕňalo jesennú hlbokú orbu a jarné použitie ťažkých brán. Na jar bola pôda ďalej spracovaná len plytko a v rámci predsejbovej prípravy bola kompaktorom zapravená močovina v dávke 100 kg/ha a NPK 15-15-15 v dávke 200 kg/ha. Herbicídne ošetrenie v čase sejby nebolo potrebné aplikovať, nakoľko pozemok nebol zaburinený. Sejba prebehla 27. 4. 2021 s výsevkom 75 000 zŕn na hektár.

Pôda v čase sejby bola mierne vlhká, čo je ideálne pre zakladanie porastov kukurice. Pre testovanie účinku SAP na vzchádzanie by však bol „vhodnejší“ skôr vlahový deficit, aby sa naplno prejavili možnosti, ktoré tento typ pomocnej látky ponúka. Po sejbe boli zaznamenané aj výdatné zrážky (graf 3), preto vzchádzanie kukurice bolo všeobecne pomerne rýchle a vyrovnané. Uzávierka monitoringu vzchádzania na 22. deň po sejbe vykazovala veľmi vysokú poľnú vzchádzavosť osiva a takmer zhodný počet rastlín na jednotku plochy vo všetkých sledovaných variantoch. Úvod a priebeh ich vzchádzania bol však odlišný (graf 4). V prvom termíne hodnotenia sa poľná vzchádzavosť pohybovala v rozpätí 15,6–39,4 % s priemerom 27,6 %. Zo samostatných ošetrení bolo účinnejšie to fungicídne, pričom však SAP tiež výrazne podporoval vzchádzanie. V absolútnom vyjadrení to znamenalo prírastok 12 083 rastlín pre fungicíd a 6 250 rastlín pre SAP v porovnaní s kontrolnou skupinou. Synergický účinok aplikácie oboch látok vykazoval na poľnú vzchádzavosť najlepší vplyv. Prírastok vzchádzania tu predstavoval 23,9 %, tj. 17 916 rastlín na hektár, čo znamená, že rýchlosť vzchádzania stúpla 2,5násobne. V nasledujúcom termíne hodnotenia bolo vzídených priemerne 75,6 % rastlín. Zachovával sa trend prírastkov sólových ošetrení tak, ako bol nastolený v úvode monitoringu a pôsobenie SAP na nemorenom osive stále zabezpečovalo vysoký podporný účinok vzchádzania. Kombinácia dvoch látok už v tomto termíne nevykazovala zrýchlenie.

V štádiu 3–4 listov boli odobraté vzorky nadzemnej biomasy a koreňov. Vzhľadom na pôdno-ekologické podmienky pokusnej lokality bola táto fáza dosiahnutá 29 dní po sejbe. Nakoľko však koreňová sústava kukurice je v tomto veku rastliny už veľmi rozrastená, nebolo možné extrahovať ju z pôdy kompletnú. Uvažujeme preto len s hĺbkou do 0,5 m. Z predchádzajúcich skúseností so SAP na našom pracovisku vieme, že pri rôznych plodinách podporuje v prvých fázach najmä rast koreňovej sústavy. Zo štatistického hľadiska mal vplyv fungicídneho morenia aj aplikácie SAP rovnako veľký posilňujúci účinok na celkový rast koreňovej sústavy (graf 5). V porovnaní s kontrolnou skupinou zabezpečili mohutnejšie korene o 17,9 resp. 22,4 %. Súbežné ošetrenie oboma látkami na intenzívnom variante zabezpečilo ešte ďalší významný nárast hmotnosti sušiny koreňov. Zároveň bol tento variant jediný, ktorý na úrovni nadzemnej časti rastliny vykazoval významný prírastok sušiny (+23,5 %).

Graf 1: Klíčenie rastlín v nádobovom pokuse

Graf 2: Výška rastlín v nádobovom pokuse

Graf 3: Teplota vzduchu a úhrn zrážok v dennom kroku, Borovce 2021

Graf 4: Vzchádzanie rastlín v poľnom pokuse

Graf 5: Hmotnosť biomasy vzídených rastlín

Záver

Fungicídne ošetrenie osiva kukurice siatej má pri zakladaní porastov nespochybniteľnú úlohu. Využitie SAP pre podporu vzchádzania je veľmi úspešné najmä v suchších podmienkach, pretože sprístupnenie vlahy pre osivo je jeho základnou funkciou. Z aktuálneho experimentu však vyplýva aj informácia o tom, že do určitej miery pomáha zmierňovať infekčný tlak Fusarium culmorum, ktoré negatívne pôsobí na vzchádzajúce rastliny kukurice siatej. Ak by sa tento trend potvrdil aj pri iných patogénoch, do budúcnosti by to znamenalo potenciál pre zníženie množstva klasických moridiel, prípadne ich náhradu biologickými alebo inými látkami, ktoré spravidla bývajú menej účinné.

Táto práca bola podporená Európskym fondom regionálneho rozvoja v rámci programu Interreg V-A SK-CZ, projekt „Využitie superabsorpčných polymérov (SAP) ako inovačného nástroja na zmiernenie dopadov klimatickej zmeny v poľnohospodárstve“, ITMS: 304011Y185.

Ing. Katarína Hrčková¹, Mgr. Marcela Gubišová, PhD.¹, Mgr. Martina Hudcovicová, PhD.¹, Doc. RNDr. Miroslav Horník, PhD.², Mgr. Katarína Ondreičková, PhD.¹, Ing. Gubiš Jozef, PhD.¹, Ing. Marian Valentin, PhD.^3
1NPPC - Výskumný ústav rastlinnej výroby, Piešťany, ²Univerzita sv. Cyrila a Metoda v Trnave, ³PeWaS s.r.o.