Chemap Agro s.r.o.

Vliv vodního stresu na vodní režim brambor

19. 05. 2021 Ing. Lucie Jindrová, Doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.; Česká zemědělská univerzita v Praze Technologie pěstování Zobrazeno 453x

Lilek brambor patří mezi rostliny, které se na území ČR pěstují již od roku 1632 a jeho pěstební plocha je v rámci jednotlivých let relativně stabilní, jak dokládá tabulka 1. Z ní vyplývá, že nejvyšší pěstební plocha brambor byla v roce 2018, kdy činila 28 893 ha, z toho v zemědělském sektoru 22 889 ha a v sektoru domácností 6 004 ha.

Průměrný hektarový výnos činil 27,19 t/ha. Pěstování polních plodin, tedy i brambor, je ovlivněno celou řadou faktorů, které v konečném důsledku limitují výši a kvalitu sklizeného produktu. Významným faktorem, který ovlivňuje produkci je množství vody.

Vodní stres

Ve vztahu k rostlinám rozlišujeme vodní stres, který je možné rozdělit na vodní deficit a na nadbytek vody.

Vodní deficit je hrozbou z hlediska udržitelnosti produkce plodin v podmínkách měnícího se klimatu (Anjum et al. 2011), protože srážky nejsou rovnoměrně rozděleny během vegetace. Stres z deficitu vody vzniká ve chvíli, kdy rostlina během svých fyziologických procesů ztratí více vody, než jí přijme. Jak již bylo uvedeno výše, tak deficit vody u brambor vede ke snížení výnosu a kvality hlíz (Hassanpanah, 2010). Citlivost rostlin lilku bramboru na vodní stres je přičítána jejich relativně mělkým a řídkým kořenům (Fuchs 1990, Jefferies 1993). Costa et a1. (1997) uvádí, že kořeny lilku bramboru jsou nejen mělké, ale také relativně málo široké. Hloubka kořenů se může pohybovat mezi 0,5 až 1,0 m dle odrůdy a typu půdy. Velký podíl délky kořene (asi 85 %) je koncentrován v horních 0,3 m. Další příčinou vysoké citlivosti brambor na sucho je také nízká schopnost udržet vyšší rozdíl mezi vodním potenciálem půdy a listů.

Druhým typem vodního stresu je způsoben nadbytkem vody. Mahajan et Tuteja (2005) uvádějí, že zamokřená půda je neprovzdušněná. U rostlin dochází následkem špatného provzdušnění půdy k hypoxii a anoxii. Při hypoxii dochází ke snížení kyslíku v pletivech rostlin pod optimální úroveň a zvyšuje se rychlost dýchání. Rybáček et al. (1988) konstatují, že trsy hlíz lilku bramboru jsou velmi citlivé na intramolekulární dýchání, a tak při zaplavení porostu hynou. Zamokření půdy je škodlivé zejména v době klíčení, kvetení a dozrávání hlíz lilku bramboru. Při dlouhodobém zatopení kořenového systému dojde k vytvoření anaerobního prostředí, ve kterém nemohou probíhat procesy s příjmem živin nebo kyslíku. Tím u rostlin opět dochází k narušení fyziologických procesů, které mohou mít v konečném důsledku za příčinu úhyn rostliny (Mahajan et Tuteja 2005).

Na základě těchto skutečností bylo cílem práce zjistit rozdíly v relativním obsahu vody a vodním potenciálu listů lilku bramboru v průběhu jejich ontogenetického vývoje v závislosti na působení nedostatku a nadbytku vody.

Tab. 1: Vývoj ploch, hektarových výnosů a sklizní brambor (ČSÚ, 2020)

Parametr

Rok

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

Plocha (ha)

23 652

23 205

23 992

22 681

23 414

23 418

22 889

22 894

Výnos (t/ha)

27,98

23,12

29,07

22,26

29,88

29,42

25,50

27,19

Sklizeň (t)

661 795

536 450

697 539

504 955

699 605

688 970

583 560

622 600

Pokusy

Ve skleníkových podmínkách byl sledován vliv vodního deficitu a hypoxického stresu na relativní obsah vody a vodní potenciál v listech bramboru. Jako pokusný materiál byly použity čtyři odrůdy brambor: Laura, Marabel, Milva a Valfi. Rostliny byly pěstovány v nádobách o objemu 5 litrů, v substrátu Hawita za přirozeného světelného režimu (13/11 hod.) a teplotního režimu 22 °C/17 °C. Před zahájením experimentu byly do nádoby přidány 2 g hnojiva NPK (8-24-24). Schéma pokusu zahrnovalo tři varianty: kontrola (závlaha 450 ml/nádobu), hypoxie (trvalé zamokření) a vodní deficit (navození postupným vysycháním substrátu). Rostliny všech experimentálních variant byly dvakrát hnojeny 3% roztokem NPK (8-24-24) ve 450 ml zálivky v době kvetení (26. den pokusu) a v době tvorby hlíz (53. den pokusu).

U pokusných rostlin byl sledován v rámci vybraných vývojových fázích (BBCH: 19; 22; 29; 33; 45; 51; 55; 65; 75; 85; 91; 95) relativní obsah vody (RWC) na základě metodiky Dhopte and Manuel (2002). Relativní obsah vody (RWC) udává kolik vody z maximálního možného množství rostlina skutečně obsahuje. Vyjadřuje se v procentech. Vypočítává se na základě vztahu: RWC (%) = (FW - DW / TW - DW) × 100 [%], kde: FW = čerstvá hmotnost; DW = hmotnost sušiny; TW =hmotnost po nasycení.

Dále byl sledován vodní potenciál buněčné šťávy listů pomocí přístroje WP4C (Decagon Devices, Inc., Pullman, USA). Vodní potenciál se stanovuje na základě teploty rosného bodu a tlaku nasycených par (Haghverdi et al. 2020).

Založení pokusu
Založení pokusu

Reakce odrůd brambor na sucho
Reakce odrůd brambor na sucho

Reakce odrůd na zamokření
Reakce odrůd na zamokření

Výsledky

Z grafu 1 jsou patrné rozdíly v průměrných hodnotách relativního obsahu vody (RWC) vybraných odrůd brambor v závislosti na působení vodního stresu. Z uvedeného grafu je patrné, že odrůda Valfi vykazovala vyšších hodnot RWC v porovnání se zbývajícími odrůdami zařazenými do pokusu. V případě trvalého zamokření (varianta Mokro) byla hodnota RWC nejvyšší u odrůdy Valfi (85,8 %), avšak hodnota RWC zjištěná u odrůdy Milva byla nižší pouze o 0,9 %. Nejnižší hodnota relativního obsahu vody byla zaznamenána u odrůdy Marabel (74,6 %).

Na vodní deficit (sucho) nejcitlivěji reagovala odrůda Marabel, u níž byla hodnota RWC 71,8 %. Naopak jako tolerantní k vodnímu deficitu se jeví odrůda Valfi (82,4 %). V porovnání s rostlinami z kontrolní varianty byly vyšší rozdíly relativního obsahu vody naměřeny u varianty stresované vodním deficitem, kdy průměrná hodnota RWC u této varianty činila 75,3 %, kdežto v případě zamokření 80,5 %.

Změny v hodnotách vodního potenciálu listů vybraných odrůd brambor v závislosti na působení vodního stresu jsou uvedeny v grafu 2. Z uvedeného grafu vyplývá, že hodnota vodního potenciálu kontrolních rostlin byla v rámci testovaných odrůd vyrovnána, neboť se pohybovala v rozpětí hodnot od -1,05 MPa (Marabel) do -0,99 MPa (Valfi). Snížení hodnot vodního potenciálu v porovnání s kontrolními rostlinami signalizuje působení stresoru.

V případě vodního deficitu se nejvýrazněji vodní potenciál snížil u odrůdy Milva, kdy dosáhl hodnoty -1,4 MPa. V tomto případě lze konstatovat, že rostliny byly již výrazně stresovány vodním deficitem. Naopak v případě odrůdy Laura se v porovnání s kontrolou vodní potenciál neprůkazně zvýšil o 2,9 % (-0,90 MPa), tedy dosahoval hodnot kontrolních, zavlažovaných, rostlin.

Vodní potenciál rostlin brambor pěstovaných v podmínkách anoxie (zamokření) nevykazoval vliv genotypu, neboť mezi odrůdami nebyly nalezeny rozdíly. Hodnoty vodního potenciálu těchto rostlin byly ve stejném intervalu, jako rostliny kontrolní. Nejvyšší hodnota vodního potenciálu byla naměřena u odrůd Marabel a Milva (-0,99 MPa). Naopak nejnižší u odrůdy Laura (-1,05 MPa).

Z uvedených výsledků je patrné, že rostliny brambor citlivěji reagují na vodní deficit v porovnání se zamokřením.

Graf: 1: Změny hodnot relativního obsahu vody (RWC, %) vybraných odrůd brambor v závislosti na variantě pokusu
Graf: 1: Změny hodnot relativního obsahu vody (RWC, %) vybraných odrůd brambor v závislosti na variantě pokusu

Graf: 2: Vliv varianty pokusu na vodní potenciál (MPa) vybraných odrůd brambor
Graf: 2: Vliv varianty pokusu na vodní potenciál (MPa) vybraných odrůd brambor

Závěr

Ze získaných výsledků vyplývá, že existují mezi odrůdami genotypové rozdíly v reakci na vodní stres.

Jako odrůdu s nejvyšší tolerancí k vodnímu deficitu se ze sledovaného sortimentu odrůd jeví odrůda Laura a Valfi. Naopak odrůdy Milva a Marabel byly na vodní deficit citlivé.

Odrůdu s nejvyšší tolerancí nebo citlivostí k nadbytku vody nelze zcela jednoznačně určit, neboť mezi odrůdami nebyly nalezeny průkazné rozdíly, přesto lze konstatovat, že jako odolná vůči nadbytku vody se jeví odrůda Valfi a naopak jako citlivá odrůda Marabel.

Odrůdy brambor citlivěji reagovaly na vodní deficit v porovnání s hypoxií (zamokření).

Použitá literatura je k dispozici u autorů.

Vytvořeno na základě diplomové práce pod vedením Doc. Ing. Františka Hniličky, Ph.D.

Literatura:
Anjum, S. A., Xie, X. Y., Wang, L. C., Saleem, M. F., Man, C., Lei, W. 2011. Morphological, physiological and biochemical responses of plants to drought stress. African Journal of Agricultural Research 6 (9): 2026–2032.
Costa, L. D., Gianquinto, G., Vedove, G. D., Giovanardi, R. 1997. Yield, water use efficiency and nitrogen uptake in potato: Influence of drought stress. Potato Research 40: 19–34.
Rojíček, M. (Ed.) 2020: Statistická ročenka České republiky 2020, Český statistický úřad, Praha: 385–390. ISBN 978-80-250-3051-6.
Dhopte A.M., Manuel L.M. 2002. Principles and Techniques for Plant Scientists. 1st Edition. Odhpur, Updesh Purohit for Agribios (India), 373. IBSN: 81-7754-116-1.
Fuchs, M. 1990. Infrared measurement of canopy temperature of detection of plant water-stress. Theoretical Applied Climatology, 42: 253–261.
Haghverdi, A.; Najarchi, M.; Öztürk, H.S.; Durner, W. 2020. Studying Unimodal, Bimodal, PDI and Bimodal-PDI Variants of Multiple Soil Water Retention Models: I. Direct Model Fit Using the Extended Evaporation and Dewpoint Methods. Water 12: 900.
Hassanpanah, D. 2010. Evaluation of potato advanced cultivars against water deficit stress under in vitro and in vivo conditions. Biotechnology 9 (2): 164–169.

Související články

S technologií strip-till nejen na svahy

02. 06. 2021 Ing. Marcel Herout, Ph.D.; KWS OSIVA s. r. o. Technologie pěstování Zobrazeno 482x

Hluboké kypření půdy v ose budoucích řádků cukrové řepy

28. 05. 2021 Prof. Ing. Josef Pulkrábek, CSc. a kol. Technologie pěstování Zobrazeno 448x

Vliv podsevů v kukuřici z hlediska omezení eroze

26. 05. 2021 Ing. David Kincl, Ing. David Kabelka, Ph.D., Ing. Jan Srbek; Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i. Praha-Zbraslav Technologie pěstování Zobrazeno 535x

Cílené výsevy meziplodin do meziřadí chmelnice (2)

13. 05. 2021 Doc. Ing. Václav Brant, Ph.D. a kol. Technologie pěstování Zobrazeno 368x

Další články v kategorii Technologie pěstování

detail