Hnojení jarního ječmene dusíkem - co vše spolu může souviset a proč vždy hnojení „nefunguje“, jak si přejeme

08. 04. 2020 Ing. Jindřich Černý, Ph.D. a kol. Hnojení Zobrazeno 4899x

U jarního ječmene, obdobně jako u jiných obilnin (např. pšenice), velice dobře koresponduje výnos s odběrem živin. Bylo by tedy možné konstatovat, že jeho hnojení bude celkem jednoduché. Níže uvedené teoretické výpočty nám vše jen potvrzují. Proč se ale praktické dopady hnojení dusíkem často od našich představ odlišují? Bylo by možné konstatovat, že jsme se přepočítali nebo snad lze tvrdit, že je ječmen nevypočitatelný?

Výpočet potřeby dusíku

Teoretický výpočet potřeby dusíku může být odvozen z odběrového normativu, tj. potřeby dusíku na jednu tunu hlavního produktu, tedy zrna. Většina publikací se shoduje, že odběrový normativ dusíku jarním ječmenem je 22–25 kg N na jednu tunu zrna. Pokud se budeme „držet“ (zejména pro sladovnický) ječmen nižších hodnot, tj. 22 kg N/t zrna, pak pro výnos 3 t/ha by měla rostlina mít k dispozici 66 kg N, pro výnos 5 t/ha 110 kg N/ha a pro výnos 7 t/ha 154 kg N/ha. Může se to zdát přehnaně vysoká dávka, ale není.

Pokud na výpočet půjdeme obráceně a budeme chtít dosáhnout maximálně 11 % dusíkatých látek v zrnu (NL), pak při použití „koeficientu“ 6,25 pro přepočet obsahu dusíku v bílkovinném komplexu zrna ječmene vypočteme obsah dusíku v zrnu. 11 % NL : 6,25 = 1,76 % N. Ve 100 kg zrna je tedy 1,76 kg N, čili 17,6 kg N v jedné tuně. Nesmíme zapomenout, že část dusíku je na konci vegetace také ve slámě (cca 0,4 %, tedy 4 kg N/t slámy). Poměr výnosu zrna a slámy jarního ječmene je přibližně 1:0,6. Na jednu tunu zrna tak připadá přibližně 0,6 t slámy. Pokud tyto údaje přepočteme na dusík, odebere rostlina 17,6 kg N na výnos jedné tuny zrna a 2,4 kg N na výnos 0,6 t slámy. Celkem 20 kg N. Přibližně 10 % z celkového odběru dusíku nadzemní biomasou je lokalizováno v kořenech, což jsou 2 kg N. Výsledná potřeba dusíku na jednu tunu výnosu sladovnického ječmene při obsahu 11 % NL je 22 kg N. Stejné číslo, se kterým jsme počítali na začátku. Tyto výpočty, se kterými se v našich příspěvcích můžete setkat, korespondují s výsledky z dlouhodobých polních pokusů.

Proč hnojení dusíkem vždy nefunguje?

Z výše uvedených údajů a teoretických poznatků o působení dusíku na výnos by mělo vyplynout, že čím vyšší dávku dusíku budu aplikovat, tím vyšší výnos mohu dosáhnout. Závislost mezi dávkou dusíku a výnosem pochopitelně není lineární, to je již známé z počátku minulého století. Tento poznatek byl označen jako „Zákon klesajících přírůstků výnosu“ a ve výživě rostlin s tím musíme počítat (graf 1). U pšenice tato závislost celkem platí, ozimý ječmen se při odpovídajícím hnojení dusíkem také v rozsahu křivek vyskytuje. Tak proč tyto zákonitosti zcela neplatí pro jarní ječmen?

Graf 1: Schematické znázornění "Zákona klesajících přírůstů výnosu" ve výživě rostlin

Výnosy jarního ječmene

Dávky dusíku v zemědělství se v posledních letech zvyšují. Přestože se nemusí zvyšovat dávky přímo k ječmeni, lze předpokládat že určitý podíl aplikovaného dusíku k jiným plodinám bude na ječmen působit (tzv. reziduální dusík). Pochopitelně nesmíme zapomínat započítat do celkového množství dusíku, který bude dostupný pro jarní ječmen, také dusík z mineralizace organických a statkových hnojiv. Jak vyplývá z údajů Českého statistického úřadu, průměrné výnosy jarního ječmene v letech 2008–2014 poměrně kolísaly od roku 2014 dochází k mírnému poklesu (graf 2). Proč hnojení dusíkem nepřispívá přímo úměrně ke zvýšení jeho výnosu? Obecně je „viníkem“ označováno počasí. Pravdou je, že jarní ječmen, který se řadí mezi citlivé plodiny s mnoha „kritickými“ fázemi, je průběhem počasí značně ovlivňován.

Graf 2: Průměrný výnos zrna jarního ječmene (t/ha) a spotřeba dusíku (kg/ha z. p.) v ČR v letech 2008–2018, (zdroj ČSÚ)

Kritické fáze růstu

Jarní ječmen má několik fází růstu, které mohou značně (negativně) ovlivnit výnos. Jsou to zejména období na počátku vegetace. Na konci vegetace je z výnosových parametrů ovlivňována především hmotnost tisíce semen a velikost zrn (podíl na sítech) a z pohledu sladovnického ječmene také obsah dusíkatých látek v zrnu. Některá specifika uvedeme v následujících odstavcích.

Klíčení

První problematickou fází je již během klíčení. Vhodné podmínky pro klíčení jarního ječmene by měly především umožnit přístup vzduchu k osivu, a také vodu pro iniciaci klíčení. „Tvrdá postýlka, měkká peřinka“, jak je často popisováno správné seťové lůžko, nemusí být pro ječmen zcela platné. Kyprá peřinka platí, ale tvrdá postýlka již může způsobovat některé komplikace při rozvoji kořenů. Pro jarní ječmen je celkem specifické, že ho lze obtížněji pěstovat v nádobách, například pro účely laboratorních pokusů, jelikož v těchto podmínkách nedokážeme vhodné „seťové lůžko“ vytvořit a zejména udržet. Tuto problematiku nebudeme více rozebírat, ale počátek vývoje úzce souvisí s příjmem dusíku v dalším období růstu.

Již při klíčení, v průběhu počátečního vývinu embria v semeni (tzv. fáze embriogeneze), je u ječmene významně ovlivněn základ celé rostliny (kořenů a zejména nadzemní biomasy). Dělením vrcholové (apikální) buňky vzniká mnohobuněčný kulovitý útvar. V této fázi již dochází k postupnému rozlišení základních typů meristémů. Dochází také k polarizaci embrya a vytváří se (diferencuje) kořenový pól (hypofýza) a stonkový pól (epifýza). Tento vývoj je u jarního ječmene poměrně rychlý a trvá 1 až 2 týdny (obr. 1).

Architektura nadzemních částí je nakonec určena činností apikálních meristémů. Organizace rostlinného těla tedy začíná již během embryogeneze, kdy se apikální meristémy vytváří. Fyziologie a hystologie (studium mikroskopické struktury rostlinných pletiv) je složitější. Avšak z těchto základních informací je patrné, že počáteční podmínky růstu jarního ječmene jsou velice důležité. Vědecké studie jednoznačně potvrzují, že rozhodující je také kvalita osiva. V tomto případě dostatek zásobních látek v endospemu, obsah fosforu, hořčíku, a také dusíku, případně mikroprvků.

Obr. 1: Vegetativní vývoj embrya v semeni ječmene při klíčení; upraveno podle Rossini a kol., 2014; (AM = apikální meristém)

Vzcházení

Po vyklíčení závisí růst nadzemních částí na aktivitě apikálních meristémů, které vytváří opakující se „moduly“ zvané fytomery. Základní fytomer sestává z internody (segment stonku), listu a axilárního pupenu. Konkrétní průběh růstu se liší situace od situace a závisí na faktorech prostředí, jako je světlo vlhko, teplota. Ze dvou identických semen vyrostou odlišné rostliny, pokud vyklíčí na suchém horkém místě nebo ve vlhku a ve stínu. V závislosti na genotypu (odrůdě) a podmínkách prostředí (průběhu počasí), ale také době setí, může být u ječmene vytvořen různý počet listů s různým počtem bazálních internod, které zůstávají krátké, a dalších, které se prodlužují po přechodu z vegetativní do reprodukční (generativí) fáze.

Tyto údaje potvrzují výsledky z našich dlouhodobých polních pokusů ze dvou stanovišť vzdálených jen 15 km od sebe vzdušnou čarou Praha-Suchdol a Červený újezd (okres Kladno). Relativní výnos zrna jarního ječmene na variantách s různými hnojivy se na obou stanovištích v jednotlivých letech většinou liší, a to s ohledem na termín setí, průběh počasí na stanovištích apod. Pro srovnání dat je výnos dlouhodobě nehnojené kontroly na každém stanovišti uveden jako 100 % (graf 3).

To je důvod, proč u ječmene jen obtížně dokážeme „předpovědět“ množství biomasy, které se vytvoří do období kvetení. S růstem (množstvím) nadzemní biomasy přitom úzce souvisí odběr dusíku a dalších prvků, které jsou ječmenem přijímány zejména v období sloupkování. Komplikované také může být „krácení“ stébla. V některých letech se vytváří přirozeně málo slámy, ale nemusí to být jenom vlivem sucha v době sloupkování, neboť meristematická pletiva již budou ovlivněna z dřívějších fází růstu. V jiných letech to zase může způsobit, že nedokážeme „trefit“ vhodný termín regulace porostů a vytvoří se vysoké porosty s rizikem polehnutí. Takové kolísání může mít i jen jedna odrůda. Teoretické výpočty potřeby dusíku uvedené na začátku příspěvku tak mohou již v tuto chvíli trochu selhávat.

Graf 3: Relativní výnos na hnojených variantách ve srovnání s nehnojenou kontrolou (100 %) na stanovišti Červený Újezd (a) a Praha-Suchdol (b)

Odnožování

Přechod z vegetativní do generativní fáze u jarního ječmene pěstovaného za příznivé teploty a světelných podmínek obvykle probíhá během časných stadií vývoje (2–4 týdny po vyklíčení) - obr. 2. Obecně se jedná o přeměny, které jsou řízeny geneticky a hormonálně, ale velký vliv mají také environmentální faktory. První fáze vývoje vegetačního vrcholu určuje, kolik se na rostlině vytvoří odnoží. Rozhodující období je během tvorby listů (cca 2.–6. list).

Dále je již diferencován klas. To je zejména v období odnožování. Toto, často krátké období, tak rozhoduje o budoucím počtu zrn v klasech. Na rozdíl od ozimých obilnin by u jarního ječmene přihnojení dusíkem v období sloupkování tvorbu výnosu již výrazně nepodpořilo, pokud předchozí podmínky neumožnily „přirozený vývoj klasů“. V několika týdnech počátečního vývoje jarního ječmene tak může být rozhodnuto o výnosu, neboť jsou formovány hlavní výnosotvorné prvky, a to počet odnoží (resp. počet klasů na jednotku plochy) a počet zrn v klasech. Pokud však byly vhodné podmínky pro diferenciaci vrcholů a byl založen dostatečný počet odnoží (klasů) a v jednotlivých klasech počet zrn, pak nedostatek dusíku v období sloupkování může další formování výnosu poškodit (obr. 3).

Obr. 2: Generativní vývoj klasu jarního ječmene; upraveno podle Rossini a kol., 2014

Vliv výživného stavu na výnos

Utváření výnosu má spojitost i s celkovou výživou jarního ječmene, tedy nejen dávkou dusíku. Dostupnost živin je silně závislá na mnoha půdních faktorech a často zahrnuje komplexní chemické interakce. Agrochemické vlastnosti pak ovlivňují míru dostupnosti živin rostlinám. Ječmen negativně reaguje především na nízké pH půdy. V kyselých půdách je nižší koncentrace přístupného vápníku v půdním roztoku vápníku v půdním roztoku. Vápník ovlivňuje růst kořenů, zejména jejich aktivní zónu příjmu živin a vody, tj. kořenové vlášení. Vápník má však také významné fyziologické působení v rostlinách. Jeho funkce nebudeme popisovat, (to by bylo na samostatný článek), mnohé procesy jsou však provázány s příjmem a využitím dusíku.

Vliv sucha na příjem živin

Sucho, které bývá v posledních letech na jaře poměrně časté, působí přímo na fyziologické procesy rostlin, ale také nepřímo zasahuje do výživy a příjmu jednotlivých živin. Snížení obsahu půdní vody nejprve sníží přístupnost těch živin, které jsou transportovány k povrchu kořenů hmotovým tokem, jako je dusík (zejména dusičnany), síra (sírany) nebo vápník. Proto stres ze sucha během vegetativní růstové fáze ječmene, kdy je vysoká potřeba živin rostlinami, může mít za následek fyziologické příznaky jejich nedostatku. Ještě nižší vodní potenciál sníží (zpomalí) transport prvků ke kořenům rostlin difuzí. To je typické pro fosfor, a také draslík. Přestože je ječmen dostatečně (optimálně) hnojen dusíkem a dalšími živinami, sníží se při nepříznivých podmínkách jejich příjem rostlinami, což může mít negativní vliv na „udržení“ výnosu.

Pravidelně se také setkáváme s výskytem sucha v průběhu utváření zrna a zrání. Tyto podmínky přispívají ke snížení výnosu (nižší HTS, vyšší propad na sítech). Současně je také pozorován vyšší obsah dusíkatých látek v zrnu. Tato skutečnost bývá zdůvodňována tím, že při nižším výnosu se „zakoncentruje“ dusík v semeni a nepůsobí zde zřeďovací efekt. To je částečně pravda, ale hlavním důvodem zvýšeného obsahu zárodečných bílkovin v zrnu při nedostatku vody je změněný metabolizmus škrobu. Proces ukládání škrobu je citlivější na sucho než transport a ukládání bílkovin. Zvýšení obsahu bílkovin (dusíkatých látek) pozorované za sucha tedy není zvýšením obsahu bílkovin samo o sobě, ale spíše z důvodu nižšího obsahu škrobu. Toto specifikum tzv. „terminálního sucha“ v období plnění zrn má vliv nejen na výnos, ale především kvalitu. Obecně je pro sladování preferován nižší obsah dusíkatých látek, obvykle menší než 11,5 %, jelikož vysoký obsah bílkovin negativně ovlivňuje jak sladový extrakt, tak i kvalitu piva. Terminální sucho a tepelný stres tak zvyšují obsah zárodečných bílkovin v zrnech ječmene, což je činí nevhodným pro sladování.

Obr. 3: Symptomy nedostatku dusíku u jarního ječmene v období sloupkování

Závěr

Ačkoliv se ječmen vyznačuje krátkou dobou vegetace, může v průběhu jeho pěstování nastat mnoho nepředpokládaných situací, které významně ovlivní výnos nebo kvalitu produkce. Nemusí se tedy jednat o chybu agronoma, pokud není dosažen „plánovaný výnos“. Měli bychom vycházet z poznatků, že hnojení dusíkem nám u této plodiny nedokáže vyřešit všechny problémy, ale v příznivých podmínkách může pomoci.

Použitá literatura je k dispozici u autorů.

Tento příspěvek byl připraven s využitím poznatků získaných při řešení Specifického výzkumu „S projekt“ MŠMT ČR - GA FAPPZ č. SV19-03-21140.

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