Návrh manuálu zjednodušeného výpočtu dávky dusíka
Pestovateľ musí zamerať prioritnú pozornosť na ekonomicky efektívnu a biologicky racionálnu aplikáciu živín pri zohľadnení potrieb porastu v záujme maximálnej produktivity rastlín. Ekonomické a ekologické požiadavky akcentujú potrebu modelovať a regulovať výživu predovšetkým dusíkom tak, aby jeho produkčný účinok bol maximálny a straty boli minimalizované. V tomto kontexte iba racionálna intenzifikácia pestovania plodín umožňuje zaaaabezpečiť programovanú úrodu pri minimalizovaných materiálových vstupov. Na základe toho predkladáme zjednodušený postup výpočtu dávky dusíka, ktorý umožni racionalizáciu pestovania plodín a tým prispieť k eliminácii strát dusíka z pôdneho prostredia.
Vychádzame z poznania, že mineralizáciou organických látok postupne sa vytvárajú prístupné zdroje dusíka vo forme dusičnanu a amoniaku. Vo všeobecnosti sa uznáva, že denná produkcia anorganického dusíka (Nan) predstavuje okolo 0,1-1 kg Nan/ha. Organické zdroje dusíka sú reprezentované humusom(100-150 t/ha), pôdnym edafonom(2-10 t/ha, predstavuje 0,05-0,5 % hmotnosti pôdy), čo je ekvivalentne cca 80-400 kg N/ha a biomasou koreňových pozberových zvyškov(10-40 kg N/ha). Medzi potenciálne zdroje treba rátať i prínosy, ktoré vytvára predplodina. Osobitne významné sú ďatelinoviny, ktoré zanechávajú po prvom roku 60-80 kg N /ha a strukoviny okolo 20-40 kg N/ha.
Aplikácia priemyselných a organických hnojív a stanovenie dávok živín, osobitne dusíka musí vychádzať z kvantifikácie potrieb porastu a reálnych pôdnych zdrojov. Paušálne prístupy v aplikácii hnojív musia byť nahradene diagnostikáciou stavu výživy, ktorá pre potreby hnojenia dusíkom bola podrobne analyzovaná v príspevku zverejnenom v čas. Naše pole čís. 3/2015.
Modelový príklad kvantifikácie pôdnych zdrojov anorganického dusíka(Nan) :
- Pôdne zdroje Nan :
Pri priemernom obsahu humusu okolo 2 % a hmotnosti pôdy vo vrstve do 0,3 m 4,5 mil. kg/ha zásoby humusu predstavujú okolo 90 t/ha. Keď vychádzame z predstavy, že ročne z celkového obsahu humusu sa zmineralizuje okolo 1,5 %, čo predstavuje cca 1359 kg humusu. Pri priemernom obsahu dusíka v humuse okolo 5 % mineralizáciou 1350 kg humusu ročne sa vytvorí okolo 70 kg Nan /ha/rok, čo zodpovedá v dobe vegetácie dennej produkcii anorganického dusíka okolo 0,4 kg/ha/deň. - Predpoklad tvorby Nan mineralizáciou zvyškov rastlinnej biomasy a organického hnojiva:
Predpokladá sa, že v prvom roku z celkového „in putu“ pozberových zvyškov(slama) vrátané koreňov podlieha mineralizácii okolo 65-80 %, 30-50 % maštaľného hnoja, 75-80 % zelenej vegetačnej biomasy vrátané zeleného hnojenia a 15 % rašeliny. Pritom ročný input organických látok do pôdy pri pestovaní obilnín je okolo 1-2 t/ha, okopanín 0,5-1,0 t/ha, ďatelinovín 3-4 t/ha a nadzemná biomasa po repke okolo 5 t/ha. Ďalej 10 t maštaľného hnoja poskytuje okolo 1,7-2,0 t/ha organickej hmoty(40 kg N) a 10 t hnojovice cca 0,6-0,7 t/ha(50 kg N). Predpokladá sa, že v podmienkach intenzívne obhospodarovaných pôd každoročne sa zmineralizuje 3,5-4,0 ton organických látok, čo minimálne zodpovedá cca 45-75 kg N/ha. Intenzita mineralizačných procesov v pôde je determinovaná hydrotermickym režimom v pôde, obsahom a zložením organickej hmoty (z hľadiska zdrojov uhlíka a dusíka) a mikrobiálnou aktivitou. Priebeh a výkonnosť mineralizačnych procesov vrátané tvorby prístupných zdrojov dusíka je závislý od zdrojov uhlíka a dusíka a pomeru C:N v pôde, ktorý je pomerne stabilný okolo 20-25 : 1. Znižovaním pomeru narastá mineralizačna aktivita, ktorá sa prejavuje tvorbou amónneho dusíka. Naproti tomu rozširovaním pomeru C:N nad 25:1 prevláda imobilizácia dusíka biologickou sorpciou.
Návrh modelu diagnostikácie stavu výživy pre výpočet potreby dusíka (metóda bilancie potrieb porastu a obsahu N v pôde).
Zvoleny metodicky prístup výpočtu potreby živín na úroveň programovanej úrody je logicky a môže slúžiť, ako reálne východisko pre stanovenie potreby hnojiva. Model výpočtu dávky dusíka je spracovaní na príklade hnojenia ozimnej pšenice na programovanú úrodu zrna 5 t/ha.
Predkladáme nasledovne základne paradigmy výživy a hnojenia plodín:
- v maximálnej miere zohľadniť reálne potreby porastu na úroveň programovanej úrody, osobitne je to významné pre dusík. Vychádzame z predstavy, že úroda 1 tony zrna oz. pšenice a adekvátne množstvo pozberových zvyškov(korene a slama) vyžaduje okolo 25 - 30 kg N/t/ha (export živín úrodou).
- dávku a chemickú formu dusíka je žiaduce korigovať z ohľadom na schopnosti porastu účinne prijať a efektívne využiť na tvorbu biomasy, zohľadniť termohydrologické podmienky, pH pôdy, rastová fázu a kondíciu porastu,
- dusík prednostne aplikovať v dobe najintenzívnejšieho rastu plodín(odnožovanie, klasenie, kvitnutie),
- zohľadniť reálne zdroje prístupného dusíka (obsah Nan v mg/kg pôdy) a jeho zásoby v kg N/ha, ako aj obsah mobilizovaných zdrojov dusíka vytvorených mineralizáciou počas vegetácie.
- korekciu aplikovanej dávky N uskutočniť podľa informácii o stave výživy a potrebe doplnkového hnojenia (prihnojovanie) počas vegetácie.
- zohľadniť efekt predplodiny, zlepšujúci alebo zhoršujúci živinový stav (± 10-20 %).
Dávku dusíka(DN) stanovíme podľa nasledovnej zjednodušenej rovnice:
DN = (X1 . kv1) - (X2 + X3). kv2
kde: X1 - produkčne potreby porastu (z rozpočtu 25 kg N/t/ha),
X2 - momentálne zdroje prístupného dusíka v pôde v kg Nan/ha, stanovene rozborom pôdy v mg Nan/kg pôdy,
X3 - potenciálne zdroje anorganického dusíka, ktoré vznikajú počas vegetácie ,
kv1 - koeficient využiteľnosti dusíka porastom na úrovní cca 60 %, prepočet na 100 % úroveň (kv1 = 1,66),
kv2 – korekcia na 60 % využiteľnosť(kv2 = 0,6).
Postup výpočtu potreby dusíka pre úrodu 5 t/ha zrna oz. pšenice zahŕňa nasledovné kroky:
- celková potreba dusíka(z rozpočtu 25 kgN/t)pre programovanú úrodu 5 t/ha, ktorá predstavuje náhradu odčerpaného N úrodou:
X1 = 25 kg N/t . 5 t = 125 kg N/ha, - korekcia vypočítanej dávky dusíka na využiteľnosť porastom(kv1):
vychádza sa z predstavy, že koeficient využiteľnosti prístupných zdrojov dusíka je okolo 60 % (kv1 = 60 %). Potom
aproximatívna dávka dusíka(podľa predstavy o 100% využiteľnosti N) pre programovanú úrodu 5 t/ha je nasledovná:
X1 = 125.1,66 = 207,5 kg N/ha = 210 kg/ha - reálne zdroje prístupného Nan v pôde(X2):
pre pôdu strednej zásoby Nan 10,1-20,0 mg N/kg zodpovedá zásobe 45-90 kg Nan/ha, pri priemernej hodnote 15 mg Nan/kg zásoba je okolo 70 kg Nan/ha. Avšak z uvedeného množstva dusíka porast je schopný využiť iba 60 %(kv2 = 0,6).
X2 = 70 . 0,6 = 40 kg Nan/ha - potenciálne zdroje vytvorené mineralizáciou organických foriem N počas vegetácie(X3):
vychádza sa z predstavy, že denná tvorba Nan je cca 0,4 kg Nan/ha/deň a pri dĺžke vegetačného obdobia cca 220 dni mineralizáciou sa vytvorí okolo 90 kg Nan (220.0,4 = 90), korekcie na využiteľnosť N porastom(kv2 = 0,6) porast disponuje obsahom cca 55 kg Nan/ha (90.0,6).
X3 = O,4 . 220 . 0,6 = 55 kg Nan/ha
Na základe uvedeného reálna potreba dusíka pre dosiahnutie úrody 5 t/ha je nasledovná:
DN = 210 – (40 + 55) = 115 kg N/ha
Vypočítanú dávku dusíka 115 kg N/ha odporúčame aplikovať v nasledovných termínov: základné hnojenie – 0 kg N/ha, regeneračne hnojenie - 30 kg N/ha, prvé produkčne - 45 kg N/ha a druhé produkčne - 40 kg N/ha.
Predikcia potreby hnojenia dusíkom nie je absolútna, viaceré údaje vykazujú značnú hladinu premenlivosti. Mame do činenia z významnou variabilitou faktorov, ktoré rozhodujú o reálnych a ťažko programovateľných procesov výživy. Predovšetkým je rozdielny vplyv vegetačného ročníka, ktorý vytvára špecifické hydrotermicke podmienky, ďalej aktivita pôdnej mikroflóry, sorpčná kapacita, fyzikálne vlastnosti pôdy, pH, objem koreňovej hmoty, aerácia pôdy a ďalšie faktory, ktoré rozhodujú o tvorbe reálnych zdrojov N, ich transporte v pôdnom prostredí a prijme porastom. V agrochémii platí uzancia o efektívnosti príjmu živín, ktorá pre dusík je stanovená na 60 %. Pritom uvedená hodnota bola stanovená na základe nepriamych meraní. Je to iba teoreticky predpoklad, ktorý v závislosti od merateľných, ale aj nemerateľných faktorov môže byť 20 %, ale aj 80 %(?), čo značne komplikuje exaktnosť výpočtu skutkového živinového stavu a reálnej potreby dusíka. I napriek tomu predložená metodika umožňuje zvýšiť exaktnosť vo výpočte potrebnej dávky dusíka a tým sa priblížiť k reálnej potrebe porastu, ktorá je prínosom v racionalizácii spotreby priemyselných hnojív a rentability produkcie úrody.
Prihnojovanie dusíkom počas vegetácie
Prihnojovanie porastu dusíkom počas vegetácie sa spravidla realizuje podľa výsledkov diagnostikácie stavu prístupného anorganického dusíka v pôde alebo prijatého dusíka porastom(tzv. listová analýza) ako aj vizuálneho zhodnotenia kondície porastu. Vychádza sa z predstavy, že porast plodín najcitlivejšie reaguje na zmeny v živinovom prostredí. Obsah živín v rastline ma bezprostredný vzťah k produkčnej aktivite porastu. Výsledky analýzy nadzemnej biomasy poskytujú informácie o poruche výživy skôr ako sa môžu prejaviť vo vizuálnych symptómoch, čo dovoľuje operatívne realizovať nápravné opatrenia(terapiu) na zlepšenie výživy porastu. Vo všeobecnosti je akcentovaný názor, že hmotnosť biomasy je funkciou stavu výživy dusíkom a výkonnosti produkčného procesu porastu.
Treba však konštatovať, že ani jedna metóda nie je absolútna a iba dovoľuje čiastočne sa priblížiť v hodnotení reálneho stavu, čo umožňuje výrazné prispieť k racionalizácii v aplikácii priemyselných hnojív a optimalizácii výživy porastov pestovaných plodín.
V minulosti bolo predložených viacero metód a preto pestovatelia uplatňujú rozdielne metodické prístupy. Napríklad farmári v Holandsku prihnojovanie porastu kukurice dusíkom realizujú na základe obsahu dusíka v xylémovom exudáte, získanom po zrezaní stebla kukurice. V našich podmienkach pri pestovaní ozimín bola vypracovaná a plošne aplikovaná Metoda listovej analýzy(podľa Michalíka a Ložeka,1978,1985,1989), ktorá hodnotí stav dusíkatej výživy podľa výsledkov koncentrácie dusíka v sušine nadzemnej hmoty 100 rastlín. Optimálne hodnoty interakcie koncentrácie N a hmotnosti rastlín sú uvedené v Tab.
V prípade, že hodnota hmotnosti sušiny 100 rastlín v g zodpovedajúca koncentrácii dusíka v % je menšia ako je uvedený limit stavu N-výživy v Tab.1 odporúčame aplikovať hnojenie dusíkom v jednorazovej dávke cca 30 - 45 kg N/ha. Naproti tomu hodnoty hmotnosti 100 rastlín v g zodpovedajúce koncentrácii N v % , ktoré presahujú v tabuľke uvedené hmotnostné limity predikujú optimálny stav dusíkatej výživy. V tomto prípade nie je potrebne hnojiť dusíkom.
Tab.: Limity stavu N- výživy ako kritérium úrovni výživy a korekcia hnojenia počas vegetácie ozimín (upravená metóda Michalíka a Ložeka,1989)
Predmetná metóda poskytuje informáciu o aplikácii N-hnojíva počas celého obdobia vegetácie. Vypočítaná dávka dusíka pre produkčne a kvalitatívne hnojenie zodpovedá kritériám na ekologizáciu hnojenia a efektívnu racionalizáciu pestovania obilnín.
