Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Pôda

Draslík, vápnik, horčík a síra v pôde a v rastline

23-11-2022
prof. Ing. Ivan Michalík, DrSc. | ivmichalik@gmail.com

Obsah celkového draslíka v pôde je v rozpätí od 0,1 do 4,0 %  a v rastlinách 0,2-7,5 %. Pre rastliny je prístupný a prijateľný draslík, ktorý je prítomný v pôdnom roztoku a výmenné viazaný na pôdny sorpčný komplex. Prijateľne zdroje K predstavujú okolo 1-5 % z celkového obsahu draslíka v pôde. Obsah K v rastlinách je závislý od obsahu prístupného K v pôde, rastovej fázy, typu pletiva a botanického druhu plodín. Optimálna koncentrácia celkového draslíka v sušine vegetačnej hmoty sa pohybuje okolo 1,6-2,5 %. Rastliny prijímajú draslík v iónovej forme, pričom jeho prijem je ovplyvňovaní procesmi výmennej sorpcie, antagonizmu i synergizmu a mechanizmom  aktívneho a pasívneho príjmu. Dynamika akumulácie draslíka nadzemnými organmi počas vegetácie čiastočne kopíruje priebeh akumulácie dusíka a tvorbu biomasy s maximom vo fáze steblovania a kvitnutia.

Tab.: Kritéria obsahu prístupného draslíka v závislosti    od zrnitosti pôdy podľa Mehlicha III.(Vaněk a kol.2007)

Tab.

V rastlinách je draslík prítomný vo forme iónov a soli s  organickými kyselinami, sorpčne je viazaný na koloidy a makromolekulárne látky. Koncentrácia draslíka pozitívne vplýva na prijem viacerých iónov tým, že sa využíva jeho koncentračný gradient pri energetickom zabezpečení aktívneho membránového transportu iónov z využitým činnosti K+-ATP-ázy (analógia s H+-pumpou). Zúčastňuje sa viacerých metabolických a biosyntetických procesov, ovplyvňuje vodný režim rastlín, hydratáciu pletív a zodpovedá za osmoticky tlak buniek, čo súvisí z realizáciou transportných procesov a enzymatických reakcii. Okrem toho draslík plní čiatočne funkciu kofaktora enzymatických reakcií, kde sa podieľa syntézy organických látok.

Vysoké koncentrácie draslíka v pôde môžu negatívne  ovplyvniť príjem viacerých katiónov (NH4+, Na+, Zn2+, Mg2+ a  Ca2+). Deficit K sa prejavuje predovšetkým v narušení hydratácie cytoplazmy, poklesom intenzity disimilačnych procesov, syntézy sacharidov, aminokyselín a bielkovín. Narušenie syntézy bielkovín  vyvoláva nadmernú tvorbu voľného amoniaku. V podmienkach deficitu K plodiny slabo odnožujú, vädne nadzemná biomasa. Pri pestovaní oz. pšenice Fecenko a Ložek(2000)odporúčajú aplikovať dávky draslíka od 25 do 80 kg/ha, čo po zohľadnení 50 % využiteľností predstavuje 50-160 kg/ha. Korekcia dávky hnojiva zohľadňuje zrnitostne zloženie pôdy(pôdny druh). Viaceré plodiny a najmä okopaniny, trávy, vinič, ovocne dreviny, ale aj plodová a koreňová zelenina sa vyznačujú vysokými požiadavkami na draslík.

Je potrebne akcentovať poznanie,že KCl alebo KNO3 je fyziologicky kyslé hnojivo. Tým, že viaceré plodiny sú citlivé na prítomnosť chlóru, preto KCl nie je vhodný pre aplikáciu na list. Taktiež sa žiada zohľadňovať intoleranciu niektorých plodín na chlór v KCl(napríklad zemiaky), preto chloridovu formu je potrebne nahradiť síranovou a dusičnanovou formou(najmä K2SO4 a KNO3). Chlór sa podieľa na vyplavovaní vápnika a horčíka vo forme vodorozpustných soli, preto pri vyšších dávkach chloridu draselného sa odporúča súčasne vápnenie.

Vápnik a horčík v pôde a v rastline

Vápnik a horčík sa aktívne zúčastňujú ióno-výmenných procesov v pôde, na formovaní pôdnej štruktúry, vplývajú na pH pôdneho roztoku a procesy príjmu živín. V rastlinách ióny vápnika a horčíka s organickými kyselinami vytvárajú soli, podieľajú sa na stabilizácii biologických membrán a koloidného stavu cytoplazmy.  Horčík  na rozdiel od vápnika vytvára kovalentné a koordinačne väzby s organickými zlúčeninami, je súčasťou významných biologických látok ako chlorofylu, fytínu a  Mg2+-H+-ATP-ázy. Analogicky ako mikroelementy aj Ca2+ a najmä Mg2+ sa podieľa na aktivácii viacerých enzymatických reakcii, osobitne reakcii fosforylácie, redukcie dusičnanov na amoniak, syntézy karoténu, asimilácie molekulového dusíka nitrogenázovym systémom a osmotickych procesov v bunke.     

Obsah Ca a Mg v karbonátovej pôde je značný (0,1 – 6 %) avšak iba 5-10 % z celkového obsahu je pre rastliny prístupná. V sušine nadzemnej hmoty je okolo 0,4-1,5 % Ca a 0,03-0,5 % Mg. Najvyšší obsah je v listoch a generatívnych organoch, pričom 13-20 % horčíka v nadzemnej biomase je vo forme molekuly chlorofylu. Priemerný ročný odber Mg porastom je okolo 10-15 kg/ha. Ročne straty horčíka vyplavovaním  dosahujú približne 10-20 kg/ha. Odporúča sa pravidelná náhrada horčíka hnojením v dávke 25-30 kg/ha/rok. Organickými hnojivami sa ročne uhradí približne 12 kg/ha a priemyselnými hnojivami asi 15-20 kg/ha. Potreby porastu na horčík sa zabezpečujú predovšetkým vápnením  dolomitickými vápencami, eventuálne aplikáciou špeciálnych hnojív z obsahom horčíka ako Kieseriz, Epsonit, Romag, magnezit, chlorid horečnatý a ďalšie.

Deficit Mg sa môže prejaviť i v dôsledku vysokého obsahu v pôde iných katiónov, najmä H+, K+, Ca2+, Na+, Mn2+, NH4+, ale aj  kys. trihydrogén fosforečnej. Nadbytok  horčíka  narušuje rovnováhu  medzi obsahom K a Mg, optimálny pomer Mg:K je ako 1:10-20. Vysoké koncentrácie bázických katiónov v pôde posúvajú pH do alkalickej oblasti, čo nepriaznivo vplýva na prijem HPO42- a H2PO-4 , NO3-,Fe, B, Mn, Zn, Cu. Vysoké nároky na horčík má cukrová repa, hlúbová zelenina, ďateľoviny, zemiaky a vinič.

Základne ciele melioračného vápnenia pôd

Vápenec je zdrojom vápnika, jeho aplikácia (vápnenie) patri do  melioračného programu zvyšovania pôdnej úrodnosti, ktorý je zameraní na neutralizáciu pôdnej kyslosti, vytváranie optimálnej hodnoty pH pre rast plodín (okolo 6-7 pH) a formovanie nasýteného bázickými katiónmi sorpčného komplexu. Uvedené opatrenie zodpovedajú za sorpčne vlastnosti pôdy, formovanie vodostálej hrudkovitej pôdnej štruktúry a mobility živín v pôdnom prostredí. Vápnenie sa realizuje 4-5 ročných intervaloch, čim sa obnovujú straty vápnika odčerpaného úrodou a stratou vyplavovaním, ktoré sa pohybujú od 70 do 125  kg/ha, čo je ekvivalentne 200 kg – 380 kg vápenca.  Odporúčané dávky melioračného vápnenia(do 20 cm vrstvy) sú diferencované v závislosti od zrnitosti pôdy a pH. Pre rozpätie pH : 4,5- 5,5 sa odporúča aplikovať dávky Ca od 0,5  do 6,5 t/ha.

Síra v pôde a v rastline

Síra analogicky ako aj dusík a fosfor podlieha asimilácii za vzniku organických síru obsahujúcich produktov, ktoré plnia významnú a nezastupiteľnú funkciu v rastlinnom organizme. Medzi významne organické produkty s obsahom síry  patria aminokyseliny (systeín a metionín), ďalej acetyl-S-CoAglutation. Z uvedeného vyplýva, že síra a jej organické deriváty sú nevyhnutne pre biosyntézu bielkovín(najmä zásobných tzv.lepkových bielkovín), karboxylových kyselín(mastných kyselín) a tukov, podieľajú sa oxidoredukčnych procesov a  tvorby vitamínov (tiamínu a biotinu). Glutation je zodpovedný za elimináciu kyslíkových reaktívnych radikálov. Tvorba disulfidických väzieb v molekule bielkovín umožňuje vznik sekundárnej a terciárnej štruktúry bielkovín, čo je osobitne významné v prípade enzýmov, ale aj tvorby štruktúrnej matrice lepku.

Obsah síry v pôde je od 0,01 do 0,5 %, pričom organické zlúčeniny sú zastúpené 80-90 % podielom a na anorganické zlúčeniny soli síry s Ca, K, Mg a Na pripadá okolo 10-20 % z celkového obsahu síry. Obsah síry v rastlinách kolíše od 0,07 do 0,54 %, optimálny obsah je okolo 0,16 - 0,3 %. Rastliny prijímajú síru vo forme sulfátového iónu SO42- z pôdy a  čiastočne z atmosféry vo forme SO2.  Koncentrácia SO2 v atmosfére nad 0,5 mg/m3 pôsobí toxicky.

 Vysoké nároky na síru vykazujú plodiny z čeľade kapustovitých, hlúbová zelenina, cibuľa, chmeľ, cesnak, pór, repka olejka, slnečnica, sója a ďatelinoviny. Naproti tomu relatívne nízke požiadavky na síru  prejavujú obilniny. I napriek tomu aplikácia hnojív s obsahom síry pri pestovaní pšenice je opodstatnená z ohľadom na jeho pozitívny efekt na tvorbu štruktúry lepku. Jednotlivé plodiny úrodou exportujú nasledovný obsah síry: obilniny:2-4 kg/t, zemiaky:1-1,5 kg/t, repka olejka: 25 kg/t, ďatelina: 2-2,5 kg/t.

Výživa síry je  úzko prepojená s výživou fosforu a dusíka. V minulosti  pri výrobe superfosfátu sa používala kyselina sirova, ktorá neskôr bola nahradená H3PO4. Preto aplikáciou fosforečného hnojiva súčasné s fosforom do pôdy  sa vnášala aj síra. Napríklad superfosfát (20% P) obsahuje 12% S  a koncentrovaný(trojitý superfosfát) s obsahom 46 % P obsahuje iba 1,4 % S. V terajšej dobe priemyselne hnojiva sú čisté chemické preparáty s minimálnym obsahom vedľajších látok, čo sa prejavuje aj deficitom síry a mikroelementov. Požiadavky na síru sú zrovnateľne z nárokmi na fosfor, avšak obe živiny sú vzájomné v konkurenčnom vzťahu, preto zvýšené dávky fosforu je žiaduce vyrovnať aplikáciou síry a naopak. Na základe komparácie hnojenia P a S  Kinsey(2021) uvádza, že „kým fosfor sa prednostne porastom využíva v počiatočnej rastovej fáze  tzn. 90% do fázy kvitnutia a 10% po odkvitnutí. Naproti tomu síru porast prednostne využíva ku koncu vegetácie t.j. 10% do fázy kvitnutia a 90% po odkvitnutí“. Sírany na rozdiel od fosfátov sú dobre rozpustne a preto vykazujú vysokú mobilitu v pôde, ktorá čiastočne je  zrovnateľná s mobilitou chloridov a dusičnanov. Analogicky ako v prípade dusičnanov i sírany podliehajú vyplavovaniu z pôdy, pritom súčasne sa vyplavuje aj vápnik, horčík a draslík.

Pri hnojení sírou je žiaduca  pravidelná každoročná aplikácia  do pôdy. Udržiavacia  dávka síry je okolo 12-22 kg /ha, odporúča  sa   aplikovať  súčasne s dusíkom a bórom  (z rozpočtu 1 kg S na 10 kg N). Medzi najrozšírenejšie síru obsahujúce priemyselne hnojiva patri DASA.

Väzba horčíka so síranom za vzniku MgSO4 spôsobuje pokles pôdnej reakcie. Sira zohráva  pozitívnu úlohu v zlepšení organoleptickej kvality najmä plodov ovocia. Kinsey(2021) odporúča aplikovať dávky síry 120 kg/ha pre zvýšenie odolnosti rastlín na chlad a zvýšenú vlhkosť pôdy. Je pozoruhodný jeho názor o priaznivom účinku síry pri pestovaní v systéme minimalizácie obrábania pôdy(No-till). Síra je prednostne transportovaná do nadzemných orgánov bazipetalne a akropetalny transport je obmedzený, čo zvyšuje požiadavku na prednostnú aplikáciu hnojív s obsahom síry do pôdy.

Deficit S sa prejavuje pri koncentrácii vo vegetačnej hmote menej ako 0,1 %, čo spôsobuje pokles cysteínu, metionínu a glutationu, dochádza k narastú podielu nesírnych aminokyselín (najmä arginínu, kyseliny asparágovej a kyseliny glutámovej) a výskytu chlorózy.