Úvod / Informácie / Rastlinná výroba / Rastlinná výroba všeobecne

Význam hnojenia plodín minerálnymi živinami

08-03-2016
Prof. Dr. Ing. Richard Pospišil | richard.pospisil@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Poľnohospodárske plodiny, ako všetky zelené rastliny, patria medzi tzv. autotrofné organizmy, ktoré si všetky organické látky nevyhnutné pre stavbu svojho tela a produkciu tvoria z anorganických zlúčenín. Využívajú pritom svetelnú energiu a menia ju procesom fotosyntézy na energiu potenciálnu uloženú v organických látkach.
Prvky potrebné pre rast a vývin plodín, ktoré sú vo svojej funkcií nenahraditeľné nazývame rastlinnými živinami. Sú to látky, ktoré rastliny potrebujú na udržanie svojho života. Všetky rastlinné živiny sú anorganickej povahy, čím sa rastliny podstatne odlišujú od živočíšnych organizmov, ktorých potravou sú prevažne organické látky vytvorené rastlinami.        

Zloženie pôd sa vyznačuje veľkou rôznorodosťou a premenlivosťou a je podmienené zvetrávaním hornín a minerálov v pôdotvornom procese. Pevná fáza pôdy sa vytvorila dlhodobým pôsobením pôdotvorných činiteľov. Hlavným zdrojom živín v pôde sú horninotvorné minerály a organické zlúčeniny, ktoré sa dostávajú do pôdy po odumretí rastlín a živočíchov. Organické látky sa pretvárajú na anorganické v pôde činnosťou pôdnych mikroorganizmov procesom nazývaným mineralizácia.

Minerálny podiel pôdy charakterizuje mineralogické, chemické a zrnitostné zloženie pôd a tvorí 95 - 99% pevnej fázy pôdy. Tvoria ho častice definovanej kryštalickej štruktúry, ale aj amorfné, teda bez štruktúry. Kryštalický podiel je zložený z primárnych a sekundárnych minerálov. Súčasťou najmä bázických hornín a pôd sú aj biogénne prvky Ca, Mg a Fe.

Neoddeliteľnou súčasťou pôdy je organický podiel, ktorý výrazne ovplyvňuje pôdotvorný proces a formovanie pôdnych vlastností. Organický podiel pôdy je podstatne menší ako minerálny, jeho obsah v poľnohospodárskych pôdach zriedka prevyšuje 5% (najčastejší obsah je  2-3%). Organická hmota pôdy sa tvorí vplyvom činnosti rastlín, mikroorganizmov a pôdnej fauny. Preto, čím je úroda vyššia, tým viac organických látok zostáva v pôde. Do pôdy sa dostávajú rastlinné zvyšky (korene, strnisko, slama, kôrovie, atď.). Z celkového množstva organických látok v pôde pripadá na nehumifikovanú časť 10-15%. Organická hmota v pôde je dôležitá aj z hľadiska pôdnej fyziky, pretože tvorí s ílovými minerálmi agregáty, ktoré majú priestorové usporiadanie a väčšie celky agregátov pôsobia stabilizačne proti mechanickému drobeniu. Rozkladajúca sa organická hmota významne ovplyvňuje najmä fyzikálne i chemické vlastnosti pôdy a zvyšuje celkovú úrodnosť pôdy. Zlepšuje pórovitosť, štruktúrnosť, obrábateľnosť, záhrevnosť a vodný režim pôd.

Organické zvyšky rastlín a iných organizmov podliehajú rozličným premenám a rozkladu v pôde. Procesu premeny hovoríme mineralizácia, pri ktorej sa zložité organické zlúčeniny (tuky cukry, bielkoviny farbivá...) pôsobením mikroorganizmov rozkladajú na minerálne prvky (N, P, K, Mg, Ca....). Pri silnej prevzdušnenosti pôdy a optimálnej vlhkosti sa rozklad uskutočňuje rýchlejšie, rozvíja sa aeróbny mikrobiálny proces. Tento podporuje hlavne orba a ostatné hlbšie spôsoby obrábania pôdy. V podmienkach nedostatku vzduchu a nadbytku vlhkosti v pôde sa vytvárajú podmienky pre anaeróbny mikrobiálny proces, kedy rozklad organických látok prebieha veľmi pomaly. Táto situácia je charakteristická pre pôdoochranné a minimalizačné spôsoby hospodárenia na pôde. Pri prekročení určitých hraničných hodnôt nedostatku kyslíka však začínajú prevažovať negatívne procesy anaeróbneho rozkladu organických látok, čím vznikajú jedovaté produkty pre koreňový systém rastlín a mikroorganizmy.  Na akumuláciu, migráciu a rozklad humusových látok, okrem prírodných činiteľov, výrazne pôsobí poľnohospodárska prax. Mechanickým obrábaním, nedostatočným hnojením organickými hnojivami, jednostranným pestovaním rastlín, zmenou prírodného vodného a vzdušného režimu pôd obyčajne dochádza k zníženiu obsahu humusu v pôde. Tým sa stráca substrát pre mineralizačné procesy a postupne dochádza k odčerpávaniu živín z pôdy. Tieto sa môžu dostať až pod limitné hodnoty a preto je nutné živiny dodávať z externých zdrojov – aplikovať priemyselne vyrábané minerálne  hnojivá.

Poľnohospodárske plodiny pre rast, vývin a produkciu potrebuje najmä desať základných prvkov, ktoré nazývame aj biogénne, lebo sú nevyhnutné pre život. Sú to kyslík, vodík, uhlík, dusík, fosfor, draslík, vápnik, horčík, síra a železo. Ak vo výžive rastlín niektorý z týchto prvkov chýba, plodina  vegetuje len dovtedy, pokiaľ jej stačia vlastné zásobné látky. Rastlinné živiny sú výhradne anorganickej povahy.

Základné najdôležitejšie biologické prvky, ktoré sa zúčastňujú na tvorbe organických látok rastlín v poľnohospodárskych plodinách sú:
1. Makroelementy
a) (C, H, O, N, predstavujú spáliteľný podiel)
b) (P, S, Ca, K, Mg, Fe, tieto sú popoloviny)
2. Mikroelementy (B, Mn, Cu, Zn, Co, Mo a ďalšie)
3. Prvky užitočné: (Si, Al, Cl, Na)

Rastlinné živiny môžeme rozdeliť podľa ich fyziologických a biochemických vlastností:
1. Nekovy - N, S, P, B, Si
2. Alkálie - K, Na, Mg, Ca
3. Ťažké kovy - Fe, Mn, Cu, Zn, Mo

Pletivá rastlinného organizmu sa skladajú z vody a sušiny. Rastliny vytvárajú sušinu z CO2 zo vzduchu, z vody a z minerálnych živín z pôdy. Sušina plodín obsahuje priemerne 45% C, 42% O, 7% H a 6% ostatných prvkov. Z toho pripadá asi 1,5% na dusík a 4,5% na  popoloviny. Dusík a popoloviny sú základnou podmienkou tvorby rastlinných bielkovín.

Minerálne hnojivá sú pre poľnohospodárske plodiny buď zdrojom živín, alebo pôsobia nepriamo na ich rast a vývin, úrody, kvalitu a na pôdnu úrodnosť. Mikrohnojivá sú chemické zlúčeniny, ktoré obsahujú buď jeden alebo niekoľko mikroelementov potrebných pre fyziologické procesy, udržanie zdravotného stavu, alebo kvality výslednej produkcie.
Jednotlivé minerálne prvky majú pre rastliny a poľnohospodárske plodiny rôzny význam:
Kyslík, uhlík a vodík - sú základné stavebné prvky rastlín. Kyslík a uhlík rastliny prijímajú zo vzduchu. Pestovateľ v podstate nemôže ovplyvniť ich prísun, jeho úlohou je len starať sa o neporušený listový aparát. Rastlina získava vodík rozkladom vody pri fotosyntéze.

Dusík - je to jeden z najdôležitejších prvkov vo výžive rastlín. Rastliny ho prijímajú vo forme amoniaku alebo nitrátov. Bôbovité rastliny dokážu využívať dusík v čistej forme z ovzdušia prostredníctvom hrčkotvorných baktérií. Rastliny majú veľkú spotrebu dusíka, preto rastliny treba pravidelne zásobovať dusíkom samozrejme v dávkach úmerným ostatným dodávaným živinám. Nadbytok dusíka sa prejavuje aj v tom, že plody bývajú málo vyfarbené, sú bez vône a zle sa uskladňujú. Pri nadbytku dusíka stromy bývajú nápadne dlho zelené a zle sa pripravia na zimný odpočinok. Na jeseň sa dusíkaté látky premiestňujú z listov do drevnatých častí, v ktorých sa ukladajú zásoby na jar. Nedostatok dusíka v pôde sa prejavuje zakrpateným vzrastom, svetlozelenou farbou listov a ich predčasným opadávaním. Nadbytok dusíka pri okrasných rastlinách spôsobuje zväčšovanie listovej plochy, pričom kvety bývajú málo vyfarbené. Dusík je v pôdnom profile veľmi pohyblivý a môže sa vyplavovať do podzemných a povrchových vôd. Platí základná zásada že dusíkom vždy hnojíme plodinu a nie pôdu. Musí byť teda zabezpečený jeho okamžitý odber koreňovým systémom. Navyše celkovú dávku dusíka delíme na niekoľko menších, aby túto živinu mohli plodiny čo najviac využiť.

Fosfor - je dôležitý najmä pre tvorbu plodov, preto ho tiež rastliny najviac potrebujú v období nasadzovania plodov. Fosfor pôsobí opačne ako dusík, lebo skracuje vegetačné obdobie. Množstvo dusíka a fosforu musí byť vyvážené, pretože pri nedostatku fosforu sa začne prejavovať dusík, ako by ho bol nadbytok. Nedostatok fosforu sa prejavuje slabším rastom výhonov stromov listy bývajú menšie a majú červenkastú žilnatinu.

Vápnik - na rozdiel od iných živín rastlina ukladá vápnik vo svojom organizme trvalo. Zvlášť náročné na vápnik sú v kôstkoviny, pre ktoré je základným stavebným materiálom pre tvorbu kôstok. Pri nedostatku vápnika korene rastú pomaly, vytvárajú málo bočných korienkov a koreňového vlásia. Nedostatkom vápnika trpia rastliny na kyslých často zamokrených a málo prevzdušnených pôdach. Na vonkajšom vzhľade sa nedostatok aj prebytok vápnika prejavuje rovnako chlorózou - blednutím pletív rastlín.

Horčík - rastliny ho potrebujú najmä na tvorbu chlorofylu, pretože tvorí podstatnú zložku listovej zelene. Pri nedostatku horčíka majú zelené rastliny bledú alebo dokonca žltnú. Väčšinou im stačí prirodzená zásoba v pôde. Nedostatok horčíka sa zvyčajne prejavuje typickou chlorózou. Ak odstránime v pôde nadbytok vápnika, zvyčajne sa tým upraví aj normálne prijímanie. Horčík má veľký význam pri tvorbe kvetov, plodov, semien. Semená majú veľký obsah horčíka a fosforu. Zrelé semená obsahujú dokonca trojnásobne viac horčíka ako vápnika.

Síra - rastliny majú rozdielnu spotrebu síry. Ovocné rastliny jej potrebujú nepatrné množstvo. Vysoké nároky majú zeler, cibuľa, cesnak, rajčiak. Z poľných plodín majú vysoké nároky na síru najmä olejniny (repka). Tieto plodiny sú hnojené hnojivami, ktoré okrem hlavnej živiny obsahuje aj síru.
Železo – je potrebné pri tvorbe chlorofylu a pri ďalších životných pochodoch rastlín. Rastliny ho však potrebujú len veľmi malé množstvo, ktoré však zvyčajne stačí pokryť prirodzená zásoba v pôde. Nedostatok sa prejavuje nedostatkom listovej zelene, takže rastliny blednú.

Stopové prvky – mikroelementy. Zo stopových prvkov má veľký význam najmä bór, predovšetkým pre strukoviny, repu cukrovú a zemiaky, ale aj pre správny vývin ostatných rastlín. Nedostatok bóru sa pri drevinách prejavuje zasychaním vegetačným vrcholov, slabým nasadením kvetov a malý kožovitými, stočenými listami. Nedostatok bóru podporuje aj rozvoj niektorých chorôb napr. chrastavitosť jabĺk. Kremík má význam ako stavebná látka spolu s  vápnikom je dôležitý pri tvorbe kôstiek a drevnatých častí. Hliník sa zúčastňuje pri tvorbe farby kvetov. Meď má pre rastliny podobný význam ako Pri nedostatku medi sa na listoch vytvárajú biele škvrny. Rastliny väčšinou potrebujú nepatrné množstvo molybdénu a jeho nedostatok sa takmer neprejavuje. Len karfiol pri nedostatku mangánu nevytvára ružice. Rastliny potrebujú tak nepatrné množstvá stopových prvkov, že väčšinou stačí ich prirodzená zásoba v pôde. Pri intenzívnom a opakovanom pestovaní je vhodné dopĺňať niektoré stopové prvky väčšinou v podobe rôznych tekutých hnojív na list počas vegetácie.

Priemyselné - minerálne hnojivá sú výrobky chemického, banského, stavebného a hutného priemyslu. Majú väčší obsah živín jako hnojivá organického pôvodu.  Delia sa na:

Jednozložkové, obsahujú jednu hlavnú živinu, môžu ďalej obsahovať aj sprievodné ióny alebo mikroelementy. Patria sem hnojivá.

Dusikaté, dusík je významnou zložkou bielkovín, aminokyselín, enzýmov, nukleotidov, nukleovych kyselín súčasť chlorofylovej štruktúry, alkaloidov a ďalších.

Fosforečné, rastliny príjmajú fosfor v minerálnej forme prevažne v aniónoch H2PO4-, a HPO4-2.  Maximálny príjem fosforu je v roznedzí pH pôdneho roztoku 4 až 6.

Draselné, draslík sa nachádza v pôde v rozličných zlúčeninách. Z hľadiska prístupnosti pre rastliny a druhu väzby sa rozlišujú tri skupiny draslíka v pôde (nevýmenný, výmenný, rozpustný vo vode). Medzi minerálmi s väčším obsahom draslíka sa zaraďujú sľudy, živce a ílovité minerály.
Vápenaté, väčšina pôd obsahuje dostatočné množstvo vápnika pre výživu aj tých najnáročnejších rastlín. Vápnik má významnú funkciu v procesoch látkového metabolizmu rastlín. Spolupôsobí pri premiestňovaní a mobilizáci cukrov a bielkovín, zlepšuje vývin koreňovej sústavy, neutralizuje organické kyseliny. V rastlinách sa nachádza vo forme solí- síranov, uhličitanov, fosforečnanov a šťavelanu vápenatého. Vápnením pôd sa upravuje pôdna reakcia tak, aby vyhovovala väčšine poľnohospodárskych plodín a zabezpečil sa nerušený príjem fosforu.
Horečnaté, horčík je súčasťou chlorofylu, protoplazmy, aktivizuje enzýmy dýchania a kvasenia a je dôležitý pre procesy energetického metabolizmu. Pôsobí na tvorbu reproduktívnych orgánov.

Viaczložkové hnojivá - obsahujú dve alebo viac hlavných živín. Delia sa na:

Dvojité: NP, NK, PK. Plné - obsahujú tri hlavné živiny - NPK

Podľa spôsobu výroby sa viaczložkové hnojivá delia na:
1. Zmiešané hnojivá - sú viaczložkové hnojivá, dvojité alebo plné, kde pomer jednotlivých živín je upravený mechanickým miešaním jednotlivých zložiek.
Hnojivá za sucha (každá zložka je samostatná)
Hnojivá za mokra (granule obsahujú všetky zložky)
2. Kombinované hnojivá - sú viaczložkové hnojivá, ktoré sa vyrábajú priamo chemickými metódami z pôvodných surovín, prípadne premiešanie niektorého jednozložkového hnojiva.

Mikrohnojivá  (mikroelementy), sú chemické zlúčeniny, ktoré obsahujú buď jeden alebo niekoľko mikroelementov.

Aplikácia minerálnych hnojív na pôdu alebo do pôdy sa realizuje rozhadzovaním (rozmetaním), alebo gravitačným spôsobom. Pri nútenom spôsobe rozhadzovania sa využíva ostredivá sila (odstredivé rozhadzovače), alebo silný prúd vzduchu (pneumatické rozhadzovače). Pri gravitačnom spôsobe rozhadzovania hnojivo padá vplyvom gravitácie na zem, pričom pracovný záber stroja je spravidla menší alebo rovný konštrukčnej šírke aplikačného stroja. Rozhadzovače priemyselných hnojív pracujúce na princípe vyhŕňania hnojiva nachádzajú najširšie uplatnenie pri pestovaní špeciálnych plodín a trvalých kultúr. S týmto princípom aplikácie sa však môžeme stretnúť aj pri riešení niektorých mechanizmov využívaných pri vápnení pôd.

Okrem plošnej aplikácie minerálnych hnojív na pôdu, alebo do porastov pestovaných plodín sa tieto môžu zapracúvať aj priamo do pôdy. Technicky to zabezpečujú špeciálne riešené sejačky, ktoré spoločne s ukladaním osív zabezpečujú aj ukladanie hnojiva pod tvoriaci sa riadok plodiny (hnojenie pod pätu). Počas vegetácie môžeme minerálne hnojivá dávkovať aj pri plečkovaní porastov ku koreňovému systému ošetrovanej  plodiny.

Požiadavky poľnohospodárskych plodín na živiny sú rozličné a úzko súvisia s ich biologickou zvláštnosťou alebo variabilitou kultivarov. Potreba plodín na minerálne látky závisí od dynamiky intenzity potreby živín počas vegetácie (kvantitatívna stránka výživy) a zmien pomerov prijatých živín (kvalitatívna stránka výživy). Živiny prijímajú poľnohospodárske plodiny prevažne z pôdneho prostredia, preto je dôležité pred ich aplikovaním uskutočniť rozbor pôdy. Hnojenie a výživa plodín patrí medzi najvýznamnejšie intenzifikačné nástroje v rastlinnej výrobe.