Hnojení dusíkem: specifika a aplikace

Hnojení dusíkem je věnována největší pozornost, jelikož nejvíce ze všech živin ovlivňuje tvorbu výnosu. Pokud je však nesprávně aplikován (v nevhodném termínu, formě, dávce) dochází v přirozeném koloběhu k jeho zbytečným ztrátám. Efektivnost hnojení je pak nižší a náklady vynaložené na nákup dusíkatých hnojiv a jejich aplikaci nepřinesou očekávaný výnos.

Pro pochopení složitosti problematiky použití dusíku v rostlinné výrobě a jeho působení v ekosystému je dobré si připomenout přeměny dusíku v půdě. Podmínky přeměn dusíku jsou ovlivněny jednak půdními vlastnostmi, ale výrazně také průběhem počasí. Průběh počasí je však obtížné dlouhodobě předpovídat, proto pro hnojení dusíkem je nezbytné vycházet z aktuálních podmínek daného ročníku s ohledem na hnojené plodiny, stanovení dávky a formy aplikovaného dusíku. Obecně tedy pro hnojení dusíkem nelze připravit „zaručenou“ metodiku hnojení, ale je možné vycházet ze znalostí přeměn, které jsou popisovány dále.

Dusík v půdě
V průběhu roku dochází ke značným změnám v obsahu anorganického dusíku v půdě (graf 1). V jarním období, v dubnu až květnu, se v důsledku oteplování půdy zvyšuje činnost mikroorganismů a obsah minerálního dusíku dosahuje maximální hodnoty (tzv. jarní maximum). V průběhu vegetace se odběrem dusíku rostlinami i postupným snižováním intenzity mineralizace obsah minerálního dusíku v půdě snižuje až na relativně stabilní hodnotu, která je těsně před sklizní a po sklizni (letní minimum). Při příznivých vlhkostních a teplotních podmínkách se v podzimním období začíná obsah Nmin v půdě zvyšovat mineralizací posklizňových zbytků (podzimní maximum) a následně před zimou opět klesá, protože v důsledku poklesu teplot se snižuje aktivita mikroorganismů. Tuto velkou sezónní variabilitu minerálního dusíku v půdě je třeba respektovat a využívat v praktické výživě rostlin při určování dávek dusíku ke konkrétním zemědělským plodinám před založením porostů, ale i při přihnojovaní v průběhu vegetace.

Mineralizace

Mineralizace je půdní proces rozkladu organických látek, při němž se uvolňují z organických vazeb živiny, které mohou být využity rostlinami. Mineralizací organických dusíkatých látek se většinou myslí proces amonifikace, tj. přeměna organických sloučenin na amoniak. V podmínkách ČR se na orných půdách při mineralizaci uvolní 50–90 kg N/ha za vegetační sezónu.
Faktory ovlivňující mineralizaci
Teplota: Optimální teplota pro mineralizaci je okolo 30 °C, s poklesem teploty o 10 °C se její intenzita snižuje o 50 %. Mineralizace je velmi malá při nízkých teplotách a kolem 0 °C se téměř zastavuje.
Vlhkost: Změna vlhkosti ovlivňuje mineralizaci méně než teplota. Intenzívnější průběh mineralizace nastává při střídání období sucha a vlhka. V průběhu mineralizace se z organických dusíkatých látek uvolňuje NH3, který ve vodném prostředí přijímá proton a přechází na NH4+. Za sucha je vyšší riziko ztrát N volatilizací (viz dále).
Provzdušnění: Proces mineralizace probíhá za aerobních i anaerobních podmínek činností řady fyziologicky velmi odlišných mikroorganismů a bezobratlých.
pH: Vliv půdní reakce v rozmezí hodnot pH 5–8 je velmi malý.
Další faktory: Mineralizace probíhá rychleji v rizosféře než ve volné půdě z důvodu uvolnění snadněji rozložitelných substrátů. Na mineralizaci má také pozitivní vliv množství a kvalita organické hmoty v půdě. Kvalitou je myšlen poměr mezi C/N. Přitom se zvyšujícím se poměrem C/N množství uvolněného dusíku do půdního roztoku klesá exponenciálně. Na průběh mineralizace má vliv i půdní druh. Na písčitých půdách je mineralizace vyšší než na půdách hlinitých a jílovitých. Na zvýšení mineralizace pozitivně působí také přidání dusíku do půdy, tzv. priming effect.
Doporučení
Za vhodných podmínek pro mineralizaci je rostlinám k dispozici dostatečné množství minerálního dusíku, mnohdy více než po hnojení dusíkatými hnojivy. Obecně lze konstatovat, že za suššího počasí je zapotřebí i na biologicky činných a úrodných půdách zvýšit dávky dusíkatých hnojiv a používat hnojiva typu LAV (podobně i za chladného počasí) a naopak ve vlhčím a teplejším období je možné snížit dávky dusíku s výjimkou velmi lehkých půd.

Nitrifikace

Amoniak uvolněný mineralizací (amonifikací) vstupuje do různých procesů, nejvíce však jako hlavní zdroj do nitrifikace. Nitrifikace je v mnoha půdách a ekosystémech klíčovým procesem, neboť transformuje relativně nepohyblivou amonnou formu na velmi pohyblivou dusičnanovou formu dusíku. Tím se dusík zpřístupňuje rostlinám jako dobře využitelná živina, ale také tím vzniká riziko jeho ztrát vyplavováním a denitrifikací.
Faktory ovlivňující nitrifikaci
Teplota: Optimální teplota pro nitrifikaci v půdách je mezi 25 a 30 OC, při teplotách pod 15 OC je nitrifikace již limitována a při teplotách nižších než 5 OC probíhá nitrifikace jen v minimální míře.
Vlhkost: Pro průběh nitrifikace je optimální vlhkost půdy 70 % MVK. Za sucha se nitrifikace zastavuje.
Provzdušnění: Nitrifikace je obligátně aerobní proces, rychlejší průběh je v provzdušněných půdách
pH: Nitrifikace probíhá optimálně v rozmezí pH 6,5–8,5; při pH pod 6,5 intenzita nitrifikace klesá a pod 5 se zastavuje.
Doporučení
Rychlost nitrifikace je ovlivněna také druhem aplikovaného hnojiva. Pomalu je nitrifikován dusík dodávaný v amonné formě hnojiv typu síran amonný, ale velice rychle je nitrifikován dusík například močoviny. Průběh jeho nitrifikace je po poměrně krátké době (5–7 dní) podobný přeměnám dusíku dodávaného v hnojivech typu dusičnanu (ledku) amonného (graf 2). Některé typy hnojiv na bázi močoviny využívají inhibitorů nitrifikace, avšak je nezbytné zdůraznit, že jejich působení je také výrazně ovlivněno průběhem počasí.
Za teplého a suchého počasí mohou tyto inhibitory paradoxně snížit využití N z močoviny, zvláště je-li aplikována do povrchových vrstev ornice a dochází pak ke ztrátám amoniaku volatilizací.

Denitrifikace

Na rozdíl od nitrifikace je denitrifikace redukční proces, kdy nitráty jsou za přítomnosti lehce rozložitelných organických látek redukovány na oxidy dusíku až elementární dusík. V našich podmínkách převažuje denitrifikace působená fakultativně anaerobními mikroorganismy, které během rozkladu využívají kyslík nitrátů.
Faktory ovlivňující denitrifikaci
Teplota: Optimální teplota pro denitrifikaci v půdách je mezi 25 a 30 OC, při teplotách pod 10 OC probíhá již denitrifikace jen v omezené míře.
Vlhkost: Nejvyšších hodnot dosahuje denitrifikace při nasycení půdy od 60 do 100 % MVK.
Provzdušnění: Denitrifikace probíhá při nedostatečném provzdušnění půdy (v anaerobních podmínkách).
pH: Denitrifikace probíhá při pH 6–8, při pH pod 5,5 intenzita denitrifikace klesá.
Doporučení:
Jedná se především o to, aby v půdách nebyl vysoký obsah nitrátů, zvláště koncem vegetace a v mimovegetačním období, kdy je zvýšené nebezpečí vyššího obsahu vody v půdě, a tím omezený obsah kyslíku. Volné nitráty v půdě je schopna v podzimním období využít ozimá plodina, pokud však bude na pozemku následovat jarní plodina, je vhodné pro snížení ztrát nitrátového dusíku využít zelené hnojení. Toto platí i pro snížení ztrát vyplavování N v mimoporostním období. Nitrátový dusík není však využit mikroorganismy např. při zaorávce slámy, neboť jeho příjem je pro ně energeticky náročný, a tak především využívají dusík amonný. Ztráty denitrifikací jsou vyšší především při hnojení nitrátovou formou N například v podzimním období. Intenzita denitrifikace stoupá se zvyšováním koncentrace NO3– v půdě, proto z aplikovaných dusičnanových hnojiv se může z půdy ztrácet až 40 % dusíku denitrifikací.

Volatilizace 

Volatilizace je proces ztrát dusíku z půdy způsobený těkaním amoniaku z povrchu či vrchních vrstev půdy. Ztráty volatilizací činí okolo 5 %, mohou však dosáhnout i hodnoty přes 25 % z dávky aplikovaného dusíku, a to v závislosti na půdně-klimatických podmínkách, dávce a formě hnojiva i na způsobu a době aplikace
Faktory ovlivňující denitrifikaci
Teplota: Se zvyšující se teplotou dochází k většímu uvolňování amoniaku.
Vlhkost: Při poklesu obsahu vody v půdě (a především na jejím povrchu) dochází k intenzivnějšímu uvolňování amoniaku.
Provzdušnění: K vyšší volatilizaci amoniaku dochází v anaerobních podmínkách.
pH: Volatilizace amoniaku je převážně ovlivněna hodnotou pH, nejvíce se vyskytuje v alkalických půdách.
Další faktory: Půdní druh – obsah jílovitých částic (ale také stabilních organických látek) snižuje ztráty amoniaku volatilizací.
Doporučení:
K volatilizaci dochází po aplikaci organických hnojiv, která obsahují větší podíl amonné formy N, (jako je kejda, močůvka, čistírenský kal i hnůj) na povrch půdy (tabulka). Způsob a rychlost zapravení hnojiv jsou v tomto případě rozhodující především v prvních hodinách po aplikaci, jak je dokumentováno v grafu 4. Obdobně je volatilizován dusík při povrchové aplikaci minerálních N hnojiv, u kterých je obsažen, nebo se vytváří amoniak (např. močovina).

 

Klíčové informace

– Hlavní podíl dusíku je v organických dusíkatých sloučeninách (biomasa mikrobů, metabolity organismů žijících v půdě, rostlinné a živočišné zbytky, stabilní organické sloučeniny apod.), jejichž dusík je až na výjimky rostlinám nedostupný. 
– Z celkového množství N jsou pouze 1–2 % rostlinám dostupné ve formách NH4+, NO3–, souhrnně označovaných jako minerální dusík (Nmin). 
– Nejvíce přístupného dusíku se běžně nalézá v ornici, kde se dusík uvolňuje mineralizací organických látek, avšak v důsledku vyplavování, především v mimoporostním období, se větší či menší množství dusíku postupně posunuje profilem – a v konečném důsledku se vyplavuje z dosahu kořenů plodin.

 

Použitá literatura je k dispozici u autorů.
Příspěvek byl řešen za podpory MZe ČR, projekt č. QH 91081

Ing. Jindřich Černý, Ph.D
Prof. Ing. Václav Vaněk, CSc.
Ing. Ondřej Kozlovský, Ph.D. 
Česká zemědělská univerzita v Praze
Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů
Katedra agroenvironmentální chemie a výživy rostlin

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *