Transcript ZNAČAJ ISHRANE BILJA U POLJOPRIVREDNOJ

PROJEKT IRRI – PROJEKT NAVODNJAVANJA
Prof.dr.sc. Vlado Kovačević; dr.sc. Marko Josipović
ZNAČAJ ISHRANE BILJA U POLJOPRIVREDNOJ PROIZVODNJI U
NAVODNJAVANJU: osnove ishrane bilja, makro i mikroelementi, plodnost
tla, aktualni problemi u ishrani bilja, mjere popravke tla, učinci u praksi
Biljka za normalan rast i razvoj u poljskim uvjetima treba odgovarajuće
agroekološke uvjete:
vodu,
svjetlost,
toplinu,
mineralne i organske tvari,
tlo određenih fizikalnih, kemijskih i bioloških svojstava.
Za svoju ishranu biljke koriste mineralne i organske tvari iz tla koja
se zajednički zovu biljna hraniva.
Istraživanjima je ustanovljeno da biljke trebaju za život ukupno 16
kemijskih elemenata (zovu se još i biogeni elementi). Neki su potrebni u
većoj, a neki u manjoj količini, pa je na osnovu toga načinjena podjela
hraniva na makroelemente i mikroelemente.
Podjela i predstavnici biogenih elemenata
Makrelementi (potrebni u velikim Mikroelementi (potrebni u
količinama: sadržaj u živoj tvari malim količinama: sadržaj u
iznad 0.1%
živoj tvari od 0.0001 do 0.1% )
UGLJIK
KISIK
VODIK
DUŠIK
FOSFOR
KALIJ
SUMPOR
KALCIJ
MAGNEZIJ
ŽELJEZO
C (carbon)
O (oxigen)
H (hydrogen)
N (nitrogen)
P (phosphorus)
K (kalium)
S (sulphur)
Ca (calcium)
Mg (magnesium)
Fe (ferum; iron)
BOR
MANGAN
CINK
BAKAR
MOLIBDEN
KLOR
B (boron)
Mn (manganese)
Zn (zinc)
Cu (cuprum)
Mo (molybdenum)
Cl (chlorum)
Ova podjela je samo na osnovu količine potrebnog
određenog elementa, a ne prema njihovom značenju.
Svi su jednako značajni, jer bez samo jednoga od njih
nema normalnog razvoja biljaka.
Organska atvar je pretežno sastavljena od tri organska
elementa - kisika, ugljika i vodika – koji čine preko 90%
biljne suhe tvari i oko 80% suhe tvari u ljudskom
organizmu
Elementarni sastav organske tvari
Sadržaj makroelemenata (Epstein, 1972): postotak u suhoj tvari
O
C
H
N
P
K
S
Ca
Mg
Fe
6.24
1.46
0.20
0.92
0.17
0.23
0.18
0.080
14.6 56.00 7.46
9.33
3.11
1.09
0.78
4.67
0.16
0.012
Kukuruz 44.4 43.6
Čovjek
Sadržaj mikroelemenata
(istraživanja na Poljoprivrednom fakultetu u Osijeku)
Kukuruz Mn, Zn: < 50 mg/kg ( < 0.005% )
B, Mo, Cu: < 10 mg/kg ( 0.001% )
Tlo kao izvor biljnih hraniva
Tla se međusobno razlikuju u nizu svojstava pa po toj osnovi su
manje ili više povoljna za uzgoj određenih poljoprivrednih kultura
tj. imaju veću ili manju plodnost što znači da se uz istu
agrotehniku i vremenske prilike na različitim tlima dobiju i različiti
prinosi.
Tlo se sastoji od:
krute faze,
tekuće faze,
plinovite faze
žive faze (makro i mikroorganizmi).
Kruta faza tla: oko 50% volumena, od čega na neorganski
dio otpada oko 95%, a na organski dio oko 5%.
Neorganski dio krute faze tla čine:
primarni minerali (pijesak i prah)
sekundarni minerali (glina).
Sekundarni minerali gline zajedno s organskom tvari
čine aktivnu frakciju tla, koja u velikoj mjeri određuje
količinu i pristupačnost pojedinih hraniva.
Također, količina vode koju tlo može zadržati značajno ovisi
o aktivnoj frakciji tla.
Tekuća faza tla: oko 25% volumena = vodena otopina soli i plinova
Plinovita faza tla: oko 25% volumena
20,0% kisika (O2),
78.6% elementarnog dušika (N2),
0,5% ugljičnog dioksida (CO2) i dr.
U atmosferi je taj sadržaj
21,0 O2, 78,03% N2 i 0,03% CO2.
Živa faza tla: otprilike oko 5 t/ha = živi organizmi
(bakterije, gljive, alge, nematode, gliste i dr.
Hraniva u tlu su podložna različitim procesima i sukladno
tome mijenja se omjer dijela hraniva koja su:
raspoloživa za bijlke (vodotopivi i izmjenivi oblik)
u rezervi (slabo ili teško pokretni ili nepristupačni oblik).
Mobilizacija hraniva predstavlja procese u kojima se
povećavaju količine pristupačne frakcije,
Demobilzacija (fiksacija) = procesi u kojima se povećava
udjel manje pristupačne ili nepristupačne frakcije.
Sadržaj biogenih elemenata u biljkama
Sadržaj biogenih elemenata u biljkama je različit, a ovisi o
biljnoj vrsti, svojstvima tla, agrotehnici i vremenskim prilikama.
Pojedini dijelovi biljke, kao i isti dijelovi biljke u različitim fazama
ravoja sadrže također različite koncentracije pojedinih elemenata.
Nedovoljan sadržaj jednoga ili više hraniva postaje faktor ograničenja prinosa.
Kemijskim analizama tla i biljnog materijala može se ustanoviti stupanj
opskrbljenosti tla i biljke hranivima i odgovarajućom gnojidbom sanirati
stanje i povećati prinose.
Stupanj opskrbe biogenim elementima
i granične vrijednosti (Finck, 1969)
A
B
C
D
E
Akutni manjak
(simptomi
nedostatka)
Prikriveni manjak
(nema simptoma)
Dobra
opskrbljenost
Luksuzna
opskrba
Ekstremni
višak
(toksičan
učinak)
Granično
područje
simptoma
Granično
područje
prinosa
Granično
područje
otrovnosti
javljaju se simptomi nedostatka specifični za svaki biogeni
Akutni manjak: element, slab početni porast biljaka; gnojidba elementom u
deficitu normalizira stanje biljaka i prinos
Prikriveni
manjak:
Dobra
opskrba:
Luksuzna
opskrba:
ne postoje simptomi, biljke su normalnog izgleda, ali
gnojidbom se povećava prinos i kvaliteta prinosa
ne postoje simptomi, biljke su normalnog izgleda, gnojidbom
se povećava samo kvaliteta prinosa dok prinos ostaje na istoj
razini kao i bez gnojidbe
Nema simptoma prekomjerne opskrbe određenim elementom,
kvaliteta prinosa je slaba, a gnojidbom prinos opada
Ekstremni višak:
(otrovnost)
Javljaju s esimptomi viška ishrane određenim elementom,
prinos i kvaliteta prinosa niski.
DUŠIK
Atmosfera je bogata dušikom ( 78%), ali u elementarnom obliku (N2)
nije pristupačan biljkama.Da bi bio pristupačan dušik se mora
pretvoriti u mineralni oblik (nitratni: NO3) i amonijačni (NH4+).
Dušik u tlu nalazi se u organskom obliku (kemijski vezan u organskoj
tvari) i anorganskom obliku (nitratni i amonijačni oblik). Tlo sadrži od
0,1 do 0,3% dušika, ali je samo oko 5% te količine na raspolaganju
bijkama (pristupačni oblici). Najveći dio rezervi dušika u tlu vezan je
u organskoj tvari (humusu). Zato tla bogata humusom imaju i više
dušika. Obzirom na činjenicu da su potrebe biljaka za dušikom
velike, a pristupačne zalihe skromne, u intenzivoj biljnoj proizvodnji
je dodavanje dušika gnojidbom redovita agrotehnička mjera.
Razgradnjom organske tvari se povećavaju količine biljkama
pristupačnog dušika, a u kolikoj mjeri će ovaj proces biti izraže
ovisi o klimi određenog područja (količina oborina,
temperatura), svojstvima tla (npr reakcija tla ili pH i dr.), Dio
toga dušika uzima biljka putem korijena, a dio se gubi
ispiranjem vodom, hlapljenjem (volatizacija) ili se ugrađuje u
mikroorganizme tla koji se hrane dušikom.
Suha tvar biljaka sadrži između 2 i 4% dušika. Nedostatak
dušika se najviše od svih elemenata manifestira nižim rastom
i smanjenjem prinosa.
Simptomi nedostatka dušika se lako prepoznaju. Bijlke su nžeg
rasta, blijedozelene do žute boje, Kod pšenice je slabo busanje
ili izostaje, klas je sitan s malim brojem cvjetova, a u konačnici
s malim brojem zrna koja su štura i sitna.
Višak dušika manifestira se bujnim porastom vegetativne mase,
intenzivnom zelenom do tamnozelenom bojom i usporenijim tijekom
vegetacijei osjetljivosti na infekcije bolestima, te sklonosti polijeganju.
Tlo i biljke u takvim uvjetima imaju višak nitrata koji je opasan za
zdravlje ljudi i životinja.
Nitrati se ispiru u vodotoke i onečišćavaju životnu sredinu, unose se u
životinski i ljudski organizam hranom i izazivaju opasne poremećaje u
metabolizmu (stvaranje kancerogenih nitrosamina u probavnom traktu).
FOSFOR
Sadražaj P u tlu varira od 0.02 do 0.15%, a pnastaje razgradnjom
matičnih stijena prilikom formiranja tla (pedogeneza). Veći dio te količine
je u mineralnom obliku (40-80%), a udjel organskog fosfora (vezanog u
organskoj tvari tla, uključujući i mikroorganizme) u tlu je od 20 do 60%
od ukupnog
Postoje tri frakcije mineralnog P u tlu: fosfor topiv u vodi
(vodotopiva frakPostojecija), fosfor topiv u kiselinama, fosfor topiv u
lužnatim otopinama i teško topivi fosfor.
Vodotopive frakcije fosfora ima najmanje (obično ispod 1 kg P/ha).
Frakcija P topiva u kiselinama dijeli se na podfrakciju topivu u slabim
kiselinama i frakciju topivu u jakim kiselinama.
Prva podfrakcija je biljkama pristupačna (najčešće se određuje
ekstrakcijom u otopini amonijevog-acetat laktata
( AL otopina = AL-topivi fosfor).
Ostale frakcije P su biljkama nepristupačne.
Koncentracije P u biljkama su obično u rasponu 0.1 do 0.5%.
Nedostatak P u biljkama je česta pojava, a izraženija je na
kiselim tlima.
Korijenov sustav takvih biljaka je slabo razvijen, kasni
cvatnja i zrioba, prinos i kvaliteta prinosa su
niski.Tamnozelena boja lišća uz crvenkastu ili violetnu
nijansu je tipičan znak akutnog nedostatka P.
Hladno i vlažno vrijeme u proljeće može izazvati prolazne
simptome nedostatka P kod npr. pšenice, ili kukuruza u
ranom porastu, jer primanje P u biljku značajno opada sa
snižavanjem temperature okoline.
U kiseloj sredini je pristupačnost P manja jer se biljkama
pristupačna frakcija fosfora većim dijelom prelazi u manje
pristupačnu ili nepristupačnu frakciju vezivanjem za ione aluminija
i željeza (stvaranje fosfata alumija i željeza) = fiksacija fosfora.
Također, u karbonatnim tlima se dio pristupačnog fosfora
veže u teško topive i netopive kalcijeve fosfate.
Višak fosfora u biljkama je rijetka pojava. Usporen porast,
tamnomrke pjege na lišću i ubrzani rast i razvoj biljaka
(skraćivanje vegetacije) često su u vezi s viškom P.
KALIJ
Sadržaj kalija u tlu je visok ( obično u rasponu od 0.2 do 3.0%),
ali je samo manji dio pristupačan biljkama.
Postoji nekoliko frakcija K u tlu koja se razlikuje u njegovoj
pristupačnosti za biljke:
kalij u vodenoj otopini tla
izmjenjivi K (vezan na površini minerala gline)
kalij fiksiran (vezan) u unutrašnjosti minerala gline
ili kemijski vezan u spojevima
Samo prve dvije frakcije (vodotopivi i izmjenjivi K) su na
raspolaganju biljkama, dok se fiksirani K u unutrašnjosti minerala
gline sporo ili nikako ne ulazi i izmjenjivu frakciju.
Kalij je uz dušik najzastupljeniji biogeni element u biljkama i obično ga
treba u intenzivnoj biljnoj proizvodnji redovito dodavati gnojidbom.
U našim uvjetima ustanovljen je nedostatak kalija na ritskim crnicama
županjske brodske i novogradiške Posavine
Sušenje listova od ruba prema sredini (rubna nekroza listova), slab
porast, mali i nedovršen klip i polijeganje na kraju vegetacije,
simptomi su nedostatka kalija u kukuruzu. Slični su i simptomi kod
pšenice. Simptomi nedostatka bK javljaju se prvo na starijem lišću.
Otpornost biljaka prema suši je značajno smanjena u uvjetima
nedostatka kalija.
Višak kalija rijetka je pojava jer su biljke tolerantne na visoke
koncentracije K. Višak K može izazvati probleme i primanju dušika
(amonijski oblik), kalcija i magnezija.
KALCIJ
Ukupna količina kalcija (Ca) u tlu je u rasponu od 0.1 do 1.2%.
Glinovita tla u pravilu imaju više Ca od pjeskovitih. U plodnim tlima
udjel Ca vezanog adsorpcijom (zamjenjivi kalcij) treba iznositi 5080% od ukupnih zamjenjivik kationa (K, Mg i dr.).
U vlažnoj klimi, te u kiselim i laganim (pjeskovita tla) tlima je
naglašen gubitak kalcija iz tla ispiranjem. Tako u vlažnoj
(humidnoj) klimi može se godišnje izgubiti ispiranjem od 100 do
čak 600 kg/ha Ca.
Obzirom da je kalcij u biljci slabo pokretan, nedostatak se prvo
javlja u mlađim dijelovima (npr. listovi na vrhu biljke). Listovi su
nitasti i savijeni (ufrkani), kasnije se suše uslijed gubitka vode.
Na plodvima jabuke javaljaju se “gorke pjege”. U intenzivnom
uzgoju rajčice i paprike javlja se “vršna trulež” plodova
MAGNEZIJ
Količina Mg u tlu varira od 0.05% (lagana pjeskovita tla)
do 0.50% (teža glinasta tla).
Kao i kod kalcija i kalija, postoje i različite frakcije Mg u tlu,
koje se razlikuju u pristupačnosti za biljke.
Višak biljkama pristupačnog Mg može ometati primanje kalija i kalcija
u biljke (antagonizam).
Ova pojava je evidentirana na ritskim crnicama Posavine.
Tla tipa černozem, smeđe tlo i aluvijalna tla (nanosti uz riječne tokove)
obično su bogata magnezijem.
Biljke obično sadrže između 0.1 i 0.5 % Mg u suhoj tvari. Mg
je dobro pokretan u biljci pa se simptomi nedostatka javljaju
prvo na starijem lišću.
Međužilna kloroza (žućenje dijelova lista između žila, dok
žile ostaju zelene) je tipičan znak nedostatka Mg u biljkama,
a u kasnijoj fazi slijedi nekroza (posmeđenje i sušenje).
Kod vinove loze je tipično za nedostatak Mg pojava kloroze koja se
po listu prstoliko širi među žilama prema peteljci, a kasnije se javlja
“ukočenost peteljke”.
Višak Mg rijetko se javlja, a stvara problem u ishrani biljaka
kalijem i kalcijem.
NEDOSTATAK CINKA U SJEMENSKOM KUKURUZU – OPZ LOVAS
NEDOSTATK CINKA NA POLJOPRIVREDNOM INSTITUTU OSIJEK
Pokusno polje Poljoprivrednog instituta Osijek
Stanje usjeva kukuruza nakon folijarne
prihrane 0.5% topinom cinkovog sulfata
Nedostatak cinka u kukuruzu
MJERE POPRAVKE TLA – GNOJIDBA I KALCIZACIJA
Uloga kalcija u tlu: Ca ima značajne uloge u tlu kojima uglavnom
povećava njegovu plodnost
♦ biljno je hranivo
♦ neutralizira kiselost
♦ smanjuje mobilnost Fe, Al, Mn, koji u većim količinama štete biljkama
♦ popravlja strukturu tla jer ima ulogu koagulacije koloida
♦ neutralizira huminske kiseline stvaranjem njihovih soli (Ca-humati),
što je preduvjet stabilne strukturne agregate u vodenoj otopini
♦ stimulira biokomponentu tla, a time i razgradnju organske tvari
♦ mobilizira većinu ostalih hraniva s adsorpcijskog kompleksa
♦ blokira pristupačnost mikroelemenata (osim molibdena)
= negativni učinci za plodnost tla
♦ blokada pristupačnosti određenih elemenata ima i pozitivne učinke,
ako je riječ o blokadi primanja štetnih teškim metala (npr. kadmij i dr.)
Dinamika kalcija u tlu:
kalcij u tlu podložan je promjenama stanja koja idu u
pravcu povećanja ili smanjivanja njegovog sadržaja
♦ Ispiranje Ca stvaranjem mobilnog (podložan ispiranju) Cahidrokarbonata. Prvo spajanjem CO2 i vode nastaje ugljična
kiselina (H2CO3). Ona se raspada na H + i HCO3- i nastaje
vezivanjem s kalcijem CaHCO3 ili kalcijev hidrokarbonat.Ovaj
proces je izražen na lakšim tlima i u vlažnom klimatu.
♦ Iznošenje kulturama
gubici kalcija iznošenjem od strane kultura obično oko 50 kg CaO/ha,
ali mogu biti i veći – nekoliko stotina kg/god.
Iznošenje prinosom
CaO kg/god.
Pšenica
18
Zob, raž
20
Ječam
26
Krumpir
40
Lucerna
300
Lupina
180
Kupus
350
Utjecaj kiselosti na biljke
Najštetniji utjecaj kiselosti na biljke ne proizlazi od vodikovih
nego od iona aluminja.
Toksično djelovanje aluminija:
♦ skraćivanje i zadebljanje korijena, slabije grananje
i gubitak prirodne boje (posmeđenje),
♦ akumuliran u korijenu teško translocira
– posljedice: fiziološke i biokemijske promjene
♦ manja propusnost membrane
♦ taloženje Al u stijenkama
→ inaktivacija na površini korijena
♦ slabija apsorpcija hraniva
Razlike u toleranciji na kiselost i alumini
♦ naročito su osjetljive mlade biljke, odmah nakon klijanja,
a obično zbog manjka P
♦ biljke se razlikuju u toleranciji na kiselost
♦ raž i krumpir su visoko tolerantne
Količine materijala za kalcizaciju:
najbolje ih je odrediti na osnovu odgovarajuće
analiza tla. Kalcit (vapno, kalcijev karbonat) se
koristi uglavnom u količinama od 5-10 t/ha
Izvođenje kalcizacije
Preporuka je kalcizaciju izvoditi za vrijeme sušnih mjeseci u
ljeto. Potrebno je kalcizaciju obaviti samostalno, odvojeno od
gnojidbe stajskim gnojem, dušikom i fosforom, jer se u protivnom
povećava fiksacija, osobito fosfora.
Vrijeme izvođenja: u svako doba, ali ne na mokro tlo ili snijeg.
Najpogodnije je ljeto- nakon žetve (gaženje, miješanje s tlom u više
faza), dovoljno je vremena za ublažavanje stresa biljaka. Do sjetve
≈ mjesec dana, lucerna 6 mjeseci. Travnjaci: jesen-zima.
Odnos kalcizacije i druge gnojidbe
U načelu odvojiti zahvate, posebno ako se koriste vrlo aktivna
vapnena gnojiva.
Oranica: organska gnojidba (stajski gnoj), kalcizaciju obaviti
nakon 3-4 tjedna ukoliko je bilo oborina. CO2 uvjetuje mobilnost
Ca, nastaju huminske kiseline, Ca-humati i blagi humus.
Manje količine vapnenca: može miješanje sa stajskim gnojem,
npr.100 kg vapnenca na 1 t stajskog gnoja.
Inače, vapno uzrokuje gubitak dušika. Zato, N-gnojiva,
gnojnica, gnojovka sa odvojeno od kalcizacije
Gnojidba dušikom
Ovisno o obliku dušika u dušičnim spojevima, postoje sljedeća dušična
mineralna gnojiva: nitratna, amonijska, amonijsko-nitratna (kalcijskoamonijski
nitrat ili KAN) i amidna (urea).
Svi oblici dušika u tlu se u konačnici pretvaraju u nitratni oblik (NO3). On je
podložan ispiranju ako ga ne usvoje biljke ili mikroorganizmi. U uvjetima bez
kisika postupkom denitrifikacije prelaze u elementarni dušik i odlazi u atmosferu
Amidni oblik (NH2) dušika iz uree se pretvara u amonijačni oblik (NH4). Dio
toga dušika se ispari iz tla (volatizacija) pa je ure preporučljivo unjieti u tlo, ne
ostavljati na suncu i vjetru.
Gnojidba dušikom obavlja se u više navrata. Tako se za pšenicu
jedna trećina do jedna polovina planirane količine zaore prije sjetve, a
ostatak doda u dvije prihrane (busanje i vlatanje).
Gnojidba fosforom i kalijem
Gnojidba s P i K za ratarske kulture se obavlja do sjetve obično
u jednome prohodu.
Fosfati su slabo pokretni u tlu. Zato, je preporuka unošenje gnojiva
u sve slojeve – prije oranja ( osnovna gnojidba, pred sjetvu (dopunska
gnojidba ) i sa sjetvom ( "startna" gnojidba – lokalno, u trake 5 cm bočne
udaljenosti od reda sjetve i 5 cm dublje od dubine polaganja sjemena).
Startna gnojidba - samo ako je tlo slabo opskrbljeno hranivima i sklono
fiksaciji.
Kalij je sklon adsorpciji na koloide tla (sekundarni minerali gline – kaolinit,
montmorilonit i ilit) i na humusne koloide.
Pojedine kulture su osjetljive na kloride ili im se pogoršava kvaliteta
proizvoda, pa se prakticira za njih gnojidba sulfatnim oblikom kalija
(npr. duhan, krumpir, loza, paprika, hmelj, većina voćaka).
Pokus kalcizacije dolomitom (svibanj 2003.) – Badljevina (općina Pakrac):
Izgled kukuruza 30. 08. 2005. (lijevo = kontrola; desno = 15 t dolomita/ha)
15t/ha
10t/ha
5 t/ha
Količina klipa kukuruza s dva obrana reda dužine 10 m (2005. g)
0 t/ha
Gnojidba ostalim biogenim elementima
Gnojidba ostalim elementima nije redovita agriotehnička
mjera zbog činjenice da je njihov nedostatak rijetka pojava.
U većini slučajeva ta gnojiva primjenjuju se folijarno (preko lista)
prskanjem odgovarajućim otopinama. Pri tome treba paziti da
koncentracije ne budu toksične za biljke. Tako se za nedostatak
cinka u kukuruzu primjenjuje 0,5% otopina cinkovog sulfata.
Hvala na pozornosti !