RNDr. Václav Macháček, DrSc., Ing. Eva Kunzová; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně

V mnoha našich dřívějších článcích v Agromanuálu, kde na základě výsledků z dlouhodobých polních pokusů, se pomocí bilancí hodnotil vliv statkových hnojiv na zvýšení obsahu přístupného fosforu.

Téměř ve všech případech byl zjištěn přínos statkových hnojiv na nedefinovatelné uvolnění z množství rostlinám nepřístupného fosforu do přístupných forem (A):

Půda + (P dodaný minerálním a statkovým hnojivem) + množství uvolněného P (A)

Půda + statkové hnojivo + množství uvolněného P (A).

Účelem tohoto krátkého sdělení je podat přehled, jakým způsobem se podílí půdní mikroflora ze statkových hnojiv na zpřístupnění z nepřístupných forem rostlinám a jakým složitým a někdy těžko definovatelným dějem probíhá tento proces, jehož výsledkem je pouhé konstatování: organická hmota působí příznivě na fosforečný režim v půdě.

Statková hnojiva a mikroorganizmy

Hnojením statkovými hnojivy se vytvářejí předpoklady pro účinnější recyklaci biogenních prvků v přírodě. Organické látky ze statkových hnojiv napomáhají rozvoji půdní mikroflory a ta se aktivně podílí i na zvyšování obsahu přístupného fosforu v půdě a to dvěma způsoby: rozpouštěním nerozpustných minerálních forem fosforu a mineralizací organických forem půdního fosforu.

Kromě tohoto pozitivního účinku mikroorganizmů, projevuje se i negativní vliv, který ve většině případech je zanedbatelný; a to, že konkurují rostlinám tím, že pro svoji potřebu spotřebují část o-fosforečnanů z půdního roztoku (imobilizace). Mikroorganizmy mohou též katalyzovat oxidaci nebo redukci půdních sloučenin fosforu, zvláště organických forem. Nesmí se zapomínat i na to, že organická hnojiva mají pozitivní vliv na fyzikální zlepšení stavu půd.

Mikrobiální rozpouštění nerozpustných o-fosforečnanů

Mikroorganizmy, které způsobují mikrobiální rozpouštění o-fosforečnanů patří k velkému počtu různých druhů. Mikrobiální rozpouštění o-fosforečnanů je výsledkem reakcí mezi nerozpustnými o-fosforečnany a produkty mikrobiálního metabolizmu shromažďujícími se vně buněk nebo asimilací nerozpustných o-fosforečnanů půdními mikroorganizmy. V prvém případě budeme mluvit o přímém mikrobiálním rozpouštění a v druhém případě o mikrobiálním rozpouštění následujícím po přechodné imobilizaci.

1. O-fosforečnany vápenaté se rozpouštějí všemi druhy kyselin, které vznikají jako konečný produkt biologické oxidace. Dále i nitrifikační procesy v půdě se podílejí na jejich rozpouštění. Účinek kyselin vzniklých mikrobiální činností je vyšší, mají-li tyto kyseliny i vlastnost vytvářet chelátové sloučeniny, např. kyselina 2-ketoglukonová atd. V kyselých půdách na uvolňování o-fosforečnanů do roztoku se podílejí vzniklé kyseliny, které tvoří s ionty Fe- a Al- sloučeniny: jsou to například kyselina citronová, jantarová, jablečná, šťavelová, vinná a mléčná. Rozpouštění o-fosforečnanů železa je také následkem působením mikrobiálního sirovodíku za vzniku sirníků Fe a jejich přechodem do roztoku. Působením humínových kyselin na o-fosforečnany Fe, Al a Ca vznikají cheláty s uvedenými kationty, a tím přechází o-fosforečnanové ionty do roztoku.
2. Působením některých mikrobů nastává asimilace nerozpustných o-fosforečnanů uvnitř svých buněk, a to pak jak ve formě anorganických, tak organických sloučenin. Fosfor přechodně imobilizovaný v buňkách je přímo uvolňován jako o-fosforečnanový iont do roztoku nebo ve formě o-fosforečnanových organických komplexů, které rostliny přijímají přímo, bez předchozí mineralizace.

Mikrobiální mineralizace organicky vázaného fosforu

Aby mohl být rostlinami zužitkován organicky vázaný fosfor, musí být předem zmineralizován. V půdě mohou mnohé mikroorganizmy mineralizovat organicky vázaný fosfor. Velmi četné mikroorganizmy syntetizují enzymy, které rozkládají fytin, nukleové kyseliny nebo nukleoproteiny za současného uvolňování o-fosforečnanového iontu. Rychlost těchto enzymatických reakcí závisí na rozložitelné formě a vazbě o-fosforečnanové iontu. V důsledku toho organický fosfor rostlinného původu je mineralizován pomaleji než organický fosfor mikrobiálního původu. Stejně jako u mineralizace dusíku, kde je definován kritický poměr C:N, lze se i zde odvolat na kritický poměr C:P, který má být v minimálním rozmezí 200–300. Hodnoty poměru C:P = 150 však nepřivodí vždycky uvolňování minerálního fosforu. Ukazuje se, že v interpretaci tohoto poměru je na místě určitá zdrženlivost.

Mineralizace fosforu je citlivější na působení pH půdy než mineralizace uhlíku a dusíku. Zvýšení pH vyvolává zrychlení mineralizace než u organického uhlíku nebo dusíku. Nejvhodnější pH leží v oblasti 6,0 až 7,0, což z pohledu kyselých půd má negativní efekt. Střídání vlhkosti a vysoušení půdy má rovněž nepříznivý vliv na mineralizaci organické hmoty. Mineralizaci podporují vyšší teploty za příznivé vlhkosti půdy. Zde jsou rozdíly v názorech, že jestli zvýšení uvolňování fosforu je způsobeno zvýšenou mineralizací nebo sníženou imobilizací.

Mikrobiální imobilizace anorganického fosforu

Asimilace o-fosforečného iontu je proces úzce spjatý s mikrobiální činností. Přidá-li se do půdy látka, substrát, s vysokým poměrem C:P, která vyvolá značné množení mikroorganizmů, lze se obávat značného snížení obsahu asimilovaného fosforu. Ve skutečnosti za přítomnosti organických zbytků z předcházející úrody a dodaných statkových hnojiv neprobíhá úplná imobilizace fosforu a to z těchto důvodů: a) je poměrně vysoký obsah anorganického fosforu v půdě v jakékoliv formě; b) je snadné a rychlé odbourávání organického fosforu z mikrobních buněk (nukleoproteiny) po uhynutí mikroorganizmů.

Z agronomického hlediska problém imobilizace fosforu představuje méně významný proces než jakým je imobilizace dusíku. Teprve přidáním zbytků s vysokým poměrem C:P do půdy může nastat, že se projeví nedostatek přístupného fosforu.

Praktické využití

Z hlediska stabilizace půdní úrodnosti jsou důležité pokusy o uvolňování půdního fosforu až do jeho labilních forem. Nevýhodou tohoto děje je, že je velmi pomalý a nastává až za 10 až 20 dní, po aplikaci surových fosfátů až za 30 dní. Tento děj závisí hlavně na teplotě, vlhkosti a pH půdy.

Přidáním organické hmoty do půdy se zvyšují i migrační pochody živin v půdě. Zatím co o-fosforečnany z minerálních hnojiv se hromadí jen ve vrchní vrstvě, tak o-fosforečnany ze statkových hnojiv a i uvolněné mikrobiální činností jsou rovnoměrněji rozděleny v orniční vrstvě. Například migrační schopnost fosforu z fulvokyselin na podzolových a kambizemních půdách je 3–6× vyšší než z minerálních hnojiv. Migrace fosforu z rostlinných zbytků probíhá ve formě lehce rozložitelných organominerálních sloučenin. O-fosforečnany vzniklé po enzymatické hydrolýze na karbonátové půdě migrují až do hloubky 12 cm, zatím co po aplikaci minerálních hnojiv jsou ve 2–3 cm na povrchu. Velmi důležité je i použití různého druhu statkových hnojiv, jak bylo zjištěno, a tím i ovlivnění mikrobiální činnosti. Průměrně se nedefinovatelně zvýší využitelnost přístupného fosforu rostlinami až o 15 až 46 % a to podle půdních podmínek a počasí. Schéma znázorňuje procesy přeměn nerozpustného fosforu pomocí organické hmoty do labilní až vodorozpustné formy.

Schéma procesu přeměn nerozpustného fosforu pomocí organické hmoty do labilní až vodorozpustné formy fosforu (o-fosforečňanů)

Závěr

Jedním z důležitých úkolů v současné době při minimálním hnojení je stabilizace půdní úrodnosti a jednou z nejreálnějších cest je využití organických – statkových hnojiv k podpoře mikrobiální činnosti v půdě, která se hlavní měrou podílí na převedení těžko rozpustných forem půdního fosforu do labilních forem přístupného fosforu a až do půdního roztoku.

Literatura je dostupná u autorů.

Poděkování patří pracovníkům na polních pokusech: Petr Ivičic a Lenka Medešiová.