Vliv obsahu přijatelné síry v půdě na obsah makroprvků v nadzemní biomase ozimé pšenice

Bc. Michaela Zmeškalová

Master's thesis

Effect of Available Sulphur in Soil on Macronutrients Content in Shoot Biomass of Winter Wheat

Abstract:

Makroprvky jsou nutnou součástí pro růst a metabolismus rostlin. Vývoj a růst je tedy do značné míry ovlivněn a určen dostupností těchto živin, proto pro zajištění lepší produktivity plodin v zemědělství je nezbytné porozumět nejenom dynamice příjmu živin, ale také jejich biologickým interakcím. Síra patří mezi nejdůležitější makroprvky ve výživě rostlin, jelikož je stavebním prvkem esenciálních aminokyselin, konkrétně cysteinu a methioninu, které jsou nedílnou součástí bílkovin v rostlině. Pro optimální růst a vývoj rostlin je síra nezbytnou živinou, která se podílí na kvalitě rostlinných produktů, které poté získáváme. Síra má schopnost interagovat s téměř všemi základními makroživinami a mikroživinami, což může mít vliv na růst a výnos plodin tím, že ovlivňuje příjem a využití živin. Komplexní porozumění těmto interakcím mezi makroživinami je nezbytné pro optimalizaci případně pro maximalizaci výnosů plodin při různé úrovni výživy v půdě. Výživa rostlin sírou je velmi aktuální problém zdaleka nejen v podmínkách střední a západní Evropy. Správná a v praxi snadno proveditelná determinace obsahu přijatelné síry v půdě je zásadním předpokladem pro udržitelnou rostlinnou produkci a její špičkovou kvalitu. Pšenice ozimá (Triticum aestivum L.) je z mnoha důvodů nejvýznamnější obilninou nejenom pro Českou republiku, ale i celosvětově. Je prakticky univerzální a pro mnoho potravinářských výrobků je nejvhodnější obilninou. Cílem této práce bylo zjistit, zdali přijatelná síra v půdě ovlivňuje příjem sledovaných makroprvků. Dále byl stanoven cíl, zjistit, jestli vzájemný poměr přijatelné síry v půdě s daným makroprvkem, by mohl představovat spolehlivější parametr pro posouzení přijatelnosti makroprvku nadzemní biomasou ozimé pšenice. Dalším cílem této práce bylo posoudit, jakým extrakčním činidlem je vhodnější stanovit přijatelný obsah síry v půdě z hlediska vztahu s obsahem sledovaných makroprvků v rostlinách, v tomto případě v ozimé pšenici. Porovnávaná extrakční činidla byla Mehlich 3 a voda. Vzorky půdy a nadzemní biomasy ozimé pšenice byly odebrány z polních provozů v šestnácti okresech v České republice v letech 2015 – 2022. Pro vyhodnocení byly odebrány vzorky nadzemní biomasy ve fázi počátku sloupkování (BBCH 30 – 31) a ve fázi konce kvetení (BBCH 65–69). Půdní vzorek byl odebrán během jarní regenerace v hloubce orničního profilu (0–30 cm). Hypotéza, že obsah přijatelné síry v půdě ovlivňuje příjem makroprvků nadzemní biomasou ozimé pšenice byla v této práci potvrzena pro dusík (1. fáze odběru), fosfor (2. fáze odběru) a draslík. Vliv samotné přijatelné síry v půdě na příjem vápníku a hořčíku nadzemní biomasou pšenice nebyl prokázán. Hypotéza, že vzájemný poměr přijatelné síry v půdě s daným makroprvkem může představovat spolehlivější parametr pro posouzení přijatelnosti makroprvku nadzemní biomasou ozimé pšenice potvrzujeme pro fosfor (1.fáze odběru). Pro draslík, vápník a hořčík nelze tuto hypotézu potvrdit. V této práci byla potvrzena hypotéza o tom, že extrakční činidlo Mehlich 3 je spolehlivou a rovnocennou alternativou pro stanovení přijatelné síry v půdě, stejně jako je vodný výluh. Proto lze metodu Mehlich 3 doporučit jako metodu vhodnou pro stanovení dostupné síry v půdě.

Abstract:

Macro elements are necessary for plant growth and metabolism. Thus, development and growth are largely influenced and determined by the availability of these nutrients, so understanding not only the dynamics of nutrient uptake but also their biological interactions is essential to ensure better crop productivity in agriculture. Sulphur is one of these most important macro elements in plant nutrition as it is a building block of essential amino acids, specifically cysteine, and methionine. These two amino acids are integral components of the proteins in the plant. For optimal plant growth and development, sulphur is an essential nutrient that contributes to the quality of the plant products we obtain. Sulphur can interact with almost all essential macronutrients and micronutrients, which can affect crop growth and yield by influencing nutrient uptake and utilization. Understanding these macronutrient interactions is essential to optimize or maximize crop yields under varying soil nutrient levels. Sulfur nutrition of plants is a very topical issue, far from being limited to the conditions of Central and Western Europe. A correct and easy-to-practice determination of the acceptable sulphur content of the soil is a fundamental prerequisite for sustainable crop production and its top quality. Winter wheat (Triticum aestivum L.) is for many reasons the most important cereal not only for the Czech Republic but also worldwide. It is practically universal and is the most suitable cereal for many food products. Soil and aboveground biomass samples of winter wheat were collected from field operations in sixteen districts in the Czech Republic between 2015 and 2022. For evaluation, aboveground biomass samples were collected at the stage of early heading (BBCH 30 - 31) and the stage of late flowering (BBCH 65 - 69). The soil sample was collected during spring regeneration at the depth of the plow profile (0 - 30 cm). This work aimed to determine whether available sulphur in the soil influences the uptake of the observed macro-elements and, if so, to what extent. Furthermore, the objective was to determine if the ratio of acceptable sulfur in the soil with a given macro-nutrient could represent a more reliable parameter for assessing macro-nutrient acceptability by above-ground biomass of winter wheat. Another objective of this work was to assess which extraction reagent is more appropriate to determine the acceptable sulphur content in the soil in terms of its relationship with the content of the observed macro-elements in plants, in this case, winter wheat. The extraction reagents compared were Mehlich 3 and water. The hypothesis that the content of acceptable sulphur in soil influences the uptake of macronutrients by aboveground biomass of winter wheat was confirmed in this study for nitrogen (1st growth stage), phosphorus (2nd growth stage), and potassium. The effect of soil acceptable sulphur alone on calcium and magnesium uptake by wheat aboveground biomass was not demonstrated. We confirm the hypothesis that the correlation of soil available sulphur with a given macronutrient may represent a more reliable parameter for assessing macronutrient acceptability by aboveground biomass of winter wheat for phosphorus (1st growth stage). This hypothesis cannot be confirmed for potassium, calcium and magnesium. In this work, the hypothesis that the extraction reagent Mehlich 3 is a reliable and equivalent alternative for the determination of acceptable sulfur in the soil, as is aqueous leachate, was confirmed. Therefore, the Mehlich 3 method can be recommended as a suitable method for determining available sulfur in the soil.

Keywords

makroprvky, přijatelný obsah, pšenice, síra, výživný stav

Keywords

acceptable content, wheat, sulphur, nutritional status, macroelements

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 17. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Ondřej Sedlář, Ph.D.
• Reader: Pavel Suran, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Plant Production / Crop Production