Vliv bioefektorů na výnosové parametry rostlin se zaměřením na zvýšení příjmu fosforu z půdy

Ing. Zlata Holečková

Doctoral thesis

The effect of bioeffectors on plant yield parameters focusing on the increase of phosphorus uptake from a soil

Abstract:

Potřeba zvýšit zemědělskou produkci se v průběhu posledních šedesáti let projevila masivním používáním minerálních hnojiv. Vzhledem k nárůstu světové populace se očekává růst poptávky po krmivech a potravinách, omezená dostupnost produktivní zemědělské půdy, a vzrůstající závislost na minerálních hnojivech. Je tedy důležité nalézt alternativní strategie pro výživu rostlin. V roce 2012 vznikl projekt spolupráce několika univerzit v Evropě. Projekt se týká využití bioefektorů v rostlinné výrobě. Využití těchto látek by mělo přispět ke snížení vstupů minerálních hnojiv používaných v zemědělství a ke správnému využívání půdy. Disertační práce bude zahrnovat testování v reálných podmínkách různých zeměpisných poloh. Hlavním cílem je rozvíjet nové přístupy k využívání tzv. bioefektorů založených na základě působení živých mikroorganismů a aktivních přírodních látek. Bioefektory mohou být v závislosti na půdně-klimatických podmínkách nástrojem k překonání omezení dostupnosti živin. Mohou obsahovat mikroorganismy (bakterie, houby) a aktivní přírodní sloučeniny (výluhy z půdy či kompostu, mikrobiální zbytky, rostlinné výtažky, metabolity z biologických procesů, sušenou hmotu bylin či mořských řas). Tyto produkty jsou vyvíjeny pro široké spektrum plodin (např. kukuřice, pšenice a rajčata). Jejich efektivita spočívá v mobilizaci živin z hůře přístupných forem v půdě. Práce je zaměřena zejména na vliv bioefektorů na různé formy fosforu v půdě. Fosfor v půdě patří mezi nezastupitelné prvky nezbytné pro růst a vývin rostlin. Přes jeho nezbytnost v rostlinném metabolismu je jeho obsah v půdě poměrně nízký. Vyšší obsah fosforu je u většiny půd převážně v povrchových vrstvách, protože se zde vyskytuje zvýšená biologická aktivita způsobující akumulaci organického materiálu. Vliv má často i aplikace organických a minerálních hnojiv. Obsah půdního fosforu se však může měnit v závislosti na mateční hornině, textuře a hospodařením s půdou (poměr a druh dodaného P a způsob kultivace půd). Uvedené vlivy působí i na relativní obsahy organických a minerálních forem fosforu. Z hlediska vazeb P v půdě můžeme vytvořit tyto tři základní skupiny: anorganické sloučeniny fosforu, organicky vázaný fosfor a výměnně sorbovaný fosfor. Množství fosforu vázaného v jednotlivých frakcích závisí především na době aplikace hnojiva včetně vlivu i dříve provedených zásahů. Z uvedených důvodů jsou nutné podrobnější analýzy jednotlivých forem fosforu v půdě po aplikaci minerálních hnojiv spolu s bioefektory. V rámci této disertační práce budou založeny nádobové i polní pokusy, ze kterých budou odebrány půdní a rostlinné vzorky z každé varianty. Vzorky budou následně analyzovány a bude v nich měřen obsah fosforu.

Abstract:

Crave for increase in agricultural production over the past sixty years reflects in widespread use of mineral fertilizers. Due to the growth of the world population an increase of overall demand for feed and food is expected. Limited availability of cultivatable soil and increasing dependance on mineral fertilizers can be also anticipated. It is therefore important to find alternative strategies for plant nutrition. In 2012, the project of cooperation between several universities in Europe was revealed. This project examines the use of bioeffectors in crop production. Use of these substances should help to reduce the input of mineral fertilizers used in agriculture and improve land usage. Thesis will perform testing in real conditions of different geographic locations. The main objective is to develop new approaches to the use of so-called bioeffectors based on the mechanism of action of living microorganisms and active natural substances. Bioeffectors may be, depending on soil and climatic conditions, a key factor for overcoming limitations in the availability of nutrients. They can contain microorganisms (bacteria, fungi) and active natural compounds (digest from soil or compost, microbial residues, plant extracts, metabolites from biological processes, dried herb material or seaweed). These substances are developed for a wide variety of crops (e.g. corn, wheat and tomatoes). Their effectiveness consists in nutrients mobilization from less accessible forms in the soil. The thesis is mainly focused on the impact of bioeffectors on various forms of phosphorus in the soil. Phosphorus in the soil belongs to essential elements necessary for the growth and development of plants. Despite its necessity in plant metabolism is its content in the soil relatively low. A higher phosphorus content is in most samples of soil mainly in the surface area because an increased biological activity occurs there causing the accumulation of organic material. Some influence can be also observed in connection with application of organic and mineral fertilizers. Amount of phosphorus in soil may vary depending on parental rock type, texture and land management (the ratio of P supplied and type and method of land cultivation). Above mentioned influences even have an effect on relative amount of organic and inorganic forms of phosphorus. Three basic groups of phosphorus contained in the soil can be described: inorganic phosphorus compounds, organically bound phosphorus and exchangeable absorbed phosphorus. The amount of phosphorus bound in the fractions depends mainly on the time of fertilizer application, including the impact of earlier interventions. For these reasons, it is necessary to execute detailed analysis of the various forms of phosphorus in the soil after application of mineral fertilizers together with bioeffectors. In this dissertation variety of pot and field experiments will be set up, where samples from each variation of soil and plant will be separated and researched. Samples will be analyzed and amounts of phosphorus will be measured.

Keywords

bioefektory, fosfor, půda, kukuřice, fosforečná hnojiva

Keywords

bioeffectors, phosphorus, soil, maize, phosphorus fertilizers

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 3. 2018

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Jiří Balík, CSc. dr. h. c.
• Reader: Stanislav Kužel, externi, Jan Haberle, externi, Pavel Ryant, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme / field:
Crop Science / General Crop Science