Vliv aplikace fugátu na příjem a akumulaci selenu a vybraných mikroživin v rostlinách pšenice jarní

Bc. Radek Havlíček

Master's thesis

Influence of liquid part of digestate application on the uptake and accumulation of selenium and selected micronutrients in summer wheat plants

Abstract:

Fugát je získáván mechanickou separací digestátu, obsahuje makroživiny, mikroživiny a také rizikové prvky. Fugát je v zemědělství využíván především pro hnojení, je aplikován na zemědělskou půdu s následným zapravením do půdy. Selen (Se) je významným stopovým prvkem pro živé organismy. V rostlinách dokáže částečně regulovat vodní status, zejména v suchých podmínkách. Pšenice je charakterizována jako jedna z účinných akumulátorů Se mezi obilninami.Cíle literární části jsou zaměřeny na zhodnocení jednotlivých poznatků zahraničních a tuzemských autorů zabývajících se problematikou aplikace fugátu a vlivem hnojení na kumulaci Se, mikroživin a rizikových prvků v jednotlivých částech vybraných zemědělských plodin. Ve své experimentální části diplomové práce uvádím výsledky jednoletého nádobového pokusu s pěstováním pšenice jarní (odrůda ´Scirocco´) ve dvou zeminách s odlišnou hodnotou pH. První zemina (hlinito-písčitá, pH 6,9) byla odebrána v lokalitě ZD Krásná Hora nad Vltavou a druhá zemina (hlinitá, pH 5,8) byla odebrána v lokalitě Doudleby nad Orlicí. Vegetační experiment byl založen v pěti variantách se čtyřmi opakováními. První varianta byla kontrolní (nehnojená). Druhá varianta byla hnojená minerálním NPK. Ve třetí variantě byl aplikován fugát z bioplynové stanice ZD Krásná Hora nad Vltavou. Čtvrtá varianta byla hnojená dělenou dávkou fugátu a dělenou dávkou NPK s obohacením Se ve formě selenanu. V poslední páté variantě byla aplikována plná dávka fugátu a dvojnásobná dávka selenanu. Ve všech hnojených variantách byla aplikována shodná dávka N, P, K živin. Po ukončení nádobového experimentu byly jednotlivé části pšenice analyzovány. U pšenice byly hodnoceny výnosy suché biomasy kořenů, slámy a zrna. Dále byl stanoven obsah Se v jednotlivých částech pšenice. Také byl zjištěn obsah a odběr mikroživin i rizikových prvků. Zeminy byly analyzovány na hodnotu pH, obsahy přístupných mikroživin a rizikových prvků.V rámci experimentu bylo zjištěno, že ve variantách hnojených minerálním hnojivem NPK a fugátem obohaceným o selen lze docílit podobného výnosu biomasy pšenice jarní.Nejvyšší obsah Se v zrnu pšenice byl zjištěn ve variantě hnojené fugátem s dvojnásobnou dávkou selenanu. Obsahy Se v zrnu byly podobné při pěstování v obou experimentálních půdách.V nádobovém experimentu bylo zjištěno, že ve variantách hnojených fugátem a minerálním hnojivem NPK byla akumulace mikroživin a rizikových prvků podobná.Z odběrů mikroživin rostlinami pšenice v obou půdách lze uvést následující zajímavé výsledky. Odběr železa kořeny ve vzorcích Krásná Hora nad Vltavou ve variantě hnojené fugátem byl o 35 % vyšší oproti vzorkům z Doudleb nad Orlicí. Z odběrů manganu, v porovnání obou zemin, byl zjištěn vyšší odběr slámou ve variantě hnojené minerálním hnojivem NPK v zemině Doudleby nad Orlicí, a to o 9,7 %. Z odběrů molybdenu byl zjištěn vyšší odběr zrnem ve variantě hnojené poloviční dávkou NPK, poloviční dávkou fugátu a základní dávkou selenanu v zemině Doudleby nad Orlicí, a to o 14,9 %. Z odběrů rizikových prvků rostlinami pšenice byl zjištěn u zinku ve variantě hnojené minerálním hnojivem NPK o 27,7 % vyšší odběr v kořenech ve vzorcích Krásná Hora nad Vltavou oproti vzorkům z Doudleb nad Orlicí. Z odběrů mědi, v porovnání obou zemin, byl zjištěn vyšší odběr slámou ve variantě hnojené fugátem a dvojnásobnou dávkou selenanu v zemině Krásná Hora nad Vltavou, a to o 65 %. Z odběrů niklu, v porovnání obou zemin, byl zjištěn vyšší odběr zrnem ve variantě hnojené fugátem a dvojnásobnou dávkou selenanu v zemině z Doudleb nad Orlicí, a to o 44,5 %.

Abstract:

Fugate (a liquid phase of a digestate) is obtained by mechanical separation of digestate. It contains macronutrients, micronutrients and also risk elements. Fugate is used in agriculture mainly for fertilization, it is applied to agricultural land with subsequent incorporation into the soil. Selenium (Se) is an important trace element for living organisms. In plants, Se may partly regulate the water status, especially under conditions of drought. Wheat is characterized as an effective Se accumulator among cereals.The aims of the literature review section are focused on the evaluation of individual findings of foreign and domestic authors dealing with the application of fugate and the effect of fertilization on the accumulation of Se, micronutrients and risk elements in individual parts of selected agricultural crops.In my experimental part of the diploma thesis I present the results of a one-year pot experiment with cultivation of spring wheat ("Scirocco" variety) in two soils with different pH values. The first soil (loam-sandy, pH 6.9) was collected in the area of ZD Krásná Hora nad Vltavou and the second soil (loam, pH 5.8) was sampled in the locality of Doudleby nad Orlicí. The experimental design included five treatments, each with four repetitions. The first treatment was unfertilized control treatment. The second treatment was fertilized with mineral NPK. In the third treatment, the fugate from the biogas station ZD Krásná Hora nad Vltavou was applied. The fourth treatment was fertilized with a divided dose of fugate and NPK with selenate enrichment. In the last fifth treatment, a full dose of fugate and a double dose of selenate were applied. The same dose of N, P, K nutrients was applied in all fertilized treatments. After termination of the pot experiment, the individual parts of wheat were analyzed. For wheat, the yields of dry biomass of roots, straw and grain were evaluated. Furthermore, the selenium content in individual parts of wheat was determined. The content and total uptake of micronutrients and risk elements were also determined. Soils were analyzed for pH value, contents of available micronutrients and risk elements.In the experiment, it was found that in the treatments fertilized with NPK mineral fertilizer and Se-enriched fugate a comparable yield of spring wheat biomass can be achieved.The highest Se content in wheat grain was found in the treatment fertilized with fugate with a double dose of selenate. The contents of Se in the grain harvested from both experimental soils were similar to each other. In the pot experiment, it was found that in the treatments fertilized with fugate and NPK mineral fertilizer the accumulation of micronutrients and risk elements was comparable.From the results of micronutrient uptake by wheat plants in both soils, we noticed the following interesting facts. When the soils were fertilized with fugate, the uptake of iron by roots grown in the Krásná Hora nad Vltavou soil was higher by 35 % compared to the Doudleby nad Orlicí samples. The uptake of manganese by straw in the treatment fertilized with mineral fertilizer NPK was higher by 9.7 % at Doudleby nad Orlicí site compared to Krásná Hora nad Vltavou. The uptake of molybdenum by grain in the treatment fertilized with half dose of NPK, half dose of fugate and basic dose of selenate was higher by 14,9 % at Doudleby nad Orlicí site compared to Krásná Hora nad Vltavou.As for the uptake of risk elements by wheat plants, it was found that when the soils were fertilized with NPK mineral fertilizer, the uptake of zinc by roots grown in the Krásná Hora nad Vltavou soil was higher by 27.7 % compared to the Doudleby nad Orlicí samples. The uptake of copper by straw in the treatment fertilized with fugate and double dose of selenate was higher by 65 % at Krásná Hora nad Vltavou site compared to Doudleby nad Orlicí. The uptake of nickel by grain in the treatment fertilized with fugate and double dose of selenate w

Abstract:

as higher at Doudleby nad Orlicí site compared to Krásná Hora nad Vltavou, namely by 44.5 %.

Keywords

pšenice, fugát, mikroživiny, rizikové prvky, odběr rostlinami

Keywords

wheat, fugate, micronutrients, risk elements, plant uptake

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc. dr. h. c.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Crop Science / Crop Science