Moderní trendy ve výživě zemědělských plodin fosforem

Alžběta Veberová

Bachelor's thesis

New strategies in phosphorus nutrition of agricultural plants

Abstract:

Fosfor je nepostradatelný, ale zároveň i limitující prvek ve výživě rostlin. Na druhou stranu se velmi snadno může stát kontaminantem životního prostředí. Jedná o 11. nejrozšířenější prvek litosféry, v půdách se vyskytuje především v podobě, kterou rostliny nejsou schopny přijímat. Primárním zdrojem fosforu je minerál apatit, jehož zásoby se stále tenčí. Fosforečná hornina je považována za neobnovitelný zdroj, a vyčerpání ložisek se odhaduje již za pouhých 50–100 let. Z toho důvodu se fosfor v poslední době dostává do popředí zájmu odborné i vědecké sféry. Cílem této práce bylo shrnout aktuální trendy ve výživě zemědělských plodin fosforem. Zaměřuje se především na lokální aplikace, biostimulanty, šlechtění rostlin, využití biouhlu a odpadních materiálů. Jedním z moderních trendů je technologie precizního zemědělství. V tomto principu hospodaření je snaha o vývoj nových systémů, které budou efektivněji využívat půdu a fosforečná hnojiva. Ve výsledku lze potvrdit, že použitím větší přesnosti při aplikaci P-hnojiv bylo možné zmírňovat zatížení fosforem, a zároveň tyto aplikace vedly k snížení nákladů na samotné hnojení fosforem. Využívání odpadních materiálů se jevilo jako vhodná alternativa minerálních fosforečných hnojiv (P-hnojiv). Čistírenské kaly jsou významným potenciálním zdrojem fosforu, jehož použití bude pravděpodobně nabývat na významu. Je důležité neopomíjet i jejich negativní stránku, jelikož obsahují velké množství nebezpečných látek, především aromatických uhlovodíků a těžkých kovů. Pro zpřístupnění živin rostlinami se využívají biostimulanty. Použitím biostimulantů v laboratorních testech bylo ve většině pokusů dosahováno pozitivních výsledků. V provozních podmínkách se však tento pozitivní vliv vysloveně neprokázal. Vzhledem k tomu, že se dosavadní výsledky příliš neshodují, je třeba provádět i nadále výzkumy, které přinesou nové poznatky. Biouhel je považován za velmi cenný zdroj s velkým potenciálem využití i jako doplnění fosforečných konvenčních hnojiv. Bylo prokázáno, že biouhel působí jako účinný sorbent pro různé organické i anorganické látky, včetně fosforu. Velký potenciál je i v moderních šlechtitelských metodách, které zvyšují schopnost rostlin využívat fosfor pro příznivý růst a následný vývoj, což by mohlo vést k menší závislosti na neobnovitelných zdrojích. Jako nejvhodnější strategie se jeví kombinace předchozích metod, počínaje vyšlechtěním vyhovující odrůdy s lepší osvojovací schopností fosforu, následné využití technologií precizního zemědělství a aplikací odpadních materiálů spolu s biostimulanty.

Abstract:

Phosphorus is an indispensable but also limiting element in plant nutrition. On the other hand, it can easily become an environmental contaminant. It is the 11th most abundant element of the lithosphere, occurs in soils mostly in the nonbioavailable form. The primary source of phosphorus is the mineral apatite, which is becoming increasingly scarce. Phosphate rock is considered as a non–renewable resource and depletion of deposits is estimated to occur in next 50–100 years. For these reasons, phosphorus has come to the forefront of professional and scientific interest in recent years. The main aim of this thesis was to summarize the current trends in phosphorus nutrition. It mainly focuses on local uses, biostimulants, plant breeding, biochar, and waste material utilization. One of the current trends is precision farming technology. There is an effort to develop new systems that use soil and phosphate fertilizers more efficiently. As a result, by using better precision in the applications of P-fertilizers, it has been possible to mitigate phosphorus loading. while at the same time these applications have led to reduction in the cost of P-fertilizers. The use of waste materials appeared to be a suitable alternative to mineral P-fertilizers. Sewage sludge is an important potential source of phosphorus, the use of it will become increasingly important. It is also important not to overlook the negative side of these materials – sewage sludge contains significant amounts of hazardous substances, mainly aromatic hydrocarbons, and heavy metals. Biostimulants are used to make nutrients available to plants. The use of biostimulants in laboratory tests has mostly positive results. However, in field conditions, this positive effect has not been significantly proven. Current results are inconsistent, hence the desire to continue to do research that will bring new findings. Biochar is considered as a very valuable resource with great potential for use as a supplement to phosphatic conventional fertilizers. Biochar has been shown to act as an effective sorbent for organic and inorganic substances, including phosphorus. Big potential is possible to see also in modern breeding methods that are increasing the ability of plants to use phosphorus for favorable growth and development, which would lead to less dependence on non-renewable resources. A combination of previous methods appears to be the most appropriate strategy. Starting with the breeding of a suitable variety with better phosphorus uptake capacity, followed by the use of precision farming technologies and the application of waste materials together with biostimulants.

Keywords

Hnojení odpadními materiály, Biostimulanty, Šlechtění rostlin, Lokální aplikace, Fosfor

Keywords

Phosphorus, Fertilisation with waste materials, Biostimulants, Plant breeding, Local application

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Martin Kulhánek, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Crop Production