CZ36822U1 - Hnojivo s obsahem odpadní síry určené pro aplikaci do půdy při pěstování řepky ozimé - Google Patents

Description

Hnojivo s obsahem odpadní síry určené pro aplikaci do půdy při pěstování řepky ozimé

Oblast techniky

Technické řešení se týká hnojivá s obsahem síry, určeného pro aplikaci do půdy při pěstování řepky ozimé, a vychází ze složení směsi hnojiv (živin), pomocné půdní látky a vlivu na výnos semen řepky ozimé.

Dosavadní stav techniky

Řepka ozimá je plodina náročná na síru. Vlivem významného poklesu emisí síry, které se od roku 1990 podařilo snížit o 70 až 80 %, je obsah tohoto prvku v zemědělské půdě nedostatečný. Proto je nutné věnovat hnojení sírou vedle ostatních základních živin zvýšenou pozornost, zejména z důvodu zvýšeného pěstování plodin s vysokými nároky na síru, mezi které řepka bezesporu patří. Síra je v rostlinách nezbytná pro syntézu cysteinu, methioninu a některých vitaminů. Její aplikace zvyšuje výnos a olejnatost řepky. Síra se obvykle aplikuje ve formě minerálních hnojiv (SO4² ) a řada autorů doporučuje její společnou aplikaci s dusíkem, protože se prokázala dobrá synergie těchto živin (Fishmes, J.; Vong, P.C.; Guckert, A.; Frossard, E. Influence of sulfur on apparent N-use efficiency, yield and quality of oilseed rape (Brassica napus L.) grown on a calcareous soil. Eur. J. Agron. 2000, 12, 127-141.). Kromě síranové síry je účinným doplňkem výživy rostlin i elementární síra, která pochází např. z výroby bioplynu. Využití odpadní síry získané z procesu odsiřování se jeví jako perspektivní z hlediska výživy rostlin, nedostatku síry v životním prostředí a zejména z ekonomického hlediska výroby bioplynu.

Řepka je plodinou náročnou také na fosfor. Rostlinná produkce je na více než 30 % světové orné půdy omezena dostupností tohoto makroelemento. Fosfor je základní živina, kterou všechny rostliny potřebují k růstu, fotosyntéze a tvorbě bílkovin. Dostatečné množství fosforu přijímaného rostlinami je nezbytné pro optimální výnos produkce. Hnojení fosforem významně zvyšuje nejen produkci ale i kvalito řepky, a to především v případě nízkých zásob fosforu v půdě nebo podmínek snižujících jeho příjem rostlinami. Jelikož řepka patří mezi plodiny citlivé na množství dostupného fosforu, nedostatečný přísun fosforečných hnojiv výrazně snižuje její výnos. Řada studií se pokoušela stanovit vhodné dávky hnojení fosforem k řepce olejné (M.A. Cheema, M.A. Malik, A. Hussain, S.H. Shah, S. BasraEffects of time and rate of nitrogen and phosphorus application on the growth and the seed and oil yields of canola (Brassica napus 1.) J. Agron. Crop Sci. 2010, 186,103-110, Y.Y. Li, Y. Wang, J.W. LuEffect of phosphorus fertilization on yield and phosphorus use efficiency of winter oilseed rape (Brassica napus 1.) with two different cropping intensities in the middle and lower reaches of Yangtze River. J. Food Agric. Environ. 2012, 10, 576-579), ale problematika optimálních dávek a jejich vhodné rozdělení není zatím zcela vyjasněna.

Kromě fosforu a síry je řepka plodinou náročnou i na mikroelementy. Řepka je celosvětově významnou olejninou, která má pro růst a produkci semen vysoké nároky na bór. Řepka je velmi citlivá na nedostatek bóru, který omezuje prodlužování buněk vedoucí k omezenému růstu kořenů a výhonů a následnému snížení výnosů. Pro dosažení maximálního výnosového potenciálu řepky je potřeba bóru vyšší než 0,5 mg B/kg půdy. I když je v praxi ke korekci výživného stavu rostlin využívána především listová výživa bórem (borethanolamin), přibližně 96 % bóru se v půdě a v rostlinách vyskytuje ve formě kyseliny borite (H3BO3) a pouze malá část se vyskytuje jako boritanové anionty. Výzkumem bylo zjištěno, že bór je jediným esenciálním prvkem, který rostliny přijímají jako neutrální molekulu, tedy jako H3BO3.

Vyjma uvedených živin reagují plodiny nárůstem výnosu a kvality produkce na aplikaci humáto. Poměrně významný podíl výzkumu je věnován aplikaci humáto do půdy. Pozitivní vliv jejich půdní suplementace na růst rostlin je mnoha autory vysvětlován přímou „biostimulační aktivitou“

- 1 CZ 36822 UI humátů způsobenou přítomností růstových hormonů (auxinů) v jejich struktuře, což se projevuje např. zvětšením, rozvětvením a/nebo zvýšenou hustotou kořenového vlášení, zejména pak v podmínkách abiotických stresů. Jiní autoři vysvětlují účinky humátů na růst rostlin jako nepřímý efekt založený na ovlivnění půdních vlastností. Humáty obsahují velké množství karboxylových a slabě kyselých fenolických skupin a mohou se vázat na půdní minerální povrchy. Mají tak schopnost ovlivnit drobivost a útočivost půdy, včetně schopnosti zvyšovat retenci vody v půdě, podílet se na zastoupení prospěšných půdních mikroorganismů zejména v podmínkách zvýšené toxicity minerálních a organických kontaminantů, biopřístupnost některých kovů (mikroelementů) a využitelnost makroživin. Ve výčtu posledně zmíněný efekt je často spojován s účinkem organických látek na vodorozpustnost půdního fosforu prostřednictvím imobilizace železa a hliníku v kyselých půdách (redukce zvrhávání fosforu) a vápníku ve vápenitých půdách (omezení retrogradace fosforu), známý též jako „humusový efekt“. Působením hnojiv na bázi huminových látek na rostlinný organismus se zvyšuje výnos zemědělských plodin v průměru o 30 až 90 % (El-Sheshtawy, A.A.; Hager, M.A.; Shawer, S.S. Effect of bio-fertilizer, Phosphorus source and humic substances on yield, yield components and nutrients uptake by barley plant. J. Biol. Chem. Environ. Sci. 2019, 14, 279-300).

Podstata technického řešení

Řepka ozimá je plodina náročná na živiny. S cílem zvýšit míru využitelnosti aplikovaných živin porostem řepky s efektem na výnos semen a jejich kvalitu byl vyvinut postup výživy založený na využití směsi hnojiv (živin) a pomocných půdních látek (především síry, bóru a humátů).

Za účelem zvýšení efektivity hnojení řepky ozimé byly vytvořeny směsi hnojiv (živin) a pomocné půdní látky určené k aplikaci do půdy.

Předmětem předkládaného technického řešení je hnojivo s obsahem síry, které lze využít k předseťovému hnojení řepky ozimé (tedy pro aplikaci do půdy před výsevem řepky ozimé). Uvedené hnojivo obsahuje složku obsahující síru - elementární síru a sírany (například síran draselný, síran amonný, síran hořečnatý), složku obsahující fosfor - dihydrogenfosforečnany (například dihydrogenfosforečnan amonný, dihydrogenfosforečnan vápenatý), složku obsahující bór - kyselinu trihydrogenboritou a složku obsahující huminové látky.

Hmotnostní poměr síry (myšleno prvku S, obsaženého v hnojivu ve formě elementární síry a síranů), fosforu (myšleno prvku P, obsaženého v hnojivu ve formě dihydrogenfosforečnanů), bóru (myšleno prvku B, obsaženého v hnojivu ve formě kyseliny trihydrogenborité) a huminových látek je 70 až 80 : 15 až 25 : 0,5 až 2 : 0,5 až 2, s výhodou je jejich hmotnostní poměr 75:20:1:1.

Směs je vhodná pro aplikaci jako vodný roztok / suspenze. Obsah vody je s výhodou v rozmezí od 50 do 60 % hmotn.

Ve výhodném provedení je síranovou složkou síran amonný a hmotnostní poměr elementární síry ku síře obsažené v síranu amonnému je v rozmezí od 2:1 do 4:1, nejvýhodněji 3:1.

Ve výhodném provedení je dihydrogenfosforečnanem dihydrogenfosforečnan amonný.

V nej výhodnějším provedení obsahuje hnojivo elementární síru, síran amonný, dihydrogenfosforečnan amonný, kyselinu trihydrogenboritou a huminové látky v hmotnostním poměru 56,3:77,1:74,3:5,7:1.

Hnojivo může být dále doplněno o dusík obsahující složku, jakou je například močovina. S výhodou je hmotnostní poměr fosfor obsahující složky ku močovině v rozmezí od 1:1 do 1:3, s výhodou 1:2.

-2CZ 36822 UI

Způsob hnojení spočívá v aplikaci hnojivá na povrch půdy s následným zapravením do svrchní vrstvy půdy při předseťové přípravě půdy. Množství aplikovaného hnojivá na 1 ha je s výhodou 56,3 kg elementární síry a 77,1 kg síranu amonného, 74,3 kg dihydrogenfosforečnanu amonného, 5,7 kg kyseliny trihydrogenborité a 1 kg huminových látek.

Objasnění výkresů

Obr. 1: Efekt kombinací hnojení na: a) výnos semen řepky (t/ha), b) olejnatost semen (%), c) produkci oleje na jednotku plochy (t/ha).

Příklad uskutečnění technického řešení

Jednotlivé složky hnojivá jsou komerčně dostupné. Elementární síra (ES) byla dodána jako roztok s obsahem 60 % hmotn. odpadní síry vznikající při odsíření bioplynu pomocí zařízení THIOPAQ (Paques, Holandsko). Zdrojem síranové síry (SS) byl síran amonný (FORESTINA s.r.o., ČR). Síra byla ve směsi aplikována v dávce 75 kg S/ha v poměru 3:1 (ES/SS hmotn. = 56,3/18,7 kg, tedy 56,3 kg elementární síry a 77,1 kg síranu amonného na 1 ha). Fosfor (P) byl do směsných kombinací dodán jako dihydrogenfosforečnan amonný (Agropodnik a.s. Hradec Králové, ČR) v dávce 20 kg P/ha (tedy 74,3 kg dihydrogenfosforečnanu amonného na 1 ha), bór (B) jako kyselina trihydrogenboritá (P-LAB a.s., ČR) v dávce 1 kg B/ha (tedy 5,7 kg kyseliny trihydrogenborité na 1 ha). Huminové látky (HL) byly doplněny prostřednictvím přípravku od firmy VUCHT a.s. (SR) s obsahem huminových látek 7 % hmotn. aplikovaného dávce 1 kg HL/ha. Směsi byly vytvořeny smícháním vybraných komponentů: ES/SS, ES/SS+HL, ES/SS+B+P, ES/SS+B+P+HL. Kromě uvedených vstupů byla řepka vyhnojena jednotně dusíkem, v dávce 160 kg N/ha = před setím dohnojení všech variant močovinou na 40 kg N/ha, regenerační hnojení 60 kg N/ha (ledek amonný s dolomitem (LAD)), produkční hnojení 60 kg N/ha (LAD).

V polních pokusech realizovaných na pozemcích Zemědělského výzkumu spol. s r.o. v Troubsku byla testována společná aplikace síry, fosforu, bóru a huminových látek na produkci a kvalitu řepky ozimé. Po sklizni pšenice v roce 2020 byla na pokusné ploše provedena podmítka pomocí půdní frézy o záběru 3 metry. Hnojivé směsi ES/SS, ES/SS+HL, ES/SS+B+P, ES/SS+B+P+HL byly připraveny rozmícháním výše uvedených dávek jednotlivých komponent ve vodě dle technologie (aplikátoru) v místě obvyklé a aplikovány na povrch půdy s následným zapravením do svrchní vrstvy půdy den před setím.

Složení jednotlivých směsí je uvedeno v Tabulce 1.

Tabulka 1

Hnojivo	elem. S	(NHOiSCh	NH4H2PO4	h3bo3	HL
ES/SS	941/ha = 56,3 kg S/ha	77,1 kg/ha = 18,7 kg S/ha
ES/SS+HL	941/ha = 56,3 kg S/ha	77,1 kg/ha = 18,7 kg S/ha			15 1/ha = 1 kg HL/ha
ES/SS+B+P	94 1/ha = 56,3 kg S/ha	77,1 kg/ha = 18,7 kg S/ha	74,3 kg/ha = 20 kg P/ha	5,7 kg = 1 kg B/ha
ES/SS+B+P+HL	94 1/ha = 56,3 kg S/ha	77,1 kg/ha = 18,7 kg S/ha	74,3 kg/ha = 20 kg P/ha	5,7 kg = 1 kg B/ha	15 1/ha = 1 kg HL/ha

Vlivem půdní aplikace hnojiv uvedených v Tabulce 1 došlo k vzestupnému nárůstu výnosu semen: kontrola (3,90 t/ha) < ES/SS (4,00 t/ha) < ES/SS+HL (4,08 t/ha) < ES/SS+B+P (4,25 t/ha) < ES/SS+B+P+HL (4,48 t/ha). Nejvyšší výnosový efekt (nárůst oproti kontrole o 15,1 %) přinesla kombinace ES/SS+B+P+HL (Obr. la).

-3CZ 36822 U1

I přes to, že kombinace ES/SS+B+P a ES/SS+B+P+HL vykazovaly pokles olejnatosti oproti variantě ES/SS+HL (Obr. 1b), a to díky zřeďovacímu efektu způsobenému nárůstem produkce, výnos oleje na jednotce plochy (Obr. 1c) korespondoval s výnosem semen (r =0,886; p < 0,001).

Z výše uvedeného testování se jeví využití předseťové aplikace síry (elementární + síranové) v kombinaci s fosforem a bórem doplněná o huminové látky jako vhodný doplněk dusíkatého hnojení řepky ozimé. Výhoda aplikace představených směsí plyne z postupné dynamiky uvolňování síry (z ES) v kombinaci s děleným hnojením dusíkem klasickými minerálními hnojivy, dále efektu půdní aplikace P a B, na jejichž příjem pozitivně působí huminové látky. Jednorázová aplikace směsi hnojiv přináší ekonomický efekt plynoucí nejen z nárůstu produkce semen a oleje, ale i ze snížení nákladů na aplikaci jednotlivých složek zvlášť, který doprovází pokles utužení půdy a environmentální účinek založený na redukci ztrát dusíku vlivem synergismu živin (N a S). Z potřeby dusíku na tvorbu výnosu, tj. cca 50 kg N/t semen, a nárůstu produkce řepky způsobného aplikací hnojiv lze kvantifikovat snížení ztrát na této živině v rozmezí 7 až 23 kg N/ha. Vyjádřeno k dávce dusíku využitého při hnojení se jedná o 5 až 12 %. Použití předseťové aplikace směsné kombinace ES/SS+B+P+HL v pěstební technologii řepky se jeví jako perspektivní způsob výživy této plodiny v systému udržitelného zemědělství.

Průmyslová využitelnost

Směs hnojiv (živin) a pomocné půdní látky nalezne uplatnění zejména při pěstování řepky ozimé.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Hnojivo s obsahem síry, vyznačené tím, že obsahuje složku obsahující síru, složku obsahující fosfor, složku obsahující bór a složku obsahující huminové látky;

   přičemž hmotnostní poměr síry, fosforu, bóru a huminových látek je 70 až 80 : 15 až 25 : 0,5 až 2 : 0,5 až 2;

   a přičemž složka obsahující síru sestává z elementární síry a alespoň jednoho síranu vybraného ze skupiny zahrnující síran draselný, síran amonný, síran hořečnatý;

   a přičemž složka obsahující fosfor sestává z dihydrogenfosforečnanu, vybraného ze skupiny zahrnující dihydrogenfosforečnan amonný, dihydrogenfosforečnan vápenatý;

   a přičemž složka obsahující bór sestává z kyseliny trihydrogenborité.
2. 2. Hnojivo s obsahem síry podle nároku 1, vyznačené tím, že hmotnostní poměr složek obsahujících síru, fosfor, bór a huminové látky je 75:20:1:1.
3. 3. Hnojivo s obsahem síry podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že je ve formě vodného roztoku nebo vodné suspenze.
4. 4. Hnojivo s obsahem síry podle nároku 3, vyznačené tím, že je obsah vody je v rozmezí od 50 do 60 % hmotn.
5. 5. Hnojivo s obsahem síry podle kteréhokoliv z předchozích nároků 1 až 4, vyznačené tím, že síranem je síran amonný a hmotnostní poměr elementární síry ku síře obsažené v síranu amonnému je v rozmezí od 2:1 do 4:1, s výhodou 3:1.
6. 6. Hnojivo s obsahem síry podle kteréhokoliv z předchozích nároků 1 až 5, vyznačené tím, že dihydrogenfosforečnanem je dihydrogenfosforečnan amonný.
7. 7. Hnojivo s obsahem síry podle kteréhokoliv z předchozích nároků 1 až 6, vyznačené tím, že obsahuje elementární síru, síran amonný, dihydrogenfosforečnan amonný, kyselinu trihydrogenboritou a huminové látky v hmotnostním poměru 56,3:77,1:74,3:5,7:1.