1. Historia odkryć naukowych z zakresu mineralnego żywienia roślin

   1. Teoria próchniczna Thera

A. Thear. Według tej teorii (humus) i woda stanowią pokarm dla roślin, natomiast mineralne składniki odgrywają podrzędną rolę. Cała zatem żyzność gleb zależy tylko od zawartej w niej próchnicy. Gleby ciemniejsze zawierające więcej próchnicy były żyźniejsze , a wprowadzanie wraz z nawozami organicznymi materii organicznej, ulegające w glebie przekształceniu w próchnicę zwiększa żyzność gleb.

1. Teoria mineralnego żywienia Liebiga

Poglądy o mineralnym odżywianiu roślin sięgają XVI w. Podstawy tej teorii stworzyli Liebig w Niemczech oraz Boussingault we Francji. W 1840r. Liebig wydaje podręcznik rozpowszechniający teorię.

• Rośliny pobierają z gleby nie substancje organiczne, ale mineralne. Te składniki mineralne które znajdują się w popiele pobiera roślina za pomocą korzeni.

• Roślinie potrzebne jest 10 pierwiastków które pobierane są z gleby: P, K, Ca, Mg, Si, Fe

• Węgiel znajdujący się w roślinie pobierany jest z powietrza w postaci CO₂.

• 4Prawo nawozowe – wzrost roślin jest uzależniony od pierwiastka znajdującego się w glebie w najmniejszej ilości – prawo minimum.

• Zmianowanie – jest wymagane

  1. Prawo minimum

STARE PRAWO NAWOZOWE:

I – Prawo zwrotne „Aby utrzymać żyzność gleby konieczne jest zwrócenie jej wszystkich substancji pokarmowych pobieranych przez rośliny

II – Prawo minimum „Niedostatek jednej substancji przyswajalnej w glebie, ogranicza działanie innych substancji co w następstwie powoduje obniżkę plonów”

NOWE PRAWO NAWOZOWE:

I – Prawo zwrotne udoskonalone „Aby utrzymać żyzność gleby należy zwrócić jej nie tylko substancje pobrane przez rośliny, ale również ich przyswajalne formy, które zanikły w następstwie stosowania podstawowych składników: N, P, K, Ca”

II – Prawo maximum „Nadmiar substancji przyswajalnej w glebie ogranicza skuteczność działania innych substancji co w następstwie powoduje obniżkę plonów”

III – Prawo pierwszeństwa wartości biologicznej „Stosowanie nawozów musi mieć na celu przede wszystkim poprawę wartości biologicznej która ma większe znaczenie niż wysokość plonów”

1. Formy w jakich rośliny pobierają makro i mikroelementy

MIKROELEMENTY

Mangan: w glebie występuje w formie tlenków i wodorotlenków trudno rozpuszczalnych, a mała jego części jako związki Mn 2+ , które są dostępne dla roślin. Mn2+ jest sorbowany wymiennie i tylko jego nieznaczna część występuje w roztworze glebowym. O dostępności manganu dla roślin w dużym stopniu decyduje odczyn gleby. Ze wzrostem wartości pH wzmaga się intensywność procesów mikrobiologicznego utleniania, natomiast przy zmniejszaniu się wartości pH rośnie intensywność redukcji manganu.

Miedź: pobierana jest przez rośliny w postaci jonów Cu 2+ i Cu+. Występuje w glebie w formie mineralnej i organicznej, jako jony zaabsorbowane wymiennie w kompleksie sorpcyjnym oraz w bardzo nieznacznej ilości w roztworze glebowym.

Cynk: W roślinach duża część cynku występuje w formie rozpuszczalnej w soku komórkowym i to nawet w warunkach niedoboru. Należy on do składników trudno przemieszczających się w roślinie, szczególnie z liści starszych, natomiast w liściach młodych jest bardziej ruchliwy. Cynk jest pobierany w postaci kationu Zn2+, Cynk wchodzi w skład wielu minerałów i w tej formie jest trudno dostępny dla roślin. Dostępność cynku zależy od odczynu gleby.

Bor Przeważająca część boru występuje w formie boroglinokrzemianów, głównie turmalinu, trudno dostępnych dla roślin. W glebach mineralnych wraz ze wzrostem cząstek pyłowych i spławianych rośnie zawartość boru dostępnego dla roślin.

Molibden rośliny pobierają w postaci jonu MoO4 Molibden znajdujący się w glebach wchodzi w skład różnych minerałów pierwotnych i wtórnych oraz związków organicznych.

MAKROELEMENTY

Azot Formy N dostępne dla roślin to:

- NH4 – gleby o odczynie obojętnym

- NH3 – gleby o odczynie kwaśnym

- mocznik – bezpośredni dostęp

- azot ze związków organicznych (po ich humifikacji i mineralizacji)

- azot atmosferyczny pobrany przez mikroorganizmy (Rhizobium)

- aminokwasy w niskich stężeniach

Fosfor Formy pobierane przez rośliny:

* H₃PO₄

H₃PO₄ ↔ H+ + H₂PO₄^- W tej postaci rośliny

H₂PO₄ ↔ H+ + HPO₄^2- pobierają fosfor

HPO₄^2- ↔ H+ + PO₄^3- w tej postaci rośliny nie pobierają fosforu

* HPO₄

Siarka Dla rośłin najważniejszą formą wiązania siarki jest jon siarczanowy (SO₄)

Wapń

Potas

• Trudnodostępne

- glinokrzemiany i krzemiany (90%) – niedostępny dla roślin

- potas zawarty w siarce wtórnych minerałów ilastych – retrogradacja – fiksacja

• Łatwodostępne

- potas w roztworze glebowym – jest wymywany w głąb profilu glebowego

- potas wymienny w kompleksie sorpcyjnym (KS)

Magnez

Występowanie Mg w glebie: minerały: wermikulit, montmorylonit, magnez w organizmach żywych np. w chlorofilu, magnez w resztkach organicznych, magnez w próchnicy glebowej, magnez wymienny, magnez w roztworze glebowym. Magnez dostarczany jest roślinom w formie nawozów. Po dostaniu się do gleby jest sorbowany i może ulec wymyciu, szczególnie na glebach lekkich. Pobieranie Mg przez rośliny zależy od odczynu gleby i obecności jonów H, NH, Mn, Co.

1. Właściwości chemiczne gleb i podłoży i ich znaczenie w nawożeniu i żywieniu roślin ogrodniczych.

   1. Sorpcja

• Mechaniczna – gleba, podobnie jak filtr, zatrzymuje cząstki stałe, jony, drobnoustroje chorobotwórcze, związki toksyczne, dostarczane na powierzchnię gleby z wodą, ściekami, odpadami produkcyjnymi, zrzutami. Dzięki tej sorpcji woda zanieczyszczona jest oczyszczona i zdolna do picia. Sorpcja mechaniczna zależy od składu granulometrycznego gleby. Im więcej koloidów mineralnych tym wyższa sorpcja mechaniczna.

• Fizyczna – Jest to zagęszczanie na powierzchni ciała stałego (sorbenta) drobin znajdujących się w środku płynnym lub gazowym. W glebie dookoła sorbenta tworzy się warstwa wody, w której zabsorbowane są różne związki o malejącym stężeniu w miarę oddalania się od sorbenta. Sorpcję wykazują koloidy mineralne i organiczne oraz wodorotlenki glinu i żelaza.

• Chemiczna - to powstawanie w glebie nierozpuszczalnych związków (soli) wskutek reakcji chemicznych; takie strącone sole jeśli nie podlegają procesom wymywania, są magazynowane w glebie

• Biologiczna – to proces pobierania i zatrzymywania składników chemicznych z roztworu glebowego i powietrza przez drobnoustroje glebowe i korzenie roślin; sorbentami są żywe organizmy, które pobierają i zatrzymują jony w swych organizmach na okres ich życia; po obumarciu organizmy te ulegają rozkładowi, uwalniając pobrane składniki, które stają się przyswajalne dla roślin

• Wymienna (fizykochemiczna) – jest to wymiana jonów miedzy kompleksem sorpcyjnym a roztworem glebowym w ilościach równoważnikowych.

  1. Odczyn

• właściwość gleby wyrażona przez stosunek stężenia jonów wodorowych H+ do jonów wodorotlenkowych OH-

• pH zakres 0-14, gleby kwaśne, pH < 6,6, gleby obojętne, pH 6,6 - 7,2, gleby zasadowe, pH > 7,2

• ze wzrostem temperatury pH maleje (wzrasta stężenie jonów H⁺)

• na skutek działania drobnoustrojów w nocy pH gleby maleje, a w dzień rośnie

  1. Potencjał oksydoredukcyjny

…danego układu określa jego zdolność do oddawania lub przyjmowania elektronów, towarzyszącą reakcjom utleniania i redukcji. Pod względem zapotrzebowania na tlen bakterie dzielmy na: tlenowce ( aeroby) rozwijają się w obecności tlenu; względne beztlenowce (mikroaerofile) rosną dobrze przy obniżonym Eh, ale również zdolne do wzrostu przy dodatnim potencjale red-oks; beztlenowce (anaeroby) bezwzględne: nie rosną w obecności tlenu

1. Wpływ nawożenia makroelementami na jakość plonu.

   1. Azot - Jest uważany za pierwiastek, od którego w największym wymiarze zależy wielkość plonu. Wynika to z faktu, że jest on elementem niezbędnym roślinom do wzrostu. Objawami niedoboru azotu w roślinie jest jasnozielony kolor liści i łodyg oraz wątły pokrój. W skrajnych wypadkach liście roślin żółkną, a owoce przedwcześnie dojrzewają. Szkodliwy jest także nadmiar tego składnika – rośliny przenawożone wytwarzają bardzo duże i liczne liście, jednak ich kwiaty i owoce są nieliczne i słabiej wykształcone. Nadmiar azotu wydłuża także okres wegetacji roślin, a przez to niekorzystnie wpływa na ich mrozoodporność – z tego względu nawożenie azotem musi zakończyć się w połowie lata.

   2. Fosfor - Jest niezbędny w wielu procesach życiowych roślin, m.in. do prawidłowego przebiegu fotosyntezy, oddychania i przemiany materii. Niedobór fosforu powoduje poważne osłabienie roślin, a szczególnie systemu korzeniowego. Wizualnym objawem niedoboru fosforu są fioletowe przebarwienia na łodygach i ogonkach liściowych. Niedobór fosforu jest szczególnie wyraźny u roślin młodych, intensywnie rosnących.

   3. Potas - Jest pierwiastkiem odgrywającym ogromną rolę w gospodarce wodnej roślin (pobieranie wody, transpiracja). Od dobrego zaopatrzenia roślin w ten składnik zależy ich wytrzymałość na suszę, a także mrozoodporność gatunków wieloletnich. Dobre zaopatrzenie w potas ma znaczenie także dla jakości owoców – są wtedy słodsze, bardziej aromatyczne i lepiej się przechowują oraz dla ilości, wielkości i intensywności barwy kwiatów. Niedobór potasu objawia się początkowo w postaci żółtych przebarwień występujących na najstarszych liściach. Występuje też charakterystyczna deformacja – wyginanie się blaszki liściowej ku dołowi.

   4. Wapń - W życiu rośliny jest odpowiedzialny za pobieranie innych składników pokarmowych, wzmacnia odporność roślin na choroby, jest także elementem budulcowym (składnikiem ścian komórkowych). Poza tym wpływa na rośliny w sposób pośredni – jest najważniejszym pierwiastkiem odpowiedzialnym za odczyn gleby. Niedobór wapnia objawia się deformacją i żółknięciem najmłodszych liści, jednak objawy te są rzadko obserwowane. Znacznie częściej spotyka się choroby fizjologiczne wywołane niedostatecznym zaopatrzeniem roślin w wapń, jak sucha zgnilizna wierzchołkowa owoców papryki i pomidora czy gorzka plamistość podskórna na owocach jabłek.

   5. Magnez - Jest niezbędny składnikiem chlorofilu, dlatego ma podstawowy udział w procesie fotosyntezy. Niedobór magnezu powoduje zatem pogorszenie wzrostu i plonowania roślin. Typowym objawem niedoboru magnezu są żółte przebarwienia na liściach, przy czym nerwy liścia pozostają zielone.

   6. Siarka - Jest niezbędnym składnikiem witamin, białek oraz innych ważnych dla roślin substancji (np. olejów zapachowych). Największe zapotrzebowanie na siarkę wykazują rośliny kapustne oraz motylkowe. Niedobór tego składnika praktycznie się nie zdarza, ze względu na znaczną zawartość siarki w powietrzu atmosferycznym oraz wprowadzanie siarki do gleby wraz z wieloma nawozami.

2. Wpływ nawożenia mikroelementami na jakość plonu.

   1. Żelazo Typowymi objawami niedoboru żelaza jest chloroza. Liście wykazują najpierw jasnozielone zabarwienie, następnie żółkną i bieleją. Chloroza występuje początkowo na wierzchołku i najmłodszych liściach rośliny.

   2. Mangan Mangan wpływa na podwyższenie intensywności oddychania, asymilacji dwutlenku węgla i syntezy węglowodanów. Brak manganu jest przyczyną powstawania w roślinie nadmiaru niedotlenionego żelaza, które wpływa na nią niekorzystnie. Reguluje poziom związków z żelazem i wywiera pewien wpływ na redukcję azotanów do azotynów, a nawet do amoniaku w roślinie. Ogromną rolę odgrywa we wzroście mikroorganizmów.

   3. Cynk Jest składnikiem niezbędnym do prawidłowego rozwoju i plonowania wszystkich roślin, a w wielu przypadkach może być czynnikiem decydującym o jakości i wielkości plonu. Cynk wpływa na procesy wzrostu i rozwoju roślin, umożliwia przemiany węglowodanów oraz jest niezbędny w syntezie wielu witamin. Optymalne zaopatrzenie roślin w cynk wpływa korzystnie na zawartość białka i cukrów. Szczególnie wrażliwe na niedobór cynku są: drzewka owocowe, rośliny strączkowe i motylkowe, zboża, ziemniaki, chmiel, warzywa

   4. Miedź jest ważnym składnikiem wielu enzymów roślinnych biorących udział w podstawowych procesach życiowych (fotosynteza, oddychanie). Jej niedobór prowadzi do zachwiania tych procesów, co odbija się na plonie roślin. Deficyt miedzi występuje najczęściej u roślin uprawianych na glebach torfowych lub bardzo lekkich glebach piaszczystych.

   5. Bor Pierwiastek ten odgrywa istotną rolę w transporcie węglowodanów oraz w przemianach białek. Największych ilości boru wymagają rośliny motylkowe, seler, kalafior, kapusta, burak ćwikłowy a z roślin sadowniczych - jabłoń, grusza i winorośl. Niewłaściwe zaopatrzenie roślin w ten mikroskładnik powoduje zmniejszenie oraz pogorszenie jakości plonu. Występujące często w uprawach działkowych brunatnienie róż kalafiora, zniekształcenie korzeni selera czy charakterystyczne skorkowacenia na jabłkach, to typowe objawy niedoboru boru. Optymalne zaopatrzenie roślin w omawiany mikroelement zmniejsza również podatność owoców na pękanie.

   6. Molibden Podstawową funkcją jest jego udział w przemianach azotu. Optymalne zaopatrzenie roślin w ten mikroskładnik pozwala więc zmniejszyć w ich plonie ilość szkodliwych dla zdrowia człowieka azotanów. Stosunkowo wysokim zapotrzebowaniem na ten pierwiastek charakteryzują się zatem rośliny motylkowe (groch, fasola, bób). Wśród pozostałych gatunków uprawianych na działkach wrażliwe na niedobór molibdenu są pomidory, kalafior, kapusta, sałata oraz szpinak.

   7. Chlor Jest niezbędnym mikroskładnikiem pokarmowym , chociaż niektórzy przestrzegają przed stosowaniem nawozów zawierających ten pierwiastek. Chlor odgrywa istotną rolę w wielu procesach fizjologicznych (fotosynteza, gospodarka wodna), a niebezpieczny dla roślin okazuje się jedynie w bardzo dużych stężeniach.

   8. Nikiel

3. Nawozy organiczne (skład chemiczny, przemiany w glebie, dawki i terminy stosowania).

   1. Obornik

Skład chemiczny obornika zależy od rodzaju ściółki, od gatunku zwierząt, sposoby ich żywienia, użytkowania. Duży wpływ ma także sposób przechowywania. Obornik jest nawozem zawierającym dużo wody, gdyż średnio 75%, ale wahania są duże. Zawartość substancji organicznej wynosi około 20%, a związków mineralnych 5-6%. Woda – 75%, Materia organiczna – 20%, Popiół – 6%, Azot – 0,55%, Fosfor – 0,25%, Potas – 0,7%, Wapń – 0,45%, Magnez – 0,25%.

Przemiany w glebie Obornik zawiera również sporą dawkę masy organicznej, z której w procesie przemian w glebie powstaje próchnica. Wzrost ilości próchnicy w glebie oznacza poprawę żyzności, urodzajności i struktury gleby. Wraz z obornikiem do gleby wprowadzamy również szeroką gamę mikroorganizmów przyczyniających się do poprawy biologicznej aktywności gleby i rozwoju odpowiedniej mikroflory glebowej.

Terminy stosowania Wybór właściwego terminu nawożenia obornikiem, zależy od wymagań nawozowych uprawianych roślin, a także od tego, jaki rodzaj obornika stosujemy. Ogólnie przyjęte jest, że najlepszym momentem na zastosowanie obornika jest wczesna wiosna lub późna jesień (po zebraniu plonów). Zaraz po rozłożeniu nawozu na rabatach lub zagonach należy go od razu płytko przekopać z glebą, aby zapobiec stratom składników pokarmowych.

Dawki Najczęściej stosowana w praktyce 30- tu tonowa dawka obornika na 1 ha wnosi do gleby 150 kg azotu całkowitego, z czego azot działający wynosi 45 kg (150 x 0,3 = 45). Wyliczona w ten sposób ilość azotu wprowadzona do gleby z obornikiem nie pokrywa zapotrzebowania roślin na ten składnik. Zatem stosując obornik, nie można zrezygnować z nawożenia nawozami mineralnymi.

STRATY SKŁADNIKÓW POKARMOWYCH Z OBORNIKA W CZASIE PRZECHOWYWANIA: Strata tych składników uzależniona jest od sposoby przechowywania obornika. Azot – największe straty azotu występują w formie amoniaku po amonifikacji, również w formie N2 po denitryfikacji wolny azot utlenia się do atmosfery. Fosfor – przy prawidłowym przechowywaniu obornika nie występują w ogóle straty azotu z obornika. Poprzez wymywanie straty mogą dochodzić nawet do 20%. Potas – w oborniku potas występuje w formie kationu dlatego też może ulec wymyciu przez wodę. Straty potasu z obornika występują przez wymywanie, przy nieodpowiednim przechowywaniu obornika mogą dochodzić nawet do 50%.

1. Gnojownica

Skład chemiczny Skład chemiczny gnojowicy zależy głównie od rodzaju zadawanej paszy. Różnice w składzie dla trzody chlewnej dotyczą przede wszystkim potasu, w mniejszym stopniu suchej masy, azotu i wapnia. Gnojowica mająca 10% suchej masy zawiera w % świeżej masy: N – 0,38, P₂O₅ – 0,20, K₂O – 0,41, CaO – 0,32, MgO – 0,09.

Przemiany w glebie W uprawach ogrodniczych jest mało przydatna z powodu braku ściółki (która napowietrza glebę) i zachodzących w gnojowicy procesów beztlenowych. Trzoda chlewna: 0,45% K, 0,6% N, 0,3% P Trzoda bydlęca : 0,6% wody, 0,4% N, 0,3% P. Około 50% azotu w gnojowicy jest łatwo dostępna dla roślin, potas i fosfor jest tak samo dostępny jak w nawozach mineralnych. Oprócz makroelementów gnojowica zawiera również mikroelementy: B, Mn, Mo, Cu, Zn, oraz Mg i Ca. Działanie gnojowicy zależy od rodzaju gleby i terminu stosowania.

Dawki Zaleca się stosowanie pod rośliny o długim okresie wegetacji (buraki cukrowe, pastewne, pod kukurydzę, kapustę pastewną). Ustalając dawki gnojowicy pod poszczególne rośliny należy brać pod uwagę zapotrzebowanie roślin na azot, rodzaj gleby i jej zasobność w składniki pokarmowe oraz termin stosowania gnojowicy. Gnojowica może pokryć 50-100% zapotrzebowania roślin na azot.

Terminy stosowania Terminy polewania pól gnojowicą uzależnione są przede wszystkim od przyjętej struktury upraw, możliwości magazynowania gnojowicy oraz od obowiązujących okresów karencji. Zakłada się przy tym, iż składniki pokarmowe i substancje organiczne zawarte w gnojowicy powinny przyczynić się do zwiększenia żyzności gleby i podniesienia plonów, bez zagrożenia zanieczyszczeniem związkami biogennymi środowiska wód gruntowych. Gnojownicę, jako nawóz organiczny stosuje się głównie przed wegetacją roślin. Ważne jest, aby duże dawki gnojowicy zwłaszcza na glebach lekkich nie poprzedzały bezpośrednio wysiewu roślin. Jest ona rozcieńczana wodą (1:5 – 1:10) i może być stosowana corocznie jesienią.

1. Kompost

Skład chemiczny Użycie różnych materiałów do kompostowania, wpływać będzie na skład chemiczny kompostu oraz na jego wartość nawozową. 0,3 N P₂O₅ K₂O 2,5 CaO 10-50 subs. organiczna

Przemiany w glebie Zalety kompostu: wykorzystanie odpadów, lepsze napowietrzenie gleby, szybszy przebieg procesu mineralizacji materii organicznej, poprawia żyzność gleby. W porównaniu z obornikiem, nawożenie kompostem wpłynęło w znacznym stopniu na wilgotność próbek pobranych w polu, kapilarną pojemność wodną, polową pojemność wodną, porowatość i wodę dostępną dla roślin. Działanie kompostu jest podobne do działania obornika.

Dawki Dawki kompostu wynoszą 300 q/ha. W roku, w którym zastosowano nawozy organiczne, można zmniejszyć dawki nawozów mineralnych.

Terminy stosowania Rozrzucanie kompostu na użytki zielone przeprowadza się zwykle jesienią.

1. Nawozy zielone

Stosowanie nawozów polega na przyoraniu niedojrzałych roślin lub ich części w celu użyźnienia gleby. Rośliny przeznaczone na nawóz zielony powinny w krótkim czasie dostarczyć dużych ilości materii organicznej o wysokiej zawartości składników pokarmowych dla roślin.

Sposoby produkcji nawozów zielonych:

- uprawa roślin z przeznaczeniem w całości na przyoranie

- przyoranie odrostów przy skoszeniu

- przyoranie resztek pożniwnych po uprzednim zbiorze części nadziemnych

- przewiezienie skoszonej masy na inne pole a następnie jej przyoranie

Najczęściej stosowane rośliny na nawozy zielone to rośliny z rodziny motylkowych, które mają zdolność wiązania N (łubin żółty, wyka). Poleca się mieszać także rośliny z rodziny motylkowych z innymi roślinami. Rośliny na nawóz zielony mają głęboki system korzeniowy dzięki czemu pobierają z głębszych warstw składniki, które przemieszczają się do łodygi i liści, przez co po przyoraniu składniki te znajdą się w warstwie uprawnej. Zielony nawóz nawozimy wraz z nawozami mineralnymi.

WARTOŚĆ NAWOZOWA NAWOZÓW ZIELONYCH:

Rośliny uprawiane na nawozach zielonych z reguły dają wyższe plony w porównaniu z roślinami uprawianymi bez nawożenia organicznego (mniejsze niż na oborniku). Zwyżka plonów następuje po przyoraniu roślin motylkowych. Rośliny inne niż motylkowe poprawiają stan fizyczny gleb. Na glebach ciężkich rośliny przyorujemy na jesieni (płycej). Na glebach lekkich wczesną wiosną (głębiej). Nie płycej niż .

(1) Kryteria niezbędności składników pokarmowych