Představme si situaci, kdy bude nutné pro hnojení a výživu rostlin používat pouze lokální zdroje. Nemluvím o nějakém krátkodobém ročním či dvouletém výpadku, ale o trvalém stavu. A je zcela nepodstatné, proč se tak stane. Zkrátka a dobře jsme z roku na rok postaveni před problém, jak vyrovnat odběr a dodávku živin pro rostliny bez možnosti dovést cokoli ze vzdálenosti větší než 20 - 40 km. Pro lepší představu je dobré vstát ze židle (křesla) u PC a rozhlédnout se po okolí stavení. Případně, pokud se Vám nechce vstávat od stolu, podívejte se na satelitní snímek, nebo mapu bezprostředního okolí. To je teď jediný prostor na který můžete spoléhat. Alespoň co se týče produkce potravy.

Přírodní vstupy

Pro mou dnešní úvahu je nutné si ujasnit některé věci a vztahy, jež se dotýkají zásobování rostlin živinami. První, co je nutné si uvědomovat, je, že půda, ani ve své svrchní části, přes svůj stejnorodý  zjev, rozhodně není homogenní materiál. Obsahuje ve své neústrojné složce trojici základních fází (voda, vzduch a pevná hmota) a pak také to, co ji odlišuje od "mrtviny". Obsahuje organickou hmotu v podobě živých organismů, nebo jejich více či méně pozměněných pozůstatků.

Půdní voda (půdní roztok) zde slouží jako primární nosné médium a rezervoár disponibilních živin. V žádném případě nemůžeme považovat půdní roztok za zdroj živin. Jedinými zdroji živin v půdě jsou vzduch a hlavně pevné půdní částice různé zrnitosti a chemického složení, z větší části vzniklé z matečného substrátu.

Zde očekávám nespokojenou reakci: "A co humus a organická hmota?"

Humus i organickou hmotu vzniklou na místě doporučuji považovat za rezervoár, do něhož jsou uloženy prvky uvolněné z matečné horniny nebo ze vzduchu, tedy nikoliv zdroj.

Druhou věcí, hodnou uvědomění si, je horizontální členění půdy (1, 2, 3) a jeho vliv na mobilitu živin. Pro naše účely stačí, jak se domnívám, jen základní "farmářské" rozdělení na vrstvy ornice, podorničí a půdotvorného substrátu (matečná hornina). Ornice je jedinou částí půdy, na níž jsme schopni působit přímo, například zpracováním půdy nebo hnojením. Na vrstvy následující, podorničí a matečnou horninu, nejsme schopni působit přímo, ale pouze zprostředkovaně. Svou práci zde odvádí kořeny pěstovaných rostlin. Třeba obilniny čerpají živiny z podorničí přibližně v období sloupkování. Dalším vlivem může být působení látek vyplavených z ornice, jako jsou zbytky hnojiv, nebo půdní roztok s pH odlišným od prostředí podorničí, vodní režim stanoviště apod. Z uvedeného je zřejmé, že transport živin z hlubších vrstev vzhůru je možný vzlínáním nasyceného půdního roztoku, pohyby hladiny spodní vody, nebo aktivním transportem skrze kořenový systém a jeho následným rozkladem. Osobně se domnívám, že právě poslední varianta bude mít zásadní význam.

Pro získání představy o množství uvolněných živin si dovolím citovat: "V širokém průměru lze z literárních podkladů odhadnout, že se v našich podmínkách ročně zvětráváním uvolní na 1 ha až 3 kg P, 12 kg K, 48 kg Ca a 13 kg Mg" (Urban 2003).

Do bilance živin na straně vstupů je možné započítat i mokrou a suchou atmosférickou depozici. Urban (2003) uvádí, že "výsledky z dvacetiletého pozorování ACHP Kroměříž ze stanoviště v Holešově, kde na 1 ha za rok v průměru spadne: 7 kg dusičnanového N, 13 kg amonného N, 5 kg P, 8 kg K, 31 kg Ca, 15 kg Mg". Obdobně Balík uvádí v aktiva dusíku v ČR (1985) v položce atmosférický spad 26 kg N na ha a rok v součtu za suchý i mokrý spad. Ryant uvádí: "Díky rapidnímu poklesu atmosférických depozic síry v minulých 15 letech... a omezeně také depozicemi (průměr ČR 16 kg.ha-1 S)". Srovnejte s Ivanič (1984), jež uvádí, že atmosférické depozice síry nabývají v USA hodnot 15 - 22 kg S na ha a rok, v Holandsku 35 kg S na ha a rok a v SRN až 260 kg S na ha a rok.

Považuji za nutné podotknout, že jsem nenalezl rozdělení atmosférických depozic dle původu. A tak vzhledem k tomu, že oddělení přírodních a antropogenních zdrojů je z hlediska této úvahy poměrně podstatné, dovolil jsem si několik následujících předpokladů:

• Antropogenní zdroje atmosférických depozic budou v případě defosilizace životního stylu značně redukovány. Tento předpoklad si dovolím odvodit z vlivu odsíření uhelných elektráren a dalších významných producentů síry - viz. Ryant, Ivanič (1984).

• Odlišná situace je v případě spadu dusíku, kdy lze předpokládat, že většina (dle různých pramenů 74 - 95 procent) amonného dusíku pochází ze zemědělství a tudíž bude jejich depozice zachována.

• V případě draslíku a fosforu, kde zásadnějším "faremním" zdrojem bude pravděpodobně větrná eroze, je nejjednodušším způsobem bilančního vyrovnání nekalkulovat atmosférické depozice, ani vliv větrné eroze. Ostatní zdroje jsou, jak předpokládám, průmyslového charakteru, tudíž vymizí.

• U dalších prvků zkrátka nemám představu.

• Do úvahy nebudou brány depozice sopečného původu. Důvodem je jejich nahodilost a nízká pravděpodobnost výskytu na našem území.

Farmářské vstupy

Prvním zdrojem živin, na nějž si každý vzpomene, jsou hnojiva. Vzhledem k odstavení průmyslu jde o hnojiva organická a hlavně živočišného původu (4, 5). Tento zdroj je velice komplexní a má tu výhodu, že může být produkován lokálně. Skutečnou nevýhodou je pozvolné uvolňování živin, jež je dobře známé u dusíku, ale už méně známé u fosforu, jak uvádí Ryant: "při dávce hnoje 40 t/ha se při obsahu fosforu 0,14 % dostává do půdy asi 56 kg fosforu. Z toho se první rok uvolní asi 25 %, tj. 14 kg, druhý rok 15 %, tj. 8,4 kg a třetí rok 5 %, tj. 2,8 kg fosforu". Do této kategorie ale patří zařadit i hnojiva tak říkajíc polní, jako je zelené hnojení, sláma, posklizňové zbytky a podzemní biomasa. Jenže...

Uvedená hnojiva patří do stejné kategorie jako organická hmota vzniklá in situ, respektive jde o organickou hmotou, tudíž, jakožto reservoár, bilanci prakticky neovlivňují. Pochopitelně s určitou výjimkou. Konkrétní prvek je získáván z atmosféry symbiotickou a nesymbiotickou fixací - dusík. Podstatné je, že je získáván nikoli z půdního prostředí, ale z atmosféry. Ta se totiž vyznačuje poněkud (značně) větší mobilitou.

Důležitým faktem u uvedených hnojiv je jejich původ. Statková hnojiva ve skutečnosti nejsou externím zdrojem živin. To, co nazýváme statkovými hnojivy, muselo někde vyrůst a tak jsme jejich odvozem narušili bilanci živin v místě vzniku. Jediným skutečným externím zdrojem živin jsou průmyslová hnojiva.

Odběr živin produkcí

Je podivuhodné, kolik prostoru je v každé publikaci o výživě rostlin věnováno jedinému prvku (dusíku) s vysokou mobilitou v půdním prostředí i v rostlině. Naopak jsou téměř opomíjeny prvky obtížněji doplnitelné a mnohem méně mobilní, jako je draslík a zvláště fosfor. Někdy si říkám, zda "velké mlčení" o fosforu v určitých "udržitelných" kruzích není důsledkem neschopnosti se vyrovnat s tímto problémem. Problémem, jež má tendenci rozkopat jinak krásnou konstrukci udržitelného rozvoje eko budoucnosti. Pokud je můj odhad mylný, tak jde o programové přehlížení základního biologického zákona - zákona minima (6, 7). Pokusím se této lákavé (o dusíku lze psát a psát a stejně nedopíšete) pasti vyhnout a dále se soustředím na můj oblíbený opomíjený fosfor.
Množství z půdy vyvedených živin je dáno množstvím vyprodukované sušiny rostlinného pokryvu. Z tohoto úhlu pohledu je nepodstatné co na povrchu roste, ale kolik toho roste. Pochopitelně, že pěstitele zajímá, kolik sušiny je schopen efektivně odebrat a využít.

Pozastavme se u slovíčka efektivně. Zatímco přírodě je jedno, zda na poli roste koukol nebo pšenice, farmáře zajímá jen ta pšenice (respektive jen pšeničná zrna). Proto je z jeho pohledu velmi podstatný podíl hlavního a vedlejšího produktu (viz tabulka v diskusi) a také pěstování konkrétní plodiny. Bez ohledu na počet najednou pěstovaných druhů se z pohledu živin (vyjma dusíku) jedná o funkční monokulturu. Cílem je vypěstovat potravu v požadovaném množství a kvalitě. Rozdíl mezi "milpa" a čistou kulturou kukuřice je z tohoto úhlu nepodstatný.

Zpět k věci. V případě exportu produkce mimo faremní cyklus živin dochází k principielnímu odtoku živin. Ochuzení může při exportu 2 t pšenice z ha znamenat potřebu nahrazení 6,6 kg fosforu a 7,4 kg draslíku ročně.

Ztráty

Urban (2003) uvádí: "Další významnou položkou ztrát je vyplavování živin". Obdobně i Vach (2009) uvádí množství fosforu v lyzimetrických (výluhových) vodách v hloubce 0,4 m pod TTP v průměru 0,26 kg P na ha a rok. K tomuto údaji je nutné dodat, že na rozdíl od porostů na orné půdě se travní porost vyznačuje téměř dokonalým prokořeněním orniční vrstvy a tím i perfektní filtrací.

Ztráty živin vyplavením pro jednotlivé půdní druhy (kg.ha-1) (Müller, 1980)

Diskuse

V několika publikacích jsem nalezl odkaz na práci Ekologická optimalizace rostlinné výroby (Vach a kol. 1996) z níž zde uvádím tabulku "Maximální zastoupení jednotlivých druhů obilnin podle základní úrodnosti půdy" k rajonizaci intenzity výroby obilnin.

V textu k této tabulce autor uvádí, že základní úrodnost půdy je výnos sušiny fytomasy dosažený bez hnojení. Přiznávám, že tato tabulka mne velmi trápila. Odporuje totiž mým předchozím předpokladům. Ovšem autor s ní má zřejmě také nějaký problém, neboť v další publikaci uvádí:

"Při vynechaném fosforečném hnojení a omezeném organickém hnojení dochází ročně ke snížení hladiny přístupného P v půdě oproti výchozímu stavu o cca 5 mg na 1 kg půdy. Rovněž dochází k výnosovému poklesu u všech plodin, např. u pšenice ozimé o 2 - 16 %, ječmene jarního o 7 - 15 %, cukrovky o 4 - 11 %, brambor o 3 - 22 %. Zvýšení hladiny přístupného fosforu o 1 mg/kg půdy si vyžaduje dodat asi 7 kg P na 1 ha v minerálních hnojivech za předpokladu vyrovnaného organického hnojení." (Vach a kol. 2008)

Tak jak tedy? Bez hnojení nebo s hnojením? Či se zaorávkou celkové fytomasy? Je kalkulována celková sušina nebo jen skliditelná nadzemní?

V následující tabulce je uvedena produkce zrna a celkové skliditelné biomasy (v sušině) v závislosti na využitém množství fosforu a poměru mezi hlavním produktem - zrnem a vedlejším produktem - slámou. Uvedené hodnoty poměru HP:VP nabývají postupně hodnot od:

• 1:0,8 - hodnota dosahovaná u moderních a/nebo dobře regulovaných odrůd

• 1:1 - hodnota dosahovaná v 80. letech minulého století

• 1:2 a vyšší - historické odrůdy a/nebo porosty s nedostatečnou výživou; tento stav je většinou důsledkem nízkého počtu fertilních vůči sterilním (bezklasým) stéblům nebo nízkým počtem zrn na klas (Triticum dicoccum, T. spelta).

Domnívám se, že za povšimnutí stojí zvláště níže uvedený počet let zvětrávání matečné horniny potřebných k uvolnění využitého množství fosforu při plném exportu hlavního produktu.

Za roky je možné dosadit i plochu. Tedy pokud je k produkci zrna nutných 20 kg fosforu, potřebuji na předmětném pozemku téměř šest let zanechávat veškerou biomasu a pak teprve mám k dispozici rezervu dostatečnou pro jeden rok pěstování. Pro dosažení stejného efektu mohu, jako hnojivo na jeden ha, použít roční produkci biomasy sklizenou z jiných šesti ha. Další možností je smířit se s omezením produkce z jednoho hektaru na úroveň přibližně 0,8-0,9 t zrna pšenice.

Neakcentovaným faktorem mého článku je vliv vápnění, respektive jeho absence, na přístupnost a utilizaci živin. Přitom dávky CaO na úrovni 1-2 t/rok jsou, s výjimkou půd na vápencích, absolutní nutností a přitom representují značné, v našem scénáři nerealizovatelné, energetické nároky.
Z doposud uvedeného, dle mého názoru, vyplývá nutnost navýšit plochu nutnou k produkci potravin pro jednoho člověka.

V současnosti se běžně kalkuluje se sklizní mezi 5 - 10 t pšenice z hektaru. Pokles výnosu na 1/10 až 1/5 znamená, že při zachování současné úrovně výživy populace musí dojít k navýšení obdělávané plochy na 5-ti až 10-ti násobek současného stavu nebo snížení populace. V případě ČR se může jednat o pokles na hladinu 1 - 2 miliony osob. Náhradní variantou může být pokles úrovně výživy. Pokud dojde k uplatnění všech uvedených mechanismů, můžeme očekávat pokles úrovně výživy na 50 procent současného stavu (nedostatek až hladovění) spolu se současnou redukcí obyvatelstva na cca 2 - 4 miliony.

Závěrem

Princip vzájemné zaměnitelnosti času a prostoru se táhne dějinami zemědělství, jako zlatá nit.  Pokud pohlédneme na rozdíly v pěstebních systémech, snadno zjistíme, že zdánlivé odlišnosti jsou ve skutečnosti jen praktickou aplikací uvedeného principu. Zvláště markantní je to u relativně archaických modelů. Příkladem může být, na jedné straně, Milpa se svým osmiletým úhorem a na straně druhé Norfolský osevní sled s aplikací střídání plodin, hnojení statkovými hnojivy a dalšími formami přímé relokace živin (přímou relokací je myšlen transport živin ve směru les nebo louka - role). Teprve s příchodem průmyslové produkce potravin začínáme tuto skutečnost opomínat ale matička příroda nám ji velmi rychle připomene.

Ve snaze předjímat některé možné námitky bych doporučil provést kalkulaci, za jak dlouho dojde k poklesu přijatelného fosforu (dle Mehlich III) z hodnoty 80 ppm na hodnotu 40 ppm. Při poklesu o 5 ppm ročně máme přibližně osm (!) let bez organického hnojení, než se nám začnou projevovat příznaky deficience. Pro ilustraci bych doporučil pečlivě prohlédnout graf (4).

Literatura použitá a doporučená

1) http://geocr.tul.cz/~smida/geocr/index.php/P%C5%AFdy
2) http://zemepis.jergym.cz/foto/39/index.htm
3) http://www.mineralogie-puchnerova.estranky.cz/clanky/pudy/pudni-profil_-...
4) http://agrice.blog.cz/1002/hnuj-nebo-kompost
5) http://agrice.blog.cz/1002/odpoved-slozeni-statkovych-hnojiv-z-minoritni...
6) http://en.wikipedia.org/wiki/Law_of_the_Minimum
7) http://kvetiny.blogspot.com/2006/01/fytotechnika.html
http://cs.wikipedia.org/wiki/Regolit
Ivanič, Havelka, Knop; Výživa a hnojenie rastlín, Príroda 1984,
KLÍR, J.: Evidence hnojení. Pomocný sešit (návody, vzory, tabulky, přehledy, skladové listy). VÚRV, ÚZPI 2006
Műller, G. (1980): Bodenkunde. Landwirtschaftsverlag Berlin, 392 pp. In: URBAN Jiří; ŠARAPATKA Bořivoj a kolektiv; Ekologické zemědělství: učebnice pro školy i praxi, I. díl (Základy ekologického zemědělství, agroenvironmentální aspekty a pěstování rostlin); 1. vydání, Praha 2003; ISBN: 80-7212-274-6
prof. Ing. Jiří Balík, CSc.; přednášky k předmětu Výživa a hnojení rostlin
Ryant Pavel Ing. Ph.D.; Specifika výživy rostlin v systému ekologického zemědělství
URBAN Jiří; ŠARAPATKA Bořivoj a kolektiv; Ekologické zemědělství: učebnice pro školy i praxi, I. díl (Základy ekologického zemědělství, agroenvironmentální aspekty a pěstování rostlin); 1. vydání, Praha 2003; ISBN: 80-7212-274-6
Vach Milan Ing., CSc., Ing. Miloslav Javůrek, CSc.; Ekologická optimalizace hlavních pěstitelských opatření pro polní plodiny; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2009, ISBN 978-80-7427-007-9
Vach, M. a kol.: Ekologická optimalizace rostlinné výroby. ÚZPI Praha, 1996, In: Milan Vach, Miloslav Javůrek, Rostlinná produkce s ohledem na agroekologická hlediska, ÚZPI Praha, 2008; ISBN 978-80-87011-58-4

Převzato  z blogu http://agrice.blog.cz/1005/pohled-na-bilancovani-zivin-a-zvlaste-fosforu...