Posouzení možnosti chlorofylmetru k optimalizaci dusíkatého hnojení cukrovky

POSOUZENÍ MOŽNOSTI VYUŽITÍ CHLOROFYLMETRU K OPTIMALIZACI DUSÍKATÉHO HNOJENÍ CUKROVKY

Possibility of chlorophyllmeter use for sugar beet’s nitrogen fertilising optimisation

L. Jozefyová, J. Pulkrábek, J. Urban

Česká zemědělská univerzita v Praze, Katedra rostlinné výroby

Summary: This work evaluates correlative relationships between the values measured with chlorophyllmeter SPAD-502 and nitrogen, phosphorus, potassium and magnesium concentrations in sugar beet leaves at the stage of 4 to 8 true leaves. We found out only weak correlative relation between SPAD values and nutrients concentration in sugar beet leaves. The strongest relationship (r = 0,4131; r2 = 17,1 %, p<0,01), which we found, was between SPADSLW values (i.e. SPAD values divided by specific leaf weight) and the ratio of nitrogen to phosphorus concentration, which is used for optimisation of nitrogen dose for sugar beet fertilising. Chlorophyllmeter SPAD-502 is not enough precise for evaluation of nutritive condition of sugar beet and nitrogen fertilising optimization at early stage (4-8 true leaves).

Key words: sugar beet, chlorophyllmeter, N-tester, SPAD values, SPADSLW values, chlorophyll, nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium, N:P ratio, plant analysis, nitrogen fertilizing

Souhrn: Práce vyhodnocuje korelační vztahy mezi hodnotami naměřenými chlorofylmetrem SPAD-502 a koncentrací dusíku, fosforu, draslíku a hořčíku v listech cukrové řepy ve fázi 4 až 8 pravých listů. Vyhodnocením výsledků jsme prokázali pouze slabé korelační vztahy mezi hodnotami chlorofylmetru (SPAD) a koncentrací živin v listech cukrové řepy. Nejsilnější závislost, kterou jsme zjistili (r = 0,4131; r2 = 17,1 %, p<0,01), je mezi hodnotami chlorofylmetru upravenými specifickou hmotností listu (SPADSLW) a poměrem koncentrací dusíku a fosforu, což je hodnota, která se používá k optimalizaci dávky dusíku pro přihnojení. Chlorofylmetr SPAD-502 není v rané fázi růstu (4-8 pravých listů) dostatečně přesný pro stanovení výživného stavu cukrovky a optimalizaci dávky dusíku k přihnojení.

Klíčová slova: cukrovka, chlorofylmetr, hodnoty SPAD, hodnoty SPADSLW, chlorofyl, dusík, fosfor, draslík, hořčík, N:P, rozbor rostlin, hnojení dusíkem

Úvod

Při určení optimální dávky dusíku pro cukrovou řepu jde vždy o určitý kompromis mezi výnosem bulev a jejich kvalitou. Základním vodítkem pro optimalizaci dávky dusíku je zásoba nitrátového dusíku v půdě a anorganické rozbory rostlin v období pátého pravého listu. Protože doporučení dávky dusíku pro cukrovou řepu dle koncentrace živin v jejích listech vyžaduje nákladné laboratorní vybavení a určitý čas, hledali jsme novou, méně nákladnou a časově méně náročnou metodu. Posuzovali jsme, zda je možné použít hodnoty naměřené přístrojem chlorofylmetr SPAD-502 (N?tester) k hodnocení výživného stavu rostlin cukrovky (ve fázi 4-8 pravých listů) a k optimalizaci dávky dusíku pro přihnojení.

Podle mnoha autorů jsou hodnoty chlorofylmetru u řady plodin v těsné závislosti s obsahem dusíku v listech (např. u kukuřice Dwyer et al., 1995; Wood et al., 1992-a; u rýže Peng et al., 1995; u bavlny Wood et al., 1992?b; u brambor Fonseka – Asanuma – Ichii, 1997; u obilovin Peltonen – Virtanen – Haggrén, 1995). Gáborčík (1997) sledoval v nádobových a polních pokusech vztah mezi obsahem chlorofylu naměřeným chlorofylmetrem SPAD-502 a koncentrací dusíku v sušině asimilačních pletiv kostřavy rákosovité, citrónovníku, kopřivy dvoudomé a srhy říznačky. Výsledky nádobových i polních pokusů prokázaly velmi úzký vztah mezi těmito hodnotami (r2 = 0,70+ až 0,96++). Zároveň zjistil, že vztah je specifický pro jednotlivé druhy rostlin. Campbell et al. (1990) zjistil, že odlišnosti ve vztahu mezi hodnotami naměřenými chlorofylmetrem a koncentrací dusíku v listech pravděpodobně způsobují rozdíly v tloušťce listů. Tloušťka listů je u různých plodin a odrůd odlišná, mění se také v různých stádiích růstu a vlivem podmínek prostředí. Peng et al. (1993) zjistil, že vliv odrůdy a stádia růstu rýže na hodnoty SPAD může být snadno eliminován vydělením naměřených hodnot specifickou hmotností měřeného listu (specific leaf weight, SLW = hmotnost sušiny/ listová plocha), neboť SLW souvisí s tloušťkou listů.

Materiál a metody

V letech 2001 až 2003 jsme na 77 stanovištích měřili hodnoty SPAD v listech cukrovky (v růstové fázi 4 až 8 pravých listů) a stanovili koncentraci dusíku, fosforu, draslíku a hořčíku v měřených listech. Pomocí programu Statgraphic Plus jsme regresní a korelační analýzou vyhodnotili vzájemný vztah mezi hodnotami SPAD a koncentrací živin.

Nadzemní biomasu jsme odebrali ve fázi 4 až 8 pravých listů, což spadalo do měsíce května. Obsah chlorofylu v listech cukrovky jsme stanovili přístrojem chlorofylmetr SPAD-502 vyrobeným firmou Minolta. Je to přenosný přístroj, který poskytuje údaje o relativním obsahu chlorofylu (hodnoty SPAD) v listech rostlin, aniž by došlo k jejich poškození. Měřena byla vždy horní třetina listové čepele u středně starých listů.

Hodnoty SPADSLW jsme stanovili vydělením hodnot SPAD specifickou hmotností měřených listů (specific leaf weight - SLW), kterou jsme stanovili pomocí listové plochy rozborovaných listů a hmotnosti jejich sušiny. Listovou plochu jsme stanovili z digitální fotografie listů před sušením pomocí programu Analýza listů firmy Diram s.r.o. Nadzemní hmotu jsme sušili při teplotě 100°C. Analytickými rozbory byl stanoven obsah dusíku, fosforu, draslíku a hořčíku v sušině nadzemní hmoty.

Výsledky a diskuse

Za tři roky pokusů jsme vyhodnotili celkem 77 stanovišť s cukrovou řepou. Na 70 % sledovaných stanovišť se doporučená dávka dusíku k přihnojení podle rozborů rostlin pohybovala mezi 30 a 60 kg.ha-1.

V tříletém hodnocení nebyl prokázán mezi hodnotami SPAD a koncentrací dusíku a hořčíku v listech cukrovky průkazný korelační vztah (tab 1). Zjistili jsme velmi slabé korelační vztahy mezi hodnotami SPAD a koncentrací fosforu (r = -0,2254; r2 = 0,05+) a draslíku (r = -0,2756; r2 = 0,08+). U draslíku však korelační vztahy v jednotlivých letech průkazné nebyly (tab. 1). Korelační vztah mezi hodnotami SPAD a poměrem koncentrací N/P byl průkazný v roce 2000 a 2003, ale ne v celkovém hodnocení.

Tabulka 1: Korelační koeficienty a indexy determinance (a=0,05) pro vyjádření těsnosti statisticky průkazných vztahů mezi hodnotami SPAD a koncentrací živin v listech cukrovky ve fázi 4-8 pravých listů

Po upravení hodnot SPAD specifickou hmotností listu SLW (dle Peng et al., 1993), čímž jsme eliminovali vliv tloušťky listů, jsme prokázali více korelačních vztahů (tab. 2). Stanovili jsme průkazný, avšak velmi slabý vztah hodnot SPADSLW s koncentrací dusíku (r = 0,2888; r2 = 0,08+) a fosforu (r = -0,3190, r2 = 0,10+) a vysoce průkazný avšak relativně slabý vztah hodnot SPADSLW a poměru koncentrací dusíku a fosforu (N/P) (r = 0,4131; r2 = 0,17++) (graf 1). Ani po úpravě hodnot SPAD specifickou hmotností listu SLW jsme nezjistili průkazný korelační vztah s koncentrací draslíku a hořčíku v listech cukrovky.

Poměr koncentrace dusíku ku koncentraci fosforu v sušině nadzemní hmoty v době začátku tvorby 5. a 6. listu se používá k optimalizaci dávky dusíku pro přihnojení cukrovky. Z tabulky 3 a 4 je patrné, že rozpětí hodnot SPAD a SPADSLW u rostlin s rozdílnou potřebou přihnojení dusíkem se překrývají. Rostliny s různou potřebou přihnojení tedy mohou mít shodné hodnoty SAPD a SPADSLW.

Tabulka 2: Korelační koeficienty a indexy determinance (a=0,05) pro vyjádření těsnosti statisticky průkazných vztahů mezi hodnotami SPADSLW a koncentrací živin v listech cukrovky, stanovených v letech 2002 – 2003

Dávka N je stanovena podle poměru koncentrací N/P (Baier Baierová, 1985)

Graf 1: Hodnoty SPADSLW a poměr koncentrací N/P v sušině listů cukrovky (fáze 4-8 pravých listů)

Tabulka 3: Rozpětí hodnot SPAD u stanovišť se stejnou doporučenou dávkou N/P

Tabulka 4: Rozpětí hodnot SPADSLW u stanovišť se stejnou doporučenou dávkou N/P

Mackown – Sutton (1998), kteří se obdobně snažili kalibrovat chlorofylmetr SPAD pro doporučení přihnojování rostlin tabáku dusíkem, zjistili průkaznou, avšak ne příliš silnou lineární závislost mezi hodnotami SPAD a obsahem dusíku v listech tabáku. Převedením hodnot SPAD na specifickou hmotnost listu (SLW) se vztahy příliš neměnili. Šnobl (1999) prokázal v listech chmele korelační závislost hodnot SPAD s obsahem P, K, Ca, Mg. Mezi hodnotami SPAD a obsahem dusíku se korelační závislost nepodařilo prokázat.

Hodnoty SPAD pravděpodobně lépe korelují s koncentrací dusíku v obilovinách. Peltonen – Virtanen - Haggrén (1995) uvádějí, že obsah chlorofylu stanovený v polních podmínkách přenosným chlorofylmetrem SPAD-502 v listech obilovin přesně vystihuje stav dusíku v rostlině a umožňuje přesné stanovení potřeby hnojení dusíkem. Wood et al. (1992-a) zjistili vysokou korelaci mezi hodnotami chlorofylmetru a koncentrací dusíku v listech (r2 = 0,88 - 0,91). Peng et al. (1993), který jako první zjistil, že vliv odrůdy a stádia růstu na hodnoty SPAD může být snadno eliminován vydělením naměřených hodnot specifickou hmotností měřeného listu, stanovil silnou lineární závislost mezi hodnotami SPAD vydělenými SLW a koncentrací dusíku v listu rýže (r2 = 0,93) oproti slabé závislosti (r2 = 0,49) bez využití specifické hmotnosti listů. Chapman - Barreto (1997) zjistili mezi koncentrací dusíku v listech kukuřice a hodnotami SPAD silnou lineární závislost (r2 = 0,81). Upravením naměřených hodnot vydělením specifickou hmotností listu (SLW) získali ještě těsnější vztah (r2 = 0,92).

Nepodařilo se nám potvrdit výsledky, které publikovali Mambelli et al. (1997), kteří rovněž měřili hodnoty SPAD v listech cukrovky. Oproti našim výsledkům zjistili těsnější korelační vztahy mezi hodnotami SPAD a koncentrací dusíku v sušině listů ve fázi 4-6 pravých listů r2 = 0,23 a ve fázi 8-10 pravých listů dokonce r2 = 0,76.

Závěr

V tříletém hodnocení nebyl prokázán mezi hodnotami SPAD a koncentrací dusíku v listech cukrovky průkazný korelační vztah. Upravením hodnot SPAD na SPADSLW jsme prokázali přímo úměrný, avšak velmi slabý korelační vztah (r2 = 0,08+).

Mezi hodnotami SPAD a koncentrací fosforu jsme stanovili slabý, nepřímo úměrný korelační vztah (r2 = 0,05+). Upravením hodnot SPAD na SPADSLW jsme prokázali jen o málo silnější, nepřímo úměrný korelační vztah (r2 = 0,10+).

Mezi hodnotami SPAD a poměrem koncentrace dusíku a fosforu (N/P), který se používá k optimalizaci dávky dusíku, jsme v roce 2001 a 2003 prokázali slabý korelační vztah. V tříletém hodnocení jsme však korelaci neprokázali. Upravením hodnot SPAD na SPADSLW jsme v celkovém hodnocení stanovili vysoce průkazný, avšak relativně slabý přímo úměrný vztah (r2 = 0,17++). Zjistili jsme, že rozpětí hodnot SPADSLW u rostlin s rozdílnou potřebou přihnojení dusíkem se překrývají. Rostliny s různou potřebou přihnojení tedy mohou mít shodné hodnoty SPADSLW.

Z výsledků vyplývá, že chlorofylmetr SPAD-502 není v rané fázi růstu (4-8 pravých listů) dostatečně přesný pro stanovení výživného stavu cukrovky a optimalizaci dávky dusíku k přihnojení.

Použitá literatura

BAIER, J. – BAIEROVÁ, V. (1985): Abeceda výživy rostlin a hnojení, SZN Praha.

CAMPBELL, R.J. et al. (1990): Growing conditions alter the relationship between SPAD-501 values and apple leaf chlorophyll. HortScience, 25: 330-331.

CHAPMAN, S.C. - BARRETO, H.J. (1997): Using a Chlorophyll Meter to Estimate Specific Leaf Nitrogen of Tropical Maize during Vegetative Growth. Agronomy Journal, 89 (4): 557-562.

DWYER, L.M. et al. (1995): Quantifying the nonlinearity in chlorophyll meter response to corn leaf nitrogen concentration. Canadian Journal of Plant Science, 75: 179-182.

FONSEKA, D.H. – ASANUMA, K. – ICHII, M. (1997): Changes in nitrate reductase activity of leaf and nitrogen distribution with growth in potato plants. Japanese Journal of Crop Science, 66 (4): 669-674.

GÁBORČÍK, N. (1997): Stanovení dusíka v listoch rastlín prenosným chlorofylmetrom. Poľnohospodárstvo 43 (1): 1-8.

MACKOWN, CH.T. – SUTTON, T.G. (1998): Using early – season leaf trits to predict nitrogen sufficiency of burley tobacco. Agronomy Journal, 90: 21-27.

MAMBELI, S. et al. (1997): Methods of plant analysis to evaluate nitrogen status in sugar beet. In: IIRB Proceedings, 321-326.

PELTONEN, J. – VIRTANEN, A. – HAGGRÉN, E. (1995-a): Using a chlorophyll meter to optimise nitrogen fertilizer application for intensively-managed small–grain cereals. Journal of Agronomy and Crop Science, 174 (5): 309-318.

PENG, S. et al. (1993): Adjustment for specific leaf weight improves chlorophyll meter´s estimate of rice leaf nitrogen content. Agronomy Journal, 85: 987-990.

PENG, S. et al. (1995): Chlorophyll meter estimates leaf area-based nitrogen concentration of rice. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 26: 927-935.

ŠNOBL, J. (1999): Využití chlorofylmetru k posouzení výživného stavu chmele během vegetace. In: Sborník – Zamyšlení nad rostlinnou výrobou, 309-113.

WOOD, C.W. et al. (1992-a): Field chlorophyll measurements for evaluation of corn nitrogen status. Journal of Plant Nutrition, 15: 487-500.

WOOD, C.W. et al. (1992-b): Determination of cotton nitrogen status with a hand-held chlorophyll meter. Journal of Plant Nutrition, 15: 1435-1448.

Adresa autora

Řešeno za přispění grantu AF 21160/1312/213129 a výzkumného záměru MSM 412100002