S rozvojem používání k rašelině alternativních organických komponentů se v pěstebních substrátech objevují problémy s úbytkem (imobilizací) pro rostliny přijatelného dusíku v důsledku mikrobiální činnosti.
Příznaky deficitu dusíku se projevují především na počátku vegetace. Mezi rizikové komponenty patří především nekvalitně zkompostovaná kůra, upravovaný dřevní odpad – dřevní vlákna, štěpka i piliny a dále komposty s dřevní štěpkou, tedy komponenty s vysokým poměrem C/N (poměr uhlíku k celkovému dusíku). Před použitím těchto komponentů a z nich připravených substrátových směsí je účelné stanovit potenciální fixaci – imobilizaci dusíku.
Laboratorní metody
Pro hodnocení této vlastnosti bylo vypracováno několik laboratorních metod založených na přidání přijatelného dusíku do substrátu, následné inkubaci při konstantní teplotě a vlhkosti a stanovení rozdílu obsahu amonného a nitrátového dusíku na počátku a na konci inkubace. Ve VÚKOZ Průhonice jsme pro potřeby agrochemické laboratoře upravili německou metodiku VDLUFA Stanovení potenciální fixace - imobilizace dusíku u organických materiálů z roku 1997. Při rozboru se ke vzorku komponentu nebo substrátu nasyceném na 80 % vodní kapacity přidává v přepočtu 1000 mg N/l dusičnanu amonného ve formě roztoku a vzorek se inkubuje po dobu 10 a 20 dní při teplotě 25 °C. Na základě stanovení obsahu přijatelného dusíku (amonná i nitrátová forma) se určí před a po inkubaci jeho potenciální imobilizace. Pro posouzení stability komponentů i substrátů je rozhodující změna obsahu přijatelného dusíku po 20 dnech inkubace.
Pro komposty a substráty se za mezní považuje úbytek (imobilizace), případně přírůstek (mobilizace, mineralizace organicky vázaného dusíku) 150 mg přijatelného dusíku na litr substrátu. Pro kompostovanou kůru je mezní hodnota 100 mg/l. Tato metoda je použitelná jak pro nekompostované, tak pro kompostované komponenty.
Metoda není technicky náročná, ale je poněkud pracná, protože pro stanovení navážky a pro přípravu vzorku je nutné stanovit řadu veličin jako jsou objemová hmotnost suchého vzorku, maximální vodní kapacita substrátu, pH a obsah přijatelných živin. Optimální hodnota pH vzorku pro průběh imobilizace je 5,5 – 6,5, nižší hodnoty pH je nutné upravit vápencem. V případě, že testovaný vzorek obsahuje málo přijatelného P (pod 40 mg/l) nebo K (pod 80 mg/l), je nutné aplikovat vodorozpustné NPK hnojivo (např. 15 % N, 10 % P2O5, 15 % K2O) v množství 1 g/l substrátu nebo doplnit chybějící živinu v odpovídajícím množství.
Testované substráty
V roce 2003 byly provedeny inkubační testy u devíti pěstebních substrátů určených pro pěstování pelargónií a balkónových květin, které byly nakoupeny v distribuční síti. Na základě údajů na etiketách a z propagačních materiálů výrobců bylo odhadnuto složení hodnocených substrátů. U žádného z těchto substrátů nebyly při přípravě použity alternativní komponenty z dřevního odpadu (ty se pro hobby substráty používají velmi zřídka).
Byly stanoveny základní fyzikální a chemické vlastnosti potřebné pro test imobilizace dusíku. Vzorky A – D byly rašelinokůrové substráty s optimálním obsahem všech přijatelných živin. Použitá kompostovaná kůra byla patrně dobře zkompostována s přídavkem dusíkatých hnojiv. V rašelinovém substrátu E byl stanoven nízký obsah přijatelného fosforu – tato živina musela být před testem imobilizace do substrátu doplněna (0,6 g superfosfátu =18 % P2O5 na litr). Nízký obsah přijatelného dusíku byl stanoven v rašelinokůrových substrátech F a G. Pro jejich přípravu byla pravděpodobně použita kůra kompostovaná bez přídavku dusíku a v průběhu skladování substrátů v obalech mohlo dojít k imobilizaci dusíku dodaného při jejich přípravě. Rašelinové substráty s bentonitem H a I měly optimální obsah přijatelných živin.
Hodnocení imobilizace dusíku
Podle výsledků laboratorních testů lze substráty rozdělit do tří skupin. U většiny rašelinokůrových substrátů (A – D, F) a rašelinového substrátu E došlo k úbytku amonného dusíku, především v druhé polovině inkubace, a ke zvýšení nitrátového dusíku v průběhu celé inkubace. Výsledná bilance dusíku byla u těchto substrátů výrazně kladná, pouze u substrátů B a C je mírně záporná. U těchto vzorků docházelo při inkubaci k přeměně amonného dusíku na nitrátový (nitrifikace) a při kladné bilanci (substráty A, C, E, F) k mineralizaci organického dusíku z kompostované kůry, případně z více rozložené tmavé rašeliny (substrát E).
Výrazný úbytek dusíku (nad 150 mg/l) byl stanoven pouze v substrátu G s nedostatečně zkompostovanou kůrou. U tohoto substrátu byla záporná bilance jak amonného, tak nitrátového dusíku, a to především v druhé polovině inkubace.
Zajímavý průběh změn přijatelného dusíku byl stanoven v rašelinových substrátech H a I na bázi vrchovištní rašeliny s přídavkem bentonitu. V průběhu celé inkubace v nich docházelo k výraznému úbytku amonného dusíku, který nebyl kompenzován zvýšením dusíku v nitrátové formě. Imobilizace dusíku může nastat i u méně rozložené vrchovištní rašeliny. V tomto případě ale byl úbytek amonného dusíku pravděpodobně podmíněn přídavkem bentonitu do substrátu. Tento jíl s vysokou kationtovou výměnnou kapacitou má výraznou afinitu k amonným kationtům, které pevně poutá v sorpčním komplexu. Celková bilance dusíku byla u těchto substrátů záporná, ale nedosahovala hranice –150 mg N/l substrátu. V jiných inkubačních testech byla u rašelinových substrátů na bázi vrchovištní rašeliny bez přídavku bentonitu stanovena kladná bilance dusíku, kdy úbytek amonného dusíku, především v druhé polovině inkubace, byl kompenzován zvýšeným obsahem dusíku nitrátového.
Stanovení imobilizace N laboratorní metodou umožňuje ohodnocení komponentů a substrátových směsí před jejich použitím, na základě výsledků je možné upravit základní hnojení dusíkatými hnojivy při přípravě substrátů i přihnojování během vegetace. Metodu použitou v laboratoři VÚKOZ je možné zrealizovat v laboratořích standardně vybavených na stanovení obsahu přijatelných živin v substrátech.
U testovaných substrátů nebyla, až na jednu výjimku, stanovena vysoká imobilizace přijatelného dusíku vzhledem k tomu, že byly připraveny ze stabilních komponentů. Příklady vysoké imobilizace dusíku v některých alternativních komponentech a substrátech z nich připravených budou uvedeny v některém z dalších článků o pěstebních substrátech.
Vegetační pokusy
Substráty testované v laboratoři byly rovněž zařazeny do vegetačních pokusů s pelargóniemi pěstovanými v kontejnerech (Pelargonium zonale) a v truhlících (Pelargonium peltatum). Rostliny byly ve všech substrátech jednotně přihnojovány. Laboratorně získané hodnoty korespondovaly s průběhem i výsledky vegetačních pokusů.
V rašelinokůrových substrátech A, C, D i H s kladnou nebo mírně zápornou bilancí dusíku byl růst rostlin srovnatelný s růstem v rašelinových substrátech H a I. Rostliny pěstované v substrátu G, ve kterém byl laboratorně stanoven úbytek dusíku vyšší než 150 mg/l, vykazovaly po nasázení výrazný deficit dusíku, tento deficit ovlivnil růst rostlin i na konci pokusů.
Negativní vliv na růst rostlin oproti rašelinovým substrátům H a I měly i některé další faktory. U substrátu E se výrazně projevil deficit fosforu menším nárůstem kořenového systému i nadzemní části rostlin. U substrátu B se patrně projevila nižší vzdušná kapacita v substrátu během pěstování. U substrátu F se mohl negativně projevit nízký obsah přijatelného dusíku na počátku pěstování i nižší vodní kapacita v důsledku použití hrubší frakce kompostované kůry (obdobné hodnoty jako u substrátu G). Hodnocení fyzikálních vlastností výše uvedených substrátů z hlediska poměru vody a vzduchu při laboratorním stanovení i v průběhu vegetace bude věnován samostatný článek.
Výzkum imobilizace dusíku a uvedené pokusy finančně podpořila firma Agro CS, a.s., Česká Skalice.
