Na obalu granule záleží: hnojiva s řízeným uvolňováním v zemědělství

Před více než 50 lety představila společnost ICL v USA první hnojiva s řízeným uvolňováním živin Osmocote, která měla na povrchu obal z polymeru. Granule NPK s obalem z organické pryskyřice zajistila, že jedna aplikace živin vystačila na dlouhou dobu. Znamenalo to začátek zcela nového principu aplikace hnojiv. Tento koncept byl původně vyvinut pro vysoce hodnotné okrasné rostliny pěstované v nádobách, kde ztráty živin přímo ovlivňují kvalitu úrody. Koncept CRF se rychle ujal i u dalších vysoce hodnotných plodin, jako jsou jahody a ovocné stromy, kde efektivita a jednoduchost aplikace hnojiv dávala velký smysl.

K zavedení u extenzivnějších zahradnických a zemědělských plodin zatím nedošlo, a to především kvůli cenovému rozdílu mezi CRF a konvenčními hnojivy. V posledních 10-15 letech umožnil nový technický vývoj ekonomičtější a účinnější produkty CRF, čímž se vytvořily možnosti pro širší využití hnojiv s řízeným uvolňováním i v zemědělství.

Vzhledem k očekávanému dalšímu nárůstu světové populace do roku 2050 a úbytku orné půdy musí zemědělci efektivněji využívat půdu, kterou mají k dispozici. Globální tlaky a klimatická změna zároveň zvyšují potřebu používat hnojiva rozumněji a využívat technologie, které pomáhají snižovat dopady zemědělství na životní prostředí po celém světě.

Nejvyšší efektivita využívání živin

CRF hnojiva se považují za technologii hnojení s nejvyšší účinností využití živin. Je všeobecně známo, že minerální hnojiva, včetně CRF, jsou zodpovědná za výživu přibližně poloviny světové populace. Konvenční hnojiva se ihned po aplikaci rozpouštějí v půdě a poskytují výživu pouze po krátkou dobu. K tomu, aby plodiny dostaly potřebnou výživu, je nutné aplikovat více hnojiv. Vícenásobné aplikace mohou být pro velké farmy také prakticky složité, protože jsou nákladné a, jak víme z nedávných studií, zvyšují problémy s utužením půdy.

Díky speciálnímu obalu uvolňují granule CRF živiny postupně po delší dobu. V závislosti na době působení CRF produktu trvá uvolňování živin několik týdnů až mnoho měsíců.

CRF hnojiva podporují lepší efektivitu využití živin díky snížení ztrát živin do životního prostředí a novým metodám aplikace, jako je například aplikace do sázecích jamek.

Zvýšené účinnosti živin je dosaženo těsným sladěním výživových potřeb rostlin s uvolňováním živin pomocí CRF. To vede nejen k optimálnímu růstu, ale také ke snížení vyplavování živin, volatilizace, denitrifikace a odtoku.

CRF může zachovat nebo zvýšit výnosy plodin při nižších celkových vstupech živin – což je důležitý přínos například v regionech, kde předpisy začaly omezovat celkové vstupy dusíku.

CRF snižují počet potřebných aplikací: to je významná výhoda v regionech, kde jsou vysoké náklady na ruční práci, nebo v (tropických) oblastech, kde je mechanizace a doprava hnojiv komplikovaná kvůli strmým svahům nebo špatné infrastruktuře.

V závislosti na okolnostech pěstování mohou CRF výrazně snížit:

• celkovou spotřebu hnojiv: o 20 %, dokonce až o 50 %;
• vyplavování: až o 55 %;
• denitrifikaci: v průměru až o 40 %;
• vypařování: až o 40 %.

(Čísla vycházejí z nezávislého výzkumu s CRF technologiemi od ICL)

 

Co je to hnojivo s řízeným uvolňováním?

Je důležité si uvědomit, že ne všechna CRF jsou stejná a často se termín CRF – nesprávně – používá v případě, kdy se myslí hnojiva s pomalým uvolňováním (SRF). Podívejme se na oficiální definice těchto dvou typů hnojiv:

CRF: “Hnojivo, u něhož je uvolňování živin řízeno, splňuje stanovenou rychlost uvolňování živin a stanovenou dobu uvolňování při určité teplotě.” (ISO 8157:2015)

SRF: “Hnojivo, u něhož se hydrolýzou a/nebo biologickým rozkladem a/nebo omezenou rozpustností dostupnost živin pro rostliny rozloží na delší časové období ve srovnání s “referenčním rozpustným” produktem, např. síranem amonným, dusičnanem amonným a močovinou.” (ISO 8517:2015)

Mechanismus uvolňování živin je tedy u obou hnojiv zcela odlišný. SRF jsou minerální látky, u nichž trvá určitou dobu, než se rozpustí nebo uvolní své živiny. CRF vyžadují kvalitní obal a důsledný výrobní proces. Zatímco uvolňování živin ze SRF ovlivňuje teplota, voda, pH půdy a mikroorganismy, CRF ovlivňuje pouze teplota a voda.

 

Technologie s řízeným uvolňováním

Rozdíly lze nalézt i v materiálech použitých k vytvoření obalu. Důležité je pochopit, že tyto rozdíly existují a že přímo ovlivňují účinnost uvolňování živin. Nejúčinnější technologií obalování je ta nejnověji vyvinutá – tj. polymerový obal. Ten umožňuje nejlepší kontrolu nad uvolňováním živin, a tak nejlépe odpovídá požadavkům rostlin bez jakýchkoli výkyvů v uvolňování.

 

Technologie	Typ obalu	Mechanismus uvolňování	Výhoda	Nevýhoda
Močovina s obalem na bázi síry (SCU)	Síra	Difúze kapalné vody mikrotrhlinami	Nízká teplotní citlivost	Obtížné řízení uvolňování
Močovina s obalem na bází polymeru a síry	Síra + polymer	Difúze kapalné vody mikrotrhlinami	Nízká teplotní citlivost	Lepší kontrola uvolňování
Močovina/NPK s obalem na bázi polymerů	Polymer	Difúze vody (vodní páry) obalem	Vynikající kontrola uvolňování	Vyšší náklady
Zdroj: Terlingen, J.G.A., Radersma, S., Out, G.J.J., Hernández-Martínez, J., Ramaekers-Franken, P.C. (2016) Current developments in controlled-release fertilisers, International Fertiliser Society, Proceedings 781, str. 6.

 

Dalším aspektem, který je třeba vzít v úvahu při výběru CRF hnojiv, jsou různé živiny, kombinace živin a dokonce i úroveň jejich potahu. Směs hnojiv, která se skládá z 10 % obalované frakce, se často nazývá hnojivo s řízeným uvolňováním, ale jak si umíte představit, její doba působení, účinnost a vlivu na bezpečnost rostlin se velmi liší od CRF hnojiva, které je 100% obalované. Čím blíže ke kořenům plodiny hnojivo aplikujete, tím důležitější je použít CRF produkt, který je plně obalovaný. Například v lesnictví, kde se hnojiva aplikují do sázecí jamky a mladý stromek nebo sazenice se sází přímo na ně, je kvalitní, 100% obalovaný CRF produkt nezbytností.

Plně obalované CRF hnojivo je také nejúčinnější možností, jak snížit ztráty živin, což následně zvyšuje efektivitu využití živin z hnojiva a snižuje emise do životního prostředí.

 

Řízené uvolňování zabraňuje ztrátám živin

Dusík (N) je zvláště náchylný ke ztrátám vyplavováním dusičnanů, především v lehkých (písčitých) půdách. V tropickém podnebí jsou celkové ztráty dusíku nejvyšší. Dusík s řízeným uvolňováním se často zapracovává do půdy, takže se automaticky minimalizuje jeho únik. Obal dusíku zajišťuje, že krátce po aplikaci nedochází k vysokým hladinám NO3 v půdě, takže lze zabránit i vyplavování.

Fosfor (P) trpí fixací v půdě. Může k ní docházet na alkalických/vápenatých půdách fixujících P a na kyselých půdách fixujících P, které jsou bohaté na hliník a (hydr)oxidy železa. Velkou část vlhkých tropů pokrývají kyselé silně zvětralé půdy jílovitého typu, které převážně vážou fosfor. CRF mohou bránit vázání fosforu v půdě. Fosfor v CRF hnojivu může udržovat nízkou koncentraci živin v půdě, a tím omezovat srážení s reaktivními minerály nebo jejich adsorpci na ně.

Draslík (K) se může snadno vyplavovat na písčitých půdách v oblastech s intenzivními srážkami a na silně zvětralých tropických půdách. CRF mohou vyplavování zabránit. Vzhledem ke komplikované infrastruktuře v mnoha tropických zemích může být snížení přísunu a transportu živin na plantáže velmi důležité pro zlepšení uhlíkové stopy plodin.

Účinnost CRF a snížení ztrát živin znamená, že zemědělec může snížit aplikační dávky a přitom zachovat zdravou úroveň výnosů. Nižší dávky snižují celkové náklady na hnojiva a usnadňují jejich aplikaci. Při stejných vstupních dávkách CRF prokazatelně zvyšují výnosy na hektar.

“Ve společnosti ICL jsme v uplynulém desetiletí využili našich odborných znalostí a zkušeností s obalováním hnojiv a vyvinuli jsme speciální receptury se specifickým procentem obalování a dlouhou životností, které vytvářejí vyšší účinnost využití živin u konkrétní plodiny nebo skupiny plodin.”

 

Úspěchy v zemědělství

CRF hnojiva se již úspěšně používají u několika zemědělských plodin, u nichž je velmi důležitá účinnost využití živin, snížení vstupů a aplikace hnojiv (například banány, káva, palmový olej, rýže, cukrová třtina a brambory). Neexistuje však nic takového jako univerzální CRF hnojivo, které by zajistilo vyšší efektivitu využití živin a vyšší výnosy u každé plodiny, na kterou se použije, a v každém regionu. Je nezbytné porozumět potřebám plodin a pěstitelským podmínkám v daném regionu a přizpůsobit jim nejlepší možný CRF produkt.

Ve společnosti ICL jsme v uplynulém desetiletí využili našich odborných znalostí a zkušeností v oblasti obalování k vývoji speciálních přípravků se specifickým podílem obalu a dobou působení, které zvyšují efektivitu využití živin u konkrétní plodiny nebo skupiny plodin. Účinnost těchto CRF konceptů se potvrdila v našem rozsáhlém zkušebním programu a nezávislém výzkumu, jehož výsledkem jsou programy CRF šité na míru.

 

 

 

Budoucnost CRF?

Technologický vývoj v posledním desetiletí umožnil ekonomičtější hnojiva s řízeným uvolňováním, která mění zemědělské postupy. CRF nyní hrají klíčovou roli při snižování ztrát živin a při udržování nebo zvyšování výnosů plodin při nižších nebo podobných vstupech živin, než je tomu u konvenčních pěstitelských postupů.

Analýzy životního cyklu poskytnou zemědělcům, obchodu a spotřebitelům další poznatky o environmentálních přínosech a snížené uhlíkové stopě u této technologie ve srovnání s konvenčními zemědělskými hnojivy.

Nezávislý výzkum účinnosti CRF hnojiv stále probíhá a je důležité přesvědčit zodpovědné osoby, aby tuto technologii zahrnuly do případné nové legislativy, která by snížila dopad hnojivých postupů na životní prostředí.

Současné obaly na bází síry či polymerů se rozkládají velmi pomalu a po uvolnění živin jsou v půdě prakticky inertní. Jsou navrženy tak, aby byly co nejtenčí (tenké jako lidský vlas) a propustné a zároveň umožňovaly obalu plnit svoji funkci: kontrolovat uvolňování živin po předem stanovenou dobu. V příštím desetiletí budou nadcházející právní předpisy, jako jsou nová evropská pravidla týkající se biologické rozložitelnosti CRF obalů, výzvou pro výrobce hnojiv, aby vytvořili nové technologie obalování, které se budou rychleji rozkládat.