HULLADÉK RÉZ-SZULFÁT OLDATBÓL ELŐÁLLÍTOTT RÉZ-KOMPLEX HATÁSA, AZ ŐSZI KÁPOSZTA REPCÉRE (BRASSICA NAPUS L.) Bevezetés

Átírás

1 HULLADÉK RÉZ-SZULFÁT OLDATBÓL ELŐÁLLÍTOTT RÉZ-KOMPLEX HATÁSA, AZ ŐSZI KÁPOSZTA REPCÉRE (BRASSICA NAPUS L.) SZAKÁL P. 1 - PÉNTEK A. 1 - BARKÓCZI M. 1 SZAKÁL T. 1 1, Nyugat-magyarországi Egyetem, Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Kar, 9200 Mosonmagyaróvár, Vár 2. Bevezetés A nyomelemek között a réz nélkülözhetetlen, esszenciális elem a növényi táplálás tekintetében, az optimális életfolyamatok lejátszódásához (SHKOLNYIK, 1984; SHARMA et al., 2004). A mikroelemekre, igaz kis mennyiségben, de szükség van a növényi anyagcsere megfelelő működéséhez (GRUHN et al., 2000), az elem hiánya, illetve túlzott mennyisége egyaránt káros (SZAKÁL et al., 2003; SZAKÁL et al., 2005). A réz elsősorban kulcsfontosságú enzimalkotó több enzimben, és lényeges funkciója van a fiziológiai folyamatban, mint például: a fotoszintézisben és a légzésben, a szénhidrát és nitrát anyagcseréjében, a vízháztartásban, a reprodukcióban, illetve a betegségekkel szembeni ellenállásban (BERGMANN, 1993; KABATA-PENDIAS, 2011). A réz élettani hatása a kis ionátmérőjének, de ennek ellenére nagy atomtömegének, változó vegyértékének, és komplexképző hajlamának tulajdonítható (KALOCSAI, 2006). ALLOWAY (2008) szerint a Cu-hiány növények széles körben elterjedt, és gyakran ez a rejtett formában marad. Ahogy megállapította, ebben a formában a Cu-hiány a leggyakoribb, és legfontosabb komoly gazdasági probléma Európában, és a világ sok más országában. A FAO kutatásai alapján, a Magyarországon a talajok felvehető réz készlete, és a növényi réz tartalmak nemzetközi összevetésben egyaránt átlagosnak minősülnek, viszont kimutatták azt is, hogy a talajok mozgékony réztartalma nemzetközi összehasonlításban is alacsony értéket mutat (SILLANPÄÄ, 1982; KÁDÁR, 2008). Fontos kiemelnünk, hogy a talajaink mikroelem mérlegét tekintve 253 t az éves hiány (SZAKÁL, 1987). A réznek komplexképző képessége és nagyobb adszobciós energiája miatt kis hányada van mozgékony formában. Ennek a mennyiségnek csak egy része található meg felvehető formában a növények számára, ami 4-20 mg/kg. Ez azonban az összes réztartalom csupán 1-2%-a (GYÖRI et al., 1987). Sovány kolloidban szegény talajokra jellemző a hiánya (KÁDÁR, 2008). A réz kötődik az egyes kationok közül a legerősebben az agyagásványokhoz, ezzel csökkentve a növények általi felvehetőségét (MA et al., 2006). A nővény számára felvehető mikroelemek mennyiségét,

2 elsősorban a talaj reakcióállapota, a ph szabályozza (WOLF, 1999; TAIZ és ZEIGER, 2010). A ph hatással van a mikrobiológiai folyamtokra. Így közvetetten a kialakuló hiányokra, és az esetlegesen megjelenő toxicitásra is nagy hatással vannak a mikrobiológiai folyamtok. A mikrobiológiai tevékenység módosítja a Cu, Zn, Mn, Al és a Mo mikroelemek oldhatóságát, és oxidációs állapotát. A szerves anyag mikrobiális lebomlásánál gyakran megfigyelhető, hogy a réz felvehetősége csökken, ez a mikrobiológiai megkötődésre utal (SCHMIDT és SZAKÁL, 2001). Magas ph értékű erősen meszes, illetve esetlegesen túlmeszezett talajokon felmerülhet a Cu, Fe, Mn, és a Zn hiánya. Ezeken a területeken kiemelt fontosságúnak tartják a levéltrágyást (SZENTPÉTERI et al., 2005). A réz sokoldalú tulajdonságát mutatja, hogy széles körben alkalmazható, például a termelésére használt különböző vezető termésnövelő anyagok, műtrágyák, és a peszticidek körében (KABATA-PENDIAS, 2011). Az intenzív gazdálkodás következtében megnövekedett műtrágya használat, és ennek következtében növekvő termésmennyiségek miatt, napjainkban is aktuális a mikroelemek visszapótlásának kérdése. A réz trágyázás igényének a meghatározásához elsősorban a talajok kötöttségét, és humusztartalmát veszik figyelembe. BEGMANN (1993) szerint a Cu 2+ -ionokat a humuszanyagok szorptívan, és komplexben erősen megkötik. A humifikát vegyületek (huminsavak, fulvosavak) a mikroelemeket komplex formában kötik u.n. fémhumát komplexek formájában. A huminsavval alkotott komplexek a nagy molekulasúly miatt kicsapódva a szilárd fázisban a növények számára kevésbé felvehetőek. Ezzel szemben a fulvósavval alkotott fémkomplexek inkább a talaj folyékony fázisában maradva a növények számára felvehetőek (KÁDÁR, 2005). Az egyes elemek felvétellét más elemek hiánya vagy jelenléte erősen befolyásolhatja a különféle antagonizmusok illetve szinergizmusok által (HAVIN et al., 2005). Rézzel gyengén ellátott talajokon nitrogén trágyázáskor csökken a növények Cu-tartalma. Összességében egy hígulási folyamat (pillanatnyi Cu:N antagonizmus) lép életbe, mivel a növekvő termés Cuigényét, a talaj nem képes tápanyag szolgáltató képességével pótolni. Amennyiben a talaj rézzel jól ellátott vagy egyidejűleg réz trágyázást is folytatunk, a nitrogéntrágyázás következtében a réz felvételi is nőni fog (RÓZSA, 2014). BERGMANN (1993) Németországban a tőrózsás cm magas hajtásra és/vagy a virágzás elején vett kifejlett levélre 5-12 mg Cu/kg határkoncentrációkat közöl szárazanyagban. A kijutatott tápelemek hatékonysága akkor a legnagyobb, ha az egyes tápelemek koncentrációja a növényben a kritikus érték közeli, amely TAIZ és ZEIGER (2010) szerint, ami a maximális növekedés 90%-át biztosítja. A legnagyobb gazdaságos termésátlagokat ezen a ponton tudjuk elérni, túlzott tápelem adagolása nélkül (FAGERIA, 1992).

3 Az őszi káposztarepce olajtartalmában bizonyított szerepe van a kénnek, mint esszenciális makroelemnek. A kén a repcében különösen fontos, mert fehérjéi viszonylag sok kéntartalmú aminosavat (cisztin, cisztein, metionin) tartalmaznak. A növény rendszerint szulfát (SO 2-4 ) alakjában veszik fel a ként gyökereik segítségével a talajból. A szulfát felvételében az ionkonkurencia (a szelenát kivételével, mely gátolja a szulfátfelvételt) nem játszik szerepet. A felvett szulfátmennyiség akropetális irányban jól mozog a növényben, eljut a fiatal levelekbe, és merisztémákba is. Bazipetális irányban gyakorlatilag nem szállítódik (KALOCSAI et al., 2000, 2005). A fogyó ásványkincsek, illetve az energiaigényes, és környezet szennyező előállítási technológiák miatt a rézvegyületek besszezési költsége szab határt a talajok rézhiány pótlására. A költséghatékonyság szempontjából, valamint a növényben mutatkozó hiánytünetek megszüntetésére, és azok következtében fellépő rendellenességek kiküszöbölésére, a lobtrágyázás kerül előtérbe (RÉDER et al., 2006). A lobtrágyázásnak néhány főbb ismérve a következők: a növények mikroelemekkel szembeni igényét csak részben tudja kielégíteni. A talajon keresztüli növénytápláláson felül kiegészítésként kell alkalmazni, azonban lobtrágyázást még a fellépő hiánytünetek megjelenése előtt el kell végezni. Közvetlenül a felhasználás helyére, a levélsejtekbe kerül a lombtrágya, a talaj különböző hatásainak például: adszorpció, kimosódás, elemkölcsönhatások, nedvességhiány miatti akadályozott tápanyagfelvétel kiküszöbölésével. Abban az esetben ha növényvédőszer, és lobtrágya keverhető, nem igényel külön beavatkozást, így költséghatékonyabb eljárás lehet szinte minden haszonnövény esetén (KÁDÁR, 2008). A lobtrágyázásra optimálisan felhasználhatóak a mikroelektronikai ipar hulladékából, mint másodlagos nyersanyagként felhasznált réz komplex vegyületek, például réz-szacharóz, illetve réz-amin komplexek (SZAKÁL et al., 2006). Anyag és módszer: Mikroelektronikai réz lemaratásakor keletkező ipari veszélyes hulladék savas CuSO 4 oldatból alakítottuk ki a [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 komplex vegyületet. A réz-tetramin-szulfát komplex 27,7 %- ban tartalmaz rezet, és 14 %-ban ként, így megfelelő mikro és makroelem forrásként szolgálhat. Az előbb ismertettet komplexszel végeztünk lombtrágyázási kísérleteket, ben a Tolna megyei Regöly településen, őszi káposztarepce (Brassica napus L.) kísérleti növényen. A kísérlet nagyüzemi 1 ha -os területen (25x400 m) került beállításra. Az előalított komplexszel kezeléseket 0,36; 1,44; 2,88; 5,76 kg/ha -os dózisokban folytattunk. A kijutatott

4 t/ha lombtrágyával a dózisoknak megfelelően hatóanyagra nézve kijutatott mikro és makroelem mennyiségeket az 1. táblázat tartalmazza. 1. táblázat: Az adott réz-tetramin-szulfát komplex dózisokkal kijutatott makró és mikroelem réz-tetraminszulfát elem kg/ha mennyiség kg/ha hatóanyag mennyiségek. 0 0,36 1,44 2,88 5,76 Cu dózis kg/ha 0 0,1 0,4 0,8 1,6 S dózis kg/ha 0 0,05 0,2 0,4 0,8 Eredmények értékelése: A kezelés hatása a hozamokra A réz-tetramin-szulfát komplexszel végzetkezelés hatására, 95% konfidencia intervallum esetén, szignifikáns 0,41 t/ha -os növekedést (SzD 5% =0,39) tapasztaltunk a 0,8 kg/ha os réz kezelés esetén a kontrolhoz képest. A 1,6 kg/ha os réz kezelés hatására pedig szintén szignifikáns, 0,59 t/ha os növekedést (SzD 5% =0,41) tapasztaltunk a kontrolhoz képest, az őszi káposztarepce hozamaiban (R 2 =0,95). 4,4 4,3 4,2 4,1 4,0 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,79 A kezelések hatása a hozamokra y = 0,01x 2 + 0,10x + 3,65 R² = 0,95 3,8 4,1 4,2 4,38 0 0,1 0,4 0,8 1,6 Cu kg/ha 1. ábra: A réz-tetramin-szulfát komplex hatása a repce hozamaira.

5 olaj % A kezelés hatása az olajtartalomra A lobtrágyázás hatására az őszi káposztarepce beltartalmi érétkei tekintve, az olajtartalomban bekövetkezett növekedések nem tekinthetők szignifikánsnak (SzD 5% =2,24; R 2 =0,449) 95%-os konfidencia intervallum esetében ,9 42,8 42,7 42,6 42,5 42,4 A kezelések hatása az olajtartalomra y = -0,046x 2 + 0,299x + 42,37 R² = 0,449 42,7 42,63 42,93 42,9 42,67 0 0,1 0,4 0,8 1,6 Cu kg/ha 2. ábra: A réz-tetramin-szulfát komplex hatása a repcemag olajtartalmára. Kezelés hatása a nedvességre A termény nedvesség tartalmát tekintve a kezelések hatására szignifikáns növekedést tapasztaltunk. A kontrolhoz képest a 0,8 kg/ha os (SzD 5% =0,62), és a 1,6 kg/ha os (SzD 5% =0,78) réz kezelés is 0,93 %-os nedvesség tartalombeli növekedést eredményezett (R 2 = 0,856).

6 nedvesség % 9,4 9,2 9 8,8 8,6 8,4 8,2 A kezelések hatása a nedvességtartalomra y = -0,018x 2 + 0,397x + 7,966 R² = 0,856 8,47 8,4 9,1 9,4 9,4 0 0,1 0,4 0,8 1,6 Cu kg/ha 3. ábra: A réz-tetramin-szulfát komplex hatása a repcemag nedvességtartalmára. Következtetések A réz-tetramin-szulfát kezelések hatására az őszi káposztarepce hozamai szignifikánsan emelkedtek. A legnagyobb hozamot a 1,6 kg/ha os réz dózisú kezelés adta, amely a kontrolhoz képest 590 kg termésnövekedést eredményezett. A beltartalmak tekintetében az olajtartalomban nem mutatkozott szignifikáns változás a kezelés hatására. A magok betakarításkori nedvesség tartalmában viszont szignifikáns növekedést tapasztaltunk. Amely az optimálisabb tápláltság következtében, a vegetációs idő kinyúlásával magyarázható. A kezeléseknél a 1,6 kg/ha os réz hatóanyag koncentráció adta a legmagasabb nedvességtartalmat. A kísérletben felhasznált réz-tetramin-szulfát komplex lombtrágya optimálisan felhasználható indukált, illetve relatív rézhiányos, illetve kénhiányos területeken. Irodalmak: 1. ALLOWAY, B.J. (2008): Micronutrient Derficiencies in Global Crop Production. New York. Springer BERGMANN, W. (1993): Ernährungsstörungen bei Kulturpfl anzen. 3. Auflage. Gustav-Fischer-Verlag. Jena-Stuttgart. 3. FAGERIA, N.K. (1992): Nutrient Use Efficiency in Crop Production. In: Maximizing Crop Yields. Marcel Dekker Inc. New York. Chapter 5. pp GRUHN, P. GOLETTI, F. YUDELMAN, M. (2000): Integrated Nutrient Management, Soil Fertility, and Sustainable Agriculture: Current Issues and Future Challenges. Food, Agriculture, and the Environment Discussion Paper 32. International Food Policy Research Institute. 5. GYŐRI D. - REGIUSNE M. Á. - SZABÓ S. - SZENTMIHÁLYI S. (1987): Mikroelemek a mezőgazdaságban I. (esszenciális mikroelemek). Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 6. HAVLIN, J.L. BEATON, J.D. TISDALE, S.L.- NELSON, W.L. (2005): Soil Fertility and Fertilizers. Pearson Education, Inc., Upper Sadle River, New Jersey. Chapter 9. pp KABATA-PENDIAS, A. (2011): Trace Elements in Soil and Plants 4 th Ed. CRC Press, Ltd. Boca Raton. Florida, USA KÁDÁR I. (2005): Magyarország Zn és Cu ellátottságának jellemezése talaj- és növényvizsgálatok alapján. Acta Agronomica Óvarienesis

7 9. KÁDÁR I. (2008): A mikroelemkutatások eredményeiről, különös tekintettel a Cu és Zn elemekre. Acta Agronomica Óvariensis KALOCSAI R. - SCHMIDT R. - SZAKÁL P. - GICZI ZS. (2005): Minden, amit a kén mezőgazdasági jelentőségéről tudni kell. Agro Napló KALOCSAI R. - SCHMIDT R. - SZAKÁL P. KEREKES G. (2000): A kén a környezetszennyező esszenciális makroelem (szemle). Acta Agronomica Óváriensis KALOCSAI R. (2006): A réz (Cu). Mezőhír MA, L.Q. LOMBI, E. OLIVER, I.W. NOLAN, A.E. MCLAUGHLIN, M.J. (2006): Long-term aging of copper added to soils. Environment Science Technology RÉDER O. - CSATAI R. - SZAKÁL P. (2006): Az őszi búza réz-tetraminhidroxid komplexes kezelésének gazdasági viszgálata. Acta Agronomica Óvariensis RÓZSA E. (2014): Réz a talajban. Acta Agronomica Óvariensis SCHMIDT R. - SZAKÁL P. (2001): Trágyázás és talajjavítás a fenntartható növénytermesztési rendszerekben. in: Birkás, M. (szerk.) Talajművelés a fenntartható gazdálkodásban SHARMA, O.P. BANGAR, S.K. - RAJESH JAIN, K.S. SHARMA, P.K. (2004): Heavy metals accumulation in soils irrigated by municipal and industrial effluent. Journal of Environmental Science and Engineering, SHKOLNYIK, N.Y.A. (1984): Trace elements in platnts. Elsevir, Amsterdam. 19. SILLANPÄÄ, M. (1982): Microelemets and the nutrient status of soils: a global study. FAO Bulletin. 48, Rome. 20. SZAKÁL P. - KEREKES G. - SCHMIDT R. - BARKÓCZI M. - GICZI ZS. (2005): Influencing the organic matter content of potato by micro and trace element fertilisers. IV. Alps-Adria Scientivic Workshop Portoroz, Slovenia SZAKÁL P. - SCHMIDT R. - KALOCSAI R. (2003): The effect of N solution and copper and zinc treatments on the yield and quality of winter wheat. Proceedings of the II. Alps-Adria Acientific Workshop SZAKÁL P. (1987): Kísérletek réztartalmú hulladékok mezőgazdasági célú felhasználására. VII. Gépipari Környezetvédelmi Napok, Győr SZAKÁL P. - SCHMIDT R. - BARKÓCZI M. - KALOCSAI R. - BEKE D. - CSATAI R. (2006): N- containing cupper complex in wheat production. V. Alps-Adria Scientific Workshop. Cereal Rechearch Communications SZENTPÉTERI ZS. JOLÁNKAI M. KLEINHEINCS CS. - SZŐLLŐSI G. (2005): Effect of Nitrogen Topdressing on Winter Wheat. Cereal Research Communication TAIZ, L. ZEIGER, E. (2010): Plant Physiology, 5th Edition. The Benjamin Cummings Publishing Company, Redwood City - California. 26. WOLF, B. (1999): The Fertile Triangle: The relationship of Air, Water, and Nutrients in Maximizing Soil Productivity. Food Product Press, an imprint of The Haworth Press Inc., 10 Alice Street, Binghampton, NY ZORN, W. HEß, H. ALBERT, E. KOLBE, H. KERSCHBERGER, M. FRANKE, G. (2007): Düngung in Thüringen 2007 nach Guter fachlicher Praxis. In: Schriftenreihe der TLL, Heft 7.