Agrokémia és növényvédelmi kémia Loch, Jakab Nosticzius, Árpád

Agrokémia és növényvédelmi kémia Loch, Jakab Nosticzius, Árpád

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia és növényvédelmi kémia Loch, Jakab Nosticzius, Árpád Publication date 204 Szerzői jog © 2004 Loch Jakab – Nosticzius Árpád


Tartalom 1. Agrokémia ...................................................................................................................................... 1 1. Általános agrokémia .............................................................................................................. 1 1.1. Az agrokémia tárgya ................................................................................................. 1 1.1.1. A műtrágya-felhasználás hatásai Magyarországon ...................................... 1 1.1.2. A tápanyag-gazdálkodás időszerű kérdései .................................................. 5 2. A trágyázás potenciális környezetkárosító hatásai ................................................................ 6 2.1. Kérdések ................................................................................................................... 7 3. A műtrágya-felhasználás tendenciái Kelet- és Nyugat-Európa országaiban ......................... 8 3.1. Kérdések ................................................................................................................. 10 4. A növények kémiai összetétele ........................................................................................... 10 4.1. Víz- és szárazanyag-tartalom .................................................................................. 10 4.2. Hamutartalom, hamu alkotórészek ......................................................................... 11 4.3. Szervesanyag-tartalom ............................................................................................ 12 4.3.1. Kérdések .................................................................................................... 13 5. A növényi tápelemek és osztályozásuk ............................................................................... 14 5.1. A tápelemek osztályozása ....................................................................................... 14 5.2. Tápelemtartalom ..................................................................................................... 16 5.2.1. Kérdések .................................................................................................... 17 6. Tápanyagfelvétel ................................................................................................................. 18 6.1. A gyökéren keresztüli tápelemfelvétel ................................................................... 18 6.2. A gyökéren keresztüli tápanyagfelvételre ható tényezők ........................................ 19 6.2.1. A talajtulajdonságok hatása ........................................................................ 19 6.2.2. A talajnedvesség szerepe ............................................................................ 20 6.2.3. Biológiai tényezők hatása .......................................................................... 20 6.3. Tápanyagfelvétel levélen keresztül ......................................................................... 21 6.3.1. Kérdések .................................................................................................... 21 7. A tápanyagellátás és a vízháztartás kapcsolata ................................................................... 22 7.1. A vízfelvételre ható tényezők ................................................................................. 22 7.2. A vízleadásra ható tényezők ................................................................................... 24 7.3. Tápanyagellátás és vízhasznosulás ......................................................................... 27 7.3.1. Kérdések .................................................................................................... 33 8. A tápanyagellátás és a termés mennyiségének kapcsolata .................................................. 33 8.1. Kérdések ................................................................................................................. 35 9. A tápanyagellátás hatása a termés minőségére .................................................................... 35 9.1. Kérdések ................................................................................................................. 36 9.2. Gabonafélék ............................................................................................................ 36 9.2.1. Kérdések .................................................................................................... 38 9.3. Gyökér- és gumós növények .................................................................................. 38 9.3.1. Cukorrépa ................................................................................................... 38 9.3.2. Burgonya .................................................................................................... 40 9.4. Olajnövények .......................................................................................................... 42 9.4.1. Kérdés ........................................................................................................ 43 9.5. Gyepek .................................................................................................................... 43 9.5.1. Kérdések .................................................................................................... 46 9.6. Zöldség és gyümölcs .............................................................................................. 46 9.6.1. Kérdések .................................................................................................... 46 10. Talajkémiai ismeretek ....................................................................................................... 47 10.1. Tápanyagformák a talajban ................................................................................... 47 10.1.1. Kérdések .................................................................................................. 49 10.2. A talaj tápanyagkészletének változása .................................................................. 49 10.2.1. Kérdések .................................................................................................. 52 10.3. A talajoldat összetétele, az ionok mozgása ........................................................... 52 10.3.1. Kérdések .................................................................................................. 53 10.4. A talaj kémhatása .................................................................................................. 53 10.4.1. Kérdések .................................................................................................. 55 10.5. A talaj redoxipotenciálja ....................................................................................... 55

iii Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia és növényvédelmi kémia

10.5.1. Kérdések .................................................................................................. 10.6. Az ionadszorpció és szerepe a tápanyag-gazdálkodásban .................................... 10.6.1. A kolloidok töltésének kialakulása .......................................................... 10.6.2. A kationadszorpció törvényszerűségei ..................................................... 10.6.3. Anionadszorpció ...................................................................................... 2. Tápelemek a talajban, a növényben .............................................................................................. 1. A nitrogén ........................................................................................................................... 1.1. Nitrogén a talajban .................................................................................................. 1.1.1. Biológiai nitrogénkötés .............................................................................. 1.1.2. A szerves nitrogénvegyületek átalakítása ................................................... 1.1.3. Veszteségforrások ...................................................................................... 1.2. A nitrogén felvétele és szerepe ............................................................................... 1.3. A nitrogénhiány és -felesleg hatása ........................................................................ 1.3.1. Kérdések .................................................................................................... 2. A foszfor ............................................................................................................................. 2.1. Foszfor a talajban .................................................................................................... 2.2. A foszfor felvétele, eloszlása és szerepe ................................................................. 2.3. A foszforhiány tünetei, hatásai ............................................................................... 2.3.1. Kérdések .................................................................................................... 3. A kálium .............................................................................................................................. 3.1. Kálium a talajban .................................................................................................... 3.2. A kálium felvétele, eloszlása és szerepe ................................................................. 3.3. A káliumhiány és következményei ......................................................................... 3.3.1. Kérdések .................................................................................................... 4. A kalcium ............................................................................................................................ 4.1. Kalcium a talajban .................................................................................................. 4.2. A kalcium felvétele, eloszlása és szerepe a növényben .......................................... 4.3. A kalcium hiánya és következményei .................................................................... 4.3.1. Kérdések .................................................................................................... 5. A magnézium ...................................................................................................................... 5.1. Magnézium a talajban ............................................................................................. 5.2. A magnézium felvétele, eloszlása, szerepe ............................................................. 5.3. A magnézium hiánya és következményei ............................................................... 5.3.1. Kérdések .................................................................................................... 6. A kén ................................................................................................................................... 6.1. Kén a talajban ......................................................................................................... 6.2. A kén felvétele és szerepe a növényben ................................................................. 6.3. A kénhiány és következményei .............................................................................. 6.3.1. Kérdések .................................................................................................... 7. A vas ................................................................................................................................... 7.1. Vas a talajban ......................................................................................................... 7.2. A vas felvétele, eloszlása és szerepe a növényben .................................................. 7.3. A vashiány és következményei ............................................................................... 7.3.1. Kérdések .................................................................................................... 8. A mangán ............................................................................................................................ 8.1. Mangán a talajban ................................................................................................... 8.2. A mangán felvétele és szerepe ................................................................................ 8.3. A mangánhiány tünetei ........................................................................................... 8.3.1. Kérdések .................................................................................................... 9. A réz .................................................................................................................................... 9.1. Réz a talajban ......................................................................................................... 9.2. A réz felvétele, eloszlása és szerepe a növényben .................................................. 9.3. A rézhiány és következményei ............................................................................... 9.3.1. Kérdések .................................................................................................... 10. A cink ................................................................................................................................ 10.1. Cink a talajban ...................................................................................................... 10.2. A cink felvétele, eloszlása és szerepe a növényben .............................................. 10.3. A cinkhiány és következményei ........................................................................... 10.3.1. Kérdések .................................................................................................. 11. A molibdén ........................................................................................................................ iv Created by XMLmind XSL-FO Converter.

57 57 57 58 60 63 63 63 63 65 66 66 67 67 68 68 70 72 72 73 73 76 78 79 79 79 79 81 82 82 82 82 84 84 84 85 85 88 88 88 88 88 89 89 90 90 91 92 92 92 92 93 93 94 94 94 95 95 96 96


11.1. Molibdén a talajban .............................................................................................. 96 11.2. A molibdén felvétele, eloszlása és szerepe a növényben ...................................... 96 11.3. A molibdénhiány és következményei ................................................................... 96 11.3.1. Kérdések .................................................................................................. 97 12. A bór ................................................................................................................................. 97 12.1. Bór a talajban ........................................................................................................ 97 12.2. A bór felvétele, eloszlása és szerepe a növényben ................................................ 97 12.3. A bórhiány és következményei ............................................................................. 99 12.3.1. Kérdések .................................................................................................. 99 3. Műtrágyák ................................................................................................................................... 100 1. Nitrogénműtrágyák ........................................................................................................... 100 1.1. Ammóniumsók ..................................................................................................... 100 1.1.1. Ammónium-nitrát, NH4NO3 ..................................................................... 100 1.1.2. Mészammon-salétrom, NH4NO3 + CaCO3 ............................................... 101 1.1.3. Ammónium-szulfát-nitrát, 2NH4NO3 · (NH4)2SO4 .................................... 101 1.1.4. Ammónium-szulfát, (NH4)2SO4 ................................................................ 101 1.2. Fémnitrátok ........................................................................................................... 102 1.2.1. Nátrium-nitrát, NaNO3 ............................................................................. 102 1.2.2. Kalcium-nitrát, Ca(NO3)2 ......................................................................... 102 1.3. Lassan ható nitrogénműtrágyák ............................................................................ 103 1.3.1. Karbamid-aldehid kondenzátumok .......................................................... 103 1.3.2. Bevonatos műtrágyák ............................................................................... 105 1.3.3. Inhibitoros műtrágyák .............................................................................. 106 2. Foszforműtrágyák ............................................................................................................. 107 2.1. A foszforműtrágyák nyersanyagai ........................................................................ 107 2.2. A kénsavas feltárás, szuperfoszfát ........................................................................ 108 2.3. Nyersfoszfátok feltárása foszforsavval ................................................................. 110 2.3.1. Termofoszforsav ...................................................................................... 110 2.3.2. Extrakciós foszforsav ............................................................................... 110 2.3.3. Szuperfoszforsav ...................................................................................... 110 2.3.4. Hármas szuperfoszfát ............................................................................... 110 2.3.5. Dúsított szuperfoszfát ............................................................................... 111 2.4. Dikalcium-foszfát ................................................................................................. 111 2.5. Termofoszfátok ..................................................................................................... 111 2.6. Thomas-salak ........................................................................................................ 111 2.6.1. Kérdések .................................................................................................. 112 3. Káliumműtrágyák .............................................................................................................. 113 3.1. Káliumműtrágyák előállítása, nyersanyagok ........................................................ 114 3.2. Kálium-klorid-tartalmú műtrágyák előállítása ...................................................... 115 3.2.1. Szilvinit feldolgozása ............................................................................... 115 3.2.2. Karnallit feldolgozása .............................................................................. 116 3.2.3. Keménysó (Hartsalz) feldolgozása ........................................................... 116 3.3. Kálium-szulfát-tartalmú műtrágyák előállítása ..................................................... 117 3.4. Magnéziumtartalmú káliumműtrágyák ................................................................. 117 3.4.1. Kérdések .................................................................................................. 117 4. Összetett műtrágyák .......................................................................................................... 118 4.1. Ammónium-foszfátok ........................................................................................... 118 4.1.1. Monoammónium-foszfát, NH4H2PO4 ....................................................... 118 4.1.2. Diammónium-foszfát, (NH4)2HPO4 .......................................................... 118 4.1.3. Ammónium-foszfát-nitrát ........................................................................ 119 4.1.4. Karbamid-ammónium-foszfát .................................................................. 119 4.1.5. Ammónium-metafoszfát .......................................................................... 119 4.2. Ammonizált szuperfoszfát .................................................................................... 119 4.3. Nyersfoszfátok feltárása salétromsavval ............................................................... 120 4.4. Magnézium-ammónium-foszfát, MgNH4PO4 ....................................................... 120 4.5. Kálium-nitrát, KNO3 ............................................................................................. 120 4.6. Kálium-metafoszfát, KPO3 ................................................................................... 121 4.6.1. Kérdések .................................................................................................. 121 5. Kevert műtrágyák .............................................................................................................. 121 5.1. Kérdések ............................................................................................................... 125 v Created by XMLmind XSL-FO Converter.


6. Folyékony műtrágyák ........................................................................................................ 6.1. Cseppfolyós ammónia és nitrogénoldatok ............................................................ 6.1.1. Cseppfolyós ammónia .............................................................................. 6.1.2. Vizes ammónia, ammóniakátok ............................................................... 6.1.3. Karbamid-ammónium-nitrát- (UAN-)oldatok .......................................... 6.2. NP- és NPK-oldatok ............................................................................................. 6.2.1. Ortofoszforsav alapú NP-oldatok ............................................................. 6.2.2. Polifoszforsav alapú NP-oldatok .............................................................. 6.2.3. NPK-oldatok ............................................................................................ 6.3. Szuszpenziós műtrágyák ....................................................................................... 6.3.1. Szuszpenziók előállítása mezőgazdasági keverőüzemben ....................... 7. Talajjavító anyagok és mésztrágyák ................................................................................. 7.1. Talajjavító anyagok .............................................................................................. 7.1.1. Mészkő ..................................................................................................... 7.1.2. Mésztufa (lágy mészkő) ........................................................................... 7.1.3. Lápi mész (tavi mész) .............................................................................. 7.1.4. Meszes lápföld ......................................................................................... 7.1.5. Dolomitőrlemények .................................................................................. 7.1.6. Gipsz ........................................................................................................ 7.1.7. Cukorgyári mésziszap .............................................................................. 7.1.8. Egyéb ipari melléktermékek ..................................................................... 7.2. Mésztrágyák ......................................................................................................... 7.2.1. Kérdések .................................................................................................. 8. Magnéziumtrágyák ............................................................................................................ 8.1. Kérdés ................................................................................................................... 9. Mikroelemtrágyák ............................................................................................................. 9.1. Gyorsan ható mikroelemtrágyák ........................................................................... 9.1.1. Szervetlen vízoldható vegyületek ............................................................. 9.1.2. Kelátok ..................................................................................................... 9.1.3. Mikroelemtartalmú nitrogén és NPK permetezőtrágyák .......................... 9.1.4. Mikroelemtartalmú szuperfoszfát ............................................................ 9.2. Lassan ható mikroelemtrágyák ............................................................................. 9.2.1. Fém-ammónium-foszfátok ....................................................................... 9.2.2. Mikroelemtartalmú ammonizált szuperfoszfát ......................................... 9.2.3. Mikroelemtartalmú kálium-metafoszfát ................................................... 9.2.4. Egyéb lassan ható mikroelemtrágyák ....................................................... 4. Szerves trágyák ........................................................................................................................... 1. Az istállótrágya ................................................................................................................. 1.1. Az istállótrágya alkotórészei ................................................................................. 1.2. Az istállótrágya kezelése ...................................................................................... 1.3. Trágyakezelési eljárások ....................................................................................... 1.4. Az istállótrágya felhasználása ............................................................................... 1.4.1. Kérdések .................................................................................................. 2. A trágyalé .......................................................................................................................... 2.1. Kérdések ............................................................................................................... 3. A hígtrágya ........................................................................................................................ 3.1. A hígtrágya keletkezése ........................................................................................ 3.2. A hígtrágya mennyisége, összetétele .................................................................... 3.3. A hígtrágya felhasználása ..................................................................................... 3.3.1. Kérdések .................................................................................................. 4. Egyéb szerves trágyák ....................................................................................................... 4.1. Baromfitrágya ....................................................................................................... 4.2. Tőzegfekáltrágya .................................................................................................. 4.3. Komposzt .............................................................................................................. 4.4. Zöldtrágyák ........................................................................................................... 4.4.1. Kérdések .................................................................................................. 5. A trágyázás agrokémiai alapjai ................................................................................................... 1. Nitrogéntrágyázás ............................................................................................................. 1.1. A műtrágyák megválasztása ................................................................................. 1.2. Az adagok megállapítása ...................................................................................... vi Created by XMLmind XSL-FO Converter.

125 126 126 126 126 127 127 127 129 130 131 131 131 131 132 132 132 132 132 132 132 133 133 133 134 134 134 134 135 138 141 142 142 142 143 143 145 145 145 147 148 149 150 151 151 152 152 153 154 155 155 155 156 156 156 157 158 158 158 159


1.2.1. Kérdések .................................................................................................. 2. Foszfortrágyázás ............................................................................................................... 2.1. Kérdések ............................................................................................................... 3. Káliumtrágyázás ................................................................................................................ 3.1. Kérdések ............................................................................................................... 4. Mésztrágyázás, kémiai talajjavítás .................................................................................... 4.1. Mésztrágyázás ...................................................................................................... 4.2. Kémiai talajjavítás ................................................................................................ 4.2.1. Kérdések .................................................................................................. 5. Magnéziumtrágyázás ......................................................................................................... 5.1. Kérdések ............................................................................................................... 6. Mikroelemtrágyázás .......................................................................................................... 6.1. Kérdések ............................................................................................................... 6. A tápanyagszükséglet megállapítása .......................................................................................... 1. A talajok tápanyag-ellátottságának megítélése ................................................................. 1.1. Biológiai módszerek ............................................................................................. 1.1.1. A levél- vagy növényanalízis ................................................................... 1.1.2. A tenyészedény-kísérlet ........................................................................... 1.1.3. Szabadföldi kísérletek .............................................................................. 1.1.4. Mikrobiológiai módszerek ....................................................................... 1.2. Kémiai módszerek ................................................................................................ 1.2.1. A nitrogénellátottság vizsgálata ............................................................... 1.2.2. A foszforellátottság vizsgálata ................................................................. 1.2.3. A káliumellátottság vizsgálata ................................................................. 1.2.4. A magnéziumellátottság vizsgálata .......................................................... 1.2.5. A mikroelemellátottság vizsgálata ........................................................... 1.2.6. Az EUF módszer ...................................................................................... 2. Műtrágyázási szaktanácsadás ............................................................................................ 2.1. Szántóföldi növények NPK-szükséglete ............................................................... 2.1.1. Termőhelycsoportok ................................................................................ 2.1.2. A termésszint becslése ............................................................................. 2.1.3. A tápanyag-ellátottság megállapítása ....................................................... 2.1.4. A műtrágyaszükséglet számítása .............................................................. 2.1.5. A műtrágyaszükséglet korrigálása ........................................................... 2.2. A mésztrágyázás ................................................................................................... 2.3. A magnéziumtrágyázás ......................................................................................... 2.4. Kalcium és magnézium együttes visszapótlása .................................................... 2.5. A mikroelemtrágyázás .......................................................................................... 2.6. Az állókultúrák trágyázása ................................................................................... 2.6.1. Kérdések .................................................................................................. 7. Növényvédelmi kémia ................................................................................................................ 1. Alapismeretek ................................................................................................................... 8. Fungicidek ................................................................................................................................ 1. A lebontó folyamatokat gátló szervetlen hatóanyagú fungicidek ...................................... 1.1. A glükolízist és az acetil-CoA-képződést gátló szervetlen fungicidek ................. 1.1.1. Réz(II)-iont tartalmazó fungicidek ........................................................... 1.1.2. Kéntartalmú fungicidek ............................................................................ 1.2. A terminális oxidációt gátló, szervetlen hatóanyagú vegyületek .......................... 1.2.1. A cianidion ............................................................................................... 1.2.2. Óntartalmú fungicidek ............................................................................. 2. Lebontó folyamatokat befolyásoló szerves vegyületek ..................................................... 2.1. Rézionszállítók ..................................................................................................... 2.2. Ditiokarbamát-származék fungicidek ................................................................... 2.3. Respirációt gátló, eltérő szerkezetű fungicidek .................................................... 2.4. A terminális oxidáció elektrontranszportját gátló fungicidek ............................... 3. A makromolekulák szintézisét gátló fungicidek ............................................................... 3.1. A cellulóz bioszintézisét gátló fungicid ................................................................ 3.2. A kitin szintézisét gátló fungicidek ...................................................................... 3.3. Fehérjeszintézist gátló fungicidek ........................................................................ 3.3.1. Benzimidazolszármazék fungicidek ......................................................... vii Created by XMLmind XSL-FO Converter.

160 160 162 162 163 164 164 164 165 165 166 166 167 169 169 169 169 170 170 171 172 172 173 173 173 173 173 175 177 177 178 178 182 186 186 187 188 188 188 188 190 190 194 194 194 195 196 197 197 197 198 199 200 202 204 205 205 205 207 207


3.3.2. Acilalaninszármazék fungicidek .............................................................. 3.3.3. Mikrobák által termelt fungicid, baktericid .............................................. 3.3.4. A piridoxál működését gátló fungicidek .................................................. 3.3.5. A metionin bioszintézisét gátló fungicidek .............................................. 3.4. Szteroidok szintézisét gátló fungicidek ................................................................ 3.4.1. Triazolszármazék fungicidek ................................................................... 3.4.2. Imidazolszármazék fungicidek ................................................................. 3.4.3. Pirimidin-, piridin- és piperazinszármazék fungicidek ............................ 3.4.4. Az ergoszterol bioszintézisét más helyen gátló gombaölők ..................... 4. Sejtmembránt károsító fungicidek .................................................................................... 5. Az ozmózisnyomásra ható fungicidek .............................................................................. 6. Kevéssé vagy nem ismert hatású fungicidek ..................................................................... 9. Szétkapcsoló vegyületek ........................................................................................................... 1. Fungicid, akaricid hatású szétkapcsolók ........................................................................... 2. Inszekticid hatású szétkapcsoló ......................................................................................... 3. Herbicid hatású szétkapcsolók .......................................................................................... 10. Inszekticidek ........................................................................................................................... 1. Az idegtevékenységre ható inszekticidek .......................................................................... 1.1. A gamma-amino-vajsav működését befolyásoló vegyületek ................................ 1.2. Az acetil-kolin működését befolyásoló vegyületek .............................................. 1.2.1. Az axonális ingervezetésre ható inszekticidek ......................................... 1.3. Az acetil-kolin receptorra ható inszekticidek ....................................................... 1.4. Az acetil-kolin-észterázra ható vegyületek ........................................................... 1.4.1. Foszforsavszármazék inszekticidek ......................................................... 1.4.2. Karbamátszármazék inszekticidek ........................................................... 2. A rovarok fejlődésére ható inszekticidek .......................................................................... 11. Akaricidek .............................................................................................................................. 12. Herbicidek .............................................................................................................................. 1. A növények növekedését befolyásoló vegyületek ............................................................. 1.1. Természetes eredetű növekedésszabályozó vegyületek ........................................ 1.1.1. Auxinok .................................................................................................... 1.1.2. Gibberellinek ............................................................................................ 1.1.3. Citokininek ............................................................................................... 1.1.4. Abszcizinsav ............................................................................................ 1.1.5. Etilén ........................................................................................................ 1.2. Auxinhatású herbicidek ........................................................................................ 1.3. A sejtosztódást gátló herbicidek ........................................................................... 1.3.1. A mikrotubulusok képződését gátló dinitro-anilin-származék herbicidek 1.3.2. Eltérő szerkezetű sejtosztódást gátló herbicidek ...................................... 2. A fehérjék szintézisét gátló herbicidek ............................................................................. 2.1. Klór-acetanilid-származék herbicidek .................................................................. 2.2. A fehérjék kicsapását előidéző herbicid ............................................................... 3. Az elágazó szénláncú aminosavak képződését gátló herbicidek ....................................... 3.1. Szulfonilurea-származék herbicidek ..................................................................... 3.2. Imidazolinon-származék herbicidek ..................................................................... 3.3. A glutamin szintézisét gátló herbicid .................................................................... 3.4. A gyűrűs aminosavak képződését gátló herbicid .................................................. 4. A protoporfirinogén IX oxidáz enzimet gátló herbicidek ................................................. 5. Az acetil-CoA-karboxiláz enzimet gátló herbicidek ......................................................... 5.1. Ariloxi-fenoxi-propionsav-származékok .............................................................. 5.2. Ciklohexándion-származékok ............................................................................... 6. Cellulózbioszintézist gátló herbicid .................................................................................. 7. Zsírsavak szintézisét gátló herbicidek ............................................................................... 8. A karotinszintézist gátló vegyületek ................................................................................. 9. Klorofillbioszintézist gátló herbicid .................................................................................. 10. A fotoszintézis fényreakciójára ható herbicidek ............................................................. 10.1. Karbamidszármazék herbicidek .......................................................................... 10.2. Karbamátszármazék herbicidek .......................................................................... 10.3. Anilidszármazék herbicid ................................................................................... 10.4. Uracilszármazék herbicidek ................................................................................ viii Created by XMLmind XSL-FO Converter.

208 209 210 210 211 211 214 214 215 217 218 219 223 226 227 228 229 229 230 233 233 242 244 245 253 256 259 264 264 264 264 265 266 267 268 269 274 274 276 279 279 282 282 286 290 292 294 296 300 301 303 306 306 308 312 312 318 321 322 322


10.5. Piridazinonszármazék herbicid ........................................................................... 10.6. Piridazinszármazék herbicid ............................................................................... 10.7. Oxadiazolidinon-származék herbicidek .............................................................. 10.8. Triazinszármazék herbicidek .............................................................................. 10.8.1. Klór-(alkil-amino)-szimmetrikus-triazinszármazékok ........................... 10.8.2. Metoxi-alkilamino-triazinszármazék herbicid ........................................ 10.8.3. (Metil-tio)-(alkil-amino)-triazinszármazékok ........................................ 10.9. Triazinonszármazék herbicidek .......................................................................... 10.10. Bipiridiliumszármazék herbicidek .................................................................... 10.11. Egyéb fotoszintézist gátló herbicidek ............................................................... 13. Növényi növekedésszabályozók ............................................................................................. 14. A kultúrnövényt valamely herbicid hatásától megvédő vegyületek ....................................... 15. Talajfertőtlenítők .................................................................................................................... 16. Rodenticidek ........................................................................................................................... 17. Molluszkicidek ....................................................................................................................... 18. Felhasznált irodalom ................................................................................................................. 1. Agrokémia ......................................................................................................................... 2. Növényvédelmi kémia ......................................................................................................

ix Created by XMLmind XSL-FO Converter.

323 323 325 325 325 332 332 332 333 335 337 340 342 343 344 345 345 346

Az ábrák listája 1. A műtrágya-felhasználás ötéves országos átlagai (N + P2O5 + K2O), kg/ha, szántó, kert, gyümölcsös (KSH adatok alapján) ......................................................................................................................... 3 2. Az őszi búza és kukorica ötéves országos átlagtermései, kg/ha (KSH-adatok alapján) ................. 3 3. A tavaszi árpa N- és P-tartalmának alakulása (Finck 1969) ......................................................... 17 4. Az aktív tápanyagfelvétel vázlata ................................................................................................. 18 5. A szemhozam alakulása a K-diffúzió függvényében (Mengel 1976) ........................................... 20 6. Vízadszorpció a talajfelületen ....................................................................................................... 22 7. Különböző mechanikai összetételű talajok pF-görbéi (Várallyay 1976) ...................................... 24 8. A levegő telítettségi vízgőztartalma (g/m3) a hőmérséklet függvényében (Schmalfuss 1963) ..... 25 9. NPK kezelés hatása a szálkásperje szárazanyag-produkciójára csernozjom talajon (saját kísérletek) 28 10. NPK kezelés hatása a szálkásperje összes és fajlagos vízfogyasztására csernozjom talajon (saját kísérletek) ......................................................................................................................................... 28 11. NPK-kezeléskombinációk hatása a kukorica szárazanyag-produkciójára (saját kísérletek) ....... 29 12. NPK-kezeléskombinációk hatása a kukorica fajlagos vízfogyasztására (saját kísérletek) ......... 30 13. A termés növekedése a hatástényezők függvényében ................................................................ 33 14. Növekvő N-adagok hatása a termésnövekedésre ........................................................................ 34 15. N-, P-, K-termésgörbék (Boguslawski 1958) ............................................................................. 35 16. A trágyázás hatása a termés mennyiségére és minőségére ......................................................... 35 17. A fehérjefrakciók változása kiegészítő N-trágyázás hatására (Amberger 1977) ........................ 37 18. A N-adagok hatása a cukorrépa termésmennyiségére és -minőségére (Amberger 1977) ........... 39 19. A N-adagok hatása a lenmag olaj- és nyersfehérje-tartalmára (Amberger 1977) ....................... 42 20. A tápanyag-szolgáltatás modelljei a) statikus, b) kinetikus (Buzás 1987) .................................. 49 21. Tápelemek oldódása a pH függvényében (Troug 1948) ............................................................. 54 22. Kultúrnövények termesztésének pH-optimumai (Klapp 1951) .................................................. 54 23. A talajok redoxipotenciálja és a pH-értékek közötti összefüggés; a reakcióban részt vevő anyagok aktivitása 10-5 mol/l, O2-nyomás = 1 atm (Horneman) ...................................................................... 56 24. Vas-oxihidrát felületi töltésének változása a közeg kémhatásától függően ................................ 58 25. A térerő és az ioneloszlás alakulása (Mengel, Kirkby 1979) ...................................................... 58 26. Az egy- és kétértékű adszorbeált kationok arányának változása a talajnedvesség függvényében (Wiklander 1958) .............................................................................................................................. 60 27. Az anionadszorpció és a pH kapcsolata (Scheffer, Schachtschabel 1979) ................................. 61 28. A nitrogén körforgalma .............................................................................................................. 63 29. A borsó és gyökérgümőinek N-tartalma a vegetációs időszak különböző szakaszaiban (Virtanen 1953) 1. fertőzési időszak, 2. gümőképződés, 3. intenzív N-szállítás a gazdanövénybe, 4. bakteroidok átalakulása baktériumokká .................................................................................................................................. 64 30. Foszfátok oldhatósága a pH függvényében (Lindsay és Moreno 1960) ..................................... 69 31. A foszforsav disszociációja a pH függvényében (Mengel, Kirkby 1987) .................................. 70 32. A kukoricaszem P-vegyületeinek alakulása az érés folyamán (Schmalfuss 1952) ..................... 71 33. A talajoldat K-tartalma és a kicserélhető K+ közötti összefüggés homok- és agyagtalajon (Mengel 1976) ................................................................................................................................................. 73 34. A K-fixálás hatása az illitrétegek duzzadóképességére (Schachtschabel 1961) ......................... 74 35. A transzspirált vízmennyiség a lucerna K-tartalmának függvényében (Blanchet és mtsai. 1962) 77 36. A calmodulin vázlata (Mengel, Kirkby 1987) ............................................................................ 80 37. Különböző korú burgonyalevelek Mg-tartalma hiányos Mg-ellátás mellett (Werner 1960) ...... 83 38. Összefüggés a kukoricalevelek Mg-tartalma és a CO2-asszimiláció között (Peaslee, Moss 1966) 83 39. Növekvő szulfátadagok hatása a szulfát-S- és szerves S-tartalom alakulására napraforgólevélben (Deloch 1960) ................................................................................................................................... 85 40. A cisztein–cisztin átalakulás ....................................................................................................... 86 41. A glutation oxidált és redukált alakja ......................................................................................... 86 42. A mangánvegyületek átalakulása a talajban ............................................................................... 90 43. A szem nélküli bugák aránya (%) a zabszem Cu-tartalma (mg/kg) függvényében (Russ 1958) 94 44. A Zn-vegyületek oldhatósága a talajban (Amberger 1983) ........................................................ 95 45. A bór szerepe a szénhidrátképzésben (Amberger 1983) ............................................................. 98 46. Izobutilidén-dikarbamid (IBDU) előállítása ............................................................................. 104 47. Krotonilidén-dikarbamid (CDU) előállítása ............................................................................. 104

x Created by XMLmind XSL-FO Converter.


48. Reakciótermékek képződése az idő függvényében, kénsavas feltárásban (Ullmann enciklopédia VI., 1955) ............................................................................................................................................... 109 49. Sók oldhatósága a hőmérséklet függvényében (Pozin 1952) .................................................... 115 50. A műtrágyák keverhetősége (Mezőgazd. Kem. kézikönyv, MVE, 1972) ................................ 122 51. Polifoszforsavak szerkezete ...................................................................................................... 128 52. Zn – EDTA komplex térszerkezete .......................................................................................... 135 53. A termés mennyisége és ingadozása különböző P-ellátottságú talajokon (Buchner, Sturm 1980) 160 54. Javasolt P-adagok, különböző ellátottságú talajokon (Vetter 1974) ......................................... 161 55. Magyarország agyagásványtérképe (Stefanovits és mtsai. 1984) ............................................. 162 56. A termés nagysága és a levél ásványianyag-tartalma közötti kapcsolat (In: Mengel 1976) ..... 169 57. Az EUF készülék sematikus rajza ............................................................................................ 174 58. A kloroplaszt membránjának egy részlete. A szaggatott vonal az elektron útját jelzi. PR = pigmentrendszer, PQ = plasztokinon, PC = plasztocianin, cyt = citokróm, Fd = ferrodoxin, ATP-áz = adenozin-trifoszfatáz ...................................................................................................................... 224 59. A mitokondrium-membrán elektrontranszportja. A b, c, c1, a és a3 – a hozzá kapcsolódó (Fe3+), illetve (Fe2+) jelöléssel – a megfelelő citokrómokat jelenti. Az önmagában szereplő Fe3+ és Fe2+ jelölés a vasflavoprotein vasionjára utal ............................................................................................................ 226 60. Az ingerületvezetés sémája ....................................................................................................... 229 61. A növényi pigmentek és kloroplasztszuszpenzió fényelnyelése. a) kloroformban oldott b-karotin fényelnyelése log I0/I (extinkció vagy abszorbancia) értékben mérve, b) tetrahidrofuránban oldott 1. klorofill a, 2. klorofill b fényelnyelése log I0/I értékben mérve, c) sötétben tartott és megvilágított búzakloro-plaszt-szuszpenzió differenciaspektruma százalékos értékben mérve ........................... 309 62. A fotoszintetikus elektronáramlás sémája. Sorszámokkal az elektronáramlás gátlásának helyeit tüntettük fel ..................................................................................................................................... 314 63. A Q és B molekulát védő, herbicidmegkötő szerepet ellátó fehérje elhelyezkedésésnek szemléltetése 317 64. Triazinszármazékok iránt rezisztens Amaranthus retroflexus 2. fényreakció-értékének szemléltetése. A sötétben tartott megvilágított DPIP-tartalmú kloroplasztszuszpenziók fényelnyelésének különbsége 580 és 770 nm között. 1. kezeletlen, 2. 10 mmol/l aktinit pk-val, 3. 10 mmol/l linuronnal kezelve .......... 330 65. Kötőhelyek sematikus ábrázolása ............................................................................................. 330

xi Created by XMLmind XSL-FO Converter.

A táblázatok listája 1. A műtrágya-felhasználás és a búza-, kukorica-termésátlagok alakulása hazánkban (KSH-adatok alapján) ............................................................................................................................................................. 1 2. Műtrágya-felhasználás Magyarországon (KSH-adatok alapján) .................................................... 4 3. Műtrágya-felhasználás Európa egyes országaiban, 1994/95 évben (FAO-adatok alapján) ............ 8 4. Kultúrnövények víztartalma (a friss zöldtömeg, illetve termés százalékában) ............................. 10 5. Néhány kultúrnövény hamutartalma ............................................................................................. 11 6. Néhány növény fő termésének átlagos kémiai összetétele a nyersanyag százalékában (Klecskovszkij– Peterburgszkij 1967) ......................................................................................................................... 13 7. A növényi tápelemek csoportosítása kémiai tulajdonságuk és élettani funkciójuk, szerepük alapján (Mengel 1976) .................................................................................................................................. 15 8. A tápelemtartalom értékhatárai a növényi szárazanyagban .......................................................... 16 9. A vízellátás hatása a szálkásperje szárazanyagának N-, Ca- és Mg-tartalmára (relatív értékek 4 év átlagában VK 75 = 100%) ................................................................................................................ 20 10. Összefüggés a talaj pórusátmérője és a pF-érték között ............................................................. 23 11. Kultúrnövények transzspirációs együtthatója (Frank és Hank szerint) ....................................... 27 12. Különböző növények transzspirációs együtthatói (Briggs és Shantz szerint) ............................. 28 13. N-, P-, K- és Ca-kezelések hatása a szálkásperje fajlagos vízfogyasztására savanyú homoktalajon 31 14. Mg-kezelés hatása a szálkásperje fajlagos vízfogyasztására savanyú homoktalajon .................. 32 15. Kiegészítő nitrogénadagok hatása a búza termésére és minőségére (Amberger 1976) ............... 37 16. A cukorrépa vetésterülete, termése és cukortartalma Magyarországon (cukoripari adatok) ...... 38 17. A K hatása a cukorrépa cukor- és káros nitrogéntartalmára (Amberger 1976) ........................... 40 18. A nitrogénellátás hatása a burgonyagumó fehérjetartalmára (Kämpf 1961) .............................. 41 19. A kálium hatása a burgonya termésére és keményítőtartalmára (Braunschweig 1972, Mengel 1961) 41 20. A káliumtrágya hatása a napraforgó termésére és minőségi mutatóira (Glas 1988) ................... 42 21. Növekvő nitrogénadagok hatása az őszi repce termésére és minőségére (Amberger 1976) ....... 43 22. A növekvő nitrogénadagok hatása a perje frakcióinak változására (Goswami és Willcox 1969) 44 23. Növekvő nitrogénadagok hatása a gyep termésére és a keményítőhozamra (háromszori kaszálás) (Schechtner és Deutsch 1966) .......................................................................................................... 44 24. A botanikai összetétel változása gyepen, a trágyázástól függően (Mengel 1976) ...................... 44 25. A füvek, a pillangósok és az egyéb lágyszárú növények nyersfehérje- és ásványianyag-tartalma szárazanyag-százalékban (König 1957) ............................................................................................ 45 26. Néhány fontosabb szántóföldi növény átlagos tápanyagigénye (Sarkadi 1957) ......................... 50 27. A tápanyagok kimosódása különböző talajokon (kg/ha/év) (Vömel 1965/66 szerint) ............... 51 28. A talajoldat tápanyag-koncentrációja (mmol) ............................................................................ 52 29. Redoxifolyamatok redoxipotenciál-értékei a talajban ................................................................ 56 30. Az érett zab ásványianyag-tartalma a szemben és a szalmában (mg/g szárazanyag) (Scharrer és Mengel 1960) .................................................................................................................................... 71 31. Különböző növényfajok K- és Ca-tartalma levélben és szárban (mval/10 g légszáraz anyag) (Scharrer és Mengel 1960) ............................................................................................................................... 76 32. Különböző növények termésének kéntartalma (%) (Deloch 1960) ............................................ 87 33. A vashiány mértéke és ennek összefüggése a vas- és klorofilltartalommal dohánylevelekben (Jacobson 1945) ................................................................................................................................................. 89 34. Néhány növényi rész réztartalma ................................................................................................ 93 35. Néhány növényi rész cinktartalma .............................................................................................. 95 36. Különböző növényfajok bórtartalma (mg/kg szárazanyag) (Amberger 1983) ........................... 97 37. Nitrogénműtrágyák összetétele és hatóanyag-tartalma ............................................................. 106 38. Foszforműtrágyák összetétele és hatóanyag-tartalma ............................................................... 112 39. Néhány káliumműtrágya összetétele, kísérőelemei .................................................................. 117 40. A műtrágyák felosztása a higroszkóposság alapján .................................................................. 123 41. Hazai kevert NPK-műtrágyák ................................................................................................... 124 42. Karbamid-ammónium-nitrát- (UAN-)oldatok jellemzői (In Almássy–Máté–Zádor: Műtrágyák 1977) 126 43. Különböző tápanyagarányú NP-oldatok összetétele (alapoldat + UAN) (In Almássy–Máté–Zádor: Műtrágyák 1977) ............................................................................................................................ 127

xii Created by XMLmind XSL-FO Converter.


44. A foszforsav töménysége és a P2O5-tartalom megoszlása közötti összefüggés (In Almássy–Máté– Zádor: Műtrágyák, 1977) ................................................................................................................ 127 45. Különböző tápanyagarányú NPK-oldatok összetétele (In Almássy–Máté–Zádor: Műtrágyák 1977) 130 46. Ipari NPK szuszpenziós műtrágyák .......................................................................................... 130 47. Magnéziumtartalmú műtrágyák és javítóanyagok magnéziumtartalma .................................... 133 48. Folisol készítmények ................................................................................................................ 137 49. Mikromix termékcsalád ............................................................................................................ 137 50. Voligop polikelátok (komplexképző citromsav-borkősav) ....................................................... 139 51. Fitohorm készítmények ............................................................................................................ 140 52. A fém-ammónium-foszfátok elméleti összetétele (Almássy–Gáti–Scheiber 1964) ................. 142 53. A háziállatok ürülékének átlagos összetétele (%) ..................................................................... 145 54. Alomanyagok vízfelszívó képessége és NPK-tartalma (%) ...................................................... 146 55. Az istállótrágya minősítése ....................................................................................................... 148 56. 10 t istállótrágya tápanyag-szolgáltatása (kg) (Sarkadi 1975) .................................................. 150 57. Sertés- és szarvasmarha-hígtrágyák átlagos összetétele (Csaba–Kiss–Szinay–Vermes 1978) . 152 58. A szarvasmarha-hígtrágya tápanyagtartalmának alakulása a kor, illetve a tartási cél függvényében, 10%-os szárazanyag-tartalmú hígtrágyára vonatkoztatva (Koriath és mtsai. 1975) ....................... 153 59. Különböző korú sertések teljes hígtrágyájának átlagos kémiai jellemzői (%) (Csaba–Kiss–Szinay– Vermes 1978) ................................................................................................................................. 153 60. Baromfiürülék kémiai összetétele ............................................................................................. 155 61. A terméssel kivont magnézium mennyisége (kg/ha) ................................................................ 165 62. Szorzószámok a talaj nitrogénszolgáltató képességének megítéléséhez (Sarkadi 1975) .......... 172 63. A szántóföldön termesztett növények terméssel felvett NPK-, Ca-, Mg-tartalma (kg/t) .......... 175 64. A talaj humusztartalmának határértékei (a nitrogénellátottság megítéléséhez) ........................ 178 65. A talaj oldható foszfortartalmának határértékei (a foszforellátottság megítéléséhez) .............. 179 66. A talaj oldható káliumtartalmának határértékei (a káliumellátottság megítéléséhez) ............... 180 64/a. A talaj humusztartalmának határértékei (a N-ellátottság megítéléséhez) (MÉM–NAK 1979) 180 65/a. A talaj oldható foszfortartalmának határértékei (a P-ellátottság megítéléséhez) (MÉM–NAK 1979) 181 66/a. A talaj oldható káliumtartalmának határértékei (a K-ellátottság megítéléséhez) (MÉM–NAK 1979) 182 67. Őszi búza fajlagos műtrágyaigénye hatóanyagban kg/tonna terméshez (MÉM–NAK 1987) ... 183 67/a. Őszi búza fajlagos műtrágya-igénye hatóanyagban kg/tonna terméshez (MÉM–NAK, 1979) 184 68. Javasolt mésztrágya adagok CaCO3-hatóanyagban, t/ha (MÉM-NAK 1987) ........................... 187 69. A talajok magnéziumellátottsági határértékei (M KCl-kivonatban mérve) .............................. 187 70. Magnéziumtrágyázási javaslat (Mg kg/ha) ............................................................................... 187 71. Különböző növények második fényreakció-értékének változása kloroplasztszuszpenzióban 50 mmol/l aktinit PK hatására .......................................................................................................................... 329

xiii Created by XMLmind XSL-FO Converter.

1. fejezet - Agrokémia 1. Általános agrokémia 1.1. Az agrokémia tárgya Az agrokémia a trágyázás, a tápanyag-gazdálkodás kémiai alapismereteit foglalja össze. A trágyázás célja a növények tápelemellátása, a talajok termékenységének megőrzése, a termések szinten tartása vagy növelése, a termésminőség javítása. Trágyázással általában évente pótoljuk a növények termésével a talajból elvont tápelemeket. A tápanyag-gazdálkodás ennél szélesebb körű, hosszabb távú, átgondolt cselekvés, amely a növények igényén kívül figyelembe kell, hogy vegye az alkalmazott trágyák hatását a talajra és a környezetre. A tápanyagutánpótlás történhet szerves és műtrágyákkal. Tapasztalati alapon már az ókorban ismerték egyes anyagok, pl. a szerves trágyák, a fahamu, a márga kedvező, termésnövelő hatását. A trágyázás a XIX. században Liebig megfigyelései nyomán vált tudományosan megalapozottá. Liebig felismerte a növények ásványi táplálásának szükségességét, s megalkotta az úgynevezett minimumtörvényt. Liebig munkásságát az ezredfordulón Mitscherlich fejlesztette tovább. Mennyiségi összefüggést állapított meg a tápanyagadagok és a termés nagysága között. A növényi produkciót, a termés mennyiségét és minőségét meghatározó tényezők: 1.

genetikai tulajdonságok (növényfaj, fajta),

2.

környezeti tényezők (talaj és klíma),

3. agrotechnikai öntözés, kémiai növényvédelem és egyéb emberi beavatkozások).

tényezők

(talajművelés,

trágyázás,

A felsorolt tényezők közül a genetikaitulajdonságok és az agrotechnikaitényezők megválaszthatók, a környezeti tényezők adottak. A termelési szintet egy-egytermőhelyen a kiválasztott fajta és a tápanyagellátás határozza meg. A rendszeres tápanyag-utánpótlás nélkülözhetetlen a talajok termékenységének megőrzésében. A növények növekedéséhez energiára, vízre és tápanyagokra van szükség. A fotoszintézishez szükséges energiát a Nap szolgáltatja. Hazai viszonyok között a tápanyagellátás mellett a vízellátottságnak van meghatározó szerepe. Az eredményes tápanyag-utánpótláshoz, trágyázáshoz ismernünk kell a növények igényét, kémiai összetételét, a zavartalan fejlődésükhöz szükséges tápelemeket és ezek szerepét. Ismernünk kell továbbá a talaj tápanyagszolgáltató képességét, a műtrágyák, szerves trágyák tulajdonságait és átalakulását a talajban, a trágyák hatását a környezetre, valamint az optimális tápanyagadagok meghatározásának módját. Gazdaságos és környezetkímélő trágyázás, illetve növénytermesztés csak megfelelő agrokémiai ismeretek birtokában lehetséges.

1.1.1. A műtrágya-felhasználás hatásai Magyarországon Az elmúlt évtizedben, hazánkban a műtrágya-felhasználás erőteljesen megváltozott. A II. világháborút követő lendületes növekedés után nagymértékű csökkenés következett be. A felhasználás növekedése és visszaesése egyaránt nyomon követhető a termések alakulásában. A háború előtti időszakban kevés műtrágyát használtak Magyarországon, és viszonylag alacsonyak voltak a termések. A műtrágya-felhasználás 1960 és 1975 között dinamikusan fejlődött, a búza és kukorica termése pedig mintegy két és félszeresére növekedett (1. táblázat).

1. táblázat - A műtrágya-felhasználás és a búza-, kukorica-termésátlagok alakulása hazánkban (KSH-adatok alapján) Év

Műtrágya kg/ha*

Termés (t/ha)

1 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

búza

kukorica

1921–1930

3

1,3

1,5

1931–1940

2

1,4

1,8

1951–1960

16

1,5

2,2

1961–1965

59

1,9

2,6

1966–1970

109

2,4

3,2

1971–1975

217

3,3

4,2

1976–1980

250

4,1

4,9

1981–1985

278

4,6

6,2

1986–1990

220

4,9

5,6

1991–1995

43

4,2

4,4

1996

44

3,3

5,6

1997

46

4,2

6,4

1998

53

4,1

6,0

1999

56

3,6

6,4

(*) 1ha szántó-, kert-, gyümölcsös- és szőlőterületre jutó hatóanyag A termések megkétszereződésében meghatározó szerepe volt az új, nagy termőképességű fajták bevezetésének és az agrotechnika fejlesztésének. A trágyázás, az öntözés és a növényvédelem egyaránt hozzájárult a hozamok növeléséhez, azonban a trágyázás hatása ebben az időszakban döntő jelentőségű volt. A hazai műtrágya-felhasználás alakulásában öt jellemző szakasz különböztethető meg: Időszak (∑ N + P2O5 + K2O) 1.

1960 előtt

< 30 kg/ha

2.

1960–75 erőteljes növekedés, az időszak végén

270 kg/ha

3.

1975–85 közel állandó felhasználás

280 kg/ha

4.

1985–90 mérsékelt csökkenés

230 kg/ha

5.

1990 után erőteljes csökkenés 30–40 kg/ha

Az 1975–85 közötti időszakban elértük a nagy műtrágyázási hagyományokkal rendelkező, fejlett nyugat-európai országok műtrágya-felhasználását. Ezekben az országokban nagyobb az állatállomány, ennek következtében a szerves trágyával együtt lényegesen több tápanyagot használtak fel és használnak napjainkban is. Magyarországon korábban sem állt rendelkezésre az optimális tápanyag-gazdálkodáshoz elegendő szerves trágya és jelenleg is ez a helyzet. Korábban országos átlagban évente mintegy 3 t/ha szerves trágya keletkezett. 1990 után nemcsak a műtrágya-felhasználás csökkent drasztikusan, hanem az állatállomány feleződésének következményeként a szerves trágya termelése is. (Jelenleg 1,5 t/ha.) 2 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

A műtrágya-felhasználás hatásai a növekedés időszakában: •

pozitív tápanyagmérleg kialakulása,

•

a talajok tápanyag-ellátottságának javulása,

•

a termések növekedése,

•

a túltrágyázás potenciális veszélye.

A csökkent műtrágya-felhasználás következményei: •

negatív tápanyagmérleg kialakulása,

•

a talajok tápanyag-ellátottságának visszaesése,

•

a talajok termékenységének csökkenése,

•

a termések csökkenése.

A trágyázás említett hatásai hazai adatok alapján nyomon követhetők. A felhasználás növekedésének időszakában hazánkban pozitív tápanyagmérleg alakult ki, javult a talajok tápanyag-ellátottsága, és nőttek a termések, helyenként túltrágyázás is előfordult. Debreczeni, Kádár és Sarkadi mutatta ki, hogy a tápanyagmérleg az 1970-es években pozitívvá vált, vagyis országos átlagban több tápanyagot juttattunk a talajba, mint amennyit a termésekkel elvontunk. Ez egyben azt is jelenti, hogy a korábbi talajzsaroló gazdálkodást felváltotta a talajt gazdagító tápanyag-gazdálkodás. A termés és a műtrágya-felhasználás kapcsolatát a következő ábrák szemléltetik. Az 1.ábrán az országos műtrágya-felhasználás, a 2. ábrán a búza és kukorica ötéves átlagtermései láthatók. Az ötéves átlagértékek ábrázolása kiküszöböli az éves ingadozásokat. Az 1. és 2. ábra összehasonlítása alapján megállapítható, hogy a búza és kukorica termése a legnagyobb műtrágya-felhasználás időszakában érte el a maximumot. A műtrágya-felhasználás erőteljes csökkenése országos átlagban a kukoricánál közel 1 t, az őszi búzánál több mint 1 t/ha terméscsökkenést idézett elő. Mivel az őszi búzát és kukoricát egy-egy millió hektáron termesztjük, a veszteség nem hagyható figyelmen kívül.

1. ábra - A műtrágya-felhasználás ötéves országos átlagai (N + P2O5 + K2O), kg/ha, szántó, kert, gyümölcsös (KSH adatok alapján)

2. ábra - Az őszi búza és kukorica ötéves országos átlagtermései, kg/ha (KSH-adatok alapján)


Agrokémia

Az ábrákból kitűnik, hogy a műtrágya-felhasználás 1985-től mérsékelten, majd 1990-től erőteljesen csökkent. Ennek egyik oka, hogy az állami támogatások fokozatos megvonásával nőttek a műtrágyaárak, másik oka, hogy a mezőgazdasági termékek alacsony felvásárlási ára nem nyújtott kellő fedezetet. A műtrágya-felhasználás az 1960-as évek szintjére esett vissza. A műtrágya-felhasználásban 1996-tól kismértékű növekedés figyelhető meg (1. táblázat). A búza termése 1996 és 2000 között tovább csökkent, a kukoricáé ezzel szemben növekedett. Az ellentétes tendencia azzal magyarázható, hogy a búza érzékenyebben reagál a tápanyaghiányra, míg a kukorica termésképzését erőteljesebben befolyásolják az időjárási viszonyok. Sok üzemben nem használtak műtrágyát, vagy csak nitrogénműtrágyát adtak abban bízva, hogy a talajban az előző években akkumulálódott foszfor- és káliumkészletek elegendők a termésképzéshez. Az egyoldalú nitrogénellátás rendkívül veszélyes, mivel fokozza a nitrogéntrágyák potenciális környezetkárosító hatását, és rövid időn belül a talajok termékenységének csökkenéséhez vezet. A trágyázás hatása a talajok könnyen oldható tápanyagkészleteinek változásában is észlelhető. Horváth és Pálmai(1998) Fejér megye különböző gazdaságaiban elemezte a csökkent műtrágyázás hatását a talajok könnyen oldható tápelemtartalmára. Tanulmányukban 133 147 ha rendszeresen vizsgált szántó adatait dolgozták fel. A talajok foszfor- és káliumellátottsága a növekvő felhasználás időszakában javult, a csökkenés időszakában pedig romlott. A műtrágya-felhasználás mennyiségi növekedésének időszakában, a hatóanyagarányokban is változás következett be (2. táblázat). Az 1950–60-as években még közel azonos volt a nitrogén- és foszforfelhasználás, ami később eltolódott a nitrogénműtrágyák javára. Fokozatosan növekedett, majd stabilizálódott a káliumműtrágya felhasználása is.

2. táblázat - Műtrágya-felhasználás Magyarországon (KSH-adatok alapján) Hatóanyag (1000 t/év)

Hatóanyagarány

Év Összes

N

P2O5

K2O

N

P2O5

K2O

1921–30

16

1

14

1

1,0

14,0

1,0

1931–40

9

1

7

1

1,0

7,0

1,0

1951–60

84

34

34

15

1,0

1,0

0,4

1961–65

298

143

100

55

1,0

0,7

0,4

1966–70

613

293

170

150

1,0

0,6

0,5


Agrokémia

1971–75

1150

447

306

401

1,0

0,7

0,8

1976–80

1300

494

354

452

1,0

0,7

0,9

1981–85

1468

593

385

490

1,0

0,7

0,8

1986–90

1144

530

276

338

1,0

0,5

0,6

1991–95

224

172

26

26

1,0

0,15

0,15

1996

270

203

34

33

1,0

0,17

0,16

1997

285

206

42

37

1,0

0,20

0,18

1998

328

248

39

41

1,0

0,16

0,17

1999

346

262

39

45

1,0

0,15

0,17

(*) 1ha szántó-, kert-, gyümölcsös- és szőlőterületre jutó hatóanyag A nagyobb arányú nitrogénfelhasználás világtendencia. Ennek több oka is van: • nitrogént, mint a foszfort,

a növények általában nagyobb mennyiségben igénylik a

• között szoros a kapcsolat,

a nitrogénműtrágya-adagok és a termés mennyisége

• a nitrogénműtrágyák gyártását kevésbé korlátozzák a nyersanyagproblémák, mint a többi műtrágya esetében. A fentiek ellenére sem helyeselhető az elmúlt tíz évben kialakult gyakorlat, amelyre a nitrogénfelhasználás túlsúlya jellemző. A jövőben a nitrogénműtrágyák körültekintőbb és ellenőrzött használatára kell törekednünk. A feleslegben adott nitrogénműtrágyák savanyíthatják a talajt, és nitrátfelhalmozódáshoz vezethetnek a talajvízben. Az elmúlt évtizedben kialakult trágyázási gyakorlat következtében az országos tápanyagmérleg ismét negatív. Különösen csekély a foszfor és kálium felhasználása, ami veszélyezteti a talajok termékenységét.

1.1.2. A tápanyag-gazdálkodás időszerű kérdései Napjaink egyik legfontosabb célkitűzése a fenntarthatófejlődés feltételeinek megteremtése. A fenntarthatóság fogalmát többen meghatározták; a definíciók közös vonása, hogy mindegyik magában foglalja a természeti erőforrások védelmét. A mezőgazdasági termelés szempontjából legfontosabb a talaj termékenységének megóvása. A talajtermékenység (soil fertility), a talajnak az a tulajdonsága, amely biztosítja a növények normális növekedését, fejlődését. A talaj termékenységét számos tényező határozza meg, ezek között meghatározó a növényi tápelemtartalom. A fenntartható fejlődés követelményeihez tartozik ezenkívül, hogy a termelés környezetkímélő és gazdaságos legyen, alkalmazkodjon az ökológiai és az ökonómiaifeltételekhez. A környezetkímélő tápanyag-gazdálkodással szemben támasztott legfőbb követelmény, hogy a növények tápanyag-ellátása a környezet minimális terhelésével, vagyis túltrágyázás nélkül történjen. A környezetkímélő tápanyag-gazdálkodás előfeltétele a termőhely adottságainak messzemenő figyelembevétele a trágyaadagok megállapításakor (termőhely-specifikus trágyázás).


Agrokémia

Az optimális adagok megválasztásához a növények igényén kívül jól kell ismernünk a talaj fizikai és kémiai tulajdonságait, a talajvíz felszíntől való távolságát, a gazdálkodó egység elhelyezkedését, szerepét a tájban. Vízgyűjtő területeken pl. kerülnünk kell a nitrátfelhalmozódás lehetőségét. A mezőgazdasági termelésnek gazdaságosnak is kell lennie, hogy megfelelő megélhetést nyújtson a termelőknek. Amennyiben környezetvédelmi megfontolásokból korlátozni kell a termelés intenzitását, a trágyák felhasználását, a termelőket kárpótolni kell a jövedelemkiesésért. A környezetkímélő tápanyag-gazdálkodás irányelvei A környezetkímélő tápanyag-gazdálkodás során össze kell hangolnunk a termelés és a környezetvédelem célkitűzéseit. A magyar mezőgazdaság termelési adottságai kedvezőek. Az önálló élelmiszer-ellátás, továbbá exportlehetőségeink kihasználása szükségessé teszi a mezőgazdasági termelés színvonalának megőrzését. A jó termés és jó minőség előfeltétele a kiegyensúlyozott tápanyag-gazdálkodás. Ezen túlmenően alapvető követelmény a talajok termékenységének megőrzése a környezet felesleges terhelése, illetve károsítása nélkül. A termelési célok és a környezetkímélés céljai összehangolhatók, ha a trágyázást a termőhely adottságainak, a talajok környezeti érzékenységének megfelelően, differenciáltan végezzük. Ehhez a művelt területeket három csoportba kell osztani: 1. csoport: kedvező tulajdonságú területek, amelyeken a megcélzott jó termés és jó minőség eléréséhez a növények igénye optimálisan kielégíthető a környezetszennyezés veszélye nélkül. 2. csoport: veszélyeztetett területek, amelyeken a környezeti károk elkerülése érdekében csökkent intenzitású termelés folytatható. 3. csoport: védett területek (pl. vízgyűjtők), ahol a szerves és műtrágyák használata megtiltható vagy erőteljesen korlátozható. A különböző környezeti érzékenységű talajok elhatárolásán túl az ésszerű tápanyag-gazdálkodás és a környezetvédelem egyaránt megkívánja a talajok rendszeres vizsgálatát. A talajok termékenységének megőrzése, a racionális földhasználat elengedhetetlen a következő nemzedékek számára. A jövőben az eddiginél nagyobb gondot kell fordítani a gazdaságokban keletkező szerves trágyák és hulladékok szakszerű felhasználására. Ki kell dolgozni a szerves és műtrágyák használatának helyes szakmai gyakorlatát és a változó feltételekhez alkalmazkodó műtrágyázási szaktanácsadást.

2. A trágyázás potenciális környezetkárosító hatásai A terméssel elvont tápelemek a műtrágyákkal és szervestrágyákkal pótolhatók, használatuk hozzájárul a termékenység fenntartásához, illetve növeléséhez. Alkotórészeik a talajban is előforduló növényi tápelemek. A műtrágyák és szerves trágyák szakszerűtlen használata vagy túladagolása környezetkárosító hatású lehet. A trágyákpotenciális környezetkárosító hatása az alábbi következményekkel járhat: • talajban,

kiegyensúlyozatlan

tápelemarányok

kialakulása

•

a talajsavanyúság fokozódása,

•

a talajoldat nitrátkoncentrációjának növekedése,

•

a felszíni természetes vizek eutrofizációja.

a

Kiegyensúlyozatlan tápelemarányok elsősorban egyoldalú műtrágyázással, egy-egy elem túladagolásával alakulhatnak ki, és átmeneti zavarokat okozhatnak a növények táplálkozásában. A talajsavanyúság fokozódásához a különböző trágyák különböző mértékben járulhatnak hozzá, azonban a savanyúság kialakulását és változását több tényező okozhatja: •

a talajban lejátszódó kilúgzási folyamatok,


Agrokémia

•

a műtrágyák és szerves trágyák átalakulása a talajban,

•

a savas esők és légköri üledékek.

A felsorolásból kitűnik, hogy a talajsavanyúság elsődleges oka a talajképződés során meghatározott feltételek között lejátszódó kilúgzás. A talajsavanyúságot növelhetik a trágyák és a légköri lecsapódások. A légköriszennyeződések részben az iparból, részben a fűtőanyagok és üzemanyagok elégetéséből származnak (gázemisszió). A talajsavanyúság kedvezőtlenül befolyásolja a növények táplálkozását, elősegíti a toxikus elemek oldódását, a talajok degradációját, így a savanyúság fokozódása mindenképpen kerülendő. A trágyák savanyító hatása elsősorban a kolloidban szegény, kis pufferkapacitású talajokon érvényesül. A nitrogénműtrágyák közül legnagyobb mértékben az ammóniumsók savanyítják a talajt. Az ammóniumsók savanyító hatása több okra vezethető vissza: •

savanyúan hidrolizálnak,

• iont ad le a növény),

fiziológiás hatásuk savanyú (az NH4+-ion ellenében H+-

•

az NH4+-ion nitrifikációja során H+-ionok keletkeznek.

A foszforműtrágyák közül a szuperfoszfát savanyító hatását szabad savtartalma és a gipsz savanyú hidrolízise okozza. A káliumműtrágyák savanyító hatása azon alapszik, hogy a K+-ionok kicserélik az adszorbeált H+ionokat a talajkolloidok felületéről. A nitrogénműtrágyák savanyító hatása a műtrágyák helyes megválasztásával mérsékelhető. Valamennyi műtrágya savanyító hatása mésztrágyázással kompenzálható. A szervestrágyákátalakulása a talajban is hozzájárulhat a savanyúság fokozódásához (nitrifikáció során H+ionok termelődnek), ugyanakkor az almos trágyában jelen lévő, pufferoló hatású alkotórészek csökkenthetik a műtrágyák savanyító hatását. A talajoldat nitrátkoncentrációjának növekedése a túlzott nitrogéntrágyázás következménye. Káros hatása azzal függ össze, hogy valamennyi talajba jutó nitrogénműtrágya nitrogéntartalma (ammóniumsók és karbamid is) levegős viszonyok között nitrifikálódik, vagyis NO3-N képződik belőlük. A talajoldatban kialakuló nagy NO3-Nkoncentráció hatása kettős: egyrészt nitrátfelhalmozódáshoz vezet a növényekben, és a táplálékláncon keresztül veszélyeztet embert s állatot, másrészt a talajvízbe leszivárogva veszélyezteti az ivóvízkészletek tisztaságát. Az előzőekben felvázoltak alapján különös gonddal kell eljárnunk a nitrogénműtrágyák megválasztásánál és adagjaik meghatározásánál, hogy környezetkárosító hatásukat minimálisra csökkentsük. A szerves trágyák helytelen használata is hozzájárulhat a nitrátkoncentráció növekedéséhez. A felszíni vizek eutrofizációja nem más, mint a vizek tápanyagokban, elsősorban nitrogén- és foszforvegyületekben való gazdagodása. Az eutrof víztérben oxigénhiány alakul ki, algásodás, hínárosodás lép fel. Az eutrofizációt a szerves trágyák, műtrágyák gondatlan használatán kívül egyéb kemikáliák, pl. mosószerek szennyező hatása is okozhatja.

2.1. Kérdések 1.

Mi a trágyázás és a tápanyag-gazdálkodás célja?

2.

Melyek a növényi produkciót meghatározó tényezők?

3. kukorica termése között hazánkban?

Mi az összefüggés a műtrágya-felhasználás és a búza,

4. szempontjai?

Melyek

5. ismérvei?

Melyek

a a

fenntartható környezetkímélő


gazdálkodás

legfőbb

tápanyag-gazdálkodás

Agrokémia

6. tápanyagmérlegnek a talaj termékenységére?

Milyen

hatása

van

a

pozitív,

illetve

negatív

7. hatásai?

Melyek a trágyázás potenciális környezetkárosító

3. A műtrágya-felhasználás tendenciái Kelet- és Nyugat-Európa országaiban A műtrágya-felhasználás Európában a XIX–XX. század fordulójától napjainkig az ipar és a gazdaság fejlettségével változott. Nyugat-Európában már a II. világháború előtt jelentős műtrágya-felhasználás jellemezte a gazdálkodást Dániában, Hollandiában és Németországban. A statisztikai adatokból nyomon követhető a termések növekvő tendenciája a műtrágya-felhasználás fokozódásával. Hazánkban a II. világháború után a műtrágyatermelés és -behozatal fejlődése, a nagyüzemi gazdálkodás, a fejlett agrotechnikai módszerek térhódítása jelentős változásokat idézett elő a tápanyag-gazdálkodásban és a terméshozamokban. A termések megkétszereződését a felfelé ívelő szakaszban alapvetően az új, nagy termőképességű fajták bevezetése és az agrotechnika fejlesztése eredményezte, az említett tényezők között a trágyázásnak meghatározó szerep jutott. A műtrágya-felhasználás tendenciái külföldön A FAO statisztikái alapján megállapítható, hogy 1985-től Nyugat-Európa országaiban is csökkent a műtrágyafelhasználás. A csökkenés okai: •

a gazdaságilag fejlett országokban kialakult túltermelés,

•

a viszonylag nagy szervestrágya-felhasználás,

•

környezetvédelmi megfontolások.

A műtrágya-felhasználás átlagos csökkenése az EU, illetve Kelet-Európa országaiban: Terület A csökkenés mértéke 1985–95 között EU N: 12% P: 34% K: 26% Kelet-Európa N: 55% P: 80% K: 80% A csökkenés mértéke lényegesen kisebb az EU-államokban, mint Kelet-Európa országaiban. A műtrágya-felhasználás 1994/95. évi tényleges adatait Európa egyes országaiban a 3. táblázat tartalmazza. Látható, hogy az EU országai között igen jelentős különbségek vannak. A fejlett mezőgazdasággal rendelkező országokban viszonylag nagy a felhasználás, míg a többi országban lényegesen kisebb. A tényleges felhasználási adatok jól szemléltetik, hogy Kelet-Európa országaiban az említett nagyarányú csökkenés miatt mennyire elmarad a műtrágya-felhasználás a közös piac országaitól.

3. táblázat - Műtrágya-felhasználás Európa egyes országaiban, 1994/95 évben (FAOadatok alapján) N

P2O5

változás (%) 1985–95

K2O

Ország kg/ha

N

P

K

Hollandia

189

32

38

-24

-24

-32

Dánia

115

19

37

-16

-52

-27


Agrokémia

Belgium/Luxemb .

114

35

68

-14

-49

-30

Németország

105

26

39

-15

-61

-46

Görögország

94

40

13

-24

-7

+30

Norvégia

122

38

72

+3

-48

-19

Egyesült Királyság

86

26

29

-9

+4

+16

Svédország

73

16

17

-14

-62

-57

Franciaország

82

37

49

-2

-40

-17

Finnország

72

33

36

-9

-43

-36

100

33

42

+37

0

+2

Olaszország

49

31

21

-31

-37

-12

Svájc

56

29

51

-16

-36

-22

Ausztria

49

17

21

-26

-57

-62

Spanyolország

37

21

17

-5

+11

+42

Portugália

34

20

12

0

0

+20

EU országai

74

29

32

-12

-34

-26

Csehszlovákia

38

7

8

-62

-90

-90

Magyarország

41

4

7

-52

-93

-90

Bulgária

26

4

<1

-6

-91

>-93

Lengyelország

45

15

17

-37

-67

-76

Albánia

13

3

0,1

-81

-86

-93

Románia

17

7

2

-71

-78

-71

Jugoszlávia

15

5

6

-56

-67

-57

Kelet-Európa

29

8

8

-55

-80

-80

Egykori SZU

4

1

2

-78

-89

-78

Írország

Figyelemre méltó ugyanakkor, hogy az élelmezési gondokkal küzdő Egyiptomban, Észak-Koreában, DélKoreában ugyanebben az időszakban a 200 kg/ha feletti nitrogénfelhasználás 10–50%-kal növekedett.


Agrokémia

Az Egyesült Államokban, ahol eddig viszonylag alacsony volt a műtrágya-felhasználás (N: 25, P2O5:10 , K2O 11 kg/ha) a nitrogénműtrágya-felhasználás mintegy 30%-kal növekedett 1985–95 között. A kiragadott példák alapján megállapítható, hogy a műtrágya-felhasználás nagymértékben függ az egyes országok gazdasági fejlettségétől. A termőhelyi adottságok, termelési célok egyaránt szerepet játszanak. Az EU országaiban a változás tendenciáit a termelési szint is meghatározza. Megállapítható, hogy hazánkban nemzetközi összehasonlításban is rendkívül alacsony a műtrágya-felhasználás, különösen, ha figyelembe vesszük kedvező termelési adottságainkat. A fenntartható mezőgazdaság alapelvei megkívánják, hogy a jövőben az ökológiai tényezők messzemenő figyelembevételével növeljük a felhasználást.

3.1. Kérdések 1. felhasználását?

Mi

jellemzi

a

különböző

országok

műtrágya-

2. illetve Kelet-Európában?

Hogyan változott a felhasználás az EU országaiban,

3. adatokkal összehasonlítva?

Milyennek minősíthető a hazai felhasználás a külföldi

4. A növények kémiai összetétele A növények kémiai összetétele meghatározza a termékek minőségét. A szerves és ásványi alkotórészek egyaránt szerepet játszanak a minőség alakulásában.

4.1. Víz- és szárazanyag-tartalom A növények két fő alkotórésze a víz- és a szárazanyag-tartalom. A friss növényi zöldtömeg legnagyobb része víz. A friss növényi részek nagy víztartalma elengedhetetlen az anyagcsere-folyamatok lejátszódásához. A különböző növényi részekben különböző a víztartalom. Legtöbb vizet a fiatal, élettanilag aktív növényi szervek tartalmaznak. A protoplazma vízmegkötő képessége a növény öregedésével csökken. Legkisebb a víztartalom a növényi magvakban, amelyekben az élettevékenység erősen csökkent. A növények víztartalma ezenkívül függ a környezeti tényezőktől is, így a talajadottságoktól és a vízellátottság mértékétől. A víztartalom súlyállandóságig való szárítással határozható meg. A szárítás hőmérsékletén (általában 105 °C) a víz eltávozik, a tömegveszteség adja a víztartalmat, a visszamaradó rész a szárazanyag. Néhány kultúrnövény átlagos víztartalmát a 4. táblázatban foglaltuk össze. A mezőgazdasági termékek víztartalma a tárolás szempontjából is figyelmet érdemel. A termékek tárolása általában csak kis víztartalommal lehetséges veszteség, illetve minőségromlás nélkül (pl. gabonafélék, kukorica, szénafélék). Napjainkban ismert a kukorica nedves tárolásának lehetősége is, ami a szárítási energia megtakarítását teszi lehetővé.

4. táblázat - Kultúrnövények víztartalma (a friss zöldtömeg, illetve termés százalékában) Növény, növényi rész

%

Vegetatív részek

75–90

Gabonafélék (levél, szár)

75–90

Fűfélék, pillangósok (levél, szár)

75–80

Cukorrépagyökér, -levél

75 10 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

Burgonyagumó

75–80

Burgonyaszár (zöld)

14–15

Gabonaszalma, kukoricaszár

15–16

Réti széna, lucernaszéna

85–95

Húsos termések

80–85

Tök, uborka

15–25

Gyümölcs, szőlő, földieper

12–15

Száraz termések és magvak Kukoricaszem Gabonaszem, pillangósok magvai A szárazanyagon belül további két alapvető alkotórészt különböztetünk meg: a szervesanyag-tartalmat és a szervetlen vagy másképpen hamualkotórészeket. A szárazanyag túlnyomó többségét, mintegy 90%-át a szerves vegyületek teszik ki, a hamualkotórészek aránya ennek megfelelően kicsi. A növény szárazanyagának összetétele az alábbi átlagértékekkel jellemezhető: •

szén: 40–45%,

•

hidrogén: 5–6%,

•

oxigén: 40–42%,

•

egyéb elemek: 2–10%.

4.2. Hamutartalom, hamu alkotórészek A hamualkotórészek egyrészt a növény számára nélkülözhetetlen tápelemek, másrészt a növény táplálkozása szempontjából nélkülözhető vagy eddig nem tisztázott élettani hatású elemek. A növény ugyanis a táplálkozásához szükséges elemek felvétele mellett nem képes megakadályozni a nélkülözhető (ballaszt) és a káros hatású (toxikus) elemek felvételét sem. A hamutartalmat laboratóriumban, 550 °C-on való izzítással határozzuk meg. Az izzítás során a szerves anyag elég, a szervetlen alkotórészek többsége különböző sók vagy oxidok formájában marad vissza. A hamuban legnagyobb mennyiségben K, Ca, Mg, Na, P, S, Si, Cl található, ezenkívül kisebb mennyiségben mikroelemek, amelyek közül a legfontosabb a Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B. (A nitrogén szinte teljes mennyisége ammónia, illetve nitrogén-oxidok formájában távozik, de más elemeknél is léphet fel izzítási veszteség.) Esetenként a nélkülözhetetlen elemeket is a szükségesnél nagyobb mennyiségben veszi fel a növény (luxus felhalmozás). Az esszenciális elemek a szükségletet lényegesen meghaladó mennyiségben ugyancsak toxikus hatást váltanak ki. A hamutartalom viszonylag kis része a friss zöldtömegnek, ezért mennyiségét a szárazanyag százalékában fejezik ki. Néhány adatot az 5. táblázat tartalmaz.

5. táblázat - Néhány kultúrnövény hamutartalma Növény Búza

Növényi rész szem

% a szárazanyagban 1,2–3,7


Agrokémia

Búza

szalma

7,0–9,7

Árpa

szem

1,7–4,9

Árpa

szalma

6,4–10,8

Kukorica

szem

06–4,5

Kukorica

szár

6,1–6,9

Cukorrépa

gyökér

2,0–6,6

Cukorrépa

levél

8,3–29,2

Takarmányrépa

gyökér

4,4–14,1

Takarmányrépa

levél

11,1–21,0

Burgonya

gumó

2,2–5,8

Burgonya

szár

8,6–17,7

Lucerna

levél, szár (széna)

9,7–11,7

Fehér here


7,3–13,5

Vörös here


5,3–10,8

Dohány

levél

8,5–23,0

A hamutartalom a levelekben és egyéb vegetatív szervekben a legnagyobb, tág határok között változik, kisebb a gumós termésekben és a magvakban. A hamutartalom függ a növény korától, a talaj ásványianyag-tartalmától és a termés nagyságától is. A trágyázás növelheti a hamu mennyiségét, különösen a vegetatív szervekben, a generatív szervek hamutartalma viszonylag állandó. A generatív szervekben a foszfor és a magnézium nagyobb mennyiségben található, mint a vegetatív szervekben. A hamu alkotók mennyisége alapján megítélhető a növények tápelemszükséglete, valamint a takarmányok ásványianyag-tartalma.

4.3. Szervesanyag-tartalom A növények szárazanyagában található nagyszámú szerves vegyület funkció és vegyülettípus, illetve különböző gyakorlati szempontok alapján csoportosítható. A szerves vegyületek, vegyületcsoportok egy része minden növényben megtalálható, ilyenek a szénhidrátok, a lipidek (zsírok és zsírszerű anyagok), valamint a fehérjék. Egyes növények tartalmazhatnak specifikus, sajátos vegyületeket, mint pl. az alkaloidok és a terpének. Mennyiségileg legjelentősebbek a szénhidrátok, a fehérjék, a lipidek, ezek szerkezetalkotó és egyben tartalék anyagok is. Sokkal kisebb mennyiségben fordulnak elő, de igen fontosak a foszfatidok és a klorofill. Legkisebb mennyiségben vannak jelen az élettani folyamatokat szabályozó enzimek, vitaminok és hormonok, amelyek funkcióiknál fogva nélkülözhetetlenek. Néhány növény minőségét is meghatározó szerves alkotórészeinek megoszlását a termésben a 6. táblázat tartalmazza. Megfigyelhető, hogy a gabonafélék és a hüvelyesek szemtermésében nagy a szénhidráttartalom, s ennek nagy része keményítő. Jelentős a burgonya keményítőtartalma is. A cukortartalom közismerten a cukorrépában és a különböző gyümölcsökben a legnagyobb. A cellulóztartalom a kultúrnövények fő termésében általában nem több néhány százaléknál. Ezzel szemben lényegesen több (40–42%) cellulóz halmozódik fel a rostnövényekben és a szalmában, a szálastakarmányokban pedig 24–27%.


Agrokémia

6. táblázat - Néhány növény fő termésének átlagos kémiai összetétele a nyersanyag százalékában (Klecskovszkij–Peterburgszkij 1967) Szénhidrátok Növény

Fehérjék

Lipidek keményítő

cukrok

cellulóz

Búza

3,0

58,0

2,5

1,8

15,0

Rozs

5,0

60,0

2,0

1,6

12,0

Zab

2,0

45,0

13,0

5,0

11,0

Kukorica

2,5

65,0

1,8

4,0

9,0

Borsó

6,0

40,0

5,0

1,0

25,0

Bab

4,0

45,0

3,5

1,5

22,0

Szója

8,0

3,0

4,5

20,0

35,0

Napraforgó

5,0

2,0

5,0

50,0

25,0

Burgonya

1,0

16,0

1,0

0,1

1,2

Cukorrépa

18,0

1,2

0,1

0,6

Sárgarépa

7,0

1,6

0,2

0,7

0,7

0,1

0,3

Alma

– 0,5

12,0

A lipidek mennyisége jelentős a szójában, a napraforgóban és más olajos magvú növényekben, a többi növény termésében lényegesen kevesebb a zsírszerű anyag. Fontosabb növényi fehérjék: a gabonafehérjék közül a búzafehérjék, a gliadin és glutenin 1:1 arányú komplexe, a sikér. A hüvelyesek fehérjéi közül nagy jelentőségű a szójafehérje. Aminosav-összetétele a legkedvezőbb a növényi fehérjék között, valamennyi esszenciális aminosavat tartalmazza (esszenciális aminosav az, amelyet az emberi és állati szervezet nem tud előállítani). Az olajos magvak fehérjéi közül a napraforgó-fehérjék ismertebbek. Összetételük a szójafehérjééhez hasonló. A legfontosabb burgonyafehérje a tuberin. A fehérjetartalom a hüvelyesek és a napraforgó termésében a legnagyobb (25–35%). A gabonafélék fehérjetartalma kisebb (12–15%). A pillangós takarmányok közül jelentős (15–21%) a lucerna fehérjetartalma. A felsorolt példákból kitűnik, hogy a termékek tápértékét, minőségét a kémiai összetétel határozza meg.

4.3.1. Kérdések 1.

Mire következtethetünk a növények

2.

Mennyi a víztartalom a vegetatív

3.

Mekkora a gumók, húsos termések

4.

Melyek a hamu alkotórészek?

kémiai összetételéből? növényi részekben? és magvak víztartalma?


Agrokémia

Mit értünk ballaszt elem-, illetve

5. luxusfelhalmozás alatt? 6. vegetatív és generatív részekben, miben fejezzük ki?

Milyen

7. meghatározó szerves vegyületcsoportok?

Melyek

hamu

a a

mennyisége

termésminőséget

a is

Milyen egyéb szerves vegyületek

8. fordulnak elő a növényekben?

Mennyi

9. keményítő, cellulóz) mennyisége a különböző növényi részekben? a

fehérjetartalom

a

(cukor,

különböző

növényi

10. részekben, termésekben?

Mennyi

11. részek, termések?

Mennyi lipidet tartalmaznak a különböző növényi

12. táplálóértékét, illetve minőségét?

Milyen

mutatókkal

a

szénhidrát

jellemzik

a

takarmányok

5. A növényi tápelemek és osztályozásuk A tápelemek a növény számára nélkülözhetetlen (esszenciális) elemek. Allen és Arnon szerint a tápelemeknek az alábbi kritériumoknak kell megfelelniük: • be,

az elem hiánya esetén a növény fejlődésében zavar áll

• megszüntethetők,

az elem pótlásával a hiánytünetek megelőzhetők vagy

•

az elem hatása kimutatható az élettani folyamatokban,

•

az elem nem helyettesíthető más elemmel.

Mengel szerint tápelemek azok az elemek, amelyek a növények növekedéséhez és zavartalan fejlődéséhez szükségesek, s funkciójukat más elem nem tudja ellátni. Nélkülözhetetlen elemek: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B. Megkülönböztetünk ezenkívül kedvező hatású elemeket (pl. Na, Cl, Si), amelyek élettani szerepe eddig nem tisztázott, esetenként azonban kedvező hatásuk kimutatható. Az élettani funkciók felismerésével, tisztázásával a tápelemeknek minősíthető elemek száma várhatóan növekszik. Egyes nehézfémek (pl. Cd, Cr, Hg, Ni, Pb) – különösen nagyobb koncentrációkban – kifejezetten károsak a növényekre. Ezeket toxikus elemeknek nevezzük. Az alumínium is mérgező hatású. A toxikusság azonban a nélkülözhető és nélkülözhetetlen elemeknél egyaránt a koncentrációtól függ. A növények általában szervetlen ionok (pl. nitrát, foszfát) vagy szervetlen vegyületek (pl. szén-dioxid) formájában veszik fel az elemeket. Kimutatták továbbá, hogy a növény egyes szerves vegyületeket (pl. karbamid, aminosavak, kelátok) is képes közvetlenül hasznosítani. Ezzel függ össze, hogy a tápelem megjelölés helyett gyakran használjuk a tápanyag kifejezést (tápanyagellátás, tápanyagfelvétel stb.). Bár ez eléggé elterjedt, különbséget kell tennünk az előzőekben definiált tápelemek és a növények táplálását szolgáló ionok, vegyületek (tápanyagok) között.

5.1. A tápelemek osztályozása A tápelemeket csoportosíthatjuk mennyiségi alapon és az elemek funkciója szerint. 14 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

A növények szárazanyagában előforduló mennyiségük alapján makro- és mikroelemeket különböztetünk meg. Makroelemeknek tekintjük azokat a tápelemeket, amelyek 0,1%-nál nagyobb mennyiségben, mikroelemeknek pedig azokat, amelyek ennél kisebb mennyiségben találhatók a szárazanyagban. Makroelemek: C, H, O, N, P, S, Ca, Mg. Mikroelemek: Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B. A kalciumot és magnéziumot mezoelemként is szokás jelölni. A mikroelemeket nyomelemeknek (trace element, Spurenelemente) is nevezik. Célszerű azonban különbséget tenni a mikrotápelemek és egyéb nyomelemek között. Mennyiségüket korábban ppm-ben adták meg (ppm = parts per million = milliomod, 10 –6 rész). A ppm kifejezhető g/t, mg/kg, μg/g egységben is. A rendkívül kis mennyiségben előforduló toxikus elemeket ppb = parts per billion (billiomod, 10–9 rész) egységben is kifejezhetjük. Az SI rendszer a ppm helyett a mg/kg használatát írja elő. A tápelemek mennyiségi osztályozása általánosan elterjedt a gyakorlatban, pedig az elemek jelentőségét nem a mennyiségük határozza meg. A viszonylag kis mennyiségben előforduló mikrotápelemek élettanilag ugyanolyan fontosak, mint a makrotápelemek, ezért a tápelemeket egyre inkább kémiai tulajdonságuk és élettani funkciójuk alapján csoportosítjuk (7. táblázat). A táblázatból kitűnik, hogy a nemfémes elemek, illetve az alkálifémek és alkáliföldfémek, továbbá a nehézfémek élettani hatása jelentősen eltér egymástól. Ugyanakkor a mikroelemekhez tartozó bór sok hasonlóságot mutat a nemfémes elemek csoportjába tartozó makroelemekkel (foszfor, bór felvétele, beépítése).

7. táblázat - A növényi tápelemek csoportosítása kémiai tulajdonságuk és élettani funkciójuk, szerepük alapján (Mengel 1976) Elemcsoport, elemek

Felvétel és szállítás

Elemek szerepe, élettani, biokémiai funkció

Nemfémes elemek C, O H

Felvétel gáz alakban (CO2, O2) A szerves vegyületek legfontosabb építőkövei C felvétel HCO3- formában is O-felvétel részben H2O-ból H-felvétel H2O-ból

N

Felvétel oxokomplexként:

S

NO3–, H2PO4–, HPO42–, SO42– stb. A NO3–, és SO42–-redukció után atomos kötéssel kapcsolódnak a szénvázakhoz. N-felvétel NH4+ formában is. A S és N az anyagcsere-folyamatok Szállítás szervetlen ion vagy szabályozásában is részt vesznek szerves molekulaként is, pl. foszfát-, borát-, szilikátionok észtereket aminosav, amid, foszfolipid képeznek alkoholos csoportokkal. vagy észter alakjában.

P B Si

Egyes szerves vegyületek alkotói.

Alkálifémek, alkáliföldfémek K Na Mg

Felvétel és szállítás kationként. Túlnyomóan adszorpciós úton, szerves anyaghoz kötődnek könnyen kicserélik, kiszorítják egymást. Enzimekre nem specifikus kolloidkémiai hatást gyakorolnak (duzzadási fok).


Agrokémia

A Mg részben kelátként kötődik, ebben

Ca

a formában specifikus enzimaktivátor. Nehézfémek Fe Mn Cu Zn

Felvétel Mo kivételével kationként vagy fémkelát formában.

Többnyire enzimek fémkomponensei, hatásuk gyakran a fém vegyértékváltozásán alapszik. A Mn és Zn szerepe részben hasonlít a Mg Mo-felvétel MoO42– formában, szerepéhez: elősegíti szállítás fémkelát vagy szervetlen ionként. az enzim és szubsztrátum reakcióját.

Mo

A kelátkötés uralkodó.

A nemfémes elemek csoportjába tartozik a szén, a hidrogén, az oxigén, amelyek a szerves vegyületek legfontosabb építőkövei, de a csoportban található többi elem is részt vesz bizonyos szerves vegyületek felépítésében. A nitrogén és kén a nitrát és szulfát redukciója után atomos kötéssel épül be a fehérjékbe. A foszfor, a bór és a szilícium redukálatlanul foszfát, borát, szilikát formában észterkötést képez a különböző szerves vegyületek, különösen a cukrok -OH csoportjával. A szén, az oxigén és a hidrogén a vázanyagokat: a cellulózt, a lignint és a pektint építi fel. A nitrogén, a foszfor és a kén nemcsak alkotórészei az egyszerű és összetett fehérjéknek, hanem fontos szerepet játszanak az anyagcsere-folyamatok szabályozásában is. Az alkálifémek és az alkáliföldfémek túlnyomórészt ionos állapotban vannak jelen a növényben. Ezeket az elemeket a növény kationként veszi fel, így is szállítja. Elsősorban a szerves vegyületek negatív töltéseinek lekötése a szerepük. Az alkálifémek és az alkáliföldfémek ionjai lazán kötődnek, kiszoríthatják egymást a helyükről. Jelentős hatásuk van a plazma duzzadtsági állapotára, illetve az ozmotikus potenciálra. Ez a hatásuk nem specifikus. Enzimekhez kötve módosítják azok térszerkezetét (fém–protein komplexek), e funkciójuk már specifikus. A magnézium szerepe a foszforilálási folyamatokban jelentős. A nehézfémek az alkáliionokkal ellentétben igen erősen kötődnek a szerves anyaghoz, illetve kelát formában beépülnek. Legszembetűnőbb tulajdonságuk kifejezett hajlamuk a fémkomplexképzésre. A kelátok a nehézfémek felvételében és szállításában vesznek részt. A mangán szerepe a magnéziuméhoz hasonló, így közbülső helyet foglal el az alkáliföldfém-csoport és a nehézfémek elemei között. A nehézfémek többnyire enzimalkotók.

5.2. Tápelemtartalom A növények tápelemtartalma a szárazanyagban növényfajonként és fajtánként különböző. Az egyes növényi részek (szervek) összetétele is eltérő. A növények, növényi részek tápelemtartalmát külső tényezők: a talaj tápanyagtartalma, vízellátottsága és a trágyázás ugyancsak befolyásolják, ezért csak értékhatárok jelölhetők meg (8. táblázat).

8. táblázat - A tápelemtartalom értékhatárai a növényi szárazanyagban N, K

2,0–6,0%

Ca, P, S

0,3–1,5%

Mg, Na

0,2–0,6%

Fe, Mn

20–200 mg/kg

Zn

20–100 mg/kg

Cu

5–10 mg/kg 16 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

B (egyszikűekben)

< 10 mg/kg

B (kétszikűekben)

20–100 mg/kg

Mo

1 mg/kg

A növények tápelemtartalma változik a korral. A fiatal növényi részek mindig több ásványi anyagot és nitrogént tartalmaznak, mint az idősebbek. A növényi szervezet a tápanyagok felvételével teremti meg a feltételeket a fotoszintézishez, amitől a termés nagysága függ. A tápelemtartalom a szárazanyagban – a kalcium kivételével – a tenyészidő előrehaladásával csökkenő tendenciájú (3. ábra). Ennek ellenére a tápanyagszükséglet a növények fejlődésével mégis növekszik, mert a növények tömege állandóan gyarapszik.

3. ábra - A tavaszi árpa N- és P-tartalmának alakulása (Finck 1969)

A növények tápanyagigénye a tenyészidőszak különböző szakaszaiban elemenként eltérő. A nitrogént elsősorban a vegetatív fázisban igényli a növény. A foszfor felvételében két maximum figyelhető meg: a fejlődés kezdeti szakaszában a gyökérképződéshez, illetve a reproduktív szakaszban a virág- és magképződéshez szükséges nagyobb mennyiségű foszfor. A káliumigény nagy a vegetatív fázisban, ekkor a levéltömeg kialakulásában és szénhidrátképzésben vesz részt, később a reproduktív fejlődési szakaszban, a tartalék anyagok képzéséhez szükséges. A tápanyagfelvétel üteme és ritmusa növényfajonként is változó, ezért általánosságban nem határozható meg egyértelműen.

5.2.1. Kérdések Melyek

1.

a

növényi

tápelemek

jellemzői? 2. a makro-, illetve mikroelemek a növények szárazanyagában? 3.

Milyen mennyiségben fordulnak elő Melyek a hasznos elemek? Milyen

4. elemek mennyisége a növények szárazanyagában?


nagyságrendű

a

toxikus

Agrokémia

5. növényi tápelemek kémiai tulajdonságuk és funkciójuk szerint?

Milyen csoportokba

6. elemek felvételét, szállítását és szerepét!

Jellemezze csoportonként az egyes

7. mennyiségben fordulnak elő a szárazanyagban?

Az

egyes

oszthatók a

elemek

milyen

Milyen az elemek megoszlása a

8. különböző növényi szervekben?

Hogyan

9. mennyisége a szárazanyagban a tenyészidő alatt?

változik

az

elemek

Milyen szezonális dinamika figyelhető meg a nitrogén-,

10. foszfor-, káliumfelvételben?

6. Tápanyagfelvétel A növények gyökéren, illetve levélen keresztül képesek tápanyagokat felvenni.

6.1. A gyökéren keresztüli tápelemfelvétel A növények gyökéren keresztüli tápanyagfelvétele aktív és passzív folyamatokban megy végbe. A passzív folyamatok energiabefektetés nélkül, fizikai törvényszerűségek alapján játszódnak le, ide tartoznak a diffúzió és az ioncsere-folyamatok. Az ionok a sejt közötti járatokon és a sejtfal pórusain (apoplazma) át passzív úton jutnak el az endodermiszig. A határhártyákon való átjutás aktív (energiaigényes) transzportfolyamat. A protoplazma külső határhártyáján, a plazmalemmán, az ionok általában csak aktív úton tudnak áthatolni. Az aktív tápanyagfelvétel specifikus szállítók (carrierek) segítségével játszódik le, amelyek lehetővé teszik, hogy a növény a koncentrációkülönbség ellenére is képes legyen ionokat felvenni. Az ionok a membrán felületén reagálnak a szállítóval (4. ábra). A szállító egy-egy ionra nézve szelektív kötéshelyekkel rendelkezik, ami egyúttal a szelektív tápanyagfelvételt is biztosítja. A szállító–ion komplex áthatol a membránon. A belső felületen az ion leválik a komplexről, és bejut a sejt belsejébe, míg az inaktivált szállító az anyagcsere-folyamatokban regenerálódva újból részt vesz a tápanyagszállításban.

4. ábra - Az aktív tápanyagfelvétel vázlata


Agrokémia

A szállítók aktiválása ATP-tal történik. Az ATP az oxidatív foszforilálásból származik, ebből következik, hogy a gyökerek aktív ionfelvételét a légzésük befolyásolja. A megfelelő oxigénellátás elősegíti a gyökerek aktív ionfelvételét. A növények tápanyagfelvételében az aktív felvétel meghatározó szerepet játszik. A nitrogén-, foszfor-, kálium-, kalcium-, magnézium-, kénellátás szempontjából a gyökéren keresztüli tápanyagfelvétel döntő jelentőségű, mivel csak így képes a növény a szárazanyag-produkcióhoz szükséges tápanyagot megfelelő mennyiségben felvenni. A növények tápelemszükségletüket a talaj természetes tápanyagaiból, illetve a talajba juttatott trágyákból fedezik.

6.2. A gyökéren keresztüli tápanyagfelvételre ható tényezők A gyökérenkeresztüli tápanyagfelvételt a talajtulajdonságok, a vízellátás és a növényfajok,fajták sajátosságai befolyásolják legnagyobb mértékben.

6.2.1. A talajtulajdonságok hatása A felvételt befolyásoló tényezők: •

a talajoldat koncentrációja,

•

pH-viszonyok,

•

oxidációs-redukciós viszonyok,

•

ionarányok a talajoldatban,

•

az ionok mozgása.

A talajoldat koncentrációját alapvetően az oldható vegyületek mennyisége és a vízellátottság szabja meg. A kémhatás az oldhatósági viszonyokat módosítja. A makro- és mikroelemek együttes ellátása szempontjából a semlegeshez közel álló pH-értékek tekinthetők optimálisnak. A mikroelemek vegyületei – a molibdén kivételével – savanyú közegben oldódnak legnagyobb mértékben. Erősen savanyú közegben a mikroelemek (pl. Mn) toxikus felhalmozódása következhet be. Lúgos közegben a tápelemek többsége rosszul oldódik. A szélsőséges pH-értékek kedvezőtlenül befolyásolják a mikroszervezetek tevékenységét és ezen keresztül pl. a nitrifikációt is. Az oxidációs-redukciós viszonyok elsősorban a talaj szerkezetétől, levegőzöttségétől és nedvességtartalmától függenek. A levegős viszonyok előfeltételei a nitrifikációnak és a zavartalan gyökérlégzésnek. Rossz szerkezetű talajokon a víz (pangó víz formájában) átmeneti vagy tartós levegőtlenséget okozhat, ami egyes vegyületek, ionok redukciójához vezethet. Reduktív viszonyok között káros jelenség a denitrifikáció, amely nitrogénveszteséget idéz elő a talajban. Ugyancsak kedvezőtlen hatást válthat ki a nagyobb értékű vas- és mangánionok redukciója Fe2+- és Mn2+-ionná, mivel ez elősegíti a felvételüket, és nagy koncentrációban mindkét ion toxikus hatású. Az ionarányok a talajoldatban az ionantagonizmus, illetve szinergizmus útján fejthetnek ki hatást. A K +-, Ca2+-, Mg2+-, NH4+-ionok közötti antagonizmus következtében egy-egy ion túlsúlya a talajoldatban visszaszoríthatja a kis koncentrációban lévő másik ion felvételét. Szinergizmusnak a pozitív kölcsönhatásokat nevezzük, amikor egyik elem a másik felvételét segíti, pl. N–P vagy Mg–B. A növények tápanyagfelvétele nagymértékben függ a tápionok mozgásától (tömegáramlás és diffúzió) a talajban (lásd az 1.12.3. fejezetet). A nagyobb mennyiségben igényelt tápelemek, pl. nitrogén, kálium, foszfor esetében a tápanyagok gyökérhez szállítása szabja meg a táplálkozás ütemét és mértékét. Szálkásperjével végzett kísérletben kimutatták, hogy a szükséges káliumnak mintegy 95%-át oda kell szállítani a gyökerekhez. Az ionvándorlás sebessége a talaj tápanyag-szolgáltató képességétől is függ. Az időegység alatt a gyökér egységnyi felületéhez szállított ionmennyiség fejezi ki az intenzitást, az összesen szállítható mennyiség pedig a kapacitás mértéke. Az ionok mozgása a talajban csak megfelelő nedvességtartalom esetén lehetséges, száraz talajban csekély a szállítás. Az ionok mozgási sebességét befolyásolja még a hidratáció és a talajoldat sókoncentrációja. Az ionvándorlás üteme meghatározza a termésképzést (5. ábra). 19 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

5. ábra - A szemhozam alakulása a K-diffúzió függvényében (Mengel 1976)

6.2.2. A talajnedvesség szerepe A tápelemek oldódását, a diffúzió mértékét és az oxidációs-redukciós viszonyokat nagymértékben meghatározza a talaj víztartalma. Általában a vízkapacitás 75%-ának megfelelő víztartalmat tekintik optimálisnak a növények fejlődése szempontjából. Szabadföldön a tenyészidő nagy részében, különösen csapadékszegény időszakokban, ennél lényegesen kisebb a talaj víztartalma. Az optimálist meghaladó vízellátás a nitrogén, kalcium, magnézium csökkent felvételéhez vezethet (9. táblázat).

9. táblázat - A vízellátás hatása a szálkásperje szárazanyagának N-, Ca- és Mgtartalmára (relatív értékek 4 év átlagában VK 75 = 100%) Talaj

Csernozjom

Homok

Vízellátás (VK%)

N

Ca

Mg

45

121

101

105

60

105

95

100

75

100

100

100

90

65

80

65

SzD5%

5

5

5

45

98

119

120

60

98

108

110

75

100

100

100

90

75

89

52

SzD5%

6

7

8

6.2.3. Biológiai tényezők hatása 20 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

A tápanyagfelvételt a növényfajok eltérő tápanyagigénye és a növények morfológiai, fiziológiaitulajdonságai is módosítják. A víz- és tápanyagfelvétel döntő része a gyökércsúcsok közelében elhelyezkedő gyökérszőrökön keresztül játszódik le. Minél nagyobb a gyökér aktív felülete, annál nagyobb a tápanyagfelvevő felület, és annál kisebbek lehetnek a diffúziós utak. A gyökérzet kiterjedtsége növényfajonként változik. A lucerna, kukorica, cukorrépa és rizs gyökérzete mélyre hatoló, és így vastag talajrétegeket sző át. A gyökérzet fejlettsége a tápanyag-ellátottság mértékétől és a talaj tulajdonságaitól is függ (pl. sekély termőrétegű talajok). A gyökérfelület nagysága megszabja az élő gyökérfelületen kiválasztott és az elhalt gyökerekből a mikroszervezetek által termelt szén-dioxid mennyiségét. A képződő szén-dioxid a tápanyagok oldódásában játszik szerepet. Az említett tényezők határozzák meg a növények „tápanyagfeltáró” képességét.

6.3. Tápanyagfelvétel levélen keresztül A lomblevelek elsődleges funkciója az asszimiláció, a respiráció és a transzspiráció. Ezenkívül vízben oldott tápelemek felvételére is alkalmasak. A növények szárazanyagában felhalmozott tápelemek közül a szén fordul elő legnagyobb mennyiségben, amelyet a növények szén-dioxid formájában kötnek meg. A gáz alakú széndioxid a levelek sztómáin keresztül jut a sejtekbe. A fotoszintézis az alapja a felépítő folyamatoknak és az energia-háztartásnak. A növények a szén-dioxid-fixálás folyamatában a fényenergiát hasznosítják. A keletkezett szerves vegyületek egy része a légzésben oxidálódik. Az ehhez szükséges oxigént a növények ugyancsak a sztómákon, illetve a gyökereken keresztül veszik fel. A légzésben keletkezett energia is hozzájárul az anyagcsere-folyamatokhoz. A növény szárazanyag-felhalmozódását a felépítő és lebontó folyamatok különbsége adja. A növények termése a levegő szén-dioxid-koncentrációjának növelésével emelhető, erre azonban csak zárt térben van lehetőség. A szén-dioxid-trágyázást kertészeti kultúráknál alkalmazzák. A növények levélen keresztül ionok és molekulák (pl. karbamid) felvételére egyaránt képesek. A felvételt számos tényező, köztük a levél felülete, formája és elrendeződése, valamint a kutikula szerkezete határozza meg. Az oldat részben a sztómákon, részben a kutikulával borított epidermiszen keresztül hatol a levélbe. A felvétel mechanizmusa hasonlít a gyökéren keresztüli felvételhez: megkötődés a sejtfalon, illetve szelektív bejutás a protoplazmába. A levélen keresztüli felvételt a gyökéren keresztüli táplálkozás, illetve a növény ellátottságának mértéke is meghatározza. A jól ellátott növények kevesebb tápelemet vesznek fel a levélen keresztül, mint a gyengén ellátottak. Ez utóbbit használjuk ki a permetező trágyázás során. A permetként alkalmazott oldatok koncentrációját és összetételét gondosan kell megválasztani, hogy ne károsítsák a növényt. Az egyes növényfajok koncentrációtűrő képessége nagyon eltérő. A tűrőképességet a permetfinomság is befolyásolja. A levélen keresztüli tápanyagfelvétel lehetőségét kihasználva fejlődött ki a levéltrágyázás vagy permetező trágyázás. A permetező trágyázás a makroelemellátásban mint kiegészítő trágyázás jön számításba. Segítségével a növények aktuális tápanyagigénye a tenyészidő során is pótolható. Elsősorban olyan esetekben alkalmazzák, amikor a megfelelő ellátás a talajon keresztül átmenetileg nincs biztosítva. A permetező trágyázás a makroelemellátásban nem helyettesítheti a hagyományos talajtrágyázást. A permetező trágyázást gyakran használják mikroelempótlásra. A növények lényegesen kisebb mikroelemszükséglete levélen keresztül is kielégíthető. A mikroelemtrágya permetező trágyaként – különösen lúgos talajon – jobban érvényesül, mint a talajtrágya. Nem kellően tisztázott a levélen és gyökéren keresztüli tápanyagfelvétel kapcsolata. Feltételezik, hogy a levélen át felvett tápanyagok, különösen azok hiánya esetén, serkentik az anyagcsere-folyamatokat és ennek következtében a gyökér tápanyagfelvételét. Esetenként ugyanis a permetező trágyázás hatására a termésnövekedés nem áll arányban a bevitt tápelemek mennyiségével, hanem nagyobb annál.

6.3.1. Kérdések 1. tápanyagfelvétel a makroelemellátásban?

Miért

meghatározó


a

gyökéren

keresztüli

Agrokémia

2. Milyen tápelemfelvétel a növények makro- és mikroelemellátásában?

lehetőséget

nyújt

a

levélen

keresztüli

Melyek a tápelemfelvétel aktív és passzív folyamatai,

3. mi jellemzi a két folyamatot?

4. Miként befolyásolják a talajtulajdonságok a gyökéren keresztüli tápelemfelvételt? (Az oldható vegyületek mennyisége, a kémhatás, az oxidációs-redukciós viszonyok, az ionok aránya és mozgása a talajban, a talaj víztartalma.) Mi a gyökérzet szerepe?

5.

6. Milyen tényezők befolyásolják a levélen keresztüli felvételt, és mire kell ügyelni a permetező trágyázás során?

7. A tápanyagellátás és a vízháztartás kapcsolata A növényi produkció alapfeltétele a megfelelő víz- és tápanyagellátás. Az anyagcsere-folyamatok többnyire vizes közegben lejátszódó kémiai reakciók, ebből következik, hogy a víz fontos szerepet tölt be mint oldószer, mint szállító- és tárolóközeg. A víz biztosítja a növény kolloidállományának kedvező víztartalmát, és a víz egy része a fotoszintézis során beépül a növényi szervezetbe. A növények a felvett víz mennyiségének mintegy 95–98%-át vízgőz formájában leadják (transzspiráció). A vízháztartást a vízfelvétel és a vízleadás határozza meg.

7.1. A vízfelvételre ható tényezők A növények vízfelvételében a passzív vízfelvétel dominál. Az aktív vízfelvételnek csak a fejlődés kezdeti szakaszában van jelentősége. A fiatal, vakuólum nélküli sejtek vízfelvételét csak az anyagcsere-folyamatokkal összefüggő aktív vízfelvétellel tudjuk értelmezni. A fejlődés további szakaszaiban, vagyis a tenyészidő nagy részében a vízfelvétel alapja az ozmózis. A vízfelvétel előfeltétele, hogy a talajoldat sókoncentrációja kisebb legyen, mint a gyökérsejtek koncentrációja. A sejtek telítődésével alakul ki a turgeszcens állapot. Ha a sejt nem teljesen telített vízzel, szívóerőt gyakorol, amely annál nagyobb, minél kisebb a sejt víztelítettsége, illetve minél nagyobb a sejtállomány koncentrációja. A kultúrnövények szívóereje általában 5–15 bar közötti érték, a sótűrő növények szívóereje azonban elérheti a 25 bart is. A növények csak a szívóerőnél kisebb erővel kötött vizet képesek felvenni a talajból, a kapillárisvíz és a lazán kötött víz egy része hozzáférhető számukra. A higroszkópos vizet nem tudják hasznosítani, mivel ennek külső rétegei is mintegy 50 barnak megfelelő szívóerővel kötődnek a talajkolloidokhoz. Minél több valamely talajban a kolloid rész, annál nagyobb a hozzá nem férhető víz hányada. Ez utóbbit holtvíz-tartalomnak nevezik. A holtvíz-tartalom az a nedvességtartalom, amelynél a növényeken a hervadás tünetei tartósan mutatkoznak (hervadáspont). Számértéke közelítőleg négyszerese a Kuron-féle higroszkópossági értéknek (hy). A hasznosítható vagy diszponibilis víz(DV) mindenkori nedvességtartalom és holt víz (HV) különbsége. Vízkapacitásig telített talajnál: DV = VKSZ – HV. Szabadföldi vízkapacitáson (VKSZ) azt a vízmennyiséget értjük, amelyet a talaj a gravitációs erővel szemben vissza tud tartani. A hasznosítható víz tehát a talajok vízbefogadó és vízvisszatartó képességétől, illetve attól függ, hogy a víz milyen erővel kötődik a talajrészecskékhez. A dipólus jellegű vízmolekulák pozitív töltésükkel a negatív töltésű kolloid részecskékhez rendeződnek, és Van der Waals-erőkkel a felülethez kötődnek.

6. ábra - Vízadszorpció a talajfelületen


Agrokémia

A felülettel közvetlenül érintkező vízréteg kötődik a legerősebben, az adszorpciós felülettől távolodva egyre csökken a vízmegkötés erőssége. Azt az erőt, amellyel a víz a talajrészecskék felületéhez kötődik, Schofield nyomán a pF-értékkel jellemzik. A pF-érték a víz elszívásához szükséges, vízoszlop cm-ben kifejezett szívóerő tízes alapú logaritmusa: 1 (100) cm vízoszlop

=

0 pF,

10 (101) cm vízoszlop

=

1 pF,


=

2 pF,


=

3 pF,

10 000 (104) cm vízoszlop

=

4 pF.

A vízmegkötés közvetlenül a vizet adszorbeáló felületen vagy annak közelében elérheti a 10 000 bar nagyságrendet, ami 107 cm vízoszlopnak, illetve pF = 7-nek felel meg (1 bar = 103 cm vízoszlop). A vízkapacitásnak megfelelő vízmennyiség az adszorpciós vízből, illetve a kapilláris pórusokban visszatartott vízből áll. A kapilláris pórusokban lévő ún. kapilláris víz kötődése függ a pórusok átmérőjétől: minél kisebb a pórusok átmérője, annál nagyobb mértékben kötődik. A 0,05 mm-nél nagyobb átmérőjű pórusok túl nagyok ahhoz, hogy visszatartsák a vizet, emiatt ezeket nem kapilláris pórusoknak nevezzük. A talaj különböző átmérőjű pórusaiban található víz felvehetőségét, illetve pF-értékét a 10. táblázat tartalmazza. A növények a kis erővel kötött (alacsony pF-értékű) vizet képesek hasznosítani. A korábban említett holtvíztartalom vagy hervadáspont nem jellemezhető egyértelműen a pF-értékkel, mivel növényfajonként eltérő. Általában a pF =4,2-nél nagyobb erővel kötött vizet nem tudják a növények hasznosítani.

10. táblázat - Összefüggés a talaj pórusátmérője és a pF-érték között Pórusméret

Átmérő (µm)

pF

> 50

< 1,8

könnyű

Közepes

50–10,1

1,8–2,5

közepes

Finom

10–0,2

2,5–4,2

nehéz

Nagy

Vízfelvehetőség


Agrokémia

Nagyon finom

< 0,2

4,2–

nem vehető fel

Ha a kísérleti úton meghatározott pF-értékeket a talaj víztartalmának függvényében ábrázoljuk, jellegzetes görbéket kapunk. A 7. ábrán négy, különböző mechanikai összetételű talaj pF-görbéje látható. A víztartalom növekedésével mindegyik talajon csökken a pF értéke (javul a víz felvehetősége), de eltérő mértékben. A homoktalajon a víztartalom növekedésével hirtelen esik a pF, az agyagtalajon viszont még 29% víztartalom mellett is 4,2 a pF értéke, vagyis csak az ezt meghaladó víztartalom esetén tudják a növények a vizet hasznosítani.

7. ábra - Különböző mechanikai összetételű talajok pF-görbéi (Várallyay 1976)

A görbékről leolvasható a szabadföldi vízkapacitás (VKSZ) és holt víz (HV) számértéke, amiből a diszponibilis víz (DV) számítható. Az ábrán bemutatott különböző mechanikai összetételű talajok jellemzői: VKSZ HV DV térfogat% Durva homok

3

1

Homokos vályog 20

2

7 13

Vályog 33 17 16 Agyag 47 29 18 Az agyagtalaj tehát lényegesen több hasznos vizet tud tárolni, mint a homoktalaj, de az agyagtalajon kisebb a diszponibilis víz hányada, mint a lazább talajokon.

7.2. A vízleadásra ható tényezők A növény vízfelvétele és vízleadása dinamikus egyensúlyban van a talaj és a levegő víztartalmával: talaj →← növény →← légkör


Agrokémia

A növény vízleadása. A transzspiráció fő szervei a levelek. A transzspiráció mértékét a sztómákszáma, eloszlása, nagysága és nyitottsága szabja meg. A transzspirációt döntő mértékben befolyásoló fizikai tényező a levegő vízgőztartalma. A levegő csak ritkán telített. A mindenkori vízgőzhiányt vízgőzdeficitnek nevezzük, amely a levegő lehetséges és tényleges vízgőztartalmának különbsége. A levegő a növekvő hőmérséklettel egyre több vizet képes felvenni a telítési állapot eléréséig (8. ábra). Minél nagyobb a vízgőz hiánya, annál nagyobb szívóerő jön létre, ami fokozza a transzspirációt.

8. ábra - A levegő telítettségi vízgőztartalma (g/m3) a hőmérséklet függvényében (Schmalfuss 1963)


Agrokémia

A transzspirációt meghatározó fiziológiaitényező a sztómák nyitottsági állapota. A sztómák nyílásai a zárósejtek turgora esetén teljesen nyitottak, ennek csökkenésével záródnak. A zárósejtek turgorát az ozmotikusan aktív anyagok szabályozzák. A sztómák nyitottságát a fény-, hő-, vízellátás és más körülmények is befolyásolják. Az egyéb körülmények közül fontos szerepet játszik a tápanyagellátás is. Az egyértékű ionok, pl. a K +, Na+, Cl–, NO3–, elősegítik a 26 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

vízfelvételt, és gátolják a transzspirációt. Ellenkező hatást fejtenek ki a kétértékű ionok, pl. a Ca 2+ és SO42–, amelyek kolloidzsugorító hatásuk következtében gátolják az egyéb anyagok, köztük a víz felvételét is, ugyanakkor elősegítik a transzspirációt. A vízmérleg a felvett és elpárologtatott víz különbségéből számítható. Kiegyenlítetlen vagy deficites a vízmérleg, ha nagyobb a transzspiráció, mint a vízfelvétel. Ebből következik, hogy forró, száraz napokon jelentős vízhiány léphet fel. Ilyenkor az ozmotikus potenciál megnő, és növekszik a gyökerek szívóereje, vagyis a növény bizonyos mértékig képes alkalmazkodni a vízhiányhoz, ami azonban gátolja a növekedést és a szárazanyag-produkciót. A tápanyag-ellátottság az egy- és kétértékű ionok hatásán keresztül kedvezően, illetve kedvezőtlenül befolyásolhatja a vízmérleget. Ez azonban nem szól az egyoldalú táplálkozás mellett; minden esetben harmonikus tápanyagarányok biztosítására kell törekedni. Az egyértékű ionok túlsúlya esetenként kedvezőtlen is lehet, mivel nagy víztartalmú termést eredményezhet. Ez utóbbi, pl. burgonyánál, kedvezőtlen, mivel a keményítőtartalom csökkenésével jár együtt. A vízmérleget a sejtek kolloidtartalma, így fehérjetartalma is befolyásolja. A nagy fehérjetartalmú, fiatal növények kolloidállománya nagy erővel tartja vissza a vizet, ezzel elősegíti a pozitív vízmérleg fenntartását.

7.3. Tápanyagellátás és vízhasznosulás A növények vízigénye és vízhasznosulása növényfajonként változó. A vízfelhasználás mértéke a környezeti tényezőktől függ, a trágyázás pedig módosítja. Optimális tápanyagellátás mellett legkisebb a transzspiráció. A növények vízigényét és vízhasznosulását a transzspirációs együttható jellemzi, amely az egységnyi tömegű szárazanyag előállításához szükséges vízmennyiség. A C3 és C4 típusú növények különböző mértékben hasznosítják a vizet. A C4-es kukorica, köles és törpecirok fajlagos vízfogyasztása 200–300, míg a C3-as növényeké 400–800 kg/kg szárazanyag (11. táblázat). A transzspirációs koefficiens számértéke a termőhely adottságaitól függően ingadozik (12. táblázat).

11. táblázat - Kultúrnövények transzspirációs együtthatója (Frank és Hank szerint) Növény

Transzspirációs együttható

C3-as növények Rostlen

820

Szójabab

810

Lóhere

775

Burgonya, korai

407

Burgonya, késői

849

Zab

433

Tavaszi árpa

476

Tavaszi búza

577

C4-es növények Kukorica

314

Köles

222

Kukoricacsalamádé

205 27 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

Törpecirok csalamádé

175

12. táblázat - Különböző növények transzspirációs együtthatói (Briggs és Shantz szerint) Transzspirációs együttható Növény szélső értékei

középértéke

Kukorica

315–413

368

Búza

473–559

513

Rozs

502–578

534

Zab

459–622

597

Cukorrépa

–

397

Burgonya

554–717

636

–

743

775–800

788

–

797

Céklarépa (fehér) Borsó Vörös here

A fajlagos vízigény alapján megállapítható, hogy a tenyészidőben hullott csapadék – különösen nagy termések esetében – nem biztosítja a szükséges vízmennyiséget, a növények a talajban tárolt téli csapadék felhasználására, illetve öntözésre szorulnak (pl. 40 t/ha cukorrépaterméshez, ami 10 t szárazanyagnak felel meg, mintegy 400 mm csapadékra van szükség). A jó tápanyagellátás javítja a vízhasznosulást, de a több terméshez több vízre van szükség. Növekvő tápanyagadagok hatására a termés egy bizonyos határig nő, azonban a nagyobb szárazanyag-produkcióhoz több vízre van szükség. A nagyobb mennyiségű víz jobban hasznosul, a transzspirációs együttható csökken (9., 10. ábra).

9. ábra - NPK kezelés hatása a szálkásperje szárazanyag-produkciójára csernozjom talajon (saját kísérletek)

10. ábra - NPK kezelés hatása a szálkásperje összes és fajlagos vízfogyasztására csernozjom talajon (saját kísérletek)


Agrokémia

Az egyes tápelemek és azok kombinációinak hatását a szárazanyag-produkcióra, valamint a fajlagos vízfogyasztásra a 11. és 12. ábrán szemléltetjük. Szembetűnő, hogy a fajlagos vízfogyasztás minden kezelésben kisebb, mint a trágyázatlan kontrollban. A legkisebbek a fajlagos vízfogyasztási értékek a nitrogéntartalmú kezelésekben, amelyek a legnagyobb mértékben növelték a termést.

11. ábra - NPK-kezeléskombinációk hatása a kukorica szárazanyag-produkciójára (saját kísérletek)


Agrokémia

12. ábra - NPK-kezeléskombinációk hatása a kukorica fajlagos vízfogyasztására (saját kísérletek)


Agrokémia

Az ábrán feltüntetett fajlagos vízfogyasztás a ténylegesen transzspirált víz mennyiségén kívül az evaporált (a talajfelszínről elpárolgott) vizet is tartalmazza. Általánosságban megállapítható, hogy bármely tápelem pótlása, amely adott talajon a növények optimális ellátásához szükséges, jobb vízhasznosításhoz vezet. Savanyú, magnéziumhiányos barna erdőtalajon végzett szálkásperje-kísérletekben a fajlagos vízfogyasztás nemcsak az NP- és NPK-kezelések hatására csökkent, hanem a termést növelő Ca- és Mg-kezelések hatására is (13. és 14. táblázat).

13. táblázat - N-, P-, K- és Ca-kezelések hatása a szálkásperje fajlagos vízfogyasztására savanyú homoktalajon

Kezelések

Fajlagos vízfogyasztás

Rel. érték

(g víz/l g szárazanyag)

(%)

Ø

795


100

Agrokémia

Ca

649

81

NP

580

73

NP + Ca

447

56

NPK1

499

63

NPK1 + Ca

456

57

NPK2

500

63

NPK2 + Ca

489

61

66

8,3

Ca0

594

100

Ca1

510

86

33

5,5

SzD5%

SzD5%

14. táblázat - Mg-kezelés hatása a szálkásperje fajlagos vízfogyasztására savanyú homoktalajon

Kezelés

Fajlagos vízfogyasztás

Rel. érték

(g víz/l g szárazanyag)

(%)

A CaCO3 nélküli alapkezelések átlagában 723

100

620

86

588

81

561

77

522

72

73

10

503

100

496

99

520

103

517

103

516

103

51

10

Mg0 Mg1 Mg2 Mg3 Mg4 SzD5% A CaCO3-os alapkezelés átlagában Mg0 Mg1 Mg2 Mg3 Mg4 SzD5% A fajlagos vízfogyasztás a talaj vízellátottságától is függ. A transzspirációs együttható általában a vízkapacitás 70–80%-ának megfelelő víztelítettség esetén a legkisebb. Ennél nagyobb víztelítettségnél a transzspirációs együttható ismét nő, vagyis a túl bő vízellátás is kedvezőtlenül hat a vízhasznosulásra. 32 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

7.3.1. Kérdések Mi

1.

határozza

meg

a

növények

vízháztartását? 2. talajtulajdonságok befolyásolják a vízfelvételt?

Mi a vízfelvétel alapja, milyen

3. és hogyan jellemezhető a pF-értékkel?

Mit tekintünk hasznosítható víznek,

4. Miben különböznek egymástól a homok-, vályog- és agyagtalaj pF-görbéi, milyen következtetések vonhatók le a görbék alapján? Milyen

5.

tényezők

hatnak

a

vízleadásra? 6. Mi a sztómák szerepe, hogyan befolyásolja a levegő páratelítettsége a vízleadást, mi az egy- és kétértékű ionok szerepe a vízfelvételben és leadásban? jellemzi

a

kiegyenlített

és

7.

Mi

8.

Milyen mutatókkal jellemezhető a

9.

Hogyan különbözik a C3 és C4

kiegyenlítetlen vízmérleget? növények vízigénye? növények vízszükséglete? 10. Milyen hatása van a termést növelő tápanyagellátásnak a transzspirációs együtthatóra és az összes vízszükségletre? 11. Hogyan ítéli meg a különböző elemek szerepét a növények vízháztartásában a bemutatott példák alapján?

8. A tápanyagellátás és a termés mennyiségének kapcsolata A termés nagyságát a növények növekedése és fejlődése határozza meg. E folyamatokra külső és belső tényezők hatnak. Belső tényezők: a növények egyedi, örökölt tulajdonságai, külső tényezők: a fény, a víz, a hő, a levegő nedvesség-, oxigén- és szén-dioxid-tartalma, valamint a talaj tápanyagtartalma. A felsorolt tényezők közül a tápanyagellátás szabályozható leginkább, éppen ezért a tápanyagellátás és a termés mennyiségének kapcsolata különösen fontos. Liebig, a XIX. század közepén rámutatott az ásványi táplálkozás szükségességére, és megfogalmazta a minimumtörvényt. E szerint a termés nagyságát a növények igényéhez képest a minimumban lévő tápelem határozza meg (relatív minimum). A termést valamennyi tápanyag mennyisége és aránya együttesen szabja meg, de termésnövekedést leginkább a minimumban lévő elem pótlásával lehet elérni. Mitscherlich a XX. század elején kísérletekben vizsgálta a tápanyagellátás hatását a termés nagyságára, és matematikai összefüggéseket állapított meg. A Mitscherlich-törvény kimondja, hogy a termés a növekedési tényezők hatására növekszik, de a hozamnövekedés nem lineáris, hanem a maximális termés eléréséhez hiányzó résszel, A-y-nal, arányosan növekszik (13. ábra). A maximális termés (A) nagyságát a termőhely adottságai, illetve a növekedési tényezők határozzák meg.

13. ábra - A termés növekedése a hatástényezők függvényében


Agrokémia

Mitscherlich törvénye azért figyelemreméltó, mert rámutat arra, hogy a növekvő trágyaadagok egyre kisebb hozamnövekedést eredményeznek. Éppen ezért a műtrágyaadagok növelése csak bizonyos határokon belül ésszerű és gazdaságos. A 14. ábrán növekvő nitrogénadagok hatása látható. A növekvő adagok egyre kisebb termésnövekedést (e1, e2, e3, ... en) hoznak létre.

14. ábra - Növekvő N-adagok hatása a termésnövekedésre

Mitscherlich törvénye a következő formulával írható le:

,

ahol:

= egységnyi tápanyagmennyiségre jutó termésváltozás,

c 1 = konstans, (A–y) = a maximális terméshez hiányzó rész. A görbe lefutását a c1 konstans értéke határozza meg. Minél nagyobb a c1 értéke, annál meredekebben emelkedik a görbe, és annál előbb érjük el a maximális termést. A c1 konstans értéke a gyakorlati növénytáplálás szempontjából is fontos, mert ez mutatja meg, hogy valamely tápelemből sok vagy kevés kell. Mitscherlich ezt az állandót hatóértéknek nevezte el. A három fő tápelemre a következő hatóértékeket állapította meg: 34 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

CN = 0,2,

CK2O = 0,4,

CP2O5 = 0,6.

A nitrogén-, kálium-, foszforhatásgörbéket a 15. ábrán mutatjuk be.

15. ábra - N-, P-, K-termésgörbék (Boguslawski 1958)

Mitscherlich azt is megállapította, hogy a törvény csak bizonyos határok között érvényes, így pl. egy-egy tápanyag túladagolása esetén terméscsökkenés léphet fel. Később más kutatók megállapították, hogy a c1 értéke növényfajonként változó, és nagysága a mindenkor elérhető legnagyobb termés nagyságától is függ. Spillmann, Mitscherlichtől függetlenül, hasonló elvi alapon, azonos törvényszerűséget állapított meg a termés és a növekedési tényezők között.

8.1. Kérdések 1. értelmeznünk a minimumban lévő tápelem fogalmát?

Mit mond ki a Liebig-törvény, és hogyan kell

2. értelmeznünk a maximális termés fogalmát?

Mit mond ki a Mitscherlich-törvény, hogy kell

3. mennyi a számértéke a három fő tápelemre?

Mit fejez ki a c1 hatóérték a Mitscherlich-formulában,

9. A tápanyagellátás hatása a termés minőségére A termés minőségét alapvetően a növények genetikai tulajdonságai határozzák meg, a környezeti tényezők (talaj, éghajlat) és az agrotechnikai tényezők (trágyázás, öntözés) pedig módosítják. A trágyázás hatásáról megállapítható, hogy a hiányos tápanyagellátás rontja a minőséget, míg a termésképzés szempontjából optimális ellátás biztosítja a jó minőséget; kivételt képez a cukorrépa és a sörárpa. Az optimálist meghaladó ellátás egyes kultúráknál javítja, másoknál pedig rontja a minőséget (16. ábra).

16. ábra - A trágyázás hatása a termés mennyiségére és minőségére


Agrokémia

Ebből következik, hogy a termék minőségi követelményeihez igazodó, céltudatos tápanyagellátás javítja, és csak a túlzott trágyázás rontja a minőséget. A mezőgazdasági termékek egy része élelmiszer vagy takarmány, másik részét pedig ipari nyersanyagként használják fel, minősítésüket is ennek megfelelően kell végezni. Mások a sörárpa és a takarmányárpa vagy a rost- és olajlen minőségi követelményei. Az ipari felhasználás szempontjából döntő jelentőségű a termények cukor-, keményítő-, cellulóz-, zsír- és olajtartalma. A tápértéket az energiatartalom, az ember, illetve az állatok számára nélkülözhetetlen tápanyagok, ásványi anyagok és a vitamintartalom határozza meg. A minősítés alapja általában a felsorolt mutatók mennyisége. A minőség jellemzését nehezíti, hogy a közvetlen fogyasztásra alkalmas mezőgazdasági termények számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek elsősorban szubjektív módon ítélhetők meg, pl. íz, illat, zamat, szín. A növényi tápelemek egyrészt építőkövei a minőséget meghatározó vegyületeknek, másrészt az anyagcserefolyamatok szabályozásán keresztül fejtik ki hatásukat. Éppen ezért döntő jelentőségű, hogy a fejlődés különböző szakaszaiban a tápanyagok megfelelő mennyiségben és arányban álljanak rendelkezésre. Általánosságban elmondható, hogy a bőséges nitrogénellátás a fehérjeképződést, a jó káliumellátás a szénhidrátképződést segíti elő. A szénhidrátok képződését a fotoszintézisben és citromsavciklusban szerepet játszó K+-, és Mg2+-ionok szabályozzák, szükség van azonban megfelelő foszfor- és brómellátásra is. A jó káliumellátás fokozza a szénhidrát-anyagcserét, több asszimiláta képződik. A bőséges nitrogénellátás viszont az aminosavak és aminok képződését segíti elő, növekszik a nyersfehérje-tartalom. A vitamintartalom genetikailag erősen determinált, mégis kimutatható a trágyázás hatása. A nitrogénellátás növeli az A- és B-vitamin csoport, a kálium pedig a C-vitamin mennyiségét.

9.1. Kérdések 1. termékek minősége?

Milyen mutatókkal jellemezhető a mezőgazdasági

2. mit tudunk az egyes elemek hatásáról?

Hogyan befolyásolja a trágyázás a termékek minőségét,

9.2. Gabonafélék Az élelmezési célokra felhasznált búza fontos minőségi követelménye, hogy a szemtermésben a viszonylag nagy (70%) keményítőtartalom mellett minél nagyobb (legalább 13%) legyen a fehérjetartalom. A fehérjetartalom kedvezően befolyásolja a liszt sütőipari értékét és a kenyér emészthetőségét. A takarmányozásra felhasznált gabonaféléknél is kívánatos, hogy az energiaszolgáltató keményítő mellett minél több legyen a fehérje. A nitrogéntrágyázás, megfelelő adagban és időben alkalmazva, a termés mennyiségét és minőségét egyaránt kedvezően befolyásolja. Hatása gabonánál nagymértékben függ a trágyázás időpontjától. 36 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

A vetéssel egyidejűleg adott nitrogén alaptrágya elsősorban a vegetatív fejlődésre hat, növeli az állománysűrűséget, de a dőlési veszélyt is fokozza. A tavaszi fejtrágyázás ugyancsak növeli az állománysűrűséget, de kedvező hatású a kalászonkénti szemszámra is. A szemképződés idején adott kiegészítő nitrogéntrágya a gabonaszem nyersfehérje-tartalmát emeli. N-15-ös izotópokkal végzett kísérletekben kimutatták, hogy a szemképződés időszakában adott kései nitrogénadagok elsősorban a szemben, és csak kisebb mértékben a vegetatív szervekben halmozódnak. A fehérjetartalom növekedését általában a keményítőtartalom csökkenése kíséri. A kiegészítő nitrogénadagok esetenként a termés nagyságát is növelik, ami a fehérjehozam növekedéséhez vezet (15. táblázat).

15. táblázat - Kiegészítő nitrogénadagok hatása a búza termésére és minőségére (Amberger 1976)

Trágyázás

Termés

Fehérjetartalom Fehérjehozam

t/ha

%

kg/ha

4,98

13,8

690

+ 40 kg N

5,21

14,5

760

+ 80 kg N

5,40

15,3

830

PK+140 kg N Kiegészítés:

A kései nitrogénadagok a tartalékfehérjék: a glutelin és a prolamin mennyiségét növelik (17. ábra). A különböző fehérjefrakciók aránya is változik hatásukra: a glutelin és prolamin mennyiségének növelésével csökken a globulin és az albumin részaránya. E megfigyelés az emberi és állati táplálkozás szempontjából egyaránt fontos, mivel a fehérjefrakciók arányának megváltozásával az esszenciális aminosavak aránya is változik. A lizin pl. a globulinban és albuminban nagyobb mennyiségben van jelen, mint a prolaminban, így a lizin viszonylagos mennyisége a kései nitrogénadagok hatására csökken. A lizin csökkenését nagy nitrogénadagok használatánál a kukorica esetében is kimutatták.

17. ábra - A fehérjefrakciók változása kiegészítő N-trágyázás hatására (Amberger 1977)


Agrokémia

Közép- és Nyugat-Európa több országában a tavaszi nitrogénadagot megosztják. Az enyhébb éghajlatú és csapadékosabb országokban a nitrogén nagyobb részét tavasszal, több, kisebb adagban adják. Hazánkban elsősorban az őszi alaptrágya, tavaszi fejtrágya megosztás szokásos. Környezetvédelmi megfontolásból célszerű az őszi nitrogénadagot minimálisra csökkenteni, esetleg a helyi viszonyoktól függően elhagyni, mivel az őszi és téli időszakokban a legnagyobb a kimosódás veszélye. A kései, kiegészítő permetező trágyázás karbamidoldattal végezhető. Hazánkban Debreczeni és Ragasits(1994) közölt adatokat a növekvő nitrogénadagok tavaszi megosztásának kedvező hatásáról. A kiegészítő trágyázás mégsem terjedt el, mivel hatása országosan nem igazolódott. A gabonamagvak fehérjetartalma és a B-vitamincsoportba tartozó vitaminok (tiamin, riboflavin és nikotinsavamid) mennyisége között szoros a kapcsolat, így a fehérjetartalom növekedésével a vitamintartalom is nagyobb lesz. A sörárpa termesztésénél a nagyobb szénhidrát- és kisebb fehérjetartalom elérése a cél, ezért ez esetben a nitrogénadagokat mérsékelni, a kálium- és foszoradagokat pedig növelni kell a takarmányárpa NPK-adagjaihoz képest.

9.2.1. Kérdések 1. Milyen hatást fejtenek ki a különböző fejlődési szakaszokban alkalmazott nitrogénadagok a gabonafélékre? 2. Hogy alakul a fehérjetartalom, a fehérjefrakciók aránya, az aminosav-összetétel, illetve a B-vitamin-tartalom a kései nitrogénadagok hatására? 3.

A gabonfélék nitrogéntrágyázásának hazai gyakorlata.

4. trágyázni?

Miért kell a sörárpát és takarmányárpát eltérően

9.3. Gyökér- és gumós növények 9.3.1. Cukorrépa A cukorrépa termése 1960 és 1975 között országos átlagban növekedett, a cukortartalom pedig csökkent. A termés növekedése ebben az időszakban nem kompenzálta a cukortartalom csökkenését, tehát a cukorhozam is csökkent. Az 1970-es évek közepétől a gyökértermés és a cukortartalom egyaránt növekvő tendenciájú (lásd öt éves átlagok), azonban évenként ingadozik (16. táblázat).

16. táblázat - A cukorrépa vetésterülete, termése és cukortartalma Magyarországon (cukoripari adatok) Évek

Vetésterület (1000 ha)

Gyökértermés Átvételkor (t/ha) cukortartalom (%)

1971–75

93,3

32,6

14,8

1976–80

116,5

33,9

15,7

1981–85

115,0

38,9

15,7

1986

104,0

36,1

16,9

1987

117,0

36,3

16,5

1988

106,8

39,7

15,3

1989

104,9

44,0

15,2 38


Agrokémia

1990

112,4

36,0

16,4

1986–90

109,0

38,3

16,1

1991

136,0

40,8

15,2

1992

96,0

28,9

15,7

1993

83,0

25,1

15,1

1994

106,0

34,0

14,9

1995

123,0

35,4

15,0

1991–95

108,8

32,8

15,2

1996

111,0

41,7

15,3

1997

96,0

41,5

16,3

1998

83,0

47,3

14,2

1999

63,6

51,7

15,0

2000

54,6

36,8

16,1

1996–2000

81,6

43,8

15,4

2001

67,6

44,9

14,0

2002

55,5

43,0

14,3

A nitrogéntrágyázás növeli a cukorrépa termését, azonban a nitrogénfelesleg kedvezőtlen hatású, mivel a nagyobb termésben általában kisebb a cukortartalom. A nitrogénfelesleg növeli a cukor kinyerését akadályozó ún. „káros” nitrogéntartalmat, amelyet a kék számmal jellemeznek (18. ábra).

18. ábra - A N-adagok hatása a cukorrépa termésmennyiségére és -minőségére (Amberger 1977)


Agrokémia

A szénhidrátok képzésében jelentős szerepe van a káliumnak. A szénhidrát-anyagcserében közbülső termékként ketosavak keletkeznek, ezekhez kapcsolódik a szervetlen formában felvett nitrogén, aminosavak, majd fehérjék képződnek. A kálium elősegíti e folyamatokat. Amennyiben a növény több nitrogént vesz fel, mint amennyi a ketosavak aminosavakká alakításához szükséges, savamidok képződnek. Az amidok közül a glutamin képezi a cukorkinyerés szempontjából „káros nitrogén” legnagyobb részét. A termés nagysága és minősége szempontjából a répalevélben lejátszódó folyamatok döntő jelentőségűek. A minőséget az asszimiláták vándorlási sebessége, a szénhidrát-transzport zavartalansága is meghatározza, ezért a bőséges káliumellátás nélkülözhetetlen. Kiegyensúlyozott trágyázással elő kell segíteni, hogy megfelelő mennyiségű ketosav képződjön, és így a növény a felvett nitrogént aminosavvá, fehérjévé tudja átalakítani. A répának elsősorban a kezdeti fejlődéshez kell nitrogént biztosítani. Kerülni kell, hogy a fejlődés kései szakaszában nagyobb mennyiségű nitrogént vegyen fel, mert ez káros nitrogénfelhalmozódáshoz vezethet. Az optimálist megközelítő nitrogénellátást az nehezíti, hogy nem tudjuk elég pontosan megbecsülni a tenyészidőszak alatt a talajból mobilizálódó nitrogén mennyiségét. A jó cukorrépaterméshez a pontosan kiszabott nitrogénadagok mellett megfelelő mennyiségű foszfor és kálium szükséges. A növekvő káliumadagok hatását a cukortartalomra, a cukorhozamra és a káros nitrogént jellemző „kék számra” (α-amino-N mennyisége) a 17. táblázat szemlélteti. A szénhidrátok képzésében a magnéziumnak és a bórnak is fontos szerepe van.

17. táblázat - A K hatása a cukorrépa cukor- és káros nitrogéntartalmára (Amberger 1976) K2O kg/ha Megnevezés 0

160

320

480

Cukortartalom (%)

17,8

17,9

18,2

18,2

Cukorhozam (t/ha)

8,55

8,84

8,70

9,0

43

38

36

37

„Kék szám”

9.3.2. Burgonya


Agrokémia

A burgonya szárazanyagának több mint 70%-a keményítő és mintegy 10%-a fehérje. A keményítő mint energiahordozó játszik fontos szerepet a táplálkozásban. A fehérje döntő többsége tuberin, amely esszenciális aminosav-tartalma miatt értékes, és jól kiegészíti a gabonafehérjéket. Az emberi táplálkozás szempontjából még a burgonya C-vitamin-tartalma is fontos. Nitrogéntrágyázással jelentősen növelhető a burgonya termése, fehérjetartalma és a fehérjehozam (18. táblázat). A káliumtrágyázás növeli a burgonya termését, keményítő- és C-vitamin-tartalmát (19. táblázat), a foszfor pedig a keményítő minőségére hat kedvezően.

18. táblázat - A nitrogénellátás hatása a burgonyagumó fehérjetartalmára (Kämpf 1961)

Fajta

Gumó

N-adag (kg/ha)

(t/ha)

Fehérjetartalo Fehérjehoza m (%) m (t/ha)

0

30,0

6,8

2,0

40

36,5

6,2

2,3

80

44,7

7,3

3,3

120

44,1

9,6

4,2

40

48,8

6,3

3,1

80

54,0

7,7

4,2

120

54,5

9,2

5,0

Maritta

Éva

19. táblázat - A kálium hatása a burgonya termésére és keményítőtartalmára (Braunschweig 1972, Mengel 1961) K 2O

Gumó

K2O

(kg/ha)

(t/ha)

(kg/ha)

Keményítő (zöldtömeg) (%)

0

27,5

0

15,3

120

30,8

120

15,7

160

31,7

160

15,9

220

33,8

220

16,0

A kálium-klorid nagyobb adagban alkalmazva csökkenti a burgonya keményítőtartalmát, mivel a kloridionok nagy koncentrációja kedvezőtlenül befolyásolja az asszimiláták vándorlását a levélből a gumóba. Ezért a nagyobb káliumműtrágya-adagoknak legalább a felét kálium-szulfát formában célszerű adni. A bór a szénhidráttranszportot segíti elő, ezért bórhiányos talajon szükséges a burgonya bórtrágyázása is. A magnézium a fotoszintézis és citromsavciklus egyes folyamatainak aktiválásán keresztül részt vesz a szénhidrátok képzésében, ezért magnéziumhiányos talajokon magnéziumtrágyázás is szükséges. Kemenessy és Nyéki somogyi, magnéziumszegény homoktalajokon végzett kísérleteiben a magnéziumkezelések hatására növekedett a burgonya termése és keményítőtartalma. Az étkezési burgonya minősége függ a redukálócukor- és a szabadaminosav-tartalomtól is, mivel e vegyületek a sült burgonya ízére és színeződésére hatnak. A burgonya nagy káliumtartalma csökkenti az említett vegyületek


Agrokémia

mennyiségét, és mérsékli a barnulást kiváltó enzimatikus folyamatokat. Többnyire a káliumtartalommal arányos a burgonya citromsavtartalma is, amely megakadályozza a mechanikai hatásokra fellépő kék foltosságot és a főzés során bekövetkező feketedést. 9.3.2.1. Kérdések 1. termésére, illetve a cukortartalomra?

Milyen a növekvő nitrogénadagok hatása a cukorrépa

2. nitrogéntartalom a répában, és mi a következménye?

Milyen

3. nitrogénadagjait?

Miért nehéz megállapítani a cukorrépa optimális

feltételek

között

alakul

ki

káros

4. Melyek a burgonya minőségi mutatói, milyen szerepe van a nitrogén-, foszfor-, káliumtrágyázásnak a termés és a minőség alakításában? 5. célszerű kálium-klorid műtrágyát használni?

Nagy káliumadagok alkalmazása esetén miért nem

6. bórtrágyázásnak a burgonya esetében?

Milyen

7. minőségére, milyen tulajdonságokat javít?

Milyen hatású a káliumtrágyázás az étkezési burgonya

szerepe

lehet

a

magnézium-,

illetve

9.4. Olajnövények A napraforgó, a repce és a len termésében nagy az olaj- és nyersfehérje-tartalom. A napraforgó meghálálja az optimális nitrogénellátást, de a nitrogénfelesleg káros, csökkenti az olajtartalmat, továbbá a betegségekkel szembeni ellenálló képességet, és elnyújtja az érést. Különösen fontos a napraforgó jó káliumellátása, mivel növeli az ezermagtömeget és az olaj telítetlen zsírsavtartalmát. A foszfor pedig a zsírsavak szintézisét segíti elő. Emiatt a jó minőség feltétele a mérsékelt nitrogén-, illetve a bőséges foszfor- és káliumellátás (20. táblázat). Az olajtartalmat és olajhozamot a magnéziumtrágyázás is kedvezően befolyásolja.

20. táblázat - A káliumtrágya hatása a napraforgó termésére és minőségi mutatóira (Glas 1988) Termés

Kezelés K2O (kg/ha)

Ezerszemtömeg (g)

(t/ha)

Olaj

Fehérje

(%)

(%)

0

5,10

49,4

40,9

20,3

275

2,18

65,0

48,7

16,0

350

2,52

66,0

49,5

13,7

400

2,50

65,4

48,8

15,8

A nitrogéntrágyázás az olajnövények termését és nyersfehérje-tartalmát is növeli. A nagy nitrogénadagok hatására azonban a nyersfehérje-tartalom az olajtartalom rovására növekszik (19. ábra).

19. ábra - A N-adagok hatása a lenmag olaj- és nyersfehérje-tartalmára (Amberger 1977)


Agrokémia

A jódszám, amely a biológiailag értékes telítetlen zsírsavak mennyiségével arányos, kedvező irányban változik nitrogéntrágyázás hatására (21. táblázat).

21. táblázat - Növekvő nitrogénadagok hatása az őszi repce termésére és minőségére (Amberger 1976) N

Szemtermés

(kg/ha)

(t/ha)

Nyerszsír

Nyersfehérje Jódszám

%

kg/ha

%

kg/ha

0

2,07

45,4

810

24,6

430

96

50

2,64

45,0

1020

25,7

570

96

100

2,69

44,0

1020

27,0

610

98

A telítetlen zsírsavak mennyisége függ a tenyészidőszak hőmérsékleti viszonyaitól is: alacsonyabb hőmérsékleten több telítetlen sav képződik. Az egykori Szovjetunióban a különböző szélességi fokokon termesztett olajlen jódszámai között jelentős különbségeket mértek (Taskent 156, Arhangelszk 200).

9.4.1. Kérdés 1. Miként befolyásolja a nitrogéntrágyázás olajnövények termését, olajtartalmát és a jódszámot; mitől függ még a telítetlen zsírsavak mennyisége?

az

9.5. Gyepek A természetes gyepek, rétek és legelők, valamint a telepített gyepek takarmányminőségét több tényező: az emészthetőség, a nyersfehérje- és ásványianyag-tartalom határozza meg. Az emészthetőséget nagymértékben befolyásolja a cellulóz-, hemicellulóz- és lignintartalom. Gyakori kaszálással fehérjegazdag és viszonylag rostszegény takarmány nyerhető, mert ekkor a fű nem öregszik el. A fű öregedésével a nyersfehérje-tartalom csökken, a rosttartalom nő. Az ásványianyag-tartalom szintén a fiatal füvekben nagyobb.


Agrokémia

A trágyázásban különbséget kell tennünk a természetes és a telepített gyepek között. A nitrogéntrágyázás általában növeli a terméshozamot és a nyersfehérje-tartalmat. Szélsőségesen nagy (400 kg N/ha feletti) adagok alkalmazásakor a füvek fehérjetartalma megduplázódhat. Ebben az esetben azonban a szabad aminosav és a nitrát-nitrogén-tartalom is nagymértékben megemelkedik, ami nem kívánatos (22. táblázat).

22. táblázat - A növekvő nitrogénadagok hatása a perje frakcióinak változására (Goswami és Willcox 1969)

Összes N

(kg/ha)

Fehérje-N

Szabadaminosav-N

Nitrátés nitrit-N

0

1,32

0,98

0,16

0,04

55

1,53

1,10

0,16

0,04

110

1,89

1,26

0,21

0,06

220

1,69

1,75

0,31

0,17

440

3,73

2,06

0,56

0,35

880

3,93

2,34

0,59

0,35

A kedvezőtlen hatások elkerülésére a nitrogént kisebb adagokban és kaszálásonként megosztva kell adni. A kisebb nitrogénadagok is jelentősen növelik a termés nagyságát és a keményítőhozamot (23. táblázat).

23. táblázat - Növekvő nitrogénadagok hatása a gyep termésére és a keményítőhozamra (háromszori kaszálás) (Schechtner és Deutsch 1966) Kezelés

Termés

(kg/ha N)

(t szárazanyag/ha)

Keményítőhozam (t/ha)

PK

6,1

3,0

PK + 60 N

7,0

3,3

PK + 120 N

7,9

3,7

PK + 240 N

9,4

4,1

A természetes gyepek trágyázásánál azt is figyelembe kell venni, hogy megváltozhat a rétek és legelők növényi asszociációja s ennek következtében a takarmány minősége. A nitrogéntrágyázás hatására megváltozik a pázsitfűfélék, pillangósok és egyéb lágyszárúak aránya, nő a füvek mennyisége a pillangósok és egyéb lágyszárúak rovására. A nitrogénszegény trágyázás kedvez a nagyobb pillangósaránynak (24. táblázat).

24. táblázat - A botanikai összetétel változása gyepen, a trágyázástól függően (Mengel 1976) Kezelés Ø

Füvek 67

Pillangósok

Egyéb lágyszárúak 6

27


Agrokémia

NP

67

7

26

NK

59

9

32

PK

63

21

16

NPK

77

8

15

A pillangósok és egyéb lágyszárúak több nyersfehérjét és ásványi anyagot tartalmaznak, mint a füvek, ezért részarányuk csökkenése kedvezőtlen (25. táblázat). Mivel nitrogéntrágyázással a termés nagysága és a füvek fehérjetartalma is növelhető, a gyakorlatban kiegyensúlyozott NPK-adagokkal elsősorban erre törekednek.

25. táblázat - A füvek, a pillangósok és az egyéb lágyszárú növények nyersfehérje- és ásványianyag-tartalma szárazanyag-százalékban (König 1957) Megnevezés

Füvek

Pillangósok

Egyéb lágyszárúak

Nyersfehérje

10,5

18,0

12,4

SiO2

2,83

0,44

1,46

Tiszta hamu

5,58

8,57

9,43

K2O

2,45

2,14

2,83

Na2O

0,04

0,05

0,10

CaO

0,84

2,75

2,29

MgO

0,41

0,64

0,89

P2O5

0,59

0,58

0,76

Cl

0,67

0,28

0,55

A táplálkozás-élettani szempontból fontos ásványianyag-összetételt a foszfor-, a kálium-, a kalcium-, a magnézium- és mikroelemellátottság határozza meg. Az állatok zavartalan anyagcseréje megkívánja, hogy a széna foszfortartalma legalább 0,25–0,30% legyen. A rétek és legelők trágyázására gyakran használnak trágyalevet. Ebben az esetben a foszfor pótlásáról külön kell gondoskodni, mivel a trágyalé foszfortartalma egy nagyságrenddel kisebb, mint a nitrogén- és káliumtartalom (N = 1,0%, P2O5 = 0,1%, K2O = 1,5%). Kedvező, ha a takarmányok mintegy 0,4%-nyi kalciumot és 0,25% magnéziumot tartalmaznak. A túlzott káliumtrágyázás visszaszoríthatja a kalcium és magnézium felvételét, ezért ezt kerülni kell. A magnézium hiánya a takarmányban tetániát válthat ki a tejelő teheneknél, ilyenkor a magnéziumszint a vérszérumban 1 mg/100 cm3 kritikus érték alá csökken. A fű nagy káliumtartalma rontja a magnézium reszorbeálhatóságát az állati szervezetben. A takarmány csökkent mikroelemtartalma az állatoknál hiánybetegséget okozhat. Így pl. rézhiányos talajon rézhiány betegséget figyeltek meg. A rézhiány betegség azonban nemcsak a talaj rézhiánya miatt léphet fel, a molibdénfelesleg is kiválthatja, mivel a réz és a molibdén élettani hatása antagonisztikus. A kobalt, mint a B12vitamin fémkomponense, elsősorban az állati táplálkozás szempontjából jelentős, így a kobalthiány is megbetegedéseket okoz. A kobaltellátottságot is kedvezőtlenül befolyásolja a molibdénfelesleg. A mikroelemek hiánya mikroelemtrágyázással pótolható.


Agrokémia

Az előzőekből kitűnik, hogy a rétek és legelők trágyázásánál is nagy körültekintéssel kell eljárni. Külön figyelmet érdemel, hogy a talaj mikroelemhiánya a talaj–növény–állat–ember láncolaton keresztül olyan esetekben is kedvezőtlen hatású lehet, amikor nem mutatkozik terméscsökkenés.

9.5.1. Kérdések 1. takarmányminősége?

Milyen mutatókkal jellemezhető a rétek, legelők

2. emészthetősége?

Mitől függ és hogyan javítható a takarmányok

3. Hogyan hat a nitrogéntrágyázás a termés mennyiségére és minőségére, miként kerülhető el a nagy adagok káros hatása? 4. Hogyan változik meg a természetes gyepek növényi asszociációja trágyázás hatására, és a változás miként befolyásolja a minőséget? 5. Melyek az támasztott követelmények, mi a makro- és mikroelemek szerepe? 6. trágyázásánál?

ásványianyag-tartalommal

szemben

Milyen szempontokat kell figyelembe venni a gyepek

9.6. Zöldség és gyümölcs A zöldség és a gyümölcs minőségét is alapvetően a genetikai tulajdonságok határozzák meg, a trágyázás pedig módosítja. A zöldségfélék trágyázásánál különös figyelmet kell fordítani a közvetlen fogyasztású levélzöldségek (saláta, spenót, sóska) nitrogéntrágyázására, mivel a nitrogénfelesleg nem kívánatos nitrátfelhalmozódáshoz vezet. Spenótnál 2 mg NO3-N/g a kritikus érték. A spenót nitráttartalma a növekedés egyéb feltételeitől is függ. A kedvező fényviszonyok között nevelt tavaszi spenót nitráttartalma kisebb, mint a gyenge fényviszonyok között termett spenóté. Alapvetően nem a nitrát mérgező, hanem a belőle mikrobiológiai redukció során képződő nitrit, amely a tárolás és feldolgozás során keletkezik. A nitrit a hemoglobin oxigéntranszportját akadályozza, így fejti ki mérgező hatását. Különösen veszélyes csecsemőkre. A nitrátredukció esetenként karcinogén hatású nitrozo-aminok képződéséhez vezethet. Vitamintartalom. A nitrogén növeli a sárgarépa és paradicsom karotintartalmát. A kálium elősegíti, a nitrogén viszont visszaszorítja a C-vitamin képződését. A paradicsom kalciumhiány betegsége a gyümölcscsúcsrothadás, amely különösen káliumfelesleg esetén tapasztalható. A gyümölcsök minőségét nagymértékben meghatározza a szénhidrát-, a sav- és a C-vitamin-tartalom. Legismertebb a káliumtrágyázás kedvező hatása a szénhidrát és a C-vitamin képződésére. Egyes tápelemek feleslege, illetve hiánya károsan befolyásolhatja a minőséget. A jó minőség biztosításához elsősorban megfelelő kálium- és foszforellátásról kell gondoskodni. Az almánál, mészben szegény talajon, a kalcium-utánpótlásra is szükség lehet, mivel kalciumhiány miatt gyümölcsszövet-megbetegedés, keserűfoltosság (stippesedés) léphet fel. A beteg gyümölcsre jellemző, hogy az almahús szárazanyagában a kalciumtartalom kisebb, mint 200 mg/kg, ilyenkor a kálium- és magnéziumtartalom többnyire nagy. A kalciumhiány lehet a nitrogénfelesleg következménye is. A gyümölcsök íz- és zamatanyagait a fény- és hőviszonyok is determinálják. Hazánkban viszonylag kedvezőek a klímaviszonyok a gyümölcstermesztéshez.

9.6.1. Kérdések 1. zöldségféléknél?

Miért

káros

a


sok

nitrogén

használata

a

Agrokémia

2. vitamintartalmára?

Milyen

a

trágyázás

3. minőségét?

Hogyan befolyásolja

4. kalciumszegény talajon?

Mire kell ügyelni a zöldség- és gyümölcstermesztésben

a

hatása

a

trágyázás a

zöldségfélék gyümölcsök

10. Talajkémiai ismeretek A talajok termékenysége alapvető feltétele a szántóföldi növénytermesztésnek. A termékenység számos tulajdonság függvénye, ezek közül kiemelkedő fontosságú a tápelemtartalom, amely az egyéb környezeti tényezőkkel együtt határozza meg a növények produkcióját. A talaj szilárd fázisa szerves és szervetlen alkotórészekből áll, ez a tulajdonképpeni tápanyagforrás, illetve tápanyagraktár. A folyékony fázis a talajoldat, amelyben vízen kívül sók és egyéb vegyületek találhatók oldott állapotban. A talajoldat különböző fizikai-kémiai és biológiai folyamatok színhelye (oldódás, diffúzió, ioncsere, tápanyagfelvétel stb.). A gáz fázis, a talajlevegő, amelynek fő alkotórésze a N2, O2, CO2 és a vízgőz, a kultúrnövények és a mikroszervezetek gázcseréjét teszi lehetővé. A három fázis együtt biztosítja a kultúrnövények és a mikroszervezetek életfeltételeit. A talaj összestápanyagtartalmának legnagyobb része természetes eredetű, kisebb része mesterséges úton, emberi beavatkozás révén jutott a talajba. A növények tápanyagellátása szempontjából döntő, hogy a talaj tápanyagai milyen formában vannak jelen és mennyire mobilizálhatók. Fontos továbbá, hogy a műtrágyákkal és szerves trágyákkal talajba vitt tápanyagok milyen mértékben érvényesülnek, ez viszont a talaj fizikai és kémiai tulajdonságaitól függ. Kérdés Mi a szerepe a talaj szilárd, folyékony és gáz fázisának

1. a növények táplálásában?

10.1. Tápanyagformák a talajban A tápelemek különböző formákban, illetve kötésekben vannak jelen a talajban (tápanyagok), ennek következtében különböző mértékben hozzáférhetőek a növény számára. Az összes tápelemtartalomnak csak kis része hasznosítható közvetlenül. Általában a következő tápanyagformákat különböztetjük meg: •

oldható tápanyagok,

•

kicserélhető tápanyagok,

•

biológiailag kötött tápanyagok,

•

fixált és egyéb kötött tápanyagok,

•

tartaléktápanyagok.

Oldható vagy könnyen oldható tápanyagok azok, amelyek vízben, híg sóoldatokban vagy savakban oldódnak. A könnyen oldható tápanyagokat gyakran „felvehető”-ként jelölik. Ez a megnevezés pontatlan, mivel a növények számára ténylegesen felvehető tápelemek mennyisége számos tényezőtől függ. A laboratóriumban meghatározott könnyen oldható tápanyagtartalom mennyisége függ az oldáshoz használt szer erősségétől és az oldás módjától, ezért minden esetben meg kell adnunk, hogy milyen módszerrel végeztük a vizsgálatot. A kicserélhető tápanyagokhoz a kolloidokon Coulomb-erőkkel kötött fémkationokat és az NH4+-iont soroljuk. A kolloidokon adszorbeált kationok ioncsere-folyamatokban kicserélhetők, ezért ezeket kicserélhető kationoknak is nevezik. A kicserélhető kationok és a talajoldat ionjai között mindenkor egyensúly áll be. A növények csak az oldható és a kicserélhető tápanyagokat tudják közvetlenül hasznosítani.


Agrokémia

A biológiailag kötött tápanyagok csoportját a gyökérmaradványok, szerves trágyák és egyéb szerves anyagok tápanyagtartalma képezi, ami csak átmenetileg kötött, és a mikroszervezetek tevékenysége révén újból szabaddá válik. Ide sorolható a mikroszervezetek által időszakosan megkötött tápanyagtartalom is (lásd pentozánhatás). A biológiailag kötött tápanyagtartalom a talaj tápanyagkészletének állandóan megújuló része, amely nagymértékben hozzájárulhat a növények ellátásához. Fixált tápanyagoknak a háromrétegű (2:1 típusú) agyagásványok rétegrácsai között irreverzíbilisen megkötött tápanyagokat nevezzük. Így pl. a K+-ionok illitekhez, vermikulitokhoz és szmektitekhez kötődhetnek. A fixálás következtében az egyébként duzzadóképes agyagásványok elvesztik e tulajdonságukat. A beépült K +-ionok szorosra zárják a rétegeket, és ezért nem cserélhetők ki ioncsere révén. A K +-ionokhoz hasonlóan az NH4+-ionok is fixálódhatnak. Az irreverzíbilisen megkötött NH4+- és K+-ionok csak az ásványok mállása révén szabadulnak fel, így a növények számára közvetlenül nem hozzáférhetők. A fixált tápanyagokon kívül ismerünk egyéb módon kötött tápanyagokat is. Így pl. a foszfor oldhatatlan vegyületek képződése és anionadszorpció révén is megkötődhet. E tápanyagokat, a fixált tápanyagokkal együtt, általában a tartalékkészletekhez sorolják, bár a frissen kicsapott foszforvegyületek könnyebben hasznosíthatók, mint a régebben kivált és átkristályosodott formák. A talaj tápanyagtartalmának legnagyobb részét a tartaléktápanyagok képezik, ezek a tápanyag-utánpótlás természetes forrásai. A tartalékok elemenként változó formában és összetételben találhatók meg a talajban, ennek megfelelően eltérő módon és mértékben mobilizálhatók. Az összesnitrogénnek mintegy 90–95%-a szerves kötésben van jelen, amelyből a mikroszervezetek tevékenysége révén folyamatosan képződik NH4+-, illetve NO3–-ion. A nitrogéntartalék másik része a szilikátok kristályrácsában található NH4+-ion formában, részaránya az agyagtartalomtól és az agyag minőségétől függ. A fixált ammóniumionok mennyisége általában az illitekben a legnagyobb, elérheti az összes nitrogén 10–15%-át. A foszfornak mintegy 50%-a van szerves kötésben, amelyből a szerves anyag ásványosodása során képződnek oldható foszforvegyületek. A másik 50% nagy része nehezen oldható foszforvegyület, apatitok és különböző kalcium-, alumínium-, vas-foszfátok, amelyek elsősorban kémiai folyamatokban alakulhatnak át. A káliumtartalékok különböző szilikátokban találhatók, és így a fizikai és kémiai mállással válnak a növények számára hasznosíthatóvá. A felsorolt tápanyagformák együttesen képezik a talaj összes tápanyagkészletét vagy a tápanyagtőkét. Az előzőekből kitűnik, hogy a tápanyagok legnagyobb része nehezen oldható szervetlen vagy szerves vegyületek formájában van jelen a talajban. Ezek csak fizikai-kémiai mállás, illetve a szerves anyag elbontása után hozzáférhetők. A természetes tápanyag-utánpótlást tehát egyrészt a mállási folyamatok, másrészt a szerves anyagok ásványosodása, mineralizációja teszi lehetővé. Ez utóbbi a mikroszervezetek közreműködésével játszódik le. A talajokban – a nehezen oldható készletek mobilizációjával párhuzamosan – mindig előfordulhat tápanyag-lekötődés is. A tápanyagok különböző formái állandó változásban, átalakulásban s ennek következtében dinamikus egyensúlyban vannak. A dinamikus egyensúly biztosítja a talaj tápanyag-pufferoló képességét, amin azt értjük, hogy a talajoldatban az egyes tápelemek koncentrációja bizonyos határok között állandó értéken marad, függetlenül attól, hogy a növények tápanyagot vesznek fel, illetve a trágyákkal tápanyagokat viszünk a talajba. A talajok tápanyag-szolgáltatása a tartalékformák átalakulási sebességével jellemezhető. Ha A-val jelöljük a tápelemek mobilizálható, B-vel pedig a közvetlenül felvehető formákat, akkor az alábbi átalakulások mehetnek végbe, míg az egyensúly be nem áll: v1 [A] →← [B]. v2 Vagyis az átalakulás reverzíbilis. A talaj tápanyag-szolgáltató képességét a v1 sebességű folyamat, a tápanyaglekötődést pedig az ellenkező irányú (v2) folyamat határozza meg. Egyensúlyi állapotban v1 = v2. A növények ellátásának alapvető feltétele, hogy a következő egyenlőség, illetve egyenlőtlenség fennálljon: [A] + [B] >‗ [C], 48 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

ahol: [A], [B] = a talaj tápelemtartalma az adott talajrétegben (kg/ha), [C] = a növény tápelemszükséglete (kg/ha). Fentiekből következik, hogy a talajok tápanyag-szolgáltató képességének jellemzésére a könnyen oldható tápelemtartalmon kívül ismernünk kell a mobilizálható készleteket is. A talajban lejátszódó folyamatokra a növények tápanyagfelvétele is hatással van (20. ábra). Az ábrán a növény tápelemfelvételét a talajoldatba nyúló lopó jelképezi. A növény–talaj kapcsolat statikus modelljét az ábra (a) része, dinamikus modelljét a (b) része szemlélteti. A statikus modell nem veszi figyelembe a növény tápelemfelvételének ütemét és a talajban lejátszódó folyamatok sebességét, a dinamikus modell erre is kiterjed.

20. ábra - A tápanyag-szolgáltatás modelljei a) statikus, b) kinetikus (Buzás 1987)

Az agrokémiai kutatások egyik fontos feladata a tápelem-felvételi dinamika tanulmányozása, illetve meghatározása különböző növényfajokra, továbbá a talajban lejátszódó átalakulások sebességének közelítő becslése. Pontos meghatározásuk még modellkísérletekben is nehéz, mivel sok tényezőtől függenek.

10.1.1. Kérdések Mi az egyes tápanyagformák jelentősége a növények

1. táplálásában?

2. Mit nevezünk könnyen oldható, kicserélhető, biológiailag kötött, az agyagásványok rétegrácsai között fixált, illetve kémiailag kötött tápelemeknek? Jellemezze az egyes formákat! 3. egymástól a nitrogén-, foszfor-, káliumtartalékok?

Melyek a tartaléktápanyagok, és miben különböznek

4. Mit nevezünk tápanyag-pufferoló képességnek, és hogyan jellemezhető a talajok tápanyag-szolgáltató képessége? 5. Mi a szerepe, jelentősége a talajban végbemenő átalakulási folyamatoknak a növények táplálkozása szempontjából? Jellemezze a statikus és dinamikus modellt!

10.2. A talaj tápanyagkészletének változása A talajok tápanyagkészlete állandóan változik. A termésekkel évről évre jelentős mennyiségű tápanyagot vonunk el, a tápanyagok kimosódása és esetenként a denitrifikáció ugyancsak veszteséget okozhat. E veszteségeket kell a műtrágyázással és szerves trágyákkal pótolnunk, ezért beszélünk tápanyag-utánpótlásról. A talaj tápanyagkészletét gazdagíthatja még a mikroszervezetek nitrogénkötése, a csapadékkal a talajba jutó


Agrokémia

tápanyag. A felső talajrétegek tápelemtartalmát ezenkívül a talajvízből kapillárisan felemelkedő tápelemek növelhetik. A terméssel elvont tápanyagmennyiség a termés nagyságától és a terméssel kivont úgynevezett fajlagos tápelemtartalomtól függ. Nagyságát kg/t vagy kg/10 t egységben adjuk meg. Tájékoztatásul közöljük Sarkadi adatait, amelyek alapján a különböző kultúrák fő- és melléktermésével kivont nitrogén-, foszfor- és káliummennyiség becsülhető (26. táblázat). Búzával pl. 5 t/ha termés esetén mintegy 125 kg N, 50 kg P2O5 és 90 kg K2O hatóanyagot vonunk el a talajból. A kapásnövényekkel, szálastakarmányokkal általában többet.

26. táblázat - Néhány fontosabb szántóföldi növény átlagos tápanyagigénye (Sarkadi 1957) Növény, növénycsoport

A főtermés egysége

N

P 2O 5

K2O

kg/főtermés egység

Őszi búza (intenzív) 1 t szem

25

10

18

Rozs

1 t szem

26

11

24

Rizs

1 t szem

22

10

20

Őszi árpa

1 t szem

27

10

26

Tavaszi árpa

1 t szem

24

10

22

Zab

1 t szem

27

10

25

Kukorica (hibrid)

1 t szem

22

9

20

Hüvelyesek

1 t szem

60*

15

40

Napraforgó

1 t szem

50

20

150

Repce

1 t szem

50

25

40

Olajlen

1 t szem

50

20

30

Mák

1 t szem

55

20

50

Cukorrépa

10 t gyökér

40

15

60

Takarmányrépa

10 t gyökér

30

10

50

Burgonya

10 t gumó

60

20

90

Burgonya (intenzív) 10 t gumó

40

15

60

Rostkender

1 t kóró

15

6

18

Rostlen

1 t kóró

12

6

10

Dohány

1 t levél

45

15

80


Agrokémia

Évelő pillangós

1 t széna

25*

7

20

Rét, legelő

1 t széna

17

6

20

Silókukorica

10 t zöld

25

10

35

Egyéb szálas takarmány

10 t zöld

15–(50)*

12

40

* a nitrogénigény egy részét a nitrogénkötő mikroorganizmusok fedezik A tápanyagok kimosódásának mértéke függ a talajon átszivárgó víz mennyiségétől, a talaj tápanyagtartalmától és ennek oldhatóságától, az adszorbeált kationok kötéserősségétől, a mikrobiológiai folyamatok intenzitásától, a talaj kötöttségétől és egyéb tényezőktől. Ennek következtében egy-egy tápanyag kimosódási vesztesége széles határok között változhat (27. táblázat).

27. táblázat - A tápanyagok kimosódása különböző talajokon (kg/ha/év) (Vömel 1965/66 szerint) Talaj

N

K

Na

Ca

Mg

Homok

12–52

7–17

9–52

110–300

17–43

Vályog

9–44

3– 8

11–45

21–176

9–61

Lösz

0–27

0–14

1–69

0–242

0–37

Agyag

5–44

3–8

9–42

72–341

10–54

A kationok közül a kalcium és magnézium mosódik ki legnagyobb mértékben. A kalcium- és magnéziumveszteség meghaladja a terméssel kivont értéket. A kalcium és magnézium kimosódása az adszorbeált kationtartalommal arányos. A nátrium viszonylag erőteljes kimosódása azzal függ össze, hogy a Na+ kisebb erővel kötődik a talajkolloidokhoz, mint a Ca2+ és a Mg2+. A káliumkimosódás függ a káliumtrágyázás mértékétől és az agyagtartalomtól; kötött talajokon csekély, homokon nagyobb. A nitrogén kimosódása elsősorban a csapadékos évszakokban következik be nitrát formában. A nitrátveszteség erősen függ a trágyázás mértékétől, a nitrifikáció ütemétől és a talaj mechanikai összetételétől. Kötött talajokon mérsékeltebb, mint pl. homokon. A foszforvegyületek kis oldhatósága következtében a foszfor nem mosódik ki számottevő mennyiségben. Lejtős területeken jelentős tápanyagveszteség léphet fel erózió következtében. A tápanyagban gazdag talaj, illetve az oldható tápanyagok a magasabban fekvő részekről a mélyebb részekre mosódnak le. A denitrifikáció levegőtlen viszonyok között játszódik le: a NO3-N molekuláris nitrogénné redukálódik, így a talajban nitrogénveszteség jön létre. A talaj tápanyagkészletét növeli a különböző mikroszervezetek nitrogénkötése (lásd nitrogén-körforgalom). A csapadékkal a talajba jutó tápanyagmennyiségek becslésére világszerte sok mérést végeztek, az adatok tág határok között ingadoznak. Átlagos mennyiségük (kg/ha/év): –

N = 20–30, a trópusokon 25–60,

–

S = 10–50, 51 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

–

Ca = 5–40,

–

Mg = 2–6,

–

Na = 1–10,

–

K = 2–6,

–

P = 0,2–2.

Egyes elemek az iparvidékek, illetve a tengerek közelében a megadottnál nagyobb mennyiségben is előfordulhatnak a csapadékban.

10.2.1. Kérdések 1. tápanyagkészletére?

Milyen

folyamatok

hatnak

a

talajok

2. Milyen nagyságrendű a termésekkel kivont tápanyag mennyisége a gabonafélék, a kapás- és takarmánynövények esetében? 3. Milyen mennyiségű tápelem kimosódása lehetséges évente, hektáronként, mitől függ a tényleges veszteség? Mennyi tápelem jut a talajba a csapadékkal évente,

4. hektáronként?

10.3. A talajoldat összetétele, az ionok mozgása A növények tápanyagfelvételét a talajoldat összetétele határozza meg. Az egyes elemek ionkoncentrációi között nagyságrendi különbségek lehetnek, mennyiségük a talaj kémhatásától és az adszorpciós komplexum kationösszetételétől függ. Savanyú, kilúgzott talajokon általában kisebb a tápelemek koncentrációja a talajoldatban (28. táblázat).

28. táblázat - A talajoldat tápanyag-koncentrációja (mmol) Elem

Koncentrációtartomány

Savanyú talajok

CaCO3-tartalmú talajok

Ca

0,5–38

3,4

14

Mg

0,7–100

1,9

7

K

0,2–10

0,7

1

Na

0,4–150

1,0

29

N

0,16–55

12,1

13

P

0,001–1

0,007

0,03

S

0,1–150

0,5

24

Cl

0,2–230

1,1

20

A foszforvegyületek rossz oldhatósága, lekötődése miatt a talajoldatban nagyon kicsi a foszfátionok koncentrációja. A kis foszfátkoncentráció csak úgy biztosíthatja a növények foszfátellátását, ha a vegetáció


Agrokémia

során a tápanyagfelvétel ütemének megfelelően állandóan újabb mennyiségek oldódnak a szilárd fázisból. A növények tápanyagellátása tehát nagymértékben függ az oldódási folyamatok sebességétől. A növények tápanyagellátását nemcsak a talajoldat koncentrációja határozza meg, hanem az ionok mozgása is. A zavartalan ellátáshoz szükséges, hogy a tápelemek ionjai megfelelő ütemben jussanak a gyökér környezetébe. Az ionszállítás túlnyomórészt anyagáramlás (mass-flow) és diffúzió révén megy végbe. Az anyagáramlás jellemzője, hogy az oldott anyagok a talajoldattal együtt mozdulnak el. A transzspiráció, illetve a növények vízfelvétele következtében a gyökér környezete elszegényedik vízben, az így létrejövő szívóerő hatására a talajoldat és vele együtt a benne oldott tápionok a gyökér irányába áramlanak. Az anyagáramlással szállított ionmennyiség a transzspiráció mértékétől, a talajok víztartalmától és a pórusok méretétől függ. A diffúzió koncentrációkülönbségek kiegyenlítődésére meginduló ionvándorlás. Akkor jön létre, ha az anyagáramlással odaszállított ionmennyiség nem fedezi a növény szükségletét, illetve a gyökérzet aktív gócai közelében lecsökken az egyes ionok koncentrációja, és ekkor a kialakult koncentrációgradiens hatására megindul a hiányzó ion diffúziója a gyökérhez. A diffúzió megközelítőleg Fick I. törvényével írható le:

, ahol: Q = az A felületen t idő alatt áthaladó tápanyagmennyiség, A = diffúziós felület, D = diffúziós koefficiens, c = koncentráció, x = szállítási úthossz. A szállított ion mennyiség a dc/dx koncentrációgradienstől, illetve a diffúziós felület (A), nagyságától függ. A felületet első közelítésben a talaj víztartalma határozza meg, de figyelembe kell vennünk azt is, hogy a diffúzió szinte csak a talajrészecskékhez lazán kötődő vízrétegekben játszódik le, az erősen kötött rétegekben alig. A diffúziós koefficiensek kisebbek a talajban, mint a tiszta sóoldatokban. Nagyságrendjük oldatokban 10 –5 cm2/s. A Ca2+, Mg2+ és K+ mozgása nedves talajban 10–7 cm2/s, az erősebben kötött H2PO4–, HPO42–-ionoké pedig 10– 9 cm2/s értékkel jellemezhető. Mérések és számítások alapján igazolható, hogy a talajok nagy részénél a kalciumkoncentráció olyan nagy, hogy a gabona és más kultúrák szükségletét az anyagáramlással szállított ionmennyiség fedezi. Ezzel szemben a foszfor koncentrációja a növények szükségletéhez mérten olyan kicsi, hogy az ellátást szinte kizárólag a diffúzió biztosítja. A többi tápelemnél nagyon változó a diffúzió és az anyagáramlás aránya az ionszállításban, de többnyire az anyagáramlás van túlsúlyban. Általánosságban megállapítható, hogy a gyökerekhez szállított ionok mennyiségét alapvetően a talaj víztartalma és az ionok koncentrációja határozza meg. A mikroelemek esetében a talajoldat kis ionkoncentrációi következtében a gyökerek és a mikroszervezetek által termelt redukáló és komplexképző vegyületek is szerepet játszanak az oldhatóság növelésében és ezen keresztül a szállításban.

10.3.1. Kérdések 1. Mitől függ a talajoldat összetétele, milyen különbségek figyelhetők meg az egyes elemek mennyiségében savanyú és karbonátos talajokon? 2.

Mi a különbség az anyagáramlás és a diffúzió között?

3. szállított ionmennyiség?

Hogy szól a Fick-törvény, és mitől függ a diffúzióval

4.

Mi a szerepe a diffúziónak a növények ellátásában?

10.4. A talaj kémhatása 53 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Agrokémia

A talajok kémhatását meghatározott arányú talaj/víz szuszpenzió pH-értékével jellemezzük. A szuszpenzió vízzel vagy különböző híg sóoldatokkal készíthető. Legismertebb a pH víz és pHKCl érték. A talajok kémhatása közvetlenül és közvetve befolyásolja a növények növekedését és fejlődését. Közvetlen hatása a tápanyagok oldódásában és a tápanyagfelvételben érvényesül. A tápelemek oldhatóságát a pH függvényében a 21. ábra szemlélteti.

21. ábra - Tápelemek oldódása a pH függvényében (Troug 1948)

A növények tápanyagfelvételének a gyengén savanyú, illetve a semlegeshez közelálló kémhatás a legmegfelelőbb. A foszfátionok a savanyú talajoldatban jelenlévő vas- és alumíniumionokkal nehezen oldható vegyületeket képeznek, lúgos talajban viszont oldhatatlan kalcium-foszfátok képződnek. A lúgos kémhatás a mikrotápelemek felvétele szempontjából is kedvezőtlen, mivel a mikroelemek – a molibdén kivételével – savanyú kémhatástartományban oldódnak jobban. Az erősen savanyú kémhatás viszont toxikus mennyiségű mikrotápelem oldódásához és felvételéhez vezethet. A kémhatás közvetett hatásaként említhető, hogy a mikroszervezetek tevékenysége is a semlegeshez közeli pHtartományban a legkedvezőbb. A savanyú kémhatás akadályozza a nitrifikációt. Erősen savanyú közegben csökken a talajkolloidok stabilitása és a kationadszorpciós kapacitás. Ennek következtében romlik a talaj szerkezete, levegő- és vízgazdálkodása. A H+-ok kicserélik az adszorbeált fémkationok (Ca2+-, Mg2+-, K+-, Na+ionok) egy részét, így ezek könnyebben kimosódhatnak. A növények az erősen savanyú kémhatású talajban rosszul fejlődnek, ami részben kalciumhiánnyal, részben a toxikus hatású ionok (pl. Al3+) fokozott oldódásával magyarázható. Az Al3+-ionok csak a pH =5-nél savanyúbb talajoldatban fordulnak elő nagyobb koncentrációban, mennyiségük a pH csökkenésével exponenciálisan növekszik. Az egyes növényfajok kémhatás optimuma és tűrőképessége eltérő, a termesztés pH-határait a 22. ábra szemlélteti.

22. ábra - Kultúrnövények termesztésének pH-optimumai (Klapp 1951)


Agrokémia

Savanyú kémhatást kedvelő növény pl. a csillagfürt. A rozs, burgonya, zab viszonylag széles kémhatástartományban termeszthető, de pH-optimumuk a savanyú tartományba esik. A búza kevésbé érzékeny a kémhatásra, a pH-optimuma viszont a semleges és gyengén savanyú kémhatás határán van. Az árpa, a cukorrépa és a vörös here a semlegeshez közeli tartományban fejlődik a legjobban. A lucerna, mint kifejezetten kalciumigényes növény, a gyengén lúgos talajokon hozza a legjobb termést. A talaj nélküli termesztésben (hidropónia) a legtöbb növény 4,5–6,0 pH-tartományban nevelhető a legjobb eredménnyel. Ez is azt igazolja, hogy a talajban az egyes kultúrák fejlődésére nem a H +-koncentráció növekedése hat kedvezőtlenül, hanem ennek kísérő jelenségei. A kalciumkedvelő növényeknél pedig a kalciumkoncentráció szab határt a termesztésnek. A talajok savanyúságának kialakulásában a képződési viszonyok (kilúgzás), az ipari és lakossági levegőszennyeződésből eredő savas esők és a műtrágyázás játszik szerepet. A műtrágyák közül leginkább az ammóniumsók és a karbamid savanyítják a talajt. Az ammóniumionok nitrifikációja során H +-ionok keletkeznek, ezért is kerülni kell a szükségesnél nagyobb ammóniumműtrágya-adagokat. A foszfor- és káliumműtrágyák savanyító hatása az előzőeknél kisebb mértékű. A savanyító hatás különösen a kolloidban szegény, kis pufferkapacitású talajokon érvényesül. A talaj pH-pufferoló képességén a talajok kémhatás-kiegyenlítő tulajdonságát értjük. A kémhatás-kiegyenlítő képességet a szerves és szervetlen kolloidok, a szénsav és sói biztosítják. A humuszanyagok közül a humuszsavak és azok sói képeznek pufferrendszert. A gyengén humuszos homoktalajok pufferkapacitása a legkisebb.

10.4.1. Kérdések 1. közvetett hatása a tápanyag-gazdálkodásban?

Miben nyilvánul meg a talaj kémhatásának közvetlen és

2. kialakulását?

Milyen tényezők befolyásolják a savanyú kémhatás

3. mi a jelentősége?

Mitől függ a talajok kémhatás-kiegyenlítő képessége,

10.5. A talaj redoxipotenciálja


Agrokémia

A talajban számos redoxirendszer hat a növények tápanyagfelvételére és a talajéletre is. A talajok redoxiviszonyait alapvetően a pórusok levegő-víz telítettsége határozza meg, a kémhatás pedig módosítja. A pórusok telítődése vízzel redukciós viszonyokat teremt. A talajban a különböző ionok redukciója jól definiált sorrendben követi egymást, redoxitulajdonságaiknak megfelelően. Legelőször a denitrifikációs veszteséget okozó nitrátredukció indul meg a talajban, még mielőtt az oxigén teljes mennyisége elfogyna. A folyamatban elemi nitrogén (N2), illetve NO2–, NO és N2O képződik. Alig kisebb redoxipotenciálok mellett következik be a Mn(III-IV)-oxidok redukciója Mn2+-ionná. A Fe(III)oxidok redukciója Fe2+-ionokká csak akkor játszódik le, amikor már sem oxigén, sem NO3– nincs jelen. Ezt követi a SO42– és S2–-ionok redukciója kénhidrogénné, továbbá a HCO3–-ionok átalakulása metánná, majd az egyéb anyagok redukciója. A különböző redoxifolyamatokra jellemző, kísérletileg meghatározott és egységesen (pH = 7-re) számított redoxipotenciál-értékeket a 29. táblázatban közöljük.

29. táblázat - Redoxifolyamatok redoxipotenciál-értékei a talajban Redoxireakció

Eh- (V)

A NO3--redukció kezdete

0,45–0,55

A Mn2+-képződés kezdete

0,35–0,45

O2 nem mutatható ki

0,33

NO3- nem mutatható ki

0,22

A Fe2+-képződés kezdete

0,14

A SO42--redukció kezdete, S2--képződés

–0,05

SO42- nem mutatható ki

–0,18

A redoxipotenciál értéke a pH emelkedésével csökken (23. ábra). A jól szellőző, savanyú talajok redoxipotenciálja nagy, elérheti a +0,8 V értéket. A levegőtlen, semleges, illetve lúgos talajokon ezzel szemben kicsi a redoxipotenciál, még negatív érték is lehet –0,35 V-ig. A redoxiviszonyok a talajban évszakonként is változnak, a különbség elérheti a 0,1–0,8 V-ot. Az ingadozás azokban a talajrétegekben a legnagyobb, amelyekben a talajvíz hatása érvényesül. A humuszban gazdag szintekben víztelítődés hatására a redoxipontenciál gyorsabban csökken, mivel itt a szervesanyag-bontó szervezetek gyorsabban felhasználják az oxigént, mint a humuszszegény talajrétegekben.

23. ábra - A talajok redoxipotenciálja és a pH-értékek közötti összefüggés; a reakcióban részt vevő anyagok aktivitása 10-5 mol/l, O2-nyomás = 1 atm (Horneman)


Agrokémia

10.5.1. Kérdések 1. Mi határozza redoxipotenciálját, mi a szerepe a tápanyag-gazdálkodásban? 2. potenciál csökkenésével?

meg

alapvetően

a

talajok

Milyen sorrendben mennek végbe a redoxifolyamatok a

3. Mekkora a redoxipotenciál értéke jól szellőző, savanyú talajon, illetve levegőtlen, semleges vagy lúgos talajon?

10.6. Az ionadszorpció és szerepe a tápanyag-gazdálkodásban Megkülönböztetünk kation- és anionadszorpciót. A talajkolloidok felülete többnyire negatív töltésű, így elsősorban kationokat képesek megkötni. Az anionadszorpció előfeltétele a pozitív töltésű talajkolloid. A kationadszorpció a tápanyag-gazdálkodás szempontjából kedvező hatású, mivel védi a kationokat a kimosódástól, ugyanakkor a növények számára hozzáférhetőek. Az adszorbeált ionok és a talajoldat ionjai között egyensúly alakul ki. Az anionadszorpciókedvezőtlen hatású, mivel egyes anionok, pl. a foszfátionok, a növények számára hozzá nem férhető formában kötődnek le.

10.6.1. A kolloidok töltésének kialakulása A kationadszorpció előfeltétele a negatív töltésű szervetlen vagy szerves kolloidok kialakulása. Negatív töltésű felületek az alábbi folyamatokban jöhetnek létre: • a háromrétegű agyagásványokban előforduló izomorf helyettesítés (Al, illetve Si helyettesítése kisebb vegyértékű fémionnal), • és ≡AlOH-csoportok disszociációja,

az agyagásványok törésfelületein elhelyezkedő ≡SiOH

• csoportjainak disszociációja.

a

huminsavak

karboxil-

és

fenolos

hidroxil-

Az izomorf helyettesítés révén állandó, a disszociációs folyamatokban változó, töltések jönnek létre, mivel a disszociáció pH-függő. A H+-koncentráció növekedése a talajban, visszaszorítja a protonleadással járó disszociációs folyamatokat: ≡

SiOH →←≡ SiO– + H+


Agrokémia

R–COOH →← R–COO– + H+ A csökkent disszociáció savanyú talajokon a kationadszorpciós kapacitás mérséklődését eredményezi. Az =AlOH-csoportok amfoter tulajdonságúak, gyengén lúgos vagy semleges közegben protont adnak le, savas közegben protont vesznek fel: lúgos közeg: =Al – OH →← =AlO– + H+ savas közeg: =Al – OH + H+→← =AlOH+2 Az utóbbi folyamat következtében a savanyú talajokon anionadszorpció jöhet létre. A humusz kolloidok is amfoter jelleműek, mivel amino- és karboxil-csoportot tartalmaznak. A talajokban, kolloid állapotban jelenlévő kovasavgél és fémhidroxid-gélek is képesek ionokat megkötni. Adszorpciós képességük a kolloidok öregedésével csökken. A kovasavgélek csak kationokat kötnek meg. A vas ésaz alumínium oxid-hidroxidjai amfoter jelleműek, vagyis az izoelektromos pont közelében nincs sem kation-, sem anionmegkötő képességük. Savas közegben pozitív töltésűek, és anionmegkötésre, elsősorban foszfátion-megkötésre képesek. Lúgos közegben negatív töltés alakulhat ki, ami kationfelvételt tesz lehetővé (24. ábra). Az izoelektromos pont értéke pH = 5–9 között változhat!

24. ábra - Vas-oxihidrát felületi töltésének változása a közeg kémhatásától függően

10.6.2. A kationadszorpció törvényszerűségei A negatív töltéssel rendelkező kolloidok vonzzák a kationokat. E vonzó hatással szemben érvényesül a Brownféle mozgás, az ionok vizes közegben egyenletes eloszlásra törekszenek. A kationok kationfelhő alakjában helyezkednek el a felület közelében, a felülettől távolodva egyre kevesebb kation található, mivel a térerősség a távolság növekedtével csökken. Az anionok koncentrációja éppen fordítva: a felülettől távolodva növekszik. A felületen egyensúlyi állapotban meghatározott kation/anion arány alakul ki (Gouy–Chapman-eloszlás, 25. ábra). A felülettől bizonyos távolságra – mintegy 10 nm-re – a térerő már nincs hatással az ionok eloszlására (1 nm =10–9m). Itt kezdődik az úgynevezett „külső oldat”, amelyben a kationkoncentráció megegyezik az anionkoncentrációval. Ennek megfelelően az úgynevezett „belső oldat” a felület közelében elhelyezkedő réteg, amelyben a kation- és anionkoncentráció nem egyforma.

25. ábra - A térerő és az ioneloszlás alakulása (Mengel, Kirkby 1979)


Agrokémia

Donnan kísérletileg igazolta, hogy a külső és belső oldat között meghatározott egyensúly áll be. Az egyensúlyra jellemző: • Minél nagyobb egy kation töltése, annál nagyobb mértékben halmozódik fel a belső oldatban (vegyértékhatás). • Annál nagyobb a kationok felhalmozódása a belső térben, minél nagyobb az indiffuzíbilis anionok koncentrációja a külső tér koncentrációjához képest (koncentrációhatás). A koncentrációhatás következtében a nagyobb töltéssel rendelkező adszorpciós felületeken (agyag-, humuszrészecskék) a többértékű kationok nagyobb mennyiségben kötődnek meg, mint az egyértékűek. Az agyagásványok közül a nagyobb adszorpciós kapacitású montmorillonit a kaolinithoz mérten viszonylag több kalciumot adszorbeál, mint káliumot:

agyagásványok

Ca/K arány

növekvő

kaolinit

5,0

adszorpciós

illit

8,1

kapacitás

montmorillonit

22,1

A kalcium a káliumhoz képest nagyobb mértékben adszorbeálódik híg oldatban, mint tömény oldatban (hígulási effektus). Éppen ezért ha a talajoldat esőzés vagy hóolvadás következtében felhígul, a két- és többértékű kationok nagyobb mértékben adszorbeálódnak, mint az egyértékűek. A talajoldat koncentrációjának növekedése (pl. párolgás révén) ellenkező hatású. A többértékű kationok ez esetben kisebb mértékben adszorbeálódnak. A kationarányok változását a talajnedvesség függvényében a 26. ábra szemléleti. Az említett változások tavasszal a kalcium-, magnézium-, nyáron pedig a káliumkoncentráció csökkenését okozhatja a talajoldatban.


Agrokémia

26. ábra - Az egy- és kétértékű adszorbeált kationok arányának változása a talajnedvesség függvényében (Wiklander 1958)

A Donnan-eloszlás előfeltétele, hogy a belső oldat indiffuzíbilis ionjai egyenletes eloszlásúak és így az elektromos erőtér homogén legyen. Ez azonban csak akkor biztosított, ha közel helyezkednek el egymáshoz. Így pl. az agyagásványok töltéssel rendelkező rétegei között a távolság kisebb, mint 2 nm, köztük a diffuzíbilis ionok eloszlása egyenletes. E feltételek a talajban nem mindig biztosítottak, mivel a negatív töltéssel rendelkező kolloidok egyenetlen felülete érintkezik a talajoldattal. Ilyen körülmények között a Gapon-egyenlet írja le jobban az adszorbeált és az egyensúlyi oldatban szabadon lévő ionok mennyiségi kapcsolatát. Egy- és kétértékű ionokra: általánosságban: a K+, Ca2+-ionok esetében:

,

,

ahol: (Me+)adsz, (Me2+)adsz = adszorbeált kationmennyiség (mol), (Me+), (Me2+) = kationkoncentráció az egyensúlyi oldatban (mol/dm3), k = Gapon-együttható. A Gapon-együttható(k) nem konstans, számértéke a kationok töltéssűrűségétől és esetenként a specifikus kötődési lehetőségektől függ pl. rétegrácsok felületén, a törésfelületeken vagy a rétegek között. Ezért szelektivitási együtthatónak is nevezik.

10.6.3. Anionadszorpció Az anionok adszorpciója elsősorban a savanyú talajokra jellemző. Megkülönböztetünk nem specifikus és specifikus anionadszorpciót. A nem specifikus adszorpció gyenge elektrosztatikus kötődés a talaj felületén. Előfeltétele a pozitív töltés kialakulása a talajkolloidokon. Savanyú közegben az agyagásványok törésfelületein és különösen a vas- és alumínium-oxid-hidroxidokon a Me-OH-csoportokhoz protonok kapcsolódnak, így jön létre a pozitív töltés. Az anionok elektrosztatikus megkötése hasonló a kationadszorpcióhoz: bármely anion kötődhet a pozitív töltésű felülethez, és onnan kicserélhető. A nem specifikus anionadszorpciót a koncentrációviszonyok határozzák meg. Ezzel a laza kötődéssel kapcsolódnak a klorid-, nitrát- és szulfátionok. A specifikus anionadszorpció(kemiszorpció) ligandumcserével valósul meg. Az anionok specifikus adszorpciója során az anionok a Coulomb-erőknél nagyobb kötési energiával kapcsolódnak a felülethez, és így a növény számára nem felvehetők.


Agrokémia

Az egyes anionoknak különböző az affinitása a kötéshelyekhez. Így pl. a foszfát-, molibdenát-, szilikát- és arzenátionok erősen, a borát- és szulfátionok pedig csak lazán kötődnek a kolloidokhoz. A klorid- és nitrátionok nem kötődnek specifikusan. Különösen erős a foszfátionok kötődése. Feltételezik, hogy a foszfátionok a vas- és alumínium-oxid-hidroxidok koordinációs szférájába képesek beépülni OH-, illetve OH2-ligandumok kiszorításával. Ennek következtében egy vagy több vas-, illetve alumíniumatomhoz is kötődhetnek az (1) és (2) reakcióegyenlet szerint:

Az anionadszorpció függését a pH-tól és az agyagminőségtől a 27. ábrán szemléltetjük. Látható, hogy a foszfátionok mennyivel nagyobb mértékben kötődnek, mint a szulfát- és kloridionok, továbbá hogy a foszfátionok még a semleges pH-tartományban is jelentős mennyiségben lekötődnek. A kaolinitos agyagfrakció nagyobb mennyiségű foszfátiont köt meg, mint a szmektites.

27. ábra - Az anionadszorpció és a pH kapcsolata (Scheffer, Schachtschabel 1979)

Az anionadszorpció mértéke talajonként változó, általánosságban a következő sorrend adható meg: foszfát > arzenát > szilikát > molibdenát > > szulfát > klorid = nitrát. 10.6.3.1. Kérdések 1. Melyek az ionadszorpció előfeltételei, hogyan jönnek létre a negatív, illetve pozitív töltésfelületek a talajban? 2. meg a külső és belső oldat határát?

Mi jellemzi a Gouy–Chapman-eloszlást, mi határozza

3. alatt?

Mit értünk vegyértékhatás, illetve koncentrációhatás


Agrokémia

4. töményedése az adszorbeált kationok arányaiban?

Mit

eredményez

a

talajoldat

hígulása,

illetve

5. Hogyan írja le a Gapon-egyenlet az adszorbeált és az egyensúlyi talajoldatban jelenlévő ionok kapcsolatát; mit kell tudni a Gapon-együtthatóról? 6. ionok kötődnek nem specifikusan?

Mi jellemzi a nem specifikus anionadszorpciót, milyen

7. Hogy jön létre a specifikus anionadszorpció, milyen a kötés erőssége, és melyek azok az ionok, amelyek ezzel a kötéssel kötődnek a talajkolloidok felületéhez?


2. fejezet - Tápelemek a talajban, a növényben 1. A nitrogén A nitrogén az aminosavak, fehérjék, nukleinsavak és nukleotidok, valamint a klorofill alkotórésze. Ebből következik, hogy az élet hordozójának, a protoplazmának és a genetikai információkat tároló és átadó sejtelemeknek, a kromoszómáknak, géneknek és riboszómáknak is fontos alkotóeleme. Az életműködést szabályozó enzimek alkotórészeként nélkülözhetetlen az anyagcsere-folyamatokban, ezenkívül előfordulhat egyes, növényfajonként specifikus vegyületekben, pl. az alkaloidokban is.

1.1. Nitrogén a talajban A termés mennyiségét a nitrogénellátás határozza meg legnagyobb mértékben, ezért a talajok nitrogéntartalma a termékenységük fontos tényezője. Ásványi talajokon az összes nitrogéntartalom 0,02–0,4% között ingadozik. A művelt rétegben az összes nitrogénnek több mint 95%-a szerves kötésben van jelen, és mennyisége a humusztartalommal arányos. A növények a talaj összes nitrogéntartalmának csak tört részét képező szervetlen formákat tudják hasznosítani NO3– és NH4+-ionként. Az NH4+-ion kisebb része könnyen kicserélhető formában a talajkolloidokon adszorbeálva, nagyobb része pedig a háromrétegű agyagásványok rétegrácsai között, fixált állapotban található. A növények nitrogénellátásában a légkör képezi a tartalékforrást. A levegő nitrogénjét a növények nem tudják közvetlenül hasznosítani, csak a mikroszervezetek közreműködésével válik hozzáférhetővé. A műtrágyák gyártásához is a levegő nitrogénjét használjuk. A nitrogén a természetben állandó körforgásban van. A nitrogén-körforgalom(28. ábra) egyes folyamatai a talajt nitrogénben gazdagítják, míg más folyamatokban talajt nitrogénveszteség éri. A talajt gazdagító folyamatok: műtrágyázás, szerves trágyázás és mikroszervezetek nitrogénkötése. A veszteségforrások: a növények nitrogénfelvétele, a denitrifikáció, nitrogénkimosódás. A talaj szerves nitrogénvegyületei az ammonifikáció és nitrifikáció során alakulnak át növény számára hasznosítható formákká.

28. ábra - A nitrogén körforgalma

1.1.1. Biológiai nitrogénkötés


a a a a

Tápelemek a talajban, a növényben

A levegő nitrogénjét a szabadon élő és szimbiózisban élő mikroszervezetek képesek megkötni. A szabadon élőaerob mikroszervezetekhez tartozik az Azotobacter chroococcum és az Azotomonas insolita. A jól levegőzött, gyengén savanyú vagy semleges kémhatású talaj kedvező életfeltételeket biztosít számukra. E szervezeteknek életműködésükhöz könnyen bontható szerves szénforrásokra, pl. szénhidrátokra, illetve egyszerű cukrokra van szükségük. Hatásukat éppen ezért elsősorban szénhidrátbontó szervezetek (pl. cellulózbontók) jelenlétében fejtik ki. Szabadon élő anaerob szervezetek a különböző Clostridium fajok, amelyek elsősorban savanyú erdőtalajokban fordulnak elő. A szabadon élő nitrogénkötő szervezetek szerepét nem szabad túlbecsülni. A kötött nitrogén mennyisége a körülményektől függően változhat, különböző mérések és becslések szerint 2–40 kg/ha lehet a szabadon élő szervezetek által évente megkötött nitrogén. A növények nitrogénellátásában igen fontos szerepet játszanak a pillangós növényekkel szimbiózisban élő nitrogénkötő szervezetek. E szervezetek a különböző Rhizobium leguminosarum(Bacterium radicicola) fajok, amelyek a pillangósok gyökerén a baktériumok hatására képződő gümőkben élnek, gyökérgümőbaktériumoknak is nevezik őket. A Rhizobium fajok nitrogénkötése jelentős. Évente mintegy 100–200 kg/ha között ingadozhat az általuk megkötött nitrogénmennyiség. Az említett szimbiózis abban áll, hogy a szénautotróf gazdanövény a szénheterotróf baktériumokat szénhidrátokkal látja el, míg a baktériumok a gazdanövénynek szerves nitrogénvegyületeket (aminosavakat, amidokat) juttatnak. Az egyes Rhizobium fajok csak meghatározott pillangósokkal élnek szimbiózisban. Így pl. a vörös here gümőbaktériumai nem idézhetnek elő gümőképződést más pillangósoknál, vagy a borsó gümőbaktériumai hatástalanok a hereféléknél és lucernánál. A Rhizobiumok nitrogénkötése messzemenően alkalmazkodik a gazdanövény életritmusához. A nitrogénkötés alakulását a vegetációs periódusban a 29. ábra szemlélteti. Látható, hogy a kezdeti időszak után a legtöbb kötött nitrogén a gazdanövénybe megy át. Kitűnik továbbá, hogy a kezdeti időszakban a gazdanövény külső nitrogéntáplálásra szorul, mivel ekkor még a gazdanövény látja el nitrogénnel a gümőbaktériumokat is.

29. ábra - A borsó és gyökérgümőinek N-tartalma a vegetációs időszak különböző szakaszaiban (Virtanen 1953) 1. fertőzési időszak, 2. gümőképződés, 3. intenzív Nszállítás a gazdanövénybe, 4. bakteroidok átalakulása baktériumokká



A pillangósoknak tehát a fejlődés kezdeti szakaszában szükségük van a talaj nitrogénkészletére, emiatt esetenként kisadagú nitrogéntrágyázás is javasolható. A kisadagú „start”-nitrogén elősegíti a növények fejlődését és a gümőbaktériumok életműködését. Kimutatták, hogy a karbamid, NO3–, NO2–, és NH4+ nagy koncentrációban (1 mmol/dm3 felett) gátolják a nitrogénkötést, mivel blokkolják a nitrogenáz enzim szintézisét. Ezért kerülni kell a nagy nitrogénadagokat. A gümőbaktériumok érzékenyek a talaj kémhatására, az erősen savanyú kémhatást nem kedvelik. Legkedvezőbb a nitrogénkötés a semleges kémhatástartományban. A gümőképződésre kedvezően hat a pótlólagos kalciumellátás. A nitrogénkötésben a legfontosabb szerepet a nitrogenáz enzim játssza, amely két fehérjéből áll, az egyik vasat és molibdént, a másik csak vasat tartalmaz. A Rhizobiumok molibdénszükséglete viszonylag nagy. A borsó gyökérgümőiben pl. tízszer több molibdén mutatható ki, mint a föld feletti részekben. Tehát nem a magasabb rendű növény, hanem a vele szimbiózisban lévő gümőbaktériumok használják fel nagy mennyiségben a molibdént. A szimbiotikus nitrogénkötésben a kobalt is fontos szerepet játszik. Kísérletileg igazolták, hogy a kobaltellátás fokozza a B12-tartalmat a gümőkben. A mikroszervezetek által kötött nitrogén ammónia formájában kapcsolódik a gazdanövény által termelt szénláncokhoz, illetve a ketosavakhoz, aminosavak és amidok szintetizálódnak.

1.1.2. A szerves nitrogénvegyületek átalakítása A talaj, illetve a szerves trágyák nitrogénvegyületei, a mikroszervezetek tevékenysége révén, több részfolyamatban alakulnak át szervetlen formákká: Aminizáció: szerves-N ⎯ ⎯ → R – NH2 Ammonifikáció: R – NH2 ⎯ ⎯ → NH4+ Nitrifikáció: NH4+ ⎯ ⎯ → NO2– ⎯ ⎯ → NO3– Az egyes részfolyamatokban más-más szervesanyag-bontó, illetve -átalakító mikroszervezetek vesznek részt. Az átalakítási folyamatok elsősorban a szerves trágyákkal és gyökérmaradványokkal frissen a talajba került szerves anyagokat érintik, és csak kisebb mértékben a humuszanyagokat. Az ammonifikáció folyamatában az ammonifikáló baktériumok hatására az amino-nitrogén ammóniává alakul át. Az ammonifikálás csak megfelelő talajnedvesség esetén játszódik le. Az NH 3, illetve az NH4+ rosszul szellőző talajokon, kis pH-értékek mellett (pl. láptalajokban vagy rizsföldeken) felhalmozódhat. Jó szerkezetű talajokon, gyengén savanyú, illetve semleges kémhatás esetén az ammónia a nitrifikáció során előbb nitritté, majd nitráttá alakul. A nitrifikáció oxigén jelenlétében lejátszódó oxidációs folyamat. Az átalakulás két, különböző baktériumcsoport, a nitrit- és nitrátképzők hatására játszódik le, bizonyára párhuzamosan, mivel a növények számára mérgező nitritfelhalmozódás csak ritkán tapasztalható. Az átalakulást protonok képződése kíséri: 2 NH4+ + 3 O2 ⎯ ⎯ → 2 HNO2 + 2 H2O + 2 H+ 2 HNO2 + O2 ⎯ ⎯ → 2 HNO3 A vázolt folyamatok kedvező feltételek között viszonylag gyorsan játszódnak le. A nedves közeg és a meleg időjárás elősegíti a nitrifikációt. Így tavasszal és ősszel legnagyobb a nitrátképződés, a nyári hónapokban és télen kisebb mértékű. A növények tápanyagellátása szempontjából elsősorban a nyári szárazság lehet kedvezőtlen hatású. A műtrágyával a talajba juttatott ammónium-nitrogén ugyancsak nitrifikálódik. Így az ammóniumsók és a karbamid használatánál is savanyító hatás lép fel. A szerves anyagok lebomlását és a szerves nitrogénvegyületek átalakulását szervetlen formákká mineralizációnak (ásványosodásnak) nevezzük. A mineralizáció során a nitrogén mobilizálódik, a növények számára hasznosíthatóvá válik. E folyamat fordítottja a nitrogén immobilizációja, amelyben a szervetlen ionokat a mikroszervezetek megkötik. A mineralizáció révén mobilizálódó nitrogén mennyisége a körülményektől függően változik, éves szinten elérheti a szerves nitrogéntartalom 1–2%-át.



A nitrogénmobilizáció, illetve -immobilizáció függ a szerves anyag C/N arányától. A szűk C/N arányú, nitrogénben gazdag pillangós gyökérmaradványok (C/N = 15–25) gyorsabban lebomlanak, mint a nitrogénben szegényebb, tág C/N arányú gyökérmaradványok. Ennek alapján megkülönböztetünk jó és rossz előveteményeket. Kedvezőtlen helyzetet teremthet a szalma vagy kukoricaszár alászántása (C/N = 50–100). Ekkor ugyanis elszaporodnak a cellulózbontó szervezetek, amelyek testük felépítéséhez sok nitrogént használnak fel, és így elvonják a nitrogént a kultúrnövényektől. A jelenség pentozánhatás néven ismert, és a szerves anyag bemunkálásával egyidejűleg adott nitrogénműtrágyával küszöbölhető ki. A nitrogén immobilizációja általában C/N 30 értéknél következik be. Ezért nem használható fel közvetlenül a tág C/N arányú, friss istállótrágya.

1.1.3. Veszteségforrások Anaerob viszonyok között a nitrifikációban képződött nitrit és nitrát ismét ammóniává, illetve molekuláris nitrogénné redukálódhat. Ezt a folyamatot denitrifikációnak nevezzük. A denitrifikáció fokozódik a talaj nedvességtartalmának növekedésével, illetve az oxigénhiány arányában, függ a NO 3-N-tartalomtól és a könnyen bontható szerves anyagok mennyiségétől is. A denitrifikációs veszteség még jól szellőző talajokon is elérheti a felhasznált műtrágyaadagok 15%-át, tömör, összeiszapolódott, nagy nedvességtartalmú talajokon a 30%-ot is meghaladhatja. Kötött talajokon általában nagyobb, mint laza talajokon. Lúgos talajon ammóniagáz távozása folytán is bekövetkezhet nitrogénveszteség, mivel itt az ammóniumsókból ammónia válik szabaddá. Ennek azonban csak kis része vész el, mivel az ammóniagáz a talajoldatban ammóniumionokká alakul át, és az ammóniumionok a talajkolloidokon is adszorbeálódhatnak. Ammóniaveszteség léphet fel nagy karbamidadagok alkalmazásakor is, amikor hirtelen nagymennyiségű ammónia válik szabaddá a karbamid bomlása során. Kedvezőtlen hatású még az ammóniumionok irreverzíbilis megkötődése agyagásványokon, hasonlóan a kálium fixálásához. A fixált NH4-N mennyisége növekszik az agyagtartalom, illetve a háromrétegű agyagásványok arányában, elérheti az összes nitrogén 10–15%-át is. Az NH4+ hidratációs energiája kisebb, mint a K+-é, ezért még nagyobb mértékben fixálódhat, mint a kálium. Veszteség léphet fel NO3-N kimosódása révén is. A veszteség függ a nitrifikáció ütemétől, a trágyázás mértékétől és a talaj kötöttségétől. Homokon elérheti évente az 50 kg/ha értéket, kötöttebb talajokon kevesebb, mintegy 20–25 kg/ha/év. A nitrogén kimosódása elsősorban a csapadékos évszakokban lép fel, általában a téli csapadékkal mosódik ki a legtöbb nitrogén. Ezért kell az őszi nitrogéntrágyázást minimálisra szorítani, ha lehet, elkerülni. Az ismertetett folyamatok következtében a talaj oldható nitrogéntartalma nagymértékben ingadozik az egész év során és ezen belül a vegetációs időszakban, amihez a növények tápanyagfelvétele is hozzájárul.

1.2. A nitrogén felvétele és szerepe A növény elsősorban nitrát- és ammóniumion formájában veszi fel a nitrogént. Ezenkívül aminosavak és karbamid felvételére is képes. A nitrogénfelvétel nagy része gyökéren át megy végbe, de felvehetik a levelek is, a karbamidfelvételre elsősorban így kerülhet sor. A szervetlen formában felvett nitrogén rendszerint gyorsan átalakul szerves nitrogénvegyületekké. A nitrogénvegyületek mozgása a növényben zavartalan, éppen ezért a nitrogénhiány elsősorban idősebb leveleken tapasztalható, mivel ezekből hiányos nitrogénellátás esetén a nitrogén átvándorol a fiatalabb, zöld részekbe. A N-15 izotóppal végzett kísérletek azt mutatták, hogy a nitrogén mindig az élettanilag aktív gócokba vándorol elsősorban, nem pedig a kis nitrogéntartalmú részekbe. A NO3–-ionok a nitrátredukció folyamatában – nitriten keresztül – ammóniává alakulnak és így épülnek be. Az NH4+-ionok közvetlenül hasznosulnak. A nitrát- és ammóniumion-táplálás más-más hatást vált ki a sejtben. A nitrátion felvétele pH-emelkedést von maga után, míg az ammóniumfelvétel pH-csökkenést okoz, az alábbi reakciók következtében: NO3– + 8 H+ + HOH ⎯ ⎯ → NH3 + 3 H2O + OH– NH4+ ⎯ ⎯ → NH3 + H+



A növényi sejtben lejátszódó pH-változás a tápközeg (talajoldat) kémhatására is kihat. Nitráttáplálás esetén nagyobb mennyiségű OH–, illetve HCO3–, ammóniumtáplálás esetén nagyobb mennyiségű H+-ion jut a tápközegbe. A nitráttáplálás tehát pH-növekedést, az ammóniumtáplálás pH-csökkenést eredményez a tápközegben. E folyamatokon alapszik a műtrágyák fiziológiás kémhatása. Az ammóniumionok felvétele nagyobb mértékben függ a tápközeg kémhatásától, mint a nitrátionok felvétele. Savanyú közegben a növény több nitrátot vesz fel, mint ammóniumiont. Prjanyisnyikov szerint az ammóniumés nitráttáplálás csak a semleges pont közelében egyenértékű. Pirschle 21 növényfajnál vizsgálta az ammónium és nitrát felvételét. A kísérletek eredménye szerint az ammónium-N 5,5–6,5 pH-tartományban a nitrátion hatásával egyenértékű. A nitrátfelvétel optimuma 4,5–7,0 pH-érték közé esik. A két nitrogénforma között tehát az az alapvető különbség, hogy a nitrát lényegesen szélesebb pH-intervallumban biztosítja a növények nitrogénellátását, mint az ammónium-nitrogén. A nitrogéntrágyázás hatását a szárazanyag-produkcióra már régen felismerték. Mint az aminosavak építőköve, nélkülözhetetlen a fehérjék, illetve a plazma felépítésében. A jó nitrogénellátás éppen ezért kedvezően befolyásolja a növények növekedését, a hiányos pedig gátolja. A termés nagysága legnagyobb mértékben nitrogéntrágyázással növelhető. Táplálkozás-élettani szempontból figyelemre méltó a gabonafélék, takarmányok fehérjetartalmának növelése nitrogéntrágyázással.

1.3. A nitrogénhiány és -felesleg hatása A nitrogénhiány csökkent növekedéssel és fehérjeképződéssel jár. A növények vegetatív fejlődése lerövidül, meggyorsul a reproduktív fejlődési szakasz. Gabonaféléknél és más növényeknél a fehérjetartalom is csökken, a keményítő, a cukor és néhány más szénhidrát mennyisége növekszik. A magvak korábban érnek, de aprók, így kisebb lesz a szemtermés. A nitrogénhiány látható hiánytünetek formájában is észlelhető: a levelek fakó, világossárga színűek, esetenként vöröses színárnyalat is megfigyelhető. Az elszíneződés az idősebb leveleken kezdődik, amelyeket a növény gyakran idő előtt lehullat. A gabona nitrogénhiánya elsősorban a fejlődés korai szakaszában (bokrosodási fázisban), világoszöld színnel jelentkezik. A bokrosodás ilyen esetben kisebb mértékű, az állomány ennek következtében hiányos. A bőséges nitrogéntáplálás ezzel szemben sötétzöld, üde növényzetet eredményez, a növények lédúsak és széles levelűek. A sötétzöld szín a kloroplasztiszok fokozott szintézisének a következménye. A nitrogénhiányos növények fakó, világoszöld színe a csökkent kloroplasztiszképződésre vezethető vissza. A nitrogén-túladagolás fokozott vegetatív fejlődést, kései érést idéz elő, gabonáknál dőlési veszélyt okoz. A nagy nitrogénadagok egyes kultúráknál kedvezőtlenül hatnak a termék minőségére.

1.3.1. Kérdések 1. folyamatok, illetve a veszteségforrások a nitrogén-körforgalomban?

Melyek

a

talajt

gazdagító

2. Milyen mennyiségű nitrogént kötnek meg a talajban a szabadon élő, illetve a szimbiózisban élő szervezetek évente és hektáronként? 3. Mi jellemzi a Rhizobium fajok nitrogénkötését, mi a nitrogenáz enzim szerepe, miért van szükség az úgynevezett start-nitrogénre? Milyen részfolyamatokban alakulnak

4. át a szerves nitrogénvegyületek szervetlen ionokká?

5. Milyen feltételek között játszódik le a szerves anyag bontása, az ammonifikáció, a nitrifikáció és mi a jelentősége a növények táplálásában? Mikor

6. nitrogénimmobilizáció, illetve hogyan kerülhető el?


jön

létre


7. Milyen feltételek között jön létre a denitrifikáció, az ammóniaveszteség, az ammóniumionok fixálódása, illetve a nitrátionok kimosódása; milyen nagyságrendűek a veszteségek? 8. a nitrogént, mi a különbség a nitrát- és ammóniumionok felvételében?

Milyen formákban veszi fel a növény

9. ammóniumtáplálás a sejtállomány, illetve a tápközeg kémhatására?

Milyen hatású a nitrát-, illetve az

10. Melyek következményekkel jár a nitrogénhiány, illetve -felesleg?

a

nitrogéntrágyázás

hatásai,

milyen

2. A foszfor A foszfor létfontosságú sejtalkotórészek, a nukleoproteinek és a foszfolipidek építőeleme. A lecitin pl. nélkülözhetetlen alkotója a különböző sejtmembránoknak. A DNS és RNS alkotóelemeként részt vesz az életfolyamatok szabályozásában. Az ATP, ADP és koenzimek alkotórészeként a foszforilálási folyamatokban és a növények energia-háztartásában fejti ki hatását. A foszfor szinte minden élettanilag jelentős folyamatban, így a fotoszintézisben, a glikolízisben, a citromsavciklusban, a szénhidrátszintézisben részt vesz, s ennek következtében nélkülözhetetlen. A foszfor a növényekben ortofoszfát vagy pirofoszfát kötésben van jelen.

2.1. Foszfor a talajban A talajok összes foszfortartalma 0,02–0,10% (1% P = 2,29% P2O5). Az összes foszfortartalomnak csak igen kis része hasznosítható közvetlenül. A foszfor a talajban szerves és szervetlen kötésben fordul elő. A két frakció aránya változó, többnyire 50-50%. A szerves kötésű foszfor legnagyobb része (60%) fitin, inozit-hexafoszfát. A nukleinsavak, foszfolipidek, foszfoproteinek és cukorfoszfátok részaránya viszonylag kicsi (5–10%). A szervesfoszfor-tartalom mintegy 30%-a nem pontosan ismert formában, huminsavakhoz, fulvosavakhoz kötve van jelen. A szervesanyagtartalom és a foszfortartalom között nincs szoros összefüggés. A C/P arány termékeny, jó humuszminőségű talajokon 100. Nagy szervesanyag-tartalmú talajokon a C/P 1000 is lehet. A 150 feletti értékek kedvezőtlenek. A szervesfoszfor-tartalom mineralizációjának üteme lassú. A szervetlen foszfortartalom részben natív eredetű (apatitok), részben pedig az apatitok mállástermékeiből és műtrágyákból kialakult új képződményekből áll. Az utóbbiak általában az agyagfrakcióban találhatók nagyobb mennyiségben, mivel oda kötődnek. A talajképződés során keletkezett eredeti foszfortartalmat a nehezen oldható hidroxiapatit és még nehezebben oldható fluorapatit izomorf elegykristályai képezik, amelyek csak igen lassú fizikai-kémiai mállásfolyamatokban alakulnak át. Ca5(PO4)3OH hidroxiapatit Ca5(PO4)3F fluorapatit A műtrágyákkal talajba juttatott vízoldható monokalcium-foszfát (Ca/H2PO4/2) és a citrátoldható dikalciumfoszfát (CaHPO4) viszonylag gyorsan alakul át nehezebben oldható foszfátokká. Meszes talajokban kalciumfoszfátok, savanyú talajokban vas- és alumínium-foszfátok képződhetnek. Átalakulási termékek a talajban: CaHPO4 · 2H2O dikalcium-foszfát-dihidrát, CaHPO4 dikalcium-foszfát, Ca4H(PO4)3 · 2,5H2O oktakalcium-foszfát, Ca8H2(PO4)6 · 5H2O oktakalcium-foszfát,



AlPO4 · 2H2O variszcit, FePO4 · 2H2O strengit, Fe3(PO4)2 · 8H2O vivianit. A vivianit csak anaerob viszonyok között, pl. láptalajokon fordul elő. Nagy műtrágyaadagok használata esetén, a műtrágyaszemcsék közvetlen környezetében taranakit képződhet, amely szintén nehezen oldható vegyület: (K,NH4)3Al5H6(PO4)8 taranakit. A frissen kicsapott vegyületek kis oldhatóságuk ellenére is könnyebben hozzáférhetők a növények számára, mint a primer ásványi képződmények, mivel rendkívül finom eloszlásban fordulnak elő a talajban. A kicsapott vegyületek hasznosíthatósága a keletkezett vegyületek átkristályosodása révén egyre csökken. A különböző foszfátok oldhatóságát a pH függvényében a 30. ábrán mutatjuk be.

30. ábra - Foszfátok oldhatósága a pH függvényében (Lindsay és Moreno 1960)

Az ábrából kitűnik, hogy növekvő pH hatására a kalcium-foszfátok oldhatósága csökken, a vas-, aluminiumfoszfátok oldhatósága pedig növekszik. A strengit, variszcit és kalcium-foszfátok oldhatósági görbéinek metszéspontjában a vas-, alumínium- illetve a kalcium-foszfátok egyensúlyban vannak. A dikalcium-foszfát viszonylag széles pH-intervallumban oldható. A kalcium-foszfátok oldhatósága azonos pH mellett a következő sorrendben nő: fluorapatit < hidroxiapatit < oktakalcium-foszfát < dikalcium-foszfát. Savanyú talajokon jelentős foszformennyiség kötődhet meg anionadszorpció révén elsősorban vas- és alumínium-oxidhidrátokon és az agyagásványok felületén. A foszforvegyületek oldhatóságát figyelembe véve, a foszfor felvételére legkedvezőbb a pH = 5,5–7,0 kémhatástartomány, mivel a kedvezőtlen lekötődési, illetve átalakulási folyamatok elsősorban e pH-érték alatt, illetve felett játszódnak le. A foszfátionok koncentrációja a talajoldatban rendkívül kicsi, ezért a növények ellátásában a diffúziónak meghatározó a szerepe. A szerves foszforvegyületekből a mikroszervezetek foszfátionokat szabadítanak fel. A mikroszervezetek a nehezen oldható szervetlen foszfátok oldódásában is részt vesznek. Az oldást a biológiai úton termelt H+-ionok biztosítják. A különböző mikroszervezetek szerves savakat, így hangyasavat, ecetsavat, propionsavat, tejsavat, oxálsavat és citromsavat termelnek, s ezek oldó hatása érvényesül. Általánosságban megállapítható, hogy az élénk mikrobiológiai élet a talajban kedvezően befolyásolja a növények foszforellátását. A növény maga is képes H+-ionok termelésére. A gyökereken keresztül a talajoldatba jutott H +-ionok oldó hatást fejtenek ki a gyökerek közelében jelen lévő, nehezen oldható foszfátokra. Az egyes növényfajok foszfátfeltáró képessége eltérő. Az eltérés részben a gyökérzet térbeli kiterjedésével, részben a termelt H +-ionok mennyiségével magyarázható. Így pl. a pillangós növények nagy gyökérhálózatuk következtében több foszfort



képesek felvenni, mint a gabonafélék. A növények foszfátfelvételét a talaj nedvességtartalma is befolyásolja. Száraz években kisebb a foszfátfelvétel. A szerves trágyázás elősegíti a növények foszfátfelvételét. A humát effektus néven ismert jelenség lényege, hogy a szerves anyag bomlása során kelátképzők keletkeznek, amelyek a talajoldatban jelenlévő Ca 2+-ionok egy részével kelátokat képeznek, és így megakadályozzák a nehezen oldható kalcium-foszfátok képződését. A szerves anyag a mikroorganizmusok tevékenységét is serkenti.

2.2. A foszfor felvétele, eloszlása és szerepe A növény H2PO4–- és HPO42–-ionokat vesz fel. Szerves vegyületekből, pl. fitinből és nukleinsavakból, enzimek segítségével képes foszfátionokat lehasítani és felvenni. Ez a folyamat a gyökérfelületen játszódik le. A felvétel lassabb, mint a szervetlen ionok felvétele. A foszforsav disszociációját a talajban a pH-viszonyok határozzák meg. Ennek megfelelően a savanyú talajokban a H2PO4–-ionok, lúgos talajban a HPO42–-ionok fordulnak elő nagyobb mennyiségben (31. ábra).

31. ábra - A foszforsav disszociációja a pH függvényében (Mengel, Kirkby 1987)

A növények foszfátfelvételét a magnéziumellátottság is befolyásolja. Feltételezik, hogy a magnézium foszfátszállítóként működik, mivel a magnéziumellátás fokozásával vízkultúrás kísérletekben is (amelyekben foszfátlekötődés nem fordulhat elő) egyre jobb foszfátfelvételt tapasztaltak. Más kísérletekben kimutatták, hogy a foszfátionok a magnézium felvételét segítik elő. Mindkét kísérleti eredmény arra utal, hogy a foszfor- és magnéziumfelvétel egymással szoros kapcsolatban áll. Bármelyik elem hiánya a másik elem csökkent felvételéhez vezethet. Megfelelő viszonyok között a gyökérzet a talajoldatból gyorsan felveszi a foszfátionokat. A szervetlen foszfátok a gyökérben többnyire foszfonukleotidokká alakulnak (ATP, ADP). A foszfor jó mozgékonyságát az teszi lehetővé, hogy a növény túlnyomórészt szerves vegyületek formájában szállítja. A foszfor eloszlása a növényben nagymértékben függ a növény fejlettségi állapotától, elsősorban a generatív szervekben halmozódik fel. A növényben található szerves foszforvegyületek részben foszforsav-észterek, részben pirofoszfátok. A foszfolipidek legfontosabb képviselői a lecitin és kefalin. A foszfolipidek a mitokondriumok és kloroplasztiszok sejtmembránjainak felépítésében vesznek részt. A nukleinsavak, a fehérje-anyagcserében és az enzimek szintézisében jutnak szerephez. A foszfor, mint az ATP, ADP és koenzimek alkotórésze, a különböző foszforilálási folyamatokban nélkülözhetetlen. A foszfor hiánya kedvezőtlenül befolyásolja a citromsavciklust, borostyánkősav felhalmozódására kerül sor, gátolja a fehérjeszintézist, s ez a nem fehérje jellegű nitrogénvegyületek feldúsulásához vezet. Visszaszorul a 70 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


keményítő- és cellulózszintézis, ennek következménye az egyszerű cukrok mennyiségének növekedése és az antociánképződés. Erős foszforhiány esetén az egyszerű cukrok szintézise is csökken. A foszforhiány tehát károsan hat a minőségre is. Hiány esetén a növények az életfolyamatok fenntartásához szükséges foszfort az idősebb szervekből tudják mobilizálni, de a növekedés gátolt. A gabonaszem foszfortartalmának kb. 80%-a fitin, míg a zöld növényi részekben a fitin részaránya csak mintegy 2%-a az összes foszfortartalomnak. A magban és termésekben található fitin foszfortartalékot képez. A gabonaszemben az inozithexafoszforsav magnézium- és kalciumsója található. A mag tehát a fiatal csíranövény foszforilálási folyamataihoz szükséges Mg2+ és foszfátionokat is tartalmazza. Mindkét tápelem (a többi tápelemtől eltérően) a szemben nagyobb mennyiségben halmozódik fel, mint a szalmában (30. táblázat).

30. táblázat - Az érett zab ásványianyag-tartalma a szemben és a szalmában (mg/g szárazanyag) (Scharrer és Mengel 1960) Elem

Szem

Szalma

P

4,29

1,23

Mg

1,23

1,02

Ca

2,23

9,00

K

6,40

13,80

Na

0,22

3,24

Cl

2,66

14,20

A fitin nagyobb része az érés időszakában szintetizálódik, a csírázás folyamán pedig a fitin foszfortartalma egyre csökken, vagyis szervetlen formákká alakul át, mobilizálódik. A különböző foszfátfrakciók mennyiségi változását a kukoricaszem érése során a 32. ábra mutatja be. A vegetatív szervekben általában a szervetlen foszfátfrakció teszi ki az összes foszfortartalom nagyobb részét. Részaránya az idősebb levelekben a legnagyobb, míg a fiatal levelekben viszonylag több a szerves foszfát (pl. nukleoprotein). A foszfortrágyázás szinte kizárólag a szervetlen frakciót növeli.

32. ábra - A kukoricaszem P-vegyületeinek alakulása az érés folyamán (Schmalfuss 1952)



2.3. A foszforhiány tünetei, hatásai Foszforhiány esetén a növények rosszul fejlődnek, elmaradnak a növekedésben, és merev tartásúak. A szárrészek vékonyak, a gyökerek fejletlenek, és gabonaféléknél a bokrosodás mérsékelt. A foszfor hiánya a növekedés és gyökérfejlődés tekintetében hasonló a nitrogénhiányhoz. Fontos megkülönböztető jegye a foszforhiánynak a levelek elszíneződése: ekkor kékeszöld, tompazöld, illetve piszkoszöld szín alakul ki, esetenként vöröses árnyalatok is megfigyelhetők antociánképződés következtében. A növény az idősebb leveleket sok esetben idő előtt lehullatja. A hiányos foszforellátás mindig negatívan hat a virág- és termésképzésre. Gyümölcs- és gabonaféléknél jelentős terméscsökkenést okozhat. A gabonánál különösen fontos, hogy a vegetációs időszak végén, vagyis a szemképzés idején megfelelő mennyiségű foszfor álljon rendelkezésre. Hiánya esetén csökkent fehérjeszintézis figyelhető meg a különböző kultúrnövényeknél. A foszforfelesleg közvetlen hatása általában nem észlelhető. Nagy foszforadagok, oldhatatlan vas- és cinkfoszfát-képződés következtében, zavart okozhatnak a vas- és cinkellátásban, vas- és cinkhiányt indukálhatnak.

2.3.1. Kérdések 1. foszforkészlete, mi a szerepük, jelentőségük?

Milyen szerves és szervetlen vegyületekből áll a talaj

2. Hogyan alakulnak át a vízoldható foszforvegyületek a savanyú és lúgos (karbonátos) talajokon; hogyan változik a vas- és alumínium-foszfátok, illetve a kalciumfoszfátok oldhatósága a pH-tól függően? 3. humát effektus?

Mi teszi lehetővé a foszforvegyületek oldódását, mi a

4. milyen tényezők befolyásolják a felvételt?

Milyen ionok formájában veszi fel a növény a foszfort,

5. növények anyagcsere-folyamataiban?

Hogy vesznek részt a különböző foszforvegyületek a



6. Milyen a foszfortartalom megoszlása a vegetatív és generatív szervek között, milyen változások figyelhetők meg a kukoricaszem foszforfrakcióinak arányában az érés folyamán? 7.

Melyek a foszforhiány tünetei és következményei?

3. A kálium A növény anyagcsere-folyamataiban a kálium számos specifikus funkciót lát el. Az enzimekre szerkezetstabilizáló és aktiváló hatást fejt ki, szerepe van a fehérjeszintézisben és a szénhidrátok képződésében. Elősegíti az energiagazdag foszfátok képződését. A jó káliumellátás fokozza a fotoszintetikus aktivitást. Kedvező hatást gyakorol a növények vízháztartására, fokozza a növények fagytűrő képességét. A kálium nem épül be a növények szerves vegyületeibe. A plazmafehérjékhez lazán kötve és részben szabad ionok formájában van jelen a sejtnedvben, így fejti ki szabályozó hatását.

3.1. Kálium a talajban A talajok összes káliumtartalma 0,2–3,3% között változik, a szikes talajokban a 6%-ot is meghaladhatja (1% K = 1,2% K2O). A nagy kvarctartalmú homoktalajok és a szerves talajok (láptalajok) káliumban szegények. A talaj káliumtartalma nagyrészt a szilikátokban kötve található, ezért az agyagtartalom növekedésével növekszik a káliumtartalom. Így pl. viszonylag nagy a csernozjom és réti talajok káliumtartalma. Az ásványi talajokban a kálium négy, különböző formában található: •

ionos formában a talajoldatban,

•

ionos formában a kolloidokon adszorbeálva,

•

fixált kálium,

•

az ásványok kristályrácsaiban.

A növények számára csak az első két forma közvetlenül hozzáférhető, a másik kettő nem. A talajoldat káliumtartalma mindössze 1–2%-a a kicserélhető káliumnak, és a kicserélhető kálium szintén csak 1–2%-a az összes káliumnak, ezért a talaj káliumtartalmának legnagyobb része nehezen hasznosítható. A különböző oldhatóságú káliumformák egymással egyensúlyban vannak, egymásba átalakulhatnak. A talajoldat káliumtartalma és a kicserélhető káliumtartalom között viszonylag gyorsan beáll az egyensúly, a tartalékformákból viszont csak nagyon lassan jut oldatba újabb kálium. A növények káliumellátása szempontjából döntő jelentőségű a talajoldat káliumtartalma. Ennek nagyságát nagymértékben befolyásolja a kicserélhető káliumtartalom, a már említett egyensúly következtében. Az egyensúly azonban másként alakul laza és kötött talajokon. Homoktalajon a kicserélhető káliumtartalom növekedésével nagyobb mértékben növekszik az egyensúlyi talajoldat K +-koncentrációja, mint agyagtalajon(33. ábra). Ez egyben azt is jelenti, hogy azonos kicserélhető káliumtartalom esetén a homoktalajon mindig több K + van a talajoldatban, mint az agyagtalajon. A jelenség oka az, hogy minél nagyobb az agyagtartalom, annál inkább érvényesül a K+-ionok szelektív kötődése az agyagásványokon. A kálium ugyanis megkötődhet az ásványok felületén, a törésfelületen és a rétegrácsok között; a szelektivitás a felsorolás sorrendjében fokozódik, az ionok oldatba jutásának lehetősége pedig csökken.

33. ábra - A talajoldat K-tartalma és a kicserélhető K+ közötti összefüggés homok- és agyagtalajon (Mengel 1976)



A káliumfixálás a K+-ionok irreverzíbilis megkötése a 2:1 típusú (háromrétegű) agyagásványokon. A kálium beépül a kristályrács rétegei közé, a rétegek szorosra záródnak, az ásványok elveszítik duzzadóképességüket, és ezért a kálium az ioncsere-folyamatokban nem lesz kicserélhető (34. ábra). A fixált kálium gyengébben kötött, mint a kristályok rácsában eredetileg jelen levő, natív kálium, tehát könnyebben mobilizálható. A káliumfixálás elsősorban az agyag minőségétől függ, de a nagyobb agyagtartalmú talaj általában több káliumot köt meg.

34. ábra - A K-fixálás hatása az illitrétegek duzzadóképességére (Schachtschabel 1961)



Szántóföldi tartamkísérletekben megállapították, hogy a fixálás különösen olyan talajokon nagymértékű, amelyekben több éven át nem adtak káliumműtrágyát, illetve az adagok nem fedezték a növények szükségletét. Az ilyen talajokon csak nagy káliumadagokkal érhető el káliumhatás. A káliumfixálás különösen száraz talajban nagymérvű, mivel a zsugorodás elősegíti a megkötést. A talaj káliumtartalékait képező primer szilikátok közül legfontosabbak a földpátokhoz tartozó káliföldpát, a földpátpótló leucit, a csillámok közül a muszkovit és biotit, a csillámszerű glaukonit. káliföldpát KAlSi3O8, leucit KAlSi2O6, muszkovit KAl2(AlSi3)O10(OH)2, biotit K(MgFe)3(AlSi3)O10(OH)2 Az agyagásványok másodlagos képződmények. A primer szilikátokból a mállásfolyamatokban kálium válik szabaddá. A csillámokból és földpátokból előbb illitek képződnek, amelyek a rétegrácsok duzzadása és további káliumveszteség révén vermikulitokká és szmektitekké alakulnak át:



A tartalékok között tehát megkülönböztetünk káliumhordozó ásványokat, amelyekből mállásfolyamatokban kálium válik szabaddá, ilyenek, pl. a csillámok és a földpátok. A káliumot irreverzíbilisen megkötő (fixáló) agyagásványok a vermikulitok és szmektitetek. Az illitek, vermikulitok és szmektitek 2:1 típusú, háromrétegű agyagásványok, amelyeknek a felsorolás sorrendjében növekszik a duzzadó- és káliummegkötő képességük. A kálium fixálására elsősorban a táguló rétegrácsú vermikulitok és szmektitek, valamint a már részben fellazult, kitágult illitrácsok képesek. A mállás tehát egyrészt szabaddá teszi a káliumot, másrészt káliumkötő (fixáló) ásványokat hoz létre.

3.2. A kálium felvétele, eloszlása és szerepe A növények a káliumot, K+ formájában veszik fel a talajoldatból. A felvétel során érvényesül a növények válogatóképessége, ugyanis a talajoldatban a kalcium- és magnéziumkoncentráció általában nagyobb, mint a káliumkoncentráció, a növények mégis sokkal több káliumot vesznek fel, mint kalciumot, illetve magnéziumot. A káliumtartalom növényfajonként eltérő; különösen nagy a füvek káliumtartalma, általában többszöröse a kalcium- és magnéziumtartalomnak. A növények jó káliumfelvevő képességét az aktív felvétel biztosítja. Bár a növények káliumfelvétele szelektív, más ionok túlsúlya akadályozhatja a felvételt. Fontos a talajoldat Ca/K aránya. Ehrenberg évtizedekkel ezelőtt megfogalmazta a mész-káli törvényt, amely szerint bőséges káliumellátás mellett a kalciumfelvétel szorul vissza, míg kalciumfelesleg esetén a káliumfelvétel. Ma már ismert, hogy valamennyi fémkation kölcsönösen akadályozhatja egymás felvételét, továbbá, hogy a fémkationok és az NH4+ között is antagonizmus áll fenn. Az antagonizmus azzal magyarázható, hogy a különböző kationok a szerves kötés helyekről kiszoríthatják egymást a gyökérfelületen is. Az antagonizmus azonban csak szélsőséges esetekben jut érvényre. A savanyú kémhatás gátolja a kálium felvételét. Szélsőségesen alacsony pH-értékek mellett (ha a pH kisebb, mint 4,0) a növények a gyökereken keresztül káliumot adnak le. A kálium felvétele és szállítása a növény anyagcseréjével szoros kapcsolatban áll. Amennyiben a gyökér környezetében nem áll rendelkezésre megfelelő mennyiségű oxigén, a kálium felvétele csökken. Ez csak szélsőségesen rossz szerkezetű talajokban fordul elő. Az előzőekből az tűnik ki, hogy a légzés, vagyis a szénhidrátok oxidatív lebontása a gyökérben, igen nagy jelentőségű a kálium felvétele szempontjából. Tehát a káliumfelvétel és a légzés elektrontranszportja kapcsolatban van egymással. A kálium mozgékonysága a növényben jó. Elsősorban az aktív anyagcserehelyekre, így a levelekbe és a merisztémás szövetekbe vándorol. Fiatal levelekben általában nagyobb a káliumkoncentráció, mint az idősebbekben, s a fiatal növények szárazanyagában is nagyobb a káliumtartalom, mint az idősebbekben. A kalcium éppen ellenkezőleg: az idősebb levelekben halmozódik fel nagyobb mennyiségben, mivel nem transzlokálódik. A kálium és kalcium megoszlása a levélben és szárban is különbözik. A kalciumtartalom a levelekben rendszerint lényegesen nagyobb, mint a szárban. A levél- és szárrészek káliumtartalma ezzel szemben sokkal kiegyenlítettebb (31. táblázat).

31. táblázat - Különböző növényfajok K- és Ca-tartalma levélben és szárban (mval/10 g légszáraz anyag) (Scharrer és Mengel 1960) K-tartalom

Ca-tartalom

Növényfaj levél Uborka

szár 9,28

levél 16,8

szár 24,20


10,80


Napraforgó

10,20

8,20

8,10

4,30

Borsó

6,85

6,21

6,09

3,39

Dohány

9,72

7,03

8,63

2,02

Lóbab

8,06

6,39

3,04

1,05

Bokorbab

7,62

7,72

8,93

5,24

A kálium szerepe sokrétű. Részt vesz az élettani folyamatokban, az ozmoregulációban, a szénhidrátok és fehérjék képzésében. A jó káliumellátás fokozza a fotoszintetikus aktivitást, így a termés mennyisége és minősége szempontjából egyaránt fontos. Szerepe az élettani folyamatokban azon alapszik, hogy az enzimekre szerkezetstabilizáló és aktiváló hatást fejt ki. Különösen az ATP, NAD, NADP-tal reagáló enzimek (kinázok, dehidrogenázok) szempontjából fontos. Több mint 40 enzimet ismerünk, amelyet a kálium aktivál. Az aktiváló hatás magyarázataként feltételezik, hogy az enzimfehérjéhez kötődve megváltozik az enzim reakciókészsége, megnő a reakciósebesség. Specifikus enzimaktiváláson alapszik szerepe a keményítő és fehérjék szintézisében, valamint a fotoszintézisben. A szacharóz floemtranszportját is fokozza, ezért a jó káliumellátás elősegíti a cukor felhalmozódását a cukorrépában. A sejtnedvekben oldott K+-ionok, a többi oldott anyaggal együtt, határozzák meg a sejtállomány ozmotikus nyomását. A kálium a növények vízfelvételét részben ezen keresztül befolyásolja, részben pedig azáltal, hogy a többi fém kationnal együtt a plazmakolloidok duzzadtsági állapotát megváltoztatja. A jó káliumellátás kedvező a növények vízháztartása szempontjából, mivel csökkenti a transzspirációt és fokozza a vízfelvételt. A növények szárazanyagának káliumtartalma és a transzspirált víz összefüggését a 35. ábra szemlélteti.

35. ábra - A transzspirált vízmennyiség a lucerna K-tartalmának függvényében (Blanchet és mtsai. 1962)



Káliumtrágyázással a növények fagytűrő képességét is fokozni lehet, mivel a nagy káliumkoncentráció a vakuolában – az ozmotikus potenciál változása következtében – a jégképződéssel együtt járó víztelenedés ellen hat az intercellulárisokban. A jókáliumellátás növeli a gabonafélék szárszilárdságát és betegség-ellenálló képességét is.

3.3. A káliumhiány és következményei Gyenge káliumellátás esetén a kis molekulatömegű szénhidrátok és oldható nitrogénvegyületek mennyisége növekszik. A cukrok és szabad aminosavak felhalmozódása káliumhiányos növényeknél a kórokozók és kártevők iránti fogékonyság növekedéséhez vezet. A káliummal rosszul ellátott növények kisebb mértékben képesek a szén-dioxid inkorporálására, mint a jól ellátott növények. A káliumellátás és a termés minőségének kapcsolatát a 1.11. fejezetben ismertettük. A káliumhiány tünetei. Rossz káliumellátás esetén, száraz időben a növényeken hervadási tünetek figyelhetők meg. Az idősebb leveleken a levélcsúcsoktól kiindulva vagy a levélszéleken a klorofilltartalom csökkenése figyelhető meg. Világoszöld foltok keletkeznek, amelyek fokozatosan megbarnulnak, végül a levélszövetek elhalnak (nekrózis). A fiatalabb levelek eközben még zöldek, ugyanis a növény képes a káliumot az idősebb levelekből a fiatal levelekbe átadni (transzlokálni).



A káliummal hiányosan ellátott növények káliumtartalma többnyire kisebb 1,5%-nál, a bőségesen ellátott növények ezzel szemben 2–6% káliumot tartalmaznak a szárazanyagban. A káliumtartalom a növény korától is függ. A gabona bokrosodáskor pl. 5–6% káliumot, míg az érett szalma 1–1,5% káliumot tartalmaz.

3.3.1. Kérdések 1. Milyen formákban található a kálium a talajban, mi az egyes formák jelentősége a növények táplálásában? Mit kell tudni a káliumfixálásról? 2. Hogyan változik kicserélhető kálium függvényében homok-, illetve agyagtalajon?

a

talajoldat

káliumtartalma

a

3. alakulhatnak át egymásba?

Melyek a primer és szekunder káliumszilikátok, hogyan

4. tényezők befolyásolják felvételét?

Hogyan veszik fel a növények a káliumot, és milyen

5. Mi a kálium szerepe az élettani folyamatokban, hogyan befolyásolja a káliumellátás a növények vízháztartását, fagytűrő képességét, a szénhidrátok és fehérjék képződését? 6. következményekkel jár a hiányos káliumellátás?

Melyek a káliumhiányra jellemző tünetek, milyen

4. A kalcium A kalcium jelentős hatást gyakorol a plazmakolloidok duzzadtsági állapotára, illetve az ozmotikus potenciálra. Elősegíti a hosszirányú növekedést és a sejtszaporodást a merisztémás szövetekben. Különösen a sejtmegnyúlásra, differenciálódásra fejt ki specifikus hatást. Fontos szerepet játszik a sejtfalak középlemezeiben, a pektin stabilizálásában. A sejtmembránok szerkezetét és áteresztőképességét nagymértékben befolyásolja. A kalcium csak néhány enzimet aktivál specifikusan. A calmodulin olyan regulátorfehérje, amely kalcium jelenlétében számos enzim működését szabályozza.

4.1. Kalcium a talajban A kalcium oldható, kicserélhető és tartalékvegyületek formájában van jelen a talajban. Vízoldható vegyület a kalcium-klorid, a kalcium-nitrát, a kalcium-szulfát és karbonátos talajokon a kalcium-hidrogén-karbonát. A talajoldatban általában nagy a Ca2+koncentráció, ami azzal függ össze, hogy a talajkolloidokon viszonylag nagy az adszorbeált Ca2+-ionok mennyisége és így a talajoldatban egyensúlyban lévő ionok mennyisége is. Karbonátos talajokon a karbonátok oldódása révén bőséges a növények kalciumellátása. Kalciumhiány elsősorban telítetlen talajokon, pH < 5-nél lép fel. A talaj termékenysége, fizikai és kémiai tulajdonságai szempontjából egyaránt fontos, hogy az adszorpciós komplexum minél nagyobb része Ca2+-ionokkal legyen telítve. A kicserélhető kalciumtartalom talajtípusonként változó. Telített talajokon elérheti a 80%-ot, az S értékben kifejezve (S = Ca + Mg + Na + K mg ekv./100 g talaj). A többi elemhez hasonlóan a kalcium is nagyrészt oldhatatlan vegyületek formájában van jelen a talajban. A tartalékok mobilizálhatósága azonban eltérő. A szilikátok és apatitok formájában jelenlévő kalcium csak igen lassú mállás után válik szabaddá, míg a karbonátok, így a kalcit: CaCO3 és a dolomit: CaMg(CO3)2 viszonylag könnyebben mobilizálható. A kalcium-karbonát szénsav jelenlétében vízoldható kalcium-hidrogén-karbonáttá (Ca/HCO3/2) alakul. A talajban a szerves anyag lebontása révén folyamatos a szén-dioxid képződése és így a kalcium- és magnézium-karbonátok oldódása.

4.2. A kalcium felvétele, eloszlása és szerepe a növényben A növények a kalciumot Ca2+ formájában veszik fel. A Ca2+ felvételét a többi fém kation és az ammóniumion visszaszoríthatja. A növények kalciumtartalma általában kisebb, mint a káliumtartalom, a szárazanyag



kalciumtartalma többnyire kevesebb 1%-nál. Kivételt képeznek a kétszikűek, amelyekben a kalciumtartalom 1– 3%. A kalcium szállítása alapvetően különbözik a kálium szállításától a növényben, mivel a kalcium a xilemben akropetális irányban vándorol. A szállított mennyiséget a transzspiráció mértéke határozza meg. A kalcium a levelekből alig vándorol vissza más szervekbe, ezért a levelekben nagy kalciumfelhalmozódás figyelhető meg. Ez magyarázza, hogy legtöbb esetben az idősebb levelekben nagyobb a kalciumtartalom, mint a fiatal levelekben, továbbá azt, hogy a levelekben nagyobb a kalciumtartalom, mint a szárrészekben. A kalcium a növényben szabadon, illetve a plazmakolloidokhoz kötve fordul elő. Ezenkívül sók formájában is megtalálható, így kalcium-foszfát, kalcium-karbonát, kalcium-oxalát, kalcium-pektinát és az inozithexafoszforsav kalcium-magnézium sójaként (fitin). A kalcium-foszfátok a sejtállomány pufferolásában játszanak szerepet. Korábban a kalciumnak méregtelenítő szerepet tulajdonítottak az anyagcsere-folyamatokban képződő savak, pl. oxálsav semlegesítése folytán. Ez az elmélet megdőlt, ugyanis megfigyelték, hogy az oxálsav termelése a kalciumadagolás hatására növekszik, és egyes növényekben szabad oxálsav is előfordulhat károsító hatás nélkül. A fitin a magvakban halmozódik fel nagyobb mennyiségben. A kalcium-pektinát a sejtfalak középlemezeiben található. A plazmakolloidokon adszorbeált kalcium zsugorító hatást fejt ki, és a többi kationnal együtt szabályozza a kolloidok állapotát. Megteremti a szelektív ionfelvétel és -szállítás feltételeit. A kalcium serkenti a merisztémás szövetek sejtjeinek hosszanti növekedését és osztódását. Különösen a sejtmegnyúlásra, -differenciálódásra fejt ki specifikus hatást. Kedvezően hat a gyökérnövekedésre is. A sejtmembránok szerkezetét és permeabilitását döntően befolyásolja. Kalciumhiány esetén a sejtmembránok áteresztőképessége megnő, ami kedvezőtlen, mivel az ionok kiáramlását eredményezheti a vakuolából. A kalciumhiány további következménye lehet a sejtmag szerkezetének felbomlása, a kromoszómastabilitás csökkenése, illetve mitokondriumok bomlása. E folyamatok kihatnak a sejtosztódásra, illetve a légzési anyagcserére. A kalcium a fejlődés kezdeti szakaszától (csírázás) az egész tenyészidőszakban kedvező hatást fejt ki a növények fejlődésére, elősegíti a többi tápelem felvételét. A növények zavartalan ellátásához a talajoldatban legalább 20 mg Ca/dm3 jelenléte szükséges. A kalcium enzimaktiváló szerepe hosszú ideig tisztázatlan volt. Csak kevés enzimet aktivál specifikusan. Azonban állati sejtekben olyan regulátorfehérjét fedeztek fel, amely kalcium jelenlétében számos enzim aktivitását szabályozza (kalciumdependens fehérje). A calmodulinnak elnevezett fehérjét később növényekben is azonosították. A kalcium-calmodulin a NAD-kináz és a növényi proteinázok aktiválására képes. Újabban a calmodulin második hírvivő szerepét is bizonyították, vagyis azt, hogy a környezeti hatásokra megváltozó hormonok (elsődleges hírvivők) funkciójában közvetítő szerepet tölt be. Ennek következtében a kalciumszint változása hatással lehet a hormonok működésére. A calmodulin 148 aminosavból álló polipeptid, amely négy Ca 2+-t képes megkötni (36. ábra).

36. ábra - A calmodulin vázlata (Mengel, Kirkby 1987)



4.3. A kalcium hiánya és következményei A kalciumhiány a növényben nem csak akkor észlelhető, amikor nagyon kevés Ca 2+ van a talajban, a kalcium felvételét a csökkent transzspiráció is akadályozhatja. A kalciumhiány tünetei a kalcium funkcióinak megfelelően legelőször a legfiatalabb, még differenciálódó szervekben jelentkeznek, pl. gyökerekben, hajtáscsúcsokon, fiatal leveleken. A gyökereken szövetelhalás, barnulás figyelhető meg. A levelek rendszerint kisebbek, deformáltak, csúcsaik és széleik kanalasan felkunkorodnak. A levélszélektől kiindulva klorózis lép fel, a klorotikus leveleken barna foltok képződnek. Az elváltozásokat gyakran az erek barnulása előzi meg a még zöld levélszövetben. A levelek a csúcstól az alap felé haladva elhalnak. Csökkent transzspiráció miatt – az akadozó kalciumellátás következtében – szárpuhulás, szártörés léphet fel. A paradicsomnál, különösen üvegházban, a gyümölcsök csúcsrothadása észlelhető, hasonló tünetek léphetnek fel görögdinnyénél. Az intenzív almakultúrákban egyre gyakoribb a keserű foltosság, stippesedés („bitter pit”) az almán, ami részben már a fán, de sok esetben csak a tárolás során alakul ki. A keserű foltosság kalciumhiány következménye, amelyet a rossz kalciumellátáson kívül a kálium-, magnézium-, illetve a nitrogénfelesleg is kiválthat. A nitrogénfelesleg laza szöveteket okoz. A termésben előforduló kalciumhiány a kalcium szállításával függ össze. A floemtranszportra utalt szervek (fejlődő hajtások, gumók és termések) nem jutnak megfelelő mennyiségben a xilemben szállított kalciumhoz,



mivel nem transzspirálnak. Csökkent kalciumellátás esetén az élénken transzspiráló szervek elvonják a termésekből a kalciumot. Levélpermettel a kalciumhiány csak enyhíthető, de nem szüntethető meg, mivel a kalcium a levelekből nem transzlokálódik.

4.3.1. Kérdések 1. kalciumvegyületek a talajban?

Melyek a könnyen oldható, mobilizálható és tartalék

2.

Milyen talajokon lép fel kalciumhiány a növényeknél?

3. növényben?

Mit tud a kalcium felvételéről és szállításáról a

4.

Mi a kalcium szerepe a növényben, mi a calmodulin?

5.

Melyek a kalciumhiány tünetei és következményei?

5. A magnézium A magnézium mint a klorofill alkotórésze jelentős szerepet tölt be az asszimilációs folyamatokban. A magnéziumtartalom nagyobb része ionos állapotban, szabadon, illetve a plazmafehérjékhez kötve fordul elő a növényben. Mint enzimaktivátor, specifikus funkciókat lát el elsősorban a foszforilálási folyamatokban s ezen keresztül közvetve a fotoszintézisben, a légzésben, a tartaléktápanyagok képzésében és a nitrogénanyagcserében.

5.1. Magnézium a talajban A növények táplálkozása szempontjából legfontosabb a vízoldható és kicserélhető magnézium mennyisége. A magnézium vízoldható vegyületei a kloridok, a szulfátok és a nitrátok. Dolomitos talajokon magnéziumhidrogén-karbonát is képződik. A közvetlenül hasznosítható magnéziumtartalom szoros összefüggésben van a talajtulajdonságokkal és a talajok képződési viszonyaival. A kicserélhető magnézium mennyisége növekszik a kolloidtartalommal, így általában minél nagyobb a talaj agyag- és humusztartalma, annál több kicserélhető magnéziumot tartalmaz. A talajok könnyen oldható magnéziumtartalma a kilúgzás mértékétől függ. Emiatt a kilúgzott és a kolloidban szegény savanyú talajokban található a legkevesebb könnyen oldható és kicserélhető magnézium. Hazai talajaink között legkisebb a váztalajokhoz tartozó savanyú homoktalajok és az erősen kilúgzott barna erdőtalajok magnéziumtartalma. A csernozjom talajok, réti talajok, láptalajok magnéziumtartalma lényegesen nagyobb és a felsorolás sorrendjében növekszik. Sok magnéziumot találunk a szikes talajokban is. Egy-egy fő típuson belül nagy különbségek lehetnek a magnéziumtartalomban, a talajtulajdonságoktól függően. A kicserélhető magnézium mennyisége általában kisebb, mint a kicserélhető kalciumtartalom, de nagyobb, mint a káliumtartalom. Az S érték százalékában kifejezve a magnézium mintegy 5–25%. A talajoldat magnéziumtartalmát a kicserélhető és az oldható, illetve mobilizálható készletek együtt szabják meg. A magnézium legnagyobb része szilikátok és karbonátok formájában van jelen a talajban. Fontosabb magnéziumtartalmú szilikátok: a biotit, a szerpentin és az olivin, illetve az agyagásványok közül a klorit és vermikulit. A szilikátok nehezen hasznosíthatók, magnéziumtartalmuk csak az ásványok mállása révén válik szabaddá, míg a karbonátok (magnezit és dolomit) szénsavas vízben oldódnak, ezért viszonylag könnyen mobilizálható tartalékok.

5.2. A magnézium felvétele, eloszlása, szerepe A növény a magnéziumot Mg2+ formájában veszi fel. A magnézium felvételében is érvényesülhet a fém kationok közötti antagonizmus és az ammóniumion gátló hatása. Kimutatták, hogy a nitrát-nitrogénnel táplált növények több magnéziumot vesznek fel, mint az ammónium-nitrogénnel táplált növények. A magnézium felvételét a savanyú kémhatás is gátolja.



A növényben elsősorban a csúcsok irányába vándorol, de az a tény, hogy a magnéziumhiány elsősorban az idősebb levelekben észlelhető, arra utal, hogy hiányos magnéziumtáplálkozás esetén a magnézium az idősebb levelekből a fiatalabb levelekbe vándorol. Különböző korú burgonyalevelek magnéziumtartalma és a levelek kora közötti összefüggést szemlélteti a 37. ábra. Az ábrából kitűnik, hogy látható magnéziumhiány az idősebb leveleken lép fel, és ez a szárazanyag kis magnéziumtartalmával párosul. Bőséges magnéziumtáplálkozás esetén éppen fordított a magnézium eloszlása: az idősebb levelek tartalmaznak többet.

37. ábra - Különböző korú burgonyalevelek Mg-tartalma hiányos Mg-ellátás mellett (Werner 1960)

A növények magnéziumtartalma általában kisebb, mint 0,5% a szárazanyagban. A 0,2% alatti magnéziumtartalom magnéziumhiányra utal. Az összes magnéziumnak mintegy 15–20%-a a klorofillban található, legnagyobb része azonban ionos formában, továbbá kelátszerű kötésben. Egy része sókban (pl. magnézium-oxalát, fitin) található. A magvakban viszonylag sok magnézium halmozódik fel. A magnézium, mint enzimaktivátor, elsősorban a foszforilálási folyamatokat aktiválja. Kelátszerű kapcsolódást hoz létre a pirofoszfát-struktúra (pl. az ATP) és az enzim, illetve a szubsztrátum között. A magnézium enzimaktiváló szerepe teszi érthetővé, hogy függetlenül a klorofillban betöltött funkciójától, a magnéziumhiány korlátozott asszimilációval jár, a csökkent foszforilálás következményeként. A jó magnéziumellátás növeli a fotoszintetikus aktivitást. A kukoricalevelek magnéziumtartalma és a széndioxid-fixálás kapcsolatát, kísérleti eredmények alapján, a 38. ábra szemlélteti. A magnéziumnak szerepe van a szénhidrátképzésben is. Hiánya esetén csökken a növények szénhidráttartalma, pl. a burgonya keményítőtartalma.

38. ábra - Összefüggés a kukoricalevelek Mg-tartalma és a CO2-asszimiláció között (Peaslee, Moss 1966)



A magnézium részt vesz a fehérjeszintézisben. Magnéziumhiány esetén csökken a növényekben a fehérjefrakció és növekszik a nem fehérjeszerű anyagok mennyisége. A fehérjeszintézis gátolt, de nem az aminosavak hiányában, hanem a megfelelő enzimatikus folyamatok elmaradása következtében. Az aminosavak kapcsolódását a szállító RNS-molekulához és a polipeptidlánc leválasztását a riboszómáról a Mg2+ aktiválja. Magnézium hiányában ez nem következik be. Kimutatták, hogy a magnézium megakadályozza a savanyú talajokon fellépő alumíniumtoxicitást. Továbbá bizonyították, hogy magnéziumhiányos talajon a magnéziumtrágyázás hatására a gabona zászlós levele később hal el, így hosszabb ideig képes szén-dioxid-megkötésre. A magnéziumtrágyázás növeli az ezerszemtömeget.

5.3. A magnézium hiánya és következményei A magnéziumhiány kedvezőtlenül befolyásolja a növények asszimiláló és szintetizáló tevékenységét, ami károsan hat a termés mennyiségére és minőségére. A leveleken jellegzetes, látható hiánytünetek észlelhetők a csökkent klorofillképződés következtében. Gabonaféléknél és füveknél a világoszöld levélfelületen sötétzöld, gyöngyfüzérszerű klorofillfelhalmozódás látható. Kukoricánál a levelek csíkozottsága jellemzi a magnéziumhiányt. A burgonya, dohány, bab, szója, cukorrépa, szőlő és gyümölcsfélék idősebb levelein a klorofilltartalom csökkenése (a levélerek között) előbb sárga foltok kialakulásához vezet, majd fokozatos szövetelhalás (nekrózis) következik be. A levélerek zöldek maradnak.

5.3.1. Kérdések 1. az egyes formák jelentősége?

Milyen formákban található a magnézium a talajban, mi

2. fordul elő hiány?

Milyen a hazai talajok magnéziumellátottsága, hol

3. eloszlása a növényben?

Hogyan veszi fel a növény a magnéziumot, milyen az

4. folyamatokban?

Mi

5.

Melyek a magnéziumhiány tünetei?

a

magnézium

szerepe

az

anyagcsere-

6. A kén A kén a kéntartalmú aminosavak építőeleme, a peptidek, fehérjék és lipidek alkotórésze. A kéntartalmú vegyületek élettanilag fontos redoxirendszereket képeznek. A kén specifikus szerepe az SH-csoportot tartalmazó enzimekben és koenzimekben jut érvényre (pl. CoA-SH). A koenzim-A a citromsavciklus és a zsírsavak 84 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


szintézise szempontjából jelentős. A ciszteintartalmú enzimeknek a citokrómokhoz, illetve a citokrómoxidázokhoz hasonló a funkciójuk, azaz redoxi enzimek.

6.1. Kén a talajban A kén a talajban szerves és szervetlen kötésben fordul elő. A szerves kéntartalom a humusztartalom növekedésével növekszik: podzolos talajokon kb. 50%-a, a csernozjomokon 75%-a a talaj összes kéntartalmának. Láptalajokon ennél több is lehet. A szervetlen kéntartalom szulfátokból és szulfidokból áll. A legfontosabb szulfátok: a gipsz (CaSO4·2H2O) és az anhidrit (CaSO4), szikes, illetve sós talajokon Na2SO4 és MgSO4 is előfordulhat. Szulfidok: FeS2 és FeS. A talajok kénforgalmában nagy szerepe van a szerves anyag ásványosodásának. Az ásványosodás során felszabaduló kénhidrogén (H2S) elemi kénné, majd szulfáttá oxidálódik (szulfurikáció): 2H2S + O2 ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ → 2H2O + 2S + 510 kJ, 2S + 3O2 + 2H2O ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ → 2H2SO4 + 1179 kJ. Az oxidációt levegős és levegőtlen közegben más-más mikroszervezetek végzik. Mindkét oxidációs folyamatban kénsav, illetve szulfátok keletkeznek. A szulfátok oldhatók, így humid viszonyok között kimosódnak, arid viszonyok között pedig felhalmozódnak. A növények a ként szulfátionként veszik fel. A növényben a szulfát jelentős része redukálódik, SH-csoportok képződnek, és ebben a formában jut vissza a szerves trágyával, illetve a gyökérmaradványokkal a talajba. A kén körforgalma a nitrogén körforgalmához hasonló. A növényben a szulfát- és nitrátion redukálódik, a talajban a redukált formák oxidálódnak. A kén körforgalmában kedvezőtlen viszonyok között zavar léphet fel. Így pl. szellőzetlen,összeiszapolt talajban a szulfát kén-hidrogénné redukálódhat. Ez egyrészt azért nem kívánatos, mivel a kén-hidrogén a növényekre mérgező hatású, másrészt a kén-hidrogén vassal oldhatatlan vas-szulfidokat képez, így a kén és a vas felvétele is gátolt. Rizsföldeken emiatt sok esetben vashiány figyelhető meg. A fémszulfidok képződése következtében más mikroelemek hiánya is felléphet. A denitrifikáció analógiájára a szulfát redukcióját a talajban deszulfurikációnak nevezzük. Jó szerkezetű, jól szellőző talajokon deszulfurikáció nem következik be. E talajokon a kimosódás okozhat veszteségeket. Az energiahordozók elégetésével nagymennyiségű kén-dioxid jut a légkörbe, majd a csapadékkal a talajba. Közép-Európában mintegy 30–70 kg-ra tehető a légköri lecsapódásokból évente a talajba jutó kénmennyiség, az iparvidékeken lényegesen több. A barnaszén felhasználásának csökkenésével kisebb lett a kén-dioxidkibocsátás, illetve a csapadékkal (savas eső) talajba jutó kénmennyiség.

6.2. A kén felvétele és szerepe a növényben A növény a ként legnagyobb részben a gyökéren keresztül szulfát-ion formájában veszi fel, valószínűleg aminosavak formájában is képes kénfelvételre. Ezenkívül a növények a levegőből levélen keresztül kén-dioxidot is vesznek fel. Az iparvidékek közelében előforduló nagy kén-dioxid-koncentráció káros (mérgező) hatású lehet. A szulfátionok felvételét a talajban nagyobb mennyiségben előforduló ionok és a talajok kémhatása nem befolyásolja számottevően. A felvétel lassú. A szulfát a xilémtranszport útján a levelekbe szállítódik, ott redukálódik, majd beépül szerves vegyületekbe. Elsődleges termék a cisztein. A levélben redukált és asszimilált kénnek legnagyobb része glutation és metionin formájában szállítódik a floem útján. A növényben a kén szerves és szervetlen formában is megtalálható. A két frakció között nincs meghatározott arány. A szervetlen frakció, vagyis a szulfát a kéntartalékot képezi. Javuló kénellátással a növény szervetlen kéntartaléka növekszik (luxusfelhalmozódás 39. ábra).

39. ábra - Növekvő szulfátadagok hatása a szulfát-S- és szerves S-tartalom alakulására napraforgólevélben (Deloch 1960)



A kén különböző szerves vegyületekben más-más kötésben fordul elő. A kéntartalmú aminosavakban, peptidekben és fehérjékben szulfhidril-csoportok formájában van jelen. A szulfhidrilcsoportot tartalmazó vegyületek diszulfidokká alakulhatnak át oxidáció folytán, ilyen pl. a cisztein–cisztin átalakulás. A két vegyület redoxirendszert képez (40. ábra). Diszulfidhíd található ezenkívül a liponsavban is.

40. ábra - A cisztein–cisztin átalakulás

A mustárolajokban a kén rodanid-csoport alakjában van jelen. A keresztesvirágúak viszonylag nagy kéntartalmát a mustárolajok és származékaik okozzák. A B 1-vitaminban és biotinban a kén heteroatomként fordul elő a gyűrűkben. A B1-vitamin a gabonaszemben és pillangósok magvaiban található nagyobb mennyiségben. A kén specifikus szerepe az -SH-tartalmú enzimekben és a redoxirendszerekben érvényesül. A glutation a cisztein-cisztin rendszernél is fontosabb redoxirendszert képez, mivel vízoldható (41. ábra). A glutation a szöveti-SH-szint fenntartásán keresztül fontos szerepet játszik a stresszrezisztenciában és a zsírsavperoxidok méregtelenítésében.

41. ábra - A glutation oxidált és redukált alakja



Kéntartalmú vegyületek (tiamin-pirofoszfát, liponsav, CoA-SH) segítségével játszódik le az oxidatív dekarboxilálás. Bizonyos enzimfehérjék ciszteinjéhez vas kötődik, a vas-kén-proteinek, elektronszállító láncok negatív redoxipotenciálú komponensei. Ilyenek a fotoszintézisben a ferredoxinok vagy a mitokondriális elektrontranszportban szereplő vas-kén-proteinek. A nitrogénfixálásban részt vevő nitrogenáz enzim vas-kén- és vas-kén-molibdén-protein alegységeket tartalmaz. A nitrátreduktáz enzim egyik komponense ugyancsak vaskén-protein. A kén mint építőelem is igen fontos. A diszulfidhidak pl. nagymértékben stabilizálják a fehérjék szerkezetét a polipeptidláncok összekötése révén. A kéntartalmú fehérjékben a cisztein és metionin fordul elő legnagyobb mennyiségben. A növényekben a nagy fehérjetartalom többnyire nagy kéntartalommal párosul. Európában a kénhiány ritka. Hazánkban a szuperfoszfáttal és a csapadékkal évente a terméssel kivont kénmennyiségek többszöröse jut a talajba. Nyugat-Európában a koncentrált foszforműtrágyák használata, valamint a nagy kéntartalmú barnaszenek csökkent felhasználása következtében csökken a műtrágyákkal és csapadékkal a talajba jutó kén mennyisége, ami helyenként kénhiány kialakulásához vezetett. A kénmérleg pozitív vagy negatív voltát a kimosódás is befolyásolja. A keresztesvirágúaknak nagyobb a kénigénye, mint a gabonaféléknek vagy a kapásoknak. Egy repceterméssel kb. 35 kg/ha, egy gabonaterméssel kb. 15 kg/ha ként vonunk ki a talajból. A pillangósvirágúak viszonylag nagy fehérjetartalmuk következtében nagyobb kénigényűek (32. táblázat).

32. táblázat - Különböző növények termésének kéntartalma (%) (Deloch 1960) Gabonafélék

Pillangósok

Keresztesvirágúak

Árpa

0,18

Lóbab

0,24

Repce

1,0

Zab

0,18

Bokorbab

0,24

Fehérmustár

1,4

Búza

0,17

Borsó

0,27

Olajretek

1,7

Kukorica

0,17

Szója

0,32

Feketemustár

1,0



6.3. A kénhiány és következményei Nem megfelelő kénellátás esetén a fehérjeszintézisben lépnek fel zavarok. Kénhiány esetén növekszik az oldható nitrogénvegyületek mennyisége és csökken a fehérjetartalom. A fehérjeszintézis gátlására utal, hogy kénhiány esetén olyan aminosavak halmozódnak fel, amelyek normális körülmények között egyáltalában nem vagy csak kis mennyiségben találhatók (pl. arginin). A kénhiány tünetei a nitrogénhiány tüneteihez hasonlóak. Rossz kénellátás esetén világoszöld, később sárga, esetenként vöröses elszíneződésű levelek figyelhetők meg. A kénhiányos növények merev tartásúak. A nitrogénhiánytól eltérően a kénhiány a legfiatalabb leveleken figyelhető meg. A keresztesvirágúaknál a satnya növekedés mellett a levéllemezek kiszélesedése gátolt, hosszú, keskeny levelek képződnek. A kénhiányos növényekben a kéntartalom lényegesen kisebb, mint a kénnel megfelelően ellátott növényekben. Ezenkívül kicsi a fehérjetartalmuk és szervetlen kéntartalmuk is.


Jellemezze a talaj szerves és szervetlen kénvegyületeit!

2. forgalmában?

Milyen hasonlóságok mutatkoznak a kén és a nitrogén

3. vegyületekben tárolja?

Hogyan veszi fel a ként a növény, és milyen

4. folyamatokban?

Mi

5.

Melyek a kénhiány tünetei és következményei?

a

kénvegyületek

szerepe

az

anyagcsere-

7. A vas A vas a növényekben különböző prosztetikus csoportokban hem, illetve hemin formában fordul elő. Szerepe a citokrómokban, a peroxidázban, a katalázban és más vastartalmú enzimekben az elektronfelvételen, illetve leadáson alapszik. A vas nélkülözhetetlen a légzés, a klorofillképződés, a fotoszintézis és a fehérjeképzés folyamataiban.

7.1. Vas a talajban A talajok összes vastartalma 0,5–5,0% közötti, vagyis viszonylag nagy. A vas különböző ásványok kristályrácsában, így a csillámokban, az augitban, az olivinben és a biotitban található. A mállásfolyamatokban vas-oxidok és oxihidrátok képződnek. Az adszorpciós komplexumon Fe 2+-, Fe3+- vagy Fe(OH)2+-, Fe(OH)2+ionok kötődhetnek meg. A talaj oldható vastartalma általában kicsi, a pH csökkenésével növekszik, és csak erősen savanyú talajokban, pl. podzolokban jelentős mennyiségű. A vas mozgékonysága a savanyú talajokban jó. Ennek következtében a feltalaj oldható vastartalma a mélyebb rétegekbe mosódik, ott kicsapódik. A kelátok a vasat megvédik a kicsapástól, a vaskelátok oldatban maradnak. A vas mozgékonysága a talajban ezenkívül függ az oxidációs-redukciós viszonyoktól. A Fe3+-ionok csak pH = 3 alatt stabilak, felette kicsapódnak, míg a Fe2+-ionok csak a semleges pont közelében csapódnak ki vas-hidroxid formájában. A vas felvehetőségét alapvetően a kémhatás és az oxidációs-redukciós viszonyok határozzák meg. Savanyú közegben a vasvegyületek jól oldódnak, a pH növekedésével az oldhatóság csökken. Karbonátos talajokon a növények vasellátása veszélyeztetett. A redukciós viszonyok a mozgékony Fe 2+-ionok, az oxidációs viszonyok a könnyen kicsapódó Fe3+-ionok képződésének kedveznek. A pH növekedése is a nagyobb vegyértékű forma kialakulását segíti elő. Vashiány emiatt leginkább karbonátos homokokon fordul elő.

7.2. A vas felvétele, eloszlása és szerepe a növényben A növények a vasat Fe2+ formájában veszik fel. Kivételt képeznek a pázsitfűfélék, amelyek a vasat Fe 3+-ként hasznosítják. Az ionok szállítása specifikus kelátképzőkkel (pl. vas-malát és vas-malonát) történik. A 88 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


nehézfémek (réz, cink) kelátképzési hajlamuktól függően gátolják a vas felvételét és szállítását. A gátlás azon alapszik, hogy a vasat kiszorítják a kelátkomplexből. A vas felvételét számos ion gátolja. A nagy foszfátion-koncentráció kedvezőtlen hatású, mivel oldhatatlan vasfoszfátok képződhetnek a talajoldatban és a növények szállító rendszerében is; mindkét folyamat akadályozza a növény vastáplálását. Nagy Ca2+- és Mn2+-koncentrációk a talajban és a növényben egyaránt kedvezőtlenül befolyásolják a vas fiziológiai aktivitását. A nitráttáplálás akadályozza, az ammóniumtáplálás elősegíti a vasfelvételt. A jelenség a gyökérzet közelében lejátszódó kémhatásváltozással magyarázható. A vas vándorlása a növényben korlátozott, mégis jobb, mint pl. a Ca2+-ionok mozgása. A növényben található vastartalomnak csak kis hányada vízoldható, mintegy 80–90% szerves vegyületekhez kötött. A vas az enzimek prosztetikus csoportjában fejti ki specifikus hatását. Funkcióinak megfelelően viszonylag nagy a mitokondriumok, kloroplasztiszok és sejtmagok vastartalma. A vas nem alkotórésze a klorofillnek, azonban hiányában csökken a klorofill képződése. A citokrómok és ferredoxinok az elektrontranszport részesei, hatásuk az Fe2+←→ Fe3+ vegyértékváltozáson alapszik. A vas a nukleinsavak alkotórészeként részt vesz a fehérjeszintézisben. Az vas-kén-tartalmú enzimeknek a nitrogénkötésben, a vas-molibdén-kén-tartalmúaknak a nitrátredukcióban van szerepük.

7.3. A vashiány és következményei Vashiány esetén a klorofilltartalom csökken, gátolt a fehérjeszintézis, s növekszik a redukálócukrok és szerves savak mennyisége. A vashiány klorotikus tünetekkel jár. A klorózis mindig a fiatal leveleken, a teljes felületen lép fel, világoszöld, sárga, illetve fehér elszíneződés formájában. A vashiányos növényekben a klorofilltartalom és a vastartalom egyaránt csökken (33. táblázat). A táblázat adataiból kitűnik, hogy a vashiány intenzitása szorosabb kapcsolatban áll a szárazanyag savban oldható vastartalmával, mint az összes vastartalommal. Az enyhe vashiánytünetek vaspótlással gyorsan megszüntethetők. Előrehaladott vashiánynál a vastrágyázás már hatástalan.

33. táblázat - A vashiány mértéke és ennek összefüggése a vas- és klorofilltartalommal dohánylevelekben (Jacobson 1945) A Fe-hiány mértéke, Klorofilltartalom tünete

A szárazanyag savoldható

Összes

Fe-tartalma (mg/kg)

Fe

Erősen klorotikus

0,24

39,6

78,9

Gyengén klorotikus

0,51

40,0

87,0

Halványzöld

0,74

42,1

70,2

Zöld

1,11

46,5

73,2

Sötétzöld

1,54

92,7

115,0

Az egyes növényfajok különböző növényi részeiben a vastartalom általában 100–200 mg/kg vas, a szárazanyagra vonatkoztatva. Vannak vasigényes növények, ilyenek a zab, spenót és a rizs, amelyeknek szárazanyagában lényegesen nagyobb vastartalom is előfordulhat. A gyökerekben, gumókban és a gabonaszemben viszonylag kis mennyiségben fordul elő a vas.


Milyen formákban található a vas a talajban?



2. vas felvételét?

Milyen talajtulajdonságok befolyásolják alapvetően a

3.

Melyek a vas felvételét befolyásoló egyéb tényezők?

4.

Mi a vas specifikus szerepe, hol fejti ki hatását?

5. következményei?

Milyen tünetek jellemzik a vashiányt, és mik a

8. A mangán A mangán a növényi anyagcsere-folyamatokban mint enzimaktivátor, a magnéziumhoz, illetve a vashoz hasonló funkciót tölt be. A citromsavciklusban, a lipidek képzésében, a fotoszintézisben fejti ki hatását.

8.1. Mangán a talajban A mangán a talajban szilikátokban, karbonátokban (MnCO 3) és oxidokban fordul elő II, III és IV vegyértékű formában. A Mn2+-ionok elsősorban a talaj adszorpciós komplexumához kötve vagy a talajoldatban szabadon találhatók. A növények csak a kétértékű ionokat tudják felvenni. Azok a mangánvegyületek, amelyekben a mangán magasabb értékű formában van jelen, nehezen oldhatók. Legfontosabb mangántartalékok a különböző mangán-oxidok (MnO2, MnO2·2H2O és Mn2O3·nH2O), amelyek a talajoldatban lévő Mn2+-ionokkal, pH-függő egyensúlyban állnak, pl.: MnO2 + 4H+ + 2e–→← Mn2+ + 2H2O. A savanyúság fokozódása tehát elősegíti a Mn2+-ionok képződését. A különböző értékű mangánionok és -vegyületek, oxidáció és redukció révén egymásba átalakulhatnak, az átalakulás a talaj redoxipotenciáljától függ (42. ábra). Rosszul szellőző talajokon, alacsony pH-értékek mellett jelentős mennyiségű mangán redukálódhat. A Mn2+-ionok koncentrációjának növekedése esetenként toxikus hatású is lehet. Semleges, illetve gyengén lúgos talajokon viszont az egyensúly annyira eltolódhat a III, illetve IV értékű mangánvegyületek irányában, hogy a növények mangánellátása nincs biztosítva.

42. ábra - A mangánvegyületek átalakulása a talajban



A mangánfelvételt a talajban élő mikroszervezetek is módosíthatják. A semleges pH-tartományban a mikroorganizmusok tevékenysége révén a Mn2+-ionok Mn4+-ionokká oxidálódnak, ennek következtében is léphet fel mangánhiány. A mangánvegyületek felvehetőségét a talajok nedvességtartalma is befolyásolja. A nagy víztartalom a redukciónak kedvez, a talaj erős kiszáradása viszont a különböző mangánsók dehidratálásához vezethet. A dehidratálás a vegyületek oldhatóságát csökkenti. A kiszáradás eredményeként ezzel szemben, a kettős sók bomlása révén, kétértékű Mn2+-ionok is felszabadulhatnak. A talajok meszezése csökkenti a mangánvegyületek oldhatóságát, míg a fiziológiásan savanyúan ható műtrágyák alkalmazása a mangán felvételének kedvez. A talaj könnyen hozzáférhető mangánkészleteinek jellemzésére az úgynevezett aktívmangán meghatározása terjedt el. Az aktív mangán a kicserélhető és könnyen redukálható mangánból tevődik össze. A talajok mangánellátottságát az aktív mangántartalom és a pH-érték figyelembevételével ítélik meg. A jó ellátottság határértéke a pH-értékekkel növekszik: Aktív mangán, mg/kg 25 30 40 50 60 70 Talaj-pH 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0

8.2. A mangán felvétele és szerepe A növények a mangánt Mn2+-ionok formájában veszik fel. A Ca2+-ionok akadályozzák a mangán felvételét és szállítását. A mangán és vas felvételében bizonyos konkurencia tapasztalható, amely a többi nehézfém esetén is 91 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


fennáll. A mangán nagy (+0,8 V) redoxipotenciálja következtében a Fe2+-ionok oxidációjára képes a növényi sejtben, vagyis a vas oxidációfokát szabályozza. A mangán számos enzim aktivátora. A foszforilálási folyamatokban szerepe a magnéziuméhoz hasonló, segíti a pirofoszfát és az enzim kapcsolódását. A citromsavciklusban az α-keto-glutársav oxidációja, továbbá az oxálecetsav és az oxálborostyánkősav dekarboxilálása is Mn2+-ionok jelenlétében játszódik le. Részt vesz a növekedésszabályozásban, az indolilecetsav oxidálását, a peroxidáz aktiválásával segíti. Hatása ebben az esetben a Mn(II) ←→ Mn(III) vegyértékváltozáson alapszik. A mangán a fotoszintézisben a víz bontását (Hillreakció) segíti elő. A felsorolt példákból kitűnik, hogy a mangán hatásmechanizmusa egyes fiziológiai folyamatokban a magnézium hatásmechanizmusához, míg más folyamatokban, amelyekben hatása vegyértékváltozással kapcsolatos, a vaséhoz hasonló. A mangán az említett élettani folyamatokon keresztül kedvezően hat a szénhidrátok képzésére, így pl. a cukorrépa cukortartalmára. Egyes kísérletekben a zöldségfélék C-vitamin-tartalmát is növelte. Az egészséges növények mangántartalma rendkívül széles határok között ingadozhat. Így pl. réti szénában 8– 1000 mg/kg közötti. Különböző növényfajok mangánfelvétele azonos körülmények között is rendkívül eltérő, mangánhiány elsősorban a nagy szervesanyag-tartalmú láptalajokon fordul elő. Savanyú talajon a mangán toxikus mennyiségben is felhalmozódhat.

8.3. A mangánhiány tünetei A kultúrnövények közül a zab reagál legérzékenyebben a mangánhiányra. Szárazfoltosság lép fel. Ez tavasszal kezdődik a fiatal leveleken, piszkosszürke csíkok, illetve foltok formájában. A levelek később megtörnek. A szárazfoltosság a többi gabonafélénél is jelentkezhet, csak kisebb mértékben. A spenót és borsó is mangánigényes növény. A kétszikűeknél háló-, illetve mozaikszerű klorózis figyelhető meg a levélerek között, később a levélszövetek elhalnak, barna pontok, illetve foltok jelennek meg.

8.3.1. Kérdések a

közvetlenül

hozzáférhető

és

tartalék

1. mangánkészletek a talajban?

Melyek

2. mangánfelvételét?

Milyen talajtulajdonságok határozzák meg a növények

3.

Mit nevezünk aktív mangántartalomnak?

4. Mi a mangán szerepe az anyagcsere-folyamatokban, milyen hasonlóság figyelhető meg a magnéziummal, illetve a vassal? 5. az egy- és kétszikűeknél?

Melyek a mangánhiány tünetei, és miben különböznek

9. A réz A réz specifikus élettani hatása kis ionátmérőjével, nagy atomtömegével, változó vegyértékével és komplexképzési hajlamával függ össze. Enzimek alkotórészeként részt vesz a légzési anyagcserében és az elektrontranszportban. Szerepe van a fotoszintézisben, valamint a szénhidrát- és fehérjeszintézisben is.

9.1. Réz a talajban A réz legnagyobb része szerves vagy szervetlen adszorpciós felületekhez kötve, kétértékű formában található a talajban. Előfordulhat szerves vegyületekben komplex kötésben is. Az egyensúlyi talajoldat Cu 2+-tartalmát elsősorban az adszorbeált és komplex kötésű réz határozza meg. A talajoldat rézkoncentrációja rendkívül kicsi: 0,01 mg/kg nagyságrendű. Az adszorpciós komplexumon kötött réztartalom nagyon erősen kötődik a felülethez, más kationok csak nehezen szoríthatják ki, erre elsősorban a H + képes. Többek között ezzel magyarázható, hogy savanyú közegben az oldható réztartalom növekszik.



A réz előfordulhat még a szilikátok kristályrácsában és különböző, nehezen oldható rézvegyületekben, mint pl. réz-foszfát, réz-karbonát, réz-szulfid. A réz-szulfidot a többi fémszulfidhoz hasonlóan a talajban élő kénbaktériumok oxidálhatják, miközben réz-hidroxid keletkezik. A réz mozgékonysága a talajban rendkívül kicsi. A réztartalom a talajszelvényben a felszíntől lefelé haladva többnyire csökken. Az ionos állapotú réz a talajba jutva rövid idő alatt lekötődik. A kelátok réztartalma csak részben kötődik le, a lekötődés mértéke függ a kelát stabilitásától. A rézhiány elsősorban szerves anyagban gazdag talajokon figyelhető meg, ezért feltételezték, hogy bizonyos humuszformák a rezet erősen kötik. Megállapították, hogy a fém huminsav komplexek stabilitása általában nagyobb, mint a megfelelő fulvosav komplexeké. Alacsony pH-mellett a réz stabilabb komplexet képez a huminsavakkal, mint a többi fém mikrotápelem.

9.2. A réz felvétele, eloszlása és szerepe a növényben A rezet a növény kis mennyiségben veszi fel. A Cu2+-ionok és Fe2+-, Mn2+-, Zn2+-ionok felvétele között antagonizmus figyelhető meg. A réz a többi fém kationt kiszoríthatja a kelátokból és a növény gyökérfelületéről is. Erősen kötődik a gyökérhez; a gyökerek réztartalma többnyire lényegesen nagyobb, mint az egyéb növényi szerveké. A réz mozgékonysága a növényben csekély, feltételezik, hogy a szállításban aminosavak vesznek részt. A növények réztartalma a szárazanyagban általában 2–20 mg/kg (34. táblázat), vagyis egy nagyságrenddel kisebb, mint a mangántartalom. Az összes réznek mintegy 70%-a a kloroplasztiszokban halmozódik fel, e tekintetben hasonlóság mutatkozik a vassal. Ezen alapszik a réz szerepe a fotoszintézisben.

34. táblázat - Néhány növényi rész réztartalma Növény

Cu-tartalom (mg/kg)

Füvek

5–15

Vörös here

8–10

Zab (szalma)

2–16

Zab (szem)

2–14

Tavaszi búza (szem)

1–11

Tavaszi búza (szalma)

1–4

Tavaszi árpa (szem)

1–11

Tavaszi árpa (szalma)

2–12

A kloroplasztiszokban különböző réztartalmú enzimek (polifenoloxidáz, aszkorbinsavoxidáz, plasztocianin) találhatók. Ezekben a réz elektronszállítóként szerepel. Hatása a vegyértékváltozással magyarázható. A réz szerepe az anyagcsere-folyamatokban többféle. Kísérletileg igazolták, hogy a réz elősegíti a szénhidrát- és fehérjeszintézist. A rézhiányos növényekben szerves savak, pl. aszparaginsav halmozódik fel. A réz megvédi a klorofillt az idő előtti lebomlástól, és ezáltal a növény asszimilációs tevékenysége intenzívebb. A réz a vassal együtt részt vesz a nitrátredukcióban.

9.3. A rézhiány és következményei A hiányos rézellátásra legérzékenyebben a zab, az árpa és a búza reagál. A rézhiány a gabonaféléknél a levélcsúcsok fehéredésével kezdődik: keskeny, összesodródott levelek képződnek. A rosszul ellátott



növényeknél hiányos buga- vagy kalászképződés, illetve csökkent szemképződés figyelhető meg. Egyes esetekben a kalászok üresek. A szem nélküli kalászok aránya a réztartalom növekedésével csökken (43. ábra). A rézhiány tehát kedvezőtlenül hat a generatív szervek képződésére, ami terméskieséshez vezet. Újabban a növények rézellátottságának jellemzésére a Cu/N hányadost használják, mivel a réztartalom függ a nitrogénellátottságtól.

43. ábra - A szem nélküli bugák aránya (%) a zabszem Cu-tartalma (mg/kg) függvényében (Russ 1958)

9.3.1. Kérdések 1. rézkoncentrációját?

Milyen

tényezők

határozzák

meg

a

talajoldat

2. eloszlás oka?

Milyen a réz megoszlása a talajban, mi a sajátos

3. Milyen tényezők befolyásolják a növény rézfelvételét, milyen az eloszlása a különböző növényi szervekben? 4. enzimeket aktivál specifikusan?

Mi a réz szerepe az anyagcsere-folyamatokban, milyen

5.

Melyek a rézhiány jellemző tünetei és következményei?

10. A cink A cink egyes enzimeket specifikusan, más enzimeket nem specifikusan aktivál. A peptidázok aktiválásán keresztül részt vesz a fehérje-anyagcserében. Az auxintermelés serkentése révén – a mangánnal kölcsönhatásban – szabályozza a növények növekedését.

10.1. Cink a talajban A cink a rézhez hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. A talajban kizárólag kétértékű formában található, a talaj adszorpciós komplexuma erősen megköti, koncentrációja a talajoldatban csekély, a H +-koncentráció növekedtével oldhatósága növekszik, komplexképzési hajlama is a rézéhez hasonló. A cink a biotit, az augit és a különböző csillámok kristályrácsában is előfordul. A kolloidban gazdag talajokban általában több a cink, mint a homokokban. Az adszorpciós komplexumhoz Zn2+, ZnOH+, illetve ZnCl+ formájában kötődhet. Az így adszorbeált Zn2+-ionok csak részben cserélhetők ki. Különböző cinksók is előfordulhatnak a talajban, ezek oldhatósága változó. Sok foszfátot tartalmazó talajokban nehezen oldható cink-foszfátok képződnek. A cink mozgékonysága a talajban csekély, a mozgékonyság a savanyúság fokozódásával növekszik.



10.2. A cink felvétele, eloszlása és szerepe a növényben A cinket a növények viszonylag kis mennyiségben veszik fel. A növények cinktartalma mégis többszöröse a réztartalomnak (35. táblázat).

35. táblázat - Néhány növényi rész cinktartalma Növény Füvek

Zn-tartalom (mg/kg) 25–35

Vörös here

165

Fehérhere

36

Rozs (szalma)

13

Búza (szalma)

24

Cukorrépa (levél)

160

Takarmányrépa (levél)

66

A cink felvételét a gyakorlatban döntően a talaj kémhatása és foszfortartalma határozza meg (44. ábra). Feltételezik, hogy a túlzott foszforellátás a növényben is zavart okozhat, gátolja a cinkigényes karbohidráz enzim működését.

44. ábra - A Zn-vegyületek oldhatósága a talajban (Amberger 1983)

A cink a magnéziumhoz és a mangánhoz hasonló hatást fejt ki a növényi szervezetben. Néhány enzim, köztük az enoláz, Mg2+-, Mn2+- és Zn2+-ionokkal egyaránt aktiválható. A cink azonban egyes enzimeket, így pl. különböző dehidratázokat és néhány peptidázt, specifikusan aktivál. A cink részt vesz a nitrogén-anyagcserében, egyes szerzők szerint kihat az RNS-szintézisre is. A cink hiánya ennek következtében, esetenként a nitrogénhiányhoz hasonlóan jelentkezik. Az auxinképződés serkentése azon alapszik, hogy a cink katalizálja a triptofán szintézisét. A triptofán a ß-indolil-ecetsav prekurzora. A cink közvetve elősegíti az auxinképződést, míg a mangán az auxinfelesleg kialakulását gátolja. A két elem együttesen szabályozza a növények növekedését.

10.3. A cinkhiány és következményei 95 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


A különböző kultúrnövények cinkigénye eltérő. Nem érzékenyek a cinkhiányra a gabonafélék, így a zab, a búza, az árpa és a rozs. Valamivel érzékenyebb a burgonya, a paradicsom, a cukorrépa, a lucerna és a vörös here. Érzékenyen reagál a cinkhiányra a kukorica, a komló, a len és a bab. Ugyancsak érzékenyek a különböző gyümölcsfélék és a szőlő. A cinkhiány többnyire klorózis formájában figyelhető meg a fiatalabb levelek interkosztális részein. A levelek kicsinyek („little leaf”).


Milyen formákban fordul elő a cink a talajban?

2.

Milyen talajtulajdonságok befolyásolják a felvételét?

3. anyagcsere-folyamatokban?

Milyen enzimeket aktivál a cink, és mi a szerepe az

4.

Miben áll a cink–mangán kölcsönhatás?

5. érzékenyen a hiányra?

Melyek a cink hiánytünetei, milyen kultúrák reagálnak

11. A molibdén A molibdén katalitikus hatása a Mo/V/ ←→ Mo/VI/ vegyértékváltozáson alapszik. Különböző enzimek fémkomponense, közülük legismertebbek a nitrogenáz és a nitrátreduktáz, amelyek a növények nitrogénellátásában nélkülözhetetlenek.

11.1. Molibdén a talajban A molibdén a talajban főleg molibdenát (MoO42–) formában található, viselkedése ennek következtében lényegesen eltér a többi nehézfém (Fe, Mn, Cu, Zn) viselkedésétől. A molibdenátion a foszfátionhoz hasonlóan kötődik a talaj adszorpciós komplexumán. Ez a kötés annál erősebb, minél savanyúbb a talaj. Emiatt a növények molibdénellátása savanyú talajon veszélyeztetett, de meszezéssel javítható. A molibdén különböző kristályok rácsában, továbbá molibdén-szulfid, kalcium-molibdenát formájában és különböző molibdén-oxidokban fordul elő. A talaj molibdéntartalmának egy része szerves kötésben van jelen. A szerves anyag lebomlása során a molibdén szabaddá válik, és így savanyú kémhatású talajban is biztosíthatja a növények molibdénellátását. A talaj összes molibdéntartalma rendkívül kicsi (0,5–10 mg/kg). Legkisebb a homokokban, viszonylag több fordul elő a vályog-, illetve agyagtalajokban és a legtöbb a rosszul szellőző hidromorf (réti és láp) talajokban. A különböző alapkőzetek közül a savanyú alapkőzetek tartalmazzák a legtöbb molibdént. A molibdénben gazdag talajokon, mállás révén nagymennyiségű molibdén válhat szabaddá, ami az állatokra nézve toxikus mértékű molibdénfelhalmozódáshoz vezethet a takarmánynövényekben.

11.2. A molibdén felvétele, eloszlása és szerepe a növényben A növény a molibdént molibdenátion formájában veszi fel. Felvételét a szulfátionok akadályozzák, foszfátionok elősegítik. A növény a tápelemek közül a molibdént veszi fel a legkisebb mennyiségben, szárazanyag molibdéntartalma többnyire 1 mg/kg-nál kisebb. Sok molibdén jelenléte esetén a növény molibdént lényegesen nagyobb mennyiségben is felveheti anélkül, hogy fejlődésére káros lenne, ebben eltér többi nehézfém hatásától.

a a a a

A molibdén számos enzim fémkomponense. Legfontosabbak: a nitrátreduktáz és nitrogenáz, a hidrogenáz és aldehidoxidáz. A nitrátreduktáz a nitrátredukcióban, a nitrogenáz a szimbiotikus nitrogénkötésben nélkülözhetetlen. Utóbbi vas-, molibdéntartalmú enzim. Az oxido-reduktázok flavoproteinek, a légzési láncban fejtik ki hatásukat, amely a molibdén és más fémek vegyértékváltozásán alapszik. A molibdén és a foszfor szinergizmusa, amely a felvételben és esetenként az élettani hatásokban is megnyilvánul, eddig még nem tisztázott.

11.3. A molibdénhiány és következményei 96 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


Nem megfelelő molibdénellátás esetén csökken a cukortartalom, és az aszkorbinsav bioszintézise gátolt. A molibdénhiányos növényekben a klorofilltartalom kisebb, és ennek megfelelően a fotoszintézis csökken, a nitrogénhiányhoz hasonló tünetek, többek között gátolt növekedés figyelhető meg. A molibdénhiány jellemző tünetei: a levelek szürkészöld színe, illetve a középső és idősebb leveleken fellépő nekrózis. A karfiolnál a levéllemezek képződése nem teljes. Előfordulhat, hogy csak a középső levélborda alakul ki (whip-tail = ostornyél betegség). Az egyes kultúrnövények molibdénigénye eltérő. A keresztesvirágúak és ezek közül a káposztafélék (karfiol, bimbós kel) több molibdént igényelnek. A karfiolnál a molibdénhiány a rózsaképződés elmaradását okozza. A kétszikűek molibdénigénye nagyobb, mint az egyszikűeké. A pillangósok, illetve a pillangósok gümőbaktériumai is molibdénigényesek.

11.3.1. Kérdések 1. milyen formákban fordul elő?

Mi szabja meg a molibdén viselkedését a talajban,

2.

Milyen tényezők szabják meg a molibdén felvételét?

3. szerepe?

Milyen enzimek alkotórésze a molibdén, és mi ezek

4. milyen kultúrákra jellemzőek?

Melyek a molibdénhiány jellemző tünetei, és elsősorban

12. A bór A mikrotápelemek között a bór az egyetlen nemfémes elem. A bór szerepe sokrétű, de hatásmechanizmusa csak részben tisztázott. Elősegíti a tápelemfelvételt, a virág- és termésképzést, a szénhidrátok szállítását, felhalmozódását, a pozitív vízmérleget.

12.1. Bór a talajban A bór a talajban csillámokban és ásványokban fordul elő. Viszonylag nagy a turmalin bórtartalma. A szilikátok (glaukonit, muszkovit) kalcium-borátokat tartalmaznak. A bór egy része a szerves vegyületek lebontása, illetve a mállásfolyamatok következtében bórsav (H3BO3), illetve borátok formájában található. Előfordulhat a talajoldatban szabad anionként és a talajrészecskékhez kötve. A borátionok a talajrészecskék felületén nem specifikusan kötődnek. A bór kötődése eltér a foszfát- vagy molibdenátionok specifikus megkötésétől, ezért a bór savanyú közegben jól felvehető. A kötődés laza, de kimutatható: minél nagyobb az agyagfrakció aránya a talajban, annál kisebb a vízoldható bórtartalom az összes bórtartalomhoz képest. Meszezés hatására csökken a felvehető bór mennyisége a talajban.

12.2. A bór felvétele, eloszlása és szerepe a növényben A bórt a növények borátion formájában veszik fel. A bór mozgékonysága a növényben korlátozott. Esetenként megfigyelhető, hogy a növény talajfelszínhez közeli részeiben nagyobb a bórtartalom, mint a felszíntől távolabb eső részekben. A jó bórellátás és a transzspiráció elősegíti a bór akropetális vándorlását. A bór a vegetatív részekben halmozódik fel. Az egyszikűek bórtartalma és bórigénye kisebb, mint a kétszikűeké (36. táblázat). A túladagolás toxikus hatású.

36. táblázat - Különböző növényfajok bórtartalma (mg/kg szárazanyag) (Amberger 1983) Növényfaj Árpa

mg/kg

Növényfaj

mg/kg

2,3 Borsó

21,7 97



Rozs

3,1 Fehérmustár

22,2

Búza

3,3 Sárgarépa

25,0

Kukorica

5,0 Lucerna

25,0

Spenót

10,0 Káposzta

37,1

Burgonya

13,9 Retek

64,5

Lóbab

15,4 Répa

75,6

Paradicsom

15,0 Mák

94,7

A bór élettani szerepét tekintve alapvetően különbözik a többi mikrotápelemtől. Beépülése a foszfátionéhoz hasonló. Alkoholos OH-csoportokkal, különösen cukrokkal, bórsav-észtereket képez. A bór e sajátsága alapján hozzájárul a sejtfalak stabilitásának fokozásához. A bór is részt vesz az auxinszintézis szabályozásában. Bórhiány esetén gátolt a sejtosztódás és akadályozott a kambiumsejtek fejlődése. Ennek következtében a gyökér- és szállítószövetek kialakulása akadályozott. Bór hiányában a szénhidráttranszportban támadnak zavarok. Az asszimiláció folyamán keletkezett szerves vegyületek szállítása lelassul, és a levelekben szénhidrát halmozódik fel, ezzel szemben más szervekben szénhidráthiány alakul ki. A szénhidrátok felhalmozása következtében a fehérjeszintézis is lassabbá válik, növekszik az oldható nitrogénvegyületek mennyisége. A jó bórellátás elősegíti az aktív ionfelvételt a gyökerek jobb szénhidrátellátása révén, ezzel függ össze a virágés a termésképzés javulása is. A bórral jól ellátott növények vízhiány esetén a transzspiráció korlátozása révén jobban tudnak a vízzel gazdálkodni, mint a bórhiányos növények. A bór hatása a vízháztartásra ugyancsak a szervek differenciálódásával és a szénhidrátok eloszlásával magyarázható. A virág- és termésképzésre gyakorolt hatása miatt a mikroelemek közül a bór befolyásolja legnagyobb mértékben a termés mennyiségét. A termés minőségére is kedvező hatású a jó bórellátás. A gyümölcsök és a cukorrépa cukortartalmát, a burgonya keményítőtartalmát fokozza. Kimutatták, hogy a bór a szénhidrát-anyagcserében a glükóz-1-foszfát glükóz-6-foszfát illetve a glükóz-6foszfát ribulóz-5-foszfát átalakulásokban szabályozó szerepet lát el. E folyamatok gátlásával segíti elő a szénhidrátok képződését (45. ábra).

45. ábra - A bór szerepe a szénhidrátképzésben (Amberger 1983)



12.3. A bórhiány és következményei Cukorrépánál bórhiány esetén a szív- és szárazrothadás figyelhető meg. A szívrothadás gátolt gyökérnövekedéssel és a tenyészőcsúcs abnormális fejlődésével kezdődik, a levélnyél megvastagodik és törékennyé válik. A legfiatalabb levelek merev tartásúak és kezdetben mélyzöld, illetve kékeszöld színűek. Később klorotikusokká válnak és a tenyészőcsúccsal együtt elhalnak. A nekrózis a répafej üregesedéséhez vezethet (szívrothadás). A sejtfalak rugalmasságát biztosító bór hiánya rideg, törékeny sejtfalakat okoz a répatesten. A répa könnyen sérül, varasodás lép fel, nő a gombás és baktériumos fertőzések veszélye, romlik a tárolhatóság. A baktériumos fertőzések a szárazrothadás okai. A cukorrépára leírt hiánybetegség a takarmányrépára is jellemző, a varasodás az almánál is előfordul.


Milyen formákban található a bór a talajban?

2.

Milyen talajtulajdonságok befolyásolják felvételét?

3. épül be?

Milyen formában veszi fel a növény bórt, és hogyan

4. Milyen élettani folyamatokban vesz részt a bór, és miként hat a termés mennyiségére, illetve minőségére? 5.

Melyek a bórhiány tünetei és következményei?


3. fejezet - Műtrágyák A műtrágyák a növények táplálására alkalmas anyagok, amelyek a természetben előforduló nyersanyagokból (pl. a levegő nitrogénje, nyersfoszfátok, nyers kálisók) kémiai szintézissel vagy átalakítással készülnek. A műtrágya megjelölés tehát csak az előállításukra utal, egyébként nem természetidegen anyagok. A műtrágyákat, összetételük alapján, az alábbi csoportokba oszthatjuk: Egyszerű műtrágyák, amelyek a három fő tápelem közül csak egyet tartalmaznak, (nitrogén-, foszfor- és káliumtrágyák). Ezeket egyedi műtrágyáknak is nevezik. Összetett és kevert műtrágyák, amelyek legalább két, esetenként több tápelemet is tartalmaznak. Az összetett műtrágyák kémiai szintézissel készülnek, bennük a tápelemek azonos vegyületben vannak jelen (pl. ammónium-foszfátok). A kevert műtrágyákat egyszerű műtrágyák vagy egyszerű és összetett műtrágyák keverésével állítják elő. A műtrágyák szilárd vagy folyékony halmazállapotúak lehetnek. Megkülönböztetünk ezen kívül makro-, illetve mikroelemtrágyákat is. A több tápelemet tartalmazó műtrágyák megjelölésére használják a komplex műtrágya megnevezést is. Ide tartoznak az összetett, kevert és tágabb értelemben a többkomponensű folyékony műtrágyák, valamint a makro- és mikroelemeket is tartalmazó műtrágyák.

1. Nitrogénműtrágyák A szilárd halmazállapotú nitrogénműtrágyák csoportjai: •

ammóniumsók,

•

fémnitrátok,

•

amid nitrogént tartalmazó műtrágyák.

A felsorolt vegyületekből folyékony műtrágyák is készíthetők.

1.1. Ammóniumsók Az ammóniumsókat ammóniából és különböző szervetlen savakból állítják elő. Az előállításhoz felhasznált sav nagymértékben meghatározza a műtrágya tulajdonságait és felhasználási területét. Az ammóniumsók savanyítják a talajt. Savanyító hatásuk azon alapszik, hogy savanyúan hidrolizálnak, és nitrifikációjuk során H +ionok képződnek a talajban. Az ammónium-szulfát és ammónium-klorid fiziológiás kémhatása is savanyú.

1.1.1. Ammónium-nitrát, NH4NO3 A legelterjedtebben használt nitrogénműtrágya. Előnyös tulajdonsága, hogy a nitrogént kb. fele-fele arányban ammónium-, illetve nitrátion formájában tartalmazza. Mivel a növény mindkét iont hasznosítja, a talajban nem marad kedvezőtlen hatású kísérő ion. Alap- és fejtrágyaként egyaránt használható. A tiszta ammónium-nitrát elméleti nitrogéntartalma 35%. Az ipari termék hatóanyagtartalma 34 ± 0,3%. Az ammónium-nitrát gyártása az alábbi kémiai reakción alapszik: NH3 + HNO3 = NH4NO3 –145,5 Kj. A reakció oldatban játszódik le, ebből a termék bepárlás után kristályosítással nyerhető ki. A műtrágya minőségét, higroszkóposságát a hűtés sebessége határozza meg, mivel különböző hőmérsékleten többféle kristálymódosulatban kristályosodhat: 169,6 – 125,2 °C szabályos, 125,2 –

84,2 °C tetragonális, 84,2 –

32,3 °C ß-rombos,


Műtrágyák 32,3 – –16,9 °C ∝-rombos, 32,3 – –16,9 °C alatt tetragonális. Gyors hűtéssel elérhető, hogy a kristályosodás folyamatában a kedvezőbb tulajdonságú, kevésbé higroszkópos α-rombos módosulat képződjön. A gyors hűtés hűtőtornyokban valósítható meg. A betöményített, forró, 95–96%-os oldatot 40–60 m magas tornyok felső részén elhelyezett, lyuggatott forgókosárba vagy centrifugára adagolják, amely cseppek alakjában szétszórja. A toronyban lehulló cseppek ellenáramú hideg levegővel érintkeznek, és mire a torony aljára érnek, szemcsékké dermednek. A terméket 0,5% nedvességtartalom eléréséig szárítják, a nitrogénveszteség elkerülésére 75 °C alatt. Az ammónium-nitrát utókezelése: a műtrágya higroszkópossága miatt vízfelvételre hajlamos, ennek következtében a műtrágyában átkristályosodás indul meg, és a szemcsék összetapadnak. A tapadás csökkentésére a szemcséket védőréteggel vonják be. Az ammónium-nitrátot korábban higroszkópossága és robbanási hajlama miatt nem hozták tisztán forgalomba, csak kettős sók és keverékek formájában. A műtrágya 170 °C felett robbanásszerű hevességgel bomlik. A bomlást kloridionok és szerves anyagok katalizálják. A műtrágyát éppen ezért tárolás közben óvni kell a hőhatásoktól és attól, hogy szerves anyaggal (pl. szalma) érintkezzen. Az ammónium-nitrátot műanyag zsákokban hozzák forgalomba, ezekből legfeljebb hat réteg helyezhető egymásra, mivel a vegyület ütésre és nyomásra is robbanhat. Az ammónium-nitrát ipari robbanóanyag.

1.1.2. Mészammon-salétrom, NH4NO3 + CaCO3 A mészammon-salétrom ammónium-nitrát és mészkőpor keveréke. A kalcium-karbonát hozzákeverése a következő előnyökkel jár: •

csökkenti a termék robbanási veszélyét (inert anyag),

•

csökkenti a műtrágya higroszkóposságát,

•

mérsékli a műtrágya savanyító hatását.

A mészammon-salétrom hatóanyag-tartalma az ammónium-nitrát és kalcium-karbonát keverésiarányától függ. Régebben több kalcium-karbonát hozzákeverésével kisebb hatóanyag-tartalmú műtrágyát gyártottak, ma már 25–28% nitrogéntartalommal állítják elő. A Péti Nitrogénművek terméke a Pétisó, hatóanyag-tartalma 25%. Kazincbarcikán, a Borsodi Vegyikombinátban, mészkő helyett dolomitot használtak adalékként. A műtrágyát Agronit néven hozták forgalomba. Nitrogéntartalma 28%, magnéziumtartalma 2%. (A magnéziumtartalom csak savanyú közegben oldódik.) A mészammon-salétrom legegyszerűbben mészkőliszt és a 95%-os ammónium-nitrát-oldat összekeverésével, a keverék szárításával, aprításával állítható elő. A korszerűbb gyártástechnológiában a forró keveréket cseppentőtoronyban dermesztik. Gyors hűtés hatására az α-módosulat képződik. A műtrágya tapadása kisebb, mint az ammónium-nitráté, mégis a készterméket mészkőliszttel vagy kovafölddel púderezik. A mészammon-salétrom egyik legfontosabb nitrogénműtrágyánk, alap- és fejtrágyaként egyaránt használható.

1.1.3. Ammónium-szulfát-nitrát, 2NH4NO3 · (NH4)2SO4 Külföldön az ammónium-nitrát higroszkóposságának csökkentésére kettős sókat állítanak elő. Ilyen az ammónium-nitrát ammónium-szulfát kettős só is. Nitrogéntartalma legalább 26%.

1.1.4. Ammónium-szulfát, (NH4)2SO4 Az ammónium-szulfát felhasználása hazánkban és világszerte is nagymértékben csökkent. Savanyító hatása nagyobb mértékű, mint az ammónium-nitráté, mivel a nitrogén teljes mennyisége ammóniumion formájában


Műtrágyák

van jelen, és fiziológiás kémhatása is savanyú. Használata csak lúgos kémhatású talajokon javasolható, alaptrágyaként. A rizstermesztésben használják. Elméleti nitrogéntartalma 21,1%. A kereskedelmi termék a gyártástechnológiától függően 20–21% nitrogént tartalmaz. Előállítása a következő reakcióegyenleten alapszik: 2 NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 –283 kJ/mol. A gyártáshoz szükséges ammóniát napjainkban szinte kizárólag szintetikus úton állítják elő. Korábban a kokszgyártás melléktermékeként keletkező NH3 gázt is felhasználták tisztítás után. Az ammóniát 75–78%-os kénsavban nyeletik el. Az ammónium-szulfát-tartalmú oldatot bepárolják. A terméket kikristályosítják, szárítják.

1.2. Fémnitrátok A műtrágyáknak ebbe a csoportjába a nátrium-nitrát és kalcium-nitrát tartozik. Viszonylag kisebb hatóanyagtartalmuk miatt gyártásuk és felhasználásuk erősen csökkent, pedig fiziológiásan lúgos kémhatásuk következtében – különösen savanyú talajokon – előnyösen használhatók. Fontos még a kálium-nitrát, amit az összetett műtrágyák között tárgyalunk.

1.2.1. Nátrium-nitrát, NaNO3 A nátrium-nitrátot a chilei salétromból állítják elő, a kísérősókat leválasztva. A nyerstermék tisztítására több eljárást dolgoztak ki. Ezek közös vonása, hogy különböző hőmérsékletű vízzel oldják ki a sótartalmat, és átkristályosítással nyerik ki a tiszta nátrium-nitrátot. A termék általában 95–96% nátrium-nitrátot tartalmaz, nitrogéntartalma 16%. A nátrium-nitrát vízben jól oldódó műtrágya. Egyes országokban a répafélék trágyázására alkalmazzák. Hazánkban nem használják.

1.2.2. Kalcium-nitrát, Ca(NO3)2 A műtrágya kalcium-karbonátból és salétromsavból, az alábbi reakcióegyenlet szerint állítható elő: 2 HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + CO2 + H2O. Gyártását a századfordulón Norvégiában kezdték: a műtrágyát Norge-salétrom néven hozták forgalomba. A gyártástechnológia egyik legnagyobb problémája, hogy a kalcium-nitrát rosszul kristályosodik. A kalciumnitrát különböző kristályvíztartalommal kristályosodhat, és ennek megfelelően nitrogéntartalma változó: H2O% N% Ca(NO3)2·4H2O 30,5 11,9 Ca(NO3)2·3H2O 24,8 12,9 Ca(NO3)2·2H2O 18,0 14,0 A kalcium-nitrát kristályosodása elősegíthető kevés ammónium-nitrát hozzáadásával. Hatására jól kristályosodó és kezelhető termék keletkezik, amely 15,5% nitrogént, 28% kalcium-oxidot és 13% vizet tartalmaz. Ez a víztartalom Ca(NO3)2·1,5 H2O összetételnek felel meg. Hazánkban a kalcium-nitrát a nyersfoszfátok salétromsavas feltárása során melléktermékként keletkezik. A vegyület higroszkópossága és viszonylag alacsony hatóanyag-tartalma miatt műtrágyaként nem terjedt el. A kalcium-nitrát egyébként jó fejtrágya, és talajtrágyaként alkalmazva is kedvező hatást fejt ki, különösen savanyú talajon.


Műtrágyák

A legkoncentráltabb szilárd nitrogénműtrágya, nitrogéntartalma 46,6%. Tiszta állapotban fehér színű, higroszkópos vegyület. Vízben jól oldódik. Tulajdonságai lehetővé teszik, hogy talajtrágyaként és permetezőtrágyaként egyaránt felhasználjuk. A karbamidtermelés és -felhasználás világszerte, valamint hazánkban is ugrásszerűen növekedett az 1970-es és 80-as években. A karbamidot napjainkban szinte kizárólag ammóniából és szén-dioxidból állítják elő, ammónium-karbamáton keresztül: 2NH3 + CO2 = NH4O · CO·NH2 –159 kJ NH4O · CO · NH2 = NH2 · CO · NH2 + H2O 33,5 kJ A karbamidtartalmú oldatot bepárolják, és a terméket kristályosítják vagy cseppentőtoronyban granulálják. A bepárlást vákuumban, 100 °C alatt végzik, ezzel elkerülhető a növényekre mérgező biuret képződése. A biuretképződés 100 °C felett, az alábbi egyenlet szerint megy végbe:

A szemcsézés során nem kerülhető el a biuret képződése. A kristályos karbamidot, amely nem tartalmaz biuretet, permetezőtrágyaként, a biurettartalmú, szemcsézett karbamidot pedig talajtárgyaként célszerű felhasználni. A hazai szabvány előírásai szerint legfeljebb 1–1,5% biurettartalom engedhető meg. A karbamid is higroszkópos, de higroszkópossága kisebb, mint az ammónium-nitráté vagy a kalcium-nitráté. A szemcsés, illetve cseppentett karbamid kevésbé higroszkópos, mint a kristályos. A műtrágyát többrétegű papírvagy műanyag zsákban hozzák forgalomba. Száraz helyen kell tárolni, és a szemcsék összetapadásának elkerülésére a zsákok legfeljebb hat rétegben helyezhetők egymásra.

1.3. Lassan ható nitrogénműtrágyák A karbamidból különböző eljárásokkal lassan ható műtrágyák állíthatók elő. Az időben elhúzódó hatás a termék oldhatóságának csökkentésével, illetve a talajban való bomlásának, átalakulásának lassításával érhető el. Célja a növény folyamatos ellátása, a környezetterhelés csökkentése. A lassan ható nitrogénműtrágyák három fő csoportba oszthatók: •

karbamid-aldehid kondenzátumok,

•

bevonatos műtrágyák,

•

inhibitoros műtrágyák.

1.3.1. Karbamid-aldehid kondenzátumok Karbamidból aldehidekkel különböző kondenzációs vegyületek állíthatók elő. Ezek közül legelterjedtebb a karbamid-formaldehid kondenzátum, amely különböző márkaneven: Ureaform, Nitroform, Formurin stb. ismert. A termék oldhatósága alapvetően a karbamid-formaldehid arányától és a lánc hosszúságától függ. Lassan ható műtrágyáknak azok a vegyületek alkalmasak, amelyekben a karbamid-aldehid mólarány egynél nagyobb. A kondenzációs reakció 2:1 arány esetén, a következő reakcióegyenlettel jellemezhető:


Műtrágyák

2 NH2 · CO · NH2 + HCHO = NH2 · CO · NH · CH2 · NH · CO · NH2 + H2O általánosságban: (n + 1) NH2 · CO · NH2 + n HCHO = NH2(CO · NH · CH2 · NH)nCO · NH2 + nH2O. Az n meghatározza a lánchosszúságot, számértéke 1–10 között változhat. A termékek oldhatósága függ a képződött vegyület lánchosszúságától és az aldehid minőségétől is. A lassan ható nitrogénműtrágyák oldhatósága az ún. aktivitási indexszel jellemezhető:

, ahol: Nh% = hideg vízben oldhatatlan nitrogéntartalom, Nf% = forró vízben oldhatatlan nitrogéntartalom. Minél kisebb a forró vízben oldhatatlan rész, annál nagyobb lesz az aktivitási index. Kívánatos, hogy számértéke legalább 40 legyen. Az aktivitási index kedvező esetben megközelítheti a 100%-ot. A Budapesti Vegyiművekben Formurin-Mg néven állítottak elő karbamid-formaldehid kondenzátumot. A műtrágya nitrogéntartalma 34%, magnéziumtartalma 1,2%, aktivitási indexe legalább 45%. Karbamid és izobutilaldehid kondenzációjával előállítható az izobutilidén-dikarbamid (IBDU) műtrágya. Hatóanyag-tartalma 32% nitrogén. Fehér, kristályos por, nem higroszkópos. Aktivitási indexe közel 100%. Isodur márkanéven is forgalmazzák (46. ábra).

46. ábra - Izobutilidén-dikarbamid (IBDU) előállítása

Karbamid és krotonaldehid kondenzációjával krotonilidén-dikarbamid (CDU) műtrágya állítható elő. NPK műtrágyák nitrogénkomponenseként használják, rendszerint könnyen oldható vegyületekkel keverve (47. ábra).

47. ábra - Krotonilidén-dikarbamid (CDU) előállítása


Műtrágyák

A karbamid-aldehid alapú műtrágyák előállítása költséges, ezért még nem terjedtek el széles körben. Elsősorban a hazánknál csapadékosabb országokban használatosak, ahol nagy a nitrogénkimosódás veszélye. Előnyösen használhatók virágkertészetben és az üvegházi termesztésben is, mivel nitrogénszolgáltatásuk folyamatos, egyenletes, és nagy adagjuk sem káros. Hazai felhasználásuk elsősorban az említett területekre korlátozódik.

1.3.2. Bevonatos műtrágyák A karbamid oldhatósága csökkenthető a műtrágyaszemcsék bevonásával is. A bevonat nemcsak a műtrágya oldhatóságát csökkenti, hanem fizikai tulajdonságait is javítja (az összetapadást gátolja). A bevonás következtében a műtrágya hatóanyag-tartalma általában lényegesen kisebb, mint a tiszta karbamidé (30–36% nitrogén). A műtrágyákat leggyakrabban: •

kénnel,

•

egyéb szervetlen anyagokkal,

•

különböző polimerekkel vonják be.

A bevonattal szemben támasztott követelmény, hogy az oldódást lassítsa, de ugyanakkor a víz és az oldott részek diffúzióját lehetővé tegye. A műtrágyaszemcsébe diffundáló víz hatására a karbamid oldódik, majd a talajoldathoz képest fennálló koncentrációkülönbség következtében kidiffundál. Később a hidrosztatikai nyomás hatására a szemcse felduzzad, és a pórusok kitágulnak, végül a bevonat lebomlik. A műtrágya oldódása a bevonat vastagságával szabályozható. A bevonatos műtrágyák közül a kénbevonatos műtrágyák látszottak a legperspektivikusabbaknak. Az Egyesült Államokban 197l-ben kezdték el az SCU (sulphur coated urea), vagyis a kénnel bevont karbamid iparszerű termelését. A jól záró bevonat kialakítása érdekében előbb kénnel vonták be a szemcséket, majd olajos viaszt és kevés kátrányt vittek fel. Az utóbbi lassítja a bevonat mikrobiológiai bontását. A kénbevonatos műtrágyák hazánkban nem terjedtek el. A karbamid bevonására egyéb szervetlen anyagok is felhasználhatók. Így pl. magnézium-ammónium-foszfát réteg vihető a szemcsékre. A Péti Nitrogénművekben a karbamidot paraffinnal és zsírsavval vonták be. A lassan ható nitrogénműtrágyát Paramid néven forgalmazzák. Hatóanyag-tartalma 41,5% nitrogén. Sokféle polimerbevonat kialakítása lehetséges. Ezek közül a diciklopentadiénből és telítetlen zsírsavak glicerin észteréből kialakított kopolimert emeljük ki. A bevonatot több rétegben alakítják ki a szemcsék felületén, esetenként adalékanyagokkal (pl. ureáz inhibitor!) kombinálva. Ureaform bevonatos karbamidot is gyártanak. A vízoldható műtrágyák oldódása lassítható azzal is, hogy a műtrágyát szilikátos hordozóanyagra viszik fel. A hordozóanyag adszorpció útján bizonyos mértékig megköti a műtrágyákat, és ezáltal lassítja az oldódást. Hordozóanyagként különböző agyagok, illetve agyagásványok, pl. bentonit, montmorillonit, vermikulit, továbbá duzzasztott perlit és kovasavgél használható. 105 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műtrágyák

1.3.3. Inhibitoros műtrágyák A karbamid hidrolízise (bomlása) a talajban ureázinhibitorok segítségével, az ammónia átalakulása nitrifikációgátlókkal lassítható. Az ureázenzim-aktivitás csökkenthető, ha a karbamidhoz kis mennyiségben (3000–8000 mg/kg) rézditiokarbamátot kevernek. A karbamid hidrolízisének gátlására ismert anyagok azonban a gyakorlatban nem terjedtek el. A nitrifikációgátlókat ezzel szemben már a gyakorlatban is használják. N-Serve néven vált ismertté a 2-klór-6(triklórmetil)-piridin. A talaj tulajdonságaitól függően 0,5–10 mg/kg hatóanyaggal a nitrifikáció gátlása több héten át biztosíható. Az N-Serve iránt a legnagyobb érdeklődés a rizstermesztő országokban, így Japánban és Indiában tapasztalható. A szert ezenkívül cseppfolyós ammóniával is kipróbálták. A gyakorlatban használt másik nitrifikációs inhibitor a 2-amino-4-klór-6-metil-pirimidin, amelyet Japánban AM néven hoznak forgalomba. Régen ismert a dicián-diamid nitrifikációt gátló hatása. A vegyületeket műtrágya és hígtrágya adalékaként is használják. A nitrifikációgátlók segítségével csökkenthető a karbamid, a cseppfolyós ammónia, más folyékony nitrogéntrágyák és a hígtrágyák nagy adagjának környezetszennyező hatása. A nitrogénműtrágyák összetételét és hatóanyag-tartalmát a 37. táblázatban foglaltuk össze.

37. táblázat - Nitrogénműtrágyák összetétele és hatóanyag-tartalma Műtrágya

Összetétel

N (%)

Ammónium sók Ammónium-nitrát

NH4NO3

Mészammon-salétrom

NH4NO3+CaCO3

Péti só

NH4NO3+CaCO3

25

Agronit

NH4NO3+CaCO3.MgCO3

28

Ammónium-szulfát

(NH4)2SO4

21

Kálium-nitrát

KNO3

13

Nátrium-nitrát

NaNO3

16

Kalcium-nitrát

Ca(NO3)2·4H2O

12

Ca(NO3)2·3H2O

13

Ca(NO3)2·2H2O

14

CO(NH2)2

46

34

Fémnitrátok

Karbamid és származékai Karbamid


Műtrágyák

Formurin-Mg

formaldehid kondenzátum

34

IBDU

izobutilaldehid kond.

32

CDU

krotonaldehid kond.

30

Bevonatos karbamid

változó bevonattal

Paramid

paraffin-zsírsav bevonat

30–36 41

1.3.3.1. Kérdések 1.

Mi

jellemzi

az

egyszerű

2.

Milyen csoportokba sorolhatók a

műtrágyákat? nitrogénműtrágyák? 3. Jellemezze az ammóniumsókat! (Hatóanyag-tartalom, a talaj kémhatására gyakorolt hatás, higroszkóposság, az előállítás hatása a műtrágya tulajdonságaira, felhasználásuk.) 4.

Milyen tulajdonságokkal rendelkezik

5.

Miben különbözik a szemcsés és a

6.

Melyek

7.

Milyen

8.

Mit fejez ki az aktivitási index?

9.

Milyen

a nátrium-nitrát és a kalcium-nitrát? kristályos karbamid? Felhasználásuk. a

lassan

ható

nitrogénműtrágyák csoportjai? karbamid-aldehid

kondenzátumokat ismer?

bevonatos

műtrágyákat

ismer? Mi az inhibitorok szerepe az inhibitoros műtrágyákban?

10.

2. Foszforműtrágyák Az első foszforműtrágyát 1840-ben, Liebig javaslatára csontlisztből, kénsavas feltárással állították elő. A csontliszt mint nyersanyag rövid idő alatt kevésnek bizonyult, és megindult a kutatás egyéb források, a természetes előfordulású, úgynevezett nyersfoszfátok felkutatására. A nyersanyagok és a műtrágyák hatóanyagtartalmának P2O5 százalékban való kifejezése a XIX. században alakult ki. Ez a szokás a műtrágyaiparban és a mezőgazdasági gyakorlatban mind a mai napig megmaradt, bár helytelen, hiszen a nyersanyagok és a műtrágyák sem tartalmaznak foszfor-pentoxidot (1% P2O5 = 0,44% P).

2.1. A foszforműtrágyák nyersanyagai A nyersfoszfátok különböző apatitokból állnak, amelyek közös jellemzője a nehezen bontható apatitstruktúra: Ca5(PO4)3F fluorapatit, Ca5(PO4)3OH hidroxiapatit, Ca5(PO4)3Cl klórapatit. 107 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műtrágyák

Az apatitok két nagy csoportba oszthatók: a) Primer eredetű apatitok, amelyek kristályos szerkezete szabad szemmel vagy mikroszkóppal felismerhető. A legtöbb magmatikus kőzetben primer ásványként fordulnak elő, mint pl. a fluorapatit a Kola-félszigeten (Kola-foszfát), amelynek foszfortartalma 31–33% P2O5. A klórapatit legfontosabb lelőhelyei Norvégia, Svédország, Kanada. b) Szekunder eredetű apatitok, más néven foszforitok, amelyekre a mikrokristályos szerkezet jellemző. Kristályszerkezetük csak röntgenográfiai vizsgálattal állapítható meg. Tengeri üledékek, amelyek a foszforvegyületeken kívül kalcium-karbonátot, homokot és agyagot tartalmaznak. foszfortartalmuk 30–40% P2O5. Legfontosabb lelőhelyeik: Egyesült Államok, ÉszakAfrika, az egykori Szovjetunió, a Csendes-óceán és az Indiai-óceán szigetei. A foszforitokat esetenként közvetlenül is felhasználják trágyázási célokra. A hasznosulás mértéke függ az őrlés finomságától és az ásvány geológiai korától. Minél korábbi geológiai korból származik az ásvány, annál durvább kristályos szerkezet jellemzi, és annál kevésbé oldható. Hazánkban korábban Hiperfoszfát néven finomra őrölt afrikai nyersfoszfátot hoztak forgalomba. A Szovjetunióból kingissepi foszfátot importáltunk. A nyersfoszfátok csak savanyú talajon használhatók eredményesen, és elsősorban a gyengén ellátott talajok feltöltésére alkalmasak. A foszforműtrágya-gyártás célja a nehezen oldható foszforvegyületek átalakítása vízben vagy gyenge savakban oldható vegyületekké. A nyersfoszfátok savas feltárással vagy hőkezeléssel alakíthatók át oldható foszfátokká, savfelesleg hatására foszforsav keletkezik. Ennek megfelelően az alábbi eljárásokat, illetve termékeket különböztetjük meg: kénsavas feltárás szuperfoszfát (foszforsav) Ca(H2PO4)2 + CaSO4; (H3PO4), foszforsavas feltárás hármas szuperfoszfát Ca(H2PO4)2, salétromsavas feltárás nitrofoszfátok (foszforsav) Ca(H2PO4)2 + Ca(NO3)2; (H3PO4), termikus feltárás termofoszfátok változó összetételű foszfátok. A nyersfoszfátokat feldolgozás előtt aprítják, majd durva és finom őrlésnek vetik alá.

2.2. A kénsavas feltárás, szuperfoszfát A szuperfoszfát a legelterjedtebben használt foszforműtrágya. Vízoldható monokalcium-foszfátot és változó mennyiségű szabad foszforsavat tartalmaz. A vízoldható hatóanyag-tartalom 17,5–18% P2O5; ebből legfeljebb 4,5–5,0% lehet a szabad foszforsav. A szuperfoszfátgyártás bruttó reakcióegyenlete: 2 Ca5(PO4)F + 7 H2SO4 = 3 Ca(H2PO4)2 + 7 CaSO4 + 2 HF. A reakció két lépcsőben játszódik le: 2 Ca5(PO4)3F + 10 H2SO4 = 6 H3PO4 + 10 CaSO4 + 2 HF, (1) 2 Ca5(PO4)3F + 14 H3PO4 = 10 Ca(H2PO4)2 + 2 HF. (2) A feltárás folyamatában az (1)-es reakcióegyenlet szerint foszforsav képződik és ez a foszforsav reagál a (2)-es reakció szerint a még jelen lévő nyersfoszfáttal. A foszforsav képződése viszonylag gyors folyamat, általában 30 perc alatt lejátszódik, míg az ezt követő folyamat napokig eltarthat. Ez teszi szükségessé a szuperfoszfát ún. utófeltárását, amelyet 6–30 napos tárolással oldanak meg. A hosszú reakció idők azzal magyarázhatók, hogy a reakció egyik kiinduló anyaga, a nyersfoszfát szilárd fázisban van jelen. Az (1)-es reakcióban képződő foszforsav koncentrációjának növekedésével csökken a kénsav koncentrációja, és párhuzamosan megindul a monokalcium-foszfát képződése. A foszforsav-koncentráció akkor éri el maximumát, amikor a kénsav teljes mennyisége felhasználódott. A továbbiakban a csökkenő mennyiségű foszforsav egyre kisebb reakciósebességgel reagál a még jelen lévő nyersfoszfáttal (48. ábra).


Műtrágyák

48. ábra - Reakciótermékek képződése az idő függvényében, kénsavas feltárásban (Ullmann enciklopédia VI., 1955)

A (2)-es reakció a termék minősége szempontjából meghatározó. Amennyiben az utófeltárás nem játszódik le teljes mértékben, a műtrágya szabadsav- és feltáratlan nyersfoszfáttartalma nagyobb a megengedettnél. A feltárás sebessége egészen az egyensúlyi állapot eléréséig csökken. Ez az egyensúly kb. 1% szabad foszforsav- és 0,5% fel nem táródott nyersfoszfáttartalom mellett áll be. A reakciót általában úgy vezetik, hogy a végén 2–3% szabad sav maradjon, ami azért szükséges, mert ennél kisebb savtartalom mellett foszfátreverzió játszódik le. A vízoldható monokalcium-foszfát oldhatatlan, vas- és alumínium-foszfátokká alakul át: Fe2O3 + 3 H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3 H2O, Al2O3 + 3 H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3 H2O. A képződő vas- és alumínium-szulfát reakcióba lép a monokalcium-foszfáttal: Fe2(SO4)3 + 3 Ca(H2PO4)2 = 2 Fe(H2PO4)3 + 3 CaSO4 Al2(SO4)3 + 3 Ca(H2PO4)2 = 2 Al(H2PO4)3 + 3 CaSO4 A képződött savanyú, vízoldható foszfátok csak szabad foszforsav jelenlétében stabilak, a szabad foszforsavtartalom csökkenésével vízben oldhatatlan foszfátokká (FePO 4, AlPO4) alakulnak és kicsapódnak: Fe(H2PO4)3 = FePO4 + 2 H3PO4 Al(H2PO4)3 = AlPO4 + 2 H3PO4 A nagy szabadsav-tartalom azonban a felhasználás szempontjából nem előnyös. Az ilyen műtrágya rossz fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, higroszkópos, ezenkívül savkárokat idézhet elő az alkalmazás során. Az érlelt szuperfoszfát is tartalmaz szabad savat, ezért tapadásra, csomósodásra hajlamos. A szuperfoszfát fizikai tulajdonságai nagymértékben javíthatók a higroszkóposságot előidéző szabadsav-tartalom megkötésével. A foszforsav megkötésére különböző bázisos anyagokat használnak: mészkő, dolomit, foszforit, égetett mész stb. A szuperfoszfátot finomra őrölve vagy granulálva hozzák forgalomba. A szabad sav leköthető ammóniával is (lásd ammonizált szuperfoszfát). A fizikai tulajdonságok a szuperfoszfát szemcsézésével, granulálásával is javíthatók. A granulálás során a szuperfoszfát szabad foszforsavtartalma betöményedik, és az utófeltárás folyamatai annyira meggyorsulnak,


Műtrágyák

hogy a granulált szuperfoszfát gyártás után azonnal szállítható. A granulált áru nedvességtartalma kisebb, és így foszfortartalma nagyobb, mint az őrölt szuperfoszfáté. A granulált szuperfoszfát használata könnyebb kezelhetőségén kívül egyéb előnyökkel is jár: • Az őrölt szuperfoszfát vízoldható monokalcium-foszfáttartalma gyorsan oldódik és disszociál, ennek következtében könnyen lekötődik, átalakul. (Lásd foszfor a talajban.) • A granulátumok foszfortartalma lassabban oldódik, így a kedvezőtlen folyamatok kisebb mértékben játszódnak le, ugyanakkor a növények foszforellátását a granulált szuperfoszfát is jól biztosítja.

2.3. Nyersfoszfátok feltárása foszforsavval A foszforsavas feltárás célja gipszmentes vagy gipszszegény monokalcium-foszfát előállítása a szuperfoszfátnál nagyobb hatóanyag-tartalommal. A tisztán foszforsavval előállított műtrágya hármas szuperfoszfát (triple szuperfoszfát) néven kerül forgalomba. A foszforsav-kénsav feltáró eleggyel előállított műtrágyákat dúsított szuperfoszfátnak nevezik. Az említett műtrágyák előállításához foszforsavra van szükség. A foszforsav előállítható termikus és extrakciós eljárással.

2.3.1. Termofoszforsav Az elektrotermikus eljárással a nyersfoszfátot koksszal, kvarchomokkal (SiO2) keverve, elektromos kemencében 1400–1600 °C-ra hevítik. A magas hőmérsékleten a következő redukciós folyamat megy végbe: 2Ca5(PO4)3F + 9SiO2 + 15C = 9CaSiO3 + CaF2 + 15CO + 6P. A foszforsav előállításához a kemencéből távozó foszforgőzt közvetlenül vagy cseppfolyósítás után oxidálják, majd vízben nyeletik el. A cseppfolyósított foszforból igen nagy töménységű (80–85% P2O5) és nagy tisztaságú foszforsav állítható elő (szuperfoszforsav).

2.3.2. Extrakciós foszforsav A nyersfoszfátok kénsavval foszforsavvá alakíthatók, a foszforsav a reakcióban képződő gipsztől ülepítéssel vagy szűréssel elválasztható. 2Ca5(PO4)3F + 10H2SO4 + 20H2O = 6H3PO4 + 2HF + 10CaSO4·2H2O. Az extrakciós foszforsav részben hidrogén-sziliko-fluoriddal, részben vassal és alumíniummal szennyezett. Az oldat bepárlásával a foszfortartalom 37–50% P2O5-ig növelhető.

2.3.3. Szuperfoszforsav A szuperfoszforsav foszfortartalma nagyobb, mint 75% P 2O5. A szuperfoszforsav orto-, piro- és metafoszforsavból áll. A kereskedelemben forgalmazott tömény foszforsav foszfortartalma kb. 60% P 2O5, és csak orto-foszforsavat tartalmaz. A szuperfoszforsavat folyékony műtrágyák előállítására használják.

2.3.4. Hármas szuperfoszfát Ha a nyersfoszfát feltárásához kénsav helyett foszforsavat használnak, gipszmentes monokalcium-foszfát képződik, amelyet hármas (triple) szuperfoszfát néven forgalmaznak. Vízoldható foszfortartalma a nyersfoszfát minőségétől függően 42–52% P2O5, tehát két-háromszorosa a normál szuperfoszfát foszfortartalmának. A gyártás alapegyenlete: 2Ca5(PO4)3F + 14H3PO4 = 10Ca(H2PO4)2 + 2HF. A reakcióegyenletből kitűnik, hogy a hármas szuperfoszfát foszfortartalmának 30%-a a nyersfoszfátból és 70%a a feltáró savból származik. A feltáráshoz többnyire extrakciós foszforsavat használnak. A hármas szuperfoszfát előállítását kétszeres feltárási költség terheli. Előbb kénsavval foszforsavat állítanak elő, majd foszforsavval hármas szuperfoszfátot. Ennek ellenére a gyártás volumene világviszonylatban növekszik. A


Műtrágyák

műtrágya fizikai tulajdonságai kedvezőek, nem higroszkópos, nem csomósodik, tehát könnyen szórható. A nagy hatóanyag-tartalom következtében kisebbek a műtrágya szállítási és tárolási költségei, ebből következően a felhasználás is olcsóbb. A foszforsav gyengébb sav, mint a kénsav, ezért a feltárás lassabb, mint az egyszerű szuperfoszfátgyártásnál. A hármas szuperfoszfát utóérése éppen ezért 30–70 nap. Őrölve vagy szemcsézve állítják elő.

2.3.5. Dúsított szuperfoszfát Mindazokat a műtrágyákat, amelyeket kénsav-foszforsav eleggyel állítanak elő, dúsított szuperfoszfátnak nevezzük. E műtrágyák foszfortartalma 18–46% P2O5 között ingadozik, a feltáráshoz használt savelegy keverési arányától függően. A műtrágya hatóanyag-tartalma annál nagyobb, minél több foszforsav van a feltáró savelegyben. A foszfortartalom növekedésével párhuzamosan csökken a gipsztartalom.

2.4. Dikalcium-foszfát A dikalcium-foszfát vízben nem oldható, 30% citrátoldható hatóanyagot tartalmaz. A műtrágya használata csak savanyú talajon javasolható. Előállítható foszforsavból, illetve foszforsavtartalmú oldatokból, az alábbi reakciógyenlet szerint: H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 · 2 H2O. A mésztejet pontosan kell adagolni, mert felesleg esetén oldhatatlan trikalcium-foszfát képződik: 2 H3PO4 + 3 Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 · H2O + 5 H2O. Ha a foszforsav vasat és alumíniumot tartalmaz, a semlegesítés során ezek az elemek is kicsapódnak, illetve külön leválaszthatók. A terméket 100 °C alatt kell szárítani, hogy kristályvizét ne veszítse el, mert ez az oldékonyság rovására megy.

2.5. Termofoszfátok A nyersfoszfátokra jellemző apatitstruktúra hőkezeléssel is megbontható. A hőkezelést többnyire bázikus adalékok jelenlétében hajtják végre. A termikus úton előállított foszfátokat gyűjtőnéven termofoszfátoknak nevezzük. A termofoszfátok a foszfor nagy részét citrátoldható formában tartalmazzák. A termék összetétele és tulajdonságai nagymértékben függnek a gyártástechnológiától, amelyek a hőkezelés módjában térnek el egymástól, továbbá abban, hogy a fluort eltávolítják-e a termékből vagy sem. A következő eljárások ismertek: 1. Hőkezelés olvasztás nélkül. A kiindulási anyagokat csak az összesülés hőmérsékletére hevítik. A fluortartalom eltávolításával készül az úgynevezett alfa-foszfát, amelynek hatónyaga α-trikalcium-foszfát, foszfortartalma 20% P2O5. A fluortartalom eltávolítása nélkül, nátrium-karbonát, illetve nátrium-szulfát adalékkal állítják elő a Rhenánia- és a Lübeck-foszfátot. Mindkét műtrágya CaNaPO4 formában tartalmazza a foszfort, foszfortartalmuk 24–28% P2O5. 2. Nyersfoszfátok feltárása olvasztással. A nyersfoszfátok olvasztásig való hevítésével és hirtelen hűtésével üvegszerű termék készíthető. A képződő fluortartalmú gázok kalcium-karbonáttal megköthetők. Ha a rendszerbe foszfor-pentoxidot viszünk, kalcium-metafoszfát Ca(PO3)2 állítható elő, amelynek foszfortartalma 64% P2O5. A fluortartalom eltávolítása nélkül, szódasalak adalékkal készül a Röchling-foszfát, amely a foszfort CaNaPO4 formában tartalmazza, foszfortartalma 18–20% P2O5. Magnéziumtartalmú adalékokkal különböző magnéziumtartalmú termofoszfátok állíthatók elő.

2.6. Thomas-salak Az acélgyártás mellékterméke. A Thomas-eljárásban a nyersvas széntartalmát oxidációval távolítják el. A folyékony nyersvasat az előzőleg felizzított, bázikus bélésű konverterbe öntik és levegőátfúvással oxidálják, salakképző anyagok jelenlétében.


Műtrágyák

A levegő oxigénje először a szilíciumot, a mangánt és a szenet, majd a foszfort is oxidálja. A keletkező foszforpentoxid és fémoxidok megkötésére égetett meszet vagy dolomitot adagolnak a konverterbe. A reakcióban változó összetételű kalcium-foszfátok,kalcium-szilikátok és ezek kettős sója keletkezik. A különböző kalcium-foszfátok az egyéb szennyező anyagokkal együtt a folyékony vas felszínén úsznak. Az olvadt salakot leöntik, és ez lehűléskor szilárd, porózus tömeggé változik, amelyet megőrölnek, és így használnak fel foszfortrágyaként. A Thomas-salak összetétele változó, a kiinduló anyagoktól függően. Az alkotórészek százalékos mennyisége: P2O5 14–20%, Fe2O3 5–6%, CaO 45–50%, MgO 2–6%, SiO2

6–8%, Al2O3 1–2%,

FeO

5–6%, Ti, V, Cr, S, Cu, Mn nyomokban.

A Thomas-salak foszfortartalmának nagy része (75–90%) citromsavoldható, ezért használható foszfortrágyaként. A foszfortartalom egy része szénsavas vízben is oldódik. Elsősorban savanyú talajon célszerű alkalmazni, ahol mésztartalma is jótékony hatású. A kísérő anyagok közül a magnézium, a mangán és a réz lehet még kedvező hatású. Külföldön széles körben használják foszfortrágyaként. Hazánkban a műtrágya árának növekedésével újra előtérbe került az ipari melléktermékek mezőgazdasági hasznosítása. A foszforműtrágyák összetételét és hatóanyag-tartalmát a 38. táblázat tartalmazza.

38. táblázat - Foszforműtrágyák összetétele és hatóanyag-tartalma Műtrágya

Összetétel

P2O5%

Szuperfoszfát

Ca(H2PO4)2 + CaSO4

17–18

Triple szuperfoszfát

Ca(H2PO4)2

42–52

Dúsított szuperfoszfát

Ca(H2PO4)2 + CaSO4

18–46

Dikalcium-foszfát

CaHPO4

30

Thomas-salak

változó

14–20


Melyek

a

foszforműtrágyák

2.

Mi

3.

Hogyan

4.

Mikor következik be foszfátreverzió?

5.

Mi a szemcsés szuperfoszfát előnye

6.

Hogyan állíthatunk elő foszforsavat?

7.

Melyek

nyersanyagai? a

feltárás

célja,

milyen

eljárásokat ismer? hat

az

utófeltárás

a

szuperfoszfát minőségére?

az őrölt szuperfoszfáttal szemben?

termékei?


a

foszforsavas

feltárás

Műtrágyák

8.

Milyen tulajdonságokkal rendelkezik

9.

Milyen termikus feltárási módokat

a dikalcium-foszfát? ismer? Jellemezze a termékeket! Hogyan keletkezik a Thomas-salak, milyen célra

10. használható?

3. Káliumműtrágyák A káliumműtrágya-gyártás nyersanyagai az úgynevezett nyerskálisók, amelyek a tengervíz bepárlódása, illetve sótelepek kialakulása révén képződnek. A tengervíz káliumtartalma viszonylag kicsi, mégis a tengerek nagy víztömegüknél fogva hatalmas káliumtartalékokat képeznek. A tengervízben oldott sók átlagos összetétele súlyszázalékban: 2,7% nátriumklorid, 0,07% kálium-klorid, 0,13% magnézium és 0,04% kalcium. A bepárlódás során a sók oldhatóságuk sorrendjében váltak ki, ennek következtében a sótelepek réteges szerkezetűek. Először a legkisebb oldhatóságú anhidrit vált ki, ezt követte sorrendben a kősó, majd a kálium-, kalcium- és magnéziumsók. A káliumsót tartalmazó rétegek közül először a polihalit, majd a karnallit és kainit zóna alakult ki. A káliumklorid (szilvin) kristályosodása a szilvinit zónában nátrium-kloriddal együtt következett be. Az egyes kálisórétegek változó mennyiségű kősót is tartalmaznak, mivel a kiválás nemcsak a sók oldhatóságának, hanem ezek koncentrációjának is függvénye. A sótelepeken a következő fontosabb ásványok fordulnak elő: Kloridok: halit NaCl, szilvin KCl, karnallit KCl · MgCl2 · 6H2O, bischofit MgCl2 · 6H2O, tachidrit 2MgCl2 · CaCl2 · 12H2O. Szulfátok: kieserit MgSO4 · H2O, anhidrit CaSO4 gipsz CaSO4 · 2H2O, polihalit 2CaSO4 · 2K2SO4 · MgSO4 · 2H2O, langbeinit K2SO4 · 2MgSO4 löweit Na2SO4 · 2,5H2O, vanthoffit 3Na2SO4 · MgSO4 schönit K2SO4 · MgSO4 · 6H2O, asztrakánit Na2SO4 · MgSO4 · 4H2O. Klorid-szulfát: kainit KCl · MgSO4 · 3H2O.


Műtrágyák

A felsorolt ásványok a nyers kálisókban fordulnak elő különböző mennyiségben és arányban. A világ legnagyobb kálisótelepei Németország területén helyezkednek el, ezenkívül Franciaországban, a volt Szovjetunióban, az Egyesült Államokban, Spanyolországban találhatók gazdag lelőhelyek. A Holt-tenger is kálisóforrás. A tengervíz természetes bepárlását itt sókertekben végzik.

3.1. Káliumműtrágyák előállítása, nyersanyagok A nyers kálisók és -műtrágyák hatóanyag-tartalmát a foszforműtrágyákhoz hasonlóan több mint száz éve oxidos formában, K2O%-ban fejezik ki (1% K2O = 0,83% K). Fontosabb nyerskálisótípusok Szilvinit A szilvinit szilvin (KCl) és kősó (NaCl) keveréke. Ezenkívül agyagot és anhidritet, valamint egyéb kísérő ásványokat tartalmaz. Káliumtartalma 12–22% K2O. Karnallit A karnallit 40–60% karnallitot, (KCl · MgCl2 · 6H2O), 30–40% kősót (NaCl) és 7–15% kieseritet (MgSO4 · H2O) tartalmaz. Változó mennyiségben egyéb kísérő ásványok is előfordulnak benne. Keménysó (Hartsalz) 10–25% szilvint (KCl), 30–75% kősót (NaCl) és 8–15% kieseritet (MgSO4 · H2O) tartalmaz egyéb kísérő ásványokon kívül. Kainitos kőzet Kősó (NaCl) és kainit (KCl · MgSO4 · 3H2O) változó arányú keveréke. Langbeinit K2SO4 · 2MgSO4 tartalmú ásvány, amelyet Lengyelországban és az USA-ban őrölt állapotban, közvetlenül is használnak műtrágyázásra. Polihalit 2CaSO4 · K2SO4 · MgSO4 · 2H2O-tartalmú ásvány, amely elsősorban az USA-ban fordul elő. Régebben káliumszulfát előállítására használták. A káliumműtrágyák előállítása nyers kálisókból különböző módszerekkel történhet: •

tisztítás átkristályosítással,

•

flotálás,

•

fajsúly szerinti osztályozás.

Mindegyik módszer célja a nyers kálisóknál nagyobb hatóanyagú káliumműtrágyák előállítása, a kísérősók leválasztása. Az átkristályosítás útján való dúsítást az teszi lehetővé, hogy a különböző sók oldhatóságaeltérő, és az egyes sók oldhatósága a hőmérséklet változásával különböző mértékben változik. Az átkristályosítás a legelterjedtebb, hagyományos módszer. Az újabb eljárások közül a flotálás vagy úsztató-ülepítő eljárás a legperspektivikusabb. A flotálás ércek és ásványok dúsítására használt előkészítő eljárás, amely az egyes komponensek különböző nedvesíthetőségét használja ki az elválasztáshoz. Elsősorban finomszemcsés vagy finomra őrölt nyersanyag feldolgozására alkalmas. A nyersanyagot vízzel és különböző adalékokkal, gyűjtő, illetve habképző anyagokkal keverik. A gyűjtő reagens a dúsítandó komponenst hidrofóbbá, vagyis vizet taszítóvá teszi. A szuszpenzióba állandó keverés közben 114 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műtrágyák

alulról levegőt fúvatnak. A felszálló levegőbuborékok a hidrofób részecskéket a felszínre szállítják, s ezek a keletkező habban gyűlnek össze. A nedvesedő részek a kád alján ülepednek le. A gyűjtő és habképző reagens szerepét sokszor ugyanaz a vegyület tölti be. Gyűjtő reagensként 8–12 szénatomos zsíralkohol-szulfonátot használnak, amellyel a szilvin a habba kerül. A termék kálium-klorid-tartalma 97%, a kitermelés 90–95%-os. A fajsúly szerinti osztályozással karnallitos kőzetből nagy tisztaságú karnallitot állítanak elő. A kis fajsúlyú karnallitszemcsék a vibrációs szitákon, amelyeken alulról levegőt fúvatnak be, a felső rétegben helyezkednek el, és így elválaszthatók.

3.2. Kálium-klorid-tartalmú műtrágyák előállítása 3.2.1. Szilvinit feldolgozása A hagyományos eljárás során a kálium-kloridot frakcionált kristályosítással választják el a nátrium-kloridtól. Az elválasztást az teszi lehetővé, hogy a két só oldhatósága alacsony hőmérsékleten közel azonos, a hőmérséklet növekedésével azonban a kálium-klorid oldhatósága növekszik, míg a nátrium-klorid oldhatósága alig változik. Ennek következtében magas hőmérsékleten több kálium-klorid oldódik, mint nátrium-klorid, a két vegyület forró oldatának lehűtésével pedig csak kálium-klorid válik ki, mivel hidegen kevésbé oldódik, mint melegen. Az egyes sók oldhatósági görbéit a 49. ábra szemlélteti.

49. ábra - Sók oldhatósága a hőmérséklet függvényében (Pozin 1952)


Műtrágyák

3.2.2. Karnallit feldolgozása A karnallit (KCl · MgCl2 · 6H2O) feldolgozásánál a kálium-kloridot magnézium-kloridtól kell elválasztani. Ezt az teszi lehetővé, hogy a magnézium-klorid oldhatósága nagyobb, mint a kálium-kloridé.

3.2.3. Keménysó (Hartsalz) feldolgozása A keménysó fő összetevői a kősó és szilvin, így feldolgozása hasonló a szilvinit feldolgozásához. A szilvin kioldása közben meg kell akadályozni a kieserit oldódását. Ezt nagy magnéziumtartalmú oldólúg alkalmazásával érik el, amelyben a kősó és szilvin olyan arányban oldódik, hogy az oldatból kristályosítás során kálium-klorid válik ki. A felsorolt eljárásokkal a tisztítás mértékétől függően különböző hatóanyag-tartalmú műtrágyák állíthatók elő. Mindegyikben a kálium-klorid a domináló vegyület: 40-es kálisó: 38–42% K2O, 50-es kálisó: 48–52% K2O,


Műtrágyák

60-as kálisó: legalább 60% K2O.

3.3. Kálium-szulfát-tartalmú műtrágyák előállítása A kősótelepeken sokkal nagyobb mennyiségben fordulnak elő kloridtartalmú ásványok, mint szulfátok, ezért a szulfáttartalmú műtrágyák előállítása is többnyire kloridokból történik, kémiai módszerekkel. Kálium-kloridból magnézium-szulfáttal állítható elő kálium-szulfát. A magnézium-szulfátot a kálisó-feldolgozás melléktermékeként nyerik, forró vízben oldják, majd az oldathoz szilárd kálium-kloridot adnak kis feleslegben. A lehűtött oldatból kettős só válik ki, az alábbi egyenlet szerint: 2KCl + 2MgSO4 + 6H2O = K2SO4·MgSO4·6H2O + MgCl2 A reakció terméke a kálimagnézia vagy Patentkáli, amely egyrészt mint magnéziumtartalmú káliumműtrágya közvetlenül is felhasználható (káliumtartalma 26–30% K2O), másrészt tiszta kálium-szulfáttá dolgozható fel: K2SO4·MgSO4·6H2O + 2KCl = 2K2SO4 + MgCl2 + 6H2O. A reakció végrehajtásához tiszta kálium-kloridot adnak a kálimagnézia vizes oldatába. Az oldatból kiváló kálium-szulfátot szűréssel választják el az anyalúgtól, mossák, szárítják és őrlik. A kálium-szulfátot 48–52% K2O hatóanyag-tartalommal állítják elő.

3.4. Magnéziumtartalmú káliumműtrágyák Régebben a nyers kálisókat közvetlenül is felhasználták trágyázásra. Az ipar fejlődésével egyre nagyobb hatóanyag-tartalmú műtrágyák előállítása vált lehetővé. A tisztított káliumműtrágyák szállítása, tárolása gazdaságosabb, azonban a kísérő sók közül a magnéziumsóknak is fontos szerepük van a növénytáplálkozásban, így ezek leválasztása nem minden esetben célszerű. Ma már az ipar magnéziumtartalmú műtrágyákat is gyárt, pl. Kornkáli, Patentkáli elnevezéssel. Magnéziumtartalmuk általában 4–6%. A fontosabb káliumműtrágyák összetételét a 39. táblázat tartalmazza.

39. táblázat - Néhány káliumműtrágya összetétele, kísérőelemei Műtrágya

K2O %

Mg %

Na %

S%

40-es kálisó (KCl)

38–42

–

–

–


48–52

–

–

–


min.60

–

–

–

Kálium-szulfát

48–52

–

–

18

Korn-Kali (KCl)

40

4

3

4

Patentkali (K2SO4)

30

6

–

17

Magnesia Kainit (nyers kálisó)

11

3

20

4


Hogyan jöttek létre a kálisótelepek?

2.

Milyen elveken alapul a nyerskálisók feldolgozása?


Műtrágyák

3.

Milyen kálisótípusokat ismer?

4. műtrágyák?

Hogyan

5.

Miként állítható elő kálium-szulfát?

6.

Milyen magnéziumtartalmú káliumműtrágyákat ismer?

állíthatók

elő

kálium-klorid-tartalmú

4. Összetett műtrágyák Általában két, esetenként három tápelemet tartalmaznak egy vegyületben, előállításuk kémiai módszerekkel lehetséges. A nitrogént és foszfort tartalmazó összetett műtrágyákat többnyire kálisó hozzákeverésével NPKtrágyává egészítik ki. Az összetett műtrágyák termelése és felhasználása az elmúlt évtizedekben világszerte fellendült. Alkalmazásuk előnyei: a nagyobb hatóanyag-tartalmú műtrágyák szállítási, raktározási és kiszórási költségei kisebbek, mint az azonos hatóanyagot tartalmazó egyszerű műtrágyáké. Agrokémiai szempontból előnyös, hogy az összetett műtrágyákban valamennyi műtrágyaszemcse azonos összetételű, ami kedvezően befolyásolja a növények tápanyagfelvételét. A növények gyökérzete a tápanyagokat egy helyen találja. Az egyes elemek elősegíthetik egymás felvételét, pl. a foszfor felvétele nitrogén jelenlétében fokozott. Az összetett műtrágyákat változó N:P:K aránnyal állítják elő, azonban a hazai választék nem megfelelő, csak részben biztosítja a növények kiegyensúlyozott ellátását. A kedvezőtlen arányú összetett műtrágyák szükség szerint egyszerű műtrágyákkal kiegészíthetők. Az összetett műtrágyákat alaptrágyaként használják. A nitrogénadag őszi-tavaszi megosztása úgy biztosítható, hogy kis nitrogéntartalmú NPK-műtrágyát adunk ősszel, tavasszal pedig nitrogénműtrágyával fejtrágyázunk. Az összetett műtrágyák nitrogén és kálium komponense vízoldható, a foszfor egy része citrátoldható.

4.1. Ammónium-foszfátok Foszforsavat ammóniával semlegesítve, az ammonizálás mértékétől függően mono-, di- és triammónium-foszfát képződik. Műtrágyaként csak mono- és diammónium-foszfát alkalmazható. A mono- és diammónium-foszfát állandó összetételű, hatóanyag-tartalma a következő: Megnevezés P2O5% N% Monoammónium-foszfát (MAP) 61,7 12,2 Diammónium-foszfát (DAP) 53,8 21,2 A tápanyagok aránya e műtrágyákban nem kedvező, a foszfortartalom többszöröse a nitrogénnek, ezért nitrogénnel dúsítva is előállítják az ammónium-foszfátokat. A MAP és DAP a kevert és folyékony műtrágyák komponenseként is felhasználható.

4.1.1. Monoammónium-foszfát, NH4H2PO4 Előállítható termikus és extrakciós foszforsavból, semlegesítéssel: H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4 –123,94 kJ Az extrakciós foszforsav vas-, alumínium- és kalciumtartalma is kicsapódik a semlegesítés során. A terméket hűtéssel kristályosítják ki a bepárolt oldatból, majd 100–110 °C-on szárítják. Magasabb hőmérsékleten ammóniaveszteség léphet fel. Kálisó hozzákeverésével NPK-műtrágya állítható elő.

4.1.2. Diammónium-foszfát, (NH4)2HPO4 Előállítható közvetlenül a foszforsav és ammónia reagáltatásával, illetve monoammónium-foszfátból: H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4 –198,93 kJ,


Műtrágyák

NH4H2PO4 + NH3 = (NH4)2HPO4 –77,99 kJ. Az ammóniaveszteség csökkentésére a foszforsav ammonizálását két lépcsőben végzik. Kálisóval kiegészítve NPK-műtrágya készíthető.

4.1.3. Ammónium-foszfát-nitrát Foszforsav és salétromsav együttes ammonizálásával állítható elő. A salétromsavat teljes mértékben ammonizálják, a foszforsavat csak részben. Az így előállított termék ammónium-nitrátot,mono- és diammóniumfoszfátot tartalmaz. Kálisóval keverve NPK-műtrágya állítható elő.

4.1.4. Karbamid-ammónium-foszfát Az ammónium-foszfát nitrogéntartalmának növelése karbamid hozzáadásával is elérhető. Ezzel a nitrogén- és foszfortartalom kiegyenlíthető 30-30%-ra. Kálisó hozzákeveréssel 20-20-20 összetételű műtrágya állítható elő.

4.1.5. Ammónium-metafoszfát Az ammónium-metafoszfát nagy foszfor- és kis nitrogéntartalmú műtrágya (73% P 2O5 és 14% N). Előállítása foszfor-pentoxid, ammónia és víz egymásra hatásával történhet: P2O5 + 2NH3 + H2O = 2NH4PO3 A műtrágya nitrogén- és foszfortartalmának 20–30%-a vízben lassan oldódik. Felhasználható a szuszpenziós műtrágyák foszforkomponenseként.

4.2. Ammonizált szuperfoszfát A szuperfoszfát ammonizálásával a műtrágya összetétele és tulajdonságai megváltoznak. A szabadsav-tartalom semlegesítésével kedvezőtlen fizikai tulajdonsága (higroszkóposság, tapadás) megszüntethető. Az ammonizálás hatására NP-tartalmú összetett műtrágya képződik. Az ammonizálás folyamán egyrészt a szabad foszforsav, másrészt a monokalcium-foszfát lép reakcióba az ammóniával. NH3 + H3PO4 = NH4H2PO4 (1) NH3 + Ca(H2PO4)2 = CaHPO4 + NH4H2PO4 (2) A foszforsav semlegesítődik, monoammónium-foszfát keletkezik (1), a vízoldható monokalcium-foszfát pedig citrátoldható dikalcium-foszfáttá alakul (2). Ammóniafelesleg hatására, gipsz jelenlétében a monoammónium-foszfát előbb dikalcium-foszfáttá, majd trikalcium-foszfáttá alakul, végül hidroxi-apatit képződik. NH3 + NH4H2PO4 + CaSO4 = CaHPO4 + (NH4)2SO4 (3) 2CaHPO4 + 2NH3 + CaSO4 = Ca3(PO4)2 + (NH4)2SO4 (4) 3Ca3(PO4)2 + CaSO4 + 2NH3 + 2H2O = 2Ca5(PO4)3OH + (NH4)2SO4 (5) Az oldhatatlan vegyületek képződése kedvezőtlen, mivel a műtrágya vízoldható foszfortartalma csökken, foszfátreverzió jön létre. A reverzióban a szuperfoszfát fluortartalma is részt vesz, fluorapatit képződik. 3Ca3(PO4)2 + CaF2 = 2Ca5(PO4)3F. (6) A foszfátreverzió elkerülhető az ammónia pontos adagolásával, magnéziummikroelemvegyületek hozzáadásával. (Lásd mikroelemtartalmú ammonizált szuperfoszfát.)

és

különböző

Friss szuperfoszfát ammonizálásával 13–15% P2O5– és 6–7% N-tartalmú műtrágya állítható elő. A közvetlenül ammonizált szuperfoszfát feltáratlan nyersfoszfátot is tartalmaz, ezért célszerű érlelt szuperfoszfátot ammonizálni. 119 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műtrágyák

4.3. Nyersfoszfátok feltárása salétromsavval Nyersfoszfátok salétromsavas feltárásával NP-tartalmú műtrágyákat állíthatunk elő. E műtrágyákat közös néven nitrofoszfátoknak is nevezik. A feltárás során a kiinduló anyagok arányától függően vagy monokalcium-foszfát, vagy foszforsav képződik, kísérősóként kalcium-nitrát keletkezik. 2Ca5(PO4)3F + 14HNO3 = 3Ca(H2PO4)2 + 7Ca(NO3)2 + 2HF. (1) 2Ca5(PO4)3F + 20HNO3 = 6H3PO4 + 10Ca(NO3)2 + 2 HF. (2) Az első egyenlet alapján a szuperfoszfát gyártásához hasonlóan nitroszuperfoszfát állítható elő. A második egyenlet szerint foszforsav- és kalcium-nitrát-tartalmú oldat keletkezik, amelynek feldolgozási módjától függően különböző műtrágyák állíthatók elő. Egyik lehetőség az oldat semlegesítése kalcium-hidroxiddal, ekkor a foszforsav dikalcium-foszfát formában kicsapható, az oldatban maradó kalcium-nitrát pedig kikristályosítható. A feldolgozás másik lehetősége, az oldat ammonizálása. Az oldat közvetlen ammonizálása hidroxiapatit képződéséhez vezet. 3H3PO4 + 5Ca(NO3)2 + 10NH3 + H2O = Ca5(PO4)3OH + 10NH4NO3 (3) A hidroxiapatit képződésének megakadályozására az oldatban a kalcium és foszforvegyületek arányát CaO/P 2O5 < 2 értékre kell csökkenteni. Ez esetben az ammonizálás a következő egyenlet szerint megy végbe. H3PO4 + Ca(NO3)2 + 2NH3 = CaHPO4 + 2NH4NO3 (4) Az oldat kalciumtartalmának csökkentése, Kincses–Balla eljárása szerint úgy történik, hogy az oldat kalciumnitrát-tartalmának 40%-át hűtéssel kikristályosítják, és ezután ammonizálják (4). Az eljárással 20-20% NPtartalmú műtrágyát állítanak elő, amely kálium-kloriddal NPK-műtrágyává egészíthető ki. A kikristályosított kalcium-nitrátot ammóniagázzal és szén-dioxiddal ammónium-nitráttá és kalcium-karbonáttá alakítják át: Ca(NO3)2 + 2NH3 + CO2 + H2O = 2NH4NO3 + CaCO3↓. A kalcium-karbonát kiválik az oldatból. A finomszemcsés csapadékot leszűrik, majd szikkasztják. Így nyerik a Péti mész néven elterjedt mésztrágyát. Az ammónium-nitrát a szokásos módon kinyerhető az oldatból.

4.4. Magnézium-ammónium-foszfát, MgNH4PO4 A magnézium-ammónium-foszfát három tápelemet tartalmazó nitrogén-, foszfor-, magnéziumműtrágya. Vízben kismértékben oldódik, ezért lassan hat. Az ipari termék 8% nitrogént, 40% foszfort és 14% magnéziumot tartalmaz. Előállítása két reakció alapján történhet: H3PO4 + MgSO4 + 3NH4OH = MgNH4PO4 + (NH4)2SO4 + 3H2O H3PO4 + NH4OH + MgCO3 = MgNH4PO4 + 2H2O + CO2 Készülhet mikroelem kiegészítéssel is, lásd mikroelemtrágyák.

4.5. Kálium-nitrát, KNO3 A kálium-nitrát 13% nitrogén és 45% kálium hatóanyagot tartalmazó, vízben jól oldódó műtrágya, ezért használható jól tápoldatok készítésére. Előállítása költséges, ezért többnyire csak vízkultúrákban (hidroponia) és a tápanyag-ellátással összekapcsolt öntözés (fertigation) céljaira használják. Előállítható a kálium-klorid és salétromsav egymásra hatásával vagy a következő cserebomlás szerint: NH4NO3 + KCl = KNO3 + NH4Cl. Az oldatból a kálium-nitrátot a két só oldhatósága közötti különbség alapján nyerik ki.


Műtrágyák

4.6. Kálium-metafoszfát, KPO3 Kis oldhatóságú, lassan ható, nagy hatóanyag-tartalmú összetett műtrágya. Foszfortartalma 60% P2O5, káliumtartalma 40% K2O. Előállítására két reakció ismert: 2KCl + P2O5 + H2O = 2KPO3 + 2HCl. KCl + H3PO4 = KPO3 + HCl + H2O. A reakció 800–900 °C-on megy végbe. A második reakció hasonló hőmérsékleten játszódik le, kiinduló anyagként extrakciós foszforsav is felhasználható. A kálium-metafoszfát mikroelem kiegészítéssel is készül.

4.6.1. Kérdések 1. előnyei és hátrányai.

Mi jellemzi az összetett műtrágyákat? Alkalmazásuk

2. hatóanyag-tartalmukat és tulajdonságaikat!

Milyen

3. ammonizálását?

Milyen

4. Mi a Kincses–Balla-technológia lényege?

Milyen termékei ismertek a salétromsavas feltárásnak?

5. foszfátot? Milyen tulajdonságokkal rendelkezik?

Hogyan

6.

Mit tud a kálium-nitrátról?

7. tulajdonságait!

Ismertesse

ammónium-foszfátokat folyamatok

állíthatunk

a

ismer?

kísérik

elő

a

Jellemezze szuperfoszfát

magnézium-ammónium-

kálium-metafoszfát

előállítását,

5. Kevert műtrágyák A kevert műtrágyák egyszerű vagy egyszerű és összetett műtrágyák keverése révén előállított két- vagy többkomponensű műtrágyák. Használatukkal csökkenthető a kiszórás költsége. A műtrágyakeverék tulajdonságait a komponensek tulajdonságai határozzák meg. Éppen ezért a komponenseket úgy kell megválasztani, hogy kémiai reakció következtében ne léphessen fel hatóanyag-veszteség, és a keverék tulajdonságai (oldhatóság, higroszkóposság stb.) lehetőleg ne legyenek rosszabbak, mint a keveréshez felhasznált műtrágyáké. A cél jó minőségű, könnyen kezelhető, homogén és stabil műtrágyakeverékek előállítása. A műtrágyakeverés ipari és mezőgazdasági üzemben is elvégezhető. A keverés kémiai feltételei: • A szuperfoszfát műtrágyákkal, javítóanyagokkal, mivel foszfátreverzió jöhet létre. • ammónium-nitráttal, mert nitrózus gáz képződik.

nem

keverhető

kalciumtartalmú

A szabad savat tartalmazó szuperfoszfát nem keverhető

• Az ammóniumsók nem keverhetők bázikus hatású műtrágyákkal, pl. Thomas-salakkal, mert ammónia képződik. • Nem keverhető a karbamid szuperfoszfáttal ammónium-nitráttal, mivel e műtrágyák a karbamiddal nedvszívó addukt vegyületeket képeznek.

és

A keverés fizikai előfeltételei: • Nem keverhetők egymással a különböző formájú és szemcse-összetételű (pl. por, kristályos anyag; apró és normál szemcsés) műtrágyák, mivel mozgatás, szállítás, 121 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műtrágyák

kiszórás közben újra szétválnak (szegregálódnak), inhomogén műtrágya jön létre, és kiszóráskor az egyes komponensek szórásképe is eltérő. • Csak hasonló vagy közel azonos szemcseméretű komponensekből készíthető homogén műtrágyakeverék, amelynek összetétele, megoszlása és tápanyagtartalma minden térfogategységben azonos. • A homogenitást kedvezőtlenül befolyásolja, ha a komponensek hatóanyag-tartalma között nagy a különbség, és a kívánt hatóanyag-tartalom érdekében nagyon eltérő mennyiségeket kell összekeverni. • A keveréshez felhasznált műtrágya nem lehet nedves, tapadós, összecsomósodott. Kívánatos, hogy a szemcsék kopásállósága megfelelő legyen, a porladó szemcsékből álló műtrágya nem alkalmas a száraz keverésre. • A keverésnél figyelembe kell venni a műtrágyák higroszkóposságát is, amely adott hőmérsékleten a levegő relatív nedvességtartalmának függvénye. Kritikus relatív légnedvességnek nevezzük azt a páratartalmat, amelynél a műtrágya nem ad le és nem vesz fel nedvességet a levegőből. A műtrágya annál higroszkóposabb, minél kisebb relatív nedvességtartalom mellett vesz fel nedvességet a levegőből (40. táblázat). A keverékek kritikus nedvességtartalma mindig kisebb, mint a komponenseké, ami ugyancsak nehezíti a stabil, könnyen kezelhető műtrágyák előállítását. A műtrágyák keverhetőségének jellemzésére többféle ajánlás ismert, amelyek a kémiai összeférhetőség figyelembevételével írják le a keverés lehetőségét. Általában megkülönböztetést tesznek aszerint, hogy a keveréket közvetlenül felhasználják-e vagy sem (50. ábra).Közvetlen felhasználás esetén ugyanis lehetővé válik az egyébként nem javasolt műtrágyakeverékek előállítása, pl. a szuperfoszfát és a karbamid keverése, mivel a higroszkópos termék képződése időben elhúzódó folyamat.

50. ábra - A műtrágyák keverhetősége (Mezőgazd. Kem. kézikönyv, MVE, 1972)


Műtrágyák

40. táblázat - A műtrágyák felosztása a higroszkóposság alapján Higroszkóposság

Igen higroszkópos

A műtrágya megnevezése

KRL

ammónium-nitrát, < 60 kalcium-nitrát ammónium-klorid,

Higroszkópos

60–70

Csak gyengén higroszkópos

70–80

nátrium-nitrát karbamid kálisók,

Nem higroszkópos

> 80

ammónium-szulfát szuperfoszfát

KRL = kritikus relatív légnedvesség Mezőgazdasági üzemekben a száraz keverési eljárást (bulk blending) használják.


Műtrágyák

A gyakorlatban – kedvező szemcseméret-hasonlóság esetén – a következő műtrágyák jöhetnek számításba keverési komponensként: ammónium-nitrát (AN), mészammon-salétrom (MAS), karbamid (U), szuperfoszfát (SP), triple szuperfoszfát (TPS), szemcsézett kálium-klorid (KCl), monoammónium-foszfát (MAP), diammónium-foszfát (DAP). A felsorolt műtrágyákból készíthető keverékek: NP-műtrágya NPK-műtrágya AN + MAP AN + MAP + KCl AN + DAP AN + DAP + KCl MAS + TSP MAS + TSP + KCl MAS + MAP MAS + MAP + KCl MAS + DAP MAS + DAP + KCl U + MAP U + MAP + KCl U + DAP U + DAP + KCl SP + DAP SP + DAP + KCl MAP + KCl DAP + KCl Az elmondottakból kitűnik, hogy a műtrágyakeverés nagy körültekintést igényel, és a mezőgazdasági üzemben szinte lehetetlen valamennyi körülménynek eleget tenni. Éppen ezért, bár bizonyos gazdasági előnyökkel jár, az üzemen belüli keverés nem javasolható. Célszerűbb az iparilag kevert műtrágyák használata. Az ipari üzemben rendszerint kevés víz hozzáadásával, meleg vagy hideg eljárással folyik a keverés, majd a keveréket szárítják, szemcsézik. Néhány hazai kevert NPK-műtrágya ipari előállítását az alábbiakban ismertetjük. A Peremartoni Vegyipari Vállalat korábban szuperfoszfát ammonizálásával és kálisó hozzákeverésével 4-14-14 összetételű NPK-műtrágyát gyártott. A szuperfoszfát kis hatóanyag-tartalma miatt a termék hatóanyag-tartalma is alacsony. Újabban triple szuperfoszfát, illetve ammónium-foszfátok felhasználásával nagyobb hatóanyagtartalmú műtrágyákat is készítenek (41. táblázat).

41. táblázat - Hazai kevert NPK-műtrágyák Hatóanyag-tartalom (%) Gyártó

Megnevezés N

P 2O 5

K 2O

Péti Nitrogénművek

NPK-komplex

16,5

16,5

16,5

4

14

14

Peremartoni Vegyipari Vállalat

PERETRIX PERETRIX PERETRIX PERETRIX

8

20

28

8

21

21


Műtrágyák

8

26

16

Tisza menti

NPK kevert

2

18

18

Vegyiművek, Szolnok

PK kevert

0

10

24,5

A Péti Nitrogénművekben a dikalcium-foszfátból és ammónium-nitrátból álló NP összetett műtrágyát kevernek mono- és diammónium-foszfáttal, valamint kálium-kloridal, a termék hatóanyagtartalma 16-16-16. További iparilag kevert NPK-műtrágyák állíthatók elő az ammónium-foszfátokból. Ezekkel, valamint a magnéziummal és a mikroelemekkel kiegészített NPK-műtrágyákkal a megfelelő fejezetekben foglalkozunk.

5.1. Kérdések 1.

Mi jellemző a kevert műtrágyákra?

2. előfeltételei?

Melyek

3.

Mit kell elkerülnünk a műtrágyakeverés során?

4. végzett műtrágyakeverés között?

Mi a különbség az ipari és mezőgazdasági üzemben

5.

Milyen ipari termékeket ismer?

6. üzemben?

Milyen

a

műtrágyakeverés

műtrágyák

keverhetők

fizikai

a

és

kémiai

mezőgazdasági

6. Folyékony műtrágyák A szilárd műtrágyakeverékek előállításának lehetőségei korlátozottak, emiatt az 1980-as években hazánkban a folyékony műtrágyák előállítása került előtérbe. A nagy töménységű folyékony műtrágyákat talajtrágyaként használjuk. Alkalmazásuk előnye, hogy a tápelemek vízben oldva, illetve szuszpendálva, megfelelő gépekkel, egyenletesebben juttathatók ki, mint szilárd állapotban. Tápelemarányuk szinte tetszőlegesen választható meg. A polifoszfátok alkalmazásának agrokémiai előnye, hogy kisebb mértékben kötődnek le a talajban, mint az ortofoszfátok. A folyékony műtrágyák előállítása, felhasználásuk jelentős járulékos beruházással (keverő-, tároló-, szállító-, adagolóberendezések) jár együtt. Használatuk kevesebb kézi munkaerőt, de sokkal nagyobb műszaki felkészültséget igényel. A költségtöbblet a mezőgazdasági üzemekre hárul. Költség és energia takarítható meg, ha a műtrágyagyártás közbülső termékeit (cseppfolyós ammónia, vizes ammónia, karbamid-ammónium-nitrát vizes oldata) használják fel. Ez a gazdasági előny hazánkban nem érvényesül, mivel többnyire szilárd műtrágyák újraoldásával állítanak elő folyékony műtrágyákat. Gondot okoz továbbá, hogy a foszforsav, monoammónium-foszfát, diammónium-foszfát komponenseket importáljuk. A folyékony műtrágyák gyártása és felhasználása világszerte növekedett az 1970-es 80-as években. Különösen az Egyesült Államokban és Franciaországban volt nagy a felhasználás. Európa többi országaiban általában kevesebb folyékony műtrágyát használtak. Magyarországon a folyékony műtrágyák részaránya az összes NPKfelhasználáson belül 1978–87 között 0,2%-ról 25%-ra növekedett. 1990 után a folyékony műtrágyák felhasználása a szilárd műtrágyákhoz hasonlóan, erősen csökkent. A folyékony műtrágyák is előállíthatók ipari és mezőgazdasági üzemben. A folyékony műtrágyákkal szemben támasztott követelmények: •

nagy hatóanyag-tartalom,


Műtrágyák

•

alacsony kristályosodási hőmérséklet,

• oldatok esetében.

megfelelő hatóanyagarányok az NP-, illetve NPK-

Az oldatok koncentrációjának határt szab a felhasznált vegyületek oldhatósága, ami a hőmérséklettől is függ. Az alacsony kristályosodási hőmérséklet azért szükséges, hogy hőmérséklet-csökkenés hatására ne lépjen fel anyagkiválás. A folyékony műtrágyák csoportjai: •

cseppfolyós ammónia- és nitrogénoldatok,

•

NP- és NPK-oldatok,

•

szuszpenziós műtrágyák.

6.1. Cseppfolyós ammónia és nitrogénoldatok 6.1.1. Cseppfolyós ammónia A cseppfolyós ammónia 82,2% nitrogént tartalmaz. A nagynyomású, folyékony nitrogénműtrágyák csoportjába tartozik. Tenziója 20 °C-on 8,4 bar, 30 °C-on 11,4 bar. A nagy gőztenzió miatt csak nyomásálló tartályokban tárolható és szállítható. A cseppfolyós ammónia gyorsan párolog, ezért talajba juttatásához speciális berendezések szükségesek. A berendezés többnyire talajhasító késből, injektálóberendezésből és takarószerkezetből áll. Így a párolgási veszteségek minimálisra csökkenthetők. A folyékony ammónia nem korrozív tulajdonságú, ezért vasedényzetben tárolható, szállítható.

6.1.2. Vizes ammónia, ammóniakátok Az ammóniát vizes oldatban is használják, a gőztenzió ez esetben kisebb, de az oldat csak mintegy 25% ammóniát, illetve 20% nitrogént tartalmaz. Ezért nitrogéntartalmát oldható ammóniumsók és karbamid hozzáadásával növelik. A dúsított ammóniaoldatokat ammóniakátoknak nevezzük. Nitrogéntartalmuk az összetételtől függően 40–50% között ingadozik. Az ammóniakátok előnye a cseppfolyós ammóniával szemben, hogy gőznyomásuk általában kicsi. Hátrányuk, hogy korrozív tulajdonságúak. A korrozív hatás annál nagyobb, minél több ammónium-nitrátot tartalmaznak, és annál kisebb mértékű, minél nagyobb a karbamid, illetve az ammónia részaránya. Szállításukra, tárolásukra rozsdamentes acél vagy tiszta alumíniumtartályok, illetve műanyag bevonatú tartályok használhatók. A vizes ammónia és az ammóniakátok felhasználása egyre kisebb mértékű.

6.1.3. Karbamid-ammónium-nitrát- (UAN-)oldatok Felhasználásuk külföldön és hazánkban is jelentősen növekedett. A karbamid és ammónium-nitrát-oldatok szabad ammóniát nem tartalmaznak, ezért nincs számottevő gőznyomásuk. Általában a két vegyület oldatának elegyét használják műtrágyaként, mivel így töményebb oldat készíthető, mint külön-külön. Az ammónium-nitrát 0 °C-on telített oldata 19%, a karbamidé 18% nitrogént tartalmaz. Ezzel szemben karbamidból és ammóniumnitrátból 28–32%-os oldat készíthető, amelynek jellemző adatait a 42. táblázatban mutatjuk be.

42. táblázat - Karbamid-ammónium-nitrát- (UAN-)oldatok jellemzői (In Almássy– Máté–Zádor: Műtrágyák 1977) Összes N (%) NH4NO3 (%) CO(NH2)2 (%) H2O (%) 32

44,3

35,4

Kristályosodási Sűrűség (15 hőmérséklet (°C) °C)

20,3

0


1,33

Műtrágyák

30

42,2

32,7

25,1

–10

1,30

28

38,8

31,0

30,2

–18

1,28

Az oldatokat az urea ammónium-nitrát megnevezés rövidítése alapján UAN-oldatoknak is nevezik. Jól használhatók talajtrágyaként, illetve az NP-oldatok nitrogéntartalmának növelésére. Korrozív tulajdonságúak. Előállításuk igen egyszerű: vagy a két sót oldják megfelelő arányban, vagy az ammónium-nitrátot és a karbamidüzemben előállított forró, tömény oldatokat elegyítik, szükség szerint hígítják. A Borsodi Vegyi Kombinát Hidronit 30, a Péti Nitrogénművek Nitrosol 28 megjelöléssel gyártott karbamid- és ammónium-nitráttartalmú oldatot.

6.2. NP- és NPK-oldatok 6.2.1. Ortofoszforsav alapú NP-oldatok Az NP-oldatok készítéséhez foszforsavat semlegesítenek ammóniával, majd az így kapott alapoldatot egészítik ki a kívánt nitrogéntartalomra. Ortofoszforsavból 8–24–0 összetételű alapoldat készíthető, amelynek kedvezőtlen nitrogén-foszfor aránya különböző nitrogénvegyületekkel, pl. UAN-oldattal javítható (43. táblázat).

43. táblázat - Különböző tápanyagarányú NP-oldatok összetétele (alapoldat + UAN) (In Almássy–Máté–Zádor: Műtrágyák 1977) Arány

Ortofoszfát alapoldat

Polifoszfát alapoldat

8–24–0

10–34–0

11–37–0

12–44–0

3:1:0

15–5–0

21–7–0

24–8–0

24–8–0

2:1:1

16–8–0

20–10–0

22–11–0

24–12–0

1:1:0

13–13–0

17–17–0

20–20–0

21–21–0

szuperfoszforsav töménysége

6.2.2. Polifoszforsav alapú NP-oldatok A különböző foszforsavak elegyéből álló ún. szuperfoszforsavból nagy hatóanyag-tartalmú ammóniumpolifoszfát-oldatok állíthatók elő. Az alapoldatok összetétele nagymértékben függ a szuperfoszforsav töménységétől, s ennek megfelelően 10–34–0; 11–37–0; 12–44–0 lehet (43. táblázat). Megállapítható továbbá, hogy mindegyik alapoldatból nitrogén kiegészítéssel előállíthatók különböző N:P arányú oldatok. Ezek abban különböznek egymástól, hogy míg az ortofoszforsavból legfeljebb 20–26% összes hatóanyag-tartalmú oldatok készíthetők a szuperfoszforsavból előállított NP-oldatok töménysége elérheti a 40%-ot is. A szuperfoszforsav jellemzője, hogy a foszforsav koncentrációjának növekedésével növekszik a különböző polifoszforsavak aránya, vagyis minél töményebb savból indulunk ki a gyártás során, annál több polifoszfátot tartalmaz az oldat (44. táblázat).

44. táblázat - A foszforsav töménysége és a P2O5-tartalom megoszlása közötti összefüggés (In Almássy–Máté–Zádor: Műtrágyák, 1977) Összes

A P2O5-tartalom megoszlása az összes P2O5 %-ában 127 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műtrágyák

P2O5 % orto

piro

tri-poli

tetra-poli

penta-poli

magasabb poli

68,8

100,0

70,6

95,2

4,8

72,4

87,3

12,7

74,3

67,8

29,5

2,7

76,0

48,9

41,8

8,2

1,1

78,0

26,9

49,3

16,9

5,3

1,6

79,5

16,7

43,3

22,1

10,7

4,5

2,7

81,6

8,1

27,0

22,3

17,0

11,0

14,6

84,2

3,6

10,6

11,6

13,1

12,2

48,9

A különböző polifoszforsavak növekvő számú foszforsav egységekből állnak, amelyek oxigénhídon keresztül, láncszerűen kapcsolódnak egymáshoz (51. ábra). A polifoszfátok előnyös tulajdonságokkal rendelkeznek: sajátos szerkezetük akadályozza a foszfátlekötődést a talajban, szekvesztráló (komplexképző) sajátságuk pedig lehetővé teszi, hogy az oldatokat mikroelemekkel is kiegészítsék.

51. ábra - Polifoszforsavak szerkezete


Műtrágyák

6.2.3. NPK-oldatok Az NP-oldatokból kálium-klorid hozzáadásával NPK-oldatok állíthatók elő. Erre a célra általában 60%-os kálium-kloridot használnak. Az NPK-oldatok hatóanyag-tartalma azonban kisebb, mint az NP-oldatoké, mivel a hozzáadott kálium-klorid megváltoztatja az oldhatósági viszonyokat. A három tápelemet tartalmazó oldatok esetében az NP-oldat készítéséhez felhasznált nitrogénvegyületek határozzák meg a maximális hatóanyagtartalmat, nem pedig a felhasznált foszforsav töménysége. A nitrogénformák közül a karbamid, az UAN-oldat, illetve az ammónium-nitrát a felsorolás sorrendjében ajánlható nitrogénkiegészítésre, mivel az ammónium-nitrát befolyásolja legkedvezőtlenebbül az oldhatósági viszonyokat. Néhány ortofoszfát, illetve polifoszfát alapoldatból készíthető NPK-oldat lehetséges összetételét a 45. táblázatban mutatjuk be. Ebből látható, hogy az NPK-oldatok összes hatóanyag-tartalma és egy-egy tápelem koncentrációja kisebb, mint az NP-oldatokban. Az orto- és polifoszfát alapoldatokból készíthető NPK-oldatok összetétele között nincs lényeges különbség. Az NPK-oldatok tápanyagaránya is tág határok között változik.


Műtrágyák

45. táblázat - Különböző tápanyagarányú NPK-oldatok összetétele (In Almássy–Máté– Zádor: Műtrágyák 1977) Alapoldat Arány ortofoszfát 1:1:1

10 : 10 : 10

polifoszfát 8:8:8

7:7:7 1:2:1

8 : 16 : 8

8 : 16 : 8

5 : 10 : 5 1:3:1

6 : 18 : 6

7 : 21 : 7

1:2:2

5 : 10 : 10

5 : 10 : 10

2:1:1

16 : 8 : 8

10 : 5 : 5

2:2:1

12 : 12 : 6

10 : 10 : 5

3:1:1

15 : 5 : 5

12 : 4 : 4

6.3. Szuszpenziós műtrágyák Az NPK-oldatok viszonylag kisebb tápanyagtartalma vezetett a nagyobb hatóanyagú (összesen mintegy 40–50% NPK-tartalmú) szuszpenziós műtrágyák kifejlesztéséhez. A szuszpenziós műtrágyákban a hatóanyagok részben oldott, részben lebegő, szuszpendált állapotban vannak jelen. A vízoldható komponensek telített oldatot képeznek, a többi alkotórész részben kolloid, részben mikrokristályos alakban van jelen. A szuszpenziós műtrágyákat az iparban nitrogén- és NP-oldatokból állítják elő. Foszforkomponensként monoés diammónium-foszfát is szerepelhet, a káliumot kálium-klorid formában tartalmazzák. Alapkövetelmény a szuszpenzió stabilitása, amit adalékanyagok hozzáadásával és keveréssel biztosítanak. Többnyire különböző agyagokat, így pl. attapulgitot és bentonitot használnak stabilizálóként. Az adalékok egyrészt a nagyobb kristályok képződését, másrészt a lebegő alkotórészek ülepedését akadályozzák. A szuszpendálószerek hatása növelhető különböző gélekkel. A nagyobb kristályok jelenlétét és képződését azzal is gátolják, hogy a kálium-kloridot rendkívül finom szemcsés alakban (maximum 100 mikron) keverik az NPoldatokba. A szuszpenziós műtrágya összetétele a kiinduló anyagok tulajdonságaitól függ. Kedvező esetben 15-15-15 hatóanyagú szuszpenziós műtrágyák is előállíthatók. A tápanyagarányok tetszés szerint változtathatók. Néhány ipari szuszpenziós műtrágya összetételét a 46. táblázat tartalmazza.

46. táblázat - Ipari NPK szuszpenziós műtrágyák Hatóanyag-tartalom (%) Gyártó

Megnevezés N

NEVIKI Borsodnádasd

NPK szuszpenzió

tetszés szerint

NEVIKI Keszthely

NPK szuszpenzió

tetszés szerint

P2O5


K2O

Műtrágyák

Vegyipari V. Peremarton PERETRIX Fxyz

tetszés szerint

Budapesti Vegyiművek

Szuszpenziós NPK

9

18

27


Szuszpenziós NPK

26

13

13


Szuszpenziós NPK

15

19

15


Szuszpenziós NPK

19

16

23


Szuszpenziós NPK

16

16

24

6.3.1. Szuszpenziók előállítása mezőgazdasági keverőüzemben A mezőgazdasági keverőüzemekben a szuszpenziós műtrágyákat szilárd műtrágyák vízben oldásával állítják elő. Nitrogénkomponensként ammónium-nitrátot és karbamidot használnak. Foszforkomponensként mono- és diammónium-foszfátot oldanak, a káliumot kálium-klorid formában adják hozzá. A hazánkban működő szuszpenziókészítő üzemek technológiai megoldásai különbözőek. Szuszpendálószerként egyesek agyagásványőrleményeket, mások vinaszt (szeszipari melléktermék) használnak. 6.3.1.1. Kérdések 1. és hátrányai?

Melyek a folyékony műtrágyák alkalmazásának előnyei

2. műtrágyákkal szemben?

Milyen követelményeket támasztunk a folyékony

3. Melyek alkalmazásuk lehetőségei?

Milyen nitrogéntartalmú folyékony műtrágyákat ismer?

4. az orto- és polifoszfát alapú NP-oldatok?

Hogyan állíthatók elő NP-oldatok? Miben különböznek

5. tartalmát?

Mi szabja meg az NPK-oldatok maximális hatóanyag-

6. adalékok szerepe?

Hogyan állíthatók elő a szuszpenziós műtrágyák? Mi az

7. Talajjavító anyagok és mésztrágyák A kémiai talajjavítás célja a kedvezőtlen kémhatású, illetve nem megfelelő fizikai és kémiai tulajdonságú talajok javítása. A savanyú talajok javítására kalcium-karbonátot (CaCO3) vagy kalcium-karbonát-tartalmú javítóanyagokat használnak. A lúgos kémhatású és szikes talajokat gipsz vagy egyéb, savanyúan hidrolizáló anyagokkal javítják. A mésztrágyázás kisadagú kalcium-karbonát pótlása a talajok savanyodásának megelőzésére, illetve a javításra szoruló talajokon a savanyúság mérséklése és a növények kalciumhiányának csökkentése.

7.1. Talajjavító anyagok A kémiai talajjavítás céljaira a természetben előforduló kalciumtartalmú javítóanyagokat, valamint ipari melléktermékeket használnak.

7.1.1. Mészkő


Műtrágyák

A természetben előforduló mészkő csak finomra őrölve alkalmas talajjavításra. Kalcium-karbonát-tartalma legalább 80% legyen. A tiszta mészkő 90–95% kalcium-karbonátot, néhány százalék magnézium-karbonátot és kevés szilikátot tartalmaz. A mészkő oldódása és így hatása a talaj kémhatására az őrlésfinomság, illetve a szemcseméret függvénye. Az őrlés költségei bizonyos határon túl már nem állnak arányban a hatás növekedésével. A Magyar Szabvány előírásai szerint az őrölt mészkőpor szemcsemérete 1 mm-nél kisebb kell, hogy legyen, a 0,28 mm-nél nagyobb szemcsék részaránya pedig nem érheti el a 20%-ot.

7.1.2. Mésztufa (lágy mészkő) A lágy mészkövek lényegesen könnyebben őrölhetők. A talajban könnyebben oldódnak, ezért az őrlésfinomsággal szemben kisebbek a követelmények, mint a kemény mészkőnél. Legalább 70% kalciumkarbonátot kell tartalmazniuk, a fennmaradó rész magnézium-karbonát és szilikátok.

7.1.3. Lápi mész (tavi mész) Laza üledékek, amelyek őrlés nélkül, természetes állapotban, közvetlenül felhasználhatók. Finomszemcsés, gyors hatású javítóanyagok. Kalcium-karbonát-tartalmuk 30–40%. Kedvezőtlen tulajdonságuk, hogy sok vizet tartalmaznak, így szállításuk nagyobb távolságra nem gazdaságos.

7.1.4. Meszes lápföld Hazai síkláp területeinken gyakran előforduló javítóanyag. Hatóanyag-tartalma kicsi (20–30% CaCO3), így csak a lelőhely közelében használható fel gazdaságosan. Szervesanyag-tartalma 5–15%, ez a tulajdonsága különösen kolloidokban szegény, laza talajok javítására teszi alkalmassá.

7.1.5. Dolomitőrlemények A dolomit (CaCO3·MgCO3) savanyú, magnéziumban szegény talajokon használható javításra, illetve a kalcium és a magnézium együttes pótlására. A legtöbb dolomitféleség csak finomra őrölve hasznosul. Kivételt képeznek az úgynevezett önporló dolomitok, amelyek sajátos képződési viszonyok, hidrotermális hatások következtében igen finomszemcsések. A dolomitok változó arányban tartalmaznak kalcium- és magnézium-karbonátot, magnéziumtartalmuk 10–13%, ezért réti, szikes és egyéb, nagy magnéziumtartalmú talajokon nem használhatók javítóanyagként. Önporló dolomitot a Dunántúlon Pátyon és Padragkúton termelnek ki.

7.1.6. Gipsz Lúgos kémhatású talajok javításához gipsz (CaSO4·2H2O) szükséges. A hazai előfordulású perkupai gipsz ezzel szemben gipsz és anhidrit keveréke. Finomra őrölt állapotban vizet vesz fel, összetapad, ezért csak igen korlátozott mennyiségben használja a mezőgazdaság. Felhasználható az extrakciós foszforsavgyártás mellékterméke, az úgynevezett foszforgipsz is.

7.1.7. Cukorgyári mésziszap Az ipari melléktermékek közül az egyik legfontosabb és legkedvezőbb hatású meszezőanyagunk, amelyet igen elterjedten használnak Magyarországon savanyú talajok javítására. A cukorgyártás során a répalé derítésénél, finom eloszlású kalcium-karbonát formájában keletkezik. Hatóanyag-tartalma változó, víztartalmától függ. Talajjavításra a már megszikkadt, jól szórható mésziszapot használják, ennek kalcium-karbonát-tartalma kb. 40– 50%. A cukorgyári mésziszap kedvező hatását a kalcium-karbonáton kívül jelen lévő kísérőanyagok biztosítják. A mésziszap mintegy 0,5–1,0%-nyi mennyiségben tartalmaz nitrogént, foszfort, káliumot. Szervesanyagtartalma 10–15%.

7.1.8. Egyéb ipari melléktermékek A papír-, acetilén- és bőrgyártás során keletkező mésziszap felhasználása nagy körültekintést igényel, mivel a papíripari iszap klórtartalmú, a karbid mésziszapból pedig acetilén keletkezhet, amely a csírázást gátolja. Ezért e javítóanyagok vetés előtt közvetlenül nem használhatók. A bőrgyártásnál képződő iszap sok nátriumvegyületet tartalmaz, ezért felhasználási területe korlátozott. Csak erősen kilúgzott, savanyú talajok javítására használható, előzetes engedélyezés alapján.


Műtrágyák

7.2. Mésztrágyák Mésztrágyázásra olyan, kalcium-karbonát-tartalmú anyagok használhatók, amelyek finomszemcsések és jól szórhatók. A szórhatóság alapfeltétele a kis nedvességtartalom. A termék nem tartalmazhat káros hatású kísérőanyagokat. Mésztrágyázásra legalkalmasabb a Péti mész, amelynek hatóanyag-tartalma 84% CaCO3. A Péti Nitrogénműveknél az összetett műtrágyagyártás melléktermékeként keletkezik. A kalcium-nitrátot kalciumkarbonáttá alakítják. Felhasználható ezen kívül bármely kalcium-karbonát-tartalmú javítóanyag, így pl. a finomra őrölt mészkő, ha az általános követelményeknek eleget tesz.

7.2.1. Kérdések 1. tulajdonságaikat, hatóanyag-tartalmukat!

Milyen

talajjavító

2. mészkő- és dolomitőrlemények hatékonyságát?

Milyen tulajdonság határozza meg alapvetően a

3. talajjavításra?

Milyen

4.

Milyen anyagok használhatók mésztrágyázásra?

ipari

anyagokat

melléktermékek

ismer?

Jellemezze

használhatók

fel

8. Magnéziumtrágyák Magnéziumtrágyázásra legalkalmasabbak a magnézium-szulfát különböző vegyületei. A magnéziumtrágyázásban fontos szerep jut még a magnéziumtartalmú nitrogén-, foszfor- és káliumtrágyáknak is. A talaj magnéziumtartalma jelentősen növelhető magnéziumtartalmú javítóanyagokkal. Néhány műtrágya és javítóanyag magnéziumtartalmát a 47. táblázat tartalmazza.

47. táblázat - Magnéziumtartalmú műtrágyák és javítóanyagok magnéziumtartalma Műtrágya, javítóanyag

Mg %

Keserűsó

10,0

Kieserit

17,0

Agronit

2,0

Kardonit

5,0

Mg-ammónium-foszfát

14,0

Korn-Kali

4,0

Magnesia Kainit

3,0

Patent-Kali

6,0

Plantosan 4 D

3,6

Volldünger Linz

0,6

Dolomit

10–13


Műtrágyák

A kristályos magnézium-szulfát vagy Keserűsó (MgSO4·7H2O) vízben jól oldódó magnéziumvegyület, amely levéltrágyázásra és talajtrágyázásra egyaránt felhasználható. A káliumtartalmú műtrágyák előállításánál melléktermékként nyerik, hatóanyag-tartalma 10% Mg. Az ásványi eredetű Kieserit (MgSO4·H2O) oldhatósága valamivel kisebb, mint a kristályos magnézium-szulfáté, ezért talajtrágyaként használják. Hatóanyagtartalma 17% Mg. A hazai gyártású nitrogénműtrágyák közül az Agronit és a Kardonit tartalmaz magnéziumot. Az Agronit ammónium-nitrátból és dolomitból előállított mészammonsalétrom. A Kardonit karbamid és dolomit keveréke. A dolomittartalom csak savanyú talajban oldódik. Az összetett műtrágyák közül a magnézium-ammónium-foszfát használható magnéziumtrágyaként. A Kornkáli vagy Patentkáli magnéziumtartalmú káliumműtrágyák. Mindkettőt használják a burgonya-, cukorrépa-, gyümölcs- és zöldségtermesztésben, mivel a felsorolt kultúrák a káliumot és magnéziumot egyaránt igénylik. A Volldünger Linz magnéziumtartalmú NPK-műtrágya. A talajjavító anyagok közül a dolomit, illetve dolomitos mészkövek tartalmaznak magnéziumot. E javítóanyagok jól használhatók magnéziumszegény, savanyú talajok javítására. A dolomitokban a kalcium és magnézium aránya meghatározott, illetve függ a mészkő és a dolomit arányától.

8.1. Kérdés 1. Milyen magnéziumtrágyákat, műtrágyákat, javítóanyagokat ismer? Melyek alkalmazásuk lehetőségei?

magnéziumtartalmú

9. Mikroelemtrágyák A mikroelemtrágyák oldhatóságuk alapján gyors és lassú hatású trágyák csoportjába oszthatók. Felhasználásuk szerint megkülönböztetünk talaj- és permetezőtrágyákat, illetve mindkét célra egyaránt alkalmas vegyületeket. A mikroelemtrágyáknak csak egy része alkalmas egy-egy elem célirányos pótlására. Jelentős részük több mikroelemet tartalmazó nitrogén-, foszfor- vagy NPK-trágya.

9.1. Gyorsan ható mikroelemtrágyák Tápelemtartalmuk vízoldható, ezen alapszik gyors hatásuk. Tulajdonságaik és felhasználásuk alapján az alábbi csoportokba sorolhatók: •

szervetlen, vízben oldható vegyületek,

•

kelátok,

•

mikroelemtartalmú nitrogén-, NPK-műtrágyák,

•

mikroelemtartalmú szuperfoszfát.

9.1.1. Szervetlen vízoldható vegyületek Az itt felsorolt vegyületek használata háttérbe szorult, mivel permetezőtrágyaként csak kis koncentrációban alkalmazhatók. Érvényesülésüket a talajban a talaj kémhatása korlátozza. Lúgos talajon oldhatatlan vegyületek képződnek, ezért ezeken a talajokon elsősorban permetezőtrágyaként vagy savanyúan ható nitrogénműtrágyával keverve javasolható a használatuk. Talajtrágyaként alkalmazva gondot okoz a viszonylag kis mennyiségek egyenletes kijuttatása. Ezért is célszerű e mikroelemsókat makroelemtrágyával keverten vagy vízben oldva kiadagolnunk. A leggyakrabban használt vegyületek: FeSO4·7H2O

9,8% Fe

MnSO4·7H2O 27,0% Mn CuSO4·5H2O 25,4% Cu 134 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műtrágyák

ZnSO4·7H2O 22,8% Zn H3BO3 11,3% B Na2B4O7·10H2O 11,3% B Na2B8O13·4H2O 20,5% B (NH4)6Mo7O2·4H2O 54,4% Mo Na2MoO4·H2O 39,6% Mo A vas pótlására többnyire csak lúgos talajon van szükség. Általában vas(II)-szulfátot használnak permetezőtrágyaként. A vas(III)klorid csak stabilizáló adalékkal használható permetezőtrágyaként, amely a hidrolízisét megakadályozza. A kálium- vagy nátrium-hexaciano-ferrát(II), illetve (III) és vas(II)-oxalát is alkalmas a vas pótlására. A komplexek használata azért előnyös, mert fémtartalmuk nem csapódik ki a talajban. A mangán-szulfát változó kristályvíztartalommal kristályosodhat, amit a hatóanyag-tartalom számításánál figyelembe kell venni. Savanyú talajon talajtrágyaként, lúgos talajon permetezőtrágyaként használják, vagy nitrogénműtrágyával keverve juttatják a talajba. Réz- és cinktrágyázásra a réz- és a cink-szulfát alkalmas. A két vegyületet gyakran együtt alkalmazzák, mivel fokozzák egymás hatását. Talajtrágyaként is felhasználhatók, de érvényesülésük függ a kémhatástól, és a réz erősen kötődik a talaj szerves anyagához is. A bór vízoldható vegyületei közül korábban a bórsavat és a bóraxot használták. Újabban Solubor néven kapható a könnyen oldható nátrium-borát, amelynek összetétele Na2B8O13 · 4H2O összetétellel jellemezhető. Bórtartalma 20,5%. Hazai és külföldi tapasztalatok szerint kedvező bórhatást érhetünk el, ha a bórt magnéziummal együtt adjuk. Jól használható a bórsavgyártás mellékterméke az ún. bór-magnézium, amely bórsav és magnéziumszulfát keveréke. A molibdénpótlás szükségessége, a többi mikroelemmel ellentétben, elsősorban savanyú talajon merülhet fel, erre a célra a nátrium- és ammónium-molibdenát egyaránt felhasználható.

9.1.2. Kelátok A kelátok sajátos szerkezetű fémkomplexek. A kelátképző vegyületek több datív kötés kialakítására alkalmas, kötetlen elektronpárral rendelkeznek, polifunkciós ligandumok. Ez teszi lehetővé, hogy fémekkel stabil gyűrűs szerkezetű komplexeket, kelátokat képezzenek. A ligandumok rákollószerűen veszik körül a központi fémiont, ezért beszélünk kelátokról („chelé” görögül rákolló). A kelátok vízben oldódnak, de kismértékben disszociálnak. Disszociációs állandójuk 10–10–10–20 nagyságrendű, vagyis igen stabilis vegyületek. A fémkelátok vízoldhatóságuk és stabilitásuk következtében permetező- és talajtrágyaként egyaránt felhasználhatók. További előnyük, hogy mikroelemtartalmuk lúgos talajban sem csapódik ki, jól érvényesül. Komplexképző vegyületként kezdetben szinte kizárólag amino-polikarbonsavakat használtak. Ezek egyik legismertebb képviselője az etilén-diamin-tetracetsav (EDTA).

A komplex kötés a nitrogénatomok kötetlen elektronpárjai és a karboxil-csoportok között alakul ki. A fémkomplex térszerkezetét az 52. ábrán mutatjuk be.

52. ábra - Zn – EDTA komplex térszerkezete


Műtrágyák

A gyakorlatban az amino-polikarbonsavak nátrium- vagy káliumsóit használják, mivel ezek vízoldhatók. A komplexképzők az egyes fémionokkal különböző stabilitású komplexeket képeznek. A stabilitás ugyanazon komplexképző esetén a fémion töltésétől függ. A nagy stabilitású komplexek igen eredményesen használhatók talajtrágyaként.Levéltrágyázás céljára a kisebb stabilitású komplexek is megfelelnek, mivel ezek levélen keresztül könnyebben vehetők fel. Hazánkban különböző komplexképzők felhasználásával több mikroelemtartalmú termékcsaládot fejlesztettek ki, illetve állítanak elő. Megnevezés Komplexképző vegyületek PERETRIX EDTA FOLISOL glicin-citromsav MIKROMIX karbamid-N-N’-bis-(2-hidroxi-5-szulfobenzil) K-, illetve Mg-sója VOLIGOP citromsav-borkősav FITOHORM dimetil-glicin-2,2’-hidroxi-5,5’-parafenol-szulfonsavas K A ligandumok, illetve ligandumpárok fémionkötő képességének erőssége: EDTA >> glicin – citromsav ≥ citromsav – borkősav > > citromsav – ecetsav > dimetil – glicinszármazék > karbamidszármazék. A komplexképzőből és mikrotápelemekből álló fémkomplexek lehetnek egy-egy elemet tartalmazó monokelátok és több tápelemet tartalmazó polikelátok. A mikrotápelemek célirányos pótlására csak a monokelátok alkalmasak. A polikelátokat specifikus összetétellel egy-egy kultúra mikroelemtrágyázására javasolják. Az EDTA komplexeket hazánkban a Peremartoni Vegyipari Vállalat gyártja. Peretrix márkanéven makro- és mikroelemtartalmú oldatokat, valamint egyedi fémkelát levéltrágyaoldatokat állítanak elő. Peretrix monokelátok


Műtrágyák

bóroldat 1,0% B, cinkoldat 3,8% Zn, kobaltoldat 4,0% Co, magnéziumoldat 2,4% Mg, mangánoldat 4,0% Mn, molibdénoldat 1,2% Mo, rézoldat 4,1% Cu, vasoldat 4,0% Fe. A glicin-citromsav alapú mono- és polikelátokat a Budapesti Vegyiművekben, Folisol márkanéven gyártják. Összetételüket a 48. táblázat tartalmazza. A Folisol készítmények valódi oldatok, vízzel jól elegyednek; egymással, valamint NPK-oldatokkal keverhetők. A monokelátok talaj- és permetezőtrágyaként egyaránt felhasználhatók, a növényspecifikus polikelátok használata permetezőtrágyaként javasolt.

48. táblázat - Folisol készítmények Folisol monokelátok (komplexképző glicin-citromsav) Megnevezés

Hatóanyag-tartalom (%)

Mikromix Cu

5,0

Mikromix Fe

5,0

Mikromix Mg

5,0

Mikromix Zn

5,0

Folisol polikelátok Hatóanyag-tartalom (%) Megnevezés Fe

Mn

Zn

Cu

B

Mo

Folisol gabona

0,15

0,45

0,30

0,30

0,15

–

Folisol kukorica

0,15

0,45

0,60

0,30

0,15

–

Folisol cukorrépa

0,30

0,30

0,30

0,30

0,90

–

Folisol burgonya

0,15

0,60

0,15

0,30

0,15

–

Folisol őszibarack

1,12

0,37

0,37

0,15

0,30

0,00015

A Mikromix termékcsaládot a Péti Nitrogénművekben állítják elő. Komplexképzőként a karbamid-N-N'-bis-(2hidroxi-5-szulfobenzil)-Mg sóját használják fel. A mono- és polikelátok összetétele a 49. táblázatban található. Felhasználásuk a karbamid komplex kis stabilitása miatt csak levéltrágyaként javasolható.

49. táblázat - Mikromix termékcsalád


Műtrágyák

Mikromix monokelátok (komplexképző karbamidszármazék) Megnevezés


Mikromix Cu

5,0

Mikromix Fe

5,0

Mikromix Mg

5,0

Mikromix Zn

5,0

Mikromix polikelátok Hatóanyag-tartalom (%) Megnevezés Mg

Fe

Mn

Zn

Cu

B

Mo

Mikromix kalászos

–

–

2,00

1,75

0,50

0,50

0,10

Mikromix kukorica

–

–

1,40

2,60

0,50

0,40

0,10

Mikromix burgonya

–

–

2,75

1,25

0,40

0,50

0,10

Mikromix cukorrépa

–

–

1,50

2,00

0,50

0,90

0,10

3,80

–

–

3,00

9,60

–

–

–

–

3,30

1,00

0,25

0,40

0,05

Mikromix lucerna Mikromix rét-legelő 9.1.2.1. Kérdések 1.

Mit nevezünk gyorsan ható mikrolemtrágyának?

2.

Melyek a fontosabb szervetlen vízoldható vegyületek?

3. tulajdonságaikat és általában a kelátokat!

Milyen

komplexképzőket

ismer?

Jellemezze

4. Milyen komplexképzők felhasználásával készülnek a Sequestren, Peretrix, Folisol, Mikromix termékcsaládok tagjai? Mire használhatók a mono-, illetve polikelátok?

5.

9.1.3. Mikroelemtartalmú nitrogén és NPK permetezőtrágyák A permetezőtrágyák lehetnek NPK-oldatok vagy mikroelemtartalmú nitrogén, illetve NPK készítmények. Utóbbiak vízoldható vegyületek vagy koncentrált oldatok, amelyeket hígítva használunk. A permetezőtrágyák a mikroelemeket komplex kötésben tartalmazzák. A Tomasol levéltrágyák változó összetételű NPK-oldatok, amelyek vagy önmagukban, vagy a Folisol fémkelátoldatokkal keverve használhatók. Mindegyik a Budapesti Vegyiművek terméke. Összetételük a következő: Megnevezés N% P2O5 K2O Tomasol 5

20

10 138


Műtrágyák

Tomasol B 4

8

Tomasol K –

16

20

5

A Mikramidszilárd halmazállapotú műtrágya, amely karbamidból és mikroelemekből (Fe, Mn, Cu, Zn, B és Mo) áll. Hatóanyagtartalma: 45% nitrogén, 0,4% kálium-oxid, 3% mikroelem komplex kötésben. Talaj- és levéltrágyaként is felhasználható. A bór-karbamid 2,5% bórt és 14% nitrogént tartalmazó oldat, s hígítva használható. A Wuxál mikroelemtartalmú NPK-oldat, összetétele: 9% nitrogén, 9% P2O5, 7% K2O. A mikroelemek (Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo) kelátok formájában vannak jelen a tömény oldatban, amely növekedésserkentő anyagot (ßindolil-ecetsavat) és B1-vitamint is tartalmaz. Permetezésre 0,1–0,3% koncentrációban használják. A Wuxál szuszpenziós levéltrágya többféle összetételben készül, NPK-tartalma nagyobb, mint a normál Wuxálé, ezen kívül magnéziumot is tartalmaz. Egy-egy mikroelem kiemelt koncentrációban szerepel, a többi mikroelem mennyisége a standard kivitelnek megfelelő. A Peretrix Fx,y,z,M oldat makro- és mikroelemeket változó összetételben tartalmazó levéltrágya (x = a névleges nitrogéntartalom N%-ban; y = a névleges foszfortartalom, P2O5%-ban; z = a névleges káliumtartalom, K2O%-ban; M = a névleges összes mikrotápelem-tartalom). Az oldat a mikroelemeket EDTA komplexben tartalmazza. Gyártó: Peremartoni Vegyipari Vállalat. A Volldünger Linz makro- és mikroelemeket tartalmazó, kristályos anyag. Összetétele: 14% N, 7% P 2O5, 21% K2O, 1% MgO, 1% mikroelem (Fe, Mn, Cu, Zn, Co, B). A műtrágya neve (teljes trágya) arra utal, hogy a legfontosabb makro- és mikroelemeket egyaránt tartalmazza. Felhasználása elsősorban a szőlő- és gyümölcs-, valamint a zöldségtermesztésben javasolt. Permetezőtrágyaként kultúránként eltérő koncentrációkban (0,2–1,5%) használható. Szilárd formában a talajba is munkálható. A Voligop készítmények nitrogén alapú, makro- és mikroelemtartalmú levéltrágyák. Valamennyi termék 16,3% nitrogént, továbbá makro- és mikroelemeket is tartalmaz. A változó elemek közül egy mindig nagyobb koncentrációban fordul elő, a levéltrágya felhasználási területe ennek megfelelő. A készítmények nagyobb része oldat, kisebb része szilárd termék. A komplexképző citrom- és borkősav. A polikelátok összetételét az 50. táblázatban közöljük.

50. táblázat - Voligop polikelátok (komplexképző citromsav-borkősav) Hatóanyag-tartalom (%) Megnevezés N

Mg

Fe

Mn

Zn

Cu

B

Mo

C

Oldatok –

Voligop Mg

16,3

1,24

0,08

0,17

0,02

0,05

0,04

0,01

Voligop Fe

16,3

0,04

10,8

0,17

0,02

0,05

0,04

0,01

Voligop Mn

16,3

0,04

0,08

5,17

0,02

0,05

0,04

0,01

–

Voligop Zn

16,3

0,04

0,08

0,17

5,02

0,05

0,04

0,01

–

Voligop Cu

16,3

0,04

0,08

0,17

0,02

5,05

0,04

0,01

–

Voligop B

16,3

0,04

0,08

0,17

0,02

0,05

1,04

0,01

–

Voligop Mo

16,3

0,04

0,08

0,17

0,02

0,05

0,04

5,00

–


Műtrágyák

Voligop Co

16,3

0,04

0,08

0,17

0,02

0,05

0,04

0,01

1,0

Voligop normál

16,3

0,02

0,05

0,10

0,01

0,03 0,025

0,04

–

Voligop–2

16,3

0,24

0,50

1,00

0,10

0,30

0,25

0,07

–

Voligop normál

40,1

0,05

0,12

0,24

0,02

0,07

0,06

0,12

–

Voligop–2

30,2

4,44

0,91

0,85

0,18

0,55

0,45

0,13

–

Szilárd termékek

A Fitohormtermékcsalád makro- és mikroelemtartalmú, bioaktív anyagokat is tartalmazó készítményekből áll. A termékek részben egy-egy elem pótlására alkalmas monokelátok, részben különböző kultúrákhoz ajánlott polikelátok. A komplexképző minden esetben: dimetil-glicin-2,2'-hidroxi-5,5'-kálium-parafenol-szulfonát. A készítmények összetételét az 51. táblázat tartalmazza.

51. táblázat - Fitohorm készítmények Fitohorm monokelátok (komplexképző glicinszármazék) Megnevezés

Hatóanyag (g/100 cm3)

Fitohorm 10 B

bóroldat

Fitohorm 14 N

nitrogénoldat

Fitohorm 24 Mg

magnéziumoldat

Fitohorm 30 P

foszforoldat

18,0

Fitohorm 32 S

kénoldat

30,0

Fitohorm 39 K

káliumoldat

4,5

Fitohorm 40 Ca

kalciumoldat

15,0

Fitohorm 54 Mn

mangánoldat

0,3

Fitohorm 55 Fe

vasoldat

4,0

Fitohorm 58 Co

kobaltoldat

0,5

Fitohorm 63 Cu

rézoldat

4,0

Fitohorm 65 Zn

cinkoldat

3,0

Fitohorm 95 Mo

molibdénoldat

0,3

0,7 27,0 4,0

Fitohorm polikelátok Megnevezés



Műtrágyák

Mg

Fe

Cu

Zn

B

Mo

Co

Standard

0,2

0,2

0,06

0,06

0,03 0,0005

0,0005

Standard B (búza)

0,2

0,2

0,18

0,06

0,03 0,0005

0,0005

Standard K (kukorica)

0,2

0,4

0,06

0,15

0,03 0,0005

0,0005

Standard A (alma)

0,2

0,4

0,12

0,12

0,03 0,0005

0,0005

Standard SZ (szőlő)

0,3

0,4

0,12

0,12

0,05 0,0005

0,0005

Standard Z (zöldség)

0,3

0,4

0,06

0,06

0,05 0,0005

0,0005

Natur (adalék nélkül)

0,3

0,4

0,06

0,06

0,05 0,0005

0,0005

A polikelátok makroelemtartalma egységesen Nitrogén

1,5% N

Foszfor

2,5% P2O5

Kálium

1,0% K2O

A Fitohorm standard készítmények (a Fitohorm natur kivételével) hormonhatású adalékot (citokininek, indometacin) is tartalmaznak, illetve az adalékok egy részét (giberellin, indol-vajsav, indol-ecetsav) kevés vízben oldva, a felhasználáskor kell az oldatokhoz hozzáadni. A Zeafert kukorica-levéltrágya, amely mikroelemeket, aminosavakat, giberellinsavat és vitaminokat tartalmaz.

9.1.4. Mikroelemtartalmú szuperfoszfát A makroelemtrágyák kiegészítése mikroelemekkel azzal az előnnyel jár, hogy a viszonylag kis mennyiségben szükséges mikroelem vegyületek egyenletes kiszórása így jobban biztosítható, mint önmagukban. A makroelemtrágyák közül a szuperfoszfát mikroelem kiegészítése terjedt el. A szuperfoszfát mindig tartalmaz valamennyi szabad savat, amely a mikroelemtartalom oldódását még lúgos talajon is lehetővé teszi. Előállításának legegyszerűbb módja a szuperfoszfát és mikroelem vegyületek keverése. Erre a mikroelemtartalmú ásványi anyagok vagy ipari hulladékok alkalmasak. A mikroelem vegyületek a szuperfoszfát szabad savtartalmában oldódnak. A nyersanyagokat olyan mennyiségben kell a szuperfoszfáthoz adagolni, hogy annak szabad savtartalma ne csökkenjen 1,5–2% alá. Így a szuperfoszfátban 1–2% vízoldható mikroelemtartalom érhető el. A Tiszamenti Vegyiművekben bórtartalmú szuperfoszfátot, illetve kevert PK-műtrágyát állítottak elő (10% P2O5, 24% K2O, 0,2% B). 9.1.4.1. Kérdések Milyen

1. trágyákat ismer?

nitrogén-,

illetve

NPK-alapú

mikroelem-

2. Miben különböznek a Tomasol, Mikramid, Volldünger Linz, Peretrix, a Wuxál, Voligop, Fitohorm, illetve Zeafert készítményektől? 3. és a mikroelemtartalmú ammonizált szuperfoszfát?

Miben különbözik a mikroelemtartalmú szuperfoszfát


Műtrágyák

9.2. Lassan ható mikroelemtrágyák Jellemző tulajdonságuk, hogy mikroelemtartalmuk vízben kis mértékben oldódik, oldódásuk a talajban lassú, ezért hatásukat csak lassan fejtik ki. A lassan ható műtrágyák két nagy csoportba oszthatók. Az egyik csoportba tartoznak azok a trágyák, amelyek előállítása valamilyen makroelemtartalmú műtrágya gyártásához kapcsolódik, és mikroelemtartalmuk 2%-os citromsavban teljes egészében feloldódik. Ezek a következők: •

fém-ammónium-foszfátok,

•

mikroelemtartalmú ammonizált szuperfoszfát,

•

mikroelemtartalmú kálium-metafoszfát,

•

egyéb lassan ható mikroelemtrágyák.

A lassan ható műtrágyák másik csoportjába tartoznak az úgynevezett mikroelemtartalékot képező műtrágyák, amelyek mikroelemtartalma még citromsavban is gyengén oldódik.

9.2.1. Fém-ammónium-foszfátok A magnézium-ammónium-foszfát előállításához hasonlóan egyéb kétértékű fémekből (Fe, Mn, Cu, Zn, Co) is lehet fém-ammónium-foszfátokat előállítani MeNH4PO4 összetétellel. A fém-ammónium-foszfátok fém- és foszfortartalma jelentős. A fémek mennyisége a fém atomtömegétől függően 16–36% között ingadozik. Foszfortartalmuk 36–46% P2O5, nitrogéntartalmuk 7–9% N (52. táblázat).

52. táblázat - A fém-ammónium-foszfátok elméleti összetétele (Almássy–Gáti–Scheiber 1964)

Vegyület és színe

Móltöme g

N (%)

P2O5 (%) Fém (%)

Izzítási veszteség (%)

MgNH4PO4 · 6H2O fehér

254,4

5,71

28,92

9,91

54,65

MgNH4PO4 · H2O fehér

155,4

9,02

45,69

16,65

28,36

FeNH4PO4 · H2O zöld

186,9

7,5

37,98

29,89

19,29

ZnNH4PO4 fehér

178,4

7,85

39,79

36,65

14,60

MnNH4PO4 · H2O rózsaszín

186,0

7,53

38,16

29,53

23,68

CuNH4PO4 · H2O kék

194,6

7,20

36,48

32,66

22,64

CoNH4PO4 · H2O bíbor

190,0

7,37

37,36

31,03

23,25

(NH4)3P(Mo3O10)4 sárga

1876,5

2,24

3,78

61,36

4,16

Egy-egy elem pótlására fém-ammónium-foszfátok külön-külön is előállíthatók. Ismert azonban a mikroelemtartalmú magnézium-ammónium-foszfát is, amely csak kis mennyiségben tartalmazza az egyéb fémammónium-foszfátokat. Általában a következő összetétellel gyártják: 8% N, 45% P2O5, 14% Mg, és 1–3% mikroelem.

9.2.2. Mikroelemtartalmú ammonizált szuperfoszfát


Műtrágyák

A mikroelemtartalmú szuperfoszfát vízoldható mikroelemtartalma ammonizálás hatására fokozatosan csökken, mivel az ammonizálás mértékének megfelelően a vízoldható fém-foszfátok citromsavoldható foszfátokká alakulnak át. A szuperfoszfát magnézium-, cink-, mangán-, réz- és kobaltvegyületek jelenlétében számottevő foszfátreverzió nélkül ammonizálható, ez teszi lehetővé a lassú hatású mikroelemtartalmú szuperfoszfát előállítását. Az érlelt szuperfoszfáthoz mikroelemadalékot kevernek, és a keveréket ammóniagázzal vagy cseppfolyós ammóniával ammonizálják, mintegy 6% nitrogén eléréséig. A műtrágya összetétele a mikroelemadaléktól függően változik, minden összetevője citromsavban oldható: P2O5 = 15,5% Cu =

0,30%

N=

6,1% Mn =

0,25%

Mg =

0,5% Mo =

0,15%

Zn =

0,4% Co =

0,10%

9.2.3. Mikroelemtartalmú kálium-metafoszfát A kálium-metafoszfát előállítására közölt eljárásokkal mikroelemtartalmú kálium-metafoszfát is előállítható, ha a kiinduló anyagként szolgáló kálium-kloridhoz vagy kálium-szulfáthoz mikroelemsókat is adunk. Az így előállított műtrágya a mikroelemeket vízoldható formában tartalmazza. Lassan ható mikroelemtartalommal rendelkező kálium-metafoszfát előállítására magyar kutatók dolgoztak ki eljárást. Az eljárás reakcióegyenletei: 2H3PO4 + K2SO4 + MgCO3 = 2KH2PO4 + MgSO4 + H2CO3 (CaCO3) (CaSO4) KH2PO4 = KPO3 + H2O Előbb mikroelemtartalmú kálium-dihidrogén-foszfátot állítanak elő. A mikroelemvegyületeket foszforsavban oldják, és a foszforsav + kálium-szulfát tartalmú oldatot kalcium-karbonát, magnézium-karbonát keverékkel semlegesítik. A közbülső terméket szárítják, majd a kálium-dihidrogén-foszfát elbontása végett 750 °C-on megolvasztják, és az olvadék hirtelen lehűtésével állítják elő a végterméket. A műtrágya mikroelemtartalma változó, általában néhány tized százalék mikroelemet tartalmaz. A makro- és mikroelemtartalom zöme citrátoldható.

9.2.4. Egyéb lassan ható mikroelemtrágyák Ide tartoznak a lassított hatású mikroelemtrágyák. A mikroelemtartalom lassú oldódását vagy a műtrágyaszemcsék bevonásával, vagy azzal érik el, hogy a vízoldható vegyületeket adszorbensekhez kötik. Lassan oldódó bevonat képződik pl. fémoxidok és fém-szulfátok egymásra hatásával. A szuperfoszfátszemcséket réz-oxid-, cink-oxid-porral keverik majd réz-szulfát-, cink-szulfát-oldattal nedvesítik és szárítják. A hőkezelés hatására jól tapadó bázikus bevonat képződik, amely vízben nem oldódik, csak gyenge savakban. A mikroelemtartalmú műtrágyák oldódása műanyag bevonattal is lassítható. Mikroelemek megkötése adszorbenseken. A mikroelemvegyületek oldatát különböző adszorbensekre (lignin, tőzeg, lignit, aktív szén, agyagásványok, esetleg kation- vagy anioncserélő műgyanta) viszik, és szükség szerint szárítják. A talajban a mikroelemtartalom lassan, fokozatosan oldódik, illetve szabadul fel. A mikroelemek nagy molekulatömegű műanyag polimerekbe is ágyazhatók. A poliuretánból készített habpolimereket főleg üvegházi cserepes növényekhez használják mint táptalajt. A lassan ható nitrogénműtrágyáknál tárgyalt karbamid-formaldehid kondenzátum is lehet mikroelemhordozó. A mikroelemtartalékot képező műtrágyák a kifejezetten mikroelemhiányos talajok trágyázására szolgálnak. Hosszú időn át folyamatosan ellátják a növényeket mikroelemekkel. Ilyenek a fémfeldolgozó ipar hulladékai,


Műtrágyák

amelyeket vagy közvetlenül használnak fel, vagy koncentrált fémtrágyákat állítanak elő belőlük. A komponensek rendkívül kis oldhatósága tartós hatást eredményez. Hasonló tulajdonságúak az üveggyártás melléktermékei, illetve az ezekből előállított szemcsés üvegtrágyák, frittek. Újabban habosított szilikát alapú mikroelemtrágyákat is készítenek, amelyek vizet is képesek tárolni. 9.2.4.1. Kérdések 1. használhatók fel?

Melyek a lassan ható mikroelemtrágyák, és hogyan

2. mikroelemtartalékot képező anyagok?

Melyek a lassított hatású mikroelemtrágyák, illetve


4. fejezet - Szerves trágyák A szerves trágya kedvező hatását régen ismerik, már az ókorban is felhasználták. A szerves trágyák hatásának megítélése sokat változott az idők folyamán. A tapasztalatból származó ismereteket felváltották a tudományos vizsgálatokból leszűrhető megállapítások. A szerves trágyák tápanyagtartalma viszonylag kicsi, a tápanyagok csak a szerves anyag lebomlásával, tehát időben elnyújtva érvényesülnek. A szerves trágyák felhasználása ennek ellenére szükséges és hasznos, használatuk hozzájárul a talajtermékenység fenntartásához. A szerves trágyákkal talajba jutó tápanyagok mennyisége 1990 után az állatállomány feleződése miatt felére csökkent. Átlagosan mintegy 1,5 t/ha szerves trágyát használnak fel évente, amelynek hatóanyag-tartalma 10–15 kg N + P2O5 + K2O. A szerves trágyák közül különösen értékes az istállótrágya (almos trágya). Szervesanyag- és baktériumtartalma fontos szerepet játszik a talajélet alakításában. Az istállótrágya nemcsak a magasabb rendű növényeknek, hanem a mikroorganizmusok számára is szolgáltat tápanyagot. Kedvezően befolyásolja a talaj fizikai-kémiai tulajdonságait s közvetve a víz- és tápanyag-szolgáltató képességét. Serkentőanyagokat, hormonokat is tartalmaz, amelyek elősegítik a növények növekedését és fejlődését. Az almos trágya makroelemeken kívül mikroelemeket is tartalmaz, így az istállótrágya alkalmazásával visszatérül a talajból elvont mikroelemek jelentős része. Mindaddig, amíg a mikroelemtrágyázás általánossá nem válik, a szerves trágyák biztosítják a rendszeres mikroelem-visszapótlást. A hígtrágya felhasználása kisebb tápanyagtartalma ellenére is indokolt, mivel csak a talajba juttatva akadályozható meg környezetszennyező hatása. A szerves trágyák csoportosítása: 1. istállótrágya (almos trágya), 2. trágyalé, 3. hígtrágya: – alom nélküli hígtrágya, – kevés almot tartalmazó hígtrágya, 4. egyéb szerves trágyák: – baromfitrágya, – tőzegfekáltrágya, – komposzt, – zöldtrágya.

1. Az istállótrágya Istállótrágya vagy almos trágya a hagyományos, almos állattartás mellett az állatok ürülékéből és alomanyagból, megfelelő trágyakezeléssel előállított szerves trágya.

1.1. Az istállótrágya alkotórészei A friss istállótrágya az alom és az állatok ürülékének (bélsár, vizelet) keveréke. A friss trágya összetételét a komponensek aránya határozza meg. Az ürülék összetétele állatfajonként változik és függ a takarmányozástól is. A friss, szilárd ürülék (bélsár) közel 80% vizet, 20% szerves anyagot és mindössze 1% ásványi anyagot tartalmaz. Az egyes állatfajok szilárd ürülékének jellemzésére az 53. táblázatban közlünk adatokat.

53. táblázat - A háziállatok ürülékének átlagos összetétele (%) 145 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Szerves trágyák

Megnevezés

Víz

Szárazanyag

N

P2O5

K2O

Szarvasmarha

80–85

13–18

0,3–0,6

0,2–0,3

0,1–0,2

Sertés

75–85

13–20

0,5–0,7

0,4–0,6

0,3–0,5

Juh

60–70

25–35

0,5–0,7

0,3–0,4

0,1–0,2

Ló

73–77

20–23

0,5–0,6

0,3–0,4

0,3–0,4

Szarvasmarha

90–93

3–6

0,6–1,0

0,10–0,15

1,0–1,5

Sertés

94–97

2–3

0,5–0,6

0,05–0,15

0,8–1,0

Juh

87–91

7–8

1,4–1,6

0,10–0,15

1,5–2,0

Ló

89–93

5–7

1,2–1,4

0,01–0,05

1,5–1,8

Bélsár

Vizelet

A növényevők szilárd ürülékében viszonylag nagy a lignin és a cellulóz mennyisége, mivel ezek az anyagok csak kis mértékben emészthetők. A lignin és cellulóz együttesen a szerves anyagnak több mint a felét teszi ki. A takarmány könnyen bontható részei, így pl. a szénhidrátok, az emésztés során nagyrészt felhasználódnak. A szilárd ürülék nitrogénje fehérjék, illetve nukleoproteinek formájában van jelen, hasonlóan a foszfor nagyobb része is. A szilárd ürülék ezenkívül jelentős mennyiségű élő és elhalt baktériumot tartalmaz. 1 g friss szarvasmarhatrágyában több milliárd baktérium található. A tehéntrágya baktériumtartalma száraz anyagra számítva 14–18%. Más állatok szilárd ürülékében még ennél is nagyobb mennyiségű baktérium található. A vizelet több mint 90%-a víz. A friss vizelet csak kevés szerves anyagot tartalmaz, amelynek nagy része nitrogéntartalmú vegyület. Hatóanyag-tartalma 0,5–1,5% N, 0,05–0,15% P2O5, 1–1,5% K2O. A vizelet összetételét állatfajonként ugyancsak az 53. táblázatban tüntettük fel. A vizeletben a legfontosabb növényi tápelem a nitrogén, amelynek legnagyobb része, kb. 80%-a, karbamid formájában van jelen. A növényevők vizeletében ezen kívül jelentős mennyiségű nitrogént találunk hippursav formájában. Kis mennyiségben előfordul kreatinin és húgysav is. Az állatok almozására többnyire gabonaszalmát használnak. Szükség esetén felhasználható ezenkívül a hüvelyesek szalmája, burgonyaszár, tőzeg, fűrészpor, falomb stb. Az alomanyagok fontos tulajdonsága a nedvszívó képesség és a növényi tápelemtartalom, továbbá a szerves anyag minősége. A különböző alomfélék nedvszívó képességét (100 kg alom által megköthető víz kg) és átlagos NPK-tartalmát az 54. táblázatban foglaltuk össze.

54. táblázat - Alomanyagok vízfelszívó képessége és NPK-tartalma (%) Vízfelszívó képesség

N

P2O5

K2O

Gabonaszalma

200–300

0,3–0,6

0,1–0,2

0,6–1,0

Hüvelyesek szalmája

250–350

1,2–1,5

0,3–0,4

1,0–2,0

Burgonyaszár

180–220

0,3–0,4

0,1–0,2

0,7–0,9

Alomanyag


Szerves trágyák

Tőzeg

600–900

0,6

0,1

0,1

Fűrészpor

300–400

0,2

0,1

0,3

Falomb

200–250

0,8

0,3

0,3

A gabonaszalma alkotórészeinek többsége a mikroszervezetek által könnyen bontható. A szalmában a nehezen bontható lignin viszonylag kisebb mennyiségben, míg a tőzegben és fűrészporban lényegesen nagyobb mennyiségben van jelen. Ezért a tőzeget és fűrészport jobb nedvszívó képessége ellenére sem szívesen használják almozásra. A tőzeg nemcsak a vizelet felitatására alkalmas, hanem a karbamid bomlásából származó ammóniát is megköti. Magyarországon elsősorban gabonaszalmát használnák almozásra. A tőzeg komposztálásra és tőzegfekáltrágya készítésére használható. Az istállótrágya mennyisége függ az alom mennyiségétől. Számosállatonként általában 2–5 kg szalmát használnak fel, állandó istállózás és a vizelet folyamatos elvezetése mellett. Ez az alommennyiség a vizeletnek csak kb. egyharmadát szívja fel, a vizelet többi részét trágyalékutakban kell összegyűjteni. Ilyen körülmények között számosállatonként 30–40 kg friss trágya keletkezik naponta. A felhasznált szalma mennyisége nemcsak az istállótrágya mennyiségét, hanem minőségét is befolyásolja. Kevés alomanyag felhasználása esetén az istállótrágya érése nem megfelelő, túl sok alomanyag alkalmazásakor viszont kedvezőtlen lesz az istállótrágya C/N aránya. Az istállótrágya minőségét az alkotórészek arányán kívül döntően a trágyakezelés módja határozza meg.

1.2. Az istállótrágya kezelése A trágyát az üzemben a trágyaszérűn vagy trágyatelepen gyűjtik, míg kiszállítása szükségessé, illetve lehetővé válik. Ez idő alatt úgy kell kezelni, hogy a tápanyagveszteség a lehető legkisebb, az érett trágya pedig megfelelő minőségű legyen. Az istállótrágya érlelése rendszerint nagy szárazanyag- és nitrogénveszteséggel jár, míg a foszfor- és káliumveszteség viszonylag csekély. A szárazanyag- és nitrogénveszteség a tárolás körülményeitől függően a 30–60%-ot is elérheti. A nitrogénveszteség káros és mindenképpen elkerülendő. A szervesanyag-veszteség kérdése nem ítélhető meg ilyen egyértelműen. Tág C/N arányú trágya esetén kívánatos a szervesanyag-tartalom csökkenése a kedvező C/N arány eléréséig. A szervesanyag-veszteség azonban nitrogénveszteséggel járhat, ezért elsősorban olyan trágyakezelésre kell törekednünk, amelynél ez utóbbi nem következik be. Ha a trágyát lazán tároljuk, akkor az aerob mikroszervezetek tevékenysége révén megkezdődik a szerves anyag oxidatív lebontása szén-dioxiddá és vízzé. A nitrogéntartalmú vegyületekből ammónia szabadul fel. A széndioxid és az ammónia gáz alakban távozik, ez okozza a trágya szervesanyag- és nitrogénveszteségét. Az oxidáció hőtermeléssel jár. Ha a keletkező hő nem tud eltávozni, a trágyakazal jelentősen (50–80 °C) felmelegszik. A nagy trágyakazlakban a melegedés és oxigénhiány hatására a szervesanyag-bontó baktériumok fokozatosan elpusztulnak, a bontási folyamatok idővel lelassulnak. Ha a trágyát nedvesen és tömören tároljuk, s ezzel a levegő-utánpótlást a trágyában megakadályozzuk, akkor a friss trágyában jelen lévő oxigén felhasználása után az aerob mikroszervezetek rövidesen elpusztulnak, és az anaerob szervezetek szaporodnak el. Erjedési folyamatok indulnak meg. Míg az oxidatív bontás során a szénhidrátok teljes mennyisége szén-dioxiddá és vízzé alakul, az erjedési folyamatokban metán, alkoholok, tejsav, vajsav képződik. A hő formájában felszabaduló energiamennyiség sokkal kisebb, mint oxidáció esetén. A tömören tárolt trágya éppen ezért nem melegszik úgy fel, mint a lazán tárolt. Ezt a trágyakezelési eljárást hideg érlelésnek is nevezzük. A kisebb felmelegedés, továbbá a savanyú erjedési termékek keletkezése következtében sokkal kisebb a szervesanyag- és nitrogénveszteség, mint aerob bontás esetén. Az erjedés során kevesebb ammónia szabadul fel szerves kötésből, a képződő savak pedig nagymennyiségű ammóniát kötnek meg, ezért a trágya gazdagabb lesz oldható nitrogénvegyületekben. A hidegen érlelt istállótrágya kémhatása gyengén savanyú (pH 6,0–7,0), míg a többi trágyakezelési eljárással készített trágya enyhén lúgos, pH-értéke 8,0-nál nagyobb.


Szerves trágyák

1.3. Trágyakezelési eljárások A különböző trágyakezelési módok a trágyaérlelés során mérhető hőmérséklet alapján hideg, (30 °C), meleg (40 °C) és forró (60 °C) eljárások csoportjába sorolhatók. Ismeretes ezenkívül az istállóban való mélyalmos trágyaérlelés és a metános trágyaerjesztés. Hideg érlelést csak viszonylag kevés alomanyagot tartalmazó trágya azonnali tömörítése révén érhetünk el. (A szalmás trágyából a levegőt nem lehet teljesen kiszorítani, és a trágyát nem lehet megfelelően tömöríteni.) A hideg érlelésnél viszonylag legkisebb a nitrogénveszteség, a trágya C/N aránya megközelítőleg változatlan marad. A meleg érlelés elve, hogy a trágyát előbb lazán rétegezve terítik el. Levegővel érintkezve megindul a trágya könnyen bomló alkotórészeinek bomlása, és emelkedik a hőfok. A kívánt hőmérsékletet (40 °C) elérve, az oxidatív bomlást a trágya tömörítésével megszakítják. A gyakorlatban ezt úgy oldják meg, hogy a friss trágyát mindig csak a trágyaszarvas egy-egy szakaszán terítik el, és a következő napi trágyát fölé rakják. A forró érlelési eljárás a meleg érleléshez hasonló, a különbség csak annyi, hogy a trágyát fellazítva rakják a trágyaszarvasra, és akkor kezdik tömöríteni, amikor hőfoka elérte a 60 °C-ot. A forró és meleg érlelési eljárásokkal előállított istállótrágyák jobban humifikálódnak, mint a hidegen érlelt istállótrágya. Ezzel szemben a forró és meleg érlelésnél nagy a szervesanyag- és nitrogénveszteség. A mélyalmostrágyakezelés csak mélyített istállókban oldható meg, és csak juhok, növendékmarhák, csikók tartásánál alkalmazzák. Az állatok alá bőséges alomanyagot adnak, és több hónapig nem hordják ki a trágyát az istállóból. Az ürülék teljes mennyisége az alomba jut. A mélyített istállóban szabadon mozgó állatok a trágyát állandóan tömörre tapossák, ezért a szervesanyag- és nitrogénveszteség kicsi, az istállótrágyában több a nitrogén, mint szarvasban tárolva, ugyanis a vizelet teljes mennyiségét tartalmazza. A nitrogéntartalom nagy része oldható nitrogénvegyületből áll. A mélyített istállókból származó trágyát azonnal be kell szántani, mert ellenkező esetben a kihordás és bemunkálás közötti időben nagy nitrogénveszteségek keletkeznek. A metános trágyaerjesztés a biogázgyártás alapja. Ha a trágyát a levegő teljes kizárásával, zárt térben erjesztik, a könnyen bomló szerves vegyületekből kevés szén-dioxid és nagymennyiségű metángáz képződik. A nagy kalóriatartalmú gáz fűtésre, míg a visszamaradó szerves anyag trágyázásra használható. Minősége jobb, mint a hagyományos módon előállított istállótrágyáké. A metános trágyaerjesztés külön beruházást igényel, ezért nem terjedt el szélesebb körben. Magyarországon Kolbai, Kuthy, Kreybig és Sarkadi dolgozott ki trágyakezelési eljárásokat a veszteségek csökkentésére és jó minőségű trágya előállítására. Az eljárások közös vonása, hogy a trágya tömörítésével igyekeztek a veszteségeket csökkenteni és a minőséget javítani. Az egyes trágyakezelési eljárások összehasonlítására beállított kísérletekből kitűnt, hogy a hazai viszonyok között végrehajtott trágyakezelések a forró érlelés körülményeit közelítik meg leginkább. Ennek oka, hogy általában sok szalmát használnak fel almozásra, a trágyából a levegő nem szorítható ki teljesen, és a szalmában sok a könnyen bomló szerves vegyület. Kreybig több évtizeden át végzett kísérleteket, amelyekben az istállótrágyát szuperfoszfáttal és nyersfoszfátokkal kiegészítve érlelte. Megállapította, hogy a szuperfoszfát hozzákeverése csökkenti az érlelési veszteségeket, míg a nyersfoszfát hozzákeverésével a nyersfoszfátok kihasználási százaléka növekszik. Külföldi vizsgálatok is igazolták az almos trágyákhoz kevert szuperfoszfát jobb érvényesülését. A nagyüzemek nagy állatlétszáma és a kézi munkaerő hiánya nem teszi lehetővé a szerves trágya hagyományos módszerekkel való, munkaigényes kezelését. Kialakultak a gépesített nagyüzemi kezelési módszerek. Ezek alapelve ugyancsak a trágya nedvesen és tömören tárolása a veszteségek elkerülésére. Az istállótrágya minősítése kémiai vizsgálatok alapján lehetséges. A minőségi mutatók határértékeit az 55. táblázatban közöljük. Az adatok egységesen 75%-os víztartalmú trágyára vonatkoznak. A jó minőség jellemzésére közölt értékek a gyakorlatban ritkán fordulnak elő, mivel csak optimális érlelési feltételek mellett érhetők el.

55. táblázat - Az istállótrágya minősítése Tápanyagtartalom

Jó

Közepes

Gyenge


Szerves trágyák

Nitrogén, N %

0,7–1,0

0,5–0,7

0,3–0,5

Foszfor, P2O5 %

0,4–0,7

0,3–0,4

0,2–0,3

Kálium, K2O %

0,8–1,0

0,5–0,8

0,3–0,5

Szerves anyag %

18–22

15–18

10–15

15–20:1

20–25:1

25–30:1

C/N arány

1.4. Az istállótrágya felhasználása Az istállótrágya hatása függ a trágya minőségétől és érettségi fokától. A friss istállótrágya tág C/N aránya nitrogénimmobilizációt okozhat a talajban, ezért csak kiegészítő nitrogénműtrágyával együtt adható. A trágyahatás és a kiszórhatóság szempontjából is csak a megfelelően kezelt, érett istállótrágya felhasználása javasolható. Az istállótrágyázás a talaj szervesanyag-utánpótlása és a növények tápanyagellátása szempontjából egyaránt fontos. Az istállótrágya könnyen bontható szerves anyaga a mikroorganizmusok táplálékául szolgál, míg a nehezebben bontható vegyületek a talaj szervesanyag-készletét gyarapítják. Ennek megfelelően táphumuszt és tartós humuszt különböztetnek meg. Az istállótrágya humuszanyagai megfelelő érlelés esetén alakulnak ki, de még ekkor is csak alapját képezik a humuszképződésnek. Az alkotórészek a talajban további átalakulásokon mennek keresztül. A szerves anyag bomlik, és a bomlástermék átalakulásával, egymásra hatásával képződik a talaj szerves anyaga, a humusz. A szerves anyag bomlási sebessége a talaj kémhatásától és levegőzöttségétől függ. Semleges kémhatású talajban gyorsabb, mint savanyú talajokban. Laza talajon nagyobb a bomlás sebessége, mint kötött talajon. Ebből következik, hogy savanyú kémhatású és kötött talajokon a szerves anyag lassan bomlik, felhalmozódik. A közepes minőségű istállótrágya átlagos tápelemtartalma az 55. táblázat szerint: 0,6% N, 0,35% P2O5, 0,6% K2O, vagyis 10 t istállótrágya 60 kg N, 35 kg P2O5, 60 kg K2O-nak megfelelő NPK-t tartalmaz. A tápelemtartalomnak csak egy része érvényesül, az sem közvetlenül az alkalmazás évében, hanem hosszabb idő alatt, mivel a tápelemek csak a trágya fokozatos ásványosodásával válnak a növények számára hozzáférhetővé. 10 t közepes minőségű almos trágya átlagos tápanyag-szolgáltató képessége: Első évben 18 kg N 20 kg P2O5 40 kg K2O Második évben 12 kg N 15 kg P2O5 20 kg K2O Összesen 30 kg N 35 kg P2O5 60 kg K2O Az adatokból kitűnik, hogy az istállótrágya tápelemei közül a nitrogén rosszul érvényesül, mindössze 50%-a hasznosul, mivel egy része nehezen bontható, és veszteségek is fellépnek. A foszfor és kálium érvényesülése az istállótrágyában a műtrágyákéhoz hasonló. A foszfor esetenként még jobban érvényesül a szerves trágyában, mint műtrágyaként alkalmazva (humát effektus). A szerves trágyák lebomlása a talajban 3–4 évig is elhúzódhat. Sarkadi korábban három évre elosztva javasolta figyelembe venni a szerves trágya utóhatását, a talaj kötöttségétől függően (56. táblázat). Az újabb ajánlások


Szerves trágyák

csak az egyszerűsítés érdekében születtek, mivel a harmadik évben felszabaduló tápelemmennyiségek elhanyagolhatók.

56. táblázat - 10 t istállótrágya tápanyag-szolgáltatása (kg) (Sarkadi 1975) Vályog

Homok

Agyag

Megnevezés N

P2O5

K2O

N

P 2O 5

K2 O

N

P2O5

K2O

1. év

15

15

30

12

12

30

10

10

25

2. év

10

7

15

10

8

20

10

9

20

3. év

5

3

5

8

5

10

10

6

15

30

25

50

30

25

60

30

25

60

1 + 2 + 3=

Az almos trágya magnézium- és mikroelemtartalma lényegesen kisebb, mint az NPK-tartalom, de nem hagyható figyelmen kívül a tápanyag-utánpótlásban. Az almos trágyát, általában 30–50 t/ha adagban, 4–5 évenként használják, ahol erre megvan a lehetőség. Országos átlagban évente mintegy 1,5 t/ha szerves trágya keletkezik, ebből következik, hogy az istállótrágyát csak a mezőgazdaságilag hasznosított terület egy részén és meghatározott kultúráknál használják fel. Az almos trágyákkal csak tört részét tudjuk pótolni a terméssel kivont tápelemeknek – különösen, amióta az állatállomány felére csökkent –, tehát a műtrágyázásra elengedhetetlenül szükség van. A rendelkezésre álló kevés istállótrágyát gondosan kell kezelnünk és felhasználnunk. Felhasználása nemcsak NPK-tartalma, hanem egyéb kedvező hatásai miatt is indokolt. Ezek a következők: • A talajok fizikai és kémiai tulajdonságait javítja. A kötött talajokat lazítja, a homoktalajok kolloidtartalmát növeli. Elősegíti a jó talajszerkezet kialakulását, illetve fenntartását. • kedvezően befolyásolja.

A talajok kationcserélő képességét, pufferkapacitását

• mikroelemeket is tartalmaz.

Gazdagítja a talajt tápanyagban, a makroelemeken kívül

• mikroszervezeteknek szénforrásul szolgál.

Élénkíti

• a tápanyagok és talajjavító anyagok oldódását.

A trágya lebontása során keletkező szén-dioxid elősegíti

a

mikrobiológiai

életet

a

talajban,

a

• Vitaminokat, hormonokat, növényi serkentőanyagokat juttat a talajba, amelyek a talaj mikroflórájára és a magasabb rendű növények fejlődésére is előnyösen hatnak. •

A talajt tartós humuszanyagokban is gazdagítja.

1.4.1. Kérdések 1. felhasználását? Melyek a szerves trágyák főbb csoportjai?

Mi indokolja a szerves trágyák

2. tényezők befolyásolják alapvetően minőségét?

Miből áll az almos trágya? Milyen


Szerves trágyák

3. Mi a trágyakezelés célja? Melyek a kezelés elvei és módszerei? Milyen folyamatok jellemzik a hideg, meleg és forró trágyakezelést? Hogyan küszöbölhető ki a nitrogénveszteség? 4. között a hideg érlelés? Mi a biogázgyártás alapja?

Megvalósítható-e üzemi viszonyok

5. mutatói? Milyen a közepes minőségű tárgya összetétele?

Melyek az almos trágya minőségi

6. használhatók fel a nitrogénimmobilizáció veszélye nélkül?

Milyen minőségű almos trágyák

7. meg a szerves trágyák lebontását, érvényesülését?

Milyen talajtulajdonságok szabják

8. 10 t átlagos minőségű szerves trágyával?

Mennyi tápelemet juttatunk a talajba Mi a különbség a nitrogén és a többi

9. tápelem hasznosulása között?

10. Milyen adagban és időközben használunk almos trágyát? Hány tonna almos trágya jut évente, hektáronként országos átlagban? 11.

Melyek az almos trágya alkalmazásának előnyei?

2. A trágyalé A trágyalé hagyományos állattartás során keletkező folyékony szerves trágya, amely az alomanyag által fel nem szívott vizeletből és csurgalék levekből áll. A trágyalevet az istálló közelében épített trágyalékutakban gyűjtik. Számosállatonként kb. 1000 liter trágyalé keletkezik félévenként. A vizelet 1–1,5% nitrogént tartalmaz. Ennek legnagyobb része gyorsan bomló karbamid, ezért nagy nitrogénveszteség jöhet létre, NH3-gáz távozásával. A veszteség elkerülésére folyamatosan el kell vezetni a trágyalét az istállóból a trágyalékutakba, s ott kezelni kell. A trágyatelepeken is keletkezhet trágyalé, illetve csurgaléklé. Ez tőzeggel, szecskázott szalmával felitatható, esetleg a trágyalékútba vezethető. A nitrogénveszteség csökkentésére a trágyalevet a trágyalékútban különböző adalékok segítségével elzárjuk a levegőtől. Jól megfelel, pl. a petróleum, a terpentinolaj és egyéb ásványolaj-származékok, amelyek kisebb sűrűségük következtében a trágyalé tetején helyezkednek el, és megakadályozzák a levegős körülmények között működő karbamidbontó urobaktériumok működését. Ilyen módon az egyébként igen jelentős (50–70%-os) nitrogénveszteség minimálisra csökkenthető. A nitrogénveszteségek kiküszöbölésének másik módja savanyú hatású anyagok adagolása. Savanyú közegben nem lép fel nitrogénveszteség. A trágyalé konzerválására kénsavat, szuperfoszfátot, nátrium-szulfitot lehet felhasználni. Legcélszerűbb a trágyalevet rövid ideig tárolni s minél előbb felhasználni. Felhasználható a trágyalé a trágyakazal öntözésére is, amivel nyáron megakadályozható, hogy kiszáradjon. A trágyalé átlagos összetétele N = 1,0–1,5%, P = 0,05–0,1% P2O5, K = 1,0–1,5% K2O. A trágyalé elsősorban nitrogén- és káliumtrágyaként használható fel, foszfortartalma rendkívül kicsi. A nitrogén- és káliumtartalom vízoldható formában van jelen, így gyorsan hat. A trágyalé eredményesen használható a rétek és legelők trágyázására. Ez esetben a foszforutánpótlásról külön kell gondoskodnunk. Felhasználható a kalászosok vetés előtti trágyázására, illetve hígított állapotban fejtrágyázásra is.

2.1. Kérdések 151 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Szerves trágyák

1.

Miből áll a trágyalé? Jellemezze összetételét!

2. során?

Hogyan küszöbölhető ki a nitrogénveszteség a tárolás

3.

Mire használjuk a trágyalét?

3. A hígtrágya A hígtrágya almozás nélküli állattartás közben keletkező, folyékony halmazállapotú szerves trágya, amely bélsárból, vizeletből és a trágya eltávolítására felhasznált vízből áll. Az almos hígtrágya állati ürülék és alomanyagként használt szecskázott szalma vízzel alkotott keveréke, amely hidraulikusan szállítható.

3.1. A hígtrágya keletkezése Hazánkban a hígtrágya kezelésének és felhasználásának nincsenek hagyományai. Svájcban és Ausztriában, az alpesi kisgazdaságokban – alom hiányában – már a XIX. században rácspadozaton tartottak állatokat, alom nélkül. A keletkező hígtrágyát „Güllé”-nek nevezik, és elsősorban réten, legelőn használják fel. Napjainkban Hollandiában és más, nagy állatsűrűséggel gazdálkodó nyugat-európai országokban is nagymennyiségű hígtrágyát termelnek, illetve használnak fel. Magyarországon a termelés koncentrálása az állattenyésztésben nagy, szakosított állattartó telepek kialakításához vezetett az 1960-as évek végén. A telepeken az alom nélküli tartástechnológia következtében nagymennyiségű hígtrágya keletkezett. Egy 500 férőhelyes szarvasmarhatelepen átlagosan 50 m3, 5000 férőhelyes sertéstelepen átlagban napi 75 m3 hígtrágya gyűlt össze. Országosan évente több mint 10 millió m3 hígtrágya képződött. A nagyüzemek felbomlásával és átalakulásával a hígtrágya termelése erősen csökkent, mégis fontosnak tartjuk tárgyalását, mivel a hígtrágya szakszerű és környezetkímélő felhasználása tápanyag-gazdálkodási és környezetvédelmi szempontból egyaránt fontos. Gazdasági jelentősége azzal magyarázható, hogy értékes tápelemeket tartalmaz, és kis hatóanyag-tartalma ellenére jelentős tápanyagmennyiséget képvisel. Az 1974-ben keletkezett 13,6 millió m3 hígtrágya pl. mintegy 160 ezer tonna műtrágyának felel meg, amelynek előállítási és részben importálási költségei a hígtrágya felhasználásával megtakaríthatók. A hígtrágyák átlagos összetételét az 57. táblázat tartalmazza. Ebből kitűnik, hogy NPK-tartalma elemenként 1– 2 kg/m3. A hígtrágya nem egyszerű szennyvíz. Külföldi és hazai tapasztalatok egyaránt azt bizonyítják, hogy a kommunális szennyvizek tisztítására kidolgozott módszerekkel még nagy anyagi ráfordítások árán sem lehet a hígtrágyát ártalmatlanná tenni. Erre az egyetlen mód a talajba juttatás. A talajban a szerves anyag lebomlik, a tápanyagok hasznosulnak, és megszűnik a fertőzési veszély.

57. táblázat - Sertés- és szarvasmarha-hígtrágyák átlagos összetétele (Csaba–Kiss– Szinay–Vermes 1978) Sertés

Szarvasmarha

(kg/m3)

(kg/m3)

N

0,8–2,6

0,9–3,5

P2O5

0,3–1,2

0,3–1,5

K2O

0,9–2,3

0,5–2,5

Szerves anyag

5,9–31,2

35–40

Tápanyag, szerves anyag


Szerves trágyák

A hígtrágya környezetszennyezővé válhat, ha gondatlanságból vagy a technikai feltételek hiányában nem lehetséges az ellenőrzött felhasználása. Felhasználatlanul szennyezi a levegőt, vizet, és fertőzési veszélyt rejt magában. A hígtrágya kezelése és felhasználása a mezőgazdasági üzemekben elsősorban nagy mennyisége, folyamatos termelése és szakaszos felhasználási lehetősége miatt okoz gondot.

3.2. A hígtrágya mennyisége, összetétele A hígtrágya mennyiségét az ürülék és az öblítővíz mennyisége határozza meg. Az ürülék állatfajonként, a felhasznált víz mennyisége technológiánként változó. Legkisebb a vízfelhasználás mechanikus trágyaeltávolítás esetén, ilyenkor általában csak 1:0,5–1 arányban hígul az ürülék. A hazai szakosított sertéstelepek több mint 70%-ában, a szarvasmarhatelepek mintegy 10%ában duzzasztásos vagy öblítéses rendszerrel távolítják el a trágyát az istállókból. Ezeken a telepeken lényegesen nagyobb mértékben hígul a trágya. Az állattartó telepek nagy részén 1:3–4 arányú hígulás következik be. Az ürülék és a víz arányától függően megkülönböztetünk hígítás nélküli vagy teljes hígtrágyát (elméleti fogalom a trágya beltartalmi értékeinek összehasonlításához), 1:1 arányban hígított kövérhígtrágyát és legfeljebb 1:4 hígítású sovány hígtrágyát. Amennyiben a hígítás aránya meghaladja az 1:4 értéket, tovább hígított trágyáról beszélünk. A hígtrágya mennyisége a felsorolt okok következtében nagymértékben változhat. Átlagosan egy sertésférőhelyre 25 l/nap, egy tehénférőhelyre 100 l/nap hígtrágyahozam jut. A hígtrágya többfázisú heterogén rendszer, amelyben a szerves és szervetlen alkotórészek különböző méretekben és eloszlásban találhatók meg. Tulajdonságait a benne található részecskék fajsúlya, mérete, alakja, eloszlása határozza meg. Összetétele állatfajonként változó, függ az állatok korától, takarmányozásától és a tartás módjától, illetve céljától (58–59. táblázat).

58. táblázat - A szarvasmarha-hígtrágya tápanyagtartalmának alakulása a kor, illetve a tartási cél függvényében, 10%-os szárazanyag-tartalmú hígtrágyára vonatkoztatva (Koriath és mtsai. 1975) Elem

Növendék marha

Hízó marha

Tejelő tehén

N%

0,35

0,70

0,40

P%

0,12

0,18

0,06

K%

0,28

0,56

0,46

Ca %

0,19

0,20

0,21

Mg %

0,06

0,08

0,05

Na %

0,06

0,05

0,05

59. táblázat - Különböző korú sertések teljes hígtrágyájának átlagos kémiai jellemzői (%) (Csaba–Kiss–Szinay–Vermes 1978) Korcsoportok Megnevezés süldő

malac Szárazanyag

2,27

6,50

hízó 6,62

koca 7,95


Szerves trágyák

Szerves anyag

0,85

2,98

3,34

4,76

Összes szén

0,47

2,72

3,35

4,00

Összes nitrogén

0,20

0,40

0,57

0,68

Ammónia nitrogén

0,16

0,24

0,27

0,24

P2O5

0,02

0,10

0,12

0,10

K2O

0,12

0,36

0,37

0,17

CaO

0,03

0,11

0,20

0,20

MgO

0,02

0,04

0,05

0,04

Na

0,03

0,03

0,05

0,04

pH-érték

7,1

6,6

6,8

6,7

Hazai vizsgálatok szerint a hígtrágya összetevői minden esetben túlhaladják azt az értéket, amelynél még megengedhető lenne a felszíni vizekbe juttatása, ezért az élő vizektől távol kell tartani. A vizsgálatok egyben igazolják, hogy a hígtrágyák növényi tápanyagtartalma jelentős, tehát helyes a hígtrágyák mezőgazdasági hasznosítása, a mesterséges tisztítás nem jöhet szóba.

3.3. A hígtrágya felhasználása A hígtrágya-felhasználás legnagyobb problémája az, hogy folyamatosan nagymennyiségű trágya képződik, és ennek talajba juttatására csak szakaszosan van lehetőség. Éppen ezért nagy tárolótérre van szükség. A folyamatos kiszállítás érdekében sok üzemben nyárfákkal betelepített biztonsági fogadóterületeket jelölnek ki, amelyekre akkor szállítják a hígtrágyát, amikor nincs lehetőség a trágya közvetlen szántóföldi hasznosítására. A hígtrágya-felhasználás során nem a növények tápanyagellátását, hanem környezetvédelmi szempontokat kell szem előtt tartanunk. A hígtrágya a folyékony és szilárd fázis szétválasztása (fázisbontás) után vagy szétválasztás (ülepítés, szűrés, illetve ezek kombinációi) nélkül használható fel. A szűrés a mezőgazdasági üzemben legegyszerűbben szalmaszűrőkön végezhető el. A szilárd és folyékony fázis szétválasztása esetén további gondot okoz a szilárd fázis kezelése, felhasználása. Számos külföldi és hazai vizsgálat szerint a tápelemek 60–90%-a a folyékony fázisban van jelen, és a szilárd fázis elsősorban szerves anyagként hasznosítható. Hazánkban éppen ezért a szétválasztás nélküli felhasználás terjedt el szélesebb körben. A szétválasztás nélküli felhasználás esetén célszerű a hígtrágyát homogenizálni, ami az egyenletes minőség, a hidraulikus szállítás és a kijuttatás szempontjából egyaránt előnyös. A környezeti károk elkerülésére a hígtrágya felhasználásánál a talajadottságokat és az időjárásiviszonyokat kell figyelembe venni. Az adag nagyságára nézve meghatározó a talajok vízbefogadó képessége és a talajvíz felszíntől való távolsága. Mindenképpen meg kell akadályozni, hogy a hígtrágya a talajvízbe jusson! A kis vízvisszatartó és jó vízvezető képességű homoktalajon a hígtrágya azonos mennyisége mélyebb talajrétegekbe hatol, mint a nagy vízbefogadó képességű agyagtalajon. Lejtős területeken a felszíni elfolyás veszélye is fennáll, ezért itt csak nagy körültekintéssel, kis adagban alkalmazható. Télen, fagyos talajon fokozottabb mértékű az elfolyás, ezért ebben az évszakban sík területen sem szabad a hígtrágyát kijuttatni. A csapadékos tavaszi és őszi időszakban nagyobb a lemosódás mértéke, amit ugyancsak


Szerves trágyák

figyelembe kell venni. A hígtrágyát célszerű azonnal bemunkálni a talajba, ezzel csökkenthető a levegőszennyezés és a nitrogénveszteség. Általános irányelvként elfogadható, hogy mintegy 40–60 m3/ha hígtrágya használható fel évente káros következmények nélkül. A megadott értékek a helyi adottságok figyelembevételével módosíthatók. A hígtrágya közvetlen felhasználásán kívül említést érdemel komposztálása. A hígtrágyát szalmával, tőzeggel, fűrészporral vagy más nedvszívó anyaggal összekeverik, majd a szokásos módon tovább kezelik.


Mi a különbség a trágyalé és hígtrágya között?

2. hígtrágyának?

Miért kell felhasználnunk a hígtrágyát? Miért nevezik

3. Mennyi hígtrágya keletkezik egy 5000 férőhelyes szarvasmarhatelepen, illetve 500 férőhelyes sertéstelepen? Jellemezze az átlagos összetételt! 4. Milyen egyéb tényezők hatása érvényesül?

Hogyan befolyásolja a technológia az összetételt?

5.

Hogyan használható fel a hígtrágya?

6. alkalmazásnál?

Milyen

szempontokat

kell

figyelembe

venni

az

7. Mennyi hígtrágya használható fel hektáronként és évenként átlagosan a környezetszennyezés veszélye nélkül? Hogyan hidalhatók át a folyamatos termelődésből és a

8. szakaszos kijuttatásból adódó problémák?

4. Egyéb szerves trágyák Az egyéb szerves trágyákhoz tartoznak a baromfitrágya, a tőzegfekáltrágya, a komposzt és a zöldtrágyák.

4.1. Baromfitrágya Baromfitrágya sokkal kisebb mennyiségben keletkezik, mint az eddig tárgyalt szerves trágyák, mégis említésre méltó, mivel a nagyüzemi baromfitartás következtében egy-egy üzemben nagyobb mennyiségben is felhalmozódhat. Átlagos évi mennyisége állatonként: galamb 2,8 kg, tyúk 5,5 kg, liba 11,0 kg, kacsa 8,5 kg. A baromfiürülék összetételét a 60. táblázat tartalmazza.

60. táblázat - Baromfiürülék kémiai összetétele Nedvesség (%)

Szerves anyag (%)

N (%)

P2O5 (%)

K2O (%)

Tyúk

60–90

8–25

0,9–4,0

0,5–2,5

0,8–2,3

Liba

77–95

4–13

0,5–0,6

0,1–0,5

0,5–1,0

Kacsa

60–85

10–25

1,0–2,0

0,1–1,5

0,6–2,2

Galamb

50–90

3–30

0,5–5,0

0,1–2,8

0,7–2,6

Faj


Szerves trágyák

A táblázat adataiból kitűnik, hogy a baromfiürülék esetenként kevesebb vizet és általában több NPK-t tartalmaz, mint a szarvasmarha-, illetve sertésürülék. Ennek következtében koncentráltabb trágya készíthető belőle. A baromfitrágyák gyorsan bomlanak, felhasználhatók komposzt készítésére vagy istállótrágyákhoz keverve.

4.2. Tőzegfekáltrágya Az emberi ürülék is felhasználható trágyázásra. Elsősorban tőzegfekáltrágya formájában alkalmazzák. A tőzeget és a fekáliát 1:5, 1:10 arányban keverik. Az emberi ürülék nitrogénben gazdag (0,8–1,2%), így elsősorban nitrogénigényes kultúráknál használják fel.

4.3. Komposzt A komposztok alapanyagai különböző szerves hulladékok, amelyeket megfelelő adalékokkal kiegészítve kezelnek. A kezelés lényege a kiinduló anyagok többszöri átkeverése, szellőztetése, nedvesítése, ezáltal a szerves anyag lebomlik, és homogén, földszínű, morzsalékos végtermék keletkezik. A komposztok a kiindulási anyagoktól és kezeléstől függően változatos összetételűek lehetnek. Különböző, könnyen bomló szerves anyagokból készülhetnek: • zöldségfélék levél- és szárrészei),

gazdaságon belüli vagy konzervipari hulladékokból (pl.

• tőzeges fekáltrágyából,

istállótrágyából, tőzeggel felitatott hígtrágyából és

• városi szennyvíziszapokból, valamint ipari melléktermékekből.

szemétből

és

kommunális

eredetű

A szerves anyag gyors lebontását hulladékok felhasználásakor azzal segítik elő, hogy a kiindulási anyagokat lazán tárolják, többször átkeverik, vagyis aerob feltételeket biztosítanak. Az oxidáció megakadályozza a kellemetlen rothadási folyamatokat. Adalékként talajt és esetenként finom eloszlású kalcium-karbonátot (pl. cukorgyári mésziszapot) is adnak a komposzthoz. A komposzt kb. egy év alatt beérik, ilyenkor már nem ismerhető fel benne a kiindulási anyagok szerkezete. Az istállótrágya komposztálásakor hasonlóan járnak el. Az istállótrágyát és a komposztföldet (többnyire agyaggal rétegezve) rétegesen rakják fel. Az istállótrágya komposztálása során kicsi a nitrogénveszteség, és jó minőségű szerves anyag képződik. A tőzeg nagy adszorpciós képessége és baktericid hatása lehetővé teszi, hogy a komposztáláshoz különböző, kellemetlen szagú és rothadást előidéző alapanyagokat is felhasználjanak (pl. fekáliák és konzervgyári hulladékok). A városi szemetet a nagyobb városok környékén iparszerűen dolgozzák fel. A komposztokat elsősorban kertészetekben használják fel, de egyéb célra is alkalmazhatók. Szerepük a város környéki területek, városi zöld övezetek trágyázásában a legnagyobb, ahol többnyire nem áll rendelkezésre megfelelő mennyiségű istállótrágya.

4.4. Zöldtrágyák Zöldtrágyázás az az eljárás, amelyben valamilyen gazdasági növényt, mielőtt magját beérlelte volna, trágyaként alászántanak. A zöldtrágyázás növeli a talaj szervesanyag- és tápanyagtartalmát. Szerepe napjainkban inkább az erózió és defláció elleni védekezésben van. Zöldtrágyaként különböző szálas takarmánynövények vethetők. A pillangósok előnye, hogy a talaj nitrogénkészletét a velük szimbiózisban élő nitrogénkötő szervezetek révén gazdagítják. Zöldtrágyázás hatására mindenképpen nagyobb lesz a talaj művelt rétegének tápanyagtartalma, mivel a növények gyökereik segítségével a mélyebb talajrétegekből is felveszik a tápanyagot, és a zöldtömeget a felső talajrétegbe szántják be. A zöldtrágyázás hatása függ a bemunkálás időpontjától. A talaj szerves anyagát csak akkor növeli (átmenetileg), ha a szerves anyag nehezen bomló. Minél később szántjuk be a zöldtrágyát, annál nagyobb a zöldtömeg, és annál nehezebben bomló a növény szerves anyaga. A tápanyagtartalom növelése céljából éppen ellenkezőleg, 156 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Szerves trágyák

fiatalon kell a növényeket alászántani, amikor a viszonylag könnyen bomló szerves anyagukból a tápanyagtartalom gyorsan felszabadul. A virágzás előtt alászántott zöldtrágyából 10–40%-kal több nitrogén szabadul fel, mint a virágzás után alászántottból. A zöldtrágyázást általában homoktalajon, hazánkban szikes talajon is alkalmazták. Leginkább elterjedt zöldtrágyanövény a csillagfürt, a somkóró ésa napraforgó. A csillagfürt a savanyú, a somkóró a meszes homoktalajok zöldtrágyanövénye. A napraforgót szikes- és homoktalajok szervesanyag-tartalmának növelésére alkalmazzák, mivel nagy a cellulóz- és lignintartalma. A napraforgó beszántása a szikesek fizikai tulajdonságait is javítja, a talajt lazítja. A szegletes lednek, a bíbor here, a vörös here, a szöszös bükköny, a nyúlszapuka, a lóbab, a repce és a mustár is felhasználható zöldtrágyázásra. Az olajretek, a fehér mustár és a facélia nematicid hatású zöldtrágyanövény. A növekvő műtrágya-felhasználás idején a zöldtrágyázás fokozatosan háttérbe szorult. Kimutatták, hogy gazdaságosabb a másodvetésű zöldtrágyanövényeket takarmányként hasznosítani. A zöldtrágyázás kedvezőtlenül hat a talaj vízkészletére, elvonja a vizet az utána következő főnövénytől. Napjainkban a gyümölcsösök talajának védelmére vetnek a sorok közé zöldtrágyanövényeket, ezzel megakadályozzák a felső talajréteg erózió, illetve defláció miatti károsodását.

4.4.1. Kérdések 1. fel?

Mi jellemző a baromfitrágyákra, hogyan használhatók

2.

Hogyan használható fel trágyázásra az emberi ürülék?

3. Milyen anyagok komposztálhatók? Milyen adalékokat használhatnak a komposztálás során, mi ezek célja? A komposztok felhasználása. 4. Mi a zöldtrágyázás eredeti célja, és mi a szerepe napjainkban? Milyen zöldtrágyanövényeket használunk savanyú, illetve lúgos talajon?


5. fejezet - A trágyázás agrokémiai alapjai Ebben a fejezetben a trágyázás agrokémiai szempontjait tárgyaljuk. A szerves trágyák használatát az előző fejezetben ismertettük, ebben a fejezetben a műtrágyák alkalmazását foglaljuk össze. Foglalkozunk a műtrágyák használhatóságát meghatározó tulajdonságokkal, összefoglaljuk a termés mennyiségére és minőségére, a talajra, illetve a környezetre gyakorolt hatásukat.

1. Nitrogéntrágyázás A nitrogéntrágyák növelik legnagyobb mértékben a termést, optimális adagban alkalmazva javítják a minőséget, túladagolásuk azonban számos veszélyt rejt magában, kárt okozhat. A szükségesnél nagyobb mennyiségű nitrogén termésdepressziót, káros nitrátfelhalmozódást okoz, rontja egyes termékek (pl. cukorrépa, napraforgó) minőségét és a tárolhatóságot. A felesleg fokozza a kultúrák gombás betegségek elleni fogékonyságát. A talajban felhalmozódó NO3-N kimosódik, és szennyezi a természetes környezetet. A potenciális károsító hatások a nitrogénműtrágyák pontos adagolását kívánják meg. A helyes adagok megállapítását nehezíti, hogy a talajból mobilizálódó készletek csak közelítő pontossággal becsülhetők.

1.1. A műtrágyák megválasztása Az ammóniumsók és a karbamid savanyítják a talajt, savanyító hatásuk azonban eltérő mértékű. Ezért savanyú és savanyodásra hajlamos, kis pufferkapacitású talajokon kerülni kell az ammóniumsók (különösen az ammónium-szulfát) használatát, ugyanis az ammóniumsók nitrifikációja és savanyú fiziológiás kémhatása fokozza a savanyúságot. Előnyben kell részesíteni viszont a kalcium-karbonát-, illetve dolomittartalmú mészammon-salétromot, mivel e műtrágyák adaléka mérsékli savanyító hatásukat. Hazánkban az ammmónium-nitrátot, a Pétisót és az Agronitot használják a legnagyobb mennyiségben. Az ammónium-nitrát alap- és fejtrágyázásra egyaránt alkalmas. A gabonák tavaszi fejtrágyázásánál előnye más műtrágyákkal szemben, hogy jól és gyorsan hasznosul. Az ammónium-szulfát termelése és felhasználása erősen lecsökkent, a forgalmazott nitrogénnek csak 1–2%-a; a rizs műtrágyázására használják. A dolomittartalmú Agronit használata a magnéziumpótlás szempontjából csak a magnéziumszegény, savanyú talajokon indokolt, a réti és szikes talajokon nem. Az említett műtrágyákon kívül egyre nagyobb mennyiségben használnak fel karbamidot is, amely talaj- és permetezőtrágyaként, továbbá folyékony műtrágyák nitrogénkomponenseként egyaránt használható. A karbamid használatának előnyei: • A műtrágya szállítási, raktározási és kiszórási költsége kisebb, mint az egyenértékű pétisóé vagy ammónium-nitráté. • A növények levélen keresztül is képesek hasznosítani. Vizes oldata kevésbé perzseli a növényeket, mint más nitrogénműtrágyák azonos hatóanyagú oldata. • Különböző növényvédő szerekkel együtt kipermetezhető, így a kijuttatás esetenként nem okoz többletköltséget; az öntözővízbe is adagolható.

is

• Kémiailag semleges anyag, ezért a műtrágyaszóró és permetezőberendezéseket sem szilárd, sem oldat formában nem károsítja; repülőgépről is jól szórható. A kedvező tulajdonságok ellenére a karbamid káros hatású lehet, ha nem tartjuk be használatának szabályait. A káros hatások a műtrágya tulajdonságainak ismeretében kiküszöbölhetők. Talajtrágyaként szemcsés karbamidot, permetezőtrágyaként kristályos karbamidot használjunk. A karbamid a talajba juttatva gyorsan átalakul az ureáz enzim hatására: ureáz H2O 158 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

A trágyázás agrokémiai alapjai CO(NH2)2 ⎯ ⎯ → CO2 + 2NH3 ⎯ ⎯ → (NH4)2CO3 Az átalakulás sebessége a hőmérséklet, a nedvességtartalom és a levegőzöttség függvénye. Az ureáztermelő mikroorganizmusok aerob szervezetek. Száraz talajban a karbamid átalakulása vontatott, de a levegőtlenséget okozó túlzott nedvességtartalom is kedvezőtlen. Jó szerkezetű talajokon az átalakulás általában néhány nap alatt végbemegy. A keletkező ammónium-karbonát disszociál, az NH4+-ionok levegős talajon gyorsan nitrifikálódnak. A karbamid alkalmazásának szabályai: 1. Kiszórás után azonnal be kell munkálni a talajba, mert bomlása a talajfelszínen is megindul és nitrogénveszteséget okozhat. 2. Egy-két héttel a vetés előtt kell kijuttatni, ugyanis a lebomlás során képződő ammónia (különösen nagy adagok esetén) csírázásgátló hatást fejthet ki. A vetés előtti kijuttatás azért is indokolt, mivel Rotini kimutatta, hogy a karbamidból a talajoldatban ammóniumcianát képződhet: CO(NH2)2←→NH4 – O – C ≡ N. A Wöhler által felfedezett reakció reverzíbilis, egyensúlyi állapotban 5,6% ammónium-cianát van jelen. Az ammónium-cianát már kis mennyiségben is mérgező a növényre. A karbamid bomlásával egyidejűleg az ammónium-cianát visszaalakul karbamiddá, majd ammóniára és szén-dioxidra bomlik. Az ammónium-cianát mérgező hatását a legtöbb növényben jelen lévő cianáz enzim is csökkenti, amely a cianátokat bontja. Ha a karbamidot nagy adagban alkalmazzuk, a képződő ammónia gátolhatja a nitrifikálóbaktériumok tevékenységét. A talajban átmenetileg nitritionok halmozódhatnak fel, ami ugyancsak káros: a nitrition gátolja a legtöbb magasabb rendű szervezet életműködését, ezenkívül anaerob viszonyok között denitrifikáció léphet fel. Az eddigi hazai összehasonlító kísérletek tapasztalatai szerint a karbamidműtrágya 100–150 kg N/ha adagja egyenértékű más nitrogénműtrágyák hatásával. A karbamidot talajtrágyaként használva, gáz alakú ammóniaveszteség is felléphet. Meszes, szerves anyagban szegény, laza homoktalajon nagyobb a veszteség, mint a savanyú, szerves anyagban gazdag, kötött talajokon, amelyek az ammóniát megkötik. A karbamid is savanyítja a talajt. A lebomlási folyamatban képződő ammónium-karbonát ugyan átmenetileg lúgosít, de az ammóniumionok nitrifikációja hidrogénion-termeléssel jár, vagyis savanyít. A karbamidot széles körben használják permetezőtrágyázásra. A permetezőtrágyázás nem helyettesítheti, de hasznosan kiegészítheti a nitrogénellátásban a talajtrágyázást. Elsősorban a minőség javítása érdekében használják kiegészítő trágyaként. A különböző növényfajok koncentrációtűrő képessége eltérő, ezért az egyes kultúráknál más-más koncentrációjú oldatot kell használni. A zöldségfélék legnagyobb része csak 1% alatti oldatokkal permetezhető, a gyümölcsfélék általában 1%-os oldattal, míg a burgonya és cukorrépa 5%-os és a gabonafélék 10–15%-os oldattal is károsodás nélkül permetezhetők. A növények koncentrációtűrése a permetfinomságtól is függ, ezzel magyarázható, hogy a különböző munkákban javasolt koncentrációk eltérnek egymástól. Ködszerű porlasztás esetén a karbamidoldat a megadottnál nagyobb koncentráció esetén sem idéz elő perzselést, illetve nekrózist a növények levelein. A nagy töménységű folyékony nitrogénműtrágyák kizárólag talajtrágyaként használhatók. A cseppfolyós ammónia felhasználása hazánkban kismértékű. A folyékony nitrogénműtrágyák közül a karbamid- és ammónium-nitrát- (UAN-)oldatok használata terjedt el. A folyékony műtrágyák alkalmazása esetén válhat szükségessé a nitrifikációgátlók alkalmazása a kimosódási nitrogénveszteség elkerülése érdekében. Ilyen pl. a N-Serve néven ismert 2-klór-6-(triklór-metil)-piridin.

1.2. Az adagok megállapítása A nitrogénműtrágya-adagok nagysága elsősorban a növényfaj nitrogénigényétől és a talaj nitrogénháztartásától függ. Az utóbbit a mikroorganizmusok tevékenysége, az elővetemény és a kimosódási veszteségek határozzák meg. A nitrogénadagok megállapításánál tekintettel kell lennünk a termőhely adottságaira és a nitrogéntrágyázás 159 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

A trágyázás agrokémiai alapjai

potenciális környezetkárosító hatására. Az egyes növényfajok nitrogénigényének jellemzésére – a pillangósokat kivéve – jól használható a terméssel kivont nitrogénmennyiség. (Lásd a következő fejezetet.) Fontos, hogy a növények nitrogénellátása folyamatos legyen, vagyis a vegetációs periódus minden szakaszában megfelelő nitrogén álljon rendelkezésre. Száraz időben permetezőtrágyázással pótolható a növény aktuális igénye. Gabonánál a nitrogénadagot többnyire megosztva, őszi alaptrágyaként, tavaszi fejtrágyaként és esetenként később alkalmazott kiegészítő nitrogéntrágyaként adják. A nitrogénadagok megosztása csökkenti a dőlésveszélyt, és kedvezően hat a termés minőségére. A környezetszennyezés elkerülésére az őszi adagot minimálisra kell csökkenteni.

1.2.1. Kérdések 1. hatásai?

Melyek a nitrogénműtrágyázás kedvező és kedvezőtlen

2.

Hogyan küszöbölhetők ki a kedvezőtlen hatások?

3. fejtrágyázáshoz, illetve permetezőtrágyázáshoz?

Milyen

4. felhasználásakor?

Mire kell ügyelnünk a karbamid talajtrágyaként való

5. Milyen permetezőtrágyázásra? Különböző növényfajok tűrőképessége!

műtrágyákat

töménységben

használunk

alaptrágyázáshoz,

használható

a

karbamid

6. válhat szükségessé a nitrifikációgátlók alkalmazása?

Milyen folyékony nitrogénműtrágyákat ismer, miért

7. nagyságát, és mire kell ügyelni a kijuttatás során?

Mi szabja meg alapvetően a nitrogénműtrágya-adagok

2. Foszfortrágyázás A foszfor elősegíti a virág és magképződést, javítja a minőséget. A foszfortrágyázás növeli a talaj termékenységét, csökkenti a termésingadozást. Az 53. ábrán a gabonaegységben kifejezett termések alakulása látható a talaj oldható foszfortartalmának függvényében. A jobb ellátottság mellett nemcsak növekszik a termés, hanem csökken az ingadozás is.

53. ábra - A termés mennyisége és ingadozása különböző P-ellátottságú talajokon (Buchner, Sturm 1980)



A foszfortrágyázásnál figyelembe kell vennünk a foszforvegyületek rossz oldhatóságát. A talaj 300–600 kg/ha nagyságrendű könnyen oldható foszforkészletéből mindössze 1–2 kg van oldott formában jelen a talajoldatban. A növények ellátását éppen ezért az újra oldódás sebessége határozza meg. A gabonáknál pl. legalább hússzor kell megújulnia a talajoldatban jelen lévő mennyiségnek ahhoz, hogy a növényállomány szükségletét fedezze. Különösen nagy a növények igénye a bokrosodás és kalászolás közé eső mintegy húsznapos időszakban, amikor a fejlődés igen intenzív. A kedvezőtlen átalakulási folyamatok következtében a műtrágyák foszforvegyületeinek oldhatósága rohamosan csökken a talajban. Éppen ezért még a talajvizsgálatok alapján megfelelően ellátott talajokon is célszerű valamennyi foszfort pótolni, hogy friss, könnyen oldható foszfátok legyenek jelen, a foszfortrágyázás csak az igen jól ellátott talajokon mellőzhető. Az 1970-es 80-as években – az intenzív műtrágyázás időszakában – általában a növények igényét meghaladó foszforadagokat használtak. A műtrágyázási szaktanácsadás ajánlásai is erre ösztönöztek. Így alakult ki a pozitív foszformérleg: több foszforműtrágyát használtunk fel, mint amennyit a terméssel elvontunk. Az utóbbi évtizedben éppen ellenkezőleg, negatív a mérleg, mivel csak néhány kg/ha a felhasználás országos átlagban, ami veszélyezteti talajaink termékenységét. Az adagokat a talajvizsgálatok figyelembevételével állapítják meg; külföldön is a bőséges foszfortrágyázás javasolt. Németországban pl. még megfelelő ellátottság esetén (C) is a terméssel kivont foszfor másfélszeresét javasolják felhasználni, fenntartó adagként (54. ábra). Gyenge ellátottságnál (A) 2,5–3,0, közepes ellátottságnál (B) 2,0–2,5 szorzók alkalmazását javasolják. Jó ellátottság (D) esetén a terméssel elvont mennyiségek pótlását tartják szükségesnek, és csak az igen jó (E) kategóriában nem javasolnak pótlást. A különböző adagokkal az ellátottság hosszabb idő alatt a megfelelőhöz közelít. A hazai ajánlások nem differenciálnak ilyen erőteljesen, de tendenciájukban hasonlók.

54. ábra - Javasolt P-adagok, különböző ellátottságú talajokon (Vetter 1974)

A foszforműtrágya-adagok megállapításánál figyelembe kell vennünk a talajok kémhatását és karbonátosságát is. Szélsőségesen savanyú talajokon (pH < 5,0), valamint nagy kalcium-karbonát-tartalmú talajokon a lekötődés nagyobb. Savanyú, kötött talajokon anionadszorpcióval kell számolnunk. Hazánkban legelterjedtebb a szuperfoszfát használata, amelyet granulált és sima (őrölt) formában hoznak forgalomba. A granulált műtrágya lassabban oldódik, és így a kedvezőtlen lekötődési folyamatok lassabban játszódnak le, mint a sima szuperfoszfát esetén. A dikalcium-foszfát és dikalcium-foszfát-tartalmú összetett műtrágyák citrátoldhatóságuk miatt csak savanyú talajon használhatók. A foszforműtrágyát alaptrágyaként adjuk; a trágyaadagok megosztása általában nem szokásos. A műtrágya ésszerűbb felhasználása érdekében egyes kultúráknál (pl. gabonaféléknél) sortrágyázást is alkalmaznak. A sortrágyázás helyileg nagy tápanyag-koncentrációt okoz, s ezzel elősegíti a növények kezdeti fejlődését. 161 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


A tartalékoló trágyázás lényege, hogy több év adagját egyszerre adják ki. Hazánkban nem terjedt el, mivel talajaink nagy részén fennáll a lekötődés veszélye. A feltöltő trágyázás célja a gyengén ellátott talajok ellátottságának növelése egyszeri nagy adaggal vagy többszöri emelt adagokkal. A szuperfoszfáttal való feltöltés nem javasolható, mivel a vízoldható foszforvegyületek gyorsan átalakulnak a talajban. Feltöltésre elsősorban olcsó, kis oldhatóságú foszfátok, pl. finomra őrölt szekunder nyersfoszfátok vagy Thomas-salak-őrlemény javasolhatók, ha rendelkezésre állnak. Mindkettő csak savanyú talajon alkalmazható eredményesen. Használatuk nem terjedt el, mivel csak importból hozzáférhetők. Külföldről monoammónium-foszfátot, diammónium-foszfátot, esetenként triple-szuperfoszfátot szereztünk be, elsősorban a folyékony műtrágyák előállításához. A foszfor túladagolásának nincs közvetlen káros vagy kedvezőtlen hatása, nem okoz termésdepressziót. A foszforműtrágyák nem savanyítják jelentős mértékben a talajt. Közvetett hatásként csökkent cinkfelvétel következhet be a talajban képződő cink-foszfát gyenge oldhatósága miatt.

2.1. Kérdések 1.

Miként befolyásolja a foszfortrágyázás a termést?

2.

Mi indokolja a bőséges foszfortrágyázást?

3. foszforadagok megállapításánál?

Milyen talajtulajdonságokat kell figyelembe venni a

4. anyagokat használhatunk feltöltésre?

Mi a tartalékoló, illetve feltöltő trágyázás célja? Milyen

5.

Milyen a hazai foszforműtrágya-választék?

3. Káliumtrágyázás A kálium kedvezően hat a termés mennyiségére és minőségére. Káliumhiányos talajokon növeli a szárazanyagprodukciót, javítja a gabonafélék és a kukorica szárszilárdságát. Elősegíti a szénhidrátok (cukrok, keményítő, cellulóz) képződését. Véd a stresszhatásokkal szemben, fokozza a növények fagytűrő képességét, javítja a vízháztartást és a betegség-ellenállóságot. A káliumtrágyázás elengedhetetlen része a növények harmonikus tápanyagellátásának. A terméssel elvont kálium mennyisége viszonylag nagy. A gabonafélék termésével átlagban 100–150 kg, a kapásokkal mintegy 200–250 kg K2O-nak megfelelő kálium hatóanyagot vonunk el hektáronként. Ennél is nagyobb a zöldség- és gyümölcsfélék káliumigénye, a terméssel elvont hatóanyag mennyisége meghaladja a 300–350 kg-ot. A káliumtrágyázás során a növény igényén kívül a talaj káliumellátottságát, az agyagtartalmat és az agyagminőséget kell figyelembe venni. Minél nagyobb a talaj agyagtartalma, annál több kicserélhető káliumot kell tartalmaznia azonos ellátottság eléréséhez. A hazai talajok agyagásvány-összetételét röntgendifrakciós vizsgálatok alapján Stefanovitsés mtsai. jellemezték. Térképet szerkesztettek, amelyen feltüntették a domináns agyagásvány-társulásokat(55. ábra). A társulások a jelmagyarázatban a növekvő káliumkötő képesség sorrendjében követik egymást. A térképen a sűrű, keresztirányú vonalkázás jelzi azokat a területeket, ahol a szmektitek dominánsak és így a legnagyobb a káliumfixálás veszélye. Hangsúlyoznunk kell azonban, hogy a káliumfixálás csak 15% agyagtartalom felett számottevő.

55. ábra - Magyarország agyagásványtérképe (Stefanovits és mtsai. 1984)



A talajok káliumháztartásának jellemzésére további térképek is készültek. Az egyik a káliumhordozó (csillám, illit, káliumföldpátok) és a káliumkötő ásványok (szmektitek) arányát, valamint az agyagtartalmat tünteti fel. A talajok káliumszolgáltatása akkor tekinthető jónak, ha az agyagtartalom jelentős és a hányados számértéke is nagy. A műtrágyázási szaktanácsadásban közvetlenül hasznosítható a másik térkép, amelyen az agyagtartalmat és az agyagásványok mennyiségét ábrázolták. A káliumkötés a két adat szorzatával jellemezhető. Ha az értékszám kisebb, mint 8, a káliumkötés elhanyagolható, 8–16 között mérsékelt 16–32-ig jelentős, 32 felett igen erős. A térképek jól érzékeltetik azokat a különbségeket, amelyek a káliumszolgáltatás, valamint a káliumműtrágyázás várható hatása tekintetében fennállnak. Élesen elkülönülnek a dunántúli dombsági tájak és a Duna–Tisza közi homokhát kevés káliumot szolgáltató, de a káliumműtrágyák érvényesülését nem akadályozó talajai az Alföld és az Északi-középhegység káliumot erősen megkötő talajaitól. A térképek segítségével a mélyebb rétegek káliumszolgáltatásáról, illetve -megkötéséről is képet alkothatunk. Az ország nagy részén a művelt réteg alatti rétegek káliumellátottsága jelentősen eltér a feltalajétól, erre a jövőben több figyelmet kell fordítani. A káliumtrágyázásra kálium-klorid és kálium-szulfát műtrágyákat használunk. Egyes növényfajok kloridra érzékenyek, ezért trágyázásukra a kálium-szulfát használata javasolt. Kloridérzékeny növény a dohány, a burgonya, a bogyós gyümölcsök és a szőlő. A gabonafélék, a répa, a vörös here, a lucerna, továbbá a rétek és legelők növénytársulásai nem érzékenyek, így trágyázásukra kálium-klorid használható. A klorid kedvezőtlen hatása nagy adagban alkalmazva a kloridra nem érzékeny növényeknél is jelentkezhet. A káliumműtrágyák savanyító hatása azon alapszik, hogy K+-ionok kicserélik a talajkolloidokon adszorbeált H+ionokat, ezzel növelik a savanyú talajokon az aktuális savanyúságot.

3.1. Kérdések 1. Mennyi káliumot vonunk el a talajból évente a gabonafélék, kapások, zöldség- és gyümölcsfélék termésével? 2. káliumadagok megállapításánál?

Milyen talajtulajdonságokat kell figyelembe venni a



3.

Mi a szerepe az agyag mennyiségének és minőségének?

4. káliumellátottságának jellemzésére?

Milyen

5. kultúráknál?

Mi a jelentősége a kálium-szulfát használatának egyes

térképek

készültek

a

hazai

talajok

4. Mésztrágyázás, kémiai talajjavítás 4.1. Mésztrágyázás A műtrágyázás, az intenzív talajhasználat, és a savas esők hatására végbemenő kilúgzási folyamatok csökkentik a talajok oldható kalciumtartalmát, fokozzák a savanyúságot. A terméssel évente elvont kalcium mennyisége gabonaféléknél 15–30, kapásoknál 50–90, pillangósoknál 150–200 kg/ha. A növények kalciumellátása karbonátos és telített talajokon zavartalan. A kis adszorpciós kapacitású, savanyú homoktalajokon kicsi a Ca 2+koncentráció a talajoldatban, ezért e talajokon a növények táplálása szempontjából is fontos a kalciumutánpótlás. A kis pufferkapacitású talajokon a savanyító hatások erőteljesebben érvényesülnek. A növények kalciumigényének egy részét a szuperfoszfát, illetve annak gipsztartalma fedezi. A talajsavanyúság megszüntetésére azonban mésztrágyázással és kémiai talajjavítással kalcium-karbonátot vagy kalcium-karbonáttartalmú anyagokat kell adnunk. A kis adagú (0,5–2,0 t/ha CaCO3 nagyságrendű) mésztrágyázás célja a talajok savanyodásának megelőzése, illetve a savanyú talajok aciditásának mérséklése, a kalciumhiány csökkentése. A nagyobb műtrágyaadagok valamennyi karbonátmentes talajon szükségessé teszik a műtrágyák savanyító hatásának ellensúlyozását mésztrágyázással.

4.2. Kémiai talajjavítás A kémiai talajjavítás célja a talajok kedvezőtlen fizikai és kémiai tulajdonságainak megváltoztatása, ami csak lényegesen nagyobb adagokkal érhető el. A savanyú talajok javítására általában 5–20 t/ha kalcium-karbonátot tartalmazó javítóanyagot használnak fel. A savanyú talajok javítása kalcium-karbonáttal azon alapszik, hogy a kalcium-karbonát szénsavas vízben kalcium-hidrogén-karbonáttá alakul: CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 A lúgosan hidrolizáló kalcium-hidrogén-karbonát tompítja a talajoldat savanyú kémhatását. A vegyület disszociációjában keletkező Ca2+-ionok kicserélik a kolloidokon megkötött H+-ionokat. A kicserélt H+-ionok a HCO3–-ionokkal szénsavat képeznek. A savanyú talajok pH-ját ásványi talajok esetében nem célszerű 6,5 fölé emelni, mert ez a mikroelemellátásban okozhat zavart, nagy szervesanyag-tartalmú talajokon pedig csak pH = 6ig javasolt a kémhatás javítása. A javítóanyag adagokat a hidrolitos aciditás és a kötöttség alapján állapítják meg. A kolloidokon adszorbeált kalciumionok a kolloidokat koagulálják, morzsaelemek képződését teszik lehetővé, amelyek megfelelő szerves ragasztóanyagok jelenlétében morzsákká állnak össze. A savanyú kémhatás megszűnése kedvezően hat a növények tápanyagfelvételére és a talaj mikrobiológiai életére. A morzsás szerkezet kialakulása jobb levegő- és vízgazdálkodást tesz lehetővé, ami ugyancsak kedvezően befolyásolja a növények tápanyag-gazdálkodását és a tápanyag-gazdálkodás szempontjából fontos mikrobák élettevékenységét is. Savanyú talajokon a hidrolitos aciditás és a talajok kötöttsége alapján számított dózisoknál kisebb adagokkal is kedvező hatás érhető el. A kisadagú meszezés nagyobb területek eredményes javítását teszi lehetővé a korlátozott mennyiségben rendelkezésre álló, jó minőségű javítóanyagokkal. A kémiai talajjavítás hatása a javítóanyag dózisnagyságától és a talajtulajdonságoktól függően 5–15 évig érvényesülhet. A már egyszer javított területek újbóli elsavanyodását megakadályozó kisadagú meszezést fenntartó meszezésnek nevezzük.



Lúgos kémhatású talajok javítására gipszet használnak. A javító hatás azon alapszik, hogy a gipsz karbonátos talajon (lúgos szikesen) is jól oldódik. Az oldatban jelen lévő nátrium-karbonáttal kémiai reakcióba lép: Na2CO3 + CaSO4 = Na2SO4 + CaCO3 A gipsz disszociációjából származó Ca2+-ionok pedig kicserélik a kedvezőtlen hatású Na+-ionokat is az adszorpciós felületről. A javítás eredményessége nagymértékben függ attól, hogy az előző kémiai reakcióban képződő nátrium-szulfát, illetve az ioncsere során felszabaduló Na+-ionok ki tudnak-e mosódni. A lúgos kémhatású talajok javítására felhasználhatók más savanyúan hidrolizáló sók is, valamint kéntartalmú anyagok, pl. lignit, amelyekből mikrobiológiai oxidációban kénsav, illetve szulfátok képződnek. A javítóanyagszükségletet kationcsere-vizsgálatok és ülepítési próbák alapján állapítják meg. A kémiai talajjavítás csak a megfelelő tápanyag-ellátáshoz szükséges trágyázással egybekötve eredményes, mint ahogy a trágyázás hatása is függ a talaj kémhatásától. Éppen ezért a talajjavítás és a trágyázás két, egymástól el nem választható agrotechnikai művelet, amelyet mindig összhangban kell elvégezni.


Mi a mésztrágyázás és a kémiai talajjavítás célja?

2. Hogyan állapítják meg a javítóanyag-szükségletet?

Min alapszik a savanyú, illetve lúgos talajok javítása?

3. között?

Mi a különbség a kisadagú és a fenntartó meszezés

5. Magnéziumtrágyázás Magnéziumhiányos talajokon a növények magnéziumtartalma és a termés is növelhető magnéziumtrágyázással. A magnézium elősegíti a szénhidrátok képződését, ezért kedvezően befolyásolja a burgonya, a cukorrépa, a gyümölcs és a szőlő minőségét. Réteken és legelőkön az állatok magnéziumellátása szempontjából is fontos a magnéziumtrágyázás. A magnézium említett hatása még magnéziumszegény talajokon is csak megfelelő NPKellátás mellett érvényesül. A magnéziumhiány fokozódik az intenzív talajhasználattal, a talajok savanyodásával, kilúgzódásával. Az országos talajvizsgálat adatai szerint a hazai talajok nagy része magnéziummal jól, és csak mintegy 10% gyengén, illetve közepesen ellátott. Viszonylag nagy kiterjedésben fordulnak elő magnéziumhiányos talajok a Nyírségben és Somogy megyében, ezeken a magnézium pótlásáról feltétlenül gondoskodni kell. Magnéziumtrágyázásra elsősorban vízoldható vegyületek (Keserűsó, Kieserit) javasolhatók. Savanyú talajokon felhasználhatók a dolomittartalmú műtrágyák (Agronit, Kardonit) is. A magnéziumtartalmú káliumműtrágyák (Kornkáli, Patentkáli stb.) előnye, hogy hatóanyaguk vízoldható. A magnéziumigényes kultúrák rendszerint káliumigényesek is, így a két elem együttes pótlása nem okoz aránytalanságot az ellátásban. A felsorolt magnéziumtrágyák közül a Keserűsó (MgSO4·7H2O) maradék nélkül oldódik vízben, ezért általában permetezőtrágyázásra használják, 5%-os oldat formában. A permetezőtrágyázás a gyümölcs- és szőlőtermesztésben, valamint a szántóföldi kultúrákban egyaránt alkalmazható. Gabonaféléknél pl. a kalászolás időszakában alkalmazva hozzájárul a zászlóslevél életben tartásához és ezen keresztül az ezerszemtömeg növeléséhez. Keserűsó permetező trágyázásával növelhető a burgonya keményítő-, a cukorrépa cukor-, a napraforgó olajtartalma. A permetezőtrágyázás magnéziumszegény talajon nem pótolhatja a talajtrágyázást. A Kieseritet (MgSO4·H2O) valamivel kisebb oldhatósága miatt talajtrágyaként használjuk. A különböző szántóföldi kultúrák termésével elvont magnéziummennyiséget a 61. táblázat tartalmazza. A trágyázás során egyrészt a növények igényét, másrészt az egyéb tápanyagokkal való ellátást is figyelembe kell venni. A növekvő műtrágya-felhasználás, ezen belül a nagyobb arányú káliumadagolás szükségessé teszi a magnézium pótlását, különösen magnéziumhiányos talajokon és magnéziumigényes kultúrák esetében.

61. táblázat - A terméssel kivont magnézium mennyisége (kg/ha) 165 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


Növény

Kivont MgO

Gabonafélék

8–14

Cukorrépa

47–56

Takarmányrépa

25–36

Burgonya

25–28

Lucerna

21–28

Hereszéna

38–43

Réti széna

20–30

Magnéziumszegény, savanyú talajokon dolomittal vagy dolomittartalmú javítóanyagokkal a kémhatás állapot rendezése mellett a talajok magnéziumtartalma is növelhető. Erre a célra különösen az úgynevezett önporló dolomitok alkalmasak, amelyek képződési viszonyaik folytán finomszemcsések és könnyebben oldódnak, mint más dolomitok.

5.1. Kérdések 1. szükség a magnézium pótlására?

Hazánkban milyen talajokon, illetve kultúráknál van

2.

Milyen vegyület használható permetezőtrágyázásra?

3. talajtrágyázásra?

Milyen magnéziumvegyület és műtrágyák használhatók

4. felhasználása?

Milyen

talajokon

jöhet

szóba

a

dolomitok

6. Mikroelemtrágyázás A mikroelemtrágyák megválasztásánál az alábbi szempontokat kell figyelembe venni: A mikroelemek felvétele, illetve vegyületeik oldhatósága nagymértékben függ a talaj kémhatásától. A molibdén kivételével a savanyú kémhatástartományban jobban felvehetők. A vízoldható mikroelemvegyületek többsége lúgos kémhatású talajban nehezen oldható vegyületekké alakul át, és a növények számára csak részben hozzáférhető. Kivételt képeznek a kelátok. Savanyú talajon fennáll a túladagolás veszélye, mivel a növények csak kis mennyiségben igénylik a mikroelemeket, és a nagy dózisok toxikus hatásúak lehetnek. A túladagolás elkerülésére savanyú talajon lassan ható, kis oldhatóságú mikroelemtrágyákat használunk. Az eddigiekből következik, hogy lúgostalajon a vízoldható mikroelemtrágyáktól csak mérsékelt hatás várható. A növények mikroelemellátásáról lúgos kémhatású talajon kelátokkal vagy permetezőtrágyázással gondoskodhatunk. A kelátok azért használhatók talajtrágyaként, mivel vízoldható vegyületek, de csak kismértékben disszociálnak, emiatt a lúgos talajon nem csapódik ki a mikroelemtartalom. A mikroelemeket oldat formában a növényzetre permetezve kiküszöbölhetjük a talaj kémhatásának kedvezőtlen hatását. A permetezőtrágyázáshoz vízoldható vegyületekre van szükség. A kelátok talaj- és permetezőtrágyaként egyaránt felhasználhatók. Permetezőtrágyázásra az egyszerű, szervetlen, vízoldható vegyületek is alkalmasak. Savanyú talajon viszont helyesen kell a dózisokat megválasztani, mert a könnyen oldódó vegyületek savanyú kémhatás mellett, nagy koncentrációban alkalmazva káros hatást válthatnak ki, ezért a savanyú talajokon a 166 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


vízoldható trágyák helyett a gyenge savakban oldható, lassú hatású mikroelemtrágyákat használjuk. A túladagolás permetezőtrágyázással is elkerülhető. A vas pótlásáról csak karbonátos talajon kell gondoskodnunk, mivel ezekből a növény a vasat nem tudja felvenni. A vashiány tüneteit többnyire szőlőn és őszibarack-kultúrákban figyeltek meg. A vas hiánya a Balaton vidéki szőlőkben, de más borvidékeken is előfordul. A talaj trágyázása szervetlen vassókkal általában nem jár eredménnyel, mivel a talajtulajdonságok következtében a vasionok kicsapódnak. Így a vas pótlása csak permetezőtrágyázással vagy kelátok alkalmazásával lehetséges. A mangánhiány ritka Magyarországon. Savanyú talajokon éppen ellenkezőleg, toxikus mennyiségek oldódhatnak. Nagy szervesanyag-tartalmú talajokon fémadszorpció révén kötődhet meg, karbonátos talajokon pedig a kémhatásviszonyok akadályozhatják felvételét. Lúgos kémhatású talajokon a mangán-szulfátot savanyúan ható nitrogénműtrágyákkal célszerű a talajba juttatni vagy permetezőtrágyákat kell alkalmazni. A rézhiánya is nagy szervesanyag-tartalmú talajokon, továbbá olyan homokos podzoltalajokban fordul elő, amelyek összes réztartalma kicsi. Az említett talajokon, továbbá karbonátos talajokon, ahol a felvétel korlátozott, szükség szerint réztrágyázás alkalmazható (pl. gabonaféléknél). A cink hiánya is többnyire a kedvezőtlen felvételi viszonyok következménye. A már említett tényezőkön kívül a nagy foszfortúlsúly is indukálhatja. A cink pótlása a kukoricánál válhat szükségessé; talaj- és permetezőtrágyázás egyaránt alkalmazható. A molibdén a legtöbb talajban kellő mennyiségben fordul elő. Pótlása esetenként válhat szükségessé savanyú talajokon, ahol anionadszorpció révén megkötődik. A molibdénhiány savanyú talajon meszezéssel megszüntethető. A molibdéntrágyákat csak szükség esetén, kis adagban alkalmazzák. Az egyes kultúrnövények molibdénigénye eltérő. A keresztesvirágúak és ezek közül a káposztafélék (karfiol, bimbós kel) több molibdént igényelnek. A pillangósok, illetve a velük szimbiózisban élő gümőbaktériumoknak is szükségük van molibdénre a nitrogenáz aktiválásához. Rétek, legelők és takarmánynövények trágyázására 150–200 g/ha nátrium-molibdenát használható fel 4–6 évenként, mivel a nagy molibdéntartalmú takarmány molibdenózist okozhat a kérődzőknél. A káposztafélék (karfiol, bimbóskel) trágyázására 0,5–2,0 kg/ha használható évente. A bórtrágyázás is csak nagy körültekintéssel végezhető. Az egyszikűek igénye lényegesen kisebb, mint a kétszikűeké, és valamennyi kultúra érzékeny a bór feleslegre. A javasolt bóradagok általában 0,5–3,0 kg/ha közé esnek, többnyire nem haladják meg az 1–2 kg/ha adagot. A kis mennyiségek egyenletes kijuttatása szilárd formában csak úgy lehetséges, ha a bórvegyületet makroelemtrágyákhoz keverjük (pl. bórszuperfoszfát). Permetezőtrágyázásra 0,2–0,3%-os oldatokat használunk, a kipermetezett mennyiség ne legyen több 0,3–0,5 kg/ha-nál. A bórtrágyázást cukorrépánál és burgonyánál a szénhidrátképzés, lucernánál és hereféléknél a termékenyülés elősegítésére alkalmazzák a magtermesztésben. A gyümölcsféléknél is kedvező hatású a termékenyülésre és szénhidrátképzésre. A bór pótlásáról bórszegény és frissen meszezett talajokon kell gondoskodnunk, mivel a meszezés hatására a pH emelkedik és a bórfelvétel csökken. A bórtrágyázással nagyobb terméstöbblet érhető el, mint általában a többi mikroelemmel, a többlet bórigényes kultúráknál meghaladhatja a 10%-ot.

6.1. Kérdések 1. felvételét?

Milyen talajtulajdonságok befolyásolják a mikroelemek

2. használhatók a vízoldható mikroelemvegyületek?

Milyen

3. milyen talajokon?

Milyen elemek hiánya fordul elő leggyakrabban, és

4.

Milyen mikroelempótlást javasol lúgos talajokon?

körülmények


között

és

milyen

célra


5. mikroelempótlásánál?

Mire

kell


ügyelni

a

savanyú

talajok

6. fejezet - A tápanyagszükséglet megállapítása 1. A talajok tápanyag-ellátottságának megítélése A kultúrnövények megfelelő tápanyagellátásához, az ésszerű tápanyag-gazdálkodáshoz ismernünk kell a talajok tápelemtartalmát és a felvételi viszonyokat. A talajok tápanyag-ellátottságát a könnyen oldható tápelemtartalom mennyisége és az egyes tápelemek felvételét befolyásoló talajtulajdonságok alapján ítéljük meg. A növények táplálkozását ezen kívül nagymértékben meghatározza a talajok tápanyag-szolgáltató képessége, ami a tartalékkészletek mennyiségétől és mobilizálhatóságától függ. A talajok tápanyag-ellátottsága kémiai és biológiai módszerekkel vizsgálható.

1.1. Biológiai módszerek A biológiai módszerek közös vonása, hogy a növényi produkció, a növények tápanyagfelvétele, kémiai összetétele, illetve a trágyahatások érvényesülése alapján tájékozódunk az ellátottság felől. A biológiai módszerekhez tartozik a levél- vagy növényanalízis, a tenyészedény-kísérlet és a szabadföldi kísérlet. A biológiai módszerek lehetőséget nyújtanak a növények tápanyagigényének, illetve a talajban lejátszódó kölcsönhatások megismerésére. A talajok tesztelésére felhasználhatók a mikroszervezetek is.

1.1.1. A levél- vagy növényanalízis A levél- vagy növényanalízis azon alapszik, hogy a növény tápelemtartalma bizonyos határok között arányosan változik a talaj könnyen oldható tápelemtartalmával. A növények tápelemfelvétele azonban az egyéb tulajdonságoktól is függ. A növényekben felhalmozott tápelemtartalom éppen ezért a felvételi viszonyokat is jellemzi. A növényben felhalmozódó tápelemmennyiség nemcsak az aktuális, hanem a tenyészidőszak alatt mobilizálódó tápelemtartalomtól, vagyis a tápanyag-szolgáltató képességtől is függ. A növény tápelemtartalma és a termés nagysága közötti összefüggést az 56. ábra szemlélteti. Erős tápanyaghiány esetén a növény ásványianyag-tartalma és a termés is kicsi. A tápanyagellátás javulásával a tápanyaghiány csökken, a termés növekszik, de a növény ásványianyag-tartalma csökken, mert a termés növekedtével az ásványianyag-tartalom kezdetben hígul (hígulási effektus). A tápanyagellátás további javulásával a termés és a növény ásványianyag-tartalma együtt növekszik, egészen az úgynevezett határkoncentráció értékéig, amelyet elérve a további termésnövekedésre már nincs lehetőség, csak az ásványianyag-tartalom növekedhet. A határkoncentráció tehát az a legkisebb tápelemtartalom, amelynek jelen kell lennie a növényben ahhoz, hogy a maximális termés kialakulhasson. Amennyiben ennél több tápanyag áll rendelkezésre, a növény ezt is felveszi (luxus felhalmozás). A növények tápanyagigényét meghaladó tápanyagkoncentráció a talajban toxikus hatású ásványianyag-felhalmozódáshoz vezethet a növényben, aminek következtében a termés ismét csökken.

56. ábra - A termés nagysága és a levél ásványianyag-tartalma közötti kapcsolat (In: Mengel 1976)


A tápanyagszükséglet megállapítása

Amennyiben a növényben a tápelemtartalom kisebb a határkoncentrációnál, terméskiesés várható. A trágyázási szaktanácsadás szempontjából döntő jelentőségű a határérték pontos ismerete. A határkoncentráció növényfajonként más-más érték. Egy-egy növényfajon belül is eltérő a növény különböző szerveiben és az egyes fejlődési szakaszokban. A határértéket tehát csak növényfajonként adhatjuk meg, egy-egy meghatározott korú növényi szervre. Leggyakoribb a levélvizsgálat, ezért is beszélünk növény- vagy levélanalízisről. A levél- vagy növényanalízis különböző módszerei ismertek. Hagyományos és szélesebb körben ismert változata szerint a begyűjtött mintákat laboratóriumban vizsgálják, és meghatározzák egy-egy elem összes mennyiségét a kiválasztott növényi részben. A vizsgálat alapján a mintavétel időpontjáig felhalmozott tápelemmennyiségről és a határkoncentráció ismeretében a tápanyag-ellátottságról tájékozódhatunk. Másik változata a szövetnedv vizsgálata. A kipréselt növényi szövetnedvben félkvantitatív módszerekkel határozzák meg a szerves vegyületekbe még be nem épült szervetlen iontartalmat. A szövetnedvvizsgálatot elsősorban helyszíni, gyors NPK-vizsgálatokhoz használják, az úgynevezett aktuális ellátottság megítélésére. A szabad ionok jelenléte alapján jó ellátottságra, ezek hiánya esetén gyenge ellátottságra következtethetünk. A növény- vagy levélanalízis hasznosan egészíti ki a talajvizsgálatok adatait. Elsősorban a tápanyaghiányok okának felderítésében nyújt segítséget. Szántóföldön leginkább a nitrogénellátottság tesztelésére használják. Szőlő- és gyümölcskultúrák telepítésénél a talajvizsgálatok alapján adják a műtrágyát, majd levélanalízissel ellenőrzik az ellátottságot. Az álló kultúrákban ugyanis a levélanalízis könnyebben elvégezhető, mint a talajvizsgálat.

1.1.2. A tenyészedény-kísérlet A tenyészedény-kísérlet agrokémiai vizsgálati módszer, amelyben a tápanyagellátás hatását vizsgálják a termés mennyiségére és minőségére. A módszer előnye, hogy viszonylag kis költségráfordítással számos kezeléskombináció tanulmányozható szabályozott viszonyok között. A tápanyagok pontos adagolása, az állandó, azonos szintű vízellátás lehetővé teszi a szántóföldön évről évre változó mértékben érvényesülő tényezők egy részének kiküszöbölését. Az egyes kezelésekben mért szárazanyag-produkció,kémiai összetétel alapján következtethetünk a talajok ellátottságára, illetve a műtrágyák érvényesülésére az adott talajon. A tenyészedények általában 8–10 kg talaj befogadására alkalmasak, de lehetnek ennél kisebbek vagy nagyobbak is. A tenyészedény-kísérletekhez különböző jelzőnövények használhatók, legalkalmasabbak a fűfélék, mivel füvekkel nagy egyedszám nevelhető egy-egy edényben. Napi öntözéssel a vízellátás optimális értéken tartható. A csapadék hatása kiküszöbölhető azzal, hogy az edényeket kocsikon helyezik el, amelyeket eső esetén tető alá tolnak. A kezeléseket az adatok statisztikai értékelhetősége érdekében megfelelő ismétlésben kell beállítani. A rendszeres vízellátás következtében a tenyészedényekben általában lényegesen nagyobb trágyahatások mérhetők, mint szabadföldön, e hatások szabadföldön csak tendenciájukban érvényesülnek, ezért a tenyészedény-kísérletek eredményeit szabadföldi kísérletekben kell ellenőrizni.

1.1.3. Szabadföldi kísérletek A szabadföldi kísérletek célja a különböző műtrágyák és szerves trágyák hatékonyságának vizsgálata eltérő termesztési feltételek között. A trágyák tartamhatása, elhelyezése a vetésforgóban, őszi-tavaszi megosztása és 170 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


kölcsönhatása más agrotechnikai tényezőkkel (pl. talajművelés, növényszám) csak szabadföldi kísérletekben vizsgálható. A kémiai talajvizsgálati módszerek határértékeinek megállapítását, ellenőrzését ugyancsak szabadföldi kísérletekben kell elvégezni. A parcella mérete szerint megkülönböztetünk kisparcellás (általában 50 m2) és nagy parcellás (üzemi) kísérleteket. Az üzemi kísérletek 0,5–1,0 ha nagyságú területen folynak. A parcellák méretét a kísérlet célja, a vizsgált növényfaj, az elrendezés módja, a kísérlet tervezett időtartama és számos egyéb tényező határozza meg. A tudományos igényű vizsgálatokhoz az adatok statisztikai értékelhetősége érdekében a kezeléseket több ismétlésben, véletlen elrendezésben kell beállítani. Az üzemi kísérleteket csak a legszükségesebb kezelésekkel állítják be. Ezeknél is biztosítani kell a több ismétlést a tábla többszöri megosztásával vagy úgy, hogy a kísérletet azonos módon több üzemben, táblán végzik egyidejűleg. A kísérletek céljuk és kivitelezésük szerint lehetnek egy- és többtényezős kísérletek, pl. növekvő nitrogénadagok hatása azonos PK alapon egytényezős kísérletben vizsgálható. A többtényezős kísérletekben megfelelő kezeléskombinációk alkalmazása esetén több elem, pl. NPK vagy egyéb tényezők hatása és ezek kölcsönhatása is mérhető. A tényezők számának növekedésével egyre bonyolultabbá válik a matematikai-statisztikai értékelés, és a kölcsönhatások érvényesülése miatt sokszor nehéz a hatások különválasztása. A talaj tápanyag-ellátottságáról, a trágyázás várható eredményeiről a szabadföldi kísérletek adják a legmegbízhatóbb információkat, azonban ezek a legköltségesebbek.

1.1.4. Mikrobiológiai módszerek A mikrobiológiai módszerek laboratóriumban elvégezhető talajvizsgálati eljárások, amelyekben mikroszervezetek segítségével teszteljük a talajt. Legelterjedtebb az Aspergillus niger módszer, amely azon alapszik, hogy az Aspergillus gomba tápanyagigénye hasonló a kultúrnövények tápanyagigényéhez, és így felhasználható a talaj könnyen hozzáférhető tápanyagkészletének vizsgálatára. A vizsgálandó talajból szuszpenziót készítünk. A szuszpenzió készítéséhez úgynevezett hiánytápoldatot használunk, amelyből hiányzik a vizsgálandó tápelem. A szuszpenziót beoltjuk a gomba spóráival, és termosztátban, optimális hőmérsékleten tartjuk három napig. Ez idő alatt kifejlődnek a gombatelepek. A gomba tápanyagellátását a tápoldat biztosítja, csak a vizsgálandó tápanyagot veszi fel a talajból. A gombák micéliumsúlyából következtetünk a vizsgálandó tápelem mennyiségére a talajban. A módszert eredetileg a talaj foszfor- és káliumtartalmának vizsgálatára dolgozták ki, később továbbfejlesztették a magnézium, a vas, a réz, a cink és egyéb elemek vizsgálatára is. A biológiai módszerek elsősorban a tápanyaghiány kimutatására alkalmasak. A hiánytüneteket előidéző tápanyaghiányt a biológiai módszerek érzékenyen jelzik, a mennyiségi meghatározásokhoz azonban csak korlátozottan használhatók fel. A biológiai módszerek hátránya ezenkívül, hogy többnyire sokkal munkaigényesebbek, mint a kémiai módszerek. 1.1.4.1. Kérdések 1.

Melyek a biológiai módszerek előnyei és korlátai?

2. illetve a szövetnedv vizsgálata között?

Mi az alapvető különbség a levél- vagy növényanalízis,

3.

Mi a határkoncentráció?

4. alapján?

Mire

5.

Milyen célokra ajánlott a növényelemzés?

6. közös vonásai, és melyek az alapvető különbségek?

Melyek a tenyészedény- és szántóföldi kísérletezés

7.

Mi a tenyészedény-kísérlet előnye és hátránya?

következtethetünk


a

szövetnedv

vizsgálata


8. üzemi kísérletekből, amelyek az értékelés feltételei?

Milyen következtések vonhatók le a kisparcellás, illetve

9.

Mire használható az Aspergillus niger módszer?

1.2. Kémiai módszerek A tápanyag-ellátottság megítélése kémiai vizsgálatok alapján úgy lehetséges, hogy az egyes tápelemek különböző oldhatóságú frakcióit speciális kivonószerekkel vonják ki a talajból, majd meghatározzák a mennyiségüket. A vizsgálatok eredményeiből az egyéb talajtulajdonságok figyelembevételével következtetnek a tápanyag-ellátottságra. Többnyire a talaj könnyen oldható, illetve kicserélhető tápelemtartalmát határozzák meg. A kémiai tápanyagvizsgálatok eredményei csak viszonyszámoknak tekinthetők, amelyek segítségével a különböző talajok tápelemtartalma – azonos módszer használata esetén – összehasonlítható. Még az azonos módszerrel meghatározott tápelemtartalom sem azonos értékű a különböző típusú és tulajdonságú talajokon, mivel a tápelemek felvételét egy-egy talajon más-más tényezők befolyásolják. Ezért a módszerek határértékeit talajtípusonként, illetve a talajok tulajdonságainak figyelembevételével kell megállapítani.

1.2.1. A nitrogénellátottság vizsgálata Az egyik legnehezebb feladat a talajok nitrogénellátottságának megítélése. A növények számára közvetlenül hozzáférhető formák, a könnyen oldható, illetve kicserélhető NO 3–- és NH4+-tartalom képezi az aktuális készletet. Ennek mennyisége viszont függ a mikroszervezetek tevékenységétől és a növények felvételétől, emiatt időben állandóan változik. Ezért gyakori az összesnitrogén-, illetve humusztartalom vizsgálata a felvehető formák helyett. A növények ellátása szempontjából fontos a talaj nitrogénszolgáltató képességének ismerete. A talaj nitrogénszolgáltató képessége a talajtulajdonságok ismeretében az összesnitrogén-tartalom alapján becsülhető. Sarkadi szerint a képződő NO3–N mennyisége a 62. táblázatban közölt szorzófaktorok segítségével számítható, az alábbiak szerint. Nitrogénszolgáltató képesség = N · f · 300 (kg/ha), N = talaj összesnitrogén-tartalma (%), f = szorzófaktor.

62. táblázat - Szorzószámok a talaj nitrogénszolgáltató képességének megítéléséhez (Sarkadi 1975)

Fizikai talajféleség

Talajtípus csernozjom

réti, szikes

erdő

Homok

1,5

1,25

1,25

Homokos vályog

1,25

1,0

1,0

Vályog

1,0

0,8

0,8

Agyagos vályog

0,8

0,7

0,8

Agyag

0,7

0,6

0,7

A talajok nitrogénszolgáltató képessége jellemezhető állandó hőmérsékleten és nedvességtartalom mellett végzett érleléssel is. Erre hazánkban id. Várallyay dolgozott ki módszert. Az időigényes érlelés helyett mérhetjük a híg savban hidrolizálható nitrogéntartalmat Tyurin szerint. Mindkét módszerrel a potenciális nitrogénszolgáltatás jellemezhető. Filep az optimális érlelési feltételek között ásványosodó nitrogént tekinti a 172 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


talaj potenciális nitrogénszolgáltató képességének. A természetes környezetben ténylegesen ásványosodó nitrogénmennyiséget a potenciális szolgáltatóképességből számítja, a talaj nedvességtartalma és hőmérséklete alapján. Hazánkban az országos tápanyagvizsgálat keretében a humusztartalmat határozzák meg, mivel a humusz és összesnitrogén-tartalom között viszonylag szoros az összefüggés: 1% humusz = 0,06% N. A nitrogénellátottságot a termőhely-kategóriák és a talajok kötöttségének figyelembevételével határozzák meg. NO3–N-vizsgálatot esetenként végeznek a gabonák tavaszi nitrogénadagjának, illetve a cukorrépa nitrogénadagjainak megállapításához. (Lásd a következő fejezetet.) Az ásványi nitrogénformák (NO3–N és NH4–N) meghatározhatók kálium-kloridos kivonatban. Houba a különböző nitrogénformák meghatározására a kalcium-kloridos kivonást javasolja. A kivonatban az ásványi formákon kívül meghatározható a könnyen oldható, könnyen oxidálható szerves nitrogéntartalom is. Ez utóbbi a könnyen mobilizálható szerves nitrogénkészletek jellemzésére alkalmas.

1.2.2. A foszforellátottság vizsgálata A talajok könnyen oldható foszfortartalmának meghatározására különböző módszerek ismertek, ezek elsősorban a kivonószer tulajdonságaiban térnek el egymástól. Desztillált vizes extrakcióval csak a legkönnyebben oldható foszforfrakciók oldhatók ki a talajból. A savas kivonószerek a kalcium-foszfátokat, a lúgos kivonószerek a vas-, alumínium-foszfátokat oldják nagyobb mennyiségben. Hazánkban korábban az Egner–Riehm módszert (DL) használták, a kivonószer sósavas kalcium-laktát volt. A módszer hibája, hogy meszes talajokon nem szolgáltat megfelelő értéket. Helyette az Egner–Riehm–Domingomódszert (AL) vezették be, a kivonószer ammónium-laktát-ecetsav (pH = 3,7). Az AL oldat erélyesebb és jobban pufferolt kivonószer, mint a korábban használt DL oldat. A talaj foszforellátottságának megítélésénél a termőhely-kategóriákat és a talaj kalcium-karbonát-tartalmát vagy pH-értékét veszik figyelembe. A könnyen oldható foszfortartalom meghatározható Olsen módszerével is, az extrálóhálóoldat 0,5 mólos NaHCO3-oldat (pH = 8,5). Ismertek ezenkívül különböző frakcionált foszforvizsgálati módszerek, amelyek a különböző oldhatóságú foszforfrakciók elválasztására nyújtanak lehetőséget.

1.2.3. A káliumellátottság vizsgálata A talaj könnyen oldható káliumtartalmát Magyarországon korábban DL kivonatban, jelenleg pedig az AL kivonatban határozzák meg. A talajt az extrahálóoldatokkal kezelve a kálium részben oldódás, részben ioncsere révén jut oldatba. A káliumellátottság megítélésénél a termőhelycsoportokat és ezen belül a talajok kötöttségét veszik figyelembe. Kívánatos lenne az agyagminőség, illetve a káliumfixálás mértékének meghatározása is.

1.2.4. A magnéziumellátottság vizsgálata A könnyen oldható magnéziumtartalmat külföldön többnyire kalcium-kloridos kivonatból határozzák meg. Hazánkban kálium-kloridos kivonatban vizsgálják. A határértékek a kötöttségtől függően változnak.

1.2.5. A mikroelemellátottság vizsgálata A legtöbb mikroelemnek speciális kivonószere ismert. Korábban a vasat, mangánt, rezet, cinket általában savas kivonatokban vizsgálták. A vasat többnyire sósavas kivonatban, a mangánt kénsavas kivonatban, a rezet salétromsavas kivonatban, a cinket sósavban. Ismert az aktív mangán meghatározása, amely a kicserélhető és könnyen redukálható mangántartalomból áll. A cink kivonására használták az ammónium-karbonátos és a kálium-kloridos kivonást is. A bór vizsgálatára a forró vizes kioldás, a molibdén meghatározására az ammónium-oxalát-oxálsav kivonószer terjedt el. Újabban egyre szélesebb körben terjed a komplexképzőkkel való extrakció. Magyarországon az EDTA-káliumkloridos kioldást alkalmazzák. A mikroelemvizsgálati módszerek határértékei még nem eléggé ellenőrzöttek. Az ellátottság megítéléséhez a talaj pH-értékét, kötöttségét és humusztartalmát kell figyelembe venni.

1.2.6. Az EUF módszer Az EUF (elektro-ultra-filtrációs) módszer a tápanyagtartalom frakcionálását teszi lehetővé speciális készülék segítségével. A minták extrakciója desztillált vízzel, növekvő feszültség mellett, egyenáramú elektromos 173 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


erőtérben, szakaszos. A feszültség hatására az ionok az ellentétes töltésű elektródhoz vándorolnak, és így a kationok és anionok elválaszthatók egymástól. Az anionok az anódszűrletben, a kationok a katódszűrletben gyűlnek össze. A feszültség növelése elősegíti az ionok deszorbeálódását a talajkolloidokról. Így alacsony feszültség (50 V) mellett a könnyen oldható és a lazán kötött ionok mennek oldatba, nagyobb feszültség (200 és 400 V) mellett az erősebben kötött ionok. A vizsgálat a könnyen hasznosítható (aktuális) és a tartalék (potenciális) készletek meghatározását teszi lehetővé. A nitrogén esetében az NO 3–N és NH4–N mennyiségén kívül meghatározható a könnyen oxidálható, oldható szerves nitrogénfrakció is, amellyel a mobilizálható nitrogénkészletek jellemezhetők. Az oldhatatlan hidroxidokat képező fémek (pl. a magnézium és a nehézfémek) az elektródon kiválnak, ezért ezek nem frakcionálhatók. A magnézium-hidroxid egy része a kémhatásviszonyoktól függően oldódik, és ennek következtében a frakciókban megjelenik. A régi EUF készülékekben 20 °C-on ment végbe az extrakció. Az újabbak fűthetők, az utolsó frakció 400 V-on és 80 °C-on különíthető el. A készülék vázlatos rajza az 57. ábrán látható.

57. ábra - Az EUF készülék sematikus rajza

A hagyományos tápanyag-vizsgálati módszerek előnye a gyors és viszonylag egyszerű kivitelezés, így nagy sorozatokban is végezhetők. Az EUF módszer speciális eszközigénye és az extrakció időigénye miatt sorozatvizsgálatokra kevéssé alkalmas. A talaj tápelemtartalma hagyományos módszerekkel is frakcionálható. 1.2.6.1. Kérdések 1. tápanyag-ellátottság megítélésében?

Melyek a kémiai vizsgálati módszerek előnyei a

2. Mennyiben tér el a nitrogénellátottság megítélése a többi elem ellátottságának jellemzésétől? Milyen módszerek ismertek az aktuális és potenciális nitrogénellátottság meghatározására? 3. Melyek a különböző foszforvizsgálati módszerek jellemzői, és milyen talajtulajdonságokat kell figyelembe venni az ellátottság jellemzésére? 4. Milyen módszerekkel káliumellátottsága, és milyen talajtulajdonságokat kell még figyelembe venni?

vizsgálható

5. megítéléséről?

és

Mit

tud

a

kalcium-


a

talajok

magnéziumellátottság


Milyen módszerek ismertek az egyes mikroelemek

6. mennyiségének jellemzésére?

7. Mi az EUF módszer előnye a klasszikus vizsgálati módszerekkel szemben? Milyen az eszközigény? Min alapszik a frakcionálás?

2. Műtrágyázási szaktanácsadás A műtrágyaadagok megállapításánál figyelembe kell venni a növények igényét, a talaj tápanyag-szolgáltatását és a műtrágyák várható érvényesülését az adott talajon. A növények igényét, az elméleti tápanyagszükségletet a tervezett terméssel kivonható tápanyagtartalom határozza meg, amely a termés nagyságából és az egységnyi termésmennyiség tápelemtartalmából számítható (63. táblázat). T = Q · f, ahol T = elméleti tápanyagszükséglet (kg/ha), Q = várható termés (t/ha), f = fajlagos tápanyagszükséglet (kg/t).

63. táblázat - A szántóföldön termesztett növények terméssel felvett NPK-, Ca-, Mgtartalma (kg/t) Növény

N

P2O5

K2 O

CaO

MgO

Őszi búza

27

11

18

6

2

Rozs

27

12

26

8

2

Őszi árpa

27

10

26

10

3

Tavaszi árpa

23

9

21

8

2

Zab

28

12

29

6

2

Rizs

22

10

20

6

2

Kukorica

25

13

22

8

3

Szemes cirok

29

10

31

8

3

Szudánifű

4,5

1,2

3,5

1

0,5

Cukorcirok

4,2

1,4

3,2

1,5

0,5

Silókukorica

3,5

1,5

4,0

2,0

0,7

Cukorrépa

3,5

1,5

5,5

4,5

1,5

Burgonya

5,0

2

9

3

1

Borsó

50

17

35

32

6



Zöldborsó

19

5,6

15,2

10

2

Szója

62

37

51

42

9

Bab

55

25

40

38

8

Zöldbab

13

2,8

11,9

13

3

Lóbab

52

23

46

35

7

Fehér virágú csillagfürt

70

28

37

24

10

Sárga virágú csillagfürt

77

21

45

25

9

Lucernaszéna

27

7

15

45

3

Vörös here

23

5

20

35

5

Napraforgó

41

30

70

24

12

Repce

55

35

43

50

10

Mustár

50

25

40

35

3

Olajlen

40

13

50

18

3

Rostlen

12

6

12

13

2

Kender

9

8

16

16

2

Seprűcirok

33

37

25

8

3

Dohány

45

15

80

18

2

Egynyári szálas zöldtakarmány

2,5

1,2

3,5

1,1

0,6

Füves here széna

18

5

20

30

4

Egyéb pillangós széna

20

5

15

34

5

Rét

17

6

18

10

7

Legelő

20

7

22

12

8

Az elméleti tápanyagszükséglet azonban nem egyezik meg a műtrágyaszükséglettel. A műtrágyaszükséglet függ a talaj tápanyag-szolgáltató képességétől és a műtrágyák érvényesülésétől az adott talajon. Gyenge tápanyagellátottságú talajon több tápanyagot, jó ellátottságú talajon kevesebbet kell adnunk. A műtrágyák érvényesülése is változik a talajtulajdonságoktól függően, a kedvezőtlen tulajdonságú talajon rosszabb az érvényesülés, ezért ezeken több műtrágyát, míg a jó tulajdonságú talajon, ahol kedvezőbb az érvényesülés, kevesebbet kell adni. A növények igénye, a talaj tápanyagtartalma, valamint a műtrágyák érvényesülése sokféle módon vehető figyelembe. A szaktanácsadási módszerek ebben különböznek egymástól. A legtöbb módszer a mérlegelven alapszik, figyelembe véve a talaj tulajdonságait.



2.1. Szántóföldi növények NPK-szükséglete Magyarországon Debreczeni és munkatársai 1977–78-ban javaslatot dolgoztak ki a szántóföldi növények NPKtrágyázásához, amelyet a MÉM-NAK: „Műtrágyázási irányelvek és üzemi számítási módszer”-ként vezetett be a gyakorlatba. A szerzők 1987-ben a számítási alapelvek megtartásával módosították javaslatukat. Növelték az ellátottsági kategóriák számát, és megváltoztatták a határértékeket. A megemelt határértékek helyessége szakmai körökben vitatott, mivel a korábbihoz képest többletfelhasználásra ösztönöznek. A „Műtrágyázási irányelvek” ma is érvényesek, azonban gyakorlati alkalmazásuk során fokozottan figyelembe kell vennünk a gazdaságosságot és a környezetvédelmi szempontokat. A műtrágyaszükséglet számítása azon alapszik, hogy a várható termés tömegét a növényfajra jellemző fajlagos értékkel szorozzák. A szorzófaktor értékét a talajok tápanyag-ellátottságának, továbbá a termőhelycsoportokba sorolt talajok fizikai-kémiai tulajdonságainak megfelelően növelik, illetve csökkentik. Az így módosított fajlagos értéket a továbbiakban korrigált fajlagos értéknek nevezzük. A várható termés számértékét e szorzóval szorozva az elméleti tápanyagszükséglet helyett közvetlenül a műtrágyahatóanyag-szükségletet kapjuk: M = Q · fkor ahol M = műtrágyahatóanyag-szükséglet (kg/ha), Q = várható termés (t/ha), fkor = korrigált fajlagos hatóanyag-szükséglet (kg/t). Az fkor számértéke alapvetően a növény igényétől (faj, fajta) függ, azonban a talaj tápanyag-ellátottsága, valamint a műtrágyák várható érvényesülése szerint termőhelycsoportonként is változik (lásd pl. a 68. táblázatot). A műtrágyahatóanyag-szükséglet számításának lépései: •

A tábla termőhely-kategóriába sorolása.

•

A termésszint becslése.

•

Az NPK-ellátottság megítélése.

• kikeresése a táblázatokból.

A

•

A műtrágyahatóanyag-szükséglet számítása.

•

Módosító tényezők figyelembevétele.

fajlagos

műtrágyahatóanyag-szükséglet

(fkor)

2.1.1. Termőhelycsoportok A talajokat tulajdonságaik alapján hat szántóföldi termőhelycsoportba osztották: III. Csernozjom talajok. III. Barna erdőtalajok. III. Réti és egyéb kötött talajok. IV. Homok- (laza) talajok. IV. Szikes talajok. VI. Sekély termőrétegű talajok. A szántóföldi kategóriákat a talajok agronómiai tulajdonságainak figyelembevételével alakították ki. Egy-egy csoportban több, hasonló tulajdonságú genetikai típus szerepel. A csoportok jellemzői:



A csernozjom talajok csoportjában a legjobb a tápanyagok érvényesülése. Jellegzetes agronómiai tulajdonságuk a mély termőréteg, a jó tápanyag-szolgáltató képesség, levegő- és vízgazdálkodás és a könnyű művelhetőség. A barna erdőtalajok csoportjában a viszonylag kedvező tulajdonságú és megfelelően művelhető típusokat egyesítették. A tápanyagok érvényesülése azonban e típusokon valamivel gyengébb. A réti és egyéb kötött talajokat a rosszabb levegő- és vízgazdálkodás és ennek megfelelő gyengébb tápanyagfeltáródás jellemzi. A tápanyagok lekötődése nagyobb, s ennek következtében a műtrágyák érvényesülése kisebb mértékű. A homoktalajokon a kedvezőtlen vízgazdálkodási tulajdonságok akadályozzák a tápanyagok érvényesülését. A tápanyag-lekötődés nem befolyásolja a tápanyag-gazdálkodást, a téli csapadékkal léphet fel tápanyagveszteség. A szikes talajokon a kedvezőtlen kémhatásviszonyok és a rossz vízgazdálkodási tulajdonságok akadályozzák a tápanyagok érvényesülését. A sekély termőrétegű talajokon a termőréteg vastagsága és az ebből adódó kis víztároló képesség akadályozza a műtrágyák érvényesülését, illetve a növények fejlődését.

2.1.2. A termésszint becslése A várható termésszint az előző öt év termésadatai alapján, táblánként becsülhető. A különböző kultúrák termésének egyszerű összehasonlíthatósága érdekében termőhelycsoportonként táblázatok állnak rendelkezésre, amelyekből megállapítható, hogy egy-egy kultúra adott termése a termőhelyen milyen termésszintnek felel meg. A várható termés a két legjobb évben elért termésszint alapján, a helyi tapasztalatokat is figyelembe véve tervezhető.

2.1.3. A tápanyag-ellátottság megállapítása A talajvizsgálati adatok alapján meg kell állapítani a termőhelycsoportba sorolt tábla NPK-ellátottságát a 64., 65., 66. táblázat segítségével. Az 1987-ben módosított irányelvekben hat ellátottsági kategóriát különböztetnek meg: igen gyenge, gyenge, közepes, megfelelő, jó és sok. A táblázatokból megfigyelhető, hogy azonos tápanyagtartalom különböző ellátottságnak felel meg az egyes termőhely-kategóriákban, és a módosító talajtulajdonságoktól függően is változik. A nitrogénellátottságot a talajok humusztartalma, a foszfor- és káliumellátottságot az AL-P, illetve AL-K értékek alapján ítélik meg. Az ellátottságot módosító talajtulajdonságok a nitrogén esetében a talajok kötöttsége, a foszfornál a kalciumkarbonát-tartalom, illetve pH-érték, a káliumnál a kötöttség.

64. táblázat - A talaj humusztartalmának határértékei (a nitrogénellátottság megítéléséhez) Humusz % Szántóföldi termőhely

KA

igen gyenge

gyenge

közepes

megfelelő

jó

igen jó

2,81– 3,25

3,26–

–42

–1,50

1,51–1,80 1,81–2,30 2,31–2,80

42–

–2,00

2,01–2,30 2,31–2,80 2,81–3,30 3,31–375

–38

–1,00

1,01–1,25 1,26–1,60 1,61–2,00

2,01– 2,50

2,51–

38–

–1,25

1,25–1,50 1,51–2,00 2,01–2,50

2,51– 3,00

3,01

I.

3,76–

II.



III.

38–50

–1,25

1,26–1,75 1,76–2,55 2,56–3,20

3,21– 3,75

3,76–

51–60

–1,50

1,51–2,00 2,01–2,50 2,51–3,25

3,26– 4,00

4,01

61–

–1,75

1,76–2,25 2,26–2,75 2,76–3,50

3,51– 4,25

4,26–

–30

–0,50

0,51–0,75 0,76–1,00 1,01–1,40

1,41– 1,75

1,76–

31–38

–0,75

0,76–1,00 1,01–1,50 1,51–2,00

2,01– 2,50

2,51

38–50

–1,60

1,61–1,90 1,91–2,25 2,26–2,80

2,81– 3,60

3,61–

51–60

–1,80

2,11–2,45 2,46–3,00

3,01– 3,80

3,81–

60–

–2,00

2,01–2,30 2,31–2,75 2,76–3,20

3,21– 4,00

4,01

–42

–1,00

1,01–1,35 1,36–1,75 1,76–2,15

2,16– 2,75

2,76–

42–

–1,30

1,31–1,75

1,76, – 215

2,76– 3,25

3,26–

IV.

V.

1,81, – 210

VI. 2,16–2,75

65. táblázat - A talaj oldható foszfortartalmának határértékei (a foszforellátottság megítéléséhez)

Szántóföldi termőhely

CaCO3 % vagy pHKCl

AL-oldható P2O5 mg/kg talaj igen gyenge

gyenge

közepes

megfelelő

–1%

–80

81–110

111–150

151–190 191–250

251–

1%–

–120

121–160

161–200

201–240 241–300

301–

pH–5,5

–45

46–90

91–130

131–180 181–200

201–

II. 5,5–6,5

–60

61–110

111–150

151–200 201–240

241–

6,5–

–75

76–120

121–170

171–220 221–280

281–

–1%

–60

61–100

101–140

141–180 181–220

221–

1%–

–100

101–140

141–180

181–220 221–260

261–

–1%

–50

51–80

81–120

121–160 161–200

201–

jó

túlzott

I.

III.

IV.



1%–

–80

81–110

111–150

151–190 191–230

231–

pH–6,5–

–50

51–100

101–140

141–180 181–220

221–

6,5–

–100

101–150

151–180

181–220 221–260

261–

pH–5,5

–45

46–75

76–100

101–145 146–180

181–

5,5–6,5

–75

76–110

111–145

146–190 191–230

231–

6,5–

–100

101–140

141–175

176–235 236–275

276–

V.

VI.

66. táblázat - A talaj oldható káliumtartalmának határértékei (a káliumellátottság megítéléséhez) AL-oldható K2O mg/kg talaj Szántóföldi termőhely

KA

igen gyenge

gyenge

közepes

megfelelő

jó

igen jó

–42

–150

151–200

201–240

241–280

281–320

321–

42–

–200

201–250

251–300

301–340

341–380

381–

–42

–120

121–150

151–180

181–210

211–250

251–

43–50

–140

141–170

171–200

201–235

236–275

276–

50–

–160

161–190

191–200

221–255

256–300

301–

–

–150

151–210

211–300

301–380

381–450

451–

–30

–50

51–75

76–110

111–170

171–250

251–

31–38

–75

76–100

101–140

141–200

201–280

281–

38–50

–150

151–200

201–275

276–365

366–445

446–

51–

–180

181–225

226–300

301–380

381–480

481–

–42

–120

121–160

161–200

201–250

251–300

301–

42–

–160

161–200

201–240

241–290

291–340

341–

I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

64/a. táblázat - A talaj humusztartalmának határértékei (a N-ellátottság megítéléséhez) (MÉM–NAK 1979) Humusz (%) Szántóföldi termőhely

KA

igen gyenge

gyenge

közepes

jó


igen jó


< 42

< 1,50

1,51–1,90

1,91–2,50

2,51–3,50

3,51–

42–

< 2,00

2,01–2,40

2,41–3,00

3,01–4,00

4,01–

< 38

< 1,20

1,21–1,50

1,51–2,00

2,01–3,00

3,01–

38–

< 1,50

1,51–1,90

1,91–2,50

2,51–3,50

3,51–

< 50

< 1,60

1,61–2,00

2,01–2,80

2,81–4,00

4,01–

50–

< 2,00

2,01–2,50

2,51–3,30

3,31–4,50

4,51–

< 30

< 0,40

0,41–0,70

0,71–1,20

1,21–2,00

2,01–

30–

< 0,70

0,71–1,00

1,01–1,50

1,51–2,50

2,51–

< 50

< 1,40

1,41–1,80

1,81–2,60

2,61–3,50

3,51–

50–

< 1,80

1,81–2,30

2,31–3,10

3,11–4,00

4,01–

< 42

< 0,80

0,81–1,20

1,21–1,90

1,91–2,80

2,81–

42–

< 1,30

1,31–1,70 1,71–2,40– 2,41–3,30

3,31–

I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

65/a. táblázat - A talaj oldható foszfortartalmának határértékei (a P-ellátottság megítéléséhez) (MÉM–NAK 1979)

Szántóföldi termőhely

AL-oldható P2O5 (mg/kg)

CaCO3 (%)

igen gyenge

gyenge

közepes

jó

igen jó

<1

< 40

41–80

81–130

131–200

201–401

1–

< 50

51–90

91–150

151–250

251–450

<1

< 30

31–60

61–100

101–160

161–360

1–

< 40

41–70

71–120

121–200

201–400

<1

< 30

31–60

61–100

101–150

151–350

1–

< 40

41–70

71–110

111–180

181–380

<1

< 30

31–60

61–100

101–200

201–400

1–

< 50

51–80

81–130

131–250

251–450

<1

< 30

31–60

61–100

101–140

141–340

1–

< 40

41–70

71–120

121–180

181–380

I.

II.

III.

IV.

V.



<1

< 30

31–60

61–100

101–150

151–350

1–

< 50

51–80

81–130

131–200

201–400

VI.

66/a. táblázat - A talaj oldható káliumtartalmának határértékei (a K-ellátottság megítéléséhez) (MÉM–NAK 1979) AL-oldható K2O mg/kg Szántóföldi termőhely

KA

igen gyenge

gyenge

közepes

jó

igen jó

<42

<80

81–130

131–200

201–300

301–500

42–

<100

101–160

161–240

241–350

351–550

<38

<60

61–100

101–160

161–250

251–450

38–

<90

91–140

141–210

211–300

301–500

<50

<120

121–200

201–330

331–450

451–650

50–

<150

151–250

251–380

381–500

501–700

<30

<50

51–80

81–120

121–180

181–380

30–

<90

91–120

121–160

161–220

221–420

<50

<150

151–230

231–330

331–450

451–650

50–

<200

201–280

281–400

401–550

551–750

<42

<80

81–120

121–180

181–250

251–450

42–

<120

121–160

161–220

221–300

301–500

I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

A 64/a, 65/a, 66/a táblázatban szereplő határértékek helyett napjainkban a szaktanácsadók egy része a korábbi (1977/78-as) határértékeket használja, amelyek alapján kisebb a számított műtrágyaszükséglet. Kádár és Csathó kísérleti eredményeik alapján kisebb foszfor- és kálium-határértéket javasolnak.

2.1.4. A műtrágyaszükséglet számítása A NPK-műtrágyahatóanyag-szükséglet a növényfajok igénye, a termőhely sajátossága és a tápanyag-ellátottság mértéke szerint differenciált fajlagos értékekkel (fkor) számítható ki, a várható termés ismeretében. Az 1987-ben kiadott „Új műtrágyázási irányelvek” MÉM-NAK-kiadványban 33 kultúra korrigált fajlagos értékei találhatók táblázatos formában. A táblázatokban a szorzófaktorok tápelemenként (N, P, K), továbbá termőhelyenként és ellátottsági kategóriánként szerepelnek. A korrigált fajlagos értékek a kedvezőtlen termőhelycsoportokban nagyobbak, mint a jó adottságú termőhelycsoportokban. A fajlagosok számértéke a talaj tápanyag-ellátottságától függően változik nagyobb mértékben, a tápanyag-ellátottság javulásával csökken. Számértékük általában a „megfelelő” tápanyagellátottság esetén egyezik meg a tényleges fajlagos értékekkel. Ebből következik, hogy az első termőhelykategóriában megfelelő ellátottságnál az elméleti tápanyagszükséglet pótlása javasolt, gyengébb ellátottságnál



több, jó ellátottságnál kevesebb. (A korábbi javaslatban a közepes ellátottságnál javasolták az elméleti szükséglet pótlását.) Példaként az őszi búza fajlagos műtrágyahatóanyag-igényét mutatjuk be a 67. táblázatban. A környezetkímélő és gazdaságos tápanyag-gazdálkodás szempontjából vitatott, hogy a jó foszfor- és káliumellátottságot meghaladó (sok) kategóriában szükséges-e a trágyázás. Napjainkban ez nem indokolt.

67. táblázat - Őszi búza fajlagos műtrágyaigénye hatóanyagban kg/tonna terméshez (MÉM–NAK 1987) A talaj tápanyag-ellátottsága Szántóföldi termőhely

igen gyenge

gyenge

I.

32

30

28

II.

34

32

III.

33

IV.

közepes megfelelő

jó

sok

24

20

15

30

27

21

16

31

29

26

22

17

38

36

32

28

24

20

V.

36

34

32

28

23

17

VI.

36

34

32

28

23

18

I.

24

22

20

16

11

7

II.

26

24

22

18

14

9

III.

27

25

22

17

13

8

IV.

30

28

26

21

16

9

V.

30

28

26

22

18

10

VI.

29

27

24

21

18

10

I.

21

20

19

15

11

7

II.

24

22

20

15

11

8

III.

25

23

20

15

11

7

IV.

28

26

24

20

15

9

V.

26

24

22

18

14

8

NITROGÉN

FOSZFOR

KÁLIUM



VI.

26

24

22

19

16

9

A műtrágyamennyiség megosztása a felhasználandó hatóanyag százalékában Őszi búza P- és K-műtrágyázás (az összes %-ában)

N-műtrágyázás Szántóföldi termőhely

Kötöttség KA

ősszel (%)

max. N-adag tavasszal kg/ha (%)

42

40

80

42

30

38

40

38

30

70

38–50

30

70

51–60

40

60

40

30–38

40

30

30

70

38–50

30

70

51–60

40

60

40

42

40

42

30

ősszel

tavasszal

100

–

100

–

100

–

80

20

100

–

80

20

60

I. 70 70

60

II.

III.

80

60 60

60

60

IV.

V.

70

60 60

60

60

VI. 70

67/a. táblázat - Őszi búza fajlagos műtrágya-igénye hatóanyagban kg/tonna terméshez (MÉM–NAK, 1979) Szántóföldi termőhely

A talaj tápanyag-ellátottsága igen gyenge

gyenge

közepes

jó

sok

I.

33

30

27

20

10

II.

33

31

28

23

12

NITROGÉN



III.

33

31

29

25

12

IV.

36

33

30

27

15

V.

34

32

29

25

13

VI.

36

33

30

27

15

I.

27

23

19

14

6

II.

30

25

20

15

7

III.

30

26

22

17

7

IV.

32

28

23

16

6

V.

29

27

24

18

7

VI.

28

25

22

16

6

I.

22

20

17

12

5

II.

26

22

18

13

6

III.

23

20

16

11

4

IV.

27

25

22

16

5

V.

24

22

19

14

5

VI.

24

22

20

16

6

FOSZFOR

KÁLIUM

A műtrágyamennyiség megosztása a felhasználandó hatóanyag százalékában Őszi búza P- és K-műtrágyázás (az összes %-ában)

N-műtrágyázás Szántóföldi termőhely

Kötöttség KA

ősszel (%)

<42

70

42–

80

<38

60

38–

70

max. N-adag tavasszal kg/ha (%) 100

30

ősszel

tavasszal

100

–

100

–

I. 20 90

40

II. 30 185 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


III.

<50

75

50–

75

<30

40

30–

50

<50

75

50–

75

<42

50

42–

60

<42

70

42–

80

100

25

100

–

80

20

100

–

80

20

100

–

25 80

60 50

IV.

V.

90

25 25

70

50 40

100

30

VI. 20

A szaktanácsadási irányelvekben található táblázatok a javasolt mennyiségeken kívül a tápanyagok őszi-tavaszi megosztására nézve is tartalmaznak ajánlásokat. Az őszi nitrogénadagok csökkentése környezetvédelmi szempontok (kimosódás veszélye) miatt javasolt.

2.1.5. A műtrágyaszükséglet korrigálása A számított műtrágyahatóanyag-szükséglet az elővetemény és egyéb módosító tényezők figyelembevételével csökkenthető, illetve növelhető. A nitrogénadag kedvező (pillangós) elővetemény után, megfelelő humusztartalmú talajokon 30–50 kg/ha hatóanyaggal csökkenthető. Kedvezőtlen adottságú termőhelyeken, nagytömegű szerves anyag (kukoricaszár, szalma stb.) alászántása esetén kiegészítésként 8–10 kg nitrogént kell adni minden tonna szerves anyagra, ha a számított adag nem éri el a 150 kg N/ha-t. A foszforadagokat szélsőségesen savanyú (pH < 5) talajokon, illetve 20% feletti kalcium-karbonát-tartalmú talajokon 15–20%-kal növelni kell. A káliumadagok kukoricaszár, napraforgószár, illetve szalma alászántása esetén – a beszántott szerves anyag káliumtartalmának megfelelően – csökkenthetők. Figyelembe kell venni az istállótrágyázás utóhatását is. 10 t közepes minőségű almos trágya tápanyag-szolgáltató képessége kg hatóanyagban: Idő N P2O5 K2O Az első évben 18 20 40 A második évben 12 15 20

2.2. A mésztrágyázás Minden esetben indokolt, ha a hidrolitos aciditás (y1) értéke laza talajokon nagyobb, mint 4,6, illetve középkötött talajokon nagyobb, mint 8. Mésztrágyázás szükséges továbbá minden talajon, amelynek káliumkloridos pH-értéke kisebb, mint 6. A mésztrágya adagok a talaj pH-értékétől, illetve hidrolitos aciditásától és kötöttségétől függően 0,5–2,0 t/ha kalcium-karbonát nagyságrendűek. A javasolt mésztrágya adagokat a 68. táblázat tartalmazza. A mésztrágyázás nem helyettesíti a kémiai talajjavítást ott, ahol erre szükség van, de alkalmas lehet a javítás hatásának fenntartására. 186 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


68. táblázat - Javasolt mésztrágya adagok CaCO3-hatóanyagban, t/ha (MÉM-NAK 1987) pH (KCl) 5,6–6,0 Kötöttség KA

pH (KCl) < 5,6

hidrolitos aciditás (y1) 4–8

8–12

12–16

16

< 38

1,0

0,5

1,0

0,5

–

38–50

1,5

0,8

1,3

1,8

2,0*

> 50

2,0

1,0

1,5

2,0

2,0*

* A javasolt műtrágyamennyiségek a melioratív szintű meszezés szükséges dózisáig növelhetők az üzem, illetve a meszezőanyag beszerzésének lehetőségeitől függően.

2.3. A magnéziumtrágyázás A talajok magnéziumellátottságát hazánkban a M KCl-ban mért magnéziumtartalom alapján ítéljük meg. A határértékeket a 69. táblázat tartalmazza. A magnéziumtrágyázás csak magnéziumhiányos talajokon és különösen a magnéziumigényes kultúráknál indokolt. A magnéziumtrágyák javasolt adagját a 70. táblázat tartalmazza.

69. táblázat - A talajok magnéziumellátottsági határértékei (M KCl-kivonatban mérve) Mg ppm KA gyenge

közepes

jó

<30 (homok)

<40

40–60

60–

31–42 (homokos vályog, vályog)

<60

60–100

100–

>43 (agyagos vályog, agyag)

<100

100–200

200–

70. táblázat - Magnéziumtrágyázási javaslat (Mg kg/ha) KA K-adag <30

31–42

>43

200 kg/ha K2O alatt

20

30

40

200 kg/ha K2O felett, illetve egyidejű CaCO3 pótlása esetén

30

45

60

A magnéziumot permettrágya formájában is alkalmazhatjuk. Permetezésre általában 5%-os keserűsóoldat használható. A permetezés a vegetációs időszak meghatározott szakaszaiban javasolt.



2.4. Kalcium és magnézium együttes visszapótlása Savanyú, magnéziumszegény talajokon a magnézium és a mészállapot együtt is rendezhető dolomittartalmú javítóanyagokkal. Erre a célra az önporló dolomitok a legalkalmasabbak, de felhasználhatók a szabványkövetelményeknek megfelelő minőségű és őrlésfinomságú dolomitőrlemények is. Dolomitokat célszerű alkalmazni abban az esetben, ha a talaj pH-értéke (KCl) 5,5 alatti, y1 értéke nagyobb 4-nél, KCl-oldható magnéziumtartalma pedig 60 mg/kg-nál kevesebb. A hektáronként kijuttatandó dolomitmennyiség az alábbi képlet szerint számolható:

ahol D =1 ha területre kijuttatandó javítóanyag mennyisége (t), KA =Arany-féle kötöttségi szám, y1 = hidrolitos aciditás értéke, CaCO3 ekv.% = a dolomit Ca + Mg-tartalma CaCO3 egyenértékben kifejezve: Ca% · 2,50 = CaCO3%, Mg% · 4,12 = CaCO3%.

2.5. A mikroelemtrágyázás A MÉM-NAK-irányelvek konkrét ajánlásokat tartalmaznak a mikroelemtrágyázásra is. A hazánkban alkalmazott egységes mikroelemvizsgálati módszer határértékei azonban nem eléggé tisztázottak. Ezért a trágyázásnál elsősorban a mikrotápelemek felvételi viszonyait kell szem előtt tartani, amelyeket az általános agrokémia és a mikroelemtrágyázás című fejezetben ismertettünk.

2.6. Az állókultúrák trágyázása A MÉM-NAK 1979-ben kiadta az „Állókultúrák telepítését és ültetvények korszerűsítését megelőző alaptrágyázások irányelvei”-t. 1981-ben elkészült az Állókultúrák fenntartó műtrágyázási irányelvei című kiadvány. Az alaptrágyázás biztosítja az ültetvények jó tápanyagszinten való indítását. A fenntartó trágyázás során kell pótolni az éves termés, valamint a hozzá tartozó fa-, illetve vesszőnövedék által felhasznált tápanyagok mennyiségét. A fenntartó trágyázásra vonatkozó javaslat és számítási módszer hasonló elveken épül fel, mint a szántóföldi kultúráké. A számítás alapja az 1 t gyümölcs előállításához szükséges tápanyagmennyiség, amelyet a talaj tápanyagtartalma, pH-értéke, kötöttsége és humusztartalma szerint korrigálnak. Az ellátottság megítéléséhez figyelembe veszik a levélanalízisek adatait.

2.6.1. Kérdések Mi a különbség a tápanyagszükséglet

1. és a műtrágyaszükséglet között? 2. NAK-módszer néven elterjedt számítási módszer?

Min alapszik a hazánkban a MÉM-

3. különböztetünk meg, melyek ezek jellemzői?

Milyen

4. termésszint, miért fontos ennek ismerete?

Hogyan becsülhető meg a várható


termőhelycsoportokat


Hogyan történik az NPK-ellátottság

5. megítélése?

Milyen talajtulajdonságoktól függ a

6. fajlagos műtrágyahatóanyag-szükséglet (fkor) értéke?

7. Hogyan számíthatjuk műtrágyaszükségletet, és milyen tényezők figyelembevételével korrigáljuk a számított értéket? 8. határozzuk meg a mésztrágyaadagokat?

Milyen

9. magnéziumszükségletet magnéziumtrágyázás, illetve talajjavítás esetén?

Hogyan

10. szántóföldi kultúrákétól?

szempontok számítjuk

a alapján a

Mennyiben tér el az állókultúrák trágyázása a


7. fejezet - Növényvédelmi kémia 1. Alapismeretek A kémiai növényvédelemben használt vegyületek folyamatosan változnak. Vannak, amelyek használata megszűnik, ugyanakkor új vegyületek, vegyületcsoportok kerülnek forgalomba. A megszűnés több ok miatt következhet be, leggyakrabban rezisztens biotípusok elszaporodása miatt válik egy-egy vegyület használhatatlanná. Gazdasági és esetleg egészségügyi, környezetvédelmi szempontok is befolyásolják egy-egy vegyület használatát. Az új vegyületcsoportok megjelenése részben a forgalomból kikerültek pótlására szükséges, másrészt új, a korábbiaktól eltérő biokémiai hatású vegyületek hatékonyabb, esetleg a korábbiaknál olcsóbb védelmet nyújtanak. Könyvünkben a „Növényvédő szerek, termésnövelő anyagok 2000” című, a Földművelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztérium Növényvédelmi és Agrár-környezetgazdálkodási Főosztályának kiadványában felsorolt engedélyezett hatóanyagok szerepelnek, a belőlük készült nagyon nagy számú, sokszor egymással azonos hatású szerek nevei nem találhatók meg. A tárgyalásuknál a felhasználás szempontjait is figyelembe vettük, azaz a fungicid, akaricid, inszekticid, herbicid beosztást vettük alapul, ezen belül osztályoztunk a biokémiai hatásmód alapján, és ha a vegyületek nagy száma ezt indokolta, a szerveskémiai felépítésmód szerinti újabb csoportosítást is használtuk. A növényvédő szer vagy a peszticid fogalom összetett, ide sorolunk minden olyan szert, amely alkalmas a haszonnövények, a termények és termékek károsodásának gátlására. A károsodást a legkülönbözőbb élőlények vagy vírusok idézhetik elő. A peszticideket ezért feloszthatjuk annak alapján, hogy milyen jellegű károkozóval szemben nyújtanak védelmet. A víruspusztítókat viricideknek, a baktériumölőket baktericideknek, a gombaölőket fungicideknek, a gyomirtókat herbicideknek, az állati kártevőket pusztító szereket összefoglalóan zoocideknek nevezzük. A zoocidek nagy csoportján belül azonban újabb felosztásmódot használnak: az atkaölőket akaricideknek, a fonálféregirtókat nematocideknek, a rovarölőket inszekticideknek, a puhatestűeket irtó szereket molluszkicideknek, a rágcsálóirtó szereket rodenticideknek nevezzük. A felsorolt neveken kívül más – esetleg a hatásra részletesebben utaló – neveket is találunk. Így pl. a növényekre ható anyagokon belül a lombtalanítás útján hatókat defóliánsoknak, a növény kiszáradását előidéző szereket deszikkánsoknak nevezzük. Az állati kártevőkre ható szereken belül a riasztószereket repellenseknek, a csalogatószereket attraktánsoknak nevezzük. A felhasználás módja, helye is bizonyos követelményeket támaszt az egyes hatóanyagokkal szemben. Így pl. talajok fertőtlenítésére – ahol többnyire az inszekticid hatás a fő követelmény – olyan vegyületek alkalmasak, amelyekből kis dózis is elegendő. Leggyakrabban azok a vegyületek alkalmazhatók, amelyeknek elég nagy a gőznyomásuk, mert ezekből a hatóanyag gőz alakban viszonylag kis dózis mellett is mindenhová eljut. Ezeket szoktuk talajfertőtlenítőnek is nevezni. E szerekkel szemben nem is annyira a tartós hatás a követelmény, hanem


Növényvédelmi kémia

az, hogy meghatározott idő alatt elbomoljanak, hiszen a talajlakó élőlények fontos tényezői a biológiai egyensúlynak. A perzisztencia fogalommal jelöljük a hatóanyag stabilitását, a perzisztens szernek a lassú bomlás miatt nagy a szermaradék értéke. A termények, termékek károsításának gátlására gyakran használunk gázosítószereket, amelyek gáz fázisban fejtik ki hatásukat. A növényvédő szereket a legritkább esetben használják tisztán, a legtöbbször különböző segédanyagokkal befolyásolják tulajdonságaikat. Ezekkel az oldékonyságot, a nedvesítőképességet, a tapadóképességet fokozzák, némely esetben egyszerűen csak hígítják a hatóanyagot. A segédanyagok bevitele elősegítheti a kijuttathatóságot (pl. permetezhetőséget), növelheti a hatásosságot (kevésbé pereg le a levelekről, nedvesít olyan felületeket, amelyek a nagy lipidtartalom miatt a tiszta hatóanyag számára nedvesíthetetlenek lennének), némely segédanyag gátolja a hatóanyag bomlását. Azt a technológiai folyamatot, amely során a növényvédő szer elnyeri végleges – felhasználásra alkalmas, segédanyagot is tartalmazó – formáját, formálásnak nevezzük. A formált szer neve után gyakran feltüntetik a formálás utáni állapotot vagy az alkalmazás lehetőségét egy-egy nagybetű feltüntetésével. Az L rövidítés folyékony halmazállapotra, az EC arra utal, hogy emulzióképző segédanyag található a szerben, a D arra, hogy az illető szer por alakban juttatandó ki (porzószer), a G arra, hogy a szer granulátum formájú. A segédanyag porozószerek esetén a formálás során javítja az őrölhetőséget, laza porszerkezetet biztosít, ilyen célra ásványi anyagokat (pl. kaolin, bentonit) használhatnak. Némelyik segédanyag a hatékonyság növelését a hatóanyag felszívódásának, a levélbe való bejutásának elősegítésével éri el. Permetezőszerek esetében a már kolloid méretűre őrölt szilárd, vízben oldhatatlan hatóanyag vizes kolloid oldatba viteléhez olyan segédanyagokat használnak, amelyek mind lipofil, mind hidrofil részt tartalmaznak egyetlen molekulán belül. A lipofil rész a vízben nem oldódó hatóanyag kolloid részecskéit köti meg, míg a segédanyag hidrofil része a vízhez való kötődést biztosítja. Így stabil – permetezhető – kolloid oldat jön létre. Vannak olyan hatóanyagformák is, amelyek szerves oldószerben (általában benzol homológokban) oldott tömény alakban kerülnek forgalomba. Ezek vizes emulzióját juttatják ki permetlé formájában. Az emulzióképző segédanyag esetében szintén az azonos molekulában megtalálható lipofil és hidrofil tulajdonságú részek egyidejű jelenléte fontos. Az egyik legősibb ilyen segédanyag a káliszappan volt. A szappanok a zsírsavak sói. Maguk a nagy szénatomszámú zsírsavak rosszul disszociálnak, ezért vízben nem oldódnak. A sók viszont teljes mértékben disszociálnak, és a zsírsavmolekula végén megjelenik a negatív töltésű karboxilátion, amely hidrofil, míg a hosszú alkillánc lipofil. Hátránya, hogy a zsírsavak Ca- és Mg-sói vízben oldhatatlanok, ezért kemény vízben nem vagy kevésbé hatékonyak. Kedvezőbb tulajdonságúak a zsírsavak redukciójával előállított zsíralkoholok származékai. A zsíralkohol-szulfátok kénsavval történő reakcióval jönnek létre: CH3-(CH2)n-OH + HO-SO2-OH → CH3-(CH2)n-O-SO2-OH + H2O. A termék savas, ezért sóját használják. Előnye, hogy a zsíralkohol-szulfát nem érzékeny a víz keménységét adó Ca2+ és Mg2+ ionokra. Ez is aniont tartalmaz hidrofil csoportként. Az alkil-szulfonátok szénhidrogénekből hozhatók létre. Az emulgeáló hatás még erőteljesebb az úgynevezett alkil-aril-szulfonátok esetében, ahol nem alkoholt, hanem egy alkilcsoportot is tartalmazó aromás részt reagáltatnak kénsavval, vagy kén-trioxiddal.

Ez szulfonát (és nem szulfát), mert itt nem észter képződött, szintén sóját használják. Az alkilcsoport hossza vagy az arilcsoport jellege (amely lehet akár naftalin rész is) befolyásolja a hatást, a vízkeménységre szintén érzéketlen. Hátránya, hogy biológiailag nehezen bomlik le. Nem ionos segédanyagként a polietilénglikol származékait használják. Felfogható úgy is, mint ha az etilénglikolból kondenzációval jönne létre. HO–CH2–CH2–OH + 2n HO–CH2–CH2–OH + HO–CH2–CH2–OH → → HO–(–CH2–CH2–O–CH2–CH2–O–)n+1–H + (2n + 1)H2O. A hosszú lánc a sok oxigén miatt hidrofil, azaz vízben jól oldódik. A lánc mindkét végén van egy-egy szabad alkoholos hidroxil-csoport, amelyek éteresíthetők például zsíralkohollal, ekkor nem ionos jellegű segédanyagot kapunk:



R–CH2–O–(CH2–CH2–O–CH2–CH2–O–)n+1–H. A keletkezett vegyület zsíralkohol-poli(glikol-éter), ahol a zsíralkohol rész a lipofil. E vegyületek másik végén lévő alkoholos hidroxil kénsavval zsíralkohol-éter-szulfáttá alakítható, amely nagyon jó anionos felületaktív segédanyag. A hidrofil rész növekedett meg az észterképződéssel. Tulajdonságai mind az alkohollánc hosszától (R–CH2), mind az etoxilezés mértékétől (n) függ, disszociáció után tehát R–CH2–O–(CH2–CH2–O–CH2–CH2–O–)n–SO2–O– + Na+ anionos. Hasonló elvek alapján más jellegű segédanyag is előállítható, lényege, hogy egyetlen molekulán belül legyen hidrofil és lipofil rész. Látható, hogy a hatóanyag és a szer között lényeges különbség van. A hatóanyag az a vegyület, amely a peszticid hatást kifejti, a szer az a készítmény, amellyel a felhasználó találkozik. Sok szer több hatóanyagot is tartalmaz a segédanyagok mellett. Azonos hatóanyagú szert más-más üzemek is készítenek, a név azonban más szokott lenni, s lehet, hogy hatásukban teljesen azonosak a szerek, a neveik mégis eltérőek. Másrészt lehet, hogy azonos hatóanyag-tartalom mellett is van némi különbség az egyes szerek hatásában az alkalmazott segédanyagok minősége vagy mennyisége miatt. A hatóanyagneveket kicsi, a szerek neveit nagy kezdőbetűkkel írjuk. A hatóanyagnév az esetek nagy többségében nem azonos a kémiai névvel, a kémiai nevek általában nagyon hosszúak lennének a hatóanyag elnevezésére, ezért a hatóanyagot ennél rövidebb, az esetek nagy részében (de nem mindig) a kémiai névre utaló elnevezéssel látják el. Szokás a peszticideket a hatásmódra utaló elnevezéssel is jelölni. Azokat a szereket, amelyek érintkezés útján hatnak, kontakt hatásúaknak nevezzük. Ha a peszticid felszívódik a növény levelébe, de onnan nem vándorol tovább, mély hatású szerről beszélünk, ezek az ún. lokoszisztemikus szerek. A felszívódó szerek másik csoportját azok képezik, amelyek miután felszívódtak a növény szervezetébe, tovább is vándorolnak a felszívódás helyéről, ezeket transzlokálódó szisztemikus szereknek nevezzük. Sok esetben csak szisztemikusnak nevezzük őket. Használatuk azért is gazdaságos, mert miután felszívódtak, nincsenek kitéve az időjárási viszontagságoknak. A szívó rovar kártevők ellen igazán hatásos védekezést nyújtanak. A növény új hajtásaiba is eljutnak. Elpusztítják a permetlé számára nehezen megközelíthető helyeken tartózkodó élőlényeket is. A peszticidek nagy része mérgező az állati, emberi szervezetre is. A toxicitás kifejezésére korábban egyetlen értékmérő tulajdonságot használtak fel, azt a szájon át beadott értéket tüntették fel mg/testtömeg-kg-ban kifejezve, amelynél a kísérleti állatok (legtöbbször patkányok) 50%-a elpusztult. Az 50%-osletalitást előidéző dózist, az LD50 rövidítéssel jelzett értéket a mérgező hatás szempontjából nem tekinthetjük abszolút értéknek, hiszen a mérgező tulajdonság több tényezőből tevődik össze. A bőrön keresztül való felszívódás , vagy a kézről szájba jutás veszélye a nehezen lebomló (perzisztens) peszticideknél a kezelés utáni hosszabb várakozás után is fennáll. A munka-egészségügyi várakozási idő azt tünteti fel, hogy a peszticiddel kezelt területen a kezelés után mennyi idővel lehet védőeszközök használata nélkül munkát végezni. A le nem bomlott peszticid mérgező tulajdonságát akkor is kifejti, ha a kezelt területről betakarított termést fogyasztják el. Némely peszticid nem azonnal hat, hanem felhalmozódik a szervezetben, és meghatározott érték elérése után – a szervezet hirtelen legyengülésekor – fejti ki mérgező hatását. Előfordulhat az is, hogy egy meghatározott dózis elérése után génkárosodás következik be, amelynek hatása az utódon jelentkezik. A peszticiddel kezelt területről tehát csak meghatározott idő eltelte után – amikor a peszticid annyira lebomlott, hogy a szermaradék-mennyiség a megengedhető érték alá csökkent – szabad élelmiszert fogyasztani. A kezelés és a betakarítás között meghatározott időnek kell eltelnie, ezt fejezi ki az élelmezés-egészségügyi várakozási idő. A peszticidek mérgező tulajdonságának, illetve veszélyességének megállapításánál az LD 50 érték mellett e tényezőket is, valamint a környezetvédelmi szempontokat is figyelembe veszik, amikor a szert engedélyezik, illetve veszélyes tulajdonságát megállapítják. Jelenleg négy csoportba sorolják a peszticideket: a kifejezetten veszélyes, veszélyes, mérsékelten veszélyes ésa gyakorlatilag nem veszélyes névvel jelölik a veszélyesség mértékét. A hazánkban évente megjelenő Növényvédő szerek, termésnövelő anyagok című könyvben mind az LD50, a mérgező tulajdonság megjelölése, a munka-egészségügyi várakozási idő, mind az élelmezésegészségügyi várakozási idő és a megengedhető szermaradék mennyisége megtalálható. Hazánkban nem engedélyezettek azok a szerek, amelyek felhalmozódnak az élő szervezetben, és hosszabb idő eltelte után idézhetnek elő károsodást.



Az angol nyelvű irodalom gyakran használja az „akropetális” áramlás fogalmat a hosszú, csúcs felé való áramlás helyett és a „bazopetális” fogalmat az alap felé való áramlás helyett. A szöveg rövidítése miatt néhol mi is használjuk e fogalmakat. Végül néhány szót kell szólnunk az anyag felosztásáról, a tárgyalás módjáról. A növényvédelmi kémia rohamosan gyarapodó ismeretanyaga különböző módon tárgyalható. A csoportosítás lehetséges aszerint, hogy az egyes szerek milyen élőlényekre hatnak (mikrobák, növények, rovarok stb.), történhet a kémiai szerkezet alapján vagy a növényvédő szerek kifejtett hatása, azaz a biokémiai reakció típusa alapján. Mindegyik csoportosításnak vannak előnyei és hátrányai. Az alkalmazott tárgyalásmódot az elérendő cél szabja meg. A leggyakrabban használt beosztás a fungicid, baktericid, herbicid, inszekticid stb. tulajdonságot veszi alapul. E tárgyalásmód akkor előnyös, ha közvetlenül a felhasználó számára készül. Hátránya, hogy egyes vegyületek (így pl. az általános biológiai hatással rendelkező nitro-alkil-fenol-származékok) többször is előfordulnak, gyakoribbá válik az ismétlés. A mezőgazdasági kémia tárgy keretében írott tankönyv számára a leglogikusabbnak a kémiai szerkezet alapján való csoportosítás látszik, így azonban túlságosan sok csoporthoz jutnánk és lennének olyan csoportok is, melyeken belül csak néhány (esetleg egyetlen) vegyületet tárgyalnánk (pl. fluorenszármazék, tereftálsavszármazék vagy benzoesav-származék növényvédő szerek csoportját létrehozni értelmetlen lenne). A biokémiai hatásmód és a kémiai szerkezet együttes alkalmazása látszik a legcélravezetőbbnek, hiszen segítségével az alkalmazás módja is könnyen érthetővé válik. Így pl. magától értetődővé válik, hogy a gyümölcsfák növényvédelmét az általános biológiai hatású – tehát a növényeket is károsító – nitro-alkil-fenolszármazékokkal rügyfakadás előtt kell végezni, valamint az is természetes, hogy e szereknél a felhasználó megfelelő védelméről is gondoskodni kell. Tankönyvünkben ezért a biokémiai hatásmódot vesszük alapul a felépítéshez. E csoportokon belül újabb beosztásra ad lehetőséget a peszticidek kémiai szerkezete. A használt felépítésmódból következik, hogy csak a hatóanyagokkal foglalkozunk a hatásmechanizmusok tárgyalásakor. A tankönyvként való használatot nagyon megnehezítené az azonos hatóanyagot tartalmazó, különböző fantázianévvel ellátott szernevek felsorolása ott, ahol a biokémiai hatás megértése a cél. A hagyományos (fungicid, inszekticid, herbicid stb. csoportosítást tartalmazó) tárgyalásmódnak számos előnye is van. A felépítés során mind a hagyományos csoportosítás, (fungicid, akaricid, inszekticid, herbicid), mind a biokémiai hatásmód és a kémiai szerkezet szerinti beosztást használjuk. A tankönyvek felépítése többnyire az egyszerűbb ismeretanyaggal kezdődik, és ezt követik a bonyolultabb anyagrészek. Igyekeztünk ezt – a tanulás szempontjából fontos – előnyt, amennyire lehetett, átmenteni. Természetesen ezt csak kompromisszum árán lehetett megoldani. E kompromisszum miatt kerültek a több hatáshelyű fungicidek a lebontó folyamatokat gátló vegyületek közé. A biokémiai hatásmódot véve alapul, logikusabbnak tűnt volna külön fejezetet létrehozni a több hatáshelyű fungicidek számára, ez azonban az anyag aprózottságát fokozta, az anyag áttekinthetőségét, tanulhatóságát csökkentette volna. Ezért megelégedtünk azzal, hogy a szövegben jeleztük: a szulfhidrilcsoporttal reagáló vegyületek esetében több reakció egyidejű gátlása is megtörténik.


8. fejezet -

Fungicidek

A fungicidek hatásának jellemzésére néha latin szavakat használunk. A preventív hatás azt jelenti, hogy megelőző jellege van a védelemnek, megelőzi a fertőzést. A kuratív, azaz gyógyító hatás esetén a növény gyógyul, mert a szöveteiben fejlődő kórokozók is elpusztulnak. A legerőteljesebb az eradikatív hatás, ez a kórokozó teljes elpusztítását jelenti. A lebontó folyamatokat számos olyan vegyület is gátolja, amelyek tevékenysége nem korlátozható egyetlen biokémiai folyamatra. A szulfhidril-csoporttal reagáló vegyületek például az enzimek több csoportját képesek egyidejűleg gátolni (ez az oka annak, hogy ezen vegyületekkel szemben nehezebben alakul ki rezisztencia). Az ilyen, több hatáshelyű peszticidek elvileg külön fejezetbe is sorolhatók. A szulfhidril-csoportot hatástalanító vegyületekkel szemben a piruvát dehidrogenáz az egyik legérzékenyebben reagáló enzimrendszer. Azaz a gátló vegyületek főleg a lebontó folyamatokra hatnak, ezért célszerű itt tárgyalnunk a több hatáshelyű peszticideket is. A lebontó folyamatokat befolyásoló vegyületekre jellemző, hogy az élőlények majdnem minden csoportjára hatnak, hiszen a mikrobáktól kezdve a legmagasabb szervezettségű élőlényekig azonos vagy közel azonos módon megy végbe a szerves vegyületek lebontása (a szervezet energiáját szervetlen alapanyagból szerző mikrobák, pl. a kénbaktériumok a növényvédelmi kémia szempontjából nem jelentősek). A mikrobákat károsító vegyületek zöme e csoportba tartozik, hiszen a mikrobák nem rendelkeznek olyan speciális, más élőlényektől eltérő biokémiai reakciókkal, mint pl. a növények a fotoszintézis speciális folyamatával vagy a rovarok az (a mikrobákban és a növényekben nem létező) idegtevékenységgel. A lebontó folyamatokat gátló peszticidek közül azokat használjuk elterjedten a mikrobák ellen, amelyek a mikroba szervezetében nagyobb mértékben halmozódnak fel, mint más élőlényekben, a károsítás mértéke ezért nagyobb mérvű.

1. A lebontó folyamatokat gátló szervetlen hatóanyagú fungicidek 1.1. A glükolízist és az acetil-CoA-képződést gátló szervetlen fungicidek A glükolízis általános szénhidrát-lebontási folyamat. E folyamat mind az anaerob, mind az aerob szervezetek sejtjeiben lezajlik. A glükolízis során az egyszerű szénhidrátok piroszőlősavvá vagy anaerob körülmények között tejsavvá bomlanak le. Egyetlen szervetlen hatóanyagról, az antimon(III)ionról tudjuk, hogy a glükolízist gátolja. A fruktóz-6-P átalakulását gátolja fruktóz-1,6-difoszfáttá, mert a reakciót katalizáló foszfo-frukto-kináz nevű enzim működését akadályozza meg. Mivel a peszticideket általában aerob szervezetek ellen kell használnunk, és ezeknél a piroszőlősav tovább alakul acetil-CoA-vá, amely folyamat eredményesebben gátolható más vegyületekkel, ezért a glükolízist gátló Sb3+-iont kimondottan anaerob körülmények között élő élőlények, pl. a gerinceseket károsító bélférgek esetében használják. A piroszőlősav acetil-CoA-vá alakul aerob szervezetekben, és ez más biokémiai folyamatokban használódik fel, amelyek vagy lebontó (pl. citrát-ciklus), vagy felépítő (pl. zsírsavak, lipidek, ezen belül szteroidok képződése) jellegűek lehetnek. Az acetil-CoA képződését gátló vegyületek tehát nagymérvű károsodást idéznek elő az élőlényben. Az acetil-CoA képződése a mitokondriumban zajlik le, ahol három enzim egy strukturális egységet alkotva vesz részt a reakcióban. Ha a három enzimet külön-külön kivonják, majd elegyítik, ismét visszaáll a strukturális egység. Ezt az egységet együttesen piruvát dehidrogenáznak nevezik. A tiamin-pirofoszfát (TPP), a liponsavamid és a flavin-adenin-dinukleotid (FAD) alkotja a három enzimet.


Fungicidek

A piruvát dehidrogenáz az acetilcsoportot a CoA–SH-nak adja át, míg a hidrogént a NAD+ vonja el, azaz összességében öt koenzim egyidejű közreműködése szükséges a reakcióhoz. Az első lépésben a tiaminpirofoszfát tiazolgyűrűjének 2. szénatomja vesz fel egy két szénatomos láncrészt a piruváttól. Az egyszerűsített képletben a 2. szénatomon levő hidrogén kiemelve ábrázolható. Innen a liponsav-amidra kerül az acetilcsoport, majd ez a CoA-nak adja át, miközben az –SH-csoportok hidrogénjeinek eltávolítását a FAD végzi, amely végül hidrogénjét a NAD-nak adja át. A már ismert reakciók felírása azért szükséges, hogy érzékelhessük, a reakcióban szulfhidril-csoportot tartalmazó enzimek vesznek részt, tehát minden olyan vegyület gátol, amely az –SH-csoporttal reagál. A piruvát dehidrogenáz enzim komplexben levő FAD-koenzimmel működő enzim fehérjerészének (apoenzimjének) az – SH-csoportjai is érzékenyek nehézfém ionokra. Azaz az –SH-csoportokat megkötő vegyületekkel az acetil-CoA képződése könnyen gátolható. A szervetlen vegyületek közül az arzenit(3-)ionról bizonyították be, hogy kimondottan a liponsavamid két kénatomjával reagálva fejti ki mérgező hatását; ma már nem használatos a növényvédelemben. A szervetlen fémionok a fehérjék különböző oldalláncaival reagálva koncentrációjuk függvényében károsítanak. Az enzimek fehérjerészével reagálva azt működésképtelenné teszik, nagyobb koncentrációban a fehérjét oldhatatlanná alakítják, ezzel a biokémiai reakciókat gátolják vagy nagyobb koncentrációban le is állítják. Leggyakrabban az érzékeny szulfhidril-(tiol-)csoporttal reagálva hatnak. A fémek ionjainak gombákra kifejtett mérgező (fungitoxikus) hatását a következő sorrend szemlélteti: Ag > Hg > Cu > Cd > Ni > Pb > Co > Zn > Fe > Ca.

1.1.1. Réz(II)-iont tartalmazó fungicidek 195 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Fungicidek

A réz(II)-iont tartalmazó növényvédő szerek esetében bizonyított, hogy a piroszőlősav-dehidrogenáz enzimrendszert gátolják legnagyobb mértékben, feltételezhetően az –SH-csoportok megkötése révén. A citrátciklusban az α-keto-glutársav átalakulása szukcinil-CoA-vá ugyanilyen enzimrendszer segítségével játszódik le. A Cu2+ fungicid hatása nem biztos, hogy csak az említett két biokémiai lépésnél fellépő gátlás eredménye, de itt a leghatározottabb a gátló hatás. A Cu2+-tartalmú vegyületeknek ezek szerint minden élőlényt el kellene pusztítaniuk. A fungicid hatás dominálása annak tudható be, hogy a gombaspórák felhalmozzák környezetükből a réz(II)-iont, tehát ha a környezetben viszonylag kicsi is a Cu2+ koncentrációja, a spórában már akkor is olyan nagymérvű lesz, hogy a szervezetet károsítja. Szántóföldi körülmények között bizonyították, hogy ha a permetlében 0,015 mmol/l a Cu2+ mennyisége, a gombaspórában rövid idő alatt 1,5 mmol/l-re nő a Cu2+ koncentrációja. A rézvegyületek közül kezdetben a réz-szulfátot használták. Mivel ez erős sav és gyenge bázis sója, savasan hidrolizál: CuSO4 + 2H2O ⇌ Cu(OH)2 + H2SO4 A savas hidrolízis következménye a növényeket károsító (fitotoxikus) mellékhatás: a leveleket „perzseli”, ezért inkább csak csávázásra használták. A vetőmag állapotától függően a csírázóképességet is károsította. Levélfelületre való kijuttatáshoz a savas kémhatást Ca(OH)2-dal (oltott mésszel) szüntették meg. A bordói lé nem jól definiált összetételű, a Ca(OH)2 feleslege miatt lúgos. A készen vásárolható bordói lé alapanyagból közvetlenül készíthető permetlé. CuSO4 + Ca(OH)2 ⇌ Cu(OH)2 + CaSO4 A szilárd halmazállapotú, vízben nem oldható, de kolloid méretben képződő Cu(OH) 2 kolloid oldatban tartásához szükséges a Ca(OH)2 fölösleg. Ma már ritkán használt megoldás a CuSO4-nak szódával való semlegesítése. CuSO4 + Na2CO3 = CuCO3 + Na2SO4 burgundi lé A réz-oxi-klorid mind porozó-, mind permetezőszerként használatos. 3Cu(OH)2 · CuCl2 · H2O A réz-mészpor hatóanyaga Cu(OH)2, a réz-kénpor a réz-hidroxid mellett S-por hatóanyagot is tartalmaz. A Cu2+ fungitoxikus és fitotoxikus koncentrációja elég közel esik egymáshoz, ami gyakran vezet a növény perzseléséhez. Az egyes növények nem azonos érzékenységűek. A gyümölcsfák egy része (őszibarack) különösen érzékeny a rézionra.

1.1.2. Kéntartalmú fungicidek Az elemi kén hatásáról roppant keveset tudunk. Főként a nagy lipidtartalmú gombák (lisztharmat) érzékenyek az elemi kénre. Ez alapján feltételezhető, hogy a kén elemi állapotban – és nem H2S vagy SO2 formában – jut be a gombaspórába, hiszen az elemi kén hidrofób (lipofil) tulajdonságú, míg a korábban feltételezett előzetes átalakulás után képződő H2S vagy SO2 hidrofil tulajdonságú. Bizonyított, hogy elemi kén felvétele után a gombaspórában H2S képződik. A toxikus hatást részben azzal magyarázhatjuk, hogy az elemi kén az enzimek – SH-csoportjaival reagálva alakul H2S-é, ezt a feltevést támasztja alá az a tény is, hogy külön adagolt glutation SH-csoportja fokozza a H2S képződését. Az elemi kén tehát szintén a szulfhidril-csoportok hatástalanításával fejti ki fungicid, illetve fungisztatikus hatását. A képződő H2S is toxikus: a fémtartalmú enzimekkel – főként a citokrómok vasionjaival – képez vegyületet, ez a reakciója a légzés további gátlását idézi elő. Bár az elemi kén hatását nem ismerjük eléggé, legvalószínűbbnek az –SH-csoportok megkötésén keresztül történő légzésgátlás látszik. A kéntartalmú peszticidekben leggyakrabban az elemi ként használják. A megfelelő szemcseméret lényegesen befolyásolja a felhasználhatóságot. A por alakú permetezőszerek tartalmazzák a megfelelő felületaktív adalékanyagot, amely a kolloidoldatot létrehozza, ennek tartósságát, valamint fokozza a szer tapadóképességét.


Fungicidek

Ma már ritkán, de még használatos a mészkénlé. Készítésekor a Ca(OH)2-ot S-porral tartósan főzik, ekkor vízoldható kalcium-poliszulfid képződik, ami külön felületaktív anyagok bevitele nélkül permetezhető. A kémiai reakció nem ad egységes terméket, a képződött poliszulfidok mennyisége, aránya függ a komponensek arányától, a főzés idejétől stb.: 3Ca(OH)2 + 11S = CaS4 + CaS5 + CaS2O3 + 3H2O. A mészkénlé készítésével a kijuttathatóságot segítették elő, a szer hatóanyaga elsősorban most is az elemi kén, amely a levegő CO2-ja hatására a poliszulfidokból képződik: CaS5 + H2O + CO2 = CaCO3 + H2S + 4S. Gyakrabban használják a bárium-poliszulfidot, amely gyárilag készíthető. Kipermetezés után a vízzel és a levegő CO2-jával ugyanúgy elemi kénre bomlik, mint a Ca-poliszulfid. Báriumtartalma miatt levéltetű és atka ellen is hatékony.

1.2. A terminális oxidációt gátló, szervetlen hatóanyagú vegyületek Az oxidatív folyamatok (glükolízis, citrátciklus, pentóz–foszfát ciklus) során képződő redukált koenzimekben felhalmozódott energiát az élő szervezet a további reakciók számára jobban hasznosítható formában tárolja. A kémiai energia tárolására leggyakrabban az ATP szolgál. A redukált koenzimek energiája az ATP-re a terminális oxidáció folyamatában vivődik át, miközben a redukált koenzimek visszaoxidálása számos közbeeső lépésen keresztül a levegő oxigénje segítségével megy végbe. Az elektronok szállításában lényeges szerep jut a citokrómoknak, amelyek porfirinvázában található vasion a Fe3+ + e– ⇌ Fe2+ átalakulása segítségével szállítja az elektront. Minden olyan vegyület, amely a vasionnal komplexet képez, gátolja a terminális oxidációt.

1.2.1. A cianidion A cianidionról tudjuk, hogy negyven enzim működését gátolja. A legnagyobb mértékben a citokróm-oxidáz nevű enzimet gátolja, amely a citokróm-c-nek a levegő oxigénjével való oxidációját katalizálja: citokróm-oxidáz 2 cit c(Fe2+) + 2H+ + O → 2 cit c(Fe3+) + H2O. Magát a citokróm-oxidázt is két porfinvázas vegyület, a citokróm-a és a citokróm-a3 alkotja, e kettőt együtt nevezzük citokróm-oxidáznak. Működéséhez a porfinvázban levő vasionon kívül rézion jelenléte is szükséges. A CN– jóval kisebb koncentrációban gátolja a citokróm-oxidázt, mint a citokrómot. A citokróm-oxidáz 50%-os gátlásához már 0,01 µmol/l CN– mennyiség elegendő. A cianidot főleg gáz alakú HCN formában használják, pl. raktárhelyiségek fertőtlenítésére. Gyakorlatilag minden élőlényt elpusztít, ezért használatakor az előírások pontos betartása lényeges. Mivel a HCN nagyon gyenge sav, ezért sóiból – NaCN, KCN, Ca(CN)2 – nála erősebb savval felszabadítható, sóival óvatosan kell bánni, mivel a levegő CO2-jából képződő H2CO3 is felszabadítja a gáz alakú HCN-ot. A tiocianátok is mérgező vegyületek, a vizsgálatok szerint cianiddá bomlás révén is kifejthetik mérgező hatásukat.

1.2.2. Óntartalmú fungicidek A CN– komplexképző tulajdonságával az elektronok áramlását gátolja, és ezáltal hat a terminális oxidációra. Ismerünk olyan vegyületeket, amelyek nem hatnak az elektronok áramlására, de az ATP-képződés mértékére igen. Az ATP-képzést befolyásoló vegyületeket két nagy csoportra oszthatjuk. Beszélünk az ATP-képzés inhibitorairól és az ATP-képződést a terminális oxidációtól függetlenítő, ún. szétkapcsoló (uncoupler) vegyületekről. A szétkapcsolókat a légzést gátló szerves vegyületeknél tárgyaljuk részletesen. E fejezetben az oxidatív foszforilációt gátló vegyületeket ismerjük meg. A mitokondriumban zajlik le a terminális oxidáció, és hozzá normális körülmények között szorosan kapcsolódik az oxidatív foszforiláció, azaz ADP-ből szervetlen foszfát (Pi) segítségével ATP képződése. Természetes 197 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Fungicidek

körülmények között az oxidatív foszforilációt és a hozzá kapcsolódó légzési folyamatokat is ez a reakció szabályozza: ADP + Pi ⇌ ATP. Ha az ADP koncentrációját növeljük, a felső nyíl irányában lezajló reakciót serkentjük, ezzel az oxidatív foszforilációhoz kapcsolódó légzési folyamatok nagyobb intenzitását idézzük elő, ami jól mérhető pl. az oxigén felvételén keresztül. Az ATP koncentrációjának növelése csökkenti a felső nyíl irányában lezajló reakciót, azaz az ehhez kapcsolódó légzési folyamatokat, amit az oxigénfelvétel csökkentésén keresztül is mérhetünk. Az oxidatív foszforilálást inhibitáló vegyületek úgy hatnak, mintha ATP-t adtunk volna a rendszerhez: csökken az oxigén felvétele, és mivel a légzési folyamatok lelassulnak, a képződő ATP mennyisége kisebb lesz. A szétkapcsoló vegyületek a légzés intenzitását – azaz az oxigénfelvételt – nem csökkentik, de az oxidatív foszforilációt, azaz az ATP-képződést megszüntetik, a légzést és az oxidatív foszforilálást szétkapcsolják. Szétkapcsolók hatásakor a légzés során nem képződik ATP, ezért nagyobb lesz az ADP mennyisége, hiszen a korábban jelen levő ATP különböző biokémiai reakciók során elhasználódik és ADP-vé alakul. A növekvő ADP-koncentráció miatt nő a légzés intenzitása. A szétkapcsolók tehát fokozzák a légzés intenzitását, míg az inhibitorok csak az ATP-képzést gátolják, de a két folyamat kapcsolatát nem zavarják, ezért a légzés intenzitása csökken az ATP-képzés inhibitorainak alkalmazásakor. A triszubsztituált ónvegyületek az oxidatív foszforiláció inhibitorai. Érdekes módon a diszubsztituált ónvegyületek nem ilyen hatást fejtenek ki, hanem az arzenitionhoz hasonlóan az acetil-CoA képződését gátolják, mert a liponsavamid két kénatomjával reagálnak. A diszubsztituált ónvegyületeket nem használják peszticidként, a triszubsztituált-származékokat fungicidekként alkalmazzák:

A diszubsztituált-származékok esetében nyílt láncú atomcsoport (pl. etil), míg a triszubsztituált-származékoknál többnyire gyűrűs atomcsoport (pl. fenil) jelenti az R-et. Az x valamilyen szervetlen ion (Cl–, OH–) vagy ezek – esetleges szerves – származéka (pl. acetát) lehet. A triszubsztituált ónvegyületek közül fungicidként a fentinhidroxid és a fentinacetát használatos, ezek mind hatásukban, mind szerkezetükben nagyon hasonlóak:

2. Lebontó folyamatokat befolyásoló szerves vegyületek 198 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Fungicidek

A lebontó folyamatokat befolyásoló, szerves hatóanyagú szereket több csoportba sorolhatjuk. A rézionszállítók tulajdonképpen nem önmaguk hatnak, hanem csak a Cu2+-nek a gombákba történő könnyebb behatolását segítik elő. Az alkilén bisz-ditiokarbamátok Cu2+ jelenléte nélkül is gátolják az -SH-tartalmú enzimeket.

2.1. Rézionszállítók A Cu2+ felhalmozódik a gombaspórákban és a piruvát-dehidrogenáz, valamint az α-keto-glutarát-dehidrogenáz enzimrendszereket gátolja. A Cu2+-koncentrációnak azonban viszonylag nagynak kell lennie. Élesztőenzimkivonattal azt tapasztalták, hogy a gátlás akkor hatásos, ha egyetlen dihidrolipoil-dehidrogenáz (a FAD-ot tartalmazó enzimről van szó, amely az acetil-liponsavamid diszulfidcsoportját képes visszaalakítani az acetilcsoport leadásakor) enzimre legalább tíz Cu2+ jut. A rézszállítók maguk zsíroldható vegyületek, amelyek komplexet képeznek a réz(II)-ionnal. A lipofil komplex könnyebben áthatol a sejthártyákon, így kisebb Cu2+-koncentráció mellett is hatásos lehet a preventív védekezés. A laboratóriumi vegyszerként gyakran használt 8-hidroxi-kinolin vagy ismertebb régies nevén o-oxi-kinolin nagyon jó rézszállító, a szállítás folyamatának részleteit is ezen tanulmányozták. A 8-oxi-kinolin N-atomja „nem kötő” elektronpárja segítségével könnyen vesz fel hidrogéniont. A képződött kation leggyakrabban szulfátsója formájában kerül forgalomba.

A 8-oxi-kinolin-szulfát képletét általában egyszerűsítve – a kénsavat külön feltüntetve – ábrázoljuk (külföldön chinosol néven ismert).

Az alapvegyület vízben jól oldódik; vízoldékonysága csökken és lipoidokban oldhatóvá válik akkor, ha komplex alakban fémiont köt meg. A rézionnal kettőjük arányától függően kétféle komplexet képezhet:

Az 1:1 komplex lipidoldékonysága kicsi, ezért a gombasejtbe való behatolása nem tökéletes, az 1:2 komplex lipidoldékonysága jóval nagyobb. A fungitoxikus hatást azonban az 1:1 komplex fejti ki, amelyik a gombasejtben a könnyen bejutó lipofil 1:2 komplexből képződik. A rézoxikinolát néven engedélyezett hatóanyag az 1:2 komplex, amelyet mind csávázó-, mind permetezőszerként használnak. Egyes szerzők a később tárgyalandó ditiokarbamát-származékoknál is valószínűnek tartják a rézionszállításban való részvételt. A következő komplex erős fungitoxicitását és képződését (a nálunk nem használt dimetil-


Fungicidek

ditiokarbamát-Na sójából) bizonyították, továbbá hasonló komplex létrejöttének lehetőségét a TMTD használata esetén is feltételezik. A rézzel képzett komplex

fungitoxikus hatását bizonyították Aspergillus niger esetén, míg Fusarium oxysporum esetén a jelzett komplex meglehetősen hatástalan volt. Ezért e fejezetben csak megemlítjük a dialkil-ditio-karbamátok rézionszállító szerepének lehetőségét.

2.2. Ditiokarbamát-származék fungicidek A ditiokarbaminsav származékai a következő egyszerű módon vezethetők le a szénsavból:

A karbaminsav sóit karbamátoknak nevezzük, a ditiokarbaminsav sóit ditiokarbamátoknak. Amennyiben két tiurámcsoport két kénatomon keresztül, azaz diszulfidkötéssel kapcsolódik össze, akkor jutunk a tiurámdiszulfidhoz. A korábban említett TMTD elterjedten használt kontakt fungicid protektív hatással.

Egyidejűleg több biokémiai folyamatot is gátol, legvalószínűbb hatása az enzimfehérjék szulfhidril-csoportjának oxidálása, miközben a TMTD molekulája redukálódik és szétesik két dimetilditiokarbamát molekulára. A ditiokarbamátok másik csoportját a monoszubsztituált ditiokarbamátok képviselik, amelyekben egy ditiokarbamát részt egy szerves atomcsoporttal szubsztituálnak. Az etilén-bisz-ditiokarbamátok fémionnal gyűrűvé záródhatnak. A bomlékony ditiokarbamátok konkrét hatásának megállapítása éppen bomlékonyságuk miatt meglehetősen nehéz. Abból a tényből, hogy a szulfhidril-csoportot tartalmazó tioglikolsav (HOOC–CH2– SH), valamint a cisztein csökkenti e vegyületek toxikus hatását, arra lehetett következtetni, hogy fungicid hatásukat a gombasejt enzimjeinek tiol-csoportjait inaktiválva fejtik ki. A toxikus hatást részben a képződött izotiocianát vegyületeknek, részben az etilén-tiurám-diszulfidnak tulajdonítják. A jelen levő fémion hatását sem lehet figyelmen kívül hagynunk. A cineb esetében a toxikus hatás létrejöttéhez a következő átalakulásokat tételezzük fel:


Fungicidek

A következő vegyületek hazánkban is engedélyezett levélfungicidek protektív hatással.

A mankoceb nevű peszticid, amelynek kémiai neve (mangán-cink)-etilén-bisz-ditiokarbamát, nem pontosan definiált szerkezetű vegyület. Úgy készül, hogy az etilén-bisz-ditiokarbamáthoz Mn2+- és Zn2+-ionokat tartalmazó vegyületet adnak, azaz úgy is felfogható, mint a cineb és maneb elegye. Fungicidként az a vegyület bizonyult a leghatásosabbnak, amely 10:1 arányban tartalmazza a Mn2+- és Zn2+-ionokat. A metiram nevű hatóanyag polietilén-tiurám-diszulfid-cink-komplex. Az etilénbisz-ditiokarbamátnak részben diszulfidja, részben cinkkel képzett komplexe:


Fungicidek

A metilmetiram, kémiai néven propilén-bisz-tiokarbamil-diszulfid és cink-propilén-bisz-ditiokarbamát ammóniumkomplexe. Abban különbözik a metiramtól, hogy nem etilén, hanem propilén kapcsolódik az –NHcsoportokhoz, így egy-egy metilcsoport „kilóg” a láncból, innen származik a neve is. A metiram és metilmetiram szerkezete nem pontosan definiált, a gyakorlatban azok bizonyultak a leghatékonyabbnak, amelyekben a diszulfid és a cinkkomplex, azaz n és m aránya 1:3. Az eddig tárgyalt ditiokarbaminsav-származékok valamennyien fungicid tulajdonságuk miatt használatosak, általában vízben nem oldódnak. Főként permetezőszer formában, néha porozószerként is használják őket. Általában széles hatásspektrumúak. Felhasználásuk nagyon sokirányú, főleg peronoszpóra ellen alkalmazhatók. Lisztharmat ellen kevéssé hatásosak. A vetőmagok csávázására, sőt néha talajfertőtlenítőként is alkalmazzák őket. Azért használnak több, hasonló felépítésű készítményt is, mert az egyes gombák érzékenysége a különböző szerekkel szemben eltérő. Az egyes kórokozók elleni felhasználás technológiáját a növénykórtan tárgyalja részletesen. Az etilén-bisz-ditiokarbamátok komplexeiből képződő etilén-tiokarbamid emlősállatokra mérgező, ezért e vegyületek használatát korlátozzák.

2.3. Respirációt gátló, eltérő szerkezetű fungicidek A kinoidális szerkezetű vegyületek közül is használnak néhányat fungicidként. Ezeket is mint a szulfhidrilcsoportot hatástalanító peszticideket tartják számon, főleg azért, mert nem egyetlen biokémiai reakciót gátolnak, hanem egyidejűleg több folyamatra is hatnak. Nem tisztázottak kellően az általuk létrejövő reakciók, egyik lehetőségnek a tiol-csoportok oxidálását, diszulfiddá alakítását tekintik. Hazánkban a ditianon engedélyezett.

A ditianon protektív és kuratív hatású levélfungicid. A ftálimidszármazék fungicidek közül a folpet és a kaptán hatását meglehetősen részletesen tanulmányozták. Megállapították, hogy az élesztőből kivont glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz működését 60 perc alatt 82%os mértékben gátolta 20 μmol/l-es oldatuk. Amennyiben a peszticid bevitele előtt kis szénatomszámú tiolcsoportot tartalmazó vegyületet (ditiotreitolt) adtak az enzimhez, elmaradt a gátlás. E tényből arra következtettek, hogy a tiolcsoportok megkötésén keresztül hat a folpet és kaptán.


Fungicidek

Bár néhány tény arra utal, hogy a tiolcsoportok hatástalanítása mellett más biokémiai folyamatokban is részt vesznek. A kimotripszin működése szempontjából nincs jelentősége a tiolcsoportnak, a 80 μmol/l töménységben alkalmazott folpet mégis 76%-os mértékben gátolja a katalizált folyamatot. A mitokondrium membránrészében lezajló reakciókban is zavart okozott e két vegyület. A folpet és a kaptán 100 μmol/l mennyiségben mind az oxidatív foszforilációt, mind a NADH oxidációját gátolta. A klórtalonil nevű szisztemikus hatóanyagról bizonyított, hogy a tiol-csoportok megkötése révén fejti ki fungicid hatását. Tiol-csoportot tartalmazó vegyületek alkalmazásával a fungisztatikus hatás megfordítható. A klórtalonillal kezelt gombasejtekben csökken a tiol-csoportok mennyisége a kezeletlenhez viszonyítva.

A kinometionát a citrátciklus több reakcióját is gátolja; feltételezik, hogy e gátlás a tiol-csoportokra kifejtett hatáson keresztül érvényesül. A karboxin és az oxikarboxin szisztemikus hatású fungicid. Intakt gombákban a glükóz és az acetát oxidációját gátolja. Mitokondriumot vizsgálva a szukcinát oxidációjának (nem kompetitív) gátlását észlelték, ugyanakkor a NADH oxidációja végbement. A karboxinnal kezelt gombákban a szukcinát felhalmozódott, ebből arra következtetnek, hogy mind a glükóz, mind az acetát oxidációja azért nem mehet végbe, mert a citrátciklusban szereplő FAD koenzimű szukcinát dehidrogenáz gátlódik.

A nem kompetitív módon történő gátlást itt azért hangsúlyozzuk, mert ez az enzim in vitro malonsavval könnyen gátolható, míg in vivo az oxálecetsav a természetes kompetitív gátló vegyülete.


Fungicidek

2.4. A terminális oxidáció elektrontranszportját gátló fungicidek Három úgynevezett strobilurin-analóg fungicid használatos hazánkban. E vegyületekre jellemző, hogy a mitokondriumban lezajló terminális oxidáció során történő elektronhaladást gátolják, az ubikinonról nem jut el az elektron a citokróm-c-re. Valószínűnek látszik, hogy az ubikinon és a citokróm-c között elhelyezkedő citokróm-b és citokróm-c1 közötti átmenet a gátlás pontos helye (lásd a szétkapcsolóknál a terminális oxidáció ábráját). Az azoxistrobin jól használható számos gombaféleség ellen, előszeretettel alkalmazzák olyan vonalakkal szemben, amelyek más – például szteroidok képződését gátló – fungicidekkel szemben rezisztensek. Néhány almaféleségtől eltekintve nem fitotoxikus tulajdonságú. A famoxadon a patogén gombák széles spektruma ellen használható. Különösen hatékony a szőlőperonoszpóra, paradicsom- és burgonyarozsda ellen. A krezoxim-metil szintén elég széles hatásspektrumú fungicid gyümölcsfák, szőlő, gabona, rizs és zöldségfélék gombabetegségei ellen is használatos.


Fungicidek

3. A makromolekulák szintézisét gátló fungicidek 3.1. A cellulóz bioszintézisét gátló fungicid A propamokarb szisztemikus fungicid protektív hatással mind a gyökéren, mind a levélen abszorbeálódik. Talajban használatos zöldségfélék palántaágyának fertőtlenítésére, dísznövényeknél felületi talajkezelésre, ezenkívül több növénynél is csávázásra. Szelektív hatású, mert a cellulóz bioszintézisét gátolja, csak azokat a gombákat pusztítja, amelyek sejtfala cellulózt tartalmaz, a kitin vagy kitozán borítású gombákat nem károsítja. Egyes források több helyen is ható inhibitorként említik, azaz a cellulózszintézis gátlása mellett más hatást is feltételeznek.

3.2. A kitin szintézisét gátló fungicidek A gombák sejtfala 80–90%-ban poliszacharidokból épül fel, a maradék rész fehérjét és lipidet tartalmaz. A baktériumok sejtfalától eltérően a gombáké sokféle monoszacharidból áll, legalább tizenegy monoszacharid található a sejtfalban. Többnyire D-glükóz, N-acetil-glükózamin és D-mannóz alkotja a legtöbb gomba sejtfala monoszacharidjainak zömét. Kitin- és cellulózszálakból épül fel maga a sejtfal. Az N-acetil-D-glükózaminból képződő kitin felépülésének gátlásakor a sejtfal hibásan épül fel, ami a sejt pusztulásához vezet. Az acetil-D-glükózamin részek uridin-difoszfáthoz (UDP) kapcsolódva épülnek makromolekulává, az enzimet, amely az UDP-N-acetil-glükózamin részek kapcsolódását végzi, kitin-szintetáznak nevezzük. Polioxinoknak nevezték el azokat a vegyületeket, amelyekről először bizonyították be, hogy a kitin szintézisét gátolják. E vegyületekből több ismert, az ábécé betűivel jelölik az egymástól csak kismértékben eltérő vegyületeket. Ezek is tartalmaznak egy uridinrészt és egy hosszabb oldalláncot, amely karboxil-, amino-, karbonilcsoportokat tartalmaz. Szerkezetük nagyon emlékeztet az UDP-N-acetil-D-glükózaminra. A kitinszintetáz azonos helyén kötődik meg a fungicid és a szubsztrát. Kompetitív gátlást idéznek elő.


Fungicidek

A polioxinok a peptidil-pirimidin-nukleozidok csoportjába tartozó antibiotikumok. Mezőgazdasági felhasználásuk 1967 óta tart, előállításuk ma sem szintetikus. Az egyes polioxinok gombákban találhatók meg, és ezek tenyészetéből egyszerűbb (olcsóbb) az előállításuk, mint szintetikus készítésük. Kivont kitin-szintetáz esetén jól bizonyítható, hogy a polioxinok kompetitíve inhibitálják az UDP-N-acetil-Dglükózaminnak az enzimhez kötődését. A polioxinok kitin-szintetázhoz kötődését jellemző disszociációállandó μmol/l nagyságrendű, ami erős kötést jelent. A kötés erősségéből az egyes atomcsoportok megkötődésének mértékét számították, a képletben szaggatott vonallal jelöltük azokat a csoportokat, amelyek az enzimhez kötődés folyamatában részt vesznek. Újabban a polioxinokkal szemben rezisztens változatok megjelenését észlelték. A rezisztencia okát kutatva megállapították, hogy a rezisztens gombákból kivont kitin-szintetáz enzimet a hozzáadott polioxinok a nem rezisztenshez hasonlóan gátolták. A gombák élő sejtjeihez adott 14C-tartalmú polioxinokat viszont a rezisztens változatok gyorsan lebontották. A rezisztens gomba élő sejtjeiben akkumulálódott polioxinok mennyisége csak 10%-a volt a nem rezisztens gombákban akkumulálódott mennyiségnek. A kitin-szintetáz gátlásán túlmenően más hatás felléptét is észlelték. Azt tapasztalták, hogy a polioxinok befolyását a dipeptidek is szabályozták élő sejtben, de a kivont kitin-szintetáz működésére nem hatottak. Feltételezik, hogy a sejtmembránon vannak olyan helyek, amelyek a dipeptideket a sejt belsejébe juttatják. A polioxinok e helyeken, a dipeptidek beáramlásának helyein jutnak be az élő sejtbe. A dipeptidek mennyiségét 206 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Fungicidek

növelve csökken a sejtbe bejutó polioxinok mennyisége, és fordítva is igaz, a polioxinok mennyiségét növelve a dipeptidek bejutása gátlódik. A sejtmembrán felépítésére tehát két módon is hatnak. A polioxin gátolja a membránfehérje felépítéséhez szükséges dipeptidek bejutását, másrészt a kitin-szintetáz gátlójaként fejti ki hatását.

3.3. Fehérjeszintézist gátló fungicidek 3.3.1. Benzimidazolszármazék fungicidek A ribonukleinsavak az átörökítőképesség hordozói; ők teszik lehetővé a fajspecifikus (enzim) fehérjék képződését. Amennyiben a nukleinsavak szintézisét károsan befolyásolja valamilyen vegyület, működésképtelen vagy hibásan működő enzimfehérjék képződnek. A nukleinsavak képződésének gátlása vagy hibás nukleinsavak létrehozása több helyen is lehetséges. Az átörökítő tulajdonságot képviselő DNS-ről (templát-DNS) a bázissorrendet tekintve tükörkép RNS íródik le (transzkripció). Ennek a hírnök- (messenger-) RNS-nek a felületén szintetizálódnak a fehérjék. A riboszómák RNS-e (rRNS) szintén a DNS-ről íródik át, a riboszóma és a mRNS együttes jelenléte szükséges a fehérje szintéziséhez. A fehérje szintézisét megelőző harmadik nukleinsav-képződési folyamat a DNS-ről mint alapról való aminosav-szállító- (transzfer-) RNS szintézise. A tRNS egy – mind a tRNS-re, mind a neki megfelelő aminosavra – specifikus enzim, az aminosav-aktiváló enzim segítségével megköti az aminosavat. Az aminosavat tartalmazó (aminoacil-tRNS) transzfer-RNS rendelkezik – a bázishármasból álló – antikodonrésszel, amely a mRNS megfelelő helyén levő tükörképéhez kapcsolódva arra szolgál, hogy az általa szállított aminosav csak megfelelő helyen kapcsolódhasson be a fehérjeképződés folyamatába. A fehérje aminosav-sorrendjét tehát végül a DNS-ben tárolt információ szabja meg. Az utóbbi folyamatot, amikor a bázistripletben tárolt szabályosság (információ) átíródik aminosav-sorrendre, transzlációnak nevezzük. Az „átírható” szabályosság lehetősége abból fakad, hogy a nukleinsavak báziskomponensei egymással hidrogénkötést létesítenek, mégpedig az adenin az uracillal – illetve DNS esetén timinnel – kettőt, a guanin a citozinnal pedig hármat. A „tükörkép” tehát úgy értendő, hogy az adeninnek megfelelő helyen az új RNS-ben uracil (esetleg új DNS keletkezésekor timin), míg a guaninnak megfelelő helyen citozin képződik. Amint az előbbiekből is látható, a fehérje szintézisét három ribonukleinsav (mRNS, rRNS, tRNS) szintézise is megelőzi. E három hely bármelyikén hibásodik meg a kód, hibássá válik a fehérje. Előfordul, hogy nem a tükörképnek megfelelő (komplementer) bázis, hanem egy hozzá hasonló szerkezetű, de funkcióját ellátni nem tudó vegyület épül be az RNS-be. A benzimidazolszármazék peszticidek hatását annak tulajdonítják, hogy a benzimidazolrész nagyon hasonlít az adenin és guanin alapvázát képező purinrészhez, és feltételezhetően ezek helyett épül be a képződő nukleinsavba. Az a tény, hogy a karbendazim csak akkor pusztítja el a gombákat, ha azok folyamatosan szaporodnak – ilyenkor a csírázó spóránál morfológiai rendellenességek is észlelhetők–, közvetett hatásra utal. Ezért újabban a mikrotubuláris fehérjéhez való kapcsolódást, a mikrotubulusok képződésének gátlását is feltételezik.

A benzimidazolszármazék peszticidek legegyszerűbb és egyben legfontosabb képviselője a karbendazim (BCM), amely szisztemikus tulajdonságú, széles hatásspektrumú fungicid (és féreghajtó). A benomil, tiofanát és tiofanát-metil hatásukat karbendazimmá alakulással fejtik ki, ezért ezek is szisztemikus fungicidként használatosak:


Fungicidek

Gombáknál jól mérhetően csökkent a DNS-szintézis karbendazim hatására, ugyanekkor az RNS- és a fehérjeszintézis gátlása is jól érzékelhető. Az adenin és a guanin csökkenti mind a karbendazim, mind a benomil toxicitását. E tényből következtetnek arra, hogy a benzimidazol a purin helyett épül be a nukleinsavakba, és ezáltal fejti ki fungicid hatását. Mindhárom fungicid szisztemikus, protektív és kuratív hatással. A csíra és a micéliumok fejlődése, növekedése gátlódik. Szántóföldi növények, gyümölcsfák, zöldségfélék védelmére használják őket. Levélen és gyökéren egyaránt abszorbeálódnak. A fuberizadolt főleg gabona magvak csávázására használják. Szisztemikus hatású, a mitózis gátlása jól mérhető hatására. A tiabendazolt a levél és a gyökér is abszorbeálja. Szintén szisztemikus, protektív és kuratív hatással. Burgonya, rizs, szójabab, cukorrépa-, dohány-, paradicsom és búzakultúrákban alkalmazzák. Az ember- és állatgyógyászatban féreghajtó szerepet is betölt.

3.3.2. Acilalaninszármazék fungicidek Az acilalanin elnevezést először a Ciba-Geigy cég alkalmazta, mert a termékeit az alanin metilészterének származékaként fogta fel.


Fungicidek

Szerkezetileg eltérő, de hasonló tulajdonságú vegyületeket is e csoportba sorolunk ma már, ilyen például az oxadixil, amely szerkezetileg nem, de hatásában e csoportba tartozónak tekintendő. Előnyös tulajdonságaik miatt gyorsan elterjedtek, szisztemikus tulajdonságúak, és mind kuratív, mind protektív hatással rendelkeznek. Valódi acilalaninszármazék a metalaxil és a benalaxil. A metalaxil hatását vizsgálva azt tapasztalták, hogy a fehérjeszintézis és az RNS-képződés gátlódik. Néhány adat a sejtmagosztódás csökkenésére utal. Az elsődleges hatásnak a transzkripció hibás lefutása látszik. Nem az RNS-mennyiség csökkenése tűnik a döntőnek, hanem a hibás RNS-képződés, amellyel a mitózis gátlása is együtt jár.

3.3.3. Mikrobák által termelt fungicid, baktericid A kasugamicin a Streptomyces kasugaensis által termelt antibiotikum. Mind fungicid, mind baktericid hatással rendelkezik, a pH is befolyásolja aktivitását, meglehetősen szelektív tulajdonságú. Baktériumok és gombák fehérjeszintézisét gátolja. A nukleinsav-szintézisre nincs befolyással, de az amino-acil-t-RNS riboszómához kapcsolódását akadályozza, ezzel pedig az egyes aminosavak fehérjébe épülését gátolja.


Fungicidek

A kasugamicint főleg baktériumok okozta megbetegedések esetén használják, így például az almatermésűek tűzelhalás nevű betegsége ellen is, de cukorrépa-cerkospóra és lisztharmat ellen is hatékony.

3.3.4. A piridoxál működését gátló fungicidek A pirimidinszármazék fungicidek közül hazánkban az etirimol és a bupirimát használatos. E vegyületek a piridoxál antagonistájaként viselkednek. A piridoxál mint koenzim az aminosavak képzésében vesz részt, a koenzim működésével együtt gátlódik az aminosavak, ezen keresztül a fehérjék képződése. Mindkét vegyületet lisztharmat elleni védekezésre használják.

3.3.5. A metionin bioszintézisét gátló fungicidek A ciprodinil és pirimetanil a metionin bioszintézisét gátló fungicid. A mikrobák ciszteinből hozzák létre a metionint, ez a folyamat leáll e két fungicid jelenlétében. Bármely aminosav – így a metionin – hiánya a fehérjeszintézis leállásához vezet, mert azon a ponton, ahol metioninnak kellett volna beépülni, a folyamat megáll.


Fungicidek

A ciprodinilt gyümölcsfák gombabetegségei ellen, a pirimetanilt gyümölcsfákon kívül szőlő, szamóca és málna szürkepenésze ellen használják. A cipronidil szisztemikus, a levél veszi fel, és áramlik a xilémben. A micéliumok növekedése leáll használatakor. A pirimetanil használatakor a gomba patogenitásért felelős enzimei kiválasztódásának gátlását észlelték.

3.4. Szteroidok szintézisét gátló fungicidek A gombák sejtfalának nagyon fontos összetevője, az ergoszterol, bioszintézise során lanoszterolból jön létre. A lanoszterol még különbözik az ergoszteroltól több apró részletben, a gátlás szempontjából a 14-es szénatomon lévő metilcsoportot eltávolító demetiláz enzimnek van szerepe. Ez az enzim a citokrom P-450 nevű citokrommal működik. Szemléltetésként a számozott szteránvázat és a kész ergoszterolt tüntetjük fel.

Az ergoszterol esetében a 17-es szénatomhoz egy hosszabb (Z) oldallánc kapcsolódik, ez az ergoszterolt megelőző lanoszterolban – egy kicsit eltérő módon – megtalálható, de a lanoszterol a 4-es szénatomon két metilcsoporttal és a 14-es szénatomon egy metilcsoporttal többet tartalmaz, mint az ergoszterol. A 14-es szénatomon lévő metilcsoportot távolítja el az említett citokrom P-450-tartalmú demetiláz, amelyet körülbelül 20 féle fungicid gátol működésében, e fungicidek triazol, imidazol és más N-tartalmú heterociklusos vegyület származékai. Korábban feltételezték, hogy a lanoszterolfelhalmozódás egy jóval korábbi folyamatot, a mevalonsav képződését gátolja. Úgy vélték, itt történik a folyamat természetes szabályozása, a lanoszterol segítségével.

3.4.1. Triazolszármazék fungicidek

A triadimefon szisztemikus fungicid, a növényekben a karbonil-csoport hidroxil-csoporttá redukálódik és triadimenollá alakul, ennek fungicid aktivitása még nagyobb. A triadimefon talajban mért fél életideje 6–18 nap, míg a triadimenolé 110–375 nap. Gabonalisztharmat és rozsdabetegségek, gyümölcsfák lisztharmat betegsége ellen használatosak. Van növényi növekedésszabályozó hatásuk is.


Fungicidek


Fungicidek


Fungicidek

A triazolszármazék fungicidek általában szisztemikus hatásúak, bár nem valamennyi. Többnyire mind levélfungicidként, mind csávázószerként használhatók, protektív és kuratív hatásúak. Gyümölcsfák, dísznövények, szántóföldi növények védelmére egyaránt használatosak. Az ergoszterolszintézis gátlása a sejtfal hibás, működésképtelen formájának kialakulásához vezet, ami a spórák csírázásának, a micéliumok fejlődésének visszatartásában és a spóraképződés gátlásában is megnyilvánul.

3.4.2. Imidazolszármazék fungicidek E vegyületek szintén az ergoszterol bioszintézisét gátolják. Mind csávázásra, mind levélfungicidként használatosak gyümölcsfák és szántóföldi növények védelmére egyaránt. Három hatóanyag tartozik e csoportba:

3.4.3. Pirimidin-, piridin- és piperazinszármazék fungicidek Két hatóanyag engedélyezett pirimidinszármazékként. Mindkettő szisztemikus fungicid kuratív, protektív tulajdonsággal; a fenarimol még eradikatív hatással is bír. Ezek is az ergoszterol bioszintézisét gátolják.


Fungicidek

A pirifenox piridin-, míg a triforin piperazinszármazék, mindkettő a szterol bioszintézisét gátolja. Mindkettő szisztemikus, protektív és kuratív hatással. Mind a levélen, mind a gyökéren abszorbeálódnak, és akropetálisan vándorolnak.

3.4.4. Az ergoszterol bioszintézisét más helyen gátló gombaölők A morfolinszármazék fungicidek szintén a szterol bioszintézisének gátlásával hatnak. Négy kimondottan morfolinszármazékot tárgyalunk itt, a dimetomorf, a dodemorf, a tridemorf és a fenpropimorf tartozik a csoporthoz. Az ötödik hatóanyag a spiroxamin nem morfolinszármazék, viszont ez is a szterolbioszintézist gátolja, és a korábbi csoportokba sem illeszthető. Lehet, hogy e vegyülettel egy új vegyületcsoport indul, ebből azonban jelenleg nálunk csak ez az egy vegyület engedélyezett.


Fungicidek

A morfolinszármazék gombaölők hatása kissé eltér a korábban (a 8.3.4.1. és 8.3.4.2., valamint a 8.3.4.3. fejezetben) tárgyalt fungicidekétől. Ahhoz, hogy a lanoszterol átalakulhasson ergoszterollá, a lanoszterolban lévő 8-as és 9-es szénatom közötti kettős kötést egy izomeráz enzimnek át kell vinnie a 7-es és 8-as szénatom közé. A morfolinszármazék gombaölők ennek az enzimnek a működését gátolják. A spiroxamin nevű fungicid ismét más helyen gátolja az ergoszterol bioszintézisét. Az ergoszterollá való átalakulás során kettős kötés jön létre a 14-es és 15-ös szénatom között, azt az enzimet gátolja a spiroxamin, amelynek e kettős kötés megszüntetése lenne a feladata. A dimetomorf szisztemikus fungicid jó protektív, kuratív és spóraképződést gátló hatással. Csak a Z-izomer igazán hatékony, de fényben a két izomer könnyen átalakul egymásba. Oomycetesek (így peronoszpóra, phytophtora) ellen hatékony szőlőben, burgonyában, paradicsomban. Többnyire kontakt fungicidekkel kombinálva használják. A dodemorf szintén szisztemikus fungicid protektív és kuratív hatással, a levél és a gyökér is abszorbeálja. Főleg dísznövényeknél, lisztharmat ellen használatos. A tridemorf szisztemikus fungicid eradikatív hatással. A levelek és gyökerek is abszorbeálják. Búzában, árpában, uborkában, borsóban és cukorrépában lisztharmat ellen használják.

A fenpropimorf szisztemikus fungicid, gabonában lisztharmat és rozsdabetegségek ellen használatos. A spiroxamin protektív, kuratív és eradikatív hatású fungicid. Szisztemikus, levélfungicidként gabonaféléknél alkalmazzák. Gyors a kezdeti hatása. 216 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Fungicidek

4. Sejtmembránt károsító fungicidek Az ásványolaj desztillációjával eltérő szénatomszámú termékekhez lehet jutni. Peszticidek segédanyagaiként nagy szénatomszámú szénhidrogéneket szoktak felhasználni. Ezek mind telített, mind telítetlen komponenseket tartalmaznak. A segédanyagként használt ásványolaj termékek azonban önmaguk is peszticid hatásúak. Felhasználásuk elég sokrétű, mert inszekticid, akaricid, fungicid és herbicid tulajdonsággal egyaránt rendelkeznek. Természetesen szelektivitást nem várhatunk e termékektől. Az ásványolaj károsító hatása a növény sötétedésében és csökkent turgorában nyilvánul meg, ugyanis a membrán széttöredezése miatt a citoplazma egy része az intercelluláris járatokba kerül. A konkrét hatás megmagyarázásához feltételezik, hogy a lipid oldószerek a sejtmembrán lipidrészeit kioldják. Kis koncentrációban a membrán permeabilitását változtatják meg, nagyobb koncentrációban alkalmazva a membrán ellenálló képességét is annyira lecsökkentik, hogy a turgor szétrepeszti a sejtet. Rovarok és gombák esetében szintén a membrán károsodását tekintik a pusztulás okának. Ma már az ásványolajból nyert szénhidrogéneknél hatékonyabb hatóanyagokat használunk. A dodin nevű fungicid hatását a sejtmembrán károsításával is magyarázzák. Ez egy hosszú alkilláncot tartalmazó guanidinoszármazék. A hosszú alkillánc mint lipofil rész beépül a membrán lipidrészébe, míg a guanidinrész a vizes fázisban helyezkedik el. A membrán szerkezetét, permeabilitását megváltoztatva a gomba pusztulását idézi elő. Megfigyelhető a gombaspóra külső membránszerkezetének súlyos károsodása, azonban feltételezhetően nem ez a fő hatása. Vannak gombák, melyek spóráinak külső sejtmembránja csak kevéssé károsodik, mégis elpusztulnak a fungicidtól. A spórák nagyon nagy mennyiséget vesznek fel a dodinból, amely a 35–84 μmol értéket is elérheti a gomba grammjára vonatkoztatva. Valószínűnek látszik, hogy a sejten belüli membránok biokémiai funkciójának gátlása a fő hatás. Azt tapasztalták, hogy a mitokondrium elektrontranszportját 80 μmol/l mennyiség 50%-os mértékben gátolta. Az elektrontranszport lánc egyes vegyületei egymás mellett helyezkednek el. Amennyiben idegen molekula (dodin) férkőzik két, szomszédos vegyület közé, megszűnik az elektrontovábbítás lehetősége. A dodin hatásmechanizmusa tehát úgy összegezhető, hogy a membránok – és itt nem csak a sejt külső membránja értendő – funkcióit gátolja vagy megszünteti, mivel képes beépülni a membránba. A beépülést az teszi lehetővé, hogy a molekula mind lipofil, mind hidrofil részeket tartalmaz.


Fungicidek

Alma, körte és rózsa növényvédelmére használatos. Az izopamfosz hatását a molekulában lévő ionok jelenléte hasonlóan magyarázza. Némi szisztemikus hatással is bíró, protektív és eradikatív hatású fungicid.

5. Az ozmózisnyomásra ható fungicidek A vegyületek két csoportja hat e helyen. A fenilpirrolokra és a dikarboximidekre egyaránt az jellemző, hogy hatásukra a sejt ozmózisnyomása változik meg erőteljesen. Megnő a poliglikolok, főleg a glicerin mennyisége. A gombákra gyakorolt hatás spektruma közel azonos e két vegyületcsoport esetében. A hatás megjelenési formája is közel azonos: duzzanat, elágazás és repedés jelenik meg a csíratömlőben. Az eredmény a spórák csirázásának gátlása lesz. E fungicidekkel előidézett hatás megfordítható alfa-tokoferollal és piperonil butoxiddal. Korábban a lipidek peroxidációját tapasztalva a reaktív oxigén keletkezését tételezték fel, ma ezt nem tekintjük fő hatásnak. Valószínűnek látszik, hogy az ozmózis okozta sokkra adott válasz eredményeként nő meg a glicerin mennyisége. Feltételezik, hogy az ozmózist érzékelő jel átviteli folyamatára hatnak e fungicidek, de a két vegyületcsoport nem azonos helyen avatkozik be a folyamatba A fenilpirrolok csoportjába a fenpiklonil és a fludioxonil tartozik, míg a dikarboximidek csoportjának az iprodion, a procimidon és a vinklozolin atagja.Az iprodion kontakt fungicid protektív és kuratív hatással. A spórák csírázása gátlásának következménye a micéliumnövekedés gátlása is. Zöldségféléknél, szántóföldi növényeknél és gyümölcsfáknál egyaránt használatos. A vinklozolin protektív hatású, nem szisztemikus fungicid. Szintén használható szántóföldi növények, gyümölcsfák, zöldségfélék védelmére.


Fungicidek

A procymidon szisztemikus fungicid protektív és kuratív hatással. A gyökéren abszorbeálódik, és a levelekbe, virágokba áramlik.

A fenpiklonil enyhén szisztemikus hatás mellett inkább kontakt fungicidnek tekinthető. A fludioxonil levélfungicidként is használatos zöldségféléknél, rizsnél, gabonánál és gyepnél, de csávázásra is használható.

6. Kevéssé vagy nem ismert hatású fungicidek A foszetil (efozit Al) esetében korábban olyan megfigyelést végeztek, amely szerint a növény ellenálló képességének fokozásával fejti ki hatását, azonban több tény is a spórák csírázásának gátlása mellett szól. Önmagában almatermésűek tűzelhalásos megbetegedésekor, valamint uborka-, saláta-, dohányperonoszpóra ellen más fungicidekkel kombinálva használatos. Szisztemikus fungicid protektív és kuratív hatással. A foszetil Al a foszetil alumíniumsója.

Néhány fungicid konkrét biokémiai hatásáról keveset tudunk; bár a végeredmény, a gombák életére gyakorolt kedvezőtlen hatás jól ismert, a hatás konkrét okát nem ismerjük. Az etoxiquin mikrobaölő hatása antioxidáns hatásának köszönhető. Az alma, körte tárolása során héjbarnulás (scald) lép fel. Ez elvileg bekövetkezhet úgy is, hogy a polifenolok (flavonok, antociánok) a levegő oxigénjével kinoidális szerkezetű vegyületté oxidálódnak a fenoloxidázok hatására, majd színes melaninná alakulnak. Ugyanezen folyamatok felléphetnek mikrobák által okozott sérülések helyén. A gyümölcs természetes védekezési reakciójában vesznek részt a polifenoloxidázok. Az antioxidánsok hatásosan védenek mind a mikrobák nélküli héjbarnulás, mind a mikrobák ellen.


Fungicidek

A gyűrűs nitrogéntartalmú vegyületeket vizsgálva megállapították, hogy a piperidinnek azok a származékai hasznos antioxidánsok, amelyeknél a vegyület nitroxid szerkezetű szabad gyökké alakul. A 2,2,6,6-tetrametil-piperidin-nitroxid a szkvalén oxidációját olyan jól gátolta, mint az etoxikvin.

Mivel az etoxikvin toxicitása kicsi, ezért takarmányok tartósítására, így szárított lucernaliszt karotintartalmának megőrzésére is felhasználták. Az etoxikvin-nitroxid szerkezetének felderítésére akkor került sor, amikor már a prolinról is bebizonyították, hogy oxidatív közegben nitroxidjává alakul, és ezzel antioxidánsként viselkedik. Az etoxikvin-nitroxidot létre tudták úgy hozni, hogy oldatán fény jelenlétében levegőt buborékoltattak át, de akkor is képződött, ha telítetlen lipid oxidált termékével elegyítették. Az etoxikvin úgy fejti ki antioxidáns tevékenységét, hogy először nitroxidjává alakul. A szabad gyökök (nitroxidszármazékok) antioxidáns hatását annak tulajdonítják, hogy a szabad gyök lép reakcióba – az oxigén helyett – a szubsztrát szabad gyökével. Az antioxidánsok közül hazánkban az etoxikvin és a difenil-amin engedélyezett téli alma héjbarnulása elleni felhasználásra. Az antioxidánsok – ha egyébként nem toxikusak – többnyire antikarcinogén hatással is rendelkeznek, ezt az etoxikvin esetében is bizonyították egér- és patkánykísérletekkel.

A héjbarnulás a tárolás során szokott fellépni, többnyire a tárolási időszak vége felé. A tárolt gyümölcsöt vagy bepermetezik az etoxikvin vagy difenil-amin oldatával, vagy a gyümölcsöt belemerítik a hatóanyag oldatába a tárolás megkezdése előtt, a betakarítást követő egy héten belül. Az USA-ban végzett vizsgálatok szerint a piacon vásárolt friss almák 47%-án tudták kimutatni a difenil-aminos kezelést. Ez arra mutat, néha betakarítás után minden gyümölcsöt kezelnek függetlenül attól, hogy akarják-e tartósan tárolni alacsony hőmérsékleten vagy sem. Almaborban nem, de almapépben koncentrálódott mértékben volt megtalálható a difenilamin, ám általában nem haladta meg az engedélyezett mértéket. A diklofluanid és a tolilfluanid szerkezetében megtalálható az N-trihalogén-alkiltio kötésmód, amelyet a 8.2.3 fejezetben tárgyalt folpet és kaptán esetében is láttunk. A tolilfluanid esetében a több hatóhelyű gátlást említik meg, ami elképzelhetővé teszi, hogy a most tárgyalandó két vegyület ugyanúgy a szulfhidril-csoportot köti meg, mint a folpet és a kaptán; erre utal a több hatóhely. Bizonyíték azonban nincs az –SH csoport megkötésére, így ez feltételezés marad. Mindkettő kontakt hatású, protektív fungicid. A diklofluanidot is használják alma és körte tárolás során fellépő héjbarnulása, valamint gyümölcsfák esetében varasodás, peronoszpóra és botritisz ellen. A tolilfluanidot szintén használják tárolási betegségek ellen, ezzel végezve a gyümölcsfa utolsó permetezését. Csávázásra is használatos.


Fungicidek

A cimoxanil levélfungicid, protektív és kuratív hatással. Kontakt és mély hatású, a spóraképződést is gátolja.

A fluazinamról tudjuk, hogy úgynevezett szétkapcsoló hatással rendelkezik A szétkapcsolókra az a jellemző, hogy a mitokondrium membránrészében lezajló terminális oxidációról lekapcsolja az ATP-képzést, azaz a légzésnek nem lesz eredménye. A tápanyag-felhasználás fölöslegessé válik, és ez az aerob élőlények pusztulásához vezet. Az anaerob élőlényekben a terminális oxidáció folyamata meg sem található. A részleteket a szétkapcsolókat részletesen tárgyaló fejezetben tárgyalhatjuk. A himexazol heterociklusos vegyület. Konkrét hatásáról nincs információnk. A himexazol szisztemikus, talajfungicidként és csávázásra használható. Néhány növény növekedését fokozza.

A nitrotál-izopropil nem szisztemikus kontakt fungicid, protektív hatással. Más fungicidekkel kombinálva alma, szőlő, zöldségfélék lisztharmat elleni védelmére használják. A fenitropan kontakt fungicid, cereáliák, kukorica, rizs és cukorrépa magok kezelésére (csávázására) használják.


Fungicidek

A guazatin név eredetileg 1,1’-imino-di-(oktametilén)-diguanidint jelentett, a ma használatos egy reakciókeveréket tartalmaz. Cereáliák és kukoricamagok csávázására használják, ilyenkor mint madárriasztó (repellens) is hatásos. Deszkák gombásodás elleni védelmére is használatos. Valószínűnek látszik, hogy az oxidatív foszforilációt gátolja, ez lehet az egyik oka a fungicid hatásnak.

Az n lehet nulla, egy és kettő. Az R lehet hidrogén vagy

Ez utóbbi alkotja 75%-ban az R-csoportot, és a hidrogén csak 25%-ban. A guazatinnal közel azonos az iminoktadin, amelynek triacetátját használják.

A pirazofosz szerves tiofoszforsav-származék, amely azonban a csoportosításban szereplő inszekticid, akaricid vegyületektől eltérően kimondottan fungicid tulajdonságú. Szisztemikus hatású, protektív és kuratív aktivitással. Számos kultúrnövény, így gabona, uborka, alma, komló, petrezselyem, szőlő gomba kórokozója főleg lisztharmat ellen használatos.


9. fejezet vegyületek

Szétkapcsoló

A szétkapcsolók olyan kémiai vegyületek, amelyek a végső (terminális) oxidációt függetlenítik annak energiahasznosító szakaszától, az ATP-képzéstől. Mivel a két folyamatot szétkapcsolják, a terminális oxidáció sértetlenül lejátszódik, sőt az esetek nagy részében még fokozódik is anélkül, hogy az oxidáció során felszabaduló energia hasznosítható – azaz ATP – formában realizálódna. A terminális oxidáció így teljesen fölösleges, haszontalan folyamattá válik, amellyel csak a tápanyagok mennyisége csökken. Az oxidatív foszforiláció a mitokondriumban megy végbe. A mitokondriumra ható inhibitorokat négy nagy csoportra szokás osztani. 1. a legismertebbek e csoportban.

Elektrontanszportot gátlók. A cianidion, a szénmonoxid

2.

Szétkapcsolók.

3. Az energiaszállítás inhibitorai. Ezek az energiakapcsoló lánc valamely tagjával lépnek reakcióba. E csoportnak nincs peszticid tagja, klasszikus példaként az oligomycint említhetjük meg. E vegyület a később említendő adenozin-trifoszfatáz enzim és a mitokondrium belső membránja közötti kapcsolatot létesítő fehérjét támadja meg, ezzel leválasztja a mitokondriumról az ATPképzést végző enzimkomplexet. 4. Gátló szétkapcsolók (inhibitory uncouplers). E fogalmat csak újabban kezdik használni. Ide sorolják azokat a szétkapcsolókat, amelyek a szétkapcsoláshoz szükségesnél nagyobb koncentrációban az elektrontranszportot is gátolják. Amennyiben ezen újabb beosztást használnánk, akkor ide kellene sorolnunk szinte az összes, a korábbi beosztás szerinti szétkapcsolót. Ugyanis az ammónia és az egyszerű aminok kivételével szinte valamennyi peszticid nagyobb koncentrációban más reakcióutakat is befolyásol. Így pl. a klasszikusnak tekinthető dinitro-fenol-származékok is e csoportba tartoznának. Az állati mitokondriumok az ammóniával és egyszerű aminokkal szemben érzéketlenek, ezért itt nem is lenne értelme szétkapcsolókról beszélnünk. Mivel a gátló szétkapcsolók csoportjába tartozó vegyületek kis koncentrációban csak mint szétkapcsolók működnek, ezt a hatást tekintjük a fő gátlási formának, azaz az ide tartozó vegyületeket mint szétkapcsolókat tárgyaljuk, függetlenül attól, hogy nagyobb töménységben más folyamatra is gátlólag hatnak. Az elektrontranszportra ható vegyületeket már tárgyaltuk, ezért az említett négy csoportból csak a szétkapcsolókat vesszük sorra, megjegyezve, hogy az itt tárgyalt vegyületek nagy részét szokás az utolsó csoportban, a gátló szétkapcsolóknál is említeni. A szétkapcsolók általában lipidoldékony, proton leadására, illetve felvételére képes gyenge savak vagy gyenge bázisok. A lipidoldékonyság azért fontos, mert ez teszi lehetővé a mitokondrium hártyájába való beépülést. A sav, illetve bázis jelleg a protonszállítási képesség miatt szükséges. A leggyakrabban a fenol származékai használatosak. A feltételezett hatás a disszociációnak tudható be:

A nitro-csoportot tartalmazó fenol származékai erőteljesebben disszociálnak, mint a fenol, ezért hatékonyabb szétkapcsolók, mint a fenol származékai. A bázisok közül az ammónia és származékai, az aminok érdemelnek említést, amelyek szintén képesek H + továbbítására: NH3 + H+ ⇌ NH+4 223 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Szétkapcsoló vegyületek R–NH2 + H+ ⇌ R–NH+3 A szétkapcsolók mind az oxidatív, mind a fotoszintetikus foszforilációt szétkapcsolják az elektrontranszporttól. Hatásuk megmagyarázására, értelmezésére több elmélet is született. A fotoszintetikus foszforiláció folyamata jól tanulmányozott. Általánosan elfogadottnak tekinthető a Mitchell-féle kemoozmotikus elmélet. A fotoszintézis folyamán elektronszállítás történik (a ciklusos és nem ciklusos foszforiláció egyidejűleg végbemegy), a csak elektronszállításra alkalmas vegyületek (citokrómok, plasztocianin, ferredoxin) és a hidrogénszállítók (plasztokinon, amely az elektronnal együtt H+-t is továbbít) egyidejűleg és egymás mellett működnek, ezért az elektronszállítással együtt H+-ionok is továbbítódnak. Ennek az lesz a következménye, hogy a tilakoid membrán által elválasztott tér két oldala között jelentős potenciálkülönbség lép fel, mely az eltérő hidrogénionkoncentráció következménye. A H+-koncentráció kiegyenlítődni igyekszik. Normális körülmények között ez csak az ún. protoncsatornákon keresztül lehetséges. A protoncsatornán áthaladó H+ energiáját hasznosítja az adenozin-trifoszfatáz enzim ATP képzésére. Mindazok a vegyületek, amelyek a kloroplaszt membránrészébe beépülve a H+-nak más módon (nem a protoncsatornán át) történő átjutását lehetővé teszik, szétkapcsolják az elektrontranszporttól a foszforilációt. A leírtakat az 58. ábra szemlélteti. A H+ részben a víz bontása, részben a plasztokinon rendszer működése folytán jut be. A plasztokinon csak úgy szállíthat elektront, ha a membrán külső részéből vesz fel hidrogéniont. A membránban egymás mellett plasztokinonmolekulák helyezkednek el, ezek egymásnak továbbítják a H-atomot, amely végül a membrán belső részén levő molekulára jut. Ez a citokrómnak már csak elektront adhat, azaz a H+ a membrán belső részébe, a kloroplasztba kerül. A ciklusos foszforiláció során a ferredoxinra került elektron visszajuthat a plasztokinonra, és a bevitele megismétlődhet.

58. ábra - A kloroplaszt membránjának egy részlete. A szaggatott vonal az elektron útját jelzi. PR = pigmentrendszer, PQ = plasztokinon, PC = plasztocianin, cyt = citokróm, Fd = ferrodoxin, ATP-áz = adenozin-trifoszfatáz

A mitokondriumban lezajló oxidatív foszforiláció esetében nem ennyire egyértelműen elfogadott a Mitchell-elv. Ha a mitokondrium-membránt széttördelik, a membrán kisebb egységei az elektrontranszport egy-egy 224 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Szétkapcsoló vegyületek

részfunkciójának végzésére, ugyanekkor ATP-képzésre hajlamosak. A mitokondrium-membrán 4 komplexének elrendeződését és az elektronáramlás irányát a következőkben szemléltetjük:

A római számok az egyes komplexeket jelölik. Az I., a III. és IV. komplex egy-egy ATP szintézisére képes. Az FeS a vas- és kéntartalmú vas-flavoproteint jelenti. A cyt rövidítés a megfelelő citokrómokat szimbolizálja. Az UQ rövidítés az ubikinonra (CoQ) utal. Az I. komplexben való H+-vándorlás elképzelhető, hiszen a vas-flavoprotein-rész tartalmaz mind elektronszállító (vas- és kéntartalmú fehérjerész), mind hidrogénszállító (FMN) részt. Az I. komplexben lejátszódó folyamatok mechanizmusa a következő módon képzelhető el, ha a szubsztrát két hidrogénjét hangsúlyozva SH2 képletet írunk: SH2 + NAD+ ⇌ S + NADH + H+ NADH + FMN + H+ ⇌ NAD+ + FMNH2 A vas-flavoprotein már csak elektron továbbítására képes. A vas-flavoproteinek konkrét felépítése még nem eléggé ismert. A vas a fehérjerész szulfhidril-csoportjaihoz kapcsolódik. Működése leegyszerűsítve a vasion vegyértékváltozásával jelölhető: FMNH2 + 2Fe3+ ⇌ FMN + 2Fe2+ + 2H+ A III. komplex H+-leadó reakciója azért érthető, mert az ubikinon csak elektronszállításra képes citokrómnak adja át elektronját:

A problémát az jelenti, hogy a IV. komplex is képez ATP-t, holott itt két citokróm (a és a3) közötti elektronátmenet történik, azaz H+-nak a membránon való áthaladása itt nem értelmezhető ilyen egyszerűen. A IV. komplexben a H+-koncentráció csökkenése megy végbe a citokróm (a + a3) által szállított elektronnal (a 2H+ + 2e– + + ½ O2 = H2O reakció során) a membrán belső oldalán. Ezzel is nő a membrán két oldala között a H +ion-koncentráció különbsége anélkül, hogy átmenne a H+ a membránon. A mitokondrium-membránon a H+-ionok áthaladása ellentétes irányú, mint a kloroplaszt esetében. A fotoszintetikus foszforiláláskor a H+-ionok bent halmozódnak fel, és kifelé áramlanak a protoncsatornán. Az oxidatív foszforilálásnál az ATP-áz a membrán belső részén helyezkedik el és a H+-ionok kívülről befelé haladnak. Az 59. ábra szemlélteti a mitokondrium-membrán elektrontranszportját és az ehhez kapcsolódó H +vándorlást.



59. ábra - A mitokondrium-membrán elektrontranszportja. A b, c, c1, a és a3 – a hozzá kapcsolódó (Fe3+), illetve (Fe2+) jelöléssel – a megfelelő citokrómokat jelenti. Az önmagában szereplő Fe3+ és Fe2+ jelölés a vas-flavoprotein vasionjára utal

Az oxidatív foszforilációt a szétkapcsolók ugyanúgy gátolják, mint a fotoszintetikus foszforilációt, ezért az oxidatív ATP-képzésnél is a hidrogénionok „hamis útját” tekintjük a szétkapcsolás okának. Sem a kémiai kapcsolási hipotézis, amely egy közbeeső nagy energiájú intermedier létét tételezi fel, sem a konformációs kapcsolási elv nem magyarázza meg kellően a szétkapcsolók működését.

1. Fungicid, akaricid hatású szétkapcsolók Korábban nagyon sok szétkapcsoló vegyületet használtunk. Éppen a túlságosan széles hatásspektrum (minden aerob élőlényre hat) miatt kellett csökkenteni ezek használatát, hiszen általában kicsi volt a különbség a hasznos fungicid és káros herbicid vagy az inszekticidként használatosnál a hasznos inszekticid és káros herbicid hatás között. Nagyon nehéz volt a hatásos dózis beállítása. Még inkább így volt ez a herbicidként használatos szétkapcsolóknál: nagyon kicsi volt a különbség a gyomnövényt és a védendő kultúrnövényt károsító hatás dózisa között. Ma már csak azok használatosak, amelyek esetében elég nagy az eltérés a hasznos és káros hatás dózisa között. Leggyakrabban fenolszármazékokat használnak, a fenolos hidroxilhoz viszonyított orto- és para- (2-,4-) helyzetben lévő nitro-csoport növeli a fenol disszociációját. A fenolos hidroxil mellett (6-os hely) lévő alkilcsoport a lipidoldékonyságot, ezzel a sejt membránjaiba való beépülést fokozza. A dinokap használatos fungicidként és akaricidként, lisztharmat ellen hatékony. A dinokap három 2,4-dinitro-6-szek-oktil-fenil-krotonát keveréke. Az R-csoport 8 szénatomos láncrész, amely három izomer formában fordul elő a vegyületben. Zömében az 1metil-heptil-csoport alkotja az oldalláncot:



de megtalálható az elágazó láncrészben a következő két izomer is:

Szétkapcsoló hatása lehet egy szekunder aminnak is, hiszen e vegyületek könnyen felvesznek H +-iont, miközben kvaterner nitrogén jön létre, de ez a kvaterner nitrogén le is adhatja a hidrogéniont. Ha ezek épülnek be egymás mellé a mitokondrium-membránba, a hidrogénion hamis útját biztosítják, azaz az ATP-képzést lekapcsolják az elektronáramlásról. Az aromás részt Ar-fogalommal helyettesítve így írható le a folyamat: Ar–NH–Ar + H+ ⇌ Ar–NH2+–Ar. E csoportba tartozik a 8.6 fejezetben már említett fluazinam nevű protektív hatású fungicid; van gyenge kuratív hatása is, enyhén szisztemikus. Jó a maradék hatása és esőállósága.

2. Inszekticid hatású szétkapcsoló A DNOC az egyik legrégebben használt szerves peszticid. Sárgaméregnek is szokták nevezni, mivel az emberre is mérgező, bőrön keresztül is felszívódik. A nitrofenolok sárga színűek, így a DNOC is. A DNOC esetében a legszemléletesebb az általános biológiai hatás, hiszen ez jó fungicid, akaricid, herbicid (és melegvérűekre mérgező) hatással rendelkezik. A felhasználási mód miatt szoktuk inszekticidként megjelölni. Lehullott lomb fertőtlenítésére, valamint gyümölcsfák rügyfakadás előtti permetezésére szokták használni. Lényeges a rügyfakadás előtti permetezés, ekkor a gyümölcsfán lévő gomba, atka és rovar áttelelő formáit mind elpusztítja, de a gyümölcsfát nem károsítja. Rügyfakadás után már a gyümölcsfa is felveszi, így annak pusztulását idézheti elő.



3. Herbicid hatású szétkapcsolók A fenolnak a halogén és metil származékai herbicid tulajdonságúak. Az ioxinil szelektív kontakt herbicid némi szisztemikus hatással. A levél abszorbeálja, és korlátozott vándorlással bír. Mind a fotoszintetikus, mind az oxidatív foszforilációt szétkapcsolja az elektronáramlásról. Többnyire más herbicidekkel kombinálva használatos. A bromoxinil, hasonlóan az előbbihez, szelektív kontakt herbicid némi szisztemikus hatással. Már önmagában is használatos, többnyire posztemergensen, kétszikű gyomok ellen. Deszikkáló hatása is van, ezért lombtalanításra is használják például napraforgóban.


10. fejezet -

Inszekticidek

Az állati szervezetek a mikrobáktól és növényektől eltérően rendelkeznek idegtevékenységgel. A zoocidek jelentős része ezért az idegtevékenységet befolyásoló vegyületek közé tartozik. Tekintve, hogy az állati kártevők közül a rovarok okoznak nagyon jelentős károkat, ezért a rovarölőknek, az inszekticideknek jut jelentős szerep. Az inszekticid fejezeten belül teszünk említést néhány más állati kártevőt pusztító (molluszkicid, nematocid, rodenticid) vegyületről, az atkaölő szereket egy kisebb fejezetben ismertetjük.

1. Az idegtevékenységre ható inszekticidek Az ingerület vezetése az egymással közvetlenül nem érintkező idegsejteken (neuron) keresztül jön létre. Két idegsejt között egy vékony rés (szinapszis) helyezkedik el. Az ingerület továbbítása nagyon lassú lenne, ha valamely vegyületnek kellene végig vándorolnia a neuronon, majd a szinapszison átlépve a következő neuronon és így tovább. Az ingerület vezetésére ezért fizikai jelenséget, a töltés megváltozását használja fel, amely jóval gyorsabb haladásra képes. Természetesen valamely vegyület vagy ion vándorlására ekkor is szükség van, de ez közvetlenül kapcsolatban van a töltésváltozással, vagy a töltésváltozás miatt történik meg egy vegyület egyik neuronról a másikra vándorlása, illetve a töltésváltozás megindulása ionok vándorlását vonja maga után, ami további gyors töltésváltozást eredményez. Magának a neuronnak a működését nagyon leegyszerűsítve, az inszekticid hatás megértésének alárendelve fogjuk tárgyalni. Az idegsejt egy nagy sejtmagot tartalmazó gömbszerű részből és egy vagy több hosszú nyúlványból áll. A hosszú nyúlványt axonnak (dendritnek) nevezik. Szerepe a gyors ingerülettovábbítás.

60. ábra - Az ingerületvezetés sémája

Az ábra közepén látható egy neuron (2), amelyhez balról a szinaptikus rés közbeiktatásával csatlakozik az a neuron (1), amely az ingerületet továbbítja. Jobbról a harmadik neuron (3) található, amely a középsőtől fogja megkapni a szinapszison (résen) átjutó ingerületet továbbító (neurotranszmitter) vegyület átjutásával. A neurotranszmitter (mediátor) vegyület mind erősen poláros, elektronvonzó (pozitív) vagy elektrontaszító (negatív) részeket tartalmaz. Feltételezhető, hogy ezzel biztosítja a polaritásváltást a membrán külső és belső része között. A legismertebb mediátor vegyület az acetil-kolin. A másik ismert mediátor a gamma-amino-vajsav (H2N–CH2– –CH2–CH2–COOH), mely a kloridionok membránon keresztüli áramlását biztosítja. Az acetil-kolin működését megnézve: az 1-ről az ingerület úgy jut a 2-re, hogy az axon végén lévő úgynevezett végfácska (satírozva) kibocsátja az elektronvonzó képességű acetil-kolint, amely megkötődik a 2-nek a neurotranszmittert megkötő (receptor) vegyületén. Feltételezhető, hogy az elektronvonzás eljut az axonig. Ez megváltoztatja az axon membránjának áteresztőképességét. Nyugalomban a membrán külső részén nagyobb a pozitív iónok mennyisége (sok a Na+), az axon belsejében is van pozitív ion, ez zömében K +, de kevesebb van belőle, mint a membrán külső oldalán. Azaz nyugalomban, ingerület nélkül kívül pozitív, az axon belsejében negatív a potenciál. Miután megváltozik az axonmembrán áteresztőképessége, Na +-ok áramlanak befelé és K+-ok kifelé. Azaz megváltozik a feszültség, most az axon belseje lesz pozitívabb, a külső rész negatívabb. Ez a potenciálváltozás megindítja a szomszédos membrán áteresztőképesség-változását, azaz a hosszú axonon végigrohan a potenciálváltozás. Amikor elér a szinapszisnál elhelyezkedő végfácskához, ott a neurotranszmitter molekulákat tároló zsákocskák (vezikulumok) kinyitását eredményezi, amivel az ingerület már át is tevődik a 3. neuronra. A továbbítás után a 2-es neuronnak le kell bontania a korábban megkötődött neurotranszmittert, az acetil-kolint, ezzel visszaáll az eredeti, az ingerület előtti állapot. Neurotranszmitter (mediátor) vegyület több is ismert. A leggyakoribb az acetilkolin (CH 3)3–N+–CH2–CH2–O– CO–CH3), amelynek kvaterner nitrogénje képviseli a pozitív, azaz elektronvonzó tulajdonságot. Ez a Na +- és K+ionok áramlását szabályozza, az ingerület továbbítása utáni lebontását az acetil-kolin-észteráz nevű enzim biztosítja. A másik ismert mediátor vegyület a gamma-amino-vajsav (H2N–CH2–CH2–CH2–COOH), a receptorán való megkötődés után a kloridionnak az axonmembránon való áramlását, azaz a potenciálváltozással az ingerület továbbítását biztosítja. Működését nem ismerjük olyan jól, mint az acetil-kolinét.


Inszekticidek

A gamma-amino-vajsav működését az agy idegtevékenységében bizonyították, az emlősök központi idegrendszerében ingerület átvivő szerepet tölt be. A szinapszis előtti (preszinaptikus) neuronról úgy megy át az ingerület, hogy gamma-amino-vajsav szabadul fel (és nem acetil-kolin) a preszinaptikus neuron végfácskája vezikulumaiból és kötődik meg a szinapszis utáni (posztszinaptikus) neuronon. A megkötődésével a membrán kloridion-áteresztő képességét megváltoztatja, azaz kloridionok jutnak át az axonmembránon. A rovarok estében is azt tapasztalták, hogy az idegdúcban γ-amino-vajsav viszi át az ingerületet (és nem acetil-kolin). Jelenlegi ismereteink szerint a neuronok nagyon nagy része acetil-kolin közvetítette ingerületátvitellel működik. A rovar pusztulásához azonban elegendő, ha a nem domináló γ-amino-vajsav közvetítette ingerületáttevődést folytató neuronok működését gátoljuk.

1.1. A gamma-amino-vajsav működését befolyásoló vegyületek A hazánkban engedélyezett vegyületek közül négyről bizonyított e hatás. A korábban forgalomban lévő, ma már nem engedélyezett gyűrűs szénhidrogének egy része (ciklodiének) is itt hatottak. Láttuk, hogy a gamma-aminovajsav megkötődése a kloridionok axonmembránon való átáramlását hozza létre. Van egy természetes eredetű vegyület, a pikrotoxinin, amely az axonmembránon megkötődve gátolja vagy megszünteti a kloridionok átáramlását. A svábbogarak fejéből izolált ganglionon való megkötődésért a pikrotoxininnel versengtek a ciklodiének (eldrin, dieldrin) és a γ-HCH is. Ezen inszekticidek gátolták a [3H]-α-dihidro-pikrotoxininnek a megkötődését a pikrotoxinin receptoron. Ez a triciumot tartalmazó vegyület vizsgálható a triciumbevitel miatt, egyébként a pikrotoxininnel azonos hatású analóg. Strukturális hasonlóságot is bizonyítottak a pikrotoxinin és a γ–HCH között. A lindán, endoszulfán, fipronil és abamektin tehát az axonális ingerületáttevődést gátolják. Korábban is az axonális ingervezetést gátló vegyületek közé sorolták őket, de akkor még (az acetil-kolin irányította) Na+-átjutás gátlását tételezték fel. A lindán a 99% γ–HCH-t tartalmazó vegyület neve. Kontakt és gyomorméreg. Számos talajban élő rovarféleséget pusztít, tárolt termékek védelmére, csávázásra és az egészségügyben használják fel. A hexaklórciklohexánnak számos sztereoizomer formája ismert. A székforma a stabilisabb, de a szubsztituensek helyzete – a hidrogén- és klóratomok egymáshoz viszonyított térhelyzete – további izomer formákat adhat, melyeket görög betűkkel jelölünk. Peszticidként a γ–HCH a leghatékonyabb, amelynek neve lindán. A lindán szerkezete a következő (itt csak a klóratomok elrendeződését szemléltetjük):

A HCH többi izomerje kevésbé hatékony és a zsírszövetekben felhalmozódik, ezért iparilag szerves oldószeres kivonással elválasztják a γ–HCH-t a többi komponenstől. Az endoszulfán inszekticid és akaricid, kontakt és gyomor hatással. Szívó, rágó kártevők ellen használatos. Melegvérűekre meglehetősen mérgező, méhekre kevéssé mérgező. Számos szántóföldi kultúrában használatos a legkülönbözőbb rovarkártevők ellen.


Inszekticidek

A fipronil inszekticid és akaricid. Számos levél- és talaj-rovarkártevő ellen használatos. A piretroidokra, ciklodiénekre, szerves foszforsav- és karbamátszármazékra rezisztens rovarok ellen jól használható

Az abamektin inszekticid, akaricid kontakt és gyomor hatással. Van egy kis szisztemikus aktivitása is. Bénító hatású szer, a gamma-amino-vajsavnak a receptoráról való leválását idézi elő. Atkák, levélbolhák, tripszek, aknázólegyek, burgonyabogár ellen használják. Melegvérűekre, halakra, méhekre veszélyes. Elég gyorsan lebomlik, munka-egészségügyi várakozási ideje nulla nap. A patkánynál mért LD50 = 10 mg/kg. Állati és növényi szervezetben metabolizálódik nem toxikus vegyületté. A talaj erősen megköti, és a mikroorganizmusok lebontják. Ezért nem lép fel bioakkumuláció.


Inszekticidek

A jobb érzéklehetőség miatt a kinagyított képlet többgyűrűs részét a megfelelő számozással tüntetjük fel.

Az abamektin elnevezésében bonyolultnak látszó vegyület; néhány mondatot kell szólnunk a több gyűrűt is tartalmazó vegyületek elnevezéséről. Először kiválasztunk egy főgyűrűt, azt, amely a legtöbb atomot tartalmazza, ez a mi esetünkben az 1-től 23-ig terjedő, összesen 25 tagot tartalmazó gyűrű, görög nevén pentakoza lesz (ugyanis beletartozik a nem felszínen elhelyezkedő 24-es atom, valamint a 4 és 8 közötti nem számozott „belső” szénatom is a gyűrű tagszámába). Összesen négy gyűrűt tartalmaz, az első a 25 tagú gyűrű, a második az 1-es és 24-es közötti hattagú gyűrű, ezen kívül a 17-es és 24-es közötti öttagú gyűrű, valamint a 4 és 8 között levő hattagú gyűrű, azaz a négy gyűrű miatt tetraciklo, a 25 atom miatt pentakoza lesz a neve, de nemcsak szén, hanem három oxigénatom is található a vegyületben, erre utal a trioxa elnevezés, sőt itt még meg is adjuk az oxigénatomok helyét a 3,7,19-trioxa elnevezéssel. Kérdés maradt, hogy miért így számozunk, az egyszerűbb heterociklusos vegyületeknél mindig heteroatomról indult a számozás, itt viszont nem. Ki kell választanunk egy úgynevezett pillératomot, amely a főgyűrűt egy másik pillératommal a lehető legszimmetrikusabban osztja ketté. Jelen esetben az 1-es és 17-es szénatom lesz a két pillératom, és a számozást az 1-estől kezdve kívül a legnagyobb atomszám mentén haladunk (ezért lesz jobbra az 5-ös és nem a 4-es baloldalán), mert így kapjuk meg a legnagyobb tagszámot. A gyűrű számozásával a 23-as szénatomnál 232 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Inszekticidek

végeztünk, a 24-est a gyűrű belsejében lévő szénatom kapja, ennek a számozására szükség van részben a rajta levő hidroxil-csoport helyének jelölésére, részben annak szemléltetésére, hogy itt két gyűrű is van, és a 20-as és 24-es szénatom között nincs másik szénatom. A két pillératom tehát az 1-es és a 17-es; most azt kell feltüntetnünk, hogy a pillératomok között összesen hány másik atom helyezkedik el: a legnagyobb gyűrűben 15 atom (2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15, és 16-os atom), a pillératomok másik oldalán hat atom található (18,19,20,21,22,23), az 1 és 17 között egy atom (24-es) ezért szerepel a tetraciklo név után zárójelben a [15.6.1. ...]. Azonban még meg kell adnunk azt is, hogy a 4-es és 8-as atom között is elhelyezkedik egy atom a gyűrűt zárva (14,8), és azt is jelölnünk kell, hogy a 20-as és 24-es atom között közvetlen kötés van, azaz nulla atom található (020,24) ezzel jelöltük a négy gyűrű pontos helyét. Az R és S jelölés az optikai izomer formákra utal. Olyan vegyületeknél, amelyeknél nem lehet megadni a molekulában egy oxidáltabb és egy redukáltabb részt, a D és L forma értelmezhetetlen, helyette az R és S jelölést használjuk, ennek és a cisz, transz izomer formák Z és E jelölésének használatáról néhány oldallal később a piretroidoknál lesz szó. Az abamektin két izomer elegyéből áll, az egyik (I) szekunder butil csoportot, a másik izopropil csoportot tartalmaz az R helyén (II). Mi a képletnél csak az I. nevét tüntetjük fel. A névben tehát az szerepel, hogy a 10es, 14-es és 16-os szénatom transz, míg a 22-es cisz módosulatú, ezután következik az optikailag aktív szénatomok R, illetve S módosulatainak felsorolása, ezt követi a szek. butil rész megemlítése után a hidroxil-, majd metil- és oxo-csoport helyének jelölése. A 3, 7 és 19-es atom oxigén, ezért trioxa, és négy gyűrűt tartalmaz ezért tetraciklo, ezt követi a gyűrűk tagszámának felsorolása és a 25 tagra utaló pentakoza név. Ezután felsorolja, hogy a 10, 14, 16, 22-es szénatomoknál (összesen négy) kettős kötés van. A 6-os szénatom egy másik gyűrűnek is tagja (ezért spiro), ez a másik gyűrű egy dihidro pirán, de ez nem tartozik a tetraciklo részbe, ezért ennek az atomjait egy-egy vesszővel különbözteti meg. Ezután a hozzá kapcsolódó módosult diszacharid részt nevezi meg.

1.2. Az acetil-kolin működését befolyásoló vegyületek 1.2.1. Az axonális ingervezetésre ható inszekticidek 1.2.1.1. A DDT Korábban számos aromás és nem aromás klórozott szénhidrogén-származékot használtunk e csoportban. Ezek ma már nem engedélyezettek, többségük felhalmozódik a májban, zsírszövetben, másrészt rezisztens biotípusok jelentek meg a rovarok között, amelyekre hatástalanok voltak. Az aromás klórozott szénhidrogének közül egyetlent meg kell említenünk, hiszen a DDT-vel indult a szerves inszekticidek elterjedése. A klórozott szénhidrogének inszekticid hatását főként a DDT nevű vegyületen tanulmányozták. A hatás megmagyarázására számos elképzelés született. Abból a tényből, hogy az idegszövet elektromos tulajdonságai megváltoznak az inszekticid jelenlétében, egyértelműen arra lehet következtetnünk, hogy a membrán ionáteresztő képességére hat. Hatására ismétlődő kisülések jönnek létre a rovar idegszövetében. A legvalószínűbbnek az az elképzelés látszik, hogy a nátriumion számára „nyitva tartja a kaput”, azaz az ion viszonylag szabadon mozoghat a membránon át mindkét irányban. Ugyanekkor számos kísérleti tény bizonyítja, hogy a K+ áthaladását is befolyásolja. Abból a tényből, hogy a DDT negatív korrelációban van a hőmérséklettel, arra lehet következtetni, hogy a membránhoz nem kovalens, hanem másodlagos kémiai kötéssel kapcsolódik. Ugyanis a kovalens kötés létrejötte – a reakció sebessége – a hőmérséklet emelésével nő, míg a másodlagos kémiai kötések erőssége a hőmozgás miatt csökken. Más funkciót betöltő membránokra is hatnak e vegyületek, így pl. a DDT 20 μmol/l koncentrációban a kloroplaszt fotofoszforilációs készségét 50%-os mértékben inhibitálja. Feltételezik, hogy csak azért nincs herbicid hatása, mert nem képes felhalmozódni az ép növény kloroplasztiszában. A mitokondriumokban 70 μmol/l koncentrációban az ATP-képződést, azaz az oxidatív foszforilációt gátolja. Ezek a tények mind arra utalnak, hogy a DDT – és feltételezhetően a többi klórozott peszticid is – a membránon kötődik meg. Az idegsejt membránján tudják a legintenzívebben kifejteni hatásukat. A peszticid tulajdonság lényege, hogy miután a vegyület megkötődött, a membrán permeabilitását megváltoztatja. A DDT-t már a XIX. században előállították, de peszticid hatású vegyületként csak XX. század negyvenes éveitől használják. Számos inszekticid hatású klórozott szénhidrogént állítottak elő növényvédelmi célból. E vegyületcsoport jellemzője a nagy hatékonyság, széles hatásspektrum, ami kezdetben előnyösnek látszott, később azonban kiderült, hogy a biológiai egyensúlyt erősen eltolják, és elszaporodnak olyan kártevők (pl. atkák, levéltetvek), amelyekkel szemben nem elég hatásosak, de károsítják a kártevők természetes ragadozóját 233 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Inszekticidek

(pl. a levéltetvekkel, pajzstetvekkel táplálkozó katicabogarat). A kezdetben előnyösnek látszó hosszú hatástartam (perzisztencia) is károsnak bizonyult, mert perzisztenciájuk miatt felhalmozódnak a melegvérűek zsírszövetében, májában, kiürülésük lassú és bizonytalan. E káros felhalmozódás miatt a világon először hazánkban, majd számos országban tiltották be a DDT és más perzisztens klórozott szénhidrogén használatát.

1.2.1.2. Piretriodok Elég régóta ismert, hogy a Pyrethrum cinerariaefolium megszárított virágának pora inszekticid tulajdonságú. Kezdetben a virágport, később extraktumát, a piretrint használták fel növényvédelmi célra. A mesterséges inszekticidekkel szemben több előnyös tulajdonsága van, ezek arra ösztönözték a kutatókat, hogy tanulmányozzák a biokémiai hatását és megpróbáljanak a természetes szereknél jobb hatású vegyületeket szintetizálni. A piretroid fogalomba ma már a szintetikus termékek is beleértendők. Biokémiai hatásuk a DDT-vel azonos, azaz az axonmembrán Na+-áteresztő képességét befolyásolják. Jelenlétükben nő a Na+-áteresztés, a „nátriumkapu” késve zár, mintha a nyitott állapotot igyekeznének rögzíteni, ezzel az axonális vezetés zavarát idézik elő. Néhány előnyös tulajdonságuk figyelemre méltó. Viszonylag kis dózis elegendő az inszekticid hatás eléréséhez. A rovarok szervezetébe könnyen bejutnak, ezért gyors, ún. taglózó hatást fejtenek ki. Mind a központi, mind a periferiális idegrendszert bénítják. Emlősökre nem mérgezőek. Ritkán tapasztalták rezisztencia létrejöttét. Széles a hatásspektrumuk. Hátrányos tulajdonságuk, hogy viszonylag könnyen elbomlanak, bomlásukat a fény, az oxigén, a nedvesség elősegíti. A rovarok szervezetében is viszonylag könnyen elbomlanak, így előfordulhat, hogy a korábban mozgásképtelen rovar feléled. Használatukban óvatosságra int, hogy a kezelt növények élelmezés-egészségügyi ellenőrzése a rendkívül kis adagok miatt elég nehéz. A természetes eredetű piretrinben négy komponens található meg:

E két sav a karboxil-csoportjával észtert képez a következő két alkohollal:

Mindkét termék ciklopentén-származék, a számozást a hidroxil-csoporttól kezdjük.


Inszekticidek

A biológiai aktivitás mind a sav-, mind az alkoholkomponens térszerkezetétől függ. A természetes piretrin I.ben levő három kiralitáscentrum a következő:

Itt az optikai izomerek esetén használatos S és R jelölés mellett a cisz- és transz-formát is meg kell adnunk, azaz azt is jelölnünk kell, hogy a szubsztituensek a ciklopropán azonos vagy ellentétes oldalán helyezkednek-e el.

Azt tapasztalták, hogy az R formáknak lényegesen nagyobb a biológiai aktivitásuk, mint az S formáknak. A mesterséges piretroidok esetében – ha ismert – a térszerkezetet feltüntetjük. A cisz és transz fogalmak helyett használatos a Z és E jelölés is. Tehát, ha Z (zusammen) jelölést találunk az a cisz fogalom helyett, ha E (entgegen) jelölést, az a transz fogalom helyett szerepel. Ezt az alábbi ábra szemlélteti:

Ha vegyes a termék (cisz-transz), azt is jelölni szoktuk. A jobb áttekinthetőség miatt a továbbiakban a képleteket többnyire egyszerűsítve – az S és R forma, a cisz vagy transz szerkezet feltüntetése nélkül – ábrázoljuk. A nevekben és a szövegben utalunk az izoméria jellegére. A természetes eredetű piretroidok melegvérűekre nem voltak mérgezőek, a mesterséges termékek, amelyek jóval stabilabbak, már többnyire – bár nem mindegyik – mérgezőek. Halakra és méhekre általában veszélyesek. A hatékonysághoz szükséges kicsiny dózis miatt egy-egy szer mérgezősége a hatóanyag humán toxicitásánál jóval kisebb. Az esetek többségében piperonil-butoxiddal együtt alkalmazzák őket. A piperonil-butoxid (PBO)


Inszekticidek

úgynevezett szinergista (hatásfokozó) szer, amely mellett a piretroid kisebb dózisa is elegendő, mert a PBO a rovarokban lévő, a piretroidokat lebontó enzim működését gátolja. A tetrametrin kontakt hatású inszekticid.

Szokásos az izoindol származékakénti elnevezés is, de a hagyományos név talán érthetőbb. Taglózó hatású, PBO-val együtt használják legyek, svábbogarak, szúnyogok, darazsak és más ház körüli rovarok ellen otthon, a kertben és az egészségügyben. A patkányokon mért LD50 = 5000 mg/kg, azaz gyakorlatilag nem mérgező. A biorezmetrin szintén kontakt hatású. Részben ház közüli rovarirtásra, közegészségügyi inszekticidként, illetve ezt már mezőgazdasági kártevők ellen is felhasználják gabonamagvak, állatházak és üvegházak rovar kártevői ellen. A patkányokon mért LD50 = 7000–8000 mg/kg, azaz gyakorlatilag nem mérgező.

Az eddigi két vegyület a természetes piretroidokban is megtalálható sav komponens részt tartalmazott. Stabilitásuk nem jelentős, ezért szántóföldi alkalmazásukra nem került sor. Azok a vegyületek, amelyek a ciklopropán részhez kapcsolódó dimetilvinil láncrészen valamilyen halogén módosítást tartalmaznak, már jóval stabilabbak, és ennek megfelelően melegvérűekre kifejtett mérgezőségük is nagyobb. A nagyobb stabilitás az úgynevezett maradék aktivitásban is megnyilvánul, hiszen ha lassan bomlik, lassabban csökken az inszekticid hatás is. A permetrin kontakt és gyomor hatású inszekticid, van egy kis repellens aktivitása is. A rovarok széles körét pusztítja. Levél- és gyümölcsevő bogarak, lepkék ellen gyümölcsösben, dohányban, szőlőben és más szabadföldi kultúrákban használatos. A kezelt növényen jó a maradék aktivitása. Jó a hatása az állati ektoparaziták ellen. Mérgezősége függ a cisz- és transzizomer arányától is, ha ez 40/60, akkor a patkányokon mért LD50 = 43–4000 mg/kg. Az LD50 mértéke nagyon változik az említett cisz-transz arányon kívül a szállító anyagtól, a mérés körülményeitől, a kísérleti állat nemétől, korától stb. függően. A 20/80 arány esetén mért LD 50 = 6000 mg/kg. Gyakorlatilag nem mérgezőnek minősül.


Inszekticidek

A ciflutrin kontakt és gyomor inszekticid taglózó hatással. PBO-val kombinálva használatos. Gyakrabban alkalmazzák az úgynevezett béta-ciflutrint, amely az előzőtől abban különbözik, hogy ez két enantiomer pár elegye, ezt a névben nem tudjuk jól feltüntetni, hiszen négy enantiomer (2 pár) nevét kellene felsorolnunk. Az egyik pár (S)-α-ciano-4-fluor-3-fenoxibenzil (1R)-cisz-3-(2,2-diklórvinil)-2,2-dimetilciklopropán karboxilát és az (R)-(1S)-cisz izomer elegye. A másik pár (S)-(1R)-transz és (R)-(1S)-transz izomert tartalmaz. E kettő aránya 1 : 2. A béta-ciflutrint, mint kontakt és gyomor hatású inszekticidet, melynek nagy a maradék aktivitása, bogarak, lepkék, kabócák, hernyók, levéltetvek ellen gyapotban, gyümölcsösben, gabonafélékben, burgonyában, paradicsomban, dísznövényeknél, szójában, dohányban, zöldségféléknél és szőlőben használják. Vándor sáskák és szöcskék ellen is hatásos. Az állategészségügyben is használják. LD 50 = 500 mg/kg. Méregnek nyilvánított a belőle készült szer.

Az akrinatrin kontakt és gyomor hatású akaricid, inszekticid. Számos fitofág atka ellen hatásos. Gyapotban, gyümölcsösben, dísznövényeknél, szójában, dohányban, zöldségféléknél, szőlőben használatos. Inszekticidként főleg tripszek ellen hatásos gyümölcsfákon, szőlőben és zöldségfélékben. A patkányokon mért LD 50 = 5000 mg/kg. A belőle készült szer gyenge méregnek minősül.

A cihalotrin kontakt és gyomor hatású inszekticid, repellens aktivitással. Taglózó hatású hosszú, maradék aktivitással. Állati ektoparaziták ellen használatos. LD50 = 140 mg/kg. Helyette a hatékonyabb lambdacihalotrint használják. Ez egyenlő mennyiségben tartalmazza az (S)-α-ciano-3-fenoxi-benzil-(Z)-(1R,3R)-3-(237 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Inszekticidek

2-klór-3,3,3-trifluor-propenil-2,2-dimetil-ciklopropán-karboxilát és (R) ...(Z)-(1S,3S)-... elegyét. A rovarok széles spektrumát irtja, használják cereáliákban, dísznövényeknél, burgonyában, zöldségféléknél. Vírushordozó rovarok gyérítésére is használatos. A közegészségügyben is használják rovarirtásra. A patkányokon mért LD 50 = 70 mg/kg, a kacsával mért LD50 = 3950 mg/kg. Az állatokból gyorsan távozik vizelettel és bélsárral. A belőle készült szer a hatóanyag-tartalomtól függően gyakorlatilag nem mérgezőnek (5 g/l hatóanyag) vagy méregnek (25 g/l hatóanyag) van nyilvántartva.

A cipermetrin kontakt és gyomor hatású inszekticid. Hosszú a maradék aktivitása. Nagyon széles a hatásspektruma. Gyümölcs, szőlő, zöldségfélék, burgonya, saláta, paradicsom, cereáliák, kukorica, szója, rizs, napraforgó, repce, cukorrépa és dísznövények rovar kártevői ellen használják. A patkányokon mért LD 50 = 250– 4150 mg/kg, egéren mért LD50 = 138 mg/kg, azaz mérgező hatóanyag.

Az alfa-cipermetrin vagy alfametrin a cipermetrin (S) (1R cisz) és az (R) (1S cisz) izomerek egy-egy arányú elegye. Patkányokon mért LD50 = 79–400 mg/kg, azaz mérgező hatóanyag. A cipermetrinhez hasonló a felhasználása. A béta-cipermetrin a cipermetrin S és R enantiomerjét 2:3 arányban tartalmazza. A közegészségügyben és állategészségügyben használják rovarirtóként, ezenkívül lóherében, cereáliákban, kukoricában, szőlőben, burgonyában, szójában, cukorrépában, dohányban és zöldségfélékben. A patkányokon mért LD 50 = 170 mg/kg. A belőle készült szer is méregnek van nyilvánítva. A zeta-cipermetrin esetében a cipermetrin (S) (1RS,3RS) izomer és az (S) (1RS,3SR) izomer aránya 45:55 -től 55:45-ig terjed. Felhasználása az előző cipermetrinekéhez hasonló. Patkányokon mért LD 50 = 106 mg/kg, a belőle készült szer is méreg jelzésű. A deltametrin kontakt és gyomor hatású inszekticid. Gyors a hatása, és a rovarok széles körére terjed ki. Cereáliákban, szőlőben, kukoricában, szójában, gyümölcsösben és zöldségfélékben alkalmazzák, használják raktárak és termények fertőtlenítésére is. A patkányokon mért LD 50 = 135–5000 mg/kg, a kutyával mért LD50 = 300 mg/kg, a belőle készült szer méregnek van nyilvánítva.


Inszekticidek

A fenpropatrin akaricid és inszekticid, valamint repellens kontakt és gyomor hatással. Számos atkafajtát irt (kivéve a gubacsatkákat), inszekticid hatása is széles spektrumú. Hatékony a takácsatkák, levélatkák mellett tripszek, lombrágó hernyók, aknázó- és gyümölcsmolyok, vértetű, molytetű ellen. Gyümölcsösben, szőlőben, szántóföldi és üvegházi kultúrákban is használatos. A patkányokon mért LD 50 = 70 mg/kg, a belőle készült szer méregnek van nyilvánítva.

A bifentrin szintén kontakt és gyomor hatású inszekticid, akaricid. Számos levél-rovarkártevő és almamoly, levéltetű, aknázómoly, burgonyabogár mellett atkák ellen is hatásos. Csávázásra is használatos. A patkányokon mért LD50 = 55 mg/kg, azaz méreg.

A bifentrin már nem tartalmazza a megszokott fenoxibenzil részt, hanem helyette egy bifenil-csoport van jelen. A teflutrin esetében már a második gyűrűs rész is hiányzik. A fenoxi-benzil rész helyett egy tetrafluor-metilbenzil-csoport található. A teflutrin viszonylag nagy gőznyomása miatt jó talajfertőtlenítő. Számos talajlakó rovart elpusztít. Gabonafutrinka lárvái, drótféreg, pajorok, káposztalégy és más kártevő ellen kalászosoknál, kukoricában, cukorrépában, napraforgóban, lucernában használatos. A patkányokon mért LD50 = 30 mg/kg, az egéren mért LD50 = 45 mg/kg, a belőle készült szer méreg.


Inszekticidek

Az inszekticidek e csoportjában nagyon kiterjedt kutatásokat folytatnak. Kiderült, hogy magára a ciklopropán részre sincs szükség a biológiai hatás létrejöttéhez, viszont fontos a hasonló térszerkezet. A vinilcsoport helyett is szerepelhet más (pl. fenil) szubsztituens: ilyen vegyület a fenvalerát. Míg a ciklopropánt tartalmazó vegyületeknél az R, afenvalerátnál az S forma a hatásosabb. Az R és S forma a szubsztituensek sorrendjét jelenti. A sorrendet a rendszám szabja meg, a legkisebb rendszámú a legutolsó a rangsorban. Az itt tárgyalandó vegyületek esetében az aszimmetriás szénatomhoz három szénatom (azaz azonos rendszámú elem) és egy hidrogén kapcsolódik. A hidrogénnek kell az utolsónak lennie. A sorrendben a karboxil-csoport lesz az első, mivel a szén itt oxigénhez – szénnél nagyobb rendszámú elemhez – kapcsolódik. A ciklopropánt tartalmazó vegyületeknél a két metilcsoportot tartalmazó szénatom magasabb rendű, mint a vinil-csoporthoz kapcsolódó, hiszen ez utóbbi egy szénatomhoz és egy hidrogénhez, míg az előbbi két szénatomhoz kapcsolódott. A fenvalerát esetében az első és utolsó szubsztituens ugyanaz, mint az előbbi esetben. A fenilcsoport azonban magasabb rendűnek számít (az R és S szimbólumnál használt, önkényesen felállított szabály szerint), mint az egy hidrogént és két metil-csoportot tartalmazó szénatom. A fenilcsoport kirajzolt szene úgy értelmezendő, mintha a maradék három vegyértékével szénhez kapcsolódnék.

Emiatt itt a sorrend megfordul, és a ciklopropánt tartalmazó vegyületekkel azonos elrendeződés ellentétes elnevezést kap. A sorrendet a bekarikázott számokkal szemléltetjük. Az óramutató járásával megegyező (R)vagy ellentétes (S) irányt a legutolsó – négyes szubsztituenssel ellentétes oldalról szemlélve állapítjuk meg, azaz az eddig használt ábrázolást megfordítva jutunk ahhoz a formához, amely az R és S sorozatba tartozás eldöntéséhez szükséges.

A kereskedelmi forgalomban levő fenvalerát az izomerek elegyét tartalmazza.


Inszekticidek

A fenvalerát szintén kontakt és gyomor inszekticid, akaricid. A rovarok széles körét pusztítja, szívó, rágó és szúró kártevők ellen használatos, különösen azon esetekben előnyös, ha a rovarok rezisztensek más inszekticidek, pl. a klórozott szénhidrogén-származékokkal, szerves foszforsav-, vagy karbamátszármazék rovarölőkkel szemben. A patkányokon mért LD50 = 451 mg/kg. Az eszfenvalerát a racém fenvaleráttal szemben, csak az S izomert, a hatékonyabb formát tartalmazza. Különösen hatékony levéltetvek, lombrágó hernyók, gyümölcsmolyok, lepkék, tripszek, burgonyabogár ellen. A patkányokon mért LD50 = 75–458 mg/kg. Hatékony a fenvalerátnál említett rezisztens rovarok ellen. Láttuk, hogy a piretroidoknak mind a sav, mind az alkohol része módosítható, és ezzel a tulajdonságok is módosulnak. Természetesen azt is megpróbálták, hogy az egész észter-csoportot helyettesítsék vagy elhagyják. Az így létrejött vegyületek képleteire ránézve nehezen lehet felismerni a piretroidokhoz való hasonlóságot, tulajdonságaikban azonban kimondottan e csoportba sorolhatók. Az észter-csoport helyettesíthető éterre, alkánra, alkénre stb. Étercsoportot tartalmaz az észter helyett az etofenprox.

Az etofenprox szintén kontakt és gyomor hatású inszekticid. Melegvérűekre nem mérgező. Molyok, burgonyabogár, bagolylepkék lárvái, levéltetvek, szőlőilonca, amerikai fehér szövőlepke és lombrágó hernyók ellen használatos. Kalászosoknál, gyümölcsfáknál, szőlőben, kukoricában, burgonyában, cukorrépában, út menti és díszfák esetében alkalmazzák. A patkányokon mért LD50 = 42 880 mg/kg, tehát melegvérűekre nem mérgező, halakra közepesen, méhekre kifejezetten veszélyes. A piretroidok melegvérűekre kifejtett mérgezősége általában kisebb, mint ami a mért LD 50 értékből következne. Ennek két oka van. Az egyik az, hogy nagyon kicsiny dózis elegendő az inszekticid vagy akaricid hatás eléréséhez, ez a dózis többnyire nem károsítja a melegvérűeket. A másik ok, hogy a vegyületek nem halmozódnak fel, nem akkumulálódnak a melegvérűek szervezetében, ennek az az oka, hogy viszonylag gyorsan elbomlanak hidrolízissel, és a lebontott termékek gyorsan kiürülnek a vizelettel, bélsárral. A növényekben, terményekben, termékekben is gyors a lebomlás. Hátrányos tulajdonságuk, hogy a halakra nagy a toxicitásuk, ráadásul a piretroidoknak rossz a vízoldékonyságuk, viszonylag lassú a vízben való lebomlásuk. A fenpropatrin úgynevezett féléletideje (az az idő, amely alatt felére bomlik) 25 °C-on kis tavakban mérve 11– 8520 nap. Az adatból is látszik, hogy a változó kísérleti körülményektől nagyon függ a lebomlás, de a halakra kifejtett mérgezősége miatt már a 11 napos féléletidő is meglehetősen hosszú. Általában az üledékben mérik a mennyiséget (hiszen vízben rosszul oldódik), és az üledék összetétele nagyon befolyásolja a lebomlást. A korábbi félelmek, melyek szerint a kicsiny alkalmazott mennyiség miatt nem lehet mérni a szermaradékot, ma már elavultnak tűnnek. Immunológiai vizsgálattal ma már nagyon sok piretroid parányi mennyisége is mérhető.


Inszekticidek

A piretroidokat hatásfokozó, ún. szinergista vegyületekkel együtt is szokták forgalmazni. A sejt mikroszómafrakciója az idegen molekulák enzimes lebontását, a detoxifikálást is elvégzi. A piretroidok hatása fokozható, ha a mikroszómafrakció enzimeit gátoljuk. Számos vegyületet szintetizáltak, amely szinergista hatást mutatott, ezek majd mindegyike tartalmaz metilén-dioxi-fenil-csoportot. A piretroidok enzimes lebontása oxidációval történik, ezt az oxidációt egy citokróm P-450-tartalmú enzim végzi. A metilén-dioxi-fenil-csoportot tartalmazó vegyületek ezt gátolják.

Lipofilcsoportot víve a metilén-dioxi-fenil-csoportra, az elősegíti a szinergista vegyület penetrációját, azaz fokozza a hatást. A sok szinergista vegyület közül a piperonil-butoxid vagy PBO a leggyakrabban használt:

1.3. Az acetil-kolin receptorra ható inszekticidek A nikotint közel kétszáz éve használják inszekticidként. Tudjuk róla, hogy magasabb rendű élőlényekben elfoglalja az acetil-kolin helyét, kapcsolódik a receptorral. Erre közvetlen bizonyítékot nyújtott a házilégy fejéből nyert sejtmentes receptorpreparátum, amely a nikotint reverzíbilisen kötötte meg. A megkötés mértéke erős volt, a disszociációállandó értéke: Kd =3,2 μmol/l. Szokásos a reverzíbilis kötések erősségének jellemzésére a disszociációállandó értékének koncentrációegységben való megadása. Ha az I-vel jelzett inhibitor és egy R-rel jelzett receptor között az

a

I + R+ ⇌ IR reakció lép fel, akkor a disszociációállandó számértéke a

kifejezésből következően koncentrációegységben fejezhető ki. Minél nagyobb ez a számérték, annál gyengébb a kötés, és fordítva, minél kisebb az értéke, annál erősebb a kapcsolat az inhibitor és a receptor között. A μmol/l nagyságrend erős kötést jelent, hiszen ha feltételezzük, hogy egy receptormolekula egy inhibitormolekulát köt meg, akkor a μmol/l-es nagyságrendhez úgy jutunk, ha 106 darab inhibitor-receptor kapcsolat közül egy disszociál inhibitorra és receptorra. Ebbe a csoportba még a kartap nevű hatóanyag tartozik. Ebben is, mint a nikotinban, megtalálható a protonfelvétellel kationná alakuló nitrogénatom, amely az acetilkolin kvaterner nitrogénje helyett kötődik meg a receptoron:


Inszekticidek

A nikotin hazánkban ma nem engedélyezett inszekticid. Néhány mérgezés indokolta forgalmának korlátozását. Többnyire a légutakon keresztül jut be a rovar szervezetébe, de van kontakt és gyomor hatása is. A patkányokon mért LD50 = 50–60 mg/kg. A bőrön keresztül közelítőleg ugyanennyi az LD50 értéke, azaz bőrön keresztül tökéletesen felszívódik. Fényen és levegőn gyorsan bomlik. A kartap szisztemikus inszekticid, de van kontakt és gyomor hatása is. A rovarok hatására abbahagyják a táplálkozást, és éhen pusztulnak. Szívó, rágó kártevők ellen, így burgonyabogár, barkók, molyok, bagolylepkék, aknázólegyek ellen burgonyában, cukorrépában, kukoricában, kalászosokban, szőlőben, káposztában használatos, mérgező vegyület. LD50 = 335 mg/kg patkányon mérve. A benszultap szintén bizonyítottan az acetil-kolin receptoron kötődik meg. Kontakt és gyomor hatású inszekticid. A legtöbb mezőgazdasági rovarkártevő ellen hatékony, nagyon sok szabadföldi növény védelmére használatos. Kalászosok mellett kukorica, repce, cukorrépa, szőlő, gyümölcsfák, burgonya-, paradicsom-, borsó, káposzta-, mák- stb. kultúrában alkalmazzák. A benszultap esetében is megtalálható – a nikotinhoz és kartaphoz hasonlóan – a nitrogénatom, amely hidrogénion-felvétellel kvaternerré alakulhat.

A tiociklámról nem állnak rendelkezésre olyan adatok, amelyek az acetil-kolin receptoron való megkötődést igazolnák. Protonfelvétellel kvaterner nitrogénné alakulhat a tercier nitrogénje. E folyamat tulajdonképpen végbe is megy akkor, amikor oxalát sójává alakítják. A kvaterner nitrogén jelenléte indokolja, hogy e csoportban említsük meg. Némi szisztemikus hatással is rendelkező kontakt és gyomor inszekticid. Lepkék, bogarak, kétszárnyúak, tripszek, burgonyabogár ellen alkalmazzák. A patkányokon mért LD 50 = 380 mg/kg. Maradék aktivitása 7–14 napig tart, fény növeli bomlását, rendszerint oxalát sója alakjában forgalmazzák Kémiai neve ekkor: 5-dimetil-amino 1,2,3-tritian-hidrogén oxalát.


Inszekticidek

Az imidaklopridnek nagyon jó a növény gyökerén való felvétele és szisztemikus áramlása, a rovarokra kontakt és gyomor hatással bír. A központi idegrendszerre hat, irreverzíbilisen blokkolja az acetil-kolin receptort. Főleg szívó, rágó kártevők, így levéltetű, burgonyabogár, üvegházi molytetű, talajlakó kártevők ellen hatékony burgonya-, dohány-, őszibarack-, valamint paradicsom- és paprikakultúrákban. Talajlakó kártevők ellen cukorrépa-, napraforgó-, kukoricakultúra esetén is alkalmazzák.

Az acetamiprid az imidaklopriddel azonos hatású. Nagyobb koncentrációban alkalmazva, azaz csávázószerként használva méregnek van nyilvánítva, kisebb töménységben gyenge méregnek. Szisztemikus inszekticid, mind levélen, mind talajban alkalmazható. Főleg levéltetvek, molyok, tripszek, levélbolha ellen használják kis (20%os) koncentrációban paprika, uborka, paradicsom, kalászosok, cukorrépa alma és körtefa esetében. Nagyobb töménységben (70%) magok csávázására alkalmazható.

1.4. Az acetil-kolin-észterázra ható vegyületek Az acetil-kolin-észteráz szerepe, hogy miután megtörtént az ingerület átvitele a szinapszison, hidrolízissel elbontsa az észtert:

[Az acetil-kolin-észterázt (EC 3.1.1.7.) valódi kolinészteráznak is szokás nevezni, megkülönböztetésül a gerincesek vérplazmájában található (EC 3.1.1.8.) ún. pszeudokolin-észteráztól.] Házi légy fejéből nyert 244 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Inszekticidek

tisztított acetil-kolin-észteráz preparátumot vizsgálva nagyon valószínűnek látszik, hogy az enzimnek több kötőhelye is van, azaz az alloszterikus gátlás lehetősége is valószínű. A közönséges házilégy és a tetraklórvinfosz iránt rezisztens légy fejéből izolált acetil-kolin-észterázt hasonlították össze. A szerves foszfátés karbamátszármazékok iránti érzékenységben nagy volt a különbség közöttük, míg a különböző szubsztrátok tekintetében – beleértve az acetil-kolint is – viszonylag kicsi az eltérés (az enzim ugyanis más észterkötések megbontására is képes, így pl. acetil-tiokolin, fenil-acetát, naftil-acetát stb. hidrolízisére). Ugyanakkor az aminosav-összetételben igen jelentős volt közöttük az eltérés (egy egységre vonatkoztatva kb. hét molekulával kevesebb fenil-alanin, tíz molekulával kevesebb tirozin és nyolc molekulával több glutamin van a rezisztens enzimben). Az acetil-kolin hidrolizálóképességét megtartotta a rezisztens légy enzime, csak az inhibitorkötő képesség változott. Márpedig ha a szubsztrát és a gátló anyag csak azonos helyen kötődhetne meg, akkor ez esetben is hatnia kellene az inhibitornak. Korábban valószínűnek látszott, hogy mind a szerves foszforsav-, mind a karbamátszármazékok az acetil-kolin helyét (az enzim aktív centrumát) foglalják el. Az újabb tények az alloszterikus gátlás lehetőségét is valószínűvé teszik. Az enzim felületének más helyén (nem az aktív centrumon) megkötött foszforsav- és karbamátszármazék inhibitorok feltételezhetően a felületi töltéseloszlást változtatják meg. A megváltozott felületi töltéseloszlás miatt a szubsztrát nem bír megkötődni. A foszforsavszármazékok hatása tartósabb, általában a melegvérűekre is mérgezőbbek e hatóanyagok. Néhány hatóanyag esetén a disszociációállandót is meghatározták, a mevinfosz esetében 1,7–3,2 μmol/l (a cisz-, illetve transz-izomerekre vonatkoztatott adatok), az aldikarb esetében 5,5 μmol/l értéket adnak meg, ami mindkét inszekticid esetében az enzim és az inhibitor közötti szoros kapcsolatra utal. A foszforsav- és karbaminsav szerves származékai a legjelentősebbek.

1.4.1. Foszforsavszármazék inszekticidek Valamennyi szerves foszforsavszármazék az ortofoszforsavra vezethető vissza: ha ebben az oxigénatomokat kénnel helyettesítjük, a különböző tiofoszforsavakhoz jutunk.

Amennyiben a HO- vagy HS-csoportnak csak a hidrogénjét helyettesítjük szerves résszel, foszfátról, amennyiben az egész HO- vagy HS-csoportot helyettesítjük szerves atomcsoporttal, foszfonátról beszélünk. A szerves foszforsav- és tiofoszforsav-származékokat a felépítésmód szerint vesszük sorra. A különböző észterek bontását az inhibitorok nem azonos mértékben befolyásolják, ez is arra utal, hogy a különböző észtereket más és más helyen köti meg az enzim. Nagyon érdekes e szempontból az a tény, hogy az acetil-kolin az enzimek más észterbontó helyein is megkötődik, ott, ahol az acetil-kolin hidrolízise nem vagy csak lassan megy végbe. A felület más helyén megkötött szubsztrát a felületi töltéseloszlás megváltoztatásával gátolja az acetil-kolin észterkötését bontó hely működését. A leírtak azért fontosak számunkra, mert így érthető, hogy a szerves foszforsavszármazékok nagyjából azonos hatást fejtenek ki még akkor is, ha molekulaméretük csak kissé emlékeztet az acetil-kolinra. Az acetil-kolin és az enzim közötti reakciót elég behatóan tanulmányozták. Megállapították, hogy az acetil-kolin kvaterner nitrogénje a pozitív töltésével az enzim anionos helyéhez kötődik. Ez az anionos rész a fehérje aszparaginsav maradéka karboxil-csoportjának disszociációjával jön létre. Ettől a helytől 0,5 nm-nyi távolságra egy szerinrész található, ennek a hidroxil-csoportjának a hidrogénje hidrogénkötést létesít a szomszédos hisztidin imidazol-csoportjával, ezért a szerinrész nukleofilitása még fokozódik, és vonzani fogja a karbonilcsoport szénatomját, amely relatíve elektronhiányos, mivel az oxigén elektronegativitása nagyobb, mint a széné:


Inszekticidek

Az acetil-szerin-rész ezután vízfelvétellel elbomlik ecetsavra, és visszaalakul a szerin hidroxil-csoportja is. Az enzim más acil-csoportok, így pl. foszfát vagy karbamát megkötésére is képes, ezek azonban nem hidrolizálnak olyan könnyen, mint az acetil-csoport. Az enzim fő funkciója az acetil-kolin észterkötésének hidrolízise, ezt éppen a meghatározott távolságban levő két csoport, az anionos rész és a szerin hidroxil-csoportja teszi lehetővé. Más észterek hidrolízisét is véghez viszi, így pl. a fenil-acetát

bontását is. A fenil-acetáton azonban nincs a karbonil-csoporttól 0,5 nm távolságban pozitív töltés, ami a szubsztrát megkötődését fokozná, ezért ezt kisebb sebességgel hidrolizálja. Más feltételezés szerint nem is ugyanott történik a fenil-acetát észterkötésének bontása, mint az acetil-koliné. A foszforsavszármazék inszekticidek között vannak olyan vegyületek, melyek szerkezete az acetil-kolinra emlékeztet. A formotionban, a protoátban a

csoport és a tercier nitrogén között – kén–szén–szén –‚ a kolinban a karbonil-csoport és a kvaterner nitrogén között – oxigén–szén–szén – található. A karbonil-csoport szerepét a

csoport látja el, azaz az enzimre nem acetil-, hanem foszforil-csoport épül, ez azonban nagyon lassan hidrolizál, így az észterbontó hely foglalt marad. Számos foszforsavszármazék inszekticid szerkezete a fenil-acetátra emlékeztet, azaz e gyűrűs foszforsavszármazékokat a fenil-acetáttal „téveszti össze” az enzim. A foszforil-csoporttól meghatározott távolságban levő karbonil-csoport (mevinfosz, foszfamidon, malation, foszmet, metidation, foszalon, metilazinfosz) ugyancsak elősegíti a megkötődést. Az acetil-kolinhoz való „hasonlóságot” itt a megfelelő távolságban levő viszonylagos elektronhiánnyal, azaz relatív pozitív töltéssel rendelkező csoportok okozzák. Az enzimen való megkötődést befolyásolja a foszforatom pozitivitása. Az oxigénnek nagyobb az elektronegativitása, mint a kénnek, ezért a tionfoszforsav-származékok kevésbé polárosak, mint a foszforsavszármazékok. A szubsztituensek is befolyásolják a polaritást, hiszen elektronvonzó vagy elektrontaszító tulajdonságuk hat a foszforatom relatív pozitivitásának mértékére. Az alkil-csoportok szénatomszámuk csökkenésével csökkentik a polaritást, azaz nagyobb szénatomszámú lánc bevitele növeli a megkötőképességet, ez még inkább fokozódik a lánc elágazásával. Ez az oka annak, hogy valamely hatóanyag etil-csoportját metilre cserélve csökken a vegyület mérgezősége. Több esetben kémiailag nagyon hasonló hatóanyagok egyidejűleg forgalomban voltak, pl. a paration gyorsan ható, széles hatásspektrumú kontakt és gyomorméreg, elvileg tehát nagyon alkalmas a védekezésre. Melegvérűekre viszont nagyon mérgező, ezért ma a


Inszekticidek

metil-parationt használjuk helyette, amely az emberre kevésbé mérgező, míg inszekticid tulajdonsága majdnem azonos a parationéval. A nagyobb polaritás azonban nemcsak a megkötődés intenzitását segíti elő, hanem az enzim inhibitor észter hidrolízisének sebességét is. Azaz a foszforsavszármazékok gyors hatásúak, de hatásuk nem tartós. A tionfoszforsav-származékok már tartósabb hatásúak, és a tartósság még fokozódik a ditiofoszforsavszármazékoknál. A mérgezőség szemléltetésére valamennyi vegyületnél megadjuk a patkányokon mért LD50 értéket. 1.4.1.1. Ortofoszforsavszármazék inszekticidek A diklórfosz(DDVP) kontakt és gyomor hatású inszekticid, akaricid. Gyorsan hat. A ház körüli, egészségügyi szempontból káros rovarok, így legyek, szúnyogok, svábbogarak ellen használják. Tárolóhelyiségek, állatházak rovarkártevőinek pusztítására is alkalmas. Szabadföldön szívó, rágó rovarok, atkák ellen különböző kultúrákban, gyümölcsösben, szőlőben, zöldségfélékben használatos. LD50 = 50 mg/kg. Erős méreg.

A mevinfosz szisztemikus inszekticid, akaricid kontakt, gyomor és légúti hatással. Kicsiny a maradék aktivitása. Szívó, rágó rovarok és atkák ellen a legkülönbözőbb mezőgazdasági növényeknél használatos. LD 50 = 3–12 mg/kg. Emlősöknél 3–4 nap alatt távozik a vizelettel és bélsárral az esetleg bekerült kevés szermaradék, növényben gyorsan hidrolizál nem toxikus maradékká. A foszfamidon szisztemikus inszekticid, akaricid gyomor és enyhe kontakt hatással. Mind a levél, mind a gyökér abszorbeálja. Szívó, rágó és szúró rovarok és atkák ellen alkalmazzák a legkülönbözőbb növényi kultúrákban. LD50 = 18–30 mg/kg, erős méreg. Emlősökből a szájon át bevitt hatóanyag 85–90%-a kiürül 24 órán belül, majdnem teljes egészében a vizelettel. A monokrotofosz szisztemikus inszekticid, akaricid kontakt és gyomor hatással. A növényi szövetekben gyorsan vándorol. A rovarok nagyon széles csoportját irtja, főleg a szívó, rágó, szúró rovarokat, valamint atkákat számos szántóföldi növényi kultúrában. LD50 = 19 mg/kg, erős méreg. Az emlősöknek szájon át adott hatóanyag 60–65%-a kiürül 24 órán belül a vizelettel.

A heptenofosz szisztemikus inszekticid, kontakt, gyomor és légzőnyíláson át való aktivitással. Gyorsan vándorol a növényben, a szívó kártevőket, főleg levéltetveket és néhány kétszárnyú rovart pusztít. Szántóföldön és üvegházban egyaránt használatos. Háziállatok ektoparazitái ellen szintén hatásos. Gyümölcsfák, szamóca, lucerna, zöldségfélék védelmére használják. LD50 = 110 mg/kg, erős méreg. Patkányból a szájon át adott hatóanyag 90%-a távozott, főleg a vizelettel hat napon belül. Miután a növény zöld részei felvették, nagyon gyorsan párolog, 1–5 nap után nem mérhető szermaradék.


Inszekticidek

1.4.1.2. Tiofoszforsav-származék inszekticidek A paration nevű hatóanyag került először forgalomba. Ez etil-csoportot tartalmazott. A metil-paration nevét onnan kapta, hogy a mérgezőbb vegyület etil-csoportját metilre cserélték. Mindkét vegyület nagyon mérgező. Mindkettő kontakt és gyomorméreg, használják inszekticidként és akaricidként szívó, rágó kártevők ellen. Van némi légúti hatásuk is. A metil-paration könnyebben kiürül (24 óra alatt a vizelettel távozik), a paration távozása lassabb. A patkányon mért LD50 értékük paration esetén 2 mg/kg, metil-parationnál 6 mg/kg, azaz mindkettő erős méreg. Hazánkban a metil-paration engedélyezett.

A fenitrotion már gyenge méreg kontakt és gyomor hatással. Szintén a szívó, rágó rovarok ellen használják, ezenkívül üres raktárak rovarkártevői ellen. Alkalmas házkörüli rovarok irtására, állatházakban legyek gyérítésére. Tárolt termékek védelmére, a malária elleni védelem során szúnyoglárvák irtására is használják. A patkányon mért LD50 = 1700 mg/kg. Állatokból gyorsan távozik a vizelettel és széklettel, patkányokból három nap alatt a bevitt mennyiség 90%-a távozik. A fention már mérgezőbb vegyület, a patkányokon mért LD50 = 250 mg/kg. Kontakt és gyomor hatású inszekticid, némi légúti aktivitással. Gyümölcsösben, szőlőben, zöldségféléknél szívó, rágó kártevők ellen használják. Ezt is alkalmazzák a népegészségügyben és állatházaknál rovarirtásra.

A metamidofosz a tiofoszforsav amid származéka. Szisztemikus tulajdonságú inszekticid és akaricid kontakt és gyomor hatással. Szívó, rágó rovarok és atkák ellen használják. Meglehetősen mérgező, a patkányokon mért LD50 = 20 mg/kg. Emlősökből a vizelettel távozik. Az acefát ennek acetil származéka. Szisztemikus inszekticid kontakt és gyomor hatással. Felhasználása meglehetősen széles körű, főleg szívó és rágó kártevők ellen alkalmazzák cukorrépában, borsóban, káposztában, dohányban, gyümölcsösben, szőlőben, dísznövényeknél. A patkányokon mért LD50 = 950 mg/kg, azaz a belőle készült szer gyenge méregnek minősül. Emlősökben először glutationnal kapcsolódik, majd a citokróm P 450 segítségével metabolizálódik.


Inszekticidek

A fosztiazat szerkezetében emlékeztet az előző két hatóanyagra, azzal az eltéréssel, hogy az amino-csoportot egy N-tartalmú heterociklusos vegyület, a tiazolidin helyettesíti. Főleg nematódák ellen alkalmazzák mint talajfertőtlenítő szert. Erős méregnek nyilvánul. Az etrimfosz széles hatásspektrumú nem szisztemikus inszekticid. Hatását 7–14 napig megtartja, talajban, növényben, állatban egyaránt gyorsan metabolizálódik. Talajból CO2 alakban távozik, 3–8 nap alatt 50%-a eltávozik. Tárolt termények raktári kártevői, üres raktárak fertőtlenítése is történhet segítségével. A patkányokon mért LD50 = 1800 mg/kg, azaz gyenge méreg. Szabadföldön gyümölcsfák, lucerna, kukorica, zöldségfélék rovar kártevői ellen használatos.

A piridafention kontakt és gyomor hatású inszekticid, akaricid. Szívó, rágó kártevők, valamint atkák ellen alkalmazzák. Gyümölcsösben molyfélék és levéltetű ellen hatékony, atkák ellen rizsben, zöldségfélékben, gyümölcsösnél és dísznövényeknél alkalmazzák. A patkányokon mért LD50 ≈ 800 mg/kg, mégis erős méregnek nyilvánul a belőle készült szer. A diazinon kontakt és gyomor hatású inszekticid, akaricid, amelynek van légúti mérgező hatása is. Szívó, rágó rovarok és atkák ellen nagyon széles körben használható gyümölcsfák, szőlő, zöldségfélék, burgonya, kukorica, cirok, lóhere, gyapot, rizs, dísznövények védelme céljából. A patkányokon mért LD50 = 300–400 mg/kg, a belőle készült szer méreg.

A kinalfosz kontakt és gyomor hatású inszekticid, akaricid. Mély hatású, a növénybe bejut, ezzel erősítve a gyors hatást. Számos káros rovarféleséget és atkát pusztít, használják gyümölcsfák, zöldségfélék, rizs, szőlő, burgonya, szója, dísznövények védelmére. A patkányokon mért LD 50 = 1750 mg/kg, a bőrt és a szemet nem irritálja. Emlősökben a szájon át bevitt hatóanyag gyorsan metabolizálódik 2-hidroxikinoxalinná, ami rövid idő alatt távozik a vizelettel. (87%) és a bélsárral (13%). A pirimifosz-metil kontakt és légúti hatású, széles 249 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Inszekticidek

spektrumú inszekticid és akaricid. Felszívódik a növény szövetébe. Rovarok és atkák ellen raktárakban, állatházakban, szabadföldön a szívó, rágó és szúró rovarkártevők és atkák ellen zöldségfélékben, kukoricában, rizsben, gyümölcsösben, cereáliákban, lóherében, valamint üvegházi kártevők ellen alkalmazható eredményesen. A patkányokon mért LD50 ≈ 1600 mg/kg. A belőle készült szer gyenge méreg jelzésű. Emlősökben a foszfor-oxigén kötés gyorsan felhasad. A növényből gyorsan, két-három nap alatt elpárolog.

A klórpirifosz kontakt, gyomor és gőz hatású inszekticid. Talajban és levélen bogarak, kétszárnyúak, kabócák, lepkék ellen hatásos. Gyümölcs, szőlő, zöldségfélék, burgonya, kukorica, dísznövények levél, illetve talajlakó rovar kártevőinek irtására használják. A patkányon mért LD 50 ≈ 150 mg/kg, a belőle készült szerek erős méreg jelzésűek. Emlősök szervezetéből gyorsan távozik. A triazofosz széles hatásspektrumú inszekticid, akaricid kontakt és gyomor hatással. Mély hatású, enyhe nematocid hatása is van. Számos talajlakó kártevő lárváját elpusztítja, levélen, szívó, rágó kártevők és atkák ellen hatásos. Gyümölcsfáknál, szamócánál, szőlőnél, zöldségféléknél, dohánynál, kukoricánál alkalmazzák. A patkányon mért LD 50 ≈ 60 mg/kg, erős méreg.

A szulfotep kontakt és légúti hatású inszekticid. Rovarölő füstölőszerként használják üvegházi kultúrákban, levéltetvek, atkák, tripszek, üvegházi molytetű ellen saláta, uborka, paradicsom és dísznövények esetében. Mivel erős méreg, ezért a védőruha, -kalap, -kesztyű, -szemüveg mellett légzésvédő használata is kötelező. A patkányon mért LD50 = 10 mg/kg. Légúton keresztül is erősen mérgező az LC50 = 0,05 mg/l aerosol formában. Vagyis ha patkányokkal négy órán át olyan aerosolt lélegeztetnek be, amelynek literében 0,05 mg szulfotep van, akkor a kísérleti állatok 50%-a elpusztul.

1.4.1.3. Ditiofoszforsav-származék inszekticidek


Inszekticidek

A dimetoát szisztemikus inszekticid, akaricid kontakt és gyomor hatással. A szívó, rágó kártevők nagyon széles körét pusztítja. Gyümölcsmolyok, levéltetvek, pajzstetvek, takácsatkák, tripszek, burgonyabogár ellen számos kultúrában, így kalászosokban, cukorrépában, napraforgóban, lucernában, kukoricában, gyümölcsfáknál, szőlőben, zöldségféléknél eredményesen használható. A patkányon mért LD50 ≈ 300 mg/kg, a belőle készült szerek méreg jelzésűek. A malation kontakt, gyomor és légúti hatású inszekticid, akaricid. Előnyös tulajdonsága, hogy kicsi az emlősökre gyakorolt mérgező hatása. A patkányokon mért LD 50 = 1370–2800 mg/kg. Szívó, rágó kártevők ellen számos kultúrában, így gyümölcsösökben, szőlőben, zöldségféléknél, napraforgóban eredményesen használható. Üres raktárak rovarkártevői ellen, az állatgyógyászatban, a ház körüli rovarok ellen, termények tartósításánál alkalmazzák.

A formotion szisztemikus inszekticid, akaricid kontakt és gyomor hatással. Szívó és aknázó rovarok, valamint atkák ellen használják számos szántóföldi növénynél, gyümölcsfáknál, dohányban és zöldségféléknél. A patkányon mért LD50 = 365–500 mg/kg. A terbufosz talajinszekticid és -nematocid gyomor és kontakt hatással. LD50 = 1,6 mg/kg, az 5%-os hatóanyag-tartalmú szer is erős méreg. Kukorica, cukorrépa, kalászosok, napraforgó, szója, dohány, uborka, paprika stb. talajlakó kártevői ellen alkalmazzák. Szőlő és faiskola telepítés előtti sorközi kezelésére használják.

A forát szisztemikus inszekticid és akaricid kontakt és gyomor hatással. Van némi nematocid aktivitása is. Cserebogár és mocskospajor, drótféreg, szívó és rágó kártevők ellen talajfertőtlenítő szerként kukorica, gabona, cukorrépa, burgonya, napraforgó védelmére használják. LD50 = 2,6 mg/kg, erős méreg. A foszmetilán bogarak, hártyásszárnyúak, poloskák, kétszárnyúak, lepkék ellen gyümölcsösben, zöldségféléknél és szántóföldi növényeknél alkalmazható. LD50 = 75 mg/kg.


Inszekticidek

A foszmet főként kontakt hatású inszekticid, akaricid. Hernyók, levéltetvek, szívó kártevők, gyümölcslegyek, atkák ellen gyümölcsösben, valamint burgonyabogár ellen használatos. LD 50 = 140 mg/kg, méreg jelzésű a belőle készült szer. A metidation kontakt és gyomor hatású inszekticid, akaricid. A szívó, rágó kártevők és atkák széles csoportját irtja. Gyümölcsösben, szőlőben, burgonyában, borsóban, kukoricában, repcében alkalmazzák. LD 50 = 20 mg/kg, erős méreg. Emlősökből a szájon át bevitt hatóanyag gyorsan kiürül a vizelettel.

A foszalon kontakt és gyomor hatású inszekticid, akaricid, mély hatású. Hatékony a bogarak, kabócák, lepkék, hólyagoslábú rovarok ellen, főként gyümölcsfáknál használják. Szelektív számos nem kártékony rovarral szemben, ezért szívesen használják integrált rovarkezelő programban. Szőlőben és néhány szántóföldi kultúrában így napraforgóban, repcében, burgonyában is alkalmazzák. LD 50 = 130–170 mg/kg, a belőle készült szer méreg jelzésű. A metilazinfosz kontakt és gyomor hatású inszekticid. Szívó, rágó rovarkártevők ellen használják gyümölcsösben, káposztában, burgonyában, cukorrépában. LD 50 = 9 mg/kg, erős méreg. Emlősökből a hatóanyag 95%-a eltávozik két nap alatt a vizelettel és bélsárral.

A fentoát kontakt és gyomor hatású inszekticid, akaricid. Szívó, rágó kártevők, atkák, tripszek ellen használható cukorrépában, lucernában, dísznövényeknél. Ezenkívül kalászosoknál, kukoricában, rizsben, napraforgóban is alkalmazható, valamint szúnyogirtásra. LD50 = 300–400 mg/kg, méreg jelzésű a belőle készült szer.

Zavart okozhat, hogy sok erős méreg esetén is a gyors kiürülést említettük. A halálos dózisnál jóval kisebb adagok gyors kiürüléséről van szó, arról, hogy a hatóanyag nem halmozódik fel a szervezetben. Ha a kísérleti állat túlélte a kezelést, nem kell utóhatásra számítani.


Inszekticidek

1.4.2. Karbamátszármazék inszekticidek Az acetil-kolin-észteráz nemcsak foszforil-csoporttal bénítható, hanem karbamoil-csoporttal való acilezéssel is. A szénsav két savasan disszociáló HO-csoportot tartalmaz; ha a szénsav amidját képezzük, még megmarad egy savasan disszociáló HO-csoport, ezért e vegyület a karbaminsav nevet kapta.

Először a nyíltláncú vegyületeket, majd az aromás, illetve heterociklusos részt is tartalmazó inszekticideket vesszük sorra. Az aldikarb szisztemikus inszekticid, akaricid és nematocid kontakt és gyomor hatással. A gyökér gyorsan abszorbeálja, és akropetálisan áramlik a növényben. Talajfertőtlenítő szerként használatos szívó, rágó kártevők, atkák és nematódák pusztítására. Dísznövényeknél, cukorrépánál, burgonyánál, hagymánál, faiskoláknál alkalmazzák. LD50 = 0,93 mg/kg, erős méreg. Szájon keresztül emlősökbe vitt hatóanyag 80%-a 24 órán belül, 96%-a 3–4 napon belül ürül a vizelettel. Az oxamil szisztemikus, kontakt hatású inszekticid, akaricid és nematocid. Mind a levél, mind a gyökér abszorbeálja. Szívó, rágó kártevők, atkák és nematódák irtására talajfertőtlenítő szerként használják zöldségféléknél, burgonyánál, dísznövényeknél. LD50 = 5,4 mg/kg, méreg jelzésű vegyület.

A butoxikarboxim szisztemikus inszekticid és akaricid kontakt és gyomor hatással. A gyökereken abszorbeálódik, és akropetálisan áramlik a növényben. Levéltetvek, atkák és más szívó, rágó kártevők ellen cserepes dísznövényeknél használják. LD50 = 458 mg/kg, méreg jelzésű szer. E vegyület – az aldikarbhoz hasonlóan – a karbaminsav oximja, ez is acetil-kolin-észteráz-gátló, mint a többi karbaminsav-származék. A karbaril már aromás származék. A kolinészterázt gátló hatása nem túl erős, növényi növekedést szabályozó hatása is van. Szívó, rágó kártevők, így lombrágó hernyók, molyok, pajzstetvek, burgonyabogár ellen használatos gyümölcsösben, burgonyában, kukoricában és repcében. Állati ektoparaziták ellen is eredményesen használható. LD50 = 700 mg/kg, gyenge méreg. A szájon át bevitt hatóanyag emlősökből gyors metabolizálódás után a vizelettel távozik.

A dioxakarb már heterociklusos részt is tartalmazó származék. Gyümölcsösök, szőlő, kalászosok, lucerna, repce, mák, burgonya, hagyma szívó, rágó kártevői ellen is használatos. LD 50 = 140 mg/kg, méreg jelzésű a


Inszekticidek

belőle készült szer. A karbofurán szisztemikus inszekticid, nematocid kontakt és gyomor hatással. Főként talajlakó kártevők ellen részben csávázószerként, részben talajfertőtlenítő szerként használják. Pajor, drótféreg, búzalégy, repcebolha, repcedarázs, barkó, levéltetű irtására használatos különböző szántóföldi kultúrákban. LD 50 = 8 mg/kg, erős méreg. Azt tapasztalták, hogy a karbofurán másodszori alkalmazásakor a hatékonysága csak töredéke volt a korábbinak, mert a talajban elszaporodtak olyan mikrobák, amelyek képesek voltak a karbofurán lebontására. Néha ez a második kezelés egészen hatástalannak bizonyult. Sok esetben a karbaril és aldikarb is érzékeny e baktériumokkal szemben. Egyes esetekben csak egyetlen peszticid bontására képes mikrobák szaporodnak el, más esetekben olyan populációk, amelyek a hasonló szerkezetű vegyületeket is képesek azonos intenzitással lebontani. Ezen mikrobák azonban nem bontják le a foszforsavszármazék peszticideket. Ez fordítva is igaznak bizonyult. Ha a talajt másodszor is fonofosz (jelenleg már nem engedélyezett foszforsavszármazék inszekticid) talajfertőtlenítővel kezelték, csökkent a fonofosz másodízbeni hatása. Ha viszont a fonofoszkezelés ismétlésére karbofuránt használtak, az utóbbi hatékonysága azonos volt az első (előzetes karbofuránkezelést nem kapott) kezelés hatékonyságával.

Előállítottak olyan vegyületeket, amelyek önmagukban nem aktívak, de a rovar szervezetében aktív karbofuránná alakulnak. E vegyületeket szokták prokarbofuránoknak (karbofurán előtti) is nevezni. Tervezhető az az atomcsoport amelyet rávisznek a karbofuránra, és így a karbofuránnál előnyösebb tulajdonságú vegyülethez lehet jutni. Amennyiben az átalakítás után megnő a molekula lipofilitása, megnő a rovarba való bejutás lehetősége, ezzel a vegyület hatékonysága. Az emlősökre azért kevésbé mérgezőek, mert az emlős szervezetben máshol történik a molekula hasadása, és egy a karbofuránnál kevésbé mérgező vegyület keletkezik. A rovar szervezetében a molekula hasadása a toxikus karbofuránt eredményezi. A prokarbofuránná való átalakítás lényegét a következő reakció szemlélteti.

Az Y-nal jelölt csoport különböző lehet, jelenleg e csoportból két hatóanyag engedélyezett: a karboszulfán és a benfurakarb. A karboszulfán szisztemikus kontakt és gyomor inszekticid. A karbofuránhoz hasonlóan talajfertőtlenítő inszekticidként használják kukorica-, burgonya-, napraforgó-, cukorrépa-kultúrákban. LD50 = 190 mg/kg, azaz a karbofuránnál több mint 20-szor kevésbé mérgező, bár még így is erős méreg.


Inszekticidek

A benfurakarb szintén kontakt és gyomor hatású inszekticid. Szintén használják talajfertőtlenítő szerként, bár főleg a burgonyabogár elleni védekezésre alkalmazzák. LD50 = 138 mg/kg, erős méreg, de a karbofuránnál szintén jóval kevésbé mérgező.

A pirimikarb szelektív szisztemikus kontakt és gyomor, valamint légúti hatású inszekticid. A gyökér abszorbeálja, és a xilémen keresztül áramlik. Szelektív levéltetűirtó kalászosoknál, gyümölcsöknél, paradicsomnál, cukorrépánál, dísznövényeknél használják. Hatékony a szerves foszforsavszármazékokkal szemben rezisztens egyedeknél is. A triazamat már nem valódi karbaminsav-származék, ha a gyűrűben lévő nitrogént is figyelembe vesszük, a karbamid származékának tekinthetjük. Mégis itt tárgyaljuk, mert szerkezetében emlékeztet a korábban tárgyalt vegyületekre, és hatása is azonos a pirimikarbbal. Gyorsan ható, szelektív levéltetűirtó kontakt és szisztemikus hatással. A növényben felfelé és lefelé is áramlik. A foszforsavszármazék és karbamátszármazék inszekticidekkel szemben rezisztens levéltetvek ellen is hatásos. Levélre permetezve nagyon sok kultúrában alkalmazható. LD50 = 111 mg/kg, a belőle készült szer méreg.


Inszekticidek

A bendiokarb szisztemikus, kontakt és gyomor hatású inszekticid. Taglózó hatású, és jó a maradék aktivitása is. Talajlakó kártevők ellen használatos cukorrépa-, kukorica-, napraforgó-kultúrákban. Épületen belül is használható például hangyák és más rovarok ellen, mert nem erős a szaga, bár a patkányokon mért LD 50 = 40– 156 mg/kg, azaz melegvérűekre is mérgező, ezt figyelembe kell venni. A metomil is szisztemikus inszekticid, akaricid kontakt és gyomor hatással. Sok rovart pusztít. Eredményesen használható molyok, atkák, bolhák, levéltetvek, tripszek, lepkék lárvái, üvegházi molytetű ellen. Alma, szőlő, zöldségfélék, dísznövények, paradicsom, paprika, uborka, lucerna védelmére szokták használni.

2. A rovarok fejlődésére ható inszekticidek A rovarok fejlődésére úgy is hathat egy-egy vegyület, hogy a metamorfózist a kitin szintézisének gátlásával akadályozza meg. Másrészt úgy is elő lehet idézni a rovar pusztulását, hogy egy-egy vegyület a rovarokban található juvenilhormonhoz hasonló hatást idéz elő, de annál estleg nagyságrenddel nagyobb aktivitással rendelkezik. A benzoilfenil-karbamid-származékok a rovarok kitinszintézisét gátolják. A kitinnek fontos szerepe van az átalakulásban. Kétszárnyúak, bogarak, hártyásszárnyúak, lepkék lárváinak vedlését meggátolják azok a vegyületek, amelyek a lárvakutikula kialakulásához szükséges kitin szintézisét gátolják. A lárva nem tud vedleni, megfeketedik és elpusztul. Nagyon vonzó tulajdonságokkal bírnak ezek a szerek. Nagy a biológiai aktivitásuk, azaz viszonylag kis mennyiség szükséges az inszekticid hatás eléréséhez. Az emlősállatokra alig mérgezőek, azaz nagy a szelektivitásuk. A diflubenzuron irtja az erdei levélevő rovarokat, legyek szúnyogok lárváit. Juhok ektoparazitái ellen is használják. Szelektivitása, valamint a talajban és a vízben való gyors lebomlása miatt nincs vagy csak egészen csekély hatással van a káros rovarok természetes ellenségeire. Mezőgazdasági kultúrákban hernyók, aknázó- és sodrómolyok, körtelevélbolha, gabonafutrinka lárvái, gombaszúnyog, gombalégy ellen használják. A flufenoxuron hasonló felépítésű, de egy fenoxicsoporttal többet tartalmaz, és a halogén szubsztituensek kissé eltérnek. Kontakt és gyomor hatással rendelkező inszekticid, akaricid. Számos patogén atka, valamint molyok ellen hatásos.

A hexaflumuront burgonyabogár, aknázó-, sodró- és gyümölcsmolyok, körtebolha ellen használják burgonyában és gyümölcsfáknál. A lufenuront gyümölcsfák és szőlő molykártevői, burgonyabogár, valamint káposztafélék bagolylepkéi ellen is használják. Ezen kívül alkalmas háziállatok bolháinak, lakások bolháinak és svábbogarainak irtására. 256 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Inszekticidek

A triflumuron kétszárnyúak, bogarak ellen hatásos gyümölcsösben, szójában, erdei fák esetében, valamint alkalmas legyek, bolhák, svábbogarak lárváinak irtására a népegészségügyben, állategészségügyben. Nálunk főként almatermésűek és vadgesztenye molykártevői ellen használják. A teflubenzuron a rovarok nőegyedeinek termékenységére van hatással, kontakt és gyomor hatású inszekticid. Lepkék, bogarak, kétszárnyúak, hártyásszárnyúak, poloskák lárváit irtja szőlőben, gyümölcsösben, kalászosoknál, káposztában, burgonyában, zöldségfélékben, szójában. A légy- és szúnyoglárvákat, valamint a főbb sáskafajokat pusztítja. Az erdészetben és parkok fáinál hernyók és molyok ellen alkalmazzák.

A klórfluazuron burgonyabogár, bagolylepke, káposztalepke, gyapottok bagolylepke, molytetű ellen használatos burgonyában, káposztafélékben, paprikában, paradicsomban és szegfű esetében.

A buprofezin perzisztens inszekticid, akaricid kontakt és gyomor hatással. Szerkezetében egyáltalán nem emlékeztet a fenilureaszármazékokra, holott hatásában emlékeztet azokra. A lárvák és nimfák elpusztulnak vedléskor. A kezelt rovarok steril tojásokat raknak. Bogarak, poloskák, atkák ellen használják, perzisztenciája bizonyos esetekben előnyös. Paradicsomban, paprikában, uborkában üvegházi molytetű, valamint atkák, dísznövényeknél az üvegházi molytetűn kívül vándorpajzstetvek ellen alkalmazzák. A pimetrozin szelektív, csak a Homopterákra hat, étvágytalanságot idéz elő, pusztulásuk előtt nem esznek. Többnyire levéltetvek, üvegházi molytetű ellen használják burgonyában, dohányban, paprikában, paradicsomban és egyes gyümölcsfáknál.


Inszekticidek

A juvenil hormonok a rovar átalakulását késleltetik, a szervezetet a fiatalkori állapotában igyekeznek megtartani. A hormon termelése a lárvakori vedlést megelőzően fokozódik, de a bábvedlés előtt csökken. A csökkent juvenilhormon-szint mellett az ekdizon vedlést előidéző hatása érvényesül, és lezajlik a vedlés. Ha egy a juvenil hormonhoz hasonló hatású, de nagyobb aktivitású vegyület (juvenilhormon-analogon vagy juvenoid) jut a rovar szervezetébe, az ekdizon nem tudja létrehozni a vedlést, a rovar elpusztul. Selyemhernyóból állítottak elő először juvenil hormont. Ez egy etil és két metil szubsztituenst tartalmazó epoxi tridekadiénsav metilésztere volt.

A dohánylepkéből nyert hormon két szénatommal kevesebbet tartalmazott, a két etil-csoport helyett két metilcsoport található benne. A mesterségesen előállított, az eredeti juvenilhormon szerkezetére már nem emlékeztető, de nagyon erős hormonhatású vegyületek közül hazánkban a piriproxifen és a fenoxikarb engedélyezett. A piriproxifent házilegyek, szúnyogok, svábbogarak ellen használják, valamint üvegházakban paprika, uborka, paradicsom molytetű elleni védelmére. A fenoxikarb csak annyiban emlékeztet a piriproxifenre, hogy ebben is megtalálható egy fenoxi-fenoxi láncrész, amelyet az egyenes láncban két szénatom követ, innen azonban már eltér a felépítésük. Kontakt és gyomor hatású inszekticid. Úgy fejti ki hatását, hogy erős juvenilhormonaktivitásával a lárva vedlésére hat, nem következik be a felnőtt állapotba való átalakulás. Gyümölcsök szívó kártevőire hat, hazánkban főleg molyok ellen használják gyümölcsfáknál és szőlőnél.


11. fejezet -

Akaricidek

Számos inszekticid rendelkezik akaricid tulajdonsággal is. Főleg a szerves foszforsav-, tiofoszforsav-, ditiofoszforsav-származékok, valamint a szerves karbamátszármazék inszekticidek nagy része atkaölő tulajdonságú is. A piretroidok között az akrinatrin, fenpropatrin, bifentrin szintén rendelkezik akaricid hatással is. E fejezetben azokkal a vegyületekkel foglalkozunk, amelyeket kimondottan atkaölő tulajdonságuk miatt alkalmaznak. Emlősökre az akaricidek általában nem vagy kevéssé mérgezőek. Néhány olyan vegyületet használunk, amelynek ismerjük a hatásmechanizmusát is, számosét nem ismerjük. A cihexatin nem szisztemikus kontakt hatású akaricid. A triszubsztituált ónszármazékokhoz tartozik, azaz a terminális oxidáció elektrontranszportját állítja le, úgy hat, mintha ATP-t vittünk volna be nagy fölöslegben. Gyümölcsösök, szőlő, szója, szamóca atka elleni védelmére használják. A fenbutatin-oxid ugyanezen csoportba, a terminális oxidáció elektrontranszportját gátlókéba tartozik. Kontakt és gyomor hatású akaricid. A kártevő atkák széles csoportjának bármely fejlődési szakaszban lévő egyedeit pusztítja. Gyümölcsösben, paprikában, paradicsomban, uborkában, dísznövényeknél takácsatkák ellen használják. Érdemes összehasonlítanunk a fungicidként használt fentinhidroxid és az akaricidként használt cihexatin képletét. Az eltérés közöttük csak a három szubsztituens aromás, illetve nem aromás jellegében van. A fentinhidroxidban három fenil-csoport, míg a cihexatinban három ciklohexil-csoport található, az élőlények csoportjaira kifejtett hatásuk mégis nagyon különböző, holott azonos biokémiai folyamatot gátolnak. Nagyon valószínű, hogy a membránokon való áthatolásuk eltérősége miatt fejt ki egyik fungicid, másik akaricid hatást.

A dienoklór az axonális idegingerület vezetés gátlójaként ismert, kontakt hatású akaricid. Főleg a peterakás idején hatékony. Üvegházi körülmények között hosszú a maradék aktivitási ideje. Többnyire dísznövényeknél, üvegházban használatos. A klórpropilát szintén az axonális ingervezetésre ható kontakt akaricid. Gyümölcsösben, dísznövényeknél, cukorrépában, zöldségféléknél használják.

A flucikloxuron vedlést gátló akaricid, inszekticid, csak tojás és lárva állapotban hat. A kitinszintézist gátló benzoilfenil-karbamid-származék. A felnőtt atkákra és rovarokra nem hat. Alma, szőlő, dísznövények takácsatkái ellen használják. A brómpropilát kontakt hatású akaricid, amelynek nagy a maradék aktivitása.


Akaricidek

Almatermésűek, szőlő, csonthéjasok, szója atka elleni védelmére használják. Az atkát minden fejlődési stádiumban pusztítja. Az axonális ingervezetésre hat.

A fenazaquin, a piridaben, a tebufenpirad és a fenpiroximat kémiai szerkezetében kevés hasonlóságot lehet találni. Az aromás maghoz közvetlenül vagy néhány atom közbeiktatásával (fenpiroximat) kapcsolódó tercier butilcsoport mind a négy vegyületben megtalálható. Valamennyiben van nitrogéntartalmú heterociklusos gyűrű. Biokémiai hatásukat viszont azonosnak tekintik. A terminális oxidáció elektron szállítóláncában a NADHubikinon reduktáz (komplex I) működését akadályozzák meg, azaz a NADH elektronja nem tud eljutni az ubikinonra, ezzel a terminális oxidáció folyamata leáll. A fenazaquin kontakt akaricid, a mozgékony formákra taglózó hatású, jó az ovicid aktivitása is. A mitokondriális elektrontranszportot gátló hatása miatt emlősökre is mérgező, a patkányon mért LD50 = 136 mg/kg. Almatermésűek és szőlő atkáinak irtására használják leggyakrabban. A fenpiroximát emlősökre gyakorlatilag nem mérgező. Almatermésűek, őszibarack, szőlő atkáinak irtására használják a leggyakrabban.


Akaricidek

A piridaben gyors taglózó hatású és hosszú maradék aktivitású akaricid, inszekticid. Főleg a lárva és nimfa állapotra hatékony. Gyümölcsfák, dísznövények, zöldségfélék atkái, levéltetvei ellen alkalmazzák.

A tebufenpirad akaricid, inszekticid, amely minden fejlődési állapotban hatékony. Almatermésűek, körte, szőlő, paprika atka és levéltetű kártevői ellen használatos. A flufenzin kontakt ovicid. A tojásölő hatást a felnőtt atka szervezetébe táplálkozáskor bejutó hatóanyag idézi elő. Az atkák fejlődési fázisaira is károsan hat. Gyenge méreg. Almatermésűek, őszibarack, szilva és szőlő atka kártevői ellen használatos. A hexithiazox kontakt és gyomor hatású akaricid. Ovicid, larvacid és nimficid aktivitással egyaránt rendelkezik, azaz mind tojás, mind lárva, mind nimfa alakban károsítja az atkákat, de nem hat a felnőtt egyedekre, bár a kezelt nőstény tojásai nem életképesek. Gyakorlatilag nem mérgező emlősökre. Almatermésűek, csonthéjasok, szőlő, bab, uborka takácsatkái ellen alkalmazzák.


Akaricidek

A klofentezin speciális akaricid kontakt hatással; hosszú a maradék aktivitása. Az embrió fejlődét gátolja, a tojásokra és a fiatal mozgó formákra hat, a felnőtt atkákra hatástalan. Van féreghajtó tulajdonsága is. Gyakorlatilag nem mérgező. Almatermésűek, csonthéjasok, szőlő takácsatka kártétele ellen használatos.

A propargit kontakt hatású, hosszú maradék aktivitási idővel. Alma, csonthéjasok, szőlő, paprika, szója atka kártevői ellen használják. Gyenge méreg. Főleg a mozgékony stádiumban hatásos akaricid.

A tetradifon hosszú hatásidejű, a levél szöveteiben áramló akaricid. A nőegyedeket sterilizálja, ezzel életképtelen tojások létrehozását idézi elő. Fokozott kontakt hatása van a tojásokra és valamennyi nem felnőtt (adult) állapotra. Gyümölcsösökben, zöldségféléknél, dísznövényeknél, szőlőben használják atka kártevők ellen.


Akaricidek

Az amitráz kontakt és légúti hatású akaricid, inszekticid, bár főleg akaricidként hatásos. Az idegtevékenységre hat, felfokozott idegműködést idéz elő az atkában. Az úgynevezett oktopamin receptorral lép kölcsönhatásba. Atkák irtására használják alma-, szilva-, szőlő-, szamóca-, komló-, cukorrépa-, szója-, bab-, paprika-, uborkakultúrákban, a körtelevélbolha pusztítására is alkalmas. Lepkék hernyói és háziállatok ektoparazitái ellen is hatásos.


12. fejezet -

Herbicidek

1. A növények növekedését befolyásoló vegyületek A növények növekedését szabályozó anyagokat több szempont szerint csoportosíthatjuk. A tárgyalás sorrendjét illetően a legszerencsésebbnek az látszik, ha a természetben előforduló (valamennyi növényben megtalálható) növekedésszabályozó anyag ismertetése után térünk rá a mesterséges vegyületek taglalására. Ezt legfőképp az indokolja, hogy a mesterséges vegyületek vagy utánozzák a természetes anyagokat, és a szerkezeti hasonlóság alapján fejtik ki hatásukat, vagy a természetes anyagok szintézisét befolyásolják. A csoportosítás tehát történhet az alapján, hogy mely természetes növekedésszabályozó anyagon keresztül fejtik ki hatásukat. A természetes növekedésszabályozó anyagokat öt nagy csoportba szokás osztani. Az öt csoportból négyet növényi hormonnak is szoktunk nevezni, mivel egy-egy meghatározott helyen képződnek, onnan azonban átáramlanak egy másik helyre, ahol kifejtik hatásukat. E négy csoportnak összefoglaló triviális nevet is adtak: •

auxinok,

•

gibberellinek,

•

citokininek és

•

abszcizinek.

Az etilén az ötödik a növényekben megtalálható növekedésszabályozó anyagok között. Külön tárgyalását elsősorban az indokolja, hogy az első négy csoportba tartozó szilárd anyagokkal szemben ez gáz halmazállapotú. Az etilén csak diffúzióval áramlik a növényben, míg a másik négy hormoncsoport tagjainak meghatározott irányú közvetlen mozgásuk van. Így pl. az auxináramlás mértéke a növényi szövettől és annak korától is függ, általában a növényekben az auxinnak mind a hosszirányú, mind az oldalirányú áramlása megtalálható. A mesterséges növekedésszabályozó anyagok vagy az említett öt csoport valamelyikének – esetleg nem csak egyetlen csoportnak – a hatására, vagy a mennyiségére vannak befolyással, vagy ezektől függetlenül a sejtosztódásra hatnak, többnyire a mikrotubulusok képződésének vagy működésének gátlása révén.

1.1. Természetes eredetű növekedésszabályozó vegyületek 1.1.1. Auxinok A természetes auxinon az indol-3-ecetsavat értjük. Ez volt az elsőként felfedezett növényi hormon, amelynek működését 1927 óta ismerjük. Fő funkciójának a hajtás növekedésének elősegítését tartjuk. A gyökér növekedését még gátolja is abban a koncentrációban, amely a hajtásét növeli. Érdekes módon az oldalsó gyökérkezdemények képződését serkenti, elősegíti a vágás utáni hegesedést, képes az érés késleltetésére. Magának az indolil-ecetsavnak a konkrét biokémiai funkciója még nem eléggé ismert.

Mivel a növekedésre hat, kézenfekvőnek látszott az az elképzelés, hogy a nukleinsavak, ezen keresztül a fehérjék szintézisével van kapcsolatban. A sejtmagplazmából sikerült kivonni egy fehérjét, amely nagyon erősen megkötötte az indolil-ecetsavat (IES), a Kd értéke 7,5 μmol/l. Ha ezt az auxin-receptort egy in vitro RNSszintézisre képes rendszerhez adták, majd még 1 μmol/l IES-at is adtak hozzá, akkor az RNSszintézis


Herbicidek

megkétszereződött. Ugyanez képes volt a mesterséges hormonhatású vegyület, a 2,4-diklór-fenoxi-ecetsav (2,4 D) megkötésére is, de a fiziológiailag inaktív benzoesavat nem kötötte meg. Majd ugyanilyen auxin-receptort izoláltak a citoplazmából is. Ugyancsak kókuszdióval folytatva a receptorkinyerési kísérletet, sikerült a kromoszómából is kivonni egy fehérjét, amely auxinreceptor tulajdonságot mutatott, ennek az IES-megkötő képessége százszor nagyobb mérvű, a Kd-re 8,15 nmol/l, illetve egy másik kísérletben 58,0 nmol/l értéket mértek. Ha a kókuszdióból nyert kromatinhoz külső RNS-polimerázt adtak, megindult a transzkripció (a DNS átmásolása RNS formába), ennek mértéke megduplázódott, ha a rendszerbe bevitték az IES-at is tartalmazó magplazmából nyert receptort. Az auxin meghatározott irányú áramlását a sejtmembránon való megkötődésének kell megelőznie. A sejtmembránon levő auxinreceptorokat is sikerült kinyerni. Érdekes módon ehhez a membránban levő auxinreceptorhoz egy mesterséges auxinhatású vegyület, az 1-naftil-ecetsav jobban kötődik, mint maga az IES. A Kd értéke a naftil-ecetsavra 0,5–2 μmol/l, míg az IES-re 3–4 μmol/l. De versengés van közöttük, azaz az IES is és a 2,4-D is képes kiszorítani a naftil-ecetsavat, míg hasonló szerkezetű, de fiziológiásan nem aktív vegyületek vagy más hormonok (abszcizinsav, gibberellinsav) erre nem voltak képesek. Két különböző kötőhelyet is megállapítottak, az egyik specifikus az aktív auxinokra, míg a másik esetben a fiziológiásan inaktív benzoesav is verseng a kötőhelyért. Az auxinreceptor aktív helyének vizsgálatakor arra a következtetésre jutottak, hogy a megkötésben egy cisztinrésznek van fontos szerepe. A p-klór-higany(II)-benzoesav (amely mint tiolreagens ismert) jelenlétében lényegesen lecsökkent az auxinmegkötés mértéke, de más tiolreagensek, amelyek szerkezete nem hasonlít az auxinra, nem voltak aktívak. Előzőleg adagolt auxinféleségek a p-klór-higany(Il)-benzoát hatását lecsökkentették, jelezve, hogy a gátlás kompetitív. Redukálószerek csökkentették az auxinkötő képességet, de ez visszaállítható volt oxidálószerek adagolásával. Ez arra enged következtetni, hogy nem cisztein, hanem cisztinrész az, amelynek fontos szerepe van az auxinreceptor kötőképességében. Amint látható, néhány tény elég jól ismert, azt azonban még ma sem tudjuk egyértelműen megmondani, hogy auxinjellegű herbicidek használatakor konkrétan mi okozza a növény pusztulását. Az auxinnal azonos hatású, de annál aktívabb herbicidek nagyon sok változást idéznek elő a növény szervezetében, de ezek közül egyik sem lehet a pusztulás közvetlen okozója. A változások következtében a növény szervezetének egyensúlya megbomlik, ez az egyensúlymegbomlás a nukleinsavak, fehérjék túlzott szintézisében is megnyilvánul. A szintézis nincs párhuzamban a légzés által szolgáltatott energiával, s a fotoszintézis kezdeti növekedése után gyors csökkenés következik be. A nukleinsavak és a fehérjék szintézise nem egyformán növekszik az egész növényben. Legnagyobb mérvű növekedés (DNS 200%, RNS 400%, fehérje 480%) a növény csúcsán tapasztalható, az oldalgyökerekben ez a növekedés lényegesen kisebb (DNS 38%, RNS 20%, fehérje 3,8%), míg a sziklevélben a DNS mennyisége úgy lecsökkent, hogy nem tudták mérni. Az RNS és a fehérje mennyisége is csak kicsit (56 és 50%) nőtt, ha a 2,4-D-kezelést a háromhetes növény (Xanthium ssp.) első levelének az alapján, a méréseket pedig a kezelést követő hetedik napon végezték. Ezek az eredmények is jól szemléltetik, hogy milyen nagymérvű az egyensúly felbomlása, ami a különböző biokémiai folyamatok mindegyikére kihat, és nagyon változatos tüneteket (az etiléntermelés fokozása, a gyors növekedés mellett az öregedés tünetei, a levelek és a másodlagos gyökerek hamis élettani funkciói, a fotoszintézis és az ionfelvétel csökkenése stb.) idéz elő.

1.1.2. Gibberellinek A gibberellint már 1926-ban felfedezték Japánban, hatékony kutatása azonban csak az ötvenes években indult meg. A gibberellin morfológiai hatása szervenként és növényenként változik. A cukorrépa törpe, rozetta formája gibberellinkezelés hatására normális, megnyúlt alakúvá válik. Hat ezenkívül a magvak és rügyek nyugalmi állapotára, a csírázás elősegítésére használt hő- és fénykezeléseket helyettesíteni lehet gibberellinnel. Nem hat azonban a gyökér növekedésére. E csoportba több rokon vegyület tartozik. Legismertebb képviselőjük a gibberellinsav, de ezenkívül harmincnál több azonos hatású, rokon vegyület található meg a természetben:


Herbicidek

Bár mind az auxinok, mind a gibberellinek a szár növekedésére hatnak, befolyásuk nem azonos: míg az auxinok a növény görbülését szokták előidézni, addig a gibberellinkezelésnél ez sohasem tapasztalható. Láttuk korábban, hogy az auxinreceptor a gibberellin megkötésére nem volt képes, vagyis a gibberellinek a növekedésszabályozó hormonok külön csoportjában tárgyalandók. Lehetségesnek, sőt valószínűnek tartják, hogy a gibberellinek az auxinok mennyiségének szabályozásával is hatnak, de nem biztos, hogy ez a fő hatásuk. Némely esetben jól kimutatható gibberellinkezelés hatására az auxinszint változása, más esetekben viszont kimutatták, hogy az auxinok jelenlététől vagy távollététől függetlenül hatnak. A csírázó árpamag esetében figyelték meg, hogy a csírázás során gibberellin képződik, ami az aleuronrétegben hidrolizáló enzimek, pl. az α-amiláz képződését és felszabadítását indítja meg. A gibberellin hatására képződött α-amiláz a keményítőtartalom hidrolizálásával a légzés tápanyagát hozza létre, a légzés segítségével pedig a fehérjeszintézis is intenzívebbé válik. A gibberellinek hatása nem annyira drasztikus, mint az auxinoké. A gibberellin szintézisét gátolja a CCC nevű hatóanyag, amelyet a gabonák szárának rövidítésére használnak. A CCC rövidítés helyett a klórmequat hivatalos nevet szívesebben használják a kation forma elnevezésére.

A segítségével létrehozott rövid és vastag szárú gabona nem dől meg, és a betegségekkel szemben is ellenállóbb. Rügyek védelmére, gyökerek regenerálására is felhasználható. Némely növénynél fokozza a termés mennyiségét, növeli a fagyállóságot. Növekedésszabályozó herbicidként használják a gibberellinre emlékeztető szerkezetű flurenolt, amely fokozza az auxin hatású vegyületek herbicid tulajdonságát.

1.1.3. Citokininek Bár herbicidként nem használunk olyan hatóanyagokat, amelyek a citokinineken keresztül hatnának, tárgyalásukat indokolja, hogy mint növényi hormonok fontos szerepet töltenek be. A citokininek a sejtosztódást stimulálják. A differenciálódás csak akkor megy rendben, ha a növényben az auxin és a citokininek aránya


Herbicidek

megfelelő. A citokininek tehát nemcsak a sejtosztódásra, hanem a differenciálódásra is hatnak. A citokininek mind purinszármazékok, legelsőként a kókusztejben a kinetin jelenlétét mutatták ki. Később izolálták a kukoricából a zeatint, amely az egyik leghatásosabb növekedésszabályozó hormon e csoportban; azóta jelenlétét más magasabb rendű növényi szövetekben is bizonyították.

A növénytermesztésben nem a természetes anyagokat, hanem szintetikus termékeket használnak fel, ilyen a benzil-adenin:

E vegyületeket nem mint herbicideket alkalmazzák, hanem a rügyképződés elősegítésére, a csírázóképesség növelésére, némely növénynél a termésmennyiség fokozására, sőt defóliálásra is felhasználhatók. A növényekben előforduló hormonhatású vegyületek esetében igyekeznek meghatározni azt is, hogy hol és milyen módon fejtik ki hatásukat. Megtalálva azt a vegyületet, amelyhez kötődve hatnak, következtetni lehet a működés biokémiai mechanizmusára is. A citokinineket megkötő receptort a dezintegrált sejt riboszómáihoz kötött állapotban találták meg; búzacsírából pl. három különböző laboratóriumban is izolálták. A riboszómafrakció KC1-os mosásával kivonták a citokinin-receptor fehérjét, amelynek Kd-értékére zeatin esetében 0,2–1,2 μmol/l értéket kaptak. Még nem világos, hogy valóban itt fejti-e ki fiziológiai funkcióját a fehérjeszintézis serkentésével, vagy csak az izolálás során abszorbeálódott a riboszómákhoz. Amennyiben a riboszómához kötötten fordul elő az ép sejtben is, valószínűnek látszik, hogy a tRNS-en keresztül fejti ki hatását, bár ez eléggé ellentmond annak az észleletnek, hogy a sejtosztódás fokozásában van fontos funkciója. A dohánylevélből előállított citokinin-receptor megköti a 40 S nagyságú riboszómát, de nem köti meg a 60 S méretű riboszóma-alegységet. A 40 S riboszóma-alegység kötődését stimulálta a benzil-adenin. Ez az észlelet a tRNS-en keresztüli fehérjeszintézis fokozása mellett szól, de a biokémiai funkció ezen magyarázata még nem tekinthető bizonyítottnak.

1.1.4. Abszcizinsav Az abszcizinsavat 1963-ban fedezték fel. Feltűnő volt rendkívül erős inhibitorhatása: nyugalmi állapotot idézett elő a rügyekben, magvakban, a gyapot hatására lehullatta leveleit (abscission = lemetszés). A gibberellinek és citokininek hatásával ellentétes folyamatokat idéz elő. Alma, cseresznye lehullatja tőle gyümölcsét. Az etilén megindítja az abszcizinsav képződését, ugyanakkor az abszcizinsav gátolja az etilénképződést.


Herbicidek

Később a Gramineaek koloeptiljéből olyan vegyületeket vontak ki, amelyek az auxin hatását csökkentették. Megállapították, hogy e vegyületek a benzoxazolin származékai, és hogy a membránban levő auxinreceptor kötőképességét csökkentik. Ezek is természetes regulátorok, az abszcizinsavhoz hasonlóan gátolnak, az auxinok hatékonyságát csökkentik. Feltételezik, hogy e vegyületeknek szerepük van a gabonaféléknek gombák és bizonyos rovarok elleni rezisztenciájában. Zabkoleoptil indolil-ecetsavval létrehozott fokozott növekedését is jól inhibitálták. Szoros összefüggést találtak a benzoxazolinonoknak az auxinmegkötő képesség inhibitálása, valamint a zabkoleoptil esetében mért – indolil-ecetsav hatását gátló – növekedés-visszatartása között.

A két vegyület közül a 6,7-dimetoxi-származék ötvenszer hatékonyabbnak bizonyult. Ez utóbbi vegyületcsoport szerkezetét tekintve nem sorolható az abszcizinsavhoz, csak azért tárgyaljuk itt, mivel ez is a növekedés ellen ható természetes eredetű vegyület.

1.1.5. Etilén Viszonylag elég régóta ismert, hogy az etilén a növények növekedésére hat, de csak az utóbbi időben tekintjük természetes eredetű növényi növekedésszabályozó anyagnak. Különböző módon hat a növények növekedésére, a legfeltűnőbb az öregedési folyamat siettetése. Természetes szabályozója a levelek lehullásának (a levelek és gyümölcsök érés előtti lehullását is elő lehet idézni vele). Leggyakrabban gyümölcsök érlelésére használják fel. Megfelelő körülmények között indukálja a virágzást és a gyökeresedést is. Hatása specifikus, a hozzá hasonló szerkezetű propilén sokkal kisebb mértékben hat. Számos ellentmondó adatot közöltek az etilénnel kapcsolatban. Az eltérő eredmények oka többnyire visszavezethető a kísérleti körülmények eltérésére. Az etilén csökkenti az auxintranszportot. Magának az auxinnak azonban különböző hatásai vannak. Kis koncentrációban serkenti a növekedést, és ilyenkor nem mérhető az etilénszintézis növekedése. Az auxin közepes koncentrációban előidézi az etilénszintézist: ekkor az etilén gátolja a növekedést. Nagy – toxikus, azaz herbicid – dózisban az auxin inhibitálja a növekedést, de ebben már nincs szerepe az etilénnek. Viszonylag nagy auxindózis esetén a külső etilén azzal, hogy az auxin áramlását gátolja, látszólag a növekedést serkenti. Ezért néha a növekedés gátlását, máskor a növekedés serkentését tapasztalták. A különböző növények az auxinra és az etilénre általában nagyjából azonosan reagálnak, azaz amelyik érzékenyaz auxinnal szemben, az az etilénre gyorsan reagál, szelektivitásuk általában azonos. Számos vegyület előidézi az etilén szintézisét növényekben, így a 2,4-D-n kívül a gibberellinek, citokininek, abszcizinsav, aminosavak, aszkorbinsav, propionsav, kumarin. Az etilént gáz alakban csak zárt helyiségben célszerű használni; vannak azonban vegyületek, amelyekből a növényekben képződik etilén. Hazánkban ezek közül az etefon engedélyezett: 268 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Herbicidek

Felhasználják az érés, a könnyebb leszedhetőség elősegítésére, a betakarítás siettetésére, magvak, rügyek nyugalmi állapotának megszakítására.

1.2. Auxinhatású herbicidek A fenoxi-ecetsav és származékai az indolil-ecetsavhoz hasonló, bár annál nagyobb mértékű hatást fejtenek ki. Az indolil-ecetsav növekedésszabályozó hatását az 1930-as évek óta ismerjük. Különböző szintetikusan előállított vegyületekkel folytatva a vizsgálatot megállapították, hogy az α-naftil-ecetsav és a β-naftoxi-ecetsav is auxinhatású vegyületek.

A fenoxi-ecetsav esetében a fenilcsoport 6-os szénatomjának a reakciókészsége fokozható, ha a 2. és 4. szénatomon halogén vagy metil szubsztituenst helyezünk el.A 2,4-diklór-fenoxi-ecetsav, röviden 2,4-D, az indolil-ecetsavnál jóval erősebb növekedésszabályozó hatású, ezért alkalmasnak bizonyult herbicidként való felhasználásra.

A herbicidhatáshoz szükséges feltétel, hogy a *-gal jelzett szénatomon szubsztituenst ne helyezzünk el, mert a növényben e szénatommal fog kapcsolódni az auxinreceptor molekulához. Ezt a tényt bizonyítja, hogy a 2,4,5triklór-fenoxi-ecetsav hatásos herbicid, de a 2,4,6-triklór-fenoxi-ecetsav nem mutat herbicidhatást.


Herbicidek

A 2,4,6-trilklór-fenoxi-ecetsav paradicsom kultúrnövény esetében a 2,4-D antidotumaként használható fel, azaz a paradicsom – jelenlétében – nem károsodik 2,4-D-kezelés esetén. A 2,4,5-T nevű herbicidet ma már nem használjuk (bár erős herbicid hatása volt, cserjéket, fás növényeket is elpusztított), mert a szennyezésként jelen lévő vegyületek nagyon erős egészségkárosító hatással bírnak. Úgy gyártották, hogy a klórecetsavat a 2,4,5-triklórfenol Na-sójával reagáltatták. A magas hőmérsékleten szennyezésként úgynevezett dioxinok keletkeztek. A legnagyobb mennyiségben 2,3,7,8-tetraklór-dibenzo-pdioxin kísérte a 2,4,5-T vegyületet. Aktív szénnel eltávolítható ugyan a szennyezés, de ez erős költségnövelő tényező lenne. A vietnami háború idején az erdők lombjainak eltávolítására a nem tisztított 2,4,5-T-t használták. Genetikai rendellenességek, torz szülések jelezték a használt szer veszélyességét. A szennyező anyag bőrön keresztül is felszívódik. Indokolt volt az engedélyezés megszüntetése. A hatóanyag és receptor kapcsolódását korábban úgy képzeltük el, hogy a receptor fehérjemolekula cisztein oldallánca kapcsolódik a 6-os szénatomhoz, az újabb vizsgálatok cisztin hatócsoport közreműködését teszik valószínűvé, bár az aktív hely vizsgálata során hisztidin, tirozin vagy lizin, valamint aszpartát és glutamát oldallánc szerepére is utalnak adatok. A fenoxi-ecetsav-származékok szelektív hatásúak. A kétszikű növényeket sokkal jobban károsítják, mint az egyszikűeket. Ezt a jelenséget részben magyarázhatjuk fizikai tulajdonságokkal. Az egyszikűek keskeny, majdnem függőlegesen álló, viaszréteggel borított leveleiről a herbicid oldata lecsepeg, és kevesebb hatol be a növénybe, míg a kétszikűek nagyobb felületű, közel vízszintesen álló, viaszréteggel kevésbé borított levelei a herbicid vizes oldatából lényegesen többet tudnak felvenni. Számos tény szól amellett, hogy ezen túlmenően az eltérő biokémiai folyamatoknak is lényeges szerepük van a szelektivitás kialakulásában. Érdekesek e szempontból azok a kísérletek, melyek során a peszticideknek aminosavakkal való kapcsolódását vizsgálják. Az állati szervezetben az aminosavakkal kapcsolt herbicid a detoxifikálást szolgálja, míg a növényekben e kapcsolódás során képződött termékek gyakran hatékonyabb növekedésszabályozást visznek véghez, mint maga a herbicid. A növénybe juttatott 2,4-D 33%-a kapcsolódik glutaminsavval bab esetében, míg kukoricánál csak 1%-a. Ez ugyan még nem magyarázza meg a szelektivitást, de utal a biokémiai folyamatok különbözőségére. Az egyes növények a különböző fenoxi-ecetsav-származékokra nem egyformán érzékenyek. A 2,4,5-T erőteljesebb hatású, mint a 2,4-D, ez utóbbi gabonavetések gyomirtására használatos, míg a 2,4,5-T a nehezen irtható, fás gyomok ellen volt használatos. A 2-metil-4-klór-fenoxi-ecetsav hatása nagyjából azonos a 2,4-Dével, de a gabonafélék ellenállóbbak e szerrel szemben.

Vannak olyan gyomnövények, amelyek a fenoxi-ecetsav-származékok iránt nem érzékenyek, de ha az ecetsav oldallánc-elágazást tartalmaz (szek-propionsav), már nem képesek a herbicidet lebontani. Ilyen hatóanyag a diklórprop, amelyet 2,4-DP rövidítéssel is szoktak jelölni, valamint a mekoprop.


Herbicidek

Roppant szellemesnek tekinthető a szuperszelektív fenoxi-vajsav-származékok herbicidként való felhasználása. Tudjuk, hogy a zsírsavak acetil-CoA-képződésen keresztül, azaz acetilcsoportok lehasadásával bomlanak le. Várható volt, hogy minden olyan fenoxi-sav-származék, amelyben a sav szénatomszáma páros, herbicid hatást fejt ki, hiszen a lebontás utolsó terméke fenoxi-acetil-CoA lesz, amellyel a növényi szervezet nem tud mit kezdeni, végül is vízzel fenoxi-ecetsavvá hidrolizál. Jól szemlélhető a folyamat a 2,4-diklór-fenoxi-vajsav (2,4DB) példáján:


Herbicidek

A növény tehát önmaga állítja elő a számára toxikus fenoxi-ecetsav-származékot. Vannak olyan növények, amelyekben nincs meg a zsírsavak lebontására alkalmas enzimrendszer, ezek számára a fenoxi-vajsavszármazék herbicidek nem mérgezőek. A kétszikűek közül a lóhere, a lucerna és a borsó ilyen növény, azaz 272 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Herbicidek

velük szemben hatástalanok a fenoxi-vajsav-származékok. A 2,4-DB helyett az emlősökre lényegesen kevésbé toxikus származékát, az MCPB-t használjuk. A patkányokon mért LD50 értékeket megnézve a 2,4-DB esetén LD50 = 370–700 mg/kg, míg az MCPB esetén LD50 = 4700 mg/kg. Az ilyen herbicidet, amely kétszikű kultúrnövényben kétszikű gyomokat irt, szuperszelektív hatásúnak is szokás nevezni. Az MCPB-t főleg borsóban alkalmazzák.

Nem csak a fenoxi-ecetsav származékai hatékony herbicidek, más aromás oxi (ariloxi) származékok is rendelkeznek e sajátsággal. A piridil-oxi-származék herbicidek közül kettőt használunk. A fluroxipir és triklopir szintén az úgynevezett auxin típusú herbicidekhez tartoznak, jól vándorolnak a növényben, ezek is a kétszikű gyomokat irtják. Almaültetvényekben, csonthéjasokban a fás kétszikű növényeket jól irtja a fluroxipir, ezen kívül búza, kukorica, mák kétszikű gyomnövényei ellen hatásos. A triklopir cserjék és más kétszikű gyomok ellen hatásos, többnyire mezőgazdaságilag nem művelt területeken (letermelt erdőterület, elektromos vezetékek oszlopai körüli területek, stb.).

A napropamid esetében már az α-naftoxi-propionsav származékáról van szó. Szintén növekedésszabályozó, a gyökér veszi fel, innen akropetálisan áramlik, a gyökérképződést és a növekedést gátolja. Magról kelő egy- és kétszikű gyomnövényeket irt. Zöldségfélékben, almatermésűekben, csonthéjasoknál, szőlőben és málnában alkalmazzák.

A benzoil-propetil és flamprop-izopropil szerkezetében hasonlít egymásra. A megszokott aril-oxi-ecetsav vagy aril-oxi-propionsav rész itt nem található meg. Arilalaninszármazéknak tekinthetők. A fenoxi-propionsav rész helyett a láncban az oxigén helyét nitrogén foglalja el. Szisztemikus herbicidek, a levélen keresztül történik felvételük. Leggyakrabban búzában a vadzab irtására használják őket.


Herbicidek

A dikamba szelektív szisztemikus herbicid. Mind a gyökéren, mind a levélen át bejut a növénybe, és a növényben vándorol. Auxin típusú herbicidként viselkedik. Kalászosokban, kukoricában, gyepekben az egy- és többéves kétszikű gyomok ellen használják.

A heterociklusos aromás maghoz kapcsolt karboxilcsoport a benzoesavhoz hasonlóan a növekedést befolyásolja. A 3,6-diklór-pikolinsav (klopiralid) szelektív szisztemikus herbicid, mind a levélen, mind a gyökéren át bejut a növénybe, és felhalmozódik a merisztémaszövetben. A sejtnyúlásra és a respirációra is hat. Kalászosokban, repcében, kukoricában, vöröshagymában és lenben kétszikű gyomok irtására használják. A quinklorak a leveleken keresztül gyorsan bejut a növénybe. Búzakoleoptil megnyúlási kísérlettel bizonyították az auxin hatást. A növény ugyanúgy reagál rá, mint az indolil-ecetsavra (auxinra) vagy a korábban látott benzoesav- és pirimidinszármazék herbicidekre. Rizsben a fűféle gyomok ellen alkalmazzák. A quinmerakot kalászosokban, cukorrépában kétszikű gyomok ellen használják. Mind gyökéren, mind levélen át felvehető.

1.3. A sejtosztódást gátló herbicidek A sejtosztódás gátlása a növény pusztulásához vezet. Ha gyökéren keresztül veszi fel a növény a herbicidet, a gyökér fejlődésének megakadályozása elegendő a pusztuláshoz.

1.3.1. A mikrotubulusok képződését gátló dinitro-anilin-származék herbicidek


Herbicidek

Néhány herbicidről meglehetősen régen gyanítják, hogy a bioszintézis folyamatainak valamelyikét gátolják. Szerkezetük azonban meglehetősen különböző, ezért az azonos hatást nem lehetett értelmezni. A bioszintézis gátlása is közvetett folyamat eredményének látszott. 1961-ben fedezték fel a sejtben az elektronmikroszkóppal jól látható csövecskéket, a mikrotubulusokat. E mikrotubulusok szerepe a kromoszómák elrendezése és elkülönítése a mitózis során. Maguk a mikrotubulusok a mikrotubulusszervező központban jönnek létre, a citoplazmában található tubulinokból. A mikrotubulusok alkotóelemei a mitózis során nagyon fontos szerepet játszó magorsófonalnak. Az orsó szerepe, hogy a kromoszómák kettőződéséből képződő testvérkromoszómákat a két sejtben azonosan rendezze el. A kromoszómák elrendezéséhez szükséges erőt az orsórostok szolgáltatják. Az orsórostok azon részét, amely kettősen törő és elektronmikroszkóppal jól látható, nevezzük mikrotubulusnak. Maga az orsó a centriolumból jön létre, mely azonban a növényi sejtek nagy részében nem mutatható ki, ezért beszélünk a növényi sejt esetében mikrotubulust szervező köz-pontról, amely – mivel nem látható – nem olyan definiált egység, mint a centriolum. Feltételezhető, hogy a növényi sejtekben is van centriolum, de szerkezete diffúzabb, és ezért nem látható. Az orsófonal mozgásához ATP szükséges, ATP hatására a mikrotubulus szerkezete átrendeződik: ez az átrendeződés idézi elő az orsó rövidülését és ezzel a hozzá kapcsolódó kromoszómák mozgását. A centriolumcsövecskék leglényegesebb alkotórésze egy kettős spirálú DNS-molekula, azaz a centriolum a sejt többi alkotórészétől függetlenül képes replikálódni. Az orsófonal kialakulásához a citoplazmában elhelyezkedő, tubulin nevű fehérjemolekulák rendeződnek fonallá, mikrotubulussá. A kéregmikrotubulusok fontos szerepe, hogy a sejtnyúlás során a cellulózszálakat megfelelően rendezzék el. Amennyiben a kéregmikrotubulusok e tevékenységét megzavarjuk – pl. herbiciddel –, a turgor „felrobbantja” a sejtet, a szövet duzzadt megjelenésű lesz. A gyökérparenchima duzzadt sejtjei nagyméretű magot tartalmaznak. Mikroszkóp alatt jól látható rendellenességek lépnek fel, mivel az orsófonal nem alakul ki, ezért sejtosztódáskor nem egyenletesen oszlanak el a kromoszómák: az egyik sejtben sok, a másikban kevés van. A sejtmagok mozgása is gátolt, ezért többmagvú sejtek is megfigyelhetők. A füvek gyökerei különösen érzékenyek a mikrotubulusképződést gátló szerekkel szemben, ezért e szerek meglehetősen szelektívek, főként az egyszikűekre toxikusak. Mivel a gyökérképződés legérzékenyebb e szerekkel szemben, ezért szokták preemergensen alkalmazni őket. A trifluralint számos magról kelő egy- és kétszikű, valamint évelő gyom ellen, paprika-, paradicsom-, bab-, napraforgó-, szójakultúrában használják. A benefint szintén magról kelő egyszikű és néhány kétszikű gyom ellen használják lucerna-, dohány-, uborka-, saláta-, napraforgó-kultúrában.

Az izopropalint szintén magról kelő egy- és kétszikű gyomok ellen használják paprikában, paradicsomban, a pendimetalint búza-, árpa-, rozs-, triticale-, kukorica-, napraforgó-, burgonya-, lóbab-, borsó-, szója-, rizskultúrában alkalmazzák magról kelő egy- és kétszikű gyomok ellen.


Herbicidek

Az etalfluralint kukorica-, napraforgó-, burgonya-, babkultúrában használják.

1.3.2. Eltérő szerkezetű sejtosztódást gátló herbicidek Irodalmi adatok a klórprofám és a klórtalmetil hatását a mikrotubulusok elrendeződésének gátlásában jelölik meg. A két vegyület szerkezete csak annyira hasonlít egymásra, hogy mindkettő egy szerves sav észtere. A klórprofám karbamátszármazék, míg a klórtalmetil a tereftálsav származéka. A mitózis gátlását mindkét vegyület esetében bizonyították, ezek is főlega gyökerekre hatnak (bár a preemergens használat nem követelmény). Szintetikus folyamatok, nukleinsavak, fehérjék képződésének gátlását nem bizonyították, ezért tételezik fel a mikrotubulusok orientációjának megzavarását (a szintetikus folyamatok bizonyos mérvű gátlását szinte minden herbicidnél kimutathatjuk, de ha ez nem nagymérvű – mint e két herbicidnél is –, úgy másodlagos folyamatnak tekintjük, azaz olyan tényezőnek, amely önmagában nem elegendő a gyomnövény pusztulásához).


Herbicidek

A klórprofám a gyökerekben és koleoptilben abszorbeálódik, és akropetálisan vándorol a növényben. Nagyon sok biokémiai folyamatra van hatása, de legjellemzőbb az abnormális sejtosztódás. Preemergensen használják számos egynyári fűféle és néhány kétszikű gyom ellen hagyma-, lóhere-, cukorrépa-, bab-, borsókultúrában. Ezen kívül tárolt burgonya csírázásgátlására. A klórtalmetilt lucerna-, hagyma-, burgonya-, paradicsom-, szójababkultúrában egy- és kétszikű magról kelő gyomok ellen alkalmazzák. Az etofumezát heterociklusos alapvegyületet tartalmaz, amelyen már a karboxilcsoport észtere sem található meg. Hatásában azonban nagyon emlékeztet az előző két vegyületre. Szelektív, szisztemikus herbicid, a hajtás és gyökér egyaránt abszorbeálja, és a levelekbe áramlik. Gátolja a merisztémák növekedését, mert a sejtosztódást csökkenti, limitálja a levelek kutikulájának képződését. Répafélékben, így cukorrépában használják. Hatékony számos fűféle és széles levelű gyom ellen. Elég jó a perzisztenciája a talajban. A földieper, napraforgó, dohány, répa toleráns vele szemben. Főleg cukorrépa-kultúrában alkalmazzák.

Az azulam szelektív szisztemikus herbicid, a levél, hajtás és gyökér is képes a felvételére, a növényben áramlik. Mind a sejtosztódásban, mind sejtnyúlásban zavart idéz elő. Mind egy- és kétszikű gyomok ellen használatos spenótban, lóherében, lucernában. A butam, amelyet tebutam néven is ismerünk, szelektív herbicid, a gyomok csírázását gátolja. Preemergensen az egyéves fűfélék, valamint néhány kétszikű gyom ellen használják répában, napraforgóban, burgonyában, szójában és dohányban.

A difenzokvát szelektív szisztemikus herbicid, amelyet a levelek abszorbeálnak, és a növényben akropetálisan áramlik, de többnyire a kezelt terület környékén akkumulálódik. A sejtosztódás gátlója: búzában, árpában a


Herbicidek

vadzab irtására használják. A flufenacet is sejtosztódás és növekedés gátló herbicid. Kukoricában, napraforgóban magról kelő egyszikű és néhány kétszikű gyom ellen használatos.

A naptalam szelektív herbicid, főleg a gyökerek veszik fel, bár kismértékben a levelek is. A merisztémában halmozódik fel, a magok csírázását gátolja, és gátolja az auxin (indolilecetsav) áramlását is. Uborkában, szójababban használatos.

A karbetamidot mind a gyökér, mind a levél abszorbeálja. A fiatal hajtások és gyökerek sejtosztódását gátolja. Egyéves fűfélék és számos kétszikű gyom irtására használják lóherében, lucernában, babban, borsóban, cukorrépában, repcében, napraforgóban, szőlőben és gyümölcsösben.

A difenamid szelektív, szisztemikus herbicid, a gyökér veszi fel, a növényben áramlik. A gyökér megnyúlását gátolja. Preemergensen használva egyéves fűféléket és sok kétszikű gyomot irt számos kultúrnövényben, így burgonyában, paradicsomban, zöldségfélékben, szójában, dohányban, gyümölcsösben, faiskolákban, dísznövényeknél, bokor alakú gyümölcsöknél is használható.


Herbicidek

2. A fehérjék szintézisét gátló herbicidek A fehérjék szintézisét több módon is lehet gátolni. Az egyik gátlási mód, amikor a fehérje felépítését végző nukleinsavak működésében idéz elő zavart a herbicid. A fehérjeképződés azonban akkor is megszűnik, ha valamely aminosav nem képződik. Ilyenkor azon a helyen, ahol a kérdéses – de nem létező – aminosavnak kellene beépülnie megáll a folyamat. A növény pusztulását az életfontosságú enzimfehérjék képződésének megakadályozása idézi elő. Természetesen, ha valamennyi aminosav képződését gátoljuk azzal, hogy az aminosav képződéséhez szükséges aminocsoport tárolását gátoljuk, szintén a fehérjeszintézis leállásához, ezzel a növény pusztulásához jutunk.

2.1. Klór-acetanilid-származék herbicidek A fehérjeszintézishez a transzkripcióval képződött három RNS egybehangolt működése szükséges. Akár a mRNS, akár a tRNS vagy rRNS működése károsodik, nem történik meg a fehérjeszintézis. Az α-klór-acetanilid

hatásának magyarázatára két hipotézis terjedt el. Az egyik szerint a klóratom aktiválja a szomszédos karbonilcsoportot, amely az aminosavaktiváló enzim tiolcsoportjával reagálva megakadályozza a fehérjeszintézishez szükséges aminoacil-tRNS képződését. A másik elképzelés szerint az aminoacil-tRNS egyik aminocsoportját alkilálja, és ezáltal fejti ki a fehérjeszintézist gátló hatást. A fehérjeszintézis gátlását főleg a propaklór esetében tanulmányozták. A proteinszintézis gátlásával a gyökérnövekedés gátlása is együtt járt. Általában szelektív, szisztemikus herbicidek. Preemergensen használják őket egynyári fűfélék és meghatározott egynyári kétszikű gyomnövények ellen. Felhasználási területük változhat, de leggyakrabban kukoricakultúrában alkalmazzák őket. A klór-acetanilid-származék herbicideket önmagában vagy más herbiciddel keverve, esetleg a kultúrnövény védelmét szolgáló vegyülettel együtt alkalmazzák. Az ilyen vegyületet szokták antidótumnak (ellenszer) vagy herbicide safenernek (herbicidet veszélytelenné tevőnek) is nevezni. Szerepe, hogy bizonyos kultúrnövényt megvédjen a herbicid káros hatásától. A diklóracetamid típusú safenerek a kukorica és cirok kultúrnövényt a tiolkarbamát típusú herbicidektől védik. Itt alkalmaztak először antidótumot, később kiderült, hogy ugyanezen vegyületek, például a diklórmid, a klóracetanilid-származék herbicidekkel szemben is védik a kukorica és ciroknövényt. A klóracetanilid-származék hatóanyagokat mind AD-67, mind MG-191, és diklórmid védő vegyülettel forgalmazzák.


Herbicidek

Az alaklór szelektív, szisztemikus herbicid főleg a csírázó hajtás abszorbeálja, de egy kissé a gyökér is. A növényben áramlik, és főleg a vegetatív részekben akkumulálódik. Mint a csoport többi tagját, ezt is egynyári fűfélék és meghatározott kétszikű gyomnövények irtására használják preemergensen kukoricában, szójában, babban. A növényben elég gyorsan lebomlik. Önmagában kukoricában és napraforgóban, más herbiciddel és MG-191-el keverve főleg kukoricában használják. Az acetoklórt mindhárom védő vegyülettel vagy más herbicidekkel és védővegyületekkel forgalmazzák. A csírázó növény hajtása abszorbeálja. A többi ide tartozó herbicidhez hasonlóan ezt is preemergensen egynyári fűfélék, illetve meghatározott kétszikű gyomnövények ellen használják. Kukorica, szójabab, burgonya kultúrában alkalmazható. A propaklór az előzőekhez hasonló céllal és módon kukorica-, bab-, hagyma-, borsókultúrákban alkalmazható többnyire önmagában, azaz más herbicid vagy védővegyület nélkül.

A dimetaklór szelektív talajherbicid. Önmagában repcekultúrában használható. A metolaklór kukoricában, napraforgóban, néhány zöldségfélénél és fás dísznövényeknél használatos. Mindkettőt önmagában vagy más herbicidekkel keverve, de védővegyület nélkül használják.


Herbicidek

A propizoklórt főleg a hajtás abszorbeálja. Kukorica-, szója-, burgonya-, napraforgó-, borsó-, babkultúrában, többnyire önmagában, más herbicid vagy védővegyület nélkül alkalmazzák. A metazaklór képletében heterociklusos láncrész található. Hatásában azonban e csoport tagjaihoz hasonlóan viselkedik, amennyiben magról kelő egy- és kétszikű gyomokat irt, de repce-, burgonya-, szójakultúrában önmagában, azaz védővegyület vagy más herbicid nélkül használják. A képletek írása általában nem egyöntetű, az eddigiekben a benzolgyűrű fölött helyeztük el az anilin nitrogénjéhez kapcsolódó hosszabb oldalláncot. Lehet a képletet elfektetve ábrázolni, a karboxilcsoportot nem kihangsúlyozva írni, ha az egyszerűségre törekszünk.

A dimetenamid már nem is klóracetanilid-származék, bár megtalálható a gyűrűhöz (tiofén) kapcsolódó szubsztituált aminocsoport, de a gyűrű nem benzolgyűrű. A tiofén és benzol számos vegyületben felcserélhető anélkül, hogy a biológiai hatás megváltozna. Hatását tekintve jól beleillik a klóracetanilidek csoportjába. Ez is magról kelő egyszikű és néhány kétszikű gyomnövényt irt kukorica-, napraforgó-, szója-, cukorrépa-kultúrában. Meghatározott enzimek szulfhidrilcsoportjának alkilálását bizonyították alkalmazásakor. A koleoptil abszorbeálja, teljesen hatástalan, ha a gyökeret vagy kifejlett levelet kezelik vele. Az izoxaben már nem is anilid, hanem a benzoesav amidjának származéka. Nagyon valószínű azonban, hogy a háromdimenziós térszerkezet a korábbiakhoz hasonló, mert ez is a fehérjeszintézist gátolja. Preemergensen használják az őszi és tavaszi csírázású kétszikű gyomok ellen őszi kalászosokban, gyepben, gyümölcsösben, szőlőben.


Herbicidek

Az acetanilid herbicidek átalakulását többen is vizsgálták. Megnézték bomlásukat közönséges lúgos hidrolízissel és talajból kivont baktériumokkal. A megfelelő anilinszármazékra bomlottak le az acetanilidek. Természetes körülmények között a talajban is a hidrolízis az első reakció. A növényben való átalakulás lépéseit kukoricában vizsgálva megállapították, hogy a vizsgált acetoklór, alaklór, metolaklór ugyanúgy glutationnal kapcsolódik, mint a kukoricát egyáltalán nem károsító szimmetrikus triazinszármazék atrazin. Növényi toxicitásuk a korábbi felsorolás szerint csökken, de amíg az atrazin a vizsgált kukoricahibridek egyikét sem károsította, addig a metolaklórra eltérő érzékenységgel reagáltak. Megállapították, hogy minél nagyobb a tiolcsoport (glutation és cisztein -SH csoportjáról van szó) aránya a herbicid szubsztráthoz mérten, annál nagyobb lesz a konjugált herbicid mennyisége. A kukoricában való lebomlás függ a gyökérben és hajtásban lévő glutationkoncentrációtól, valamint a herbicid molekulaszerkezetétől. A toleráns és érzékeny növények eltérő mennyiségű glutationt tartalmaznak. Korrelációt tapasztaltak a tolerancia és a növény glutationtartalma között. Az alaklór és a metolaklór a nem érzékeny növényekben mint láttuk gyorsan detoxifikálódik úgy, hogy glutationnal konjugálódik, ez tovább bomlik szulfonsavakká, R–SO2–OH összetételű vegyületekké. Ez könnyen kimosható a talajvízbe, ezek a perzisztens vegyületek nagyon sokáig megmaradnak a felszíni vizekben. Egyes szerzők arra hívják fel a figyelmet, hogy néhány peszticid metabolitja sokáig okoz környezetszennyezést úgy, hogy e perzisztens metabolit – amelynek mennyiségét nem is mérik – bekerülhet az ivóvízbe. Az alaklór bomlásával számos szerző foglalkozik, mert az Egyesült Államokban ez az egyik leggyakrabban használt herbicid. Metabolitjaként a 2-klór-2',6'-dietilacetanilidet és a 2-hidroxi-2',6'-dietilacetanilidet is azonosították. Salmonellában mindkettő mutagén hatást idézett elő. Számos közlemény hívja fel a figyelmet a közvetett, azaz metabolitok által előidézhető környezeti károk lehetőségére. Természetesen e veszély lehetőségek nem jelentik azt, hogy az alaklórt roppant veszélyes vegyületnek tekintsük. A Salmonella méretéhez viszonyított nagy dózis által előidézett mutagén hatás figyelemfelkeltésnek tekinthető.

2.2. A fehérjék kicsapását előidéző herbicid A korábban már felépült fehérjék kicsapása és a fehérjeszintézis gátlása egyaránt csökkent mennyiségű és működésképtelen fehérjét eredményez. Herbicidként a halogénezett alifás karbonsavak származékait viszonylag régen használják. A halogénezett szerves savak kis koncentrációban mint a szulfhidrilcsoportot megkötő reagensek ismertek, nagyobb koncentrációban a fehérjéket oldatukból kicsapják. Más kereskedelmi forgalomban levő herbicideknél nagyobb dózisban kell alkalmazni őket. A magasabb rendű növények nem képesek e szerek lebontására, így a fehérjék kicsapásához szükséges mennyiségben halmozódhatnak fel. A gyökéren át felvett NaTA egyik hatása a levél külső viaszrétege szintézisének gátlása, de ez nem tekinthető a növénypusztulás közvetlen okának. Mivel számos fehérjét működésképtelenné tesz, nem lehet megadni egyetlen – a növény pusztulásáért felelős – fő hatást, sok enzimatikus folyamat egyidejű gátlása vezet a növény pusztulásához. A triklór-ecetsavat (TCA), illetve nátriumsóját (NaTA) cukorrépa és többéves lucerna, napraforgó, burgonya gyomirtására, kombinációkban használják.

Főleg a gyökér abszorbeálja, bár kisebb mértékben a levél is. Áramlik a növényben, és a merisztémaszövetben akkumulálódik. Levélklorózist idéz elő. Preemergensen főleg fűfélék gyomirtására használják.

3. Az elágazó szénláncú aminosavak képződését gátló herbicidek 282 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Herbicidek

Több, szerkezetében eltérő vegyületcsoport hasonló tüneteket előidézve fejtette ki herbicid hatását. A szulfonilurea herbicidek, az imidazolinonszármazékok egyaránt sejtosztódást gátló tüneteket idéztek elő. Gyökéren és levélen keresztül egyaránt felvehetők, általában a széles levelű gyomokat irtják és néhány egyszikű gyomnövényt is, de néhány egy- és kétszikű kultúrnövény rezisztens velük szemben. Kiderült, hogy a fehérjeszintézis gátlása miatt következik be a sejtosztódás csökkenése vagy elmaradása. Majd további vizsgálatok fényt derítettek arra, hogy a fehérje azért nem képes szintetizálódni, mert az elágazó szénláncú aminosavak (a valin, a leucin és izoleucin) nem képződnek e herbicidek jelenlétében. Az elágazó aminosavak képződése egy tiaminpirofoszfát (TPP) koenzimű enzimmel történik. A tiaminpirofoszfát CO2 kilépése mellett megköti a piroszőlősav két szénatomos láncrészét.

A képződött átmeneti vegyületet jelölhetjük TPP–CH(OH)–CH3 egyszerűsítéssel, amely egy újabb piroszőlősavmolekulával reagál a valin képződése esetén. (A TPP eredeti alakjának visszanyeréséhez a tiazolgyűrű kettes atomjának egy hidrogént vissza kell kapnia, ezért a TPP helyett ezt a TPP(H) formával érzékeltetjük.)

A képződött vegyületet α-aceto-tejsavnak vagy nemzetközi elnevezést használva α-aceto-laktátnak nevezzük. Az enzimnek acetolaktát szintetáz (ALS) a neve, és a katalogizált száma EC 4.1.3.18. Bár használt az acetohidroxisav szintetáz név is, hiszen a leucinképzés esetén a TPP–CH(OH)–CH3 rész – az acetotejsavból képződött–2-keto-vajsavval reagál és képez hidroxisavat acetilcsoport rávitellel. Az enzimet gátló herbicidek kevert típusúak, mert mind a TPP-, mind a piroszőlősav – koncentrációra reagálnak. A képződött α-aceto-tejsav NADPH-val való redukció után átrendeződik, majd vízvesztés után létrejön a valinnak megfelelő ketosav, amely transzaminálással valinná alakul.


Herbicidek

Ezt az utóbbi reakciót, ahol a 2-keto-3-metil-vajsav a piridoxál-foszfát (PALP) segítségével a glutaminsav aminocsoportját vette át valin és α-keto-glutársav keletkezése közben azért írtuk fel, mert általánosan jellemző a megfelelő szénvázú ketosavból való aminosav-képződésre, és még hivatkozni fogunk rá a glutaminsavképződést gátló glufozinát működésekor. Az ALS enzim tehát az acetolaktát, illetve aceto-hidroxi-butirát képződését katalizálja, az itt ható herbicidek ezen enzim működését gátolják. Eltérő szerkezetű vegyületek hatnak itt: a szulfonilureák, az imidazolilszármazékok, triazolpirimidin-szulfonanilidek és a pirimidil-oxi-benzoát-származékok. A valin és leucin mint végtermékek, visszacsatoló (feedback) gátlással szabályozzák ezen enzim működését. Az biztosnak látszik, hogy a négy vegyületcsoport az enzimfehérje nem azonos helyén kötődik meg, bár versengenek egymással. Úgy tűnik, hogy nem a szubsztrát helyén kötődnek meg, hanem a végtermék helyén, ahol ez, a szabályozó szerepe miatt kötődik meg. A leucinnal való versengést bizonyították. A keresztrezisztencia fellépte kezdetben nehezítette a megértést. Keresztrezisztencián azt a tényt értjük, amikor valamely herbicid többéves használata után olyan rezisztens biotípus jön létre, amely nemcsak a használt herbiciddel szemben válik rezisztenssé, hanem egészen más vegyületcsoportba tartozó, más biokémiai hatású herbicidekkel szemben is. Ilyen jelenséget először Ausztráliában észleltek növényeknél (a rovarok esetében ez már ismert volt). Ausztrália gabonatermő régiójában gazdaságossági megfontolásból egyéves gyomoknak gabonában való irtására csak két hatóanyag volt használatos: a diklófop-metil és a klórszulfuron. A diklófop-


Herbicidek

metil egészen más biokémiai hatású, az acetilkoenzim-A karboxilázt gátolja, míga klórszulfuron az ALS-gátló szulfonilureákhoz tartozik. A diklófop-metil négy éven át való folyamatos használata után megjelent e keresztrezisztenciát adó, azaz diklófop-metilre is és klórszulfuronra is rezisztens Lolium rigidum. Diklófopmetil hatására nagyon változatos keresztrezisztencia-formák léptek fel. Az hogy a diklófop-metil-kezelés mellett milyen más herbicidekkel szemben vált toleránssá a növény, biotípusfüggőnek bizonyult. Általában más ariloxi-fenoxi típusú herbicidekkel szemben (amelyek az acetil-CoA karboxilázt gátolják) rezisztenssé vált, ezenkívül gyakori volt az ugyanitt ható ciklohexán-dion herbicidekkel szembeni rezisztencia. De gyakori volt az egészen máshol (az ALS enzimre) ható szulfonilurea-származékokkal szembeni rezisztencia, de nem tapasztalták e biotípusoknál a szintén ALS enzimre ható imidazolinonszármazékokkal szembeni rezisztenciát. A búza tartalmaz egy kevert funkciójú oxidázt, amely az arilcsoportot hidroxilálja és ez glükoziddá alakulás után metabolizálódik. A L. rigidumból kivont ALS enzim úgy viselkedett, mint az érzékeny növényé, nem volt eltérés a klórszulfuron-megkötés mértékében. Kiderült, hogy ebben az esetben a lebontás jelenti a klórszulfuronnal szembeni rezisztenciát. A lebontás két úton történhet, a búza is és a toleráns kétszikűek is hidroxilálással kezdik a detoxifikálást, majd e hidroxilcsoport glükózzal konjugálódik és lebomlik. A búza és a kétszikűek más-más helyen hozzák létre a hidroxilcsoportot. A keresztrezisztens L. rigidum a búzához hasonlóan bontja le a klórszulfuront. Ez a diklófop-metilre és klórszulfuronra kereszt rezisztens növény rezisztens a búzára szelektív imidazolinonszármazékú imazametabenzzel szemben, de nem rezisztens a szulfonilureaszármazék – de a búzát is károsító, tehát a búzára nem szelektív – (nálunk nem engedélyezett) szulfometuron-metillel szemben, azaz a búzával azonos módon bontja a herbicideket.

A szulfonilurea herbicidekkel szembeni rezisztencia okának a lebontás látszik, az imidazolinonszármazék herbicidek esetében viszont az ALS enzim megváltozása tűnik a fő oknak, és nem a lebontás. A szulfonilurea herbicidek in vitro nem tesznek különbséget a rezisztens és érzékeny növényből kivont ALS enzim között. Egy imazapirrezisztens mutánsból, azaz az ALS enzimet gátló imidazolinonszármazék herbicidre rezisztens növényből kivonták az ALS enzim képzésért felelős gént. Egyetlen helyen tér el a nem rezisztenstől, egy guanin átcserélődött adeninra (az 1958-ik nukleotidnál), aminek az ALS enzim fehérjében egy szerinről aszparaginra való csere lett az eredménye (a C-terminális végtől számított 654-ik aminosavnál). E gént más növényfajba víve átvitte a rezisztenciát. Az imidazolinon herbicidre rezisztens növényben tehát az enzimfehérjében megy végbe a változás.


Herbicidek

Az elágazó aminosavak az ember és sok más állat számára esszenciálisak, azaz nem képesek ezek előállítására, hiszen az ALS enzim nem található meg ezek szervezetében. Ezért az ember és az emlős állatok számára gyakorlatilag nem mérgezőek az ALS enzimet gátló herbicidek.

3.1. Szulfonilurea-származék herbicidek Már meghonosodott hazánkban is e név, bár helyesebb lenne szulfonilkarbamid-származékokról beszélnünk, de az irodalomban is könnyebb az eligazodás, ha az elnevezésekkel nem nagyon térünk el a nemzetközileg használt névtől. Általában gabonafélékben az ún. széles levelű (kétszikű) gyomok ellen használják őket. Mind a talajban, mind levélen alkalmazva hatékonyak. Korábban e vegyületeknél sejtosztódást gátló hatásról beszéltek, hiszen a fehérjeszintézis gátlása végül is a sejtosztódás gátlásában is megnyilvánul. A szulfonilureák erénye, hogy nagy az aktivitásuk, azaz viszonylag kis dózis elegendő a hatás eléréséhez. Másik nagy előnyük, hogy emlősökre nem vagy kevéssé mérgezőek. Jelenleg húszféle szulfonilurea engedélyezett a világon, és több e csoportba tartozó hatóanyag kifejlesztésén dolgoznak. A növények toleranciáját vizsgálva megállapították, hogy azok a növények toleránsak velük szemben, amelyek jól tudják oxidálni a hatóanyagot, az oxidációban a citokróm P450 vesz részt. A toleranciához az is szükséges, hogy az oxidált terméket a növény jól el tudja különíteni (pl. vakuólumban). A klórszulfuron szelektív szisztemikus herbicid. A toleráns növényekben gyorsan inaktiválódik. A legtöbb kétszikű és néhány egynyári egyszikű gyomnövényt pusztítja búzában, árpában, zabban, rozsban. Toxikus a széles levelű (kétszikű) kultúrnövényekre, főleg a cukorrépára. Preemergens vagy korai posztemergens használata gyakori. A szulfocsoport és a karbamid láncrész jobb szemléltetése miatt kirajzoltuk e csoportokat. Ezek szerkezetét nem feltétlenül szükséges hangsúlyozni.

Az amidoszulfuron esetében csak egy aromás rész található a vegyületben. A levélen és gyökéren át is felvehető. A növekedés leállása, majd klorotikus tünetek megjelenése előzi meg a növény pusztulását. Sok kétszikű gyomot írt kalászosokban. A benszulfuron-metil mind levélen, mind gyökéren át felvehető, a sejtosztódás megszűnése, a növekedés megállása észlelhető a kezelés után. Rizsben használják egyszikű gyomok ellen.


Herbicidek

A flupirszulfuron-metilt szintén búzában használják magról kelő egy- és kétszikű gyomok ellen. Jellemző a szükséges kis dózisra, hogy őszi búzában, ősszel vagy tavasszal alkalmazva elegendő 10 g/ha aktív hatóanyag-mennyiség a jó hatás eléréséhez.

A nikoszulfuron főként kukoricakultúrában használatos egy- és kétszikű gyomok irtására.

A primiszulfuront kukoricában a fenyércirok és kétszikű gyomnövények ellen alkalmazzák. Metil észterét használják hatóanyagként.


Herbicidek

A proszulfuront posztemergensen használják kukoricában, kétszikű gyomnövények irtására.

A rimszulfuron számos egynyári és évelő egyszikű és néhány kétszikű gyom ellen is hatékony herbicid, kukoricakultúrában használatos.

A szulfoszulfuront búzában és triticaléban használják magról kelő kétszikű, magról kelő és évelő egyszikű gyomok ellen. Az árpa és zab érzékeny vele szemben, ott nem használható.


Herbicidek

A tifenszulfuront őszi és tavaszi búzában, tavaszi árpában, rozsban, zabban, kukoricában kétszikű gyomok ellen használják posztemergensen.

A triaszulfuron őszi és téli kalászosokban (főleg búzában és árpában), kétszikű gyomnövények pusztítására használatos.

A tribenuron a levélen és gyökéren gyorsan megkötődő, a növényben áramló herbicid. Az érzékeny növények a kezelés után azonnal abbahagyják a növekedést a posztemergens alkalmazás után, és 7–21 nap alatt pusztulnak el. Meghatározott kétszikű gyomok elleni hatását fokozzák felületaktív anyagok. Posztemergens használatával tavaszi és őszi kalászosokat védenek vele. Általában a metilészterét használják hatóanyagként.

A trifluszulfuronnak is a metilésztere használatos. Számos egynyári és évelő gyomot irt cukorrépában.


Herbicidek

A flazaszulfuron nem szelektív herbicid. Gyorsan megkötődik a levélen, és vándorol a növényben. Szőlőben, vasúti pályatesteken magról kelő egy- és kétszikű gyomok ellen használják.

3.2. Imidazolinon-származék herbicidek Az imidazolinon-származék herbicidek szintén az elágazó aminosavak szintézisét gátolják az ALS (acetolaktát szintetáz) enzim blokkolásával. Megáll a fehérjeszintézis, ez visszahat még a DNS szintézisére és a sejtek növekedésére is. Ez az új leveleknél gyakran klorózist és szövetelhalást idéz elő. Általában a levelek és gyökerek egyaránt felveszik e herbicideket, amelyek tovább áramlanak a növényben a merisztéma régióig, ahol akkumulálódnak. Általában meglehetősen hosszú az életidejük, széles spektrumú a hatásuk. Pre- és posztemergens használatuk egyaránt gyakori. Az emlősökre nem vagy kevéssé mérgezőek. Az imazapír nem szelektív herbicid, ezért mezőgazdaságilag nem hasznosítható, ruderális területeken totális gyomirtóként használják. Erdőkben a nemkívánatos fák, cserjék irtására alkalmazható. Az imazametabenz-metil szelektív szisztemikus herbicid. Búza-, árpa-, rozs-, triticalekultúrákban posztemergensen alkalmazva egy- és kétszikű gyomokat irt. A kalászosok és napraforgó nagyon toleránsak posztemergens alkalmazásánál, de a cukorrépa, paradicsom nagyon érzékeny e szerrel szemben. A kezelést követően legalább 15 hónapig nem célszerű e növényeket ilyen területre ültetni.


Herbicidek

Az imazaquin szelektív szisztemikus herbicid. Szójában a kétszikű gyomok irtására használják.

Az imazetapír szisztemikus herbicid. Irt számos egynyári és évelő egy- és kétszikű gyomnövényt. Szója-, lóbab-, lucerna-, vöröshere-, borsó-, lencsekultúrákban alkalmazzák.


Herbicidek

Az imazamox szelektív herbicid, a nem érzékeny növények lebontják. Szója, borsó és egyes, e szerrel szemben ellenálló kukoricafajták védelmekor magról kelő egy- és kétszikű gyomokat irt.

3.3. A glutamin szintézisét gátló herbicid Ahogy az elágazó aminosavak képződését gátló vegyületeket is be lehet sorolni a fehérjeszintézist gátló herbicidek közé, úgy a glutaminszintézist gátló glufozinát-ammóniumot is ide lehet sorolnunk. Magát a glufozinátot mint savat 1972-ben fedezték fel, és ekkor foszfinotricin nevet kapott. Ezt egy baktérium (Streptomyces viridochromogenes L.) termeli. A növényben irreverzíbilisen gátolja a glutaminszintézist, a glutaminnak glutaminsavból és ammóniából való képződését. Nem tárolódik a felvett ammónia, illetve az ammóniává redukált felvett nitrát, hiába képződik a megfelelő mértékben az aminosavaknak megfelelő szénvázú ketosav, nincs tárolt aminocsoport. Másrészt a felhalmozódott ammónia toxikus mértékben lesz jelen, a növény elpusztul. Az ammónia tárolására alkalmas az α-keto-glutársavból képződő glutaminsav. A reakció megfordíthatósága miatt az enzimet glutaminsav-dehidrogenáznak nevezik.


Herbicidek

Az esetek nagy részében azonban maga a glutaminsav veszi fel az ammóniát glutamin keletkezése közben, e reakciót katalizálja a glutaminszintetáz, amelyet a glufozinát gátol.

A képződött glutamin ezután egy α-keto-glutársavval reagálva két molekula glutaminsavat ad, és e formában tárolódik a felvett szervetlen nitrogén, innen transzaminálással a megfelelő szénvázú ketosavra kerülve képez aminosavat, amint azt az elágazó aminosavak képződésének utolsó reakciójánál szemléltettük. A glutaminsavképződésnek ezt a glutaminból való útját a glutaminsav-szintetáz katalizálja.

A glufozinát nem szelektív, kontakt herbicid, némi szisztemikus hatással. Csak a levélen belül áramlik. Hatására felhalmozódik az ammóniumion, amely a fotoszintézis gátlásához is vezet, mert ilyen töménységben az NH4+ szétkapcsolóként viselkedik. Mivel nem szelektív, ezért mezőgazdaságilag nem művelt területeken, valamint gyümölcsösökben, szőlőben magról kelő egy- és kétszikű gyomok ellen alkalmazzák ammónium sóját.


Herbicidek

3.4. A gyűrűs aminosavak képződését gátló herbicid A glifozát nevű herbicid hatását meglehetősen sokat tanulmányozták. Ez egy nem szelektív, szisztemikus herbicid. A levél veszi fel, és gyorsan vándorol végig a növényen. A talajban inaktiválódik. Több enzimrendszerre is hat, de a fő hatásának a gyűrűs aminosavak képződésének gátlása bizonyult. Hatékony a mélyen gyökerező évelő fajokra, valamint egynyári és kétéves egyszikű gyomokra, nádra és kétszikű gyomokra. Gyümölcsösökben, szőlőben is alkalmazzák. A gyom kicsírázása után, de a kultúrnövény kicsírázása előtti alkalmazással számos kultúrában használatos, így zöldségféléknél, lucernánál, szójababnál, kalászosoknál. Használják érés előtti deszikkálásra is gyapotban, kalászosokban, borsóban, babban. Napraforgóban és kukoricában érésgyorsításra is alkalmazzák. Fakitermelésnél a sarjhajtások ellen, mezőgazdaságilag nem művelt területeken totális gyom- és cserjeirtóként. Hatása közel két hét után válik feltűnővé. A növény pusztulása előtt a növekedés teljesen abbamarad.

Bár az egyik feltűnő tünet a növekedés gátlása, elég hamar észrevették, hogy nem hormonhatásról van szó, hanem a gyűrűs aminosavak képződésének gátlása az elsődleges ok, és csak ennek következménye a növekedésre kifejtett hatás. Azt tapasztalták, hogy fenil-alanin adagolása mérsékli a növekedés gátlását. Kiterjedtebb vizsgálatok után megállapították, hogy a glifozát a fenil-alanin-ammónia-liáz (PAL) nevű enzim működését serkenti. Az említett enzim a fenil-alanin aminocsoportjának eltávolítását katalizálja fahéjsav és ammónia képződése közben:

Az említett reakció viszonylag jól nyomon követhető, mert a PAL gátolható L-α-amino-oxi-β-fenilpropionsavval. Ezzel a vegyülettel gátolva a PALt, megnő a fenil-alanin mennyisége, de glifozátot adva hozzá, lecsökken a fenil-alanin, mert a glifozát megnöveli a PAL aktivitását. Természetesen ez önmagában még nem indokolja a glifozát erős herbicid hatását. További vizsgálatok azt bizonyították, hogy gátolta a 14C-tartalmú sikimisav beépülését nemcsak a fenil-alaninba és tirozinba, hanem a triptofánba is. Ez már némi magyarázatot ad arra, hogy miért észlelhető a herbicidkezelés eredményeként a növekedés gátlása, hiszen a természetes auxin, az indolil-ecetsav a triptofánból képződik. A fenil-alanin és tirozin képződésének gátlása a megfelelő fehérjék képződését akadályozza, ami feltételezhetően a fő oka a növény pusztulásának. A gyűrűs aminosavak képződése foszfo-enol-piroszőlősavból (PEP), és a pentóz-foszfát-ciklus folyamatában létrejövő eritrózból indul meg:


Herbicidek

Mivel a triptofán is korizminsavból képződik, érthető, hogy az indolil-ecetsav mennyisége is csökken a glifozátos gátlás esetén. A vizsgálat során felhalmozódott (glifozátos gátlás hatására) a 14C-sikimisav, ezért a gátlás helyét a sikimisav és a korizminsav közötti reakciók valamelyikénél tartják valószínűnek. Toleráns gyapot esetében a gátlás pontos helyét is megtalálták.


Herbicidek

A glifozát emlősökre és madarakra különlegesen kicsi toxicitású. Létezik glifozáttoleráns gyapot, ennél lehetővé válik a gyapot leveleinek glifozátos permetezése. Megállapították, hogy a glifozát a növény 3-enolpiruvilsikimát-5-foszfát szintetázhoz (EPSPS) kötődik, és ezzel leállítja az aromás aminosavak, helyesebben a 3-enolpiruvil-sikimát-5-foszfát képződését. Az EPSPS jelen van növényekben, baktériumokban és gombákban, de nincs jelen az állati szervezetben. A növényi EPSPS a kloroplasztban, plasztidokban lokalizálódik. Ha glifozáttoleráns EPSPS-t visznek a kloroplasztba, glifozáttoleráns növényhez juthatunk. Két toleráns gyapot (GTC) vonal ismert (lines 1445 és 1698).

4. A protoporfirinogén IX oxidáz enzimet gátló herbicidek A difeniléterek családja mellett egészen más szerkezetű vegyületek, így a fenilpirazolok, feniltriazolok az oxadiazolszármazékok, gyűrűs imidek, halogénezett ftálimidszármazékok is gátolják a protoporfinogén IX oxidáz enzimet. Hazánkban az első három csoport tagjai találhatók meg az engedélyezett herbicidek között. Jellegzetes, eleinte egymástól függetlennek látszó feltételei és tünetei vannak az e vegyületekkel való mérgezésnek. 1. hatékonyságot.

Csak fény és oxigén egyidejű jelenléte biztosítja a

2. növényi szövetekben.

Már sötétben is felhalmozódik a protoporfirin IX a

3. A sejtből elektrolit áramlik ki fény jelenlétében, amely már az elektromos vezetőképesség mérésével nyomon követhető. 4. képződik.

Kis

szénatomszámú

szénhidrogének,

főleg

etán

5. és oxigén jelenlétében.

A többszörösen telítetlen zsírsavak peroxidálódása fény

A fény és oxigén egyidejű jelenlétének szükségessége miatt a fotoszintézissel való szoros kapcsolatot tételeztek fel és a bipiridilium-származékokhoz hasonló hatást. A vegyületek redoxipotenciálja alapján a fotoszintézis elektrontranszportjának harmadik gátló helyén való működését tételezték fel. Amíg csak néhány egyszerűbb vegyület, így a nitrofen volt ismert, minden további nélkül a fotoszintézist befolyásoló vegyületek közé lehetett sorolni őket, hiszen kísérleti adatok bizonyították a fotoszintetikus elektrontranszport gátlását. Ma azonban tudjuk, hogy ez másodlagos hatásként jelentkezik. Ha a nitrocsoportot halogén vagy ftálsavanhidrid származékra cseréljük, a redoxipotenciál értéke olyan mértékben megváltozik (–700 mV-nál is negatívabb érték), hogy a fotoszintézis elektronjának felvétele kizárható, ugyanakkor ezen vegyületek is hasonló fitotoxikus hatást mutattak. Másrészt a difeniléterek olyan mutánsokra is kifejtették hatásukat, amelyeknél mindkét pigmentrendszer hiányosan fejlődött. Azaz a fotoszintézisre gyakorolt hatást másodlagosnak tekinthetjük. Még ma sem tekinthető teljesen lezártnak az e vegyületek hatásmechanizmusával kapcsolatos kutatások sora. Jelenlegi ismereteink szerint a következő magyarázat látszik a legvalószínűbbnek. Az e csoportba tartozó herbicidek a protoporfirinogén oxidáz enzimet gátolják. Ez az utolsó enzim, amely a hem és a klorofill képződésében közös. A problémát viszont az jelentette, hogy ha a herbicid a protoporfirinogén IXnek az oxidációját gátolja protoporfirin IX formává, hogyan halmozódhat fel ezen utóbbi vegyület. A szukcinil CoA-ból és glicinből képződő δ-amino levulinsav tehát minden zavar nélkül protoporfirinogén IX vegyületté épül. Ennek hat hidrogénatom leadásával (jelen esetben három vízmolekula képződésével) kell a pirrolgyűrűket összekötő –CH2– csoportokat –CH= csoporttá alakítania és két pirrolgyűrű –NH– csoportját –N=csoporttá. A szubsztituenseket nem tüntetjük fel, bal oldalon a protoporfirinogén, jobb oldalon a protoporfirin alapváza szerepel, jól látható az elvett hat hidrogén helye.


Herbicidek

A protoporfirin IX ráadásul nem a kloroplasztban – ahol képződnie kell – halmozódik fel. Feltételezik, hogy a protoporfirinogén (tehát a még nem oxidált forma) felhalmozódik a kloroplasztban, hiszen az őt oxidáló enzimet bénítja a herbicid. Innen kidiffundál a sejtnek nem klorofilltartalmú részébe, pl. a citoplazmába, és ott nem enzimes úton oxidálódik protoporfirin IX vegyületté. Azt bizonyították, hogy ez az oxidáció enzim nélkül is végbemehet. A másik kérdés az maradt, hogy mi a köze a felhalmozódásnak a többi tünethez (membránok széttörése, telítetlen zsírsavak peroxidációja, etánképződés stb.)? Azt elég hamar megállapították, hogy a difeniléterszármazék herbicidek hatásspektruma és a protoporfirin IX abszorpciós spektruma nagyon hasonló, feltételezték tehát, hogy ennek fényelnyelése idézi elő a többi hatást is. Uborka – az egyik legérzékenyebb növény – esetében bizonyították, hogy a protoporfirin IX a membránfehérjéhez kötődik, azzal komplexet képez. Az még ma sem világos, hogyan képződik a nagyon reakcióképes – peroxid jellegű vagy atomos – oxigén a protoporfirin IX fényelnyelése következtében. A többi hatás ennek az oxigénnek a következménye, a membrán lipidjeit oxidálja, ezzel sérül a membrán, a peroxidáció következménye, hogy gáz alakú etán is képződik, amely nyomásával széttöri az amúgy is sérült membránt. Ennek következményeként a fotoszintetikus elektrontranszport sérül a gránummembrán-sérüléssel, illetve a sejt állománya is kifolyik, ha a sejtmembrán szétszakad, ezt lehet elektrolitkiáramlásként érzékelni. A fotoszintetikus elektrontranszporttal való kapcsolat nem zárható ki teljesen, mert a diuron és az atrazin – amelyek az első pigmentrendszer előtt, a második pigmentrendszernél gátolják az elektronáramlást – a difeniléter típusú vegyületek fitotoxikus hatását csökkentik, a kimondottan nitro-difenil-étereknél a gyökionképződést is bizonyították, de az újabb eredmények hatására e tényeket nem tekintjük fő oknak. Általánosságban elmondható, hogy e herbicidek kontakt hatásúak. Mind a levél, mind a gyökér képes a felvételükre, de nagyon kicsiny a növényekben való elmozdulásuk. Fény növeli az aktivitásukat. Általában posztemergensen alkalmazzák őket, főleg kétszikű gyomnövényeket irtanak, esetleg néhány egyszikűt. A kultúrnövényben való felhasználásuk tekintetében eltérnek egymástól. E csoport egy-egy tagja esetében a fotoszintézis gátlását említik meg hatásmechanizmusként, de amint láttuk, ez másodlagos hatás. Valamennyi ide tartozó herbicid legalább két gyűrűt tartalmaz, ez lehet akár aromás, akár aliciklusos. Röntgen krisztallográfiával bizonyították, hogy ezen gyűrűk térállása nagyjából megfelel a protoporfirinogén IX pirrolgyűrűi térállásának. A herbicidek a protoporfirinogén IX oxidáz enzimhez kötődnek, és ezzel gátolják meg a szubsztrát, a protoporfirinogén IX oxidációját. Az engedélyezett vegyületek legnagyobb része a difenil-éterekhez tartozik. A nitrofen e csoport legrégebben használt vegyülete. Szelektív, kontakt herbicid, posztemergensen használják, kétszikű és néhány egyszikű gyomnövényt irt. Akkor igazán hatékony, ha vékony rétegben fekszik a talaj felszínén, gyorsan elveszíti hatékonyságát, ha beépül a talajba. Cereáliákban használatos.


Herbicidek

A bifenoxot mint szelektív herbicidet napraforgóban, kalászosokban, kukoricában, szójában, rizsben használják főként egynyári kétszikű és néhány egyszikű gyom irtására.

Az acifluorfent nátrium sója formájában használják. Egynyári kétszikű gyomokat irt szójában, rizsben.

A fluorglikofent búza-, árpa-, zab-, rizs-, szójakultúrában használják.

A fomezafent szelektív posztemergens herbicidként kétszikű gyomoknak szójakultúrában való irtására használják. A közönséges bab is elég toleráns vele szemben.


Herbicidek

Az oxifluorfen az utolsó difeniléter herbicid e csoporton belül. Egyéves kétszikű és néhány egyszikű gyomnövény irtására használják vöröshagyma, napraforgó esetleg szója, búza, kukorica kultúrában.

A piraflufen-etil már nem a difeniléterek csoportjába tartozik, hanem a nálunk engedélyezett herbicidek közül ez az egyetlen fenilpirazol-származék. Kontakt hatású, a növényi szövetekbe beszívódva nekrózist idéz elő, vagy fény jelenlétében száradás következik be. Posztemergensen használják kétszikű gyomok irtására kalászosoknál.

A karfentrazon-etil már a fenil-triazolok csoportjába tartozik, de ez ugyanúgy a protoporfirinogén IX oxidázt gátolja, mint az előzők. A levél abszorbeálja, nagyon kicsi a levélben az elmozdulása. Posztemergensen használják cereáliákban a kétszikű gyomok irtására. A képlet a karfentrazont és nem az etilészterét tünteti fel, bár ez utóbbit használjuk herbicidként.


Herbicidek

5. Az acetil-CoA-karboxiláz enzimet gátló herbicidek A lipidek felépülése két szénatomonként acetil-CoA-ból történik. Azonban az acetil-CoA önmagában még nem elég reakcióképes, a malonil-CoA viszont már igen. Azaz az acetil-CoA egy CO2-molekulát felvéve karboxilálódik, az e folyamatot katalizáló enzim az acetil-CoA-karboxiláz (EC. 6.4.1.2.). Maga a karboxilációs folyamat két lépésből áll. Az első lépésben az ATP energiáját felhasználva a biotin koenzim teljes (apoenzimet is tartalmazó) formája, a biocitin veszi fel a CO2-ot karboxilcsoport formában. A következő lépésben a biocitin adja át a karboxilcsoportot az acetil-CoA-nak. Egy acetil-CoA és a már reakcióképesebb malonil-CoA reagál egymással CO2 leadása közben, négy szénatomos termék keletkezésével. A malonil-CoA segítségével épülnek fel a zsírsavak, a karotinoidok és szteránvázas vegyületek. Ezen vegyületek hiánya a legfeltűnőbb az enzim gátlásakor, de a malonil-CoA-nak még más folyamatokban is van szerepe. Nem világos még, hogy a karboxilációs folyamat két lépése közül melyiket gátolják ezek a vegyületek. Két vegyületcsoport tartozik ide az ariloxi-fenoxi propionsavak és a ciklohexándion származékok. Úgy tűnik, hogy mindkét csoport kettős hatással rendelkezik.


Herbicidek

Ugyanis e herbicidek a membrán polaritását is megszüntetik, azaz ha egy növényi sejtmembrán elektrokémiai potenciálja –100 mV értékű volt, ez diklófop vagy szetoxidim (ciklohexándion-származék) hatására lecsökken – 30 és –50 mV közötti értékre. Az e szerekkel szemben rezisztens növény membránját is megvizsgálták, és azt tapasztalták, hogy a herbicid eltávolítása után csak a rezisztens növény membránja volt képes visszaállni az eredeti –100 mV körüli értékre. E potenciálváltozás oka még nem tisztázott.

5.1. Ariloxi-fenoxi-propionsav-származékok E vegyületek általában egyszikű gyomokat irtanak, többnyire posztemergens alkalmazás mellett, kétszikű kultúrnövényben. A diklofop-metil szelektív, szisztemikus herbicid, van kontakt hatása is. Főleg a levél köti meg, bár nedves talaj esetén a gyökér is képes felvenni valamennyit. Gyorsan áramlik a növényben. Vadzabot, vadkölest és más egynyári egyszikű gyomot irt kalászosokban. A kalászosok közül toxikus a zabra, a nem kalászosok közül a kukoricára és rizsre. Főleg búza-, cukorrépa-, szója-, burgonya-, borsókultúrákban használják magról kelő egyszikű gyomnövények ellen.


Herbicidek

A fluazifop-butil szelektív, szisztemikus herbicid, a levél köti meg. Vándorol a növényben, és az egynyári és évelő egyszikű gyomok merisztéma részében akkumulálódik. Posztemergensen használják egyszikű gyomok ellen kétszikű kultúrákban.

A fluazifop-P-butil annyiban tér el, hogy csak az R formát tartalmazza, míg a fluazifop-butil vegyesen tartalmazza az R és S formát. Napraforgó-, cukorrépa-, burgonya-, lucerna-, szója-, bab-, borsókultúrában használatos. A haloxifopot mind a levél, mind a gyökér abszorbeálja. Nagyon sok kétszikűkultúrában használják egyszikű gyomnövények ellen. Észterei használatosak, a metilészter R izomerje a ma használatos.

A fenoxaprop-etil kontakt és szisztemikus hatással rendelkező herbicid. Főleg a levél abszorbeálja, és a gyökérbe áramlik. Mind magát a fenoxaprop-etilt, amely az R és S formát egyaránt tartalmazza, mind a csak R formát tartalmazó fenoxaprop-P-etilt használják. Ez utóbbi hatékonyabb, kisebb dózis szükséges az eredményes hatáshoz. Egyszikű gyomokat irtanak sok kétszikűkultúrában (borsó, cukorrépa, burgonya, napraforgó stb.).


Herbicidek

A quizalofop-etil szisztemikus herbicid, a levelek veszik fel, vándorlása után a merisztémaszövetekben halmozódik fel. Az egyszikű gyomnövényeket irtja kétszikűkultúrában, használják a hatékonyabb R formát tartalmazó quizalofop-P-etilt is. Használatos a csak R formát és az etilcsoport helyett a tetrahidrofurfuril csoportot tartalmazó quizalofop-P-tefuril is.

A klodinafopnak főleg a propargilalkohollal (HO-CH2-C ≡CH) alkotott észterét használják, egynyári egyszikű gyomokat irt kalászosokban. Csak az R izomer használatos herbicidként.

A propaquizafop szisztemikus posztemergens herbicid. Mind a levél, mind a gyökér abszorbeálja. A kezelt növények 3–4 napon belül megszüntetik a növekedést, a fiatal szövetekben klorózisos tüneteket lehet észlelni, majd 10–20 nap alatt következik be a pusztulás. Egynyári és évelő egyszikű gyomnövények ellen használják sok kétszikűkultúrában. Csak az R izomer használatos herbicidként.

5.2. Ciklohexándion-származékok A ciklohexándion-származék herbicidek egyik első képviselőjét, az alloxidim-Na nevű herbicidet sokáig mint karotinszintézis-gátlót tartották számon, mert szubletális dózisban használva ez volt a legjellemzőbb tünet. Tudva, hogy az acetil-CoA-karboxiláz enzimet gátolja, érthető a karotinszintézis gátlása, hiszen minden lipid képződéséhez szükséges a malonil-CoA. Nemcsak a zsírsavak, hanem a karotinoidok és szteránvázas vegyületek képződése is igényli a malonil-CoA létrejöttét. Nélküle nem képződhetne a karotinoidok és szteránvázas vegyületek szintéziséhez szükséges alapvegyület, a dimetil-allil-pirofoszfát vagy ismertebb nevén a prenil-pirofoszfát. Általában fűféléket irtanak kétszikűkultúrában.


Herbicidek

Kivételt csak a tralkoxidim jelent, mert ezt egyszikűkultúrában, búzában, árpában hasznosítják a vadzab irtására. A másik négy esetében érvényes, hogy egyszikű gyomokat kétszikűkultúrákban irtanak. A kultúrák felsorolása túlságosan sok helyet igényelne, ezért csak neveiket és képleteiket tüntetjük fel.


Herbicidek


Herbicidek

A kukorica egyes fajtái szetoxidimmel szemben eltérően viselkedtek, voltak toleráns és érzékeny fajták. Mind a toleráns, mind az érzékeny fajta acetil-CoA-karboxiláz (ACC-ase) enzimét kivonva három herbicidre adott válaszát nézték meg, e három herbicid a kletodim, szetoxidim és tralkoxidim volt. A rezisztens kukoricából kinyert ACC-ase 3,7-szer, 77-szer és 12,8-szor volt rezisztensebb e három hibridre, mint az érzékeny kukoricából kivont ACC-ase enzim. A rezisztens ACC-ase háromszor több fehérjét tartalmazott, mint az érzékeny ACC-ase. Tehát az enzim eltérése eredményezi az eltérő érzékenységet. Azt is megnézték, mi az oka annak, hogy a diklofop-metillel szemben nem érzékenyek az egyszikű kalászosok (a zab kivételével) és számos kétszikű növény. Azt tapasztalták, hogy a rezisztenciának eltérő oka van. A kalászosok (a zab kivételével) rezisztenciája a gyors méregtelenítésen alapul, először az aromás magon egy hidroxilcsoportot hoznak létre e növények, majd e hidroxilcsoportot glükózzal kapcsolva nem toxikus termék jön létre. A kétszikűek ACC-ase enzime viszont érzéketlen a diklofop-metillel szemben. Kanadában a vadzab olyan biotípusát azonosították, amelyik érzéketlen mind a diklofop-metillel, mind a többi ACC-ase inhibitor herbiciddel szemben. Feltételezik, hogy a plazma membránon való átjutásban van eltérés az érzékeny és rezisztens vadzab között, mert a plazmamembrán-potenciálban mértek eltérést. Az itt felsorolt eredmények érzékeltetik a peszticidek cseréjének, új vegyületek létrehozásának szükségességét. Az új biotípusok megjelenése, a fajták eltérő érzékenysége megkívánja a peszticidek használatának folyamatos figyelését, illetve új peszticidek létrehozását.

6. Cellulózbioszintézist gátló herbicid A cellulózbioszintézis gátlása a sejtfal károsodásához, illetve hibás képződéséhez vezet. Ez gátolja a sejtosztódást, végül a csírázás gátlása lesz a fő tünet. A diklobenil szisztemikus herbicid, mely aktívan növekvő növényi szövetek cellulózának képződését gátolja. Szelektivitását annak tulajdonítják, hogy a talaj felső 5–10 cm-es rétegéhez kötődik. Magról kelő egy- és kétszikűeket irt négy évnél idősebb, mélyen gyökerező kultúrában, így almatermésűeknél, málnában, szőlőben, tölgy és bükk esetén, valamint mezőgazdaságilag nem művelt területeken használatos. Vízi gyomok irtására is alkalmas öntöző- és belvízcsatornáknál.

7. Zsírsavak szintézisét gátló herbicidek


Herbicidek

A lipid fogalomba a zsírsavak, viaszok, neutrális zsírok, foszfolipidek, karotinoidok, szteránvázas vegyületek tartoznak. Ezek általában apoláros oldószerekben jól, vízben gyakorlatilag nem oldódnak. A tiolkarbamátszármazék herbicidek a kutikula viaszrétegének szintézisét, a kloroplaszt zsírsavainak képződését, a telítetlen zsírsavak (olajsav, linolsav) keletkezését egyidejűleg gátolják. A karotinoidok és a kinonok szintézise viszont nem gátlódik. A zsírsavak szintézisének gátlása nemcsak a kutikula elvékonyodásához (ezzel a nagyobb vízvesztéshez, fertőzésekkel szembeni nagyobb érzékenységhez), hanem a sejt membránjai működésének sérüléséhez is vezet. A mitokondrium-membrán szükséges tartozékai a foszfolipidek, ezek szintézise szintén gátlódik, ami a légzés szabályozásában, az oxidatív foszforilációban idézhet elő zavart. Mivel e herbicidek csak a zsírsavak szintézisét gátolják, az azonos prekurzort (acetil-CoA) igénylő karotinoidszintézist nem, ez arra utal, hogy nem a zsírsavak képződésének az elején gátolnak, hiszen a mevalonsavon keresztül képződő termékek szintézisét nem akadályozzák. E herbicideknek a kultúrnövényre gyakorolt hatását csökkenteni, vagyis szelektivitását növelni lehet megfelelő vegyületekkel. A hatást ellensúlyozó szereket antidótumoknak nevezzük. Általánosságban elmondható, hogy e vegyületek a gyökéren, esetleg a hajtáson át vehetők fel. Többnyire szisztemikus hatásúak, azaz a növényben áramlanak is. Főleg egyszikű gyomokat irtanak, de néhány kétszikűt is. A pusztulás tüneteit tekintve egy-egy vegyületet csírázásgátlóként vagy növekedésgátlóként említenek. Sőt a bentiokarbot egyesek a fehérjeszintézist gátlókhoz sorolják. Nagyon valószínű, hogy a fő hatás, a lipidszintézis gátlása mellett más folyamatokat is befolyásolnak, de a csírázásgátlást, illetve a növekedésgátlást önmagában a lipidszintézis blokkolása is előidézheti. Az EPTC leggyakrabban kukoricakultúrában használatos. Azonban a kukorica is megsínyli az EPTC-kezelést, ezért a kultúrnövényt (kukoricát) védő antidótumot, más néven safenert, illetve magyarul védővegyületet is visznek be formáláskor a hatóanyag mellé. AD-67, diklórmid a leggyakrabban használt antidótum (lásd a 12.2.1. és 14. fejezetet). Ha más kultúrában például napraforgóban, lucernában alkalmazzák, akkor az antidótum nélküli készítményt használják. De használható burgonyában, babban, borsóban, cukorrépában, lóherében is.

A vernolát nagyon hasonlít képletében az EPTC-hez. Szabadalomvédelmi okok miatt a felfedezett alapvegyülethez hasonló felépítésű valamennyi biológiailag aktív vegyületet szabadalmi oltalom alá helyezik. A vizsgálatok során aztán kiderül, hogy a molekulaszerkezet egészen kicsi változtatása – jelen esetben egy etilcsoport propilra történő cseréje – az alaptulajdonságot nem nagyon módosítja, de az alapvegyülettel azonos értékű, esetleg bizonyos gyomok ellen hatékonyabb vegyületet nyerhetünk. Az, hogy a szabadalmi oltalom idejének lejárta után is forgalomban van az új szer, azt bizonyítja, hogy az alapvegyülettel azonos értékű vagy bizonyos esetekben még hatékonyabb is. Kukoricában, szójában, babban, dohányban alkalmazható. Kukoricában való alkalmazásakor antidótummal, leggyakrabban diklórmiddel keverve hozzák forgalomba.


Herbicidek

A butilát abban tér el az EPTC-től, hogy a nitrogénhez kapcsolódó két propilcsoportot cserélték le izobutilra. Alaptulajdonságában nem nagyon tér el az előzőektől. Főleg kukoricában használják, de itt is szükség van antidótum használatára.

A bentiokarbot szokták tiobenkarbnak is hívni, mindkét név elfogadott. Az előzőektől annyiban tér el, hogy a S-atomhoz p-klórbenzil csoport kapcsolódik, ez már lényegesen változtat a felhasználási lehetőségén. Egyszikű és egynyári kétszikű gyomok irtására használják rizsben.

A cikloát esetében a nitrogén két szubsztituense közül az egyik egy ciklohexilcsoport, a másik maradt alifás etilcsoport. Cukorrépában, spenótban használható egy- és kétszikű gyomok irtására. Főként a cukorrépában való felhasználása gyakori.

A molinát esetében a karbaminsav nitrogénje egy hattagú szénváz által alkotott gyűrűbe épül be. A gyökér veszi fel, és a növényben akropetálisan áramlik a levelekig. Kétszikű és egyszikű gyomokat irtanak vele rizsben. A rizsre nem toxikus.

8. A karotinszintézist gátló vegyületek A karotinszintézist gátló vegyületek legfeltűnőbb hatása a klorotikus tünetek megjelenése. Ennek az az oka, hogy a klorofillok a nagy energiájú, rövid hullámhosszúságú fény hatására elbomlanak (fotodestrukció). 308 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Herbicidek

Normális körülmények között ez azért nem következik be, mert a karotinoidok nyelik el a rövid hullámhosszúságú fényt, majd azt hosszabb hullámhosszú formában átadják a klorofilloknak. A szerves oldószerrel kivont klorofill fényelnyelésének két maximuma van a látható tartományban, méghozzá a nagyobb maximum a kék tartományba esik. A kék tartományban elnyelt fény azonban már bontja a klorofillokat. A karotinok fényelnyelése a kék tartományba esik, azaz a klorofill elől elnyelik a nagy energiájú, kék fényt, mielőtt az a klorofillt károsítaná. A 61. ábra (a szerző mérései alapján) az a) részén a β-karotin, a b) részén búzakloroplasztban levő klorofill-a és -b fényelnyelését tünteti fel. Az ábrából jól látható, hogy a vörös tartományba eső fényelnyelés zömében a klorofill-a molekuláknak tudható be. Az is jól érzékelhető, hogy a karotin fényelnyelése a klorofillok kék tartományba eső fényabszorpciójával közel azonos, ezért képes megvédeni a klorofillokat a fotodestrukciótól. Természetesen a fény hatását a karotin fényelnyelése is csak egy bizonyos határig kompenzálja. Az ábra c) részén búzakloroplaszt sötétben tartott és nagy fényintenzitással megvilágított mintáinak differenciaspektruma látható. Jól érzékelhető, hogy a sötétben tartott mintának nagyobb a klorofillokra jellemző fényelnyelése, azaz erős fény hatására a klorofillok mennyisége lecsökkent.

61. ábra - A növényi pigmentek és kloroplasztszuszpenzió fényelnyelése. a) kloroformban oldott b-karotin fényelnyelése log I0/I (extinkció vagy abszorbancia) értékben mérve, b) tetrahidrofuránban oldott 1. klorofill a, 2. klorofill b fényelnyelése log I0/I értékben mérve, c) sötétben tartott és megvilágított búzakloro-plaszt-szuszpenzió differenciaspektruma százalékos értékben mérve


Herbicidek


Herbicidek

A karotinoidok szükségessége jól érzékelhető olyan mutánsokon, amelyek nem, vagy csak kismértékben képeznek karotinokat. Az ilyen növényeket csak nagyon kicsiny fényintenzitás mellett lehet felnevelni, erősebb fény lebontja a növény klorofilljait és ez a mutáns pusztulásához vezet. Minden olyan vegyület, amely a karotinoidok képződését gátolja, a növény pusztulását idézi elő. A jelenséget meglehetősen eltérő vegyületcsoportok tagjai idézhetik elő. Az ide tartozó három vegyület csak annyi közös vonást mutat, hogy mindháromban van N-tartalmú heterociklusos gyűrű, de még a gyűrűk tagszáma vagy a heteroatom sem azonos. A diflufenikán szelektív kontakt herbicid. A csírázó növény hajtása abszorbeálja. Nagyon mérsékelten transzlokálódik a növényben. Őszi búzában és árpában egy- és kétszikű gyomok, borsóban kétszikű gyomok ellen használják.

A fluorkloridon egy- és kétszikű gyomok ellen hatékony napraforgóban, őszi búzában, burgonyában.

A klomazont a gyökér és a hajtás abszorbeálja. Egy-és kétszikű gyomok ellen használják borsóban, burgonyában, szójában, kukoricában, dohányban. Az érzékeny növényeknél klorózist idéz elő a karotinoidok hiánya, néha már a hatóanyag gőze is létrehozhatja a klorotikus tüneteket.


Herbicidek

9. Klorofillbioszintézist gátló herbicid A klorofillbioszintézis gátlása a fotoszintézis képességének megszűnését jelenti, azaz a növény pusztulásához vezet. A klórmezulon nevű herbicid posztemergensen alkalmazva kukoricában az egy- és kétszikű gyomokat irtja.

10. A fotoszintézis fényreakciójára ható herbicidek A kereskedelmi forgalomban levő herbicidek egy része a fotoszintézis gátlásán keresztül fejti ki hatását. A fotoszintézis a zöld növények kloroplasztiszaiban játszódik le. Mivel a kloroplasztisz a sejt más részétől jól elkülöníthető, ezért e herbicidek hatásmechanizmusa is meglehetősen jól tanulmányozott, bár e herbicidek megkötődésének folyamata még ma sem tökéletesen ismert. Magát a fotoszintézist két nagy részre oszthatjuk: beszélünk fényreakciókról és sötétben is végbemenő biokémiai folyamatokról. A fényreakciók során képződik a CO2 redukciójához szükséges NADPH és ATP. Amennyiben ezek rendelkezésre állnak – a növény fiziológiai adottságaitól függően – a Ru-1,5-DiP (Ribulóz1,5-difoszfát) akceptorral induló C3-típusú vagy a foszfo-enol-piruvát (PEP) akceptorral induló C4-típusú fotoszintézis, vagy a Crassulaceaekre jellemzőCAM folyamat már sötétben is lejátszódhat. A kereskedelmi forgalomban levő, a fotoszintézist gátló herbicidek mindegyike a fényreakciót gátolja; olyan herbicidet nem ismerünk, amely a sötétben is lezajló C3- vagy C4-típusú felépülési folyamatot zavarná. A kloroplasztisz membránrészében lokalizálódnak a fényreakciókat véghezvivő vegyületek, míg a kloroplasztisz sztrómarészében a sötétreakciók mennek végbe. Az ún. második fényreakció gátlása a gyakori, ennek lényege, hogy a víz disszociációjával képződött OH –-ionok elektronját a második pigmentrendszer veszi át, és az első pigmentrendszer közreműködésével a NADP +-t redukálja NADPH-vá. H2O ⇌ H+ + OH– 2 OH– → H2O + ½ O2 + 2 e– NADP+ + 2 e– + H+ → NADPH A víz bontása a tilakoidmembrán belső részén megy végbe, a NADPH képződése a külső oldalon. A disszociációval képződő OH–-ionok elhasználódnak, megmaradnak a H+-ionok – ezenkívül a plasztokinon redukciója, majd visszaoxidálása során is H+-ionok jutnak a plasztisz belsejébe –, amelyek csak a protoncsatornán keresztül juthatnak a membrán külső oldalára. A protonáramlás során az energia ATP-képzésre fordítódik. Amennyiben a fotoszintetikus elektronáramlást gátoljuk, sem NADPH, sem ATP nem képződik. Az elektronnak a OH–-ionról való eltávolítása és a NADP+-ig való áramoltatása természetesen nagy energiát igényel. Az energiát a fény szolgáltatja, de a fény csak közvetve hat a víz bontására. A fénykvantumot a pigmentrendszerek veszik fel. A pigmentrendszerek klorofill a és b molekulákat, valamint karotinoidokat tartalmaznak. Egy-egy egységben több száz klorofillmolekula található. A karotinoidok a természetes fény rövidebb hullámhosszú, nagyenergiájú részét nyelik el, s ennek energiáját átadják a pigmentrendszer centrumában levő 312 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Herbicidek

klorofillnak. A centrum körül helyet foglaló több száz ún. antennaklorofill szintén elnyel egy-egy (hosszú hullámhosszú, vörös) fénykvantumot, és energiáját átadja a centrumban levő klorofillnak. Elektron leadására csak a centrumban levő klorofillmolekulák képesek, amelyek az antennaklorofilloktól (vagy karotinoktól) átvett energia hatására gerjesztett állapotba kerülnek. A fölös energiát úgy vezetik le, hogy egy elektront átadnak egy másik, Q-val jelzett vegyületnek. A nagy energiatartalmú, ún. gerjesztett klorofillt *-gal jelölve jól érzékelhető, hogy az elektron leadása után elektronhiányos, pozitív töltésű lesz a reakciócentrumban levő klorofillmolekula: klorofill* → klorofill+ + e– a hiányzó elektront a klorofill a víz disszociációjából származó OH–-tól veszi fel: 2OH– + 2 klorofill+ → H2O + ½ O2 + 2 klorofill A reakciócentrum klorofilljának oxidált (pozitív töltésű) és redukált (töltés nélküli) alakja jól mérhető spektrofotometriásan. Oxidáció hatására meghatározott hullámhosszértékeknél megnő a fényelnyelés. Két pigmentrendszert tudnak megkülönböztetni, az elsőnek nevezett (a mai ismereteink logikája nem ezt kívánná) pigmentrendszer reakciócentrumának fényelnyelése 700 nm-en maximális. A pigment szóból és a hullámhossz jelöléséből jött létre a P700 rövidítés, amellyel a nagyon hosszú első pigmentrendszer reakciócentruma nevet szoktuk helyettesíteni. A második pigment-rendszer 680 nm-nél nyel el fényt oxidáció hatására, jelölésére a P 680 rövidítés szolgál. Mérési adatok szerint egyetlen elektronnak az OH–-tól a NADP+-ig való továbbítása két fénykvantumot igényel. E tény is jól alátámasztja a két pigmentrendszer létét. A pigmentrendszerek neveit is rövidíteni szoktuk, a pigment és a rendszer (system) rövidítésével PS II. és PS I. alakban. A PS II.-től az elektront a Q-val jelzett vegyület veszi át. E jelölés a fluoreszcenciát megszüntető tulajdonságra utal. Láttuk, hogy a klorofill oxidált, illetve redukált állapota mérhető volt spektrofotometriásan, e vegyület oxidált, illetve redukált állapota is mérhető, a fényelnyelés változása 550 nm-nél található. Van azonban e vegyületnek egy jellegzetesebb tulajdonsága is. A fotoszintézisre ható herbicidek egy része úgy hat, hogy megakadályozza a Q vegyület elektronjának továbbítását. Ennek az a következménye, hogy a P 680 sem tudja továbbítani elektronját, az energiafölösleget ilyenkor fluoreszcencia formájában sugározza ki. Mivel a Q vegyület oxidált alakja képes felvenni a P680 elektronját, azaz nem gátolt körülmények között a Q-nak tulajdonítható a fluoreszcencia kioltása, ezért a quencher (kioltó) szó első betűjével jelöljük. A herbicidek hatása elvileg tehát a fluoreszcencia intenzitásával vagy egyszerű fényelnyelésméréssel nyomon követhető. Azonban ennél egyszerűbb módszerek is felhasználhatók a fotoszintézist gátló herbicidek zömének mérésére. Az elektronáramlás legkritikusabb helye a Q környezete. Az első itt ható vegyületet 1956-ban Wessels ismerte fel: a diuronnak nevezett fotoszintézis-inhibitort herbicidként ma is használják:

A Q-ról annyit tudunk ma már, hogy ez is plasztokinon, de annak egy specifikus formája. A plasztokinon (PQ) elektrontovábbítása közben a kinoidális szerkezet hidrokinon formává alakul:


Herbicidek

A Q esetében spektrofotometriás mérések alapján nagyon valószínűnek látszik, hogy ez olyan plasztokinon, amely egyetlen elektron felvételével ún. szemikinon anion formává alakul.

A víztől a NADP+-ig terjedő elektronáramlás útját és a gátlás lehetőségét viszonylag jól ismerjük. A B-vel jelölt vegyület szintén a plasztokinon egyik – fehérjéhez kötött – formája, amely működésében sem a Q-val, sem a PQ-val nem azonos. A plasztokinonról az elektron a citokrómra (cyt), majd a réztartalmú plasztocianinra (PC), onnan a PS I-re, ezután a nem hem vasat tartalmazó ferredoxinra (Fd) és innen a NADP +-re jut. Különböző mérési módszerek alapján feltételezik más vegyületek részvételét is az elektronáramlásban; mivel ezek szerkezete nem ismert, betűjelekkel tüntetik fel részvételüket (X, Y). Az ábrán a leegyszerűsített elektronáramlási sorrendet tüntetjük fel, megjelölve, hogy mely helyeken gátolható a folyamat.

62. ábra - A fotoszintetikus elektronáramlás sémája. Sorszámokkal az elektronáramlás gátlásának helyeit tüntettük fel


Herbicidek

Az X és Y-nal jelzett vegyületek szerepe nem eléggé tisztázott. Egytől 5-ig terjedő sorszámmal megjelöltük azokat a helyeket, ahol kémiai szerekkel gátolni lehet az elektronáramlást. A DPIP-vel jelölt helyen könnyen lehet mérni az elektronáramlás mértékét egy redoxiindikátorral, a 2,6-diklórfenol-indofenollal. A kék színű 2,6diklórfenol-indofenol átveszi a PQ-tól az elektront, és színtelen vegyületté alakul. Az elszíntelenedés fotometriásan mérhető: amennyiben e hely előtt, tehát a 4. vagy 5. helyen gátolunk, úgy az elektronáramlás, ezzel a DPIP elszíntelenedésének mértéke is lecsökken. A feltüntetett öt gátló hely közül a kereskedelmi forgalomban levő herbicidek az 1., 3. és 4. helyen fejtik ki inhibitáló hatásukat. Az 1. helyen a bipiridiliumszármazékok hatnak, a 2. helyen kereskedelmi forgalomban levő herbicidek nem vagy csak másodlagos inaktiváló tevékenységet kifejtve hatnak (pl. a HgCl 2-nak van ilyen másodlagos hatása). A 3. helyen a difenil-éterek, a dinitroanilin-származékok hatnak. Az utóbbiaknak azonban nem ez a fő gátló tevékenységük, növekedésszabályozó vegyületekként fejtik ki herbicidaktivitásukat, ehhez viszont jelentősen hozzájárul a fotoszintetikus elektronáramlás gátlása. A kereskedelmi forgalomban levő, fotoszintézisre ható vegyületek zöme a 4. helyen fejti ki gátló hatását. A gátlási hely meghatározásához többnyire a már említett analitikai módszereket használják fel, azaz általában ismert egy-egy, az elektronszállító láncban szereplő vegyületre jellemző fényelnyelés-változás hullámhossza. A gátlás utáni első vegyület már oxidált állapotban marad, hiszen a redukcióhoz szükséges elektront nem kapja meg, Vagyis az oxidált állapotnak megfelelő fényelnyelés mérhető. Ezt többnyire kiegészítik különböző redoxvegyületek mérésével. Csak szemléltetésként említjük meg, hogy a DPIP-vel mérni lehet az 5. és 4. helyen való gátlást, de nem lehet érzékelni az 1–3. helyeken való inhibitálást, mivel a redoxiindikátor a PQ-tól veszi át az elektront, és ez az 1–3. hely előtt található. Más és más redoxipotenciálú vegyületeket használva fel, elég jól meghatározható a gátlás pontos helye. A 4. helyen ható, legelsőként felismert vegyület a már említett diuron volt, ezután meglehetősen sok szerkezetileg rokon karbamidszármazék herbicidet állítottak elő. A vegyületek egy új csoportját jelentette az alkilamino-sz-triazinok felismerése. Jelentős lépést jelentett, amikor 1965-ben Izawa és Good felismerte, hogy a diuron és a szimmetrikus triazinok csoportjába tartozó simazin azonos helyen fejtik ki hatásukat, majd egészen különbözőnek látszó vegyületcsoportok tagjairól bizonyították be, hogy azonos helyen hatnak. Eltérő vegyületcsoportok szerkezeti azonosságait keresve megállapították, hogy a 4. gátló helyhez való kötődés egyik követelménye a vegyületben levő sp2 hibridizációjú szénatom és nitrogénatom közötti kötés, valamint lipofil oldalláncok jelenléte a herbiciden. Az sp2 hibridizációjú C–N-kötés számos vegyületcsoportban megtalálható, a legfontosabb sp2 hibridizációjú C és N kötést tartalmazó herbicidek a következő vegyületcsoportok valamelyikének származékai közé sorolhatók. A képletekben berajzoltuk az „sp 2 C–Nkötések” helyét (némelyik vegyületben több is található, mint pl. a szimmetrikus-amino-triazinokban), itt is csak azért tüntettünk fel két lehetőséget, hogy érzékeltessük: mind az oldallánc, mind a gyűrű belső szerkezete megfelel a szükséges feltételnek.


Herbicidek

Amint látható, meglehetősen sokféle vegyület képes a fotoszintetikus elektronáramlás gátlására a 4. helyen. Egy-egy vegyületcsaládon belül is lényeges eltérés tapasztalható az egyes szerek hatása között. Az eltérés oka a már említett lipofilitás iránti igény, azaz az egyes szubsztituensek nagyrészt lipofilitásuk arányában befolyásolják a biológiai hatást; természetesen az oldallánc térkitöltése, az ún. szterikus hatás is szerepet játszik. Mind a biológiai hatás és a lipofilitás, mind a biológiai hatás és az oldallánc szterikus hatása között felírható egy-egy matematikai összefüggés. Ezek alapján feltételezik, hogy három feltételnek kell teljesülnie a jó herbicidhatáshoz: 1.

sp2 hibridizációjú C és N közötti kötés,

2.

megfelelően lipofillé tevő szubsztituens,

3.

megfelelő szterikus hatású szubsztituens.

A gyakorlati tapasztalatokkal jól egyeznek ezek a kísérletekből levont következtetések. Így pl. azok a karbamidszármazékok hatékonyak, amelyek az egyik nitrogénen fenilcsoportot (lipofilitása fontos, a szterikus hatás nem lényeges), a másik nitrogénen két metil- vagy egy metil- és egy metoxicsoportot tartalmaznak (nagyon lényeges a szterikus hatás). Az sp2 C–N esetében feltételezik, hogy vagy hidrogénkötés jön létre a nitrogén szabad elektronpárjával, vagy egyszerűen az ellentétes töltések (relatív töltésről, csak polarizáltságról és nem ionról van szó) vonzása hat. 316 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Herbicidek

Természetesen nagyon nehezen lehetne értelmezni ezeket az eredményeket, ha feltételeznénk, hogy a kötődés az elektronszállításban részt vevő vegyületek valamelyikével – jelen esetben Q- vagy B-molekulával, azaz a plasztokinon változatával – jön létre. Egy roppant szellemes kísérlet viszont közelebb vitt a megoldáshoz. Normális körülmények között egy kloroplasztszuszpenzió fotoszintetikus elektronáramlását gátolhatjuk az említett herbicidekkel. Azt tapasztalták, hogy a spenótkloroplaszt elveszti a diuron iránti érzékenységét akkor, ha tripszinnel kezelik. Az enyhe tripszines kezelés a kloroplasztnak csak a külső felületéről, és nem a belsejéből távolít el fehérjét, azaz a kloroplaszt felszínén kell lennie egy receptorfehérjének, ami megköti a herbicideket. Ugyanilyen tripszines kezeléssel bizonyították, hogy csak fehérjéhez kötődés után hat a szimmetrikus-aminotriazinok csoportjába tartozó atrazin. További bizonyítékot szolgáltatott a sugárzó azido-atrazinnal végzett kísérlet. Az azido-atrazin az atrazinhoz hasonlóan gátolja a fotoszintetikus elektronáramlást. A herbicidek reverzíbilisen kötődnek a receptorfehérjéhez: az azido-atrazinnak van egy előnye a vizsgálatok szempontjából, nevezetesen az, hogy ultraibolya fénnyel megvilágítva irreverzíbilis módon, kovalens kötéssel kötődik meg. Magának az azido-atrazinnak a megkötött mennyiségét befolyásolta a nem sugárzó atrazin, ami azt bizonyította, hogy azonos helyen kötődnek meg. A kovalens kötéssel kapcsolt 14C-tartalmú azido-atrazin a kloroplasztmembrán külső felén volt kimutatható. Ezzel bizonyították, hogy a receptorfehérje a kloroplasztmembrán külső részén helyezkedik el. Az eddigi vizsgálatok arra a következtetésre vezettek, hogy a Q, B és PQ fölött egy fehérje van, amely sapkaszerűen betakarja a membrán széléhez túlságosan közel eső plasztokinonokat. Funkciója a külső behatások elleni védelem lenne, hozzá kötődik a Q és B, és éppen ebben különböznek a fehérjéhez nem vagy nem erősen kötődő PQ-tól. A receptorfehérjéhez kötődő herbicidek megváltoztatják a receptormolekula töltéseloszlását, ezzel a hozzá kapcsolódó Q és B közötti elektronátmenetet meggátolják. Maga a receptorfehérje meglehetősen nagy molekula, felülete többféle (szerkezetében csak egyetlen hasonlóságot – az sp2 C–N-kötést – tartalmazó), meglehetősen eltérő szerkezetű molekula megkötésére alkalmas. A tilakoid membránon belüli elrendeződést és a receptormolekuláról alkotott eddigi ismereteinket a 63. ábrán tüntettük fel.

63. ábra - A Q és B molekulát védő, herbicidmegkötő szerepet ellátó fehérje elhelyezkedésésnek szemléltetése


Herbicidek

A hatásmechanizmus ismertetése után sorra vesszük az egyes – hazánkban engedélyezett – hatóanyagokat.

10.1. Karbamidszármazék herbicidek Általában nem igazán szelektívek. Egyes növények jobban tolerálják e csoport némely tagját. Sokszor totális gyomirtó szerként alkalmazzák őket mezőgazdaságilag nem művelt területen. A vízben rosszul oldódó, ezért a talajba mélyen le nem jutó vegyületeket mélyen gyökerező, idősebb gyümölcsfák, szőlő termőterületének gyommentesítésére használják. A vízben rosszul oldódóknak általában nagy a perzisztenciája. A diuron például kis dózis esetén is megőrzi a talajban herbicid tulajdonságát egy szezonon át. A diuront nem művelt területek (vasúti töltések, parlagterületek) gyomirtójaként, valamint 4 évnél idősebb almás, szőlő, gyommentesítésére használják. Más szerrel kombinálva málnában, komlóban és maghozó lucernában alkalmazzák kétszikű gyomok ellen. Ma már nem nagyon alkalmazzák a monuront, amelyet főleg


Herbicidek

totális gyomirtóként alkalmaztak korábban. Csupán a vízoldható származéka, a monolinuron miatt érdemel említést.

A monolinuron abban különbözik a monurontól, hogy egyik metilcsoportját metoxicsoportra cserélték. Vízoldékonysága megnőtt, így a növénynek már nemcsak a gyökere, hanem a levele is felveszi. Szőlőben, gyümölcsösben, burgonyában, babban és kukoricában alkalmazható, főleg magról kelő kétszikű gyomok ellen. A linuron a diuron származéka, itt is egy metilcsoport metoxira való cseréjét valósították meg. A diuronnál kétszer jobb a vízoldékonysága, de a monolinuronnál lényegesen gyengébben oldódik. Viszont számos növénynek elég jó a toleranciája vele szemben, és a perzisztenciája is kisebb, mert a talajban mikrobiológiai bomlást szenved. Preemergens használattal napraforgó, komló, hagyma, bab, kukorica védelmére használatos. Magról kelő egy- és kétszikű gyomokat irt, bár az egyszikűekre gyengébben hat. Ezt is alkalmazzák idősebb gyümölcsösben is.

A klórbrómuront magról kelő kétszikű gyomok ellen alkalmazzák kukoricában, napraforgóban, szójában, sárgarépában, vöröshagymában. Ezt használják szőlő, komló, gyümölcsös területének gyommentesítésére. A klórtoluron mind talaj-, mind levélherbicidként hatékony magról kelő egy-és kétszikű gyomok ellen, gabonafélékben, mákban használják.

A metoxuront mind a gyökér, mind a levél abszorbeálja. Egy- és kétszikű gyomnövényeket pusztít. Őszi kalászosokban vagy tavaszi búzában és sárgarépában használható. Emellett defóliálásra alkalmazható kenderben, burgonyában, repcében. A klóroxuron nemcsak talaj-, hanem levélherbicidként is használható. Egyés kétszikű gyomokat irt, sárgarépában, szamócában, hagymában, dísznövényeknél alkalmazható. Míg az eddigiekben az aromás láncrész egyszerű szubsztituenst tartalmazott, addig a klóroxuron esetében egy klórfenoxi szubsztituens található a fenilcsoporthoz kapcsoltan. Alaptulajdonsága, a fotoszintézis


Herbicidek

fényreakciójának gátlása azonban nem változott, hiszen a karbamid mint alapvegyület jelen van a herbicidben. A fizikai tulajdonságok változtak meg, ezzel az alkalmazási terület, a védendő kultúrnövény módosult csak.

A fenuron e herbicidcsalád legegyszerűbb felépítésű tagja, a monouronnál egy, a diuronnál két klóratommal tartalmaz kevesebbet, hiszen a fenilcsoporton nincs halogén szubsztituens. Magról kelő kétszikű gyomnövények ellen alkalmazzák többnyire más herbicidekkel kombinálva, kukorica-, napraforgó-kultúrákban. Mezőgazdaságilag nem művelt területeken fás és mélyen gyökerező növények irtására is használatos. Az izoproturon szintén nem tartalmaz halogén szubsztituenst az aromás magon, helyette egy izopropil oldallánc található a 4-es helyen. A növénynek nemcsak a gyökere, hanem a levele is felveszi, és a növényben vándorol. Tavaszi és őszi búzában, árpában, rozsban, egy- és kétszikű gyomnövények irtására használható. A durumbúzát kivéve nem toxikus a cereáliákra.

A metobrómuron szerkezetében a monolinuronhoz hasonlít, az eltérés pusztán annyi, hogy a fenilcsoport 4-es helyén itt a klór helyett brómatom található szubsztituensként. Magról kelő kétszikű gyomok irtására preemergensen használják burgonya-, bab-, kender-, cirok-, napraforgó-kultúrában. A dimefuront főként a növény gyökere veszi fel, keveset a levélen is abszorbeál. Pre- és posztemergensen számos kultúrában alkalmazható (bab, néhány cereália, borsó), de főleg a repce gyomirtására szokták alkalmazni, többnyire más hatóanyaggal (pl. karbetamid) kombinálva.


Herbicidek

A metabenztiazuron szerkezetében lényegesen eltér az eddig tárgyalt herbicidektől. Az N’ nitrogénen az eddig szokásos két metil- vagy metoxicsoport helyett csak egy található. Ugyanakkor az első nitrogénen eddig mindig egy fenilcsoporttal kezdődött a szubsztituens. A metabenztiazuron esetében itt található a másik metilcsoport, és a fenilrész helyett egy heterociklusos benztiazol láncrész a szubsztituens. Főleg a gyökér abszorbeálja, bár kisebb mértékben a levél is. A fotoszintézist gátló hatását megőrizte, hiszen a karbamid alapváz e vegyületben is megtalálható. Sokféle kétszikű gyomnövényt pusztít és az egyszikűek egy részét is. Cereáliákban, kukoricában, hagymában, hüvelyesekben használható. Szőlőben, gyümölcsösben más hatóanyaggal kombinálva alkalmazzák.

10.2. Karbamátszármazék herbicidek A karbamátokban az sp2 C–N-kötés szintén megtalálható. Láttuk, hogy a karbamátszármazékok között egészen eltérő hatású vegyületek is ismertek, így az acetil-kolin-észterázt gátló vegyületek és a növényi növekedésszabályozó anyagok egy csoportja is karbamátszármazék volt. A növényi növekedésszabályozó anyagok között tárgyalt vegyületek (pl. az azulám, klórprofám) is befolyásolták a fotoszintetikus elektronáramlást, de nem ez a fő hatásuk. A fotoszintetikus elektronáramlás valódi gátlói azok a karbamátszármazékok, amelyek két fenil-karbamát-részt tartalmaznak. A dezmedifám szelektív szisztemikus herbicid, amelyet a levelek abszorbeálnak. Posztemergensen használják kétszikű gyomok ellen, többnyire más herbiciddel kombinálva, cukorrépa-kultúrában. Nem fitotoxikus répafélékre.

A fenmedifám felépítésében hasonlít a dezmedifámra. Tulajdonságai is nagyon hasonlóak. Szintén a levélen abszorbeálódó szelektív, szisztemikus herbicid, bár gyenge hatása akkor is van, ha talajba kerül, és a gyökérnek kell felvennie. Posztemergensen használják cukorrépában, kétszikű gyomnövények ellen. Földieper-kultúrában is alkalmazható. Mind önmagában, mind kombinációban használható.


Herbicidek

10.3. Anilidszármazék herbicid Különbséget kell tennünk az anilinszármazékok és az anilidek között. Az anilin (amino-benzol) nem tartalmaz a nyílt láncú részben sp2-hibridizációjú szén és nitrogén közti kötést. Az anilin acilszármazékait nevezik anilideknek, e vegyületekben már

megtalálható a nyílt láncú részben az sp2 hibridizációjú C és N közötti kötésmód, amely előfeltétele a fotoszintézis 4. gátlóhelyén való hatásnak. A propanil szelektív kontakt herbicid, rövid hatástartammal. Rizsben posztemergensen alkalmazzák a kétszikű és egyszikű gyomnövények ellen. Búzában MCPA-val kombinálva alkalmazható. A kultúrnövényre kifejtett fitotoxikussága megnő, ha előzőleg szerves foszforsavszármazék inszekticidet használtak.

Érdekességként megemlíthető, hogy az anilinszármazék herbicidek – amelyeknek fő hatása a mikrotubulusok képződésének gátlása volt – is rendelkeznek fotoszintézist gátló másodlagos hatással. A trifluralin elég jelentősen gátolja az elektronáramlást, de a harmadik (és nem a negyedik) gátlóhelyen a plasztokinonnál. E gátlás hozzáadódik a fő hatáshoz.

10.4. Uracilszármazék herbicidek Az uracil, mint a nukleinsavak egyik pirimidinvázas báziskomponense, viszonylag gyakori a növényekben. E herbicidekben éppen úgy, mint a nukleinsavakban, az oxo-formája szerepel. A terbacil főleg a gyökereken át vehető fel, kisebb mértékben a levél és hajtás is abszorbeálja. Részben totális gyomirtóként, részben mélyen gyökerező kultúrákban (alma, körte, málna, szőlő, kajszi- és őszibarack) használható egy- és kétszikű gyomok ellen.


Herbicidek

A lenacilt szintén a gyökér abszorbeálja. Magról kelő, elsősorban kétszikű gyomnövények ellen használatos, bár kisebb mértékben az egyszikűekre is hat. Cukorrépában, szamócában, borsóban, szójában, lenben, kukoricában használható. Érdekes felhasználási területe a kékalgairtás halastavakban.

10.5. Piridazinonszármazék herbicid A kloridazon vagy pirazon néven ismert vegyület a cukorrépa szelektív gyomirtó szere, mind gyökéren, mind levélen át bejut a növénybe, ahol a kloroplasztban az elektronáramlást gátolja. A cukorrépában azonban enzimatikusan lebomlik, még mielőtt a kloroplasztba jutna.

10.6. Piridazinszármazék herbicid Számos herbicidnél a fő hatástól eltérő másodlagos inhibitáló tevékenység is észlelhető. A legszemléletesebb a 2,4-D hatása. A kimondottan növekedésszabályozó fő hatás mellett nagyobb dózisban az oxidatív foszforiláció és a fotoszintetikus pigmentrendszer gátlása is mérhető. Az oxidatív foszforilációt 500 μmol/l, míg a fotoszintetikus foszforilációt 10 mmol/l koncentrációban gátolja. Meg lehet említeni a DDT-t is, amely inszekticid hatását az axon membránjára kifejtett befolyásával idézi elő. A növényi kloroplaszt 2. fényreakcióját 20 μmol/l töménységben 50%-os mértékben gátolja. Herbicid hatást mégsem mutatott, mivel az ép növény levelein keresztül a kloroplasztba nem hatolt be. A 2. pigmentrendszer fényreakcióját – fő hatásként – inhibitáló herbicidek nagyon kis koncentrációban előidézik a gátlást. A különböző szerzők által különböző növények kloroplasztjával mért értékek eltérőek. Szemléltetésként feltüntetjük az egyes vegyületek vagy vegyületcsaládok azon koncentrációját, amely a 2. fényreakció értékének 50%-os gátlásához szükséges. A mért legkisebb és legnagyobb érték közlésével egyúttal azt is bemutatjuk, mennyire eltérő eredményekhez vezethet a kísérleti növény és a kísérleti körülmények változása: karbamidszármazékok 0,03–10 μmol/l, fenmedifán (karbamátszármazék) 0,15 μmol/l, anilidszármazékok 0,2–1 μmol/l,


Herbicidek

uracilszármazékok 0,2–2 μmol/l, triazinszármazékok 0,09–4,3 μmol/l. Az elmondottakból levonhatjuk azt a következtetést, hogy azok a vegyületek sorolhatók a fotoszintetikus elektrontranszportot fő hatásként gátló herbicidek közé, melyek 1 μmol/l vagy ez alatti koncentrációban már előidézik a 2. fényreakció 50%-os gátlását. A gyártó cég által kibocsátott technikai ismertető szerint a piridát a Hill-reakció gátlásával fejti ki hatását. A szerző vizsgálatai szerint a különböző növények kloroplasztszuszpenziói 2. fényreakciójának 50%-os gátlásához a piridátból 20–100 μmol/l töménység szükséges. Mivel más biokémiai hatásmódra utaló mérési eredményeket nem találtunk, ezért e csoportban említjük meg a piridátot, megjegyezve, hogy a 2. fényreakció gátlása önmagában feltételezhetően nem elegendő a herbicidhatáshoz. Valószínűnek látszik, hogy a 2. fényreakció mellett más biokémiai folyamatot is gátol. A piridazin tartalmazza ugyan az sp2 hibridizációjú szén elektronja által létrehozott C–N-kötést, de a 12.9 fejezetben felsorolt vegyületek sp2 C—N kötése eltért a piridazinétól. Vagy a karbonilcsoport oxigénje (uracil-, piridazinon-, oxadiazolidinon-, triazinonszármazékok), vagy az oldalláncban levő nitrogén (amino-triazinszármazékok) „kilógott” a zárt gyűrűből.

A karbamidszármazékok és anilidek esetében a karbonilcsoport eleve nyílt láncú alakban volt jelen. Ez az eltérés magyarázhatja a piridazin kisebb aktivitását.

Elképzelhető, hogy a 2. fényreakciót gátló hatás a vegyület hidrolízisének eredményeként jön létre, erre utal a technikai ismertető is. Feltételezhető, hogy a hidrolízis eredményeként 6-klór-3-fenil-4-hidroxi-piridazin jön létre, és ennek oxo-formája (azaz piridazinon) fejti ki a 2. fényreakciót gátló hatást, erre vonatkozóan azonban nincsenek adataink. Amennyiben valóban ez a reakció megy végbe a növényben, úgy a kloroplasztszuszpenzióban mért értékek nem mérvadók, hiszen egy kloroplasztszuszpenzióban a viszonylag lassú hidrolízis eredménye nem várható meg, mert az idő előrehaladtával a 2. fényreakció alapértéke lecsökken. A hidrolízissel kapcsolatos elképzelés megmagyarázhatja a szelektivitást is, az eltérő érzékenység oka lehet a hidrolízis eltérő volta.


Herbicidek

Magról kelő kétszikű gyomok ellen alkalmazzák eredményesen kukorica-, mák-, borsó-, búza-, lucernakultúrában. A hatás kiterjesztésére néha kombinációban alkalmazzák.

10.7. Oxadiazolidinon-származék herbicidek A metazol meghatározott egyszikű és sok kétszikű gyom ellen alkalmazható hagymában és burgonyában. Célszerű nedves talajra permetezni.

Az oxadiazon gyümölcsösben, szőlőben, ribiszkében a mélyen gyökerező szulák ellen nyújt hathatós védelmet. Más egy- és kétszikű gyomot is irt, de a herbicidek nagy részével szemben ellenálló, mélyen gyökerező szulák irtására szokták felhasználni. Roppant érdekes észleletet írtak le egyes kutatók. A difenil-éterek, amelyek másodlagos hatásukban a fotoszintetikus elektronáramlás gátlói, de a 3. gátló helyen hatnak, valamint az oxadiazon, a moszkitólárvák ellen is hathatós védelmet nyújtanak. Ez a larvacidaktivitás természetesen más természetű, mint a herbicid hatás. Az oxadiazon a larvacid tulajdonságát sötétben és fényben egyaránt kifejti, míg herbicid hatása – mivel a fotoszintézis fényreakcióját gátolja – csak fényben érvényesül.

10.8. Triazinszármazék herbicidek A karbamidszármazékok mellett a triazin származékai alkotják a legnépesebb csoportot a fotoszintetikus elektronáramlást gátló vegyületek kötött. Ezek is a 4. gátló helyen, a két plasztokinon-forma (Q és B) között gátolnak.

10.8.1. Klór-(alkil-amino)-szimmetrikus-triazinszármazékok A klór-alkil-amino-sz-triazinok képviselték az első herbicidcsoportot e vegyületcsaládban. A simazin és atrazin névvel ellátott vegyületek azért voltak olyan nagy jelentőségűek, mert kukoricában szelektív gyomirtó szerként 325 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Herbicidek

nagyon előnyösen használhatók. Hazánkban a simazint aktinit PK néven gyártották.

DT, az atrazin megfelelőjét aktinit

A simazin szelektív szisztemikus herbicid, a gyökér abszorbeálja, és akropetálisan vándorol a növényben. A merisztémarészben és a levelekben akkumulálódik. Számos egyszikű és kétszikű gyomnövény ellen használható. Totális gyomirtó szerként is alkalmazható nem művelt területeken és vizes környezetben, így vízi növények, algák ellen is. Az atrazin vízoldékonysága közel ötször nagyobb, mint a simaziné, ezért szárazabb időjárási körülmények között is megbízhatóan használható. Az atrazin jobb oldékonysága miatt gyakorlatilag kiszorította a forgalomból a simazint. A kukorica mellett más, mélyen gyökerező kultúrnövények, négyévesnél idősebb gyümölcsös és szőlő növényvédelmére is felhasználják. A kukorica vegyszeres gyomirtására azért voltak ideálisak e szerek, mert viszonylagos olcsóságuk mellett a kukorica, köles és cirok kivételével minden növényt elpusztítottak, amelynek gyökeréig képesek voltak eljutni. A kukorica ellenállóságát vizsgálva megállapították, hogy a klóraminotriazinokat a kukorica enzimesen bontja. Ha a kukorica kloroplaszt szuszpenzióhoz adjuk valamelyik aktinitféleséget, a fotoszintetikus elektronáramlás ugyanúgy gátlódik, mint bármely más érzékeny növény kloroplasztjáé. Azaz ép kukoricanövényben e szerek lebontódnak, még mielőtt a kloroplasztba jutnának. Az élő szervezetek méregtelenítő folyamataiban meglehetősen nagy szerep jut a glutation nevű tripeptidnek, bár e hatását eddig az állati szervezetből ismerték. Az első, glutationnal lejátszódó növényi méregtelenítő folyamatot éppen a klór-amino-triazinok hatástalanításával kapcsolatban írták le. A glutation a klór helyén kapcsolódik a triazingyűrűhöz a ciszteinrész kénatomjával. A γ-glutamil-ciszteinilglicin összetételű glutationt szívesen rövidítjük a G-SH fogalommal, hangsúlyozva a ciszteinrész szulfhidrilcsoportjának jelentőségét:

Jelölésére használatos a Glut-Cyst-Gly egyszerűsítés is. │ SH A glutation a glutation-transzferáz (G-SH transzferáz) enzim segítségével reagál a 2-klór-4,6alkilamino-sz-triazinokkal (1). A továbbiakban a karboxi-peptidáz a glicinrészt hidrolizálja (2). Ezután a γglutamil transzpeptidáz leválasztja a glutaminsavrészt (3). Majd nem enzimatikus folyamatok révén átrendeződik a ciszteinrész (4), és ezután – feltételezhetően egy szerinrésszel kapcsolódva – lantioninszármazékká alakul (5).


Herbicidek


Herbicidek

A növényben maradékként megtalálható a glutamil-ciszteinil-triazinrész is – tehát nem szükségszerűen alakul tovább –, valamint az ezután felírt vegyületek. Az állati szervezetben a klór-amino-triazinok detoxifikációja nagyon hasonlóan játszódik le. Az aktinit PK jobban oldódik vízben, ezért szárazabb időjárási viszonyok mellett megbízhatóbb eredményt ad, mint az aktinit DT. Mindkettő hátránya a túlságos stabilitás, és mivel nem mosódnak le, éveken át érzékelhető a hatásuk, ami gátolja a vetésváltást. Ezért használatukat meghatározott feltételekhez kötötték, korlátozták (pl. monokultúrás termesztésnél sem haladhatja meg a hatóanyag és a maradék együttes mennyisége a 2,5–4,0 kg/ha értéket). A többéves monokultúrás használat eredményeként számos gyomnövénynél rezisztens biotípusok jelentek meg, amelyek az aktinit DT és PK egész nagy dózisát is jól tűrik. Természetesen nemcsak a triazinszármazékokkal szemben tapasztalható a rezisztencia. Az Euglenának pl. ismert olyan biotípusa, amely a DCMU-ra rezisztens, a nála sokkal gyengébb inhibitorként ismert o-fenantrolinnal szemben pedig sokkal érzékenyebb. Az érzékenység aránya 1000 a 6-hoz, azaz 166-szor érzékenyebb az o-fenantrolinnal szemben. Megfigyelték, hogy e biotípusnak sem a detoxifikálási sebessége nem nőtt, sem a permeabilitása nem változott a DCMU-ra érzékeny Euglenával szemben. Chlamidomonas reinhardii mutáns esetében a DCMU és a CMU iránti rezisztencia tízszer nagyobb, mint az atrazin és simazin iránti, ugyanakkor bromacillal szemben (egy hazánkban nem engedélyezett uracilszármazék) egyáltalán nem rezisztens. A Chenopodium album-populációban atrazinrezisztens, de DCMUra érzékeny biotípust találtak. Hazánkban az egyik legnagyobb problémát az Amaranthus triazinrezisztens biotípusainak elterjedése jelenti. A rezisztens biotípus nem azért ellenálló, mert lebontja a klór-amino-triazin herbicideket, hanem mert a kloroplasztja érzéketlen e vegyületekkel szemben. A kukorica kloroplasztja ugyanolyan érzékeny, mint pl. a búzáé vagy a zabé (amelyek a triazinszármazékok iránt nagyon érzékeny növények közé tartoznak). A rezisztens Amaranthus kloroplasztjának fotoszintetikus elektronáramlására gyakorlatilag nem vagy alig hatnak e herbicidek. Említettük már, hogy a fotoszintetikus elektronáramlás vagy ismertebb nevén a második pigmentrendszer fényreakciója, illetve röviden csak második fényreakció (2. FR) viszonylag könnyen és szemléletesen mérhető a 2,6-diklór-fenol-indofenol (DPIP) redoxireakciójával:


Herbicidek

A fényelnyelés maximuma 580 nm-en van, a hullámhossz növekedtével a fényelnyelés csökken, 770 nm-en ez az érték gyakorlatilag nulla. A változás jól mérhető az 580nm-en jelentkező extinkciók különbségével, illetve jól szemléltethető az 580és 770 nm közötti fényelnyelés különbségével. A mérés elve a következő: két küvettába azonos, DPIP-t tartalmazó kloroplasztot öntünk. Fényelnyelésük természetesen azonos. Majd az egyik küvettát meghatározott ideig megvilágítjuk, a másikat sötétben tartjuk. Minél erőteljesebb a 2. FR, annál jobban elszíntelenedik a megvilágított minta, a két küvetta között mérhető extinkció különbsége tehát a 2. FR mértékére utal. Ha ugyanezt megismételjük herbicid jelenlétében, amennyiben a herbicid gátolja a fotoszintetikus elektronáramlást, a megvilágítás hatására bekövetkező elszíntelenedés mértéke, tehát a sötétben tartott mintához viszonyított extinkciókülönbség csökken. A legegyszerűbb esetben a herbicid hatását a „vak”, azaz a herbicidet nem tartalmazó mintához viszonyítjuk, és nem szükséges abszolút értékében – a DPIP móljainak a klorofill móljaira vonatkoztatott számértékben – megadnunk a herbicid hatást. A 71. táblázatban különböző növények azonos (20 μmol/1) klorofilltartalmú kloroplasztjai aktinit PK hatására bekövetkező 2. FR értékének változását tüntetjük fel (30 μmól DPIP jelenlétében) a kezeletlen kloroplaszt százalékában. (A szerző mérései.)

71. táblázat - Különböző növények második fényreakció-értékének változása kloroplasztszuszpenzióban 50 mmol/l aktinit PK hatására Növény

2. FR csökkenése a kezeletlen %-ában

Zab

86,0

Amaranthus (konyhakerti)

85,0

Kukorica

89,2

Rezisztens Amaranthus retroflexus 3,5 A kísérleti növény kora, a kloroplasztkészítés körülményei a számértékek változását ugyan előidézhetik, de a tendencia nagyon jól szemlélhető. Jól látható, hogy az érzékeny növények 2. FR értékéhez hasonlóan a kukoricakloroplaszt is nagyon érzékenyen viselkedik nagy dózisú (50 μmol/l) aktinit PK-kezelésre, míg a többéves monokultúrás kukoricatábláról szedett, tehát triazinszármazékokra rezisztens Amaranthus kloroplasztja az aktinit PK iránt érzéketlen.


Herbicidek

Azt a tényt, hogy a triazinszármazékok iránt rezisztens Amaranthus retroflexus érzékeny a karbamidszármazék herbicidekkel szemben, jól szemlélteti a megvilágított és nem világított minták differenciaspektruma, amelyet az ábrán tüntettünk fel.

64. ábra - Triazinszármazékok iránt rezisztens Amaranthus retroflexus 2. fényreakcióértékének szemléltetése. A sötétben tartott megvilágított DPIP-tartalmú kloroplasztszuszpenziók fényelnyelésének különbsége 580 és 770 nm között. 1. kezeletlen, 2. 10 mmol/l aktinit pk-val, 3. 10 mmol/l linuronnal kezelve

Az ábrából jól látható, hogy a triazinszármazékok iránt rezisztens Amaranthus retroflexus a karbamidszármazék linuronra érzékeny. Ugyanilyen görbét kaptunk a több éven át triazinszármazékokkal kezelt gyümölcsösből származó kanadai betyárkóró (Erigeron canadensis) kloroplasztszuszpenziójával is, ami arra utal, hogy várható több, eddig még nem vizsgált növénynél is rezisztens biotípus megjelenése. Az azonos helyen ható karbamid- és triazinszármazékok iránti eltérő érzékenységet kezdetben nem lehetett értelmezni. A második pigmentrendszer elektronakceptorait (Q és B) borító fehérje felismerésével már megmagyarázható a rezisztencia jelensége is. Említettük, hogy ha a kloroplasztszuszpenziót enyhe tripszines kezelésnek vetik alá, akkor ennek 2. FR-készsége csak kismértékben csökken, ugyanekkor meghatározott herbicidek iránt érzéketlenné válik. A 120 μg klorofillt tartalmazó kloroplasztot 8 percig 8 μg tripszinnel kezelve megszűnik az érzékenység karbamid-(diuron), triazin-(atrazin), fenil-karbamát-(barban), acil-anilid-(propanil), triazinon-(metribuzin), uracil-(lenacil), piridazinonszármazék (piramin) herbicidekkel szemben. Zárójelben a vizsgált herbicidet tüntettük fel, ezek nem mindegyike engedélyezett hazánkban, de a levont következtetés egy-egy vegyületcsoportra érvényes. A vizsgált vegyületek képviselik azokat a csoportokat, melyeket márkorábban is a 4. helyen gátló vegyületek közé soroltunk. Ezek mindegyike kompetitív módon működött a DCMU-val szemben is. Azaz radioaktív DCMU-t adva a kloroplaszthoz, az a kloroplaszt membránján megkötődött. E vegyületek bármelyikét is adták az így kezelt kloroplaszthoz, jól mérhető volt a versengés eredményeként az oldatban megjelenő, korábban membránhoz kötött DCMU mennyiségének növekedése. Az elmondottak alapján úgy értelmezzük az eltérő érzékenységet, hogy a Q és B fölött elhelyezkedő fehérjén egy-egy herbicidnek három helyen kell megkötődnie. A három hely nem azonos mindegyik itt ható vegyületcsoportra. Egy-egy kötőhely megszűnése csak azt a vegyületcsoportot érinti, amelynek ezzel megszűnt egy kötőhelye, míg azokat, amelyek nem itt kötődnek, nem befolyásolja a változás. A leírtakat az ábrán szemléltetjük.

65. ábra - Kötőhelyek sematikus ábrázolása


Herbicidek

Az egyszerűség kedvéért most csak öt lehetséges kötőhelyet tüntettünk fel. Amennyiben valamely rezisztens biotípusú növényben az 1-gyel jelzett kötőhely átalakul pl. úgy, hogy a fehérjében ide más aminosav épül, úgy csak a triazinszármazékok megkötődése csökken vagy szűnik meg. A 4-gyel jelzett kötőhely módosulása esetén csak a karbamidszármazékok megkötődése csökken. Az elképzelést alátámasztja az a tény is, hogy a tilakoid membránfehérjéinek gélelektroforézises szétválasztásával a rezisztens és nem rezisztens Amaranthus retroflexus membránfehérjéi között csak egészen minimális különbséget kaptak, vagyis nem a fehérje egészének megváltozásáról, hanem viszonylag kis mértékű módosulásáról van szó. A klór-amino-sz-triazinszármazék herbicidek közül hazánkban az aktinit DT és PK mellett a terbutilazin engedélyezett. Négy évnél idősebb almatermésű gyümölcsösök és szőlő gyomirtására használatos.

A klór-amino-triazinok vízben rosszul oldódnak, ezért csak gyökérherbicidként használhatók. A rossz oldékonyság miatt lassú a hatásuk, de hosszú a hatástartamuk. Nagy perzisztenciájuk miatt használatukat korlátozzák. A cianazin nem szelektív szisztemikus herbicid, melyet főleg a gyökér vesz fel, és akropetálisan a levélbe áramlik. Általános gyomirtó szerként használják kukoricában, borsóban, lucernában. Néha még búzában és árpában is alkalmazzák, főleg a kétszikű gyomok ellen hatékony. Perzisztenciája kisebb, mint a korábban e csoportban tárgyalt három herbicidé. Egy növekedési periódus alatt mikrobiológiai bomlást szenved. A talajban két hét alatt már felére csökken a hatékonysága.


Herbicidek

10.8.2. Metoxi-alkilamino-triazinszármazék herbicid A metoxi-amino-triazinokra a viszonylag jobb vízoldhatóság jellemző. Ezért levélherbicidként is használhatók, hatásuk az oldékonyság miatt gyorsabb, de a vegyületek kémiai stabilitása miatt tartós is. Nem szelektívek, ezért idősebb gyümölcsösök és szőlő gyomirtására használják őket. A terbumeton vízoldékonysága négyszer jobb, mint az atraziné.

10.8.3. (Metil-tio)-(alkil-amino)-triazinszármazékok A (metil-tio)-(alkil-amino)-triazinszármazék herbicidek oldékonysági viszonyai jobbak, mint a klórszármazékoké. Igaz ugyan, hogy a vízoldékonyság nem, de a szintén poláros metanolban és acetonban való oldékonyság közelítőleg tízszer nagyobb az itt tárgyalt vegyületek, mint az atrazin esetében. Az oldékonyság és a levélherbicidként való használhatóság között nincs közvetlen kapcsolat, de az oldékonyság növekedése a levélherbicidként való felhasználás valószínűségét növeli, azaz e vegyületek levélen át is felvehetők. A prometrin szisztemikus herbicid, levélen és gyökéren át egyaránt felvehető. Akropetálisan áramlik a gyökértől a xilémen át a levélbe. A fotoszintetikus elektronáramlás gátlása mellett az oxidatív foszforiláció gátlásáról is közöltek adatokat. Pre- és posztemergens alkalmazással számos egy- és kétszikű gyomnövényt pusztít petrezselyem-, zeller-, burgonya-, napraforgó-, sárgarépa-, lencse-, valamint fűszer- és gyógynövénykultúrában. A terbutrint a gyökér és a levél egyaránt felveszi. A legtöbb egyszikű és számos kétszikű gyomot irtja kukorica-, napraforgó-, borsó-, burgonya- és néha őszibúza-kultúrában. Toleráns növényben a lebomlásuk a metil-tiocsoport hidroxicsoporttá való oxidációjával indul és az oldallánc dealkilezésével folytatódik. Talajban mikrobiológiai lebontásuk hasonlóan történik. A prometrin perzisztensebb e két vegyület közül. Talajban mért féléletideje 40–70 nap, míg a terbutrin hatása a talajban már 14–28 nap alatt a felére csökken, és 3–10 hét alatt meg is szűnik herbicid tulajdonsága.

10.9. Triazinonszármazék herbicidek A metamitron és metribuzin az 1,2,4-triazin-5-on származékai.


Herbicidek

A metamitron a cukorrépa szelektív gyomirtó szere. A szelektivitás oka, hogy a cukorrépa enzimatikusan lebontja a 4-aminocsoportot. Ugyanez a lebontás megtörténik ultraibolya fény hatására is in vitro vizes közegben, de a cukorrépában való lebontáshoz – az enzim működéséhez – nincs szükség fényre.

Fény hatására vizes közegben a metribuzin is elveszti aminocsoportját, míg a metribuzint az enzim már nem képes lebontani. Maga az enzim roppant specifikus: ha a metamitron metilcsoportját etilre cserélik, megmarad a jó fotoszintetikus inhibitor hatás, de a cukorrépa már nem képes lebontani az aminocsoportot. A metribuzint a burgonya, paradicsom, lucerna, szója vegyszeres növényvédelmére használják. Főleg a kétszikű gyomok ellen hatékonyak, bár kisebb mértékben az egyszikűekre is hatnak. A hexazinon a szimmetrikus triazin oxoszármazéka. Kontakt herbicid, a levél abszorbeálja, főleg, ha a gyökéren kötődik meg, úgy akropetálisan vándorol a növényben. Számos egy- és kétszikű gyom és nagyon sok évelő gyom ellen hatásos. Erdei fenyő, fekete fenyő védelmére alkalmazzák a leggyakrabban.

10.10. Bipiridiliumszármazék herbicidek A lombtalanító herbicidek legfontosabb csoportját a bipiridiliumszármazékok képviselik. Defóliáló hatást különböző oxidáló és redukáló vegyületek is előidéznek, ezekből azonban nagy dózis szükséges, használatuk költséges. Számos növekedésszabályozó herbicid, így a 2,4-D is mutat defóliáló hatást, az etilén defóliáló hatását etefon alkalmazásával bizonyos körülmények között használni is szokták. Mint defóliáló herbicidek azonban a dipiridiliumszármazékok a legaktívabbak. Az 1-es gátló helyen fejtik ki inhibitáló hatásukat, a fotoszintetikus elektronáramlást a ferredoxin környezetében gátolják úgy, hogy a ferredoxin helyett a dipiridiliumion veszi fel az elektront. Vízben oldódó hatóanyagok, a 333 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Herbicidek

növény levélzete veszi fel a herbicidet. Semmiféle szelektivitásuk nincs, minden zöld növényt elpusztítanak, amelynek a levélzetére jutnak. Magas növények alatt levő gyomok pusztítására szokták felhasználni őket, ilyenkor csak arra kell vigyázni, hogy a kultúrnövény levelére ne jusson a permetléből. Felhasználhatók ezenkívül vetés előtti gyomirtásra is, valamint totális gyomirtó szerként. Nagyon fontos felhasználási területük a lombtalanítás a gépi betakarítás előtt, ezenkívül deszikkálásra is jól használhatók. A kvaterner ammóniumiont tartalmazó piridiliumion több módon is kapcsolódhat egymással, ezek közül azonban csak a 2,2'- és a 4,4'- kötésmóddal létrejött bipiridiliumion bizonyult hatékonynak.

A 2,2'- és 4,4'- kötésmóddal létrejött bipiridiliumion vízben stabilis oldatot ad, és ezen kívül hajlamos arra, hogy egyetlen elektront felvegyen, és szabad gyökiont létesítsen; a redoxipotenciál értéke (–0,3 és –0,5 V közötti érték) is alkalmas arra, hogy a ferredoxin környezetében hasson. A 3,3'-bipiridiliumion nem képes egyetlen elektron felvételére, ezért nem is használható herbicidnek. Számos gyűrűs változatot próbáltak ki, köztük kondenzált gyűrűs származékokat is, valamint az 1‚4'-kötéstípusú bipiridiliumsókat, ezek mindegyike hatástalanabbnak bizonyult, mint a 2,2'- és 4,4'-kötésmódú vegyületek. Hazánkban két hatóanyag volt engedélyezett e csoportból, a diquat és a paraquat, amelyek két pozitív töltésű iont alkotnak, s ezek anionnal sókat képeznek. A paraquat nincs felsorolva az engedélyezettek listáján, de a működésüket ezen tanulmányozták, ezért indokolt megemlítenünk.

A gyors hatást, a klorofill nagyon gyors elszíntelenedését a levegő jelenlétében képződő hidrogén-peroxidnak tulajdoníthatjuk. A redukált bipiridiliumsók ugyanis oxigén jelenlétében a molekuláris oxigénnel reagálnak, és azt hidrogén-peroxiddá alakítják. A folyamatot a következő reakcióegyenlet szemlélteti.

Az „A” gyűrűben nem történt változás, a „B” gyűrűrész kötési rendszere egy elektront felvéve átrendeződik, ennek az lesz az eredménye, hogy a „B” gyűrű 4. szénatomja egy párosítatlan elektronnal fog rendelkezni, ezt jelöltük a gyűrű melletti ponttal. A „B” gyűrű tehát szabad gyököt, míg az „A” gyűrű pozitív töltést tartalmaz, így jött létre a szabad gyökion szerkezet. Ez a szerkezet roppant reakcióképes vegyületet eredményez. A herbicidaktivitás egyik feltétele az is, hogy a két gyűrű egy síkban helyezkedjen el. A más rendszerű bipiridiliumiont tartalmazó vegyületek vagy nem sík elrendezésűek, vagy nem stabilis a gyökion szerkezet, vagy


Herbicidek

túlságosan nagy a térigényük, ezért kevésbé aktívak. A 2,2'-, a 4,4'- és a 2,4'-bipiridiliumsók stabilisak, mert ezeknél a párosítatlan elektron és a pozitív töltés átrendeződésével delokalizálttá válik a párosítatlan elektron. A gyökion szerkezet nagyon reakcióképes lévén, a levegő molekuláris oxigénjével is reagál:

A képződött peroxidion akár a jelen levő hidrogénionokkal reagálhat hidrogénperoxid képződése mellett, vagy más jellegű peroxidok képződnek: 2H++O22– = H2O2 A képződött peroxidok nagyon gyorsan megindítják a pigmentek és lipidek oxidációját, ami a klorofilltartalom csökkenésében néhány óra múlva már jól érzékelhető. A diquat-dibromid mind gyomtalanításra (arankairtás), mind burgonya, lucerna, vörös here, fehér here lombtalanítására (magtermesztés esetén), szója, borsó lombtalanítására használható. Ezenkívül rizs, kukorica, napraforgó, olajlen és repce deszikkálására alkalmazzák. A paraquat-dikloridot vetés előtti gyomirtásra, gyümölcsösben, szőlőben sorok és sorközök gyomirtására, valamint ugyanilyen céllal faiskolákban, erdei csemetekertekben használták.

10.11. Egyéb fotoszintézist gátló herbicidek A bentazon esetében is megtalálható az sp2 hibridizációjú C és N közötti kötés, tehát ez is a fényreakció 4. gátló helyén hat. Szerkezetében az uracilszármazék lenacilra és terbacilra hasonlít, de a gyűrűben még egy heteroatom található, azaz e vegyület a tiadiazinon gyűrűt tartalmazza, ezért nem lehetett az eddig felsorolt vegyületek között megemlítenünk. Kontakt herbicid főleg a levelek abszorbeálják, de a növényben nagyon gyenge a mozgása. Ha a gyökér köti meg, akkor akropetálisan mozog a xilémben. Főleg kétszikű gyomok irtására használják szója-, len-, kukorica-, bab-, borsó-, rizs- és cirokkultúrában.

A propizamid esetében is megtalálható az sp2 hibridizációjú C és N közötti kötés a nyíltláncú rész -CO-NHcsoportjában. Az eddigi kémiai csoportokba azonban nem lehet besorolni. Szisztemikus herbicid, amelyet a gyökér vesz fel, és innen áramlik a levelekbe. Számos egy- és kétszikű fűfélét és sok kétszikű gyomot irt négy évnél idősebb alma-, körte-, szőlőkultúrában. Számos más kultúrában is használható, így málna-, ribiszke-, lóhere-, lucerna-, cukorrépa-, dísznövény- vagy erdészeti kultúrában. A saláta érzékeny e hatóanyaggal szemben, de inkább csak nagyobb dózis esetén. 335 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Herbicidek


13. fejezet Növényi növekedésszabályozók E vegyületekre jellemző, hogy a növény növekedésére, fejlődésére vannak hatással, de nem herbicidként használják őket. A növényvédelem szempontjából mégis fontos szerepet töltenek be. Az engedélyezési listában szereplő sorrend (abc sorrend) szerint vesszük sorra őket. A daminozid mint növényi növekedésszabályozó (plant growth regulator) csökkenti a nodiumok közti növekedést, azaz rövidebb, tömörebb lesz a növény. A növény levelei abszorbeálják, és végigvándorol az egész növényen. Felhasználják dísznövények termesztésénél és vörös here, lucerna magtermesztésénél termésszabályozásra.

A dimetipin defóliáns és deszikkáns hatású és a növény epidermiszében a fehérjeszintézisre van hatással. Érésgyorsításra és deszikkálásra használják napraforgó-, szója-, rizs-, borsó-, repce-, burgonya- és kukoricakultúrában. Csökkenti a magok nedvességtartalmát kukoricában, rizsben, repcemagban, napraforgóban.

Az etefonról már volt szó az 5.1.1.5 fejezetben. Szisztemikus hatású növényi növekedésszabályozó. Az egész növényben szétterjed, és etilénre bomlik, ez az etilén fejti ki érésgyorsító hatását, amit főleg gyümölcsfáknál használnak ki. Virágkötődés elősegítésére uborkánál, érésszabályozásra paradicsomnál és paprikánál, gépi betakarítás elősegítésére szilvánál, cseresznyénél, meggynél és ribiszkénél használják. Kalászosoknál és kukoricánál a megdőlés megakadályozására, fiatal almafáknál a virágkezdemény fejlődésének serkentésére is használható, A ftalanilsavat a terméskötődés fokozására használják paradicsom-, paprika-, bab-, borsó-, lencse-, szója-, lucerna-, bíborhere-, rizs-, meggy-, szőlő-, alma-, napraforgó-kultúrában.


Növényi növekedésszabályozók

A heptopargil sokat ígérő termésfokozó hatóanyag. Magok kezelésével használják kukorica, rizs, cukorrépa esetében. Pre- vagy posztemergens használattal bab, borsó, kukorica, napraforgó és különböző zöldségfélék esetében alkalmazzák. Az indolvajsav mind a sejtosztódásra, mind a sejtnyúlásra hat. Láttuk, hogy az indolecetsav a természetes növényi hormon, az auxin. Az indolvajsav minden valószínűség szerint indolecetsavra bomlik a növényben, hiszen a zsírsavak – mint láttuk a fenoxivajsav lebomlásánál – két szénatomonkénti, acetilcsoport alakban való lebomlása indolecetsavhoz vezet. Dugványok gyökérfejlődése elősegítésére használatos.

A klórmequatról (CCC) szintén volt már szó az 12.1.1.2. fejezetben. Láttuk, hogy a gibberellinszintézis gátlásával fejti ki hatását. A szár megrövidül és megerősödik, hatására a növény szilárdabbá válik. A fejlődési ciklusra is hat, a virágzásra, érésre van befolyással. Növeli a klorofill és a gyökér képződését. Búza, rozs, árpa és triticale esetében a rövidebb és erősebb szár miatt csökkenti a dőlést, dísznövényeknél elősegíti az oldalágak képződését és a virágzást. Megelőzi a körte, barack, szilva érés előtti lehullását. A maleinsav-hidrazidot mind a gyökér, mind a levél képes felvenni, a növényben áramlik. Gátolja a sejtosztódást a merisztéma részben, de nincs hatással a sejtnyúlásra. Van némi herbicid hatása is. A gyepek, bokrok és fák növekedésének gátlására használható. Burgonya, hagyma, répa tárolása során csírázásgátlásra alkalmazzák a leggyakrabban. 2,4-D-vel együtt alkalmazva herbicidként használják. Felhasználható a dohány hónaljhajtásainak fejlődésgátlására is.

A normál dekanol el nem ágazó, tíz szénatomos alkohol. Vagy önmagában, vagy n-oktanollal (el nem ágazó, nyolc szénatomos alkohollal) keverve használják. Legfontosabb felhasználási területe a dohány kacsképződésének gátlása. A paklobutrazol levélen, száron, gyökéren egyaránt felvehető, a növényben a merisztéma részhez áramlik. A gibberellin bioszintézisét gátolja, és ezzel a sejtosztódás mértékét csökkenti, zömökebb növényt hoz létre, egyúttal fokozza a virágzást és gyümölcsképződést. Már kémiai szerkezetében is nagyon emlékeztet a triazolszármazék fungicidekre, és valóban rendelkezik némi fungicid aktivitással is. Gyümölcsfák növekedésének csökkentésére, a gyümölcsmennyiség (virágrügyképződés) fokozására, a pázsitok növekedésének csökkentésére is felhasználható.


Növényi növekedésszabályozók

Az unikonazol a száron és gyökéren át vehető fel, és a növényben a xilémen áramolva a növekvő részekhez vándorol. Ez is a gibberellin bioszintézisét gátolja. A vegetatív növekedést gátolja, fokozza a virágzást, ezt a tulajdonságát főleg dísznövényeknél használják. Fáknál a vegetatív növekedés csökkentésére, a metszés szükségletének csökkentésére alkalmazható.


14. fejezet A kultúrnövényt valamely herbicid hatásától megvédő vegyületek E vegyületek elnevezése sem egységes. Korábban az ellenszer fogalom latin nevével antidotumnak hívtuk őket. Ma az angol irodalomban a „herbicid safener” fogalom használatos. A safe szó veszélytelent is jelent, azaz ez a szóösszetétel a herbicidet veszélytelenné tevő vegyület fogalmát jelenti. A legkifejezőbb talán a kultúrnövényt „védő” vegyület fogalom lehet. E vegyületek hatásával kapcsolatban négy hipotézis ismert. Az első elképzelt hatásmechanizmus szerint a védő a herbicid felvételében vagy a növényben való áramlásban idéz elő zavart. A második elképzelés szerint a védővegyület verseng a herbiciddel a megfelelő receptoron való megkötődésért. A harmadik feltételezés szerint a védővegyület gyorsítja a herbicid növényen belüli lebomlását. A negyedik hipotézis e három korábbi folyamat kombinációját tartja valószínűnek. A második és harmadik hipotézis csak akkor jöhet szóba, ha a védővegyület és a herbicidmolekula között számos hasonló jelleg található, mert sem a versengés, sem a fokozott lebomlás elősegítése nem képzelhető el másként. A védő és herbicid közötti szerkezeti hasonlóságra számos adat utal. Természetesen nem feltétlenül a kémiai képlet hasonlóságáról van szó, hanem a molekula háromdimenziós térszerkezetének hasonlóságáról. Ekkor viszont nem szükséges, hogy a molekula atomjai azonosak legyenek egy-egy térszerkezetet biztosító részen belül. Arról van ugyanis szó, hogy a védővegyület térszerkezetét biztosító molekularészletének atomjai eltérnek a klóracetanilid-származék és a tiolkarbamát-származék herbicidek atomjaitól. A tiolkarbamát-származékoknál eredményesen használt védővegyület eredményesen védi a kukoricát a klóracetanilid-származék herbicidekkel szemben is. A háromdimenziós térszerkezet vizsgálata azonban nagy hasonlóságot mutatott e két herbicidcsalád és a védővegyületek térszerkezete között. Az egyik legrégibb antidótum a diklórmid. Az EPTC és vernolát nevű tiolkarbamát-származék herbicid hatásával szemben megvédte a kukoricanövényt. Később azonban kiderült, hogy eredményesen védi a kukoricát a klóracetanilid-származék herbicidekkel szemben is. A tiolkarbamátszármazék herbicidek esetében 12 : 1 a herbicid : diklórmid szokásos aránya.

Az AD-67 és MG-191 a klóracetanilid-származék herbicidek mellett is használt védővegyület. Acetoklór és alaklór mellett használva a kukorica kultúrnövényt védik, de mindkettőt alkalmazzák a tiolkarbamát-származék EPTC mellett is a kukorica károsodásának megakadályozására. Az MG-191-et nagyobb, közelítőleg 5 : 1 (herbicid : antidótum) arányban alkalmazzák. Az AD-67-et kukorica védelme esetén az acetoklórral 10 : 1 (herbicid : védővegyület) arányban használják. Kukorica védelme esetén, ha EPTC a herbicid mind az AD-67et, mind az MG-191-et 10 : 1 arányban alkalmazzák. A herbicid és a védővegyület molekulaszerkezetének hasonlósága a kukorica azonos receptorának azonos helyén való megkötődését valószínűsíti.


A kultúrnövényt valamely herbicid hatásától megvédő vegyületek

A kloquintocet-mexil a kalászosok védelmét szolgálja a klodinafop-propargil nevű herbicid ellen. A klodinafop mint ariloxi-fenoxi-propionsav-származék herbicid az acetil-CoA-karboxiláz enzim működését gátolja, azaz a lipidek képződése szűnik meg jelenlétében. A klodinafopot egyszikű-, kalászoskultúrában használják, azonban a kultúrnövény is megsínyli a herbicidkezelést, e hatás ellen véd a kloquintocet-mexil. Meggyorsítja kalászosokban a klodinafop-propargil lebomlását.

A vegyületnek a mexil (1-metil-hexil) észterét szokták használni. A fenklorazol búzában meggyorsítja a fenoxaprop-etil, illetve fenoxaprop-P-etil lebomlását, ezzel jóval gyorsabbá válik a búzát is károsító herbicid nem toxikus termékké alakulása. Ezzel megakadályozza a növekedés visszatartását, a levelek elszíntelenedését és a klorózist. Búzában, durumbúzában, rozsban és triticaléban is alkalmazzák az említett két herbicid mellett. Meglehetősen nagy dózisra van szükség belőle, a herbicid : fenklorazol aránya 2 : 1. A fenoxaprop nevű herbicid szintén ariloxi-fenoxi-propionsav származék, azaz a lipidek szintézisét gátolja.


15. fejezet -

Talajfertőtlenítők

A talajfertőtlenítés célja, hogy a talajban élő káros hatású szervezeteket – amelyek lehetnek mikrobák, állati eredetű kártevők és gyomnövények is – elpusztítsuk. Általában azok felelnek meg e célnak, amely vegyületek elég jól gázosodnak és a peszticid gázai a talaj kapillárisait is betöltve hatnak. Nem gázosodó peszticid esetén túlságosan nagy mennyiséget kellene alkalmazni a megfelelő hatás eléréséhez. A másik követelmény az szokott lenni, hogy a talajfertőtlenítő szernek ne legyen nagy a perzisztenciája, azaz a természetes „talajélet” hamar visszaálljon. Ha csak apró állati kártevők, rovarok elpusztítása a cél, akkor jól gázosodó inszekticideket, így például lindánt, néhány szerves foszforsavszármazék hatóanyagot, például fenitrotiont, malationt vagy karbamátszármazék inszekticidet, például karbofuránt, karboszulfánt, a piretroidok közül a teflutrint használják. Valódi talajfertőtlenítőknek azokat a vegyületeket tekintjük, amelyek a talajban mind a mikrobákat, mind az állati kártevőket, mind a növényeket, növényi magvakat elpusztítják. A metam a talajban metil-izotiocianáttá bomlik, ami toxikus hatású. Fungicid, inszekticid, nematocid és gyommag elleni hatása egyaránt jelentős. A dazomet gyűrűs vegyület, amely a talajban szintén metilizotiocianáttá bomlik, a képletben be is jelöltük a metil-izotiocianáttá alakuló részt. Ennek is érvényesül a fungicid, inszekticid, nematocid és csírázó gyommagok elleni hatása.


16. fejezet -

Rodenticidek

A rágcsálók irtására egymástól eltérő hatású szereket használnak. Ha a rágcsálót föld alatti járatában akarják elpusztítani, a régi, füstös lőpor hatóanyagaiból álló keveréket használnak. A KNO 3, kénpor és faszénpor elegye például hörcsög járatába helyezve és meggyújtva mérgező gázokká (SO 2, CO) ég el, a nem mérgező, de az oxigént a járatból kiszorító CO2 hatása sem elhanyagolható. Szintén a járatba helyezik a mérgező foszforhidrogénné (PH3) alakuló vegyületeket. A cink-foszfid (Zn3P2) víz hatására alakul foszfor-hidrogénné. Zn3P2 + 6 H2O = 3 Zn(OH)2 + 2 PH3 Kukoricaszemre viszik fel a cink-foszfidot, és néhány szemet a mezei pocok járatába helyeznek. A kalcium-foszfidot (Ca3P2) nem csalétekként használják, hanem magát a hatóanyagot a pocok, ürge, hörcsög járatába helyezve a járatot elföldelik. A talaj nedvességtartalma miatt keletkező, gáz alakú foszfor-hidrogén végez a rágcsálóval. A hatóanyagok másik csoportját alkotják azok a vegyületek, amelyeket a mezei pocok mellett a ház körül élő egér, patkány irtására is használnak. A K-vitamin nagyon fontos szerepet játszik a véralvadásban. A K-vitamin antagonistái a kumarin és indán származékai. A humán gyógyászatban főként a kumarin származékait használják a véralvadás gátlóiként.

Madarakra és kérődzőkre nem vagy kevéssé hatnak, mint láttuk, a melegvérűekre igen. A rágcsáló által kedvelt magra, pl. kukoricára felvíve azok használhatók jól, amelyek a rágcsálóban nem váltanak ki undort vagy félelmet a csalétekkel szemben. A véralvadás gátlásával az érfalat is áteresztővé teszik, a rágcsáló belső vérzés következtében pusztul el. Melegvérűeknél esetleg előforduló mérgezés esetén K-vitamint használnak ellenszerként. Hazánkban mindkét vegyületcsoportból engedélyezett egy-egy hatóanyag. Kumarinszármazék a brodifakum, indánszármazék a klórfacinon.


17. fejezet -

Molluszkicidek

A puhatestűek között a csigák okoznak leginkább mezőgazdasági kárt. A vízben élő puhatestűek ember és állat között közvetítenek fertőző élősködőket. A csigák irtására elvileg néhány inszekticid is képes (karbamátszármazékok, néhány foszforsavszármazék). Gyakorlatilag azonban két, kimondottan csigák ellen kifejlesztett készítményt szokás használni, a metaldehidet és a merkaptodimeturt. A metaldehidnek gyomor és kontakt hatása van a puhatestűekre. Kontakt hatása renyhe mozgást idéz elő, ezt a puhatestű fokozott váladékképződéssel igyekszik kompenzálni, de ez a fokozott váladékképződés kiszáradáshoz vezet. Csupasz és házas csigák ellen egyaránt hatékony. Nem fitotoxikus, ha nem visszük a növény levelére a szert. Szájon át bejutva az emlősök szervezetében is gyomor- és bélirritációt okoz, savtúltengéssel. A merkaptodimetur vagy más néven metiokarb karbamátszármazék hatóanyagként acetil-kolin-észterázgátló. Nem szisztemikus hatású inszekticid és akaricid is, egyúttal madárriasztó (repellens). Főleg a meztelen és házas csigák ellen használják, bár számos hernyó és talajlakó kártevő ellen is hatásos. Rovar kártevők ellen magok csávázásával is használják kukorica, repce, répa esetén. Molluszkicidként is az idegtevékenység gátlásával hat.


18. fejezet - Felhasznált irodalom 1. Agrokémia Almássy Gy. – Máté F. – Zádor Gy. (1977): Műtrágyák. Műszaki Könyvkiadó, Budapest Amberger, A. (1983): Pflanzenernährung. Ulmer Verlag, Stuttgart Ábrahám I. (1980): A szerves trágyák kezelése és felhasználása. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Baranyai F. – Fekete A. – Kovács I. (1987): A magyarországi talajtápanyag-vizsgálatok eredményei. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Bergmann, W. (1979): Termesztett növények táplálkozási zavarainak előfordulása és felismerése. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Bergmann, W. (1988): Ernährungsstörungen bei Kulturpflanzen. Gustav Fischer Verlag, Jena Buzás I. (1987): Bevezetés a gyakorlati agrokémiába. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Csaba L. – Kiss O. – Szinay M. – Vermes L. (1978): Hígtrágya-hasznosítás. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Debreczeni B. (1979): Kis agrokémiai útmutató. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Debreczeni B. – Debreczeni B.-né (1994): Trágyázási kutatások 1960–1990. Akadémiai Kiadó, Budapest Fekete Z. – Hargitai L. – Zsoldos L. (1967): Talajtan és agrokémia. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Finck, A. (1992): Dünger und Düngung. VCH Verlagsgesellschaft. BRD. Füleky Gy. (1999): Tápanyaggazdálkodás. Mezőgazda Kiadó, Budapest Dr. Gleria J. (1959): Mezőgazdasági kémia. Akadémiai Kiadó, Budapest Győri D. (1984): A talaj termékenysége. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Karlinger J. (1987): Folyékony műtrágyák. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Loch J. – Nosticzius Á. (1992): Agrokémia és növényvédelmi kémia. Mezőgazda Kiadó, Budapest Marschner, H (1986): Mineral nutrition of higher plants Academic Press. London Mengel, K. (1976): A növények táplálkozása és anyagcseréje. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Mengel, K. (1991): Ernährung und Stoffwechsel der Pflanze. Gustav Fischer Verlag, Jena Mengel, K. – Kirkby, E. A. (1987): Principles of Plant Nutrition. International Potash Institute, Bern Pais I. (1980): A mikrotápanyagok szerepe a mezőgazdaságban. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Pethő M. (1984): Mezőgazdasági növények élettana. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Pethő M. (1996): Mezőgazdasági növények élettana. Akadémiai Kiadó, Budapest Sarkadi J. (1975): A műtrágyaigény becslésének módszerei. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Scheffer, F. – Schachtschabel, P. (1989): Lehrbuch der Bodenkunde. Enke Verlag, Stuttgart Schmalfuss, K. (1963): Pflanzenernährung und Bodenkunde. S. Hirzel Verlag, Leipzig Stefanovits P. – Filep Gy. – Füleki Gy. (1999): Talajtan. Mezőgazda Kiadó, Budapest


Felhasznált irodalom

Tisdale, S. L. – Nelson, W. L. (1966): A talaj termékenysége és a trágyázás. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest

2. Növényvédelmi kémia A Journal of Agricultural and Food Chemistry (American Chemical Society kiadása Washington) című tudományos folyóirat 1980–2000 közötti számai. A Plant Physiology (American Society of Plant Physiologists kiadása 15501 Monona Drive Rockville) című tudományos folyóirat 1980–2000 közötti számai The Pesticide Manual 8th Edition The British Crop Protection Council. Thornton Heath U.K. 1987 The Pesticide Manual 9th Edition. The British Crop Protection Council. 1991 The Pesticide Manual 10th Edition. The British Crop Protection Council. 1994 The Electronic Pesticide Manual (Eleventh Edition) Version 1.0 The British Crop Protection Council. 1998 Növényvédő szerek, termésnövelő anyagok 2000. A Földművelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztérium Növényvédelmi és Agrár-környezetgazdálkodási Főosztályának kiadványa. Budapest 2000. Audus, L. I. (Ed.): Herbicides (I., II.) Academic Press, London, New York, San Francisco 1976 Benedek P. – Király Z. – Kovács J. – Reisinger P. (1997): A növényegészségügy jelene és kilátásai. MTA Agrártudományi Osztály Budapest és Pannon Agrártudományi Egyetem Mezőgazdaságtudományi Kar Mosonmagyaróvár kiadványa, Mosonmagyaróvár Bordás S. (1967): Veszélyes növényvédő szerek. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Corbett J. R. (1974): The Biochemical Mode of Action of Pesticides. Academic Press, London, New York Geissbühler, H. (Ed.) (1979): Advances in Pesticides Sciences (I., II., III.) Pergamon Press, Oxford, New York Glits M. – Horváth J. – Kuroli G. – Petróczi I. (1997): Növényvédelem. Mezőgazda Kiadó, Budapest Hunyadi K. – Béres I. – Kazinczi G. (2000): Gyomnövények, gyomirtás, gyombiológia Mezőgazda Kiadó, Budapest Kádár A. (szerk.) (1982): Gyomirtás – vegyszeres termésszabályozás. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest Matolcsy Gy. – Nádasy M. – Andriska V. (1988): Pesticide Chemistry. Akadémiai Kiadó, Budapest Nádasy M. (1979): Növényvédőszer-kémia (I., II.). Jegyzet. Agrártudományi Egyetem, Keszthely Pallos F. M. – Casida J. E. (1978): Chemistry and Action of Herbicide Antidotes Academic Press, New York, San Francisco, London Terényi – Jozepovits – Matolcsy (1967): Növényvédelmi Kémia. Akadémiai Kiadó, Budapest Tölgyessy J. – Lesny J. – Szakál P. (2000): Radionuklidok a Mezőgazdaságban és az Élelmezésiparban. Jegyzet. Nyugat-Magyarországi Egyetem, Mezőgazdaságtudományi Kar Mosonmagyaróvár Zweig G. (Ed.) (1977): Analytical Methods for Pesticides and Plant Growth Regulators (VII., IX.). Academic Press, New York, San Francisco, London


Agrokémia és növényvédelmi kémia Loch, Jakab Nosticzius, Árpád

Recommend Documents