HULLADÉK RÉZ-SZULFÁT OLDATBÓL ELŐÁLLÍTOTT RÉZ-KOMPLEX HATÁSA, AZ ŐSZI KÁPOSZTA REPCÉRE (BRASSICA NAPUS L.)
SZAKÁL P.1 - PÉNTEK A.1 - BARKÓCZI M.1 – SZAKÁL T.1 1,
Nyugat-magyarországi Egyetem, Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Kar, 9200 Mosonmagyaróvár, Vár 2.
Bevezetés A nyomelemek között a réz nélkülözhetetlen, esszenciális elem a növényi táplálás tekintetében, az optimális életfolyamatok lejátszódásához (SHKOLNYIK, 1984; SHARMA et al., 2004). A mikroelemekre, igaz kis mennyiségben, de szükség van a növényi anyagcsere megfelelő működéséhez (GRUHN et al., 2000), az elem hiánya, illetve túlzott mennyisége egyaránt káros (SZAKÁL et al., 2003; SZAKÁL et al., 2005). A réz elsősorban kulcsfontosságú enzimalkotó több enzimben, és lényeges funkciója van a fiziológiai folyamatban, mint például: a fotoszintézisben és a légzésben, a szénhidrát és nitrát anyagcseréjében, a vízháztartásban, a reprodukcióban, illetve a betegségekkel szembeni ellenállásban (BERGMANN, 1993; KABATA-PENDIAS, 2011). A réz élettani hatása a kis ionátmérőjének, de ennek ellenére nagy atomtömegének, változó vegyértékének, és komplexképző hajlamának tulajdonítható (KALOCSAI, 2006). ALLOWAY (2008) szerint a Cu-hiány növények széles körben elterjedt, és gyakran ez a rejtett formában marad. Ahogy megállapította, ebben a formában a Cu-hiány a leggyakoribb, és legfontosabb komoly gazdasági probléma Európában, és a világ sok más országában. A FAO kutatásai alapján, a Magyarországon a talajok felvehető réz készlete, és a növényi réz tartalmak nemzetközi összevetésben egyaránt átlagosnak minősülnek, viszont kimutatták azt is, hogy a talajok mozgékony réztartalma nemzetközi összehasonlításban is alacsony értéket mutat (SILLANPÄÄ, 1982; KÁDÁR, 2008). Fontos kiemelnünk, hogy a talajaink mikroelem mérlegét tekintve 253 t az éves hiány (SZAKÁL, 1987). A réznek komplexképző képessége és nagyobb adszobciós energiája miatt kis hányada van mozgékony formában. Ennek a mennyiségnek csak egy része található meg felvehető formában a növények számára, ami 420 mg/kg. Ez azonban az összes réztartalom csupán 1-2%-a (GYÖRI et al., 1987). Sovány kolloidban szegény talajokra jellemző a hiánya (KÁDÁR, 2008). A réz kötődik az egyes kationok közül a legerősebben az agyagásványokhoz, ezzel csökkentve a növények általi felvehetőségét (MA et al., 2006). A nővény számára felvehető mikroelemek mennyiségét,
elsősorban a talaj reakcióállapota, a pH szabályozza (WOLF, 1999; TAIZ és ZEIGER, 2010). A pH hatással van a mikrobiológiai folyamtokra. Így közvetetten a kialakuló hiányokra, és az esetlegesen megjelenő toxicitásra is nagy hatással vannak a mikrobiológiai folyamtok. A mikrobiológiai tevékenység módosítja a Cu, Zn, Mn, Al és a Mo mikroelemek oldhatóságát, és oxidációs állapotát. A szerves anyag mikrobiális lebomlásánál gyakran megfigyelhető, hogy a réz felvehetősége csökken, ez a mikrobiológiai megkötődésre utal (SCHMIDT és SZAKÁL, 2001). Magas pH értékű erősen meszes, illetve esetlegesen túlmeszezett talajokon felmerülhet a Cu, Fe, Mn, és a Zn hiánya. Ezeken a területeken kiemelt fontosságúnak tartják a levéltrágyást (SZENTPÉTERI et al., 2005). A réz sokoldalú tulajdonságát mutatja, hogy széles körben alkalmazható, például a termelésére használt különböző vezető termésnövelő anyagok, műtrágyák, és a peszticidek körében
(KABATA-PENDIAS,
2011).
Az
intenzív
gazdálkodás
következtében
megnövekedett műtrágya használat, és ennek következtében növekvő termésmennyiségek miatt, napjainkban is aktuális a mikroelemek visszapótlásának kérdése. A réz trágyázás igényének a meghatározásához elsősorban a talajok kötöttségét, és humusztartalmát veszik figyelembe. BEGMANN (1993) szerint a Cu2+-ionokat a humuszanyagok szorptívan, és komplexben erősen megkötik. A humifikát vegyületek (huminsavak, fulvosavak) a mikroelemeket komplex formában kötik u.n. fémhumát komplexek formájában. A huminsavval alkotott komplexek a nagy molekulasúly miatt kicsapódva a szilárd fázisban a növények számára kevésbé felvehetőek. Ezzel szemben a fulvósavval alkotott fémkomplexek inkább a talaj folyékony fázisában maradva a növények számára felvehetőek (KÁDÁR, 2005). Az egyes elemek felvétellét más elemek hiánya vagy jelenléte erősen befolyásolhatja a különféle antagonizmusok illetve szinergizmusok által (HAVIN et al., 2005). Rézzel gyengén ellátott talajokon nitrogén trágyázáskor csökken a növények Cu-tartalma. Összességében egy hígulási folyamat (pillanatnyi Cu:N antagonizmus) lép életbe, mivel a növekvő termés Cuigényét, a talaj nem képes tápanyag szolgáltató képességével pótolni. Amennyiben a talaj rézzel jól ellátott vagy egyidejűleg réz trágyázást is folytatunk, a nitrogéntrágyázás következtében a réz felvételi is nőni fog (RÓZSA, 2014). BERGMANN (1993) Németországban a tőrózsás 30–50 cm magas hajtásra és/vagy a virágzás elején vett kifejlett levélre 5-12 mg Cu/kg határkoncentrációkat közöl szárazanyagban. A kijutatott tápelemek hatékonysága akkor a legnagyobb, ha az egyes tápelemek koncentrációja a növényben a „kritikus” érték közeli, amely TAIZ és ZEIGER (2010) szerint, ami a maximális növekedés 90%-át biztosítja. A legnagyobb gazdaságos termésátlagokat ezen a ponton tudjuk elérni, túlzott tápelem adagolása nélkül (FAGERIA, 1992).
Az őszi káposztarepce olajtartalmában bizonyított szerepe van a kénnek, mint esszenciális makroelemnek. A kén a repcében különösen fontos, mert fehérjéi viszonylag sok kéntartalmú aminosavat (cisztin, cisztein, metionin) tartalmaznak. A növény rendszerint szulfát (SO42-) alakjában veszik fel a ként gyökereik segítségével a talajból. A szulfát felvételében az ionkonkurencia (a szelenát kivételével, mely gátolja a szulfátfelvételt) nem játszik szerepet. A felvett szulfátmennyiség akropetális irányban jól mozog a növényben, eljut a fiatal levelekbe, és merisztémákba is. Bazipetális irányban gyakorlatilag nem szállítódik (KALOCSAI et al., 2000, 2005). A fogyó ásványkincsek, illetve az energiaigényes, és környezet szennyező előállítási technológiák miatt a rézvegyületek besszezési költsége szab határt a talajok rézhiány pótlására. A költséghatékonyság szempontjából, valamint a növényben mutatkozó hiánytünetek
megszüntetésére,
és
azok
következtében
fellépő
rendellenességek
kiküszöbölésére, a lobtrágyázás kerül előtérbe (RÉDER et al., 2006). A lobtrágyázásnak néhány főbb ismérve a következők: a növények mikroelemekkel szembeni igényét csak részben tudja kielégíteni. A talajon keresztüli növénytápláláson felül kiegészítésként kell alkalmazni, azonban lobtrágyázást még a fellépő hiánytünetek megjelenése előtt el kell végezni. Közvetlenül a felhasználás helyére, a levélsejtekbe kerül a lombtrágya, a talaj különböző hatásainak – például: adszorpció, kimosódás, elemkölcsönhatások, nedvességhiány miatti
akadályozott
növényvédőszer,
és
tápanyagfelvétel lobtrágya
–
keverhető,
kiküszöbölésével. nem
igényel
Abban külön
az
esetben
beavatkozást,
ha így
költséghatékonyabb eljárás lehet szinte minden haszonnövény esetén (KÁDÁR, 2008). A lobtrágyázásra optimálisan felhasználhatóak a mikroelektronikai ipar hulladékából, mint másodlagos nyersanyagként felhasznált réz komplex vegyületek, például réz-szacharóz, illetve réz-amin komplexek (SZAKÁL et al., 2006).
Anyag és módszer: Mikroelektronikai réz lemaratásakor keletkező ipari veszélyes hulladék savas CuSO4 oldatból alakítottuk ki a [Cu(NH3)4]SO4 komplex vegyületet. A réz-tetramin-szulfát komplex 27,7 %ban tartalmaz rezet, és 14 %-ban ként, így megfelelő mikro és makroelem forrásként szolgálhat. Az előbb ismertettet komplexszel végeztünk lombtrágyázási kísérleteket, 2012ben a Tolna megyei Regöly településen, őszi káposztarepce (Brassica napus L.) kísérleti növényen. A kísérlet nagyüzemi 1 ha -os területen (25x400 m) került beállításra. Az előalított komplexszel kezeléseket 0,36; 1,44; 2,88; 5,76 kg/ha -os dózisokban folytattunk. A kijutatott
lombtrágyával a dózisoknak megfelelően hatóanyagra nézve kijutatott mikro és makroelem mennyiségeket az 1. táblázat tartalmazza. 1. táblázat: Az adott réz-tetramin-szulfát komplex dózisokkal kijutatott makró és mikroelem hatóanyag mennyiségek. réz-tetraminszulfát elem kg/ha
0
0,36
1,44
2,88
5,76
Cu dózis kg/ha
0
0,1
0,4
0,8
1,6
S dózis kg/ha
0
0,05
0,2
0,4
0,8
mennyiség kg/ha
Eredmények értékelése: A kezelés hatása a hozamokra A réz-tetramin-szulfát komplexszel végzetkezelés hatására, 95% konfidencia intervallum esetén, szignifikáns 0,41 t/ha -os növekedést (SzD5%=0,39) tapasztaltunk a 0,8 kg/ha –os réz kezelés esetén a kontrolhoz képest. A 1,6 kg/ha –os réz kezelés hatására pedig szintén szignifikáns, 0,59 t/ha –os növekedést (SzD5%=0,41) tapasztaltunk a kontrolhoz képest, az őszi káposztarepce hozamaiban (R2=0,95).
t/ha
A kezelések hatása a hozamokra 4,4 4,3 4,2 4,1 4,0 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5
4,38 y = 0,01x2 + 0,10x + 3,65 R² = 0,95
4,2 4,1
3,8 3,79
0
0,1
0,4
0,8
1,6
Cu kg/ha
1.
ábra: A réz-tetramin-szulfát komplex hatása a repce hozamaira.
A kezelés hatása az olajtartalomra A lobtrágyázás hatására az őszi káposztarepce beltartalmi érétkei tekintve, az olajtartalomban bekövetkezett növekedések nem tekinthetők szignifikánsnak (SzD5%=2,24; R2=0,449) 95%-os konfidencia intervallum esetében.
A kezelések hatása az olajtartalomra 43 42,9 olaj %
42,8
y = -0,046x2 + 0,299x + 42,37 R² = 0,449
42,93
42,9 42,67
42,7
42,7
42,63
42,6 42,5 42,4 0
0,1
0,4
0,8
1,6
Cu kg/ha
2.
ábra: A réz-tetramin-szulfát komplex hatása a repcemag olajtartalmára.
Kezelés hatása a nedvességre A termény nedvesség tartalmát tekintve a kezelések hatására szignifikáns növekedést tapasztaltunk. A kontrolhoz képest a 0,8 kg/ha –os (SzD5%=0,62), és a 1,6 kg/ha –os (SzD5%=0,78) réz kezelés is 0,93 %-os nedvesség tartalombeli növekedést eredményezett (R2= 0,856).
A kezelések hatása a nedvességtartalomra 9,4
9,4
0,8
1,6
nedvesség %
9,4 9,2
y = -0,018x2 + 0,397x + 7,966 R² = 0,856
9,1
9 8,8
8,6
8,47
8,4
8,4 8,2 0
0,1
0,4 Cu kg/ha
3.
ábra: A réz-tetramin-szulfát komplex hatása a repcemag nedvességtartalmára.
Következtetések A réz-tetramin-szulfát kezelések hatására az őszi káposztarepce hozamai szignifikánsan emelkedtek. A legnagyobb hozamot a 1,6 kg/ha –os réz dózisú kezelés adta, amely a kontrolhoz képest 590 kg termésnövekedést eredményezett. A beltartalmak tekintetében az olajtartalomban nem mutatkozott szignifikáns változás a kezelés hatására. A magok betakarításkori nedvesség tartalmában viszont szignifikáns növekedést tapasztaltunk. Amely az optimálisabb tápláltság következtében, a vegetációs idő kinyúlásával magyarázható. A kezeléseknél a 1,6 kg/ha –os réz hatóanyag koncentráció adta a legmagasabb nedvességtartalmat. A kísérletben felhasznált réz-tetramin-szulfát komplex lombtrágya optimálisan felhasználható indukált, illetve relatív rézhiányos, illetve kénhiányos területeken.
Irodalmak: 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8.
ALLOWAY, B.J. (2008): Micronutrient Derficiencies in Global Crop Production. New York. Springer. 228. BERGMANN, W. (1993): Ernährungsstörungen bei Kulturpfl anzen. 3. Auflage. Gustav-Fischer-Verlag. Jena-Stuttgart. FAGERIA, N.K. (1992): Nutrient Use Efficiency in Crop Production. In: Maximizing Crop Yields. Marcel Dekker Inc. New York. Chapter 5. pp. 125.-163. GRUHN, P. – GOLETTI, F. – YUDELMAN, M. (2000): Integrated Nutrient Management, Soil Fertility, and Sustainable Agriculture: Current Issues and Future Challenges. Food, Agriculture, and the Environment Discussion Paper 32. International Food Policy Research Institute. GYŐRI D. - REGIUSNE M. Á. - SZABÓ S. - SZENTMIHÁLYI S. (1987): Mikroelemek a mezőgazdaságban I. (esszenciális mikroelemek). Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. HAVLIN, J.L. – BEATON, J.D. – TISDALE, S.L.- NELSON, W.L. (2005): Soil Fertility and Fertilizers. Pearson Education, Inc., Upper Sadle River, New Jersey. Chapter 9. pp. 298-361. KABATA-PENDIAS, A. (2011): Trace Elements in Soil and Plants 4 th Ed. CRC Press, Ltd. Boca Raton. Florida, USA. 253. 262. KÁDÁR I. (2005): Magyarország Zn és Cu ellátottságának jellemezése talaj- és növényvizsgálatok alapján. Acta Agronomica Óvarienesis. 47. 1. 11-26.
9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
18. 19. 20.
21.
22. 23.
24. 25. 26.
27.
KÁDÁR I. (2008): A mikroelemkutatások eredményeiről, különös tekintettel a Cu és Zn elemekre. Acta Agronomica Óvariensis. 50. 1. 9-12. KALOCSAI R. - SCHMIDT R. - SZAKÁL P. - GICZI ZS. (2005): Minden, amit a kén mezőgazdasági jelentőségéről tudni kell. Agro Napló. 9. 11-12. KALOCSAI R. - SCHMIDT R. - SZAKÁL P. – KEREKES G. (2000): A kén – a környezetszennyező esszenciális makroelem (szemle). Acta Agronomica Óváriensis. 42. 2. 261-286. KALOCSAI R. (2006): A réz (Cu). Mezőhír. 10. 58. MA, L.Q. – LOMBI, E. – OLIVER, I.W. – NOLAN, A.E. – MCLAUGHLIN, M.J. (2006): Long-term aging of copper added to soils. Environment Science Technology. 40. 6310-6317. RÉDER O. - CSATAI R. - SZAKÁL P. (2006): Az őszi búza réz-tetraminhidroxid komplexes kezelésének gazdasági viszgálata. Acta Agronomica Óvariensis. 47. 1. 173-180. RÓZSA E. (2014): Réz a talajban. Acta Agronomica Óvariensis. 56. 1. 97-108. SCHMIDT R. - SZAKÁL P. (2001): Trágyázás és talajjavítás a fenntartható növénytermesztési rendszerekben. in: Birkás, M. (szerk.) Talajművelés a fenntartható gazdálkodásban. 189-228. SHARMA, O.P. – BANGAR, S.K. - RAJESH JAIN, K.S. – SHARMA, P.K. (2004): Heavy metals accumulation in soils irrigated by municipal and industrial effluent. – Journal of Environmental Science and Engineering, 46. 1. 65-73. SHKOLNYIK, N.Y.A. (1984): Trace elements in platnts. Elsevir, Amsterdam. SILLANPÄÄ, M. (1982): Microelemets and the nutrient status of soils: a global study. FAO Bulletin. 48, Rome. SZAKÁL P. - KEREKES G. - SCHMIDT R. - BARKÓCZI M. - GICZI ZS. (2005): Influencing the organic matter content of potato by micro and trace element fertilisers. IV. Alps-Adria Scientivic Workshop Portoroz, Slovenia. 415-418. SZAKÁL P. - SCHMIDT R. - KALOCSAI R. (2003): The effect of N solution and copper and zinc treatments on the yield and quality of winter wheat. Proceedings of the II. Alps-Adria Acientific Workshop. 164-168. SZAKÁL P. (1987): Kísérletek réztartalmú hulladékok mezőgazdasági célú felhasználására. VII. Gépipari Környezetvédelmi Napok, Győr. 404-414. SZAKÁL P. - SCHMIDT R. - BARKÓCZI M. - KALOCSAI R. - BEKE D. - CSATAI R. (2006): Ncontaining cupper complex in wheat production. V. Alps-Adria Scientific Workshop. Cereal Rechearch Communications. 34. 1. 681-684. SZENTPÉTERI ZS. – JOLÁNKAI M. – KLEINHEINCS CS. - SZŐLLŐSI G. (2005): Effect of Nitrogen Topdressing on Winter Wheat. Cereal Research Communication. 33. 2-3. 619-727. TAIZ, L. – ZEIGER, E. (2010): Plant Physiology, 5th Edition. The Benjamin Cummings Publishing Company, Redwood City - California. WOLF, B. (1999): The Fertile Triangle: The relationship of Air, Water, and Nutrients in Maximizing Soil Productivity. Food Product Press, an imprint of The Haworth Press Inc., 10 Alice Street, Binghampton, NY. 159. 150-157. ZORN, W. – HEß, H. – ALBERT, E. – KOLBE, H. – KERSCHBERGER, M. – FRANKE, G. (2007): Düngung in Thüringen 2007 nach „Guter fachlicher Praxis“. In: Schriftenreihe der TLL, Heft 7.
