A G R O K É M I A É S T A L A J T A N 62 (2013) 2
345–358
N–Cu kölcsönhatások szabadföldi tavaszi árpa kísérletben KÁDÁR Imre és CSATHÓ Péter MTA Agrártudományi Kutatóközpont Talajtani és Agrokémiai Intézet, Budapest
Bevezetés és irodalmi áttekintés A rezet régóta hasznosítjuk széleskörűen, ezért szóródása és akkumulációja nyomon követhető a környezeti elemekben. Komló- és szőlőkultúrákban a talajok Cu-készlete a feltalajban akár egy nagyságrenddel megnőhet a Cu-tartalmú növényvédő szerek tartós használata miatt. Ezek közül legismertebb, „klasszikus” gombaölő szer a „bordói lé”, a CuSO4 × 5H2O + Ca(OH)2 0,1–0,2%-os oldata, melyet a 19. század végén Franciaországban alkalmaztak először Bordeaux város közelében. A Cu-toxikózis mérsékelhető szervestrágyázással, meszezéssel, illetve az antagonista P, Fe és Mo elemek bevitelével (BOWEN, 1979). A réz túlsúlya természetszerűen kiugró lehet rézbányák közelében, meddőhányókon. Újkori Cu-terhelést jelenthet a sertéstrágya. A sertések takarmányát rézsókkal egészítik ki a jobb takarmányhasznosulás céljából. A takarmány Cu-tartalma elérheti akár a 250 mg·kg-1 értéket. A sertéstrágya Cu-készlete ebből adódóan nagyságrendekkel nőhet, mely a talaj nemkívánatos Cu-terhelését eredményezheti. Saját elemzéseink szerint egy vizsgált sertéshizlalda trágyájában (n = 8) 380–530 mg·kg-1 Cu-tartalmat mértünk a szárazanyagban (KÁDÁR, 2011). A réz hiánya is elterjedt. A talaj szerves anyaga éppen a rezet köti meg a legerőteljesebben (KORTE et al., 1976). Ez is magyarázatul szolgál arra a jelenségre, hogy Cu-hiány elsősorban tőzeg- és rétláp, ill egyéb szerves talajokon léphet fel nagyobb mértékben. A legsúlyosabb esetben például a gabonafélék ezeken a talajokon még kalászt sem képesek fejleszteni. Rétláp talajokon a másodlagos vagy indukált Cuhiány oka a Mo-felesleg lehet (TÖLGYESI, 1965). Cu-igényes növénynek tekinthető a saláta, a hagyma, a spenót és a paradicsom; mérsékelten Cu-igényesnek a búza, az árpa, a zab, a kukorica, a canola, a lucerna, a herefélék, a szudánifű, a sárgarépa, a zeller, és a retek; nem Cu-igényesnek, ill. a Cu-többletre különösen érzékenynek a rozs, a burgonya, a borsó, a bab, a szója, a spárga, a káposzta, a brokkoli, az uborka és a menta (SCHULTE & KELLING, 1999). A hazai talajok összes Cu-tartalma 10–110 kg·ha-1 mennyiségre tehető a szántott rétegben GYŐRI (1984) adatai alapján, aki 3–38 mg·kg-1 összes Cu-készletet talált eltérő talajokban. Egy nemzetközi FAO felmérésben a hazai talajok (n = 250) NH4acetát+EDTA-oldható Cu-tartalma az 1–15 mg·kg-1 tartományban ingadozott. HaPostai cím: KÁDÁR IMRE, MTA Agrártudományi Kutatóközpont Talajtani és Agrokémiai Intézet, 1022 Budapest, Herman Ottó út 15. E-mail:
[email protected]
346
KÁDÁR – CSATHÓ
zánk az 5,4 mg·kg-1 átlagos értékkel a nemzetközi rangsor „középmezőnyében” foglalt helyet. A vizsgált talajokon termett bokrosodáskori búza (n = 144) 8,5 mg·kg-1, míg a 4–6 leveles korú kukorica hajtása (n = 106) 15,0 mg·kg-1 átlagos Cukoncentrációt mutatott, illeszkedve a nemzetközi középértékhez (SILLANPÄÄ, 1982; KÁDÁR, 1995). Megemlíthető, hogy lápi termőhelyek nem voltak képviselve a magyar FAO mintákban. A magyarországi talajok Cu-ellátottságáról ELEK és munkatársai (1985) munkájából tájékozódhatunk. A magyar talajok Cu-ellátottsága általában kielégítő, rézhiányos talajokról főképpen a Nyírségben, a Kisalföldön, valamint Baranya és Békés megyékben számolnak be, kisebb területeken. SCHULTE és KELLING (1999) ugyanakkor felhívja a figyelmet, hogy a valós Cu-hiány megállapítására önmagában a talajvizsgálat nem lehet elegendő, diagnosztikai célú növényvizsgálatokkal is meg kell győződnünk arról, hogy valóban fellépett-e a Cu-hiány. Kisalföldi kisparcellás, illetve üzemi kísérletekben SZAKÁL és TÖLGYESI (1989) a Cu-trágyázás termésnövelő hatásáról számoltak be szójakultúrában. A mezőföldi mészlepedékes csernozjom vályogtalajon beállított műtrágyázási tartamkísérletünkben a pillangósnélküli gyepszéna Cu-tartalma 2,1-ről 4,7 mg·kg-1 értékre nőtt igazolhatóan a N-trágyázással. A PK-ellátottsági szintek érdemi hatással nem bírtak a Cu-tartalomra. A molibdén koncentrációja ugyanakkor a kontrollon mért 0,44-ról 0,05 mg·kg-1-ra zuhant az együttes, bőséges NPK-kínálat nyomán. A széna eredeti 5 körüli Cu/Mo aránya így 94 körülire tágult. Tehát a széna relatíve Mo-hiányossá vált az NPK-műtrágyázással. Valójában a talaj Mo-készlete nem módosult, csupán a növényi Mo-felvétel szenvedett gátlást. A jelenség tehát talajvizsgálatokkal nem ismerhető meg, csak a növényelemzés tárhatja fel a mechanizmust (KÁDÁR, 2004). A N és a Cu elemek közötti kölcsönhatásokat tenyészedény-kísérletekben is vizsgáltuk karbonátos homok- és vályogtalajokkal, árpa és köles jelzőnövénnyel. A CuSO4 formában adott Cu-terhelést a KCl+EDTA-oldható Cu-tartalom jól tükrözte mindkét talajban. A növényi hozamokat a Cu-trágyázás nem befolyásolta. A mintegy 10 mg·kg-1 Cu-adaggal a tavaszi árpa gyökereinek Cu-tartalma vályogtalajon 10–15 mg·kg-1, homoktalajon 30–40 mg·kg-1 értékkel nőtt. A föld feletti hajtás Cukoncentrációja ugyanakkor nem módosult érdemben, a réz növényen belüli transzportja gátolt volt. A N-bőség bizonyos határig igazolhatóan növelte a réz beépülését a gyökerekbe (KÁDÁR & SHALABY, 1984, 1985). Ismeretes, hogy a talaj tápelemkínálatának, illetve a növény tápláltsági állapotának megítélésére a bokrosodáskori fiatal hajtás összetétele a leginkább alkalmas. Ekkor a koncentrációk magasak és széles sávban változhatnak. Ezt követően a gyors szárazanyag-felhalmozás miatt erőteljes hígulás lép fel. LÁSZTITY (1985) azt találta, hogy a tavaszi árpa bokrosodáskori tápelemkoncentrációit 100-nak véve virágzásig a N 33, a P 44, a K 25, a Ca 48, a Mg 55%-ra esett vissza. A bokrosodás vége/szárbaindulás eleje stádiumában levő hajtás optimuma CERLING (1978) szerint 3,0–4,0% N, 0,37–0,45% P, 3,6–4,1% K körül alakulhat. Irodalmi adatok szerint a tavaszi árpa tenyészideje rövid, gyökérzete viszonylag kevéssé fejlett, ezért víz- és tápelemigényes. A takarmány célra termesztett árpánál a N-bőség előnyös, mert nő a fehérjetartalom és a takarmányérték. A sörárpa minő-
N–Cu kölcsönhatások szabadföldi tavaszi árpa kísérletben
347
ségét a N-túlsúly rontja, míg a PK-műtrágyázással javulhat a szárszilárdság, hozam, extrakt tartalom, illetve a maláta és a sör minősége. A cukorrépa ideális előveteménye lehet a sörárpának, az ipari célokra termesztett tavaszi árpának, amennyiben gyommentes, tiszta, érett, termékeny, de nitrogénben nem gazdag talajt hagy maga után. A két növény ökológiai igénye is közelálló, a tőlünk É-ÉNy-ra fekvő Cseh- és Németország élenjáró a minőségi cukorrépa és sörárpa termesztésében (CSERHÁTI, 1901; LŐRINCZ, 1984; KISMÁNYOKY, 1980). A továbbiakban rátérünk a N és Cu közötti kölcsönhatásokat vizsgáló szabadföldi tartamkísérletünk bemutatására. A kísérlet 1988 és 2002 között folyt, 15 éven át, mészlepedékes csernozjom vályogtalajon, az MTA TAKI Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén. A növényváltás tavaszi árpa, búza, őszi árpa, kukorica, tritikále, burgonya, zab, rozs, 4 éven át lucerna, repce, mák és napraforgó növényfajokat foglalta magában. A növények termésének meghatározásán túl rendszeresen mértük a növényi szervek, valamint a kísérleti parcellák talajának elemösszetételét is. Anyag és módszer A N és a Cu kölcsönhatásokat vizsgáló kéttényezős kísérletet 1988 tavaszán állítottuk be az MTA TAKI Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén. A kísérlet talaja löszön képződött vályogos csernozjom, amely a kísérlet beállítása előtt 1988. március elején végzett talajvizsgálataink szerint mintegy 5% CaCO3-ot és 3% humuszt tartalmazott a szántott rétegben. A pH(KCl) 7,3; az ALP2O5- 128, az AL-K2O- 243, a KCl-Mg- 150–180, az EDTA-Mn- 127, az EDTACu 2–3, az EDTA-Zn-tartalom 1–2 mg·kg-1 értékekkel jellemezhető. A KCl-oldható NH4-N- 9, ill. NO3-N-tartalom 12 mg·kg-1 a feltalajban. A MÉM NAK (1979) módszere és határértékei alapján ezek az adatok a talaj jó Ca-, Mg-, K- és Mn-; kielégítő Cu-, közepes N-, valamint gyenge P- és Zn-ellátottságáról tanúskodnak. A talajvíz szintje 13–15 m mélyen helyezkedik el, a terület aszályérzékeny. Éghajlata az Alföldéhez hasonlóan szárazságra hajló, átlagos középhőmérséklete 11 ºC, éves átlagos csapadékösszege 576 mm. A kísérlet osztott parcellás (split-plot) elrendezésű, 4N×3Cu=12 kezeléssel és 3 ismétléssel, összesen 36 (egyenként 4,9×15=73,5 m² méretű) parcellával. A vizsgált tényezők az alábbiak: 1. tényező (főparcellák): N0= kontroll N1 = 100 kg N·ha-1·év-1 N2 = 200 kg N·ha-1·év-1 N3 = 300 kg N·ha-1·év-1
2. tényező (alparcellák): Cu0 = kontroll Cu1 = 50 kg Cu·ha-1 1988 tavaszán Cu2 = 100 kg Cu·ha-1 1988 tavaszán
Az alaptrágyázás évente 100 kg P2O5·ha-1 és 100 kg K2O·ha-1 adagot jelentett szuperfoszfát és kálisó formájában. A nitrogént 25%-os pétisó (Ca-NH4NO3), a Cutrágyát 25,5%-os CuSO4×5H2O formában alkalmaztuk. A PK-műtrágyákat és a nitrogén felét az elővetemény lucerna törésére szórtuk ki 1987 őszén és leszántot-
KÁDÁR – CSATHÓ
348
tuk, míg a nitrogén másik felét és a CuSO4 trágyát 1988 tavaszán kevertük a talajba vetés előtt. Mars tavaszi árpa fajtát vetettünk el gabona sortávra. A főbb agrotechnikai műveleteket és módszertani megfigyeléseket az 1. táblázat tekinti át. Megemlítjük, hogy általában az üzemekben szokásos agrotechnikát alkalmaztuk. 1. táblázat Főbb agrotechnikai műveletek és megfigyelések a nagyhörcsöki mészlepedékes csernozjom talajon beállított tavaszi árpa kísérletben (1)
Műveletek megnevezése 1. Tavaszi szántás 2. Szántás elmunkálása 3. Műtrágyázás (N, Cu) 4. Műtrágyák bedolgozása 5. Vetés (Fajta: Mars) 6. Bonitálás keléskor 7. Bonitálás bokrosodáskor 8. Növénymintavétel gyökérrel 9. Bonitálás vetésfehérítőre 10. Bonitálás aratás előtt 11. Növénymintakéve aratáskor 12. Kombájnolás 13. Talajmintavétel (0–20 cm)
(2)
Időpont (Év, hónap, nap) 1988. 03. 03 1988. 03. 11. 1988. 03. 30. 1988. 03. 30. 1988. 03. 30. 1988. 04. 11. 1988. 05. 14. 1988. 05. 18. 1988. 06. 06. 1988. 07. 20. 1988. 07. 20 1988. 07. 22. 1988. 09. 30.
(3)
Egyéb megjegyzések MTZ-50+ Lajta eke MTZ-50+tárcsa Parcellánként kézzel MTZ-50+kombinátor MTZ-50+vetőgép Parcellánként 1–5 skálán Parcellánként 1–5 skálán Parcellánként 4 fm = 0,5 m2 Parcellánként 1–5 skálán Parcellánként 1–5 skálán Parcellánként 4 fm = 0,5 m2 Parcellánt 2 ×15 = 30 m2 Átlagminta parcellánként
Megjegyzés: Vetés 5 cm mélyre, 12 cm gabonasortávra, 60–70 db·fm-1 csíraszámmal és 200 kg·ha-1 vetőmag normával
A növényállományt parcellánként 1–5 skálán bonitáltuk bokrosodás, virágzás és betakarítás idején. Ugyanakkor parcellánként 2×2 = 4 fm-ről föld feletti növénymintákat is vettünk tömegmérés és elemzés céljából. A betakarítást követően talajmintavételre is sor került a szántott rétegből, parcellánként 20-20 lefúrásból képezve átlagmintákat. A növényeket tíz elemre vizsgáltuk. A talajmintákban meghatároztuk a KCl+EDTA-oldható Cu-tartalmat, valamint a KCl-kicserélhető NH4-N- és NO3-N-tartalmat a MÉM NAK (1978), illetve a BARANYAI és munkatársai (1987) által ismertetett eljárásokkal. A havi, negyedéves és az éves csapadékösszegekről a 2. táblázat adatai tájékoztatnak. Az elővetemény lucerna a talajt kiszárította, de a tavaszi árpa vetéséig 149 mm csapadékot kapott, mely némileg pótolta a felsőbb talajrétegek vízkészletét. Az április, és különösen a május időjárása kedvezőtlenül hathatott a tavaszi árpa kezdeti fejlődésére. E két hónap alatt az átlagos csapadékmennyiség csupán 1/3-a hullott. A júliusi száraz időszak az ezerszemtömeg mérséklődésén keresztül további terméscsökkenésekhez vezethetett. A tenyészidő egészét tekintve a sokéves átlaghoz közeli csapadékkal rendelkezhetett a tavaszi árpa.
N–Cu kölcsönhatások szabadföldi tavaszi árpa kísérletben
349
2. táblázat Havi, negyedéves (I-IV.) és az éves csapadékösszegek a nagyhörcsöki mészlepedékes csernozjom talajon beállított tavaszi árpa kísérletben 1988-ban (1)
Hónap, negyedév a) január b) február c) március I. negyedév d) április e) május f) június II. negyedév g) január–június összesen
(3)
(2)
Mért
Sokéves átlag mm
38 53 58 149 25 11 71 107
29 29 32 90 43 46 71 156
256
245
(1)
(2)
(3)
Sokéves átlag mm
Hónap, negyedév
Mért
h) július i) augusztus j) szeptember III. negyedév k) október l) november m) december IV. negyedév n) július–december összesen
29 97 57 183 27 14 38 79
55 60 47 161 41 53 41 135
262
296
Megjegyzés: Az április–szeptember tenyészidőszak alatti csapadékösszeg 1988-ban 290 mm, míg a 48 éves átlag 317 mm volt
Kísérleti eredmények A bokrosodás végén végzett állománybonitálásunk szerint a N-trágyázás igazolhatóan pozitív hatást gyakorolt a fiatal növényállomány fejlődésére. Virágzás idején ez a pozitív hatása a levélkárosító vetésfehérítő bogár (Lema melanopus) kártételének mérséklődése terén nyilvánult meg. Némileg nőtt a friss és a légszáraz hajtás tömege is bokrosodáskor, bár inkább csak tendenciájában. A virágzáskori átlagos növénymagasság 52 cm-t tett ki kezelésektől függetlenül. Aratáskor a kalászonkénti szemszám 13 db, a kalászonkénti átlagos szemtömeg 0,5 g, míg az 1000-szem tömege mindössze 35 g körül alakult. A generatív fázisban a N-túlkínálat az aszályos július nyomán magszorulást és mintegy 20%-os szemterméscsökkenést okozott. Az átlagos termésszint mérsékelt maradt 3 t·ha-1 légszáraz szalma- és a 3 t·ha-1 szemhozammal. Az összes föld feletti biomassza légszáraz tömege 6 t·ha-1 mennyiséget tett ki, 1 körüli fő/melléktermés aránnyal. A Cu-trágyázás hatástalan volt a termésre ezen a kielégítő Cu-ellátottságú talajon, ezért a N-kezelések adatait a Cu-kezelések átlagaiban mutatjuk be a 3. táblázatban. Megemlíthető, hogy a lucerna elővetemény nyomán a talaj N-szolgáltatása kielégíthette a mérsékelt termések N-igényét a kontrolltalajon is. A N-trágyázás ebből adódóan N-túlsúlyt, túltrágyázást eredményezett. Egy másik, ugyanezen a mezőföldi mészlepedékes csernozjom talajon korábban beállított NPK-műtrágyázási tartamkísérletünkben a 100 kg N·ha-1·év-1 feletti Ntrágyázás csökkentette a tavaszi árpa m²-enkénti kalászainak számát és az átlagos ezermagtömegét is, ez utóbbit 40-ről 38 g-ra. A magtermés igazolhatóan mérséklődött, a N-túlsúly nyomán a szalma/szem aránya a N-kontrollon mért 0,7-ről 1,1-re
KÁDÁR – CSATHÓ
350
3. táblázat N-trágyázás hatása a tavaszi árpára 1988-ban a nagyhörcsöki mészlepedékes csernozjom talajon beállított kísérletben (1)
N-adag kg·ha-1 0 100 200 300 a) SzD5% b) Átlag
(2)
Bonitálások (hónap, nap) 05.14. 06. 06. 3,2 3,9 4,8 4,9 1,0 4,2
3,7 2,8 2,7 2,4 1,1 2,9
(4)
(3) Hajtás (5)
zöld légszáraz 05.18., g·4 fm-1 260 277 307 307 40 288
42 44 49 48 7 46
(6)
(7)
(8)
(9)
Szalma
Pelyva
Szem
Együtt
07. 20., t·ha-1 2,1 2,3 2,1 2,5 0,7 2,3
0,8 0,7 0,8 0,7 0,3 0,7
3,5 2,9 2,9 2,8 0,6 3,0
6,4 5,9 5,8 6,0 0,8 6,0
Megjegyzés: Adatok a Cu-kezelések átlagában. Bonitálás 05.14-én állományra (1=gyengén, 5=jól fejlett állomány); Bonitálás 06.06-án vetésfehérítő bogár kártételére (1=gyengén, 5=erősen fertőzött). 1000-szem 35,4 g; 13,4 db szem·kalász-1; 0,5 szem g·kalász-1 átlagosan
ugrott. A generatív fázisban fellépő N-depresszióhoz az ebben az évben is aszályos július is hozzájárult. A maximális (5,5 t·ha-1 szem + 5,5 t·ha-1 szalma) termést az évenkénti 100 kg·ha-1 körüli N-trágyázás, valamint a talaj kielégítő P- és Kellátottsága (150–200 mg AL-P2O5, illetve AL-K2O·kg-1) biztosította. A nitrogén túlsúlya 0,5 t·ha-1 terméscsökkenést eredményezett (KÁDÁR et al., 2003). N-Cu kísérletünkben a N-kínálattal emelkedett a bokrosodáskori hajtásban mért makro- és mikroelemek koncentrációja a Na és a Zn kivételével. A gyökérben csak a N-tartalom emelkedése volt igazolható. A szalmában és a szemtermésben négy elem (N, Ca, Mn és Cu) beépülését serkentette a N-bőség. BERGMANN (1992) szerint a tavaszi árpa hajtásának optimális elemösszetétele bokrosodás végén az alábbi tartományban van: K 2,5–4,5%; N 2,0–4,0%; Ca 0,4–1,0%; P 0,3–0,5%; Mg 0,12– 0,30%; Mn 25–50, Zn 15–60, B és Cu 5–10 mg·kg szárazanyag-1. Megállapíthatjuk, hogy fenti határértékek alapján a K, N, Ca, P, Mg, Mn, Zn és Cu elemekkel a fiatal tavaszi árpa állománya egyaránt kielégítően el volt látva (4. táblázat). A Cu-adagolás a növényi szervek összetételét sem módosította igazolhatóan. A réz döntően a gyökerekben akkumulálódott. A trágyázatlan talajon fejlődött növények gyökerében 3,5-ször akkora volt a Cu-koncentráció, mint a föld feletti hajtásban. A N-kínálattal a hajtás Cu-tartalma érdemben nem változott, míg a gyökérben 28-ról 144 mg·kg-1-ra, az ötszörösére ugrott. A réz növényen belüli transzportja, vertikális mozgása gátolt (5. táblázat). Ismeretes, hogy a felvett elemek mennyiségi viszonyai nemcsak a tápelemigényt jelezhetik, hanem közvetlenül a trágyaszükséglet becslésében is iránymutatóul szolgálhatnak. Kielégítően ellátott talajokon ugyanis megelégszünk a felvett tápelemek többé-kevésbé egyszerű pótlásával, fenntartó trágyázást folytatva. A trágyaigényt ilyen esetben a tervezett termés és fajlagos elemtartalom szorzata adja meg. A trágyaigényt más tényezők is módosítják, elsősorban a talaj tápelem-ellá-
N–Cu kölcsönhatások szabadföldi tavaszi árpa kísérletben
351
4. táblázat N-trágyázás hatása a tavaszi árpa hajtás, gyökér, szalma és szemtermés elemösszetételére 1988-ban a nagyhörcsöki mészlepedékes csernozjom talajon beállított kísérletben (1)
(2)
Elem K N Ca Mg Fe Mn Cu N
0
N-trágyázás, kg N·ha-1 100 200 300
(3)
(4)
SzD5%
Átlag
% % % % mg·kg-1 mg·kg-1 mg·kg-1
A. Hajtás bokrosodáskor (05. 18.) 4,28 4,44 4,59 4,67 3,08 3,40 3,59 3,81 0,74 0,79 0,80 0,84 0,17 0,17 0,19 0,20 430 486 513 677 62 65 69 77 7,5 7,8 7,5 8,0
0,20 0,23 0,03 0,03 462 12 0,6
4,49 3,47 0,79 0,18 527 68 7,7
%
B. Gyökér bokrosodáskor (05. 18.) 1,01 1,39 1,58 1,72
0,29
1,42
0,20 0,06 6 0,4
0,98 0,34 41 4,1
0,08 52 1 0,8
2,22 669 20 8,5
C. Szalma aratáskor (07. 20.) 0,96 1,05 1,10 0,32 0,34 0,38 41 42 46 4,1 4,5 4,5
N Ca Mn Cu
% % mg·kg-1 mg·kg-1
0,84 0,32 36 3,5
N Ca Mn Cu
% mg·kg-1 mg·kg-1 mg·kg-1
D. Szemtermés aratáskor (07. 20.) 2,06 2,22 2,27 2,31 637 660 667 712 19 19 20 20 7,7 8,3 9,0 8,9
Megjegyzés: Adatok a Cu-kezelések átlagában. A Cu-trágyázás az összetételt igazolhatóan csak a gyökérben befolyásolta. BERGMANN (1992) szerint a bokrosodáskori hajtás optimális elemtartalma: 2,5–4,5% K; 2,0–4,0% N; 0,4–1,0% Ca; 0,30–0,50% P; 0,12–0,30% Mg; 25– 100 mg·kg-1 Mn, 15–60 mg·kg-1 Zn, 5–10 mg·kg-1 B és Cu 5. táblázat A Cu-trágyázás hatása a bokrosodáskori tavaszi árpa gyökerének és hajtásának Cutartalmára (mg·kg-1) 1988. május 18-án a nagyhörcsöki mészlepedékes csernozjom talajon beállított kísérletben (1)
Növényi rész a) Hajtás b) Gyökér
(2)
Cu-trágyázás, kg Cu·ha-1 0 50 100 8 28
8 71
8 134
(3)
(4)
SzD5%
Átlag
1 18
8 77
tottsága. A fajlagos elemtartalom szintén változhat a talaj elemkínálatától függően. A talaj–növény elemforgalmát átfogóan ezért csak trágyázási tartamkísérletekben vizsgálhatjuk.
KÁDÁR – CSATHÓ
352
A környezeti hatásokkal (mint az éghajlat, talaj, trágyázás, gyomosodás stb.) szemben a legérzékenyebb gabonafélének minősülhet a tavaszi árpa. Ami az 1 t szem + a hozzá tartozó melléktermés fajlagos elemigényét illeti, szintén tág határok között ingadozhat a termesztési feltételektől függően. A hazai szaktanácsadásban a 23-9-21-8-2=N-P2O5-K2O-CaO-MgO átlagos fajlagos mutató az elfogadott (BUZÁS et al., 1979; ANTAL 1987). A szélsőértékeket feltüntetve, az NPK-ellátottság függvényében, KISMÁNYOKY (1980, 1997, 2005) az alábbi fajlagos elemtartalmakat közli: 19–30 kg N, 10–12 kg P2O5, 21–36 kg K2O, 6–12 kg CaO, 3–5 kg MgO. A továbbiakban vizsgálni kívánjuk a tavaszi árpa fajlagos elemtartalmát is, hogy a növény tápelemigényének megítélésére szolgáló irányszámokat a szaktanácsadás számára tovább finomítsuk. A tavaszi árpa átlagos elemösszetételét és felvételét a 6. táblázat foglalja össze. Látható, hogy a bokrosodáskori gyökér a hajtáshoz viszonyítva N és K elemekben szegényebb, míg egyéb makro- és mikroelemekben gazdagabb. A szemtermésben elsősorban a N, P, Mg, Zn és Cu elemek akkumulálódtak. A szalmában ezzel szemben a K, Ca, Na, Fe és Mn elemek halmozódtak fel. Mindez tükröződik a felvett elemek mennyiségében is. A 6 t·ha-1 légszáraz föld feletti biomasszába kerekítve 96 kg N, 48 kg K (57 kg K2O), 16 kg P (37 kg P2O5), 12 kg Ca (17 kg CaO) és 7–8 kg Mg (12–13 kg MgO) épült be. A fajlagos, azaz 1 t szemtermés + a hozzá tartozó melléktermés elemtartalma tehát 32 kg N, 19 kg K2O, 12 kg P2O5, 6 kg CaO és 4 kg MgO mennyiségre tehető. A tavaszi árpára kritikus időszakok csapadékszegénysége miatti kisebb termésekben a fajlagos tápelemtartalmak az átlagoshoz képest mint6. táblázat A tavaszi árpa átlagos elemtartalma és elemfelvétele 1988-ban a nagyhörcsöki mészlepedékes csernozjom talajon beállított kísérletben (1)
Elem jele
(2)
Elemtartalom
05. 18.
(7) Elemfelvétel
07. 20.
07. 20.
(3)
(4)
(5)
(6)
(5)
(6)
(8)
Hajtás
Gyökér
Szalma
Szem
Szalma
Szem
Összesen
32,1 29,4 10,2 3,3 3,0
kg·ha-1 15,6 66,7 2,1 12,9 4,5
47,7 96,0 12,3 16,2 7,5
1047 510 123 24 12
g·ha-1 261 165 60 87 24
1308 675 183 111 36
% K N Ca P Mg
4,49 3,47 0,79 0,31 0,18
1,25 1,42 1,11 0,28 0,53
1,07 0,98 0,34 0,11 0,10
0,52 2,22 0,07 0,43 0,15
mg·kg-1 Na Fe Mn Zn Cu
315 527 68 24 8
613 7200 333 44 28
349 170 41 8 4
87 55 20 29 8
Megjegyzés: A szalma+pelyva melléktermés és a szemtermés is 3 t·ha-1 átlaghozammal számolva
N–Cu kölcsönhatások szabadföldi tavaszi árpa kísérletben
353
egy 20%-os növekedést mutattak kísérletünkben. A fajlagos N-tartalomban mindezen túl a pillangós elővetemény, valamint a 100–300 kg N·ha-1 adagok miatti N-túlkínálat is tükröződik. Adataink hasonló termesztési körülmények között felhasználhatók a tavaszi árpa tervezett termés elemigényének becslésekor a szaktanácsadásban. A tervezett termésszint és a fajlagos tápelemtartalom közötti negatív összefüggés, a tápelemhígulás elve az MTA TAKI–MTA MGKI (Pro Planta) költség- és környezetkímélő trágyázási szaktanácsadási rendszerbe beépítésre került (CSATHÓ et al., 2007). 7. táblázat N- és Cu-kezelések hatása a nagyhörcsöki mészlepedékes csernozjom talaj szántott rétegének KCl+EDTA-oldható Cu-tartalmára (mg·kg-1) a tavaszi árpa aratása után, 1988. 09. 30-án (1)
Cutrágyázás, kg Cu·ha-1 0 50 100 a) SzD5% b) Átlag
(2)
N-trágyázás, kg N·ha-1
(3)
(4)
SzD5%
Átlag
0
100
200
300
2 21 37
3 22 48
3 18 46
2 25 46
12
20
24
22
24
6
2 22 44 6 23
Megjegyzés: A CV=30%. A KCl-oldható NO3-N átlagosan 11, NH4-N 9 mg·kg-1
A szeptember végén vett talajminták elemzésekor (7. táblázat) a szántott rétegben a kontrolltalajon 2–3, az 50 kg Cu·ha-1 Cu-terhelésnél kerekítve 22, a 100 kg Cu·ha-1 Cu-terhelésnél 44 mg·kg-1 Cu-tartalmat találtunk. A vizsgálatok hibáját is figyelembe véve mindez arra utal, hogy a CuSO4 formában beszántott réz gyakorlatilag teljes mennyisége KCl+EDTA-oldható formában maradt a kísérlet első éve után a talajban. Hasonló becslésnél feltesszük, hogy a 0–20 cm körüli szántott réteg tömege 3 millió kg·ha-1, tehát közelítően 2,5–3,0 kg Cu egy mg·kg-1 koncentrációnövekedést eredményezhet a talajban. Megemlítjük, hogy a KCl-oldható NO3-N átlagosan 11, az NH4-N 9 mg·kg-1 volt a kezelésektől függetlenül a feltalajban szeptember végén. Összefoglalás Mészlepedékes csernozjom vályogtalajon beállított szabadföldi kísérletben vizsgáltuk a N és a Cu elemek közötti kölcsönhatásokat 1988-ban tavaszi árpával. A termőhely talaja a szántott rétegben 3% humuszt, 5% körüli CaCO3-ot és 20% körüli agyagot tartalmazott. A talajelemzések alapján a terület jó Ca-, Mg-, K- és Mn-, kielégítő Cu-, közepes N-, valamint gyenge-közepes P- és Zn-ellátottságú volt. A talajvíz 13–15 m mélyen található, a terület aszályérzékeny. A kísérletet 4N×3Cu =
354
KÁDÁR – CSATHÓ
12 kezelés×3 ismétlés = 36 parcellával állítottuk be osztott parcellás (split-plot) elrendezéssel. A N-adagokat (0, 100, 200 és 300 kg N·ha-1) Ca-ammónium-nitrát, a Cu-adagokat (0, 50 és 100 kg Cu·ha-1) CuSO4 formájában adtuk ki. Áprilisban és májusban a szokásos csapadék csupán 1/3-a, júliusban a fele hullott. A jelzőnövényként használt Mars fajtájú tavaszi árpát 5 cm mélyre vetettük 12 cm gabona sortávra, 60–70 db·fm-1 csíraszámmal és 200 kg·ha-1 vetőmagnormával. A növényállományt parcellánként 1–5 skálán bonitáltuk bokrosodás, virágzás és betakarítás idején. A betakarítást követően talajmintavételre is sor került a szántott rétegből, parcellánként 20-20 lefúrásból képezve átlagmintákat. A növénymintákat tíz elemre vizsgáltuk. A talajmintákban meghatároztuk a KCl-EDTA-oldható Cu-tartalmat, valamint a KCl-kicserélhető NH4-N- és NO3-N-tartalmat. A főbb eredményeket a következőkben foglaljuk össze: – A 100–300 kg N·ha-1 N-trágyázás 20–25%-os szemterméscsökkenést eredményezett az évelő pillangós lucerna elővetemény után. A Cu-trágyázás teljesen hatástalan maradt a termésre ezen a kielégítő Cu-ellátottságú talajon. Az átlagos termésszint 3 t·ha-1 szem- és 3 t·ha-1 melléktermést jelentett mindössze. A kis termés Nigényét ebben a száraz évben a trágyázatlan talaj is kielégítette a N-gyűjtő lucerna elővetemény után. A N-kínálattal viszont – a Na és a Zn kivételével – nőtt a bokrosodáskori hajtás makro- és mikroelem-tartalma. Aratáskor a szalmában és szemben található N, Ca, Mn és Cu elemek beépülését szintén serkentette a N-trágyázás. A Cu-trágyázás a növényi összetételt sem módosította. A réz döntően a gyökérben halmozódott fel, ahol a növekvő Cu-kínálattal a Cu-koncentráció a kontrollon mért 28-ról 144 mg·kg-1-ra ugrott. – A szemtermésben főként a N, P, Mg, Zn és Cu elemek dúsultak. A tavaszi árpa fajlagos, azaz 1 t szem + a hozzá tartozó melléktermés elemtartalma 32 kg N, 19 kg K2O, 12 kg P2O5, 6 kg CaO és 4 kg MgO mennyiséget tett ki. Adataink hasonló termesztési körülmények között felhasználhatók a tavaszi árpa tervezett termésének elemigénye becslésekor a szaktanácsadásban. Megemlítjük, hogy a kapott kis termések fajlagos elemtartalmai átlagosan mintegy 20%-kal meghaladták a normál években kapottakat. A fajlagos N-tartalomban mindezen túl a pillangós elővetemény, valamint a 100–300 kg N·ha-1 adagok miatti N-túlkínálat is tükröződött. – Az első év után a bevitt Cu-trágya gyakorlatilag teljes mennyisége kimutatható volt KCl+EDTA formában a talaj szántott rétegében. A kontrolltalajon mért 2 mg·kg-1 Cu-tartalom az 50, illetve a 100 kg Cu·ha-1·év-1 Cu-terhelés hatására 22, illetve 44 mg·kg-1 értékre ugrott. A réz növényen belüli (vertikális) transzportja ugyanakkor gátolt volt. Kulcsszavak: N–Cu kölcsönhatások, szabadföldi kísérlet, tavaszi árpa, mészlepedékes csernozjom talaj
N–Cu kölcsönhatások szabadföldi tavaszi árpa kísérletben
355
Irodalom ANTAL J.,1987. Növénytermesztők zsebkönyve. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. BARANYAI F., FEKETE A. & KOVÁCS I., 1987. A magyarországi talaj tápanyagvizsgálatok eredményei. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. BERGMANN, W., 1992. Nutritional Disorders of Plants. G. Fischer Verlag. Jena– Stuttgart–New York. BOWEN, H. J. M., 1979. Environmental Chemistry of the Elements. Acad. Press. London–New York–Toronto–Sydney–San Francisco. BUZÁS I. et al. (szerk.), 1979. Műtrágyázási irányelvek és üzemi számítási módszer. MÉM Növényvédelmi és Agrokémiai Központ. Budapest. CERLING, V. V., 1978. Agrohimicseszkie osznovü diagnosztiki mineral’nogo pitanija Sz/h. kultur. Izdat. Nauka. Moszkva. CSATHÓ P. et al., 2007. A legelterjedtebb hazai trágyázási szaktanácsadási rendszerek tesztelése szabadföldi kísérletekben. Agrokémia és Talajtan. 56. 173–190. CSERHÁTI S., 1901. Általános és különleges növénytermelés. II. kötet. Czéh Sándor-féle Könyvnyomda. Magyar-Óvár. ELEK, É., PATÓCS, B. & GARTNER, Á., 1983. Manganese, zinc and copper supply of the soils in Hungary and relations to crop production. In: Proc. 9th World Fertilizer Congress. (Eds.: WELTE, E. & SZABOLCS, I.) Vol. 3. 87–90. Goeltze Druck. Göttingen. GYŐRI D., 1984. A talaj termékenysége. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. KÁDÁR I., 1995. A talaj–növény–állat–ember tápláléklánc szennyeződése kémiai elemekkel Magyarországon. KTM–MTA TAKI. Budapest. KÁDÁR I., 2004. Műtrágyázás hatása a telepített gyep ásványi elemtartalmára. Gyepgazdálkodási Közlemények. 2. 57–66. KÁDÁR I., 2011. Jelentés a sertéshígtrágyák által okozott Cu-terhelésről. MTA TAKI. Budapest. KÁDÁR I., BÉNDEK GY. & RADICS L., 2003. A műtrágyázás hatása a sörárpa (Hordeum distichon L.) termésére és minőségére. Növénytermelés. 52. (3-4) 409–421. KÁDÁR I. & SHALABY, M. H., 1984. A nitrogén- és réztrágyázás közötti kölcsönhatások vizsgálata meszes homoktalajon. Agrokémia és Talajtan. 33. 269–274. KÁDÁR I. & SHALABY, M. H., 1985. N és Cu trágyázás hatása a talaj és a növény tápelemtartalmára. Növénytermelés. 34. (2) 119–126. KISMÁNYOKY T., 1980. Sörárpa termesztése barna erdőtalajon. Kand. értekezés. PATE. Keszthely. KISMÁNYOKY T., 1997. Árpa. In: Az árpa, a rozs és a zab termesztése. (Szerk.: PALÁGYI A.) 9–63. GKI-Winter Fair Kiadás. Szeged. KISMÁNYOKY T., 2005. Gabonafélék. 7. Őszi és tavaszi árpa. In: Növénytermesztéstan. 1. (Szerk.: ANTAL J.) 244–276. Mezőgazda Kiadó. Budapest. KORTE, N. E. et al., 1976. Trace element movement in soils: influence of soil physical and chemical properties. Soil Sci. 122. 350–359. LÁSZTITY B., 1985. A műtrágyázás hatása a tavaszi árpa szárazanyag-felhalmozására, tápelemtartalmára és arányaira. Növénytermelés. 34. 417–425. LŐRINCZ J. (szerk.), 1984. A sörárpa termesztése. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. MÉM NAK, 1978. A TVG tápanyagvizsgáló laboratórium módszerfüzete. MÉM Növényvédelmi és Agrokémiai Központ. Budapest.
356
KÁDÁR – CSATHÓ
SCHULTE, E. E. & KELLING, K. A., 1999. Soil and Applied Copper. Understanding Plant Nutrients. A2527. University of Wisconsin. Madison, USA. SILLANPÄÄ, M., 1982. Micronutrients and the Nutrient Status of Soils. A Global Study. FAO Soils Bulletin No. 48. FAO. Rome. SZAKÁL P. & TÖLGYESI E., 1989. Különböző fémek és fém-komplexek hatása a szójanövény terméshozamára és beltartalmára. Agrokémia és Talajtan. 38. 330–332. TÖLGYESI GY., 1965. A keszthelyi lápon termett szálastakarmányok réz és molibdén tartalmának takarmányozási vonatkozásai. Magyar Állatorvosok Lapja. 20. 502– 506. Érkezett: 2013. május 31.
N–Cu kölcsönhatások szabadföldi tavaszi árpa kísérletben
357
N–Cu interactions in a field experiment on spring barley I. KÁDÁR and P. CSATHÓ Institute for Soil Sciences and Agricultural Chemistry, Centre for Agricultural Research, Hungarian Academy of Sciences, Budapest
Summary Interactions between the elements N and Cu were examined in a field experiment on spring barley set up on pseudomyceliar (calcareous) chernozem soil in 1988. The soil contained 3% humus, around 5% CaCO3 and around 20% clay in the ploughed layer. Soil analysis showed the nutrient supply level to be good for Ca, Mg, K and Mn, satisfactory for Cu, moderate for N and poor-to-moderate for P and Zn. The groundwater was at a depth of 13–15 m and the area was prone to drought. The experiment was set up in a split-plot design with 4N×3Cu = 12 treatments × 3 replications = 36 plots. The N rates (0, 100, 200 and 300 kg N·ha–1) were applied in the form of calcium ammonium nitrate and the Cu rates (0, 50 and 100 kg Cu·ha–1) as CuSO4. The rainfall was only a third of the usual quantity in April and May and half in July. The spring barley variety Mars, used as indicator plant, was sown at a depth of 5 cm with a row distance of 12 cm, and a seed number of 60–70·m-2 and 200 kg·ha–1. The plant stand was scored on a 1–5 scale in each plot at the tillering, flowering and harvesting stages. After harvest, soil samples were taken from the ploughed layer, forming mean samples from 20 drillings per plot. Ten elements were analysed in the plant samples, while in the soil samples the KCl-EDTA-soluble Cu content and the KClexchangeable NH4-N and NO3-N contents were determined. The main results were as follows: – N fertilizer rates of 100–300 kg·ha–1 led to a 20–25% loss of grain yield after perennial legume alfalfa as preceding crop. Cu fertilization had no effect at all, as the soil had satisfactory Cu supplies. The average yield level was only 3 t·ha–1 grain and 3 t·ha–1 by-products. The N requirements of the low yield achieved in this dry year could be satisfied even by the unfertilized soil when grown after the N-fixing crop alfalfa. The macro- and microelement contents of the shoots at tillering increased, however, with the exception of Na and Zn as the N supplies increased. The incorporation of the nutrients N, Ca, Mn and Cu in the straw and grain at harvest was also stimulated by N fertilization. Cu fertilization had no effect on the plant composition. Copper was accumulated primarily in the roots, where the Cu concentration rose steeply from 28 mg·kg–1 in the control to 144 mg·kg–1 as the Cu supplies increased. – The nutrients N, P, Mg, Zn and Cu were enriched to the greatest extent in the grain. The specific element contents of spring barley (in 1 t grain + corresponding byproducts) amounted to 32 kg N, 19 kg K2O, 12 kg P2O5, 6 kg CaO and 4 kg MgO. These data could be useful to the extension service for the estimation of the nutrient requirements of the planned yield of spring barley. It should be noted that the specific nutrient contents of the low yields averaged around 20% more than in normal years. In addition the specific N content reflected the excessive N supply resulting from the application of 100–300 kg N·ha–1 after a legume forecrop.
358
KÁDÁR – CSATHÓ
– After the first year practically the whole of the Cu fertilizer applied could be detected in the ploughed layer in KCl+EDTA form. The 2 mg·kg–1 Cu content recorded in the control soil rose steeply to 22 and 44 mg·kg–1 in response to the addition of 50 and 100 kg Cu·ha–1·year–1, resp. The transport of Cu within the plant (vertically) was, however, inhibited. Table 1. Main agronomic measures and observations in the spring barley experiment set up on pseudomyceliar chernozem soil in Nagyhörcsök. (1) Agronomic measures. (2) Date (year, month, day). (3) Other comments. Remarks: Sowing at a depth of 5 cm with a row distance of 12 cm, and a seed number of 60–70·m-1 and 200 kg·ha–1. Table 2. Monthly, quarterly (I–IV.) and annual rainfall sums in the spring barley experiment set up on pseudomyceliar chernozem soil in Nagyhörcsök in 1988. (1) Month, quarter-year. a)–f): Jan.–Jun.; g) Total for Jan.–Jun.; h)–m) Jul.–Dec.; n) Total for Jul.– Dec. (2) Measured, mm. (3) Long-term mean. Remarks: The rainfall sum in the growing period, from April to September, was 290 mm in 1988, compared with the 48-year mean of 317 mm. Table 3. Effect of N fertilization on spring barley grown on pseudomyceliar chernozem soil in Nagyhörcsök in 1988. (1) N rate, kg·ha–1. a) LSD5%; b) Mean. (2) Scoring (month, day). (3) Shoots, (4) fresh; (5) air-dry. (6) Straw. (7) Husks. (8) Grain. (9) Together. Remarks: Data averaged over Cu treatments. Scoring for stand status on May 14 (1 = poorly, 5 = very well developed). Scoring on June 6th for cereal leaf beetle damage (1 = weakly, 5 = heavily infected). Thousand-grain weight 36.4 g; 13.4 grains·ear–1; grain weight·ear–1 0.5 g on average. Table 4. Effect of N fertilization on the element composition of the shoots, roots, straw and grain of spring barley in an experiment set up on pseudomyceliar chernozem soil in Nagyhörcsök in 1988. (1) Element. (2) N fertilization, kg N·ha–1. (3) LSD5%. (4) Mean. A. Shoots at tillering. B. Roots at tillering. C. Straw at harvest. D. Grain at harvest. Remarks: Data averaged over Cu treatments. Cu fertilization only had a significant influence on the element composition in the roots. Optimum element content of the shoots at tillering according to BERGMANN (1992). Table 5. Effect of Cu fertilization on the Cu content (mg·kg–1) of the roots and shoots of spring barley at tillering in an experiment set up on pseudomyceliar chernozem soil in Nagyhörcsök on 18 May 1988. (1) Plant organ. a) shoots; b) roots. (2) Cu fertilization, kg Cu·ha–1. (3) LSD5%. (4) Mean. Table 6. Mean element content and element uptake of spring barley in 1988 in an experiment set up on pseudomyceliar chernozem soil in Nagyhörcsök. (1) Element symbol. (2) Element content. (3) Shoots. (4) Roots. (5) Straw. (6) Grain. (7) Element uptake. (8) Total. Remarks: Taking values of 3 t·ha–1 for both the by-products (straw+husks) and the grain. Table 7. Effect of N and Cu treatments on the KCl-EDTA-soluble Cu content (mg·kg–1) in the ploughed layer of the pseudomyceliar chernozem soil in Nagyhörcsök after the harvest of spring barley, on 30 Sept. 1988. (1) Cu fertilization, kg Cu·ha–1. (2) N fertilization, kg N·ha–1. (3) and a) LSD5%. (4) and b) Mean. Remarks: CV = 30%. Mean KCl-soluble content of NO3-N and NH4-N: 11 and 9 mg·kg–1, respectively.
