CULTAN - biológia
Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?
Antibiotikumok baktériumoktól
Sejtvándorlás: egy ismert fehérje újonnan felfedezett funkciója
Molekuláris iránytű a sejtek igazításához
Mi teszi a levelek öregedését ősszel
A keselyű gyöngytyúk demokráciája
Ekembo környezete: Az emberek nyílt tájakon is éltek
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
A búzafajtát vad füvek keresztezésével hozták létre
Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?
CULTAN
CULTAN (Ellenőrzött felvétel hosszú távú ammónium táplálék, Német: ellenőrzött hosszú távú ammónium táplálkozás) a gyökér alatti megtermékenyítés meglehetősen ritka formája a termesztett növények nitrogénellátásához. A bonni mezőgazdasági tudós, Karl Sommer fejlesztette ki az 1960-as évek végén, és többek között gyepterületen, gabona, kukorica, burgonya és répa szántóföldi gazdálkodásában, valamint szőlő- és faiskolákban használják. Többe kerül, mint a kalcium-ammónium-nitrát (az alkalmazást is beleértve).
Ezzel a módszerrel a növényeket nitrogénnel trágyázzák - ellentétben a hagyományos trágyázási módszerekkel - vegetációs időszakonként csak egyszer ammóniummal (NH4 +) nitrátok (NO3-N) helyett. A műtrágyát nem adják a talajra, és nem dolgoznak bele széles területen, hanem pontokon vagy csíkokban juttatják a talajba [3].
Különleges injektálási technikával próbálják meg a műtrágyaoldatot hét vagy 20 cm mélyen a talajba helyezni, kissé eltolva a mag- vagy növénysor sorától. Nagyobb sorközökkel rendelkező sornövények, például burgonya, cékla vagy kukorica esetében ez technikailag megoldható némi erőfeszítéssel. Általános szabályként azonban a kultusz módszert alkalmazzák a gabona és a repce esetében, amelyek sortávolsága körülbelül 10 cm. Oldalsó ellentételezés nem lehetséges, éppen ellenkezőleg, a növények - bár kicsi - hányadát eltalálja és megsemmisíti az injekciós technika.
A cselekvés mechanizmusa
Nitrogén-trágyázással csak a műtrágya egy részét szívja fel a növény. A vízzel kimosott vagy a levegőbe juttatott nitrogén elvész és jelentős környezeti problémákhoz vezet (eutrofizáció, dinitrogén-oxid). Karl Sommer előnyöket lát abban, hogy erősen koncentrált ammónium műtrágyát adnak a gyökerek közelében. Az ammónium-lerakódások hatása alapvetően az ammónium fitotoxicitásán alapul. A gyökértérben egyenletesen eloszló ammóniumot a növények aktívan és passzívan is képesek felszívni. Ha aktívan felszívódik, akkor közvetlenül a gyökerekben lévő szerves N-vegyületek anyagcseréjébe kerül. Passzív felvétel esetén viszont felnőtt levelekben gazdagodhat, ahol még az alacsony koncentráció is növekedési rendellenességeket okoz. Nagyobb koncentrációk esetén az ammónia nekrózist okozna a levélszéleken. Ezenkívül a gyökértérben lévő ammónium csökkenti más kationok felvételét.
Az ammóniumnak ezek a negatív hatásai nem fordulnak elő a CULTAN-folyamat során, mivel nem egyenletesen oszlik el a talajban, hanem korlátozott, erősen koncentrált területeken Raktárak. A raktárak csak a talaj térfogatának egy kis részét veszik fel, amelyet egy növény meggyökerezhet. A gyökértér többi része viszonylag mentes az ammóniumionoktól, így ott más tápanyagok stabil ellátása valósulhat meg.
Az egyenletesen eloszló ammóniummal ellentétben csak néhány gyökér érintkezhet az ammóniummal a raktárak határfelületein. Ott ezek a gyökerek csak akkor szívnák fel a raktárakból az ammóniumot, ha a hajtásból megfelelő szénhidrátokkal látnák el őket. Az ammóniumion közvetlenül felszívódik a szerves nitrogénvegyületek anyagcseréjébe. Az ammónium felvételt tehát az üzem önszabályozza a jelenlegi „asszimilációs képességének” megfelelően. Ebből az a következtetés vonható le, hogy a növény növekedési potenciálját mindig teljes mértékben kihasználják az időjárási viszonyoknak megfelelően, és ugyanakkor nem lehetséges túlkínálat.
A növények kifejezetten a depó felületei felé és környékén nőnének. Ha a határ menti területek nitrogénjét elfogyasztanák, a gyökércsúcsok visszanőnek, és az egész raktár addig nő, amíg teljesen ki nem ürül. A depó körül gyökérhálózat látható a Sommer által létrehozott gyökérkép alapján. További ilyen képek eddig hiányoztak.
A koncentrált ammóniumból történő nitrogénfelvétel körülményei között a teljes anyagcsere ennek következtében megváltozik. Mivel a nitrogén beépülésének helye a levelekről a gyökerekre tolódik, az anyagok koncentrációja és az ebből adódó ozmotikus nyomás is változik. Ezek a változások, amelyek a biológiában forrás-süllyedő hatásként ismertek, a növények növekedésének és minőségének javulásához vezettek.
Általános tan és CULTAN
Az ammónium közvetlen felvétele ellentmond a tudomány jelenlegi állásának. A talajban lévő nitrifikáció miatt feltételezzük, hogy a hagyományos doktrínák szerint a megtermékenyített nitrogén formájától függetlenül ammónium, nitrát vagy karbamid, a nitrogén végül a növények számára nitrát formájában elérhető [4] (lásd még: nitrogén körforgás).
Helyszíni vizsgálatok
Nem világos, hogy a nyáron megfigyelt pozitív hatások a legtöbbször természetellenesen magas (kb. 150 kg/ha) kénmennyiségnek tudhatók be. A trágyázási kísérletek során néha 80 kg/ha hálózati ként kompenzálnak, ami lényegesen több pozitív hatást mutatott, mint az injekciós műtrágyázás során alkalmazott kén [5]
A Breisgau-Hochschwarzwald Kerületi Hivatal Mezőgazdasági Minisztériumának hároméves tanulmánya a Sommer-hez hasonló eredményekre számít [6], megbízható tudományos eredményekről beszélve, ha csak az eredmények állnak rendelkezésre várt a válás egyszerűen téves. A bonni egyetem kutatói, ahol Sommer tanított, szintén nem tudtak azonos eredményt elérni a zöldségféléknél [7]. .
Ha a CULTAN-t egyrészt jól kidolgozott elméleti alapok jellemzik, másrészt a rendelkezésre álló szűkös adatok a szükséges beruházási kiadások és hozam tekintetében jelentős kétségeket vetnek fel gyakorlati alkalmasságával, piacképességével és a mezőgazdasági termelők általi elfogadásával kapcsolatban.
Ugyanúgy megdöbbentő az információ nem megfelelő áramlása azokról a növekedési körülményekről, amelyekben a kultikus trágyázás magasabb hozamot eredményezett.
Egy 2010-ben elvégzett teszt során a Cultan-trágyázás minden tudományterületen rosszabbul teljesített: Függetlenül attól, hogy a nyersfehérje-tartalom vagy a hozam, a mennyiségi hozam volt-e, és a nitrogén műtrágya mennyiségétől függetlenül, az ammónium-kén injekció előnyeit nem lehetett meghatározni. [11]
2004-ben a bonni egyetem trágyázási tesztet végzett az Agria keményítő burgonyafajtán (burgonya). A keményítőtartalom és a piaci termékhozamok megegyeztek a hagyományos kalcium-ammónium-nitráttal történő megtermékenyítéssel azonos megtermékenyítési szinten. Ha csökkentenék a nitrogénellátást, ennek egyes esetekben közvetlen hatása volt, a termésveszteség a mennyiség és a keményítő hozama szempontjából [12] .
A 2008–2009-es években az Alsó-Szászországi Mezőgazdasági Kamara három helyszínen ellenőrizte a Cultan trágyázást. Ugyanazon nitrogénműtrágyázási szint mellett sem következett be egyes vállalkozók által ígért jelentős termésnövekedés. Itt is luxusfogyasztásról van szó, amikor először füvet vágnak, és veszélyesen magas a nitrátszint [13] .
Az injekciós műtrágya növények egészségére és az ammónium-táplálkozásra gyakorolt hatásaival kapcsolatos tudományos vizsgálatok még mindig hiányoznak. Kutatásra van szükség a (.) Folyamat további (.) Impulzusainak megadásához [14] .
Kutatás és fejlesztés
A CULTAN folyamat munkája hosszú évtizedek óta folyik, a kezdetek az 1970-es évek körül láthatók. Az alapvető alapokat Karl Sommer egyetemi tanár tette le a bonni egyetemen, ahol az injekciós műtrágyázással (különösen a folyékony trágya-injektálással) kapcsolatos kutatások a mai napig, a 21. század elején folytatódnak. A folyamat alkalmazását Németországban kutatják, különösen a Braunschweig Julius Kühn Intézet, a Szántott Növényi Szövetségi Kutatóintézet (JKI), a Növénytermesztési és Talajtani Intézet. Számos nemzetközi kutatóintézet is dolgozik a CULTAN injekciós műtrágyázáson.
A témával kapcsolatos események alkalmanként különböző országokban zajlanak, helyszíni bemutatókkal, műhelytalálkozókkal és speciális konferenciákkal. A Julius Kühn Intézet 2010. februárjában Braunschweigben több mint 100 résztvevővel tartott nemzetközi szimpóziumot „Injekciós műtrágyázás - aktuális ismeretek, új fejlemények és tapasztalatok”. Ebben az összefüggésben meg kell jegyezni, hogy egyebek mellett a gyakorlatban szokásos és Hollandiában előírt folyékony trágya-injektálás is ebbe a témába tartozik. [15]
A 21. század eleje óta úgy tűnik, hogy a mezőgazdasági gyakorlatban kissé megnőtt a használat. 2004-ben mintegy 10 000 hektár területet dolgoztak fel Németországban 10 befecskendező géppel a CULTAN eljárással. 2009/2010-ben mintegy 70 000 hektár volt 44 gép segítségével. [15] Más források körülbelül 100 000 hektárról beszélnek Németországban [16]. Így a CULTAN eljárást 2010-ben a német mezőgazdasági terület kevesebb mint 1% -ánál alkalmazták.
- A viszonylag fiatal Yara N-Sensor dimenzió-összehasonlításként szolgálhat: Ezt a további, körülbelül 40 000 euróba kerülő eszközt [17] már körülbelül 500 000 hektáron használták. Ehhez járul még egy megfelelően felszerelt műtrágyaszóró költsége 20 000 euró értékben.
- Az AKTEUR magbúza további méret-összehasonlításként szolgálhat: ezt 2010-ben 321 400 hektáron termesztették [18]. .
technológia
A növényi kultúrától függően különböző típusú raktárakat (golyó, csésze stb.) Használnak, amelyek eltérő alkalmazási technikákat igényelnek.
Az Európában szokásosan alkalmazott ammóniumtrágya legismertebb formája a kukorica gyökér alatti trágyázása.
Hajtókerekes módszer
Sommer fontos szerepet játszott a Csillagkerék technológia. Leír egy CULTAN befecskendezési technikát, amelyben egy folyékony műtrágyatartály által szállított csillagkerék-injektort hajtanak át a műtrágyázandó területen. Ezt azonban csak az egyes vállalkozók használják.
Az egyetlen farok kerék egy fém gumiabroncsból áll, általában tizenkét üreges küllős csővel. Ezen csövek mindegyikén található egy üreges sarkantyú (más néven szúrásnak vagy küllõnek), amelyet a mûtrágyával a mûtrágyatartályból nyomótömlőn, kerékagyon és küllőcsövön keresztül szállítanak. A sarkantyúfejen van egy oldalsó lyuk, amelyen keresztül a műtrágyát 1,5-8 bar nyomáson a talajba fecskendezik. Miután a megfelelő sarkantyú átlyukasztotta a talajt, a nyomótömlő és a küllőcső közötti csatorna mechanikusan kinyílik.
A modern eszközökben egy vezérlőberendezés a műtrágya mennyiségét a különböző munkasebességekhez igazítja. A membránszivattyú és az injektor készülék vezérlőszelepei aktiválódnak. A különböző gyártók sarkantyúi és kerekei kissé eltérnek, de alapvetően ugyanúgy működnek, és Karl Sommer tervezésén alapulnak.
A kultivátor megosztja vagy boronálja
A csillagkerék-technológia mellett a kultántrágyázást boronák és részek segítségével is elvégzik, ami kevesebb technikai erőfeszítést jelent [19]. A Duett csoroszlyával a Horsch vállalat megtalálta a módját, hogy egyszerre lehessen magot és műtrágyát adni [20] .
Növényvédő permetezőgép
Az NH4-et tartalmazó műtrágyák hagyományos permetezőgépekkel is alkalmazhatók. Ehhez rendelkeznie kell húzótömlővel, mivel néhány NH4 műtrágya nem alkalmas lombtrágyázásra. Ezek a húzótömlők szintén raktárakat helyeznek el szalagokban [21]. A szórókeretet azonban nagyon alacsonyan kell tartani. Ezenkívül a tömlővégeken kötelező a súly, hogy a tömlők a növényzet miatt ne veszítsék el a talajjal való érintkezést. Ennek megfelelően csökkenteni kell a menetsebességet annak megakadályozása érdekében, hogy a tömlők kinyíljanak, és ne sérüljenek meg a lengőkarok.
Használt műtrágyák
Gyakran ammónium-szulfát-oldatot vagy kék-szulfátot használnak. Ezenkívül ammónium-nitrát-karbamid-oldatot (AHL), NH3 erős vizet és monoammonofoszfátot (MAP) vagy diammonofoszfátot (DAP; a tartalomértékek miatt általában 18 x 46-nak hívnak).
Az ASL és a blues-szulfátok kritikája
Különösen az ASL és a hasonló bluesulfate áll a kritikusok középpontjában.
- A kéntartalmú műtrágyák, formától függetlenül, elfogyasztják a mészkészleteket, minden 100 kg nitrogén-trágyázással ASL-re számítva körülbelül 200 kg CaO-ra lehet számítani. [22] [23] .
- Az ASL-t többek között a kipufogógáz vagy a kipufogógáz tisztításával nyerik. Ezt az anyagot hidrogén-cianid előállításához is használják. [24] .
- A blues-szulfátokban található kén körülbelül 9 tömeg% és körülbelül 8 tömeg% nitrogént tartalmaz. A repce vetőmagjának 150 kg/ha nitrogén-trágyázásának megfelelő mennyiségű kén kb. 170 kg/ha. A repce kénigénye körülbelül 60 kg/ha [25]. A kék-szulfátok állandó alkalmazásával magas a kén kimosódásának kockázata a talajvízbe. A számítások azt mutatják, hogy - új, évente 100 m-es talajvízképződés esetén - a 80 kg/ha kénes kimosódás elegendő ahhoz, hogy túllépje a talajvíz határértékét [26]. .