A mûtrágyázási szokásokban beállt változások, valamint az egyre szigorodó környezetvédelmi előírások hatására Európa számos mezőgazdasági területén a kén visszapótlásával is számolniuk kell már a gazdálkodóknak. Eddig Magyarországon nem okozott különösebb fejtörést a tápanyagellátással foglalkozó szakemberek számára a kén pótlásának kérdése, mára azonban idehaza is egyre nagyobb területeken kell felkészülnünk a kénnel folytatott tápanyagellátásra. Ez számos „tudomány” egyidejû alkalmazását követeli meg a növényélettani vonatkozásokon túl a kén talajbeli körforgalmának ismeretéig.
A kén rendkívül fontos makroelem. A nitrogént, a foszfort és a káliumot követően a 4. legnagyobb mennyiségben található alkotóeleme a növényi szervezetnek. Esszenciális tápelem, mely közvetlenül, vagy közvetve számos növényi és állati életfunkcióban szerepet játszik és alapvető kihatással van a mennyiségi- és minőségi mutatók alakulására.
Termesztett növényeink kénigénye meglehetősen eltérő, de kijelenthetjük, hogy valamennyi növényünk számára alapvető jelentőségû a megfelelő kénellátás. A magas fehérjetartalmú pillangósok, illetve a keresztesvirágúak megfelelő kénellátottságához a gabonák kénigényének többszörösére van szükség.
Legnagyobb kénigénnyel talán az őszi káposztarepce bír.
Az őszi káposztarepce vetésterületének növekedése, valamint a növény magas kénigénye következtében várhatóan egyre több és egyre nagyobb területeken látunk majd a jövőben kénhiányra utaló sárgulásokat. Az őszi káposztarepce kénigénye elérheti akár az évi 30–80 (90) kg/ha-os értéket is. Ez mintegy duplája kalászos gabonáink kénszükségletének.
Kénhiány esetén a repcenövények növekedése lassul, tartásuk merevvé válik, színük klorotikusra vált. Az állomány „bozontos” benyomást kelt.
A gabonafélék kénhiányára is jellemző tünetek legelőször a tábla lazább talajú részein jelentkeznek rendszertelen alakú, tónusukat vesztett, a nitrogén hiányára emlékeztető foltok formájában. A hiánytünetek alapján így nagy valószínûséggel nitrogénhiányra fog asszociálni a gazda. Kénhiány esetén a kiegészítő nitrogén fejtrágyázás hatására a tünetek nem enyhülnek, sőt a táguló N:S arány következtében azok erősödését figyelhetjük meg.
A kénhiányos őszi káposztarepce ellenálló képessége gyengül, gombás fertőzések ütik fel fejüket az állományban. A zavar következtében, azzal egyenes arányban csökken a növények becőszáma és a becőnkénti szemszám.
A kénhiány legobjektívebben növényvizsgálatokkal detektálható. A kifejlett repcelevél száraz anyagra vonatkoztatott megfelelő kéntartalma az állomány záródásakor, illetve a virágzás kezdetén 0,35 mg/g. A maximális termés letéteményese – amennyiben más faktorok nem limitálják annak kialakulását – 0,65 mg/g S sza. Javasolt a vizsgálatok minél korábbi elvégeztetése, mivel a kén pótlásának hatékonysága az állomány fejlettségével fokozatosan csökken. Jegyezzük meg, hogy a talajvizsgálatok során alkalmazott mérések önmagukban nem alkalmasak a kéntrágyázás szükségességének megítélésére, segítségükkel csupán az esetleges kénhiány lehetőségét tárhatjuk fel.
A gabonafélék kénhiányára jellemző tünetek szintén legelőször a tábla lazább talajú részein jelentkeznek rendszertelen alakú, tónusukat vesztett, a nitrogén hiányára emlékeztető foltok formájában.
Ezt követően aszálykárra utaló tünetek jelennek meg, majd a csökkent ellenállóképesség miatt gombás fertőzések (Septoria sp.) ütik fel fejüket az állományban, sötétebb színárnyalatot kölcsönözve a növényzetnek. A kénhiányos búza lisztjéből készített tészta nyújtási ellenállása nő, nyújthatósága csökken. A csökkenő cisztintartalom következtében a sikér diszulfid kötései nem elegendőek a megfelelő rugalmasság biztosításához és a tészta szívóssá válik. A jelenség maga után vonja a sütőipari értékmérők romlását és a kenyértérfogat csökkenését.
Külföldi szakirodalmak alapján az őszi búza bokrosodáskor végzett teljes föld feletti hajtás növényvizsgálati eredményei 1,2 mg/g száraz anyagnál alacsonyabb S koncentráció esetén egyértelmûen kénhiányt jeleznek. A maximális termés és minőség eléréséhez szükséges kénmennyiség 3,2–4,0 mg/g S száraz anyagra tehető a bokrosodáskori búzanövény teljes föld feletti hajtását vizsgálva.
A talajban a kén szervetlen és szerves formában egyaránt megtalálható. A két forma egymáshoz viszonyított aránya erősen változó: talajtípustól, mélységtől és gazdálkodási módtól függő. Míg a humid régiók talajainak SO42-koncentrációja a 10 mg/kg talajértéket sem éri el, addig szárazabb környezetben (szántóföldi vízkapacitáshoz közeli értéken) mennyiségük meghaladhatja az 1000 mg/kg-os mennyiséget.
Az eltérések a szerves anyag mineralizációjának, az oldható szulfátok kimosódásának, valamint a növényi kénfelvétel, a klíma, a talajtípus és az agrotechnika (talajmûvelés, öntözés-öntözővíz, mûtrágyázás) különbségeiből adódnak. A szabad szulfátoknak főleg kationokkal alkotott (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) vízoldható sói, valamint a főleg amorf anorganikus Al3+-nal kapcsolódó oldhatatlan szulfátok mellett – mely kiteheti egyes talajok összes kimutatható szulfáttartalmának mintegy 90%-át – jelentős az 1:1 agyagásványok, valamint az Al- és Fe-oxidok (oxihidrátok) felületén adszorbeált szulfátmennyiség is. A szulfátionok kötődése a talajkolloidokhoz azonban meglehetősen gyenge, így a nitrátionokhoz hasonlóan különösen laza talajokon könnyen kimosódhatnak.
A talajok kénforgalmát (1. ábra), tekintve alapvető jelentőségû a talaj kéntartalmának a növények által felvehető részét képező, vízben oldható szulfáttartalma.
A talaj szerves anyaga, a talajba bejutó és bevitt növényi maradványok, szerves trágyaanyagok a mineralizáció során a talajtani jellemzőktől, a mikroflóra összetételétől és aktivitásától függően először rövidebb szénláncú egységekre szakadnak, majd szervetlen vegyületekre, köztük szulfátokra tagolódnak. A talaj szerves kötésben található kéntartalmának ily módon való feltáródása évi 2%-ra tehető. Durva becsléssel ez a talaj felső 30 cm-es rétegében 5% szervesanyag-tartalom mellett, ha 0,5% kéntartalommal számolunk évi 15 kg/ha-os feltáródást jelent, mely önmagában aligha elég termesztett növényeink kénigényének kielégítésére. A szerves trágyaanyagok által talajainkba juttatott kénmennyiség sem haladja meg a 10 kg S/ha-os mennyiséget.
A kén biológiai körforgalmában a talajbiota központi jelentőségû. A talajba jutott, juttatott, illetve ott található kénvegyületeket a mineralizáció során kénhidrogénné alakítják a lebontó szervezetek. A talaj kénhidrogénje, és egyéb redukáltsági fokú kénvegyületei szintén mikrobiológiai hatásra, a növények számára felvehető szulfáttá oxidálódhatnak, melynek egy része a talajok adszorpciós komplexumához kötődhet, illetve mélyebb rétegekbe mosódhat. Az átalakított szulfát bizonyos hányada a mikrobák testépítő folyamataihoz használódik fel. Anaerob körülmények között az előző reakciók ellentéte játszódik le. A kéntartalmú vegyületeket más mikrobaközösségek redukálják, kivonva ezeket bizonyos időre a körforgalomból. Ezen „poolból” megfelelő körülmények között, döntően mikrobiológiai hatásra a kén ismét visszajuthat a körforgalomba. A szulfátredukáló baktériumok közremûködnek a természetes kénlerakódások létrejöttében, szerepük meghatározó a nem magmás eredetû szulfidércek kialakulásában és településében is. Az összefüggéseket a 2. ábra szemlélteti.
A kénforgalomban szerepet játszó mikroorganizmusok száma meglehetősen nagy (1. táblázat), az általuk katalizált reakciók pedig sokrétûek. A ciklus számos fizikai, kémiai és biológiai folyamat eredőjeként válik egésszé, melynek számos mozzanata mindezidáig kellőképpen még fel nem tárt. Alapjaiban két nagy reakciósort különíthetünk el: a különböző redukáltsági fokú kénvegyületek oxidációját, valamint a redukciós folyamatokat.
A természetben előforduló ásványok közül a szulfidok (pirit, kalcopirit, pirrhotit) és a szulfátok (gipsz, barit) kémiai bomlásáért is mikroorganizmusok (legnagyobb számban baktériumok) tehetők felelőssé. Az általuk katalizált reakciók által (1. táblázat) elősegítik a kénvegyületek oxidációját, melyet azok oldódása, növények számára felvehetővé válása követ. Heterotróf mikroorganizmusok is képesek redukált kénvegyületek oxidációjára, azonban az obligát, vagy fakultatív kemolitotróf és fototróf mikroorganizmusok tevékenysége jár együtt nagyobb mennyiségû anyagátalakítással. Ez utóbbi baktériumok köre a Thiobacillus, Thiomicrospira génuszokra korlátozódik, valamint a Beggiatoa génusz egyes fajaira, melyek többsége heterotróf, illetve mixotróf anyagcserét folytat. Egyes kutatások alapján ezen fajok jelenléte kedvező körülmények között akár hatszorosára is gyorsíthatja a kéntartalmú ásványok bomlását speciális enzimjeik segítségével. Az átalakulás fontosabb lépcsőit az 3. ábra mutatja be.
Az egyes fajok alkalmazása igen sokoldalú. A mikrobiológiai bányászat, azaz a hidrometallurgia mellett radioaktív anyagokkal szennyezett építmények megtisztítására is használnak kénbaktériumokat. Míg Rethmeier (1997) kutatásaiban galvániszapok réztartalmát vonják ki egy speciálisan erre a célra készített biofermentorban, Löffler (1998) ugyanakkor hulladékgumi kéntartalmát hasznosítja velük. Franciaországban Thiobacillus denitrificans segítségével végzik néhány tengeri akvárium nitráttalanítását is.
Az oxidációra képes autotróf mikroorganizmusok közül a talajokban legnagyobb jelentőséggel a Thiobacillus génusz tagjai – Thiobacillus thiooxidans, Th. thioparus, Th. ferrooxidans, Th. novellus, Th. intermedius, Th. perometabolis, Th. denitrificans, Th. coproliticus, valamint Baj (1993) által izolált Th. capsulatus, Th. cuprinus, Th. halophilus, Th. hydrothermalis, Th. plumbophilus és Th. prosperus – bírnak. A 0,5 µm vastag és 1-4 µm hosszú Gram-negatív pálcikák magányosan, párban, vagy láncokban fordulnak elő. Aerob, vagy fakultatív aerob baktériumok, melyek többsége egy poláris csillóval mozog. A génuszba tartozó két fontosabb faj főbb jellemzőit a 2. táblázat mutatja be.
Az említett baktériumokkal, azok talajbeli mûködésének tanulmányozásával Meyer (1864), Bechamp (1868), Jegunov (1896) óta számos kutató foglalkozott. Moser és Olson (1953) vizsgálatai alapján a fentebb említett baktériumokkal bíró talajba kevert elemi kén annál gyorsabban oxidálódott, minél nagyobb volt a talaj agyagtartalma és legintenzívebb akkor volt, mikor a talaj nedvességtartalma lényegesen felülmúlta a minimális vízkapacitásnak megfelelő értéket. Kittams (1963) felhívja a figyelmet, hogy a különböző talajok jelentősen különbözhetnek kénoxidáló képességükben. Ezeket a talajokat Thiobacillus-okkal beoltva minden esetben az oxidáció erősödését figyelhetjük meg. Vizsgálatai alapján a hőmérséklet emelkedése 40°C-ig minden esetben fokozta az oxidáció intenzitását, mely leggyorsabban a szántóföldi vízkapacitáshoz közeli nedvességtartományban és savas viszonyok mellett megy végbe. Az alkalmazott kénpor finomsága az exponált felület nagyságán keresztül alapvető jelentőségû az átalakulás dinamikájában. A részecskeméret és az oxidáció gyorsasága közötti erőteljes összefüggést Sholeh et al. (1997) laboratóriumi kísérletei is alátámasztják kiemelve ugyanakkor az egyéb tápanyagoknak – kiemelten a foszfornak – a Thiobacillus ferrooxidans szaporodására és ezáltal az elemi kén oxidációjára kifejtett erőteljes pozitív hatását.
Számos kísérlet foglalkozik az elemi kénnek, mint trágyaanyagnak a felhasználásával. Oxidáló szervezetekkel beoltva, vagy anélkül vizsgálják különböző növényeink termésének kvalitatív és kvantitatív paramétereire gyakorolt hatását.
Attia és Dosuky (1996) meszes-homokos talajon végzett szántóföldi kísérlet keretében bizonyítja, hogy szerves trágya, nitrogén és Thiobacillus ssp.-vel beoltott elemi kéntrágyázás hatására az őszi búza hozama és tápelemtartalma egyaránt nőtt. Hasonló eredményre vezettek Shinde et al. (1996) zödségfélékkel végzett tenyészedényes kísérletei is. Arkansasban Slaton et al. (1998) alkalikus homoktalajon rizzsel (Oryza sativa) végzett kísérleteiben is a kéntrágyázás egyértelmû kedvező hatásairól számol be. A rizs termésmennyisége 7%-kal növekedett, ellenállósága a kezelés hatására nőtt.
A szinte megszámlálhatatlan kísérlet, pozitív kutatási eredmény mind a téma egyre fokozódó aktualitását jelzi.
Gazdásztársadalmunk számára nem az lesz a kérdés, hogy szükséges-e a kénpótlás, hanem az, hogy azt milyen formában (elemi kén, vagy szulfát) és módon (közvetlen felvehető formában, vagy a talaj természetes folyamatait kihasználva) tesszük. Ennek megítélése összetett, számos ismeret egyidejû alkalmazását megkívánó feladat, mely nem nélkülözheti a gyakorlati szempontokat sem. Bízunk benne, hogy jelen cikk egyfelől praktikus mankót nyújt a hiánytünetek detektálásához és a növényvizsgálati eredmények értelmezéséhez, másfelől elegendő lexikális ismeretet ad át a probléma iránt érdeklődő és megoldást kereső gyakorló gazdásztársunk számára a probléma továbbgondolásához.
Dr. Kalocsai Renátó1–Dr. Schmidt Rezső2
–Dr. Szakál Pál2–Giczi Zsolt1
1UIS Ungarn Laborvizsgálati és Szolgáltató Kft, Mosonmagyaróvár, 2Nyugat-Magyarországi Egyetem, Mezőgazdaság-és Élelmiszertudományi Kar,
Mosonmagyaróvár
Felhasznált irodalom:
Bloem, E.–Paulsen, H.M.–Schnug, E. (1995): Schwefelmangel nun auch in Getreide. DLG-Mitteilungen, 8:18–19.
Ericksen, J. (1994): Soil organic matter as a source of plant avialable sulfur. Norwegian J. Agric. Sci.: Suppl. 15:28–149.
Hekstra, A. (1996): Sustainable Nutrient Management in Agriculture. Nutrient limited yield. HANDICOM, Netherland p. 104–109.
Junius, M.M. (1979): Alchimia verde –Spagyrica vegetale. Roma
Kajdi, F. (2000a): A „minőség” szerepe a búza termesztésében (I.). Növényvédelmi Tanácsok, Mosonmagyaróvár 9:11, 8-9.
Kajdi, F. (2000b): A „minőség” szerepe a búza termesztésében (II.). Növényvédelmi Tanácsok, Mosonmagyaróvár 9:12, 19-23.
Kalocsai, R.–Schmidt, R.–Földes, T.–Szakál, P. (2002): Az elemi kén talajbeli oxidációjának vizsgálata. Acta Agronom. Óváriensis 44:1, p. 19–28.
Kalocsai, R.–Schmidt, R.–Földes, T.–Szakál, P. (2002): Az elemi kén és a baktériumos talajoltás hatása a talaj kémhatására. VIII. Ifjúsági Tud. Fórum. Veszprémi Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar Keszthely 2002. márc. 28.
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.–Schmidt, R. (2002): Az elemi kén, valamint a baktériumos (Thiobacillus sp.) talajoltás hatása a talaj kémhatására és felvehető SO42- tartalmára. Acta Agr. Óváriensis 44:1, 3–18.
Patócs, I. (1989): A növények táplálkozási zavarai és betegségei. Agroinform, Budapest
Schnug, E.–Bloem, E.–Haneklaus, S. (2000): Schwefelmangel in Getreide. Getreide 6. Jg. 1:60-61.
Schnug, E.–Haneklaus, S.–Murphy, D. (1993): Impact of sulphur supply on the baking quality of wheat. Aspects of Appl. Biol. 36. Cereal Quality III. p.337–346.
Sjöquist, T. (1994): Mineralization of organic sulphur compounds in soil. Norw. J. Agric. Sci. Suppl. 15:146–178.
