Róla és vegyületeiről (SO2, SO3, H2S) jobbára csak, mint az egyik legfőbb környezetszennyező anyagról van információnk.
A századunkban ugrásszerûen fellendült, főleg ipari tevékenységnek betudható immissziójuk káros hatásaként jól ismertek a növények nekrózisokkal, esetenként teljes pusztulással járó „akut”, valamint a hatás külső jelei nélkül a termelési teljesítmény csökkenésében megnyilvánuló „krónikus” megbetegedései.
A kén fontos makroelem, mely a nitrogént, foszfort és a káliumot követően a 4. legnagyobb mennyiségben található alkotóeleme a növényi szervezetnek (1. táblázat).
Esszenciális tápelem, mely közvetlenül, vagy közvetve számos növényi és állati életfunkcióban szerepet játszik.
A kén esetleges visszapótlására a mezőgazdasági gyakorlat mindeddig viszonylag kisebb figyelmet fordított. Tette ezt annak ellenére, hogy a növények számára rendelkezésre álló kén mennyisége számos mezőgazdasági területen csökken.
A tendencia okai között első helyen a kísérősó-mentes mûtrágyák használata, valamint a környezetvédelem hatására csökkenő antropogén kénkibocsátás említhető meg. Ugyancsak az esetleges kéntrágyázás szükségességét erősíti az olyan nagyobb termőképességû, kedvezőbb kvalitatív mutatókkal rendelkező növényfajták, hibridek termesztésbe vonása, amelyeknek a makroelemekkel (így a kénnel) szemben támasztott igényei is nagyobbak. A megnövekedett N-, P-, K-ellátás mezőgazdasági növényeink termésszintjének növelése mellett azok S igényét is emeli (2. ábra).
Fent részletezett összefüggéseknél fogva ahhoz, hogy megfelelő hozamokat és minőséget legyünk képesek biztosítani, bizonyos esetekben kéntrágyázásra lehet szükség.
Az okszerûen alkalmazott kéntrágyázás Európa számos területén így egyre nagyobb jelentőséggel bír és mindennapi gyakorlattá válik.
A közvetlen növénytáplálási vonatkozásokon túl a kéntrágyázás hatékony eszköze lehet a bázikus talajok (és szikesek) javításának és alapját képezheti egyes nehézfém szennyezett talajok (fito)remediációjának is.
A kén az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen tápelem. A kéntartalmú aminosavak építőeleme, a peptidek, fehérjék és lipidek alkotórésze. Aktivizál bizonyos fehérjebontó enzimeket, pl. papinázokat (papin, brometin és ficin) és alkotóeleme a koenzim-A-nak és a glutationnak. A biotin (H-vitamin), mely növekedésszabályozó hatású, szintén tartalmaz ként.
A diszulfidkötés egyik meghatározója a protoplazma szerkezetének, a szulfhidrilcsoportok mennyisége pedig a növények fagytûrő képességét befolyásolja.
Adekvát mennyiségben növeli a zöldtömeget, serkenti a növények vegetatív növekedését, növeli a klorofilltartalmat, javítja a takarmánynövények emészthetőségét, valamint ízletességét.
Gabonaféléknél a megfelelően alkalmazott kéntrágyázás javítja a sütőipari értékmérők alakulását, összefügg a cereáliák, hüvelyesek, valamint termesztett olajnövényeink minőségi paramétereinek alakulásával. A kén fokozza az egyes trágyaanyagok hatékonyságát, növeli a növények károsítókkal és kórokozókkal szembeni ellenállását, azok biotikus és abiotikus stressz ellenálló képességét, így csökkenti a növényvédelem költségeit és javítja a termésbiztonságot. Fungicid hatásánál fogva eredményesen alkalmazzák termesztett növényeink gombakártevőkkel szembeni védelmére is. Szûkíti a növényi szövetek N:S arányát, ezáltal csökkenti azok nitrát-, amid- és hidrogén-rodanid tartalmát.
A kénnek a bioszféra anyagkörforgalmában központi szerepe van. A nitrogén körforgalmával ellentétben azonban a kén ciklusában az atmoszférikus fázis csak kevéssé domborodik ki. A nitrogénhez hasonlóan a S is különböző oxidációs állapotban, számos vegyület komponenseként vándorol.
A talajban a kén szervetlen és szerves formában egyaránt megtalálható. A két forma egymáshoz viszonyított aránya erősen változó: talajtípustól, mélységtől és gazdálkodási módtól függő.
A talajok kéntartalmának jelentős része szervesen kötött formában található. A szervesen kötött kénmennyiség kiteheti a talaj összes kéntartalmának jelentős részét.
A talajban a kén szervetlen formában a Na, K, Mg, Ca vízoldható szulfátjainak-, az agyagásványok és Al- és Fe-oxidok felületén adszorbeált szulfátok-, a Ca, Ba, Fe és Al oldhatatlan szulfátjainak-, valamint szulfidok és a S egyéb redukált formáiban lehet jelen. Elemi ként jól szellőzött, felföldi talajokban szinte egyáltalán nem találhatunk. Redukált formái is főleg csak vízborításos, anaerob viszonyok között találhatók nagyobb mennyiségben, ahol bakteriális redukció játszódik le és szulfidok képződnek.
Talajaink legfontosabb szulfátjai a gipsz és az anhidrit, legfontosabb szulfidjai a Fe2S3 és a FeS.
Míg a humid régiók talajainak SO42– koncentrációja a 10 mg/kg talaj értéket 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+-mal 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 (a liotróp sorban a foszfát után következnek), így különösen laza talajokon könnyen kimosódhatnak.
A talajok kénforgalmát (2. ábra), tekintve alapvető jelentőséggel bír 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 feltáródását Sjöquist (1994), valamint Ericksen (1994) évi 2%-ra tartja. 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 (Hekstra 1996).
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 mikróbák testépítő folyamataihoz használódik fel. Anaerob körülmények között az előző reakciók ellentéte játszódik le. A kéntartalmú vegyületeket más mikróbaközösségek redukálják, kivonva ezeket bizonyos időre a körforgalomból. Ezen „poolból” megfelelő körülmények között, döntően mikrobiológiai hatásra a kén ismét visszajuthat a körforgalomba. Az összefüggéseket a 4. ábra szemlélteti:
A kénforgalomban szerepet játszó mikroorganizmusok száma meglehetősen nagy, az általuk katalizált reakciók pedig sokrétûek.
Az oxidációra képes autotróf mikroorganizmusok közül a talajokban legnagyobb jelentőséggel a Thiobacillus génusz tagjai bírnak (5. ábra). A 0,5 m vastag és 1–4 m hosszú Gram-negatív pálcikák magányosan, párban, vagy láncokban fordulnak elő. Aerob, vagy fakultatív aerob baktériumok, melyek többsége egy poláris csillóval mozog.
A magasabb rendû növények rendszerint szulfát 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 és eljut a fiatal levelekbe és merisztémákba is. Bazipetális irányban gyakorlatilag nem szállítódik. Kisebb mennyiségû kén a növénybe a szennyezett légkörből a gázcserenyílásokon keresztül SO2, valamint H2S formájában is bekerülhet.
A talajok kénellátottságára a leginkább igényes növények a keresztesek (őszi káposztarepce, mustár). Éves kénigényük mintegy 25–70 kg/ha, mely mintegy a duplája kalászos gabonáink kénfelvételének.
Elégtelen-S ellátás esetén elsősorban a növények fehérje-anyagcseréje károsodik. Kénhiány esetén megemelkedik az oldható N-vegyületek mennyisége beleértve a nitráttartalmat is, ezzel szemben csökken a fehérje- és a klorofiltartalom. A kénhiány következtében csökken a növények tápanyag- így nitrogénfelvétele is, mely növeli a nitrát talajvízbe történő kimosódásának veszélyét. Hiánya esetén a növények növekedése lassul, tartásuk merevvé válik, színük klorotikusra vált. A hiány egyenes következménye az akár 30%-ot is meghaladó terméscsökkenés, valamint a gyenge minőség.
A kénhiányos őszi káposztarepce ellenálló képessége gyengül, gombás fertőzések ütik fel fejüket az állományban: a hiány következtében csökken a növények becőszáma és a becőnkénti szemszám (5. ábra).
Az állományok elégtelen kénellátottsága a romló aminosav-összetétel következtében általában jelentős minőségromlással is társul. Az őszi káposztarepce jellegzetes hiánytünete az úgynevezett fehérvirágúság (6. ábra).
A gabonafélék kénhiányára jellemző tünetek legelőször a tábla lazább talajú részein jelentkeznek rendszertelen alakú, tónusukat vesztett, a nitrogén hiányára emlékeztető foltok formájában (7. ábra).
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 szemmel látható tünetek mellett különösen a fiatal levelekben csökken a növény kloroplaszt tartalma. A kénhiány következtében csökken a hajtásszám, valamint a kalászonkénti szemek száma (8. ábra).
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, a tészta szívóssá válik. A jelenség maga után vonja a sütőipari értékmérők romlását és a kenyértérfogat csökkenését.
A talajok túlzott SO42– tartalma nem gyakori jelenség. A többletet különösen az érzékeny növényeknél a levélszélektől befelé induló sárga foltok és a perzselés jelei mutatják. A felesleg következtében a levélméret elmarad a normálistól és a növény idő előtti öregedése tapasztalható (Sárdi, 1999).
A talajok túlzott szulfáttartalma amellett, hogy a bázikus talajrészecskékkel nehezen oldható szulfátokat képez és ezáltal csökkenti a növények számára hozzáférhető tartalék tápanyag mennyiségét, a talaj pH-t savas irányba tolja el, mely hátrányosan befolyásolja a talaj fizikokémiai és biológiai rendszerének kiegyensúlyozott mûködését. A pH csökkenés következtében a Cu, Zn, B, Mn, valamint egy bizonyos szintig az Fe felvehetősége nő, velük párhuzamban viszont csökken a növények számára hozzáférhető N, P, K, Ca, Mg és Mo mennyisége, mely összefüggést mutat a kilúgozásos folyamatok erősödésével.
Az elszegényedő elemkészlet mellett a pH csökkenés hatására gátolttá válik egyes talajlakó baktériumok mûködése, illetve szaporodása (Azotobacter fajok, gümőbaktériumok stb.) is. Ez a gombák részarányának viszonylagos növekedése mellett is kisebb biológiai aktivitással, szervesanyag-mineralizációval, nitrifikációval, cellulózbontással és nitrogénkötéssel járhat együtt, csökkentve ezáltal a talajok termékenységét.
A gyógyítás lehetőségei:
Kénhiányos területeken mindenképpen kéntartalmú mûtrágyák alkalmazása javasolt. Az ily módon kijuttatásra kerülő kénmennyiség átlagos értéke ne haladja meg az 50–70 kg/ha-t. A kijuttatás tervezésekor vegyük figyelembe, hogy a szulfát formában adagolt kénmennyiség kimosódásos veszteségei az NO3– -éhoz hasonló nagyságrendûek.
Az elemi kénnel való kénpótlás tervezését nehezíti, hogy a döntően mikrobiológiai tevékenység hatására végbemenő SSO42–-átalakulást a talaj hőmérséklete, valamint nedvességi állapota jelentősen befolyásolja.
Gyors beavatkozásként a levéltrágyázás is alkalmazható. Ne feledjük azonban, hogy a levéltrágyázás a hiánytünetek gyors enyhítésére alkalmas ugyan, de az így felvételre kerülő hatóanyagmennyiség az esetek döntő többségében nem elegendő a növény szükségleteinek fedezésére, a termés minőségvesztésének megelőzésére.
Gabonaféléknél a hiány orvoslását nehezíti, hogy a sokszor csak a bokrosodás végén, a szárbainduláskor jelentkező tünetek könnyen összetéveszthetőek a N-hiánnyal és N-adagolás hatására további erősödésük figyelhető meg. Ezen túlmenően még jó diagnózis esetén sincsen már mód a szükséges szulfátmennyiség pótlására, hiszen a 2 nóduszos állapot után a kénhiány csak részben korrigálható.
Hatásos megoldást az idejében elvégzett növényvizsgálatok adhatnak. Schnug és munkatársai (2000) alapján amennyiben a bokrosodás kezdetekor a búzanövény föld feletti részeinek összes kéntartalma nem éri el az 1,2 mg/g értéket, akut kénhiányról beszélhetünk és a kéntrágyázás mindenképpen indokolt. A szerző, vizsgálatai alapján a maximális termés eléréséhez szükséges kénmennyiséget 3,2–4,0 mg/g bokrosodó növényértékre tartja.
Ezen érték felett a kiegészítő kéntrágyázás már nem mutat értékelhető termésnövelő hatást.
Bloem és mtsai. (1995) felhívják a figyelmet ugyanakkor a látens kénhiányra (1,5–3,0 mg/g S), mely záródott állományok esetében gyakori jelenség lehet. Lappangó kénhiány esetén az állomány hiánytüneteket ugyan nem mutat, a termés kvantitatív és kvalitatív mutatói azonban romlanak.
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 Mezőgazdaségtudományi 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.
Szerzők:
Dr. Kalocsai Renátó1, Dr. Schmidt Rezső2, Dr. Szakál Pál2, Giczi Zsolt1
1 UIS Ungarn Laborvizsgálati és Szolgáltató Kft.,
2 Nyugat-Magyarországi Egyetem, Mezőgazdaság- és
Élelmiszertudományi Kar, Mosonmagyaróvár.
