CULTAN - biológia

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Antibiotiká z baktérií

Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu

Molekulárny kompas na zarovnanie buniek

Čo robí listy na jeseň starnúcimi

Demokracia perličiek

Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine

| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat

Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

CULTAN

CULTAN (Kontrolovaná dlhodobá výživa amoniaku, Nemecky: kontrolovaná dlhodobá amónna výživa) je pomerne zriedkavou formou hnojenia pod koreňom na dodávku dusíka kultúrnym rastlinám. Bol vyvinutý vedcom v oblasti poľnohospodárstva Karlom Sommerom z Bonnu koncom 60. rokov a používa sa okrem iného na trávnych porastoch, pri pestovaní obilia, kukurice, zemiakov a repy, ako aj vo vinohradníctve a škôlkach. Stojí to viac ako dusičnan vápenatý a amónny (počítané vrátane aplikácie).

Touto metódou sa dusíkaté hnojenie rastlín vykonáva - na rozdiel od bežných metód hnojenia - iba raz počas vegetačného obdobia amónnym (NH4 +) namiesto dusičnanmi (NO3-N). Hnojivo sa neaplikuje na pôdu alebo sa do nej nezapracúva na veľkú plochu, ale zavádza sa do pôdy v bodoch alebo v pásoch [3].

Špeciálna injekčná technika sa používa na pokus o umiestnenie hnojivového roztoku do hĺbky sedem až 20 cm do pôdy, mierne odsadeného od bočnej strany radov semien alebo rastlín. V prípade riadkových plodín s väčšími medziriadkami, ako sú zemiaky, červená repa alebo kukurica, je to možné technicky vyriešiť s určitým úsilím. Spravidla sa však kultová metóda používa na obilie a repku olejnú, ktoré majú rozstupy riadkov asi 10 cm. Nie je možná žiadna laterálna ofsetová aplikácia, naopak, injekčnou technikou je zasiahnutý a zničený - aj keď malý - podiel rastlín.

Mechanizmus akcie

Pri dusíkatom hnojení rastlina absorbuje iba časť hnojiva. Dusík vymytý vodou alebo uvoľnený do vzduchu sa stráca a vedie k značným problémom v oblasti životného prostredia (eutrofizácia, oxid dusný). Karl Sommer vidí výhody v aplikácii vysoko koncentrovaného amónneho hnojiva blízko koreňov. Účinok amónnych usadenín je v zásade založený na fytotoxicite amónia. Amoniak, rovnomerne distribuovaný v koreňovom priestore, môže byť rastlinami absorbovaný aktívne aj pasívne. Ak sa aktívne vstrebáva, preberá sa priamo do metabolizmu organických zlúčenín N v koreňoch. V prípade pasívneho príjmu sa naopak môže akumulovať v zrelých listoch, kde aj nízka koncentrácia spôsobuje poruchy rastu. Pri vyšších koncentráciách by amoniak spôsoboval nekrózu na okrajoch listov. Amoniak v koreňovom priestore navyše znižuje absorpciu ďalších katiónov.

Tieto negatívne účinky amónia by sa nevyskytli pri procese CULTAN, pretože nie je rovnomerne distribuovaný v pôde, ale v obmedzených, vysoko koncentrovaných oblastiach. Depá. Sklady zaberajú iba malú časť objemu pôdy, ktorú môže rastlina zakoreniť. Zvyšok koreňového priestoru zostáva relatívne bez amónnych iónov, takže tam môže prebiehať stabilný prísun ďalších živín.

Na rozdiel od rovnomerne rozloženého amónia by s amóniom v skladoch prišlo do styku iba niekoľko koreňov na rozhraní. Tam by tieto korene absorbovali amoniak z depotov, iba ak by boli adekvátne zásobené uhľohydrátmi z výhonku. Amónny ión sa absorbuje priamo do metabolizmu organických zlúčenín dusíka. Vychytávanie amoniaku si preto zariadenie samo reguluje podľa svojho súčasného „asimilačného výkonu“. Z toho možno vyvodiť záver, že rastový potenciál rastliny je vždy plne využitý v závislosti od poveternostných podmienok a zároveň nie je možný nadmerný prísun.

Rastliny by rástli konkrétne smerom k a okolo rozhraní skladu. Keby sa dusík v pohraničných oblastiach spotreboval, končeky koreňov by dorástli späť a celý sklad by dorastal, až kým by sa úplne nevyprázdnil. Koreňovú sieť v okolí depa je možné rozpoznať pomocou koreňového obrazu vytvoreného Sommerom. Ďalšie takéto obrázky zatiaľ chýbajú.

Za podmienok absorpcie dusíka z koncentrovaných zásob amoniaku sa tým zmení celý metabolizmus. Pretože miesto inkorporácie dusíka sa posúva z listov na korene, mení sa tiež koncentrácia látok a výsledné osmotické tlaky. Tieto zmeny, ktoré sú v biológii známe ako účinky zániku zdroja, viedli k zlepšeniu rastu a kvality rastlín.

Všeobecná doktrína vs. CULTAN

Priamy príjem amoniaku je v rozpore so súčasným stavom vedy. Vďaka nitrifikácii v pôde sa podľa konvenčných doktrín predpokladá, že bez ohľadu na to, či hnojený dusík tvorí amónny, dusičnan alebo močovinu, je dusík pre rastliny nakoniec k dispozícii ako dusičnan [4] (pozri tiež: cyklus dusíka).

Poľné skúšky

Do akej miery možno pozitívne účinky pozorované v lete pripísať väčšinou neprirodzene vysokému množstvu síry (okolo 150 kg/ha), ponecháva nejasné. Pri pokusoch s hnojením sa niekedy poskytuje kompenzácia síry až do úrovne 80 kg/ha sieťovej síry, čo malo výrazne pozitívnejšie účinky ako aplikácia síry injekčným hnojením [5].

Trojročná štúdia ministerstva poľnohospodárstva okresného úradu v Breisgau-Hochschwarzwalde očakáva podobné výsledky ako výsledky v Sommeri [6], keď hovoríme o spoľahlivých vedeckých zisteniach, pokiaľ budú k dispozícii iba tieto výsledky. očakávané stať sa je jednoducho nesprávne. Vedci z univerzity v Bonne, kde Sommer učil, nedokázali dosiahnuť ani rovnaké výsledky výnosu v zelenine [7] .

Ak sa CULTAN vyznačuje na jednej strane dobre vyvinutým teoretickým základom, na druhej strane skromné dostupné údaje týkajúce sa požadovaných investičných výdavkov a výnosu vyvolávajú značné pochybnosti o ich praktickej vhodnosti, predajnosti a akceptácii poľnohospodárskymi výrobcami.

Rovnako úžasný je neadekvátny tok informácií o podmienkach rastu, za ktorých kultivácia hnojením spôsobila vyššie výnosy.

V teste uskutočnenom v roku 2010 bolo hnojenie Cultanom horšie vo všetkých disciplínach: Bez ohľadu na to, či išlo o obsah alebo výťažok surového proteínu, výťažok z množstva a bez ohľadu na množstvo dusíkatého hnojiva nebolo možné určiť žiadne výhody vstrekovania amónno-síry. [11]

Už v roku 2004 uskutočnila univerzita v Bonne skúšku hnojenia na odrode zemiakov škrobu Agria (zemiak). Obsah škrobu a výťažky trhového tovaru boli rovnaké ako pri konvenčnom hnojení dusičnanom vápenatým a amónnym pri rovnakej úrovni hnojenia. Ak sa znížil prísun dusíka, malo to v niektorých prípadoch priamy vplyv na straty výťažku z hľadiska množstva a výťažku škrobu [12]. .

V rokoch 2008-2009 kontrolovala hnojenie Cultanom Dolnosaská poľnohospodárska komora na troch miestach. Dokonca ani pri rovnakej úrovni hnojenia dusíkom nedošlo k významnému zvýšeniu výnosu, ktoré sľubovali niektorí dodávatelia. Aj tu sa hovorí o luxusnej spotrebe pri prvom kosení trávy a nebezpečne vysokých úrovniach dusičnanov [13] .

Vedecké štúdie o účinkoch injekčného hnojenia na zdravie rastlín a amónnu výživu stále chýbajú. Tu je potrebný výskum, aby sa dal (.) Proces ďalej (.) Impulzy [14] .

Výskum a vývoj

Práce na procese CULTAN prebiehajú už mnoho desaťročí, začiatky sa dejú okolo sedemdesiatych rokov. Zásadné základy položil univerzitný profesor Karl Sommer na univerzite v Bonne, kde výskum hnojenia injekciami (najmä vstrekovaním tekutého hnoja) pokračuje dodnes, a to na začiatku 21. storočia. Aplikácia tohto procesu sa v Nemecku skúma najmä na inštitúte Braunschweig Julius Kühn, Federálnom výskumnom ústave pre kultúrne rastliny (JKI), Inštitúte pre rastlinnú výrobu a vedu o pôde. Niekoľko výskumných ústavov tiež medzinárodne pracuje s injekčným hnojením CULTAN.

Podujatia na túto tému sa príležitostne konajú v rôznych krajinách a zahŕňajú demonštrácie v teréne, workshopy a odborné konferencie. Inštitút Juliusa Kühna usporiadal vo februári 2010 v Braunschweigu medzinárodné sympózium „Injekčné hnojenie - súčasné poznatky, nový vývoj a skúsenosti“ s viac ako 100 účastníkmi. V tejto súvislosti je potrebné poznamenať, že okrem iného do tejto témy patrí aj injekcia tekutého hnoja, ktorá je v praxi obvyklá a predpísaná v Holandsku. [15]

Zdá sa, že od začiatku 21. storočia došlo k miernemu nárastu používania v poľnohospodárskej praxi. V roku 2004 bolo v Nemecku spracovaných asi 10 000 hektárov pomocou 10 vstrekovacích strojov metódou CULTAN. V rokoch 2009/2010 to bolo pomocou 44 strojov okolo 70 000 hektárov. [15] Ostatné zdroje hovoria o rozlohe asi 100 000 hektárov v Nemecku [16]. Proces CULTAN bol teda v roku 2010 použitý na menej ako 1% nemeckej poľnohospodárskej plochy.

Pomerne mladá Yara N-Sensor môže slúžiť ako rozmerové porovnanie: Toto ďalšie zariadenie, ktoré stojí okolo 40 000 eur [17], sa už použilo na asi 500 000 hektároch. K tomu sa pripočítavajú náklady na vhodne vybavený rozmetač hnojív vo výške 20 000 eur.
Ako ďalšie porovnanie veľkostí môže slúžiť osivová pšenica AKTEUR: V roku 2010 sa pestovala na 321 400 hektároch [18]. .

technológie

V závislosti od rastlinnej kultúry sa používajú rôzne typy skladov (guľa, šálka atď.), Ktoré si vyžadujú rôzne aplikačné techniky.

Najpopulárnejšou a štandardnou formou amónneho hnojiva v Európe je hnojenie kukurice pod koreňom.

Metóda hviezdicového kolesa

Sommer prispel k rozvoju Technológia hviezdicových kolies. Opisuje techniku vstrekovania CULTAN, pri ktorej sa po ploche, ktorá sa má hnojiť, poháňať vstrekovač hviezdicového kolesa napájaný z nádrže na tekuté hnojivo. Toto však využívajú iba jednotliví dodávatelia.

Jedno zadné koleso sa skladá z kovovej pneumatiky s zvyčajne dvanástimi dutými lúčmi. Na každej z týchto rúrok je dutá ostroha (nazývaná tiež žihadlo alebo lúč), ktorá je dodávaná s hnojivom z nádrže na hnojivo prostredníctvom tlakovej hadice, náboja kolesa a lúča lúča. Na čelnej hlave je bočný otvor, cez ktorý sa hnojivo vstrekuje do pôdy pri tlaku 1,5 až 8 barov. Potom, čo príslušná ostroha prerazí zem, sa mechanicky otvorí kanál medzi tlakovou hadicou a rúrkou lúča.

V moderných zariadeniach riadiace zariadenie nastavuje množstvo hnojiva na rôzne pracovné rýchlosti. Membránové čerpadlo a regulačné ventily vstrekovacieho zariadenia sú aktivované. Ostrohy a kolesá od rôznych výrobcov sa mierne líšia, ale v zásade fungujú rovnako a sú založené na dizajne Karla Sommera.

Kultivátorové radlice alebo brány

Okrem technológie hviezdicových kolies sa kultivované hnojenie vykonáva aj pomocou brán a radličiek, čo znamená menšie technické úsilie [19]. Vďaka radlici Duett našla spoločnosť Horsch spôsob, ako súčasne aplikovať osivo a hnojivo [20] .

Postrekovač na ochranu plodín

Hnojivá obsahujúce NH4 sa môžu aplikovať aj bežnými postrekovačmi. Na to musíte mať vlečné hadice, pretože niektoré hnojivá NH4 nie sú vhodné na hnojenie na list. Tieto vlečné hadice tiež ukladajú sklady v pásoch [21]. Postrekovacie rameno sa však musí udržiavať na veľmi nízkej úrovni. Na koncoch hadíc sú navyše povinné hmotnosti, aby hadice nestratili kontakt so zemou cez vegetáciu. Rýchlosť jazdy musí byť zodpovedajúcim spôsobom znížená, aby sa zabránilo otvoreniu hadíc a poškodeniu otočného mechanizmu.

Použité hnojivá

Často sa používa roztok síranu amónneho alebo modrý síran. Ďalej sa používa roztok dusičnanu amónneho a močoviny (AHL), silná voda NH3 a monoamonofosfát (MAP) alebo diamonofosfát (DAP; pre hodnoty obsahu sa bežne nazýva 18 x 46).

Kritika ASL a blues sulfátov

Kritici sa zameriavajú predovšetkým na ASL a podobný bluesulfát.

Sírne hnojivá bez ohľadu na formu spotrebúvajú vápenné zásoby, na každých 100 kg dusíkatého hnojenia pomocou ASL možno očakávať okolo 200 kg CaO. [22]. [23] .
ASL sa okrem iného získava z odpadového vzduchu alebo z čistenia výfukových plynov. Táto látka sa tiež používa pri výrobe kyanovodíka. [24] .
Síra obsiahnutá v modrých síranoch je asi 9% hmotnostných a asi 8% dusíka. Zodpovedajúce dusíkatému hnojeniu 150 kg/ha dusíka pre repku olejnú sa aplikuje okolo 170 kg/ha síry. Potreba síry v repke olejnej je okolo 60 kg/ha [25]. Pri neustálom používaní bluesulfátov je riziko úniku síry do podzemných vôd vysoké. Výpočty ukazujú, že - pri novej tvorbe podzemnej vody 100 m ročne - vylúhovanie 80 kg/ha síry postačuje na prekročenie limitnej hodnoty v podzemnej vode [26]. .