CULTAN - biologie

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Antibiotice din bacterii

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

CULTAN

CULTAN (Nutriție controlată pe termen lung a amoniului, Limba germana: nutriție controlată pe termen lung a amoniului) este o formă destul de rară de fertilizare sub rădăcină pentru aprovizionarea cu azot a plantelor cultivate. A fost dezvoltat de omul de știință agricol Karl Sommer din Bonn la sfârșitul anilor 1960 și este folosit, printre altele, în pajiști, în agricultura arabilă pentru cereale, porumb, cartofi și sfeclă, precum și în viticultură și pepiniere. Costă mai mult decât azotatul de calciu amoniu (calculat inclusiv aplicarea).

Cu această metodă, plantele sunt fertilizate cu azot - spre deosebire de metodele convenționale de fertilizare - o singură dată pentru un sezon de creștere cu amoniu (NH4 +) în loc de nitrați (NO3-N). Îngrășământul nu este aplicat pe sol sau prelucrat în el pe o suprafață largă, ci mai degrabă este introdus în sol în puncte sau în benzi [3].

O tehnică specială de injecție este utilizată pentru a încerca să așeze soluția de îngrășământ adâncime de șapte până la 20 cm în sol, ușor decalată spre partea rândurilor de semințe sau plante. În cazul culturilor în rânduri cu distanțe mai mari în rânduri, cum ar fi cartofi, sfeclă sau porumb, acest lucru poate fi rezolvat tehnic cu ceva efort. De regulă, totuși, metoda cultan este utilizată pentru cereale și rapiță, care au distanțe între rânduri de aproximativ 10 cm. Nu există o aplicare laterală posibilă, dimpotrivă, o proporție - deși mică - a plantelor este lovită și distrusă prin tehnica de injectare.

Mecanism de acțiune

Odată cu fertilizarea cu azot, doar o parte din îngrășământ este absorbită de plantă. Azotul spălat de apă sau eliberat în aer se pierde și duce la probleme de mediu considerabile (eutrofizare, oxid de azot). Karl Sommer vede avantaje în aplicarea îngrășământului cu amoniu foarte concentrat lângă rădăcini. Efectul depozitelor de amoniu se bazează în esență pe fitotoxicitatea amoniului. Amoniul, distribuit uniform în spațiul rădăcinii, poate fi absorbit de plante atât activ, cât și pasiv. Dacă este absorbit activ, este preluat direct în metabolismul compușilor N organici de la rădăcini. În cazul absorbției pasive, pe de altă parte, poate fi îmbogățit în frunze adulte, unde chiar și concentrații scăzute provoacă tulburări de creștere. La concentrații mai mari, amoniul ar provoca necroză pe marginile frunzelor. În plus, amoniul din spațiul rădăcinii reduce absorbția altor cationi.

Aceste efecte negative ale amoniului nu ar apărea odată cu procesul CULTAN, deoarece nu este distribuit uniform în sol, ci în zone limitate, foarte concentrate. Depozite. Depozitele ocupă doar o mică parte din volumul de sol pe care o plantă îl poate înrădăcina. Restul spațiului rădăcinii rămâne relativ lipsit de ioni de amoniu, astfel încât acolo poate avea loc un aport stabil de alți nutrienți.

Spre deosebire de amoniul distribuit uniform, doar câteva rădăcini ar intra în contact cu amoniul la interfețele cu depozitele. Acolo, aceste rădăcini ar absorbi amoniu din depozite numai dacă ar fi furnizate în mod adecvat cu carbohidrați din lăstari. Ionul de amoniu este absorbit direct în metabolismul compușilor organici de azot. Prin urmare, absorbția de amoniu se autoreglează de către plantă în funcție de „performanța asimilatoare” actuală. Concluzia care se poate trage din aceasta este că potențialul de creștere al plantei este întotdeauna pe deplin exploatat în funcție de condițiile meteorologice și că, în același timp, nu este posibilă o supraofertă.

Plantele ar crește în mod special către și în jurul interfețelor depozitului. Dacă azotul din zonele de graniță ar fi consumat, vârfurile rădăcinilor ar crește înapoi și întregul depozit ar crește până când va fi golit complet. O rețea rădăcină în jurul depozitului poate fi recunoscută folosind o imagine rădăcină creată de Sommer. Alte imagini lipsesc până acum.

În condițiile absorbției de azot din depozitele concentrate de amoniu, întregul metabolism se schimbă ca urmare. Deoarece locul încorporării azotului este mutat de la frunze la rădăcini, se modifică și concentrațiile substanțelor și presiunile osmotice rezultate. Aceste schimbări, cunoscute în biologie sub numele de efecte sursă, au condus la o îmbunătățire a creșterii și calității plantelor.

Doctrina generală vs. CULTAN

O absorbție directă de amoniu contrazice starea actuală a științei. Datorită nitrificării din sol, se presupune, în conformitate cu doctrinele convenționale, că indiferent de azotul fertilizat formează amoniu, azotat sau uree, azotul este în cele din urmă disponibil plantelor sub formă de azotat [4] (vezi și: ciclul azotului).

Probe pe teren

El lasă neclar în ce măsură efectele pozitive observate vara pot fi atribuite cantității în mare neobișnuit de mari de sulf (aproximativ 150 kg/ha). În experimentele de fertilizare, se oferă uneori compensarea sulfului până la un nivel de 80 kg/ha de sulf din rețea, ceea ce a arătat efecte semnificativ mai pozitive decât aplicarea sulfului prin fertilizarea prin injecție [5]

Un studiu de trei ani efectuat de Departamentul Agricultură de la Biroul raional Breisgau-Hochschwarzwald se așteaptă la rezultate similare cu cele ale lui Sommer [6], vorbind despre descoperiri științifice fiabile, dacă sunt disponibile doar rezultatele. așteptat devenirea este pur și simplu greșită. Cercetătorii de la Universitatea din Bonn, unde a predat Sommer, nu au reușit, de asemenea, să obțină rezultate echivalente în legume [7] .

Dacă CULTAN este caracterizat, pe de o parte, de o bază teoretică bine dezvoltată, pe de altă parte, cifrele slabe disponibile cu privire la cheltuielile și randamentul investițiilor necesare ridică îndoieli considerabile cu privire la adecvarea sa practică, la comercializare și la acceptarea de către producătorii agricoli.

La fel de uimitor este fluxul inadecvat de informații despre condițiile de creștere în care fertilizarea cultan a dus la randamente mai mari.

Într-un test efectuat în 2010, fertilizarea Cultan a avut rezultate mai slabe la toate disciplinele: indiferent dacă a fost conținutul sau randamentul de proteine brute, randamentul cantității și indiferent de cantitatea de îngrășământ azotat, nu s-au putut determina avantajele unei injecții de amoniu-sulf. [11]

În 2004, Universitatea din Bonn a efectuat un test de fertilizare pe soiul de cartofi amidon Agria (cartof). Conținutul de amidon și randamentele produselor de pe piață au fost aceleași ca fertilizarea convențională cu azotat de calciu amoniu la același nivel de fertilizare. Dacă aportul de azot a fost redus, aceasta a avut un efect direct în unele cazuri, cu pierderi de randament în termeni de cantitate și randament de amidon [12] .

În anii 2008-2009, fertilizarea Cultan a fost verificată de Camera de Agricultură din Saxonia Inferioară în trei locații. Chiar și cu același nivel de fertilizare cu azot, creșterile semnificative ale randamentului promis de unii contractori nu au avut loc. Și aici se vorbește despre consumul de lux la prima tăiere a ierbii și nivelurile periculoase de nitrați [13] .

Studiile științifice privind efectele fertilizării prin injectare asupra sănătății plantelor și nutriției cu amoniu lipsesc încă. Cercetarea este necesară aici pentru a da procesului (.) În continuare (.) Impulsuri [14] .

Cercetare și dezvoltare

Lucrările la procesul CULTAN se desfășoară de mai multe decenii, începuturile fiind văzute în jurul anilor 1970. Bazele esențiale au fost puse de profesorul universitar Karl Sommer de la Universitatea din Bonn, unde cercetările privind fertilizarea prin injecție (în special injectarea gunoiului de grajd lichid) continuă până în prezent, la începutul secolului XXI. În Germania, aplicarea metodei este cercetată în special de Institutul Braunschweig Julius Kühn, Institutul federal de cercetare pentru plante cultivate (JKI), Institutul pentru producția de culturi și știința solului. Mai multe institute internaționale de cercetare lucrează, de asemenea, la fertilizarea prin injecție CULTAN.

Evenimente pe această temă au loc ocazional în diferite țări, cu demonstrații de teren, ateliere și conferințe de specialitate. Institutul Julius Kühn a organizat un simpozion internațional „Fertilizarea prin injecție - cunoștințe actuale, noi dezvoltări și experiențe” cu peste 100 de participanți în februarie 2010 la Braunschweig. În acest context, trebuie remarcat faptul că, printre altele, și injecția de gunoi de grajd lichid, care este obișnuită în practică și prescrisă în Țările de Jos, intră și sub acest subiect. [15]

De la începutul secolului 21, se pare că a existat o ușoară creștere a utilizării în practica agricolă. În 2004, aproximativ 10.000 de hectare au fost prelucrate în Germania, cu 10 mașini de injecție folosind procesul CULTAN. În 2009/2010 a fost în jur de 70.000 de hectare cu ajutorul a 44 de utilaje. [15] Alte surse vorbesc despre aproximativ 100.000 de hectare în Germania [16]. Astfel, procesul CULTAN a fost utilizat în 2010 pe mai puțin de 1% din suprafața agricolă germană.

Simplul tânăr Yara N-Sensor poate servi ca o comparație dimensională: acest dispozitiv suplimentar, care costă în jur de 40.000 de euro [17], a fost deja utilizat pe aproximativ 500.000 de hectare. La aceasta se adaugă costurile unui distribuitor de îngrășăminte echipat corespunzător în valoare de 20.000 de euro.
Grâul de sămânță AKTEUR poate servi ca o altă comparație de mărime: acesta a fost cultivat pe 321.400 de hectare în 2010 [18] .

tehnologie

În funcție de cultura plantelor, se utilizează diferite tipuri de depozite (sferice, depozite de cupe etc.), care necesită diferite tehnici de aplicare.

Cea mai cunoscută formă de îngrășământ cu amoniu utilizat standard în Europa este fertilizarea sub rădăcină a porumbului.

Metoda roții stea

Sommer a avut un rol esențial în dezvoltarea Tehnologie roată stea. Acesta descrie o tehnică de injecție CULTAN în care un injector cu roți stea furnizat de un rezervor de îngrășământ lichid este condus peste zona de fertilizat. Cu toate acestea, acest lucru este utilizat doar de către contractori individuali.

O singură roată de coadă constă dintr-o anvelopă metalică cu de obicei douăsprezece tuburi cu spițe goale. Pe fiecare dintre aceste țevi există un pinten gol (denumit și înțepător sau spiță), care este furnizat cu îngrășământul din rezervorul de îngrășământ printr-un furtun de presiune, butucul roții și tubul cu spițe. Există o gaură laterală pe capul pintenului prin care îngrășământul este injectat în sol la 1,5 până la 8 bari. După ce pintenul respectiv a străpuns solul, canalul dintre furtunul de presiune și tubul cu spițe se deschide mecanic.

La dispozitivele moderne, un dispozitiv de control reglează cantitatea de îngrășământ la diferitele viteze de lucru. Pompa cu membrană și supapele de control ale dispozitivului injector sunt activate. Pintenele și roțile de la diferiți producători diferă ușor, dar funcționează în principiu în același mod și se bazează pe designul lui Karl Sommer.

Piese de cultivare sau grape

În plus față de tehnologia roților stelare, fertilizarea cultanului se realizează și cu ajutorul grapelor și a împărțirilor, ceea ce înseamnă mai puțin efort tehnic [19]. Cu ajutorul brăzdarului Duett, compania Horsch a găsit o modalitate de a aplica simultan semințe și îngrășăminte [20] .

Pulverizator de protecție a culturilor

Îngrășămintele care conțin NH4 pot fi, de asemenea, aplicate cu pulverizatoare convenționale. Pentru aceasta trebuie să aveți furtunuri de tragere, deoarece unele îngrășăminte NH4 nu sunt potrivite pentru fertilizarea foliară. Aceste furtunuri de tracțiune depun, de asemenea, depozite în benzi [21]. Cu toate acestea, brațul de pulverizare trebuie menținut foarte jos. În plus, greutățile sunt obligatorii la capetele furtunului, astfel încât furtunurile să nu piardă contactul cu solul din cauza vegetației. Viteza de deplasare trebuie redusă în mod corespunzător pentru a preveni furtunurile să se deschidă și să deterioreze legătura oscilantă.

Îngrășăminte uzate

Soluția de sulfat de amoniu sau sulfatul albastru sunt adesea folosite. În plus, se utilizează soluție de uree de azotat de amoniu (AHL), apă puternică NH3 și monoamonofosfat (MAP) sau diammonofosfat (DAP; denumit în mod obișnuit 18 x 46 din cauza valorilor conținutului).

Critica ASL și a sulfaților de blues

Mai presus de toate, ASL și bluesulfatul similar sunt în centrul criticilor.

Îngrășămintele cu sulf, indiferent de formă, consumă rezervele de var, pentru fiecare 100 kg de fertilizare cu azot de către ASL, se pot aștepta aproximativ 200 kg de CaO. [22]. [23] .
Printre altele, ASL se obține din purificarea aerului evacuat sau a gazelor evacuate. Această substanță este utilizată și în producția de cianură de hidrogen. [24] .
Sulful conținut în sulfații de blues este de aproximativ 9% în greutate cu aproximativ 8% azot. Corespunzător unei fertilizări cu azot de 150 kg/ha azot pentru rapiță, se aplică aproximativ 170 kg/ha sulf. Necesarul de sulf al rapiței este de aproximativ 60 kg/ha [25]. Cu utilizarea constantă a sulfaților de blues, riscul de levigare a sulfului în apele subterane este ridicat. Calculele arată că - cu o nouă formație de apă subterană de 100 m anual - o levigare de 80 kg/ha sulf este suficientă pentru a depăși valoarea limită din apele subterane [26] .