agrokémia Környezetgazdálkodási agrármérnök vadgazda és természetvédő mérnök Bsc hallgatóknak Készítette: Erdeiné dr. Kremper Rita 1 1

1. előadás tartalma Ajánlott irodalom Az agrokémia tárgya, története A trágyázás és a tápanyaggazdálkodás fogalma A termést meghatározó tényezők A fenntartható gazdálkodás alapelvei Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenységi agrártermelési skálán A műtrágya felhasználás alakulása Magyarországon és a világban A trágyák környezetkárosító hatásai 2

Albert Thaer: humusz elmélet 3

Justus von Liebig 4

1. előadás tartalma Az agrokémia tárgya, története A trágyázás és a tápanyaggazdálkodás fogalma A termést meghatározó tényezők A fenntartható gazdálkodás alapelvei Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenységi agrártermelési skálán A műtrágya felhasználás alakulása Magyarországon és a világban A trágyák környezetkárosító hatásai 5

Kedvező tulajdonságú területek Veszélyeztetett területek Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenység és agrártermelés szempontjából Kedvező tulajdonságú területek Veszélyeztetett területek Védett területek 6

Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenység és agrártermelés szempontjából 7

Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenység és agrártermelés szempontjából 8 8

Környezetérzékenység értékelési szempontjai Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenység és agrártermelés szempontjából Környezetérzékenység értékelési szempontjai 9 9

Az agrártermelés értékelési szempontjai Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenység és agrártermelés szempontjából Az agrártermelés értékelési szempontjai 10 10

Az agrártermelés értékelési szempontjai Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenység és agrártermelés szempontjából Az agrártermelés értékelési szempontjai 11 11

Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenység és agrártermelés szempontjából 12 12

Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenység és agrártermelés szempontjából 13 13

Magyarország területeinek felosztása környezetérzékenység és agrártermelés szempontjából 14 14

A műtrágyafelhasználás alakulása 15

Műtrágya-felhasználás 1996-2011 1 ha szántó, kert, gyümölcsösre jutó felhasználás (N, P2O5, K2O) t/ha

A termés alakulása 17

A búza és kukorica termése 1996-2011 Átlagtermés t/ha

A műtrágyafelhasználás és a termés alakulása Pozitív és negatív tápanyagmérleg hatásai 19

20

21

22

23

A trágyázás környezetkárosító hatásai 1. kiegyensúlyozatlan tápelem-arányok kialakulása a talajban Melyik tápelemből adnak többet általában és miért? Optimális N adag megfelelő K kevés K termés K hiány N adag N adag Ábra: A termés nagysága különböző K ellátottságnál optimális N adagok mellett 24 24 24

A trágyázás környezetkárosító hatásai kiegyensúlyozatlan tápelem-arányok kialakulása a talajban Ehrenberg: Mész-káli törvény Ehre 25 25 25

A trágyázás környezetkárosító hatásai 2. A talajsavanyúság fokozódása Talajsavanyúság fő okai Podzolos talaj 26 26 26

A trágyázás környezetkárosító hatásai 2. A talajsavanyúság fokozódása Savanyító hatású műtrágyák A savanyító hatás okai 27 27 27

A trágyázás környezetkárosító hatásai 3. a talajoldat nitrát koncentrációjának növekedése Blue baby szindróma 28 28 28

A trágyázás környezetkárosító hatásai 4. A felszíni természetes vizek eutrofizációja. Eutrofizáció fogalma Melyik a limitáló ion? A szennyezés fő forrása 29

A trágyázás környezetkárosító hatásai 4. A felszíni természetes vizek eutrofizációja. 30

31 31

Kulturnövények víztartalma NÖVÉNY, NÖVÉNYI RÉSZ VÍZTARTALOM % Gabonafélék (levél, szár) 75-90 Gabonaszalma, kukoricaszár 14-15 Réti széna, lucernaszéna 15-16 Burgonyagumó 75 Tök, uborka 85-95 Gyümölcs (szőlő, földieper) 80-85 Kukoricaszem 15-25 Gabonaszem, pillangósok magvai 12-15 32

2. előadás tartalma A növények kémiai összetétele (folytatás) A növényi tápelemek A növényi tápelemek osztályozása A növények tápelemigénye a tenyészidőszak különböző szakasziban A növény tápanyagfelvétele 33

Hamutartalom meghatározás 550 oC-os izzítással 34 34

Kulturnövények hamutartalma 35

nélkülözhető ballasztanyagok Hamu alkotórészek hamu nélkülözhető ballasztanyagok toxikus elemek tápelemek Cd, Cr, Hg, Ni, Pb P,K,S, Ca, Mg,Fe Mn, Zn, Cu, B, Mo Na, Cl, Si 36

Szervesanyag tartalom a növényben előforduló szerves vegyületek csoportosítása 37

Termések szerves kémiai összetétele nyersanyag %-ban burgonya 38

Takarmányvizsgálatok során mért jellemzők 39

Allen és Arnon tápelemkritériumok 40

TÁPELEMEK az elem hiánya esetén a növény fejlődésében zavar áll be az elem pótlásával a hiánytünetek megelőzhetőek vagy megszüntethetőek az elem hatása kimutatható az élettani folyamatokaban az elem nem helyettesíthető más elemekkel (Allen és Arnon) 41

Tápelemek csoportosítása C,H,O,N, P, S,K,Ca,Mg (makroelem) Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,B (mikroelem) See Hopkin's Cafe, its mighty good. C HOPKNS Ca Fe Mg 42

Mikroelem aránya a növényi zöldtömegben 40g : 5000kg Mikroelem aránya a növényi zöldtömegben 43

(Na), K, Ca, Mg C,H,O,N,S,B,P +(Si) Fe, Mn,Zn,Cu d > 4.6g/cm3 44

A növényi tápelemek felvétele, biológiai funkciójuk (táblázat) 45

46

Enzim aktivátor enzim Enzim inhibítor Szubsztrát 47

Növényi szárazanyag összetétele C 40-45 % O 40-42 % H 5-6 % egyéb elemek 2-10 % 48

49

Nehézfémek kritikus koncentrációja növényi és állati szervezetben 50

51

A tápelemtartaom változása a tenyészidőszak során 52

Elem alacsony megfelelő magas alacsony megfelelő magas 5-6 leveles kukorica tápelem ellátottságának megítélésére szolgáló optimális, vagy kielégítő tápelem koncentráció és az abból számított arányok Elem alacsony megfelelő magas alacsony megfelelő magas N% < 3,5-5,0 < N/P alatt 10-20 felett K% < 3,0-4,0 < K/P alatt 8-10 felett Ca% < 0,3-0,7 < K/Ca felett 10-6 alatt Mg% < 0,2-0,2 < K/Mg felett 15-7 alatt P% < 0,3-0,5 < N/P felett 12-10 alatt Fe ppm < 50-250 < P/Fe felett 60-25 alatt Mn ppm < 30-300 < P/Mn felett 100-17 alatt Zn ppm < 20 - 60 < P/Zn felett 160-83 alatt Cu ppm < 5 - 20 < P/Cu felett 600-200 alatt B ppm < 5 - 25 < K/B felett 6000-1600 alatt 53

54

agrokémia Környezetgazdálkodási agrármérnök vadgazda és természetvédő mérnök Bsc hallgatóknak Készítette: Erdeiné dr. Kremper Rita 55 55

3. előadás tartalma Tápanyagok mozgása Tápanyagfelvételt befolyásoló tényezők Talajkémiai ismeretek Ionadszorpció a talajban A talaj kémhatása A talaj redoxipotenciálja 56

A növények tápanyagfelvétele a gyökéren keresztül - tápanyagmozgás a talajban a gyökér felületéig - a tápanyagok mozgása a gyökértől a sejtekbe 57

Tápelemek mozgása a talajban a gyökér felszínéhez Tápanyagok mozgása a gyökér felületéig Tápelemek mozgása a talajban a gyökér felszínéhez intercepció által anyagáramlással diffúzióval 58

Tápanyagok mozgása a gyökér felületéig 59

Tápanyagok mozgása a gyökértől a sejtekbe tápanyagmozgás passzív aktív 60

Tápanyagok mozgása a gyökértől a sejtekbe 61

Tápanyagok mozgása a gyökértől a sejtekbe A sejtmembrán szerkezete 62

Tápanyagok mozgása a gyökértől a sejtekbe Aktív és passzív transzport a sejthártyán keresztül 63

Tápanyag felvétel levélen keresztül sztómákon keresztül 64

Tápanyag felvétel levélen keresztül Táplálék készítő alapszövetek 65

Tápanyag felvétel levélen keresztül 66

Tápanyagok mozgása a gyökértől a sejtekbe A gyökéren keresztüli tápanyagfelvételt befolyásoló tényezők 67

Ionadszorpció a talajban Fogalom Kialakulása Fajtái Jelentősége számszerűsítése 68 68

Ionadszorpció a talajban 69 69

Ionadszorpció a talajban 70 70

Ionadszorpció a talajban Talajkolloidok negatív töltésének kialakulása 71 71

Ionadszorpció a talajban A talajkolloidok töltésének függése a a talaj PH-jától 72 72

Ionadszorpció a talajban A kolloidokon leggyakrabban előforduló ionok, csoportosításuk A kationok megoszlása a talajoldat és a kolloidok közt ionadszorpció jelentősége Ideális ionarány 73 73

Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) Ionadszorpció a talajban Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) 100g talaj adott pH mellett mennyi kationt (H+, Al3+, Ca2+, Mg2+, Na+, K+) tud megkötni kicserélhető formában Más megfogalmazásban: 100g talaj felületén lévő negatív töltések száma adott pH mellett milligrammegyenérték = tömeg atomtömeg*töltés 74

Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) Ionadszorpció a talajban Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) 100 g talaj 600mg Ca-t, 40 mg Mg-t, 30 mg K-t, 5 mg Na-t, és 1 mg H-t tartalmaz kicserélhető formában. MK =39g/mol, Mca= 40g/mol, MMg= 24g/mol, MNa =23 g/mol, MH=1g/mol Mennyi az egyes elemek mennyisége milligrammegyenértékben? elem Tömeg (mg) Atomtömeg(g) vegyérték mgegyenérték Ca 600 40 Mg K 30 Na 5 H 1 75

Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) Ionadszorpció a talajban Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) elem Tömeg (mg) Atomtömeg(g) vegyérték mgegyenérték Ca 600 40 2 7,5 Mg 24 0,83 K 30 39 1 0,77 Na 5 23 0,21 H 76

Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) Ionadszorpció a talajban Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) Mennyi a talaj kationcsere kapacitása? A kicserélhető kationok hány %-a Ca? 7,5/10,31= 72% Kationcsere kapacitás mérése: Pl. Kezelés BaCl2-vel, majd CaCl2-vel 77

Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) Ionadszorpció a talajban Kationcsere kapacitás (CEC vagy T-érték) Mire lehet következtetni a talajok CEC értékéből? A talaj tápanyag szolgáltatására (Ca, Mg, K) Talaj tápanyag pufferoló képességének fogalma Kilúgzás mértékére Savasodással szembeni ellenálló képességére 78

A talaj tápanyag pufferoló képessége 79

Ionadszorpció a talajban 80 80

A kicserélhető bázisok összes mennyisége ( V-érték) Ionadszorpció a talajban A kicserélhető bázisok összes mennyisége ( V-érték) 81

82 82

83 83

Ionadszorpció a talajban Anion adszorpció fogalma Csoportosítás mechanizmus jellemző ion 84 84

A talaj pH-ja Kémhatást meghatározó ionok pH skála jelentése talajoldat pH mérése Talaj:oldat  1 : 2,5 KCl-os és vizes pH 85 85

Aktív és kicserélhető savanyúság A talaj pH pufferoló képességének fogalma 86

A talaj pH-ja Savanyú tartomány Semleges Lúgos tartomány Erősen savanyú Savanyú tartomány Savanyú pH=4,5 - 5,5 Gyengén savanyú pH=5,5 - 6,8 KÖZÖMBÖS pH=6,8 – 7,2 Semleges Gyengén lúgos pH = 7,2 – 8,5 Lúgos tartomány Lúgos pH=8,5 - 9,0 Erősen lúgos pH > 9,0 87 87

Hogyan befolyásolja a talaj pH a tápanyagfelvételt 88 88

Talajsavanyúság hatásai 89 89

Talajsavanyúság hatásai 90 90

Hogyan befolyásolja a talaj pH a tápanyagfelvételt Mikroorganizmusok tevékenysége (nitrifikáció) Kolloid stabilitás 91 91

Talajsavanyúság hatásai 92 92

Hogyan befolyásolja a talaj pH a tápanyagfelvételt Hidropóniás termesztés (pH: 4,5-6) 93 93

Magyarország talajainak kémhatása 94 94 94

Különböző növények pH optimuma 95 95

Redoxipotenciál fogalma Oldatok redoxipotenciálja Oxidáció, redukció fogalma példa 96 96

A talaj redoxpotenciáljának mérése Talajok redoxi potenciálja A talajban leggyakrabban előforduló redoxi párok A redoxi folyamatok sorrendje Redoxi reakció Redoxipotenciál (V) A nitrát redukció kezdete 0,45-0,55 A Mn2+ képződés kezdete 0,35-0,45 Oxigén már nem mutatható ki 0,33 Nitrát-ion már nem mutatható ki 0,22 A Fe2+ képződés kezdete 0,14 A szulfát-ion redukció kezdete -0,05 Szulfát-ion már nem mutatható ki -0,18 97 97