КУЛЬТАН - біологія

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

Антибіотики від бактерій

Міграція клітин: нещодавно виявлена функція відомого білка

Молекулярний компас для вирівнювання клітин

Від чого листя старіє восени

Демократичність грифа-цесарки

Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

КУЛЬТАН

КУЛЬТАН (Контрольоване поглинання довготривалого харчування амонієм, Німецька: контрольоване тривале амонійне харчування) - досить рідкісна форма підкореневого підживлення для забезпечення азотом культурних рослин. Він був розроблений вченим-сільгоспвиробником Карлом Соммером з Бонна наприкінці 1960-х років і використовується, серед іншого, на пасовищах, у рільництві для вирощування зерна, кукурудзи, картоплі та буряків, а також у виноградарстві та розсадниках дерев. Це коштує дорожче, ніж аміачна селітра кальцію (розрахована з урахуванням застосування).

За допомогою цього методу підживлення рослин азотом проводиться - на відміну від звичайних способів підживлення - лише один раз протягом вегетації амонієм (NH4 +) замість нітратів (NO3-N). Добриво не вноситься в ґрунт і не обробляється в ньому на широкій площі, а вноситься в ґрунт точками або смугами [3].

Спеціальна техніка ін’єкції застосовується для того, щоб розчин добрива поставити в ґрунт із глибиною від семи до 20 см, трохи відсунувши в бік рядки насіння або рослин. У випадку просапних культур з більшими міжряддями, таких як картопля, буряк або кукурудза, це може бути технічно вирішено з певними зусиллями. Однак, як правило, метод культана застосовується для зерна та ріпаку, які мають міжряддя близько 10 см. Неможливо застосовувати зсув у бік, навпаки, a - хоча і невелика - частка рослин уражається та знищується технікою ін'єкції.

Механізм дії

При підживленні азотом рослина поглинає лише частину добрива. Азот, що вимивається водою або викидається в повітря, втрачається і призводить до значних екологічних проблем (евтрофікація, закис азоту). Карл Зоммер бачить переваги в застосуванні висококонцентрованого амонійного добрива поблизу коренів. Ефект відкладень амонію заснований, по суті, на фітотоксичності амонію. Амоній, рівномірно розподілений у кореневому просторі, може засвоюватися рослинами як активно, так і пасивно. Якщо він активно всмоктується, він надходить безпосередньо в метаболізм органічних N-сполук у коренях. У разі пасивного поглинання, з іншого боку, воно може накопичуватися у зрілих листках, де навіть низькі концентрації викликають порушення росту. При більш високих концентраціях амоній може спричинити некроз на полях листків. Крім того, амоній у кореневому просторі зменшує поглинання інших катіонів.

Ці негативні ефекти амонію не відбудуться при процесі CULTAN, оскільки він не рівномірно розподіляється в ґрунті, а в обмежених, висококонцентрованих районах Депо. Склади займають лише невелику частину об’єму ґрунту, який рослина може вкоренити. Решта кореневого простору залишається відносно вільною від іонів амонію, завдяки чому там може відбуватися стабільний запас інших поживних речовин.

На відміну від рівномірно розподіленого амонію, лише кілька коренів на межі розділу можуть контактувати з амонієм у складах. Там ці коренеплоди поглинали б амоній з депо, лише якщо вони були адекватно забезпечені вуглеводами з пагона. Іон амонію всмоктується безпосередньо в метаболізм органічних сполук азоту. Тому поглинання амонію саморегулюється заводом відповідно до його поточних “асиміляційних показників”. З цього можна зробити висновок, що потенціал росту рослини завжди повністю експлуатується залежно від погодних умов, і в той же час надлишок не можливий.

Рослини будуть рости спеціально до меж депо та навколо них. Якби споживався азот у прикордонних районах, кінчики коренів відростали б і все депо росло до повного спорожнення. Кореневу мережу навколо депо можна побачити на основі кореневого образу, створеного Соммером. Надалі такі фотографії поки відсутні.

В умовах поглинання азоту з концентрованих відкладень амонію в результаті змінюється весь метаболізм. Оскільки місце внесення азоту зміщується від листя до коренів, концентрації речовин і результуючий осмотичний тиск також змінюються. Ці зміни, відомі в біології як ефекти поглинання джерела, призвели до поліпшення росту та якості рослин.

Загальна доктрина проти КУЛЬТАНУ

Пряме поглинання амонію суперечить сучасному стану науки. Завдяки нітрифікації в ґрунті, згідно із загальноприйнятими доктринами, передбачається, що незалежно від заплідненого азоту, що утворює амоній, нітрат або сечовину, азот в кінцевому рахунку доступний рослинам як нітрат [4] (див. Також: цикл азоту).

Польові випробування

Він залишає незрозумілим, наскільки позитивні наслідки, що спостерігаються влітку, можна пояснити переважно неприродно високою кількістю сірки (близько 150 кг/га). В експериментах із запліднення іноді дають компенсацію сірки до рівня 80 кг/га сітчастої сірки, що показало значно більше позитивних ефектів, ніж внесення сірки за допомогою ін'єкційного підживлення [5]

Трирічне дослідження, проведене Департаментом сільського господарства окружного управління Брейсгау-Хохшварцвальд, очікує результатів, подібних до результатів Зоммера [6], говорячи про достовірні наукові результати, якщо доступні лише результати очікуваний ставати просто неправильно. Дослідники з університету Бонна, де викладав Зоммер, також не змогли досягти рівноцінних результатів врожаю в овочах [7] .

Якщо CULTAN характеризується, з одного боку, добре розвиненою теоретичною основою, з іншого боку, мізерні доступні показники щодо необхідних інвестиційних витрат і врожайності викликають значні сумніви щодо його практичної придатності, товарності та прийнятності сільськогосподарськими виробниками.

Настільки ж дивовижним є неадекватний потік інформації про умови росту, в яких підживлення культаном призвело до вищих урожаїв.

Під час тесту, проведеного в 2010 році, запліднення султану виявилося гіршим у всіх дисциплінах: незалежно від того, чи це був вміст сирого білка або врожайність, кількість урожаю та незалежно від кількості азотних добрив, жодних переваг введення амоній-сірчаної ін’єкції встановити не вдалося. [11]

У 2004 р. Університет Бонна провів тест на запліднення на крохмальному сорті картоплі Агрія (картопля). Вміст крохмалю та врожайність товарних товарів були однаковими із звичайними підживленнями аміачною селітрою кальцію при тому ж рівні запліднення. Якщо подача азоту була зменшена, це мало прямий ефект у деяких випадках із втратами врожаю в перерахунку на кількість та вихід крохмалю [12] .

У 2008–2009 роках підгодівля культану перевірялася Нижньосаксонською сільськогосподарською палатою у трьох місцях. Навіть при однаковому рівні запліднення азотом, значного збільшення врожаю, обіцяного деякими підрядниками, не відбулося. Тут також говорять про споживання розкоші під час першого скошування трави та небезпечно високий рівень нітратів [13] .

Наукових досліджень щодо впливу ін’єкційного запліднення на здоров’я рослин та живлення амонію все ще бракує. Тут потрібні дослідження, щоб дати (.) Процесу подальші (.) Імпульси [14] .

Дослідження та розробка

Робота над процесом CULTAN тривала протягом багатьох десятиліть, початок - близько 70-х років. Основні основи були закладені університетським професором Карлом Соммером з Боннського університету, де дослідження з питань ін'єкційного внесення добрив (особливо введення рідкого гною) продовжуються донині, на початку 21 століття. У Німеччині застосування методу досліджується, зокрема, Інститутом Брауншвейга Юліуса Кюна, Федеральним науково-дослідним інститутом культурних рослин (JKI), Інститутом рослинництва та ґрунтознавства. Кілька міжнародних дослідницьких установ також працюють над ін'єкційним підживленням CULTAN.

Заходи на цю тему проводяться зрідка в різних країнах, демонстрації на місцях, семінари та спеціалізовані конференції. У лютому 2010 року в Брауншвейзі Інститут Юлія Кюна провів міжнародний симпозіум «Ін’єкційне запліднення - сучасні знання, нові розробки та досвід» із понад 100 учасниками. У цьому контексті слід зазначити, що, серед іншого, ін'єкція рідкого гною, яка є звичною на практиці та прописана в Нідерландах, також підпадає під цю тему. [15]

З початку 21 століття, схоже, спостерігається незначне збільшення використання в сільськогосподарській практиці. У 2004 році в Німеччині було оброблено близько 10 000 гектарів за допомогою 10 ін'єкційних машин за допомогою процесу CULTAN. У 2009/2010 рр. Це було близько 70 000 га за допомогою 44 машин. [15] Інші джерела говорять про близько 100 000 га в Німеччині [16]. Таким чином, процес CULTAN був використаний у 2010 році на менш ніж 1% сільськогосподарських площ Німеччини.

Порівняно молодий датчик Yara N-Sensor може слугувати порівнянням розмірів: Цей додатковий пристрій, вартість якого становить близько 40 000 євро [17], вже використовувався приблизно на 500 000 гектарах. До цього додаються витрати на належним чином обладнаний розкидач добрив у розмірі 20 000 євро.
Насіннєва пшениця AKTEUR може слугувати ще одним порівнянням розмірів: її вирощували на 321400 гектарах у 2010 році [18] .

технології

Залежно від культури рослин застосовуються різні типи депо (куля, чашка тощо), які потребують різних технік нанесення.

Найвідомішою формою амонійного добрива, що використовується в Європі як стандарт, є підкореневе підживлення кукурудзи.

Метод зіркових коліс

Зоммер сприяв розробці Технологія зіркових коліс. Він описує техніку впорскування CULTAN, при якій форсунка із зірчастим колесом, що постачається від резервуара для рідких добрив, ведеться по площі, що підлягає удобрення. Однак цим користуються лише окремі підрядники.

Одне хвостове колесо складається з металевої шини з зазвичай дванадцятьма порожнистими трубками зі спицями. На кожній з цих труб є порожниста шпора (її також називають жалом або спицею), яка подається з добривом із ємності для добрива через напірний шланг, маточину колеса та трубку зі спицями. На головці відростка є бічний отвір, через яке добриво вводять у ґрунт при 1,5 - 8 бар. Після того, як відповідна шпора проткнула землю, канал між напірним шлангом і трубкою спіці відкривається механічно.

У сучасних пристроях контрольний пристрій регулює кількість добрив під різні робочі швидкості. Активовані мембранний насос і регулюючі клапани інжекторного пристрою. Шпори та колеса різних виробників незначно відрізняються, але в основному працюють однаково і засновані на дизайні Карла Соммера.

Акції культиватора або борони

На додаток до технології зіркових коліс, запліднення культаном здійснюється також за допомогою борін та паличок, що означає менші технічні зусилля [19]. За допомогою сошника Duett компанія Horsch знайшла спосіб одночасного внесення насіння та добрив [20] .

Обприскувач для захисту рослин

Добрива, що містять NH4, також можна вносити за допомогою звичайних обприскувачів. Для цього у вас повинні бути шланги для перетягування, оскільки деякі добрива NH4 не підходять для позакореневого підживлення. Ці перетягувальні шланги також складають депо смугами [21]. Однак розпилювальна стріла повинна бути дуже низькою. Крім того, на кінцях шлангів є обов’язкові ваги, щоб шланги не втрачали контакт із землею через рослинність. Швидкість руху повинна бути відповідно зменшена, щоб запобігти розскакуванню шлангів та пошкодженню поворотної тяги.

Використані добрива

Часто використовують розчин сульфату амонію або синього сульфату. Крім того, використовують розчин аміачної селітри-сечовини (AHL), міцну воду NH3 та моноаммонофосфат (MAP) або діаммонофосфат (DAP; зазвичай називають 18 x 46 через значення вмісту).

Критика ASL та сульфатів блюзу

Перш за все, ASL та подібний блюзульфат є у центрі уваги критиків.

Сірчані добрива, незалежно від форми, споживають запаси вапна, на кожні 100 кг підживлення азотом за допомогою АСЛ можна очікувати близько 200 кг СаО. [22]. [23] .
Крім усього іншого, ASL отримують в результаті очищення відпрацьованого повітря або відпрацьованих газів. Ця речовина також використовується у виробництві ціаністого водню. [24] .
Сірка, що міститься в блюзових сульфатах, становить близько 9% за вагою і близько 8% азоту. Відповідно до азотного підживлення 150 кг/га азоту для ріпаку вноситься близько 170 кг/га сірки. Потреба в сірці ріпаку становить близько 60 кг/га [25]. При постійному використанні блюзових сульфатів ризик вимивання сірки в підземні води високий. Розрахунки показують, що - при новому утворенні підземних вод 100 м щорічно - вимивання 80 кг/га сірки достатньо для перевищення граничного значення в підземних водах [26] .