Ugrás a tartalomhoz

Talajtan

Stefanovits Pál, Filep György, Füleky György

Mezőgazda Kiadó

Kén a talajban

Kén a talajban

A kén körforgalma

A 9.11. ábrán a kénkörforgást mutatjuk be. A mállási folyamatok során a primér ásványok kéntartalma szulfáttá (SO42–) alakul, amit a növények felvesznek, és szerves kötésekbe, pl. a fehérjék ciszteinjébe és metioninjába építenek. Amikor a növényi és állati szervezetek visszakerülnek a talajba, és ott a mikroorganizmusok hatására elbomlanak, a szerves kén egy része ismét SO42–-tá alakul, más részét a mikrobák veszik fel szervezetükbe, s innen a humuszba kerül. A talajba a műtrágyákból, a különféle típusú peszticidekből, az öntözővízből és az atmoszférából kerül a kén. Erősen reduktív körülmények között a talajban kénhidrogén (H2S) képződhet, amely azután az atmoszférába távozik.

9.11. ábra - A kén körforgalma a talajban

kepek/9-11-abra.png


Az atmoszférából a csapadékkal talajba kerülő kén mennyisége (mezőgazdasági területeken) 5 kg/ha/évtől (ipari területeken) 200 kg/ha/év értékig terjedhet.

A talajok kéntartalma

A talajban lévő eredeti kénforrás a vulkáni kőzetekben lévő pirit (FeS2). A mállás és a talajképződés folyamán a piritben lévő kén SO42–-tá oxidálódik, amit végül a növények és a mikroorganizmusok vesznek fel, s ezek szervezetén keresztül a kén bekerül a talaj szerves anyagába. Némelyik talajban a kén egy része gipsz (CaSO4 ∙ 2H2O) és epszomit (MgSO4 ∙ 7H2O) alakban van. Száraz vidékeken, ahol nincs elegendő csapadék a SO42– kimosódásához, a gipsz gyakran a CaCO3-felhalmozódás alatti rétegben gyülemlik fel.

A talaj összes kéntartalma tág határok között változik: erősen kilúgozott talajokban, humid éghajlati körülmények között igen csekély mennyiségű kén lehet (0,002%), arid és szemiarid éghajlati viszonyok között, meszes és sós talajokban viszont az 5%-ot is elérheti.

Szervetlen kén a talajban

A talajban lévő kén főként SO42– (szulfát) formában van jelen, bár alacsonyabb oxidációs fokú vegyületek; szulfidok, szulfitek, thioszulfátok és elemi kén is előfordulnak. Vízzel borított talajokban a kén redukált alakban fordul elő, pl. H2S, FeS, FeS2. A pirit gyakran a fő szervetlen kénforma nedves és vízzel borított talajokban. Bizonyos körülmények között elemi kén is képződhet.

A szulfátadszorpció olyan talajokra jellemző, amelyek savanyúak, ezekben alakulhatnak ki a Fe- és Al-oxidokon és agyagásványokon a pozitív töltések, aminek következtében anioncserére képesek.

A szerves anyag negatív hatással van a SO42– adszorpciójára, ami a felszíni talajrétegek csekély szulfáttartalmát magyarázza.

Szerves kén a talajban

A humid és szemihumid éghajlatú területeken a talajban lévő összes kén szerves formában található. Ez egyben azt is jelenti, hogy a C, N és S mennyisége között szoros összefüggés van. A világ különböző részeiről származó talajok átlagos C/N/S aránya feltűnően hasonló, megközelítőleg 140:10:1,3.

A talajban előforduló fontosabb szerves kénvegyületek a következők: kéntartalmú aminosavak, pl. a cisztein és a metionin, szulfolipidek és a tiolvegyületek kinonokkal és redukáló cukrokkal képezett vegyületei.

A talajokban lévő szerves anyagok és szerves maradványok kéntartalmának növények számára felvehető alakba történő átalakulása kizárólag mikrobiológiai folyamat. Ha a talaj jól levegőzik, a szerves kén SO42–-tá oxidálódik (mineralizálódik), amit a legtöbb növény fel tud venni. Ezzel párhuzamosan a szulfátot felveszik a mikroorganizmusok, és beépítik a szervezetükbe. Ezt a folyamatot immobilizációnak nevezik. A talaj szerveskén-tartalma csak akkor fog növekedni, ha a körülmények kedveznek a szerves anyagok felhalmozódásának.

A kén átalakulása mineralizáció-immobilizáció útján a nitrogén és a foszfor átalakulásának sémáját követi, vagyis a két folyamat párhuzamosan játszódik le. Ennek megfelelően a növények számára felvehető SO42–, amely a talajoldatban található, a két ellentétes folyamat különbségéből adódik:

szerves kén  immobilizáció mineralizáció  SO 4 2– . MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8rrps0l bbf9q8WrFfeuY=Hhcba9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfeaY=biLk VcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabiqa ceaacaqabeaabaqaamaaaOqaaabaaaaaaaaapeGaae4CaiaabQhaca qGLbGaaeOCaiaabAhacaqGLbGaae4CaiaabccacaqGRbGaaey6aiaa b6gacaqGGaWaa4qdaSqaaKqzaeGaiaiAb2gacGaGOfyAaiacaIwGUb GaiaiAbwgacGaGOfOCaiacaIwGHbGaiaiAbYgacGaGOfyAaiacaIwG 6bGaiaiAbgoacGaGOf4yaiacaIwGPbGaiaiAbopaaSqaaKqzaeGaia iVbMgacGaG8gyBaiacaYBGTbGaiaiVb+gacGaG8gOyaiacaYBGPbGa iaiVbYgacGaG8gyAaiacaYBG6bGaiaiVbgoacGaG8g4yaiacaYBGPb GaiaiVbopaaOGaayPKHiaawcziaiaabccacaqGtbGaae4tamaaDaaa leaacaqG0aaabaGaaeOmaiaabobiaaGcpaGaaiOlaaaa@7CF9@

A két folyamat relatív sebességét természetesen befolyásolják azok a tényezők, melyek a mikroorganizmusok tevékenységére hatnak, beleértve a növényi maradványok talajba jutását is. Ha az adott növényi maradványok C/S aránya 200 alatt van, akkor a SO42– ra nézve nettó mineralizáció, ha a C/S arány 400 fölött van, nettó immobilizáció áll fenn.

Kénoxidáció és -redukció a talajban

A ként oxidáló baktériumok – főleg a Thiobaccilusok – az elemi ként (S) vagy a szulfidot (S2–), melyek redukált és vas-pirit alakban vannak (FeS és FeS2), kénsavvá (H2SO4) oxidálják. A piritekből akár tisztán kémiai úton, akár biológiai úton kénsav alakulhat. Anaerob körülmények között viszont a mikróbák a szulfátot szulfiddá redukálhatják.

A szulfátot redukáló mikroorganizmusok hatása abban nyilvánul meg, hogy a fém-szulfidok, különösen a Fe2+ -szulfid, kicsapódnak. A mikrobiális szulfátredukció az oka az agyagpalákban, a külszíni fejtéseknél előforduló szulfidoknak és a természetes gázok H2S-tartalmának.

A SO42–-ot csak néhány, szigorúan anaerob baktérium tudja H2S-dá redukálni: a Desulfovibrio és a Desulfotomaculum.

Lényegében a SO42– a C-metabolizmusban az O2-t helyettesíti, ugyanúgy, ahogy a NO3–-ot is felhasználják a denitrifikáló baktériumok. Anaerob talajokban a szulfid további átalakulása tioszulfátok és elemi kén képződéséhez vezet, amely vegyületek mikroorganizmusok segítségével oxidálódhatnak vagy redukálódhatnak.

Az anaerob körülmények különösen kedveznek a mikroorganizmusok illékony szerves kénvegyületeket képző tevékenységének (merkaptánok, alkilszulfidok stb.). A talajban az illékony kénvegyületek fontosak, mert stimulálhatják vagy elnyomhatják egyes patogén gombák növekedését, a nitrifikációt és más biokémiai folyamatokat is gátolhatnak.