Interactions between the elements N, Cu and Mo were studied on rape in 2000 in a field experiment set up on chernozem loam soil with lime deposits. The ploughed layer of the soil contained 3% humus, around 5% CaCO3 and around 20% clay. Soil analysis showed that the area was well supplied with Ca, Mg, K and Mn, had satisfactory Cu content, but was only poorly or moderately supplied with P and Zn. The groundwater depth was 13–15 m and the area was prone to drought. The experiment was originally set up in a split-plot design with 4N × 3Cu = 12 treatments in three replications, giving a total of 36 plots. The N rates, applied as calcium ammonium nitrate, were 0, 100, 200 and 300 kg ha−1 and the Cu rates, in the form of CuSO4, were 0, 50 and 100 kg ha−1. In the 5th year of the experiment the 15 m long plots were halved and the two half-plots were separated by a 1 m path. The experiment thus became a strip-split-plot design, consisting of 4N×3Cu×2Mo = 24 treatments in three replications, giving a total of 72 plots. The 48 kg ha−1 Mo was applied in the form of (NH4)6Mo7O24·4H2O. The generative phases of flowering and ripening were characterized by drought and depression. The main results were as follows:

Cadmium accumulation in soils causes ecological, biological and human health risks. Previous studies have shown that reductions in the shoot height and fresh biomass of ryegrass (Lolium perenne L.) are a sensitive indicator of the cadmium pollution level in soils.

Four soils with different types and properties were included in the experiment. In the first period of the biotest, 2 g cotton-wool pads moistened with distilled water were planted with 2 g of perennial ryegrass seeds and the seedlings were grown for 6 days. On the 7th day the cotton-wool pads containing the seedlings were placed on soils polluted with four levels of cadmium: 0, 1, 2 and 4 mg Cd kg⁻¹ soil, added to the soil in the form of cadmium acetate. After a first nutrient-deficient period, the seedlings took up nutrients and toxic substances intensively from the soil samples. After a 14-day period of soil–plant contact the fresh biomass, dry biomass and Cd concentration of the shoots were measured, in addition to which the shoot height was measured every 2 days.

Cadmium treatment significantly reduced the shoot height and fresh weight of ryegrass in all the tested soils, and the damaging effect was proportional to the applied dose. A reduction of more than 10% in the shoot height and fresh weight were observed even at a Cd pollution level of 1 mg Cd kg⁻¹ soil. At the highest Cd level the decrease in shoot height was more than 40% and the decrease in fresh weight more than 35% in all the soils.

The increasing level of Cd application significantly increased the Cd concentration of the shoots. More Cd was accumulated in ryegrass shoots on soils with low pH and low organic matter content.

The results indicate that the ryegrass biotest method is suitable for the characterization of Cd contamination in different soils.

The particle size distribution (PSD) values obtained for a soil database representing the main Hungarian soil types using the Hungarian standard (MSZ-08-0205-78) and the international standard (ISO/DIS 11277:1994) were compared with the pipette method. The relationship between these PSDs and other physical soil characteristics (upper limit of plasticity according to Arany, water vapour adsorption according to Sík) was also analysed, and a suggestion was made of how these results could be converted into each other.

Experience showed that the pre-treatments applied as part of the ISO/DIS method may change the ratio of particle size fractions: there was a significant increase in the clay content, while the silt content decreased to a lesser and the sand content to a greater extent, possibly because some of the particles remain in microaggregate form when the MSZ method is used. The results confirmed the greater accuracy of the ISO/DIS method: the clay contents measured with the ISO/DIS method exhibited stronger correlations with the upper limit of plasticity according to Arany and with hygroscopicity values than those measured with the MSZ method.

The estimated ISO/DIS fractions became much closer to the measured ones when the suggested pedotransfer functions were applied. The conversion method proved to be more reliable for the prediction of clay and sand content than for silt content. In its present form the estimation method is not suitable for replacing the ISO/DIS method, but it could be of good service in research and comparative analysis in cases where only the MSZ method can be used or where only old MSZ PSD data exist.

Agricultural utilisation is one of the most promising uses of sewage sludge in Hungary. Sewage sludge can be applied to agricultural fields in two ways: the injection of dewatered sewage sludge and the application of sewage sludge after composting. Vermicomposting is a special type of composting, where the organic residues are broken down by earthworms. The worms facilitate the decomposition process both by mixing the sludge and by physically degrading it. Earthworm species have various morphotypes requiring different habitats. Compost worms have great adaptability to extreme conditions and are capable of exploiting organic matter in a state of decomposition. Eisenia sp., Eudrilus eugeniae and Perionyx excavatus are important species for vermicomposting.

When examining the role and possibilities of vermicomposting, it is important to compare it with traditional composting methods.

The most important aspect of producing vermicompost is to ensure optimum environmental conditions for the earthworms, especially in terms of temperature, humidity and aeration, which requires constant attention.

An important feature of traditional composting is the thermophilic phase, during which the pathogenic organisms in sewage sludge are destroyed. The thermophilic phase is omitted during vermicomposting due to the thermal sensitivity of the earthworms, but the presence and activity of the earthworms results in similar sterility.

Regarding its nutrient content, vermicompost contains larger quantities of total and plant-available macroelements than conventional composts. A further advantage is the presence of the plant hormone agents excreted by earthworms.

From the environmental point of view, the ability of earthworms to accumulate heavy metals and the role of their special gut flora in the decomposition of organic pollutants could contribute to the wider use of vermicomposting to dispose of sewage sludge.

While vermicompost has many advantages, a number of obstacles need to be overcome before it can be routinely used in Hungary. Many landowners regard sewage sludge compost as hazardous waste that could contaminate their soil and crops rather than as a nutrient and soil amendment. Although numerous studies have been published on sewage sludge, the assessment of long-term effects, including the issues currently of most concern in Hungary, is still lacking.

Vermicomposting is therefore a promising, innovative technology for sewage sludge recycling. Sewage sludge and sewage sludge composts with pollutant contents greater than the limits laid down in Government Regulation 50/2001. (IV.3.) can be made suitable for agricultural use by vermicomposting.

A vizsgálat 42 órája alatt (2016. február 3–4.) és az előtte lévő öt hónapban összesen négy nagyobb mennyiségű csapadékesemény történt a Csorsza-patak vízgyűjtő területén. A vizsgált esőzés időszakában 21,6 mm csapadékmennyiség hullott összesen a vízgyűjtő területére 5 órás intervallumban. A csapadékesemény első órájában a patak zavarosság értéke majdnem megduplázódott, viszont így is viszonylag alacsony szinten maradt a későbbiekben mért értékekhez viszonyítva. Az esőzés kezdetét követő 7. órában emelkedett meg jelentősen a zavarosság mértéke, több mint 14-szeresére, a 13–14. órában pedig 34-szeresére nőtt a vizsgálat előtti naphoz viszonyítva. A Csorsza-patak zavarosságának nagysága nem sokkal a tetőzést követően nagy mértékben lecsökkent, 13 órával később pedig hasonló értékeket mutatott, mint a vizsgálat előtti esőzés nélküli időszakban.

A nagyobb esőzések alkalmával az alacsonyabb területeken fekvő, minimális lejtésű szántó esetében telítettséghez közeli talajnedvesség-tartalom volt megfigyelhető, míg a legkisebb talajnedvesség-tartalom ingadozás az esőzést követően a gyepes és az erdős területekre volt jellemző.

A jelen vizsgálatban összegyűjtött adatok alapján a Csorsza-patakból a Balatonba bekerülő talajhordalék mennyisége a téli időszakban, az erozív esőzések gyakoriságának ismeretében könnyebben és pontosabban becsülhető. Annak érdekében, hogy az éves átlag lebegtetett hordalék mennyiségének a becslését pontosabban el tudjuk végezni, több időszakos mérésre volna szükség.

Munkánkat az OTKA K—101065 projekt, az OTKA PD—116157 és OTKA PD—116084 kutatási projekt, valamint a Bolyai János Kutatási Ösztöndíj támogatta. Külön köszönet Mózes Mariann és Bányász Ágnes részére a laboratóriumi vizsgálatokban nyújtott segítségükért, valamint Szegvári Győző és kollégáinak a zánkai vízminták gyűjtésében való hatalmas segítségükért.

A víztartó-képesség meghatározása, eszközeit és módszertanát tekintve, jelentős előrelépéseken ment keresztül az elmúlt megközelítőleg 60 évben, mind a közvetlen mérések, mind a modellek területén, például a dinamikus, spektroszkópiai és digitális képazonosítási eljárások kidolgozása, fejlesztése, illetve a mintázatfelismerésen alapuló pedotranszfer típusú becslő eljárások fejlesztése, validálása, beépítése szoftverekbe, almodellekbe. A pórustér hierarchikus hálózati rendszerként való új értelmezésével, illetve a geometriai alapú, a szemifizikus, majd a statisztikus közelítő eljárásokkal lehetővé vált a pórustér és az abban lejátszódó folyamatok mind pontosabb jellemzése.

A talaj víztartó-képességét — és ezáltal a pórusméret-eloszlását is — többmódusú függvénnyel jellemző egyszerű, vagy összetett összefüggések lehetőséget nyújtanak a porozitás, illetve a porozitás-változási jelenségek, folyamatok (aggregátumstabilitás, tömődöttség változása, pórusdeformációs jelenségek stb.) tanulmányozására, valamint a hiszterézis számszerűsítésére és mind pontosabb meghatározására, akár az SWRC teljes nyomástartományában.

A modellezés különböző léptékeiben értelmezett talajjellemzők közötti összefüggések vizsgálatához a hidrológiai talajtulajdonságokat és az áramlási folyamatokat egyaránt meghatározó talajszerkezet szerepének számszerűsítése mind a mai napig kihívást jelent a talajtani, hidrológiai, környezetvédelmi szakterületen dolgozó kutatók számára.

Az NAPL típusú szennyezőanyagok felszín alatti terjedését szimuláló modellek jellemzően a víztartó-képesség használatával állítják fel az NAPL-visszatartó képességre (elsődleges bemeneti paraméter) alkalmazott összefüggéseket. Ezen összefüggések nem veszik figyelembe a különböző fizikai-, kémiai és fizikokémiai tulajdonságokkal jellemezhető folyadékok, illetve a folyadékok és a szilárd fázis között lezajló különböző mértékű kölcsönhatások jelentőségét (duzzadás, dezaggregáció stb). Több különböző környezetvédelmi célú kutatás (hulladéklerakók agyagszigetelésének kompatibilitási tesztjei, mikromorfológiai vizsgálatok, illetve dinamikus NAPL visszatartó- és vezetőképesség mérési módszertan fejlesztésére vonatkozó vizsgálatok stb.) eredményei alapján a víztartó-képességből kiinduló számítási eljárások alkalmazhatósága a talajok NAPL-visszatartó képességének meghatározására megkérdőjelezhető.

Megoldást jelenthet, hogy a víztartó-képesség görbék illesztésére alkalmazott parametrikus eljárásokkal az NAPL-visszatartó képesség görbék is meghatározhatóak. A különböző polaritású folyadékokkal felvett folyadékvisszatartó-képesség görbék alaki jellemzői alapján igazolt a differenciált porozitás különböző mértékű megváltozása a talaj vízzel és nem vizes fázisú szerves folyadékokkal való telítése során. A víztartó-képesség becslésére képzett szemifizikus és empirikus eljárások kidolgozásának és fejlesztésének módszertana szerint az NAPL-visszatartó képesség meghatározására alkalmas PTF típusú becslő összefüggések is képezhetőek, melyek pontossága elsősorban 0–1500 kPa nyomástartományban megfelelő. A porozitásváltozás mértékére vonatkozóan a víz- és NAPL-visszatartó képesség görbék alapján meghatározott pórusméret-eloszlási görbék statisztikai jellemzői nyújthatnak információt. A multimodális függvények alkalmazásával lehetővé válhat az NAPL-visszatartó képesség görbék végponti értékei és a becslésbe vont talajtulajdonságok közötti öszefüggések pontosabb feltérképezése. Szükséges a PTF típusú NAPL-visszatartó képesség becslő eljárások fejlesztése; pl. az NAPL-visszatartó képesség görbék meghatározására alkalmas parametrikus eljárás megválasztása; a többfázisú folyadéktranszport modellezésben kulcsfontosságú telítettségi értékek (pl. maradvány telítettség), illetve az azokhoz rendelhető kapilláris nyomás (pl. belépési küszöbnyomás) meghatározása és a folyadékvisszatartó-képesség görbék függvény paraméterei közötti konverziós lehetőségek kidolgozása.

A bemutatott tanulmányok alátámasztják MCBRATNEY és ODEH (1997), valamint JETTER és KOK (2014) összegzését, akik a fuzzy modellezés jelenlegi helyzetének részletes értékelése során kifejtették, hogy a fuzzy rendszerek és modellek a jövő fontos kutatási eszközei lehetnek. A „lágy” számítási módszerek a talaj- az, agrár- és a környezettudományok területén egyre nagyobb teret hódítanak meg. Nagy előnyt jelent a bizonytalan, nem vagy nehezen számszerűsíthető adatok használatának és a határvonalak nem éles, kategóriánként eltérő kijelölésének lehetősége. Megfelelő matematikai és interdiszciplináris kutatói hátteret feltételezve egyszerű, gyors és olcsó módszer, amely a hagyományos eljárásoknál pontosabb, és a laikusok által is értelmezhető eredményeket szolgáltat.

A nagy területeken elterjedt gyomfajok erős alkalmazkodó képességgel rendelkeznek, így - különösen a kukorica korai fejlődési időszakában - a tápanyagokért és vízért folyó versenyben intenzív növekedésükkel a kultúrnövény fölé kerekedhetnek. A gyomflóra diverzitásának és gyomnövény-gyomnövény kapcsolatrendszernek a tápanyag-ellátottsággal összefüggésben történő vizsgálata kukorica állományban segítséget nyújthat a gyombiomassza produkció, a gyomflóra dominancia viszonyainak és a versengés várható hatásainak meghatározásában.

Kutatómunkánkat az MTA ATK TAKI nagyhörcsöki kísérleti telepén, mészlepedékes csernozjom talajon 2003-ban beállított trágyázási tartamkísérletben végeztük 2014-ben, öt kezelésben (kontroll, PK, NK, NP, NPK), hat ismétlésben a kukorica korai fejlődési szakaszaiban (BBCH 12-14 és BBCH 16-18). Öt és hét héttel a vetést követően vizsgáltuk a gyomflóra faji összetételét, a gyomnövények egyedsűrűségét, dominancia viszonyait, továbbá mértük a gyomok földfeletti biomassza tömegét.

A mintaterületeken összesen 22 gyomfaj fordult elő. A gyomflóra diverzitásában a tápanyagkezelések szerint szignifikáns eltérések mutatkoztak. A kontroll (Ø), PK és NK kezelésekben az Ambrosia artemisiifolia L. és a Sorghum halepense (L.) Pers., az NP és NPK kezelésekben a Chenopodium album L., Chenopodium hybridum L. és Datura stramonium L. voltak a domináns fajok.

Az egyes gyomfajok egyedszáma és száraz biomassza tömege szignifikánsan változott a kezelések hatására. Az összes gyom egyedsűrűség az első mintavételkor 71 db·m⁻² (NK) és 126 db·m⁻² (NPK) között volt. Két hét alatt átlagosan 14%-kal nőtt meg: 80 (NK) és 142 db·m⁻² (NPK) között volt az egy négyzetméterre eső egyedek száma. A kezelések egyedsűrűség szerinti sorrendje nem módosult, mindkét vizsgálati időpontban a következőképpen alakult: NK<NP<PK<Ø<NPK.

A gyomok összes száraz biomassza tömege mindkét vizsgált időpontban az NK kezelésben volt a legkisebb (5 és 40 g·m⁻²), a PK kezelésben pedig a legnagyobb (21 és 125 g·m⁻²). A száraz biomasszatömeg szerint az NK, NP és kontroll kezelések között nem volt szignifikáns különbség, valamint a PK és NPK kezelés között sem. A két időpont átlaga alapján a kezelések sorrendje a következő volt: NK<Ø<NP<NPK<PK. Az egyes tápanyag kezelések hatását a gyomflóra egyedsűrűségében és biomassza tömegében is kimutattuk.

Korai fenológiai fázisban a gyomok növekedését, ill. biomassza képzését az eltérő tápanyagellátás, a műtrágyázás hatására kialakuló eltérő fajösszetételű gyomnövényzet és a különböző összetételű gyomflóra kukoricával való kompetíciójának együttes hatása befolyásolta a legnagyobb mértékben.