Browse

You are looking at 1 - 50 of 703 items for :

  • Chemistry and Chemical Engineering x
  • Earth and Environmental Sciences x
  • Refine by Access: All Content x
Clear All

Az „Alsóban az élet” című hazai talajállapotot célzó közösségi tudomány program első tapasztalatai és eredményei

The First experiences and results of the Hungarian citizen science program (’Life in Undies’) aimed at soil properties

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Mátyás Árvai
,
Tünde Takáts
,
Zsófia Adrienn Kovács
,
Katalin Takács
,
Kitti Balog
,
Péter László
,
Tünde Imréné Takács
,
János Mészáros
, and
László Pásztor

A közösségi tudomány – citizen science – már évtizedek óta működő kutatási forma, ahol egy-egy kutatás a lakosság segítségével valósul meg. Az „Alsóban az élet” kampány az érdeklődők bevonásával 2021 tavaszán indult hazánkban. A kutatásban résztvevők kézhez kaptak egy pamut alsóneműt, amelyet kb. 20 cm-es mélységben kellett elásniuk, ezzel „táplálékot” szolgáltatva a talajlakó élőlények számára. Több mint két hónap elteltével az alsónemű kiásása után megfigyelhetők a bomlási jelek, amelyek mint indikátor jelzik a talajélet aktivitását, közvetett módon a talaj egészségi állapotát. A visszamaradt alsóneműk digitális fotójának elemzésével becsülhető a talajlakó élőlények munkája az alsónadrágok bomlásának százalékos aránya alapján.

A közösségi médiában megjelent felhívások és célzott csoporthirdetések segítségével mintegy 1193-an jelentkeztek a programra összesen 1966 helyszínnel, ezzel országos lefedettséget biztosítva a kutatás részére. Az adatok elemzése alapján a gondozott konyhakertekben elásott pamut alsók mutatták a legnagyobb átlagos bomlási értékeket (27,67%). Talajtípust tekintve a réti talajok és a közép- és délkeleteurópai barna erdő-, valamint a csernozjom-, és a váztalajok (köztük nagyrészt a humuszos homoktalajok) esetén tapasztaltuk a legmagasabb, közel azonos, 25,47%; 25,43%; 24,22%; 24,21%-os bomlási értéket. A programban résztvevő helyszínek közül a legnagyobb mértékű bomlás (93%) konyhakert hasznosítású (mulcsozott veteményes és polikultúra ágyás) váztalajon (homoktalajon) volt megfigyelhető. Az országos átlagos bomlási érték 24,57% volt. A bomlási adatok alapján eredménytérképet szerkesztettünk Magyarország teljes területére, melyet nyilvánossá tettünk, s a résztvevőknek a visszaküldött fotó feldolgozása alapján rövid, a saját talajának biológiai aktivitását minősítő válaszlevelet küldtünk.

Open access

Hígtrágya komplex baktérium-kezelésének hatása egyes beltartalmi és ökotoxikológiai tulajdonságokra

The effect of complex bacterial treatment of slurry on content and ecotoxicological properties

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Dóra Pordán-Háber
,
Pál Szakál
,
Eduárd Gubó
,
Orsolya Réka Rácz
,
Krisztina Mónika Terdik
, and
Judit Plutzer

Kutatásunk témája az NCH Magyarország Kft. által forgalmazott baktériumos hígtrágyakezelési rendszer összehasonlító ökotoxikológiai vizsgálata. A kísérletet egy szarvasmarha borjúnevelő telepen végeztük 0–6 hónapos korcsoportú szekcióban. A tabletta formában rendelkezésünkre álló baktérium törzseket egy tartályban felszaporítottuk és hetente adagoltuk az aknában összegyűlő hígtrágyához. A kezelés célja volt, hogy a baktériumok elősegítsék a trágya homogenizációját, a szagcsökkentést és a szerves szennyeződések lebontását. Az ökotoxikológiai vizsgálatokat a trágyakezelés előtt, alatt és után, három mintavételi időben végeztük el.

A kutatásunk eredményeként elmondhatjuk, hogy a hígtrágyakezelés során a beltartalmi értékek jelentősen növekedtek, főként a nitrogénformák, a biológiai oxigénigény és a szárazanyagtartalom. Az ösztrogén hatás megléte számottevő maradt a kezelés végére is. A fitotoxicitási vizsgálat alapján mindegyik növény, szár- és gyökérnövekedésére pozitív hatással volt a trágyakezelés. A talajtoxicitási teszt eredménye bizonyította, hogy magasabb hígítás mellett veszti el a kezeletlen hígtrágya az érzékeny baktériumok élettevékenységére is kiterjedő gátló hatását. A békalencse vizsgálat során összességében elmondható, hogy 150× hígítás fölött megszűnik a hígtrágya gátló hatása mindhárom alkalommal vett minta esetében. Az alga növekedésgátlására a hígtrágya stagnáló-gátló tendenciát mutatott a kezelés alatt.

Eredményeink alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy a vizsgált hígtrágyakezelési módszer a homogenitás, szagtalanítás és a szerves anyagok bontása során eredményes volt. Azonban javasolt magasabb hígítási arányban vagy magas talajvíztartalom mellett kijuttatni a földekre. A hormonhatású anyagok eltávolítására vonatkozólag további vizsgálatok szükségesek, melyek alapján majd javaslatokat lehet kidolgozni a gazdák számára.

Open access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
Gabriella Szabóné Kele
and
Péter Szabó
Restricted access

Húsz éves avarmanipulációs kísérlet hatásai barna erdőtalaj szén tartalmára és vízkapacitására: Síkfőkút DIRT Project

The effects of a twenty-year litter manipulation experiment on the carbon content and water retention capacity of the examined Luvisols: Síkfőkút DIRT Project

Agrokémia és Talajtan
Authors:
István Fekete
,
Áron Béni
,
Katalin Juhos
, and
Zsolt Kotroczó

A talajok a szárazföldi széntároló rendszerek egyik legjelentősebb tagját jelentik, melyek szénelnyelése, illetve szénkibocsátása jelentős mértékben hat a klímára, ugyanakkor a klímaváltozás is befolyásolja a talajok szénraktározó képességét. Az avar produkció mennyiségi és minőségi változásai jelentősen befolyásolják ezeket a folyamatokat, azonban ezek mértéke, sőt időnként iránya sem ismert pontosan.

A klímaváltozás mellett a területhasználat változások is befolyásolják a talajba kerülő szerves anyagok mennyiségét és ezen keresztül számos egyéb talajfizikai, kémiai és biológiai paramétert. Ezeknek a hatásoknak a rendszerszintű vizsgálatát segítik a nemzetközi avarmanipulációs projektek, melyek azonos kezeléseket alkalmazva, de eltérő klímaviszonyok mellett vizsgálják a mesterségesen átalakított avar inputok hatását a talajrendszerekre. A Síkfőkút project területén, mely 2000-ben csatlakozott a nemzetközi DIRT projecthez, vizsgáltuk az avar input növekedésének és csökkenésének hatásait egy cseres tölgyes erdőben a talajok szén körforgalmára, illetve a vízháztartására. Ezeken a kutatásokon belül vizsgáltuk a kezelések talajaiban a talajnedvesség tartalmat, vízkapacitást és térfogatsűrűséget, valamint CNS analizátorral a talajok szerves szén tartalmát.

Eredményeink azt mutatták, hogy az avar produkció mennyiségi változása, éghajlati viszonyoktól függően, eltérően hat a talajok SOC tartalmának változásaira. A kezelésekkel modellezett avar produkció változások nemcsak közvetlen úton hatnak a talajok szerves anyag tartalmára, de közvetett módon a megváltozott mikroklimatikus viszonyok révén is befolyásolják a talajok szén és vízforgalmi viszonyait. A nagyobb avar produkció a szárazabb síkfőkúti erdőben növelte a talajok szén tartalmát (szemben a nedvesebb amerikai területeken tapasztalt visszaeséssel, vagy stagnálással) és magasabb szerves anyag tartalom társulva a vastagabb avartakaróval magasabb átlagos talajnedvességet és vízmegtartó képességet eredményezett az avar elvonásos kezelésekkel szemben. Ezek a hatások összefüggésben lehetnek azzal is, hogy az avarelvonásos kezeléseknél szignifikánsan magasabb térfogattömeg értékeket mértünk, ami a pórustérfogat csökkenését jelentheti ebben az esetben, csökkentve ezzel a talajban tárolható víz mennyiségét.

Az általunk végzett avarmanipulációs kísérletek nemzetközi kontextusában közelebb juthattunk a biogeokémiai ciklusok, ezáltal a mineralizáció és a humifikáció közötti összefüggések megértéséhez különböző erdőtípusokban és különböző klimatikus feltételek között.

Open access

Szántóföldi szénmérleg egy közép-magyarországi mintaterületen

Carbon balance of a cropland site in Middle-Hungary

Agrokémia és Talajtan
Authors:
János Balogh
,
Krisztina Pintér
,
Szilvia Fóti
,
Giulia De Luca
,
Ádám Mészáros
,
Meryem Bouteldja
,
Malek Insaf
,
Gábor Gajda
, and
Zoltán Nagy

2017. októberétől 2021. októberéig terjedő időszakban vizsgáltuk egy középmagyarországi szántóföld szénforgalmát gázcseremérések segítségével. A mért nettó ökoszisztéma gázcsere (NEE) adatokból kumulált összegeket számoltunk éves bontásban, illetve az egyes növényállományok és ugar időszakok szerint. Gazdálkodási adatok segítségével számoltuk a területre behozott (import) és onnan elvitt (export) szénmennyiségeket, valamint az NEE, az import és az export áramokat összesítve szénmérleget (NECB) számítottunk az NEE összegekhez hasonló bontásban.

Az eredmények alapján a szántóföld minden évben szénelnyelőnek bizonyult, annak ellenére, hogy a vizsgált időszak során több vízhiányos periódus is hátráltatta a növények megfelelő fejlődését és ezzel a szénfelvételt. A mért éves átlagos NEE összeg –69,6 g C m–2 év–1 volt. Ezzel szemben a teljes – laterális áramokat is tartalmazó – szénmérleg minden évben és minden növényállomány esetében veszteségesnek bizonyult, átlagosan –168 g C m–2 év–1 volt a szénveszteség mértéke. Ennek a deficitnek a jelentős része a vízhiányos időszakok alatti lecsökkent szénfelvételnek köszönhető, ezt jól mutatja a két őszi búza állomány szénmérlege közötti 66 g C m–2-es különbség, ahol az első állomány jó vízellátás mellett, a második pedig vízhiányos időszak alatt fejlődött. Nedvesebb időszakban vélhetően kevésbé jelentős a szénveszteség mértéke.

A szakirodalom alapján nincs olyan módszer, amellyel önmagában kompenzálni lehet egy ilyen mértékű veszteséget, azonban több olyan eljárás is létezik, amelyek kombinációjával jó eredményeket lehet elérni. Fontos lenne a hazánkban jól alkalmazható módszerek feltárása és azok szénmérlegben játszott szerepének számszerűsítése.

Open access

Koncepcióváltás a belvízgazdálkodásban: talajtani és vízminőségi kérdések

Conceptual Change in Excess Water Management: Soil and Water Quality Issues

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Benjámin Pálffy
,
István Fekete
, and
Károly Barta

Munkánk során igyekeztünk a belvízminőséggel, annak időbeli változásaival kapcsolatos kérdéseket megválaszolni.

Az eddig vizsgált nehéz agyag talajtextúrájú algyői mintaterületről származó eredmények rávilágítanak arra, hogy tápanyagok tekintetében számottevő terhelés érheti az elvezetés során a belvizet befogadó felszíni víztestet különösen a belvízelöntés kezdeti időszakában. A terhelést kiemelten a lebegőanyaghoz kötött tápanyagformák adják, míg emellett a felszíni vízborítás kialakulását követő első napokban és hetekben jelentős, környezetvédelmi határértéket is átlépő mineralizált nitrogéntartalomra is kell számítani.

A belvizes környezet reduktív jellemzőinek erősödésével a nitrát – külső utánpótlás nélkül – hamar átalakul, míg a hőmérséklet és a biológiai aktivitás emelkedésével a lebegőanyagtartalom koagulációja és flokkulációja is jelentősen csökkenti a tápanyagterhelést.

Ezen a mintaterületen képződött belvíz öntözővízként való hasznosítását az öntözőrendszer eltömődéséhez vezető magas lebegőanyagtartalom, illetve esetenként magas vas- és mangántartalom nehezítheti jellemzően szintén a tavaszi időszakban, amikor pl. kelesztő öntözéshez használhatjuk fel a vizet a magasabb térszíneken.

Általános érvényű következtetések levonásához a kutatás későbbi szakaszában két új, eltérő talajtani és hidrológiai adottságú mintaterületre is kiterjesztjük vizsgálatunkat. A helyszíni mérésekkel párhuzamosan összeállítunk egy laboratóriumi kísérletet kiemelten a talajtényező hatásának megfigyeléséhez. Ez lehetőséget fog nyújtani arra is, hogy a tápanyagformák időbeli átalakulásáról is pontosabb képet kapjunk.

Open access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
Tibor Tóth
,
Tibor Novák
,
András Makó
,
Bence Gallai
,
Szabolcs Czigány
,
Mátyás Árvai
,
János Mészáros
,
Mihály Kocsis
,
Péter László
,
Sándor Koós
, and
Kitti Balog

As a means of assisting the selection of promising soil classification systems, a set of criteria were presented and tested. Inside the studied slightly saline plot World Reference Base (WRB) and Hungarian soil classification (HU) were compared at all four levels in terms of class separability, correlation to biomass, parsimony and homogeneity of classes. WRB surpassed HU in terms of the very important homogeneity of classes only, but HU performed better in terms of class separability, correlation to biomass and parsimony of classes. With many possible classification units WRB categorized the soil into a large number of classes, but 67% and 78% of them were single-profile classes at levels 3 and 4, respectively inside the ca 0.9 km2 area.

Open access

Szarvasmarhatartó telepen alkalmazott ivarzásindukáló hormonok megjelenése a hígtrágyában

Appearance of on-farm bovine reproductive hormones in the resulting slurry

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Eduárd Gubó
,
Tibor Molnár
,
Pál Szakál
,
Dóra Pordán-Háber
,
Ákos Bede-Fazekas
, and
Judit Plutzer

A review of the international literature also found that the amount and the presence in slurry of oestrus inducer hormone preparations used in intensive dairy cattle production has not been investigated. In our study, we followed the path of 5 different sex-inducing drugs (alfaglandin, PGF, dinolytic, gonavet, ovarelin) including three active pharmaceutical ingredients (D-Phe6-Gonadorelin, Kloprostenol and Dinoprost-tromethamine) used in a cattle farm in Pest County from their use until their appearance in the slurry from 2017 to 2020. The study included a review of drug consumption and a seasonal analysis of the hormonal effects of slurry produced on the farm in quarterly cycles each year. We also tested separately the hormonal effects of the hormone preparations used on the farm. For the estrogenic effect tests, the yeast test with the human estrogenic receptor was used according to ISO 19040. Statistical evaluation of the results (Pearson correlation and Principal Component Analysis) was used to identify relationships between the use of sex inducers, the reproductive biology of the colony and the estrogenic effect of the slurry. We found that the estrogenic effects of slurry and sludge are strongly correlated. All three pharmaceuticals tested showed a strong correlation with the estrogenic effect of slurry/sludge. Our investigations confirm that slurry among other reasons due to its hormone and drug content shall be considered as a material that needs to be disposed of by new treatment methods before application to the field, because of its environmental and health risks.

Open access

Cover crops serve as an essential source of nutrients in the soil and generally improve the soil’s properties. Cover crops’ production is considered a benefit of the soil quality; by protecting the soil from erosion, reducing the weeds and the so-called soil-borne plant pathogens. Different varieties of cover crops can be cultivated such as legumes, non-legumes, brassica, and grass-type of plants with a variability of the symbiosis. A pot experiment was carried out with five cover crops, as non-symbiont (Brassica carinata B.c.), single-symbiont with arbuscular mycorrhiza fungi (AMF) (Phacelia tanacetifolia P.t., Avena strigosa A.s.) and double symbiont with AMF and nitrogen-fixing bacteria (Vicia benghalensis V.b., Vicia faba V.f.) crops; and a mixture of the five species, placed in sandy soil (arenosol) in plastic pots (5000 g soil) in 4 repetitions. One of the pots with mixed cover crops was inoculated by AM fungi industrial product. We measured soil biological activity of dehydrogenase (DHA) and fluorescein-diacetate (FDA) enzymes, the frequency of AM fungi (F%), the all protein, glomalin content and electrical conductivity (EC) of the soils. Mixture of all the cover crops resulted maximum EC and significantly enhanced the enzymatic, DHA, FDA activities in comparison with single plants. Mycorrhiza colonization frequency was high in all cover crops except the mustard (B.c.), as nonsymbiont. Vetch (V.b.), as double symbiont was responding very positively to AMF inoculation, and enhanced the performance of its growth. It was found in the pot experiment, that vetch, has the highest capacity to retain soil-protein, glomalin concentration, as well. The mixture of five cover crops could be suggested to use, due to the synergistic positive performance of the individual crops, and the better functioning of beneficial fungal / bacterial symbiosis.

Open access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
László Simon
,
Marianna Makádi
,
Zsuzsanna Uri
,
Szabolcs Vigh
,
Katalin Irinyiné-Oláh
,
György Vincze
, and
Csilla Tóth

Open-field small plot long-term experiment was set up during 2011 with willow (Salix triandra × S. viminalis ‘Inger’), grown as a short rotation coppice energy crop in Nyíregyháza, Hungary. The sandy loam Cambisol with neutral pH was treated three times (2011, 2013, and 2016) with 15 t ha–1 municipal sewage sludge compost (MSSC) and with 600 kg ha–1 (2011, 2013) or 300 kg ha–1 (2016) wood ash (WA). In 2018 the MSSC-treated plots were amended with 7.5 t ha–1 municipal sewage sediment (MSS), and 300 kg ha–1 WA. MSSC and WA or MSS and WA were also applied to the soil in combinations during all treatments. Control plots remained untreated since 2011. Repeated application of wastewater solids (MSSC, MSS) and wood ash (WA) significantly enhanced the amounts of As (up to +287%), Ba, Cd (up to +192%), Cu, Mn, Pb, and Zn in the topsoil of willows. The combined application of MSSC+MSS+WA resulted in significantly higher Mn and Zn and lower As Ba, Cd Cr, and Pb concentrations in topsoil than MSSC+MSS treatment of soil without WA. Nitrogen concentrations in leaves of treated plants were generally slightly lower or similar to control. All soil treatments significantly enhanced the uptake or accumulation of nutrient elements (Ca, K, Mg, P) and potentially toxic elements (As, Ba, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, and Zn) in the leaves of willows during 2018, 2019, and 2020. Significantly higher Mn or Zn concentrations were measured in MSSC+MSS+WA than in MSSC+MSS treatments. Significant amounts of Cd (up to 1.11 mg kg–1) or Zn (up to 183 mg kg–1) can be translocated (phytoextracted) from a soil amended with wastewater solids or wood ash to willow leaves. In 2018 the treatments decreased the chlorophyll fluorescence values, while in 2019 and 2020 the light adapted fluorescence yield (Y) values were higher in treated than in control plants.

Open access

In this study PTEs, [potentially toxic elements (Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, and Zn)] were investigated in the upper layer of floodplain soils that occurred as a result of accident in the area of two mine tailings in Northwestern Romania. A large amount of sediment was deposited on the soil of floodplains along the Hungarian section of River Tisza, which could represent a threat to the environment. Floodplain soil samples were collected from four locations in Hungary from an area of the river stretching to about 250 km. BCR (Bureau Communautaire de Référence) sequential extraction method was used to analyze both post-flood and present samples. Most of the analyzed elements (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) were found in the residual fraction, but there is a notable soluble amount in hydroxylammonium chloride extractable fraction. The results allow a comparison of the changes that have taken place over time, in addition to serving as a basis for further studies.

Open access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
Norbert Túri
,
János Körösparti
,
Balázs Kajári
,
György Kerezsi
,
Mohammed Zain
,
János Rakonczai
, and
Csaba Bozán

Due to extreme meteorological and soil hydrological situations the agricultural production security is highly unpredictable. To release the extent and duration of inland excess water (IEW) inundations or two-phase soil conditions during the period intended for cultivation, subsurface drainage (SD) has been used as a best practice in several countries. SD interventions took place between 1960’s and 1990 in Hungary. After 1989, land ownership conditions changed, thus professional operation and the necessary maintenance of the SD networks designed as a complex system became insignificant. In this paper, our aim was to present the IEW hazard in one of the most equipped areas by SD in Hungary. The occurrence frequency of IEW inundations in drained and non-drained (control) areas in different time intervals were compared. According to our results, we could state that the frequency of IEW on the subsurface drained areas was moderately lower in only a few periods compared to the control areas. IEW hazard of the arable areas at the Körös Interfluve was classified as nonhazarded in 52.7% of the area. Another 38.2% were moderately hazarded, 8.26% of the lands were meanly hazarded and less than 1% were highly hazarded area by IEW.

Open access

The Westsik’s long-term crop rotation experiment was set up in 1929 at the Nyíregyháza Experimental Station (NE Hungary) on a slightly acidic Arenosol. Besides fallow crop rotation (CR), effects of different organic amendments (lupine as green manure, lupine as main crop, straw manure, and farmyard manure (FYM) were studied with or without N or NPK-fertilizers. The crop rotation consisted of rye, potato, lupine, and oat with common vetch. The soil of potato plots was analysed in 2019 at the 90th anniversary of Westsik’s crop rotation experiment.

The following chemical and microbiological soil parameters were determined: soil pH, available nutrient contents, organic carbon (OC) and nitrogen (ON) contents, microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN), soil respiration, net nitrification, and activity of some soil enzymes.

In the CRs, the soil pHH2O varied from acidic to weakly alkaline and it largely differed from pHKCl. The results showed a significant increase in the content of nitrate, available phosphorus and potassium in most of the fertilized plots. Applying straw, green manure, or FYM significantly increased the OC and ON contents. The total count of cultivable bacteria increased upon the application of the organic manures. Combined application of straw manure and N-fertilization heavily improved the abundance of the microscopic fungi.

While all the applied organic manures significantly enhanced the MBC, the MBN increased only by the green manure amendment. Our results revealed higher soil respiration rate in the plots receiving straw or FYM than in the control. Both green manure and FYM elevated the net nitrification rate. Phosphatase, saccharase, urease, and dehydrogenase enzymes showed a hesitating response to the manure application in the different CRs.

The soil respiration and dehydrogenase activity correlated to most of the measured chemical parameters. Among microbiological properties, the MBC and MBN, as well as dehydrogenase and other enzyme activities displayed a positive correlation. Results proved the need for the exogenous application of organic matter in the form of organic manures to enhance the nutritional status and health of the soil.

Open access

Greenhouse plastic contaminations in agricultural soils were studied to quantify and examine the macroplastic and microplastic contaminants on the soil surface, soil profile, and groundwater under greenhouse farmland. Random sampling was used to select three areas in a greenhouse farm where macroplastic and microplastic data were collected. Four composite samples were collected from shallow (0–20 cm) and deep (20–40 cm) soils for each sampling point, respectively. Three soil profiles were dug, and samples were collected at intervals of 20 cm. Groundwater samples were also collected from the same profiles at a depth of 100 cm. Microplastics were extracted using predigestion of organic matter with 30% H2O2 and density separation with ZnCl2. The total mass of macroplastics in the greenhouse farmland was 6.4 kg ha–1. Polyethylene and polyvinyl chloride were the dominant plastic structures, and the dominant sizes were 1–5 and 0.5–1.0 cm, respectively. Overall, the average abundance of microplastics in the greenhouse soil was 225 ± 61.69 pieces/kg, and the dominant size structure was 2–3 mm. The average microplastic concentrations at depths of 0–20 and 20–40 cm were 300 ± 93 and 150.0 ± 76.3 pieces/kg, respectively. The average microplastic concentration in the groundwater was 2.3 pieces/l, and fibers were the dominant plastic structure. Given that microplastics were found in greenhouse soil, soil profiles, and groundwater, we recommend the careful cleaning and disposal of plastics on greenhouse farmland and further research to shed light on the level of microplastic contamination in the soil profiles and groundwater.

Open access

Egy köles tájfajta műtrágya-reakciójának vizsgálata

Examination of the reaction to fertilization of regional millet variety

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Zsadány Zsembeli
,
Lúcia Sinka
,
Júlia Tüdősné Budai
,
Györgyi Kovács
,
Géza Tuba
, and
József Zsembeli

Kutatómunkák általános célja olyan kísérletek végzése, amelyek feltárják az adott régióban perspektivikusan termeszthető fajták, illetve tájfajták optimális műtrágyázási igényeit. Tanulmányunkban a Karcagon nemesített és fenntartott ’Maxi’ köles tájfajta tápanyagreakciójának vizsgálatából származó eredményeinket mutatjuk be a módosított Országos Műtrágyázási Tartamkísérlet (OMTK) 2017. évi és az annak figyelembevételével 2021-ben beállított Műtrágyázási Kísérleti Kert (MKK) adatai alapján. A kísérleteket Karcagon, a MATE Karcagi Kutatóintézetben, egy mélyben szolonyeces réti csernozjom talajon állítottuk be. 2017-ben a módosított OMTK kezelései 4 nitrogén (40, 80, 120, 160 kg ha 1), 4 foszfor (0, 40, 80, 100 kg ha 1) és 3 kálium (0, 60, 90 kg ha 1) dózis kombinációjából adódtak, illetve volt egy műtrágyázás nélküli abszolút kontroll. 2021-ben az MKK kezelései 3 nitrogén (40, 80, 120 kg ha 1), 3 foszfor (0, 40, 80 kg ha 1) és 2 kálium (0, 60 kg ha 1) dózis kombinációját foglalták magukba, illetve mindegyik parcella felére növénykondicionáló szert juttatunk ki. A termesztett növény mindkét évben a karcagi nemesítésű ’Maxi’ kölesfajta volt. A különböző kezeléscsoportok termésre gyakorolt hatásának statisztikai értékelését egytényezős varianciaanalízissel végeztük el. Mindkét vizsgálati évben a 80 kg ha 1 hatóanyag mennyiségben kijuttatott nitrogén műtrágyázás bizonyult a leginkább megfelelőnek. A magas foszfor dózisok a legtöbb esetben termésdepresszióhoz vezettek. Eredményeink alapján még a közepes – jó kálium ellátottságú karcagi talajokon is hasznos lehet a kálium kijuttatása, bár a káliumtrágyázás termésre gyakorolt hatását a varianciaanalízis nem igazolta. Az Algomel PUSH szerrel végzett növénykondicionálás statisztikailag is igazolhatóan, mintegy 10%-kal növelte a termés nagyságát. Kutatómunkánk folytatásával pontosabban meghatározható lesz számos tájfajta tápanyagreakciója és fajtaspecifikus, a helyi agroökológiai viszonyokat is figyelembe vevő tápanyag dózisok és kombinációk ajánlhatók a gazdálkodóknak.

The general objective of our research is to carry out experiments that are suitable to reveal the optimal fertilization demand of regionally bred or potentially producible crop varieties for a specific region. In our recent study, the results gained from the examination of the nutrient reaction of the regional millet variety ‘Maxi’ bred and maintained in Karcag are introduced based on the data originating from the modified Long-term National Fertilization Experiments (OMTK) in 2017 and from the Fertilization Experimental Garden (MKK) established at Karcag in 2021. Both experiments were set up in the MATE Research Institute of Karcag on a meadow chernozem soil salty in the deeper layers. In 2017, there were 4 nitrogen (40, 80, 120, 160 kg ha−1), 4 phosphorus (0, 40, 80, 100 kg ha−1), and 3 potassium (0, 60, 90 kg ha−1) dosage combinations applied and one unfertilized absolute control in the OMTK trial. In 2021, in the MKK experiment, treatments involved 3 nitrogen (40, 80, 120 kg ha−1), 3 phosphorus (0, 40, 80 kg ha−1), and 2 potassium (0, 60 kg ha−1) dosage combinations, furthermore, on half of the plots a plant conditioner was sprayed. Millet variety ‘Maxi’ bred at Karcag was the indicator crop in both years. For the statistical analysis of the effect of the various treatment groups on yields, One-way ANOVA tests were used. We considered the 80 kg ha−1 nitrogen substance dose the most suitable in both years. High dosage of phosphorus application resulted in yield depression in most of the cases. Based on our results, potassium fertilization can be effective even on the soils of Karcag with medium to good potassium supplies, though the analysis of variance did not justify the effect of K-fertilization on yields. The 10% yields increase due to plant conditioning with Algomel PUSH was statistically proven. By continuing or research, the reaction to fertilization of several regional crop varieties can be determined more precisely, and variety-specific nutrient doses and combinations can be determined and suggested to the local famers taking the regional agri-ecological conditions into consideration.

Open access

Soil science, a relatively young field of research with a history of fewer than two centuries, experienced an exponential expansion in scientific output in the last decades. While the output of all sub-disciplines is growing, research efforts in these sub-disciplines differ, reflecting the importance of the subjects. The broadening focus of soil science can be detected by the content of the increasing number and diverting thematic sessions of the World Soil Science Congresses, which are held every four years since the beginning of the 20th century. The structure of the current world congress is supposed to reflect the contemporary understanding of the internal structure of soil science, including its subdivision by major themes. Considering these soil themes/sub-disciplines, we assessed the evolution of soil science in the last three decades using scientific publications as indicators. Furthermore, we evaluated the inter-linkages of soil topics within soil research using network analysis and assessed the contribution of science to the broader fields of studies, from agriculture to engineering and environmental sciences. Results show that scientific interest towards all sub-disciplines is exploding, but environment-related topics, including subjects related to climate and contamination, show an even sharper increase. As far as the internal structure of soil science is concerned, research efforts are organised around the major topics of microbiology, soil contamination, nutrients, soil physics and water management. Our study reveals that currently the highest interest towards soil is coming from ecology and environmental sciences, followed by agriculture, engineering, geology and plant sciences, respectively.

Open access
Restricted access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
Márta Birkás
,
István Balla
,
Csaba Gyuricza
,
Zoltán Kende
,
Gergő Péter Kovács
, and
Attila Percze

A magyar talajművelésben a kezdetektől az 1900-as évek közepéig a hagyományos szántásos rendszerek domináltak. Az ekék tökéletesedése révén a mélyebb szántások hozzájárultak a talajminőség romlásához.

Az 1900-as évek első évtizedeiben a külföldön kidolgozott művelési módszerek még kevesek érdeklődését keltették fel, azonban a szántásnál kedvezőbb körülmények létrehozása érdemi figyelmet keltett.

Az 1970-es évektől a talajvédő művelés Magyarországon is kedvező fogadtatásra talált. Kísérletekkel igazolódott, hogy a direktvetés előnyei – folyamatosság esetén – a hatodik-hetedik évtől észlelhetők. A mulcshagyó művelés kultivátor alkalmazása esetén rövidebb idő alatt nyújtotta a várt talajvédelmi előnyöket, ennek tudható be a gyorsabb terjedése. A kultivátoros művelés értékét a felszínvédő mulcshagyás, a talajminőség megóvás és a biológiailag aktív talaj erősítette meg.

Az időjáráshoz kapcsolható szélsőségek megjelenése az 1980-as évektől újabb művelési megoldások felé fordították a figyelmet. A talajlazítás a vízbefogadás és tárolás, a mulcshagyás, valamint a növények mélyebb gyökerezése révén került a korábbinál szélesebb körű alkalmazásra. A sávos művelési rendszer a nemzetközileg bizonyított eredmények hátterével számos magyar gazdálkodónál is sikeressé vált.

A magyar talajművelés előrehaladásában a talajközpontú szemlélet kiszélesedése, a növényközpontú szemlélet felváltása révén eredményezett kedvező változásokat a talajállapot javulásában.

Tekintettel a talajok sokféleségére és a talajállapot eltéréseire, jelenleg a termőhelyhez, talajhoz adaptált művelési rendszer alkalmazása látszik eredményesnek. Az időjárási szélsőségek fokozódása általában és adott termőhelyen is rangsorba állítja a lehetséges módszereket. A korábban jónak tartott megoldások, beleértve a szántást, ugyanis már egyre kevésbé biztonságosak.

A talajkímélő művelés iránti érdeklődés közel százhúsz évre tekint vissza Magyarországon. Sajátos, de az előrehaladás és a visszatartás tényezői a talajművelésben párhuzamosan jelentek meg az eltelt évek alatt. A művelési előrehaladást visszafogó tényezők között a sok évtized óta fennálló hiedelmek voltak a leginkább hátráltatók, mivel figyelmen kívül maradt a talajvédelem, továbbá a klímaváltozással kapcsolatos veszélyek enyhítésének igénye. Az előrehaladást a talajvédelem felvállalása, a gazdálkodási színvonal emelésének esélye és a klímakár csökkentés kényszere mozdította elő. Az előrehaladást alátámasztó tényezők között legfontosabbak a talajállapot tartós javulása és a klíma eredetű károk enyhítése, továbbá a termés biztonság megtartása és javulása.

Open access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
Veronika Gergócs
,
Norbert Flórián
,
Zsolt Tóth
, and
Miklós Dombos
Restricted access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
Tünde Takács
,
Bettina Kelemen
,
István Parádi
,
Imre Cseresnyés
,
Péter Mikó
, and
Anna Füzy
Restricted access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
Péter Csontos
,
Júlia Tamás
,
Zsófia Kovács
,
Judit Schellenberger
, and
Tibor Kalapos
Restricted access

“Talaj – növény holobiont komplex – a megismeréstől az alkalmazásig”•

tudományos előadóülés (on-line), 2021. szeptember 16.

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Tibor Szili-Kovács
and
Károly Márialigeti
Restricted access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
Zoltán Szalai
,
Noémi Ujházy
,
Melinda Megyes
,
Gergely Jakab
,
Balázs Madarász
,
Dóra Zacháry
,
Tamás Árendás
,
Zoltán Barcza
, and
Andrea Borsodi
Restricted access
Restricted access

Szélerózió okozta talaj-, humusz- és tápanyag-áthalmozás különbségeinek feltárása különböző szerkezeti adottságú csernozjom talajokon terepi szélcsatorna kísérletek alapján

Exploring the differences in soil, humus and nutrient accumulation caused by wind erosion on chernozem soils with different structural properties by field wind tunnel experiments

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Andrea Farsang
,
Károly Barta
,
József Szatmári
, and
Máté Bartus

Kutatásunk során Magyarország két dél-alföldi réti csernozjom talajú területét vizsgáltuk azon céllal, hogy in situ körülmények között számszerűsítsük a különböző szélesemények által okozott talajveszteség mértékét, az ezzel együtt járó humusz- és tápanyagáthalmozás nagyságrendjét, valamint a két terület defláció érzékenységében tapasztalt különbségek okait.

Vizsgálati területeink Békés megyében, Makótól K-re mintegy 10 km-re, Apátfalva külterületén, valamint Csongrád megyében Szegedtől ÉNy-ra 2 km-re helyezkedtek el. Kutatásunk célkitűzései az alábbiak voltak: terepi szélcsatornás mérésekre alapozott laboratóriumi mérések alapján különböző szerkezeti állapotú csernozjom talajokra meghatározni

  1. az indítósebességet,
  2. a szélerózióval áthalmozott szedimentben mért makroelem, és humuszanyag feldúsulását,
  3. valamint az ezekre ható talajtani tényezőket.

A hasonló mechanikai összetételű, Szeged és Apátfalva melletti réti csernozjom talajok aggregátum összetételében, valamint a CaCO3 és humusztartalomban megfigyelhető különbségek hatására a Szeged melletti csernozjom mintaterület talaja defláció érzékenyebb. A Szegedtől É-ra eső csernozjomokon 6,5–9,0 m s–1 közötti indítósebesség értékeket mértünk, míg Apátfalván 13,0 m s–1 volt az indítósebesség értéke. Az apátfalvi terület talajának magasabb karbonát- és humusztartalma, valamint aggregátum összetételében mért magasabb morzsa arány az indítósebességérték növelésének irányába hat. A feltalajban a 0,5 mm-nél kisebb aggregátumok magasabb aránya következtében nemcsak kisebb indítósebesség értékeket, hanem nagyobb áthalmozódó talajmennyiséget, valamint ezzel együtt nagyobb mennyiségű humusz- és foszfor elmozdulást mértünk az egységesen 10-10 perces fújatási kísérleteink alkalmával a szegedi mintaterületen. Megállapítható tehát, hogy egyazon talajtípusba eső, s azonos textúrájú (homokos vályog) talajok esetében az aggregátum összetételben, valamint a CaCO3 és humusztartalomban megfigyelhető eltérések hatására jelentős különbségek tapasztalhatók a defláció érzékenység, az indítósebesség, a szediment szállítás módja és a humusz- és elemáthalmozás mértéke között.

In our research, two Chernozem soil areas were examined in the southern part of the Great Hungarian Plain in order to quantify the amount of the soil loss, humus and nutrient transport caused by different wind events and in order to show the causes of the differences in the sensitivity of deflation between the two areas.

Our study areas were located in Békés County, one of them was near Apátfalva, about 10 km east of Makó, and the other one was 2 km northeast of Szeged in Csongrád County. Our in situ wind tunnel experiments were accomplished on 2–4 June 2011 at Apátfalva and in July 2013 in Szeged. The objectives of our research were the followings:

  1. determination of the enrichment ratios for humus, macro- and microelements in the wind eroded sediments in the case of Chernozem soils with different structures based on field experiments and laboratory measurements;
  2. determination the affecting actual soil factors;
  3. estimation of soil loss and element rearrangement trends on Chernozem arable lands under different wind velocity on plot scale.

Because of the differences in the aggregate size distribution, CaCO3 and humus content, Chernozem soil near Szeged is more sensitive to deflation than near Apátfalva. Threshold friction velocity was measured between 6.5 and 9.0 m s–1 near Szeged, while the same parameter was 13.0 m s–1 at Apátfalva. The higher carbonate and humus content and the higher crumb ratio of the soil on the Apátfalva area result increasing threshold friction velocity. Due to the higher proportion of aggregates smaller than 0.5 mm in the topsoil, we have measured not only lower threshold friction velocities, but also a larger quantity of transported soil and a larger humus and phosphorus loss during the uniform 10-10 minute long wind tunnel experiments in the Szeged sample area. It can be concluded that even in spite of the same soil type and same texture there are significant differences between deflation sensitivity, threshold friction velocity, sediment transport mode, humus and nutrient transportation because of the significant differences in aggregate size distribution, CaCO3 and humus content.

It means that the agronomic structure of the soils greatly influences the mitigation and aggravation of the soil the stress effects caused by climate change. Extreme weather situations have drawn attention to the fact that improperly applied cultivation methods, tools, and overuse of Chernozem soils can modify the soil structure. One of the most serious affect is the dusting of the surface layer of the soil. During this process the larger macroaggregates disintegrate into microaggregates and the resulting smaller fractions are more exposed to wind erosion.

The dust load affecting our settlements is mainly originated from arable lands. The mitigation of this emission is fundamentally based on the regulation of land use, farming practices and deflation. “Best Management Practices” (BMPs) mean a group of selected tools that can reduce or eliminate the transport of pollutants from diffuse sources before, during and/or after agricultural activities. However, these diffuse agricultural loads caused by wind erosion can only be quantified if the magnitude and spatial movement of the dust and pollutants is monitored.

Open access

Néhány potenciálisan mérgező fém frakcióinak meghatározására alkalmazott analitikai módszer értékelése eltérő fizikai talajféleségű mintákon

Evaluation of analytical methods for the determination of different potentially toxic metal fractions in soils with different physical properties

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Katalin Kovács
,
Márk Horváth
,
Gábor Halász
,
Anita Takács
,
György Heltai
,
Norbert Boros
,
Péter Sipos
, and
Zoltán Győri

Munkánk során potenciálisan toxikus fémek frakcióinak meghatározására alkalmazott analitikai módszereket kívántunk értékelni, azok talajféleségtől való függése alapján.

A talajféleségtől való függés mértéke döntően megszabja a módszer használhatóságát. Jelen dolgozat célja, hogy a Cu, a Zn, a Fe és a Ni környezeti mobilitása szempontjából értékelje a vizsgálatba vont egy- és többlépéses kioldásos módszereket.

Vizsgálatainkhoz a TIM adatbázisból származó négy, eltérő fizikai talajféleségű mintát választottunk (homok-, homokos vályog-, vályog- és agyag-talaj sorrendjében növekvő agyag- és humusztartalommal és pH-val).

Öt különböző kivonószerrel végzett egylépéses extrakciót és kétféle szekvens, azaz 3+1 lépéses egymás utáni extrakciós vizsgálatot végeztünk (BCR és McGrath módszerekkel).

Elvégeztük a minták Magyar Szabvány (MSZ 21470-50) szerinti, mikrohullámú kezeléssel egybekötött, H2O2+HNO3 eleggyel való roncsolását is. Az így megállapított elemtartalom környezetvédelmi szempontból teljes („összes”) elemtartalomnak tekinthető.

A mérési eredmények alapján megkíséreltük kiválasztani a vizsgálatba vont módszerek közül azokat, amelyek a talajból már biztonsággal meghatározható mennyiségű elemet vonnak ki, de a kivont mennyiség még nem a teljes elemtartalommal arányos.

A mikrohullámú feltárással kapott Zn-, Cu-, Fe- és Ni-tartalmak, a homok-, homokos vályog-, vályog- és agyag-talaj sorrendben, vagyis az agyag- és humusztartalmukkal, valamint pH-jukkal párhuzamosan nő. Egy olyan összetett rendszerben, mint a talaj, az egyes talajtulajdonságok, így az agyag- és humusztartalom, valamint a pH hatása vizsgálataink alapján nem különíthető el, de mint várható volt, a nagyobb agyag- és humusztartalmú és magasabb pH-jú talajok ezekből az elemekből többet halmoztak fel.

Mivel a kelátképzőket tartalmazó kivonószerek az összes réztartalomnak mintegy harmadát kivonták, a kivont mennyiség a réztartalommal volt arányos, vagyis a réztartalom növekedésével párhuzamosan nőtt.

Ezek a kivonószerek tehát Cu esetében kevésbé alkalmasak az egyes talajféleségek toxicitása közti különbségek kimutatására.

A rézzel ellentétben, a másik három elemnél az egyes talajféleségeknél kivont kis elemmennyiségek esetenként nagyságrendileg is különböztek, így az elméleti meggondolásunknak megfelelően feltételezhető, hogy az egyes talajféleségek toxicitása közti különbséget mutatják.

A két szekvens módszernél a vasnál kapott mérési eredményeket azok szórása miatt nem lehetett értékelni.

Megállapítható, hogy a BCR agresszívebb kivonószereket használ, mint a McGrath módszer, ennek megfelelően a BCR módszerrel a talajok átlagában az elemek 36, a McGrath módszerrel pedig csak 9%-át vontuk ki.

A BCR módszernél nincs vízszerű gyenge kivonószer, amiből a különböző talajok összes elemtartalmából felszabaduló ionok mennyiségére lehetne következtetni. Az ecetsav, a leggyengébb kivonószer, de a kicserélhető elemtartalom mellett kivonja a karbonátokhoz kötött, vagyis biztosan nem szabad ionos elemtartalmat is.

Mivel a BCR módszer minden kivonószerével sok elemet vonunk ki, nincs érdemi különbség az elemek egyes talajoknál mért kivonási százaléka között, ami figyelembe véve, hogy a talajok elemtartalma a homoktól az agyagtalajig nő, azt jelenti, hogy a kivont mennyiség az összes elemtartalommal arányos.

Lényegében ugyanezt mondhatjuk a McGrath módszer két agresszívebb kivonószeréről is, annak ellenére, hogy lényegesen kevesebb elemet vonnak ki. Ezzel szemben a módszer leírása szerint, a 0,1 mólos kalcium-kloridos kivonatból a vízoldható és kicserélhető elemtartalomra lehet következtetni, így minden bizonnyal a talajok toxicitását mutatja.

In this study, we aimed to evaluate some analytical methods used to determine the fractions of potentially toxic metals, based on their dependence on soil type.

The degree of dependence on soil type determines the applicability of the method. The aim of the present paper is to evaluate the single- and multi-step extraction methods included in the study in terms of the environmental mobility of Cu, Zn, Fe and Ni.

For the studies, we selected four samples with different physical soil types from the Soil Information and Monitoring System database.

In order to establish trends, soil samples were selected so that their clay and humus content, i.e., their adsorption capacity as well as their pH increased in the order of sand, sandy loam, loam and clay soils.

One-step extractions with five different extractants and two sequential extraction analyses including 3+1 steps were performed (BCR and McGrath methods).

We also performed the digestion of the samples with H2O2 + HNO3 solvent combined with microwave treatment according to the Hungarian Standard (MSZ 21470-50). The element content determined in this way can be considered as the "total" element content from the environmental point of view.

Based on the results of the analyses, we tried to select from the methods included in the study those that already extract a safe amount of elements from the soil, but the extracted amount is not yet proportional to the total element content.

The Zn, Cu, Fe and Ni contents resulting from microwave digestion increased in the order of sand, sandy loam, loam and clay soils, i.e. in parallel with the clay and humus content and pH of the soils.

As the extractants containing chelating agents extracted about one-third of the total copper content, the amount extracted was proportional to the copper content, i.e. it increased in parallel with the increase in copper content. Thus, in the case of copper, these extractants are less suitable for detecting differences in the toxicity of different soil types.

In contrast to copper, in the case of the other three elements, the small amounts extracted from each soil type also differed in order of magnitude, so according to our theoretical consideration, it can be assumed that they show a difference between the toxicity of each soil type.

The results obtained with iron using the two sequential methods could not be evaluated due to their standard deviation.

It can be stated that BCR uses more aggressive extractants than the McGrath method, accordingly, the BCR method extracted 36%, whereas the McGrath method only 9% of the elements on average of the soils.

The BCR method does not have an aqueous weak extractant, which would indicate the amount of ions released from the total element content of the different soils. Acetic acid is the weakest extractant, but in addition to the exchangeable element content, it also extracts the ionic element content bound to carbonates, which is certainly not free.

Because a large amount of elements is extracted with each extractant in the BCR method, there is no significant difference in the percentage of elements extracted for each soil, which, given that soil element content increases from sand to clay soil, means that the extracted amount is proportional to total element content.

Basically, the same can be said for the two more aggressive extractants of the McGrath method, despite the fact that they extract significantly less amount of elements. In contrast, as described in the method, the water-soluble and exchangeable element content can be inferred from the 0.1 M calcium chloride extract, thus it certainly indicates soil toxicity.

Open access

ERRATUM: MÚLT-JELEN-JÖVŐ a hazai mezőgazdasági talajvizsgálatokban

PAST-PRESENT-FUTURE in Hungarian soil analyses

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Viktória Vona
,
István Attila Bakos
,
Zsolt Giczi
,
Renátó Kalocsai
,
Márton Vona
,
Mihály István Kulmány
, and
Csaba Centeri
Full access

Fourier-transzformációs közép-infravörös spektroszkópia alapú szervesanyag-tartalom becslés tábla szintű reprezentativitás-vizsgálata kemometriai módszerekkel

Representativity analysis of middle-infrared spectroscopy-based Organic Carbon assessment on field-scale by chemometric methods

Agrokémia és Talajtan
Authors:
József Attila Tóth
,
Réka Döbröntey
,
Tamás Szegi
,
Erika Michéli
, and
Ádám Csorba

Szervesszén térképezést segítő módszertani kutatásként vizsgáltuk egy szántóföldi művelés alatt álló terület, 3 mélységből származó mintáinak MIR reflektanciáját, illetve szervesszén tartalmát (Walkley-Black). Ezt követően a spektroszkópia mérések eredményeit használtuk a talaj szervesszén-mennyiségének (TOC %) becslésére. Tettük ezt 3 mintakijelölési módszer (Kennard-Stone Sampling - KSS, K-means Sampling - KMS, Latin Hypercube Sampling - LHS) bevonásával, az így kijelölt kalibrációs mintákkal a PLSR modell segítségével becslést végeztünk az adathalmaz további értékeire. Annak érdekében, hogy tábla szintű szervesszén meghatározás során teszteljük becslési pontosságukat, a modellek reprezentativitását – különböző validációs/kalibrációs arány esetén – statisztikai mutatókkal (R2, RMSE) ellenőriztük.

Az eredményekben részleteiben vizsgáltuk a különböző becslési modellek reakcióját eltérő arányú kalibráció és validáció esetén. A modellek R2 és RMSE értékei alapján kijelöltük, hogy mely modellek működtek pontosan még alacsony kalibráció esetén is, illetve abszolút értelemben véve melyik modell volt leghatékonyabb.

Az összehasonlítás eredményeként kijelenthető, hogy az általunk vizsgált talajkörülmények között a 30% alatti, valamint a 70% feletti mintaszámú kalibráció a mintakijelölési módszerek megbízhatóságának ingadozását eredményezte. Az összes minta 30%-val történő kalibráció esetén legjobb eredményt a KSS adta, így ez tekinthető a leggazdaságosabb módszernek. Az abszolút értékben vett legkisebb hibát a K-means sampling eredményezte, a minták 90%-val történő kalibrációt követően.

Kijelenthető, hogy az alkalmazott módszertan esetünkben alkalmas volt – a reprezentativitás megtartása mellett – a szükséges minták számának, ergo a táblaszintű szervesszén-felmérés költségeinek csökkentésére. Továbbá a mintakijelölési módszerek becslési hatékonyságának összehasonlítására is megfelelt az általunk alkalmazott statisztikai vizsgálat. A módszertan a jövőben kiinduló alapja lehet hasonló jellegű kutatásoknak, valamint tábla szintű szervesszéntérképek elkészítésének. A szélesebb körű alkalmazást megelőzően a modelleket nagyobb varianciájú adathalmazok esetén is tesztelni szükséges.

Within the framework of the present research, we mapped the organic carbon content of an arable area, during which we measured the MIR reflectance and organic carbon content (Walkley-Black) of the soil samples collected from the area at three different depths. Subsequently, the results of spectroscopic measurements were used to improve the estimation of the soil organic carbon content (TOC %). Three sample selection models were involved (KSS, KMS, LHS), and with the selected calibration samples, we estimated the additional values of the data set using the PLSR model. In order to test the accuracy of estimation for a table-level organic carbon determination, the representativeness level of the models was checked with statistical indicators (R2, RMSE) at different validation / calibration ratios.

In the results, we thoroughly examined the response of different estimation models with different ratios of calibration and validation. Based on the R2 and RMSE values of the models, we determined which models worked precisely even at low calibration, and in absolute terms, which model was the most efficient.

As a result of the comparison, it can be stated that under the soil conditions we examined, calibration with a sample number below 30% and above 70% caused significant fluctuations in the reliability of the sampling methods. Kennard-Stone sampling (KSS) gave the most precise results for calibration with 30% of all samples, thus it is considered the most economical method. The smallest error overall was given by K-means sampling after calibration of 90% of the samples.

It can be stated that the methodology used in this study was suitable to reduce the samples required for analysis - while maintaining representativeness - therefore reducing the costs of the field-level organic carbon survey.

Furthermore, the statistical analysis we used to compare the estimation efficiency of the sampling methods was also appropriate. The methodology we use may be the basis for similar research in the future, as well as for the production of table-level organic carbon maps. Prior to wider application, models also need to be tested for higher variance datasets.

Open access
Restricted access

Szennyvíziszap kihelyezés rövidtávú következményeinek értékelési lehetősége Sentinel-2 alapú szántóföldi vegetációmonitoring alapján

Evaluate the short-term effects of sewage sludge disposal based on Sentinel-2 vegetation monitoring

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Ferenc Kovács
and
Zsuzsanna Ladányi

Az iszapkihelyezések rövidtávú hatásainak megfigyelésére és igazolására több évre kiterjedő, nagy időfelbontású monitoringot terveztünk dél-alföldi, csernozjom talajokon folyamatosan művelt, gyakran évről-évre különböző növényzettel fedett szántóföldi parcellákon. A 14 db 50 m x 50 m-es kvadráton, a Sentinel-2 műholdfelvételezés alapú adatgyűjtést a legnagyobb idő- és térbeli felbontásban alkalmaztuk. Atmoszférikus korrekcióval előfeldolgozott, közel 100 db felhőmentes képből álló adatbázist LANDSAT OLI (Operational Land Imager) felvételekkel kiegészítve, vegetációs indexekkel (EVI, NDVI) értékeltük a nyári félév fotoszintetikus aktivitását és biomassza-produkció változásait térben és időben.

A spektrális index alapú vegetációs ciklus különbségek alapján meghatározhatók a területen termelt változatos növényfajok, a felszínfedettség különbségek és a területhasználati változások. A vizsgálatainkkal párhuzamosan, LADÁNYI et al., (2020) szerint értékelt talajtani eredményekhez hasonlóan az iszapkihelyezés által érintett, illetve nem érintett területek között kimutatható, EVI és NDVI-vel mért statisztikai és térbeli különbségek rövidtávon általánosan nem szignifikánsak. A vizsgált négy termény közül a napraforgó, kukorica biomassza produktuma esetén láthatók index különbségek, amelyek az iszapkihelyezés 1–3 éven belül tapasztalható hatásaként értékelhetők, de ennek igazolására folyamatos monitoring vizsgálat szükséges. A repce és az őszi búza esetén a rendelkezésre álló adatok alapján nem tapasztaltunk hasonlót, sőt esetenként a kihelyezés előtti VI értékek magasabbak. A parcellákat jellemző térbeli heterogenitáson – melyet a kvadrátok jól mintáznak – a szennyvíziszap kihelyezések a vizsgált időszakban nem változtattak.

A két különböző vegetációs index együttes alkalmazása hasznos. Az EVI általános előnyei mellett kiemelhető a dús vegetációs időszak értékelésének pontossága, az összehasonlító elemzésben tapasztalható alkalmazhatósága, míg az NDVI a csekélyebb vegetáció dinamikájában, a vegetációtípusok megkülönböztetésében, vagy a dús vegetációt jellemző változékonyság megfigyelésében lehet érzékenyebb. Érdekes, hogy az NDVI és EVI közötti különbség a szennyvíziszappal kezelt területeken kisebb. A várakozásnak megfelelően, a nagy felbontást igénylő vizsgálatban a LANDSAT adatok, a Sentinel alapú indexértékekkel általánosan szoros statisztikai kapcsolatban vannak és igazolják az értékelés eredményeit, de a parcellákon, adott időkben tapasztalt jelentős eltérések miatt önmagukban nem tudják kiegészíteni a vizsgálatot.

A gazdálkodásváltás ellenére kitűzött cél, a szignifikáns különbségek kimutatása indokolja az aktuális évek adatainak további vizsgálatba való bevonását, amely segít az adathiányos időszakok leszűkítésében is; 2020. év megfigyelése folyamatban van.

The agricultural use of sewage sludge is one of the means of refilling the soil nutrients and an effective tool for sustainable environmental management. In order to monitor and verify the short-term effects of sludge disposal (in parallel with other soil observations) we planned a multi-year, high-resolution data collection for monitoring the effects of disposal in some arable land parcels on 14 pieces of 50 m x 50 m quadrates in southeastern Hungary. Using free Sentinel-2, pre-processed satellite imagery, data acquisition was applied at the highest temporal and spatial resolution supplemented with LANDSAT-8 recordings, evaluating the vegetation period from 2016 to 2019 (almost 100 images). We evaluated the photosynthetic activity of the summer season and the changes in biomass production in space and time based on vegetation index (EVI, NDVI).

The difference in the vegetation cycle of the plants on the arable land and the difference in the land use and land cover (LU/LC) are clearly visible in the values of EVI and NDVI. The statistical and spatial index differences between the affected and non-affected areas of sludge disposal are generally not significant in the short term. It can be seen differences in the case of the sunflower and maize biomass products. These can be assessed as the effect of sludge disposal within 1–3 years, but continuous monitoring is required to verify this. In the case of colza and winter wheat (based on the available data) we did not find similar effects, and in some cases the pre-placement EVI/NDVI values were higher.

Vegetation indices heterogeneity among the parcels is also well patterned spatially in the quadrates. The spatial heterogeneity characteristic of the quadrates was not changed by the sewage sludge disposal over the study period. Geometric resolution and monitoring can be used to map a former alluvial form, which is an important factor in understanding parcel yield changes.

We can emphasize the accuracy of EVI evaluation in the dense vegetation period and its applicability in a comparative analysis. NDVI may be more sensitive in the dynamics of smaller or sparse vegetation, or sometimes in the observation of variability characteristic of rich vegetation. It is interesting, that the difference between NDVI and EVI is smaller in areas treated with sewage sludge. LANDSAT data are generally closely related to the Sentinel-based indices values and confirm the results of their evaluation, but they cannot supplement the study on their own due to the significant differences on the parcels at certain times.

In addition to the change of agricultural management, in the detection of significant differences, it is appropriate to measure the data for the following years, that can help to narrow down the data deficient periods; monitoring for 2020 is in progress.

Open access

A talaj elektromos vezetőképessége és a termőhelyi zónák talajtulajdonságai közötti összefüggések

Correlations between soil conductivity and soil properties of crop management zones

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Mihály Kocsis
,
László Menyhárt
,
András Benő
, and
Tamás Hermann

Vizsgálatunk célja az volt, hogy egy Somogyban elhelyezkedő, dombvidéki mintaterület szántóin elemezzük a mért talaj-vezetőképesség (EC) értékek és lehatárolt termőhelyi (művelési) zónák talajtulajdonságai közötti összefüggéseket. A vizsgált szántóterületek löszön kialakult, típusos Ramann-féle barna erdőtalajon és karbonátos csernozjom barna erdőtalajon helyezkednek el. Feltalajuk döntően vályog és agyagos vályog fizikai féleségű. A talaj vezetőképességét 50 és 100 cm-es talajmélységben mértük.

A mintaterület talajadatait térinformatikai állományba foglaltuk, az adatok rendezését és azok összekapcsolását az ESRI ArcGIS 10.0 programmal végeztük el. A táblák heterogenitását mutató laboratóriumi talajvizsgálatok eredményeit a mért EC értékekkel összevetettük, amelyhez az IBM SPSS Statistics 20 szoftver segítségével stepwise-típusú lineáris regressziót alkalmaztunk. A regressziókat a talajvizsgálatok csoportosításával megegyezően: alap („a” eset), bővített („b” eset) és teljeskörű („c”eset) alapján futtattuk le. A számításoknál az „a” eset a talajtulajdonságokat meghatározó fontosabb talajparaméterek (kötöttség, humusz- és mésztartalom, kémhatás), a „b” eset az alap talajparamétereket és a makro tápanyagok (NPK ellátottságot), valamint a „c” eset az előző kettőt és mikro tápanyagok (Mg2+, Na+, Zn2+, Cu2+, Mn2+, SO4 2–, Fe2+ + Fe3+) körét jelenti.

A különböző csoportosításban elvégzett elemzések során arra voltunk kíváncsiak, hogy a vizsgálati talajparaméterek körének változtatásával szorosabb kapcsolatokat találunk-e a mért átlagos EC értékek és a talajtulajdonságok között. Az eredményeink által kaphatunk-e olyan kellő pontosságú és megbízhatóságú becslőmodellt, amely a talajok térbeli heterogenitását megmutatja az EC értékek alapján, így a módszer nagyban meggyorsíthatja és leegyszerűsítheti a „hagyományos” talajvizsgálatokhoz képest a termőhelyi zónák elkülönítését.

A vizsgálati eredményeink alapján elmondható, hogy mindhárom regressziós csoportosítás esetén a tengerszint feletti magasság csökkenésével arányosan nő a talaj-vezetőképesség, illetve az EC értékek növekedésével nő a talajok kötöttsége, amellyel együtt növekszik az agyagtartalom is. Ez a folyamat 100 cm-es talajmélységben a nagyobb víztartalom miatt erőteljesebben jelentkezik, mint az 50 cm-es talajmélységben. A termőhelyi zónák termékenységi viszonyait az elsődleges talajtulajdonságokon, illetve a makro és a mikro tápanyag-ellátottságokon kívül a domborzati viszonyok is módosíthatják. A talajellenállás mérése bárki számára elérhető, gyors és egyszerű módszer. A laboratóriumi talajvizsgálatokat kiegészítve alkalmas arra, hogy a precíziós növénytermesztésben segítséget nyújtson a termőhelyi zónák lehatárolásában.

Our aim was to analyse the relationships between the measured soil electrical conductivity (EC) and the soil properties of different delimited production (tillage) zones in a hillside sample area situated in Somogy county. The examined arable lands are situated in typical Ramann-type brown forest soil and chernozem-brown forest soil mostly with loam and clay loam formed on loess. For the investigations, two soil resistance values (measured at 50 cm and 100 cm depth) were used.

Soil data of the sample area were incorporated into a GIS file, the ordering and connection of the data was performed by ESRI ArcGIS 10.0 program. The results of the soil laboratory tests (which show soil heterogeneity) were correlated to the measured EC-values with stepwise linear regression using IBM SPSS Statistics 20 software. The regression were run in line with the alignment of soil investigations: basic (case „a”), extended (case „b”) and completed (case „c”). By the calculations, case „a” means the group of the most important soil parameters which are determinative soil characteristics (upper limit of plasticity or KA, humus-, lime content, pH), case „b” means the previous one plus the group of macronutrients (NPK-content), while case „c” means case „b” plus the group of micronutrients (Mg2+, Na+, Zn2+, Cu2+, Mn2+, SO4 2–, Fe2+ + Fe3+).

With the analyses made in different alignments our aim was to determine whether with the changing of examined soil parameters there will be tighter relationships between the measured EC-values and soil properties. Further aim was to examine whether it is possible to make a properly accurate and reliable estimation model, which can show the real soil circumstances (spatial heterogeneity of soils) based on EC-values, since this method can accelerate and simplify the separation of productivity zones compared to the conventional soil examinations.

Based on the results it can be concluded that in case of all the three regression groups the electrical conductivity increases proportionally with the decreasing of elevation. Besides, with the increasing of EC-values the KA – and with it, the clay content also – increases. This process develops in a more significant way in the depth of 100 cm than in 50 cm because of the higher water content. Besides the primary soil characteristics and the amount of macro- and micronutrients, the fertility conditions of the production zones can be affected by the geographical circumstances as well. The measurement of soil resistance is a fast, easy and generally available method, which is suitable – with the completion of laboratory examinations – for giving assistance to delineate the production zones in the precision crop production.

Open access

A talajok aggregátum-stabilitásának vizsgálati lehetőségei I. Makroaggregátum-stabilitás

Determination of soil aggregate stability I. Macro-aggregate stability

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Viktória Labancz
,
Gyöngyi Barna
,
Tamás Szegi
, and
András Makó

A makroaggregátumok stabilitásának meghatározására számos mérési módszer és értékelési lehetőség létezik. Ezek önállóan eredményesen alkalmazhatók az aggregátumok stabilitásának vizsgálatára (valamilyen romboló hatást megpróbálnak szimulálni, valamilyen körülményt megpróbálnak standardizálni stb.), ám ezek a módszerek egymással nehezen összevethetők. Az évek során jogosan merült fel a szabványosítás igénye, ám a kialakult nemzetközi szabvány módszertana igen bonyolult, éppen ezért csak kevesen kívánják azt alkalmazni. Hasonló a helyzet a különféle stabilitási mutatók esetében is: sokféle mutató használatos, ezek különkülön jól jellemezhetik a talajok aggregátum-stabilitását, de a mutatók párhuzamos használata több esetben eltérő stabilitási sorrendet eredményez a különféle talajoknál. Megfelelő megoldás lehetne, ha definiálni tudnánk, hogy mely módszer és mely mutató pontosan mit is fejez ki és mikor, milyen probléma vizsgálatakor, mely mutatót és mely módszert kívánatos alkalmazni. Kutatásainkat a továbbiakban ilyen irányban is folytatni kívánjuk.

There are several measurement and evaluation methods for determining the stability of macro-aggregates. These can be used effectively independently to test the stability of aggregates (attempting to simulate some destructive effect, attempting to standardise some condition, etc.), but they are difficult to compare to each other. Over the years, the need for standardization has rightly arisen, but the standard method developed is very complicated, which is why few people want to apply it.

Similarly, many different indicators are used, each of which can give a good characterisation of the aggregate stability of soils, but the parallel use of indicators often results in different stability rankings for different soils. An appropriate solution should be defined which method and which indicator expresses what exactly and when, and which indicator and which method should be used for which problem. We intend to continue our research in this direction.

In this manuscript we summarized the main macro-aggregate stability measurements and indices, reviewed the international and Hungarian scientific literature.

Open access

Land use change may modify key soil attributes, influencing the capacity of soil to maintain ecological functions. Understanding the effects of land use types (LUTs) on soil properties is, therefore, crucial for the sustainable utilization of soil resources. This study aims to investigate the impact of LUT on primary soil properties. Composite soil samples from eight sampling points per LUT (forest, grassland, and arable land) were taken from the top 25 cm of the soil in October 2019. The following soil physicochemical parameters were investigated according to standard protocols: soil organic matter (SOM), pH, soil moisture, NH4 +–N, NO3 –N, AL-K2O, AL-P2O5, CaCO3, E4/E6, cation exchange capacity (CEC), base saturation (BS), and exchangeable bases (Ca2+, Mg2+, K+, and Na+). Furthermore, soil microbial respiration (SMR) was determined based on basal respiration method. The results indicated that most of the investigated soil properties showed significant difference across LUTs, among which NO3 –N, total N, and K2O were profoundly affected by LUT (p ≤ 0.001). On the other hand, CEC, soil moisture, and Na+ did not greatly change among the LUTs (p ≥ 0.05). Arable soils showed the lowest SOM content and available nitrogen but the highest content of P2O5 and CaCO3. SMR was considerably higher in grassland compared to arable land and forest, respectively. The study found a positive correlation between soil moisture (r = 0.67; p < 0.01), Mg2+ (r = 0.61; p < 0.01), and K2O (r = 0.58; p < 0.05) with SMR. Overall, the study highlighted that agricultural practices in the study area induced SOM and available nitrogen reduction. Grassland soils were more favorable for microbial activity.

Open access

Cseresznyefák terméshozását és gyümölcsminőségét befolyásoló műtrágya kísérletek eredményei

Results of fertilizer experiments on yield and fruit quality of sweet cherry trees

Agrokémia és Talajtan
Authors:
Ádám Csihon
,
István Gonda
,
Mihály Orosz-Tóth
,
Sándorné Kincses
, and
Imre Holb

Plant nutrition significantly influences yield and fruit quality in fruit orchards. In this three-year study (2016–2018), different fertilizer treatments were compared in an intensive sweet cherry orchard. Trees of cultivar ‘Carmen’ were grafted on Prunus mahaleb ‘Cema’ rootstock, and were trained to free spindle. For NP, NPK and NPKMg treatments, yield ranged between 11.8 and 16.6 kg/tree in the three years, while the yield was 9.1 kg/tree on the control trees. Crop load (fruit amount calculated to the trunk thickness) was 151–166 g cm-2 for fertilized trees, while it was 120 g cm-2 on the untreated trees. Fruit sizes of fertilized trees reached 30 mm in 2018, while the fruit sizes of control trees were smaller with 2.5 mm. Water-soluble dry matter content (%) of the fertilized trees was lower in 2016 and 2017, but higher in 2018 compared to the control plots. In 2017 and 2018, fertilizer treatments resulted in an increase of the content of phosphorus (16–70%), potassium (4–22%) and magnesium (12–43%) in the fruits compared to control plots.

Open access