Browse

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.

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 pH_H2O varied from acidic to weakly alkaline and it largely differed from pH_KCl. 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.