Earth and Environmental Sciences

Summary

During the research, we studied the soil conditions in Zala County's forests and examined the effect on the growth of beech forests on these conditions. Data of National Forest Data Base (NFDB) were analysed for investigation. Most of the forests in Zala County are situated less than 150 m above sea level, their location and topography is very diverse. In most of the forests the groundwater level is deeply beneath the surface so the forests can utilize only the amount of precipitation. In accordance with the geological and climatic conditions, Luvisols were formed predominantly, especially the clayic Luvisols and the gleyic Luvisols are the most typical. In addition, there are still Cambisols and stagnic Luvisols as well. In a small percentage, there are forest stands on rendzinic Leptosols, Vertisol, Regosol and Histosol. According to the favourable parent material, forests have got a deep or medium thickness of soil and the typical texture is loam. Based on the research, soil layer thickness and texture had significant impact on the growth of beech forest stands in terms of soil properties.

Összefoglalás

Kutatómunkánk elsődleges célja a repce és napraforgó tarlómaradvány N-tartalmának Magyarországra jellemző reprezentatív értékeinek meghatározása volt az országos statisztikai termésadatok és a növényminták N-tartalmának laboratóriumi mérése alapján. Továbbá összefüggést kerestünk a talaj és a növény N-tartalma között.

Vizsgálataink során egész Magyarországot reprezentáló mintavételt végeztünk repce és napraforgó állományokból, 126 növény- és mintegy 70 talajmintát gyűjtöttünk be, melyek N-tartalmát laboratóriumban határoztuk meg.

Kiszámoltuk a két növény országos termésátlagával keletkező tarlómaradvány mennyiségét és a mért N-tartalom értékek alapján megbecsültük a tarlómaradványok N-tartalmát. Összefüggést mutattunk ki a talaj és a növény N-tartalma között. Esettanulmány jeleggel kiszámítottuk egy olyan terület N-mérlegét, amelyre vonatkozóan rendelkezésre áltak a számításhoz szükséges adatok.

Eredményeink legfőbb gyakorlati vonatkozása, hogy a növényi maradványok felszecskázása és talajba dolgozása útján visszapótolt N mennyiségének meghatározása hosszabb távon hozzájárulhat a növénytáplálás költségeinek csökkentéséhez, illetve a természeti erőforrásokkal való takarékosabb gazdálkodáshoz.

Abstract

Water availability is one of the major physiological factors influencing plant growth and development. An assessment study has been done at the Szent István University, Gödöllő to evaluate and identify the water footprint of protein yield of field crop species. Twelve field crop species (Sugar beet Beta vulgaris, spring and winter barley Hordeum vulgare, winter wheat Triticum aestivum, maize Zea mays, sunflower Helianthus annuus, peas Pisum sativum, potato Solanum tuberosum, alfalfa Medicago sativa, oilseed rape Brassica napus, rye Secale cereale and oats Avena sativa) were involved in the study. Evapotranspiration patterns of the crops studied have been identified by the regular agroclimatology methodology and physiologically reliable protein ranges within crop yields were evaluated.

The results obtained suggest, that water footprint of cereals proved to be the lowest, however maize values were highly affected by the high variability of protein yield. Oilseed crops had considerably high protein yield with medium water efficiency. Alfalfa, potato and sugar beet water footprints were in accordance with their evapotranspiration patterns.

Protein based water footprint assessment seems to be more applicable in crop species evaluations than that of yield based methodologies.

Összefoglalás

A fitoremediációs eljárások alkalmazása költséghatékony és környezetkímélő megoldást jelent a szennyezett területek helyreállítására. Korábbi kutatások alapján a bársonyvirágok alkalmasak lehetnek nehézfémmel szennyezett területek fitoremediációjára, azonban kevés információval rendelkezünk arról, hogy a fémeknek milyen toxikus hatása van ezekre a növényekre. Kutatásunk során két különböző kísérletet (egy előkísérletet és egy tenyészedény kísérletet) állítottunk be négy kiválasztott nehézfém (Cd, Pb, Cu, Zn) növényi bioakkumulációjának és toxicitásának vizsgálatára három különböző bársonyvirág fajon.

A csíranövényes előkísérlet alapján a kisvirágú bársonyvirág (Tagetes patula) volt a legkevésbé érzékeny az alkalmazott nehézfémekre, ezért ezt a növényt alkalmaztuk a tenyészedény kísérlet során. A tenyészedény kísérletben a növényeket a magyar jogszabályokban meghatározott talaj nehézfém szennyezettségi határérték 0-, 1-, 2- és 4-szeres dózisainak tettük ki. 120 napos talaj-növény interakció után mértük a növény növekedési paramétereit (hajtáshossz és tömeg, gyökérhossz és tömeg), valamint az esztétikai paramétereit (levelek és virágok száma, virágok átmérője). A növény hajtásának és a teszttalaj nehézfémkoncentrációit HNO₃+H₂O₂ feltárás után atomabszorpciós spektrofotométerrel határoztuk meg.

Az eredményeink alapján a kisvirágú bársonyvirág képes a Cd és a Zn bioakkumulációjára a hajtásában, mivel 7-18-szor nagyobb koncentrációt mértünk a növény hajtásában, mint a teszttalajban. A Cu szintén akkumulálódott a hajtásban, azonban a növekvő Cu dózisok hatására a felhalmozódás mértéke csökkent. A növényi paraméterek (a Zn-terhelések kivételével) csak a legnagyobb dózisú nehézfém-terhelésekben csökkentek szignifikáns mértékben a kontrollhoz képest. A Zn szignifikánsan csökkentette a hajtáshosszt, a gyökér száraz tömegét, valamint a virágok átmérőjét már 400 mg kg-1 koncentráció esetén is.

Az eredményeink szerint a kisvirágú bársonyvirág alkalmas lehet kadmiummal, rézzel vagy cinkkel szennyezett talajok fitoremediációjára a vizsgált koncentráció-tartományokban. Alkalmazásuk városi területeken (pl. közparkokban, középületek és lakóházak kertjeiben, vagy utak melletti zöldfelületeken) megfelelő lehet, mivel ezek a növények a környezetet is szépítik.

Összefoglalás

A folyamatalapú hidrológiai számításoknak és az azokra épülő vízminőségi, ökológiai elemzéseknek jelentős a bemenő adatigénye, ami a jövőben várhatóan tovább növekszik. A méréstechnológia rohamos fejlődésével a hidrológiai modellek bemenő adatai közül mára a szűk keresztmetszetet lokális és vízgyűjtő léptéken is a felszín alatti viszonyok, és elsősorban a talajok szivárgáshidraulikai tulajdonságainak számszerűsítése jelenti. A helyzetet felismerve a közelmúltban különböző módszertannal több talajtani, talajhidrológiai adatbázist is kidolgoztak. Kutatásunkban azt vizsgáljuk, hogy a 100 m felbontású hazai talajadatok és európai becslő algoritmusok alapján számított talajhidrológiai paraméterek (i) megbízható bemeneti adatforrást biztosítanak-e, és (ii) a korábban rendelkezésre álló adatállományokhoz képest javítják-e a hidrológiai számítások jóságát talajszelvény szintű vízforgalmi modellben.

Az Erdészeti Tudományos Intézet (NAIK ERTI) két mintaterületén (Fiad és Szalafő) mért meteorológiai és talajnedvesség-idősorok segítségével 5-5 darab talajszelvényszintű vízforgalmi modellváltozatot állítottunk fel Hydrus-1D környezetben. Ezek kizárólag a talajtani paraméterezésükben (réteghatárok helye, telített vízvezető képesség és retenciós görbe együtthatók) tértek el: a talajrétegek jellemzésére felhasználtuk (i) a kalibráció-validáció eredményeit (“legjobbnak vélt” verzió), (ii) a helyszíni mintavételből származó laboratóriumi méréseket, (iii) a mért talajtulajdonságok alapján, az európai becslő függvényekkel (EU-PTF) számított talajhidrológiai tulajdonságokat, (iv) a hazai DOSoReMI adatbázis alapján, az EUPTF- ekkel számított talajhidrológiai tulajdonságokat, illetve (v) az EUSoilHydroGrids térképeket. A modellváltozatokat a mért és számított talajnedvesség-idősorok összevetése (NSME, RMSE, R2) alapján értékeltük. Emellett összehasonlítottuk a számított vízmérlegeket is.

Az öt-öt modellváltozat esetében lényegesen eltért a mért-számított talajnedvességi idősorok illeszkedése. Fiadon egyedül a kalibráció adott elfogadható eredményt (NSME = 0.49), a másik négy változat kifejezetten gyengének bizonyult (három esetben NSME < 0). Szalafőn minden változat pozitív NSME-re vezetett, a kalibráció kiválónak tekinthető (NSME = 0.75). A várakozással ellentétben a mért talajhidrológiai paraméterekre épülő modellváltozatok adták a legrosszabb illeszkedést, míg a hatékonysági rangsorban a kalibrált modellek után az EU-SoilHydroGrids változatok következtek. A szimulációkból levezetett vízmérlegek Fiadon csak kevéssé, míg Szalafőn nagymértékben függtek a talajparaméterezéstől. A vizsgálat fontos tapasztalata, hogy a talajszelvény feltárás gyakorlata – érthető módon – elsősorban nem a hidrológiai modellezés szempontjaihoz igazodik, így az adatbizonytalanság forrása lehet. A vizsgálat eredményei alapján folytatjuk a Balaton vízgyűjtő talajhidrológiai paramétereinek 3D térképezését.

Összefoglalás

Tanulmányunkban 27 különböző hazai talajszelvényben vizsgáltuk, hogy a talajok N₂-BET fajlagos felületét mely talajtulajdonságok milyen mértékben befolyásolják.

Az egytényezős elemzések alapján elmondható, hogy a talajok mechanikai összetétele mutatja a legszorosabb kapcsolatot a fajlagos felülettel, az agyagtartalommal szoros pozitív kapcsolat van, ugyanakkor a homoktartalom növekedésével a fajlagos felület csökken. Igazolható a mész- és humusztartalom negatív előjelű nem túl szoros kapcsolata is a N₂-BET felület értékekkel. A korrelációs vizsgálat gyenge pozitív kapcsolatot mutat a Hargitai-féle humuszstabilitási mutatóval. A talaj kémhatása és fajlagos felület közötti kapcsolatot nem tudtuk igazolni.

Vizsgáltuk a különböző talajtulajdonságok együttes hatását is a talaj N₂-BET fajlagos felületére, valamint a talajok főtípusának, illetve a talajtípusoknak a szerepét. A teljes adatbázis alapján a N₂-BET fajlagos felület kialakításában a legfontosabb tényezők az agyagtartalom, majd a humusztartalom, végül a mésztartalom. Amennyiben a talajok humuszanyagainak minőségéről is rendelkezünk információkkal, akkor az agyagtartalom, a humusztartalom, a humuszminőség és kémhatás azok a talajtulajdonságok, amelyek elsősorban felelősek a talajok a N₂-BET fajlagos felületének kialakításáért. Megállapítottuk, hogy a fajlagos felületet becslő modellek pontossága tovább javítható a talajok rendszertani besorolásának (főtípus, típus), mint kategóriaváltozónak figyelembevételével. A talajok rendszertani helyének ismerete ugyanis számos olyan talajjellemzőről, azok együttes hatásairól nyújt közvetett információt, melyekről egyébként nem rendelkezünk közvetlen mérési eredménnyel.

Összefoglalás

Az MTA Agrártudományi Kutatóközpont Talajtani és Agrokémiai Intézetének kísérleti állomásain nyírlugosi savanyú és őrbottyáni karbonátos homoktalajon szabadföldi kísérletben vizsgáltuk bioszén, bioszénre oltott és bioszénhez kevert saját hordozóján lévő baktérium oltóanyagos kezelés, valamint önmagában alkalmazott oltóanyag hatását kukorica elemösszetételére és elemfelvételére. A 4 kezelés 4 szinttel lett beállítva: 0, 3, 15 és 30 t ha-1 bioszén, valamint kombinációnként változóan 0-tól 2,1x10¹¹–1x10¹³ CFU ha^-1 oltóanyaggal. A kísérlet 4 ismétléssel 64 parcellát eredményezett mindkét helyen ismétlésenként véletlen blokk elrendezésben. A 20 m²-es (4x5 m) parcellák szélén körben 1 m szegélyt hagytunk, így a nettó parcella 6 m² (2x3 m) területű volt. A műtrágyázás az ajánlott NPK ásványi műtrágya dózisának felével történt. A vegetációs időszak csapadékellátottsága messze elmaradt az 50-éves átlagtól és a kukorica tesztnövény optimális vízellátottságától, így a terméshozamok is alacsonyak maradtak, különösen a nyírlugosi talajon.

A növényminták vizsgálatokhoz való előkészítését, valamint elemösszetételét a hatályos Magyar Szabványok alapján határoztuk meg.

A növényi N és Mg koncentrációkban a kezelések nem okoztak változást. Az emelkedő bioszenes kezelések hatására a foszfortartalom a savanyú talajon enyhén nőtt a kukorica földfeletti részeiben, míg a karbonátoson alapvetően csökkent a szár+levélben, mely a bioszén+oltóanyag kezelésben szignifikáns volt. A K-tartalom látványosan, a nyírlugosi talajon átlagosan 61%-kal, az őrbottyánin 87%-kal nőtt a szár+levélben a legmagasabb dózisú bioszenes kezelések hatására. A növényi Ca-tartalom az őrbottyáni talajon eleve magasabb volt, ami a bioszenes kezelések hatására enyhén csökkent, a nyírlugosin viszont nőtt. A Zn-tartalom a szár+levélben mindkét termőhelyen csökkent az emelkedő bioszenes kezelések hatására. Az önmagában alkalmazott oltóanyag emelkedő adagjai nem okoztak változást a növényi összetételben.

A bioszenes kezelési dózisokkal többnyire emelkedő terméshozam miatt az elemhozamban markánsabb különbségek adódtak. A nyírlugosi talajon a kontrollhoz képesti növekmény a legmagasabb bioszenes kezelési szinteken N és K felvétel esetében 2-szerest meghaladó, a P, Ca és Mg felvételnél átlagosan sorrendben 67%, 73% és 57% a szár+levélben, a szemben pedig 2-3-szoros. Ez utóbbi a Zn hozamára is igaz volt, míg a szár+levélben csak enyhe növekedést mutatott. Az őrbottyáni talajon a szár+levélben 40% körüli N növekményt mértünk, a P, K, Ca felvételben elsősorban a szem esetében enyhe csökkenést tapasztaltunk, míg a Mg és Zn esetében gyakorlatilag nem volt hatása a bioszenet tartalamzó kezeléseknek.

A bioszénnel együtt alkalmazott oltóanyag egyes esetekben a legmagasabb növényi N, P és K felvételt eredményezte, így a két anyag kölcsönös pozitív hatása feltételezhető. Az önmagában alkalmazott oltóanyag szintén segítette a N felvételét.

Következtetések és összefoglalás

A majd’ 50 km²-es Bugaci-mintaterületen négy sekélyfúrásos vizsgálati programot végeztünk el. A vizsgálati eredmények közül az 1998–99-es mintázás nyomelem-adatainak eleddig hiányzó értelmezését adjuk közre.

A buckákon futóhomok, a laposokon agyagos–finomkőzetlisztes üledék található; ez utóbbi jelentős része karbonátiszap. Bár a laposok gyakorlatilag lefolyástalanok, a buckák–laposok helyzete nem állandó, így a rájuk jellemző üledékek is keverednek. A laposok alatti talajvízben és a laposok felszínén az időszakos tavakban a bepárlódás miatt megnő az oldott ion (só-) tartalom. A szedimentológiai és nyomelem-vizsgálatok alapján két sajátos környezetet érdemes kiemelni: a mai/archív felszíneket, amelyeken több a durvaszemcsés homok, valamint a semlyékek karbonátos, finomszemcsés üledékeit.

A felszínhez közel — a mészakkumuláció komponensei, azaz a Ca, Mg, Sr, Ba, CO₃ ²⁻, SO₄ ²⁻, PO₄ ³⁻ (FÜGEDI et al., 2006) kivételével — az eolikus és a tavi üledékekben is minden vizsgált elemből jóval kevesebb van a Magyarországon általában szokásosnál. Ebben az értelemben a Bugaci-mintaterület jól reprezentálja Magyarország középső geokémiai nagytáját. Az ezen a nagytájon másutt megfigyelt törvényszerűségekkel teljes összhangban a karbonátok felhalmozódása közben az üledékekből valamennyi egyéb ion kimosódik: minél jobban oldódik, annál intenzívebben.

A Scheibler-módszerű, illetve áztatásos karbonáttartalmak csak nagyon lazán korrelálnak a Ca és Mg savoldható koncentrációival, mivel a kioldásos elemzéseket erősen befolyásolják egyéb tényezők (más sóásványok, az üledék diagenizáltsága). Az együtt előforduló, kiugróan nagy Cr- és Mo-tartalmakat automatikusan szennyezésnek kell tekinteni.

A tavi mésziszapokban a Ca/Sr arányt biogén folyamatok határozzák meg; ugyanezen iszapok kiugró S-tartalma bepárlódás eredménye. A mészakkumuláció elemcsoportja (Ca, Mg, Sr, Ba, CO₃ ²⁻, SO₄ ²⁻, PO₄ ³⁻) kivételével minden vizsgált elemből a Magyarország legnagyobb részén szokásosnál jóval kevesebb fordul elő. A tavi mésziszapok a Sr-tartalmak alapján megbízhatóan elkülöníthetők a mélyebb helyzetben kialakult mészakkumulációs szintektől.

A mintaterület talajai (főleg a homoktalajok) közepesen rézhiányosak és erősen cinkhiányosak.

Összefoglalás

A klímaváltozás hatására várhatóan nem csak a csapadék éves mennyisége, hanem az éven belüli eloszlása is változik, egyidejűleg megváltozhat annak az időszaknak a hossza, amelyben a talajok vízbefogadásra képesek. A talajnedvesség és csapadék idősoros adatok alapján vizsgálhatjuk a változó környezetei feltételek hatását a talajok vízgazdálkodására.

Jelen tanulmányban 2017. június–2018. május közötti időszakban a talajnedvesség-tartalom alakulását vizsgáltuk két eltérő domborzati adottságú szelvényben (teraszon és lejtőn) a tokaji Nagy-hegy déli lejtőjén elhelyezkedő Szarvas-dűlő szőlőültetvényen. Összehasonlítottuk a két mérőhely talajnedvességforgalmát, valamint vizsgáltuk a csapadékesemények hatását.

A teraszon lévő szelvény a csapadék jellemzően 65–99%-át közvetlenül befogadta, míg azonos csapadékeseményekre nézve ez az érték a lejtőn, az intenzívebb felszíni párolgás, valamint a felszíni lefolyás miatt csak 30–80%, szélsőséges esetben ennél is kisebb volt.

Az egyes rétegekben mért nedvesség profilok adataiból következtettünk a beszivárgás dinamikájára, a vízáteresztés mértékére. Azt tapasztaltuk, hogy telített állapotú szelvény esetén a terasz erősen tömődött rétege a vártnál kevésbé akadályozta a nedvesség mélyebb rétegek felé terjedését.

A teraszon lévő szelvény a tömődött rétegek ellenére összességében kedvezőbb vízháztartást biztosított, mint a meredek lejtő. A lejtő kedvezőtlen vízháztartását részben a nyári erőteljes párolgás, részben az egész évben jelentős felszíni lefolyás okozta. A szelvények vízkészletét 120 cm mélységig összegezve megállapítottuk, hogy a terasz teljes vízkészlete a vizsgált időszakban átlagosan több mint 20%-kal meghaladta a lejtőn feltárt szelvényét. Ez a különbség a nyári hónapokban 90–108 mm víztöbbletet jelentett a teraszon, a hasznosítható víz arányában kifejezve 62–88 mm-t. Nyáron, az eltérő száradás miatt augusztus végén volt a legnagyobb a terasz nedvességtöbblete (114 mm-rel), míg a téli–tavaszi időszakban az eltérő intenzitású feltöltődés okozott különbséget (legnagyobb eltérés: 159 mm).

A vízkészletek téli–tavaszi feltöltődése szempontjából más-más időszakra volt érzékeny a két szelvény. A terasz fagymentes időszakban, december végére gyakorlatilag elérte a maximális vízkapacitását, s ezt kisebb ingadozásokkal megtartotta április elejéig, melyet a február–márciusi fagyos időszak sem befolyásolt. A lejtő szelvénye fokozatosan töltődött fel, vízkészlete december közepétől a jellemzően fagyveszélyes január–februári időszakban is növekedett, majd április elejére „tetőzött”, 30 mm-re megközelítve a terasz vízkészletét. A feltöltődés menetében tapasztalt eltérés azt mutatja, hogy a terasz vízkészlete a korai feltöltődés miatt nem érzékeny a jellemzően fagyos február–márciusi időszakra. A lejtő vízkészletének feltöltődése azonban jóval belenyúlik a potenciálisan fagyos időszakba, vízkészletének alakulását a fagyos napok számának változása jobban befolyásolja.