Browse Our Earth and Environmental Sciences Journals
Earth and environmental sciences cover all planetary and Earth science aspects, including solid Earth processes, development of Earth, environmental issues, ecology, marine and freshwater systems, as well as the human interaction with these systems.
Earth and Environmental Sciences
E tanulmány célja egy martonvásári hosszútávú tartamkísérlet trágyázás nélkül művelt kukorica monokultúra talajában fellelhető baktériumközösségek filogenetikai diverzitásának és anyagcsere potenciáljának a felmérése volt. A kutatás során NGS és MicroResp™ technikával vizsgáltuk a művelt és a természeteshez közeli állapotú talajok mikrobiális jellemzőit.
Az NGS adatai alapján a kukorica monokultúra szántott rétegének mintáinak baktériumközösség szerkezete nagyfokú hasonlóságot mutatott egymással, és elkülönült a löszpusztagyep A és C rétegéből formálódó csoporttól, míg a kukorica monokultúra C szintjéből származó minta élesen elvált a többitől. A gyepek talajában nem találtunk nagyobb bakteriális taxonómiai diverzitást, mint a művelt talajokban.
A MicroResp™ mérés alapján megállapítottuk, hogy a természeteshez közeli állapotú talajok felszínhez közeli (A) rétegében kiugró a mikrobiális aktivitás mértéke. A kukorica monokultúrából származó A szint minták mikrobiális aktivitási mintázata egymáshoz hasonló volt, a C rétegből származó minták külön csoportot képeztek.
Eredményeink alapján tehát a hosszú távú tartamkísérletbe vont művelt talajok baktériumközösségeinek filogenetikai diverzitása és metabolikus potenciálja jelentősen eltért a löszpusztagyep mintákétól.
Jelen dolgozatban két célt jelöltünk ki. Az első cél a talajművelés hazai fejlődését nehezítő és elősegítő körülmények elemzése, egyúttal a karcagi kutatási eredmények kiemelése volt. A fejlődést az ún. sokszántásos művelés alkalmazásától (1800-as évektől) napjainkig kísértük nyomon. A második cél négy jeles előd munkásságának felidézésével példát kívántunk adni a hazai talajművelés fejlesztéséért tett erőfeszítésekről.
A talajművelés fejlődésének voltak akadályai úgy, mint egyes ökológiai körülmények – nehéz művelésű talajok, időjárási szélsőségek –, körülményekhez alkalmas vonóerő- és művelőgép hiány, háborúk, a szaktudás jelentős elmaradása a Nyugat-európaihoz hasonlítva, továbbá a talajok minőségét veszélyeztető művelési szokások kialakulása és tartós fennmaradása. A fejlődést előmozdították az európai kitekintésű szakírók, a szaksajtó a segítő cikkek, szakmai viták és az újdonságok közlésével, a kísérleti intézetek létrejötte, a kísérletezés megindulása. A tudományok előrehaladása a talajok és a művelés egzakt leírását, új, hazai termőhelyekre alkalmas módszerek kidolgozását tette lehetővé.
A Karcagi Kutatóintézet megalakulásának kezdetétől nem csak bekapcsolódott a talajművelés és kapcsolódó tudomány területek fejlesztésébe, hanem tevékenységével új, nagy térségben hasznosítható témákat munkált ki. A vonatkozó publikációk elemzése során megállapítható, hogy
- A Karcagi Kutatóintézetben kimunkált eredmények a tudomány előrehaladását és a gyakorlat szemléletváltását az ország más termőhelyein működő intézményekkel – Mosonmagyaróvár, Keszthely, Martonvásár, Kompolt, Gödöllő, Nyíregyháza, Debrecen, Szeged – harmóniában, gyakran együttműködésben segítették elő. Ezzel együtt a térségi talajok jobbítása az első évektől napjainkig kiemelt feladat maradt.
- A térségben akut művelési és talajjavítási feladatok megoldásával párhuzamosan folyt a csernozjom, réti és szikes talajok tulajdonságainak megismerése, valamint adott művelési beavatkozások hatásainak értelmezése.
- A nehéz művelésű talajok állapotának javítására kidolgozott periódusos mélyművelési rendszer országos elterjedését előbb állami támogatás, majd az alkalmazók kedvező tapasztalatai mozdították elő.
- A talajállapot javulása a művelési rendszerek ésszerűsítését, a művelési mélység okszerű – ökonómiai szempontból is kedvező – váltogatását tette lehetővé.
- A nagy agyagtartalmú és a kémiailag hibás talajokon bizonyítást nyert a mélyítő művelés, a trágyázás és talajjavítás együttes alkalmazásának hasznossága.
- A mélyművelési módszerek, valamint a magágy minőség változatok vizsgálatainak eredményei között a talajvédelmi ajánlások napjainkban is megállják a helyüket.
- A fenntartható fejlődéssel harmóniában lévő talajhasználati, talaj- és környezetvédelmi, vízgazdálkodási kutatások eddig elért eredményei a további feladatokat alapozzák, és kiszélesedésüket segítik.
- A Karcagi Kutatóintézet fejlődésre ösztönző környezetében bontakozott ki Sipos Sándor és Nyiri László tudós szakírók munkássága. A gyakorlatot segítő tudományos eredményeik, cikkeik és könyveik mellett számos olyan tanítványt neveltek ki, kik ma a talajművelés és a kapcsolódó tudományterületek meghatározó személyiségei.
Tenyészedény-kísérletben vizsgáltuk, hogy a szárazságstressz és az arbuszkuláris mikorrhiza gomba (AMF) oltás milyen változást okoz a búza gyökérnövekedésében, és ez hogyan követhető nyomon a gyökér–talaj rendszer elektromos kapacitásának (CR) in situ mérésével.
A kísérletet randomizált blokk elrendezésben végeztük két búzafajtával (Mv. Hombár őszi és TC 33 tavaszi), kétféle öntözéssel (optimális és szárazságstressz) és kétféle oltással (oltatlan és AM-gombával oltott), 12 ismétlésben. A tenyészidőszakban monitoroztuk a CR-t, valamint mértük a sztómakonduktanciát és a levelek klorofilltartalmát (SPAD-értékben). A kísérlet végén TTC-teszttel vizsgáltuk a gyökerek életképességét, mikroszkópos vizsgálattal becsültük az AM gomba gyökérkolonizációját, valamint meghatároztuk a gyökér- és hajtástömeget.
A vízhiány szignifikánsan (9–35%-kal) csökkentette a búzafajták gyökértömegét, mely a mért CR-értékekben is tükröződött. A szárazság okozta CRés biomassza-csökkenés jelentősebb volt a TC 33, mint az Mv. Hombár esetében. A CR monitorozásával kimutattuk a növények stressz utáni regenerációját és a fajták eltérő gyökérnövekedési dinamikáját. Az AMF oltás csökkentette a CR-t és a biomassza-produkciót (29–42%-kal), vélhetően az intenzív (84–87%-os) gyökérkolonizáció és a növénynevelés körülményei (erős szárazságstressz) következtében. Az oltás optimális öntözés mellett növelte a sztómakonduktanciát és a gyökér vitalitását. A vízhiány azonban csökkentette a gyökér életképességét. A klorofilltartalom leginkább a búzafajták között mutatott eltérést az Mv. Hombár nagyobb SPAD-értékével. A gyökértömeg és -kapacitás között szoros lineáris korrelációt (R2 = 0,792–0,865) találtunk. A TC 33 fajta regressziós egyenesének nagyobb meredeksége a nagyobb hajtástömegből eredő nagyobb fajlagos vízfelvételre vezethető vissza.
Eredményeink alapján a CR-mérés alkalmas a gyökérnövekedési dinamika monitorozására és a környezeti hatások detektálására. A roncsolásmentes eljárás egyéb növénymorfológiai és -élettani vizsgálómódszerek hasznos kiegészítője lehet.
Long-term trials are established in order to explore and observe plant and soil interrelationships in situ. Long-term trials can be described as live instruments providing ceteris paribus conditions in temporal sequences.
This review provides an introduction to major long-term trials in Hungary and in other parts of the world. It gives a brief summary of the origins of plant nutritional research, beginning with some data from Homer and the willow tree experiment of van Helmont, as well as the discovery of physiological processes by von Liebig, Lawes and Boussingault. The most profound long-term trials, like the Orto Botanico in Padova, the Linné Garden in Uppsala and the Broadbalk in Rothamsted are presented in the paper.
The agronomic, educational and scientific benefits of the major Hungarian long-term trials are also discussed, from Westsik (1929) to Martonvásár and the National Plant Nutrition Trials (OMTK) set up in 1963. There is a list of experimental sites giving information on the most important recent long-term trial locations and their activities.
Energy and metals are essential resources in the 21st century and with the economic and technical development are more and more required. The fulfilling of these requirements leads to the need to produce both more ore and energy. Considering these goals, the project CHPM2030 (“Combined Heat, Power and Metal extraction”) was launched in January 2016, focused on the characterization of European mining regions that can be linked to both metal extraction and renewable energy production. The aim of this project is to convert ultra-deep metallic mineral formations into an “orebody-enhanced geothermal system” to co-produce energy and metals. This study will focus on two mining areas (Recsk in Hungary and Neves-Corvo in Portugal), considered CHPM2030 case studies, comparing them regarding mineral (ore) and geothermal potential in terms of heat-flow density values and their implication in temperatures in depth estimations. Especially, when it concerns geothermal energy, the surface demand is an important factor to consider, so wider studies are required.
Soil samples were collected from salt-affected soils (Solonetz) under different land uses, namely arable (SnA) and pasture (SnP), to investigate the effects of land use on microbiological [basal soil respiration (BSR), microbial biomass carbon (MBC), dehydrogenase activity (DHA) and phosphatase activity] and chemical properties [organic carbon (OC), humic ratio (E4/E6), pH, electrical conductivity (EC), ammonium nitrogen (NH4-N), nitrate nitrogen (NO3-N), available forms of phosphorus (P2O5), potassium (K2O), calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), sodium (Na+)] and on the moisture content.
The results showed that the two sites, SnA and SnP, were statistically different from each other for all the microbiological and chemical parameters investigated except Na+ and moisture content. Higher values of MBC (575.67 μg g-1), BSR (9.71 μg CO2 g-1 soil h-1), DHA (332.76 μg formazan g-1 day-1) and phosphatase activity (0.161 μmol PNP g-1 hr-1) were observed for the SnP soil. Great heterogeneity was found in SnP in terms of microbiological properties, whereas the SnA plots showed more homogeneous microbiological activity due to ploughing. 75.34% of variance was explained by principal component one (PC1), which significantly separated SnA and SnP, especially on the basis of soil MBC and P2O5. Moreover, it was concluded that the pasture land (SnP) was microbiologically more active than arable land (SnA) among the Hungarian salt-affected soils investigated.
Willow was cultivated as an energy crop in a field experiment. The brown forest soil was treated with an inorganic fertilizer (ammonium nitrate−AN: 100 kg ha -1) or with various organic or mineral soil amendments (municipal biocompost–MBC: 20 t ha −1; municipal sewage sludge compost–MSSC: 15 t ha −1; rhyolite tuff–RT: 30 t ha −1; willow ash−WA: 600 kg ha −1), or their combinations (AN+MBC; AN+RT; AN+WA, MSSC+WA) in four replications. Nineteen months after the soil treatments the macroelement-rich amendments (MBC, MSSC) enhanced the harvested fresh shoot yield most significantly (up to 41% as compared to the untreated control), and also the shoot diameter and shoot height of the willow plants. Most of the treatments enhanced the uptake of N (9.8-23.5%) and K in willow leaves, but the concentrations of P, Mg, Ca, Fe and Zn in the leaves were reduced. The toxic element (As, Cd, Pb) accumulation of willow shoots was negligible.
In a 4-year field experiment the effects of the mineral fertilizers AN and AN+calcium-magnesium carbonate (CMC) were studied on the mineral nutrition of the leaves and wood yield of black locust trees cultivated as an energy crop. The brown forest soil was treated with 300 kg ha −1 annual doses of these fertilizers as top-dressing in June 2009, May 2010 and May 2011. Both fertilizers caused a three to four times increase in the nitrate content of the upper soil soon after their application in June. By the end of the vegetation period (in December) the nitrate concentration in the soil was similar to that in the control plots. The nitrogen content of the leaf stalks (petioles) and leaves, however, was only slightly higher in the treated plots. As a trend, fertilization increased the phosphorus and reduced the calcium uptake in the leaf stalks and leaves, while the magnesium content was not influenced. In March 2012, when the whole trees were harvested, 22% or 28% higher aboveground fresh shoot weight was detected in the AN or AN+CMC treatments than in the control.
