Earth and Environmental Sciences

A kunhalmok az eurázsiai sztyeppe öv síkvidéki tájának emberalkotta formakincsei. A halmok építésekor az azt létrehozó ember eltemette és ezáltal konzerválta a korabeli táj egyik legfontosabb “olvasókönyvét”, a járószint talajtakaróját. Az egykori tudatos emberi cselekvés — azaz különböző céllal létesített halmok megépítésének — kiemelten fontos mellékterméke, hogy a halmok alatti terület korabeli talajtakarója izolálódott a környezeti hatásoktól és ezáltal megőrződött.

Tanulmányunkban a Szolnok-Túri-síkon található Bán-halmon végzett geomorfológiai, botanikai, talaj- és rétegtani eredményeket foglaljuk össze, illetve egészítjük ki az eltemetett paleotalaj mintáin végzett fitolitelemzés eredményeivel. A növényi opálszemcsék ellenálló képessége — egyéb mikro- és makroszkopikus, szervesanyagú növényi eredetű maradvánnyal szemben — lehetőséget ad a fitolitelemzés módszerének széleskörű paleoökológiai alkalmazására. A növényi szövetből történő feltáródásukat követően még hosszú ideig extrém körülmények között is fennmaradnak a befoglaló közegükben: megőrzik a képződési körülményeikre jellemző formájukat, anatómiai származásukra vonatkozó tulajdonságukat, textúrájukat. Ezzel megteremtik a lehetőségét, hogy a fitolitkutatás a paleoökológia és paleotalajtan tudományában, mint önálló kutatási irányzat szerepet kapjon. A növényi opálszemcsék a talajok fejlődéstörténetének hírmondói is egyben, így a megfelelő peremfeltételek teljesülése esetén egy-egy talajszelvény képződését is jellemezhetjük a módszer felhasználásával.

A Bán-halom rétegtani vizsgálatát a halmon végzett sekélyföldtani fúrás által szolgáltatott fúrómagok morfológiai, illetve alapvető laboratóriumi vizsgálatai alapján lehet felvázolni. Eszerint a halom palástját adó recens talajképződmény alatt legalább négy, morfológiailag jól elkülönülő kultúrréteg helyezkedik el, amely alatt 470 cm-es relatív mélységben található az építés előtti járószint, azaz az eltemetett paleotalaj felszíne.

Az eltemetett talaj A_p- és részben B_p-szintjéből, valamint a paleotalaj és — kronológiai értelemben — az első kultúrréteg (K1) határrétegéből 10 cm-es mintázási intervallummal gyűjtött talajminták fitolitelemzése szerint a Bán-halom építése előtti környezetet erős felszínbolygatás érthette. Ellentétben a temetkezési dombokon (kurgánokon) végzett — hasonló metodikájú — vizsgálatokkal, jelen esetben feltételezzük a halom alatti terület korábbi használatba vételét, a megtelepedést. Ennek egyik legfontosabb bizonyítéka a gabonák egykori jelenlétére utaló fitolit morfotípusok megjelenése a mintákban. Mindemellett az eltemetett paleotalaj morfotípus spektruma azt támasztja alá, hogy a halom építési pontjának környezetében a természetes vegetációt a környező homokbuckák sztyeppei, félszáraz vegetációja uralta, amelyben fás szárú fajok egykori megjelenése, illetve dominanciája nem rekonstruálható.

Az arzénnal szennyezett termőterület a világ valamennyi részére kiterjedő globális problémát jelent. Az arzén a növények számára nem esszenciális mikroelem, mely a szennyezett talajon történő növénytermesztés által a növények számára felvehetővé válik. Az arzén felvételének következtében olyan növényfiziológia folyamatok sérülhetnek, melyek súlyos anomáliák kialakulásához vezetnek.

Kutatómunkánk célja növekvő koncentrációjú (0, 3, 10, 30, 90 és 270 mg kg⁻¹) arzénkezelésben részesített talajon termesztett zöldborsó szárazanyag-produktumában bekövetkező változások nyomon követése mellett, az egyes növényi szervek (gyökér, szár, levél, hüvely, szem) arzén-akkumulációs képességének megállapítsa volt. Vizsgáltuk továbbá a talaj arzén-terhelésének hatását a kísérleti növény egyes szerveinek P-tartalmára vonatkozóan is. Munkánk tárgyát képezte továbbá a növekvő koncentrációban arzénnal kezelt talaj „összes“, illetve „oldható“ arzéntartalmának megállapítása.

Arra a következtetésre jutottunk, hogy a talaj növekvő koncentrációjú arzénterhelésének hatására valamennyi növényi szerv arzéntartalma nőtt. Az egyes növényi szervek arzén-akkumulációs képességének sorrendje a következő: gyökér > szár > levél > hüvely > szem. Habár valamennyi kezelésnél az arzén döntően a gyökérben akkumulálódott, a 270 mg kg⁻¹-os kezelés esetén a gyökér már nem volt képes az arzén visszatartására, így a transzlokációja jelentősen fokozódott a talajfelszín feletti szervek irányába is.

A gyökérben akkumulálódott jelentős mennyiségű arzén a gyökér szárazanyag-produktumára nézve gátló hatást fejtett ki. A hüvely és szem esetén a legnagyobb (270 mg kg⁻¹), míg a szár és levél esetén a legnagyobb kezelés mellett a 90 mg kg⁻¹- os kezelés is szignifikánsan csökkentette az említett szervek szárazanyag-tartalmát. Ugyanakkor a 10 mg kg⁻¹-os kezelés fokozta a levél és szár, míg a 3 és 10 mg kg⁻¹- os kezelés növelte a generatív részek szárazanyag-tartalmát.

Az egyes szervek foszfortartalmának meghatározására irányuló vizsgálataink eredményei alapján megállapítható, hogy a szem, hüvely, levél, valamint szár esetén a 270 mg kg⁻¹-os, míg a gyökérnél már a 90 mg kg⁻¹-os kezelés hatására is nőtt, a kisebb koncentrációjú kezelések hatására azonban szignifikánsan nem változott az említett növényi szervek P-tartalma. A P-As arány tekintetében a kezelések hatására azonban drasztikus csökkenés volt megfigyelhető valamennyi növényi szerv esetén.

A talajvizsgálati eredmények alapján azt a konklúziót vontuk le, hogy a talaj „összes“ arzéntartalmának — a különböző adszorpciós folyamatoknak, illetve a talaj puffer kapacitásának köszönhetően — csak 38,6–56,9% van a növények számára is hozzáférhető formában jelen.

Tanulmányunkban ismertetett talajtermékenységi vizsgálatok szervesen kapcsolódnak a Pannon Egyetem Georgikon Kar, Növénytermesztéstani és Talajtani Tanszékén nagy hagyományokkal rendelkező, már több évtizede folyó földminősítési alapkutatásokhoz. A földminősítési kutatások során született eredményekkel kapcsolatosan több olyan kérdés merült fel, amelyek tisztázása eddig még nem történt meg. Megoldandó feladatként jelentkezett többek közt, hogy az országos összesítésben nem jelentős területi arányt elfoglaló, de egy-egy tájra vagy termőhelyre jellemző talajváltozatokra a becsült átlagos termékenység értékek — mintaterületi adatbázisok növénytermesztési- és talajtani információinak felhasználásával — pontosításra kerüljenek.

A termékenységi vizsgálatainkat a Dél-Alföldön, a Tisza-Maros közén elhelyezkedő, zömében nagy agyagtartalmú csernozjom és réti talajváltozatokon végeztük. A termékenységi becslésekhez a mintaterületek rendelkezésre álló talajinformációit (1:10.000 léptékű üzemi és földminősítési genetikus talajtérkép, 1:25.000 Kreybig-féle átnézetes talajismereti térképek), illetve földművelési egység (tábla és résztábla) szintű, hosszú idősoros mért terméseredményeit használtuk fel. A számítások során az Agrokémiai Információs és Irányítási Rendszer (AIIR) adatbázis többéves (1985–1989) terméshozamaiból becsült átlagos talajváltozati termékenység értékeket korrigáltuk a mintaterületek talajféleségein (talajfoltjain) mért terméseredményekkel, a számításokhoz iterációs módszert használtunk.

A dél-alföldi mintaterületeken kidolgozott módszer lehetőséget nyújt arra, hogy a hazai földértékelés majdani megújításakor a begyűjtött különböző talajtérképi- és talajadatbázis információk, valamint a többéves termés adatsorok alapján egyes talajtaxonómiai egységekre pontosítsuk, illetve az eddig még hiányzó talajváltozatokra kiegészítsük a földminőséget kifejező mutatószámot.

A mintaterületekre kapott eredmények arról tanúskodnak, hogy a becslési eljárás pontosítható az iterációs számítás peremfeltételeinek megválasztásával („A“ típusú helyett „B“ típusú becslés), illetve különböző szempontok szerinti csoportképzésekkel. A vizsgálataink során kapott nagyon eltérő becslési megbízhatóság értékek arra hívják fel a figyelmet, hogy a földművelési egységek termékenységi viszonyait csak részben tudjuk modellezni és magyarázni az egyes talajváltozati foltok termékenységi viszonyaival.

A vizsgálat célja különböző bioszeneknek a talaj nitrifikációs folyamataira gyakorolt hatásának tanulmányozása volt. Kísérleteink során eltérő mennyiségű és típusú bioszénnel kevert talajt különböző hőmérsékleten vizsgáltunk. Az eredményeink alapján a legnagyobb különbségeket a nitrifikációs potenciálban a hőmérséklet eredményezte. Az alacsony hőmérséklet gátolta vagy nagymértékben lelassította a nitrifikációs folyamatokat. 20 °C valamint 30 °C hőmérsékleten a nitrát képződés hasonlóan alakult, kiemelve a nyári időszakban történő minimális bioszén hatást a nitrifikáló mikroorganizmusokra. így elmondható, hogy tavaszi időszakban a bioszén hatása a nitrifikáló baktériumokra a legkiemelkedőbb, 10 és 20 °C között. Magas hőmérséklet (30 °C) esetében a nettó nitrifikációs potenciál akár háromszorosára is megnőtt a 20 °C-os hőmérséklethez képest. Ugyanakkor elmondható, hogy a magas hőmérséklet negatívan befolyásolta a talajban lévő mikrobiális közösséget, kiemelkedően a CT bioszén esetében. A különbségeket a nitrifikációs értékekben a különböző bioszén típusoknál és mennyiségeknél egyaránt megfigyeltük. 2% bioszén talajhoz adásával szignifikáns különbségeket találtunk a kontroll kezeléshez képest, viszont a nagyobb mennyiségű bioszén hozzáadás hatása már nem volt szignifikáns egymáshoz viszonyítva. A bioszén típusok közül a PY típusú bioszén eltérő mennyiségei mutatták a legkisebb változást a nitrát képződésben.

Munkánkat az OTKA PD-116157 kutatási projekt támogatta a Bolyai János Kutatási Ösztöndíj mellett. Külön köszönet Mózes Mariann, Bányász Ágnes és Dencső Márton részére az anyag előkészítésében és laboratóriumi vizsgálatokban nyújtott segítségükért.

Mészlepedékes csernozjom vályogtalajon beállított szabadföldi kísérletben vizsgáltuk a N, Cu és Mo elemek közötti kölcsönhatásokat 1994-ben zab növénnyel. Termőhely talaja a szántott rétegben 3% humuszt, 5% körüli CaCO₃-ot és 20% körüli agyagot tartalmazott. Talajelemzések alapján a terület jó Ca, Mg, K, Mn, kielégítő Cu, valamint gyenge-közepes P és Zn ellátottságú volt. A talajvíz 13–15 m mélyen található, a terület aszályérzékeny. A kísérletet 4N × 3Cu = 12 kezelés × 3 ismétlés = 36 parcellával állítottuk be osztott parcellás (split-plot) elrendezéssel. A N 0, 100, 200, 300 kg·ha⁻¹, a Cu 0, 50, 100 kg/ha adagokat jelentett Ca-ammóniumnitrát, illetve CuSO₄ formájában. A kísérlet 5. évében a 15 m hosszú parcellákat megfeleztük és 1 m-es úttal elválasztottuk. A kísérlet sávos split-plot elrendezésűvé vált 4N×3Cu×2Mo = 24 kezelés × 3 ismétlés = 72 parcellával. A 48 kg·ha⁻¹ Mo-t (NH₄)₆Mo₇O₂₄×4H₂O formában alkalmaztuk. Főbb eredmények:

— Az aszályos évben mindössze 137 mm eső esett a zab 140 napos tenyészideje alatt. A N-trágyázásra a kontrollon mért 3,8 t·ha⁻¹ szemtermés 2,1 t·ha^{− 1}-ra zuhant. A Cu és a Mo kezelések a terméstömeget nem befolyásolták, hasonlóan a korábbi évekhez.

— A N-bőséggel emelkedett a N, Ca, K, P, S, Mg, Ni koncentrációja a bokrosodáskori hajtásban, aratáskori szalmában és szemben egyaránt, míg a Na és Ba mennyisége visszaesett aratás idején.

— A Cu beépülését mind a Cu, mind a N kínálata serkentette. A fiatal hajtás Cu-tartalma a pozitív NxCu kölcsönhatás nyomán megháromszorozódott. A Ntrágyázás kifejezettebben növelte a Cu-tartalmat, mint a Cu-trágya.

— A két évvel korábban adott 48 kg·ha⁻¹ Mo-adag nyomán a zab vegetatív részeinek Mo-koncentrációja két nagyságrenddel dúsult és a magban is többszörösére nőtt. A termés állati fogyasztásra alkalmatlanná vált.

— Az 1 t szem + a hozzátartozó melléktermés fajlagos elemtartalma 30 kg N, 36 kg K2O, 11–13 kg P₂O₅, 11–14 kg CaO, 4–6 kg MgO mennyiségnek adódott. A N túltrágyázás okozta depresszió (kis termések) miatt az elemtartalom megnőtt (betöményedett) a növényi szövetekben. Az extrém nagy CaO és MgO fajlagos értékek létrejöttéhez a meszes, Ca és Mg elemekben gazdag termőhely is hozzájárulhatott.

A középső bronzkori (ca. 2000/1900—1500/1450 cal BC) Vatya-kultúra erődített, több rétegű tell-településekből, változó méretű és jellegű nyíltszíni telepekből álló településhálózatainak talajtani és földtani képződményei egyaránt értékes elemei kulturális és természeti örökségünknek. Az ún. „földvár“ talajtani és környezettörténeti jelentősége abban áll, hogy eltemetett talajokat, illetve az emberi megtelepedés eredményeképpen létrejött és módosult antropogén üledékrétegeket rejtenek. Ezek vizsgálata környezettörténeti, illetve az emberi környezetalakítással kapcsolatos következtetéseknek nyitnak teret.

„Kakucs—Turján mögött“ lelőhely a Kiskunsági-homokhát, a Pesti hordalékkúp-síkság, illetve a Pilis—Alpári-homokhát találkozásánál fekszik, közvetlenül az ócsai Turjánvidék szomszédságában. A térképező talajtani fúrás eszközének alkalmazásával lehetőségünk nyílt arra, hogy feltérképezzük a bronzkori település talajtani, illetve sekélyföldtani viszonyait. Ennek érdekében egy olyan nagyfelbontású és célzott fúrási tervet dolgoztunk ki, amely amellett, hogy alkalmas a terület részletes és pontos talajtani, üledéktani és rétegtani viszonyainak feltérképezésére, segíti a régészeti lelőhely fejlődéstörténetének, illetve tafonómiájának megértését is.

A nagyfelbontású térképező fúrással, helyszíni talajvizsgálati módszerekkel, valamint alapvető laboratóriumi mérések elvégzésével meghatároztuk és leírtuk a lelőhelynek a fedő talajképződmény alatti antropogén hatásra kifejlődött és módosult talajainak, valamint üledékeinek vertikális és horizontális kiterjedését. Ennek keretében vizsgáltuk a hármas tagolású lelőhely kerítőárkainak betöltését. Eredményeink arra utalnak, hogy a közel 4–4,5 méteres mélységű egykori árkok a korabeli felszíni talajtakaróra jellemző nagyobb humusz és szerves anyag tartalmú rétegekkel töltődtek fel. Emellett, olyan — a fokozatos betöltődés morfológiai jegyeiként meghatározott — (mikro)rétegeket is sikerült felismerni a bolygatatlan fúrómagokban, amelyek a vízzel időszakosan feltöltődött árkokban rakódhattak le.

A nagyfelbontású térképező fúrással végzett felmérés alapján sikerült megrajzolni egy homok textúrájú talajtani környezetben elhelyezkedő és ebben fejlődő, majd pusztuló lelőhely rétegtani viszonyait, illetve lehetséges fejlődéstörténetét.

The forms and stocks of secondary carbonate accumulations and the distribution of secondary carbonate content were investigated in 20 soil profiles from Nagy-hegy, Tokaj. The secondary carbonate content varied to a great extent under different lithological conditions. The frequency of carbonate crusts coating the coarse fragments to a thickness of 1–7 mm was especially conspicuous. In selected profiles the amount of secondary carbonates was analysed separately for three carbonate pools: in the fine earth (<2 mm), in carbonate crusts and other concentrations, and in the skeletal part of the soils (dominantly dacite blocks and boulders). In one profile a calculation was made of the calcium carbonate stocks (in kg m⁻²) in the separate fractions of the fine earth, the skeletal fraction and the carbonate crusts and concentrations. The values obtained for the distinct soil horizons were then summed for the whole profile above the continuous hard rock.

The loess deposits can be regarded as the primary source of calcium carbonate, but many types of secondary carbonate accumulations occurred in places where the loess deposits were completely eroded or the original surface of the soil was only preserved on terraces with retaining walls. The results suggest that the highest accumulation of calcium carbonate occurs in profiles where loess, redeposited loess or colluvial deposit covers weathered volcanic rocks (pyroxene dacite), resulting in lithological discontinuity.

The carbonate crusts consisted of 55–96 % (m/m) CaCO₃, and the coarse fraction (dacite boulders and blocks) also had a higher calcium carbonate content (5–10 % m/m) than the non-weathered pyroxene dacite. The calcium carbonate stocks in Calcic accumulation horizons proved to be 2.5 times higher than in the overlying soil horizons.

The accumulation forms of carbonates in the soil profiles and the lack of loess deposits on the top of the soil profiles suggest that the calcium carbonate was accumulated in the transitional zone between the loess and the weathered volcanic rocks. This appears to have taken place under humid climatic conditions, unlike the recent climate, and can thus be regarded at least partially as the result of paleoecological processes.

Munkánk során tenyészedény-kísérlettel teszteltük az elektromos gyökérkapacitás (EC) mérés alkalmazhatóságát szójafajták gyökérnövekedésének és szárazságtűrésének in situ vizsgálata céljából. A kontroll és a szárazságstressznek kitett növények EC-jét rendszeresen mértük, végül biomasszájukat destruktív eljárással meghatároztuk.

Az EC mérésével jól detektálható volt a fajták eltérő gyökérnövekedési dinamikája és biomassza-produkciója. Az EC — fajtától és kortól függő intenzitással — a virágzás kezdetéig folyamatosan emelkedett, majd közel állandóvá vált. A fajták EC-je és gyökértömege szoros korrelációt mutatott a kontroll (R²=0,844) és a szárazságkezelt (R²=0,936) növényeknél egyaránt. A vízhiány 28,8–50,5%-kal csökkentette az egyes fajták EC-jét, ami összhangban állt azok hajtástömegeinek 25,5–49,1%-os, és levélfelületeinek (transzspirációjának) 23,6–51,5%-os csökkenésével, ugyanakkor több fajtánál lényegesen meghaladta a gyökértömegben mutatkozó veszteséget (12,6–47,3%). Ennek oka, hogy a szárazság hatására nőtt a gyökér/hajtás arány (3,9–21,9%-kal), ezért csökkent az egységnyi gyökértömegre eső (fajlagos) vízfelvétel, így a fajlagos EC is. Mindezt alátámasztotta az EC-gyökértömeg regressziós egyenes meredekségének csökkenése (kontroll: 0,437 nF/g gyökér; szárazságkezelt: és 0,317 nF/g gyökér). Megállapítható, hogy az EC a teljes gyökérrendszer felvételi aktivitását jelzi, így — a gyökértömeggel szemben — funkcionális mutatója is a gyökérzet aktuális állapotának.

Eredményeink alapján az EC mérése hatékony módszer a gyökérnövekedési dinamika fajtaspecifikus különbségeinek vizsgálatára, valamint a környezeti hatások okozta biomassza-veszteség becslésére. Az in situ eljárás a hagyományos technikák mellett az agrártudományi kutatások számos területén (pl. fajtaszelekció, stressztűrés-vizsgálatok) haszonnal járhat.