Earth and Environmental Sciences

Kategória típusú talajtérképek térbeli felbontásának javítására (leskálázására) adatbányászati módszerként osztályozó fákat alkalmaztunk. A feladat elvégzését az indokolta, hogy bizonyos tematikus talajtérképek nem állnak rendelkezésre a megkívánt léptékben. A számos előnnyel bíró döntési fák felhasználhatók többek között létező talajtérképekben foglalt talaj-táj modellek megértésére, a felvételezési, szerkesztési szabályok utólagos formalizálására. A feltárt, döntési szabályokba foglalt összefüggések pedig nagy felbontású környezeti segédváltozók segítségével térbelileg finomított térképek előállítását teszik lehetővé. Ezen segédváltozók között speciális szerepet töltenek be a nagyobb térbeli felbontású, de eltérő tematikájú talajtani információk. A szintetizáló munka eredményeként született Agrotopográfiai térképek agroökológiai egységei döntően a Kreybig-féle talajfelvételezés adataira alapozva, a Kreybig térképek talajfoltjainak térbeli és tematikus generalizálásával jöttek létre. A Kreybig mintázat jelentős információtartalommal bír ezek heterogenitására vonatkozóan, csakúgy mint a talajképződésben jelentős szerepet betöltő domborzati viszonyokat nagy léptékben jellemző domborzat modellek.Az ország teljes területére elérhető AGROTOPO és DKTIR (Digitális Kreybig Talajinformációs Rendszer) adatbázisok, illetve digitális domborzat modellek révén hatalmas potenciál áll rendelkezésre, mely lehetőségek integrált kiaknázásával számos kategória típusú tematikus talajtérkép leskálázására nyílik lehetőség. Ezek közül kettőt mutattunk be részletesebben:

1. (i) Az Országos Területrendezési Terv Kiváló Termőképességű Területeinek országos léptékű lehatárolásához az AGROTOPO talajértékszám kategória térképét skáláztuk le döntési fák segítségével.
2. (ii) Az öntözés tervezését szolgáló nagyléptékű térképezési módszertan digitális implementálásának feltétele a talajok genetikus osztályozásának ismerete 1:25.000- es léptékben. Egy belvízöblözet területére az AGROTOPO genetikus típus fedvényét skáláztuk le a DKTIR és természetesen egyéb környezeti segédváltozók, illetve osztályozó fák felhasználásával.

Magyarországon a robbanóanyaggal és lőszerszármazékokkal szennyezett területek kármentesítése környezetvédelmi és nemzetgazdasági érdek. Egy hazai lőtérről, illetve lőszer-megsemmisítő telepről vett talajban 900 mg·kg⁻¹ ólom- és 133 mg·kg⁻¹ rézszennyeződést mértünk. A fitoextrakció célja, hogy a növényi szervekbe helyezzük át a nehézfémeket, lecsökkentve ezzel a mobilis, toxikus elemkészletet a szennyezett talajokban. Megvizsgáltuk, hogy egy lőszerszármazékokkal szennyezett talajba, illetve ólommal mesterségesen elszennyezett talajba kijuttatott kelátképzőszerekkel (EDTA, EGTA, citromsav) indukálható-e, megnövelhető-e a növényi szervek Pb- és Cu-akkumulációja?Tenyészedény-kísérletünkben kukoricát neveltünk a fenti ólommal és rézzel elszennyezett lőtéri talajon, illetve a közelben gyűjtött szennyezetlen talajt mesterségesen szennyeztük el 100 mg·kg-1 ólommal. Míg a kontroll (kelátképzővel nem kezelt) szennyezett talajon fejlődő kukorica gyökerében 554 μg·g⁻¹ ólom volt mérhető, addig az EDTA hatására a gyökerekben 4611 μg·g⁻¹-ra (több mint nyolcszorosára), a hajtásokban pedig 158-ról 302 μg·g⁻¹-ra (91%-kal) nőtt az ólomkoncentráció. Mindkét változás statisztikailag szignifikánsnak bizonyult. Az EGTA a Cufelvételt serkentette; a kontrollkultúrák gyökerében 516 μg·g⁻¹, a kezelt kultúrákban viszont 1063 μg·g⁻¹ értéket mértünk (ez kétszeres szignifikáns növekmény). A hajtásokban 69%-kal, 29,9-ról 50,7 μg·g⁻¹-ra emelkedett a réztartalom, ez azonban nem bizonyult statisztikailag szignifikánsnak. A citromsav az ólom hajtásokba történő áthelyeződését nem indukálta, rézfelvétel-serkentő hatása csak a gyökerekben volt szignifikáns.Tenyészedény-kísérleteink alapján kijelenthető, hogy elsősorban az EDTA, illetve részben az EGTA a talajba kijuttatva mobilisabbá, könnyebben felvehetővé teszi az ólmot és a rezet, elősegítve ezzel e két toxikus elem növényekben történő akkumulációját. Szabadföldi körülmények között is feltételezhető, hogy a növények betakarításával a toxikus elemek egy része eltávolítható a szennyezett talajból.

A gabonafélék táplálkozásunkban fontos szerepet töltenek be, ezáltal hozzájárulnak többek között napi ásványianyag- és fehérjefelvételünkhöz. Jelen dolgozat egyik célja volt annak vizsgálata, hogy hogyan változik az ásványianyag- és fehérjetartalom a búza termésében az eltérő termőhelyek hatására. Ennek során megfigyeltük a K, P, S, Mg, Ca, Fe, Mn, Zn, Cu, Sr és a fehérje mennyiségi alakulását az egységes Országos Műtrágyázási Tartamkísérletek (OMTK) öt kísérleti helyéről (Karcag, Kompolt, Iregszemcse, Nagyhörcsök és Putnok) származó búzaszem- és lisztmintákban, majd összehasonlítottuk a kapott eredményeket. Ezek a termőhelyek eltérő klimatikus viszonyokkal, és különböző talajtípusokkal rendelkeznek. A mintavétel 2005-ben történt, amely csapadékos év volt. A minták elemtartalmának meghatározása induktív csatolású plazma tömegspektrométerrel történt. A méréseket a minták oldatba vitele előzte meg HNO₃-H₂O₂-os nedves roncsolás formájában. A fehérjetartalmat Khjeldal módszerrel határoztuk meg. A kezelések hatásának szignifikanciáját SPSS for Windows 13.0 segítségével, egytényezős varianciaanalízissel (One-Way ANOVA) állapítottuk meg, a post hoc analízis során Duncantesztet alkalmaztunk. A statisztikai analízis eredménye szerint az eltérő termőhelyekről származó teljes szemminták K-, P-, S-, Mg-, Ca-, Fe-, Mn-, Zn-, Cu-, Sr- és fehérjetartalmuk tekintetében egymástól szignifikánsan elkülönültek (P<0,05), viszont a belőlük készült lisztek S-, Fe- és Sr-koncentrációja között nem találtunk szignifikáns különbséget. Az ásványi alkotók mennyisége a teljes szemben minden elem esetében többszöröse volt a lisztekének, így a mag 2,5-szer annyi (252%) káliumot, háromszor annyi foszfort és kalciumot (299%), közel 1,5-szer annyi (141%) ként, körülbelül ötszörös mennyiségű magnéziumot (492%), vasat (504%) és mangánt (486%), több mint négyszer annyi cinket (435%), 2,5-szer több (247%) rezet és 5,5-szer annyi (546%) stronciumot tartalmazott, mint a lisztek, továbbá a teljes szemben a fehérjetartalom közel 1,5-szerese (144%) volt a lisztekének.A munkát a KTIA_AIK_12-1-2012-0012 számú projekt is támogatta.

Műtrágyázási kísérletünk 36. évében, 2009-ben vizsgáltuk az eltérő N-, P- és Kellátottsági szintek és kombinációik hatását a réti csenkesz (Festuca pratensis) vezérnövényű, nyolckomponensű pillangósnélküli gyepkeverék kilencedik évének termésére, ásványi elemtartalmára és elemfelvételére. A termőhely talaja a szántott rétegben 3% humuszt, 3–5% CaCO₃-ot és 20–22% agyagot tartalmazott, N és K elemekben eredetileg közepesen, P és Zn elemekkel viszonylag gyengén ellátottnak minősült.A kísérlet 4N×4P×4K = 64 kezelést×2 ismétlést = 128 parcellát foglalt magában. A talajvíz 13–15 m mélyen helyezkedik el, a terület aszályérzékeny. Az 1. kaszálás idejéig (május 26-ig) a terület 119 mm, a 2. kaszálás állománya 124 mm csapadékot kapott augusztus 12-ig, tehát a 2,5 hónapos tenyészidő alatt, amikor a napi maximum hőmérséklet általában 30 °C körül vagy felett volt.A főbb eredményeket az alábbiakban foglaljuk össze:

1. — A 36 éve trágyázatlan kontrollon 0,8 t·ha⁻¹, a bőségesen trágyázott NPK-kezelésben 6,4 t·ha⁻¹ szénahozam termett a két kaszálással. Az őszi kaszálás átlagos szénatömege a májusi első kaszálás átlagos szénatermésének 63%-át tette ki. Döntőnek a N, illetve a N×P kölcsönhatások bizonyultak. Terméscsökkenést a legnagyobb PK-ellátottság, ill. N-adag sem okozott.
2. — A javuló N-kínálattal az 1. kaszáláskor a N, NO3-N, Mn, Zn, Ba és Cu; a P-kínálattal a P, S és Sr; a K-kínálattal a K koncentrációja emelkedett a szénában. Mérséklődött viszont a N-trágyázás nyomán a K, P, B és Mo; a P-trágyázás hatására a NO₃-N, Zn és Mo; a K-kínálattal a Ca, Mg, Na, Sr és Cr kationok mennyisége.
3. — A N 1,05–1,86%, a K 0,55–1,52%; a Ca 0,45–0,65%; a P 0,13–0,34%; a Mg 0,13–0,22%; a Na 0,02–0,23%, a NO₃-N 52–405 mg·kg⁻¹, a Zn 12–24 mg·kg⁻¹, a Sr 11–23 mg·kg⁻¹, a Mo 0,3–2,1 mg·kg⁻¹, a Cr 0,2–0,4 mg·kg⁻¹ tartományban változott a N×P, ill. N×K kezelések nyomán az 1. kaszálás idején.
4. — A gyepszénába épült elemek mennyisége az 1. kaszáláskor a kezelések függvényében az alábbi minimum-maximum értékeket mutatta: 5–60 kg N, 7–37 kg K, 2–16 kg Ca, 1–5 kg P és S, 1–4 kg Mg, 0,1–3,4 kg Na, 5–58 g Sr, 7–49 g Zn, 1–2 g Mo hektáronként. Hasonló felvétel jellemezte a 2. kaszálás elemtartalmát, ill. elemfelvételét is.
5. — A 2. kaszálás idején a kisebb termésben a vizsgált elemek átlagos koncentrációja 20–50%-kal dúsult a szénában, összevetve az 1. kaszáláskorival. A N-trágyázás a széna N- és NO₃-N-, a P-trágyázás a P- és Sr-, a K-trágyázás a K-tartalmát növelte. Egyéb elemek mennyisége általában mérséklődött az NPK-terheléssel. A felvett elemek mennyisége az 1. kaszáláskor mérthez viszonyítva a Na és Ni esetében átlagosan 25–30; a K, Ca, Al, S, Cu és Mo elemeknél 50–70; míg a N, Ca, Mg, Sr, Ba, B és Zn esetében (melyek jobban dúsultak az elöregedő szénában) 70–90%-ot tett ki.

Az Országos Műtrágyázási Tartamkísérletek (OMTK) tizenkét NPK kezeléskombinációjában, kilenc termőhelyen vizsgáltuk az NPK-trágyázás hatását az őszi búza és a kukorica termésére és a talajok 0,01 M CaCl₂-oldható tápelemtartalmára. A termőhelyek: Bicsérd (BI), Hajdúböszörmény (HA), Iregszemcse (IR), Karcag (KA), Keszthely (KE), Kompolt (KO), Mosonmagyaróvár (MO), Nagyhörcsök (NA), Putnok (PU). Az NPK kezelések: 000, 101, 111, 121, 201, 220, 221, 222, 331, 341, 421, 441. A N- és P-kezelések a kódoknak megfelelően 50 kg N, ill. P₂O₅·ha⁻¹, a K-adagok 100 kg K₂O·ha⁻¹ hatóanyag-mennyiséggel növekszenek. Az őszi búza termésadatok a 23., 24., 27., 28. és 31. évi kísérletekből, a kukoricatermések a 25., 26., 29. és 30. évből származnak.Az NPK-kezelések jelentősen növelték az őszi búza és a kukorica öt-, illetve négyéves átlagtermését, szignifikáns különbségek jöttek létre a termőhelyek átlagában. Az NPK-kezelések különböző érvényesülése az egyes termőhelyeken az eltérő ökológiai viszonyok, köztük a különböző eredeti tápelemtartalom és szolgáltató képesség következménye.Az NPK-kezelések hatására a talajok 0,01 M CaCl₂-oldható tápelemtartalma is jelentősen változott. A növények tápelemigényét meghaladó kezelések tartamhatásaként tápelem-felhalmozódás igazolható mindhárom tápelem esetében. A növények szükségletét meghaladó N-adagok, a karbonátos talajokat és a nagy agyagtartalmú kompolti (KO) talajt kivéve csökkentették a talaj pH-t. A másodfokú görbék az őszi búza ötéves termésátlaga és a 0,01 M CaCl₂-ban mért összes-N, P- és K-tartalom közötti összefüggéseket szemléltetik termőhelyenként.A legnagyobb kezeléshatások azokon a talajokon igazolhatók, melyeken a kontroll 0,01 M CaCl₂-oldható összes-N értéke kisebb, mint 5–10 mg·kg⁻¹. A 15,0 mg·kg⁻¹ érték felett altalaban nem érvényesült a nitrogén termésnövelő hatása. Kivételt képez a tápanyagban gazdag, hajdúböszörményi nem karbonátos réti talaj. A foszfor termésnövelő hatása 2,0 mg P·kg⁻¹ érték felett — a karbonátos réti talaj kivételével — általában nem érvényesül. Az összefüggéseket jellemző R² meghatározottsági tényezők a legkisebbek az őszi búza és a talaj 0,01 M CaCl₂-oldható K-tartalma között, ami az egyéb tényezők nagyobb szerepére utal.A bemutatott eredmények igazolják, hogy a 0,01 M CaCl2-oldható N-, P- és Kfrakciók alkalmasak a tápanyaghiány és -felesleg jellemzésére. Egyben igazolják, hogy az eltérő ökológiai viszonyok között nagyobb terméskülönbségek jöhetnek létre, mint a kezelések hatására. A környezetkímélő tápanyag-gazdálkodás megköveteli a tápanyagok eltérő érvényesülésének figyelembevételét.A termésadatok átengedéséért köszönet az OMTK Hálózati Tanács elnökének, titkárának, és valamennyi kísérletfelelősnek.

Mészlepedékes csernozjom vályogtalajon, az MTA ATK TAKI Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén (Mezőföldön) vizsgáltuk a K, B és Sr elemek közötti kölcsönhatásokat a kísérlet 11. évében, 1998-ban mák növénnyel.Az alaptrágyázás általában 100–100 kg N és P₂O₅·ha⁻¹·év⁻¹ volt, amelyet 25%-os pétisó és szuperfoszfát formájában adtunk ki. A K-szinteket megismételt 0, 1000, 2000 kg K₂O-, a B-szinteket megismételt 0, 20, 40, 60 kg B-, a Sr-szinteket 67 kg Sr hektáronkénti adaggal állítottuk be. Műtrágyaként 60%-os KCl-ot, 11%-os bóraxot és 33%-os SrCl₂·6H₂O sót alkalmaztunk. Főparcellánként három K-kezelés, alparcellánként négy B-kezelés, al-alparcellánként két Sr-kezelés szolgált, 24 kezeléssel×3 ismétlésben = 72 parcellával, osztott parcellás elrendezésben.A kisérlet béallításakor (1987 őszén) a szántott réteg 5% CaCO₃-ot, 3% humuszt, 20% agyagot tartalmazott. A pH(H₂O) 7,8; a pH(KCl) 7,3; az AL-oldható K₂O es P₂O₅ 180–200 es 100–120, a KCl-oldhato Mg 110–150, a KCl+EDTA-oldható Mn 60–80, a Cu és Zn 1–2, valamint a B 0,7 mg·kg⁻¹ értékkel volt jellemezhető. A termőhely kielégitő K-, Ca- és Mg-; közepes N- és P-; valamint gyenge Zn- és Cu-ellátottságu. A talajvíz szintje 13–15 m mélyen található, a terület aszályérzékeny. Az átlagos középhőmérséklet 11 °C, az éves csapadékösszeg 400–600 mm közötti, egyenetlen eloszlással.A Kompolti M fajtájú mákot 1998. március 16-án vetettük el 45 cm sortávolságra, 1–2 cm mélyre. A kísérletben végzett agrotechnikai műveletekről és a vonatkozó módszertani megfigyelésekről az 1. táblázat ad áttekintést.A főbb megállapítások, levonható következtetések:

1. — Ebben a kedvező csapadékellátottságú évben a kezeléshatások elmaradtak. Az aratáskori szár 3,4, a tok 1,1, a mag 1,6 t·ha⁻¹ tömeget adott, a mák összes légszáraz föld feletti biomassza tömege 6,1 t·ha⁻¹ mennyiséget tett ki.
2. — A bórtrágya hat év után sem mosódott a mélyebb talajrétegekbe. A sekélyen gyökerező mák szerveinek B-tartalma a többszörösére nőtt a B-terheléssel. Mérséklődött ezzel egyidejűleg a szár és a tok Ca- és Mg-koncentrációja. A K-trágyázás emelte a szár és a tok K-, illetve csökkentette a Mg %-át. Igazolható volt a hat évvel korábban adott 67 kg Sr·ha⁻¹ Sr-trágyázás hatása is a mákszervek emelkedett Srtartalmában.
3. — Az 1 t mag és a hozzá tartozó melléktermés fajlagos/egységnyi elemtartalma 79-41-114-109-20 = N-P₂O₅-K₂O-CaO-MgO kg·t⁻¹ mennyiségnek adódott. Hasonló fajlagos értékeket mértünk korábbi kísérleteinkben is, melyek a hazai szaktanácsadásban ajánlott N, P és K fajlagosokat átlagosan mintegy kétszeresen, a Ca és Mg fajlagosokat 5–6-szorosan múlják felül. Javasoljuk a hazai szaktanács revízióját.

A talaj szén-dioxid kibocsátását, valamint általában véve a talaj szénkészletének változásait az utóbbi időben jelentős tudományos érdeklődés kíséri a klímaváltozással mutatott szoros összefüggésének köszönhetően. A mezőgazdasági művelés alatt álló talajok az okszerű gondozásnak betudhatóan lehetőséget biztosítanak a talaj szénveszteségének csökkentésére vagy a szénmegkötő képesség növelésére, amelylyel párhuzamosan javul a talaj minősége. A megfelelő kezelési módok fejlesztéséhez nélkülözhetetlen a talajlégzés mechanizmusainak megismerése, valamint a talajlégzést befolyásoló biotikus és abiotikus tényezők megváltozására adott válaszának vizsgálata, melynek során elengedhetetlen a legkorszerűbb módszerek alkalmazása.Jelen tanulmányban a talajrespiráció laboratóriumi mérésének módszertanát vizsgáljuk. Vizsgálatainkban két célt tűztünk ki: 1. a talajbolygatás emissziómérésre gyakorolt hatásának felmérését és annak kiküszöbölését, 2. a talajnedvesség hatásának vizsgálatakor biztosítani a különböző fizikai féleségű talajok összevethetőségét.A kísérleti eredmények értékelése után a bolygatatlan talajminták vizsgálatát ajánljuk, amelyek jóval megbízhatóbb adatokat szolgáltatnak a talajlégzésől, mivel a talajszerkezet a lehető legkevésbé változik meg. Vizsgálataink alapján azt is megállapítottuk, hogy a különböző fizikai féleségű talajok esetén a talaj CO₂-kibocsátásának értékelésekor az eredmények összehasonlíthatósága érdekében a talaj vízpotenciált ajánlott használni a térfogatszázalékos talajnedvesség-tartalom helyett.Tóth Eszter publikációt megalapozó kutatása a TÁMOP 4.2.4.A/2-11-1-2012-0001, Gelybó Györgyié a TÁMOP 4.2.4.A/1-11-1-2012-0001 számú Nemzeti Kiválóság Program — Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése országos program című kiemelt projekt keretében zajlott. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. A kutatás szakmailag kapcsolódik az Országos Tudományos Kutatási Alap (OTKA K101065 és OTKA K104816) projektjeihez.

Eredményeink alapján megállapítottuk, hogy a barlangi üledékek részben eredetük, részben a bennük lezajló folyamatok alapján talajnak tekinthetők. A barlangi talajok sokszor sekélyek, közvetlenül a szilárd kőzeten helyezkednek el. Általában rétegzettek, a rétegek egymástól elkülönülnek, öntés eredetűek. Szervesanyagtartalmuk a behordott anyagoktól függ, gyakran jelentős mennyiségű lebomlatlan szerves hordalékot, üledéket tartalmaz, amire alapozva nagyon intenzív talajélet alakul ki, ami a talaj szerkezetében is felismerhető és néhol vermic tulajdonságokat is létrehozhat. Fizikai félesége nagyon változatos, az agyagtól a durva kavicsos homokig minden frakció megtalálható.A talajok anyaga szinte 100 százalékban meszes, mely mész másodlagos eredetűnek tekinthető, mennyisége pedig legalább 2%. Ebből következően a pH értékei a semleges és a 8,5 értékek között szórnak, többnyire a 8-as érték körül csoportosulva. Ritkán a glejesedés is megjelenik, elsősorban a lefolyástalan üledékgyűjtőkben, amin a víz nem folyik át és nem tud oldott oxigéntartalmában felfrissülni. A nagy oldott oxigéntartalommal jellemzett ún. „oxy-aquic” állapotban nem redukálódik a vas, a glejesedés nem indul el.Talajtani szempontból a barlangi üledékek nagyon változatos képet mutatnak. Bennük azonban a lerakódási rétegzettségen túl számos talajképződési folyamat is felismerhető, melyek sok tekintetben analógnak tekinthetők a felszíni folyamatokkal, ezért mindenképpen a talajok közé kell sorolni. Mindezek alapján a barlangi talajok a magyar osztályozás szerint elsősorban az öntés-, illetve a kőzethatású talajok közé sorolhatók be. A WRB szerint elsősorban a Fluvisolok és a Leptosolok referencia csoportjába osztályozhatók, a megvizsgált talajok alapján pedig jellemzőiket a leptic (epileptic), fluvic (ritkábban colluvic), vermic, calcaric, eutric, gleyic, esetleg mollic és rhodic minősítőkkel írhatjuk le.Az ásványtani vizsgálatok viszonylag kisszámú saját, illetve referencia mintája ellenére kijelenthető, hogy egyértelmű trendek voltak felismerhetők a barlangi üledékekben. A mintákat felszíni talajokhoz vagy kőzetekhez kötni a vízgyűjtő terület jelenlegi és történeti heterogenitása miatt nehéz. Ami viszont megállapítható volt az az, hogy a barlangi talajok ásványainak körülbelül felét kvarc ásvány alkotja - a fizikai féleség függvényében 38% és 73% között. Agyagásvány frakciójában viszont a szmektit-vermikulit társulások uralkodnak, nyolc mintából hét esetében a teljes frakció 80-90%-át alkotva. Ettől eltérő csak a Mexikói 2-es minta, ahol érdekes módon a frissnek tekinthető, viszonylag mállatlan, kilúgozatlan illit-muszkovit keveredik az erős mállást jelző kaolinittel. Ennek magyarázata valószínűleg az eltérő eredetű anyagok időben, vagy a mintavételezésnél történt egymásra rakódásával magyarázható, mely elmélet alátámasztása a későbbiekben további, részletesebb vizsgálatokat igényel.A munkát a „Kútfő” TÁMOP-4.2.2.-A11/1/KONV-2012-0049. jelű projekt és a határon átnyúló HUSK/1001/2.1.2/0058. számú projekt támogatta.