Earth and Environmental Sciences

Ismeretes, hogy trágyázás hatására a talaj agyagásványai megváltoztatják szerkezetüket. Továbbá az is, hogy az Alföld fiatal üledékein mérhető formális K-Ar „korok” legtöbbször mezozoosak. Azaz lényegében megőrizték képződésük korát, mely a lepusztulás, elszállítódás és lerakódás folyamán csak nagyon keveset változhatott. Következésképpen a talajműveléssel járó ásványátalakulás megváltoztatja a formális K-Ar korokat is. Ennek a valószínűsíthető effektusnak a kimutatására tettünk kísérletet annak reményében, hogy a K-Ar módszer alkalmassá tehető azoknak az elváltozásoknak az integrális mérésére, melyeket az agyagásványok képződésük óta elszenvedtek. E munka során biztató eredményeket értünk el, és sikerült körvonalaznunk a további megoldandó feladatokat. Kimutattuk, hogy:

1. A soha nem trágyázott erdő talaj agyagásványainak K-Ar „kora” idősebb a szomszédos, trágyázott nagyüzemi szántó agyagásványainak „koránál”. Az ismert mennyiségű NPK-val trágyázott talajok agyagásványai közül a nagyobb mennyiségű K-műtrágyát kapott talaj agyagásványain mutatható ki fiatalodás, mintha az effektusnak küszöbértéke lenne. A K-műtrágyát nem kapott talajok közül azok kora az „idősebb”, amelyek NP-trágyázásban részesültek. Ez a növényzet K-felvételével lenne magyarázható: ha a NP-trágyázás hatására a növényzet több káliumot vesz fel úgy, hogy a felvett kálium részben a rétegszilikátokból származik. Ebben az esetben a K-Ar kor akkor növekedhet, ha a kálium a ⁴⁰Ar(rad)-nál nagyobb arányban távozik az agyagásványokból. Ez lehetséges, mivel a ⁴⁰Ar(rad) keletkezésekor a bomlás visszalökődési energiájának segítségével a ⁴⁰Ar(rad) átjuthat az oktaéderes rétegbe.
2. A bemutatott 2. táblázat adatai szerint a K-Ar „kor” függ a szemcsemérettől, a kisebb szemcsék „fiatalabbak”. Ez a függés rendkívül hasonló a kisfokú metamorfitokon megfigyelthez. A fiatal üledékek nemcsak a kort, hanem annak a szemcsemérettől való függését is megőrizték a kisfokú metamorfózistól a talajképződésig eltelt idő alatt. A szemcseméret függés oka az illitesedés folyamatának elhúzódása az átalakuláshoz szükséges kálium lassú diffúziója miatt. Az üledékes kőzeten kialakult talaj szemcseméretét a szállítás és talajképződés során végbement aprózódás és mállás ugyanakkor tovább alakítják. Ha tehát a trágyázás hatására bekövetkezett változást kívánjuk vizsgálni, akkor alapvető követelmény, hogy a referenciának használt és a hozzá hasonlított talajból ugyanazt a szemcseméretet vizsgáljuk. Emiatt, a szemcsék összetapadását elkerülendő, kísérletet tettünk a szemcsék karbonátmentesítésére, továbbá a humuszsavak elroncsolására is.
3. A 3. táblázatban együtt tanulmányozhatók a kezeletlen mintákból és a karbonát- és humuszmentesített mintákból elválasztott ásványokon mért K, ⁴⁰Ar(rad) és koradatok. A karbonát- és humuszmentesítés hatására minden mintában dúsult a Kkoncentráció, a formális K-Ar kor szintén emelkedett, ami azt mutatja, hogy a minták illittartalma nőtt. Emellett azonban a kontrollhoz képest „fiatalodott kort” csak a 4. és 7. minta esetén észleltünk, e két minta közös vonása a K-tartalom nagyobb növekedése és a műtrágyaként hozzáadott kálium magas értéke; ez az eddigiek fényében nem meglepő. Érdekes viszont, hogy a káliumban leggazdagabb 10. minta kora nem csökkent érdemben. Ennek oka vélhetően az, hogy ez a talaj volt a legnagyobb mennyiségű NP-műtrágyával kezelve, ami megnövelhette a növényzet Kfelvételét is (vagy az NH₄-ion K-iont szorított ki), így az agyagásványok átalakítására kevesebb kálium maradt.
4. A módszer alkalmazása olyan referencia talaj használatát kívánja meg, ami eredetileg azonos volt a vizsgált talajjal, de trágyázásban nem részesült. Ezt a feltételt egy öreg erdő talaja teljesíti. Az öreg erdők ritkasága az Alföldön azonban korlátozza a módszer alkalmazhatóságát. Felvetődött a kérdés, hogy mivel a kálium nagyon gyorsan megkötődik, a mélyebb talajréteg nem használható-e referencia talajként? A formális K-Ar kor mélységfüggését a 4. táblázatban foglalt adatok egyértelműen mutatják, a mélységgel a formális kor nő. Ebben az esetben viszont nem különböztethető meg a K-műtrágya és az ősi növényzet feltalajban akkumulált K-hatása. A feltételezett effektus kimutatása után a mérési módszer kidolgozása további vizsgálatokat igényel, mindenekelőtt a mintaelőkészítés területén. A továbblépéshez nélkülözhetetlennek látszik az agyagásványminták XRD módszeres vizsgálata. Továbbá a szmektit, az I/S és az illit szétválasztásának, illetve dúsításának megkísérlése eltérő peptizálódásuk alapján, esetleg a kisebb méretű ásványok elválasztása centrifugálással.
5. Az alkalmazási lehetőségek közül fontos lehet az ásványátalakulás mértékének tanulmányozása a talajtípus és a művelés történetének függvényben; a növényzet milyenségének hatása az ásványátalakulásra; továbbá az alföldi folyók gátjai között a folyószabályozás óta leülepedett, azonos fekün képződött talajon a kor mélységfüggésének tanulmányozása, ami ebben az esetben lehetővé tenné a növényzet által felszínre szállított kálium mennyiségének és ásványátalakító hatásának elkülönített tanulmányozását.

Mészlepedékes csernozjom vályogtalajon, az MTA ATK TAKI Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén (Mezoföldön) vizsgáltuk a K, B és Sr elemek közötti kölcsönhatásokat oszi búzában. 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. Mutrágyaként 60%-os KCl-ot, 11%-os bóraxot és 33%-os SrCl₂·6H₂O sót alkalmaztunk. Foparcellánként 3 K-kezelés, alparcellánként 4 B-kezelés, al-alparcellánként 2 Sr-kezelés szolgált, 24 kezeléssel×3 ismétlésben = 72 parcellával, osztott parcellás elrendezésben.A kísérlet beállításakor (1987 oszén) 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 és P₂O₅ 180–200 és 100–120, a KCl-oldható 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 jellemezheto. A termohely kielégíto K-, Ca- és Mg-; közepes N- és P-; valamint gyenge Zn- és Cu-ellátottságú. A talajvíz szintje 13–15 m mélyen található, a terület aszályérzékeny. Az átlagos középhomérséklet 11°C, az éves csapadékösszeg 400–600 mm közötti, egyenetlen eloszlással.A fobb megállapítások, levonható tanulságok:

1. Ezen a káliummal és bórral egyaránt kielégítoen ellátott mészlepedékes csernozjom vályogtalajon trágyahatások a termésben nem jelentkeztek. Az elovetemény cirok kiszárította a talajt, a búza 9 hónapos tenyészideje alatt mindössze 234 mm csapadékot kapott. Ebben a száraz évben 3,0 t·ha-1 szalma- és 3,5 t·ha⁻¹ szemtömeg képzodött átlagosan.
2. A szalma és szem B-tartalmát a B- és K-trágyázás egyaránt közel a kétszeresére emelte, így a kontrollon mért B-tartalmak átlagosan a négyszeresére nottek. A Ktrágyázás ezen túlmenoen nagyobb K-, illetve mérsékeltebb Mg-tartalmakat eredményezett a szalmában. A Sr-trágyázással enyhén nott a szalma Sr-, illetve mérséklodött Na-tartalma.
3. A kicsi szalmatermés és az extrém nagy K-kínálat nyomán a szalma 4,22% K-tartalmat halmozott fel. Az 1 t szemtermés és a hozzátartozó melléktermés ún. fajlagos/egységnyi K-tartalma és Mg-tartalma több mint kétszeresen haladta meg a szokásosat, ezért félrevezeto lehet a szaktanácsadás számára.
4. A felvett K 90%-át, illetve a Sr 98%-át a melléktermés szalma halmozta fel.

Egy műtrágyázási kísérlet (35. évében, 2008-ban) vizsgáltuk az eltérő N-, P- és K-ellátottsági szintek és kombinációik hatását a réti csenkesz (Festuca pratensis) vezérnövényű nyolckomponensű pillangós nélküli gyepkeverék 8. évének termésére és ásványi elemtartalmára. A termőhely talaja a szántott rétegben mintegy 3% humuszt, 3–5% CaCO₃-ot és 20–22% agyagot tartalmazott, N és K elemekben közepesen, P és Zn elemekben 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. A kísérlet módszerét, beállításainak körülményeit és az előző évek adatait korábbi közleményeink taglalták. A kaszálás 2008. május 26-án történt.A főbb eredmények:

1. A 35 éve trágyázatlan kontrollon mért 0,9 t·ha⁻¹ szénatermést az együttes NPK-trágyázás 10 t·ha⁻¹-ra növelte. Döntőnek a N, illetve a N×P kölcsönhatások bizonyultak, de a javuló K-ellátás is 2 t·ha⁻¹ körüli szénatöbbletet eredményezett a nitrogénnel és foszforral egyaránt jól ellátott talajon. A kielégítő ellátottság a 150–200 mg AL-P₂O₅, ill. AL-K₂O·kg⁻¹ értékekhez köthető a szántott rétegben.
2. A nagy szénaterméshez köthető „optimális” összetételt az 1,8% körüli N- és K-, valamint a 0,2% körüli P-koncentráció jelezte növénydiagnosztikai szempontból. A kedvező N/P arány 8–12 közötti, a N/K 1 körüli tartományban volt. A N-trágyázás általában növelte, míg a K-trágyázás csökkentette a kationok beépülését. Érvényesült a nitrát-molibdenát, foszfát-molibdenát, a K-B és a P-Zn antagonizmus. A N×P kölcsönhatások eredőjeként a P 0,10–0,29%, a NO₃-N 100–2138 mg·kg⁻¹, a Mn 45–75 mg·kg⁻¹, a Zn 12–25 mg·kg⁻¹, ill. a Mo 0,3–1,3 mg·kg⁻¹ tartományban változott. A N×K kölcsönhatások függvényében 0,7–1,7% K, 0,3–0,6% Ca, 46–1653 mg·kg⁻¹ Na, 4–8 mg·kg⁻¹ B, és 2–4 mg·kg⁻¹ Cu szélsőértékeket mértünk. A Cu-hiányos széna a N-hiányos kezelésekben azonosítható, ahol a Cu/Mo arány 2–3 közötti. A kívánatos 10 körüli, vagy feletti Cu/Mo arány csak a bőséges NP-kínálattal állt elő.
3. A hektáronkénti elemfelvétel a kezelések függvényében az alábbi szélsőértékek között változott: N 7–141, K 15–131, Ca 4–36, P 2–14, S és Mg 2–11, és Na 0,1–11 kg·ha⁻¹. A termésekkel felvett mikroelemek mennyisége szintén tág határok között ingadozott a termés tömege és összetétele eredőjeként: Fe 54–430, Mn 42–540, Al 30–270, Zn 12–120, Sr 8–116, B 5–46, Ba 3–33, Ni 1–4, és Co 0,1–0,5 g·ha⁻¹.
4. A hektáronkénti egy tonna szénatermés képződéséhez a pillangósnélküli gyep a kísérlet átlagában 15 kg N, 13 kg K (15 kg K₂O), 1,7 kg P (4 kg P₂O₅), 4,4 kg Ca (6 kg CaO), 1,4 kg Mg (2,3 kg MgO) mennyiséget igényelt. A fajlagos elemtartalom adatai felhasználhatók a tervezett termés elemigényének számításakor a szaktanácsadásban.

Szabadföldi 22 éves, split-plot elrendezésű, 12 ismétléses P-utóhatás tartamkísérletünket az MTA TAKI Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén — foszforral eredetileg gyengén ellátott mészlepedékes csernozjom talajon — 0, 120, 240, 360, 480, 600 és 720 kg P₂O₅·ha⁻¹ feltöltő P-adagokkal 1972 őszén állítottuk be. A kísérlet első 8 évében őszi búza, a 9. évben köles, a 10–12. években lucerna, a 13. évben tavaszi árpa, a 14–22. években ismét őszi búza szerepelt jelzőnövényként. A kísérlet felépítése lehetőve tette, hogy az 1972 őszén kialakított „régi” P-szinteken (amelyek az utóhatás-kísérletet képezték), a műtrágya-P értékcsökkenését szabatosan megfigyelhessük az idő függvényében. Annak megállapítására, hogy a két-, négy-, hat-, nyolc-... húszéves utóhatás mekkora adagú frissen kiadott szuperfoszfát hatásával egyenértékű — a 12 ismétléses kísérlet párhuzamos parcelláit felhasználva —, a növekvő „régi” P-szinteken 1974-től 1990-ig kétévente 0, 40, 80 és 120 kg P2O5·ha-1 szuperfoszfátadaggal felültrágyáztuk a parcellákat. 1990-re így 36 különböző Pkezeléssel rendelkeztünk, és az ismétlések száma háromra csökkent.A feltöltő P-trágyázást követően négy éven keresztül erőteljesen csökkentek az AL-P-tartalmak, melyet hároméves egyensúly követett ezen a karbonátos, könnyű vályog, a foszfort gyengén megkötő csernozjom talajon. Ezt egy hároméves újabb, de már mérsékeltebb P-fixációs, majd újabb hatéves egyensúlyi szakasz követte.A 240, 480 és 720 kg P2O5·ha⁻¹ adagok utóhatásai négy, hat, illetve nyolc évig biztosítottak kielégítő, nagy termésszinteket lehetővé tevő P-ellátottságot az őszi búzának (1,2–1,5 t·ha-1 terméstöbbletek). Bár egyre alacsonyabb termésszinteken, de a P-trágyázás utóhatása a 9. és 20. évek között is mérhető volt.Az évek során a P-trágyázás utóhatásának „friss” P egyenértéke fokozatosan lecsökkent. A „régi” P-műtrágyázás „felezési ideje”, hatásának felére csökkenése 3–4 évre volt tehető. Mérsékelt övi, kontinentális klíma alatt a korábbi P-trágyázás utóhatásának csökkenését a növényi P-felvétellel és a P-műtrágya megkötődésével magyarázhatjuk.Az idő múlásával a P-mérleg szerint a talajban maradó műtrágya-P egyre kisebb része volt a növény számára felvehető, ill. AL-oldható formában, a vízoldható monokalcium-foszfátoknak egyre kevésbé oldható kalcium-foszfátokká való átalakulása, az egyre erőteljesebb P-megkötődés következtében. A P-műtrágyázás hatékonyságának vizsgálatakor tanulságos lehet a P-műtrágya érvényesülési %-ának ismerete is. A kísérlet 22. éve után az adott 240, 480 és 720 kg P₂O₅·ha⁻¹ P-adag 53, 43 és 36%-a érvényesült a P-kontroll (NK) parcelláknál mért P-felvételen (a talaj természetes P-szolgáltatásán) felül.A P-trágyázási terv készítése során a talaj P-ellátottságára, a foszfor megkötődését befolyásoló talajtulajdonságokra (kötöttség, pH, mészállapot stb.), ill. a Pműtrágya árára is tekintettel kell lennünk. A jelenlegi gazdasági környezetben még a foszfort kevésbé megkötő talajokon sem célszerű 2–3 évnél hosszabb időszakra Pelőretrágyázni.

Dolgozatunk célja a földtani kutatásokban rutinszerűen használt geofizikai eszközök talajtani alkalmazási eredményeinek bemutatása és értékelése.A mintaterület a tokaj-hegyaljai Mádi-patak vízgyűjtője, ahol a dominánsan riolittufa- andezit tömör talajképző kőzet megjelenésének mélységét geoelektromos mérésekkel állapítottuk meg. A fajlagos ellenállás és a gerjesztett polarizációs szelvénymetszetek jól mutatják a felső mállott, talajosodott összlet vastagságát.A geoelektromos mérési eredményeket fúrással ellenőriztük. A validálási pontokon kapott fúrási eredmények alátámasztják a geoelektromos módszerrel mért eredményeket. Az adatok további elemzésével, számítások alapján vizsgáltuk a domborzat — akár minimális értékű — görbültségi fokának és mértékének eróziós folyamatokban betöltött szerepét is. Ezáltal meghatározhatók a lejtőoldal lepusztult térszínei, illetve az akkumulációs területek.Megállapítható, hogy ez a geofizikai módszer lejtőoldali környezetben jól alkalmazható a talajtakaró vastagságának, illetve az erózió mértékének a mérésére.

Kutatásunk célja a víztartóképesség-függvény (VKF) paramétereit az átnézetes térképeink adattartalmával becslő módszerek megbízhatóságának összehasonlítása és továbbfejlesztésük vizsgálata a Magyarországi Részletes Talajfizikai és Hidrológiai Adatbázison (MARTHA).Az irodalomban fellehető módszerek közül VKF-becslő módszert hazai átnézetes talajtérképi információkra eddig egyedül a Kreybig térképekre alkalmazták (Bakacsi et al., 2012). Ők a talaj higroszkópossága (hy) alapján becsülték adott talaj FAO (1995) fizikai féleség kategóriába tartozását. Wösten és munkatársai (1999) és Nemes (2003) pedotranszfer-függvényei alapján rendelték továbbá a talajhoz a fizikai féleség kategóriára meghatározott víztartóképesség-függvény (VKF) van Genuchten paramétereit (HYPRES_hy és HUNSODA_hy módszerek).Bakacsi és munkatársai (2012) eljárását követve, a MARTHA adatbázison vizsgáltuk a hy és az ötkategóriás FAO fizikai féleség kapcsolatát. A fizikai féleség becslését az Arany-féle kötöttség (K_A) alapján is kidolgoztuk.Wösten és munkatársai (1999) módszerével meghatároztuk a MARTHA adatbázis talajainak a FAO fizikai féleség kategóriákra jellemző víztartóképességfüggvényeinek van Genuchten paramétereit. A meghatározást a pF6,2 értéken felül a legalább három, majd a legalább öt mért víztartóképesség-értékű talajmintákon végeztük.Megállapítottuk, hogy a K_A alapján hatékonyabb a talajminták FAO fizikai féleség kategóriába sorolása, mint a hy alapján.Abban az esetben, amikor nem áll rendelkezésre mechanikai összetétel és a fizikai féleség kategóriába történő besorolást a talaj higroszkópossága alapján végezzük, akkor a VKF-becslés megbízhatósága szignifikánsan rosszabb. Hazai talajmintákon vizsgálva a MARTHA adatbázison pontosított VKF-becslő módszerek szignifikánsan megbízhatóbbak a HYPRES és HUNSODA VKF-becslő módszereinél. A hy-ból kiinduló MARTHA VKF-becslések annak ellenére szignifikánsan megbízhatóbbak a WÖSTEN és munkatársai (1999) módszerénél (HYPRES), hogy utóbbit nem rontja a fizikai féleségbe sorolás hibája.A dolgozat az EU FP7/2007-2013 (Nr. 263188) MyWater és a TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0064 projekt keretében készült. A TÁMOP projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.