Earth and Environmental Sciences

Az Alföldet, azon belül is különösen a Homokhátságot érintő talajvízszint süllyedés, súlyos ökológiai és gazdasági következményekkel is járó problémakör. A jelenség hátterében álló lehetséges okokkal kapcsolatban több évtizede zajlik kutatómunka, ugyanakkor ezek relatív súlyának meghatározása a mai napig tudományos vita tárgyát képezi.

Több szerző is kiemeli az erdőtelepítések talajvízszint csökkentő hatásának fontosságát. Ez a hatás két módon, a vegetáció vízfelvétele, illetve a csapadékból történő utánpótlódás csökkentése (intercepció, talajnedvesség felvétel) által jelentkezhet. Ezen mechanizmusok működését vizsgáltuk meg egy akác (Robinia pseudoacacia) és egy fekete fenyő (Pinus nigra) állomány esetében a Homokhátságon, Kecskemét-Ménteleken kialakított mintaterületünkön, 90, 150 és 200 cm-es mélységben, nagy időbeli felbontással mért talajnedvesség, illetve talajvíz adatokra alapozva.

Az adatok alapján feltételezhető, hogy a talajvízből nem történik közvetlen, vagy közvetett vízfelvétel, aminek oka vélhetően a gyökérzóna és a talajvíz közti igen jelentős horizontális távolság. A talajnedvesség esetében a sekélyebb rétegekben egyértelműen jelentkezik az erdőállományok szezonális szárító hatása. Ugyanakkor a mélyebb rétegek talajnedvesség adatai alapján kijelenthető, hogy a csapadékból történő talajvíz visszatöltődésre leginkább az akác állomány alatt van elméleti lehetőség. A látszólagos ellentmondás feltételezhetően a gyökérzet által kialakított makropórusok hatásával magyarázható. Ezt támasztja alá az akác és fekete fenyő állományok közti igen jelentős eltérés is.

Következtetésünk, hogy az erdőállományok lokálisan jelentősen eltérő hatást gyakorolhatnak a talajvízszintre. Ezért a lezajló folyamatok hátterét, általános jellegű megállapítások helyett, az adott hidrológiai rendszer több elemét vizsgáló monitoring adataira alapozva lehetséges csak felderíteni.

This study assesses the elemental composition of Egyptian glauconite sediments, focusing on potentially toxic elements (PTEs) and macronutrients. The primary aim is to evaluate the feasibility of utilizing these sediments as a natural source of potassium for agricultural purposes, besides conventional chemical fertilizers like potassium sulfate. To quantify elemental content, chemical analysis was employed across five distinct grain size fractions after grinding glauconite rock. The assessment included potassium, calcium, sodium, and PTE concentrations, utilizing potassium chloride (KCl) and ammonium acetate lactate (AL Solution) as single extractants, and the BCR extraction protocol, in addition to measuring the pseudo-total content of these elements. Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES) facilitated a comparative analysis of elemental concentrations. Results indicate PTE concentrations within European Union regulations, with an absence of cadmium. Glauconite samples contain approximately 3–3.3% potassium by weight, alongside significant amounts of essential macronutrients (calcium, magnesium) and micronutrients (copper, nickel, zinc) crucial for agriculture. BCR sequential extraction protocol results closely align with or slightly surpass pseudo-total content results. Notably, the AL Solution demonstrates high efficiency compared to KCl or acetic acid in the first step of the BCR method. BCR sequential protocol provides valuable insights into various elemental forms and potential mobility. Overall, this study reveals that glauconite has the potential to serve as a promising alternative potassium fertilizer without causing adverse environmental impacts.

Abstract

The Budapest Tree-Ring Laboratory (BTRL) is a fully equipped dendrochronological laboratory, established in 2002 at the Department of Paleontology and currently hosted by the Department of Physical Geography, Eötvös University, Budapest, Hungary. The lab has the proper sampling equipment for field work, a sanding workshop to prepare tree-ring samples for measurement and measuring-stages with software for recording and analyzing tree-ring data. Throughout the first 20 years of activity the BTRL collected and analyzed ∼360 living and ∼470 relict samples (including historical and subfossil material) from more than 33 sites distributed mainly in Europe but including a few localities in Asia. The most represented genera are Quercus and Pinus, both among the living and the relic subsets. Open access publication of the essential ancillary scientific information of the stored material will make the sample archive of the BTRL an actual national research infrastructure.

The use of organic fertilization is declining in Hungary due to the sharp fall of livestock stand since the middle of the 1980s. Most farmers are forced to use solely chemical crop enhancers. A bifactorial small plot experiment was carried out between 10 May 2023 and 19 October 2023 in Keszthely, in order to examine the effects of farmyard manure (M), green manure (GM) and stem residues (SR) on the nutrient uptake and nitrogen utilization efficiencies of maize at equidistantly increasing (0–70–140–210–280 kg N ha^–1) nitrogen doses. The relationship between some vegetative traits (dry biomass weight, Leaf Area Index (LAI)) and yield, furthermore leaf relative water content (RWC) was also examined. According to the results, organic fertilizer substitution significantly increased the N content both in whole plant and grain samples of NPK+M and NPK+GM+SR treatments, compared to the chemically fertilized control (NPK). In case of P and K only slight differences were observed. Whole plant K contents of NPK+M were significantly higher than in the other treatments (P = 0.045; P = 0,005), furthermore P contents in grain samples were significantly higher in NPK+M (P = 0.004) and NPK+GM+SR (P = 0.05) than in control. Harvest index (HI [%]) of NPK+M and NPK+GM+SR were 1.06 and 1.05 times higher than in NPK. Depending on the treatment, P0023 maize hybrid absorbed 58.7–74.64% of total N uptake in the grain (HI_N%), and the utilization of 1 kg N fertilizer for the extra yield above the yield of the individual control was 0.39–1.38 kg (AREN). Significant positive correlations were observed between dry biomass weight and yield (NPK: r = 0.937, P = 0.019; NPK+M: r = 0.971, P = 0.006; NPK+GM+SR: r = 0.88, P = 0.049), furthermore LAI and yield (NPK: r = 0.9, P = 0.037; NPK+M: r = 0.983, P = 0.003; NPK+GM+SR: r = 0.784, P = 0.117). Highest RWC values – which may be related to better soil aggregate stability – were measured in NPK+GM+SR treatment, therefore there may be a great potential in this treatment among drought conditions. The effect of organic amendments is particularly noticeable with smaller nitrogen doses so they should be used to reduce inorganic fertilizer application and the resulting environmental risks.

Abstract

A new series expansion-based method, the Combined Geoelectric Weighted Inversion (CGWI) procedure is presented and tested by using synthetic and in-field measured datasets. The method is an improved version of the Combined Geoelectric Inversion (CGI) robustified by involving Cauchy-Steiner weights in an Iteratively Reweighted Least Squares technique. The new procedure is compared to the Fourier series expansion-based 1.5D and the CGI methods as well as to the broadly applied RES2DINV inversion procedure. The field measurements are performed during stone exploration in an active quarry on the south-western slopes of the Mátra mountains, in northern Hungary. It is shown that the CGWI method gives stable and robust parameter estimation with acceptable accuracy. The comparison with other inversion methods is based on data distances, estimation errors and correlation parameters calculated on the base of the parameter correlation matrix.

A vizes élőhelyek a vízi és a szárazföldi ökoszisztémák között elhelyezkedő, igen változatos, és általában nehezen lehatárolható területek. Kiemelt jelentőségük annak köszönhető, hogy bár csak a globális szárazföldi területek mintegy 6–7%-át borítják, kulcsfontosságú szerepet játszanak az éghajlat szabályozásában, a vizes ökoszisztémák biodiverzitásának és hidrológiai viszonyainak fenntartásában, valamint számos további ökológiai és társadalmi funkciót is szolgáltatnak, beleértve az árvízvédelmi, víztisztítási, szén-dioxid-tárolási, élőhelytámogatási és kulturális, rekreációs előnyöket. A vizes élőhelyek azonban mind természetes, mind antropogén hatások következtében térben és időben is dinamikusan változnak, ezért védelmük és megfigyelésük napjainkra igen fontos kutatási területté nőtte ki magát. A műholdas távérzékelés nagyobb területek egyidejű megfigyelését teszi lehetővé, azonban érzékeny a felhőzetre és a légköri hatásokra, bizonytalanságot okozva ezzel az eredményekben. A hagyományos monitoring technológiák mellett a pilóta nélküli légi járművek térnyerése egyre kifejezettebb, köszönhetően rugalmasságának, hatékonyságának és alacsony költségének, miközben nagy térbeli és időbeli felbontású, szisztematikus adatszolgáltatásra képes. Tanulmányunk a pilóta nélküli légi járművek alkalmazási lehetőségeibe nyújt betekintést a vizes élőhelyek felmérésében, valamint áttekinti és összehasonlítja az egyéb távérzékelés technológiák alkalmazhatóságát ezen területek megfigyelésében. Célja, hogy elősegítse a dróntechnológia további terjedését és széles körű alkalmazását a vizes élőhelyek monitorozásában.

Napjainkban soha nem látott igény mutatkozik megfelelő mennyiségű és minőségű talajadatra és információra. Spektroszkópiai technológiák a hagyományos laboratóriumi módszerekkel együttesen, párhuzamosan alkalmazva lehetőséget kínálnak a talajfelvételezés idő- és költséghatékonyabbá, valamint környezetkímélőbbé tételére. Jelen munkában lokális, regionális és globális léptékű talajspektrális könyvtárak bemutatása mellett az első országos szintű, az Agrártechnológiai Nemzeti Laboratórium projekt keretében kidolgozásra kerülő, Magyarország talajtani változatosságát reprezentáló spektrális adatbázis létrehozásának koncepcióját mutatjuk be. A spektrális könyvtárak olyan speciális talajadatbázisoknak tekinthetőek, melyek tartalmazzák egy adott terület talajait reprezentáló talajminták hagyományos laboratóriumi módszerrel meghatározott paramétereit, valamint spektroszkópiai módszerrel rögzített spektrumait. A spektrális könyvtárakban tárolt adatok alapján elvégzett, spektroszkópiai kalibrációkra alapozott talajparaméter becslési eljárások lehetőséget kínálnak az adatbázisban szereplő talajminták fizikai-kémiai-ásványtani tulajdonságaihoz hasonló minták paramétereinek spektrális alapú megbízható megbecsléséhez. A hazai spektrális könyvtár alappillérét a Talajvédelmi Információs és Monitoring (TIM) rendszer mintavételezés kezdeti évében (1992-ben) gyűjtött, talajok genetikai szintjeiből vett talajmintákról felvett spektrumokra építjük. A spektrális adatbázist a középső-infravörös (middle-infrared, MIR), valamint a látható- és közeli infravörös (visible and near-infrared, VIS-NIR) tartományban, a Global Soil Laboratory Network (GLOSOLAN) iránymutatásai alapján rögzített spektrális adatokra építjük. A folyamatosan bővülő spektrális könyvtár, és az erre az adatbázisra épülő talajtulajdonság-becslő eljárás lehetőséget fog kínálni számos fizikai és kémiai paraméterének megbízható meghatározására, ezzel (számottevő többletköltség nélkül) nyújt lehetőséget a jelenlegi laboratóriumi kapacitás növelésére.

Abstract

While three-dimensional measurement technology is spreading fast, its meaningful application to sedimentary geology still lacks content. Classical shape descriptors (such as axis ratios, circularity of projection) were not inherently three-dimensional, because no such technology existed. Recently a new class of three-dimensional descriptors, collectively referred to as mechanical descriptors, has been introduced and applied for a broad range of sedimentary particles. First-order mechanical descriptors (registered for each pebble as a pair {S, U} of integers), refer to the respective numbers of stable and unstable static equilibria and can be reliably detected by hand experiments. However, they have limited ability of distinction, as the majority of coastal pebbles fall into primary class $\{S,U\}=\{2,2\}$ . Higher-order mechanical descriptors offer a more refined distinction. However, for the extraction of these descriptors (registered as graphs for each pebble), hand measurements are not an option and even computer-based extraction from 3D scans offers a formidable challenge. Here we not only describe and implement an algorithm to perform this task, but also apply it to a collection of 271 pebbles with various lithologies, illustrating that the application of higher-order descriptors is a viable option for geologists. We also show that the so-far uncharted connection between the two known secondary descriptors, the so-called Morse–Smale graph and the Reeb-graph, can be established via a third order descriptor which we call the master graph.

Abstract

Stable hydrogen isotope compositions of metamorphic rocks and minerals can provide information on the origin of metamorphic fluids, which is especially important in systems that had experienced multiple metamorphic events. The Sopron orthogneiss-micaschist complex is a good target as it records signs of Variscan and Alpine metamorphic events as well as Variscan granitic magmatism. In this study tourmaline-bearing rocks (pegmatitic orthogneisses and kyanite-chlorite-muscovite schists) of the Sopron metamorphic complex were sampled and their tourmaline grains were analyzed for stable hydrogen isotope compositions (δ²H). The δ²H values (−23 ± 1‰, relative to V-SMOW) are in accordance with a fluid flux from devolatilization of subducted, seawater-containing rocks. Tourmaline-chlorite hydrogen isotope fractionations correspond to about 550 °C, indicating that δ²H values formed close to peak metamorphic temperatures are preserved without retrograde isotope exchange during cooling.

A talaj mikrobiális közösségének funkcionális diverzitása a talaj ökoszisztéma szolgáltatások jelentős részéhez hozzájárul, sok esetben meghatározó jelentőségű. Többféle kísérleti és elméleti megközelítés közül a katabolikus aktivitás-mintázat mikrorespirációs – MicroResp™ – módszerrel történő megközelítését mutatjuk be. A módszer a régebbről ismert szubsztrát-indukált respiráció több-szubsztrátos, mikrotiter lemez alapú kiterjesztése, amivel a talaj mikroba-közösség in-situ közösségi-szintű fiziológiai mintázata határozható meg. Mivel az egyes mikroorganizmusok szubsztrát-hasznosítása eltérő, a mikroba-közösség aktuális összetételétől, abundanciájától függően változó a szubsztrát hasznosítási mintázat egy-egy talajminta esetében. Az alkalmazott szubsztrátok köre tetszőleges, rendszerint egyszerű cukrok, aminosavak, aminok, karbonsavak. A módszer gyors, érzékeny, megbízható, ezért alkalmazása tervezett kísérletekben és talajmonitoring programokban egyaránt javasolható.

A talajnedvesség-tartalom variabilitásának mérését jelentősen megnehezíti a talaj heterogenitása és a környezeti változatosság. Jelenleg még nem fejlesztettek ki olyan univerzális módszert, amely a magas vagy alacsony talajnedvesség-zónák szántóföldi léptékű feltérképezésére alkalmas úgy, hogy a talajnak és a talajnedvesség áramlásának teljes zavarásmentességét nagy mélységben is biztosítja.

A talajnedvesség-mérés részben (talajkapcsolt), vagy teljesen roncsolásmentes (levegőkapcsolt) lehetőségét biztosítja a földradar (GPR), amely nagy felbontást és jelentős behatolási mélységet biztosít a közepes léptékű talajnedvesség meghatározáshoz, így hiánypótló technikát jelent a kisléptékű pontszerű és a nagyléptékű távérzékelt mérési technikák közötti metodikai hiány kitöltésére. Emellett jobb időhatékonyággal alkalmazható más roncsolásos és roncsolásmentes eljárásokkal összevetve.

A talajradart sikeresen alkalmazták a talajnedvesség-meghatározásra, de hidrológiai vizsgálatokban történő alkalmazásának nagy potenciálja ellenére nem minden körülmény között működik optimálisan. Felhasználhatósága többnyire olyan területekre korlátozódik, ahol viszonylag alacsony az elektromos vezetőképesség (az elektromágneses hullám gyenge csillapodására való tekintettel). Ezen túlmenően egyes talajradar módszerek működésének alapfeltétele a jól azonosítható és folyamatos jelvisszaverődés, továbbá a dielektromos állandó tekintetében a földradar-rendszerek térben folyamatos felszín alatti kontrasztot igényelnek.

A talajnedvesség és annak áramlása kulcsparaméter a mezőgazdaság különböző területein. A talajnedvesség (és a talajvíz) látja el a növényeket, ami elengedhetetlen feltétele a növények fejlődésének. Ennélfogva a talaj nedvességtartalmának, eloszlásának, áramlásának, valamint a beszivárgás sajátosságainak alapos és lokális ismerete az öntözés hatékony megvalósításának alapköve, különösen a félszáraz és száraz éghajlatú területeken.

A talajradar mérési alapjaival, valamint hasznosítási lehetőségeivel összefüggésben az elsősorban nemzetközi szakirodalmat összegezve megállapítható, hogy a GPR előnyös mérőeszköz lehet, amely segíthet a talaj nedvességeloszlásának feltérképezésében, tekintettel a beszivárgásra, a párolgás és a növényi vízfelvétel okozta vízveszteségre is. Következésképpen mezőgazdasági felhasználhatósága lehetséges.

A talajradar hasznos része lehet a „Smart farming”-nak (intelligens gazdálkodás), segítséget nyújthat a talajban elhelyezett talajnedvesség-mérő szenzorok kijelölésében. Különösen, ha a közelmúltban megjelent új, szimultán többeltolásos és többcsatornás (SiMoc) GPR rendszerre asszociálunk, amely gyors talajprofil-feltérképezést tesz lehetővé a hét vevőegységével, de a hagyományos egycsatornás GPR sebességével.

Ha a teljes roncsolásmentesség a cél, úgy a drónra szerelt levegőkapcsolt GPR-ek nyújthatnak lehetőséget. Megjegyzendő azonban, hogy a talaj-levegő határfelületen jelentkező szignifikáns jelcsillapodás (hullámszóródás) következtében a feltárási mélység jelentősen csökken.

A földradar végső soron mérési alapul szolgálhat a hatékony (precíziós) öntözési gazdálkodás kialakításához, és a megfelelő vízfelhasználási hatékonyságot biztosítva járulhat hozzá a precíziós mezőgazdasági programok megvalósításához.

Abstract

We tested several sample pre-treatment protocols for the study of oxygen isotope ratios in the phosphate phase of mammalian enamel of ten different fossil samples. We investigated the effect of different pre-treatment methods and the duration of the hydrogen fluoride treatment on enamel samples from skeletal phosphate with known δ¹⁸O values. The samples had been measured previously, so we could compare the ratios measured in our laboratory with the previous values to choose the best chemical preparation procedure. Four pre-soaking methods and two different time intervals of 2 mol dm⁻³ hydrogen fluoride treatment were compared during our experiments. In our experimental conditions, the distilled water wash and the 6 h of soaking in hydrogen fluoride gave the closest results to the expected δ-values. The steps of the tested preparation processes were repeated at least three times on each sample, so the reproducibility of the process could be also investigated.

Az azbesztszálak kimutatására szolgáló vizsgálatok középpontjában a levegőszennyezettségi értékek álltak, de a 21. században felmerült az igény a problémakör kiterjesztésére. Az elmúlt években megjelent nemzetközi tudományos szakirodalmak megcáfolták az évtizedeken át fennálló feltételezést, miszerint az azbeszt csupán a levegőterheltség révén vált ki kockázatot. Vízminőségi és talajminőségi kutatások által teret nyert az azbesztszálak, különösen a krizotilszálak alternatív transzportútjainak vizsgálatát célzó kutatásterület. Annak ellenére, hogy mind a települési, mind pedig a mezőgazdasági vízgazdálkodás potenciálisan érintett a krizotil-azbeszt jelenléte kapcsán, nincs nemzetközi szinten egységes és elfogadott módszer vagy küszöbérték az egyes vízforrások biztonságára vonatkozóan. A kutatások nyilvánvaló korlátja, hogy csekély mennyiségű és minőségű tudás érhető el. Az azbesztszálak megjelenése az egyes vízbázisokban jelentősen megváltoztatja mind a mezőgazdasági, mind a települési vízgazdálkodás környezeti hatásoknak való kitettségéről alkotott eddigi ismereteinket. Az öntözővizzel és a gyűjtött csapadékkal kijuttatott azbesztszálak hatásainak palettája mára túlhaladta a humán- és állategészségügyi hatásokat, immár figyelmet kell fordítani a vegetációs hatásokra is. Annak érdekében, hogy nagyobb betekintést nyerjünk az azbeszttoxicitás növényekre gyakorolt hatásaiba, sokkal több tudományos eredményre van szükség.

Jelen összefoglaló tanulmányban bemutatjuk az azbeszt, különös tekintettel a krizotil azbeszt legfontosabb tulajdonságait, humán-, állat- és növényegészségügyi kockázatait. Rávilágítunk arra, hogy ismereteink rendkívül hiányosak, valamint felhívjuk a figyelmet a települési és mezőgazdasági vízgazdálkodás érintettségének egyes faktoraira, közvetlen és közvetett kockázati tényezőire, valamint arra, hogy ezek miként hatnak az élőlényekre, kiemelt tekintettel a növényekre.

Abstract

A high-temperature pyrolysis/gas chromatography/isotope ratio mass spectrometry system was established at the Institute for Geological and Geochemical Research in 2013. A dedicated field of application of the system is the simultaneous measurement of stable carbon and oxygen isotope ratios in the cellulose of modern, relict and subfossil plant tissues and sediments. The measurement protocol was fine-tuned during the first year of operation and documented in detail in this report. To quantify the long-term reproducibility of the simultaneous measurement of stable isotopes of oxygen and carbon in cellulose, a 2σ range inferred from repeated measurements of a Quality Assurance standard can be recommended: 0.16 and 0.20‰, for δ¹³C and δ¹⁸O, respectively. An extensive set of samples with known pyrolysis-based δ¹³C data was analyzed in combustion mode and the paired results were used to assess the necessity of adjustment of the pyrolysis-based δ¹³C measurements. The variances of the two datasets were not significantly different; the slope (intercept) of the regression was indistinguishable from unity (zero), suggesting that probably owing to the relatively frequent cleaning of the pyrolysis furnace, pyrolysis-based δ¹³C data neither suffer from a variance bias nor require a specific adjustment.

The experiment was conducted within a framework of a two-factor long-term trial at the Research Institute for Fisheries, Aquaculture and Irrigation, in Szarvas, Hungary. This was a special field experiment, in which lysimeters have been installed in the middle of 32 m² field plots. The main factor was the water supply with 4 levels: i₁: non-irrigated control; i₂: irrigated with one third of the optimal water supply; i₃: irrigated with two thirds of the optimal water supply; i₄: optimum irrigated plot, according to the requirement of sweet corn test plant. The amount of released irrigation water was 0, 54, 106 and 158 mm per year on average over 5 years. Within every water supply treatment there were 4 nutrient supply rates (N): N1, N2, N3, N4 = 100, 200, 300 and 400 kg ha⁻¹ NPK fertiliser substance in ratio 2:1:1. The number of replications was 4, and the experiment was arranged in split-plot design. In the studied years, the amount of precipitation varied between 92 and 264 mm from sowing to harvesting.

The effect of fertiliser was less in the non-irrigated treatments compared to that of the irrigated ones, and the yield was increased only up to 200 kg ha⁻¹ NPK treatment level. The NPK dose of 300 kg ha⁻¹ proved to be optimal in the irrigated treatments in which the utilization of fertilizer doses increased parallel to the improving water supply. In addition, the ratio of first class products (cobs longer than 20 cm) increased to a greater extent than the yield as a result of irrigation and fertilization. Water requirement of sweet corn proved to be between 400–450 mm resulting in an average yield of 20–24 t ha⁻¹, of which 18–20 t ha⁻¹ came from marketable cobs. The amount of evapotranspiration fluctuated between 270–440 mm during the five years, depending on the quantity of water supply, but it changed to a lesser extent than the amount of the yield. Increasing the fertilizer dose practically did not affect ET in non-irrigated plants, but increased it by 20–30 mm in irrigated ones. The change was not significant.

The productivity of ET was only 30–45 kg ha⁻¹ mm⁻¹ in the non-irrigated treatment, while it was 50–55 kg ha⁻¹ mm⁻¹ in the irrigated treatments, with higher values at the higher fertiliser rates. The productivity of irrigation water exceeded far over the productivity of ET at adequate nutrient supply. The yield increase per 1 mm of irrigation water was on average 60 kg ha⁻¹ mm⁻¹, which was considerably higher than the productivity of ET of non-irrigated plants (39 kg ha⁻¹ mm⁻¹). There was a positive correlation between the yield and ET, and a negative correlation between the yield and specific water consumption. Irrigation and fertilization increased the average yield to a greater extent than evapotranspiration, so as the average yield increased, the ET per unit of yield decreased, i.e. the productivity of evapotranspirated water increased.

A közösségi tudomány – citizen science – már évtizedek óta működő kutatási forma, ahol egy-egy kutatás a lakosság segítségével valósul meg. Az „Alsóban az élet” kampány az érdeklődők bevonásával 2021 tavaszán indult hazánkban. A kutatásban résztvevők kézhez kaptak egy pamut alsóneműt, amelyet kb. 20 cm-es mélységben kellett elásniuk, ezzel „táplálékot” szolgáltatva a talajlakó élőlények számára. Több mint két hónap elteltével az alsónemű kiásása után megfigyelhetők a bomlási jelek, amelyek mint indikátor jelzik a talajélet aktivitását, közvetett módon a talaj egészségi állapotát. A visszamaradt alsóneműk digitális fotójának elemzésével becsülhető a talajlakó élőlények munkája az alsónadrágok bomlásának százalékos aránya alapján.

A közösségi médiában megjelent felhívások és célzott csoporthirdetések segítségével mintegy 1193-an jelentkeztek a programra összesen 1966 helyszínnel, ezzel országos lefedettséget biztosítva a kutatás részére. Az adatok elemzése alapján a gondozott konyhakertekben elásott pamut alsók mutatták a legnagyobb átlagos bomlási értékeket (27,67%). Talajtípust tekintve a réti talajok és a közép- és délkeleteurópai barna erdő-, valamint a csernozjom-, és a váztalajok (köztük nagyrészt a humuszos homoktalajok) esetén tapasztaltuk a legmagasabb, közel azonos, 25,47%; 25,43%; 24,22%; 24,21%-os bomlási értéket. A programban résztvevő helyszínek közül a legnagyobb mértékű bomlás (93%) konyhakert hasznosítású (mulcsozott veteményes és polikultúra ágyás) váztalajon (homoktalajon) volt megfigyelhető. Az országos átlagos bomlási érték 24,57% volt. A bomlási adatok alapján eredménytérképet szerkesztettünk Magyarország teljes területére, melyet nyilvánossá tettünk, s a résztvevőknek a visszaküldött fotó feldolgozása alapján rövid, a saját talajának biológiai aktivitását minősítő válaszlevelet küldtünk.

Kutatásunk témája az NCH Magyarország Kft. által forgalmazott baktériumos hígtrágyakezelési rendszer összehasonlító ökotoxikológiai vizsgálata. A kísérletet egy szarvasmarha borjúnevelő telepen végeztük 0–6 hónapos korcsoportú szekcióban. A tabletta formában rendelkezésünkre álló baktérium törzseket egy tartályban felszaporítottuk és hetente adagoltuk az aknában összegyűlő hígtrágyához. A kezelés célja volt, hogy a baktériumok elősegítsék a trágya homogenizációját, a szagcsökkentést és a szerves szennyeződések lebontását. Az ökotoxikológiai vizsgálatokat a trágyakezelés előtt, alatt és után, három mintavételi időben végeztük el.

A kutatásunk eredményeként elmondhatjuk, hogy a hígtrágyakezelés során a beltartalmi értékek jelentősen növekedtek, főként a nitrogénformák, a biológiai oxigénigény és a szárazanyagtartalom. Az ösztrogén hatás megléte számottevő maradt a kezelés végére is. A fitotoxicitási vizsgálat alapján mindegyik növény, szár- és gyökérnövekedésére pozitív hatással volt a trágyakezelés. A talajtoxicitási teszt eredménye bizonyította, hogy magasabb hígítás mellett veszti el a kezeletlen hígtrágya az érzékeny baktériumok élettevékenységére is kiterjedő gátló hatását. A békalencse vizsgálat során összességében elmondható, hogy 150× hígítás fölött megszűnik a hígtrágya gátló hatása mindhárom alkalommal vett minta esetében. Az alga növekedésgátlására a hígtrágya stagnáló-gátló tendenciát mutatott a kezelés alatt.

Eredményeink alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy a vizsgált hígtrágyakezelési módszer a homogenitás, szagtalanítás és a szerves anyagok bontása során eredményes volt. Azonban javasolt magasabb hígítási arányban vagy magas talajvíztartalom mellett kijuttatni a földekre. A hormonhatású anyagok eltávolítására vonatkozólag további vizsgálatok szükségesek, melyek alapján majd javaslatokat lehet kidolgozni a gazdák számára.

A talajok a szárazföldi széntároló rendszerek egyik legjelentősebb tagját jelentik, melyek szénelnyelése, illetve szénkibocsátása jelentős mértékben hat a klímára, ugyanakkor a klímaváltozás is befolyásolja a talajok szénraktározó képességét. Az avar produkció mennyiségi és minőségi változásai jelentősen befolyásolják ezeket a folyamatokat, azonban ezek mértéke, sőt időnként iránya sem ismert pontosan.

A klímaváltozás mellett a területhasználat változások is befolyásolják a talajba kerülő szerves anyagok mennyiségét és ezen keresztül számos egyéb talajfizikai, kémiai és biológiai paramétert. Ezeknek a hatásoknak a rendszerszintű vizsgálatát segítik a nemzetközi avarmanipulációs projektek, melyek azonos kezeléseket alkalmazva, de eltérő klímaviszonyok mellett vizsgálják a mesterségesen átalakított avar inputok hatását a talajrendszerekre. A Síkfőkút project területén, mely 2000-ben csatlakozott a nemzetközi DIRT projecthez, vizsgáltuk az avar input növekedésének és csökkenésének hatásait egy cseres tölgyes erdőben a talajok szén körforgalmára, illetve a vízháztartására. Ezeken a kutatásokon belül vizsgáltuk a kezelések talajaiban a talajnedvesség tartalmat, vízkapacitást és térfogatsűrűséget, valamint CNS analizátorral a talajok szerves szén tartalmát.

Eredményeink azt mutatták, hogy az avar produkció mennyiségi változása, éghajlati viszonyoktól függően, eltérően hat a talajok SOC tartalmának változásaira. A kezelésekkel modellezett avar produkció változások nemcsak közvetlen úton hatnak a talajok szerves anyag tartalmára, de közvetett módon a megváltozott mikroklimatikus viszonyok révén is befolyásolják a talajok szén és vízforgalmi viszonyait. A nagyobb avar produkció a szárazabb síkfőkúti erdőben növelte a talajok szén tartalmát (szemben a nedvesebb amerikai területeken tapasztalt visszaeséssel, vagy stagnálással) és magasabb szerves anyag tartalom társulva a vastagabb avartakaróval magasabb átlagos talajnedvességet és vízmegtartó képességet eredményezett az avar elvonásos kezelésekkel szemben. Ezek a hatások összefüggésben lehetnek azzal is, hogy az avarelvonásos kezeléseknél szignifikánsan magasabb térfogattömeg értékeket mértünk, ami a pórustérfogat csökkenését jelentheti ebben az esetben, csökkentve ezzel a talajban tárolható víz mennyiségét.

Az általunk végzett avarmanipulációs kísérletek nemzetközi kontextusában közelebb juthattunk a biogeokémiai ciklusok, ezáltal a mineralizáció és a humifikáció közötti összefüggések megértéséhez különböző erdőtípusokban és különböző klimatikus feltételek között.

2017. októberétől 2021. októberéig terjedő időszakban vizsgáltuk egy középmagyarországi szántóföld szénforgalmát gázcseremérések segítségével. A mért nettó ökoszisztéma gázcsere (NEE) adatokból kumulált összegeket számoltunk éves bontásban, illetve az egyes növényállományok és ugar időszakok szerint. Gazdálkodási adatok segítségével számoltuk a területre behozott (import) és onnan elvitt (export) szénmennyiségeket, valamint az NEE, az import és az export áramokat összesítve szénmérleget (NECB) számítottunk az NEE összegekhez hasonló bontásban.

Az eredmények alapján a szántóföld minden évben szénelnyelőnek bizonyult, annak ellenére, hogy a vizsgált időszak során több vízhiányos periódus is hátráltatta a növények megfelelő fejlődését és ezzel a szénfelvételt. A mért éves átlagos NEE összeg –69,6 g C m^–2 év^–1 volt. Ezzel szemben a teljes – laterális áramokat is tartalmazó – szénmérleg minden évben és minden növényállomány esetében veszteségesnek bizonyult, átlagosan –168 g C m^–2 év^–1 volt a szénveszteség mértéke. Ennek a deficitnek a jelentős része a vízhiányos időszakok alatti lecsökkent szénfelvételnek köszönhető, ezt jól mutatja a két őszi búza állomány szénmérlege közötti 66 g C m^–2-es különbség, ahol az első állomány jó vízellátás mellett, a második pedig vízhiányos időszak alatt fejlődött. Nedvesebb időszakban vélhetően kevésbé jelentős a szénveszteség mértéke.

A szakirodalom alapján nincs olyan módszer, amellyel önmagában kompenzálni lehet egy ilyen mértékű veszteséget, azonban több olyan eljárás is létezik, amelyek kombinációjával jó eredményeket lehet elérni. Fontos lenne a hazánkban jól alkalmazható módszerek feltárása és azok szénmérlegben játszott szerepének számszerűsítése.

Munkánk során igyekeztünk a belvízminőséggel, annak időbeli változásaival kapcsolatos kérdéseket megválaszolni.

Az eddig vizsgált nehéz agyag talajtextúrájú algyői mintaterületről származó eredmények rávilágítanak arra, hogy tápanyagok tekintetében számottevő terhelés érheti az elvezetés során a belvizet befogadó felszíni víztestet különösen a belvízelöntés kezdeti időszakában. A terhelést kiemelten a lebegőanyaghoz kötött tápanyagformák adják, míg emellett a felszíni vízborítás kialakulását követő első napokban és hetekben jelentős, környezetvédelmi határértéket is átlépő mineralizált nitrogéntartalomra is kell számítani.

A belvizes környezet reduktív jellemzőinek erősödésével a nitrát – külső utánpótlás nélkül – hamar átalakul, míg a hőmérséklet és a biológiai aktivitás emelkedésével a lebegőanyagtartalom koagulációja és flokkulációja is jelentősen csökkenti a tápanyagterhelést.

Ezen a mintaterületen képződött belvíz öntözővízként való hasznosítását az öntözőrendszer eltömődéséhez vezető magas lebegőanyagtartalom, illetve esetenként magas vas- és mangántartalom nehezítheti jellemzően szintén a tavaszi időszakban, amikor pl. kelesztő öntözéshez használhatjuk fel a vizet a magasabb térszíneken.

Általános érvényű következtetések levonásához a kutatás későbbi szakaszában két új, eltérő talajtani és hidrológiai adottságú mintaterületre is kiterjesztjük vizsgálatunkat. A helyszíni mérésekkel párhuzamosan összeállítunk egy laboratóriumi kísérletet kiemelten a talajtényező hatásának megfigyeléséhez. Ez lehetőséget fog nyújtani arra is, hogy a tápanyagformák időbeli átalakulásáról is pontosabb képet kapjunk.

Abstract

Recently it became increasingly evident that the statistical distributions of size and shape descriptors of sedimentary particles reveal crucial information on their evolution and may even carry the fingerprints of their provenance as fragments. However, to unlock this trove of information, measurement of traditional geophysical shape descriptors (mostly detectable on 2D projections) is not sufficient; fully spherical 3D imaging and mathematical algorithms suitable to extract new types of inherently 3D shape descriptors are necessary. Available 3D imaging technologies force users to choose either speed or full sphericity. Only partial morphological information can be extracted in the absence of the latter (e.g., LIDAR imaging). In the case of fully spherical imaging, speed was proved to be prohibitive for obtaining meaningful statistical samples, and inherently 3D shape descriptors were not extracted. Here we present a new method by complementing a commercial, portable 3D scanner with simple hardware to quickly obtain fully spherical 3D datasets from large collections of sedimentary particles. We also present software for the automated extraction of 3D shapes and automated measurement of inherently 3D-shape properties. This technique allows for examining large samples without the need for transportation or storage of the samples, and it may also facilitate the collaboration of geographically distant research groups. We validated our software on a large sample of pebbles by comparing previously hand-measured parameters with the results of automated shape analysis. We also tested our hardware and software tools on a large pebble sample in Kawakawa Bay, New Zealand.

As a means of assisting the selection of promising soil classification systems, a set of criteria were presented and tested. Inside the studied slightly saline plot World Reference Base (WRB) and Hungarian soil classification (HU) were compared at all four levels in terms of class separability, correlation to biomass, parsimony and homogeneity of classes. WRB surpassed HU in terms of the very important homogeneity of classes only, but HU performed better in terms of class separability, correlation to biomass and parsimony of classes. With many possible classification units WRB categorized the soil into a large number of classes, but 67% and 78% of them were single-profile classes at levels 3 and 4, respectively inside the ca 0.9 km² area.

A nemzetközi irodalmat is áttekintve azt találtuk, hogy az intenzív tejelő szarvasmarhatartásban felhasznált ivarzásindukáló hormonkészítmények mennyiségét és a hígtrágyában való megjelenését még nem vizsgálták. Kutatásunkban egy Pest megyei szarvasmarhatelepen használt 5 különböző ivarzásindukáló gyógyszer (Alfaglandin, PGF, Dinolytic, Gonavet, Ovarelin) és ezen belül 3 hatóanyag (D-Phe6-gonadorelin, kloprosztenol és dinoproszt-trometamin) sorsát követtük nyomon a felhasználástól egészen a hígtrágyában való megjelenéséig, 2017-től 2020-ig. A tanulmány során áttekintettük a gyógyszerfogyást, valamint minden évben negyedéves ciklusokban, évszakonként vizsgáltuk meg a telepen keletkezett hígtrágya hormonhatását. Külön teszteltük a telepen alkalmazott hormonkészítmények hormonhatását is. Az ösztrogénhatás vizsgálatokhoz a humán ösztrogénreceptort tartalmazó élesztőtesztet alkalmaztuk az ISO 19040 szabvány alapján. Az eredmények statisztikai értékelésével (Pearson-féle korreláció és főkomponens-elemzés) az ivarzásindukálók felhasználása, a telep szaporodásbiológiája és a hígtrágya ösztrogénhatása közötti összefüggéseket tártuk fel. Megállapítottuk, hogy a hígtrágya és az iszap ösztrogénhatása erősen összefügg. Mindhárom vizsgált gyógyszerhatóanyag erős korrelációt mutatott a hígtrágya/iszap ösztrogénhatásával. Vizsgálataink alátámasztják, hogy a hígtrágya egy olyan anyag, melyet a szántóföldre történő kijuttatás előtt számos egyéb ok mellett a hormon- és gyógyszertartalma miatt is új kezelési módszerekkel kell ártalmatlanítani, nemcsak környezetegészségügyi szempontból, hanem az egészségügyi kockázatok miatt is, valamint hogy a megfelelő gyógyszerválasztással a hígtrágya hormonhatása redukálható.

Cover crops serve as an essential source of nutrients in the soil and generally improve the soil’s properties. Cover crops’ production is considered a benefit of the soil quality; by protecting the soil from erosion, reducing the weeds and the so-called soil-borne plant pathogens. Different varieties of cover crops can be cultivated such as legumes, non-legumes, brassica, and grass-type of plants with a variability of the symbiosis. A pot experiment was carried out with five cover crops, as non-symbiont (Brassica carinata B.c.), single-symbiont with arbuscular mycorrhiza fungi (AMF) (Phacelia tanacetifolia P.t., Avena strigosa A.s.) and double symbiont with AMF and nitrogen-fixing bacteria (Vicia benghalensis V.b., Vicia faba V.f.) crops; and a mixture of the five species, placed in sandy soil (arenosol) in plastic pots (5000 g soil) in 4 repetitions. One of the pots with mixed cover crops was inoculated by AM fungi industrial product. We measured soil biological activity of dehydrogenase (DHA) and fluorescein-diacetate (FDA) enzymes, the frequency of AM fungi (F%), the all protein, glomalin content and electrical conductivity (EC) of the soils. Mixture of all the cover crops resulted maximum EC and significantly enhanced the enzymatic, DHA, FDA activities in comparison with single plants. Mycorrhiza colonization frequency was high in all cover crops except the mustard (B.c.), as nonsymbiont. Vetch (V.b.), as double symbiont was responding very positively to AMF inoculation, and enhanced the performance of its growth. It was found in the pot experiment, that vetch, has the highest capacity to retain soil-protein, glomalin concentration, as well. The mixture of five cover crops could be suggested to use, due to the synergistic positive performance of the individual crops, and the better functioning of beneficial fungal / bacterial symbiosis.

Open-field small plot long-term experiment was set up during 2011 with willow (Salix triandra × S. viminalis ‘Inger’), grown as a short rotation coppice energy crop in Nyíregyháza, Hungary. The sandy loam Cambisol with neutral pH was treated three times (2011, 2013, and 2016) with 15 t ha^–1 municipal sewage sludge compost (MSSC) and with 600 kg ha^–1 (2011, 2013) or 300 kg ha^–1 (2016) wood ash (WA). In 2018 the MSSC-treated plots were amended with 7.5 t ha^–1 municipal sewage sediment (MSS), and 300 kg ha^–1 WA. MSSC and WA or MSS and WA were also applied to the soil in combinations during all treatments. Control plots remained untreated since 2011. Repeated application of wastewater solids (MSSC, MSS) and wood ash (WA) significantly enhanced the amounts of As (up to +287%), Ba, Cd (up to +192%), Cu, Mn, Pb, and Zn in the topsoil of willows. The combined application of MSSC+MSS+WA resulted in significantly higher Mn and Zn and lower As Ba, Cd Cr, and Pb concentrations in topsoil than MSSC+MSS treatment of soil without WA. Nitrogen concentrations in leaves of treated plants were generally slightly lower or similar to control. All soil treatments significantly enhanced the uptake or accumulation of nutrient elements (Ca, K, Mg, P) and potentially toxic elements (As, Ba, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, and Zn) in the leaves of willows during 2018, 2019, and 2020. Significantly higher Mn or Zn concentrations were measured in MSSC+MSS+WA than in MSSC+MSS treatments. Significant amounts of Cd (up to 1.11 mg kg^–1) or Zn (up to 183 mg kg^–1) can be translocated (phytoextracted) from a soil amended with wastewater solids or wood ash to willow leaves. In 2018 the treatments decreased the chlorophyll fluorescence values, while in 2019 and 2020 the light adapted fluorescence yield (Y) values were higher in treated than in control plants.

In this study PTEs, [potentially toxic elements (Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, and Zn)] were investigated in the upper layer of floodplain soils that occurred as a result of accident in the area of two mine tailings in Northwestern Romania. A large amount of sediment was deposited on the soil of floodplains along the Hungarian section of River Tisza, which could represent a threat to the environment. Floodplain soil samples were collected from four locations in Hungary from an area of the river stretching to about 250 km. BCR (Bureau Communautaire de Référence) sequential extraction method was used to analyze both post-flood and present samples. Most of the analyzed elements (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) were found in the residual fraction, but there is a notable soluble amount in hydroxylammonium chloride extractable fraction. The results allow a comparison of the changes that have taken place over time, in addition to serving as a basis for further studies.

Due to extreme meteorological and soil hydrological situations the agricultural production security is highly unpredictable. To release the extent and duration of inland excess water (IEW) inundations or two-phase soil conditions during the period intended for cultivation, subsurface drainage (SD) has been used as a best practice in several countries. SD interventions took place between 1960’s and 1990 in Hungary. After 1989, land ownership conditions changed, thus professional operation and the necessary maintenance of the SD networks designed as a complex system became insignificant. In this paper, our aim was to present the IEW hazard in one of the most equipped areas by SD in Hungary. The occurrence frequency of IEW inundations in drained and non-drained (control) areas in different time intervals were compared. According to our results, we could state that the frequency of IEW on the subsurface drained areas was moderately lower in only a few periods compared to the control areas. IEW hazard of the arable areas at the Körös Interfluve was classified as nonhazarded in 52.7% of the area. Another 38.2% were moderately hazarded, 8.26% of the lands were meanly hazarded and less than 1% were highly hazarded area by IEW.

The Westsik’s long-term crop rotation experiment was set up in 1929 at the Nyíregyháza Experimental Station (NE Hungary) on a slightly acidic Arenosol. Besides fallow crop rotation (CR), effects of different organic amendments (lupine as green manure, lupine as main crop, straw manure, and farmyard manure (FYM) were studied with or without N or NPK-fertilizers. The crop rotation consisted of rye, potato, lupine, and oat with common vetch. The soil of potato plots was analysed in 2019 at the 90th anniversary of Westsik’s crop rotation experiment.

The following chemical and microbiological soil parameters were determined: soil pH, available nutrient contents, organic carbon (OC) and nitrogen (ON) contents, microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN), soil respiration, net nitrification, and activity of some soil enzymes.

In the CRs, the soil pH_H2O varied from acidic to weakly alkaline and it largely differed from pH_KCl. The results showed a significant increase in the content of nitrate, available phosphorus and potassium in most of the fertilized plots. Applying straw, green manure, or FYM significantly increased the OC and ON contents. The total count of cultivable bacteria increased upon the application of the organic manures. Combined application of straw manure and N-fertilization heavily improved the abundance of the microscopic fungi.

While all the applied organic manures significantly enhanced the MBC, the MBN increased only by the green manure amendment. Our results revealed higher soil respiration rate in the plots receiving straw or FYM than in the control. Both green manure and FYM elevated the net nitrification rate. Phosphatase, saccharase, urease, and dehydrogenase enzymes showed a hesitating response to the manure application in the different CRs.

The soil respiration and dehydrogenase activity correlated to most of the measured chemical parameters. Among microbiological properties, the MBC and MBN, as well as dehydrogenase and other enzyme activities displayed a positive correlation. Results proved the need for the exogenous application of organic matter in the form of organic manures to enhance the nutritional status and health of the soil.

Greenhouse plastic contaminations in agricultural soils were studied to quantify and examine the macroplastic and microplastic contaminants on the soil surface, soil profile, and groundwater under greenhouse farmland. Random sampling was used to select three areas in a greenhouse farm where macroplastic and microplastic data were collected. Four composite samples were collected from shallow (0–20 cm) and deep (20–40 cm) soils for each sampling point, respectively. Three soil profiles were dug, and samples were collected at intervals of 20 cm. Groundwater samples were also collected from the same profiles at a depth of 100 cm. Microplastics were extracted using predigestion of organic matter with 30% H₂O₂ and density separation with ZnCl₂. The total mass of macroplastics in the greenhouse farmland was 6.4 kg ha^–1. Polyethylene and polyvinyl chloride were the dominant plastic structures, and the dominant sizes were 1–5 and 0.5–1.0 cm, respectively. Overall, the average abundance of microplastics in the greenhouse soil was 225 ± 61.69 pieces/kg, and the dominant size structure was 2–3 mm. The average microplastic concentrations at depths of 0–20 and 20–40 cm were 300 ± 93 and 150.0 ± 76.3 pieces/kg, respectively. The average microplastic concentration in the groundwater was 2.3 pieces/l, and fibers were the dominant plastic structure. Given that microplastics were found in greenhouse soil, soil profiles, and groundwater, we recommend the careful cleaning and disposal of plastics on greenhouse farmland and further research to shed light on the level of microplastic contamination in the soil profiles and groundwater.

Abstract

We have investigated the deformation history of the Keszthely Hills (Transdanubian Range, W Hungary), which belongs to the uppermost slice of the Austroalpine nappe system. This Upper Triassic to Upper Miocene sedimentary rock sequence documented the deformation of the upper crust during repeated rifting and inversion events. We investigated the structural pattern and stress field evolution of this multistage deformation history by structural data collection and evaluation from surface outcrops. Regarding the Mesozoic deformations, we present additional arguments for pre-orogenic (Triassic and Jurassic) extension (D1 and D2 phases), which is mainly characterized by NE–SW extensional structures, such as syn-sedimentary faults, slump-folds, and pre-tilt conjugate normal fault pairs. NW–SE-striking map-scale normal faults were also connected to these phases.

The inversion of these pre-orogenic structures took place during the middle part of the Cretaceous; however, minor contractional deformation possibly reoccurred until the Early Miocene (D3 to D5 phases). The related meso- and map-scale structures are gentle to open folds, thrusts and strike-slip faults. We measured various orientations, which were classified into three stress states or fields on the basis of structural criteria, such as tilt-test, and/or superimposed striae on the same fault planes. For this multi-directional shortening we presented three different scenarios. Our preferred suggestion would be the oblique inversion of pre-orogenic faults, which highly influenced the orientation of compressional structures, and resulted in an inhomogeneous stress field with local stress states in the vicinity of inherited older structures.

The measured post-orogenic extensional structures are related to a new extensional event, the opening of the Pannonian Basin during the Miocene. We classified these structures into the following groups: immediate pre-rift phase with NE–SW extension (D6), syn-rift phase with E–W extension (D7a) and N–S transpression (D7b), and post-rift phase with NNW–SSE extension (D8).

Abstract

Over the almost 190 years-long research of the Ditrău Alkaline Massif (Eastern Carpathians, Romania), felsic rocks have been regarded as homogeneous, uniform units of the igneous complex. Nevertheless, our detailed textural study revealed that the felsic suite (diorite–alkaline feldspar syenite and nepheline-bearing syenite–granite series) cropping out north of the Jolotca Creek valley is more heterogenous at micro-scale than previously thought. This heterogeneity partly derives from abundant mafic mineral-rich clusters; nevertheless, felsic minerals also exhibit various, remarkable textural features. Outcrop to micro-scale traits of felsic crystal settling, mafic mineral aggregates and flow fabrics along with metamorphic country rock xenoliths suggest that the studied rocks crystallized under dynamic magmatic conditions. Cumulate formation, shear flow, convection currents as well as various open-system magmatic processes (e.g., magma recharge, magma mixing and mingling, crystal or mush transfer and recycling, country rock assimilation) played a significant role in the petrogenesis of the examined felsic suite.

Based on field observations as well as on the microtextural relationship of the minerals, two major groups of felsic rocks were distinguished: (1) felsic rocks (lacking or containing sparse mafic minerals) spatially associated with mafic rocks and (2) felsic rocks (with mafic minerals and clots) spatially unassociated with mafic rocks. Rocks of the former group are dominated by plagioclase, accompanied by minor alkaline feldspar, biotite and accessory titanite. Distinct structural and textural features suggest the physical accumulation of the rock-forming phases. Such textural properties can also be observed in some rocks of the second group. Isolated mafic minerals are rather scarce in the latter; nevertheless, different types of aggregates made up of either identical or various mafic phases are more common. Clustered minerals are either intact or show different stages of alteration.

A detailed petrographic study of the above-mentioned peculiarities has been implemented in order to define their potential origin(s) and petrogenetic significance.

Kutatómunkák általános célja olyan kísérletek végzése, amelyek feltárják az adott régióban perspektivikusan termeszthető fajták, illetve tájfajták optimális műtrágyázási igényeit. Tanulmányunkban a Karcagon nemesített és fenntartott ’Maxi’ köles tájfajta tápanyagreakciójának vizsgálatából származó eredményeinket mutatjuk be a módosított Országos Műtrágyázási Tartamkísérlet (OMTK) 2017. évi és az annak figyelembevételével 2021-ben beállított Műtrágyázási Kísérleti Kert (MKK) adatai alapján. A kísérleteket Karcagon, a MATE Karcagi Kutatóintézetben, egy mélyben szolonyeces réti csernozjom talajon állítottuk be. 2017-ben a módosított OMTK kezelései 4 nitrogén (40, 80, 120, 160 kg ha^{– 1}), 4 foszfor (0, 40, 80, 100 kg ha^{– 1}) és 3 kálium (0, 60, 90 kg ha^{– 1}) dózis kombinációjából adódtak, illetve volt egy műtrágyázás nélküli abszolút kontroll. 2021-ben az MKK kezelései 3 nitrogén (40, 80, 120 kg ha^{– 1}), 3 foszfor (0, 40, 80 kg ha^{– 1}) és 2 kálium (0, 60 kg ha^{– 1}) dózis kombinációját foglalták magukba, illetve mindegyik parcella felére növénykondicionáló szert juttatunk ki. A termesztett növény mindkét évben a karcagi nemesítésű ’Maxi’ kölesfajta volt. A különböző kezeléscsoportok termésre gyakorolt hatásának statisztikai értékelését egytényezős varianciaanalízissel végeztük el. Mindkét vizsgálati évben a 80 kg ha^{– 1} hatóanyag mennyiségben kijuttatott nitrogén műtrágyázás bizonyult a leginkább megfelelőnek. A magas foszfor dózisok a legtöbb esetben termésdepresszióhoz vezettek. Eredményeink alapján még a közepes – jó kálium ellátottságú karcagi talajokon is hasznos lehet a kálium kijuttatása, bár a káliumtrágyázás termésre gyakorolt hatását a varianciaanalízis nem igazolta. Az Algomel PUSH szerrel végzett növénykondicionálás statisztikailag is igazolhatóan, mintegy 10%-kal növelte a termés nagyságát. Kutatómunkánk folytatásával pontosabban meghatározható lesz számos tájfajta tápanyagreakciója és fajtaspecifikus, a helyi agroökológiai viszonyokat is figyelembe vevő tápanyag dózisok és kombinációk ajánlhatók a gazdálkodóknak.

The general objective of our research is to carry out experiments that are suitable to reveal the optimal fertilization demand of regionally bred or potentially producible crop varieties for a specific region. In our recent study, the results gained from the examination of the nutrient reaction of the regional millet variety ‘Maxi’ bred and maintained in Karcag are introduced based on the data originating from the modified Long-term National Fertilization Experiments (OMTK) in 2017 and from the Fertilization Experimental Garden (MKK) established at Karcag in 2021. Both experiments were set up in the MATE Research Institute of Karcag on a meadow chernozem soil salty in the deeper layers. In 2017, there were 4 nitrogen (40, 80, 120, 160 kg ha⁻¹), 4 phosphorus (0, 40, 80, 100 kg ha⁻¹), and 3 potassium (0, 60, 90 kg ha⁻¹) dosage combinations applied and one unfertilized absolute control in the OMTK trial. In 2021, in the MKK experiment, treatments involved 3 nitrogen (40, 80, 120 kg ha⁻¹), 3 phosphorus (0, 40, 80 kg ha⁻¹), and 2 potassium (0, 60 kg ha⁻¹) dosage combinations, furthermore, on half of the plots a plant conditioner was sprayed. Millet variety ‘Maxi’ bred at Karcag was the indicator crop in both years. For the statistical analysis of the effect of the various treatment groups on yields, One-way ANOVA tests were used. We considered the 80 kg ha⁻¹ nitrogen substance dose the most suitable in both years. High dosage of phosphorus application resulted in yield depression in most of the cases. Based on our results, potassium fertilization can be effective even on the soils of Karcag with medium to good potassium supplies, though the analysis of variance did not justify the effect of K-fertilization on yields. The 10% yields increase due to plant conditioning with Algomel PUSH was statistically proven. By continuing or research, the reaction to fertilization of several regional crop varieties can be determined more precisely, and variety-specific nutrient doses and combinations can be determined and suggested to the local famers taking the regional agri-ecological conditions into consideration.

Abstract

Visiting three gravel pits and three natural outcrops across the Mureş/Maros Alluvial Fan, 58 samples were collected from subfossil driftwood recovered from coarse-grained fluvial sediment layers, while no subfossil wood was found at three additional gravel pits. Dendrochronological and radiocarbon analysis of these relict wood can support the temporal extension of the regional dendrochronological reference datasets and their dating can provide a useful contribution to the reconstruction of the landscape evolution of the Mureş/Maros Alluvial Fan. The tree-ring widths of the subfossil samples were measured. Dendrochronological synchronization resulted in two oak chronologies which encompassed five, and two reliably cross-dated series covering 191 years (MURchr1) and 127 years (MURchr2), respectively. Based on the ¹⁴C ages the subfossil driftwood material represents Middle and Late Holocene ages. The occasionally up to 6 m-thick fluvial sediment covering relatively young, < 1000-yr-old wood, indicates intense accumulation at the apex of the Mureş/Maros Alluvial Fan, which explains the documented rapid and significant Holocene avulsions.

Soil science, a relatively young field of research with a history of fewer than two centuries, experienced an exponential expansion in scientific output in the last decades. While the output of all sub-disciplines is growing, research efforts in these sub-disciplines differ, reflecting the importance of the subjects. The broadening focus of soil science can be detected by the content of the increasing number and diverting thematic sessions of the World Soil Science Congresses, which are held every four years since the beginning of the 20th century. The structure of the current world congress is supposed to reflect the contemporary understanding of the internal structure of soil science, including its subdivision by major themes. Considering these soil themes/sub-disciplines, we assessed the evolution of soil science in the last three decades using scientific publications as indicators. Furthermore, we evaluated the inter-linkages of soil topics within soil research using network analysis and assessed the contribution of science to the broader fields of studies, from agriculture to engineering and environmental sciences. Results show that scientific interest towards all sub-disciplines is exploding, but environment-related topics, including subjects related to climate and contamination, show an even sharper increase. As far as the internal structure of soil science is concerned, research efforts are organised around the major topics of microbiology, soil contamination, nutrients, soil physics and water management. Our study reveals that currently the highest interest towards soil is coming from ecology and environmental sciences, followed by agriculture, engineering, geology and plant sciences, respectively.

Abstract

In this study, already published and new monitoring data are compiled from the Baradla and Béke caves in the Aggtelek Karst, from the Vacska Cave in the Pilis Mountains as well as from the Szemlőhegy and Pálvölgy caves in the Buda Hills. Recent investigations (2019–2020) include monitoring of climatological parameters (e.g., temperature, CO₂) measured inside and outside the caves, and the chemical, trace element and stable isotopic compositions of drip waters. In the Baradla Cave, the main focus of the investigation was on the stable isotope composition and the temperature measurements of drip water. In the Vacska Cave, which belongs to the Ajándék-Ariadne cave system, CO₂ measurements and drip water collection were conducted in order to perform chemical and stable isotope measurements. In the Szemlőhegy and Pálvölgy caves, the chemical and stable isotope compositions of drip waters at six sites were determined. These datasets were used to characterize the studied caves and the hydrological processes taking place in the karst, and to trace anthropogenic influences. Climatological investigation revealed seasonality in CO₂ concentration related to outside temperature variation, indicating a variable ventilation regime in the caves. In addition, the contributions of the winter and summer precipitation to the drip water were also estimated, in order to evaluate the main infiltration period. The knowledge of these parameters plays a crucial role in constraining the carbonate precipitation within the cave. Thus, the dataset compiled in this study can provide a basis for the interpretation of speleothem-based proxies.

Abstract

In the Middle Anisian, extensional tectonic movements led to the development of isolated carbonate platforms in the area of the southwestern part of the Transdanubian Range. The platforms are made up of meter-scale peritidal–lagoonal cycles bounded by subaerial exposure surfaces. One of the platform successions (Tagyon Platform) consists predominantly of limestone that contains partially and completely dolomitized intervals, whereas the other one (Kádárta Platform) is completely dolomitized. Drowning of the platforms took place in the latest Pelsonian to the early Illyrian interval when submarine highs came into existence and then condensed pelagic carbonate successions with volcanic tuff interbeds were deposited on the top of the drowned platforms from the late Illyrian up to the late Ladinian. The comparative study of dolomitization of the coeval platforms, affected by different diagenetic histories, is discussed in the current paper. Traces of probably microbially-mediated early dolomitization were preserved in the slightly dolomitized successions of the Tagyon Platform. This might also have been present in the successions of the Kádárta Platform, but was overprinted by geothermal dolomitization along the basinward platform margin and by pervasive reflux dolomitization in the internal parts of the platform. The Carnian evolution of the two submarine highs was different, and this may have significantly influenced the grade of the shallow to deeper burial dolomitization.

Abstract

The foliated low-grade metamorphic rocks of the Triassic Bagolyhegy Metarhyolite Formation, mainly of pyroclastic origin, host post-metamorphic quartz-albite veins containing abundant tourmaline and occasionally rutile/ilmenite. The study of the Ti-oxide-mineralized veins with SEM-EDX revealed an unusual mineral assemblage comprising fine-grained Nb–Ta-bearing oxides (columbite-tantalite series, fluorcalciomicrolite and other Nb–Ti–Y–Fe-REE-oxide minerals) intergrown with Nb-rich polymorphs of TiO₂ (anatase, rutile), ilmenite and zircon enriched with hafnium. This high field strength elements (HFSE)-bearing paragenesis is unexpected in this lithology, and was not described from any formation in the Paleozoic-Mesozoic rock suite of the Bükk Mountains (NE Hungary) before. The host metavolcanics are significantly depleted in all HFSE compared to the typical concentrations in felsic volcanics and the mineralized quartz-albite veins have even lower Ti–Nb–Ta concentration than the host rock, so the mineralization does not mean any enrichment. From proximal outcrops of the Triassic Szentistvánhegy Metavolcanics, potassic metasomatized lenses with albite-quartz vein fillings containing rutile/ilmenite are known. We studied them for comparison, but they only contain REE mineralization (allanite-monazite-xenotime); the Nb–Ta-content of Ti-oxide minerals is undetectably low. LA-ICP-MS measurements for U–Pb dating of Hf-rich zircon of the Nb–Ta-rich mineral assemblage gave 71.5 ± 5.9 Ma as lower intercept age while dating of allanite of the REE mineralized quartz-albite veins gave 113 ± 11 Ma as lower intercept age. The REE-bearing vein fillings formed during a separate mineralization phase in the Early Cretaceous, while the Nb–Ta mineralization was formed by post-metamorphic alkaline fluids in the Late Cretaceous., controlled by fault zones and fractures.

A magyar talajművelésben a kezdetektől az 1900-as évek közepéig a hagyományos szántásos rendszerek domináltak. Az ekék tökéletesedése révén a mélyebb szántások hozzájárultak a talajminőség romlásához.

Az 1900-as évek első évtizedeiben a külföldön kidolgozott művelési módszerek még kevesek érdeklődését keltették fel, azonban a szántásnál kedvezőbb körülmények létrehozása érdemi figyelmet keltett.

Az 1970-es évektől a talajvédő művelés Magyarországon is kedvező fogadtatásra talált. Kísérletekkel igazolódott, hogy a direktvetés előnyei – folyamatosság esetén – a hatodik-hetedik évtől észlelhetők. A mulcshagyó művelés kultivátor alkalmazása esetén rövidebb idő alatt nyújtotta a várt talajvédelmi előnyöket, ennek tudható be a gyorsabb terjedése. A kultivátoros művelés értékét a felszínvédő mulcshagyás, a talajminőség megóvás és a biológiailag aktív talaj erősítette meg.

Az időjáráshoz kapcsolható szélsőségek megjelenése az 1980-as évektől újabb művelési megoldások felé fordították a figyelmet. A talajlazítás a vízbefogadás és tárolás, a mulcshagyás, valamint a növények mélyebb gyökerezése révén került a korábbinál szélesebb körű alkalmazásra. A sávos művelési rendszer a nemzetközileg bizonyított eredmények hátterével számos magyar gazdálkodónál is sikeressé vált.

A magyar talajművelés előrehaladásában a talajközpontú szemlélet kiszélesedése, a növényközpontú szemlélet felváltása révén eredményezett kedvező változásokat a talajállapot javulásában.

Tekintettel a talajok sokféleségére és a talajállapot eltéréseire, jelenleg a termőhelyhez, talajhoz adaptált művelési rendszer alkalmazása látszik eredményesnek. Az időjárási szélsőségek fokozódása általában és adott termőhelyen is rangsorba állítja a lehetséges módszereket. A korábban jónak tartott megoldások, beleértve a szántást, ugyanis már egyre kevésbé biztonságosak.

A talajkímélő művelés iránti érdeklődés közel százhúsz évre tekint vissza Magyarországon. Sajátos, de az előrehaladás és a visszatartás tényezői a talajművelésben párhuzamosan jelentek meg az eltelt évek alatt. A művelési előrehaladást visszafogó tényezők között a sok évtized óta fennálló hiedelmek voltak a leginkább hátráltatók, mivel figyelmen kívül maradt a talajvédelem, továbbá a klímaváltozással kapcsolatos veszélyek enyhítésének igénye. Az előrehaladást a talajvédelem felvállalása, a gazdálkodási színvonal emelésének esélye és a klímakár csökkentés kényszere mozdította elő. Az előrehaladást alátámasztó tényezők között legfontosabbak a talajállapot tartós javulása és a klíma eredetű károk enyhítése, továbbá a termés biztonság megtartása és javulása.

Kutatásunk során Magyarország két dél-alföldi réti csernozjom talajú területét vizsgáltuk azon céllal, hogy in situ körülmények között számszerűsítsük a különböző szélesemények által okozott talajveszteség mértékét, az ezzel együtt járó humusz- és tápanyagáthalmozás nagyságrendjét, valamint a két terület defláció érzékenységében tapasztalt különbségek okait.

Vizsgálati területeink Békés megyében, Makótól K-re mintegy 10 km-re, Apátfalva külterületén, valamint Csongrád megyében Szegedtől ÉNy-ra 2 km-re helyezkedtek el. Kutatásunk célkitűzései az alábbiak voltak: terepi szélcsatornás mérésekre alapozott laboratóriumi mérések alapján különböző szerkezeti állapotú csernozjom talajokra meghatározni

1. ◾ az indítósebességet,
2. ◾ a szélerózióval áthalmozott szedimentben mért makroelem, és humuszanyag feldúsulását,
3. ◾ valamint az ezekre ható talajtani tényezőket.

A hasonló mechanikai összetételű, Szeged és Apátfalva melletti réti csernozjom talajok aggregátum összetételében, valamint a CaCO₃ és humusztartalomban megfigyelhető különbségek hatására a Szeged melletti csernozjom mintaterület talaja defláció érzékenyebb. A Szegedtől É-ra eső csernozjomokon 6,5–9,0 m s^–1 közötti indítósebesség értékeket mértünk, míg Apátfalván 13,0 m s^–1 volt az indítósebesség értéke. Az apátfalvi terület talajának magasabb karbonát- és humusztartalma, valamint aggregátum összetételében mért magasabb morzsa arány az indítósebességérték növelésének irányába hat. A feltalajban a 0,5 mm-nél kisebb aggregátumok magasabb aránya következtében nemcsak kisebb indítósebesség értékeket, hanem nagyobb áthalmozódó talajmennyiséget, valamint ezzel együtt nagyobb mennyiségű humusz- és foszfor elmozdulást mértünk az egységesen 10-10 perces fújatási kísérleteink alkalmával a szegedi mintaterületen. Megállapítható tehát, hogy egyazon talajtípusba eső, s azonos textúrájú (homokos vályog) talajok esetében az aggregátum összetételben, valamint a CaCO₃ és humusztartalomban megfigyelhető eltérések hatására jelentős különbségek tapasztalhatók a defláció érzékenység, az indítósebesség, a szediment szállítás módja és a humusz- és elemáthalmozás mértéke között.

In our research, two Chernozem soil areas were examined in the southern part of the Great Hungarian Plain in order to quantify the amount of the soil loss, humus and nutrient transport caused by different wind events and in order to show the causes of the differences in the sensitivity of deflation between the two areas.

Our study areas were located in Békés County, one of them was near Apátfalva, about 10 km east of Makó, and the other one was 2 km northeast of Szeged in Csongrád County. Our in situ wind tunnel experiments were accomplished on 2–4 June 2011 at Apátfalva and in July 2013 in Szeged. The objectives of our research were the followings:

1. ◾ determination of the enrichment ratios for humus, macro- and microelements in the wind eroded sediments in the case of Chernozem soils with different structures based on field experiments and laboratory measurements;
2. ◾ determination the affecting actual soil factors;
3. ◾ estimation of soil loss and element rearrangement trends on Chernozem arable lands under different wind velocity on plot scale.

Because of the differences in the aggregate size distribution, CaCO₃ and humus content, Chernozem soil near Szeged is more sensitive to deflation than near Apátfalva. Threshold friction velocity was measured between 6.5 and 9.0 m s^–1 near Szeged, while the same parameter was 13.0 m s^–1 at Apátfalva. The higher carbonate and humus content and the higher crumb ratio of the soil on the Apátfalva area result increasing threshold friction velocity. Due to the higher proportion of aggregates smaller than 0.5 mm in the topsoil, we have measured not only lower threshold friction velocities, but also a larger quantity of transported soil and a larger humus and phosphorus loss during the uniform 10-10 minute long wind tunnel experiments in the Szeged sample area. It can be concluded that even in spite of the same soil type and same texture there are significant differences between deflation sensitivity, threshold friction velocity, sediment transport mode, humus and nutrient transportation because of the significant differences in aggregate size distribution, CaCO₃ and humus content.

It means that the agronomic structure of the soils greatly influences the mitigation and aggravation of the soil the stress effects caused by climate change. Extreme weather situations have drawn attention to the fact that improperly applied cultivation methods, tools, and overuse of Chernozem soils can modify the soil structure. One of the most serious affect is the dusting of the surface layer of the soil. During this process the larger macroaggregates disintegrate into microaggregates and the resulting smaller fractions are more exposed to wind erosion.

The dust load affecting our settlements is mainly originated from arable lands. The mitigation of this emission is fundamentally based on the regulation of land use, farming practices and deflation. “Best Management Practices” (BMPs) mean a group of selected tools that can reduce or eliminate the transport of pollutants from diffuse sources before, during and/or after agricultural activities. However, these diffuse agricultural loads caused by wind erosion can only be quantified if the magnitude and spatial movement of the dust and pollutants is monitored.

Munkánk során potenciálisan toxikus fémek frakcióinak meghatározására alkalmazott analitikai módszereket kívántunk értékelni, azok talajféleségtől való függése alapján.

A talajféleségtől való függés mértéke döntően megszabja a módszer használhatóságát. Jelen dolgozat célja, hogy a Cu, a Zn, a Fe és a Ni környezeti mobilitása szempontjából értékelje a vizsgálatba vont egy- és többlépéses kioldásos módszereket.

Vizsgálatainkhoz a TIM adatbázisból származó négy, eltérő fizikai talajféleségű mintát választottunk (homok-, homokos vályog-, vályog- és agyag-talaj sorrendjében növekvő agyag- és humusztartalommal és pH-val).

Öt különböző kivonószerrel végzett egylépéses extrakciót és kétféle szekvens, azaz 3+1 lépéses egymás utáni extrakciós vizsgálatot végeztünk (BCR és McGrath módszerekkel).

Elvégeztük a minták Magyar Szabvány (MSZ 21470-50) szerinti, mikrohullámú kezeléssel egybekötött, H₂O₂+HNO₃ eleggyel való roncsolását is. Az így megállapított elemtartalom környezetvédelmi szempontból teljes („összes”) elemtartalomnak tekinthető.

A mérési eredmények alapján megkíséreltük kiválasztani a vizsgálatba vont módszerek közül azokat, amelyek a talajból már biztonsággal meghatározható mennyiségű elemet vonnak ki, de a kivont mennyiség még nem a teljes elemtartalommal arányos.

A mikrohullámú feltárással kapott Zn-, Cu-, Fe- és Ni-tartalmak, a homok-, homokos vályog-, vályog- és agyag-talaj sorrendben, vagyis az agyag- és humusztartalmukkal, valamint pH-jukkal párhuzamosan nő. Egy olyan összetett rendszerben, mint a talaj, az egyes talajtulajdonságok, így az agyag- és humusztartalom, valamint a pH hatása vizsgálataink alapján nem különíthető el, de mint várható volt, a nagyobb agyag- és humusztartalmú és magasabb pH-jú talajok ezekből az elemekből többet halmoztak fel.

Mivel a kelátképzőket tartalmazó kivonószerek az összes réztartalomnak mintegy harmadát kivonták, a kivont mennyiség a réztartalommal volt arányos, vagyis a réztartalom növekedésével párhuzamosan nőtt.

Ezek a kivonószerek tehát Cu esetében kevésbé alkalmasak az egyes talajféleségek toxicitása közti különbségek kimutatására.

A rézzel ellentétben, a másik három elemnél az egyes talajféleségeknél kivont kis elemmennyiségek esetenként nagyságrendileg is különböztek, így az elméleti meggondolásunknak megfelelően feltételezhető, hogy az egyes talajféleségek toxicitása közti különbséget mutatják.

A két szekvens módszernél a vasnál kapott mérési eredményeket azok szórása miatt nem lehetett értékelni.

Megállapítható, hogy a BCR agresszívebb kivonószereket használ, mint a McGrath módszer, ennek megfelelően a BCR módszerrel a talajok átlagában az elemek 36, a McGrath módszerrel pedig csak 9%-át vontuk ki.

A BCR módszernél nincs vízszerű gyenge kivonószer, amiből a különböző talajok összes elemtartalmából felszabaduló ionok mennyiségére lehetne következtetni. Az ecetsav, a leggyengébb kivonószer, de a kicserélhető elemtartalom mellett kivonja a karbonátokhoz kötött, vagyis biztosan nem szabad ionos elemtartalmat is.

Mivel a BCR módszer minden kivonószerével sok elemet vonunk ki, nincs érdemi különbség az elemek egyes talajoknál mért kivonási százaléka között, ami figyelembe véve, hogy a talajok elemtartalma a homoktól az agyagtalajig nő, azt jelenti, hogy a kivont mennyiség az összes elemtartalommal arányos.

Lényegében ugyanezt mondhatjuk a McGrath módszer két agresszívebb kivonószeréről is, annak ellenére, hogy lényegesen kevesebb elemet vonnak ki. Ezzel szemben a módszer leírása szerint, a 0,1 mólos kalcium-kloridos kivonatból a vízoldható és kicserélhető elemtartalomra lehet következtetni, így minden bizonnyal a talajok toxicitását mutatja.

In this study, we aimed to evaluate some analytical methods used to determine the fractions of potentially toxic metals, based on their dependence on soil type.

The degree of dependence on soil type determines the applicability of the method. The aim of the present paper is to evaluate the single- and multi-step extraction methods included in the study in terms of the environmental mobility of Cu, Zn, Fe and Ni.

For the studies, we selected four samples with different physical soil types from the Soil Information and Monitoring System database.

In order to establish trends, soil samples were selected so that their clay and humus content, i.e., their adsorption capacity as well as their pH increased in the order of sand, sandy loam, loam and clay soils.

One-step extractions with five different extractants and two sequential extraction analyses including 3+1 steps were performed (BCR and McGrath methods).

We also performed the digestion of the samples with H₂O₂ + HNO₃ solvent combined with microwave treatment according to the Hungarian Standard (MSZ 21470-50). The element content determined in this way can be considered as the "total" element content from the environmental point of view.

Based on the results of the analyses, we tried to select from the methods included in the study those that already extract a safe amount of elements from the soil, but the extracted amount is not yet proportional to the total element content.

The Zn, Cu, Fe and Ni contents resulting from microwave digestion increased in the order of sand, sandy loam, loam and clay soils, i.e. in parallel with the clay and humus content and pH of the soils.

As the extractants containing chelating agents extracted about one-third of the total copper content, the amount extracted was proportional to the copper content, i.e. it increased in parallel with the increase in copper content. Thus, in the case of copper, these extractants are less suitable for detecting differences in the toxicity of different soil types.

In contrast to copper, in the case of the other three elements, the small amounts extracted from each soil type also differed in order of magnitude, so according to our theoretical consideration, it can be assumed that they show a difference between the toxicity of each soil type.

The results obtained with iron using the two sequential methods could not be evaluated due to their standard deviation.

It can be stated that BCR uses more aggressive extractants than the McGrath method, accordingly, the BCR method extracted 36%, whereas the McGrath method only 9% of the elements on average of the soils.

The BCR method does not have an aqueous weak extractant, which would indicate the amount of ions released from the total element content of the different soils. Acetic acid is the weakest extractant, but in addition to the exchangeable element content, it also extracts the ionic element content bound to carbonates, which is certainly not free.

Because a large amount of elements is extracted with each extractant in the BCR method, there is no significant difference in the percentage of elements extracted for each soil, which, given that soil element content increases from sand to clay soil, means that the extracted amount is proportional to total element content.

Basically, the same can be said for the two more aggressive extractants of the McGrath method, despite the fact that they extract significantly less amount of elements. In contrast, as described in the method, the water-soluble and exchangeable element content can be inferred from the 0.1 M calcium chloride extract, thus it certainly indicates soil toxicity.

Szervesszén térképezést segítő módszertani kutatásként vizsgáltuk egy szántóföldi művelés alatt álló terület, 3 mélységből származó mintáinak MIR reflektanciáját, illetve szervesszén tartalmát (Walkley-Black). Ezt követően a spektroszkópia mérések eredményeit használtuk a talaj szervesszén-mennyiségének (TOC %) becslésére. Tettük ezt 3 mintakijelölési módszer (Kennard-Stone Sampling - KSS, K-means Sampling - KMS, Latin Hypercube Sampling - LHS) bevonásával, az így kijelölt kalibrációs mintákkal a PLSR modell segítségével becslést végeztünk az adathalmaz további értékeire. Annak érdekében, hogy tábla szintű szervesszén meghatározás során teszteljük becslési pontosságukat, a modellek reprezentativitását – különböző validációs/kalibrációs arány esetén – statisztikai mutatókkal (R², RMSE) ellenőriztük.

Az eredményekben részleteiben vizsgáltuk a különböző becslési modellek reakcióját eltérő arányú kalibráció és validáció esetén. A modellek R² és RMSE értékei alapján kijelöltük, hogy mely modellek működtek pontosan még alacsony kalibráció esetén is, illetve abszolút értelemben véve melyik modell volt leghatékonyabb.

Az összehasonlítás eredményeként kijelenthető, hogy az általunk vizsgált talajkörülmények között a 30% alatti, valamint a 70% feletti mintaszámú kalibráció a mintakijelölési módszerek megbízhatóságának ingadozását eredményezte. Az összes minta 30%-val történő kalibráció esetén legjobb eredményt a KSS adta, így ez tekinthető a leggazdaságosabb módszernek. Az abszolút értékben vett legkisebb hibát a K-means sampling eredményezte, a minták 90%-val történő kalibrációt követően.

Kijelenthető, hogy az alkalmazott módszertan esetünkben alkalmas volt – a reprezentativitás megtartása mellett – a szükséges minták számának, ergo a táblaszintű szervesszén-felmérés költségeinek csökkentésére. Továbbá a mintakijelölési módszerek becslési hatékonyságának összehasonlítására is megfelelt az általunk alkalmazott statisztikai vizsgálat. A módszertan a jövőben kiinduló alapja lehet hasonló jellegű kutatásoknak, valamint tábla szintű szervesszéntérképek elkészítésének. A szélesebb körű alkalmazást megelőzően a modelleket nagyobb varianciájú adathalmazok esetén is tesztelni szükséges.

Within the framework of the present research, we mapped the organic carbon content of an arable area, during which we measured the MIR reflectance and organic carbon content (Walkley-Black) of the soil samples collected from the area at three different depths. Subsequently, the results of spectroscopic measurements were used to improve the estimation of the soil organic carbon content (TOC %). Three sample selection models were involved (KSS, KMS, LHS), and with the selected calibration samples, we estimated the additional values of the data set using the PLSR model. In order to test the accuracy of estimation for a table-level organic carbon determination, the representativeness level of the models was checked with statistical indicators (R2, RMSE) at different validation / calibration ratios.

In the results, we thoroughly examined the response of different estimation models with different ratios of calibration and validation. Based on the R2 and RMSE values of the models, we determined which models worked precisely even at low calibration, and in absolute terms, which model was the most efficient.

As a result of the comparison, it can be stated that under the soil conditions we examined, calibration with a sample number below 30% and above 70% caused significant fluctuations in the reliability of the sampling methods. Kennard-Stone sampling (KSS) gave the most precise results for calibration with 30% of all samples, thus it is considered the most economical method. The smallest error overall was given by K-means sampling after calibration of 90% of the samples.

It can be stated that the methodology used in this study was suitable to reduce the samples required for analysis - while maintaining representativeness - therefore reducing the costs of the field-level organic carbon survey.

Furthermore, the statistical analysis we used to compare the estimation efficiency of the sampling methods was also appropriate. The methodology we use may be the basis for similar research in the future, as well as for the production of table-level organic carbon maps. Prior to wider application, models also need to be tested for higher variance datasets.

Az iszapkihelyezések rövidtávú hatásainak megfigyelésére és igazolására több évre kiterjedő, nagy időfelbontású monitoringot terveztünk dél-alföldi, csernozjom talajokon folyamatosan művelt, gyakran évről-évre különböző növényzettel fedett szántóföldi parcellákon. A 14 db 50 m x 50 m-es kvadráton, a Sentinel-2 műholdfelvételezés alapú adatgyűjtést a legnagyobb idő- és térbeli felbontásban alkalmaztuk. Atmoszférikus korrekcióval előfeldolgozott, közel 100 db felhőmentes képből álló adatbázist LANDSAT OLI (Operational Land Imager) felvételekkel kiegészítve, vegetációs indexekkel (EVI, NDVI) értékeltük a nyári félév fotoszintetikus aktivitását és biomassza-produkció változásait térben és időben.

A spektrális index alapú vegetációs ciklus különbségek alapján meghatározhatók a területen termelt változatos növényfajok, a felszínfedettség különbségek és a területhasználati változások. A vizsgálatainkkal párhuzamosan, LADÁNYI et al., (2020) szerint értékelt talajtani eredményekhez hasonlóan az iszapkihelyezés által érintett, illetve nem érintett területek között kimutatható, EVI és NDVI-vel mért statisztikai és térbeli különbségek rövidtávon általánosan nem szignifikánsak. A vizsgált négy termény közül a napraforgó, kukorica biomassza produktuma esetén láthatók index különbségek, amelyek az iszapkihelyezés 1–3 éven belül tapasztalható hatásaként értékelhetők, de ennek igazolására folyamatos monitoring vizsgálat szükséges. A repce és az őszi búza esetén a rendelkezésre álló adatok alapján nem tapasztaltunk hasonlót, sőt esetenként a kihelyezés előtti VI értékek magasabbak. A parcellákat jellemző térbeli heterogenitáson – melyet a kvadrátok jól mintáznak – a szennyvíziszap kihelyezések a vizsgált időszakban nem változtattak.

A két különböző vegetációs index együttes alkalmazása hasznos. Az EVI általános előnyei mellett kiemelhető a dús vegetációs időszak értékelésének pontossága, az összehasonlító elemzésben tapasztalható alkalmazhatósága, míg az NDVI a csekélyebb vegetáció dinamikájában, a vegetációtípusok megkülönböztetésében, vagy a dús vegetációt jellemző változékonyság megfigyelésében lehet érzékenyebb. Érdekes, hogy az NDVI és EVI közötti különbség a szennyvíziszappal kezelt területeken kisebb. A várakozásnak megfelelően, a nagy felbontást igénylő vizsgálatban a LANDSAT adatok, a Sentinel alapú indexértékekkel általánosan szoros statisztikai kapcsolatban vannak és igazolják az értékelés eredményeit, de a parcellákon, adott időkben tapasztalt jelentős eltérések miatt önmagukban nem tudják kiegészíteni a vizsgálatot.

A gazdálkodásváltás ellenére kitűzött cél, a szignifikáns különbségek kimutatása indokolja az aktuális évek adatainak további vizsgálatba való bevonását, amely segít az adathiányos időszakok leszűkítésében is; 2020. év megfigyelése folyamatban van.

The agricultural use of sewage sludge is one of the means of refilling the soil nutrients and an effective tool for sustainable environmental management. In order to monitor and verify the short-term effects of sludge disposal (in parallel with other soil observations) we planned a multi-year, high-resolution data collection for monitoring the effects of disposal in some arable land parcels on 14 pieces of 50 m x 50 m quadrates in southeastern Hungary. Using free Sentinel-2, pre-processed satellite imagery, data acquisition was applied at the highest temporal and spatial resolution supplemented with LANDSAT-8 recordings, evaluating the vegetation period from 2016 to 2019 (almost 100 images). We evaluated the photosynthetic activity of the summer season and the changes in biomass production in space and time based on vegetation index (EVI, NDVI).

The difference in the vegetation cycle of the plants on the arable land and the difference in the land use and land cover (LU/LC) are clearly visible in the values of EVI and NDVI. The statistical and spatial index differences between the affected and non-affected areas of sludge disposal are generally not significant in the short term. It can be seen differences in the case of the sunflower and maize biomass products. These can be assessed as the effect of sludge disposal within 1–3 years, but continuous monitoring is required to verify this. In the case of colza and winter wheat (based on the available data) we did not find similar effects, and in some cases the pre-placement EVI/NDVI values were higher.

Vegetation indices heterogeneity among the parcels is also well patterned spatially in the quadrates. The spatial heterogeneity characteristic of the quadrates was not changed by the sewage sludge disposal over the study period. Geometric resolution and monitoring can be used to map a former alluvial form, which is an important factor in understanding parcel yield changes.

We can emphasize the accuracy of EVI evaluation in the dense vegetation period and its applicability in a comparative analysis. NDVI may be more sensitive in the dynamics of smaller or sparse vegetation, or sometimes in the observation of variability characteristic of rich vegetation. It is interesting, that the difference between NDVI and EVI is smaller in areas treated with sewage sludge. LANDSAT data are generally closely related to the Sentinel-based indices values and confirm the results of their evaluation, but they cannot supplement the study on their own due to the significant differences on the parcels at certain times.

In addition to the change of agricultural management, in the detection of significant differences, it is appropriate to measure the data for the following years, that can help to narrow down the data deficient periods; monitoring for 2020 is in progress.

Vizsgálatunk célja az volt, hogy egy Somogyban elhelyezkedő, dombvidéki mintaterület szántóin elemezzük a mért talaj-vezetőképesség (EC) értékek és lehatárolt termőhelyi (művelési) zónák talajtulajdonságai közötti összefüggéseket. A vizsgált szántóterületek löszön kialakult, típusos Ramann-féle barna erdőtalajon és karbonátos csernozjom barna erdőtalajon helyezkednek el. Feltalajuk döntően vályog és agyagos vályog fizikai féleségű. A talaj vezetőképességét 50 és 100 cm-es talajmélységben mértük.

A mintaterület talajadatait térinformatikai állományba foglaltuk, az adatok rendezését és azok összekapcsolását az ESRI ArcGIS 10.0 programmal végeztük el. A táblák heterogenitását mutató laboratóriumi talajvizsgálatok eredményeit a mért EC értékekkel összevetettük, amelyhez az IBM SPSS Statistics 20 szoftver segítségével stepwise-típusú lineáris regressziót alkalmaztunk. A regressziókat a talajvizsgálatok csoportosításával megegyezően: alap („a” eset), bővített („b” eset) és teljeskörű („c”eset) alapján futtattuk le. A számításoknál az „a” eset a talajtulajdonságokat meghatározó fontosabb talajparaméterek (kötöttség, humusz- és mésztartalom, kémhatás), a „b” eset az alap talajparamétereket és a makro tápanyagok (NPK ellátottságot), valamint a „c” eset az előző kettőt és mikro tápanyagok (Mg²⁺, Na⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, SO₄ ²–, Fe²⁺ + Fe³⁺) körét jelenti.

A különböző csoportosításban elvégzett elemzések során arra voltunk kíváncsiak, hogy a vizsgálati talajparaméterek körének változtatásával szorosabb kapcsolatokat találunk-e a mért átlagos EC értékek és a talajtulajdonságok között. Az eredményeink által kaphatunk-e olyan kellő pontosságú és megbízhatóságú becslőmodellt, amely a talajok térbeli heterogenitását megmutatja az EC értékek alapján, így a módszer nagyban meggyorsíthatja és leegyszerűsítheti a „hagyományos” talajvizsgálatokhoz képest a termőhelyi zónák elkülönítését.

A vizsgálati eredményeink alapján elmondható, hogy mindhárom regressziós csoportosítás esetén a tengerszint feletti magasság csökkenésével arányosan nő a talaj-vezetőképesség, illetve az EC értékek növekedésével nő a talajok kötöttsége, amellyel együtt növekszik az agyagtartalom is. Ez a folyamat 100 cm-es talajmélységben a nagyobb víztartalom miatt erőteljesebben jelentkezik, mint az 50 cm-es talajmélységben. A termőhelyi zónák termékenységi viszonyait az elsődleges talajtulajdonságokon, illetve a makro és a mikro tápanyag-ellátottságokon kívül a domborzati viszonyok is módosíthatják. A talajellenállás mérése bárki számára elérhető, gyors és egyszerű módszer. A laboratóriumi talajvizsgálatokat kiegészítve alkalmas arra, hogy a precíziós növénytermesztésben segítséget nyújtson a termőhelyi zónák lehatárolásában.

Our aim was to analyse the relationships between the measured soil electrical conductivity (EC) and the soil properties of different delimited production (tillage) zones in a hillside sample area situated in Somogy county. The examined arable lands are situated in typical Ramann-type brown forest soil and chernozem-brown forest soil mostly with loam and clay loam formed on loess. For the investigations, two soil resistance values (measured at 50 cm and 100 cm depth) were used.

Soil data of the sample area were incorporated into a GIS file, the ordering and connection of the data was performed by ESRI ArcGIS 10.0 program. The results of the soil laboratory tests (which show soil heterogeneity) were correlated to the measured EC-values with stepwise linear regression using IBM SPSS Statistics 20 software. The regression were run in line with the alignment of soil investigations: basic (case „a”), extended (case „b”) and completed (case „c”). By the calculations, case „a” means the group of the most important soil parameters which are determinative soil characteristics (upper limit of plasticity or K_A, humus-, lime content, pH), case „b” means the previous one plus the group of macronutrients (NPK-content), while case „c” means case „b” plus the group of micronutrients (Mg²⁺, Na⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, SO₄ ²–, Fe²⁺ + Fe³⁺).

With the analyses made in different alignments our aim was to determine whether with the changing of examined soil parameters there will be tighter relationships between the measured EC-values and soil properties. Further aim was to examine whether it is possible to make a properly accurate and reliable estimation model, which can show the real soil circumstances (spatial heterogeneity of soils) based on EC-values, since this method can accelerate and simplify the separation of productivity zones compared to the conventional soil examinations.

Based on the results it can be concluded that in case of all the three regression groups the electrical conductivity increases proportionally with the decreasing of elevation. Besides, with the increasing of EC-values the K_A – and with it, the clay content also – increases. This process develops in a more significant way in the depth of 100 cm than in 50 cm because of the higher water content. Besides the primary soil characteristics and the amount of macro- and micronutrients, the fertility conditions of the production zones can be affected by the geographical circumstances as well. The measurement of soil resistance is a fast, easy and generally available method, which is suitable – with the completion of laboratory examinations – for giving assistance to delineate the production zones in the precision crop production.

A makroaggregátumok stabilitásának meghatározására számos mérési módszer és értékelési lehetőség létezik. Ezek önállóan eredményesen alkalmazhatók az aggregátumok stabilitásának vizsgálatára (valamilyen romboló hatást megpróbálnak szimulálni, valamilyen körülményt megpróbálnak standardizálni stb.), ám ezek a módszerek egymással nehezen összevethetők. Az évek során jogosan merült fel a szabványosítás igénye, ám a kialakult nemzetközi szabvány módszertana igen bonyolult, éppen ezért csak kevesen kívánják azt alkalmazni. Hasonló a helyzet a különféle stabilitási mutatók esetében is: sokféle mutató használatos, ezek különkülön jól jellemezhetik a talajok aggregátum-stabilitását, de a mutatók párhuzamos használata több esetben eltérő stabil