Browse Our Earth and Environmental Sciences Journals
Earth and environmental sciences cover all planetary and Earth science aspects, including solid Earth processes, development of Earth, environmental issues, ecology, marine and freshwater systems, as well as the human interaction with these systems.
Earth and Environmental Sciences
Global climate change has heightened the occurrence of heat stress, significantly impacting agricultural productivity, especially in tropical regions. This study investigates the interaction effects of cytokinin application and heat stress on the growth and biochemical traits of barley (Hordeum vulgare L.) cultivars adapted to tropical climates. The experiment was conducted over two growing seasons (2021–2022 and 2022–2023) using a split-split plot design with three replications. The primary treatments included two planting dates (normal and delayed), three cytokinin levels (control, 50 μM, and 100 μM), and five barley cultivars (Oksin, Nowruz, Nimroz, Zahak, and Golchin). The results showed that cytokinin application, particularly at 100 μM, significantly enhanced photosynthetic pigment retention, catalase activity, and the accumulation of secondary metabolites such as flavonoids and anthocyanins. Additionally, cytokinin-treated plants exhibited higher protein content and reduced malondialdehyde (MDA) levels, indicating better membrane stability and reduced oxidative damage under heat stress. Cultivars Nowruz and Zahak demonstrated the highest resilience to heat stress across both planting dates. These findings indicate that cytokinin is an effective tool for enhancing heat stress tolerance in barley by improving key physiological and biochemical processes. The hormone's ability to enhance photosynthetic efficiency, antioxidant defenses, and secondary metabolite production provides a practical strategy for improving crop resilience in regions affected by rising temperatures due to climate change.
The replacement of maize with grain sorghum is a promising practice for enhancing climate change adaptation strategies in the drought-prone areas of Central Europe. The refinement of the agrotechnics of commercial hybrids contributes to the development of sustainable agriculture. A field experiment was conducted between 24 May 2023 and 27 September 2023 in Keszthely (Hungary) in order to evaluate the effects of plant density (D1 = 240,000 plants ha–1, D2 = 280,000 plants ha–1) and equidistantly increasing N doses (0–40–80–120–160–200 kg N ha–1) on the grain yield, biomass weight and leaf area index (LAI) of 4 grain sorghum cultivars (G1 = KWS Nemesis, G2 = RTG Huggo, G3 = GK Erzsébet, G4 = ES Foehn). Another aim was to examine the effect of treatments on weed coverage. According to the results, plant density and N treatment had a general significant effect on grain yield (p < 0.05), biomass weight (p < 0.05) and LAI (p < 0.05; p = 0.015), regardless of the applied cultivar. Positive correlations were observed between biological and grain yield (D1: r = 0.9, p = 0.02; D2: r = 0.91, p = 0.01) as well as between LAI and grain yield (D1: r = 0.89, p = 0.6; D2: r = 0.91, p = 0.07). Significant differences were also observed between the grain yield (p < 0.05), biomass weight (p < 0.05) and LAI (p < 0.05) of the cultivars. In general, grain yields peaked around 120 kg N ha–1 at the plant density of 240,000 plants ha–1 and around 160 kg N ha–1 at the plant density of 280,000 plants ha–1. Among the experimental conditions RTG Huggo yielded the best results. In general, weed coverage was significantly lower (p = 0.002) in denser stands. The enhancing effect of N on weed coverage could not be detected (p = 0.318). In conclusion, a plant density of 280,000 plants ha–1, a N dose of 120–160 kg N ha–1 and RTG Huggo cultivar proved to be the best under the experimental conditions.
Soil organic carbon (SOC) levels directly affect the production and health of crops. Making use of a database of the usefulness of using the 350–2,500 nm Near Infra Red (NIR) spectroscopy data range on 200 soil samples from the Indian state of Uttar Pradesh was evaluated in this study. The more sophisticated Artificial Neural Network, to choose the spectral components that were used to forecast SOC, Random Forest (RF) and Ensemble Lasso-Ridge Regression (ELRR) were utilized. In the preprocessing, the inversion derivative, logarithmic(log) derivative, and logarithmic base to 10(log10x) derivatives were employed to duplicate the spectrum wavelength. The main characteristic of spectrum wavelength for SOC were found to be within the range of 350 and 450 nm, per the results. The best accurate estimation of SOC content was obtained by combining the suggested DSANN or Dropout Sequential ANN technique with the Log10x pre-processed data. The R-squared (R2), RMSE, and RPIQ (Ratio of Performance in Inter Quartile Distance) values for the testing dataset were 0.83, 0.08, and 4.32, respectively.
A vízpótlás talajvízszintre gyakorolt hatásának értékelése egy délnyugat-magyarországi példán keresztül
Evaluation of the water supply’s impact on groundwater levels, with an example from South-West Hungary
Az Európát is érintő jelenlegi, napjainkban zajló éghajlatváltozás statisztikailag szignifikáns felmelegedési tendenciával jellemezhető. Az éghajlatváltozás hatása a csapadékviszonyok és az evapotranszspirációs folyamatok megváltoztatásán keresztül érinti a vízkörforgalmat, így a csapadék eloszlásának és mennyiségének várható változásai a folyamatosan emelkedő hőmérséklettel együtt a növények nagyobb vízfelhasználását eredményezhetik, ami változásokat indukálhat a talajnedvességben, a talajvízben és ennek következtében a vízmérlegben. Az emelkedő hőmérséklet hatására a jövőben a növekvő transzspirációs igény valószínűleg a növényi közösségek fokozott talajvízfelvételét eredményezi, ami a talajvízszint további csökkenését is magával vonhatja. Ha ez bekövetkezik, a talajvízfüggő erdei közösségek regenerálódása ezeken a területeken kérdésessé válik, mivel a fiatal fák gyökérzete nem fogja tudni elérni a vízforrást. Következésképpen a Kárpát-medence sík vidékein és vizes élőhelyein a nagy vízigényű erdők fennmaradása kérdésessé válhat. A fás vegetáció számára kiemelten fontos a talajvíz szerepe a vegetációs időszakban, éppen ezért a talajvízszint változását régóta, rendszeresen monitorozzák.
Konkrét megoldás lehet az árhullámok visszaduzzasztásából származó vízpótlás. A pozitív vízpótlási beavatkozásokra példa a Kaszó LIFE projekt. A projekt célja a leromlott élőhelyek rehabilitációja volt, ami a kedvező ökológiai állapot stabilizálásával teszi lehetővé a hosszú távú megőrzést. A megvalósítás eszközeként tórehabilitációt és folyó-mederbordákat alkalmaztak, biztosítva a Szentai-erdő (Nyugat-belső-somogyi kistérség) erdeinek, kis lápjainak és gyepterületeinek vízellátás javítását.
Jelen kutatás célja pedig a Kaszó LIFE projekt vízpótlási beavatkozásai után, azok felszín alatti vízszintre gyakorolt hidrológiai hatásainak elemzése volt. A meteorológiai adatok és a monitoring adatok alapján elmondható, hogy a Szentai-erdőben 30 éves szárazodási tendencia volt tapasztalható, amelynek elsődleges mutatója a talajvízszint csökkenése. Kiemelendőek a 2016–2017-es vizsgálati időszak évei, amikor az alapvetően lefolyástalan vizsgálati területen nem volt elegendő csapadék a talajvíz szintjének fenntartásához. Kutatási eredményeink azonban azt mutatták, hogy a vízpótlást célzó beavatkozások (mederbordák és tározótavak) összességében a talajvízszint emelkedését biztosítják.
A két beavatkozási típus talajvízszint emelkedésére gyakorolt hatását vizsgálva arra a következtetésre jutottunk, hogy míg a tavak építése jelentősen befolyásolja a környező kutak vízszintjét, addig a mederbordák esetében kisebb mértékű a hatás.
This study explored the effects of salicylic acid on the growth and biochemical responses of peppermint (Mentha piperita L.) under different soil salinity levels, a major challenge in agricultural productivity. The experiment was conducted using a factorial design with salicylic acid applied at concentrations of 0, 5, 10, and 50 ppm, combined with sodium chloride-induced salinity at 0, 1,000, 2,000, and 3,000 mg kg–1 soil. Results demonstrated that increasing soil salinity negatively impacted plant growth, reducing plant height, leaf number, and the dry weight of aerial parts. Salinity stress also led to reduced nutrient uptake, particularly for essential elements like calcium and potassium, while increasing sodium levels in plant tissues. However, the foliar application of salicylic acid, especially at 50 ppm, significantly improved growth parameters and mitigated the detrimental effects of salinity. Notably, at the highest salinity level (3,000 mg kg–1), salicylic acid enhanced plant height by 11.1% and leaf number by 30.9% compared to untreated plants. Salicylic acid also boosted biochemical responses, such as increasing total phenolic and flavonoid content, which are critical for stress tolerance. This study underscores the potential of salicylic acid as a stress mitigator, promoting better growth and physiological resilience in peppermint under saline conditions, offering valuable insights for improving crop performance in salinity-affected regions.
A hazai láptalajok osztályozás-története és az osztályozás továbbfejlesztése
History of classification of bog soils in Hungary and a proposal for the further development of classification
A vitaalapnak szánt dolgozat bemutatja a hazai láptalajok kutatás- és osztályozás történeti (kronológiai) fejlődését 1859-től napjainkig. A bemutató ismertetés, kritikai elemzés kiemeli az osztályozás fejlődése, és a genetikus, talajföldrajzi osztályozás kialakulása szempontjából fontos eredményeket. Meghatározza a kialakult osztályozás továbbfejlesztését képező ismereteket, amelyek a következők (DÖMSÖDI, 2015; DÖMSÖDI, 1988):
-
A „láp” és a „láptalaj” képződés genezise: folyamata, szakaszai, típusai
-
A láptalajok talajképző tényezői:
-
2.1 Az egykori láp környezetének éghajlati viszonyai (főként éghajlati, klimatikus tényező).
-
2.2 A láp élővilág jellege: rétláp, mohaláp, al-láp, fel-láp, (ökológiai fejlődéstörténeti) és növényzete (vegetáció) tényező.
-
2.3 A láp felszínalaktani jellege és geomorfológiai helye (síkláp, dombláp, völgyláp, medenceláp), domborzati tényező.
-
2.4 A láp, illetve a talaj kora (földtörténeti; abszolút, relatív kortényező).
-
2.5 A láp, illetve a talaj földhasználata: rét, legelő, erdő, szántó művelése (antropogén hatások tényezője).
-
-
A láptalajok típusai, altípusai, az altípusok típusszelvényei, mindezek definíciói és dimenziói.
Az erdőállományok talajvíz utánpótlódásra gyakorolt hatásának vizsgálata kecskemét-ménteleki mintaterületen
Investigation of the impact of forest stands on groundwater recharge in the Kecskemét-Méntelek study area
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.
