Jelen tanulmányban megvizsgáltuk a nitrogén átalakulással kapcsolatos nitrogén forgalmi folyamatok módosulását a nitrogénkötés-, a denitrifikáció-,- illetve a nitrifikációs aktivitás mérésével. A vizsgálatok alapanyagaként különböző földhasználati területekről származó talajmintákat használtunk fel. Az anyaggyőjtés helyszíneként a Balaton-felvidéken elterülő 21 km2 kiterjedéső vízgyőjtő terület szolgált. A talajmintákat hat földhasználati területről győjtöttük, úgy, mint tölgyesakácos, tölgyes, szőlő, szántó, gyümölcsös és rét.
A nitrogén forgalommal kapcsolatos laboratóriumi kísérletek sötét, és szabályozott hőmérsékleti körülmények között kerültek kivitelezésre, három hőmérsékleten (10 °C, 20 °C, 30 °C). Ennek célja az volt, hogy a vízgyőjtő területén előforduló hőmérsékleti körülményeket megfelelően tudjuk modellezni.
A potenciális nitrogénkötés vizsgálatánál pozitív korrelációt találtunk, vagy érdemi változást nem figyeltünk meg a hőmérséklet függvényében. A szántó, gyümölcsös illetve a rét talajmintáinál a nitrogénkötést mutató értékek csökkenését észleltük a hőmérséklet növelésével (10-20 °C). Az erdőből származó talajmintákban ugyanakkor nem tapasztaltunk változást. 30 °C hőmérsékleten szignifikáns növekedést kaptunk a nitrogénkötési potenciálok tekintetében (p < 0,05), a 10 °C, illetve 20 °C hőmérsékleten mért adatokkal összevetve.
A talajok nettó nitrifikációs potenciáljának vizsgálatakor negatív korrelációt figyeltünk meg magasabb hőmérsékleteken. A legnagyobb értékeket 10 °C hőmérsékleten, míg a legalacsonyabb eredményeket 30 °C hőmérsékleten mértük.
Az erdei talajok elemzése során nem jegyeztünk fel lényeges különbségeket a potenciális denitrifikációs folyamat különböző hőmérsékleteken mért eredményei között. A többi, eltérő földhasználati területről származó minták változó hőmérsékleten feljegyzett értékei között azonban jelentős eltéréseket tapasztaltunk (p < 0,05).
Összességében úgy találtuk, hogy egy terület mővelési módja jelentősen befolyásolhatja a talaj nitrogén forgalmának alakulását, különösen azokban az esetekben, amikor tápanyagutánpótlás is történik. A jelen tanulmány adatai alapján megállapítottuk, hogy a vizsgált vízgyőjtőn az emberi behatásoknak kisebb mértékben kitett területek nitrogén körforgalmi folyamatai kevésbé érzékenyek a hőmérsékleti változásokra.
Aber, J.D., Ollinger, S.V. & Driscoll, C.T. 1997. Modeling nitrogen saturation in forest ecosystems in response to l and use and atmospheric deposition. Ecological Modelling. 101. 61–78.
Belnap, J. 2003. Factors influencing nitrogen fixation and nitrogen release in biological soil crusts. In: Biological soil crusts: structure, function, and management, (eds. Belnap, J. & Lange, O.L.). Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg. 241–261.
Biró, B., Matics, H., Horváth, N. & Czakó-Vér, K. 2012. Talajok tápanyagkiegészítésének hatása néhány mezőgazdasági, környezetvédelmi funkcióra. Talajtani, vízgazdálkodási és növénytermesztési tudományos nap. In: Talaj-víz-növény kapcsolatrendszer a növénytermesztési térben. (ed. Lehoczky, É.). 65-68.MTA ATK TAKI, Budapest.
Bordeleau, L.M. & Prévost, D. 1994. Nodulation and nitrogen fixation in extreme environments. Plant and Soil. 161. 115–125.
Bouwman, A.F., Van Drecht, G., Knoop, J.M., Beusen, A.H.W. & Meinardi, C.R. 2005. Exploring changes in river nitrogen export to the world's oceans. Global Biogeochemical Cycles. 19. GB1002.
Capone, D.G. 1993. Determination of nitrogenase activity in aquatic samples using the acetylene reduction procedure. In: Nitrogen in the marine environment. (eds. Carpenter, E.J. & Capone, D.G.). Elsevier, New York, USA. 65–103.
Carpenter, S.R., Caraco, N.F., Correll, D.L., Howarth, R.W., Sharpley, A.N. & Smith, V.H. 1998. Nonpoint pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen. . Ecological Applications. 8. 559–568.
Cirmo, C.P. & McDonnell, J.J. 1997. Linking the hydrologic and biogeochemical controls of nitrogen transport in near-stream zones of temperate-forested catchments: a review. Journal of Hydrology. 199. 88–120.
Cookson, W.R., Osman, M., Marschner, P., Abaye, D.A., Clark, I., Murphy, D.V., Stockdale, E.A. & Watson, C.A. 2007. Controls on soil nitrogen cycling and microbial community composition across land use and incubation temperature. Soil Biology and Biochemistry. 39. 744–756.
Dalias, P., Anderson, J.M., Bottner, P. & Couteaux, M.M. 2002. Temperature responses of net nitrogen mineralization and nitrification in conifer forest soils incubated under standard laboratory conditions. Soil Biology and Biochemistry. 34. 691–701.
Dövényi, Z. 2010. Magyarország kistájainak katasztere (in Hungarian). MTA Földrajztudományi Kutatóintézet, Budapest, Hungary.
Evans, R.D. & Lange, O.L. 2003. Biological soil crusts and ecosystem nitrogen and carbon dynamics. In: Biological soil crusts: structure, function, and management. (eds. Belnap, J. & Lange, O.L.). Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg. 263–279.
Galloway, J.N., Aber, J.D., Erisman, J.W., Seitzinger, S.P., Howarth, R.W., Cowling, E.B. & Cosby, B.J. 2003. The nitrogen cascade. BioScience. 53. 341–356.
Galloway, J.N. & Cowling, E.B. 2002. Reactive nitrogen and the world: 200 years of change. AMBIO: A Journal of the Human Environment. 31. 64–71.
Galloway, J.N., Schlesinger, W.H., Levy, H. II, Michaels, A. & Schnoor, J.L. 1995. Nitrogen fixation: Anthropogenic enhancement-environmental response. Global Biogeochemical Cycles. 9. 235–252.
Graham, P.H. & Vance, C.P. 2000. Nitrogen fixation in perspective: an overview of research and extension needs. Field Crops Research. 65. 93–106.
Harris, G.P. 2001. Biogeochemistry of nitrogen and phosphorus in Australian catchments, rivers and estuaries: effects of land use and flow regulation and comparisons with global patterns. Marine and Freshwater Research. 52. 139–149.
Henriksen, A. & Hessen, D.O. 1997. Whole catchment studies on nitrogen cycling: nitrogen from mountains to fjords. Ambio. 26. 254–257.
Holtan-Hartwig, L., Dörsch, P. & Bakken, L.R. 2002. Low temperature control of soil denitrifying communities: kinetics of N2O production and reduction. Soil Biology and Biochemistry. 34. 1797–1806.
Horel, A., Bakacsi, Z., Dencső, M., Farkas, C., Gelybó, G., Kása, I., Tóth, E., Molnár, S. & Koós, S. 2017. Eső hatása a Csorsza-patak vízgyűjtőjének téli hidrológiai folyamataira. Agrokémia és Talajtan. 66. 61–77.
Horel, A., Bernard, R. & Mortazavi, B. 2014. Impact of crude oil exposure on nitrogen cycling in a previously impacted Juncus roemerianus salt marsh in the northern Gulf of Mexico. Environmental Science and Pollution Research. 21. 6982–6993.
Horel, A., Potyó, I., Szili-Kovács, T. & Molnár, S. 2018. Potential nitrogen fixation changes under different land uses as influenced by seasons and biochar amendments. Arabian Journal of Geosciences. 11. 559.
Howarth, R.W., Billen, G., Swaney, D., Townsend, A., Jaworski, N., Lajtha, K., Downing, J.A., Elmgren, R., Caraco, N., Jordan, T., Berendse, F., Freney, J., Kudeyarov, V., Murdoch, P. & Zhu, Z.L. 1996. Regional nitrogen budgets and riverine N & P fluxes for the drainages to the North Atlantic Ocean: Natural and human influences. Biogeochemistry. 35. 75–139.
Jakab, G., Madarász, B., Szabó, J., Tóth, A., Zacháry, D., Szalai, Z., Kertész, Á. & Dyson, J. 2017. Infiltration and soil loss changes during the growing season under ploughing and conservation tillage. Sustainability. 9. 1726.
Lang, M., Cai, Z.C., Mary, B., Hao, X. & Chang, S.X. 2010. Land-use type and temperature affect gross nitrogen transformation rates in Chinese and Canadian soils. Plant and Soil. 334. 377–389.
Maag, M. & Vinther, F.P. 1996. Nitrous oxide emission by nitrification and denitrification in different soil types and at different soil moisture contents and temperatures. Applied Soil Ecology. 4. 5–14.
Madarász, B., Juhos, K., Ruszkiczay-Rüdiger, Z., Benke, S., Jakab, G. & Szalai, Z. 2016. Conservation tillage vs. conventional tillage: long-term effects on yields in continental, sub-humid Central Europe, Hungary. International Journal of Agricultural Sustainability. 14. 408–427.
Mogge, B., Kaiser, E.A. & Munch, J.C. 1999. Nitrous oxide emissions and denitrification N-losses from agricultural soils in the Bornhöved Lake region: influence of organic fertilizers and land-use. Soil Biology and Biochemistry. 31. 1245–1252.
Németh, T. 1996. Talajaink szervesanyag-tartalma és nitrogénforgalma. MTA Talajtani és Agrokémiai Kutató Intézete, Budapest, Hungary.
Nguyen, H.L., Leermakers, M., Osán, J., Török, S. & Baeyens, W. 2005. Heavy metals in Lake Balaton: water column, suspended matter, sediment and biota. Science of The Total Environment. 340. 213–230.
Norton, J.M. & Stark, J.M. 2011. Chapter fifteen - Regulation and measurement of nitrification in terrestrial systems. In: Methods in Enzymology. (ed. Klotz, M.G.). Academic Press. 343–368.
Paul, J.W., Beauchamp, E.G. & Zhang, X. 1993. Nitrous and nitric oxide emissions during nitrification and denitrification from manure-amended soil in the laboratory. Canadian Journal of Soil Science. 73. 539–553.
Potyó, I., Kása, I., Farkas, C., Gelybó G., Bakacsi Z., Dencső, M., Tóth, E. & Horel, Á. 2017. Lebegtetett hordalékmérési módszerek összehasonlító vizsgálata balatoni részvízgyűjtőkön. Agrokémia és Talajtan. 66. 317–332.
Seitzinger, S.P. & Kroeze, C. 1998. Global distribution of nitrous oxide production and N inputs in freshwater and coastal marine ecosystems. Global Biogeochemical Cycles. 12. 93–113.
Skadsen, J. & Sanford, L. Year. Published The effectiveness of high pH for control of nitrification and the impact of ozone on nitrification control. In: AWWA Water Quality Technology Conference pp. 1–17 1996. American Water Works Association
Stockdale, E., Hatch, D., Murphy, D., Ledgard, S. & Watson, C. 2002. Verifying the nitrification to immobilisation ratio (N/I) as a key determinant of potential nitrate loss in grassland and arable soils. Agronomie. 22. 831–838.
Várallyay, G. 1985. Magyarország talajainak vízháztartási és anyagforgalmi típusai. Agrokémia és Talajtan. 34. 267–299.
Vitousek, P.M., Aber, J.D., Howarth, R.W., Likens, G.E., Matson, P.A., Schindler, D.W., Schlesinger, W.H. & Tilman, D.G. 1997. Human alteration of the global nitrogen cycle: sources and consequences. Ecological Applications. 7. 737–750.
Von Bülow, J. F. W. & Döbereiner, J. 1975. Potential for nitrogen fixation in maize genotypes in Brazil. Proceedings of the National Academy of Sciences. 72. 2389–2393.
Waide, J. B., Caskey, W. H., Todd, R. L. & Boring, L. R. 1988. Changes in soil nitrogen pools and transformations following forest clearcutting. In: Forest Hydrology and Ecology at Coweeta. (eds. Swank, W.T. & Crossley, D.A.). Springer New York, New York, NY. 221–232.
Wang, C., Wan, S., Xing, X., Zhang, L. & Han, X. 2006. Temperature and soil moisture interactively affected soil net N mineralization in temperate grassland in Northern China. Soil Biology and Biochemistry. 38. 1101–1110.
Welsh, D.T., Bourgués, S., de Wit, R. & Herbert, R.A. 1996. Seasonal variations in nitrogen-fixation (acetylene reduction) and sulphate-reduction rates in the rhizosphere of Zostera noltii: nitrogen fixation by sulphate-reducing bacteria. Marine Biology. 125. 619–628.
Yoshinari, T., Hynes, R. & Knowles, R. 1977. Acetylene inhibition of nitrous oxide reduction and measurement of denitrification and nitrogen fixation in soil. Soil Biology and Biochemistry. 9. 177–183.
Zaman, M. & Chang, S.X. 2004. Substrate type, temperature, and moisture content affect gross and net N mineralization and nitrification rates in agroforestry systems. Biology and Fertility of Soils. 39. 269–279.