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
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 (HIN%), 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.
The rice plant is sensitive to soil salinity. Calcium (Ca) acts as an ameliorative agent that helps plants induce salt tolerance. This study was carried out with a comparison of the ameliorative effect of calcium on salt-stressed rice seedlings, the determination of the role of salt-responsive protein groups, and the analysis of their genetic expressions in 21-day-old rice seedlings of ten locally cultivable varieties of West Bengal. For this study, 15-day-old seedlings were treated with 200 mM of sodium chloride (NaCl) solutions along with 10 mM of calcium sulfate (CaSO4) treatment. The determination of the relationship between the salt-responsive proteins and the analysis of the gene expression of those corresponding proteins were not carried out earlier on the selected ten locally cultivable rice varieties of West Bengal. The NaCl crystals were visible on the abaxial leaf surface of salt-stressed rice seedlings. The superoxide dismutase activity was increased in rice varieties, and a similar result was also expressed with calcium treatment. The fourier transform infrared spectroscopy-attenuated total reflection spectral result gave strong evidence for the presence of several salt-tolerant proteins and their genetic expression. STRING database results have suggested that the calcium treatment, coupled with the expression of the CBL4 protein, has regulated the P5CR protein of proline biosynthesis for better salt tolerance and osmotic protection. The quantitative real-time polymerase chain reaction and SDS-PAGE gel electrophoresis analysis showed that salt-tolerant varieties, Chinsurah_nona_1, and Jarava had high calcium signaling mechanisms and osmo-protection abilities.
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.
Pilóta nélküli légi járművek alkalmazása a vizes élőhelyek modern felmérésében
Application of unmanned aerial vehicles as modern tools for wetland monitoring
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.
A hazai genetikai talajosztályozás megújításának szükségessége - 1.
A nevezéktan és a struktúra korrekcióra szoruló elemeinek azonosítása
The necessity of the renewal of the Hungarian genetic soil classification system - 1.
Identification of the elements of the nomenclature and structure to be corrected
A tanulmány a magyar genetikai osztályozás sok szempontból kritizált rendszerének következetlenségeit, illetve ellentmondásait elemzi azzal a szándékkal, hogy a rendszer fő jellemzőinek: a talajtaxonok elnevezésének és tartalmának megőrzése mellett szakmai párbeszédet indítson a hibák kijavításának lehetőségéről és a rendszer megújításáról.
Rámutattunk a nevében és koncepciójában genetikus, szerkezetében hierarchikus osztályozási rendszer hibrid jellegére: arra, hogy a fő genetikus szempont csak a főtípusok aggregációs szintjén érvényesül maradéktalanul, míg a típusoknál már mintegy egyharmad arányban diagnosztikus szempontok jelentik az elkülönítés alapját. Alsóbb hierarchiaszinteken (altípus, változat) pedig csaknem tisztán diagnosztikus az osztályozás. Listába rendeztük azokat a problémás típus, altípus és változati elnevezéseket, amelyek több hierarchiaszinten azonos névvel, és esetleg eltérő tartalommal fordulnak elő, illetve azonos hierarchiaszinten, de eltérő definíciókkal szerepelnek, vagy éppen szinonímnak tekinthetők, az eltérő elnevezés mögött rejlő azonos tartalom miatt. A vitacikk szándéka, hogy a kiszűrt hibák, következetlenségek széleskörű szakmai egyeztetést követően javításra kerüljenek.
A talajspektrális könyvtárak nemzetközi jelentősége és hazai megalapozása
The international importance and national establishment of soil spectral libraries
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.
„Két lábbal a földön, avagy miként próbál a talajtan válaszokat adni a globális kihívásokra”
Beszámoló a HUN-REN ATK Talajtani Intézetének Magyar Tudomány Ünnepe előadónapjáról
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
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 katabolikus aktivitás mintázatának elemzése mikrorespirációs (MicroResp™) módszerrel
Analysis of soil catabolic activity patterns by micro-respiration (MicroResp™)
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.
Talajnedvesség-tartalom mérése földradarral (GPR) és mezőgazdasági alkalmazhatóságának lehetőségei
Soil water content measurements with ground penetrating radar (GPR) and its application possibilities in the agriculture
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.
Rambutan (Nephelium lappaceum) production is growing worldwide so the treatment and utilization of Rambutan by-products has become a concern of manufacturers. The objective of this study was to evaluate the potential application of rhizobacteria to decompose Rambutan peel for organic fertilizer production. After the rhizospheric soil samples were selectively proliferated and preadded on agar medium containing only Rambutan peel, the rhizobacterial colony isolates were screened based on their ability to grow on this agar medium and then to degrade cellulose in Rambutan peel. The LD7.3 isolate from the Rambutan rhizosphere showed the highest efficiency in degrading Rambutan peel with 5.6% degraded cellulose content and was identified by the MALDI-TOF technique as belonging to Klebsiella. Klebsiella sp. LD7.3 grew well and maintained the same degrading activity after three times of subculturing in liquid medium. Notably, the supplementation of grinded Rambutan fruit peel to the liquid medium had a positive effect on the growth and the degrading activity of Klebsiella sp. LD7.3. This was the primary report on the application of rhizobacteria to degrade Rambutan peel and the results showed that this was a potential approach to reuse this waste source.
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.
Az „Alsóban az élet” című hazai talajállapotot célzó közösségi tudomány program első tapasztalatai és eredményei
The First experiences and results of the Hungarian citizen science program (’Life in Undies’) aimed at soil properties
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.
Hígtrágya komplex baktérium-kezelésének hatása egyes beltartalmi és ökotoxikológiai tulajdonságokra
The effect of complex bacterial treatment of slurry on content and ecotoxicological properties
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.
Húsz éves avarmanipulációs kísérlet hatásai barna erdőtalaj szén tartalmára és vízkapacitására: Síkfőkút DIRT Project
The effects of a twenty-year litter manipulation experiment on the carbon content and water retention capacity of the examined Luvisols: Síkfőkút DIRT Project
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.
Szántóföldi szénmérleg egy közép-magyarországi mintaterületen
Carbon balance of a cropland site in Middle-Hungary
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.
Koncepcióváltás a belvízgazdálkodásban: talajtani és vízminőségi kérdések
Conceptual Change in Excess Water Management: Soil and Water Quality Issues
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
Mature fields have been playing a significant role in the oil and gas realm recently, and redevelopment and optimization efforts are being made globally to prolong the lifetime of these resources. The aim of this study is to showcase the benefits of hydrocarbon reservoir modelling, with a special focus on various aspects of Petrel workflows.
This article is a direct continuation of Nemes et al. (2021), which described the Phase 1 geomodel of the same field described in this study. The Phase 2 geomodel – the scope of the current article – is based on a significantly more complete, more detailed, and fundamentally rebuilt dataset compared to Phase 1. The seismic and petrophysical interpretations were updated, and additional data sources were incorporated into the analysis.
The geomodel was created in Schlumberger's Petrel software, and during the building of it, a comprehensive 800-plus-step, full-cycle, automated workflow was outlined. The created workflow makes the model update faster by a minimum of five times, makes it more transparent and decreases the risk of human error.
The created workflow describes the entire geomodelling process from data loading, via surface adjustments, structural modelling, and property modelling, to a closing of the loop with volumetric calculation. The whole workflow can be rerun easily, and beside the updates made to the geomodel, a full range of quality-check supporting calculations and visualizations were created in order to provide the user with full control.
The geomodel showcased here is a key building block of the ongoing and planned development and redevelopment activities in the field, serves as a tool for well and workover planning, water injection system adjustments and a direct input to dynamic simulation, and also provides direct inputs to the documentation of an updated field development plan.
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.
Szarvasmarhatartó telepen alkalmazott ivarzásindukáló hormonok megjelenése a hígtrágyában
Appearance of on-farm bovine reproductive hormones in the resulting slurry
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 pHH2O varied from acidic to weakly alkaline and it largely differed from pHKCl. 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.
Egy köles tájfajta műtrágya-reakciójának vizsgálata
Examination of the reaction to fertilization of regional millet variety
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.
