Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei A TALAJSZERKEZET ÉS A SZERVESANYAG-MEGOSZLÁS VÁLTOZÁSAINAK JELLEMZÉSE ÚJ MÓDSZEREKKEL MŰVELÉSI TARTAM-KÍSÉRLETEKBEN Huisz Andre Témvezetők: Prof. Dr. Németh Tmás z MTA rendes tgj Prof. Dr. Ngy János z MTA doktor Intézeti konzulens: Prof. Dr. Tóth Tior z MTA doktor DEBRECENI EGYETEM KERPELY KÁLMÁN DOKTORI ISKOLA Derecen 2012
1. BEVEZETÉS, A KUTATÁS ELŐZMÉNYEI A Föld egyre növekvő népességének ellátás élelmiszerrel és egyé lpvető cikkekkel mezőgzdság és zon elül növénytermesztés feldt. Ezt feldtot természeti erőforrásink közül tlj, termőföld teszi lehetővé, mivel ez iztosítj növénytermesztés közegét, és így teszi lehetővé z élelmiszertermelést mezőgzdság számár (Várllyy, 2002). A tlj szerkezete ngyon fontos tljtuljdonság, mivel töféle módon lkítj tlj termékenységét: tljszerkezet teszi lehetővé növényi tápelemek trnszportját, és zoknk növények számár felvehető formá vló lkulását; tljeli szervesnyg dekompozícióját illetve stilizálódását leomlássl szemen, rekcióközeget teremt tljn jelen levő kémii komponenseknek, emellett pedig lehetővé teszi tlj gáz- és folydékfázisánk ármlását, mindezek eredményeként pedig efolyásolj tlj iológii ktivitását. Emitt növénytermelés számár lpvető fontosságú jó minőségű tljszerkezet, és nnk megőrzése. Npjinkn zonn sjnáltos módon z egyre intenzíve tljhsznált és z lklmzott növénytermesztési technológiák eredeti céljukkl ellentéten ronthtják tljszerkezetet: csökkenthetik tlj szervesnyg-trtlmát, vízefogdó képességét, így rontják tlj levegőző képességét és művelhetőségét, veszélyeztetik tlj termőképességét, továá növelik felszíni lefolyást és z eróziót (Megyes et l. 2008). Végül olyn gzdságilg kedvezőtlen következményeket okoznk, mint mgs művelési költségek, vgy csökkent terméseredmények (Chn et l., 1999). A tlj növénytermelésre vló lklmsságát, tápnyg-szolgálttó képességét tlj szerkezeti állpot és nnk minősége, szerkezeti elemek vízzel és művelőeszközökkel szemeni ellenálló képessége htározz meg, melyet összefogllón gronómii tljszerkezetnek nevezünk (Várllyy, 2002). A tlj növénytermelésre vló lklmsságánk megismeréséhez szükséges tlj szerkezetének és nnk minőségének ismerete. Emellett szükség vn tljművelés és növénytermesztés okozt tljszerkezeteli változások nyomon követésére, számszerűsítésére. Vizsgáltink célj tlj gronómii szerkezetéen ill. szervesnyg-trtlmán ekövetkezett változások nyomon követése volt különöző tljművelési és növényápolási eljárások és szervesnyg-utánpótlás htásár; melynek érdekéen tlj szerkezeti állpotát három különöző jelzőszámml, tlj szervesnyg-trtlmát egy negyedik jelzőszámml számszerűsítettük, továá vizsgáltuk tlj gronómii szerkezetének és szervesnygtrtlmánk változás közötti összefüggéseket. 2
Dolgoztunk célj tlj gronómii szerkezetéen, ill. szervesnyg-trtlmán történt változások számszerűsítése, összehsonlítás volt háromféle tljművelési (őszi és tvszi szántás, tárcsázás), ill. háromféle növényápolási (szerves- és műtrágyázás, öntözés) eljárás htásár; két eltérő fiziki féleségű, gygos vályog (csernozjom tlj) és homokos vályog (erdőtlj) típusú tljminták vizsgált során. 2. A KUTATÁS CÉLKITŰZÉSEI 2.1. Vizsgálti hipotézis, célkitűzés, és vizsgáltok áttekintő sémáj Npjinkr túl intenzív tljhsznált és szkszerűtlen tljművelés tlj, pontosn művelt tljréteg jó minőségű gronómii szerkezetét megontott, nnk leromlását okozt. Ennek következtéen művelt tljok szervesnyg trtlm is jelentős mértéken csökkent. Így tljműveléssel létrehozott fiziki állpot csk viszonylg rövid ideig trt és eredeti céljávl ellentéten csökkent tlj vízefogdó- és tápnyg szolgálttó képessége, ezek következtéen pedig korái kedvező termésátlgok csk mgs művelési költségek árán érhetőek el. A tlj gronómii szerkezete ill. szervesnyg-trtlm z lklmzott tljművelési eljárásokon kívül ngymértéken függ vizsgált tljtípustól, ill. termesztett növény minőségétől, és z lklmzott növényápolási módszerektől is. Következésképpen kísérleteink során célunk tlj gronómii szerkezetének vizsgált; minőségének számszerűsítése, továá tljeli szervesnyg mennyiségének és minőségének jellemzése volt különöző tljművelési (szántás, tárcsázás) és növényápolási eljárások (tápnyg-utánpótlás, öntözés) htásár két eltérő tljtípusú mintvételi helyszínről, Látóképről és Keszthelyről szármzó tljminták vizsgált során. Mintvételi helyszíneink válsztását z indokolt, hogy vizsgáltink ily módon lefedik két legfontos mgyrországi tljtípus, csernozjom (Látókép) és erdőtljok (Keszthely) fő típusit. A vizsgált kezelések típusi: Keszthelyen szervesnyg pótlás (istállótrágy ill. úz-kukoricárp trlómrdvány-leszántás), Látóképen tljművelés (őszi és tvszi szántás, tárcsázás) és növényápolás (műtrágyázás és öntözés) voltk (1-2. tálázt). 3
Term. Növ. Burgony helyett ugr (növényállomány nélkül) A vizsgált kezelések Keszthelyen Kezelés 1 Nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 2 Művelt 3 kukoric szár leszántás 4 úz szlm leszántás 1. tálázt Keszthely kukoric 1 Nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 2 Művelt 3 3 x dgú (21 t h -1 / év) érlelt istállótrágy leszántás (*) kukoric 1 Nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 2 Művelt 3 árp szlm + zöldtrágy leszántás (*) 105 t h -1 istállótrágy / 5év (2 részleten, forgó első és hrmdik évéen kijutttv), ez 21 t h -1 / év mennyiségnek felel meg A vizsgált kezelések Látóképen Term. Növ. Kezelés 0 Nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 1 őszi szántás - öntözéssel - műtr nélkül 2 őszi szántás - öntözéssel műtrvl 3 őszi szántás - öntözés nélkül - műtr nélkül 4 őszi szántás - öntözés nélkül - műtrvl 2. tálázt Látókép őszi úz 0 Nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 5 tvszi szántás - öntözéssel - műtr nélkül 6 tvszi szántás - öntözéssel - műtrvl 7 tvszi szántás - öntözés nélkül - műtr nélkül 8 tvszi szántás - öntözés nélkül - műtrvl 0 Nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 9 tárcsázás - öntözéssel - műtr nélkül 10 tárcsázás - öntözéssel - műtrvl 11 tárcsázás - öntözés nélkül - műtr nélkül 12 tárcsázás - öntözés nélkül - műtrvl A tljművelés és növényápolás htásár művelt tljréteg gronómii szerkezetéen ill. különöző tljeli szervesnyg-formák mennyiségéen ekövetkezett változásokt egyrészt művelt réteggel megegyező mélységű, de nem művelt, olygttln területről (mezővédő erdősávól), másrészt művelt réteg ltti 10cm vstgságú rétegől szármzó tljmintákhoz hsonlítv értékeltük. 4
3. A KUTATÁS MÓDSZEREI 3.1. A mintvételi helyszínek jellemzése 3.1.1. Keszthely A keszthelyi tljmintákt Pnnon Egyetem Georgikon Kr Növénytermesztéstni és Tljtni Tnszék Szerves- és műtrágyák htásánk összehsonlító kísérlete, és IOSDV (Nemzetközi szerves- és N-műtrágyázási) kísérlet elnevezésű területekről vettük 2006 júniusán. Az első kísérletet 1960-1963-n, másodikt 1983-n állították e. 3.1.1.1. A vizsgált terület tljtni és meteorológii jellemzése A vizsgált terület tlj Rmnn-féle rn erdőtlj, fiziki félesége homokos vályog. Az Arny-féle kötöttségi szám értéke: 36-37. A tlj felvehető foszforrl jól, káliumml közepesen ellátott, szervesnygn pedig szegény, CCO 3 trtlm 0,5-0,6% (3. tálázt). A területen cspdék sokévi átlg 700mm, z évi középhőmérséklet 10,4 o C (4. tálázt). 3. tálázt A keszthelyi kísérletek tljánk grokémii jellemzői (1960) Megnevezés Mintvételi mélység (cm) 0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 Humusz (%) 1,70 1,37 1,14 0,99 0,90 Összes N (%) 0,12 0,08 0,07 0,05 0,05 Összes P 2O 5 (mg kg -1 ) 60,40 45,40 54,50 45,90 46,30 Összes K 2O (mg kg -1 ) 406,80 414,50 386,30 350,50 313,20 P 2O 5 (AL) (mg kg -1 ) 22,00 10,00 5,00 3,00 2,00 K 2O(AL) (mg kg -1 ) 135,00 117,00 75,00 38,00 29,00 ph (H 2O) 7,70 7,90 8,00 8,10 8,10 ph (KCl) 7,30 7,30 7,40 7,50 7,60 Hy 1,18 1,16 1,09 0,90 0,73 CCO3 (g kg -1 ) - - 73,80 252,00 304,00 y 1 2,20 2,10 Leiszpolhtó rész (%) 0 < 0,02 mm 32,70 37,30 41,30 36,70 40,50 Térfogt tömeg (g/cm 3 ) 1,45 1,50 1,43 1,50 1,50 (Kismányoky et l. 1996) 4. tálázt Keszthely 50 éves átlg cspdék és hőmérsékleti dti Cspdék mm Légnedvesség (%) Hőmérséklet ( o C) Köz.npi hőmérs. Npsütéses órák Hónp ing. ( o C) szám I 38 88-0,8 5,5 63 II 36 85 0,9 7,1 94 III 40 76 6,2 8,7 142 IV 55 71 11,2 9,8 178 V 74 72 16,3 10,0 242 VI 74 72 19,4 10,5 260 VII 71 70 21,5 10,8 281 VIII 77 73 20,6 10,8 265 IX 64 78 16,7 10,3 189 X 63 83 11,5 8,6 129 XI 59 86 5,5 6,0 71 XII 49 90 1,2 4,9 48 Összes 700 1962 Átlg 79 10,8 8,6 (Kismányoky et l. 1996) 5
3.1.1.2. A kísérlet technológii dti A Szerves- és műtrágyák htásánk összehsonlító kísérletéen kukoricszár, úzszlm, ill. emelt dgú istállótrágy lklmzásánk htását; z IOSDV (Nemzetközi szerves- és N-műtrágyázási) kísérleten árpszlm és zöldtrágy tlj jutttásánk htását vizsgáltuk tlj szerkezeti elemeinek tuljdonságir és szervesnyg-trtlmár. Az lklmzott szerves- ill. műtrágy mennyiségeket z 5. tálázt muttj. A vizsgált évéen termesztett növények Szerves- és műtrágyák htásánk összehsonlító kísérletéen z A vetésforgón: Cukorrép kukoric kukoric őszi úz őszi úz, B vetésforgón Kukoric kukoric urgony őszi úz őszi úz; z IOSDV (Nemzetközi szerves- és N-műtrágyázási) kísérleten kukoric őszi úz őszi árp (trikultúr) voltk ( szövegen láhúzássl jelölve). A tljmintákt 2006. június 16-17-én, kukoric 6-8 leveles állpotán vettük. A művelt rétegől tljművelés mélységével megegyező mélységig, z ltt levő rétegől pedig egy 10cm mély mintát vettünk. 6. Az lklmzott szerves- ill. műtrágy mennyiségek (kg h -1 ) Keszthelyen Kísérlet neve Term. Növ. Kezelés Szervestrágy (kg h -1 ) N (kg h -1 ) Szerves- és műtrágyák összehsonlító vizsgált "B" vetésforgó Szerves- és műtrágyák összehsonlító vizsgált "A" vetésforgó Nemzetközi szerves- és N- műtrágyázási kísérlet (IOSDV) Burgony helyett ugr (növényállomány nélkül) kukoric kukoric 0/ nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 2005 őszén 2006 tvszán P 2O 5 (kg h -1 ) 5. tálázt K 2O (kg h -1 ) 0 0 0 0 0 1/ művelt 0 0 146 (*) 80 (*) 100 (*) 2/ kukoric szár leszántás 1,56 t h -1 kukoric szár (****) 26 120 (*) 80 (*) 100 (*) 3/ úz szlm leszántás 0,5 t h -1 úz szlm (****) 0 146 (*) 80 (*) 100 (*) 0/ nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) Továá minden kezelés esetén + 35 t h-1 istállótrágyán levő NPK (*) 0 0 0 0 0 1/ művelt 0 0 0 0 0 2/ 3 x dgú érlelt istállótrágy leszántás 0/ nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 105 t h -1 istállótrágy / 5év (2 részleten, forgó első és hrmdik évéen kijutttv) (ez 21 t h -1 / év mennyiségnek felel meg) (*****) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1/ művelt 0 0 210 100 100 2/ árp szlm 5 t h -1 árpszlm 50 (***) 210 100 100 + zöldtrágy leszántás (**) (*) Minden kezelés esetén 35 t h -1 istállótrágyán levő NPK + N 640, P 2O 5 360, K 2O 360 kg h -1 htónyg / 5év ltt, minden éven kijutttv (**) zöldtrágy: oljretek (Rphnus stivus vr. oleiformis) (***) 1kg N kiegészítés / 100kg szár szárznyg pentozánhtás elkerülése érdekéen (****) A kísérleti területen termett termésmennyiség gon-egyenértékől számított dt. (*****)Az istállótrágy Szerves A kísérlet Cukorrép kukoric kukoric őszi úz őszi úz vetésforgóján forgó első és hrmdik évéen, tehát esetünken tljmint vételt megelőző éven került kijutttásr. 6
3.1.1.3. Az elvégzett tljművelési eljárások Keszthelyen Az elvégzett tljművelési eljárásokt 6. tálázt muttj. Kísérlet neve Szerves- és műtrágyák összehsonlító vizsgált "B" vetésforgó Szerves- és műtrágyák összehsonlító vizsgált "A" vetésforgó Term. Növ. Burgony helyett ugr (növényállomány nélkül) kukoric Nemzetközi szerves- és N- műtrágyázási kísérlet kukoric (IOSDV) Az lklmzott tljművelési eljárások és művelési mélységek Keszthelyen Kezelés 0/ nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 1/ művelt 2/ kukoric szár leszántás 3/ úz szlm leszántás 0/ nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 1/ művelt 2/ 3 x dgú istállótrágy (*) 0/ nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 1/ művelt 2/ árp szlm + zöldtrágy 6. tálázt Elvégzett tljművelési eljárások és művelési mélységek Őszi szántás (20 cm) Kominátoros vetőágy készítés Őszi szántás (25 cm) Kominátoros vetőágy készítés Tvsszl simítózás és kominátorozás Őszi szántás (20 cm) Kominátoros vetőágy készítés Búz szlm leszántás: trlóhántás tárcsávl (12 cm) Őszi szántás (25 cm) Kominátoros vetőágy készítés Tvsszl simítózás és kominátorozás Trlóhántás tárcsávl (12cm) Őszi szántás (25 cm) Szántás elmunkálás tvsszl simítóvl Vetőágy készítés, vetés (*) 105 t h -1 istállótrágy / 5év (2 részleten, forgó első és hrmdik évéen kijutttv, ez 21 t h -1 / év mennyiségnek felel meg). Az istállótrágy Szerves A kísérlet Cukorrép kukoric kukoric őszi úz őszi úz vetésforgóján forgó első és hrmdik évéen, tehát esetünken tljmint vételt megelőző éven került kijutttásr. 3.1.2. Látókép A látóképi tljmintákt Dereceni Egyetem Agrár- és Gzdálkodástudományok Centrum Látóképi Kísérleti Telepén, Ngy János professzor úr áltl eállított Multifktoriális tljművelési trtmkísérleten vettük. 3.1.2.1. A vizsgált terület tljtni jellemzése A kísérleti telep hjdúsági löszháton tlálhtó, látóképi Pece-értől nyugtr, közvetlenül z ér és ngyhegyesi dűlőút között helyezkedik el, 113-118 m (Adri) közötti mgsságn. A terület ngyoik hánydán lföldi mészlepedékes csernozjom tlj tlálhtó. A mélye fekvésű, kise-ngyo mértéken vízgyűjtő, nem ngy kiterjedésű területek tlj kilúgozott csernozjom, helyenként réties jelleggel. A fiziki tljféleség középkötött (gygos) vályog. A kísérleti terület tljánk fontos fiziki és kémii jellemzőit, vlmint tljszelvény jellemzőit 7-8. táláztok fogllják össze. 7
7. tálázt A látóképi kísérleti terület tljánk fontos fiziki tuljdonsági mélység leiszpolhtó Arny-féle higroszkópossátömetérfogt térfogt- pórus- minimális holtvíz rész Kötöttségi szám vízkpcitás cm Li % K A hy g cm -3 P % VK mintf% HV tf% 0-20 56.8 42 2.25 1.41 46.7 33.7 12.69 20-40 58.6 43 2.25 1.43 46.0 31.1 12.87 40-60 57.1 43 2.13 1.31 50.5 29.1 11.16 60-80 57.5 44 2.51 1.29 51.3 28.6 12.51 80-100 58.6 48 2.07 1.30 50.9 29.1 10.76 100-120 54.1 47 2.18 1.24 53.3 27.4 10.81 120-140 55.3 46 1.91 1.24 53.3 27.8 9.47 (Megyes, 2001) A látóképi kísérleti terület tljánk fontos kémii tuljdonsági mélység ph CCO 3 humusz Össz.N AL-oldhtó 8. tálázt cm H 2O KCl % % % P 2O 5 ppm K 2O 0-20 7.3 5.6 0 2.72 0.150 133.4 240.0 20-40 7.2 5.4 0 2.31 0.120 48.0 173.6 40-60 7.2 5.8 0 1.68 0.100 40.4 123.0 60-80 8.0 7.2 1.1 1.02 0.086 32.4 96.5 80-100 8.4 7.5 11.6 0.81 0.083 39.8 93.6 100-120 8.4 7.5 10.6 - - 40.6 86.1 120-140 8.4 7.5 7.5 - - 31.6 78.0 (Megyes, 2001) 3.1.2.2. A kísérlet technológii dti Látóképen z 1983 ót folyó Tljművelési trtmkísérlet lehetővé teszi műtrágyázás, tljművelés, növényi tőszám és z öntözés htásánk értékelését kukoric termésére. A kísérleti terület főprcelláin tljművelési és z öntözési, lprcelláin műtrágykezelés változtok szerepelnek. A tljművelési trtmkísérleten őszi szántás (27 cm), tvszi szántás (22 cm) és tvszi sekélyművelés (12 cm) tljművelési változt szerepel. Egy tljművelési lokk egy öntözött és egy öntözetlen lokkr vn felosztv. Az lklmzott műtrágy mmónium-nitrát NH 4 NO 3 htónygú pétisó (NH 4 NO 3 + CMg(CO 3 ) 2 ) volt. A műtrágykezelések N 0 P 0 K 0 (műtrágyázás nélküli ), N 120 P 90 K 106, ill. N 240 P 180 K 212 kg h -1 dózisnk felelnek meg (9. tálázt), melyet minden eseten 2005. októer 27-én juttttk ki (10. tálázt). Kísérletünken műtrágyázás nélküli, és mgs műtrágydózissl kezelt területről vett tljmintákt vizsgáltuk (9. tálázt). A három tljművelési lokk területének 50-50 %-án őszi úz-kukoric vetésváltást lkítottk ki. A trtmkísérlet során ikultúr két növénye közül kukoric termésmennyiségének változását vizsgálják évi rendszerességgel. Sját munkánkhoz tljmintákt 2006. 05. 22-23-án, úzávl vetett részől, úz klászhányás előtt vettük. A mintvételi terülten mintvételt megelőző éven kukoricát termesztettek. A tlj-előkészítés sorrendjét és időpontját vizsgált éven 10. tálázt fogllj össze. 8
A művelt rétegől tljművelés mélységével megegyező mélységig, z ltt levő rétegől pedig egy 10cm mély mintát vettünk. Minden kísérleti prcellán 4 pontól vettünk olygtott tljmintát, melyeket prcellán elül, mélységi ktegóriánként homogenizáltunk. A látóképi kísérleti területen vizsgált kezelések 9. tálázt Kísérlet neve Term. Növ. Kezelés N P 2O 5 K 2O 0/ nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 0 0 0 1/ őszi szántás - öntözéssel - műtr nélkül 0 0 0 2/ őszi szántás - öntözéssel műtrvl 240 180 212 3/ őszi szántás - öntözés nélkül - műtr nélkül 0 0 0 4/ őszi szántás - öntözés nélkül műtrvl 240 180 212 Tötényezős tljművelési trtmkísérlet (Ngy, 1996) őszi úz 0/ nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 0 0 0 5/ tvszi szántás - öntözéssel - műtr nélkül 0 0 0 6/ tvszi szántás - öntözéssel műtrvl 240 180 212 7/ tvszi szántás - öntözés nélkül - műtr nélkül 0 0 0 8/ tvszi szántás - öntözés nélkül műtrvl 240 180 212 0/ nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) 0 0 0 9/ tárcsázás - öntözéssel - műtr nélkül 0 0 0 10/ tárcsázás - öntözéssel műtrvl 240 180 212 11/ tárcsázás - öntözés nélkül - műtr nélkül 0 0 0 12 / tárcsázás - öntözés nélkül - műtrvl 240 180 212 3.1.2.4. Az elvégzett tljművelési eljárások Látóképen Az elvégzett tljművelési eljárásokt 10. tálázt muttj. Látóképi Tljművelési trtmkísérlet technológii dtok 10. tálázt Év Művelet Őszi szántás Tvszi szántás Tárcsázás szárzúzás 2005.10.26. 2005.10.26. 2005.10.26. műtrágyázás (N 120,240PK) 2005.10.27. 2005.10.27. 2005.10.27. tárcsázás (2X, 12 cm) 2005.10.28. 2005.10.28. 2005.10.28. őszi szántás (lpművelés, 25-27 cm) 2005.11.18. - - simítózás - - - tárcsázás (lpművelés, 12 cm) - - 2006.05.04. 2005/06 tvszi szántás (lpművelés, 22 cm) - 2006.04.26. - mgágykészítés 2006.05.04. 2006.05.04. 2006.05.04. vetés 2006.05.05. 2006.05.05. 2006.05.05. vegyszerezés 2006.05.09. 2006.05.09. 2006.05.09. etkrítás 2006.10.11. 2006.10.11. 2006.10.11. (Vd et l. 2009) 3.2. Módszer A tljminták vizsgáltát és kpott dtok kiértékelését Mgyr Tudományos Akdémi Agrártudományi Kuttóközpontjánk Tljtni és Agrokémii Intézetéen végeztük 2005-2010 között. A vizsgált három irányn folyt: 1. elsőként vizsgáltuk tlj gronómii szerkezetének minőségi változását különöző tljművelési és növényápolási módok htásár lortóriumi körülmények között, 9
nedves szitálásos módszerrel (Tyulin [1928] in Di Gléri et l., 1957), mely tlj különöző szemcseméretű ggregátum-frkcióink mennyiségének számszerűsítésére hsználtos. Az így kpott négy szemcseméret szerinti frkció mennyiségi értékeiől 3 különöző, tlj gronómii szerkezetét jellemző indexet számítottunk: 1.) vn Bvel (1953, in Kemper et l., 1986) jvslt szerint számított Közepes mért átmérőt (KMÁ) (mely frkció mennyisége szorozv z zt átengedő és felfogó szit pórusméretének mtemtiki átlgávl), 2.) Six et l. (2000c) jvslt szerint számított egységes ggregátumstilitási muttót (EASM (Six)), (mely kise és ngyo mértéken vízálló ggregátumok mennyiségének különségével számszerűsíti tlj szétiszpolódásr vló hjlmát), 3.) és Huisz (2009) jvslt szerint számított egységes ggregátumstilitási muttót (EASM (Huisz)), (mely kise és ngyo mértéken vízálló ggregátumok mennyiségének különségével számszerűsíti tlj szétiszpolódásr vló hjlmát, z elői számítástól kissé eltérő módon). (A fenti felsorolásn szereplő módszerek részletes emuttás későieken lesz megtlálhtó.) A különöző kezelések htásár ekövetkezett ggregátum-frkció mennyiségi változásokt vrinci nlízissel mutttuk ki. 2. ezután számszerűsítettük tlj három, különöző minőségű szervesnyg- (Könnyű, 53-250µm-es szemcseméretű Nehéz, <53µm-es szemcseméretű Nehéz) frkciójánk mennyiségi változását z lklmzott különöző szervesnygok pótlásánk, továá különöző tljművelési és növényápolási módok htásár lortóriumi körülmények között, sűrűség szerinti frkcionálásos módszerrel (Six et l., 1998). A különöző kezelések htásár ekövetkezett szervesnyg-frkció mennyiségi változásokt vrinci nlízissel mutttuk ki. A szervesnyg-vizsgált során kpott szervesnyg-frkciók mennyiségi értékeiől tlj szervesnyg-megoszlását jellemző indexet számítottunk (Szervesnyg index - SzAI). A különöző kezelések htásár SzAI értékéen ekövetkezett változásokt vrinci nlízissel mutttuk ki. 3. hrmdik célkitűzésünk tlj szerkezeti és szervesnyg-mennyiségi változások kpcsoltánk feltárás volt. Ehhez tlj szerkezeti változását jellemző egyik index ( Huisz jvslt szerint számított egységes ggregátum-stilitási muttó [EASM Huisz)] és tljeli szervesnyg-formák (két vizsgált (53-250µm-es szemcseméretű Nehéz, 10
<53µm-es szemcseméretű Nehéz) frkció mennyisége) közötti kpcsolt szorosságát vizsgáltuk korrelációs koefficiens számításávl. A vizsgáltok kiindulópontjául szolgáló tljmintákt mintvételi területenként, vizsgált tljművelési-növényápolási kezelésenként külön-külön vettük. Kezelésenként három ill. négy ismétlésől, ismétlésenként 4-4 pontól vettünk tljmintát egyrészt művelt rétegől, másrészt z ltt levő rétegől. Az zonos ismétlésen elüli, megegyező mélységi rétegől szármzó mintákt még helyszínen homogenizáltuk. A lortórium szállítv szárítást követően minden ismétlésől 3-3 (így kezelésenként összesen 9 vgy 12), párhuzmos mérést végeztünk, tljszerkezet-vizsgált során kétféle (Gyors és Lssú nedvesítést), szervesnyg-vizsgált során egyféle mint-előkészítési módot (Lssú nedvesítést) lklmzv (11. tálázt, 1. ár). Méréseink eredményét kkor fogdtuk el, mennyien másik két ismétlés átlgához képest 5%-nál kise eltérést muttnk, és h vizsgált okozt tömegveszteség 5%-nál kise volt. 11. tálázt Mint-előkészítés tljszerkezeti és szervesnyg-vizsgáltok során Tljszerkezet-vizsgált (szemcseméret szerinti nedves szitálás) Szervesnyg-vizsgált (sűrűség szerinti frkcionálás) Gyors nedvesítés x Lssú nedvesítés x x 2. Az elvégzett vizsgáltok elvi sémáj 1. ár 3.2.1. A szemcsengyság szerinti nedves szitálás Az ggregátumokr htó ngyo mértékű romolóerőt (1) Gyors nedvesítéses módszerrel vizsgáljuk: légszárz mintát víze öntjük és ezután 5 percig vízen ázttjuk. A gyors nedvesítéses mint előkészítési módszer romolj z ggregátumokt, mert z ggregátumól túl gyorsn távozó levegő z ggregátumot szétrontj, még nedves szitálás előtt. Az ggregátumokr htó kise mértékű romolóerőt (2) zok szdföldi vízkpcitás értékéig történő Lssú nedvesítésével vizsgáljuk: légszárz mintát szűrőppíron és nylon filteren 11
keresztül kpillárisn nnk szdföldi vízkpcitás értékéig telítjük. A tlj nedves szitálást megelőző lssú nedvesítése során z ggregátum elsejéen levő levegő lssn, z ggregátumot nem romolv távozik, így z ggregátum ép mrd. A kétféle mint előkészítési mód után részmintákt Retsch AS 200 BASIC típusú lortóriumi szitrázó géppel folymtos vízárm ltt leszitáltuk. A rázógépet 70-es frekvenciár állítv minden részmintát 2 percig szitáltunk. Ehhez egy 2mm-es, egy 250µm-es és egy 53µm-es nlitiki szitát hsználtunk. Így 4 frkciót kptunk: (1.) 2000µm-nél ngyo ngy mkro-, (2.) 250-2000µm kis mkro-, (3.) 53-250µm mikroggregátum-, és (4.) z 53µm-nél kise iszpgyg frkciót, melyeket ülepítés és szárítás után lemértünk. Ezután mindkét mintelőkészítési módszerrel kpott 1., 2. és 3. frkcióól 5g-ot kimértünk, 15 ml 5g l -1 koncentrációjú nátrium-hexmet-foszfát oldttl 18 órán keresztül rázttuk, mjd folydékot frkciók elkülönítésére hsznált szitákkl újr leszűrtük, így 3, 2 illetve 1 homokfrkciót kptunk, melyeket 105 o C-on megszárítottuk és lemértük (2. ár). Ez z ún. homok-korrekció. 2. ár A nedves szitálás és homok-korrekció lépései GYORS NEDVESÍTÉS 300g légszárz tlj 2000 µm szitár öntése Ázttás 5percig 2000µmes szitán NEDVES SZITÁLÁS 2 percig HOMOK KORREKCIÓ: DISZPERGÁLÁS ÉS SZITÁLÁS Nedves tlj óvtos szétontás Szárítás, szitálás 7mm-es szitán, törés 7mm-nél kise frkció AGGREGÁTUM ELVÁLASZTÁS 1. Frkció: >2000µm : Ngy mkroggregátumok 2000 µm 2000 µm LASSÚ NEDVESÍTÉS 300g légszárz tlj Kpilláris nedvesítés szántóföldi vízkpcitásig Éjszk tárolás hűtőszekrényen NEDVES SZITÁLÁS 2 percig HOMOK KORREKCIÓ: DISZPERGÁLÁS ÉS SZITÁLÁS >2000µm AGGREGÁTUM-MÉRETŰ HOMOK 2000 µm 2000 µm >2000µm AGGREGÁTUM-MÉRETŰ HOMOK 53-2000µm AGGREGÁTUMNÁL KISEBB HOMOK 53µm 53µm 53-2000µm AGGREGÁTUMNÁL KISEBB HOMOK <53µm Iszp és gyg <53µm Iszp és gyg 2. Frkció: 250-2000µm: Kis mkroggregátumok HOMOK KORREKCIÓ: 250µm 250µm HOMOK KORREKCIÓ: DISZPERGÁLÁS ÉS SZITÁLÁS DISZPERGÁLÁS ÉS SZITÁLÁS 250-2000µm AGGREGÁTUM-MÉRETŰ HOMOK 250µm 250µm 250-2000µm AGGREGÁTUM-MÉRETŰ HOMOK 53-250µm AGGREGÁTUMNÁL KISEBB HOMOK 53µm 53µm 53-250µm AGGREGÁTUMNÁL KISEBB HOMOK <53µm Iszp és gyg 3. Frkció: 53-250µm: Mikroggregátumok <53µm Iszp és gyg HOMOK KORREKCIÓ: 53µm 53µm HOMOK KORREKCIÓ: DISZPERGÁLÁS ÉS SZITÁLÁS DISZPERGÁLÁS ÉS SZITÁLÁS 53-250µm AGGREGÁTUM-MÉRETŰ HOMOK 53µm 4. Frkció: <53µm Iszp és gyg <53µm Iszp és gyg 53µm <53µm Iszp és gyg 53-250µm AGGREGÁTUM-MÉRETŰ HOMOK 12
3.3.2.2. A szervesnyg sűrűség szerinti frkcionálás Az 53-250µm mikroggregátumon kívüli és elüli, ásványi részhez nem kötött (Könnyű és 53-250µm Nehéz), ill. mikroggregátumon elüli ásványi részhez kötött (<53µm Nehéz) szervesnyg-frkciókt Six et l. (1998) módszerével 1,88 g/cm 3 nátrium-poliwolfrmát oldttl (Sodium Polytungstte, SPT oldt, N 6 (H 2 W 12 O 40 )H 2 O) sűrűségük lpján válsztottuk el (3. ár), mjd szárítottuk és lemértük. Szemcseméret szerinti frkcionálás Teljes tljmint 2 mm pórusú szit 250µm pórusú szit A szervesnyg sűrűség szerinti frkcionálásánk elvi menete > 250 µm frkció { durv szd szervesnyg durv homok Sűrűség szerinti frkcionálás 3. ár 53 µm pórusú szit finom szd szervesnyg 53-250 µm frkció { mikroggregátumok finom homok } Könnyű frkció Nehéz frkció < 53 µm frkció iszp és gyg A mikroggregátumok ontás és szemcseméret szerinti frkcionálás 53 µm pórusú szit 53-250 µm nehéz frkció < 53 µm nehéz frkció mikroggregátumon elüli finom, iszp- és gygszemcsékhez nem kötött, fizikilg védett szervesnyg + finom homok mikroggregátumon elüli prószemcséjű, iszp- és gygszemcsékhez kötött, iokémiilg védett szervesnyg + iszp + gyg 3.3.3. Indexek és muttók számítás 3.3.3.1. A tljszerkezet-indexek számítás 3.3.3.1.1. Az új egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM (Huisz)) számítás Az áltlunk jvsolt új egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM (Huisz)) Six et l. (2000c) áltl jvsolt egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM (Six)) továfejlesztett változt. 1.) Az egyes frkciók szétiszpolódásánk mértéke 1. DLSi = [(( Pi0 Si0) ( Pi Si) ) + (( Pi0 Si0) ( Pi Si) )] Ahol DLS i = z egyes frkciók (i) szétiszpolódásánk mértéke (i= {i1, i2, i3, i4}) P i0 = teljes minttömeg z i frkción lssú nedvesítéses előkezelés után = teljes minttömeg z i frkción gyors nedvesítéses előkezelés után P i 2 1 ( Pi0 Si0) 13
S i0 = z ggregátum-méretű homok frkció tömege z i ggregátum frkción lssú nedvesítéses előkezelés után. S i = z ggregátum-méretű homok frkció tömege z i ggregátum frkción gyors nedvesítéses előkezelés után Minden frkciótömeg g/g tlj egységen. Minden frkció ill. ggregátum-méretű homok frkció tömegének megállpításkor figyeleme vettük z lái ún. Cspvíz-fktort : Kieg. 1. f csv Fr = Fr csv mért DV mért Ahol f csv cspvíz-fktor Fr csv mért cspvízzel végzett nedves szitálás esetén kpott frkció mennyiség Fr DV mért desztillált vízzel végzett nedves szitálás esetén kpott mennyiség Fr = Fr f Kieg. 2. DV csv mért csv Ahol Fr DV desztillált vízzel végzett nedves szitálás esetén kpott mennyiség Fr csv mért cspvízzel végzett nedves szitálás esetén kpott frkció mennyiség f csv cspvíz-fktor Ahol frkciók index-számi: i = 1 = 1. frkció = >2000 µm ngy mkroggregátum frkció i = 2 = 2. frkció = 250-2000 µm kis mkroggregátum frkció i = 3 = 3. frkció = 53-250 µm mikroggregátum frkció i = 4 = 4. frkció = <53 µm iszp- és gyg frkció 2.) A teljes tlj szétiszpolódásánk mértéke 1 DLSi i n n 2. DL = [( n + 1) i] 3. Ahol DL = teljes tlj szétiszpolódásánk mértéke n = ggregátum frkciók szám DLS i = z i ggregátum frkció szétiszpolódásánk mértéke (i= {i1, i2, i3, i4}) i = 1 itt 4. frkció = <53 µm iszp- és gyg frkció i = 2 itt 3. frkció = 53-250 µm mikroggregátum frkció i = 3 itt 2. frkció = 250-2000 µm kis mkroggregátum frkció i = 4 itt z 1. frkció = >2000 µm ngy mkroggregátum frkció DL Huisz ((1 DLS = 1.fr. ) + (1 DLS 3.) A legngyo mértékű szétiszpolódás 4. DLS i mx = [( Pi0 Pp) + ( Pi0 Pp) ] 2 ( Pi0 Si0) 2.fr. ) + (1 DLS 4 3.fr. ) + (1 DLS DLS i (mx) = legngyo mértékű szétiszpolódás z egyes frkciók esetéen Ahol P i0 = z I ggregátum frkció teljes minttömege lssú nedvesítéses (LN) előkezelés után z egyes frkciók esetéen P p = z I ggregátum frkció teljes homok frkció-tömege gyors nedvesítéses (GyN) előkezelés után (homok = diszpergálás és szitálás után kpott 53µm-nél ngyo ásványi frkció) z egyes frkciók esetéen 4.fr. ) 14
1 n 5. DL (mx) = [(n + 1) i] DLS i i N N = 1, 2, 3 A DL-értékek számításához hsonlón: ((1 DLSmx 1.fr. ) + (1 DLS 6. DLmx (Huisz) = (mx) mx 2.fr. 4.) Az egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM) EASM = 1 DL 7. DLmx DL = teljes tlj szétiszpolódásánk mértéke DL mx = legngyo mértékű szétiszpolódás ) + (1 DLS 4 ) mx 3.fr. + (1 DLS ) mx 4.fr. 3.2.3.2. A vn Bvel (1953) áltl jvsolt Közepes mért átmérő (KMÁ) számítás 1. KMÁ = n Xi S i W int hol KMÁ = közepes mért átmérő mm-en X i = zonos ideig végzett nedves szitálás után kpott, ggregátum-méretű homok frkció tömegével korrigált frkciótömegek z egyes szitákon S int = kpott frkciót átengedő és felfogó szit pórusméretének átlg W = z ggregátum-méretű homok frkció tömeggel korrigált kiindulási tljmint tömege 3.2.3.3. A Huisz áltl jvsolt szervesnyg index (SzAI) számítás A szervesnyg index (SzAI), melyet een formán mi jvslunk először, tljműveléssel efolyásolhtó 53-250µm finomszemcséjű szd szervesnyg (vgyis z 53-250µm Nehéz) frkció mennyiségét viszonyítj mikroggregátumon elüli összes, 53-250µm finomszemcséjű szd szervesnyg (vgyis z 53-250µm Nehéz) és z <53µm iszp- és gygszemcsékhez kötött szervesnyg frkció (<53µm Nehéz frkció; melynek mennyisége tljműveléssel nem efolyásolhtó) összegéhez következő módon: 53-250µ m Nehéz frkció SzAI = 1. (53-250µ m Nehéz frkció + < 53µ m Nehéz frkció) 3.3. Az eredmények értékelésének módszere A kísérlet dtit IBM SPSS Sttistics 19 sttisztiki progrmml dolgoztuk fel (Huzsvi 2004-2010, Ketskeméty et l. 2005). A tljszerkezeten és szervesnyg-trtlomn ekövetkezett, vizsgált tljművelési-növényápolási kezelések okozt különségeket úgy mutttuk ki, hogy 15
1.) először tljszerkezeti vizsgált során kpott 4 különöző szemcseméretű ggregátumfrkció mennyiségi eredményeit, 2.) másodszor tljszerkezeti vizsgált során kpott ggregátum-frkciók mennyiségi eredményének felhsználásávl számított három tljszerkezet-index (EASM (Six), EASM (Huisz), KMÁ) értékeit, 3.) hrmdszor szervesnyg-vizsgált során kpott 3 különöző szervesnyg-frkció mennyiségi eredményeit, 4.) negyedszer szervesnyg-vizsgált során kpott két szervesnyg-frkció mennyiségi eredményének felhsználásávl számított Szervesnyg-index (SzAI) értékeit (normlitásvizsgáltot követően) egytényezős vrinci-nlízis segítségével hsonlítottuk össze. (A kiugró értékek kizárásánk eldöntésére Dixon-féle Q-próát hsználtuk.) A tlj szerkezeti és szervesnyg-mennyiségi változások összefüggését tlj szerkezeti változását jellemző index ( Huisz jvslt szerint számított egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM Huisz)) és két vizsgált szervesnyg-frkció mennyisége közötti (normlitásvizsgáltot követően) korrelációs együtthtó számításávl számszerűsítettük. 4. EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK Dolgoztunkn különöző tljművelési (szántás, tárcsázás) és növényápolási eljárások (szerves- és műtrágyázás, öntözés) htását vizsgáltuk tlj gronómii szerkezetére, ill. szervesnyg-trtlmár két eltérő tljtípusú mintvételi helyszínről, Látóképről (csernozjom tlj, fiziki félesége gygos vályog) és Keszthelyről (erdőtlj, fiziki félesége homokos vályog) szármzó tljminták vizsgált során. Keszthelyi kísérleteink első részéen már leontott (kiérlelt, háromszoros dgú Istállótrágy) ill. friss (Árpszlm és zöldtrágy) szervesnygok htását vizsgáltuk tlj gronómii szerkezetére, ill. szervesnyg-trtlmár homokos vályog tljon. Azt tpsztltuk, hogy növénytermesztés számár legértékese >2000µm ngy, és 250-2000µm kis mkroggregátum frkció vízállóságát nemcsk friss, Árpszlm és zöldtrágy nygok, hnem már kiérlelt Istállótrágy tlj jutttás is növelte, vgyis mindkét szerves nyg jvított tlj gronómii szerkezetét (4-5. ár). 16
4-5. ár Keszthely Felső réteg - Lssú nedvesítés >2000 µm frkció 250-2000 µm frkció 53-250 µm frkció Keszthely Felső réteg - Gyors nedvesítés >2000 µm frkció 250-2000 µm frkció 53-250 µm frkció < 53 µm frkció < 53 µm frkció 50,00 50,00 45,00 45,00 40,00 40,00 g frkció / 100 g tlj 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 g frkció / 100 g tlj 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 nem művelt, olygttln művelt 3 x dgú istállótr művelt árp szlm + 4. ár: Szemcseméret szerinti frkciók Keszthely Istállótrágy és Árpszlm kezelések Felső réteg Lssú nedvesítés 5. ár: Szemcseméret szerinti frkciók Keszthely Istállótrágy és Árpszlm kezelések Felső réteg Gyors nedvesítés Szignifikáns különség: frkciók mennyiségéen történt 95%-os megízhtósági szinten szignifikáns különségeket nem művelt, olygttln hoz képest (), művelt hoz vgy másik kezeléshez képest () jelzi. Következtetéseinket z áltlunk jvsolt egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM (Huisz)) ill. közepes mért átmérő (KMÁ) értékei is igzolták. A két nyg eltérő dekompozíciós tuljdonságink megfelelően, z árpszlm mikroggregátumon kívüli szd szervesnyg ( Könnyű) frkció mennyiségének, z istállótrágy viszont mikroggregátumon elüli, ásványi részekhez kötött (<53µm Nehéz) frkció mennyiségének növelése áltl jvított tlj gronómii szerkezetét. A szervesnygok eltérő frkciómegoszlás mitt z 53-250µm Nehéz frkció és z EASM (Huisz) értékei között számított korrelációs koefficiens csk z árpszlmás kezelés esetén muttott szoros összefüggést, vgyis izonyított, hogy Christensen (1986) áltl emuttottkkl szemen, sját kísérletünken z árpszlm kijutttás növelte mikroggregátumon elüli szd szervesnyg (53-250µm Nehéz) frkció mennyiségét és ezzel összefüggésen jvított tlj szerkezetét. Továá eredményeink lpján rr következtetésre jutottunk, hogy keszthelyi homokos vályog tljon tljszerkezet jvításához szükséges mennyiségű <53µm iszp és gyg frkció hiány mitt sem kijutttott friss, sem már dekomposztált szervesnygok sem tudták növelni tlj <53µm ásványi részekhez kötött (<53µm Nehéz) szervesnyg-frkciójánk mennyiségét. zöldtr Keszthelyi kísérletünk második feléen két eltérő dekompozíciós tuljdonságú, friss szerves nyg: kukoricszár és úzszlm htását hsonlítottuk össze tlj gronómii szerkezetére, ill. szervesnyg-trtlmár Kukoricszár ill. Búzszlm leszántás kezeléseken, és zt tpsztltuk, hogy két szerves nyg htását mintvételi rétegek eltérő erációs viszonyi is efolyásolták. Az ggregátumok vízállóság felső (0-20cm) mintvételi rétegen: Kukoricszár > Búzszlm sorrenden jvult. A tljszerkezet jvulását igzolták z említett sorrenden csökkenő EASM (Huisz), és KMÁ értékek is. A 0,00 nem művelt, olygttln művelt 3 x dgú istállótr művelt árp szlm + zöldtr 17
tljművelés csökkentette tlj sját szervesnyg-trtlmát, de kukoricszár kijutttás úzához képest ngyo mértéken növelte mikroggregátumon elüli szd szervesnyg (53-250µm Nehéz) frkció mennyiségét. A mikroggregátumon elüli szd szervesnyg (53-250µm Nehéz) frkció és z EASM (Huisz) közötti korrelációs koefficienst számítv szoros összefüggést tláltunk, mi izonyítj zt, hogy tljművelés során kijutttott szervesnygok okozt mikroggregátumon elüli szd szervesnyg felhlmozódás összefügg tlj szerkezetének jvulásávl (6-7. ár). 6-7. ár g frkció / 1g tlj 0,500 Keszthely Felső réteg Könnyű frkció Nehéz frkció 53-250 µm Nehéz frkció <53 µm g frkció / 1g tlj 0,500 Keszthely Alsó réteg Könnyű frkció Nehéz frkció 53-250 µm Nehéz frkció <53 µm 0,450 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,200 0,150 0,150 0,100 0,050 0,000 nem művelt, olygttln művelt 3 x dgú istállótr művelt árp szlm + zöldtr 6. ár: A szervesnyg-frkciók mennyisége Keszthely Istállótrágy és Árpszlm kezelések Felső réteg 7. ár: A szervesnyg-frkciók mennyisége Keszthely Istállótrágy és Árpszlm kezelések Alsó réteg Szignifikáns különség: frkciók mennyiségéen történt 95%-os megízhtósági szinten szignifikáns különségeket nem művelt, olygttln hoz képest (), művelt hoz vgy másik kezeléshez képest () jelzi. A nem művelt, olygttln területről (mezővédő erdősávól) szármzó mintákhoz képest mindegyik tljművelési mód ngyo szemcseméretű ggregátumfrkciók mennyiségét csökkentette, kise szemcseméretű ggregátum-frkciók ill. z <53µm iszp és gyg frkció mennyiségét növelte, ennek következtéen pedig tlj gronómii szerkezetének leromlását okozt, melyet még vizsgált kísérletek során kijutttott szervesnygok sem tudtk ellensúlyozni. Ezeket megállpításokt z EASM (Huisz), és KMÁ értékek is igzolták. A legmgs szd, ill. ásványi részhez kötött szervesnygmennyiségeket növényi mrdványok ejutttásávl nem kezelt, nem művelt, olygttln területen, mezővédő erdősávn vett minták esetéen tpsztltuk. Ezzel igzolódott z korái feltételezés, hogy tljművelési eljárások szervesnygdekompozíciót okoznk, mit trlómrdványoknk tlj történő visszjutttás csk kis mértéken képes jvítni, de teljesen ellensúlyozni nem képes zt. Hsonló következtetésekre jutott Hoffmnn et l. (2006) is, ill. ezeket z eredményeket támsztják lá SzAI értékei is. Látóképi kísérleteink során különöző intenzitású tljművelési eljárások (őszi és tvszi szántás, tárcsázás) és növényápolási módok (műtrágyázás és öntözés) htását vizsgáltuk tlj gronómii szerkezetére, ill. szervesnyg-trtlmár, gygos vályog tljon. A 0,100 0,050 0,000 nem művelt, olygttln művelt 3 x dgú istállótr művelt árp szlm + zöldtr 18
különöző intenzitású főkezelések eltérő tljszerkezet-romoló htását (vgyis zt, hogy szántás ngyo mértéken, tárcsázás kise mértéken romolj tlj szerkezeti elemeit); növénytermelés számár értékes, >2000µm ngy mkro- és 250-2000µm kis mkroggregátum frkciók mennyiségének, ill. KMÁ értékeknek Tárcsázás > Tvszi szántás > Őszi szántás sorrenden történő csökkenése igzolt. Az EASM (Huisz) értékei már nemcsk tljművelési eljárások eltérő intenzitását muttták, hnem képesek volt kimuttni tvszi szántást megelőző, szélsőséges cspdékviszonyok (Blogh, 2009) és elvíz-károk tljszerkezet leromlását okozó htását is, emitt következő sorrenden csökkentek: Őszi szántás > Tárcsázás > Tvszi szántás (8-13. ár). A Műtrágy hsznált során z mmónium-htónygú műtrágyáól szármzó NH + 4 ion felhlmozódás z ggregátumok rgsztó kolloidjink diszpergálás következtéen csökkentette >2000µm ngy, és 250-2000µm kis mkroggregátum frkció mennyiségét; következésképpen tlj gronómii szerkezetének leromlását okozt z Őszi szántás esetén mindkét (0-25cm és 25-35cm) mintvételi rétegen, továá Tvszi szántás és Tárcsázás kezelés esetén felső (0-20cm és 0-10cm) mintvételi rétegen. A fenti megállpításokt KMÁ értékek csökkenése minden kezelésen, z EASM (Huisz) értékének csökkenése zonn csk z Őszi szántás esetén igzolt. A Tvszi szántás és Tárcsázás kezelésen Öntözés és Műtrágy htásár kpott, műtrágyázás nélküli értéket meghldó EASM (Huisz) érték, mely z lsó (tvszi szántás esetén 20-30cm, tárcsázás esetén 10-20cm) mintvételi rétegen még nem művelt, olygttln (mezővédő erdősáv) esetéen kpott értékeket is meghldj, növekvő 53-250µm mikroggregátum ill. <53µm iszp és gyg frkcióknk mélye tljrétege vló mosódását, és ott történő feldúsulását, vgyis újfent tljszerkezet leromlását muttj. A hgyományos tljművelési eljárások (szántás, tárcsázás) ggregátum-romoló, ezáltl tljszerkezetet rontó htását z igzolt, hogy vizsgált művelési eljárások htásár ngyo szemcseméretű mkroggregátum frkciók mennyisége csökkent, z 53-250µm mikroggregátum frkció mennyisége nem változott, z <53µm iszp és gyg ásványi frkció mennyisége viszont nőtt nem művelt, olygttln területről, mezővédő erdősávól szármzó mintákhoz képest. A tljfelszínt érő, tljszerkezet-romoló htások (fgyás-olvdás, elvíz szétiszpoló htás) fellépését z z eredményünk izonyított, hogy z lsó (őszi szántás esetén 25-35cm, tvszi szántás esetén 20-30cm, tárcsázás esetén 10-20cm) mintvételi rétegek mgs EASM (Huisz) ill. KMÁ értékei 19
meghldták felső (őszi szántás esetén 0-25cm, tvszi szántás esetén 0-20cm, tárcsázás esetén 0-10cm) mintvételi rétegek esetén kpott értékeket. Amikor látóképi kísérleteink során különöző tljművelési (őszi és tvszi szántás, tárcsázás) és növényápolási módok (műtrágyázás, öntözés) htását vizsgáltuk tlj mikroggregátumokon kívül és elül elhelyezkedő szervesnyg-frkcióink mennyiségére, zt tpsztltuk, hogy zok mennyiségét különöző művelési eljárások eltérő tljlevegőztető htás, két vizsgált mintvételi réteg eltérő erációs viszonyi, ill. művelés ót eltelt idő efolyásolt. Ennek megfelelően szd szervesnyg (Könnyű és 53-250µm Nehéz) frkciók mennyisége z Őszi szántás < Tvszi szántás < Tárcsázás sorrenden, kötött (<53 Nehéz) szervesnyg frkció mennyisége Tárcsázás < Tvszi szántás < Őszi szántás sorrenden változott. Továá szd szervesnyg (Könnyű és 53-250µm Nehéz) frkciók mennyiségét z Öntözés minden eseten, Műtrágyázás pedig kkor növelte, h műtrágyát Öntözéssel együtt jutttták ki. A mikroggregátumon elüli, ásványi részekhez kötött szervesnyg, z <53µm Nehéz frkció mennyiségét pedig Műtrágyázás növelte, Öntözés nélkül ill. zzl együtt is. Ezt igzolták SzAI értékei is. A leglcsony SzAI értékeket nem öntözött és nem műtrágyázott kezelések esetéen tpsztltuk. Ez tendenci főleg z lsó (őszi szántás esetén 25-35cm, tvszi szántás esetén 20-30cm, tárcsázás esetén 10-20cm) mintvételi rétegen számottevő. Ez z eredmény megfelel korái várkozásinknk, és izonyítj tljművelés szerkezetromoló és szervesnyg-fogyást okozó htását, melyet een z eseten sem z öntözés, sem műtrágyázás áltl megnövelt növényi iomssz nem ellensúlyoz. Amikor látóképi kezelések során különöző tljművelési eljárások htását z ggregátum-stilitás és szervesnyg mennyiség kpcsoltár z EASM (Huisz) értékek és mikroggregátumon elüli, ásványi részekhez kötött szervesnyg, z <53µm Nehéz frkció mennyiségei között számított korrelációs koefficiens segítségével számszerűsítettük, vizsgált tényezők között csk gyenge-közepes erősségű kpcsoltot tláltunk. Eől z eredményől rr következtetésre jutottunk, hogy látóképi gygos vályog tljn nem tlj szervesnyg-, hnem z <53µm iszp és gyg-frkció mennyisége efolyásolj tlj szerkezetességét, minek következtéen hgyományos művelés okozt intenzíve ggregátum-romolódás tljeli szervesnygok mikroiális leomlásánk fokozás mitt csökkenti zok mennyiségét, tlj szerkezeti stilitásánk lényeges csökkenése nélkül, hogyn rról Six et t. (2000) is eszámol. 20
8-13. ár 1,00 Látókép Felső réteg (Huisz szerint) EASM 1,00 Látókép Felső réteg (Huisz szerint) EASM 1,00 Látókép Felső réteg (Huisz szerint) EASM Egységes ggregátum-stilitási muttó Egységes ggregátum-stilitási muttó 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 nem művelt, olygttln 1: őszi szántás - öntözéssel - műtr nélkül 2: őszi szántás - öntözéssel - műtrvl 3: őszi szántás - öntözés nélkül - műtr nélkül 4: őszi szántás - öntözés nélkül - műtrvl 8. ár: Egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM) Huisz jvslt szerint Látókép Őszi szántás főkezelés Felső réteg 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 nem művelt, olygttln Látókép Alsó réteg (Huisz szerint) 1: őszi szántás - öntözéssel - műtr nélkül 11. ár: Egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM) Huisz jvslt szerint Látókép Őszi szántás főkezelés Alsó réteg 2: őszi szántás - öntözéssel - műtrvl 3: őszi szántás - öntözés nélkül - műtr nélkül 4: őszi szántás - öntözés nélkül - műtrvl EASM Egységes ggregátum-stilitási muttó Egységes ggregátum-stilitási muttó 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 nem művelt, olygttln 5: tvszi szántás - öntözéssel - műtr nélkül 6: tvszi szántás - öntözéssel - műtrvl 9. ár: Egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM) Huisz jvslt szerint Látókép Tvszi szántás főkezelés Felső réteg 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 nem művelt, olygttln Látókép Alsó réteg (Huisz szerint) 5: tvszi szántás - öntözéssel - műtr nélkül 6: tvszi szántás - öntözéssel - műtrvl 12. ár: Egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM) Huisz jvslt szerint Látókép Tvszi szántás főkezelés Alsó réteg 10. ár: Egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM) Huisz jvslt szerint Látókép Tárcsázás főkezelés Felső réteg 13. ár: Egységes ggregátum-stilitási muttó (EASM) Huisz jvslt szerint Látókép Tárcsázás főkezelés Alsó réteg Szignifikáns különség: z indexek értékéen történt 95%-os megízhtósági szinten szignifikáns különségeket nem művelt, olygttln hoz képest (), művelt hoz vgy másik kezeléshez képest () jelzi. 7: tvszi szántás - öntözés nélkül - műtr nélkül 7: tvszi szántás - öntözés nélkül - műtr nélkül 8: tvszi szántás - öntözés nélkül - műtrvl 8: tvszi szántás - öntözés nélkül - műtrvl EASM Egységes ggregátum-stilitási muttó Egységes ggregátum-stilitási muttó 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 nem művelt, olygttln nem művelt, olygttln 9:tárcsázás - öntözéssel - műtr nélkül 10: tárcsázás - öntözéssel - műtrvl Látókép Alsó réteg (Huisz szerint) 9:tárcsázás - öntözéssel - műtr nélkül 10: tárcsázás - öntözéssel - műtrvl 11: tárcsázás - öntözés nélkül - műtr nélkül 11: tárcsázás - öntözés nélkül - műtr nélkül 12: tárcsázás - öntözés nélkül - műtrvl 12: tárcsázás - öntözés nélkül - műtrvl EASM 21
5. ÚJ ÉS ÚJSZERŰ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK Vizsgáltink során következő új tudományos eredményeket állpítottuk meg: 1.) Homokos vályog tljon z Istállótrágy és Búzszlm könnyen onthtó szerves nygi mikroiológii leontás serkentésével tlj sját szd szervesnygink ( mikroggregátumokon kívüli Könnyű, és mikroggregátumokon elüli 53-250µm Nehéz frkció) ontását, így fogyását idézték elő. 2.) Jvsltot tettünk egy új Aggregátum-stilitási muttó (EASM (Huisz)) számításár, mely korái muttókkl szemen már képes kimuttni z áltlunk vizsgált tljművelési és növényápolási kezelések okozt tljszerkezeteli változásokt. 3.) Agygos vályog tljon végzett vizsgáltink során zt tpsztltuk, hogy Tvszi szántás és Tárcsázás kezeléseken, Műtrágy lklmzás esetén, Öntözés nélkül kezeléskomináción, z lsó mintvételi rétegen z 53-250µm mikroggregátum ill. z <53µm iszp és gyg frkciók mélye tljrétege mosódk, és feldúsultk. 4.) Agygos vályog tljon végzett kísérletünk során ngyo mértéken ggregátumromoló Gyors nedvesítéssel kpott KMÁ eredmények tljművelési (szántás, tárcsázás) és növényápolási (öntözés, műtrágyázás) kezelésektől független, nem művelt, olygttln ól, mezővédő erdősávól szármzó mintához vló ngyfokú hsonlóság mikroggregátumok tljművelési eljárásoktól vló függetlenségének és ngyfokú szerkezeti stilitásánk izonyíték. 5.) Jvsltot tettünk egy új, tljeli szervesnyg-készletet jellemző index evezetésére. Az új Szervesnyg Index (SzAI) tljműveléssel efolyásolhtó 53-250µm finomszemcséjű szd szervesnyg (vgyis z 53-250µm Nehéz) frkció mennyiségét viszonyítj mikroggregátumon elüli összes szervesnyg mennyiségéhez. Az új index érzékenye tljművelési eljárások htásár ekövetkezett változásokr, mint különöző minőségű szervesnyg-frkciók egyszerű szárznyg-mennyiségének értékei. 6.) A mikroggegátumokn tlálhtó kétféle szervesnyg form (z 53-250µm finomszemcséjű szd szervesnyg (53-250µm Nehéz) frkció, ill. z iszp- és gygszemcsékhez kötött szervesnyg (<53µm Nehéz) frkció) mennyisége és tlj szerkezeti stilitását leíró EASM (Huisz) értékei közötti kpcsolt erősségét korrelációs koefficiens számításávl vizsgáltuk. A vizsgált kezelések eltérő szervesnyg-frkciókr vló htásánk ill. mintvételi helyszínek eltérő szemcserányánk megfelelően válsztottuk ki korrelációs koefficiens számításához hsznált értékeket. 22
7.) A tlj ggregátum-stilitás és szervesnyg-trtlm közötti gyenge-közepes korrelációs koefficiens eredmények lpján megállpíthtó, hogy gygos vályog tljon nem tlj szervesnyg-, hnem z <53µm iszp és gyg-frkció mennyisége efolyásolj tlj szerkezetességét. Ennek következtéen hgyományos művelés okozt intenzíve ggregátum-romolódás tljeli szervesnygok mikroiális leomlásánk fokozás mitt csökkenti tljeli szervesnygok mennyiségét, tlj szerkezeti stilitásánk lényeges csökkenése nélkül. 6. GYAKORLATBAN HASZNOSÍTHATÓ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK 1.) A tlj gronómii szerkezetének jvítás és szervesnyg-trtlmánk növelése szempontjáól keszthelyihez hsonló homokos vályog tljon célszerű friss (különöző növényi fjú trlómrdványok (árpszlm, kukoricszár)), mint már dekomposztált (kiérlelt istállótrágy) szervesnygok kijutttás, továá friss szervesnygok mennyiségét sem érdemes z optimális mennyiségnél tová növelni. 2.) A könnyen onthtó szervesnygok, mint z érlelt istállótrágy és úzszlm leszántás tlj sját, 53-250µm mikroggregátumon kívül és elül elhelyezkedő ásványi részekhez nem kötődő, szd szervesnyg- (Könnyű és 53-250µm Nehéz frkció) formáink fogyását okozz mely főleg keszthelyihez hsonló homokos vályog tljon z gronómii szerkezet minőségét ronthtj. 3.) A különöző intenzitású tljművelési eljárások (tvszi és őszi szántás, tárcsázás) gronómii szerkezetet érintő htását ngyn efolyásolj tljművelés időpontján jellemző tljnedvességi állpot, melyet vizsgált év cspdék- és hőmérséklet-viszonyi efolyásolnk. Ezáltl újr izonyítottuk zt korái megállpítást, hogy tljművelési eljárásokt csk megfelelő tljnedvességi állpotn szd végezni. 4.) Ehhez kpcsolódón vizsgált év cspdék-, hőmérséklet-, és tljnedvesség-viszonyi tljműveléshez hsonlón ngymértéken efolyásolják tlj gronómii szerkezetét, melyhez tljművelés során lklmzkodnunk kell. 5.) A tlj ggregátum-stilitás, vgyis gronómii szerkezete és különöző szervesnyg-formák rány között nem minden tljtípus esetén vn közvetlen kpcsolt: h tlj szerkezetét nem szervesnyg-, kkor z <53µm iszp és gyg frkciójánk mennyisége efolyásolhtj, szervesnyg-készlet megőrzése ill. növelése zonn een z eseten is kedvező htású. 23
7. AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉBEN MEGJELENT PUBLIKÁCIÓK LISTÁJA 7.1. Az értekezés témköréen megjelent tudományos pulikációk 7.1.1. Tudományos közlemény idegen nyelvű, lektorált folyóirtn 1.) Huisz, A. Tóth, T. Németh, T.: 2009. Wter-stle ggregtion in reltion to the Normlized Stility Index. Comm. in Soil Sci. nd Plnt Anl. 40. 1: 800-814. ISSN 0010-3624 print / 1532-2416. online 2.) Huisz, A. Tóth, T. Németh, T.: 2010. Assessing of soil structurl stility of two different soil types y the new Normlized Stility Index. Comm. in Soil Sci. nd Plnt Anl. ISSN 0010-3624. print / 1532-2416. online (közlésre elfogdv) 7.1.2. Tudományos közlemény idegen nyelvű, hzi, lektorált folyóirtn 1.) Huisz, A. Sleutel, S. Tóth, T. Hofmn, G. De Neve, S. Németh, T.: 2006. Effect of cultivtion systems on the distriution of soil orgnic mtter in different frctions. Cerel Res. Commun. 34. 1: 207-210. ISSN 0133/3720. 2.) Huisz, A. Kismányoky, T. Hoffmnn, S. Tóth, T. Németh, T.: 2007. Orgnic mtterinduced chnges in wter-stle ggregtion. Cerel Res. Commun. 35. 2: 497 500. ISSN 0133/3720. 3.) Huisz, A. Megyes, A. Tóth, T. Németh, T.: 2008. Interreltions of soil structure with cropping: effect of tillge on wter-stility of soil ggregtes. Cerel Res. Commun. 36. 1: 247-250. ISSN 0133/3720. 4.) Huisz, A. Tóth, T. Németh, T.: 2009. Normlized stility index nd men weight dimeter in comined nitrogen fertiliztion x irrigtion experiment on Hungrin chernozem soil. Cerel Res. Commun. Suppl. 3. 443-446. ISSN 0133/3720. 5.) Huisz, A. Tóth, T. Németh, T.: 2010. Resilience of soil structure: mintining nd meliorting soil structure y dding different kinds of orgnic mtters. Növényterm. 59. Különszám. 2: 125-128. ISSN 0546-8191. 7.1.3. Tudományos közlemény mgyr nyelvű, lektorált folyóirtn 1.) Huisz A. Sleutel, S. Tóth T. Hofmn, G. De Neve, S. Németh T.: 2006. Tljművelési rendszerek htás szervesnyg eloszlásr tlj különöző szemcseméretű frkcióin három év tpsztlti lpján. Act Agr. Der. Különszám. 22: 22-30. ISSN 1587-1282. 2.) Huisz A.: 2007. A tlj ggregátum-stilitás z egységes ggregátum-stilitási muttó tükréen. Act Agr. Der. Különszám. 26: 83-99. ISSN 1587-1282. 3.) Huisz A. Tóth T. Németh T.: 2008. Trlómrdványok htás tlj ggregátumstilitásár. Act Agr. Der. Különszám. 30: 23-32. ISSN 1587-1282. 4.) Huisz A.: 2009. Tljggregátumok stilitásánk vizsgált: homok-korrekció és jelentősége. Act Agr. Der. Különszám. 35: 29-47. ISSN 1587-1282. 7.1.4. Idegen nyelvű lektorált konferenci kidvány 1.) Sleutel, S. Huisz, A. Tóth, E. Németh, T. De Neve, S. Hofmn, G.: 2005. Effect of croplnd mngement on the distriution of orgnic cron in different soil frctions: 1 Influence of the tillge opertions in the Józsefmjor field experiment. Monitoring Spce- Time Dynmics of soil chemicl properties to improve soil mngement nd environmentl qulity. (In: Cockx, L. Vn Meirvenne, M. Tóth, T. Hofmn, G. Németh, T. (ed.) Monitoring spce-time dynmics of soil chemicl properties to improve soil mngement nd environmentl qulity. Proceedings of workshop orgnized in the frme of the ilterl scientific nd technologicl coopertion etween Flnders nd Hungry.) Ghent, Belgium. 95-106. ISBN 90-5989-097-3. 2.) Németh, T. Huisz, A. Tóth, T.: 2007. Effect of rley strw on the wter-stility of soil ggregtis in long term fertiliztion experiment. (In: De Neve, S. Slomez, J. Vn Den 24