Módszer kidolgozása Magyarország főbb talajféleségei telített és telítés közeli vízvezetőképességének megadására = Developing a method for determining saturated and near saturated hydraulic conductivity of the main soil types of Hungary

A projekt fő célja az volt, hogy különféle terepi és laboratóriumi eljárások vizsgálata/használata során szerzett tapasztalatok alapján, egy kiforrott és könnyen reprodukálható mérési módszertan kerüljön kidolgozásra a talajok telített (KS) és telítés közeli (Kfs) vízvezetőképességének határozására. Négy terepi, kettő labor és tíz becslőeljárást vizsgáltunk meg és hasonlítottunk össze három igen különböző talajféleségen. A becslőeljárások egyikét sem találtuk megbízhatóan alkalmazhatónak. A terepi eszközök esetében megállapítottuk, hogy a velük mért nyers beszivárgási adatok kiértékelése során alkalmazott közelítések/elhanyagolások komoly hiba- illetve bizonytalansági-forrást jelenthetnek a KS értékek meghatározásában. A terepi mérőeszközök közül egyértelműen az un. Mini Disc Infiltrometer-t (kiskorongos beszivárgás-mérő) találtuk legalkalmasabbnak. Olcsó, könnyen kezelhető és a segítségével mért nyers adatok kiértékelése, azaz a KS értékének számítása is egyszerű. A Suction Crust Infiltrometer-re (’kéreg’ módszer), az eredeti metodikát továbbfejlesztve, részletes mintavételezési és labormérési eljárást dolgoztunk ki. Ez a módszer valódi alternatívája lehet a jelenleg szabványos kispatronos (100 cm3) állandó/csökkenő vízoszlop módszerének mivel a valóságos talajállapotot jobban reprezentáló mintákon történik a mérés kifinomultabb technikával. | The main objective of the project was to elaborate a well-defined and easily reproducible method for determining the saturated (KS) and near-saturated (Kfs) hydraulic conductivity of soils based on the experiences acquired in using and investigating various field and laboratory methods. Four field, two laboratory and ten estimation procedures were analyzed and compared on three considerably different soil types. None of the estimation procedures was found to be reliably applicable for all soil types. For the field methods the applied evaluation method for assessing raw measured data could be a significant source of error or uncertainty when calculating the KS values. Without doubt, the Mini Disc Infiltrometer was found to be the most suitable for measuring KS among the field methods. It is inexpensive, easy to handle, and its procedure for evaluating the raw measured data (calculating KS) is quite simple. Improving its original methodology a detailed sampling and lab measurement method was elaborated for the Suction Crust Infiltrometer. As it measures KS on soil samples representing the real soil status better with more sophisticated methodology, the Suction Crust Infiltrometer could be a real alternative to the present, standard procedure that uses the constant/falling head technique on small (100 cm3) samples

Investigation of arbuscular mycorrhizal status and functionality by electrical impedance and capacitance measurement

Applicability of electrical impedance (EI) and electrical capacitance (EC) measurement for the investigation of root colonization of mixed arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and functional diversity of separated AMF strains were studied in two pot experiments. In the first experiment, mycorrhizal and non-mycorrhizal maize cultivars were compared for testing the sensitivity of EI and EC measurement in relation to mycorrhizal status of host plants. In the second one, root colonization, biomass production, EI and EC of Rhizophagus intraradices or Funneliformis mosseae, inoculated and non-inoculated cucumber and bean hosts were monitored. The mycorrhizal plants showed lower EI and higher EC than control plants for each species. Since fungal colonization did not produce an increase in root surface area of maize, the higher root-soil interface showed by EI and EC values was undeniably due to the increased absorption surface area caused by the growth of AMF hyphae. As for cucumber and bean, the two selected AMF strains differed significantly in infectivity and effectivity, and the measured values also vary with host plants. Measuring EI and EC proved to be well applicable for in situ investigation of functional aspects of mycorrhizae

Szén- és nitrogénforgalom modellezése zöldségtermesztésben = Modelling nitrogen and carbon dynamics of vegetable cultures

Három eltérő textúrájú, szervesanyag tartalmú és biológiai aktivitású talajon öntözéses zöldségkísérleteket folytattunk. Meghatároztuk a mineralizálható N-eloszlást. A parcellákba installált kisméretű, bolygatatlan talajoszlopokban., valamint laboratóriumban is vizsgáltuk a N mineralizációt és nitrát kimosódást. Különböző szerves maradványok, valamint cellulóztesztek felhasználásával tanulmányoztuk adott C:N arányú szerves anyagok lebomlását és a mikrobiológiai aktivitást. Meghatároztuk a mikrobiális kötött nitrogén és szén frakciók mennyiségét és a N-trágyázás erre gyakorolt hatását. Megvizsgáltuk a N-trágyázás hatását a rendszer CO2 kibocsájtására a különböző talajokban. Leírtuk a termesztett zöldségnövények növekedés dinamikáját, biomassza akkumulációját, N felvételi dinamikáját, és megállapítottuk a szimulációs modell futtatásához szükséges allokációs összefüggéseket és paramétereiket. Becsültük a különböző növények gyökérzetével bevitt szerves C-mennyiséget.a különböző talajtípusok N-kezeléseiben. Dinamikus szimulációval, mérési eredményeink felhasználásával tanulmányoztuk a N-trágyázás- növény – talaj kölcsönhatásokat a nitrát kimosódásra. Leírtuk (számszerűsítettük) a legfontosabb abiotikus stressz feltételeket és hatásdinamikájukat a növényi növekedésre szabadföldi mérési adataink felhasználásával. | The aim of our research was to describe the main C and N flows in the soil and crop in irrigated and fertilized vegetable culture by the adaptation of the Swedish CoupModel. Since insufficient process-level knowledge exists on the effects of the vegetable cropping on nutrient cycling, crop uptake, carbon budget and SOM properties, we focus on these major processes by measurement and simulation. We evaluated the C and N pools of SOM in different soil textures and N treatments, estimated the decomposition rates of plant residues characterized by various C:N ratios and placed in different soil depths as affected by abiotic conditions; quantified the rate of N mineralization and transport using soil core incubation in field; described organic matter decomposition, studied CO2 evaluation from soil air in field experiments. We used our experimental data in selecting functions and in parameterization of the model. Research findings: 1. evaluation of C budget in various vegetable systems; 2. characterization of the various OM pools and their interactions in the soil; 3. description of the dynamics of mineral N in the root zone; 4. prediction of the dynamics and efficiency of plant N-uptake. The model will be well suited in education as its dynamic nature gives opportunity to the students to understand the interactions of the elements of the system and study the influence of different management activitie

Influence of substrate type and properties on root electrical capacitance

Three pot experiments were performed on cucumber, maize, soybean and wheat plants to investigate the effects of various substrate types, namely pumice, arenosol and chernozem soil (Exp. 1), of substrate salinity (Exp. 2) and of soil water content (SWC; Exp. 3) on the electrical capacitance measured in root-soil systems. The data were evaluated according to the basic principle of the two-dielectric capacitor model. Statistical analysis indicated that the capacitance measured in root-soil systems was determined by the capacitance of the root system for each combination of plant species and substrate. Furthermore, the results showed that substrate impedance had a negligible influence on the capacitance measured in root-soil systems. Substrate salinity had no direct effect on capacitance measured in root-soil systems, but salt-induced physicochemical changes in plant tissues could have influenced its dielectric properties. Capacitance measured in rootsoil systems increased exponentially with soil water content (it ranged from 10 to 48 v/v %), indicating that the measured capacitance was more sensitive to variability in moisture content at high rather than at low water saturation levels. This is not consistent with the general consensus that the capacitance method is unreliable in dry soil and should be used at soil water content close to field capacity. The present results will contribute to the more effective application of the root capacitance technique