A talaj tápanyag ellátottságának és a szimbionta partnerek kompatibilitásának szerepe néhány mezőgazdasági haszonnövény mikorrhiza függésében = Studying the nutrient supply of soil and compatibility of symbiotic partners in mycorrhiza dependency at several agricultural crops

Meghatároztuk a talaj nitrogén ellátásának, a növények mikorrhiza függésének és az AM gombák gyökérkolonizációjának viszonyát, a szimbiózis időbeni alakulását a nitrogén és foszfor ellátás együttes hatásától függően. Megállapítottuk, hogy a szimbiotikus AM gombák apresszóriumainak számának alakulása egy fontos indikátora lehet nemcsak a fertőzőképességének, a talaj tápanyag ellátottságának, de a szimbiózis hatékonyságára is utal. Az AM gombaoltás hatékonyságát a növényfaj, a tesztnövény vegetációs állapota és nitrogén ellátottsága egyaránt befolyásolta. A fiatal növények nitrogén felvétele és foszforfelvétele között negatív korrelációt találtunk. A tesztnövényekben "optimális" tápanyag ellátottság mellett, amely esetünkben az 100 mg N kg-1 talaj (300 kg N ha év-1 ) dózis volt csökken a gombák kolonizációja. A kolonizáció csökkenése a gombának juttatott fotoszintetikus asszimilátumok mennyiségének csökkentésével magyarázható. A nitrogénnel bőségesen ellátott (150 mg N kg-1 talaj; 450 kg N ha év-1 ) növények foszforhiányban szenvednek, amely a mikorrhiza gombák kolonizációjának növelésével enyhíthető. Hazai AM gombafajok "egyspórás" kultúrákat hoztunk létre. Módszert dolgoztunk ki az oltóanyagok minősítésére. Hazai és külföldi eredetű Glomus sp. törzsek között, infektivitási és effektivitási tulajdonságaik alapján intra- és interspecifikus funkcionális diverzitást mutattunk ki. A hazai talajokból izolált törzsek, különös tekintettel egy Glomus mosseae törzs gombái a hazai talajhoz ill. körülményekhez jobban adaptálódtak és hatékonyabb növény-gomba szimbiózist alakítottak ki. | Data were obtained about the relation of soil N supply the mycorrhiza dependency of plants and root colonization of AM fungi furthermore the timing of symbiosis formation. The formation of mycorrhiza is influenced by available P concentration in soil, by the developmental stage of the host and even by the relative amount of N. The number of AM fungal entry points could be an important parameter for evaluation of both infectiveness and effectivenes of AMF. In young plants the P content of shoots showed negative correlation to N uptake. When host are not nutrient limited the AMF were initially C-limited and the colonization decreased. In our experiment the lowest Gl. mosseae colonization was detected at 100 mg N kg-1 (300 kg N ha year-1 ) level. We suggest that at the highest N fertilization (150 mg kg –1; 450 kg N ha year-1 ) the host should become P- or other macronutrient-limited and the AMF colonization was altered to improve the nutrient transport of hyphae from the soil to the plant. The symbiosis between host plant and AM fungi dinamically changes according to the soil nutrient supply and demands of developing plant. Monospore cultures of AM fungi were produced from Hungarian soil and a new methode was developed for quality control of AMF inocula. The inter- and intraspecific functional diversity of Glomus cultures were found in relation to plant response to AMF inoculation. The results confirmed the hypothesis that the indigenous AM fungi species or strains can be more efficient than other ones. These fungi are probably well adapted to the edaphic conditions of domestic soils

Reaktív nyersfoszfátok alkalmazhatóságának agronómiai és környezetvédelmi értékelése = Agronomic and environmental evaluation of reactive rock phosphates use

A savanyú talajokon világszerte használt bázikus, üledékes, lassan feltáródó nyersfoszfátok agronómiai hatékonyságát és esetleges környezetszennyező hatásait vizsgáltuk laboratóriumi modellkísérletekben és tenyészedény kísérletekben savanyú homok és savanyú agyagos vályog talajon, vöröshere és tavaszi árpa jelzőnövényekkel. Igazoltuk, hogy savanyú talajokon a nagy fajlagos felületű, reaktivitású, CaCO3 tartalmú nyersfoszfátok agronómiai hatékonysága összemérhető a hazai gyakorlatban elsődlegesen alkalmazott szuperfoszfátéval. Kimutattuk, hogy bár a nyersfoszfáttal potenciálisan toxikus elemeket, például nehézfémeket is a talajba juttatunk, a bázikus nyersfoszfát immobilizáló hatása, a savanyú talaj kémhatásának a semleges felé történő eltolódása miatt ezeknek csak igen kis hányada mobilizálódott, került a talajoldatba, illetve a növénybe a vizsgálati időszakban. Gyökérvizsgálataink magyarázatul szolgáltak a növények eltérő P trágya reakcióira, nehézfém felvételére. A lassúbb P szolgáltatású nyersfoszfátok előnyösen befolyásolták a mikorrhizációt. Az arbuszkuláris mikorrhiza gombák jelenléte kedvező volt a gazdanövény biomassza produkciójára és P felvételére, és csökkentette a nehézfém felvételt a nem mikorrhizált növényhez képest. Összességében azt a következtetést vontuk le, hogy a költséges, szabad savat is tartalmazó szuperfoszfáttal szemben hazai savanyú talajokon is ésszerű alternatívát jelenthet az olcsóbb, agronómiailag hatékony bázikus nyersfoszfátok alkalmazása. | The agronomic effectiveness and environmental risks of the direct application of various sedimentary basic phosphate rocks (PRs) on acidic clay loam and sandy soils were evaluated with laboratory model experiments and in pot experiments with red clover and spring barley crops. It was shown that the agronomic effectiveness of PRs with high specific surface and solubility, as well as CaCO3 content was similar to that of superphosphate, which is dominantly used for P fertilization in Hungarian agricultural practice. It was proved that though the applied PRs contained relatively high amount of potentially toxic elements, due to the immobilizing effect of the basic PRs, only a small amount of these elements entered the soil solution and became available for the plants in the experimental time frame. The root studies gave explanation on the plant responses to the different P sources, as well as on the heavy metal uptake. PRs with slow P release were advantageous for arbuscular mycorrhiza colonization, which increased the biomass production and P uptake of the host plant and decreased its heavy metal uptake as compared to non-mycorrhizal plants. Altogether it was concluded that on Hungarian acidic soils, too, reactive basic phosphate rocks might give an economic alternative to the acidic, expensive superphosphate

An improved formula for evaluating electrical capacitance using the dissipation factor

The measurement of electrical capacitance in root–soil system (CR) is a useful method for estimating the root system size (RSS) in situ; however, CR–RSS regressions are often poor. It was hypothesized that this weak relationships could be partly due to the variable energy-loss rate, indicated by the dissipation factor (DF)

Komposzt illetve műtrágya bioszén kezeléssel mutatott együttes hatásának vizsgálata karbonátos homoktalaj nedvességtartalmára és talajlégzésére

A talajok tulajdonságainak javítása céljából végzett bioszénnel történő kezelések hatása a különböző fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságú talajok esetében még nem teljesen ismert. Kísérleteinket homoktalajon végeztük az MTA ATK TAKI Őrbottyánban lévő kísérleti telepén, ahol kukoricát vetettek. Hét kezelést vizsgáltunk, négy ismétlésben. Három esetben a talaj különböző dózisban bioszenet és konstans dózisú műtrágyát tartalmazott (0,1 m/m%; 0,5 m/m%; 1 m/m%; jelölésük BC0,1M; BC0,5M; BC1,0M), három esetben pedig a fent említett bioszén dózisokat egységesen 10 t/ha komposzttal egészítettük ki (BC0,1K; BC0,5K; BC1,0K). Ezek mellett pedig kialakítottunk egy bioszén és komposzt mentes abszolút kontroll (K) kezelést is. Kutatásunk során talajszondákkal monitoroztuk a talajnedvességtartalmának alakulását, valamint statikus kamrás mintavételi eljárással a talajlégzést is mértük a kezelésekben. A talajnedvesség éves átlagát nézve 1% bioszénnel és komposzttal kezelt parcella esetében a talaj nedvességtartalma nem szignifikáns mértékben növekedett a bioszén és komposzt mentes abszolút kontroll környezethez képest. Csapadékesemények alkalmával az 1% bioszenet és komposztot tartalmazó parcellában nőtt meg legjobban a talajnedvesség, illetve hasonlóan alakult a nedvességtartalom a 0,5% bioszénnel kezelt műtrágyás parcellában is. Csapadékesemények után az összes bioszenet és műtrágyát, illetve bioszenet és komposztot tartalmazó parcellában gyorsabban száradt ki a talaj a kontrollhoz képest. A csapadékban szegényebb, szárazabb időszak alkalmával egyedül az 1% bioszenet és komposztot tartalmazó kezelés talajnedvessége volt magasabb a kontrollhoz képest, a 0,5% bioszénnel és műtrágyával kezelt, komposzt mentes esetben a nedvesség hasonlóan alakult a kontrollhoz viszonyítva, az összes többi esetben jóval az alatt maradtak az értékek. Összességében megállapítható, hogy a komposztot tartalmazó talajok érzékenyebben reagáltak a csapadékra, a legjobb vízgazdálkodást az 1% bioszén és komposzt kezelés esetében értük el. Önmagában a bioszén nagy mennyiségű (1,0 m/m%) adagolása nem volt egyértelműen talajnedvesség-növelő hatású. A bioszén szén-dioxid forgalomra történő hatását a talajlégzés mérésével vizsgáltuk. A bioszénnel, valamint műtrágyával kezelt és a kontroll kezelések között csak néhány esetben volt különbség. A komposzttal kevert bioszén kezelések alkalmával hasonló eredményre jutottunk, mint a műtrágyával kevert bioszén esetében. Eredményeink alapján arra következtethetünk, hogy a talajlégzés nem függött a bioszén dózisától. A bioszén talajlégzésre gyakorolt hatása közvetett módon, a talajnedvesség befolyásolásán keresztül valósul meg, mivel bioszenet alkalmazva bizonyos esetekben a talajnedvesség emelkedett a kontrollhoz képest, ekkor a talajlégzés ugyancsak magasabb lett, amely jelenség a komposzttal kezelt esetekben jól megfigyelhető volt. | The main purpose of this work was to examine the use of biochar amended with organic or inorganic nutrients to improve soil quality and to reduce the emission of greenhouse gases (GHG), especially CO2, from agricultural land. There are still gaps in our knowledge of how soils with different physical, chemical and biological properties are affected by the biochar added to improve soil properties. Experiments were performed on a sandy soil at the experimental station of the Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry (MTA ATK) at Őrbottyán, where maize was sown with seven treatments in four replications. In three of the treatments the soil was treated with various doses of biochar (0.1, 0.5 and 1.0 m/m%) and a constant rate of mineral fertiliser (designated as BC0.1M, BC0.5M and BC1.0M, respectively), while in three others the above doses of biochar were supplemented with a uniform 10 t/ha rate of compost (designated as BC0.1K, BC0.5K and BC1.0K). The 7th treatment was the absolute control, given no biochar fertiliser or compost (designated as K). Soil sensors were used to monitor trends in soil moisture content, while the CO2 emission of the soil was recorded in each treatment using samples taken from a static chamber. No significant increase in the mean annual soil moisture content was recorded in the plot treated with 1% biochar + compost compared with the absolute control. In response to rainfall events, the soil moisture content rose to the greatest extent in the plot given 1% biochar + compost, though similar values were recorded in the plot treated with 0.5% biochar + mineral fertiliser. The soil in all the treated plots dried out more quickly after rainfall events than that of the absolute control. During drier periods with little rainfall, the soil moisture content was only greater than in the control in the BC1.0K treatment, while that in the BC0.5M treatment was similar to the control value. In all the other treatments the moisture contents were considerably lower. All in all, soils containing compost responded more sensitively to rainfall, with the best water management in the BC1.0K treatment. When applied alone, the highest rate of biochar (1.0 m/m%) had no clear soil moisture-increasing effect. The effect of biochar on carbon dioxide turnover was investigated by measuring soil respiration. Differences between the biochar + mineral fertiliser or compost treatments and the control were only recorded in a few cases, so it can be concluded that CO2 emission did not depend on the biochar dose. The effect of biochar on soil respiration is exerted indirectly through its influence on soil moisture content; in cases where the addition of biochar led to a rise in soil moisture content compared to the control, higher values of CO2 emission were also recorded. This was especially pronounced when biochar was applied with compost

Application of Electrical Capacitance Method for Prediction of Plant Root Mass and Activity in Field-Grown Crops

The root electrical capacitance (CR) method is suitable for assessing root growth and activity, but soil water content (SWC) strongly influences the measurement results. This study aimed to adapt the method for field monitoring by evaluating the effect of SWC on root capacitance to ensure the comparability of CR detected at different SWC. First a pot experiment was conducted with maize and soybean to establish CR–SWC functions for the field soil. Ontogenetic changes in root activity were monitored under field conditions by simultaneously measuring CR and SWC around the roots. The CR values were normalized using SWC data and experimental CR–SWC functions to obtain CR*, the comparable indicator of root activity. The effect of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) inoculation on the CR* and biomass of field-grown soybean was investigated. The pot trial showed an exponential increase in CR with SWC. CR–SWC functions proved to be species-specific. CR showed strong correlation with root dry mass (R2 = 0.83–0.87). The root activity (CR*) of field-grown crops increased until flowering, then decreased during maturity. This was consistent with data obtained with other methods. AMF inoculation of soybean resulted in significantly higher CR* during the late vegetative and early flowering stages, when destructive sampling concurrently showed higher shoot biomass. The results demonstrated that the root capacitance method could be useful for time course studies on root activity under field conditions, and for comparing single-time capacitance data collected in areas with heterogeneous soil water status