A jövő alapvető elvárása, hogy a jelenkor mezőgazdasági termelésének valamennyi szegmense megfeleljen a fenntarthatóság követelményrendszerének. A korszerű földművelésben ez a talajkímélő, csökkentett menetszámú technológiák alkalmazását jelenti. A talajnedvességgel jól gazdálkodó művelési rendszerek kiegészülve a fenntartható növénytermesztés eszközrendszerével alkalmasak a hatékonyabb, de a környezetet kímélő mezőgazdasági termelésre. Az USA-ban már évtizedek óta ismerik az új típusú technológiákat, a célnak megfelelő gépparkkal alátámasztva tudatosan használják. Magyarországon a csökkentett menetszámú művelési rendszereket bár ismerik, ezek gyakorlati alkalmazása széleskörűen még nem elterjedt. A talajkímélő technológiák hatásának komplex értékelése számos pillérre támaszkodik. A legalapvetőbb a talajra gyakorolt hatás, a második pillér a gyomnövényzetre gyakorolt hatás, amelynek növényvédelmi vonatkozásai elvitathatatlanok. A gyakorló szakember (gazda) számára a legfontosabb azonban a gazdasági aspektus. Dolgozatomban magyarországi talajokon, a hazai klimatikus viszonyok között, a Magyarországon elfogadott és bevett nagyüzemi termesztés-technológiák mellett teszteltem egyes forgatás nélküli talajművelési rendszerek gyomflórára gyakorolt hatását. Hipotézisem szerint a talajkímélő művelési módok alapvetően befolyásolják a nagyüzemi kukoricatermesztés gyomviszonyait. Az értekezésben az alábbi célok kerültek megfogalmazásra: 1: Milyen alapvető különbségek vannak a hagyományos és a talajkímélő művelési módok között a gyomviszonyok vonatkozásában? 2: Van-e lényeges különbség, a csökkentett menetszámú művelési módok gyomnövény-együttesei között? 3: Vannak-e diverzitásbeli különbségek a vizsgált talajművelési módok között? 4: Melyik vizsgált csökkentett menetszámú művelési mód, felel meg legjobban a fenntartható mezőgazdaság és a gyakorlat követelményeinek? A vizsgálati helyszín Csárdaszállás település határában (Békés megye) található. A KITE és AGTC közös, csökkentett menetszámú termesztési technológiai kísérletsorozatában, 11,5 hektáros területen négy egyenlő méretű parcellán folytak a vizsgálatok. A technológiai kísérletekhez szükséges erő- és munkagépeket a KITE Zrt. és üzemei biztosították, valamint a technológiai kísérletek megtervezését, beállítását, a beállítások időközi módosítását és felügyeletét is a KITE Zrt. végezte. A napi meteorológiai adatok az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) adatbázisából származtak, értékelésükhöz a Gaussen-Bagnouls xerotermikus indexet (IGB), valamint a potenciális evapotranspirációt (PET), a tényleges evapotranspirációt (TET) és a relatív evapotranszpiráció (RelET=TET/PET) használtam. A talajtani adatok a Debreceni Egyetem Földhasznsítási Tanszékének adatbázisából származtak. A talaj fizikai jellemzői közül vizsgálták a talajtömörödöttséget, a tömör rétegek elhelyezkedését és a talaj nedvességtartalmát. A három vizsgálati évben (2000-2002) 3 féle kukorica hibridet vetettek (Occitán SC, PR 37M34 SC, Dekalb 471 SC) 75.000 szem / hektár tőszámmal. A 4 parcellából háromban forgatás nélküli alapművelésre épülő talajművelési mód (direktművelés, tárcsás, sekély tavaszi) a kontrollként szolgáló negyedikben hagyományos művelési mód került beállításra (őszi szántás). A nagyüzemi körülmények között beállított kísérletben a hagyományos őszi és tavaszi tápanyag utánpótlást, pre– és posztemergens gyomirtást alkalmaztak a táblák egész területén, ezért a kapott eredmények valósan tükrözik, hogyan alakult a gyomosság a hazai gyakorlatban elfogadott termesztéstechnológiai körülmények között. A növényi mintavételezés egylépcsős, egyszerű random mintavételezéssel történt kezelésenként tíz darab, 2x2 méteres állandó kvadráttal. Statisztikai alapadatokként a társulások analitikus bélyegei közül a fajok abundancia, dominancia, vitalitás és szociabilitás adatai kerültek rögzítése a terepen. A gyomviszonyok jellemzése során négy fő irányt követtem: cönotaxonómia, szimilaritási viszgálatok, a texturális jellemzők és a diverzitási számítások. A különböző borítási adatok (átlagos borítás, C3/C4-fajok, egy- és kétszikűek aránya, özönfajok aránya stb.) statisztikai feldolgozása egytényezős varianciaanalízissel (ANOVA) történt, amit megelőzött az adatmátrix normalitás vizsgálata és a varianciák homogenitásának ellenőrzése (Levene-teszt). A kezelés átlagokat Tukey HSD-teszttel hasonlítottam össze. A klaszteranalízis során a legközelebbi szomszéd módszerrel történt.

Az eredmények négy témakörbe csoportosíthatók:

1. A terület meteorológiai és talajtani adatainak feldolgozása A csökkentett menetszámú művelési módok talajnedvesség-megőrzése már a második évtől kimutatható és folyamatosan fennáll. A legmagasabb értékkel a direktvetés rendelkezik, ezt követi a tárcsás és a sekély művelés. A kímélő talajműveléseknél az induláskori magasabb talajnedvesség értékek magasabb TET értékeket vonnak maguk után. Ez az előny a tenyészidőszak közepéig megmarad, bizonyítva ezzel jobb talajvízmegtartó képességüket. A legnagyobb talajnedvesség veszteséget a hagyományos, szántásos művelésnél tapasztaltam.

2. Az eltérő művelési módok hatására kialakult fajösszetétel és gyomborítási adatok időbeli változásnak jellemzése A fajszám vizsgálata nyomán megállapítható, hogy a talajkímélő művelések magasabb fajszámú, diverzebb fajkészlettel rendelkeznek, mint a forgatásos alapművelésre épülő szántás. Mindhárom kímélő művelési módnál enyhe fajszám csökkenés tapasztalható az évek során, de mindvégig sokszínűbb gyomflórát eredményeznek. A direktvetés szignifikánsan magasabb fajszámmal rendelkezik valamennyi művelési módhoz képest. A művelési módoktól függő fajkészlet nyomon követésére három év nem elegendő. A fajösszetétel alapján elvégzett szimilaritás (hasonlóság) vizsgálatok alapján d-értéket figyelmen kívül hagyó (ignoráló) indexek árnyaltabb képet adtak az állományokról, de valamennyi vizsgált index szerint a leghasonlóbb állománnyal a tárcsás és a sekély tavaszi kezelés jellemezhető, míg a szántás és a direktvetés szimilaritása a legalacsonyabb. A gyomborítás (%) hipotézis vizsgálata megállapította, hogy a szántásos művelési mód gyomborítása mindhárom évben szignifikánsan alacsonyabb a kímélő művelési módoktól. Egyik évben sem mutatható ki szignifikáns eltérés a tárcsás és a sekély tavaszi művelési változatok gyomborításában. A direktvetés szignifikáns eltérése a másik két kímélő művelési módtól évjárat függőnek bizonyult.

3. A vizsgált terület szegetális gyomnövényzetének cönotaxonómiai és texturális feldolgozása és összehasonlítása művelési módonként A terület szegetális gyomnövényzetének cönotaxonómiai felmérése során valamennyi kezelés esetén kakaslábfű-fakómuhar társulást azonosítottam (Echinochloo-Setarietum pumilae Felföldy 1942 corr. Mucina 1993), melynek társulás alkotó fajait nem befolyásolta az eltérő művelési mód. Társulás alkotó fajok: az Echinochloa crus-galli, a Setaria viridis és a Hibiscus trionum. A diagnosztikus fajkombináció további tagjai: Amaranthus retroflexus, Setaria verticillata, Stachys annua, Convolvulus arvensis, Chenopodium hybridum, Solanum nigrum. Mindhárom kímélő művelési módszerre jellemző differenciális fajnak minősül az Amaranthus retroflexus, a Setaria verticillata, és a Cirsium arvense. Önálló, a másik két kímélő talajművelési módtól eltérő differenciális fajokkal csak a direktvetés rendelkezik. Ezek az Amaranthus powellii, a Sonchus asper, a Conyza canadensis, a Tripleurospermum perforatum és a Taraxacum officinale. A frekvencia értékek alapján elvégzett klaszteranalízis részben alátámasztotta a hagyományos társulástani eredményeket. A forgatásos művelés csak T4 gyomokat hagy a területen. A forgatásos alapművelés elhagyásával változó mértékben, de csökken a T4 fajok aránya és emelkedik a G3 gyomok borítása. Direktvetésnél arányuk megkétszereződött, sekély művelésnél megháromszorozódott. Az talajkímélő módok életforma diverzitása alapján a direktvetés a diverzebb (7-féle), a sekély és tárcsás művelésnél (3-3). A szaporítógyökeres (G3) fajok közül (Cirsium arvense, Convolvulus arvensis) a mezei aszat dominanciájára kell felkészülni. Az ökológiai indikátorszámok értékelése szerint a hagyományos művelés 3 éve alatt, a szubmontán erdők klímaövének megfelelő, félüde, neutrális és közepes tápanyagellátással rendelkező fajok szaporodtak fel. A tárcsás művelés kedvez az erdőssztyepp övnek megfelelő, üde, enyhén mészkedvelő, a trágyázott területekre jellemző, N-jelző növények elszaporodásának. A direkt és sekély művelési módok nem különböznek markánsan, félüde, gyengén baziklin, tápanyagban dús talajok fajai borítják. A talajkímélő művelések a fűfélék (Poaceae: Echinochloa-crus-galli, Setaria ssp.) felszaporodását vonják maguk után, még a nagyüzemi kukoricatermesztésben nélkülözhetetlen gyomirtás ellenére is. A kímélő művelések közül a direktvetés tartja legjobban vissza a fűféléket, melynek oka a magasabb összfajszám, és a változatosabb életforma spektrum, amely erősebb kompetíciót követel meg a gyomfajok között. A kímélő művelések egyértelműen kedveztek a C4-es fajok terjedésének is, melyek három év alatt szignifikánsan nagyobb borítást értek el, mint a szántásban. Az összgyomborításon belül, az egyszikű C4-ek részesedése válik meghatározóvá a három év alatt. Különösen magas (egyszikűek dominálta) C4-es borításra kell számítani a tárcsás alapművelés esetén. Az özönfajok – közülük is az invazív neofitonok - magasabb borítása várható a forgatás nélküli művelési módoknál, de a kukorica esetében, ahol a herbicid mentes kezelés nem megvalósítható, az inváziós folyamat lassulni fog.

4. A művelési módok gyomnövény-együtteseinek értékelése diverzitási számításokkal. Az értekezés diverzitási fejezete részben módszertani indíttatású volt, miszerint a szegetális gyomközösségek értékelésére a diverzitási mutatók, a diverzitási függvények vagy a diverzitási rendezések a legalkalmasabb számítási módok. A diverzitási mutatóknak (ST, Sátl, Me, N, Nátl, ST/N) a gyomdiverzitás különbségeinek kimutatására való alkalmazása csak akkor javasolt, ha egyszerre több mutatót használunk, de ekkor is ellenőrizni kell az eredményeket konkrét diverzitási számításokkal. A klasszikus diverzitási indexek egyértelműbben jelzik a valós diverzitási viszonyokat, de a diverzitás jellemzésére a diverzitási rendezések a legalkalmasabbak. Közülük az egyparaméteres diverzitási függvénycsaládok közé tartozó Rényi- féle általánosított entrópia, kiegészítve az RTS-diverzitás alkalmazásával, minden évben és aszpektusban alkalmasnak bizonyult a gyomközösségek értékelésére, rendezésére. A három év adatait összefoglalva megállapítható, hogy a szántás gyomközösséget homogenizáló hatása csak három év alatt, a csapadéktól erősen függően alakult ki. Szárazabb években alacsony gyomborítással, de diverzebb gyomközösséget képes kialakítani. A kímélő talajművelési módok gyomközösségei egyértelműen rendezhetőek a diverzitási profilok alapján. A felszínt alig bolygató direktvetés eredményezi a legdiverzebb gyomközösséget, ezt követi a sekély tavaszi művelés és a tárcsás alapművelés gyomnövény-együttese.

Az értekezés konklúziójaként kijelenthető, hogy a talajkímélő művelési módok, alapvetően befolyásolják a nagyüzemi kukoricatermesztés gyomviszonyait, így a dolgozat hipotézise helytálló. A céloknak megfelelően elvégzett analízis alapján a vizsgált talajkímélő művelések talajnedvesség megőrző szerepe egyértelmű, gyomflórájuk lényegesen nagyobb fajszámmal, borítással, egyszikű C4-es aránnyal, geofitákban bővelkedő gazdagabb életformaspektrummal, növekvő özönfaj-aránnyal rendelkezik, mint a forgatásos alapművelésre épülő szántás. Bár cönotaxonómiailag egységesek, differenciális fajokkal jól elkülöníthetőek, diverzitás szempontjából rendezhetőek. A talajkímélő művelések közül a direktvetés – bár talajtanilag a legkedvezőbb – növényvédelmi kockázatot jelent az óriási gyomosodás miatt, még akkor is, ha gyomösszetétele a legdiverzebb. A fenntartható mezőgazdaság követelményeinek a tárcsás és a tavaszi sekély művelés felel meg a legjobban, mert kedvező talajszerkezete és kezelhető viszonylag diverz gyomflórát eredményez.

It is an expectation derived from future needs that all the aspects of the current agriculture should meet sustainability. The reduced tillage as an up-to-date technology used in land cultivation can meet the expectation. Cultivation systems which are able to manage well soil moisture content completed with sustainable crop production are capable of producing crops in more efficient but environment friendly ways. In USA, Canada, Germany, they have been familiar with the up-to-date technologies for decades, and the technologies have been applied by specific machinery on purpose. In Hungary, however, the reduced tillage systems have been known but not come into general use. The complex evaluation of the influence of soil conservation tillage is based on many stands. Its base effect is the influence on the soil, the second one is the influence on the weed community which obviously relates to the plant protection technology used. However, farmers are interested most likely in the economic aspect. This study focuses on testing the influence of some non-rotational tillage systems on weed communities under the climate in Hungary, applying the generic large-scale farming technologies. The driving hypothesis is that soil conservation tillage used in maize production on large-scale farms basically influences the weed communities on those fields. The objectives of the study are to reveal the next:

1. What are the fundamental differences between traditional and soil conservation tillage referring to weed communities?
2. Is there significant difference among the weed communities of the cultivation systems of reduced tillage?
3. Are there any differences between the applied soil cultivations referring to weed diversity?
4. Which kind of reduced tillage can meet most the requirements of practice and sustainable agriculture? The research field was located next by the settlement Csárdaszállás, Békés county, Hungary, which was utilised in a research into reduced tillage application in crop production by KITE Co. and University of Debrecen. It was a research field of 11,5 hectares that comprised four plots of the same size. Machinery and service demanded by the research were rendered by KITE Co. Under the framework of the field research, this study was to reveal the influence of maize production on weed vegetation. Hungarian Meteorological Service (OMSZ) served the data of meteorology relevant to the area and period of research. Data were processed by use of xerothermic index by Gaussen-Bagnouls (IGB), potential evapotranspiration (PET), true evapotranspiration (TET), and relative evapotranspiration (RelET=TET/PET). Data of soil attributes came from database of Department of Soil management, University of Debrecen. Physical attributes of soil, namely soil compactness, distribution of compact layers, and moisture content were measured. Over the three years of research, there were three maize hybrids such as Occitán SC (FAO 380) PR37M34 SC (FAO 360), Dekalb 471 SC (FAO 410) used with 75 000 seeds per hectare each. It was an experiment set in farming condition of which three components were reduced tillage ( treatment I, II, III) and one was traditional tillage of many operations on soil (treatment IV.). It is decisive on the weed community that what technology and weed control is applied on crop fields. Being given the fact that these essential elements of the technology were applied on the whole of the research field, thus the results can represent truly how weed communities changed under generic technology of maize production. Samples of weed was taken in simple random ways out of ten fixed boxes of 2 times 2 metres in each treatment. As basic statistical data, abundance, dominance, vitality, and sociability data of analytical features of the species were recorded on the spot. Weed communities were featured by using four aspects, such as cönotaxonomy, similarity, texture, and diversity. Diversity analysis was done by data processing applied data matrix that was evaluated by using software DIVORD 1.9, while doing diversity ranking according to -ranked entropy by Rényi. Data of abundance, as basic statistical data, were used to compute relative frequency figures in order to rank diversities and calculate three diversity functions with their evenness values, namely Shannon, Simpson, and Berger-Parker functions. The weed cover and frequency data were analysed by using One-way ANOVA. Before applying ANOVA, data matrix normality and variance homogeneity (Levene-test) tests were run. The means of treatments were compared by Tukey HSD-test.

The findings of the study fall into four categories: Processing data of soil and meteorology Water-saving effects of reduced tillage systems was realised right in the second year of production and sustained over the next periodThe highest moisture content was provided by the field cultivated by direct drilling, followed by disk ripper and shallow ploughed fields. Higher starting moisture contents for reduced tillage systems entailed higher TET values. This is as an advantage maintained up to middle of the vegetation period, proving better water saving capability. The highest moisture content loss was recognised as to ploughing. Weed cover and composition of species developed by distinct treatments over the research period Based on the number of species it is soil conservation tillage that is more diverse with higher number of weed species compared to the ploughing. There were some decrease in number of species for each soil conservation tillage over the research period but they could keep maintaining more diverse weed flora than that of ploughing. Direct drilling had significantly higher number of species compared to any other ways of tillage. The research period was not long enough to track the changes in the assortments of species dependent on ways of tillage. As for similarities based on compositions of weed species, indices ignoring d-values could modulate the picture of the communities better than the symmetric ones, but according to all the indices the most similar weed communities could develop on fields cultivated by disk By testing weed cover data in per cent, it was found that weed cover figures measured on fields ploughed were significantly lower to those figures for reduced tillage systems in each year. At the same time, there was no significant weed cover difference found between disk ripper and shallow tillage in any year of the research, while admitting the year effect on direct drilling resulted in significant difference if any. Analysis and comparison of cönotaxonomy and texture of detected arable weeds by ways of soil cultivation It was Luckspur-Yellowbristle grass community identified for each way of soil cultivation (Echinochloo-Setarietum pumilae Felföldy 1942 corr. Mucina 1993), therefore, weed species as the components of community were not influenced by distinct cultivation. As the components there were identified weed species as follows: Echinochloa crus-galli, Setaria viridis and Hibiscus trionum but there were others such as Amaranthus retroflexus, Setaria verticillata, Stachys annua, Convolvulus arvensis, Chenopodium hybridum, Solanum nigrum. There were differential species by which distinct tillage systems can be differentiated. Detected differential species featuring all three soil conservation tillage are such as Amaranthus retroflexus, Setaria verticillata, and Cirsium arvense. It is direct drilling that only has distinctive weed species compared to the other two. These species are the next: Amaranthus powellii, Sonchus asper, Conyza canadensis, Tripleurospermum perforatum and Taraxacum officinale. Cluster analysis based on frequency data supported the resemblance, thus, the classification has partly confirm the traditional weed community findings. There were quantitative features of weed communities analysed such as life-form spectrum, ecological indices, monocotyledon and dicotyledon, distribution of invasive species and C3/C4 ratios. It was the ploughing which had the most homogenous life-form spectra with weeds of T4 on the field. Omitting rotational tillage, the proportion of weeds of T4 will probably decrease, but there will be an increase in weed cover of G3 in line with that, resulting in twice and treble as much of the portions for direct drilling and shallow tillage, respectively. The most diverse life-form spectra appertains to direct drilling followed by disk ripper and shallow tillage with 7, 3, and 3 life-forms, respectively. Creeping thistle (Cirsium arvense, Convulvulus arvensis) of G3 may dominate. According to the ecological indices on fields with traditional tillage over the three years of research weeds that are plants in accordance with submontane broad-leaved forest belt, semi-humid habitats, neutral, and moderately nutrient rich habitats accrued. Disk tiller preferred weeds that are basiphylous plants in accorrdance with woodland belt, N-idicators of fresh, fertilized soils to accrue. There was no notable difference between direct and shallow tillage, both preferring basifrequent plants of semi-humid habitats with soils rich in mineral nitrogen. Grasses (Poaceae) such as Echinochloa crus-galli, Setaria viridis, Setaria verticillata can accrue under conditions of soil conservation tillage, even if there is a technology including weed control to produce maize in large-scale farming. It is direct drilling of soil conservation tillage which may keep grasses within bounds because of higher number of species and more diverse life-forms spectrum generating higher competition between weed species. It is clear that soil conservation tillage obviously favours spreading of weeds of C4. There were significant differences found between traditional tillage and direct drilling in each year, moreover, traditional tillage significantly differed from each conservation tillage by the third year of research. Within the total cover of C4 it is the monocotyledonous that have the highest share, which may be notably high cover of C4 dominated by the monocotyledonous as to primary tillage by disk ripper. It can be stated that for non-rotational tillage higher covers of invasive species may be projected, however, this invasion will be retarded by the maize production technology using herbicides. Diversity measures to evaluate weed communities of ways of soil tillage Chapter dedicated to diversity in the thesis addresses methodology. Its goal is to reveal that what calculations as to arable weed communities can provide the results mostly being in accordance with true situations on the fields. Using numbers (pcs) of individuals as basic data, there were diversity measures, classical diversity functions, and diversity orderings computed. Diversity measures (ST, Smean, Me, N, Nmean, ST/N) are recommended to differentiate weed diversities provided that more measures are used together, but even this is the case results have to be checked by specific diversity calculations. Classical diversity indices can be more precise and clearer than diversity measures as to true relations among weed communities, indicating tinier differences within communities. It was generalised entropy by Rényi out of one-parameter diversity functions that was used to measure diversity, which was coupled with RTS-diversity and thus being adapted for evaluating weed communities in each aspects and year. Considering the combined data of the three year of research it can be stated that homogenising effect of ploughing on weed community was developed by the end of the third year only, depending on precipitation. In drier years this could develop weed communities with low cover but they were more diverse. Weed communities of soil conservation tillage could be unequivocally ordered by their profiles of diversity. It is direct drilling that had the most diverse weed community, as second one was shallow tillage followed by disk ripper in the third place.

As a conclusion it can be stated that methods of soil conservation tillage fundamentally influence the weed communities developing under conditions of maize production of large-scale farming, thus, the driving hypothesis is right. Ways of soil conservation tillage can be differentiated by specific ones of differential species and unequivocally ordered by diversity. Of methods of soil conservation tillage, it is direct drilling that, although leaving the favourable soil characteristics, bears risk of plant protection even if it has the most diverse weed community. They are disk ripper and shallow spring tillage which can meet best the requirements of sustainable agriculture.