Kerpely Kálmán Doktori Iskola
Állandó link (URI) ehhez a gyűjteményhez
Mezőgazdaságtudományi Kar
Kerpely Kálmán Doktori Iskola
(vezető: Dr. Holb Imre)
Agrártudományi doktori tanács
D53
tudományág:
- növénytermesztési- és kertészeti tudományok
Doktori programok:
- Kertészeti tudományok
(programvezető: Dr. Holb Imre) - Növénytermesztési tudományok
(programvezető: Dr. Pepó Péter) - Növényi termékek élelmiszerbiztonsági és -minőségi értékelése
(programvezető: Dr. Kovács Béla)
Böngészés
legfrissebb feltöltések
- TételSzabadon hozzáférhetőBiotikus stressz tényező hatása a kukorica antioxidáns enzimeinek aktivitására, fehérjetartalmára és fiziológiai paramétereireDoktori értekezésemben a golyvásüszög fertőzés hatását vizsgáltam a kukorica hibridek növényfiziológiai, morfológiai és minőségi paramétereire. A kísérleteket üvegházi és szántóföldi körülmények között állítottam be, két takarmány- (Armagnac és P9025) és két csemegekukorica (Desszert 73 és Noa) hibriddel. Üvegházi körülmények között vizsgáltam a golyvásüszög fertőzés hatását a kukorica hibridek relatív klorofill-tartalmára, a fotoszintetikus pigmentek mennyiségére, malondialdehid-tartalomra, prolin koncentrációra, a növénymagasságra, a szárátmérőre, a száraz tömegre, valamint az aszkorbát-peroxidáz, a gvajakol-peroxidáz és a szuperoxid-dizmutáz változásokra. A kitűzött célom, hogy a különböző növényi hormonokkal (citokinin, gibberellin, auxin és etilén), a fertőzés intenzitását, hogyan lehet mérsékelni. A szántóföldi kísérlet során a különböző koncentrációjú (2 500, 5 000 és 10 000 sporidiumszám/ml) fertőző anyagok hatásait tanulmányoztam az kukorica hibridek relatív klorofill-tartalmára, a fotoszintetikus pigmentek mennyiségére, malondialdehid-tartalomra, prolin koncentrációra, a növénymagasságra, a szárátmérőre, a száraz tömegre, valamint az aszkorbát-peroxidáz, a gvajakol-peroxidáz és a szuperoxid-dizmutáz aktivitás változására, illetve a generatív szakaszban a csőhosszra, a csőátmérőre, a szemtömegére, a 100 szem friss és száraz tömegére, a minőségi paraméterekre (a szárazanyag, a nyersrost, a nyerszsír, a nyershamu, a nyersfehérje és a nitrogén), valamint a csövek elemtartalmára (Al, Br, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Pb, S, és Zn). Az üvegházi kísérlet célja az volt, hogy újabb, hatékony védekezési módszert találjanak a kórokozó ellen. A szántóföldi kísérlettel pedig, az eltérő koncentrációjú fertőzések hatásait elemeztem. Ezekkel a vizsgálatokkal átfogóbb összképet kaphatunk a kórfolyamat során végbemenő növényfiziológiai változásokról, különös tekintettel a reaktív szabadgyökök (ROS) keletkezése után létrejövő növényi stresszválaszokról, amit az enzimaktivitás változásokkal (aszkorbát-oxidáz, gvajakol-peroxidáz és szuperoxid-dizmutáz) a malondialdehid tartalom és a prolin koncentráció változás segítségével jellemeztem. A kísérlet során használt fertőző anyagot a szántóföldről izolált csőgolyvából hoztam létre, laboratóriumi körülmények között. A koncentrációt Bürker kamrában állítottam be 10 000 sporidiumszám/ml-re. Az üvegházi kísérletben 10.000 sporidiumszám/ml a szántóföldi kísérletben 2 500, 5 000 és 10 000 sporidiumszám/ml-t alkalmaztam. A mesterséges fertőzést az 1x7 és a 7x12-es golyvásüszög törzsekkel végeztem az üvegházi, és a 7x12-es golyvásüszög törzs a szántóföldi kísérletben a növények 4-5 leveles (V4-5) állapotában. A fertőző anyagot a 2. és 3. nódusz közötti szárrészbe injektáltam, mind a két kísérletben. Az üvegházi kísérletben a fertőzéssel egy időben növényi hormonokat is injektáltam a növényekbe. A szántóföldi kísérletben, a generatív szakaszban, a csőhozás kezdetén (V7-8) hajtottam végre a fertőzést, a hibridek ellenállóságát tanulmányozva, mivel a csőfertőzés okozza a legnagyobb gazdasági kárt. Az üvegházi kísérletben a fertőzést követő 7. és 11. napon (NFU), a szántóföldi kísérletben, a vegetatív fázisban a fertőzést követő 7. és 14. napon (NFU), a generatív fázisban a fertőzést követő 21. napon (NFU) mértük a paramétereket. Az üvegházi kísérletben a golyvásüszög fertőzés és a növényi hormonok (a citokinin, a gibberellin, az auxin és az etilén) hatását vizsgáltam. A 7x12-es golyvásüszög törzs fertőzése erőteljesebben befolyásolták a növényfiziológiai paramétereket az 1x7 golyvásüszög törzs fertőzéséhez viszonyítva a takarmánykukorica hibridek esetén. A csemegekukorica hibridek egyformán reagáltak a golyvásüszög törzskeresztezések hatásaira, amelyek a növényfiziológiai paramétereket kedvezőtlenül befolyásolták. A klorofill-tartalom csökkent, a malondialdehid-tartalom, az antioxidáns enzimek (APX, POD, és SOD) aktivitása növekedett. A növénymagasságot szintén csökkentette a 7x12-es golyvásüszög törzs fertőzése. A szárvastagságot az Armagnac és Desszert 73 hibridnél befolyásolta a szignifikánsan a 7x12-es golyvásüszög törzsfertőzése. A citokinin, a gibberellin és az auxin hormonok az 1x7 és 7x12-es golyvásüszög törzsekkel fertőzött növények esetén szignifikánsan növelték a klorofill-tartalmat, csökkentették az MDA-tartalmat és az antioxidáns enzimek (APX, POD, SOD) aktivitását, a fertőzött növényekben, a hormon-kezeletlen fertőzött növényekhez viszonyítva. Az etilén hormon ezzel szemben fokozta a fertőzések intenzitását a takarmánykukorica hibridek esetén, a csemegekukorica hibridek esetén nem redukálta a fertőzések hatásait, mivel azok golyvásüszög fogékonyságuk miatt erőteljesebben reagáltak a fertőzésekre. A morfológiai paraméterek vizsgálatakor a gibberellin kezelés hatására magasabb, az etilén kezelés hatására alacsonyabb növénymagasságot mértem a hormon-kezeletlen fertőzött növényekhez viszonyítva. Az etilén kezelés növelte a szárvastagságot. A szántóföldi kísérletben igazoltam a 7x12-es golyvásüszög törzs hatását, a növényfiziológiai paramétereken, minden hibrid esetén. Kimutattam, hogy a sporidium koncentráció emelkedésével a klorofill-tartalom jobban csökkent, az MDA-tartalom és az enzimaktivitások (APX, POD, és SOD) pedig erőteljesebben növekedtek, a kontroll növényekhez viszonyítva. A fertőzés hatását a morfológiai paraméterekre (növénymagasság, szárátmérő) a takarmánykukorica hibrideknél főleg a 10 000-es sporidiumszám/ml koncentráció hatását bizonyítottam, az alacsonyabb koncentrációkat (2 500 és 5 000) jobban tolerálták a takarmánykukorica hibridek, mivel a legmagasabb sporidium koncentráció fertőzésénél mértem alacsonyabb növénymagasságot és vastagabb szárátmérőt, a kontroll növényekhez viszonyítva. A csemegekukorica hibrideket a golyvásüszög fertőzés összes koncentrációja erőteljesen károsította, mivel alacsonyabb növénymagasságot és vastagabb szárátmérőt mértem a kontroll növényekhez viszonyítva mindegyik sporidium koncentráció fertőzésénél. A generatív szakaszban végzett mesterséges csőfertőzést követően a 10 000 sporidiumszám/ml koncentrációjú fertőző anyag hatására a csemegekukorica hibridek fertőződtek meg. A golyvásüszög fertőzés az elemtartalmakat (Mg, Mn, Al, Ca, S, B, P, Zn, K), a csőhosszt, a csőátmérőt, a cső és szemsúlyt, a 100 friss és száraz szemtömeget, a szárazanyagot, a nyerszsírt, és a nyersfehérje tartalmat befolyásolta. A prolin koncentráció mindkét kísérletben csökkent, vagy nem változott. A kísérletemben bizonyítottam, a golyvásüszög fertőzés negatív hatását. Kutatásom hozzájárul a patogenezis során bekövetkező növényi válaszreakciók megismeréséhez, különös tekintettel a védekezésben elsődlegesen résztvevő antioxidáns enzimek szerepének tisztázására. Jelenleg kevés publikáció áll rendelkezésre a biotikus stressz faktorok, köztük a golyvásüszög hatásairól, a növényfiziológiai folyamatokra. Kimutattam a citokinin, a gibberellin és az auxin befolyását a kórfolyamatra. Ezek a növényi hormonok csökkentették a fertőzés negatív hatását azáltal, hogy csökkent az MDA-tartalom, és az antioxidáns enzimek (APX, POD, és a SOD) aktivitása, valamint nőtt a klorofill-tartalom. A morfológiai paramétereknél a gibberellin növelte a növénymagasságot. A növényi hormonok felhasználása a kórokozók elleni védekezésben, új lehetőséget teremt a biológiai növényvédelemben. A megfelelő gyakorlati kijuttatási módszerrel sikeresen védekezhetünk a golyvásüszög ellen, mivel jelenleg nincs hatékony fungicid ellene. A szántóföldi kísérletben bizonyítottam, hogy az alacsonyabb koncentrációjú fertőzéseket az ellenállóbb hibridek jobban tolerálják. Ha sikerül redukálni a fertőző anyag mennyiségét, kiválasztani a megfelelő fajtát, hibridet, úgy a védekezés a golyvásüszög ellen sikeres lehet, akár növényvédőszer felhasználása nélkül. In my Ph.D. thesis, I investigated the effects of corn smut infection on the plant's physiological and morphological (plant height, stem diameter, and biomass production) parameters of maize hybrids as well as the element content of maize cobs. Experiments were conducted under greenhouse and field conditions with two fodder corn (Armagnac and P9025) and two sweet corn hybrids (Desszert 73 and Noa). Under greenhouse conditions, I investigated the effects of infection on the relative chlorophyll content, amount of photosynthetic pigments, malondialdehyde content, proline concentration, plant height, stem diameter, dry weight, the ascorbate, and guaiacol peroxidase and superoxide dismutase activities. The other aim of the greenhouse experiment is the investigate how the intensity of infection can be reduced by the different plant hormones (cytokinin, gibberellin, auxin, and ethylene). In the field experiment, I studied the effects of different infection concentrations on the relative chlorophyll content, amount of photosynthetic pigments, malondialdehyde content, proline concentration, plant height, stem diameter, dry weight, the ascorbate, and guaiacol peroxidase and superoxide dismutase activities, rather in the generative stage the cob diameter, cob length, cob and kernel weights, 100 grains of fresh and dry weights, and some quality parameters (such as dry matter, fiber, fat, ash, nitrogen, and protein) and the nutrients contents (Al, Br, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Pb, S, and Zn). The goal of the greenhouse experiment was to develop a new, effective method of protection against the pathogen, and with the field experiment, I analyzed the effects of infections with different concentrations. With these studies, we can get a more comprehensive view of the plant physiological changes that take place during the disease process, especially the plant immune responses that occur after the formation of reactive free radicals (ROS), which can be measured with enzyme activities (ascorbate peroxidase, guaiacol peroxidase, and superoxide dismutase), malondialdehyde content and proline concentration. Infectious material was prepared from infected corn cobs (from fields) under laboratory conditions. The concentration was adjusted in a Buerker chamber to 10 000 sporidia/ml for the greenhouse experiment and to 2 500, 5 000, and 10 000 sporidium number/ml for the field experiment. Artificial infection was carried out by the 1x7 and 7x12 crosses in the greenhouse experiment and the 7x12 crossing in the field experiment at the 4-5 leaf stage of the host plant, with the inoculum injected into the stem portion between the second and third nodes in both experiments. In the greenhouse experiment, plant hormones were injected into the plants simultaneously with the artificial infection. In the field experiment, we also performed the infection at the beginning of cob formation in the generative stage (V7-8) to study the resistance of the hybrids, since cob infection causes the most economic damage. In the greenhouse trial, parameters were measured on the 7th and 11th day after infection; in the field trial, parameters were measured on the 7th and 14th day after infection in the vegetative stage and the 21st day after infection. In the greenhouse trial, the effect of the corn smut infection and the effect of plant hormones was determined. The 7x12 corn smut strain had a stronger effect on plant physiological parameters than the 1x7 corn smut strain in the forage corn hybrids. The sweet corn hybrids responded equally to the effects of the strain crosses, which had a negative effect on plant physiological parameters. Chlorophyll contents and proline concentration were decreased, and malondialdehyde (MDA) content and antioxidant enzyme activities (APX, POD, and SOD) were increased. Plant height was also diminished by infection with 7x12 corn smut strain. The stem thickness of Armagnac and Desszert 73 hybrids was significantly affected by 7x12 corn smut strain infection. In addition, the positive effects of the hormones cytokinin, gibberellin, and auxin were demonstrated, as they significantly increased the chlorophyll content in the plants infected with the 1x7 and 7x12 corn smut strains and decreased the MDA content and the activities of antioxidant enzymes (APX, POD, and SOD) in the infected plants compared to the infected plants not treated with hormones. The hormone ethylene, on the other hand, increased the intensity of infections in forage corn hybrids but did not reduce the effects of infections in sweet corn hybrids, which were more sensitive to infections due to their susceptibility to corn smut. When morphological parameters were examined, plant height was higher with gibberellin treatment and lower with ethylene treatment compared to infected plants not treated with hormones. Ethylene treatment also increased stem thickness. In the field trial, the effects of the 7x12 corn smut strain on plant physiological parameters were also checked for all hybrids. This showed that with increasing concentration, chlorophyll content decreased more, and MDA concentration and enzyme activities (APX, POD, and SOD) were increased more compared to control plants. The effect of infection on morphological parameters (plant height, stem diameter) in forage corn hybrids were detected at a concentration of 10,000 sporidia/ml; lower concentrations (2 500, 5 000) were better tolerated by the hybrids. Sweet corn hybrids were severely damaged by all concentrations of infection. In the generative stage, only the 10 000 sporidium number/ml influenced some mineral contents (Al, B, Ca, K, Mg, Mn, Na, P, S, and Zn) the cob length, cob diameter, cob, and kernel weights, 100 grains fresh and dry weights, dry matter, crude fat, and protein contents of the hybrids. Proline concentration was decreased or remained unchanged in the field experiment. My research may contribute to the understanding of plant responses during pathogenesis, especially to clarifying the role of antioxidant enzymes primarily involved in defense. Currently, there are few publications on the effects of biotic stresses on plant physiological processes. In addition, the positive effects of cytokinin, gibberellin, and auxin on the disease process have been found to attenuate the negative effects of infection. The MDA content, and activities of antioxidant enzymes (APX, POD, and SOD) were decreased, and the chlorophyll content was increased due to the effect of cytokinin, gibberellin, and auxin hormones. The gibberellin treatment increased the plant's height. The use of plant hormones for protection against pathogens represents a new possibility in biological plant protection. After the invention of a suitable practical application method, we can successfully protect against corn smut, because currently there is no effective fungicide against this pathogen. In the field trial, it was found that the lower concentrations were better tolerated by the more resistant hybrids. If the amount of infectious material can be reduced and the right cultivar or hybrid selected, protection against the corn smut can be successful without the use of pesticides.
- TételSzabadon hozzáférhetőNitrogén stabilizátor és lombtrágya kezelések hatásainak vizsgálata kukoricában (Zea Mays L.)NITROGÉN STABILIZÁTOR ÉS LOMBTRÁGYA KEZELÉSEK HATÁSAINAK VIZSGÁLATA KUKORICÁBAN (ZEA MAYS L.) ABSZTRAKT Kutatásunk során a nitrogén eredetű veszteségek csökkentését célzó nitrapyrin hatóanyagtartalmú nitrifikációs inhibitor, illetve lombtrágya kezelések hatékonyságát vizsgáltuk kukoricában a 2019-2021. évjáratokban. Kísérleteinket több helyszínen állítottuk be egyidejűleg, azonban a területek mindegyike Debrecen térségében és ahhoz közel helyezkedett el, így lehetőségünk volt eltérő talajadottságok mellett is vizsgálni a két technológiát. A kezelések hatékonyságát, illetve a kukorica egészségi állapotára gyakorolt hatását az alábbi paramétereken keresztül vizsgáltuk: a nitrapyrin kezelés hatására a talaj nitráttartalmának változása, a kukorica levelek relatív klorofilltartalma, levélszövetek tápelemellátottsága, a szárvastagság, a gyökértömeg, az ezermagtömeg, a csővastagság, a csőhossz, a termés fehérje, keményítő- és olajtartalma. Ezen felül célzott kísérletekben vizsgáltuk a kukorica specifikus kórokozói, az Aspergillus flavus és a Fusarium verticillioides mikotoxinokat termelő gombafajok mesterséges csőfertőzésével szembeni toleranciát, valamint az oxidatív stressz hatására felhalmozódó SOD, prolin, malondialdehid indikátorok és a növény fotoszintetikus pigment tartalmának változását az egyes kezelések függvényében. További fontos célkitűzésünk volt a nitrapyrin kijuttatásának optimális időzítésére irányuló laboratóriumi és szabadföldi vizsgálatok összevetése, mely szintén a sok esetben ellentmondásos eredményeket közlő szakirodalmak tisztázásához járultak hozzá. Eredményeim alapján a nitrogén stabilizátor alkalmazása elsősorban a laza szerkezetű homoktalajokon, illetve csapadékosabb időszakokban (így öntözött területeken is) javasolt, ahol a nitrátkimosódásból adódó nitrogénveszteség jelentősebb lehet. A kukorica speciális tápelemigényeinek és érzékenységeit figyelembevéve érdemes az erre célzott tápelemösszetételű lombtrágyákat alkalmazni, különös tekintettel a Mg és Zn tartalomra. Összességében a két technológiának az intenzív növénytermesztési gyakorlatba történő beépítése indokolt a kukorica kedvezőbb fiziológiai állapotának elérése érdekében, azonban egy kedvezőtlen időjárási időszakban ezek hatékonysága nem kielégítő. Éppen ezért a javasolt a jövőben további, az időjárási extremitások okozta stresszhatásokkal szembeni tolerancia, illetve a kijuttatott tápanyagok még hatékonyabb hasznosítását célzó kutatások folytatása. EXAMINATION OFTHE EFFECTS OF NITROGEN STABILIZER AND FOLIAR FERTILIZER TREATMENTS IN MAIZE (ZEA MAYS L.) ABSTRACT In our study, we examined the effect of nitrification inhibitor and foliar fertilizer treatments containing the active ingredient nitrapyrin to reduce nitrogen losses in maize in the 2019-2021 years. Our experiments were set up in several locations simultaneously, but all of the sites were located in and near Debrecen, thus, we had the opportunity to test the two technologies in different soil conditions. The efficiency of the treatments and their effect on maize health were investigated through the following parameters: changes in soil nitrate content, relative chlorophyll content of maize leaves, nutrient supply of leaf tissues, stem thickness, weight of root mass, kernel weight per thousand kernels, the length and diameter of the maize ear, protein, starch and oil content of the crop. In addition, tolerance to artificial ear infections by the specific maize pathogens Aspergillus flavus and Fusarium verticillioides, and changes in SOD, proline, malondialdehyde indicators and photosynthetic pigment content of the crop under oxidative stress were investigated in targeted experiments as a function of treatments. Another important objective was to compare laboratory and field studies on the optimal timing of nitrapyrin application, which also contributed to clarify the literature, which often reported contradictory results. Based on the results, the use of nitrogen stabilisers is recommended mainly on sandy soils with loose structure and in periods of higher precipitation (including irrigated areas), where nitrogen losses due to nitrate leaching may be more significant. Taking into account the specific nutrient requirements and sensitivities of maize, it is advisable to use foliar fertilisers with a specific nutrient composition, in particular Mg and Zn. Overall, the incorporation of these two technologies into intensive crop production practices is justified to achieve an advanced physiological status of maize, but their efficiency is not satisfactory in a period of adverse weather. It is therefore recommended that further research on tolerance to stress effects caused by weather extremes and on more efficient use of applied nutrients should be pursued in the future.
- TételSzabadon hozzáférhetőMitigation of the effect of secondary salinization by 'micro soil conditioning'Abstract The aim of my research project conducted at the Research Institute of Karcag was to mitigate the impact of secondary salinization (which is a serious problem in Hungary) and to develop innovative tillage techniques that can be useful in agriculture, including vegetable production in semi-arid regions of Hungary. During my research work, I investigated the effect of different quality irrigation waters in lysimeters and small-plot experiments to quantify the salinization process. I analysed the combined effect of irrigation and different soil conditioners on the different properties of the soil and the leaching process. The main goal of my research was to understand the dynamics of secondary salinization in order to develop mitigation techniques for the long-term sustainability of vegetable production. I conducted an irrigation experiment in which soil sensitive to salinity was treated with soil conditioners. I used three vegetable plants as indicators in order to find a method that could indicate the effect of soil conditioners in addition to irrigation with high salt water. As the main conclusion of my studies, I found that the harmful effect of soil salinity in the upper layer can be treated by the combined use of plants less sensitive to salt stress and soil conditioning or compost. I differentiated the soil conditioners depending on their application dose, applying them in full or microdoses. I have found that microdoses of biosynthetic conditioners can be just as effective as full doses, but their significant advantage is the much lower application cost. Absztrakt A Karcagi Kutatóintézetben lefolytatott kutatási projektem célja a másodlagos szikesedés hatásának mérséklése (amely Magyarországon komoly probléma) és olyan innovatív talajművelési technikák kidolgozása volt, amelyek hasznosak lehetnek a mezőgazdaságban, beleértve a zöldségtermesztést Magyarország félszáraz vidékein. Kutatómunkám során a szikesedési folyamat számszerűsítésére különböző minőségű öntözővizek hatását vizsgáltam liziméterekben és kisparcellás kísérletekben. Az öntözés és különböző talajjavító szerek a talaj különböző tulajdonságaira és a kilúgzási folyamatra gyakorolt együttes hatását elemeztem. Vizsgálataim fő célja a másodlagos szikesedés dinamikájának megértése volt, annak érdekében, hogy az azt mérséklő technikákat dolgozzak ki a zöldségtermesztés hosszú távú fenntarthatósága érdekében. Olyan öntözési kísérletet végeztem, amelyben a szikesedésre érzékeny talajt kezeltünk talajjavító szerekkel. Három zöldségnövényt használtam indikátorként annak érdekében, hogy olyan módszert találjak, amely a nagy sótartalmú vízzel történő öntözés mellett jelezheti a talajjavító szerek hatását. Vizsgálataim fő következtetéseként megállapítottam, hogy a talaj sótartalmának káros hatása a felső rétegben kezelhető a sóterhelésre kevésbé érzékeny növények és a talajkondicionálás vagy komposzt együttes alkalmazásával. A talajkondicionáló szereket kijuttatási dózisuk függvényében különböztettem meg, teljes vagy mikrodózisban adagolva azokat. Megállapítottam, hogy a bioszintetikus kondicionálók mikrodózisai ugyanolyan hatásosak lehetnek, mint a teljes dózisok, de jelentős előnyük az alkalmazásuk jóval alacsonyabb költsége.
- TételSzabadon hozzáférhetőA kénforgalom egyes elemeinek változása eltérő adagú trágyázás és vízellátás hatására búza (Triticum aestivum L.) kultúrábanMAGYAR NYELVŰ ABSZTRAKT A kénellátás hatásait a kénforgalom egyes elemeinek változására talaj-növény rendszerben egy műtrágyázási tartamkísérletben őszi búzán és tenyészedényes kísérletekben tavaszi búzán tanulmányoztam. A kutatásom során célom volt, hogy a Debreceni Egyetem látóképi kísérleti telepén, 1983 óta fenntartott NPK műtrágyázási kisparcellás tartamkísérletben az őszi búza termesztése során elemezzem az NPK műtrágyázás és az öntözés hatásait a kénforgalom bizonyos elemeinek változására, figyelembe véve, hogy a tartamkísérletben 1983-2009 között a foszfor pótlása szuperfoszfáttal történt, így az emelkedő foszforadagok a gipsztartalom miatt egyúttal növekvő dózisú kénpótlást is jelentettek. 2010-2018 közötti időszakban a foszfor monoammónium-dihidrogénfoszfáttal lett kijuttatva, így a terület kénutánpótlása ekkor szünetelt. Ennek ismeretében 2017 és 2018 években az emelkedő NPK műtrágyázás és az öntözés hatásait vizsgáltam a S-pótlás nélkül termesztett őszi búza N- és S-tartalmára, az N/S változására és a talaj növény által felvehető S-tartalmának alakulására. 2019-ben a foszfor ismét szuperfoszfátként került kijuttatásra, így lehetőségem volt azt is elemezni, hogy a melléktermékként jelenlévő CaSO4, mint kénforrás milyen mértékben hasznosul a kijuttatás évében és hogyan módosulnak ennek hatására a vizsgált növény- és talajparaméterek. A látóképi tartamkísérletben a 2010-2016 közötti kénpótlás nélküli időszakot követően, 2017 és 2018 években a kontroll és a NPK kezelésű parcellákon is kénhiányt igazoltam a búzaszem S-tartalma és N:S aránya alapján. Méréseimmel bizonyítottam, hogy a növény által felvett S jelentős része szulfát formájában halmozódott fel a növényi szövetekben. A szuperfoszfát gipsztartalmának hatására szignifikáns növekedés volt igazolható a talaj 1M KCl; 0,01M CaCl2 és 0,016M KH2PO4 oldható szulfát-S tartalmában is. A legnagyobb szulfáttartalmat a 0,016M KH2PO4 talajkivonatban mértem, ami az adszorbeált szulfát nagyobb mértékű jelenlétét igazolja a mészlepedékes csernozjom talajon. Eredményeim alapján megállapítottam, hogy a növény által felvehető szulfát-S tartalmat mészlepedékes csernozjom talajon a 0,016M KH2PO4 kivonószer jellemzi a legjobban, amit szorosan követ a KCl-SO42−-S és a növény kénfelvétele közötti kapcsolat. A tartamkísérlet talajszelvényeiben, a 0-100 cm-es mélységet elemezve több esetben szulfátfelhalmozódási zónát állapítottam meg a 40-70 cm közötti mélységben, amelyet mind az 1M KCl talajkivonat, mind a 0,016M KH2PO4 talajkivonat szulfáteredményei igazoltak. A szulfát koncentrációjának mélységi növekedése a nagyobb műtrágyaadagú, N200P140K160 kezelésben volt nagyobb mértékű. Megállapítottam, hogy a talaj szerves S-tartalmának mobilizálásában nagy szerepet játszó aril-szulfatáz aktivitása 2018 és 2019 években a búza tenyészidőszakát követve áprilistól júniusig fokozatosan csökken és az aktivitás fordítottan arányos volt a növekvő adagú NPK műtrágya kezelésekkel. Tenyészedényes kísérletben mészlepedékes csernozjom talajon tavaszi búza jelzőnövényt alkalmazva vizsgáltam az eltérő adagú és eltérő N:S arányú (N:S=1:0,2; 1:0,25; 1:0,5) N- és S-tartalmú műtrágyák hatásait kedvező és kedvezőtlen vízellátás mellett. A kísérlet eredményei alapján megállapítható volt, hogy kedvezőtlen vízellátás mellett termesztett búza a szárazságstressz hatására már virágzás idején visszamaradt a növekedésben, aminek következtében jelentősen, akár 70%-al csökkenhet a termés mennyisége. Ekkor a növekvő kénellátás hatására a növény által felvett S mennyisége többnyire csökkent, a felvett kén kisebb része épült be a szerves vegyületekbe és inkább a szulfát mennyiségének a növekedése volt a jellemző. A növekvő N, S arányú kezelések közül a legnagyobb szemtermést az adott kísérleti körülmények között a legnagyobb kénarányú (N/S=1:0,5) kezelés alkalmazása mellett kaptam. Tenyészedényes kísérletben mészlepedékes csernozjom és humuszos homoktalajon elemeztem, hogy a szulfát (SO42−-S) és tioszulfát (S2O32−-S) tartalmú műtrágyák, és az eltérő N:S arányban (N:S=1:0,2; 1:0,5; 1:1) alkalmazott nitrogén- és kéntartalmú kezelések hogyan befolyásolják a tavaszi búza növekedését, termését, tápanyagfelvételét. Bizonyítottam, hogy a vizsgált humuszos homok és mészlepedékes csernozjom talajokon termesztett tavaszi búza termésmennyisége a szulfát és tioszulfát formájú kénkezelésekben nem különbözött. Humuszos homoktalajon a tavaszi búza fejlődése során és a szemtermésben is a szulfát kénforma alkalmazása mellett igazoltam nagyobb S-tartalmat, ami bizonyítja, hogy a tioszulfát kénszolgáltató képessége a homokon kisebb intenzitású. A mészlepedékes csernozjom talajon termesztett tavaszi búza kéntartalma a kezdeti növekedési fázisban és virágzáskor is a szulfát kénformájú kezelésekben volt nagyobb, azonban a szemtermés S-tartalma már nem különbözött az eltérő kénformájú kezelésekben. Kulcsszavak: kénellátottság, talaj-növény rendszer, tartamkísérlet, tenyészedényes kísérlet Abstract Our research aimed to evaluate the effect of NPK fertilization and irrigation on the variation of certain elements of sulphur turnover in winter wheat production in a longterm fertilization experiment established in 1983 at the University of Debrecen, Hungary, taking into account that between 1983 and 2009, phosphorus was supplemented with superphosphate, so increasing phosphorus rates also meant increasing doses of sulphur supplementation. From 2010 to 2018, phosphorus was supplemented with monoammonium dihydrogen phosphate, so the sulphur supply of the experimental area was discontinued. With this information, in 2017-2018 the effect of increasing doses of NPK fertilization and irrigation was studied on the growing parameters, nutrient content and soil sulphur forms in a wheat production system without sulphur supply. In 2019, phosphorus was again applied as superphosphate, so we could analyse how the applied CaSO4 is utilised in the year of application and how the studied parameters are modified as a result of this. In the long-term fertilization experiment, after the 2010-2016 period without sulphur supply, in 2017-2018 sulphur deficiency was confirmed in control and the treatments with NPK fertilization, based on the S-content and N/S ratio of wheat grain. It was also established that a significant part of the absorbed S was not incorporated into organic compounds but accumulated as sulphate in plant tissues. In 2019, in the year of superphosphate application, the S content of wheat was verifiably increased, the N/S ratio and the ratio of organic and sulfate-S fractions were improved and the 1M KCl; 0.01M CaCl2 and 0.016M KH2PO4 soluble sulfate-S content of the soil was significantly increased. The plant-available sulphate-S content in calcareous chernozem soils was best characterized by the 0.016M KH2PO4 extractant. Based on our experiments, at depths of 0-100 cm a sulphate accumulation zone was found between 40 and 70 cm in the case of 1 M KCl and 0,016 M KH2PO4 soluble sulfate-S content. The activity of the aryl-sulphatase enzyme, which plays a major role in the release of sulphur from the organic bond gradually decreased from April to June. An inversely proportional correlation was observed between the activity of the enzyme and increasing fertilizer application rates. The effect of N and S fertilizers at different rates and different N:S ratios (N:S = 1:0.2; 1:0.25; 1:0.5) under favourable and unfavourable water supply conditions were investigated in a pot experiment with spring wheat on calcareous chernozem soil. Under pot experiment conditions drought stress caused a significant biomass depression at the flowering stage of spring wheat, which can reduce yields by up to 70%. The adverse effect is confirmed by the significant reduction in harvest index and by the accumulation of absorbed S as sulphate instead of incorporation into organic compounds. On calcareous chernozem soil, the best grain yield was obtained using the N/S=1:0.5 ratio. The effect of sulphate and thiosulphate fertilizers and nitrogen and sulphur treatments applied in different N:S ratios (N:S=1:0.2; 1:0.5; 1:1) on the growth, yield and nutrient uptake of spring wheat was analysed in a pot experiment on calcareous chernozem and humus sandy soils. There was no difference in yield between the effect of the two S-forms. In chernozem soil, the S-content of wheat grain also did not differ under the effect of different sulphur forms. On sandy soil, significantly higher S-content was found during spring wheat development and in grain when sulphate form was applied, which proves that the sulphur supply capacity of thiosulphate is less intense on sandy soil. Keywords: Sulphur supply, soil-plant system, long-term field experiment, greenhouse pot experiment
- TételSzabadon hozzáférhetőDegradálódott szikes gyepek rekultivációs lehetőségeinek és zsombékmező jellemzőinek feltárása Karcag környékénDEGRADÁLÓDOTT SZIKES GYEPEK REKULTIVÁCIÓS LEHETŐSÉGEINEK ÉS ZSOMBÉKMEZŐ JELLEMZŐINEK FELTÁRÁSA KARCAG KÖRNYÉKÉN Készítette: Varga Krisztina ÖSSZEFOGLALÁS (MAGYAR NYELVEN) 2017 és 2020 között végeztem a vizsgálataimat a Debreceni Egyetem, Agrár Kutatóintézetek és Tangazdaság, Karcagi Kutatóintézet kezelésében lévő, extenzíven művelt, szolonyec talajadottságú gyepen: egy túllegeltetett, egy alulhasznosított, valamint egy zsombékos területen. Célkitűzéseim a vizsgálattal kapcsolatban az alábbiak voltak: - Túllegeltetett, szolonyec talajadottságú ősgyep rekultivációs lehetőségeinek pontosítása és a növényállomány szerkezet fluktuációjának vizsgálata. - Alulhasznosított szolonyec talajadottságú ősgyepen különböző használati módok hatásának vizsgálata, továbbá a szén-dioxid-emissziónak és a talajnedvesség változásainak műszeres nyomon követése. - A mikrorelief viszonyok és az alulhasznosítás következtében több, mint három évtized óta fejlődő zsombékmező morfometriai adatainak pontosítása, adatbázis létrehozása. Az 1. kísérletemben, a túllegeltetett cickafarkos-füves szikes puszta gyeptársulásban, különböző tápanyagszintek (0 t/ha, 20 t/ha, 40 t/ha) és vetőmag dózisok (0 kg/ha, 20 kg/ha, 40 kg/ha) segítségével terveztem rekultiválni a leromlott gyepterületet. Továbbá évi egyszeri kaszálással hasznosítottam a kerítéssel elzárt területeket. Felmértem Balázs-féle kvadrátmódszerrel a növények borítását, megmértem a növények magasságát. A felmért növényeket csoportosítottam és elemeztem Barcsák-féle takarmányozási szempontok alapján, valamint a Borhidi-féle Szociális Magatartási Típusok (SBT) ökológiai mutató alapján. Megállapítottam a kísérletben a degradáció mértékét. A Karcagi Kutatóintézet akkreditált laboratóriumában növényvizsgálatok történtek a szárazanyaghozam, valamint a nyersfehérje hozam tekintetében. A túllegeltetett gyeptársulásnál, a 4 éves legeltetés kizárás, s kaszáló hasznosításra való áttérés következtében rekultivációs eredményként megállapítottam, hogy szignifikánsan nőtt az értékes gyepalkotók részaránya a növényállomány szerkezetben, s jelentősen csökkent a degradációs fok. A továbbra is túllegeltetett gyepterületeken a degradációs fok kritikus értékeket ért el, s az állatok egészségét veszélyeztető feltétlen gyomok tömegesen jelentek meg. Eredményeim alapján sikeres rekultivációs megoldás a degradáció csökkentésére a drasztikus használati mód megváltoztatása lehet, azaz kaszálásra váltás, mely csökkenti a felszaporodó feltétlen gyomok borítását is. A 2. kísérletemben, az alulhasznosított ecsetpázsitos szikes rét gyeptársulásban, zéró, mulcs, kaszáló és rét hasznosítási módok összehasonlítását végeztem. Felmértem Balázs-féle kvadrátmódszerrel a növények borítását, megmértem a növények magasságát. A felmért növényeket csoportosítottam és elemeztem Barcsák-féle takarmányozási szempontok alapján, valamint a Borhidi-féle Szociális Magatartási Típusok (SBT), vízigény (WB), továbbá nitrogénigény (NB) ökológiai mutatók alapján. Megállapítottam a kísérletben a degradáció mértékét. A területen megvizsgáltam a szén-dioxid-kibocsátás mértékét, továbbá a talajhőmérsékletet, és a talajnedvességet is vizsgáltam. A 11. éve alulhasznosított gyeptársulás vizsgálata során, a zéró hasznosítási mód esetén mértem a pázsitfüvek borításának a szignifikánsan legmagasabb értékeit. A réthasznosítási mód esetén viszont a feltételes gyomok, köztük számos gyógyhatású növény, legnagyobb borítása volt statisztikailag kimutatható. A szén-dioxid-emisszió értékei minden mérési időpontban a zéró hasznosítás esetén voltak igazolhatóan a legmagasabbak, jelezve a parlagon hagyott gyepek potenciális veszélyforrását a klímaváltozás elleni küzdelemben. A szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére a réthasználat kezelés javasolható. Az alulhasznosítás és a zsombékgiliszta tevékenysége következményeképpen, három évtizede fejlődő, ecsetpázsitos szikes rét gyeptársulású, zsombékmezőn vizsgáltam a zsombékok magasságát, valamint övméretét. Továbbá megállapítottam egy hektár zsombékmezőn található zsombékok számát. Mivel a környezetvédelmi előírások miatt óvni kell a gyepeken található, gazdálkodást akadályozó zsombékmezőket, hiánypótló adatokat szolgáltattam vizsgálataimmal ezen témakörben. Kulcsszavak: degradálódott gyep, cönológiai vizsgálatok, degradáció, szén-dioxid-emisszió, zsombék, méretbeli vizsgálatok ÖSSZEFOGLALÁS (ANGOL NYELVEN) Between 2017 and 2020, I conducted my studies on an extensively cultivated grassland with Solonyec soil conditions: an overgrazed, an underutilized and a shrubby area, managed by the University of Debrecen, Institutes for Agricultural Research and Educational Farm, Karcag Research Institute. My objectives were for the study: - To clarify the possibilities of recultivation of overgrazed grassland with saline soil conditions and to investigate the fluctuation of the vegetation structure. - To investigate the impact of different land-use types on underutilised grassland and to monitor instrumentally carbon-dioxide-emissions and soil moisture changes. - The result of microrelief conditions and underutilization is the clarification and creation of a database of the morphometric data of the tussock, which has been developing for more than three decades. In my 1st experiment, I planned to recultivate the degraded grassland in an overgrazed grassland using different nutrient levels (0 t/ha, 20 t/ha, 40 t/ha) and seed doses (0 kg/ha, 20 kg/ha, 40 kg/ha). Furthermore, I used the fenced-off areas by mowing once a year. I measured plant cover with the Balázs quadrat method and measured plant height. I grouped and analysed the surveyed plants according to Barcsák's forage criteria and Borhidi's Social Behaviour Types (SBT) ecological index. I determined the degree of degradation in the experiment. Plant tests were carried out at the accredited laboratory of the Karcag Research Institute for dry matter yield and crude protein yield. The recultivation results of the overgrazed grassland community, the exclusion of 4 years of grazing and the change to mowing, showed a significant increase in the proportion of valuable grassland components in the plant stand structure and a significant decrease in the degree of degradation. The degree of degradation reached critical values in the still overgrazed grassland areas, and uncontrolled weeds, which are a threat to animal health, appeared in abundance. Based on my results, a successful recultivation solution to reduce degradation may be a drastic change of use, i.e. a change to mowing, which also reduces the cover of the overgrowing uncontrolled weeds. In my 2nd experiment, I compared zero, mulch, mowing and meadow utilization in an underutilized grassland. I assessed plant cover using the Balázs quadrat method and measured plant height. The surveyed plants were grouped and analysed according to Barcsák's forage criteria and Borhidi's Social Behaviour Types (SBT), water demand (WB) and nitrogen demand (NB) ecological indicators. I determined the extent of degradation in the experiment. I also investigated the rate of carbon-dioxide-emission in the field, soil temperature and soil moisture. I measured the significantly highest values of the graminaceous plant cover in the 11th year underutilized grassland under the zero utilization mode. In contrast, the highest cover of conditional weeds, including several medicinal plants, was statistically detectable in the meadow utilization mode. Carbon-dioxide-emission values were demonstrably highest for zero tillage at all measurement times, indicating the potential threat of underutilized grassland in the fight against climate change. Meadow management is proposed to reduce carbon-dioxide-emissions. As a consequence of under-utilization and tussock worm activity, I investigated the height and belt size of sedges in a three-decade-old tussock meadow. Furthermore, I determined the number of tussockss per hectare of tussock meadow. Due to environmental protection regulations, tussocks on grasslands that hinder farming must be protected, I have provided missing data on this topic. Keywords: degraded grassland, coenological studies, degradation, carbon dioxide emission, tussocks, dimensional tests