Bentonit és zeolit hatása egy savanyú homoktalajon

A G R O K É M I A É S T A L A J T A N 60 (2011) 1

203–218

Bentonit és zeolit hatása egy savanyú homoktalajon KÁTAI János, JAKAB Anita, SÁNDOR Zsolt, ZSUPOSNÉ OLÁH Ágnes és TÁLLAI Magdolna Debreceni Egyetem Agrár- és Gazdálkodástudományok Centruma, MÉK, Agrokémiai és Talajtani Intézet, Debrecen

A savanyú homoktalajok természetes javítóanyagainak körét LAZÁNYI (2003) három csoportba sorolta: 1. a táblán megtermelhető zöldtrágya és egyéb szerves anyagok csoportja; 2. azok, melyek az állattenyésztés melléktermékeként kerülnek vissza a talajra (istállótrágya, komposzt); 3. a bányászott talajjavító anyagok [úgy mint az alginit (SOLTI, 1987), a bentonit (MÁRTON & SZABÓNÉ, 2002; MAKÁDI et al., 2003; SZEDER et al., 2008; SZEGI et al., 2008) vagy a zeolit (KAZÓ, 1981; KÖHLER, 2000)]. A bentonit olyan agyagásványok alkotta kőzet, mely főleg montmorillonitból (FEKETE & STEFANOVITS, 2002), de ezen kívül még kaolinból, kvarcból, csillámból, földpátból (PÁRTAY et al., 2006), illitből, krisztobalitból áll és tartalmaz meszes vagy kovasavas kötőanyagokat. A bentonit a homoktalajok perspektivikus javítóanyagának tekinthető, hiszen irodalmi adatok támasztják alá, hogy a kedvezőtlen tulajdonsággal rendelkező talajok fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságait is kedvezően befolyásolja. A bentonit elsődleges hatása a talaj diszponibilis víztartalmának növelése. Így közvetve hozzájárul a biológiai aktivitás serkentéséhez, mivel a mikrobiális életközösség számára a talaj vízpotenciálja az egyik legfontosabb tényező. A talaj nedvességtartalma és a talajalgák mennyisége között szoros összefüggést talált SHITINA és BOLYSHEV (1963), valamint SCHIMMEL és DARLEY (1985). LAZÁNYI (2003) a bentonit hatását vizsgálta a homoktalaj kapilláris vízemelésére és vízmozgási tulajdonságaira. Megállapításai szerint már 6 kg·m-2 bentonittal kezelt talajoknál mérhető volt a talajkolloidok megnövekedett mennyisége. Az agyagtartalom növekedésével a pórustérben mindinkább a kisebb pórusok domináltak és nagyobb volt a vízemelés mértéke. Megállapította továbbá, hogy a bentonitkezelés hatására – a dózistól és bekeverés mélységétől függően – csökkent a talajszelvényen átszivárgó víz mennyisége. A csökkenés mértéke nagyobb volt, amikor a bentonit teljes mennyiségét a felső 2 cm-es talajrétegbe keverték be. A bekevert bentonit hatására nőtt a talajoszlopban visszatartott víz mennyisége. A növekedés mértéke nem volt szignifikáns, de 6 kg·m-2 dózisnál már jól értékelhető volt. Postai cím: KÁTAI JÁNOS, Debreceni Egyetem Agrár- és Gazdálkodástudományi Centruma, MÉK, Agrokémiai és Talajtani Intézet, 4032 Debrecen, Böszörményi út 138. E-mail: [email protected]

204

KÁTAI et al.

A Müncheni Egyetem kísérletében a salátapalánták földkeverékéhez 3%-ban adagolt bentonit kedvező hatással volt a palánták friss tömegére, a levélfelület nagyságára, a nagyobb dózis viszont gátolta a növények fejlődését (SCHNITZLER et al., 1994). A zeolitok a földkéreg kőzetalkotó elemeit, valamint az alkálifémek, illetve az alkáliföldfémek kationjait tartalmazó szivacsos szerkezetű alumínium-szilikát ásványok. A természetben általában bázikus kiömlési kőzetek (bazalt) hólyagüregeiben, hasadékaiban keletkeznek, de megjelenhetnek a hidrotermás tellér ércek kísérő ásványaiként is. Két fontosabb alkotóelemük a klinoptilolit és a mordenit tektoszilikátok (MÁTYÁS, 1979). A zeolitok felhasználása széleskörű mind az iparban, mind a mezőgazdaságban. A növénytermesztésben használják tápanyag-utánpótlás céljából, növelik a talajok mikroelem-készletét is, ugyanakkor csökkentik a talaj savanyúságát és emelik a pHját. A talajok mikroelem-háztartását is kedvezően befolyásolják (SIMON, 2001; MUHLBACHOVA & SIMON, 2003; JAKUSNÉ, 2007; GHRAIR et al., 2008). Elősegítik a növények vízfelvételét, javítják a talajok vízháztartását, mivel a vízmolekulákat megkötik (PISAROVIC et al., 2003). Kationcserélő képességük következtében lekötik a feleslegben adagolt ammónium- és magnéziumionok nagy részét, ennek következtében csökkentik a gyökérzónában lévő, felvehető ionok mennyiségét és helyreállítják a tápanyagellátás egyensúlyát (SAVVAS et al., 2004). Mezőgazdasági felhasználásuk az állattenyésztésre is kiterjedt. Tápszeradalékként használják (ŽELJKO et al., 2007; ŠPERANDA et al. 2008), mely a bevitt mikroelemek révén a hiánybetegségek kialakulását akadályozzák. USMAN és munkatársai (2005) szennyvíziszappal kezelt talajokon, inkubációs kísérletben vizsgálták különböző agyagásványok (Ca-bentonit, Na-bentonit, zeolit) hatását a talaj nehézfém-szennyezettségére és mikrobiológiai tulajdonságaira. Eredményeik szerint az agyagásványok – kiváltképpen a Na-bentonit és a Cabentonit – hatására csökkent a talaj fémion-koncentrációja, nőtt a talajlégzés, a talaj mikrobiális biomassza-C tartalma, valamint szervetlen N-tartalma. Összegezve, eredményeik azt igazolták, hogy az agyagásványok kedvező hatással vannak a talaj mikobiológiai paramétereire is. A Debreceni Egyetem Mezőgazdaság-, Élelmiszertudományi és Környezetgazdálkodási Karának Agrokémiai és Talajtani Intézetében tenyészedényes modellkísérlet keretében vizsgáltuk a bentonit, illetve a zeolit növekvő dózisainak [kontroll; 5; 10; 15; 20 g·kg-1] hatását – alapkezelések mellett – savanyú [pH(H2O)=5,6] homok textúrájú, humuszos homoktalajon. Tanulmányoztuk a két természetes anyag hatását a talaj néhány vízgazdálkodási tulajdonságára. Vizsgáltuk hatásukat a homok textúrájú talaj vízemelő- és víztartó képességére, a talaj kémhatásviszonyaira, valamint a talaj könnyen felvehető tápanyagtartalmára. Meghatároztuk továbbá, hogy a kezelések milyen hatást gyakoroltak a talaj mikrobiológiai tulajdonságaira, valamint az angolperje (Lolium perenne L.) tesztnövény biomassza-produkciójára.

Bentonit és zeolit hatása egy savanyú homoktalajon

205

Anyag és módszer A bentonit és zeolit vízemelő és víztartó képességének vizsgálata Laboratóriumi vizsgálatok keretében tanulmányoztuk az Intézet talajfizikai laboratóriumában a tiszta bentonit és zeolit, a humuszos homok, valamint a különböző dózisú bentonit- és zeolitkezelések vízemelő és víztartó képességét. A vizsgálatokat négy ismétlésben végeztük. A vízemelés meghatározása az alábbiak szerint történt: egy méter hosszú, három cm átmérőjű, egyik végén szitaszövettel elzárt műanyag csöveket (2 mm-es szitán átszitált) talajjal – mérsékelt tömörítés közben – megtöltöttünk. Az egyik kontrollkezelés: „tiszta bentonit” és „tiszta zeolit” volt, a másik pedig a humuszos homok. Ez a három kezelés négy ismétlésben 12 db beállított csövet jelentett. A következő négy kezelést a tenyészedény dózisainak megfelelően bentonit+talaj és zeolit+talaj keverékkel – alapos homogenizálás után – feltöltöttük. A bentonit, illetve a zeolit szintén 2 mm nagyságú szitán átszitálásra került. A dózisok a következőképpen alakultak: 300 g talajhoz adtunk 1,5; 3; 4,5 és 6g bentonitot, illetve zeolitot, mely megfelel a tenyészedénybe kiadott 5, 10, 15 és 20 g·kg-1-os adagoknak. A beállított csövek száma (négy ismétlésben négy kezelést alkalmazva) mind a bentonitnál, mind a zeolitnál külön-külön 16–16 db volt. Összesen tehát a kísérlet során 44 db cső került beállításra. A csöveket szitaszövettel elzárt részükkel desztillált vizet tartalmazó állványba állítottuk, és öt óra elteltével megmértük az átnedvesedett talajréteg vastagságát (FILEP, 1995). Vizsgáltuk továbbá, hogy a különböző bentonit- és zeolitdózisok talajba keverésével a talaj képes-e több vizet megtartani a „tiszta” homoktalaj vízmegtartásához képest. A vizsgálatot szintén laboratóriumban végeztük, három ismétlésben. A kezelések az előző vizsgálatéhoz hasonló kezelésekből és dózisokból álltak: „tiszta bentonit”, „tiszta zeolit”, valamint kontrollhomoktalaj került bemérésre, illetve a bentonit+talaj és zeolit+talaj megfelelő arányú homogenizált keveréke. A három ismétlésben összesen 33 db (alul szitaszövettel határolt) cső volt beállítva. A 100g talaj+megfelelő arányú bentonit és zeolit keverékekre 100 ml desztillált vizet adtunk, majd egy óra eltelte után mértük a talajon átcsepegett víz mennyiségét. A lecsepegett víz mennyiségét mérőhengerben határoztuk meg. A tenyészedényes kísérlet és a kezelések hatásának vizsgálati módszerei A tenyészedényes modellkísérlet beállítása a DE MÉK Agrokémiai és Talajtani Intézetében történt 2007 és 2010 között, savanyú [pH(H2O) 5,6], humuszos homok talajtípuson (Pallag). Az alkalmazott talaj homok textúrájú volt (KA<30), humusztartalma, N-ellátottsága megfelelőnek bizonyult (Hu%=1,11), könnyen felvehető foszfortartalma (AL-P2O5= 90 mg·kg-1) közepesnek, míg káliumtartalma (AL-K2O= 230 mg·kg-1) jónak minősült. A felhasznált bentonit – az Arany-féle kötöttségi szám értéke (KA=40) és a leiszapolható rész aránya (Li%=40) alapján – a vályog fizikai féleségű talajhoz hasonló. A bentonit sótartalma rendkívül alacsony (só%=0,03); kémhatása gyengén lúgos [pH(H2O)=7,3]; mésztartalma alacsony. Szerves-C-tartalma alacsony, szer-

206

KÁTAI et al.

ves-N-t tartalmaz, könnyen oldható foszfortartalmát tekintve „közepes ellátottságú” (AL-P2O5=160 mg·kg-1), míg könnyen oldódó káliumtartalma „igen magasnak” (AL-K2O= 570 mg·kg-1) bizonyult. A felhasznált zeolit – az Arany-féle kötöttségi szám értéke (KA=41) és a leiszapolható rész aránya (Li%=38) alapján – szintén a vályog fizikai féleségű talajhoz hasonló. Sótartalma alacsony (só%=0,08); kémhatása gyengén lúgos [pH(H2O)= 7,8], mésztartalma alacsony. Szerves-C-tartalma rendkívül alacsony, szerves-Ntartalmú, könnyen oldható foszfortartalmát tekintve „megfelelő” (AL-P2O5=171 mg·kg-1), míg könnyen oldódó káliumtartalma (AL-K2O= 1000 mg·kg-1) rendkívül „magasnak” bizonyult. A kísérleti edények 6 kg-osak voltak, alul perforáltak. Alapkezelésként minden edény 100 mg nitrogént – Ca(NO3)2 oldat – illetve 100 mg P2O5-t és 100 mg K2O-t kapott, kálium-dihidrogén-foszfát és kálium-szulfát közös oldata formájában. A kísérletben különböző dózisú kezeléseket alkalmaztunk, de a bentonit és zeolit „dózis lépcsői” ugyanazon dózisok voltak (1. táblázat). A kísérletet 2007-ben három ismétlésben állítottuk be, a következő években a kezelések utóhatásait tanulmányoztuk. Öt kezelést három ismétlésben a bentonitot és zeolitot alkalmazva összesen 30 db edényt vettünk igénybe. A talajok nedvességtartalmát a maximális vízkapacitás 70%-án tartottuk, melyet naponta állandó tömegre öntöztünk. Modellkísérletünkben a tesztnövény az angolperje (Lolium perenne L.) volt. A vetés minden vizsgálati évben tavasszal, március végén történt, szórva vetéssel. Minden edény felületére 6g vetőmag került, a bedolgozás kézzel történt. A magok kelési ideje 8–10 nap, mely során az edények felületét sötét fóliával takartuk. A fólia eltávolítása után számoltuk a kétszer négy hét tenyészidőt, mely április– május hónapokra esett. A laboratóriumi vizsgálatok elvégzésére közvetlenül a mintavétek után került sor. A talajmintavételezés a tenyészidőszak 4. és 8. hetében történt mind a négy tenyészidőszakban. Egy edényből három pontminta vételére került sor. A talajok laboratóriumi vizsgálatait mindkét mintavételezés alkalmával alapos homogenizálás után az Intézet talajkémiai- és mikrobiológiai laboratóriumában végeztük. A mintavételek alkalmával a növényi biomasszát betakarítottuk, a mintákat átlagoltuk, aprítottuk, daráltuk – mely művelet során a minták homogenizálódtak – szárítottuk, majd meghatároztuk tömegüket. A vágás ollóval történt, a talaj felszíne felett két cm-rel. Meghatároztuk a talaj kémhatását vizes, illetve 1 M KCl-os szuszpenzióban, valamint a hidrolitos aciditás mértékét (BUZÁS et al., 1988). Továbbá mértük a talaj nitrát-N-tartalmát FELFÖLDY (1987) szerint, valamint a talaj AL-oldható foszfor- és káliumtartalmát (GEREI, 1970; BUZÁS et al., 1988). A talajmikrobiológiai vizsgálatok közül meghatároztuk az összes-csíraszámot (húsleves-agaron), az összesgombaszámot (pepton-glükóz agaron) talaj-vizes szuszpenzióból lemezöntéses módszerrel (SZEGI, 1979). A cellulózbontó és nitrifikáló baktériumok számát POCHON és TARDIEUX (1962) legvalószínűbb csíraszám módszerével állapítottuk meg. Mértük továbbá a talajból 10 nap alatt felszabaduló szén-dioxid (WITKAMP, 1966) mennyiségét. Az eredmények értékelése során statisztikai számítást végeztünk: kiszámoltuk a mintavételi átlagokat, a szórást, a szignifikáns differencia értékét (5%-os szinten),


207

illetve a vizsgált talajtulajdonságok és a növényi biomassza mennyisége közötti összefüggések feltárására korreláció analízist is végeztünk. A statisztikai értékelés SPSS 13.0 program segítségével történt (HUZSVAI, 2004). Eredmények A bentonit és a zeolit vízemelő- és víztartó képessége A vízemelő képességre vonatkozó laboratóriumi vizsgálatok eredményeit a 1. táblázat tartalmazza. A vizsgálatok azt mutatták, hogy a kontrollhomok vízemeléséhez képest mind a bentonit, mind a zeolit szignifikánsan kisebb mértékben emelte a vizet. 1. táblázat Bentonit- és zeolitkezelések hatása a homoktalaj vízemelő és víztartó képességére (Laboratóriumi kísérlet, 2007–2010) (1)

(2)

(3)

(4)

(2)

(3)

Bentonitkezelés, g·kg-1

Homoktalaj vízemelése, mm·5h-1

Homoktalaj víztartása, ml·h-1·100g-1

Zeolitkezelés, g·kg-1

Homoktalaj vízemelése, mm·5h-1

Homoktalaj víztartása, ml·h-1·100g-1

0 5 10 15 20 a) SzD5% b) Átlag

468 468 465 460 455 29 465

38,5 38,5 40,0 42,5 43,5 2,3 40,6

0 5 10 15 20 a) SzD5% b) Átlag

468 455 448 440 438 29 450

38,5 38,0 39,5 40,5 41,5 2,2 39,5

Megjegyzés: A bentonit 430, a zeolit 340 mm·5h-1 vízemeléssel, illetve 62,5 és 58,5 ml· h-1·100g-1 víztartással jellemezhető

A „tiszta” bentonit szignifikánsan magasabbra emelte a vizet a zeolit értékeihez viszonyítva. A bentonit és zeolit vízemelése között 90 mm különbség mutatkozott öt óra alatt. A bentonitnál 8%-kal, a zeolitnál 27%-kal kisebb vízemelést tapasztaltunk, mint a „tiszta” homok esetében. Bentonit esetében a vízemelés a homok fizikai féleségű talaj vízemeléséhez képest a dózisok növekedésével nem szignifikánsan, de párhuzamos csökkenő tendenciát mutatott. A zeolit+talaj keverékek esetében is csökkent a vízemelés mértéke, a nagy dózis (6 g·300 g-1) mellett szignifikáns csökkenést tapasztaltunk. A vízemelés mindkét természetes anyag esetében a nagy dózisok mellett volt a legalacsonyabb, azonban a bentonit és zeolit esetében szignifikáns különbség nem volt a dózisok hatása között. A zeolit nagy dózisában a vízemelés közel 4%-kal bizonyult alacsonyabbnak, mint a bentonit ugyanezen dózisánál.

208

KÁTAI et al.

A talajok vízgazdálkodásának másik fontos paramétere a talaj víztartó képessége. Vizsgáltuk, hogy a kőzetőrlemények talajba keverésével hogyan változik a „tiszta” homoktalaj víztartó képessége. Az eredményekből kitűnik, hogy egy óra alatt a homoktalaj 100 ml vízből 38,5 ml-t kötött meg. Ehhez képest azonban mind a bentonit, mind a zeolit lényegesen többet, vagyis vízmegtartó képességük szignifikánsan nagyobb. Eredményeink szerint a bentonit víztartó képessége lényegesen nagyobb, mint a zeolité. A bentonit a homoktalaj vízmegtartó képességéhez mérten 10%-kal több vizet tartott meg, mint a zeolit. A bentonitkezelések esetében a homoktalaj vízmegtartásához képest a kis és közepes dózisok csak kismértékben, míg a közepes–nagy és nagy dózisok szignifikánsan növelték a homok fizikai féleségű talaj vízmegkötését. A két nagy dózis hatása között azonban statisztikailag igazolható különbséget nem tapasztaltunk. A zeolitkezelés-sorozatban a talaj vízmegkötő képessége ugyancsak nőtt a dózisok növekedésével, azonban a kontrolltalajhoz képest csak a nagy dózisú kezelés okozott a vízmegkötésben szignifikáns növekedést. A bentonit- és zeolitkezelések közepes–nagy és nagy dózisainak hatása között szignifikáns különbség már nem mutatkozott a talaj vízmegtartásában. A tenyészedényes kísérlet eredményei A beállított tenyészedényes kísérlet kezeléseiből a kémiai tulajdonságok közül meghatároztuk a talaj kémhatását mind a vizes, mind a KCl-os közegben, valamint a talaj könnyen felvehető tápanyagtartalmát a dózisok függvényében. Az eredményeket a négy vizsgálati év átlageredményeiként mutatjuk be (2. táblázat). Tenyészedény-kísérletünkben a kontrolltalaj pH(H2O)-értéke a négy év átlagában 5,3 volt, vagyis savanyúnak bizonyult. Eredményeink azt igazolták, hogy az enyhén lúgos kémhatással rendelkező bentonit és zeolit növelte a talaj vizes közegben mért kémhatását. Eredményeink alapján elmondható továbbá, hogy mindkét vizsgálati anyag esetében a szignifikánsan nagyobb pH-értéket a közepes dózis mellett határoztuk meg, azonban a pH(H2O) értékét statisztikailag igazolható módon egyik természetes talajjavító anyag sem befolyásolta. A KCl-os közegben mért kémhatás is növekedett a kontrolltalaj értékéhez képest. Bentonit esetében a pH(KCl)-érték minden kezelésben szignifikánsan nőtt, azonban a dózisok között – kivéve a kis dózisú kezelést – statisztikailag igazolható különbséget nem mutattunk ki. A zeolitkezelések KCl-os pH-ja szintén szignifikáns növekedést mutatott a kontrollhoz képest. A kezelések között a nagy dózisok – kisebb mértékben ugyan – de szintén szignifikáns növekedést eredményeztek a pH(KCl) értékeiben. A rejtett savanyúság időben lényegesen befolyásolhatja a talajok kémhatását, így meghatároztuk annak egyik formáját, a hidrolitos aciditást. A bentonit minden dózisa szignifikánsan csökkentette a hidrolitos aciditás értékét, a legnagyobb mértékű csökkenést a közepes–nagy dózis okozta, mely hatásában azonban szignifikánsan nem tért el a többi dózistól. A zeolitkezelések is csökkentették a hidrolitos aciditás értékeit, a csökkenés mértéke a nagy dózis kivételével szignifikáns volt. A nagyobb mérvű csökkenést e


209

2. táblázat A bentonit- és zeolitkezelések hatása a tenyészedény-kísérletben alkalmazott humuszos homoktalaj néhány kémiai jellemzőjére (2007–2010) (1)

Kezelés, g·kg-1

(2)

pH

Hidrolitos aciditás, y1

NO3-N

AL-P2O5

AL-K2O

mg·kg-1

H2O

KCl

0 5 10 15 20 a) SzD5% b) Átlag

5,3 5,5 5,7 5,6 5,6 0,15 5,5

4,3 4,4 4,6 4,6 4,6 0,11 4,5

A. Bentonitkezelések 12,1 11,5 11,4 11,4 11,8 0,3 11,6

3,7 4,4 4,6 3,9 3,6 1,1 4,0

89 98 105 91 90 10 95

230 271 276 258 244 25 256

0 5 10 15 20 a) SzD5% b) Átlag

5,3 5,5 5,7 5,5 5,6 0,15 5,5

4,3 4,6 4,6 4,5 4,4 0,11 4,5

B. Zeolitkezelések 12,1 11,2 11,3 11,4 11,8 0,3 11,6

3,7 4,2 4,4 4,0 3,6 1,1 4,0

89 105 99 110 110 10 103

230 255 291 313 342 25 286

kezeléssorozatban a közepes dózis okozta, mely azonban hatásában szignifikánsan nem mutatkozott különbözőnek a többi kezeléstől. A hidrolitos aciditásnál a kontrollkezeléshez viszonyítva a nagyobb mérvű csökkenést a zeolit okozta, azonban a két természetes javítóanyag azonos dózisú kezeléseinek hatásai között nem tapasztaltunk szignifikáns különbséget. A talaj könnyen felvehető tápanyagtartalma között vizsgáltuk a talaj nitrát-N-, AL-oldható foszfor- és káliumtartalmát. A négy év során eredményeink alapján azt figyeltük meg, hogy a kontrolltalaj NO3-N-tartalmához képest a kis, közepes és közepes–nagy dózisok csak kismértékű növekedést eredményeztek mindkét kezeléssorozatban, eltekintve az utolsó, nagy dózisoktól, melyek esetén a kontrollhoz hasonló értékeket mértünk. A talaj nagyobb NO3-N-tartalmát a közepes dózisok mellett határoztuk meg. A talaj NO3-N-tartalmát illetően nem tudtunk különbséget tenni a bentonit és zeolit azonos dózisainak hatása között. A talaj könnyen felvehető foszfortartalmát a bentonit kis és nagy dózisa kismértékben, a közepes dózisa azonban szignifikánsan növelte. A zeolit minden dózisa mind a négy vizsgálati évben növelte a talaj könnyen felvehető foszfortartalmát, illetve a foszfortartalom értékei nagyobbnak bizonyultak ezen vizsgálatsorozatban, mint a bentonitéban. Eredményeink azt igazolták, hogy a zeolit a talaj könnyen felvehető foszfortartalmát növelte, és a növekedés mértéke a kontrollhoz viszonyítva – a közepes dózis eredményeit kivéve – szignifikáns volt. A serkentőbb dózis a zeolit esetében a két nagy dózis volt, a dózisok között statisztikailag igazolható

KÁTAI et al.

210

különbség azonban nem mutatkozott. Eredményeink azt is mutatták, hogy a zeolit nagyobb mértékben növelte a talaj AL-oldható foszfortartalmát, mint a bentonit. A talaj könnyen felvehető káliumtartalmát a bentonit kis, közepes és közepes– nagy dózisai szignifikánsan növelték, a nagy dózis – nem szignifikánsan – eredményezett növekedést. A zeolit szignifikánsan nagyobb mértékben növelte a humuszos homoktalaj káliumtartalmát, mint a bentonit. Ezen kísérletsorozatban minden dózis szignifikáns növekedést eredményezett az AL-K2O-tartalomban, a dózisokon belül is szignifikánsan serkentőbbnek a nagy dózisok mutatkoztak. A bentonit- és zeolitdózisok hatását tanulmányoztuk a talajmikrobiológiai paraméterek alakulására is (3. táblázat). Vizsgáltuk a talajban élő baktériumok mennyiségét. Bentonitkezelések esetében értékük 2,56 és 5,45 *106·g-1 talaj között változott a dózisok függvényében. Már az egyszeres dózis is szignifikánsan növelte a baktériumszámot, a kétszeres dózis azonban megkétszerezte számukat, a közepes–nagy és nagy dózis szintén szignifikáns növekedést eredményezett a kontroll értékeihez képest. Ezen kezelések hatása

Angolperje hozama, g szárazanyag·edény –1

4,3 5,4 5,6 5,0 4,2 1,0 4,9

2,4 2,6 2,7 2,7 2,6 0,3 2,6

0 5 10 15 20 a) SzD5% b) Átlag

2,6 5,9 7,0 3,2 3,1 1,3 4,3

55,6 62,2 66,4 57,8 53,8 2,3 59,2

B. Zeolitkezelések 2,6 3,4 3,6 3,8 3,1 0,8 3,3

1,1 2,0 2,4 1,2 0,9 0,3 1,5

4,3 4,9 6,1 6,2 5,4 1,0 5,4

2,4 2,7 2,9 2,7 2,5 0,3 2,7

(4)

(*106·g-1 talaj)

(1)

(3)

(7)

1,1 2,2 2,7 1,6 1,5 0,3 1,8

baktériumok (*103·g-1 talaj)

A. Bentonitkezelések 2,6 4,9 6,2 3,2 2,0 0,8 3,8

(5) Nitrifikáló

55,6 59,2 56,4 55,3 49,1 2,3 55,1

Mikroszkopikus gombák (*103·g-1 talaj)

2,6 4,0 5,4 4,5 4,8 1,3 4,3

(2) Összes-csíraszám

0 5 10 15 20 a) SzD5% b) Átlag

Kezelés, g·kg-1

(6) CO2-termelés mg·100g-1·10 nap-1

Cellulózbontó baktériumok (*103·g-1 talaj)

3. táblázat A bentonit- és zeolitkezelések hatása a tenyészedény-kísérletben alkalmazott humuszos homoktalaj néhány mikrobiológiai jellemzőjére és az angolperje hozamára (2007–2010)


211

között szignifikáns különbséget nem tapasztaltunk. Statisztikailag igazolható módon a közepes dózis volt az összes-csíraszám tekintetében a nagyobb mértékben serkentő. A zeolitdózisok esetében is hasonló tendenciát figyeltünk meg. Az összescsíraszám értéke ebben a kezeléssorozatban 2,56 és 7,04*106 g-1 talaj között volt, tágabb intervallumban mozgott, mint a bentonit kezeléssorozatban. A kis és közepes dózis mellett szignifikáns növekedést tapasztaltunk, míg a közepes–nagy és nagy dózis ugyan növelte az összes-csíraszámot, de a növekedés mértéke nem bizonyult szignifikánsnak. Nagyobb összes-csíraszámot a zeolitdózisok közül is a kétszeres dózis eredményezett. A mikroszkopikus gombák száma kevésbé változott a kezelések hatására, mint az összes-csíraszám értékei. A kis dózisú bentonitkezelés esetében szignifikánsan növekedett számuk, míg a közepes dózis csak kismértékben növelte a gombaszámot. A közepes–nagy és nagy dózisoknál viszont csökkenést tapasztaltunk, amely a nagy dózis mellett szignifikáns volt. A zeolitkezelés-sorozatban mind a kis, a közepes, a közepes–nagy dózisok növelték a mikroszkopikus gombák számát. A kis és közepes dózisok esetén szignifikánsnak bizonyult a növekedés, a nagyobb gombaszámot a közepes dózisban mértük. A nagy dózis hatására a gombaszám a kontroll értéke alá csökkent. A cellulózbontó baktériumok száma a kontroll értékétől csak egy bentonitkezelésben (nagy dózis) mutatott kisebbet. Statisztikailag is igazolható módon nagyobb baktériumszámot a kétszeres dózis mellett határoztunk meg, ahol a kontroll értékéhez képest közel két és félszeres baktériumszám-növekedést tapasztaltunk. A kis és közepes–nagy dózisok is növelték azonban számukat. Minden zeolitkezelés esetében nőtt a cellulózbontó baktériumok száma, ez a növekedés a közepes és közepes–nagy dózisok mellett volt szignifikáns. A két dózis hatása között azonban szignifikáns különbséget nem igazoltunk. Meghatároztuk a nitrifikáló baktériumok mennyiségi dinamikáját is. Mindegyik bentonitkezelés hatására szignifikánsan nőtt a számuk: a kis dózis megkétszerezte, a közepes dózis mintegy két és félszeresére növelte a nitrifikálók mennyiségi előfordulását. A közepes bentonitdózis esetén mértük a legnagyobb baktériumszámot. A közepes–nagy és nagy dózis hatása között statisztikailag nem tudtunk igazolni különbséget. A zeolitkezeléseknél a kis és közepes dózisok szignifikánsan növelték a nitrifikáló baktériumok számát, a közepes dózis több mint két és félszeres baktériumszám növekedést eredményezett. A közepes–nagy és nagy dózisok mellett a baktériumszám csak kismértékű – nem szignifikáns – változást mutatott a kontrolltalaj értékeihez képest. A mikrobiológiai aktivitást jelző CO2-termelés a bentonitkezelések esetében a nagy dózison kívül minden dózisban növekedett. A bentonit kis és közepes, a zeolit közepes, közepes–nagy és nagy dózisai okoztak szignifikáns növekedést. A dózisok hatása között azonban sem a zeolit-, sem a bentonitkezelés-sorozatban nem volt különbség. A bentonit közepes dózisának, a zeolit közepes–nagy dózisának hatására kaptuk a legnagyobb talajlégzés értéket.

212

KÁTAI et al.

A növényi biomassza szárazanyag-produkció (3. táblázat) mind a bentonit-, mind a zeolitkezelés hatására növekedett. A bentonitkezelésekben a növényi produkció 2,43 és 2,69 g·kg-1 között változott. A bentonitdózisok kismértékben – nem szignifikánsan – emelték a biomassza mennyiséget, a kezelések hatása között statisztikailag igazolható különbség nem mutatkozott. A legnagyobb értéket a közepes dózis mellett mértük, ahol a kontroll értékéhez képest közel 10%-os biomasszanövekedést tudtunk meghatározni. Minden zeolitdózis hatására nőtt a növényi biomassza-produkció, értéke 2,43 és 2,83 g·kg-1 tenyészidőszak-1 között ingadozott. A közepes dózisnál a növényi produkció a kontroll értékéhez képest 18%-kal nőtt. A növényi biomassza mennyisége mindkét természetes anyag közepes dózisa esetében volt a legnagyobb. A zeolit 8%-kal nagyobb mértékben növelte a biomassza mennyiséget, mint a bentonit. Az eredmények értékelése során korreláció analízist végeztünk a vizsgált talajkémiai és mikrobiológiai tulajdonságok, valamint a növényi biomassza mennyiségi alakulása közötti összefüggések feltárására a tenyészedényes vizsgálati eredményeink alapján. A korreláció analízist a négy vizsgálati év (2007–2010) adatai alapján készítettük külön a bentonit-, és külön a zeolitkezelések esetében. Feltüntetésre csak azok a vizsgált paraméterek (és r-értékek) kerültek, melyek között statisztikailag is igazolható összefüggést tudtunk kimutatni. Néhány közepes korrelációt, és egy esetben szoros korrelációt találtunk a zeolitkezeléseknél (4. táblázat). A bentonitkísérletben a talaj kémiai tulajdonságait vizsgálva közepes pozitív irányú összefüggést kaptunk a növényi biomassza mennyisége és a KCl-os pH-érték (r=0,680), a talaj könnyen oldódó foszfor- (r=0,595), a talaj AL-oldható káliumtartalma (r=0,529), valamint a talajlégzés mértéke (r=0,523) között. A talaj könnyen felvehető káliumtartalma a vizes szuszpenzióban mért kémhatás értékeivel közepes pozitív (r=0,573), ugyanakkor a hidrolitos aciditás értékével közepes negatív összefüggést mutatott (r=-0,522). A káliumtartalom értékek továbbá szintén közepes pozitív kapcsolatot mutattak az összes-gombaszámmal (r=0,634), valamint a talaj CO2-termelésével (r=0,681). A mikrobiológiai tulajdonságok közül a bentonitkezelések esetében közepes pozitív irányú összefüggést tapasztaltunk az összescsíraszám és a nitrifikáló baktériumok mennyiségi előfordulása (r=0,577), valamint a cellulózbontó baktériumok és a talaj CO2-termelése (r=0,583) között. Szoros öszszefüggést a bentonit kezeléssorozatban nem tudtunk igazolni. A zeolitkezelés-sorozatban – hasonlóan a bentonitkezelés-sorozatban tapasztaltakhoz – közepes pozitív korrelációt mértünk a növényi biomassza mennyisége és a pH(H2O)-érték (r=0,578), továbbá a talaj AL-oldható káliumtartalom értékei és CO2-termelése (r=0,538) között. A talaj könnyen felvehető káliumtartalma ugyanakkor a hidrolitos aciditás értékével közepes negatív összefüggésben állt (r=-0,504). A talaj mikrobiológiai tulajdonságai közül a zeolitkezelés-sorozatban közepes, pozitív kapcsolatot igazoltunk az összes-csíraszám és a cellulózbontó baktériumok (r=0,638) között. A cellulózbontó baktériumok mennyiségi előfordulása a vizes közegben mért kémhatás értékékkel (r=0,515) állt közepes korrelációban. A zeolitkezelések esetében egy szoros korrelációt figyeltünk meg a vizsgált mikrobiológiai talajtulajdonságok között: a nitrifikáló baktériumok mennyiségi előfordulása és a talaj CO2-termelése (r=0,864) között.


213

4. táblázat Pearson-korreláció összefüggések (n = 24) a talaj vizsgált kémiai és mikrobiológiai tulajdonságai, valamint a növényi biomassza szárazanyag mennyisége között (Bentonit- és zeolitkezelésekkel beállított tenyészedényes kísérlet, 2007–2010) (1)

Vizsgált paraméterek pH(H2O) pH(H2O) pH(H2O) pH(KCl) pH(KCl) pH(KCl) a) Hidrolitos aciditás, y1 AL-P2O5 AL-K2O AL-K2O AL-K2O b) Összes-csíraszám c) Cellulózbontó baktériumok d) CO2-termelés pH(H2O) pH(H2O) a) Hidrolitos aciditás, y1 AL-K2O b) Összes-csíraszám e) Nitrifikáló baktériumok

A. Bentonitkezelések a) Hidrolitos aciditás, y1 AL-K2O f) Összes-gombaszám AL-P2O5 f) Összes-gombaszám g) Növényi biomassza AL-K2O g) Növényi biomassza f) Összes-gombaszám d) CO2-termelés g) Növényi biomassza e) Nitrifikáló baktériumok d) CO2-termelés g) Növényi biomassza B. Zeolitkezelések c) Cellulózbontó baktériumok g) Növényi biomassza AL-K2O d) CO2-termelés c) Cellulózbontó baktériumok d) CO2-termelés

(2)

r-érték (p = 5) -0,638 0,573 0,519 0,682 0,565 0,680 -0,522 0,595 0,634 0,681 0,529 0,577 0,583 0,523 0,515 0,578 -0,504 0,538 0,638 0,864

Eredmények megvitatása A talajba kevert bentonit (6 kg·m-2) hatására – nem szignifikánsan ugyan, de – nőtt a talajoszlopban visszatartott víz mennyisége LAZÁNYI (2003) kísérleti adatai szerint. Eredményeink azt igazolták, hogy mind a bentonit, mind a zeolit kedvezően befolyásolta a homok fizikai féleségű talaj vízgazdálkodási tulajdonságait. A „tiszta” bentonit és „tiszta” zeolit szignifikánsan kisebb mértékben emelte a vizet, mint a homoktalaj. A zeolit vízemelő képessége 90 mm·5h-1 értékkel bizonyult kisebbnek, mint a bentonité. A tenyészedényes kísérletben a talaj kémiai tulajdonságai is megváltoztak a kezelések hatására: a kémhatás értékei növekedtek, és ezzel párhuzamosan csökkent a hidrolitos aciditás. Már a kis dózisok is szignifikánsan növelték a savanyú homoktalaj kémhatását [pH(H2O), (KCl)], igazolva ezzel SIMON (2001); JAKUSNÉ (2007), valamint GHRAIR és munkatársai (2008) vizsgálati eredményeit. SAVVAS és munkatársai (2004) bizonyították, hogy a kőzetőrlemények kedvező hatással voltak a talaj

KÁTAI et al.

214

tápanyagtartalmára. Eredményeink hasonló tendenciát mutattak, hiszen a bentonit és zeolit hatására kismértékben nőtt a talaj nitrát-N-tartalma, és szignifikánsan a talaj AL-oldható foszfor- és káliumtartalma. Eredményeink szerint a vizsgált öt talajmikrobiológiai paramétert a bentonit – kivéve a mikroszkopikus gombák mennyiségét – egyértelműen pozitívan befolyásolta. Minden talajtulajdonságnál szignifikánsan serkentően hatott már a kis dózis is, négy esetben azonban a közepes dózis bizonyult serkentőbbnek. A zeolit közepes és közepes–nagy dózisa a vizsgált talajmikrobiológiai tulajdonságok többségét azonban nagyobb mértékben növelte, mint a bentonit. USMAN és munkatársai (2005) szintén azt tapasztalták, hogy az agyagásványok kedvezően hatottak a talaj mikrobiológiai életére. A növényi biomassza mennyisége mind a bentonit-, mind a zeolitdózisok hatására nőtt, igazolva ezzel SCHNITZLER és munkatársai (1994) kutatásait, akik salátapalánták földkeverékéhez 3%-ban adagoltak bentonitot, és megállapították, hogy a kezelések növelték a palánták friss tömegét. MAKÁDI és munkatársai (2003) 12 növény vizsgálata alapján megállapították, hogy legjobban a 10–15–20 t·ha-1 dózisban adagolt bentonit növelte a kontrollhoz képest a vizsgált növények termésmenynyiségét, a vizsgált növénytől és a kísérlet talajának tulajdonságaitól függően. Saját eredményeink szerint a bentonit, valamint a zeolit esetében a növényi biomassza a közepes dózisok (10 g·kg-1) mellett növekedett (10 és 18%-kal) a savanyú humuszos homok talajtípuson. Összefoglalás Laboratóriumi vizsgálatok keretében tanulmányoztuk a különböző bentonit- és zeolitkezelések (5, 10, 15 és 20 g·kg-1) hatását a homoktalaj vízemelő és víztartó képességére. Továbbá tenyészedényes vizsgálatban az alkalmazott anyagok hatását tanulmányoztuk a talaj néhány kémiai és mikrobiológiai paraméterére, valamint az angolperje (Lolium perenne L.) tesztnövény biomassza szárazanyag mennyiségére. A kísérlet beállítása a DE MÉK Agrokémiai és Talajtani Intézetében történt 2007 és 2010 között, savanyú [pH(H2O) = 5,6], humuszos homoktalajon (Pallag) három ismétlésben. Összesen harminc 6 kg-os, alul perforált edény beállítására került sor. Az alkalmazott bentonit és zeolit a vályog fizikai féleségű talajhoz hasonló (KA = 40–41), kémhatásuk gyengén lúgos [pH(H2O) = 7,3–7,8] volt. A kísérletsorozat négy év átlageredményeit az alábbiakban foglalhatjuk össze: A bentonit és a zeolit alkalmazott dózisainak növekedésével párhuzamosan a homoktalaj kapilláris vízemelésének mértéke csökkent. A nagy dózisú zeolitkezelésben a vízemelés mértéke kisebbnek bizonyult, mint a bentonit ugyanezen dózisa mellett. Mind a bentonit, mind a zeolit víztartó képessége a homokéhoz képest szignifikánsan nagyobb volt. A dózisok növekedésével a homoktalajban megtartott víz mennyisége nőtt. Eredményeink szerint a homoktalaj víztartó képességéhez mérten a bentonit 10%-kal több vizet tartott meg, mint a zeolit. A talaj kémhatása [pH(H2O), pH(KCl)] minden bentonit- és zeolitdózis hatására szignifikánsan nőtt, a hidrolitos aciditás értékei csökkentek. Már a kis dózisok is szignifikánsan növelték a kémhatás értékeit.


215

A talaj könnyen felvehető tápanyagkészlete mindkét természetes anyag hatására növekedést mutatott. Kismértékben nőtt a talaj nitrát-N-tartalma, míg a talaj ALoldható foszfor- és káliumtartalma szignifikánsan. A bentonit – kivéve a mikroszkopikus gombák mennyiségét – a vizsgált öt talajmikrobiológiai tulajdonságot egyértelműen pozitívan befolyásolta. Szignifikánsan pozitív hatású volt a kis és közepes dózis is. A zeolit esetében szintén a közepes és közepes–nagy dózisok mellett határoztuk meg a nagyobb értékeket. A zeolitdózisok a vizsgált talajmikrobiológiai tulajdonságok többségét nagyobb mértékben serkentették, mint a bentonit. A növényi biomassza mennyisége nőtt, mindkét kőzetőrlemény esetében a közepes dózis mellett mértük a legnagyobb szárazanyag-produkciót. A zeolit termésnövelő hatása nagyobbnak bizonyult, mint a bentonité. Kulcsszavak: bentonit, zeolit, homoktalaj, vízgazdálkodás, talajtulajdonságok Irodalom BUZÁS I., MURÁNYI A. & RÉDLY L.-NÉ, 1988. A talaj kémhatásának vizsgálata. In: Talaj-és agrokémiai vizsgálati módszerkönyv 2. (Szerk: Buzás I.) 87–102. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. FEKETE J. & STEFANOVITS P., 2002. Dunántúli vörösagyagok fizikai és kémiai tulajdonságai. Agrokémia és Talajtan. 51. 305–324. FELFÖLDY L., 1987. A biológiai vízminősítés. (4. javított és bővített kiadás). Budapest. GEREI L. (szerk.), 1970. Talajtani és agrokémiai vizsgálati módszerek. OMMI. Bpest. FILEP GY., 1995. Talajvizsgálat. Egyetemi jegyzet. Debrecen. GHRAIR, A., INGWERSEN, J. & STRECK, T., 2008. Immobilization of heavy metals in soil using nanoparticles produced from zeolitic tuff. In: Book of Abstracts, Eurosoil 2008 (Vienna, August 25–29). Soil-Society-Environment. (Eds.: BLUM, W. E. H., GERZABEK, M. H. & VODRAZKA, M.) 211–212. University of Natural Resources and Applied Life Sciences (BOKU). Vienna. HUZSVAI L., 2004. Biometriai módszerek az SPSS-ben, SPSS alkalmazások. DE MTK. Debrecen. JAKUSNÉ SÁRI SZ., 2007. Tőzeghelyettesítő anyagok a paprikahajtatásban. Doktori (PhD) értekezés. Budapesti Corvinus Egyetem, Talajtan és Vízgazdálkodás Tanszék. Budapest. KAZÓ B., 1981. Homoktalajok melioratív javítása hígtrágya, barnaszén, zeolit dezaggregátumokkal. Agrokémia és Talajtan. 30. 199–200. KÖHLER M., 2000. Köhler Mihály munkássága II. kötet. Válogatás publikációiból. Melioráció, környezetkímélő és ökogazdálkodás, környezetvédelem. Debrecen. LAZÁNYI J., 2003. Bentonitos tufa jelentősége a homoktalajok javításában. In: Agrárgazdaság Vidékfejlesztés és Agrárinformatika az évezred küszöbén (AVA), Debrecen, 2003. április 1–2. 4–8. DE ATC. Debrecen. MAKÁDI M., HENZSEL I. & LAZÁNYI J., 2003. Bentonit alkalmazása szántóföldi növénytermesztésben. In: Agrárgazdaság, Vidékfejlesztés és Agrárinformatika az évezred küszöbén (AVA), Debrecen, 2003. április 1–2. 8–12. DE ATC. Debrecen.

216

KÁTAI et al.

MÁRTON Á. & SZABÓNÉ CS. K., 2002. A riolittufa alkalmazásának hatásvizsgálata különböző kémhatású homoktalajokon. In: Tartamkísérletek, tájtermesztés, vidékfejlesztés. I. kötet. 213–219. Debreceni Egyetem ATC. Debrecen. MÁTYÁS E., 1979. A természetes zeolitok és zeolittartalmú kőzetek földtani-teleptani jellemzése, különös tekintettel azok gyakorlati alkalmazás szempontjából fontos tulajdonságaira. Felhasználói szimpózium. Szerencs. 25–30. Geoproduct Kft. Mád. MUHLBACHOVA, G. & SIMON, T. 2003. Effects of zeolite amendment on microbial biomass and respiratory activity in heavy metal contaminated soils. Plant, Soil and Environment. 49. (12) 536–541. PÁRTAY G., RAJKAINÉ V. K. & LUKÁCS A., 2006. Káliummigráció vizsgálata káliföldpáttal kezelt gyökérközegben. Agrokémia és Talajtan. 55. (2) 395–414. PISAROVIC, A., FILIPAN, T. & TISMA, S., 2003. Application of zeolite based special substrates in agriculture-ecological and ecomonical justification. Periodicum Biologorum. 105. (3) 287–293. POCHON, J. & TARDIEUX, P., 1962. Tecniques D’ Analyse en Micobiologie du Sol. Collection „Technivues de Base”. 102. SAVVAS, D. et al., 2004. Yield and nutrient status in the root environment of tomatoes (Licopersicon esculentum) grown on chemically active and inactive inorganic substrates. Acta Horticulturae. 644. 377–383. SCHIMMEL, S. M. & DARLEY, W. M., 1985. Productivity and density of soil algae in an agricultural system. Ecology. 66. (5) 1439–1447. SCHNITZLER, J., GRUDA, M. & MICHALSKY, T., 1994. Bringt Bentonit Forteile bei der Anzucht von Gemüsejungpflanzen? Gartenbau – Magazin. 3. 34–35. SHITINA, E. A. & BOLYSHEV, N. N., 1963. Algal communities in the soils of arid steppes and desert steppes. Bot Zurn. 5. 670–680. SIMON, L., 2001. Effects of natural zeolite and bentonite on the phytoavailability of heavy metals in chicory. In: Environmental Restoration of Metals Contaminated Soil. (Ed.: ISKANDAR, I. K.) 261–271. Lewis Publishers. Boca Raton. SOLTI G., 1987. Az alginit. Magyar Állami Földtani Intézet kiadványa. Budapest. ŠPERANDA, M. et al., 2008. The effects of a differently prepared natural zeolite clinoptilolite on weaned piglets. Cereal Research Commun. 36. 1547–1550. SZEDER, B. et al., 2008. Biological and agronomic indicators of the impact of fieldscale bentonite application. Cereal Research Commun. 36. 911–914. SZEGI J., 1979. Talajmikrobiológiai vizsgálati módszerek. Mezőgazd. Kiadó. Budapest. SZEGI T. et al., 2008. Szerves – szervetlen adalékanyagok hatása a nyírségi homoktalajok talajszerkezeti, nedvességgazdálkodási tulajdonságaira és a terméseredményekre. Talajvédelem. Különszám. 163–168. USMAN, A., KUZYAKOV, Y. & STAHR, K., 2005. Effect of clay minerals on immobilization of heavy metals and microbial activity in a sewage sludgecontaminated soil. Journal of Soils and Sediments. 5. (4) 245–252. WITKAMP, M., 1966. Decomposition of leaf litter in relation to environment microflora and microbial respiration. Ecology. 47. 194–201. ŽELJKO, B. et al., 2007. Influence of zeolite application in laying hen breeding on biogas production. Cereal Research Commun. 35. (2) 301–304. Érkezett: 2011. április 13.


217

Effect of bentonite and zeolite on an acidic sandy soil J. KÁTAI, A. JAKAB, Z. SÁNDOR, Á. ZSUPOS–OLÁH and M. TÁLLAI Institute of Agricultural Chemistry and Soil Science, Faculty of Agricultural and Food Sciences and Environmental Management, Centre for Agricultural and Applied Economic Sciences, University of Debrecen, Debrecen (Hungary)

S um ma ry The effect of various treatments (5, 10, 15, 20 g·kg-1) with bentonite and zeolite on the capillary water rise and water retention ability of sandy soil was analysed in the laboratory. A pot experiment was also performed to investigate the effect of these materials on the chemical and microbiological parameters of the soil and on the dry matter content of the biomass of perennial ryegrass (Lolium perenne L.), used as test plant. The experiment was set up in the institute nursery between 2007 and 2010 on acidic [pH(H2O) = 5.6] humus-containing sandy soil (originating from Pallag) in three replications. A total of thirty 6-kg pots, perforated at the bottom, were used in the experiment. The bentonite and zeolite applied had a loamy texture (upper limit of plasticity according to Arany, KA = 40–41) and were mildly alkaline [pH(H2O) = 7.3–7.8]. The mean results of the 4-year series of experiments can be summarized as follows: – As the application rate of bentonite and zeolite increased, there was a parallel reduction in the capillary water rise of the sandy soil. At the highest rate of zeolite the capillary water rise was smaller than for the same rate of bentonite. The water retention ability of both bentonite and zeolite was significantly greater than that of sand. As the application rate increased, the quantity of water retained in the soil also rose. Compared to the water retention of sandy soil, bentonite was found to retain 10% more water than zeolite. – The acidity of the soil [both pH(H2O) and pH(KCl)] rose significantly in response to all the bentonite and zeolite rates, while the hydrolytic acidity declined. Even low rates caused a significant increase in pH. – The readily available nutrient content of the soil exhibited an increase in response to both natural additives. There was a slight rise in the soil nitrate-N content, while the AL-soluble phosphorus and potassium contents increased significantly. – Apart from the quantity of microscopic fungi, all the soil microbiological parameters were positively influenced by bentonite and even the low and moderate rates had a significant positive effect. In the case of zeolite, the moderate and high rates resulted in the highest values of these parameters. The majority of soil microbiological parameters were enhanced to a greater extent by zeolite than by bentonite. – There was an increase in plant biomass: for both additives the greatest dry matter production was recorded for the moderate rate. Zeolite was found to have a better yieldincreasing effect than bentonite. Table 1. Effect of bentonite and zeolite treatments on the capillary water rise and water retention of sandy soil (Laboratory analysis, 2007–2010). (1) Bentonite treatment, g·kg-1. a) LSD5%; b) Mean. (2) Capillary water rise of the sandy soil, mm·5h–1. (3) Water retention of the sandy soil, ml·h-1·100 g-1. (4) Zeolite treatment, g·kg-1. a) LSD5%; b) Mean. Note: Bentonite and zeolite were characterized by capillary water rise values

218

KÁTAI et al.

of 430 and 340 mm·5h–1, respectively, and by water retention values of 62.5 and 58.5 ml·h-1·100 g-1. Table 2. Effect of bentonite and zeolite treatments on the chemical parameters of the humus-containing sandy soil used in the pot experiment (2007–2010). (1) Treatment, g·kg-1. a) LSD5%; b) Mean. (2) Hydrolytic acidity, y1. A. Bentonite treatments. B. Zeolite treatments. Table 3. Effect of bentonite and zeolite treatments on the microbiological parameters of the humus-containing sandy soil used in the pot experiment and on the yield of perennial ryegrass (2007–2010). (1) Treatment, g·kg-1. a) LSD5%; b) Mean. (2) Total number of bacteria (*106·g-1 soil). (3) Microscopic fungi (*103·g-1 soil). (4) Cellulosedecomposing bacteria (*103·g-1 soil). (5) Nitrifying bacteria (*103·g-1 soil). (6) CO2 production (mg·100g-1·10 days-1). (7) Yield of perennial ryegrass (g dry matter·pot-1). A. Bentonite treatments. B. Zeolite treatments. Table 4. Pearson correlation coefficients (n = 24) between the chemical and microbiological parameters of the soil and the dry matter content of the plant biomass (Pot experiment set up with bentonite and zeolite treatments, 2007–2010). (1) Parameters tested. a) Hydrolytic acidity, y1; b) Total number of bacteria; c) Cellulose-decomposing bacteria; d) CO2 production; e) Nitrifying bacteria; f) Total fungus number; g) Plant biomass. (2) r value.

Bentonit és zeolit hatása egy savanyú homoktalajon

Recommend Documents