Bioszén hatása egyes talajbaktérium csoportok alakulására és zöldborsó fejlődésére in vitro modellkísérletben

Szerzők

  • Kókai Anett Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet
  • Ali Haider Hungarian Univerisity of Agriculture amd Life Sciences, Doctoral School of Food Sciences
  • Saadi Haythem Hungarian Univerisity of Agriculture and Life Sciences, Doctoral School of Horticultural Sciences
  • Biró Borbála Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet
  • Ringer Mariann Eötvös Loránd Tudományegyetem, Földtudományi Doktori Iskola
  • Kocsis Tamás Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet

DOI:

https://doi.org/10.33038/jcegi.3563

Kulcsszavak:

talajbiológia, kataláz, baktérium morfológia, gyökérgümők

Absztrakt

Világunk egyik jelentős kihívása a talajok termőképességének folyamatos csökkenése. A természetes és antropogén folyamatok hatására csökkenő termésátlagok új agrotechnikai technológiák, módszerek alkalmazását teszi szükségessé. A termőföldek víz- és tápanyagmegkötő képességének javítására, az egyik világszinten alkalmazott eszköz a bioszén, amely szerves anyagok termokémiai bontásával állítható elő. A pirolízis eredményeként a biomassza alapú nyersanyag széntartalma aromás széncsoportokká, amorf és grafitos szerkezetté alakul, amit bioszénnek nevezünk. Munkánk során in vitro kísérletben vizsgáltuk, fabrikettből előállított bioszén hatását egy gyengén humuszos homoktalaj mikrobiológiai aktivitására és diverzitására, valamint zöldborsó (Pisum sativum L.) növekedésére. Kilenc hetes cserépedény kísérletben, négy párhuzamos mérésben került beállításra növekvő dózisban (m/m%-ban kifejtve) bioszén. Hetente vizsgáltuk a talajból kitenyészthető baktirumok mennyiségét és az egyes biokémiai csoportok arányát. A kísérlet végén meghatároztuk a tesztnövény biomassza tömegét (hajtás+gyökér), valamint a kezelések hatására változó gyökérgümők alakulását. Eredményeink alapján megállapítottuk, hogy egyes biokémia gyorstesztek (kataláz-, oxidáz próba) összevonva a sejt mikromorfológiai jellemzőkkel, alkalmas lehet a talaj mikrobiomban elinduló változások kimutatására.  A vizsgált talajban, az optimális bioszén dózis/kezelés meghatározásakor, figyelembe kell venni a gazdanövény és a mikrobák eltérő környezeti igényeit, ugyanis a növényi biomassza termelés optimuma nem volt teljes átfedésben a nitrogénkötő gyökérgümők mennyiségével.

Szerző életrajzok

Kókai Anett, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet

Kókai Anett
MSc hallgató/MSc Student
Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem
Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet
k.anett928@gmail.com

Ali Haider, Hungarian Univerisity of Agriculture amd Life Sciences, Doctoral School of Food Sciences

Ali Haider
PhD hallgató/PhD Student
Hungarian Univerisity of Agriculture amd Life Sciences
Doctoral School of Food Sciences
ali-haider90@hotmail.com

Saadi Haythem, Hungarian Univerisity of Agriculture and Life Sciences, Doctoral School of Horticultural Sciences

Saadi Haythem
PhD hallgató/PhD Student
Hungarian Univerisity of Agriculture and Life Sciences
Doctoral School of Horticultural Sciences
saadi.haythem@phd.uni-mate.hu

Biró Borbála, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet

Biró Borbála, DSc
Professor emerita/Professor emerita
Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem
Környezettudományi Intézet
biro.borbala@gmail.com

Ringer Mariann, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Földtudományi Doktori Iskola

Ringer Mariann
levelező szerző
PhD hallgató/PhD student
Eötvös Loránd Tudományegyetem
Földtudományi Doktori Iskola
ringer.marianna@csfk.org

Kocsis Tamás, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet

Kocsis Tamás, PhD
Egyetemi adjunktus/Assistant professor
Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem
Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet
kocsis.tamas.jozsef@uni-mate.hu

Hivatkozások

CIMERMANOVA, M. – PRISTAS, P. – PIKNOVA, M. (2021): Biodiversity of Actinomycetes from heavy metal contaminated technosols. Microorganisms, 9, 1635. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9081635

EAGLESHAM, A. R., ELLIS, J. M., EVANS, W. R., FLEISCHMAN, D. E., HUNGRIA, M., & HARDY, R. W. (1990). The first photosynthetic N 2-fixing Rhizobium: characteristics. In Nitrogen fixation Springer, Boston, MA., 805–811. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4684-6432-0_69

FEKETE I. – BERKI I. – LAJTHA K. – TRUMBORE S. – FRANCIOSO O. – GIOACCHINI P. – MONTECCHIO D. – VÁRBÍRÓ G. – BÉNI Á. – MAKÁDI M. – DEMETER I. – MADARÁSZ B. – JUHOS K. – KOTROCZÓ ZS. (2021): How will a drier climate change carbon sequestration in soils of the deciduous forests of Central Europe? Biogeochemistry 152: 13–32. DOI: https://doi.org/10.1007/s10533-020-00728-w

GARCÍA-RUIZ, J.M. (2010): The effects of land uses on soil erosion in Spain: A review. Catena, 81, 1–11 p. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catena.2010.01.001

GÓTH, L. – RASS, P. – PÁY, A. (2004): Catalase enzyme mutations and their association with diseases. Molecular Diagnosis, 8, 141–149. DOI: https://doi.org/10.1007/BF03260057

GRABER, E. R. – FRENKEL, O. – JAISWAL, A. K. – ELAD, Y. (2014): How may biochar influence severity of diseases caused by soilborne pathogens?. Carbon Management, 5, 169–183. DOI: https://doi.org/10.1080/17583004.2014.913360

GUL, S. – WHALEN, J. K. – THOMAS, B. W. – SACHDEVA, V. – DENG, H. (2015): Physico-chemical properties and microbial responses in biochar-amended soils: mechanisms and future directions. Agriculture, Ecosystems & Environment, 206, 46–59. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2015.03.015

HADIYA, V. – POPAT, K. – VYAS, S. – VARJANI, S. – VITHANAGE, M. – GUPTA, V. K. – PATEL, Z. (2022): Biochar production with amelioration of Microwave-assisted pyrolysis: Current scenario, drawbacks and perspectives. Bioresource Technology, 127303. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127303

HAMORY, J. – KLEEMANS, M. – LI, N. Y. – MIGUEL, E. (2021): Reevaluating agricultural productivity gaps with longitudinal microdata. Journal of the European Economic Association, 19, 1522–1555. DOI: https://doi.org/10.1093/jeea/jvaa043

HARDY, B. – SLEUTEL, S. – DUFEY, J. E. – CORNELIS, J. T. (2019): The long-term effect of biochar on soil microbial abundance, activity and community structure is overwritten by land management. Frontiers in Environmental Science, 7, 110. DOI: https://doi.org/10.3389/fenvs.2019.00110

HALÁSZ J. – KOTROCZÓ ZS. – SZABÓ P. – KOCSIS T. (2022): Biomonitoring and Assessment of Dumpsites Soil Using Phospholipid Fatty Acid Analysis (PLFA) Method - Evaluation of Possibilities and Limitations. Chemosensors 10: 409. DOI: https://doi.org/10.3390/chemosensors10100409

JAYAWARDENA, R. S. – PURAHONG, W. – ZHANG, W. – WUBET, T. – LI, X. – LIU, M. – YAN, J. (2018): Biodiversity of fungi on Vitis vinifera L. revealed by traditional and high-resolution culture-independent approaches. Fungal Diversity, 90, 1–84. DOI: https://doi.org/10.1007/s13225-018-0398-4

JEFFRY, L. – ONG, M. Y. – NOMANBHAY, S. – MOFIJUR, M. – MUBASHIR, M. – SHOW, P. L. (2021): Greenhouse gases utilization: A review. Fuel, 301, 121017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121017

KOCSIS, T. – WASS-MATICS, H. – KOTROCZÓ, ZS. – BIRÓ, B. (2015): A bioszén kedvező hatása a talaj pszikrofil-és mezofil csíraszámára. Futó, Zoltán (szerk.) A hulladékgazdálkodás legújabb fejlesztési lehetőségei. Szarvas, Magyarország, SZIE Gazdasági, Agrár-és Egészségtudományi Kar. 126 p. 63–69.

KOCSIS, T. – PABAR, S. A. – FERSCHL, B. – KOTROCZÓ, Z. – MOHÁCSI-FARKAS, C. – BIRÓ, B. (2020): Biotic and abiotic risks of soil biochar treatment for food safety and human health. Acta Univ. Sapientiae Aliment, 13, 69–84. DOI: https://doi.org/10.2478/ausal-2020-0004

KOTROCZÓ, ZS., I. – FEKETE, J. A. – TÓTH, B. – TÓTHMÉRÉSZ, S. – BALÁZSY (2008): Effect of leaf- and root-litter manipulation for carbon-dioxide efflux in forest soil. Cereal Research Communications Volume 36: 663–666. http://www.jstor.org/stable/90002791

KOTROCZÓ ZS. – FEKETE I. (2020): Significance of soil respiration from biological activity in the degradation processes of different types of organic matter. DRC Sustainable Future: Journal of Environment, Agriculture, and Energy 1: 171–179. DOI: https://doi.org/10.37281/DRCSF/1.2.10

KOVÁCS-BOKOR, É. – DOMOKOS, E. – BIRÓ, B. (2021): Toxic metal phytoextraction potential and health-risk parameters of some cultivated plants when grown in metal-contaminated river sediment of Danube, near an industrial town. Environmental Geochemistry and Health, 43, 2317–2330. DOI: https://doi.org/10.1007/s10653-021-00880-8

LEHMANN, J. – COWIE, A. – MASIELLO, C. A. – KAMMANN, C. – WOOLF, D. – AMONETTE, J. E. – WHITMAN, T. (2021): Biochar in climate change mitigation. Nature Geoscience, 14, 883–892. DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-021-00852-8

LENG, L. – XU, X. – WEI, L. – FAN, L. – HUANG, H. – LI, J. – ZHOU, W. (2019): Biochar stability assessment by incubation and modelling: Methods, drawbacks and recommendations. Science of the Total Environment, 664, 11–23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.298

MARTOS, S. – MATTANA, S. – RIBAS, A. – ALBANELL, E. – DOMENE, X. (2020): Biochar application as a win-win strategy to mitigate soil nitrate pollution without compromising crop yields: a case study in a Mediterranean calcareous soil. Journal of Soils and Sediments, 20, 220–233. DOI: https://doi.org/10.1007/s11368-019-02400-9

MSZ-08-1721-4:1986, Szennyvízzel, szennyvíziszappal kezelt mezõgazdaságilag hasznosított területek talajvizsgálata. Talajbiológiai aktivitás vizsgálat kataláz enzimaktivitási módszerrel

MSZ-EN-ISO-4833-1:2014, Az élelmiszerlánc mikrobiológiája. Horizontális módszer a mikroorganizmusok számlálására. Telepszámlálás 30 °C-on lemezöntéses módszerrel (ISO 4833-1:2013)

PAPP, O. – KOCSIS, T. – BIRÓ, B. – JUNG, T. – GANSZKY, D. – ABOD, É. – DREXLER, D. (2021): Co-inoculation of organic potato with fungi and bacteria at high disease severity of Rhizoctonia solani and Streptomyces spp. increases beneficial effects. Microorganisms, 9, 2028. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9102028

PERMPOONPATTANA, P. – TOLLS, E. H. – NADEM, R. – TAN, S. – BRISSON, A. – CUTTING, S. M. (2011): Surface layers of Clostridium difficile endospores. Journal of bacteriology, 193, 6461-6470. DOI: https://doi.org/10.1128/JB.05182-11

SHA, J. – SUN, Y. – YU, H. – YANG, Z. – CHU, H. – WANG, Y. – XU, S. (2022): Comparison of nano-TiO2 immobilization approaches onto biochar: Superiorities of click chemistry strategy and self-acceleration of pollutant degradation. Journal of Environmental Chemical Engineering, 10, 107544. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107544

TARRAND, J. J. – GRÖSCHEL, D. H. (1982): Rapid, modified oxidase test for oxidase-variable bacterial isolates. Journal of Clinical Microbiology, 16, 772–774. DOI: https://doi.org/10.1128/jcm.16.4.772-774.1982

ZHOU, Z. – GAO, T. – VAN ZWIETEN, L. – ZHU, Q. – YAN, T. – XUE, J. – WU, Y. (2019): Soil microbial community structure shifts induced by biochar and biochar‐based fertilizer amendment to Karst calcareous soil. Soil Science Society of America Journal, 83, 398–408. DOI: https://doi.org/10.2136/sssaj2018.08.0297

ZHU, X. – LI, Y. – WANG, X. (2019): Machine learning prediction of biochar yield and carbon contents in biochar based on biomass characteristics and pyrolysis conditions. Bioresource technology, 288, 121527. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121527

Downloads

Megjelent

2022-12-15

Hogyan kell idézni

Kókai, A., Haider, A., Haythem, S., Biró, B., Ringer, M., & Kocsis, T. (2022). Bioszén hatása egyes talajbaktérium csoportok alakulására és zöldborsó fejlődésére in vitro modellkísérletben. Journal of Central European Green Innovation, 10(Suppl 3), 62–74. https://doi.org/10.33038/jcegi.3563