 |
Developing organic carbon related diagnostic categories to support soil classification, mapping, and monitoring
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
113171 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Csákiné Michéli, Erika |
| Title in Hungarian |
A szerves szénnel kapcsolatos diagnosztikai kategóriák meghatározása a talajosztályozás, térképezés és monitorozás támogatására |
| Title in English |
Developing organic carbon related diagnostic categories to support soil classification, mapping, and monitoring |
| Keywords in Hungarian |
szerves szén, talajfunkciók, határértékek, osztályozás, térképezés, monitorozás |
| Keywords in English |
Organic carbon, soil functions, tresholds, classification, mapping, monitoring |
| Discipline |
| Soil sciences, soil biology, soil chemistry, soil physics (Council of Complex Environmental Sciences) | 70 % | | Ortelius classification: Soil science | | Agricultural engineering (Council of Complex Environmental Sciences) | 20 % | | Ortelius classification: Soil function | | Biodiversity, conservation biology and genetics, invasion biology (Council of Complex Environmental Sciences) | 10 % | | Ortelius classification: Nature conservation |
|
| Panel |
Complex agricultural sciences |
| Department or equivalent |
Department of Soil Science and Agrochemistry (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences) |
| Participants |
Csorba, Ádám
Fuchs, Márta
Láng, Vince
Szegi, Tamás András
|
| Starting date |
2014-09-01 |
| Closing date |
2018-08-31 |
| Funding (in million HUF) |
20.610 |
| FTE (full time equivalent) |
5.90 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A szerves szén igen jelentős összetevője a talajoknak. Meghatározza a talajok számos fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságát és sokrétű környezeti funkcióit, többek között termékenységét. Mivel a talajok a legjelentősebb szárazföldi széntározók, de igen fontos szerepük van a szén globális körforgalmában, így a klímaváltozásban is. Mindezek alapján a napjainkban nagy igény mutatkozik nem csak az élelmiszertermelésben, hanem más ökoszisztéma szolgáltatás szempontjából is fontos talajok szerves anyag készletére és annak változására vonatkozó adatokra. Ezeknek az adatoknak a gyűjtése, értelmezése és nemzetközi hasonlíthatósága kihívás mind módszertani, mind pedig gazdaságossági szempontból.
A talajokban tárolt óriási mennyiségű szerves szén igen változatos mélységi, mennyiségi és összetételi eloszlásban jelenik meg.
A kutatató munka célja a különböző talajok (ásványi és szerves talajok; mezőgazdasági, erdészeti, urbánus és ipari területek talajai) szervesanyag tartalmának gyors és költségtakarékos meghatározásának fejlesztése, és a különböző felhasználók számára történő értelmezést szolgáló diagnosztikai kategóriák kidolgozása, amelyek együttesen szolgálják a szerves széntartalomra vonatkozó térbeli megjelenítést, az osztályozást és időbeli nyomon követést is.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A kutatás hipotézise a talaj szerves szén tartalmának és annak változásának jelentőségére épül. A változások térbeli és időbeli dinamikája jelentős talajfunkcióbeli és környezeti változásokat eredményez. A szerves szén a talajokban igen változatos mélységi eloszlásban, mennyiségben és összetételben jelenik meg, így meghatározása, értelmezése és nyomon követése is komplex módszereket igényel.
A meghatározásban a modern reflektancia spektroszkópia és hagyományos laboratóriumi módszerek eszköztárát használjuk, míg az értelmezés és a végfelhasználók felé szolgáltatható információ (diagnosztikai kategóriák) meghatározására olyan matematikai és statisztikai módszereket alkalmazunk, melyek alkalmasak objektív kategóriák létrehozására. A létrehozott kategóriák, a mért adatokon túl, segítenek értelmezni a különböző talajtípusokban megjelenő szerves szén tartalom talajfunkciókban, az ökoszisztémában és a környezetben betöltött szerepét, továbbá segítik a megfelelő talajhasználat tervezését, szolgálják a térképezést és modellezést és a politikai döntéseket.
A kutatás pontokba szedett célkítűzései:
1.) Összefüggések feltárása a szerves szén mennyiségi-, mélységi eloszlása és összetétele, és a talajfunkciók között;
2.) Módszertani fejlesztés a szerves szén mennyiségi-, mélységi eloszlásának és összetételének (lebomlottsági fokának, molekuláris felépítésének) gyors, költségtakarékos mérésére a modern reflektancia spektroszkópia eszközeire támaszkodva;
3.) Diagnosztikai kategóriák létrehozása az értelmezés, és a végfelhasználók felé történő információszolgáltatás, ill. további alkalmazások érdekében, közérthető definíciók és határértékek segítségével.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A pályázat alapkutatási mélységét részben az eltérő mennyiségben, mélységi eloszlásban és összetételben (lebomlottság és/vagy molekuláris szerkezet) megjelenő szerves szén és a talajfunkciók (biomassza termelés, szénmegkötés, biodiverzitás megőrzés, pufferképesség, tápanyagszolgáltatás, víz szűrése és tárolása) összefüggéseinek feltárása képezi.
A funkciók és a szerves anyagra vonatkozó diagnosztikai egységek határértékeinek maghatározására újszerű numerikus módszereket alkalmazunk, amelyek lehetővé teszi az objektív döntéseket.
A kutatás során olyan modern módszerek fejlesztésére kerül sor, melyek alkalmazásával gyorsan, költséghatékonyan és környezetbarát módon jutunk megbízható adatokhoz a szervesanyag fent említett értékeivel kapcsolatban. Ebben leginkább a laboratóriumi és terepei reflektancia spekroszkópia és a kismagasságú, pilota nélküli légi távérzékelés (drónok) eszközrendszerére támaszkodunk. Ezek kiterjesztése forradalmi lehet a folyamatos és nemzetközi elvárásoknak is megfelelő digitális adatszolgáltatásban.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Földünk legnagyobb szárazföldi szerves szén tárolója a talaj. A talaj szerves szén készlete nem csak a talajok termékenységében, de számos más környezeti furkójukban jelentős szerepet tölt be. Befolyásolja a biológiai sokféleséget, a talaj vízmegkötő és szűrőképességét és fontos szerepe van szén globális körforgalmában, így a klímaváltozásban is. A jelenetős szervesszén készlet azonban igen nagy mennyiségi, mélységi és összetételi különbségeket mutat a talajokban, ráadásul térben és időben is változásokat mutat. Helyi, térségi és globális mérése, változásainak nyomkövetése igen fontos, azonban a hagyományos módszerekkel idő és költségigényes. A javasolt kutatás keretében modern laboratóriumi, terepi és távérzékelési módszerek alkalmazásával, gyors költséghatékony módszert dolgozunk. A gyűjtött adatok értelmezésére, megjelenítésére (a talaj funkciókkal összefüggésbe hozható diagnosztikai kategóriákat dolgozunk ki, amelyek szolgálják a széleskörű felhasználókat, így a gazdálkodókat, döntéshozókat, kutatókat, modellezőket és a laikus érdeklődőket.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Organic carbon is one of the most important soil constituents. It has an impact on several physical, chemical and biological properties and ecological functions. As the largest terrestrial pool of organic carbon has a significant role in the global carbon cycle, hence in climate variations. The statements explain the reason of great need for information on organic carbon contents and changes not only in relation to food production but also in other ecosystem services. The continuous collection and interpretation is great challenge in terms of time and expenses. Organic carbon occurs in great variation of amount, depth and composition, often with temporal and/or spatial changes. The objective of the proposed research is to develop a time and resource efficient method to determine and monitor the content, vertical distribution and composition of organic carbon of different (agricultural, forest, urban and industrial) soils. The collected data will be converted to diagnostic categories with the application of numerical methods. The categories can be linked to soil functions and serve better interpretation, classification, visualization (thematic mapping) and international communication.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The hypothesis of the work is based on the importance of the presence and changes of soil organic carbon and the causes on soils functions and ecosystem services. The conventional measurements and monitoring of the content, depth distribution and composition of organic carbon need complex set of methods. In the course of the research modern tools of reflectance spectroscopy will be applied for measurements. For the development of objective diagnostic categories mathematical and statistical methods will applied. The developed categories can be interpreted by the end users. They will be useful in the interpretation of the functions of the particular organic carbon occurring in different soils. They will support thematic mapping, land use planning, modeling and political decision making.
The specific objectives:
1. Investigation and definition of relationships between the amount, depth distribution and composition (rate of decomposition and molecular structure) of organic carbon, and soil functions;
2. Application and development of modern methods of reflectance spectroscopy for objective, fast and cost efficient measurement and monitoring of organic carbon;
3. The development of diagnostic categories can be interpreted by the end users. They will be useful in the interpretation of the functions of the particular organic carbon occurring in different soils. They will support thematic mapping, land use planning, modeling and political decision making.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
One of the basic research approach will be the investigation of the relationships between the amount, depth distribution and composition (rate of decomposition or molecular structure) of organic carbon and soil functions (biomass production, biodiversity, the way of sequestration, water retention and filtering, buffering). The objective determination of the diagnostic categories will be based on existing soil data and mathematical, statistical methods. For the actual measurements novel methodology will be developed with the application of state-of-the-art tool of laboratory, field and remote (uav) reflectance spectroscopy. The extension of the method could be revolutional in continuous collection and service of digital data matching international expectations.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Soil is the largest terrestrial pool of organic carbon. Organic carbon is one of the most important soil constituents, governing not only fertility but other important soil functions and properties. It has an impact on biodiversity, retention and filtering of water and has a significant role in the global carbon cycle as well. The large stock although has great variation horizontally and vertically and also in composition. Local, regional and global measurements and monitoring is important but time and resources demanding with traditional methods. The objective of the proposed research is to develop a time and cost efficient method with the application of laboratory, field and remotely sensed data. The observed data will be processed to diagnostic categories (linked to soil functions) for better interpretation and visualization. The developed methods will serve broad range of users, farmers, scientists, decision makers, modelers and the general public.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| Erika Michéli, Márta Fuchs, Vince Láng, Tamás Szegi, Endre Dobos, Gabriella Szabóné Kele: Javaslat talajosztályozási rendszerünk megújítására: alapelvek, módszerek, alapegységek, AGROKÉMIA ÉS TALAJTAN 64:(1) pp. 285-297. (2015), 2015 | | Judit Nagy, Vince Láng, Márta Fuchs, Adam Csorba,Erika Michéli: Digital Soil Morphometrics Brings Revolution to Soil Classification, Springer, Madison, USA ISBN: 978-3-319-28294-7, 2016 | | FUCHS Márta és MICHÉLI Erika: Javaslat a hazai genetikai talajszintek leírásának a FAO irányelveknek megfelelő módosítására, A GR O KÉMI A É S TA LA J TA N 64 (2015) 1, 2015 | | Hempel Jon, Hoover David, Long Robert, Micheli Erika, Lang Vincent, McBratney Alex: The Next Generation of Soil Survey Digital Products, Digital Soil Morphometrics. Madison: Springer International Publishing, 2015 | | Erika Micheli, Vince Láng , Phillip Owens , Alex Mc Bratney, Jon Hempel: Testing the pedometric evaluation of taxonomic units on soil taxonomy: A step in advancing towards a universal soil classification system, GEODERMA 264:(Part B) pp. 340-349., 2016 | | David C Weindorf, Somsubhra Chakraborty, Abdalsamad Abdalsatar Ali Aldabaa, Laura Paulette, Giuseppe Corti, Stefania Cocco, Erika Michéli, Dandan Wang, Bin Li, Titus Man, Aakriti Sharma, Taylor Person: Lithologic discontinuity assessment in soils via portable X-ray fluorescence (PXRF) spectrometry and visible near infrared diffuse reflectance spectroscopy (VisNIR DRS), SOIL SCIENCE SOCIETY OF AMERICA JOURNAL 79:(6) pp. 1704-1716., 2015 | | Csorba, Á., Szegi, T., Dobos, E., Michéli, E.: Application of VIS-NIR reflectance spectroscopy as a tool of soil classification, Proceedings of the 4th International Soil Classification Congress. 5-7 December, Bloemfontein, South Africa. 7 pp., 2016 | | Csorba, Á., Láng, V., Szegi, T., Dobos, E., Michéli, E: Talajosztályozási diagnosztikai egységek meghatározása VIS-NIR spektroszkópiai módszerekkel., Talajtani Vándorgyűlés Összefoglalói. 2016. 09. 01-03. Debrecen, Magyarország, 2016 | | Michéli Erika, Fuchs Márta, Láng Vince1, Szegi Tamás, Dobos Endre: Diagnosztikai szemléletben megújított talajosztályozási rendszerünkhöz kapcsolódó osztályozó kulcs kialakításának módszere és alkalmazása, Talajtani Vándorgyűlés Összefoglalói. 2016. 09. 01-03. Debrecen, Magyarország, 2016 | | Michéli Erika: A talajok képződése és sokfélesége, MAGYAR TUDOMÁNY 2016:(10) pp. 1156-1161., 2016 | | Michéli E; Láng V; Owens PR; McBratney A; Hempel J: Major steps in classifying soils – from genetic to numerical, Proceedings of the 4th International Soil Classification Congress. 5-7 December, Bloemfontein, South Africa. 26 pp., 2016, 2016 | | Michéli E., Csorba Á., Szegi T., Fuchs M.: Diagnostics based functional capacities of soils, LAND Management: Assessment, Research, Knowledge base. Roundtable Workshop. 2-8 November, Feldis, Switerland, 2016 | | Judit Nagy, Vince Láng, Márta Fuchs, Adam Csorba,Erika Michéli: Digital Soil Morphometrics Brings Revolution to Soil Classification, Springer, Madison, USA ISBN: 978-3-319-28294-7, 2016 | | Michéli Erika, Fuchs Márta, Tóth József Attila, Csorba Ádám, Szegi Tamás: Javaslat a hazai láptalajok osztályozásának megújítására, AGROKÉMIA ÉS TALAJTAN 66:(1) pp. 183-199. (2017), 2017 | | Michéli Erika, Fuchs Márta, Láng Vince1, Szegi Tamás, Dobos Endre: Diagnosztikai szemléletben megújított talajosztályozási rendszerünkhöz kapcsolódó osztályozó kulcs kialakításának módszere és alkalmazása, Talajtani Vándorgyűlés Összefoglalói. 2016. 09. 01-03. Debrecen, Magyarország, 2016 | | Erika Micheli, Rachel E Creamer, Adam Csorba, Sébastien Drufin, Peter Vadnai, Endre Dobos: Applying the diagnostic approach for the definition of soil functions – a pilot example on carbon sequestration and storage, Abstract Book Pedometrics. Wageningen, Hollandia, 2017.06.26-2017.07.01.p. 157., 2017 | | Jeroen P van Leeuwen, Nicolas Saby, Arwyn Jones, Geertrui Louwagie, Erika Micheli, Michiel Rutgers, Rogier P O Schulte, Adelheid Spiegel, Gergely Toth, Rachel Creamer: Gap assessment in current soil monitoring networks across Europe for measuring soil functions, ENVIRONMENTAL RESEARCH LETTERS 12: pp. 1-31. (2017), 2017 | | Erika Micheli, Vince Láng , Phillip Owens , Alex Mc Bratney, Jon Hempel: Testing the pedometric evaluation of taxonomic units on soil taxonomy: A step in advancing towards a universal soil classification system, GEODERMA 264:(Part B) pp. 340-349. (2016), 2016 | | Philip Hughes, Alex McBratney, Jingyi Huang, Budiman Minasny, Jonathan Hempel, David J Palmer, Erika Micheli: Creating a novel comprehensive soil classification system by sequentially adding taxa from existing systems, Geoderma Regional, Volume 11, Pages 123-140, 2017 | | Csorba, Á., Láng, V., Szegi, T., Dobos, E., Michéli, E: Talajosztályozási diagnosztikai egységek meghatározása VIS-NIR spektroszkópiai módszerekkel., Talajtani Vándorgyűlés Összefoglalói. 2016. 09. 01-03. Debrecen, Magyarország, 2016 | | MICHÉLI, E., FUCHS, M., SZEGI, T., CSORBA, Á., DOBOS, E., SZABÓNÉ, K. G.: Hazai talajosztályozási rendszerünk megújítási javaslatai. Alapelvek, felépítés, osztályozási szabályok., Szent István Egyetemi Kiadó, Gödöllő., 2018 | | FUCHS, M., SZEGI, T., CSORBA, Á., MICHÉLI, E.: A javasolt, diagnosztikus szemléletű talajosztályozási rendszer szerves szénre vonatkozó osztályozási egységei és definíciói, Agrokémia és Talajtan 68 (2019) 1, 177-192, 2019 | | Erika Micheli, Adam Csorba, Tamas Szegi, Endre Dobos, Rachel Creamer, Arwyn Jones: The diagnostic continua of the soil of Europe to support the definition of soil function, Abstracts 21th World Congress of Soil Science, 2018 Rio de Janeiro, identification no: 4472 - 2874, 2018 | | Curtis Monger, Lucia Anjos, Ganlin Zhang, Sergey V. Goryachkin,Ben Harms, Peter Schad; Catherine Fox, Sonn Yeon-kyu, John Galbraith, Erika Michéli: An international system of soil horizon nomenclature, Abstracts 21th World Congress of Soil Science, 2018 Rio de Janeiro, identification no: 8042 - 1063, 2018 | | FUCHS, M., SZEGI, T., CSORBA,Á., MICHÉLI, E.: A szervesanyagra vonatkozó osztályozási információk a hazai genetikus talajosztályozási rendszer útmutatóiban, Agrokémia és Talajtan 68 (2019) 1, 193-214, 2019 | | MICHÉLI, E., CSORBA, Á., SZEGI, T., DOBOS, E., FUCHS, M.: The soil types of the modernized, diagnostic-based Hungarian Soil Classification System and their correlation with the World Reference Base for Soil Resources, Hungarian Geographical Bulletin (in press), 2019 | | GANGWAR, R. K.,MAKÁDI, M., FUCHS, M., CSORBA, Á., MICHÉLI, E., DEMETER, I., TÁNCSICS, A., SZEGI, T.: Talajmikrobiológiai paraméterek változása szántóként és rétként hasznosított nem művelt réti szolonyec talajokban, Agrokémia és Talajtan 68 (2019) 1, 155-175, 2019 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
