Browse Our Earth and Environmental Sciences Journals
Earth and environmental sciences cover all planetary and Earth science aspects, including solid Earth processes, development of Earth, environmental issues, ecology, marine and freshwater systems, as well as the human interaction with these systems.
Earth and Environmental Sciences
2005–2010 között a Szent István Egyetem Növénytermesztési és Biomasszahasznosítási Bemutató Központjában Gödöllőn másodvetésű zöldtrágyázási kísérletekben vizsgáltuk különböző zöldtrágyanövények (facélia, mustár és olajretek) hatását a talajellenállásra, a talajnedvességre, illetve a gyökérfejlődését. A 2009. száraz, és a 2010. nedves évek kivételével az átlagos évjáratokban minden zöldtrágyanövénynél szignifikánsan nagyobb talajellenállást mértünk, mint a kontrollnál. A zöldtrágyanövények gyökérzete a rövid vegetációs idő miatt csak a talaj felső rétegét hálózta be, ugyanakkor a különbség a gyökerezési mélység alatt, még a 40–50 cm-es talajrétegben is kimutatható volt. A talajnedvesség-mérés egyik évben sem mutatott statisztikai különbséget a kezelések között. Az őszi bedolgozás után tavasszal ismételten elvégzett mérések során sem a talajellenállás, sem a talajnedvesség esetében nem lehetett szignifikáns különbséget kimutatni a kezelések között. A növényborítottság miatt fellépő nagyobb talajellenállás oka, hogy a gyökérzet oldalirányú növekedésével nyomást gyakorolt a talajra. A növények bedolgozását követően a zöld növényi gyökerek gyorsan elbomlottak, a helyükön kialakuló szerkezetes talaj ellenállása pedig tavaszra megegyezett a kontrolléval. A kutatás több paraméterre kiterjedő eredményei alapján mindhárom növényfajt alkalmasnak találtuk zöldtrágyázásra, de talajba dolgozásukat csak későősszel javasoljuk, és lehetőség szerint csak tavaszi vetésű kultúra kövesse azokat.
Magyarországon az erdőterületek jelentős növekedésére lehet számítani a jövőben. A 2009-es Nemzeti Erdőstratégia által erdősítésre ajánlott területek azok, melyeken az egyéb mezőgazdasági tevékenység nem jövedelmező, e területek pedig átfedést mutatnak azon területekkel, melyek alatt sekély, sós talajvizek találhatóak. Célunk az erdősí-tett területeken végbemenő, a talajvíz mélységére és a sófelhalmozódásra ható folyamatok és tényezők áttekintése, valamint egy hipotézis felvázolása a nemzetközi szakirodalomra támaszkodva. Hipotézisünk szerint a növényzet egyértelműen képes befolyásolni az adott terület sóforgalmát, ugyanakkor az erdő hatása erősen függ az adott terület egyéb (klimatológiai, hidrogeológiai, pedológiai, biológiai) tényezőitől. A telepített erdők alatti talajban lezajló víz- és sómozgás folyamatait sokan, sokféle szempont figyelembevételével vizsgálták, ezek az eredmények alátámasztották az általunk felvázolt hipotézist. Ismert, hogy a fásított területeken jelentős mértékben megváltozik a talajok vízforgalma. Ennek a változásnak hosszútávú hatását azonban a klíma–növényzet–talaj rendszer minden fontosabb eleme együttesen befolyásolja. Bár a szakirodalom jól lefedi az egyes részfolyamatokat, és mélyrehatóan elemzi az egyes tényezők kapcsolatát, nincs olyan vizsgálat, mely az összes fontos tényezőt vizsgálva komplex módon tárgyalná a kérdést. Elmondható tehát, hogy a telepített erdők sófelhalmozódást és talajvízszint-csökkentést okozó szerepe világszerte további vizsgálatokat igényel. Hazánk esetében ez fokozottan igaz, hisz bár a témakörben megjelent publikációk rávilágítanak általánosan elfogadott összefüggésekre, a vizsgált faj(ok), illetve az eltérő klíma miatt, ezek nem szolgálnak közvetlenül hasznosítható eredményekkel számunkra. Tekintettel a bevezetőben leírt, a hazai földhasználatban megfigyelhető változásokra, mindenképpen szükséges, hogy a témakörben átfogó kutatások induljanak Magyarországon, annak érdekében, hogy a jövőben elkerülhetőek legyenek a közleményünkben bemutatott folyamatok kellő ismeretének hiányából fakadó esetleges természeti és gazdasági károk.
Hazánk kedvező geotermikus adottságai miatt nagy mennyiségben termelhető ki a változatos hasznosítási módoknak eleget tevő termálvíz. Balneológiai felhasználás után a visszasajtolás tilalma miatt a felszíni csurgalékvíz-elvezetés többnyire földcsatornákon keresztül történik. A vizsgálati területül választott cserkeszőlői gyógyfürdőből a természetbe kikerülő használt hévíz szigetelés nélküli csatornán keresztül a Körösbe ömlik. Az így elszikkadó csurgalék hévíz talajtani hatásait 11 diagnosztikai talajparaméter figyelembevételével főkomponens analízis és diszkriminancia analízis segítségével értékeltük. Megállapítottuk, hogy a beszivárgó használt hévíz nagy Na+-koncentrációja miatt a talajban ioncsere folyamatok játszódnak le, melyek a Na+-koncentráció növekedése és ezzel egyidejűleg a Ca2+-tartalom csökkenése irányába hatnak. A diszkriminancia függvény alapján a legjelentősebb háttérfolyamatként a Mg2+mobilizáció azonosítható. A szikesedést jelző paraméterek (EC, szóda-, Na+-, HCO3 --tartalom) csak kis mértékben növekedtek, a szikesedési részfolyamatok megjelenése így jelenleg kezdetinek tekinthető. A csatorna környékén a humusz- és K+-tartalom növekedése is kimutatható volt. A diszkriminancia függvény alapján diszkriminancia diagramot szerkesztettünk, melyen közel 90%-os helyességgel különültek el a talajminták a csatornától való távolság szerint a priori ismereteink alapján képzett „kontroll” és „termálvízhatás alatt álló” talajmintacsoportokra. A diszkriminancia függvény alapján a továbbiakban a mintaterületről származó bármely talajminta – diagnosztikai paramétereinek meghatározása után – besorolhatólesz a termálvíz hatása által érintett vagy nem érintett csoportok valamelyikébe. Így közvetetten a hatásterület kiterjedéséről is információt nyerhetünk. Ezen az 50 éve termálvízhatás alatt álló területen igazolható volt a hévíz szikkadás talajmódosító hatása, azonban a terepi megfigyelések, laboratóriumi vizsgálatok és a statisztikai analízis tanúsága szerint ezen folyamatok nem érik el azt a mértéket, mely esetén már talajdegradációról beszélhetnénk.
A történeti korokban élt emberek mindennapi élettevékenységét a háztartásrégészet egy adott emberi populáció hátrahagyott anyagi és építési kultúráján keresztül ítéli meg. A talajtanban alkalmazott talajkémiai és -fizikai paraméterek térhasználat elemzésben történő felhasználása ugyanezt a célt szolgálja, de természeténél fogva eltérő tevékenységek detektálására (is) alkalmas. A bemutatott vizsgálat két épületobjektum, talajtani alapokra helyezett, belső térhasználat elemzésének módszertani megfontolásait, illetve eredményeit foglalja össze. Győr–Ménfőcsanak-Széles-földek lelőhelyen feltárt kelta (La Tène kultúra, Kr.e. III. század második fele), illetve római kori bennszülött (Kr.u. I. század vége) épületobjektum belső terében, a teljes régészeti jelenségre reprezentatív horizontális mintavételi módszert alkalmaztunk, amelynek keretében 50×50 cm-es rácshálóból gyűjtöttünk antropogén üledékmintákat a két objektum belső teréből. A vizsgálat tárgyát képező objektumok méretben és felépítményben azonosságokat mutatnak. Az egyenként két ágasfás, félig földbe mélyített épületekből összesen 68 db mintán végeztünk talajtani méréseket [összes szervesszén-tartalom (TOC%), összes foszfortartalom (Pösszes), pH (H2O, KCl), CaCO3%, Arany-féle kötöttség (KA)]. Annak érdekében, hogy a régészeti jelenségekben megmutatkozó emberi hatást elkülöníthessük a környezeti háttérértékektől, a lelőhely négy pontján vettünk fel kontroll talajszelvényt. A régészeti környezetből származó mérési adatok kiértékelése kettős. Mennyiségi szempontból a lelőhely környezeti viszonyaihoz, illetve a kimért háttérértékekhez kell kalibrálni az adatokat. Minőségi szempontból ugyanakkor egy-egy paraméter mintasorozatában mért szórás, értékintervallum, illetve horizontális heterogenitása árulkodik az épület belsejének eltérő használatáról. Az alkalmazott paraméterek közül az összes foszfortartalom és az összes szervesszéntartalom adatai bizonyultak a leginformatívabbnak annak eldöntésében, hogy a vizsgált belső terek mely pontját, milyen mértékben érhette emberi tevékenységből származó behatás. Eredményeink alapján az Arany-féle kötöttségi szám, illetve a szénsavas mésztartalom eloszlásmintázatait – Győr–Ménfőcsanak-Széles-földek lelőhely esetében – csak részlegesen lehetett az egykori emberi tevékenységhez kötni. Ez a lelőhely szedimentológiai és talajtani viszonyaival magyarázható. A két objektum belső térhasználata, az antropogén üledékeken végzett talajtani mérések tanúsága szerint nem tekinthető azonosnak. A római kori bennszülött épület belső terében markáns különbséget lehet feltételezni a belső térhasználatban. Ezzel ellentétben a kelta épületobjektumnál egyenletes eloszlásmintázatról beszélhetünk, amely olyan emberi tevékenység egykori meglétére utal, amely nem szelektíven használta az épület belső terét.
A planetáris határréteg (PHR) és a talaj hidraulikus tulajdonságainak kapcsolatát elemeztük. Megkülönböztetett figyelemmel vizsgáltuk a PHR magasságának a talajadatbázistól függő talajparaméter-értékekre való érzékenységét. A szimulációkat az MM5 mezoskálájú rendszermodellel végeztük. A PHR magasságot a Janjic Eta- PBL és az MRF almodellekkel becsültük; a talajok hidraulikus tulajdonságait pedig a magyarországi és egyesült államokbeli talajadatbázisok alapján számítottuk. A modellterület Kárpát-medencét foglalja magában. Megtalálható benne Szlovákia jelentős része és a környező országok területei. Hat kiválasztott felhőmentes anticiklonális napot elemeztünk. Három napot (egy nyárit, egy őszit és egy télit) részletesen elemeztünk. A vizsgált napokon az erősebb besugárzásra kialakuló konvekcióban a talaj hidraulikus tulajdonságainak PHR-t módosító hatása is érvényesülhet. A futtatások időtartama 24 óra volt (0:00 UTC-és kezdéssel). Az érzékenységi vizsgálat eredményeit szignifikancia teszttel elemeztük. Az Eta PBL almodell használata során az összterület 60–90%-a mutatkozott szignifikáns érzékenységűnek (p < 0,01) a vizsgált hat napból öt napon. A szignifikáns különbséget mutató területek százalékos aránya csak a téli tesztnapon volt 50% alatti, ezt is csak az Eta PBL almodell alkalmazása során kaptuk. Ugyanezen a napon az MRF almodellel kapott százalékos arány 89% volt. A kapott különbségekkel kapcsolatban elmondható, hogy a PHR magasság változása nagyobb érzékenységet mutatott a PHR magasságát parametrizáló módszerekre mintsem a talajadatbázis használatára. Ennek ellenére megállapíthatjuk, hogy a talaj hidraulikus tulajdonságai nemcsak a csapadékos, hanem a csapadékmentes konvektív típusú időjárási helyzetekben is időjárás-alakító tényezőként hathatnak. Eredményeink a talaj–légkör kölcsönhatást jellemző folyamatok mezoskálájú modellezésében hasznosíthatók, ugyanakkor a talajfizika számára is tanulságosak, mert láthatjuk, hogy a talaj hidraulikus tulajdonságai nemcsak a talaj állapotát, hanem a talajjal határos szférák állapotát is bizonyos mértékig meghatározzák.
Munkánkban egy mezőföldi, döntően szántóföldi hasznosítású területen vizsgáltuk a vízerózió előfordulását, illetve a területhasznosítás és a potenciális erózióveszély egymáshoz való viszonyát. Az Előszállástól DNy-ra elhelyezkedő területet löszön kialakult mészlepedékes csernozjomok, a szélesebb völgytalpakon réti csernozjomok fedik, de a vízerózió bizonyítékaként a meredek völgyoldalakban földes kopárokat, illetve a lejtők alján lejtőhordalék talajokat találunk. A terület 1988–1989-es részletes talajtani felvételezésének adatait a Fejér Megyei Növény- és Talajvédelmi Szolgálat bocsátotta rendelkezésünkre. A 117 db pontszerű adatsor és az általunk szerkesztett digitális domborzatmodell segítségével megtörtént a talajtani adatok térbeli kiterjesztése és az erózió modellezéséhez szükséges raszteres térképállományok (agyagtartalom-, lejtőszög- és humusztérkép) előállítása. A területhasznosítási térképet 2005-ös légifényképek és 30 méteres felbontású Landsat TM műholdképek alapján készítettük el. Az átlagos éves talajveszteség meghatározásához az Egyetemes Talajveszteségi Egyenletet (USLE) használtuk. Az USLE alkalmazásában a legnagyobb bizonytalanságot jelentő K-faktor általunk kapott értékeinek realitását más szerzők (CENTERI, 2002) hasonló hazai területeken számolt értékeivel való statisztikai öszszehasonlításával ellenőriztük. A területre jellemző tényleges erózió mellett meghatároztuk a domborzati és talajtani adottságok által differenciált erózióveszélyeztetettséget is, amely gyakorlatilag a fekete ugaron tartott, szintvonalra merőleges művelés esetén bekövetkező eróziós rátát adja meg. A kapott eróziós értékek alapján három eróziós kategóriát különítettünk el, melyek között a határt 2 t·ha-1·év-1-nél, illetve 11 t·ha-1·év-1-nél húztuk meg. Az előbbi a hazai becslések szerinti szántóföldi művelés alatti, míg az utóbbi az USA talajvédelmi szakemberei szerinti optimális körülmények közötti éves talajképződési ütem. Munkánk gerincét az erózió-veszélyeztetettség és a tényleges talajeróziós mérték összehasonlítása jelentette. Megállapíthatjuk, hogy a mintaterületen a területhasznosítás jól igazodik a potenciális erózió-veszélyeztetettséghez, és a legjobban veszélyeztetett területeket erdők, cserjések vagy rétek borítják, melyek megfelelő védelmet nyújtanak a talajerózió ellen. Ugyanakkor a szántóföldeken – bár jelentős különbség mutatkozik a potenciális és a tényleges erózió között – még mindig 30% felett van a talajképződés ütemét meghaladó erózióval jellemezhető területek aránya. Ezekből a 11 t·ha-1·év-1-nél nagyobb talajveszteséggel rendelkező szántóföldek aránya csak 4%-ot tesz ki a szántókon belül. Ezek jobbára a völgyperemek „túlszántásából” adódnak. Bár a terület összességét tekintve a területhasznosítás alkalmazkodik az erózióveszélyeztetettséghez, sajnos feltételezhetjük, hogy ez inkább a vonalas erózió által kikényszerített felhagyás, mintsem USLE-alapú tudatos gazdálkodói döntés eredménye.
