Search Results

Az Alföldet, azon belül is különösen a Homokhátságot érintő talajvízszint süllyedés, súlyos ökológiai és gazdasági következményekkel is járó problémakör. A jelenség hátterében álló lehetséges okokkal kapcsolatban több évtizede zajlik kutatómunka, ugyanakkor ezek relatív súlyának meghatározása a mai napig tudományos vita tárgyát képezi.

Több szerző is kiemeli az erdőtelepítések talajvízszint csökkentő hatásának fontosságát. Ez a hatás két módon, a vegetáció vízfelvétele, illetve a csapadékból történő utánpótlódás csökkentése (intercepció, talajnedvesség felvétel) által jelentkezhet. Ezen mechanizmusok működését vizsgáltuk meg egy akác (Robinia pseudoacacia) és egy fekete fenyő (Pinus nigra) állomány esetében a Homokhátságon, Kecskemét-Ménteleken kialakított mintaterületünkön, 90, 150 és 200 cm-es mélységben, nagy időbeli felbontással mért talajnedvesség, illetve talajvíz adatokra alapozva.

Az adatok alapján feltételezhető, hogy a talajvízből nem történik közvetlen, vagy közvetett vízfelvétel, aminek oka vélhetően a gyökérzóna és a talajvíz közti igen jelentős horizontális távolság. A talajnedvesség esetében a sekélyebb rétegekben egyértelműen jelentkezik az erdőállományok szezonális szárító hatása. Ugyanakkor a mélyebb rétegek talajnedvesség adatai alapján kijelenthető, hogy a csapadékból történő talajvíz visszatöltődésre leginkább az akác állomány alatt van elméleti lehetőség. A látszólagos ellentmondás feltételezhetően a gyökérzet által kialakított makropórusok hatásával magyarázható. Ezt támasztja alá az akác és fekete fenyő állományok közti igen jelentős eltérés is.

Következtetésünk, hogy az erdőállományok lokálisan jelentősen eltérő hatást gyakorolhatnak a talajvízszintre. Ezért a lezajló folyamatok hátterét, általános jellegű megállapítások helyett, az adott hidrológiai rendszer több elemét vizsgáló monitoring adataira alapozva lehetséges csak felderíteni.

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.

Kutatásaink során tételesen megvizsgáltuk három tiszántúli mintaterület (Mikepércs, Hajdúsámson és Nyírbogát) erdős- és kontrollfúrásának felső egy méterén húsz cm-enként vett minták 0,1–0,2 mm-es homokfrakcióinak szemcséit, összesen 22.508 db szemcsét. Megállapítottuk a homokszemcsék ásványi összetételét, alakját és a felületükön látható bélyegeket. A vizsgálat célja az erdő- és kontrollterületi fúrásminták különbségeinek kimutatása, és a talajban végbemenő folyamatokkal történő összefüggésbe hozása.Mivel a területek földtani szempontból homogénnek tekinthetők, statisztikai módszerekkel vizsgáltuk, hogy a minták mennyiben hasonlóak fúrás és mintaterület szinten, és melyek azok a paraméterek, amelyek alapján az erdős és a kontrollminták elkülöníthetők.Az ásványi összetétel esetében összehasonlítottuk a kvarc/földpát részarányt (q/fp), a vas-hidroxidok és a gipsz mennyiségét. A szemcsemorfológia alapján a szögletes (éles, koptatásmentes) szemcsék részaránya, a szemcsefelület morfológiája esetében pedig a kioldás (korrózió), a gipszbevonatok és a szemcséket bevonó barna, limonitos/humuszos hártya gyakorisága hordoz információt a talajosodás során történő változásokról.Az erdővel huzamosan fedett területen az intenzívebb mállás miatt a q/fp arány nagyobb, mint a füves kontrollterületeken. A vas-hidroxid akkumuláció lényegesen nagyobb a folyamatosan tölgyerdővel borított területen, míg az akác- és a fiatal nyárerdő esetében csak a gyepterületek gyenge felszín közeli vasakkumulációja volt észlelhető. A tölgyes és a nyaras fás növényzet gyökérzónája alatt a szulfátok kismértékű feldúsulása észlelhető.A szemcsemorfológiailag éles-hegyes szemcsék az „in situ” felaprózódást jelzik, amelyek végig jelen vannak mind a hat fúrásmintában. A mikepércsi kontroll esetében pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) vizsgálattal is valószínűsíthető a fagyhatás. A nyírbogáti 2. fúrás anyagában viszont feltételezhető, hogy a nyárerdővel való fedettség esetében a biológiai felaprózódás került előtérbe. A kontrollterületek fúrásaiban jól láthatók az eredeti (folyóvízi szállításra utaló) felületet felülíró korróziós kimarások, üregek, amelyek a hajdúsámsoni akácos 60 cm alatti mintájában is jelen vannak.Vizsgálatunk eredményeit összegezve megállapíthatjuk, hogy a homokos vázanyag részletekre kiterjedő vizsgálata felhívja a figyelmet a talajban végbemenő változásokra, ezen belül az erdős és a füves területek közötti különbségekre. Így az ilyen jellegű vizsgálatok jól kiegészítik a területekre vonatkozó cönológiai, talajtani és vízföldtani kutatásokat.Jelen munkát az OTKA NN79835 számú pályázata („Sekély talajvizű területen telepített ültetvények által a talajban és altalajban okozott sófelhalmozódás statisztikai és hidrológiai modellezése”) támogatta. Köszönet a NYÍRERDŐ Zrt-nek, hogy hozzájárult az általuk kezelt mikepércsi erdőterületen kitűzött fúrások kivitelezéséhez, valamint a jelen munkában szereplő további mintaterületek tulajdonosainak, akik engedélyezték a vizsgálatok elvégzését.

Az alföldi üledékes síkságon, szubhumid klímán a füves területek és szántók helyén telepített erdők erőteljes hatást gyakorolnak a talajtani közegre, a talajvíztükör szintjére és mozgására. A fák mély gyökerezése és a korábbi vegetációnál jelentősen nagyobb vízfelvétele elősegíti a sótartalom-növekedést az altalajban, illetve a talajvízszint-csökkenést. Az erdőtelepítés globális szinten ugrásszerűen megnövekedett, Magyarországon az erdők területének növekedése elérte az évi 15.000 ha-os rátát. A telepítések főleg az Alföldet érintették, ahol az erdők részben sekély talajvizű területek gyepeit és szántóit váltották fel.Kutatásunk során alföldszerte 31 erdő-kontroll furatpár esetében talajtani, hidrológiai és biológiai terepi megfigyeléseket végeztünk, beleértve a megütött talajvízszint észlelést, a talajvíz sótartalom vizsgálatát, a földtani közeg rétegződésének leírását és a fafaj, valamint az állomány korának rögzítését. Ezen kívül talajvízszint megfigyelő kúthálózatot telepítettünk és laboratóriumban vizsgáltuk a talaj és talajvíz kémiai sajátosságait.A telepített erdők esetében a biomassza pozitív összefüggést mutatott a talaj sófelhalmozódásának mértékével, amit a fafaj (nyár > tölgy > akác) és az állománykor befolyásolt. A három vizsgált fafaj között megmutatkozó különbségek a fák eltérő növekedési erélyével és párologtatásával mutatnak összefüggést.Hazánkban a téli időszakban megfigyelhető, lefelé irányuló mély csapadékbeszivárgás a sók kimosódását eredményezi, így a sófelhalmozódás mértéke kisebb volt a talajban, mint a vizsgált, hasonló környezeti feltételekkel, de melegebb klímával rendelkező argentin pampa területeken.

Összefoglalás

A folyamatalapú hidrológiai számításoknak és az azokra épülő vízminőségi, ökológiai elemzéseknek jelentős a bemenő adatigénye, ami a jövőben várhatóan tovább növekszik. A méréstechnológia rohamos fejlődésével a hidrológiai modellek bemenő adatai közül mára a szűk keresztmetszetet lokális és vízgyűjtő léptéken is a felszín alatti viszonyok, és elsősorban a talajok szivárgáshidraulikai tulajdonságainak számszerűsítése jelenti. A helyzetet felismerve a közelmúltban különböző módszertannal több talajtani, talajhidrológiai adatbázist is kidolgoztak. Kutatásunkban azt vizsgáljuk, hogy a 100 m felbontású hazai talajadatok és európai becslő algoritmusok alapján számított talajhidrológiai paraméterek (i) megbízható bemeneti adatforrást biztosítanak-e, és (ii) a korábban rendelkezésre álló adatállományokhoz képest javítják-e a hidrológiai számítások jóságát talajszelvény szintű vízforgalmi modellben.

Az Erdészeti Tudományos Intézet (NAIK ERTI) két mintaterületén (Fiad és Szalafő) mért meteorológiai és talajnedvesség-idősorok segítségével 5-5 darab talajszelvényszintű vízforgalmi modellváltozatot állítottunk fel Hydrus-1D környezetben. Ezek kizárólag a talajtani paraméterezésükben (réteghatárok helye, telített vízvezető képesség és retenciós görbe együtthatók) tértek el: a talajrétegek jellemzésére felhasználtuk (i) a kalibráció-validáció eredményeit (“legjobbnak vélt” verzió), (ii) a helyszíni mintavételből származó laboratóriumi méréseket, (iii) a mért talajtulajdonságok alapján, az európai becslő függvényekkel (EU-PTF) számított talajhidrológiai tulajdonságokat, (iv) a hazai DOSoReMI adatbázis alapján, az EUPTF- ekkel számított talajhidrológiai tulajdonságokat, illetve (v) az EUSoilHydroGrids térképeket. A modellváltozatokat a mért és számított talajnedvesség-idősorok összevetése (NSME, RMSE, R2) alapján értékeltük. Emellett összehasonlítottuk a számított vízmérlegeket is.

Az öt-öt modellváltozat esetében lényegesen eltért a mért-számított talajnedvességi idősorok illeszkedése. Fiadon egyedül a kalibráció adott elfogadható eredményt (NSME = 0.49), a másik négy változat kifejezetten gyengének bizonyult (három esetben NSME < 0). Szalafőn minden változat pozitív NSME-re vezetett, a kalibráció kiválónak tekinthető (NSME = 0.75). A várakozással ellentétben a mért talajhidrológiai paraméterekre épülő modellváltozatok adták a legrosszabb illeszkedést, míg a hatékonysági rangsorban a kalibrált modellek után az EU-SoilHydroGrids változatok következtek. A szimulációkból levezetett vízmérlegek Fiadon csak kevéssé, míg Szalafőn nagymértékben függtek a talajparaméterezéstől. A vizsgálat fontos tapasztalata, hogy a talajszelvény feltárás gyakorlata – érthető módon – elsősorban nem a hidrológiai modellezés szempontjaihoz igazodik, így az adatbizonytalanság forrása lehet. A vizsgálat eredményei alapján folytatjuk a Balaton vízgyűjtő talajhidrológiai paramétereinek 3D térképezését.