Bevezetés állandó tulajdonsága van, ez pedig a változékonyság.

Átírás

1 Bevezetés A monográfia kettıs feladatot kíván teljesíteni. Egyrészt az éghajlat agroökoszisztémákra gyakorolt hatásának áttekintı elemzését kívánja elvégezni, amely a nemzetközi és a hazai irodalom eredményeire épül. S ennek alapján szeretne átfogó képet adni errıl a területrıl, mivel az éghajlat és a gazdasági növények kapcsolatáról monográfia magyar nyelven még nem jelent meg. Másrészt az említett átfogó elemzés keretébe illesztve mutatja be az Agroökoszisztémák környezeti összefüggései és szabályozásának lehetıségei címő NKTH projekt keretében végzett kutatások eredményeit. Ezzel azt a célt szeretnénk elérni, hogy a kutatásaink során kapott eredményeket beleillesszük egy nagyobb elméleti egységbe, amit agroklimatológiának nevezünk. E munka során az éghajlatot, mint a növénytermesztés erıforrását, kockázati tényezı rendszerét és hatótényezı rendszerét mutatjuk be. Ugyanakkor a monográfia címében azért nem az éghajlat, hanem az éghajlati változékonyság szerepel, mert szerettünk volna már a címben utalni arra, hogy az éghajlat fogalmába gyakran beleérzett állandóság helyett vizsgálatunkban a hangsúly a változékonyságon van, beleértve ebbe magát a változás lehetıségét is. Tulajdonképpen az éghajlatnak egyetlen igazán állandó tulajdonsága van, ez pedig a változékonyság. Amikor egy természeti jelenség hatásáról akarunk beszélni, akkor célszerő elıször magát a jelenséget a lehetı legnagyobb pontossággal meghatározni. Az éghajlat azonban rendkívül bonyolult, összetett rendszer, ezért esetében ezt nem könnyő megtenni. Már sokan és sokféleképpen definiálták, de egyetlen pontos és általánosan elfogadott meghatározása nincs. Ezenkívül az éghajlat definiálása mint minden más természeti jelenség meghatározása magában hordozza azt az ellentmondást, hogy mielıtt megvizsgálnánk, pontosan meg kellene fogalmazni, hogy mi is az, amit vizsgálni akarunk. Ugyanakkor éppen azért vizsgáljuk, mert nem ismerjük elég pontosan és szeretnénk jobban megismerni. Ezért a definiciót úgy kell értelmezni, mint egy adott szinten megadott meghatározást, amelyet ismereteink gyarapodásával és mélyülésével bizonyos idıközönként módosítani kell. Az elmondottak figyelembevételével az éghajlatot a következıképpen határoztuk meg: Az éghajlat egy adott helyen, hosszabb idıszak (rendszerint néhány évtized) alatt a környezetével állandó kölcsönhatásban lévı légkör egymáshoz kapcsolódó tulajdonságainak és folyamatainak a rendszere (Varga-Haszonits Zoltán: Agrometeorológia, Mezıgazdasági Kiadó, Budapest, 14. oldal). Ennek a rendszernek a változékonyságát és az agroökoszisztémákra gyakorolt hatását elemeztük. i

2 Az éghajlat tehát rendszer, mégpedig az agroökoszisztémák környezetének legváltozékonyabb rendszere. Mivel az emberiség története során elıször fejlesztett ki olyan technikai eljárásokat, amelyek jelentıs energiafelhasználással járnak, s ennek az energiának az elıállításához szükséges anyagok elégetése során üvegházhatású gázok kerülnek a légkörbe, a jövıben számolnunk kell azzal, hogy az emberi tevékenység hatására az éghajlati rendszerben változások állhatnak be. Egy esetleges éghajlatváltozás lehetısége pedig befolyással lesz az agroökoszisztémákra, s ezen keresztül az élelmiszertermelésre. Ezért tulajdonítottunk fontosságot annak, hogy e munkában - ahol arra lehetıség nyílt - rámutassunk az éghajlat esetleges megváltozásának várható következményeire. Ugyanis ezekhez a következményekhez alkalmazkodni kell, vagy kedvezıtlen hatásukat amennyiben lehetséges enyhíteni kell. Fontos tehát, hogy megismerjük az éghajlat növényekre gyakorolt hatását, s azt is, hogy a változó éghajlati viszonyoknak milyen várható következményeik lesznek. A címlapon lévı kép a Nyugat-Magyarországi Egyetem mosonmagyaróvári kísérleti telepén azt a kukoricaállományt ábrázolja, amelyben az agrometeorológiai kísérletek folynak. A felvételt Varga Zoltán készítette. A feladat elvégzéséhez szükséges anyagi feltételeket egy kutatói konzorcium által NKFP pályázaton nyert Agroökoszisztémák környezeti összefüggései és szabályozásának lehetıségei címő OM-3B/0057/2002 számú projekt biztosította, amelyért ezúton köszönetet mondunk. Külön köszönjük Várallyay György akadémikusnak, a projekt vezetıjének, a munka egésze során nyújtott személyes támogatását, amely nélkül e munka meg sem születhetett volna. Mosonmagyaróvár, december. A szerzık ii

3 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK 1. AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROÖKOSZISZTÉMÁK A mezıgazdaság a történelmi idık kezdetétıl az emberi civilizáció alapja volt és az is maradt. A letelepedett embernek az adott helyen kellett megtermelnie a szükséges élelmet. Ez a termelési folyamat a növénytermesztésre épül, amelynek során a gazdaságilag hasznos növények a napsugárzás energiáját megkötik és azzal az emberek és a haszonállatok táplálkozásához nélkülözhetetlen szénhidrátokat állítanak elı. A növénytermesztés és az állattenyésztés által megtermelt élelmiszermennyiség tartja fenn a Föld lakosságát. Mivel a lakosság fokozatosan növekszik, ennek arányában növelni kell az élelmiszertermelést is, hogy a lakosság számára a szükséges élelem mindig rendelkezésre álljon. Ha ez nem sikerül, vagy valamilyen okból nem jut el a lakossághoz a szükséges élelem (például nem tudják megvásárolni), akkor az emberek éhezni fognak. A növénytermesztés a világon mindenütt a szabad ég alatt történik, ezért ki van téve a légkörben uralkodó meteorológiai viszonyoknak, hosszabb idıszakot figyelembe véve pedig az adott hely éghajlati viszonyainak. Ezért az éghajlat a növénytermesztés egyik legfontosabb meghatározó tényezıje, amely a vetéstıl az érésig befolyással van a növények életére. S emiatt egyúttal az éghajlat az emberiség egyik legfontosabb természeti erıforrása, amely a növénytermesztés számára feltételrendszerként szolgál, és amelyet hasznosítani lehet. Ugyanakkor kedvezıtlen hatásaival kockázati tényezı is, s arra kell törekedni, hogy a kedvezıtlen hatásokat enyhítsük vagy elkerüljük, de alapvetıen a légköri tényezıknek egy olyan rendszere, amely a vetéstıl az érésig állandó befolyást gyakorol a növények életére és évrılévre bekövetkezı változásaival a terméshozamok ingadozásait idézi elı. Fontos tehát az, hogy az éghajlatot és a növényekre gyakorolt hatását megismerjük, a benne fellépı jelenségekhez és a benne végbemenı folyamatokhoz, változásokhoz minél jobban alkalmazkodjunk, hogy az emberiség számára szükséges élelem folyamatosan biztosítva legyen. 1.1 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK Az éghajlati rendszer a légkör állapotát hosszútávon alakító és befolyásoló tényezık és folyamatok egymáshoz kapcsolódó, összefüggı együttese. Éghajlatalakítónak nevezzük azokat a tényezıket, amelyek hatással vannak a Föld energiamérlegének alakulására, s ezen keresztül a Föld középhımérsékletének alakulására. A legfontosabb éghajlatalakító tényezık: - a napsugárzás energiája, - a napsugárzást felfogó felszínek (tengerek, szárazföldek, hó- és jégtakaró, növényzet) és - az energiaáramlások (általános légkörzés, tengeráramlások). 1

4 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK A Föld energiamérlege A fı éghajlatalakító tényezı a napsugárzás, amely ennek a rendszernek a fı energiaforrása és az egész rendszert mőködésben tartja. A Napból az energiamennyiség minden irányban kiáramlik. Ha a közepes Nap-Föld távolságnak megfelelı sugarú gömbfelületet képzelünk el, akkor a Föld Nap felé fordított része az egy másodperc alatt kiáramló energiának mintegy egy milliárdod részét kapja (Campbell 1977). A besugárzás. Ez az energiamennyiség elérve a légkör felsı határát, belép a légkörbe és halad a földfelszín felé. A légkört alkotó gázok: a nitrogén (78%), az oxigén (21%) és a nemesgázok (1%), valamint az ózon (O 3 ) az ultraibolya sugárzásnak azt a részét, amely sejtroncsoló hatású, ezért káros az élılényekre, elnyelik és nem engedik a légkör alsó rétegeibe, ahol az élet lehetséges. A napsugárzás többi része kisebb mértékben elnyelıdik és szóródik, nagyobb részben áteresztıdik a légkörön egészen a földfelszínig ( ábra). A Napból érkezı sugárzásnak azt a részét, amely a növények szerves anyag termeléséhez szükséges energiát szolgáltatja, a légkör kevés veszteséggel átengedi. A légkör tehát a látható fény tartományában érkezı sugárzás, a fotoszintetikusan aktív sugárzás számára ablakot nyit. A napsugárzás a felszínen. A légkörön áthaladó sugárzás a földfelszínt elérve részben visszaverıdik, részben elnyelıdik, attól függı arányban, hogy a felszínt milyen közeg alkotja. A földfelszín mintegy 70%-át víz borítja (hidroszféra), ezért ez a legnagyobb közeg, amely a légkörrel kölcsönhatásban van. A víz a ráesı sugárzás jelentıs részét elnyeli, s mivel nagy a hıkapacitása, jelentıs mennyiségő hıt képes raktározni. A fennmaradó 30% szárazföld (litoszféra). A szárazföld több sugárzást ver vissza, mint a víz, kis hıkapacitása miatt azonban gyorsabban felmelegszik és gyorsabban le is hől, mint a víz. Az óceánok és a szárazföldek pólusokhoz közeli területein különbözı vastagságú hó- és jégtakaró borítja a felszínt (krioszféra), amelynek kiterjedése évszakonként változik. Itt a nagy sugárzásvisszaverı képesség a jellemzı. Az óceánok, a szárazföldek és a légkör adnak helyet az élıvilágnak (bioszféra), amelybıl a napsugárzás felszíni visszaverésében vagy elnyelésében elsısorban a növénytakaró játszik szerepet. A különbözı felszínek jelentısége abban van, hogy eltérı fizikai tulajdonságaik miatt különbözı mennyiségő energiát nyelnek el, különbözı mennyiségő energiát képesek magukban tárolni és különbözıképpen melegszenek fel. A Föld kisugárzása. A különbözı felszínek által elnyelt hı hatására a földfelszín felmelegszik. A felmelegedett földfelszín a nála hővösebb bolygóközi tér felé hımérsékleti (hosszúhullámú) sugárzást bocsát ki. Ennek a hosszúhullámú sugárzásnak ugyancsak a légkörön kell áthaladnia, így a légkör összetételétıl függıen a sugárzás különbözı hányadát engedi át vagy tartja vissza. 2

5 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK ábra. A besugárzás és kisugárzás útja Ha a Stefan-Boltzman törvény segítségével kiszámoljuk annak a fekete testnek a hımérsékletét, amelynek a hımérsékleti sugárzása megegyezik a Föld-légkör rendszer kisugárzásával, megkapjuk a rendszer kisugárzási hımérsékletét. (Hartmann 1994). A mőholdak mérései alapján ez az érték -18 fok. Jelenlegi légköri összetétele mellett a Föld felszínének középhımérséklete 15 fok. A légkörben található vízgız, szén-dioxid és egyéb üvegházhatású gázok tehát azzal, hogy elnyelik és visszasugározzák a földfelszínre a hosszúhullámú sugárzást, a felszín középhımérsékletét mintegy 33 fokkal emelik. Ez a hatás úgy érvényesül, mintha a légkör hıtakaró -t terítene a felszín fölé. Ezt a hatást nevezzük üvegházhatás - nak, mert a légkör ugyanúgy, mint az üveg a rövidhullámú sugárzást átengedi, de a hosszúhullámú kisugárzást nem engedi távozni, s ezzel emeli a hımérsékletet. Ez tapasztalható az üvegházakban is, innen az elnevezés. Egyensúlyi hımérséklet. Azt a kisugárzási hımérsékletet, amely úgy alakul ki, hogy a Föld-légkör rendszer ugyanannyi sugárzást nyel el, mint amennyit kisugároz, egyensúlyi hımérsékletnek nevezzük. Addig, amíg ezt a rendszert semmilyen kényszer ki nem mozdítja jelenlegi állapotából, a Föld egyensúlyi hımérséklete állandó marad, a különbözı éghajlattípusok jellege és földrajzi eloszlása lényegében nem változik. Ha viszont több energia áramlik be, mint amennyi energia kiáramlik vagy kevesebb energia áramlik ki, mint amennyi beáramlik, akkor az egyensúlyi hımérséklet magasabb lesz. Ha pedig kevesebb energia áramlik be, mint amennyi kiáramlik vagy több energia áramlik ki, mint amennyi beáramlik, akkor az egyensúlyi hımérséklet csökken. Mindkét esetben várható, hogy az egyes éghajlattípusok jellege és földrajzi eloszlása is módosulni fog. Az energiaáramlások. A földfelszínre érkezı energiamennyiség nem egyformán oszlik el a Föld Nap körüli keringése, tengely körüli forgása és tengelyének 3

6 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK dılésszöge következtében. A legtöbb energia az Egyenlítı körüli területekre érkezik, s a leérkezı energiamennyiség a pólusok felé haladva fokozatosan csökken. A földfelszínen kialakult egyenlıtlen energiaeloszlás következtében a légkörben kiegyenlítı mozgások indulnak meg, amelynek hatására kialakul az általános légkörzés. Az általános cirkuláció alkotta légkörzési rendszerben hazánk a nyugati szelek övezetében fekszik, s ez az oka annak, hogy a tılünk legtávolabb fekvı nagy vízfelszín, az Atlanti-óceán gyakorolja éghajlatunkra a legjelentısebb hatást. A tengerek egyenlıtlen felmelegededésének hatására megindul a víztömegek mozgása és kialakulnak a tengeráramlások, amelyben az általános légkörzés által létrehozott szeleknek is jelentıs szerepe van. Az Atlanti-óceánban a Golf-áramlat melegítı hatása érvényesül. Ez a nyugati szelek segítségével érezteti hatását hazánk éghajlatában is. A hatás elsısorban a téli hónapok enyheségében nyilvánul meg. A januári középhımérsékletek közel 4 fokkal magasabbak hazánkban, mint amennyinek a földrajzi szélesség miatt kellene lenniök ( ábra). A Golf-áramlatban bekövetkezı változások ezért érintenék hazánk éghajlatát is. Esetleges megszőnése teleink zordabbá válásában jelentkezne, ami a növények áttelelését nehezítené meg ábra. A januári középhımérsékletek eltérése a sokévi átlagtól A napsugárzás, a légkör és az élet. A légkörbe érkezı napsugárzásnak az ultraibolya tartományba esı része, különösen a rövidebb hullámhosszúságú sugarak, magasabb energiatartalmuk miatt sejtroncsoló hatásúak. A légkör nitrogén, oxigén és ózon molekulái azonban ennek a sugárzásnak jelentıs részét elnyelik, s ezáltal a földi élet számára védelmet jelentenek. Mivel ebben a szőrésben az ózon játszik fı szerepet, ózonpajzs -nak szokták nevezni. 4

7 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK A légkörben lévı üvegházhatású gázok a 4-8 mikron és a mikron hullámhosszúságú sugárzást képesek elnyelni. A felszín kisugárzásának maximuma a 10 mikron körüli hullámhosszakon történik. Az elnyelt kisugárzás egy részét az üvegházhatású gázok a földfelszín felé sugározzák vissza, ahol ez a többlet hı a hımérséklet emelkedését idézi elı. Ez a folyamat olyan, mintha az üvegházhatású gázok takaró -t (hıtakarót) terítenének a földfelszín fölé, hogy melegebben tartsák. Ezáltal a Földön az élet számára kedvezı hımérsékleti körülmények alakulnak ki. Az ózonpajzs és a hıtakaró között van egy nyitott ablak, amelyen keresztül a látható fény tartományában érkezı fotoszintetikusan aktív sugárzás bejut a légkörbe, s eléri az asszimiláló növényi szerveket, ahol a növények a napsugárzás energiája segítségével szervetlen anyagokból (szén-dioxid, víz stb.) olyan szerves anyagokat állítanak elı, amelyek az állati és emberi táplálkozás alapjául szolgálnak. A légkör tehát olyan rendszer, amely megvédi az életet a káros besugárzástól, a kisugárzást mérséklı hatásával pedig kedvezı hımérsékleti feltételeket teremt az élet számára, s lehetıvé teszi, hogy az asszimilációhoz nélkülözhetetlen sugárzás eljusson az asszimiláló növényi szervekhez. Ügyelni kell tehát arra, hogy ez a rendszer ne sérüljön, mert ez biztosítja az élet és a táplálék elıállítása számára kedvezı körülményeket. Az üvegházhatású gázok Az üvegházhatás azt jelenti, hogy a légkörben vannak olyan gázok, amelyek a Napból érkezı rövidhullámú és a látható fény tartományában érkezı sugárzást kevés veszteséggel engedik át. A felmelegedett földfelszín által kibocsátott hosszúhullámú sugárzást viszont jelentıs részben elnyelik és részben visszasugározzák a földfelszínre hıtöbbletet biztosítva ezzel a talaj és az alsó légrétegek számára. Az elnevezés onnan adódott, hogy ugyanígy viselkedik az üvegház is, mivel az üveg a Napból érkezı rövidhullámú sugárzást beengedi az üvegházba, de az üvegház talaja által kisugárzott hıt az üveg visszatartja, s ezáltal többlet hıt biztosít az üvegház számára ( ábra) ábra. Üvegházhatás az üvegházban és a légkörben (Rosenzweig és Hillel 1998) 5

8 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK Üvegházhatású gáznak nevezzük azokat a gázokat, amelyek elnyelik az infravörös spektrumnak egy jelentıs részét. Már nagyon korán felismerték a szén-dioxidot, mint üvegházhatású gázt. Ennek a légköri koncentrációja gyors ütemben növekszik. Ma már más olyan üvegházhatású gázokat is ismerünk, amelyeknek koncentrációja az utóbbi idıben ugyancsak növekszik. Ilyenek a metán (CH 4 ), a dinitrogén oxid (N 2 O), a halogénezett szénhidrogének, a freonok (CFC-11 és CFC-12) és maga az ózon (O 3 ) is. A vízgız (H 2 O) ugyancsak ide tartozik. Vannak olyan gázok is, amelyek nem üvegházhatású gázok, mint a szénmonoxid (CO) és a nitrogén oxid (NO), de amelyek kémiai reakciókon keresztül üvegházhatású gázokat képesek létrehozni. Szén-dioxid. A légkörben lévı szén-dioxid koncentráció az iparosodás elıtti 280 ppm értékrıl napjainkig 380 ppm körüli értékre emelkedett, ami több mint 30%-os emelkedést jelent. Ez megváltoztathatja a Föld sugárzással kapcsolatos viselkedését, s azután az éghajlatot is, mégpedig azáltal, hogy megváltoztatja a légkörnek a rövidhullámú napsugárzással és a hosszúhullámú kisugárzással szembeni áteresztıképességét. A légkör alsó rétegeinek melegebbé válási folyamata mint már említettük a szén-dioxid és más üvegházhatású gázok infravörös sugárzással kapcsolatos viselkedésének a következménye, amelyet üvegházhatás -nak szokás nevezni. Ennek a felmelegedési folyamatnak az idızítése, az intenzitása, de jelenleg még a létezése is erısen vitatott (Witwer 1995). Mindazonáltal van néhány általánosan elfogadott tény. A légköri szén-dioxid tartalom növekszik, ez dokumentált tény. A Mauna Loa-i mérések három évtized alatti 12%-os növekedést mutatnak, ami az 1959-ben mért 316 ppm-rıl az 1990-ben mért 354 ppm-re való emelkedést jelenti, s tavaszán átlépte a 380 ppm-es értéket. A jelenlegi növekedés 0,5% vagyis 1,6 ppm/év. A légköri szén-dioxid mennyiségének elırejelzésére kidolgozott modellek a 21. század második felére a légköri szén-dioxid tartalom megduplázódását prognosztizálják. A másik tény, hogy a növekedés valóban globális. Ez azt mutatja, hogy a légkör hatékonyan teríti szét a kibocsátott szén-dioxidot, függetlenül attól, hogy a forrás természetes vagy az ember által létrehozott. Egy újabb jól ismert tény, hogy a Mauna Loa-i mérések a légköri szén-dioxid évi ingadozását mutatják. Bár a szén-dioxid átlagos szintje az évek folyamán emelkedik, van egy jellegzetes évi ingadozása. A szén-dioxid tartalomnak télen van a maximuma. Ennek oka a növényi asszimiláció hiánya, amelynek során a növények a légkörbıl szén-dioxidot vonnak ki. Ehhez járul még télen a főtésbıl származó többlet szén-dioxid. Tavasszal a vegetáció megindulása után a szén-dioxid tartalom elkezd csökkenni. Ez a csökkenés a nyári hónapokban tovább folytatódik, hiszen ekkor a legdúsabb a növényzet, s a legerısebb a szén-dioxid assszimiláció. Különösen igaz ez az északi féltekére, ahol a legnagyobb a szárazföldek aránya és így a legnagyobb a növénytakaró. Ennek hatására a vegetációs periódus végére lesz a legkisebb a légkör szén-dioxid tartalma. Majd ezt követıen a növényzet pusztulásával a szén-dioxid tartalom ismét növekszik, egészen a tél közepéig, amikor eléri a maximumát. Ez az ingadozás évrıl-évre megismétlıdik, s az ingadozás amplitudója évrıl-évre még mintegy 0,5%-kal növekszik is, ami azt mutatja, hogy a Földön a biomassza mennyisége vagy állandó vagy inkább még növekszik is, de semmiképpen nem csökken. 6

9 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK Metán. A metán (CH 4 ) hatékonyabb üvegházhatású gáz, mint a szén-dioxid. A lebomlási ideje 7-10 év, ami hosszabb idıszakon át redukált hatékonyságúvá teszi, mint üvegházhatású gázt. Mindazonáltal mintegy 1 %-os évi növekedési üteme van a légkörben, ami kétszerese a szén-dioxid növekedési ütemének. Jelenlegi koncentrációja 1,7 ppm. Mivel azonban a légkörben fotokémiai rekciók útján részt vesz az ózon, a szén-dioxid és a vízgız képzıdésében, az üvegházhatású melegedésben a részesedése mintegy 15 % körüli. Dinitrogén-oxid. A dinitrogén-oxid (N 2 O) jelenlegi koncentrációja a légkörben 310 ppb. Évi növekedési üteme évi 0,2%. Hozzávetılegesen olyan hosszú ideig marad a légkörben, mint a szén-dioxid. A legtöbb légköri dinitrogén-oxid a bioszféra természetes nitrogén ciklusából kerül a légkörbe, amelyben a talajban található denitrifikáló baktériumok és gombák játszanak közre. A légkörben tapasztalható kis mértékő növekedésének a forrása nem állapítható meg pontosan, de hozzákapcsolható a növekvı mőtrágya-használathoz és a fosszilis tüzelıanyagok elégetéséhez az üzemekben és a motorokban. Ezért a dinitrogén-oxid növekedése a jövıben is folytatódni fog, mert emelkedik az állandóan növekvı lakosság élelmiszer és energia igénye. Halogénezett szénhidrogének (freonok). A halogénezett szénhidrogének (CFC- 11 és CFC-12), amelyeket freon néven ismerünk, az 1960-as évek folyamán kerültek széleskörő használatba a hőtıberendezésekben és szórópalackokban (spraykben). A kémiai jelölésüket onnan kapták, hogy a metánban (CH 4 ) lévı hidrogén atomokat fluor vagy klór atomokkal helyettesítik. A freon gázok kémialilag semlegesek, nem bomlanak szét és nem lépnek vegyi reakcióba más légköri gázokkal. Emiatt sokáig megmaradnak, s ha van utánpótlásuk, akkor egyre növekvı mennyiségben győlnek össze. Ez történt a légkörben is, ahol eleinte évi 10-15%-ban növekedett a mennyiségük, de napjainkra már ez a növekedés évi 4%-ra csökkent. Igen hatékony üvegházhatású gázok, mivel elnyelési sávjuk a 10 mikron körüli hullámhossztartományba esik. A lebomlási ütemük lassú, a sztratoszférikus fotolízis az egyetlen eszköz, amellyel a légkörben lebonthatók. Százéve fennmaradási idejükkel minden valószínőség szerint a leghatékonyabb üvegházhatású gázok. Vízgız. A vízgız ugyancsak üvegházhatású gáz. Lényegében légnemő halmazállapotú víz (H 2 O), láthatatlan, nem azonos a szabadban látható, a látástávolságot rontó párával, mert az parányi, cseppfolyós állapotban lévı cseppecskékbıl áll. A légkör vízgıztartalma alapvetıen a földfelszíni vizek párolgásából származik, s csak igen kis része az, amely az élı szervezetek párologtatásából kerül a levegıbe. A felszín közeli rétegekbıl a vízgız a konvektív és turbulens emelımozgások segítségével jut fel a magasabb légrétegekbe. A vízgız elsısorban a troposzférában található. A hımérséklet magassággal való csökkenése miatt a vízgız lehől és még a troposzférában kicsapódik. A vízcseppek felhıkké állnak össze, majd visszahullnak a földfelszínre. A vízgız számára ez hideg csapda, amely nem engedi meg, hogy a vízgız a légkörbıl eltávozzon. A sztratoszférába is csak nagyon kevés vízgız kerül. Emiatt a sztratoszféra száraz. A vízgız másik fontos jellemzıje az, hogy a hımérséklet emelkedésével nemcsak a párolgás intenzitása növekszik meg, hanem a levegı párabefogadó 7

10 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK képessége is. Ezért a légkör vízgıztartama amennyiben a párolgás számára az utánpótlás biztosítva van folyamatosan növekszik. Mivel a vízgız üvegházhatású gáz, ezért légköri koncentrációjának a növekedésével a hımérséklet tovább növekszik. A növekvı légköri vízgıztartalom tehát a hımérséklet emelkedése szempontjából pozitív visszacsatolást jelent, azaz a megkezdett felmelegedési folyamatot tovább erısíti. Az aeroszolok A légkörben található és a sugárzást befolyásoló anyagok között fontos szerepet játszanak még a levegıben lebegı szilárd részecskék, az aeroszolok. A szárazföldek felett a szél emelımozgása segítségével jutnak a levegıbe porszemek, az ipari és háztartási tüzelésbıl, valamint az erdı- és bozóttüzekbıl korom, a növényekrıl pedig spórák, pollenek kerülnek a légkörbe. Az aeroszolok azonban leggyakrabban a tengervízbıl keletkeznek, amikor kisebb cseppek a tenger felszínérıl a levegıbe jutnak, ahol a víz elpárolgása után visszamarad a sószemcse. Az aeroszolok mérete változatos. Általában a levegı molekuláknál kissé nagyobb mérettıl egészen néhány tíz mikrométer nagyságúak lehetnek. A 20 mikronnál nagyobbak a gravitáció hatására hamar kihullanak a levegıbıl. Többnyire a kisebb mérető aeroszolok dominálnak a levegıben. Az aeroszolok a napsugarak visszaverésében játszhatnak szerepet. A legnagyobb hatásuk a tengervízbıl származó kéntartalmú részecskéknek van, amelyeknek a felhıképzıdésben van jelentıségük. Ezek növelik a felhızet albedóját, s ezzel csökken a felszínre érkezı energia mennyisége. Ezzel megegyezıen egy - a térségünkre végzett - számítás szerint annak ellenére, hogy az ammónium-szulfát és a széntartalmú aeroszolok koncentrációja hasonló, részesedésük az aeroszolok által kiváltott direkt (általában besugárzást csökkentı) hatásból különbözik: az ammónium-szulfát hatása 2,4 W/m 2 -rel egyenértékő, míg a széntartalmú aeroszoloké lényegesen kisebb: 1,0 - +0,2 W/m 2 (Feczkó et al. 2002). A vulkánkitörések is jelentıs mennyiségő hamut és egyéb szilárd szemcséket képesek juttani a levegıbe. Ezek az anyagok feljutnak egészen a sztratoszférába. A nagyobb részecskék rövid idı után kihullanak, de az apróbbak hosszú ideig a levegıben maradhatnak. Ezek a hamu- és részecskefelhık a kitörés után szétterjednek a magas légkörben, s erıteljes sugárzáscsökkentı hatásukkal jelentıs befolyást gyakorolnak a meteorológiai viszonyokra. Nevezetes az indonéziai Tambora vulkán 1815-ben történt kitörése, amelynek során mintegy 150 km 3 -nyi hamu és szilárd részecske került a levegıbe. A kitörés ereje olyan nagy volt, hogy 50 km-es magasságba is képes volt részecskéket feljuttatni. Néhány hónap alatt a vulkáni felhı szétterjedt az egész Földön, s hatását Európában is lehetett észlelni. A részecskék két éven át fennmaradtak a sztratoszférában. Feljegyezték, hogy a kitörés utáni évben (1816-ban) gyakorlatilag kimaradt a nyár Európában és Észak- Amerikában, mert az átlagosnál sokkal hővösebb idıjárás volt. Észak-Amerikában szokatlan tavaszi és nyáreleji fagyok jelentkeztek, New Englandban pedig 15 cm-es hótakaró volt június második hetében. Nem állítható azonban, hogy ezeket a 8

11 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATALAKÍTÓ TÉNYEZİK rendellenességeket kizárólag a Tambora vulkán kitörésének lehetett tulajdonítani, mert az egész évtized ( ) valamivel hidegebb volt az átlagosnál. Irodalom Campbell, I.M. (1977): Energy and atmosphere. A physical chemical approach. John Wiley and Sons LTD, London. Feczkó T., Molnár A., Mészáros E., Major Gy. (2002): Regional climate forcing of aerosol estimated by a box model for a rural site in Central Europe during summer. Atmospheric Environment. 36 (25): oldal. Hartmann, D.L. (1994): Global Physical Climatology. Academic Press, New York, 411 oldal. Houghton, J. (2004): Global Warming. The Complete Briefing. Third Edition, Cambridge University Press, Cambridge, 351 oldal. Rosenzweig, C., Hillel, D. (1998): Climate Change and the Global Harvest. Potential Impact of the Greenhouse Effect on Agriculture. Oxford University Press, Oxford. 324 oldal. Wittwer S.H. (1995): Food, Climate and Carbon Dioxide. The Global Environment and World Food Production. Lewis Publisher, New York, 236 oldal. 9

12 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA 1.2 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA Mivel az éghajlati viszonyok esetében hosszabb idıszakokról van szó, azokat az egymás után következı állapotokat leíró éghajlati (meteorológiai) elemek átlagaival szokták jellemezni. A megfigyeléseket és méréseket naponta végzik, s az egymásra következı napokban mért meteorológiai elemekbıl számítanak dekád, havi, évi és évtizedes átlagokat. Az átlagokkal jellemzett éghajlat azonban a valóságban nem létezik. Mivel az éghajlatot átlagokkal jellemezzük, az éghajlati elemeknek ezek az átlagai könnyen azt a benyomást keltik, mintha az éghajlat állandó lenne. Az éghajlat a valóságban nem állandó, mert az egyes elemeinek az értékei nem ismétlıdnek, hanem különbözı szélességő tartományokon belül ingadoznak. Ezért azt mondhatjuk, hogy az éghajlat legfontosabb tulajdonsága a változékonyság. Éghajlatingadozás Amikor az éghajlati elemek értékei egy megadott érték körül ingadoznak, vagy az egymás után következı értékek mutatnak eltéréseket, akkor éghajlatingadozásról beszélünk. Nyilvánvaló, hogy az éghajlatingadozásnak két interpretációja lehetséges: az egyik az évi érték és a sokévi átlag közötti különbség, a másik az egymásra következı évek értékei közötti különbség. Elıfordulhat, hogy a két különbözı interpretáció ellentétes eredményre vezet. Azonos definició esetén eltérı következtetéseket lehet levonni akkor is, ha különbözı változókat használunk. Ugyanazon idıszakra (sıt azonos meteorológiai tényezıre is, mondjuk a nedvességre) két különbözı változó esetén az egyik mutathat növekvı, a másik csökkenı tendenciát. A klimatológusok közötti vita elsısorban a definició és a változók önkényes megválasztása miatt van, nem pedig az eltérı interpretáció miatt (Schneider és Londer 1984). Amikor az éghajlatingadozást a középértékek körüli ingadozásokkal jellemezzük, az ingadozás abszolút nagyságát a maximum és a minimum közötti különbség adja meg. Természetesen maguk a szélsı értékek is változhatnak. A változás lehet valamelyik szélsı érték túllépése, ilyenkor éghajlati rekordról beszélünk. Lehet olyan jellegő is, hogy az értékek valamilyen irányban eltolódnak, s ennek megfelelıen a szélsı értékek is eltolódnak abba az irányba. Ekkor az egyik irányban a szélsı értékek körüli értékek gyakorisága megnövekszik, ebben az irányban többször is új rekordok születhetnek. Ugyanakkor a másik szélsıségnél jelentısen kisebb értékek születnek, a gyakran elıforduló értékek a középérték irányába visszahúzódnak. Egy idı után a folyamat visszafordul, s a másik irányba növekszik meg a középértéktıl vett eltérések száma. Különösen a növénytermesztés szempontjából fontos, hogy ne csak az átlagértékeket, hanem a szélsıértékeket, azok elıfordulásának idıszakait és gyakoriságait is ismerjük. Tehát nem elég azt tudni, hogy mondjuk egy adott helyen az évi középérték 10 fok, vagy mondjuk a vegetációs periódus középhımérséklete 7 10

13 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA fok, hanem azt is ismerni kell, hogy mikor és milyen gyakorisággal fordulnak elı bizonyos küszöbérték alatti (pl. 10 fok alatti) és bizonyos küszöbérték feletti (pl. 30 fok feletti) értékek. Mezıgazdasági szempontból ezek sokszor fontosabbak, mint a sokévi átlagok, mert a növények rendszerint az átlagértékekhez közeli viszonyokhoz alkalmazkodnak, s kevésbé toleránsak az attól jelentıs eltérést mutató viszonyokkal szemben. Az éghajlat változékonysága idıben és térben egyaránt megnyilvánulhat. Az idıbeli változékonyságot további két csoportra szokták osztani. Megkülönböztetik: az éven belüli változékonyságot és az évek közötti változékonyságot. A térbeli változékonyság fı jellemzıje az, hogy a meteorológiai elemek értékei pontról pontra változnak, ezért a hosszabb idıszakra meghatározott átlagaik is eltérnek egymástól. Általában a folytonos meteorológiai elemek értékei nagyobb területre vonatkozóan közel azonos értékőek maradnak. A nem-folytonos elemek értékei azonban már kis távolságon belül is jelentısen eltérhetnek egymástól. Extrém jelenségek. Az agrometeorológiában az extrém jelenségek nemcsak a meteorológiai elemek intenzitás-küszöböt átlépı értékeit, hanem a növények életét befolyásoló küszöbértékek átlépését is magukba foglalják. Meteorológiai küszöbértékek. A meteorológiai elemeknek a legalacsonyabb vagy legmagasabb értékekhez közeli értékeit nevezzük extrém értékeknek. Az extrém értékeket általában a saját értékeikkel szokták megadni, jelezve, hogy a szélsı értéktıl számított milyen nagyságú intervallumba esnek. De megadhatók a középértéktıl vett eltéréssel is. Az extrém értékeknek fontos jellemzıjük az elıfordulási gyakoriságuk is. Az extrém jelenség elıfordulhat oly módon, hogy csak egyetlen meteorológiai elem lép túl egy bizonyos értéket (pl. nagy intenzitású zápor = felhıszakadás), s elıfordulhat úgy is, hogy egyszerre több meteorológiai elemnél fordul elı extrém érték (pl. a felhıszakadás orkánszerő széllel és jégesıvel jár együtt). Ez utóbbi esetben a szőkebb értelemben vett extrém jelenségrıl van szó. Amikor tehát egyes meteorológiai elemek értékei meghaladnak valamilyen intenzitás-küszöböt, akkor extrém értékekrıl, ha több elem intenzitás-küszöbének a túllépése egyszerre fordul elı, akkor a szőkebb értelemben vett extrém jelenségekrıl beszélünk. Tágabb értelemben az extrém jelenség fogalmába magukat a meteorológiai extrém értékeket is bele kell érteni. Növényi küszöbértékek. Az agrometeorológiában nem csak akkor beszélünk extrém jelenségekrıl, ha a meteorológiai elemek a szélsı értékekhez közeli értékeket vesznek fel, hanem akkor is, amikor a növényi élet szempontjából fontos küszöbértékeket meghaladnak. Ilyen érték lehet az, amelynél télen az áttelelı növények kifagynak, tavasszal fagykárt szenvednek, a fotoszintézis intenzitása nullára csökken, intenzív, a fotoszintézis intenzitását túllépı légzést idéz elı, a növényi gyökerek már csak nehezen vagy egyáltalán nem tudnak vizet felvenni, a levegı teljesen kiszorul a talajpórusokból, a gyökerek nem jutnak oxigénhez stb. 11

14 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA Természetesen több más, meteorológiai és növényi szempontból fontos küszöbérték is létezik, itt csak néhány gyakrabban elıforduló küszöbértékre hívtuk fel a figyelmet. Speciális értékek. Vannak olyan meteorológiai jellemzıértékek is, amelyek elsısorban növénytermesztési szempontból jelentısek. Ilyen a hımérsékleti összeg, amely azt szeretné kifejezni, hogy a hımérséklet intenzitásával és tartamával egyszerre hat, a nappali középhımérséklet, amely a fotoszintézis intenzitását befolyásolja, az éjszakai középhımérséklet, amely a sötétben végbemenı légzés intenzitására van hatással, a napi hımérsékleti amplitudó, amely a nettó szerves anyag képzıdéssel mutat összefüggést, az evapotranszspiráció, amely a csupasz talaj és a növényzet együttes párolgását fejezi ki stb. Mivel ezek az agrometeorológiai értékek szorosan kapcsolódnak valamilyen növényi tulajdonsághoz vagy életfolyamathoz, szélsı értékeik még fokozottabb jelentıségőek. Kockázati tényezık. Mezıgazdasági szempontból azért kell a szélsı értékeknek kiemelt jelentıséget tulajdonítani, mert a növények általában a legnagyobb gyakorisággal elıforduló középérték körüli viszonyokhoz alkalamazkodnak, ezért az azoktól eltérı értékekre, különösen, ha nagy az eltérés, kedvezıtlen következményekkel reagálnak. Ezért amikor a haszonnövények termesztésérıl van szó, akkor az extrém jelenségek a várt bevétel elmaradása következtében vagy a védekezési költségek miatt gazdasági szempontból kockázati tényezıt is jelenthetnek. Az éghajlatváltozás lehetısége Éghajlatváltozásról akkor beszélhetünk, ha az éghajlati elemek ingadozásának tartományai vagy a magasabb vagy az alacsonyobb értékek irányába észrevehetı módon eltolódnak és ez az állapot hosszabb idıszakon át fennmarad. Az éghajlatváltozást nagyon nehéz definiálni, s nehéz megkülönböztetni az éghajlatingadozástól. Elıfordulhat, hogy az ingadozás tartománya jelentısen eltolódik a magasabb értékek irányában, s ott hosszabb ideig fennmarad. Ezt önmagában éghajlatváltozásnak lehet tekinteni. Azonban nem lehet kizárni, hogy egy hosszabb idıszak elteltével az ingadozás intervalluma az alacsonyabb tartományokba helyezıdik át. Ez esetben a két egymásutáni idıszakot együtt figyelembe véve ismét csak éghajlatingadozásról beszélhetünk. A jelenlegi mérések szerint a Földre áramló energia mennyisége nem változik. Változik azonban a légkörben lévı üvegházhatású gázok mennyisége, valamint a légköri aeroszol koncentráció. Az üvegházhatású gázok hosszú élettartamúak. Ha egyszer a légkörbe kerülnek, akkor ott maradnak évtizedekig vagy esetleg évszázadokig. Ez azt jelenti, hogy ha a kibocsátásuk változatlan vagy növekvı intenzitással folytatódik, akkor a légköri koncentrációjuk is hosszú ideig növekszik még az elkövetkezı idıkben és a Föld 12

15 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA melegebbé válik. De még a csökkenı mértékő kibocsátás esetén is számolni kell hosszabb idejő légköri tartózkodásukkal. Ez arra hívja fel a figyelmet, hogy hamarosan tennünk kell valamit annak érdekében, hogy megkezdjük a kibocsátás csökkentését. Az aeroszolok hamarabb kihullanak a légkörbıl. Velük ezért rövidebb ideig kell számolni, azonban szem elıtt kell tartani, hogy az üvegházhatású gázokkal együtt mindig kerül szilárd anyag is a levegıbe. Szerepük kettıs. Egyrészt visszaverik a beérkezı sugárzás egy részét, másrészt mint a felhıképzıdés nélkülözhetetlen anyagai, segítik a felhık kialakulását, amelyek a beérkezı sugárzást ugyan erıteljesen visszaverik, de a földi kisugárzást nem engedik távozni, ezért hozzájárulnak az üvegházhatás növeléséhez. A légkör összetételének változása tehát hatással van a besugárzási és kisugárzási viszonyok alakulására. Az üvegházhatás fizikai törvényeken alapszik. Ezért joggal feltételezhetı, hogy az üvegházhatású gázok légköri koncentrációjának a növekedése a Föld középhımérsékletének emelkedéséhez vezet. Vizsgáljuk meg elıször azt, hogy ha a légkörben nem lennének üvegházhatású gázok, hogyan alakulna a Föld középhımérséklete. Aztán azt elemezzük, hogy az ipari forradalom kezdete óta hogyan alakult a légköri szén-dioxid koncentráció és hogyan a Föld középhımérséklete. A Föld egyensúlyi hımérséklete az üvegházhatású gázok jelenléte nélkül. Tételezzük fel, hogy a légkör alapvetıen kétatomos nitrogén és oxigén molekulákból áll, tehát üvegházhatású gázokat nem tartalmaz. Ezek a molekulák nemcsak a rövidhullámú sugárzás, de a látható fény tartománya és a hosszúhullámú sugárzás szempontjából is átlátszóak. Elıször ebben az esetben kell meghatározni a Föld középhımérsékletét, amelyet Hartmann (1994) gondolatmenete alapján mutatunk be. Egy test egyensúlyi hımérséklete esetén annyi energiát sugároz ki, amennyi energiát elnyel, vagyis Napsugárzásból elnyelt energia = Kisugárzott energia ábra. A Földre érkezı napsugárzás 13

16 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA Elıször adjuk meg a napsugárzásból elnyelt energia mennyiségét. Ehhez szükség van a közepes naptávolság esetén a napsugárzásra merılegesen elhelyezett 1 m 2 felületre érkezı energiamennyiség (napállandó = S 0 ) ismeretére. Ez a mennyiség ismert, mert méréssel és számítással egyaránt meghatározható. A bolygóra érkezı energiamennyiség meghatározásához ismerni kell a bolygó napsugárzás által megvilágított területét. Ez tulajdonképpen annak az árnyékterület -nek a nagyságával adható meg, amelyet a Föld a Napból érkezı sugárnyalábban létrehoz ( ábra). Ez tulajdonképpen a Föld átmérıjének megfelelı nagyságú kör területe (r 2 π). A Földet körülvevı légkör mérete olyan kicsi, hogy azt az árnyékterület szempontjából nem vesszük figyelembe. A planetáris albedónak (α) megfelelı sugárzásvisszaverıdést kell még figyelembe venni, s így Napsugárzásból elnyelt energia = S 0 (1- α) r 2 π Ezután a kisugárzott energia mennyiségét kell meghatározni. Egy fekete test által egységnyi felületen (1 m 2 ) kisugárzott energia mennyiség: σt 4. A kisugárzás a Föld teljes felületén (4r 2 π) történik, mivel a felmelegedett felszín a megvilágított és a sötét területeken egyaránt kisugároz. Vagyis Kisugárzott energia = 4r 2 π σt 4 A két energiamennyiséget egymással egyenlıvé téve, az egyenlet mindkét oldalát 4r 2 π-vel osztva azt kapjuk, hogy S 0 4 (1 α) = σt 4 Ebbıl a kisugárzó felszín hımérséklete meghatározható. Az összefüggésbe helyettesítsük be a Houghton (2004) által megadott értékeket. Elıször a napállandó értékét (S 0 =1370 W m 2 ) adjuk meg. A visszavert sugárzás (albedo) meghatározásánál abból indulunk ki, hogy a tisztán nitrogénbıl és oxigénbıl álló légkör molekulái a sugárzásnak csak egy kis részét, mintegy 6%-át verik vissza a bolygóközi térbe, a földfelszínrıl és az óceánok felszínérıl pedig körülbelül a sugárzás 10%-a verıdik vissza. A tisztán nitrogénbıl és oxigénbıl álló légkörön áthaladó sugárzást tehát hozzávetılegesen 16% (α=0,16) visszaverıdésbıl származó veszteség éri. A Stefan-Boltzman állandó értéke: 5, W m -2 K -4. Ezeket az értékeket az elızı egyenletbe behelyettesítve és T-re megoldva kapjuk, hogy T = 4 S 0 4 (1 α) σ = (1 0,16) 4 8 5,67 10 = 267 o K 6 o C Amennyiben tehát a Föld légkörét csupán nitrogén és oxigén alkotná, s nem tartalmazna üvegházhatású gázokat, akkor nem lenne képes visszatartani a Föld 14

17 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA felszínérıl történı infravörös hıkisugárzást a Föld-légkör rendszer egyensúlyi hımérséklete -6 fok lenne. Mivel ebben a gondolat-kísérletben a légkör sugárzást nem nyel el és nem bocsát ki, egyedüli hıforgalma a felszínnel való hıcsere lenne. (A gondolat-kísérlet hibája, hogy -6 fokon az óceánok is befagynának, így az albedójuk nagyobb lenne 10%-nál.) A tényleges Föld-légkör rendszer esetében az albedó 30%, így annak egyensúlyi hımérséklete -18 fok, ez 33 fokkal hidegebb a felszínen mért átlagos hımérsékletnél, vagyis ennyi a jelenlegi üvegházhatás mértéke (Varga-Haszonits et al. 2004). A földfelszín középhımérséklete a légkör jelenlegi összetétele mellett. A Földön a hımérsékletet számos helyen mérik. A rendelkezésre álló mérıhelyek átlagértéke adja a földfelszíni középhımérsékletet, amely a jelenlegi számítások szerint megközelítıleg 15 fok ábra. Az üvegházhatású gázok koncentrációja az elmúlt 1000 évben (IPCC 2001) Ha a Wien törvény alapján kívánjuk meghatározni a kisugárzó test hımérsékletét, akkor meg kell adnunk azt a hullámhosszat, amelyen az adott test a legintenzívebben sugároz ki, ami a földfelszín esetében 10 mikron. Tehát 2880 T = λ MAX 2880 = = o K = 15 o C 15

18 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA Mint korábban említettük a Föld felszínének középhımérséklete tisztán nitrogénbıl és oxigénbıl álló légkört feltételezve -18 fok lenne, mivel azonban a légkör jelenlegi összetételében üvegházhatású gázokat is tartalmaz, a középhımérséklete +15 fok. Emiatt az üvegházhatás jelenleg is érvényesül, s a Föld felszínének középhımérsékletét 33 fokkal magasabban tartja, s ezzel a jelenlegi viszonyokat kedvezıvé tette az élet számára. Az üvegházhatású gázok légköri koncentrációja. A Grönlandi és Antarktiszi jégtakaró egymás alatti rétegeibe bezárt levegı elemzése alapján kimutatható, hogy az üvegházhatású gázok koncentrációja a légkörben az elmúlt 1000 év elsı nyolc évszázadában alig változott, majd amint az ábrán látható a légköri koncentrációjuk növekedése a 19. század közepétıl felerısödött. Ez az ábra két dologra hívja fel a figyelmet. Az egyik, hogy a légkörben az üvegházhatású gázok mennyisége növekszik. A másik, hogy a növekedés kezdete lényegében egybeesik sz iparosodás kezdetével, amikor megindult az üvegházhatású gázok levegıbe bocsátása, vagyis ez az éghajlatot befolyásoló hatás emberi eredető. Emelkedik a Föld középhımérséklete. A Föld felszínének középhımérséklete a 19. század közepétıl fokozatosan emelkedett egészen az 1940-es évek elejéig. Ezután egy enyhén csökkenı szakasz következett, amelyet az 1980-as évektıl meredek emelkedés követett ( ábra) ábra. A Föld középhımérsékletének alakulása az elmúlt 140 évben (IPCC 2001) Az ábra jó egyezést mutat az üvegházhatású gázok emelkedésével, ami azt jelenti, hogy a kettı között szoros kapcsolat feltételezhetı. Az üvegházhatású gázok antropogén eredető növekedése tehát hatással van a Föld középhımérsékletének alakulására. Az emberiség történetében ez az elsı eset, amikor arra utaló jelenséggel találkozunk, hogy az emberi tevékenység hatással lehet az éghajlatra. A földtörténeti idık éghajlatainak tanulmányozása azt mutatja, hogy az éghajlat állandóan változásban lévı rendszer. A földtörténeti korok éghajlatváltozásai azonban természetes okok következményei voltak. Ezenkívül ezekben a korokban a 16

19 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA változás üteme sem volt olyan gyors, mint az üvegházhatású gázok növekedése következtében a globális éghajlati modellek által prognosztizált változások várható üteme. Az ábrából látható tehát, hogy a Föld középhımérséklete az elmúlt 140 évben az 1940 és 1970 közötti enyhén csökkenı hımérséklető idıszakot leszámítva fokozatosan emelkedett. A sztratoszféra aló rétegeinek hımérséklete csökken. A sztratoszférában az üvegházhatású gázok növekedése nagyobb sugárzásveszteséget okoz, s emiatt csökken a sztaroszféra hımérséklete. A sztratoszférában lévı ózon csökkenése miatt csökken az ultraibolya sugárzás elnyelése és ez ugyancsak a melegedést mérsékli a sztratoszférában.ez a két folyamat együtt eredményezi a sztratoszféra hőlését. Angell (1986) kimutatta, hogy az évszázad utolsó negyedében a sztratoszféra rétege (9 és 16 km magasban a földfelszín felett) és az alsó sztratoszféra (16 és 20 km között) lehőlt és ez növekvı magassággal nagyobb ütemő hımérséklet-változást (hımérsékleti gradienst) eredményezett. Az alsó sztratoszféra lehőlése nagyobb volt a déli féltekén, mint az északi féltekén. A rádiószonda és a mőhold mérések adatai szerint a középsı sztratoszférára (30 km) is jelentıs lehőlési trend mutatható ki az északi félteke közepes és magas szélességein. Az éghajlatváltozás kialakulása és hatásai Az antropogén jellegő éghajlatváltozás kialakulásának és hatásainak komplex áttekintését láthatjuk az ábrán. Induljunk ki az ábra jobb alsó sarkában lévı társadalmi-gazdasági fejlıdést reprezentáló négyszögbıl. Nyilvánvaló, hogy a gazdasági növekedéssel, a technika fejlıdésével, az ipar egyre több üvegházhatású gázt és aeroszolt juttat a légkörbe. Ez a gáz- és aeroszolkibocsátás növeli a légkörben az üvegházhatású gázok és az aeroszolok mennyiségét, s ezzel befolyást gyakorol a légkörbe érkezı rövidhullámú és a földfelszínrıl távozó hosszúhullámú sugárzásra. Ennek következménye az éghajlatváltozás, ami hımérsékletemelkedéssel, tengerszintemelkedéssel, a csapadékmennyiség megváltozásával, aszályok és belvizek fokozott elıfordulásával járhat együtt. Az éghajlatnak ez a változása hatással lesz a természetes ökoszisztémákra, az agroökoszisztémákra és az emberi társadalomra. Ezekhez a megváltozott viszonyokhoz az élıvilágnak alkalmazkodnia kell. A folyamat irányát az óramutató járásával megegyezı irányú nyilak jelzik. A társadalmi-gazdasági tevékenység természetesen közvetlenül is hatással lehet a természeti rendszerekre (pl. az erdıirtással, a biodiverzitás befolyásolásával, a földhasználat módjával) és az emberi társadalomra (pl. városi hıszigetek kialakulása), ezt érzékelteti az óramutató járásával ellentétes irányú (felfelé mutató) nyíl. 17

20 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA ábra. Az antropogén éghajlatváltozás kialakulásának okai és a természeti és társadalmi környezetre gyakorolt hatása (Houghton 2004) Az ábrán az is látható, hogy az egyes nyilakon a befolyásolhatóság lehetısége is fel van tüntetve. Az elıidézı okok esetében a befolyásolást a mérséklés jelenti, a hatások tekintetében pedig az alkalmazkodás. A mérséklés egyik lehetséges módja az energiával való takarékosság. Elınyben részesítenek olyan módszereket, amelyek kevesebb energia elfogyasztásával azonos hatásfokot eredményeznek (ilyen pl. a gépkocsiknál az azonos sebesség melletti kisebb benzinfogyasztás). Ide sorolható az erdıirtás csökkentése is, mert a nagyobb erdıségek több szén-dioxidot képesek kivonni a légkörbıl. Ugyanezen okból jelentıs az új erdık telepítésének ösztönzése és támogatása is. Hosszabb távon természetesen az lenne a megoldás, hogy olyan energiaforrásokat vegyünk igénybe, amelyeknek használata nem jár aeroszolok és üvegházhatású gázok kibocsátásával. Ilyen energiaforrásoknak tekinthetık a napenergia, a vízenergia, a szélenergia, a geotermikus energia, az atomenergia (mely iránt viszont sokak ellenérzéssel viseltetnek) és a biomasszából illetve az árapály jelenség kihasználásából származó energia. Azoknak a módszereknek a kidolgozása azonban, amelyek lehetıvé teszik ezeknek az energiaforrásoknak a gazdaságos felhasználását, még sok idıt és munkát igényel. Az emberi tevékenység következtében kialakuló éghajlatváltozás hatással lesz mind a természeti környezetre, mind pedig a társadalomra. Fontos, hogy ezekhez a hatásokhoz mind a természeti környezet rendszerei, mind pedig az emberi társadalom minél rugalmasabban alkalmazkodjon. A természetes ökoszisztémák közül az egyéves növények alkalmazkodnak hamarabb az új viszonyokhoz, míg a hosszabb élettartamú fák csak nehezebben. A rendszer komplex jellege miatt maga az éghajlatváltozás is összetett formában jelentkezik, de a növények termésére és elterjedésére gyakorolt hatása szempontjából leggyakrabban a növekvı szén-dioxid tartalmat és az emelkedı hımérsékletet emelik ki. Sok esetben a hımérsékletemelkedés termésre gyakorolt befolyását kedvezınek tartják, 18

21 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA ugyanakkor a termelési kockázat növekedése is várható az éghajlati szélsıségek (aszály, vízbıség és hımérsékleti extrém értékek) gyakoribb elıfordulása miatt. A szén-dioxid rövidtávú hatása közvetlenül és a fotoszintézisen keresztül érvényesül, hosszabb távon közvetett módon a környezeti stressz enyhítését okozza (Tuba 2005). A növényi adaptációt elsısorban az új körülményekhez jobban alkalmazkodó egyedek szaporodása, másrészt a kedvezı természeti viszonyok irányában történı földrajzi elterjedés fogja jellemezni. Az agroökoszisztémák esetében pedig az új viszonyoknak megfelelı új fajták és agrotechnika alkalmazására lesz szükség. Az elıvigyázatosság elve azt mondja ki, hogy ahol súlyos vagy visszafordíthatatlan kár fenyeget, a teljes tudományosság hiánya nem használható fel indokolásként a környezetromlást megakadályozó intézkedések elhalasztására (Láng 2005). Az éghajlatváltozás felismerésének problémái Az éghajlatváltozás lehetısége tehát az elmondott okok következtében fenáll. Láttuk, hogy az éghajlatváltozást kiváltó okok és a Föld középhımérsékletének emelkedése is változás irányában mutat. Tudjuk azonban, hogy az éghajlat természetes ingadozása következtében is létrejöhetnek az egyes elemek évenkénti ingadozásában emelkedı és süllyedı tendenciák. Ezért az a kérdés, hogy a meglévı tendenciákat csupán egy éghajlatingadozás részének tekintjük vagy már egy elkezdıdött éghajlatváltozás jeleként fogjuk-e fel. A bizonytalanságot okozó problémák. Ezek olyan problémák, amelyek miatt mégsem állíthatjuk határozottan, hogy felmelegedési folyamat kezdıdött el? A Föld középhımérsékletének meghatározásával kapcsolatos problémák. Két dolgot szoktak megemlíteni. Az egyik a meghatározáshoz felhasznált állomásszám, a másik a Föld felszínén az állomások elhelyezkedése. A Föld középhımérsékletét és annak ingadozásait 1860 óta változó számú meteorológiai állomás adataiból számították. Az állomások száma az 1860-as években kevesebb volt, mint 100. Ez az állomásszám 1960-ra 1700-ra növekedett, azóta azonban csökken. A különbözı idıszakokban meghatározott hımérsékleti értékek tehát különbözı számú állomás alapján történtek. Az állomások túlnyomó többsége a szárazföldön található, míg a Föld felületének csak 30%-a szárazföld, 70%-a pedig tenger. A Föld középhımérsékletének meghatározása emiatt nem pontos. A Föld középhımérsékletének évenkénti ingadozásai. A Föld középhımérsékletének sokévi átlag körüli ingadozása egyes kutatók szerint nem haladja meg a véletlenszerő ingadozás mértékét. Ezért ennek alapján nem állítható, hogy a felmelegedési folyamat elkezdıdött. A légkör-óceán kölcsönhatás nem ismeretes kellı mélységben. A légkör és az óceánok közötti kölcsönhatásnak számos olyan mozzanata van, mint az óceánoknak a szén-dioxid körforgalmában játszott szerepe, az óceánok hıátadást késleltetı szerepe vagy a tengeráramlások éghajlatot befolyásoló szerepe, amelyek még nem ismeretesek teljes mértékben. A légkör-óceán kölcsönhatás mélyebb elemzése 19

22 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA szükséges tehát ahhoz, hogy az éghajlat jövıbeli alakulásáról pontosabb képet alakíthassunk ki. A légköri aeroszolok szerepe. Felmerül annak a lehetısége is, hogy a különbözı utakon a légkörbe kerülı szilárd részecskék (az aeroszolok) mennyisége kompenzálja vagy legalábbis csökkenti a felmelegedés mértékét, mivel ezek a részecskék szórják és visszaverik a sugárzást, s ezzel hőtıhatást fejtenek ki. A felhızet szerepe. A felhızet pedig bizonytalan mértékő kettıs hatást fejt ki. Egyrészt a légkör vízgız tartalmának kicsapódásából keletkezı felhızet erıteljesen visszaveri a a Napból érkezı sugárzást s ezzel csökkenti a felmelegedést, másrészt a földi kisugárzást elnyeli és visszasugározza, ezzel viszont a felmelegedési folyamatot erısíti. Az elmondottak miatt nem lehet tehát határozottan azt állítani, hogy a Föld középhımérsékletének az emelkedése csupán a természetes éghajlatingadozás része, sem azt, hogy egy kezdıdı éghajlatváltozásról van szó. Az éghajlatváltozás következményei Az antropogén jellegő éghajlatváltozás hatása többféle formában is hatást fog gyakorolni a növénytermelésre. Ez a hatás természetesen lehet kedvezı is, kedvezıtlen is. Az üvegházhatású gázok légköri koncentráció növekedése. Az ipari termelés kezdete óta egyre több üvegházhatású gáz kerül a légkörbe. A növénytermelés szempontjából a szén-dioxidnak van kiemelt jelentısége, mivel a növények a szerves anyag termeléséhez szükséges szén-dioxidot közvetlenül a légkörbıl veszik fel. Ha magasabb a légkör szén-dioxid tartalma, akkor intenzívebb lesz a növények szén-dioxid felvétele, több szerves anyag termelıdik és nagyobb mennyiségő gazdasági termés alakul ki. Ezt az üvegházakban végzett kísérletek is igazolják, de a szabad területeken is hasonló eredményeket kaptak a kutatók (Wittwer 1995). Ritkábban, bizonyos növényeknél vannak olyan eredmények is, melyek nem támasztják alá ezt a pozitív hatást (Helyes et al. 2005). Ugyanakkor a szén-dioxid tartalom növekedésének közvetett következményei is vannak, például Antal (2001) szerint mérsékli az öntözıvíz-igényt. Hazánkban végzett kísérletek azt mutatták, hogy a megnövekedett szén-dioxid koncentráció fotoszintézisra gyakorolt hatását a megnövekedett sztómaellenállás alaposan leronthatja (Anda 2005). Mindezek arra hívják fel a figyelmet, hogy bár a légköri szén-dioxid koncentráció növekedése a terméshozamok szempontjából általában kedvezı lehet, azonban nem szabad elhanyagolni a többi egymáshoz kapcsolódó meteorológiai elem komplex hatását sem. A Föld középhımérsékletének emelkedése. A fizikából ismert okok miatt az üvegházhatású gázok hatására a Föld középhımérséklete emelkedik. Hazánkban a 20. századi évi középhımérsékletek párhuzamosan változnak a Föld középhımérsékletével. Az üvegházhatású gázok légköri koncentrációjának 20

23 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA emelkedése következtében tehát valószínőnek látszik, hogy hazánkban is a hımérséklet emelkedése várható. Az agroökoszisztémák nem a Föld középhımérsékletére, hanem a közvetlen környezetük hımérsékletének változásaira reagálnak. Hazánkban a 20. század folyamán az egyes helyeken az évi középhımérsékletek 7,4 fok (Nyíregyháza, 1940) és 12,9 fok (Pécs, 1934) között változtak, vagyis elég széles sávban ingadoztak, s ez lehetıséget adott az alkalmazkodással kapcsolatos tapasztalatszerzésre is. Ugyanakkor nem szabad azt gondolni, hogy a jelenlegi éghajlati viszonyok minden tekintetben optimálisak, s ezért az tılük való eltérés feltétlenül kedvezıtlen. Lehetséges, hogy 1-2 fokos hımérséklet-emelkedés bizonyos körülmények között még kedvezıbb is lehet a növénytermelés szempontjából (elsısorban olyan növények esetében, amelyek termesztésük északi határán vannak). Arra is fel kell hívni a figyelmet, hogy mint már korábban is említettük a növénytermelés szempontjából fontosabb az éghajlati változékonyság, mint a középértékek alakulása (Katz és Brown 1992). A szélsı értékek elıfordulási gyakoriságának növekedése pedig inkább okozhat problémát a növénytermelésben. A különbözı irányú szélsı értékek (fagyok, magas hımérsékleti stressz) kedvezıtlen hatása közismert. A légkör vízgıztartalmának várható növekedése. A hımérséklet emelkedésével növekszik a különbözı felszínekrıl történı párolgás és a légkör párabefogadóképessége is, ezért magasabb lesz a légkörben a vízgız mennyisége. Az emelkedı mozgásokkal a magasabb, hővösebb rétegekbe jutó vízgız kicsapódik, felhızet keletkezik, s várhatóan növekszik a csapadék mennyisége. Ugyanakkor a megnövekedett felhızet a beérkezı rövidhullámú napsugárzásnak jelentıs részét visszaveri, ezért a felmelegedés gyengül. A földfelszínrıl történı kisugárzást pedig a vízgız elnyeli, ezért egyúttal a felmelegedést is segíti. Abban az esetben pedig, ha nincs megfelelı vízutánpótlása a párolgásnak, akkor egy idı után száradási folyamat indul meg. A lehetséges társadalmi reagálások A társadalomnak mindenképpen reagálnia kell a légkörben felhalmozódó üvegházhatású gázok okozta változásokra. A reagálás elkerülhetetlen, mert a mezıgazdaság termeli meg az emberiség létéhez elengedhetetlenül szükséges élelmiszer mennyiségét. Ez a termelés a szabad ég alatt történik, s ki van téve az éghajlat hatásának, s ha az éghajlat változik, változik az élelmiszertermelésre gyakorolt hatása is. Az élelmiszert pedig biztosítani kell az egyre növekvı létszámú emberiség számára. A társadalom kétféle formában tud befolyást gyakorolni a kialkult helyzetre. Az egyik lehetıség az üvegházhatású gázok kibocsátásának mérséklése, a másik a megváltozott éghajlati viszonyokhoz való alkalmazkodás. Az üvegházhatású gázok kibocsátásának mérséklése. E korlátozást szintén két formában lehet megoldani. Az egyik a szennyezés mennyiségének valamilyen formában történı csökkentése, a másik új, megújuló energiaforrások használata. 21

24 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA A kibocsátás mennyiségének mérséklése. Az egyik legalapvetıbb lehetıség a fosszilis tüzelıanyagok elégetésének visszafogása olyan módon, hogy változatlan hatékonyság mellett csökken az elfogyasztott üzemanyag mennyisége. Új, megújuló energiaforrások használata. Ennél lényegesen hatékonyabb megoldás lenne, ha a fosszilis tüzelıanyagok elégetését sikerülne megújuló energiaforrásokkal (napenergia, geotermikus energia, bioenergia stb.) felváltani. Mindkét esetben számolni kell azonban azzal, hogy az üvegházhatású gázoknak hosszú a légkörben való tartózkodási ideje, ezért hatásuk csökkenı mértékő kibocsátás vagy más energiaforrásokra való váltás után is egy ideig még fennmarad. A megváltozott éghajlati viszonyokhoz való alkalmazkodás. Az éghajlati viszonyok megváltozása szükségessé tesz a hozzájuk való alkalmazkodást. A növénytermelés területén három kiemelkedı lehetıség adódik erre. (1) Új fajták kinemesítése. Olyan fajtákra van szükség, amelyeknek a hidegtőrése, a melegtőrése és a szárazságtőrése széles intervallumot ölel át. Az elmúlt évtizedekben az ilyen fajták kinemesítése tette lehetıvé, hogy egy adott termıhelyen nagyobb hozamokat érjenek el, s hogy egyes növények termesztése olyan helyen is lehetséges legyen, ahol addig arra nem volt lehetıség. Ezt az utat kell folytatni, figyelembe véve az éghajlati viszonyokban bekövetkezett változásokat. (2) Új fajták alkalmazása a köztermesztében. Ki kell választani azokat a fajtákat, amelyek a megváltozott körülményekhez a legjobban képesek alkalmazkodni. Ha pedig a változások olyan méretőek lesznek, hogy az adott területen más növényfajok termesztésére kell áttérni, kiválasztásuk alapjának abban az esetben is a megváltozott viszonyokhoz való minél jobb alkalmazkodóképességnek kell lennie. (3) A megváltozott viszonyokhoz illeszkedı agrotechnika alkalmazása. A kialakult viszonyokhoz a szántóföldi munkák (vetési idıpont megválasztása, öntözés stb.) végzési idıpontjainak és módjainak megválasztásával, a tápanyag-utánpótlás és a növényvédelem módszereinek helyes megválasztásával is lehet alkalmazkodni. Jolánkai (2005) szerint a gazdálkodók szintjén számos biológiai, termesztési és technológiai fejlesztést lenne célszerő elvégezni. Kiemeli az éghajlati viszonyokhoz jobban alkalmazkodó, stressztőrı fajták kinemesítését és alkalmazását, a vízmegırzı és talajvédı mővelési módszerek alkalmazását, valamint a mindenkori természeti adottságoknak megfelelı munkagépek alkalmazását. Irodalom Anda A. (2005):A klímaváltozás hazai mezıgazdasági következményei. AGRO- 21 Füzetek, 41: oldal. Angell, J.K. (1986): Annual and seasonal global temperature changes in the troposzphere and low stratosphere, US Department of Agriculture. Monthly Weather Review 114: oldal. Antal E. (2001): A növényi vízellátottság hazai kérdıjelei a jövı évtizedekben a globális éghajlatváltozás tükrében. Berényi Dénes jubileumi ülés, Debrecen oldal. 22

25 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER VÁLTOZÉKONYSÁGA Hartmann, D.L. (1994): Global Physical Climatology. Academic Press, New York, 411 oldal. Helyes L., Tuba Z., Balogh J., Réti K. (2005): Production ecophysiology of Hungarian green pepper under elevated air CO2 concentration. Journal of Crop Improvement. 13 (1-2): oldal. Houghton, J. (2004): Global Warming. The Complete Briefing. Third Edition, Cambridge University Press, Cambridge, 351 oldal. IPCC (2001): Climate Change 2001: The Scientific Basis. Cambridge University Press, Cambridge. Jolánkai M. (2005): A klímaváltozás növénytermelési hatásai. AGRO-21 Füzetek, 41: oldal. Katz, R.W., Brown, B.G. (1992): Extreme events in a changing climate: variability is more important than averages. Climate Change, 21: oldal. Láng I. 2005: Klímaváltozás és várható hatásai. AGRO-21 Füzetek, 41: 3-6. oldal. Schneider S.H.., Londer R. (1984): The Coevaluation of Climate and Life. Sierra Club Books, San Francisco. Tuba Z. (2005): Is the long-term elevated air CO2 environment beneficial for plants, crops and vegetation? Journal of Crop Improvement. 13 (1-2): 1-6. oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs. (2004): Az éghajlati változékonyság és az extrém jelenségek agroklimatológiai elemzése. Monocopy Kft., Mosonmagyaróvár, 264 oldal. Wittwer, S.H. (1995): Food, Climate, and Carbon dioxide. The Global Environment and World Food Production. Lewis Publishers, New York, 236 oldal. 23

26 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA 1.3 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA Az éghajlat növénytermelésre gyakorolt hatásának tanulmányozásához abból kell kiindulni, hogy az éghajlati rendszer az adott területre jellemzı éghajlati viszonyokon keresztül fejti ki a hatását ( ábra). Mindenekelıtt azt kell megvizsgálni, hogy az adott termıhelyen (1) milyenek az éghajlati viszonyok, (2) milyen változékonyságot mutatnak és (3) hogyan hatnak a növényekre ábra Az éghajlati változékonyság hatása az agroökoszisztémára Az éghajlati viszonyok Az egyes éghajlati elemek mérése és megfigyelése és ezen elemek által kialakított éghajlati viszonyok tanulmányozása már a 18. században megkezdıdött, a 19. század közepétıl pedig intenzíven folyik az európai kontinensen, így hazánkban is. A leghosszabb megfigyelési sorok ezért meghaladják a 200 évet, 100 évnél hosszabb sorok pedig számos megfigyelıhelyen rendelkezésre állnak. Mégis azt kell mondanunk, hogy ezek a éves adatsorok nem nyújtanak elégséges alapot ahhoz, hogy az éghajlati viszonyok idıbeli és térbeli alakulásának a törvényszerőségeit olyan mélységig megismerhessük, amelynek alapján az éghajlati viszonyokban bekövetkezı változások elırejelezhetık lennének. 24

27 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA Ezért az éghajlati viszonyok jövıbeli alakulását illetıen kénytelenek vagyunk a lehetséges éghajlati jövıképek minél szélesebb körő felmérésére hagyatkozni, s egy lehetséges éghajlatváltozásra a lehetséges jövıkép-változatok (szcenáriók) ismerete alapján felkészülni. Abból indulhatunk ki, hogy ha - az éghajlat nem változik, akkor a jelenlegi viszonyokkal számolhatunk a jövıben is, - ha változik, akkor az lehet folyamatos vagy ugrásszerő. A folyamatos változásokat a lehetséges jövıképek bizonyos valószínőséggel várható változatai (szcenáriók) alapján határozzuk meg. Ennek alapján a lehetséges éghajlati jövıképek segítségével felmérhetjük azok növénytermelésre gyakorolt hatását is (Varga-Haszonits 2003). Éghajlati viszonyok jellemzése. A meteorológiai elemek a levegınek mint gáznak az állapotát jellemzı tulajdonságok. Ha a levegı egy adott tulajdonságát csak rövidebb idıszakra jellemezzük, akkor idıjárási elemrıl, ha ugyanazt a tulajdonságot hosszabb idıszakra vonatkozóan jellemezzük, akkor éghajlati elemrıl beszélünk. Ha egy adott pillanatban vagy egy rövidebb idıszak alatt a légkör állapotát az egymáshoz kapcsolódó meteorológiai elemek együttesével jellemezzük, akkor ezeket idıjárási viszonyoknak nevezzük. Ha az egymáshoz kapcsolódó elemek együttesével a légkör állapotát hosszabb idıszakra vonatkozóan jellemezzük, akkor éghajlati viszonyokról van szó (Varga-Haszonits 2004a). Egy adott idıszak éghajlati viszonyai. Az éghajlati rendszer mőködésének eredményeként az éghajlati elemeknek egy sajátos együttese (rendszere) alakul ki, amelyet éghajlati viszonyoknak nevezünk. Mivel az éghajlati viszonyokat 30 éves idıszakra szokták meghatározni, hatásukat is az adott több évtizedes értékeik alapján vizsgálhatjuk. Célszerő ezt a vizsgálatot úgy végezni, hogy a hangsúly a változékonyság elemzésén legyen. Az éghajlati elemek jelentıs hatást gyakorolnak a növények termesztésére, mert a napsugárzás, a hımérséklet és víz a növények életjelenségeit befolyásoló legfontosabb környezeti tényezık. Az adott területre jellemzı éghajlati viszonyok és adott agrotechnikai módszerek (hibridek, mőtrágya-mennyiség és növényvédelmi módszerek) alkalmazása mellett kialakuló terméshozamoktól jelentıs eltérések lehetnek azokban az években, amikor az éghajlati viszonyok kedvezıbbé válnak és azokban az években, amikor kedvezıtlenebbé válnak. A kedvezıtlen viszonyok olyan mértékben romolhatnak, hogy egy-egy évben igen kis mennyiségő gazdasági termés jöhet létre, vagy esetleg terméskiesés következik be. Ha feltételezzük, hogy az éghajlat a jövıben nem változik jelentısen, akkor a hatásvizsgálatok eredményei a jövıben is érvényesnek tekinthetık. Az éghajlati jövıkép. Az éghajlat jövıbeli alakulásának elırejelzése jelenleg még nem megoldott feladat. Tekintettel a feladat bonyolultságára, megoldása a közeli jövıben nem is várható. Napjainkban az éghajlat egy adott jelenlegi állapota ismereteink szerint meghatározott valószínőséggel különbözı jövıbeli állapotokba mehet át. Hogy abból melyik realizálódik az a kindulási idıszakban nem adható meg egyértelmően. Ezért az éghajlat várható, jövıbeli alakulását forgatókönyvek, szcenáriók segítségével adják meg. A forgatókönyv az éghajlat egy 25

28 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA lehetséges jövıbeli állapotát írja le vagy statisztikai paraméterek vagy szimulációs modellek segítségével. Az éghajlatváltozási szcenáriót úgy lehet definiálni, mint az éghajlati viszonyok változásának egy valószínő kombinációját, amelyet a lehetséges hatások tesztelésére és a rájuk történı reagálások értékelésére lehet használni. Az éghajlatváltozás szcenáriói jelentik az elsı lépést az éghajlatváltozás hatásának becslésében. Az éghajlatváltozási szcenáriókat fel lehet használni arra is, hogy meghatározzuk az éghajlatváltozás szempontjából mennyire sebezhetı a mezıgazdaság (vagy bármely más gazdasági-társadalmi szektor), hogy felismerjük azokat a küszöbértékeket, amelyeknél a hatás negatívvá vagy nagyon súlyossá válik. Arra is felhasználhatók, hogy ugyanabban a régióban összehasonlítsák a különbözı gazdasági-társadalmi szektorok sebezhetıségét vagy pedig a hasonló szektorok sebezhetıségét a különbözı régiókban. Emiatt az éghajlatváltozási szcenáriókat, hogy hasznosak legyenek, regionális skálán kell alkalmazni (Kellogg és Zhao 1988). Amíg létezik egy tudományos konszenzus abban, hogy az üvegházhatású gázok megnövekedett koncentrációja valószínőleg emelni fogja a globális hımérsékletet (a globális csapadékmennyiség növekedésével és a tengerszint emelkedésével együtt), nincs konszenzus abban, hogy milyen gyorsan és mennyire változik meg az éghajlat, hogy a különbözı régiók milyen változásokat tapasztalhatnak, vagy hogy az éghajlati elemek (valamint középértékeik) ingadozásai mennyire fognak változni. Azért, hogy megbirkózzunk ezekkel a bizonytalanságokkal, különbözı éghajlatváltozási szcenáriókat fejlesztettek ki a területi hatások elemzésére. Ezek a szcenáriók az éghajlati elemek önkényesen feltételezett változásain, a megelızı idıszakokban elıfordult felmelegedési analógiákon, valamint az általános cirkulációs modellek (GCM) és a regionális éghajlati modellek szimulációján alapszanak. Egy hatástanulmány tervezése gyakran magába foglal néhány olyan szcenáriót, amelyek a globális éghajlatváltozással kapcsolatos ismereteink adott idıszakra vonatkozó állapotát tükrözik. Mivel az idıszakra vonatkozó ismereteink közismerten nem teljesek és bizonytalanságokkal vannak tele, kívánatos, hogy a szcenáriók a lehetséges éghajlati viszonyok széles skáláját fogják át. Több szcenárió elemzésével a potenciális reagálások relatív nagyságát és irányát meg lehet becsülni. Tanulmányokat lehet készíteni egy, több vagy sok alternatív szcenárió segítségével. Mindazonáltal nehéz, ha nem lehetetlen a különbözı éghajlati szcenáriók bármelyikének meghatározott valószínőséget tulajdonítani az üvegházhatású gázok és a troposzférikus aeroszolok jövıbeli kibácsátásának és az éghajlati rendszer ezen kibocsátásokra történı potenciális reagálásának a bizonytalansága miatt. Emiatt azok a hatástanulmányok, amelyek az éghajlatváltozási szcenáriókon alapszanak nem adnak tényleges elırejelzést, inkább a hipotetikus lehetıségeket írják le. Mindenesetre ezek hasznosak annyiban, hogy a kritikus biofizikai és társadalmigazdasági rendszerek számára megadják a változások irányát és relatív nagyságát, valamint az éghajlatra érzékeny folyamatok lehetséges kritikus küszöbértékeit. Ezeknek az eszközöknek a segítségével a kutatók és az erıforrások menedzserei képesek olyan gyakorlati feladatokat megoldani, amelyek segítik ıket a jövıbeli viszonyok elırelátásában és elı tudnak készíteni ezekhez a viszonyhoz rugalmasan alkalmazkodó eljárásokat. 26

29 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA Logikailag feltételezhetı változások. Folyamatos változást feltételezve az egyes meteorológiai elemek értékeinek meghatározott nagyságú (pl. 1 fokos, 2 fokos stb.) vagy meghatározott arányú (pl. 5%-os, 10%-os stb.) emelkedését vagy csökkenését tételezzük fel. S azt vizsgáljuk, ha ilyen jellegő változás bekövetkezne, az milyen hatással lenne a mezıgazdasági termelés tárgyaira (növények, állatok) és folyamataira (növekedés, fejlıdés, produktivitás). A statisztikai jellemzık megváltozása. Az éghajlati viszonyok megváltozásának többféle módja lehetséges. Közülük a három alapvetı formát az ábrán mutatjuk be. Az ábrán található legfelsı változat a középérték eltolódását jelenti valamilyen irányban, mégpedig anélkül, hogy a szórás változna. A középsı változatban a szórás változik, miközben a középérték változatlan marad. Végül a legalsó változatban mind a középérték, mind a szórás megváltozik. Bármelyik változási forma is következne be, a növényekre gyakorolt hatás tekintetében is módosulással lehet számolni. Felmerül az a kérdés, hogy e változatok közül melyik az, amely a hatás szempontjából a legjelentısebb ábra. Az éghajlati viszonyok változásának lehetséges módjai (IPCC 2001) Az összefüggés-vizsgálatok eredményeinek számításba vétele. Az éghajlati elemek és a növények növekedése, fejlıdése és produktivitása között statisztikailag 27

30 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA igazolt összefüggéseket lehet megállapítani. Ha feltételezzük, hogy bár az egyes éghajlati elemek értékei az adott helyen változnak, de a növényekre gyakorolt hatásukat kifejezı összefüggések jellege nem, akkor a változó viszonyok között is következtetni tudunk a hatás jellegére és nagyságára. A hatások lineáris és nem-lineáris jellege. Az éghajlati elemek és a növények életjelenségei közötti kapcsolatok lehetnek lineáris jellegőek és lehetnek nemlineárisak. A lineáris hatások esetében várható, hogy az éghalati elem egységnyi változására a növény valamely tulajdonságának ugyanakkora megváltoztatásával reagál. Ha a hatás nem lineáris, akkor a növényi tulajdonság megváltozása egy éghajlati elem értékének egységnyi megváltozásakor különbözı értékintervallumokban különbözı nagyságú lehet. A kérdéssel már számos kutató foglalkozott, s voltak olyan kutatók is, akik úgy találták, hogy mezıgazdasági szempontból a változékonyságnak talán nagyobb szerepe van, mint akár magának a változásnak (Abelson 1992, Kane et al. 1992, Katz és Brown 1992, Wittwer 1995). Analógiás következtetésre alapozott változások. A rendelkezésre álló éves éghajlati adatsorokból a múltban bekövetkezett, s a jelenlegi viszonyoktól valamilyen mértékben vagy arányban eltérı viszonyokat választunk ki. S azt várjuk, hogy ha a jövıben ilyen viszonyok következnének be, akkor az általuk kiváltott hatás is hasonló lenne ahhoz, mint amit a múltban tapasztaltunk. Hazánkban pl. az évi középhımérséklet 1-2 fokos emelkedése esetén az 1943 és 1953 közötti meleg idıszak jelenthet analógiát. Ennek tanulmányozása adhat alapot a felmelegedés okozta hatások megítélésére. Más esetben feltételezik, hogy az éghajlatváltozás a növények elterjedési területének eltolódásával jár, s ezért területi analógiákat keresnek. Európa déli részétıl észak felé haladva, azaz a hımérséklet csökkenésével a gyomfajok száma jelentısen csökken. Míg olaszországi gabonavetésekben 160 fölötti gyomfajt felvételeztek, addig a másfél fokkal hővösebb északi (svéd) területeken feleannyi, 80 alatti faj fordult elı (Glemnitz et al. 2000). Kiterjedtebb, különbözı földhasználati módokat vizsgáló kutatások (Radics et al. 2004) hasonló tendenciát mutattak; a kontinens északi területein a délen talált 400 körüli gyomfajnak csak a harmada volt megtalálható. A kutatók felvetik, hogy egy másfél fokosra becsült felmelegedés hasonló hatással lehet a gyomösszetételre, ugyanakkor azt sem felejtve el, hogy a mővelés módja szintén jelentısen hathat: extenzív mővelés mellett %-kal nagyobb fajgazdagság volt megfigyelhetı, mint integrált mővelésnél. Pinke és Pál (2005) szintén kiemelik, hogy a klímaváltozás hatását nem szabad a többi ökológiai és agrotechnikai tényezı, legfıképpen az intenzív termesztési módszerek figyelembevétele nélkül szemlélni. Éghajlati modellekre alapozott változások. Az éghajlati modellek az alapvetı mozgásegyenletekre épülve, valamint a légkör és a különbözı környezeti rendszerek közötti összefüggéseket figyelembe véve írják le az éghajlat egyik állapotból a másikba történı átmenetét. Ezt kétféle formában teszik. Az egyik esetben a jelen állapotból egy jövıbeli állapotba való átmenetet folyamatosan számítják (tranziens modellek). 28

31 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA A másik esetben egy éghajlatot befolyásoló tényezı valamilyen jövıbeli állapotát feltételezik (pl. a szén-dioxid tartalom megduplázódása) és meghatározzák a hozzátartozó viszonyokat (egyensúlyi modellek). Az ugrásszerő változások figyelembe vétele nem lehetséges. Ha ilyen változások egyáltalán elıfordulnak, elsısorban a természeti katasztrófák (pl. egy esetleges meteor becsapódás, vulkánkitörés) következményeiként várhatók. Az éghajlati hatások formái A Napból a földfelszínre érkezı energia mennyisége, valamint a földfelszínrıl történı kisugárzás erıssége a változó légköri összetevık függvénye. Az ilyen módon szabályozott energia mennyisége erıs befolyással van az egyes légköri elemek alakulására és a légkörben lejátszódó folyamatokra. Ezek együttesen alakítják ki a légkör pillanatnyi állapotát, az idıjárást és a hosszabb idıszakra meghatározott állapotát, az éghajlatot. Ezért sokszor nem is légköri erıforrásokról, hanem vele egyenértékően éghajlati erıforrásokról szoktak beszélni (Varga- Haszonits 2004b). Az éghajlat, mint természeti adottság. Hazánk egyik legfontosabb természeti erıforrása az éghajlat. Az éghajlat szerepe a mezıgazdasági termelésben azért különösen jelentıs, mert a növénytermesztés a szabad ég alatt folyik, vagyis mindig meghatározott környezeti, köztük meteorológiai viszonyok között végezhetı. Ezekhez a viszonyokhoz, területi sajátosságaikhoz a mezıgazdasági termelésnek alkalmazkodni kell. Így az éghajlat a szabad ég alatt folyó növénytermesztésnek feltételrendszere, amely megszabja, hogy egy adott helyen milyen növények termeszthetık, s azt is, hogy az év melyik idıszakában. Mivel a növények termesztése a szabadban történik, azt mondhatjuk, hogy egy adott termıhely éghajlata a növénytermesztés elsıdleges feltételrendszerét képezi. Mivel az éghajlat az egyik legkevésbé befolyásolható környezeti rendszer, elsıdleges feladatunk alkalmazkodni hozzá. Ehhez pedig mindenekelıtt meg kell ismernünk, hogy az adott termıhelyen milyen éghajlati viszonyok uralkodnak, továbbá meg kell ismernünk azt a hatásmechanizmust, amelyen keresztül az éghajlat a növények életét befolyásolni képes. Az éghajlat, mint kockázati tényezı. A mezıgazdasági termelés sajátossága, hogy a megfelelı idıben, kellıen elıkészített magágyba vetett és gondosan nevelt növények sem biztos, hogy termést hoznak, vagy esetleg hoznak termést, de csak lecsökkentett mennyiségben. Egyes légköri tényezık ugyanis meghatározott intenzitási szintet elérve (fagy, szárazság, vihar stb.) a termést jelentıs mértékben károsíthatják, vagy teljesen el is pusztíthatják. Ezért bizonyos légköri jelenségek a mezıgazdasági termelés olyan káros tényezıi közé tartoznak, amelyek egyúttal a termelés alapvetı kockázati tényezıit is jelentik. Az adott termıhelyen a növények a leggyakrabban elıforduló viszonyokhoz alkalmazkodnak. Ezért a kutatók egy jelentıs része úgy látja, hogy a növényekre a ritkán elıforduló és/vagy szélsıséges jelenségek sokszor nagyobb hatással vannak, mint a gyakran elıforduló viszonyok változása. Az extrém jelenségek jelentıs károkat okozhatnak a növények termelésében, sıt gyakran a növények teljes 29

32 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA pusztulását is okozhatják, ezért az extrém jelenségek vizsgálatára is nagy gondot kell fordítani. Az éghajlat, mint hatótényezı-rendszer. A termeléshez energia és nyersanyag szükséges. A növénytermelés az energiát és a nyersanyagot is a környezetétıl kapja. A szerves anyag termeléséhez szükséges energiát a napsugárzás biztosítja, a szerves anyagok képzéséhez szükséges szervetlen anyagok: a szén-dioxid és a víz, a légkörbıl kerülnek a növényekhez, de ugyanígy a légzéshez nélkülözhetetlen oxigén vagy a növények tápanyagellátása szempontjából fontos nitrogén is. Emiatt a légkört a növénytermesztés erıforrásának tekinthetjük. A légkör egy olyan közeg, amely állandó változásban van. Ugyanazok a hatótényezıi évente más-más intenzitással és/vagy tartammal jelennek meg. Ezek a légkörben lejátszódó változások azután befolyással vannak a növényekben lejátszódó folyamatokra. Hol gyorsítják, hol lassítják a növények életét meghatározó biokémiai folyamatokat. Ennek megfelelıen alakul a növények növekedése és fejlıdése, s végsı soron a produktivitásuk is. Ez okozza az évrıl-évre történı termésingadozásokat. Az éghajlat, mint a környezete által befolyásolt rendszer. A 21. század népességi és technikai viszonyait figyelembe véve, mindenkor szem elıtt kell tartani, hogy az egyes emberi tevékenységek jelentıs befolyással vannak a környezetünkre. Különösen vonatkozik ez az ipari termelésre, de a környezetbefolyásoló emberi tevékenységek közé sorolható a mezıgazdasági termelés is. A legismertebb ilyen mezıgazdasági tevékenységek: - az erdıírtás, amely csökkenti a szén-dioxid elnyelését végzı zöld növényzetet, - a mocsarak lecsapolása, mert csökkenti a párolgást és növeli az albedót, - az öntözés, mert növeli a párolgást és csökkenti az albedót és - azok a tevékenységek (szántás, ásványi eredető trágyák használata, tarlótüzek, erdıtüzek stb.), amelyek a levegıbe szilárd részecskéket vagy üvegházhatású gázokat juttatnak. Az emberi tevékenység éghajlat-befolyásoló hatása területi méretben a hatás intenzitásától függıen globális, regionális és lokális szinten szokott jelentkezni. A fenti felsorolásban trópusi erdık nagy mérető irtása jelenti a globális szintet, míg a többi tényezı inkább csak regionális vagy helyi szinten hat. Éghajlati potenciál. Az adott növény termesztése szempontjából optimális környezeti-éghajlati viszonyok között elérhetı maximális terméshozamot tekinthetjük lehetséges éghajlati potenciálnak, az adott környezeti-éghajlati viszonyok közötti maximális terméshozamot pedig tényleges éghajlati potenciálnak. A vegetációs periódusok évenként változó meteorológiai viszonyai jelentıs mértékben befolyásolják a terméshozamokat. Ezért a termésstabilitás alapvetıen a meteorológiai tényezık függvénye. A mindenkori terméshozamok és az éghajlati potenciál közötti különbség lényegében megmutatja, hogy az adott termıterület környezeti (meteorológiai) viszonyainak további kihasználásában milyen lehetıségek rejlenek. 30

33 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA Az éghajlatra ható mezıgazdasági tevékenységek A mezıgazdasági termelés is egyike azoknak a tevékenységeknek, amelyek hatással vannak az éghajlatra. Az emberi tevékenység éghajlat-befolyásoló hatása, a hatás intenzitásától függıen területi méret szempontjából három szinten szokott jelentkezni, mégpedig lokális, regionális és globális szinten. A mezıgazdásági tevékenység befolyása elsısorban lokális és regionális szinten jelentkezik, de bizonyos esetekben globális szinten is figyelembe kell venni. A mezıgazdasági tevékenység éghajlatra gyakorolt hatása amint már korábban is bemutattuk alapvetıen a következıkkel kapcsolatban figyelhetı meg: - az erdıirtás és a mezıgazdasági terület kiterjesztése, - az ásványi trágyák használata, - a melioráció és az öntözés alkalmazása és - a légkör összetételét befolyásoló tevékenységek végzése. Erdıirtás és a szántóterület kiterjesztése. Távérzékeléssel kapott adatokra épülı statisztikai becslések szerint a Földön az erdık által borított terület nagysága km 2. Ez hozzávetılegesen 10%-a az egész Föld felszínének és 33%-a a szárazföldek felszínének. A vegetáció által asszimilált szén-dioxid 42%-a az erdıkre esik. A mezıgazdasági célokat szolgáló erdıirtás, erdıtüzek, fakivágások és vegetáció-égetés miatt csökken a légköri CO 2 elnyelése, s emiatt növekszik a légkör szén-dioxid tartalma. A vegetációtól megtisztított területeket rendszerint mezıgazdasági célokra hasznosítják, ezért felszántják. A mővelés alá vont talajok pedig a talaj-humusz oxidációja miatt fokozatosan vesztik el szén-dioxid tartalmukat, amely szintén a légköri szén-dioxid mennyiségét növeli. Ez évente jelentıs mennyiséget tehet ki, bár becsült értékei szerzınként eltéréseket mutatnak. Egyes szerzık szerint az erdık kiirtása és a szántóföldek növelése következtében eddig már tonna szén-dioxid halmozódott fel a légkörben, s ez évente további tonnával növekszik. Más szerzık becslése szerint viszont az évi növekedés elérheti a tonnát. A légkör szén-dioxid tartalmának növekedése az "üvegházhatás" néven ismert jelenség felerısödéséhez vezethet, ami fokozatos hımérsékletemelkedést idézhet elı. Az erdıirtás és a szántóföldek kiterjesztésének másik következménye a felszín sugárzásvisszaverı képességének, az albedónak a változása. Egyes adatok arra engednek következtetni, hogy az elmúlt 6000 év alatt az északi féltekén 0,138-ról 0,157-re növekedett az albedó, a déli féltekén pedig 0,141-rıl 0,154-re. Ez a növekedés valószínőleg a felszíni globális hımérséklet 0,13 fokos csökkenéséhez vezetett. Numerikus kisérletek azt mutatják, hogy a visszaverı képesség 10%-os változása a felszínen, az átlagos globális hımérséklet megközelítıleg 1 fokos változását eredményezheti. Egyes modellkísérletek szerint ha a szántóterület évente 1%-kal nıne, és az albedó ezzel párhuzamosan a csernozjom talajnak megfelelı 0,07-rıl a mővelt területekre jellemzı 0,25-re emelkedne, akkor a Föld hımérséklete 1 fokkal csökkenne. Az utóbbi 200 év alatt a Földön a mezıgazdasági terület nagysága km 2 -rıl km 2 -re nıtt. Ez a növekedés azonban csak 5-10%-a a szárazföldek teljes területének és mindössze 1,5-3,0%-a a Föld egész felszínének. Ennek következtében az 31

34 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA albedóban és a párolgásban (hımérsékletben) bekövetkezett változások az északi féltekén legfeljebb csak regionális éghajlatmódosuláshoz vezethettek. Az erdıirtás és a szántóterület növekedése (talajmővelés) tehát egyrészt növeli a légkör CO 2 tartalmát, s emiatt intenzívebb fotoszintézissel és emelkedı hımérséklettel lehet számolni. Másrészt növekszik az albedó is, ennek pedig a nagyobb sugárzásvisszaverı képesség miatt hımérsékletcsökkenés lehet a következménye. Ásványi eredető trágyák használata. A világszerte alkalmazott nitrogéntartalmú mőtrágyák mennyisége eléri az évi 36 millió tonnát. Használatuk következtében nitrogéntartalmú vegyületek kerülnek a légkörbe, amelyek növelik a légkörben az üvegházhatású gázok mennyiségét. Ugyanakkor emiatt a sztratoszférában lévı ózonkoncentráció is csökkenhet. Így a Napból érkezı ultraibolya sugárzás nagyobb mennyiségben éri el a földfelszínt, ami kedvezıtlen az éghajlatra. Melioráció és öntözés. A melioráció területén legjelentısebb tevékenység: a mocsarak lecsapolása, a fásítás stb. és végeredményben maga az öntözés. Ez utóbbit azonban fontossága miatt kiemelten szokás kezelni. Az említett emberi tevékenységek elsısorban a párolgási viszonyokat képesek befolyásolni. A mocsarak lecsapolása csökkenti a szabad vízfelszínt, s ezzel csökkenti a párolgáshoz rendelkezésre álló vízmennyiséget, s emiatt csökken a párolgás is. Ugyanakkor a lecsapolt területen megnövekszik az albedó, ami csökkenti a hımérsékletet és így a párolgást is. A világ mezıgazdasági területeinek mintegy 17%-án folyik öntözéses gazdálkodás. Az öntözés megnöveli a talajok nedvességtartalmát, s ezért párolgás-növelı hatású. Ezt a hatást azonban regionális méretekben már nagyon nehéz kimutatni. Például egy nagyobb öntözött terület felett 10 m magasságban vagy egy víztárolótól 1 km távolságban már alig van észrevehetı hatás. Az Egyesült Államokban azonban sikerült kimutatni nagyobb csapadékmennyiséget az öntözött területek szomszédságában június, július és augusztus hónapokban, az öntözés idején, míg április, május és szeptember hónapokban, amikor nem öntöztek nem volt kimutatható eltérés. A légkör összetételét befolyásoló tevékenységek. A légkörbe kerülı anyagok jelentıs része természetes forrásokból (vulkánok, tengerek, sivatagok stb.) és ipari termelésbıl származik. Ezenkívül azonban a mezıgazdasági tevékenységek során is kerül szennyezı anyag a légkörbe. Ilyenek például a fosszilis tüzelıanyagok, amelyeknek elégetése következtében jelentıs mennyiségő CO 2 kerül a légkörbe, a biomassza égetés (a véletlenül vagy szándékosan elıidézett sztyeppe- és erdıtüzek, a tarlómaradványok elégetése stb.), amikor CO 2 és szilárd részecskék kerülnek a légkörbe, a szőzföldek feltörése, amikor a szántás következtében a talajból CO 2 kerül a levegıbe, a trágyák bomlása, amelynek során metán keletkezik, az árasztásos rizstermelés, amelynek során ugyancsak metán keletkezik. A modern intenzív mezıgazdaságban lényegesen több energiára van szükség, mint amennyit a hagyományos mezıgazdaság igényelt, hiszen fosszilis tüzelıanyagok elégetése szükséges a szántóföldön végzett munkákhoz (pl. talajmővelés, aratás), a különbözı szállításokhoz (pl. betakarítás) és a szemszárításhoz. A fosszilis 32

35 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER NÖVÉNYEKRE GYAKOROLT HATÁSA tüzelıanyagok és a biomassza maradványok elégetése során jelentıs mennyiségő szennyezıanyag kerül a levegıbe. Az egyes tényezık által okozott légköri szennyezıanyag-gyarapodás nagyságát külön-külön nehéz megítélni. Hozzávetılegesen az összes szennyezıanyagnak mintegy 10%-át teszi ki a mezıgazdasági tevékenységbıl származó rész. Ezek az anyagok egyrészt az üvegházhatást erısítik, másrészt a légkörbe került szilárd részecskék a formájuktól és átmérıjük nagyságától függıen verik vissza, vagy szórják szét a Napból érkezı sugárzást, a levegıben lévı víz kicsapódásához pedig kondenzációs magokként szolgálnak. Irodalom Abelson, P.H. (1992): Agriculture and Climate Change. Science, 247: 9. oldal. Glemnitz, M., Czimber Gy., Radics L., Hoffmann, J. (2000): Weed flora composition along a north-south cimate gradient in Europe. Acta Agronomica Óváriensis. 42 (2): oldal. IPCC (2001): The Scientific Basis. J.T. Houghton, Y. Ding, D.J. Griggs, M. Noguer, P.J. van der Linden, X. Dai, K. Maskell, C.A. Johnson eds. Intergovernemental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge. Kane, S.J., Reilly, J., Tobey, J. (1992): An Imperial Study of Economic Effects of Climate Change on World Agriculture. Climate Change, 21: oldal. Katz, R.W., Brown, B.G. (1992): Extreme events in a changing climate. Variability is more important than averages. Climate Change, 21: oldal. Kellogg, W.W., Zhao, Z.C. (1988): Sensitivity of soil moisture to doubling of carbon dioxide in climate model experiments. I. North America. Journal of Climate, I: oldal. Pinke Gy., Pál R. (2005): Gyomnövényeink eredete, termıhelye és védelme. Alexandra Kiadó, Pécs. 232 oldal. Radics L., Glemnitz, M., Hoffmann, J., Czimber Gy. (2004): Composition of weed floras in different agricultural management systems within a north-south European cimatic gradient. Acta Agronomica Óváriensis. 46 (2): oldal. Varga-Haszonits Z. (2003): Az éghajlat mezıgazdasági hatásának elemzése, éghajlati szcenáriók. Agro-21 Füzetek, 31. szám, oldal. Varga-Haszonits Z. (2004a): Az éghajlatváltozás és a mezıgazdasági termelés közötti kapcsolat elemzésének elvi-módszertani alapjai. Acta Agronomica Ováriensis. Vol. 46, No. 2, oldal. Varga-Haszonits Z. (2004b): A légköri erıforrások mezıgazdasági jelentısége. Agro-21 Füzetek, 35. szám, oldal. Wittwer, S.H. (1995): Food, Climate and Carbon Dioxide. The Global Environment and World Food Production. Lewis Publisher, New York, 236 oldal. 33

36 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT 1.4 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT ELEMZÉSE Lényegében háromféle módszert szoktak alkalmazni annak felderítésére, hogy a növények hogyan reagálnak az éghajlati elemek változásaira. Ezek a következık (Gates 1980): 1. A földtörténeti korok éghajlati hatásainak az elemzése. Ennek segítségével azt vizsgálják, hogy a földtörténeti korok éghajlati viszonyai és azok változásai milyen módon befolyásolták a növények életét és alkalmazkodóképességét. A földtörténeti korokban folyamatosan ingadozó és változó éghajlati viszonyok közepette létezı és átalakuló növényzet tanulmányozása számos olyan ismeret megszerzésére ad lehetıséget, amely a jelenkori éghajlati viszonyok között már nem lenne megismerhetı. 2. A nagykiterjedéső növénytársulásokra gyakorolt éghajlati hatások elemzése. Ennek a módszernek a segítségével a növényi élıközösségek viselkedése és a makrometeorológiai viszonyok közötti kapcsolatot elemzik. Földi méretekben az egyes éghajlati övek és a biomok közötti kapcsolat elemzésétıl a növényállományoknak a kisebb térségek meteorológiai viszonyaihoz való alkalmazkodásáig sikeresen alkalmazható ez a módszer. 3. Az egyes növényállományokra gyakorolt éghajlati hatások elemzése. Ezt a módszert alkalmazva azt vizsgálják, hogy milyen kölcsönhatások vannak az egyes növények és a közvetlen környezet meteorológiai viszonyai között. A fiziológiai megfigyelések és kísérletek segítségével nagyon fontos tények ismerhetık meg mind az egyes növények, mind pedig az ökoszisztémák életére vonatkozóan. Ez a módszer különösen a meteorológiai viszonyokban évrıl-évre tapasztalható különbségek és a növényi produktivitás közötti kapcsolat felderítésében hatékony. A földtörténeti korok éghajlatváltozásainak hatásai A földtörténeti korok éghajlatváltozásaiból sokat lehet tanulni. Meg kell értenünk, hogy miért változtak az éghajlatok a múltban és miért fognak változni a jövıben. Szerencsére ma már rendelkezünk olyan általános cirkulációs modellekkel, amelyekkel a múlt éghajlatai modellezhetık és értelmezhetık. A hımérséklet megközelítı meghatározása. A hımérı feltalálása után a hımérséklet mérése folyamatosan egyre pontosabb lett, a mőholdas mérések pedig lehetıvé tették, hogy olyan területeken is, ahol kevés a felszíni mérés, folyamatosan mérjék a hımérsékletet. Ahhoz azonban, hogy a mőszeres mérések elıtti korok hımérsékletét fel lehessen deríteni, meg kell bízni különbözı közelítı módszerekben. A fák évgyőrőinek az évenkénti gyarapodása, a tavakban évente képzıdött üledék, a jégben található izotópok összefüggésbe hozhatók a modern mőszeres hımérsékleti mérésekkel, s ezáltal a hımérsékleti megfigyelések kiterjeszthetık visszamenıleg a múltba évekre, mert ezek a megfigyelések az évi középhımérsékletre valamilyen utalást tartalmaznak. Ezen túlmenıen, de még ezen az idıkereten belül is, a tavak 34

37 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT üledékében található pollen-koncentráció, a talajban található megkövült szervezetek, üledék vagy sziklák, valamint az óceán üledékeiben található oxigén izotópok felhasználhatók arra, hogy a hımérsékleti megfigyeléseket néhány százezer vagy akár néhány millió évre visszamenıleg kiterjesszük. Ezek a megfigyelések tehát hımérsékleti utalásokat tartalmaznak évtizedekre, évszázadokra vagy hosszabb idıszakokra. A kövületekben található bizonyos flóra és fauna kapcsolódások is hasznosak lehetnek a paleoklíma rekonstruálására. Sok szervezet, a mikrobáktól a nagy emlısökig és a planktonoktól az erdei fákig jól definiálható éghajlati igényekkel rendelkeznek, amelynek alapján kideríthetı a klíma,a melyben éltek. Izotópos hımérséklet-meghatározások. Az izotópos hımérsékleti meghatározások rövid története mindenképpen érdekes dolog. A Nobel-díjas Harold Urey a zürichi Technische Hochschule professzora fedezte fel a nehéz hidrogént (deutérium). Kimutatta, hogy egy elem izotópja bár ugyanúgy viselkedik kémiailag, mint az elem, a tömegük különbözı, ezért a fizikai folyamatokban különbözıképpen hatnak. A víz (H 2 O) molekulák három oxigén izotópot tartalmazhatnak (atomtömegük 16, 17 és 18), s így három különbözı módon párolognak. A könnyő izotópos vízmolekulák gyorsabban el fognak párologni, mint a nehezebb izotópos vízmolekulák. Ezért egy idı után a víz gazdagabb lesz a ritkább és nehezebb izotópokban. Az óceánok, amelyek hosszabb ideig ki vannak téve ennek a párolgási elkülönülésnek kissé gazdagabbak lesznek nehéz vízben, mint például a friss esıvíz Az elmúlt 1000 év éghajlatának változásai. Az olyan meteorológiai elemek, mint a hımérséklet, a csapadék, légnedvesség, szél stb., amelyeket az utóbbi hozzávetılegesen 200 évben már mérünk, a korábbi idıszakokban nem voltak mérhetık. Természetesen, az említett 200 évben is minél távolabbra megyünk vissza, annál ritkábbak a mérések és annál inkább kétségeink támadnak a mőszerek elhelyezésének megfelelı sőrőségét illetıen is. Ezenkívül 200 évvel ezelıtt a hımérık sem voltak megfelelıen kalibrálva és megfelelıen kihelyezve. Ugyanakkor számos naplóíró és író készített meteorológiai feljegyzéseket különbözı idıszakokban. Ezenkívül is számos olyan forrás van, amelybıl idıjárási és éghajlati információkat lehet összerakni. Közvetett információkat szolgáltatnak a jégtömbökbe zárt levegıbuborékok, a fák évgyőrői, a tavak üledékei, a gleccserek kiterjedése és visszahúzódása, a növényi pollen-maradványok eloszlásai, s ezek felhasználhatók az éghajlat történetének rekonstruálására. Ilyen közvetlen és közvetett forrásokból lehetett összeállítani a Kelet-Európa évi középhımérsékleteinek alakulását az elmúlt 1000 esztendıre ( ábra). Ez az ábra lehetıvé teszi a 11. és 14. század között egy viszonylag meleg idıszak, a Középkori meleg idıszak, s egy viszonylag hővös idıszak a 15. és 19. század között kialakult úgynevezett Kis jégkorszak azonosítását. Ez a hımérsékleti eloszlás az északi félteke jelentıs részére érvényes. Látható az ábrán a 20. századi jelentıs hımérséklet-emelkedés. A 20. században is az 1990-es évek tekinthetık az északi féltekén a vzsgált 1000 év legmelegebb idıszakának, az 1998-as év pedig a vizsgált 1000 év legmelegebb évének. 35

38 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT ábra. Az elmúlt 1000 évi középhımérsékletei az Kelet Európában (Climate and Food 1976 módosított változata) Bár az 1000 és 1900 közötti évek hımérsékletének változásaira nincsen tudományosan megalapozott magyarázat, az nyilvánvaló, hogy az üvegházhatású gázok (pl. szén-dioxid vagy metán) nem okozhatták a változásokat. Az 1800-as évek elıtt a légkör összetétele viszonylag stabil volt, a légköri szén-dioxid koncentráció 3%-nál is kisebb mértékben ingadozott. Valószínőleg a vulkánkitörések és a Nap által kibocsátott energiamennyiségben jelentkezı ingadozások bizonyos esetekben magyarázatul szolgálhatnak (Houghton 2004). A Középkori meleg idıszak egyik jellemzıje volt, hogy ebben az idıszakban az Atlanti-óceán észak része jobban hajózható volt, s a vikingek telepeket létesítettek Grönlandon, amelyet ık neveztek el Greenland-nek, azaz zöld országnak, mert állataik számára megfelelı legelıket találtak ott. A 14. század közepétıl azonban az éghajlat hidegebbre fordult, elkezdıdött a Kis jégkorszak - nak nevezett idıszak és a viking telepek elpusztultak. A földtörténeti korok éghajlatváltozásának tanulságai. Az éghajlat és az élet szoros kapcsolatban vannak egymással. Az Ipari Forradalom elıtti idıszakban az éghajlatváltozás az emberi idıkeretek figyelembe vételével lassan ment végbe. Az 5 fok nagyságrendő természetes változások több tízezer év évek során következtek be, tehát elég lassan ahhoz, hogy az állatok és a növények fokozatosan kedvezıbb éghajlati viszonyok közé vándoroljanak. A növény és állatfajoknak az interglaciálisokban (a jégkorszakok közötti idıszakokban) a magasabb szélességek felé történı vándorlása, a jégkorszakokban pedig az alacsonyabb szélességek felé vándorlása jól dokumentált jelenség. A globális éghajlati rendszerben fellépı kis zavarok is gyors és drámai változásokhoz vezethetnek a globális vagy regionális éghajlatok szintjén, és ezek egyes fajok kihalását eredményezhetik. Becslések szerint a valaha élt összes fajnak ma már 95%-a kihalt. A fajok kihalásának jelentıs része éghajlatváltozáshoz 36

39 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT kapcsolódott. Példaként lehet megemlíteni azt az elméletet, amely szerint 65 millió évvel ezelıtt egy meteor becsapódása és az általa elıidézett porfelhı, amely drámai lehőlést idézett elı, vezetett a dinoszauruszok kihalásához. A növényi pollenmaradványok azt mutatják, hogy a növényvilágban is jelentıs változások mentek végbe az éghajlat megváltozásának a hatására. Végsı következtetésként megállapíthatjuk, hogy lassú változások esetén az élıvilág képes alkalmazkodni vagy elvándorolni, de a gyors változásoknak messzemenı következményeik lehetnek, beleértve egyes fajok kihalását is. Az éghajlat és a nagykiterjedéső növénytársulások ábra. Az évi középhımérsékletek, az évi csapadékmennyiségek és a biomok (Hardy 2004) 37

40 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT A növénytársulások legnagyobb kiterjedéső, a különbözı éghajlattípusokhoz alkalmazkodva elrendezıdı egységei a biomok. Az éghajlati övek szerint elkülöníthetünk trópusi (esıerdı, szavanna, monszúnerdı) szubtrópusi (keménylombú erdı, babérlombú erdı, sivatag), mérsékelt övi (füves puszta, lombos erdı, tőlevelő erdı) és poláris övi (tundra, tajga) biomokat. Ezeknek a nagykiterjedéső növénytársulásoknak az eloszlása az évi középhımérsékletek és az évi csapadékmennyiségek alapján jól érzékeltethetı módon elkülöníthetı ( ábra). A fıbb vegetációs típusok földrajzi eloszlásának eltolódása. A nagyobb vegetációs típusok térbeli eloszlása a történeti idık folyamán markánsan megváltozott az éghajlatváltozások következtében. Az utóbbi évben például, ahogy az éghajlat melegedett, a lucfenyı-erdık Európában észak felé mozogtak s elfoglalták jelenlegi területüket Észak-Európában és Oroszországban. A vegetáció területi eloszlásában az ilyen változások lassan, ezer évek során mentek végbe. A mostani antropogén jellegő változási tendenciák esetében azonban az egyes növényfajok földrajzi eloszlásában bekövetkezı eltolódások gyorsabban mehetnek végbe. Észak-Amerikában pl. a vörös lucfenyı New Englandban 40%-os területi fedettségrıl 6%-ra csökkent 1830 és 1987 között, miközben ugyanazon idı alatt a nyarak középhımérséklete 2,2 fokkal növekedett ( ábra) ábra. A nyarak középhımérsékletének és a Picea rubens százalékos arányának változása (Hardy 2004) Az éghajlat és a növényállományok Az agroökoszisztémák felépítése. Az agroökoszisztémák nem különböznek jelentısen a természetes ökoszisztémáktól, mert magukba foglalják a természetes 38

41 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT ökoszisztémák minden alapelemét és összefüggését (Petr et al. 1985). A különbséget csupán a termelı ember és a társadalom fenntartó és szabályozó szerepe jelenti ( ábra) ábra. A légkör és az agroökoszisztéma kapcsolódása Az agroökoszisztéma lényegében négy alapvetı komponensbıl tevıdik össze (Varga-Haszonits 2002): 1. az élettelen környezet tényezıi, 2. növényi és állati szervezetek, 3. ökológiai folyamatok és 4. az ember és a társadalom. Az élettelen környezet tényezıi közé soroljuk a légköri tényezıket, a talajtényezıket, valamint a vizet, amelyek lényegében az élıhelyet, a mezıgazdasági termelés szempontjából pedig a termıhelyet alkotják. A növényi és állati szervezetek közé azok a növényi és állati közösségek tartoznak, amelyek részt vesznek az agroökoszisztéma felépítésében. Az ökológiai folyamatok azokat a folyamatokat (energiaáramlás, vízforgalom, tápanyagfelvétel, fajok közötti versengés stb.) foglalják magukba, amelyek hozzátartoznak az agroökoszisztémák mőködéséhez. Az ember és a társadalom szerepe abban nyilvánul meg, hogy az agroökoszisztémákat fenntartja és mőködésüket szabályozza. Az éghajlati hatás Az éghajlat hatása egyrészt különbözı formákban nyilvánul meg, amint az elızı fejezetben láthattuk, másrészt azonban a hatások jellege is különbözı lehet (Varga- Haszonits 2005). Az éghajlati hatás jellege. A meteorológiai tényezı és valamely növényi tulajdonság közötti összefüggés segítségével határozható meg. Ezzel kapcsolatban a hatások két fontos jellemzıjére kell felhívni a figyelmet. Az egyik, hogy a hatások 39

42 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT lehetnek lineáris és nem-lineáris jellegőek. A hatások másik fontos jellemzıje azok komplex volta. A meteorológiai tényezık és a növényi életjelenségek közötti összefüggés. A hatásvizsgálatok elsı lépése, hogy a meteorológiai tényezık és a növényi életjeleségek közötti kapcsolatot felismerjük, s lehetıleg matematikai formában határozzuk meg. Az összefüggések lineáris és nem-lineáris jellege. A hatások jelentıs része nemlineáris jellegő, ami azt jelenti, hogy a hatótényezı egységnyi megváltozása a következményeknél egységnyinél nagyobb vagy az egységnyinél kisebb változásokat idéz elı, ráadásul a változások különbözı érték tartományokban is különbözık lehetnek. Az összefüggések komplex jellege. Fontos ismételten megemlíteni azt is, hogy az egyes éghajlati elemek kölcsönösen összefüggenek egymással. Ezért egy tényezı megváltozása maga után vonja más tényezık megváltozását is. A hatáselemzés formái. Az éghajlat és a növények közötti kapcsolat elemezése nagyon fontos feladat, hiszen az emberiség mindig adott éghajlati viszonyok között termeli meg a számára szükséges élelmet. Mivel ezek a viszonyok az ember által nem szabályozhatók, a legfontosabb feladat, hogy alkalmazkodjunk hozzájuk. Ahhoz azonban, hogy alkalmazkodni tudjunk, meg kell ismernünk azokat a törvényszerőségeket, amelyeken keresztül az éghajlati rendszer a növények életét befolyásolja. A hatáselemzés módszereit két nagy csoportba lehet osztani. A legkézenfekvıbb módszer a rendelkezésre álló meteorológiai és növényi adatoknak a matematikaistatisztikai módszerekkel történı elemzése. A másik lehetıség a modellezés, ami azt jelenti, hogy az adott idıszak ismeretei alapján a hatásmechanizmus mőködését leegyszerősített formában megkíséreljük matematikai összefüggésekkel meghatározni. Az agroklimatológiában alkalmazott modelleket sokféleképpen lehet rendszerezni. Ezekkel a kérdésekkel korábban Baier (1973, 1979, 1981), Biswas (1980), Sakamoto (1981a, 1981b) és Haun (1983) foglalkozott részletesen. A hazai viszonyok közötti alkalmazások elvi-módszertani kérdéseit (Varga-Haszonits 1987) foglalta össze. Az éghajlat-növény kapcsolat modellezésének jelenlegi helyzetérıl Gates (1993), Wittwer (1995), valamint Rosenzweig és Hillel (1998) monográfiái adnak jó áttekintést. Figyelembe véve az elmondottakat az agroklimatológiai hatáselemzések a következıképpen csoportosthatók. Agroklimatológiai analízis. Ez a párhuzamos meteorológiai és növényi adatsoroknak mind az idıbeli, mind pedig a térbeli matematikai-statisztikai elemzését magába foglalja. Ebbe a témakörbe tartozik a sugárzás- és vízhasznosulás, a termésstabilitás és a terméspotenciál elemzése is (Rosenzweig és Hillel 1998). Éghajlat-növény modellek. Az éghajlat növényekre gyakorolt hatásának vizsgálatát napjainkban már többnyire modellek segítségével végzik. Ezek a modellek az éghajlat és a növények közötti kölcsönhatás jelenlegi ismeretére épülnek. Két nagy csoportra szokták osztani ıket: statisztikai modellekre és dinamikus modellekre. A statisztikai modellek elınye, hogy az éghajlat és a növény közötti statisztikai összefüggések segítségével alkalmassá tehetık a termés 40

43 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT elırejelzésére, hátrányuk viszont, hogy gyakran nem ok-okozati összefüggésekre épülnek. A dinamikus modellek elınye, hogy ok-okozati összefüggéseken alapszanak, azonban elırejelzéseik gyakran bizonytalanok. Statisztikai modellek. A regresszióanalízis segítségével meghatározott fenológiai, növekedési és terméshozamra vonatkozó összefüggéseket foglalják magukba, ezért regressziós modelleknek is szokták nevezni ıket. Ezek a modellek különösen nagy szolgálatot tesznek a fenológiai és termésmodellek kidolgozásában. Meg kell azonban említeni, hogy számos kutató (Katz 1977, Biswas 1980, Hayes al. 1982, Rosenberg 1982) kritizálta a regressziós modellek használatát, mert nincs ok-okozati megalapozottságuk, nagyon nehéz elkülöníteni a meteorológiai és nemmeteorológiai (agrotechnikai) hatásokat és azon az értéktartományon túl, amelyre meghatározták ıket, nem extrapolálhatók. Ez utóbbi problémát jelent az éghajlatváltozások hatásának elemzésénél is. Különösen alkalmasak az éghajlati ingadozások növényekre gyakorolt vizsgálatára. Az éghajlatváltozások elemzésénél a statisztikai modellekkel inkább a kisebb mérető változások elemezhetık. Dinamikus modellek. Ezek a modellek lényegében félempirikus modellek, amelyekben nagyszámú mérési adat mutatja a növényeknek az éghajlat és a talaj hatásaira történı reagálását, kiegészítve számos fiziológiai információval (Gates 1993). A modellezés során felhasznált formulák egyaránt leírják az alapvetı fizikai és fiziológiai folyamatokat, valamint a növény és a környezete közötti energia- és anyagszállítást. A napjainkig kifejlesztett éghajlat-növény modellek struktúrájában számos empirikus és ok-okozati összefüggés található. Ezeknek az összefüggéseknek az alapján képes a modell meghatározni a növény produktumát különbözı viszonyok között. Ezért szokták ezeket egyszerően szimulációs modelleknek is nevezni. Ma már minden fontosabb növényre kidolgoztak dinamikus modellt. Ezek a modellek hozzákapcsolhatók a GCM modellek által megadott kimeneti állapothoz, így adott éghajlati feltételek mellett meg lehet határozni velük a növény produktumát. A modellben szereplı változókat aszerint is meg szokták különböztetni, hogy az ember által szabályozhatók-e, vagy nem, illetve változó vagy állandó értéket képviselnek-e. Eszerint a következık változatok lehetségesek. - Külsı vagy ember által nem befolyásolható változók, amelyek elsısorban a meteorológiai változókat (sugárzás, hımérséklet, csapadék stb.) foglalják magukba. - Szabályozható, az emberi tevékenységgel összefüggı változók, amelyek alapvetıen az agrotechnikához kapcsolódó tevékenységeket (vetési idıpont, vetésmélység, sor- és tıtávolság, mőtrágyamennyiség, öntözıvízmennyiség stb. megállapítása) ölelik fel. - Rendszer paraméterek, amelyek az analitikus kifejezések állandói. Az ily módon felépített dinamikus modellek lehetıvé teszik, hogy velük meghatározzuk a növények idıbeli gyarapodását (innen van a dinamikus modell elnevezés). A naponként értékek alapján történı nyomon követés pedig lehetıséget ad a növények meteorológiai elemek iránti érzékenységének a vizsgálatára is. A dinamikus modelleket a következı feltételek mellett lehet használni: 41

44 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT 1. Feltételezzük, hogy gyomok, betegségek és rovarok nem fordulnak elı, s így nincsenek semmilyen hatással a növényre. 2. A tápanyagok korlátlan mennyiségben állnak rendelkezésre. 3. A talaj normál állapotú: nem savas, nem lúgos, nincsenek benne mérgezı elemek, s nem hiányoznak belıle a szükséges ásványi anyagok. 4. Extrém meteorológiai jelenségek (jégesı, aszály stb.) nem fordulnak elı. Irodalom Baier, W. (1973): Crop-weather analysis model: review and model development. Journal of Applied Meteorology oldal. Baier, W. (1979): Note on terminology of crop-weather models. Agricultural Meteorology, 20: oldal. Baier, W. (1983): Agroclimatic modeling: an overview. In: Agroclimatic Information for Development. Ed. D.F. Cusack, Westview Press, Boulder, oldal. Biswas, A.K. (1980): Crop-climate models: A review of stateof the art. In: J.Ausubel and K.A. Biswas eds.: Climate Contraints on Human Activities. IIASA Proceedings Ser. V. 10, Pergamon Press, Oxford, oldal. Climate and Food (1976): A Report of the Comitee on Climate and Weather Fluctuation and Agricultural Production. National Academy of Sciences, Washinhton, 212 oldal. Gates, D.M. (1980): Biophysical Ecology. Springer Verlag, New York, 611 oldal. Gates (1993): Climate Change and its Biological Consequences. Sinauer Associates Inc. Publisher, Sunderland, 280 oldal. Hardy, J.T. (2004): Climate Change. Causes, Effects and Solutions. John Wiloley &Sons Ltd. Chichester, 247 oldal. Haun J. R.. (1983): Mathematical models in agrometeorology. CAgM Report No. 14, Geneva. Hayes, J.T., O Rourke, A., Terjung, W.H., Todhunter, P.E. (1982): A feasible crop yield model for worldwide international food production. International Journal of Biometeorology, 26(3): oldal. Houghton, J. (2004): Global Warming. The Complete Briefing. Third Edition, Cambridge University Press, Cambridge, 351 oldal. Katz, R.W. (1977): Assessing the impact of climatic change on food production. Climatic Change, 1: oldal. Petr, J., Cerny, V., Hruska, L. (1985): A fıbb szántóföldi növények termésképzıdése. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest, 406 oldal. Rosenberg, N.J. (1982): The increasing CO 2 concentration in athmosphere and its implication on agricultural productivity. II: Effect through CO 2 -induced climatic change. Climate Change, 4: oldal. Rosenzweig, C., D. Hillel (1998): Climate Change and the Global Harvest. Potential Impact of the Greenhouse Effect on Agriculture. Oxford University Press, Oxford. 324 oldal. 42

45 AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS A NÖVÉNYEK KÖZÖTTI KAPCSOLAT Sakamoto, C.M. (1981a): Climate-cropregression yield model.: an appraisal. In: Application of Remote Sensing to Agricultural Production Forecasting. Ed. A. Berg, Rotterdam, oldal. Sakamoto, C.M. (1981b): The technology of crop-weather modelling. In: Food- Climate Interaction, ed. W. Bach et al. Reidel Publishing Company, London, oldal. Varga-Haszonits Z. (1987): Az idıjárás-növény modellek elvi-módszertani kérdései. Idıjárás, 91, oldal. Varga-Haszonits Z. (2002): A légkör és az agroökoszisztémák. Levegı-növénytalaj rendszer. Debreceni Egyetem Agrártudományi Centrum, Debrecen, oldal. Varga-Haszonits Z. (2005): Az éghajlati változékonyság hatása az agroökoszisztémákra. Agro-21 Füzetek, 41. szám, oldal. Wittwer, S.H. (1995): Food, Climate and Carbon Dioxide. The Global Environment and World Food Production. Lewis Publisher, New York, 236 oldal. 43

46 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI 2. AZ ÉGHAJLAT, MINT TERMÉSZETI ERİFORRÁS Az ember természeti környezetét a légkör (atmoszféra), a felszíni és felszín alatti vizek (hidroszféra), a szilárd talajfelszín (litoszféra) és az élıvilág (bioszféra) alkotják. Közülük az elsı három az élettelen természet összetevıit (abiotikus tényezık) foglalja magába, az utolsót pedig a növények, az állatok és végsı soron maga az ember (biotikus tényezık) jelentik. Ezt a természeti környezetet az ember és az emberek által alkotott társadalom szempontjából vizsgálva azt tapasztaljuk, hogy a környezet egyrészt nélkülözhetetlen életfeltételeket elégít ki, másrészt anyag- és energiaforrásul szolgál. A természeti környezet által biztosított életfeltételeket, anyag- és energiaforrásokat, amelyeket az ember a termelés egy adott szintjén szükségleteinek kielégítésére hasznosít természeti erıforrásoknak nevezzük. A légkör a Földet körülvevı légnemő burok, amelynek jelenlegi összetétele az élıvilággal szoros kapcsolatban alakult ki. A légkör és az élıvilág közötti szoros kapcsolat most is fennáll. Napjainkban is a légköri hatótényezık a legfontosabbak környezeti tényezık a növények növekedése, fejlıdése és produktivitása szempontjából. A haszonállatok élete is alapvetıen az általuk fogyasztott növényektıl függ, ezért közvetve a haszonállatok is a légköri viszonyok függvényei. Természetesen az állatok közvetlenül is érzékenyek a meteorológiai hatásokra, elsısorban a hımérsékletre és a nedvességre. Ily módon az egész élelmiszertermelés erıteljesen függ a meteorológiai viszonyoktól. A légkör állapotát hosszútávon az éghajlat jellemzi, amely megszabja, hogy egy adott helyen milyen növények, az év melyik idıszakában és milyen hatékonysággal termeszthetık. A meteorológiai viszonyok éven belüli és évek közötti ingadozásai az elsıdleges okai a terméshozamokban mutatkozó ingadozásoknak, egyes meteorológiai extrém jelenségek pedig (fagyok, aszály, jégesı stb.) a mezıgazdasági termelés alapvetı kockázati tényezıi. És ez még a magas agrotechnikai szint mellett folyó termelés esetén is igaz. Egy adott éghajlat azt is behatárolja, hogy az egyes gazdasági növényeknél milyen maximális hozamok érhetık el (éghajlati potenciál). Mindent összevetve a légkör a mezıgazdaság számára egyrészt természeti adottságot jelent, másrészt a termelés erıforrása és kockázati tényezıje. 2.1 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI Az éghajlat jellemzésére a növénytermesztési szempontból legfontosabb éghajlati elemek (napsugárzás, hımérséklet, nedvesség és szél) idı- és térbeli eloszlását fogjuk bemutatni az 1881 és 2000 közötti idıszak különbözı hoszúságú adatsorai alapján. 44

47 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI Sugárzási viszonyok Minden anyag (amelynek hımérséklete az abszolút nulla fok felett van) elektromágneses sugárzást bocsát ki magából. Ez a folyamat energiaveszteséggel jár. Ennek az energiának a térbeli terjedését nevezzük sugárzásnak. A sugárzás olyan energiaszállítási mód, amelynél nincs szükség közbeesı anyagra, a terjedés sebessége (300 km/s) pedig nagy. Ha egy másik anyag ezt a sugárzást elnyeli, akkor energiát vesz fel és felmelegszik. A Földre a Nap energiája sugárzás útján érkezik. Az egyik legfontosabb éghajlatalakító tényezı a napsugárzás, mert a légkörben lejátszódó folyamatokhoz szükséges energiát szolgáltatja. A napsugárzás energiája szolgál a talaj és a levegı felmelegítésére, a különbözı felszínekrıl a víz elpárologtatására és a növények fotoszintetizáló tevékenységéhez is ez adja a szükséges energiát. A növények által elıállított szerves anyag pedig az állatok és az ember táplálékának alapja. A napsugárzási energia felhasználását a sugárzási egyenleggel lehet leírni: Q = G + H + E + F (2.1.1) ahol Q a földfelszínre érkezett sugárzási energia mennyisége, G a talaj által elnyelt sugárzási energia, H a levegınek átadott sugárzási energia, E a párolgásra fordított energia és F pedig a fotoszintézis által hasznosított energiamennyiség. A napsugárzás szerepe tehát egyaránt meghatározó a légköri mozgások és az élıvilág számára. A napsugárzás tartama és intenzitása azonban nem állandó, hanem folyton változik. Az élıvilág mind a napsugárzás tartamára mind pedig az intenzitására érzékenyen reagál. Ezért a napsugárzásnak mind a tartamát, mind pedig az intenzitását vizsgálni kell. Napfénytartam. Azt az idıtartamot, amelynek során a közvetlen napsugárzás (a napsütés) egy adott felszínen érzékelhetı, napfénytartamnak nevezzük. Abban az esetben, ha nem lenne légkör, vagy ha a légkör ideálisan tiszta lenne és nem akadályozná, hogy a napsugarak elérjék a felszínt, akkor a közvetlen napsugárzás napkeltétıl napnyugtáig érzékelhetı lenne. A napkeltétıl napnyugtáig tartó idıszakot ezért csillagászatilag lehetséges napfénytartamnak nevezzük. A közvetlen napsugarak azonban nem érik el minden esetben a felszínt, mert a levegı magas páratartalma és a felhızet megakadályozza ıket ebben. Amikor hosszabb vagy rövidebb ideig magas a levegı páratartalma vagy felhızet borítja az eget, akkor kevesebb ideig kap közvetlen napsütést a felszín, mint amennyi a csillagászatilag lehetséges napfénytartam szerint lehetséges volna. Azt az idıszakot, amelynek folyamán a napsütés eléri a felszínt tényleges napfénytartamnak nevezzük. Ha a nap folyamán semmi nem akadályozza a közvetlen napsugárzást abban, hogy a felszínt elérje, akkor a tényleges és a csillagászatilag lehetséges napsugárzás egybeesik. Csillagászatilag lehetséges napfénytartam. A csillagászatilag lehetséges napfénytartam összege egy adott földrajzi helyen minden évben ugyanannyi óra. A különbözı földrajzi szélességen fekvı helyeken és ugyanazon helyen az éven belül azonban a Föld Nap körüli keringése és a tengelyének dılésszöge, valamint tengelykörüli forgása következtében a nappalhosszúság változik. 45

48 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI ábra. A nappalhosszúság évi menete Hazánk területén három szélességi kör fut keresztül (a 46., a 47. és a 48.). Közülük a 47. szélességi kör az ország középsı részén halad át. Ezért a 47. szélességi körhöz közel fekvı Kecskemét adatain mutatjuk be a nappalhosszúság éven belüli változását ( ábra). A legrövidebb nappalok a téli napforduló idején tapasztalhatók. Ekkor a nappalhosszúság csak kevéssel hosszabb 8 óránál. Ettıl az idıponttól kezdve a nappalok hossza fokozatosan növekszik és március 23-án a nappalok és éjszakák hossza egyaránt 12 óra. A nappalok hossza ezt követıen is növekszik egészen a nyári napfordulóig (június 22). Ekkor a nappalok hossza megközelíti a 16 órát. Ezt követıen a nappalok hossza ismét csökken, szeptember 22-én újra napéjegyenlıség van (12 óra a nappal is, s az éjszaka is). A csökkenés december 21-ig tart. A nappalhosszúság az ország egész területén hasonló évi menetet mutat, de a Kecskeméttıl északabbra fekvı területeken télen rövidebb a nappal, nyáron pedig hosszabb. A délebbre fekvı területeken viszont télen hosszabbak a nappalok, nyáron pedig rövidebbek. A különbség azonban az ország kis területe miatt mindössze tized órákban mutatható ki. Mivel a sugárzás alakulását befolyásoló tényezık az üvegházhatás növekedése miatt létrejövı éghajlatváltozás esetén nem változnak, ezért ezzel az évi menettel lehet számolni a jövıben is. Tényleges napfénytartam. Mind az idıbeli, mind pedig a térbeli eloszlása fontos a növénytermesztés szempontjából. Az idıbeli eloszlás jellemzésére elıször a napfénytartam évi összegeinek 20. századbeli ingadozásait (évek közötti változékonyságát) mutatjuk be. Az adatok 1907-tıl állnak rendelkezésre. Láthatjuk a ábrán, hogy a napfénytartam évi összegei az évszázad elsı évtizedeiben emelkedtek, majd az 1940 és 1970 közötti idıszakban csökkentek, s a század utolsó két évtizedében pedig erıteljesen 46

49 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI emelkedtek. Ez az idıbeli eloszlás, mint a késıbbiekben látni fogjuk az évi középhımérsékletek 20. századbeli eloszlásával nagyfokú hasonlóságot mutat. Egyik évrıl a másikra is jelentıs változások voltak észlelhetık, amint az ábrán látható. A 20. században három változási tendencia volt megfigyelhetı. A század elsı évtizedeiben emelkedett az évi napsütéses órák száma egészen az as évek közepéig. Innen fokozatos csökkenést lehetett megfigyelni az 1970-es évek közepéig. Ettıl kezdve ismét az emelkedés volt jellemzı a század végéig. Jól látható a ábrán, hogy a napsütésben leggazdagabb idıszak az 1920-as évek vége és az 1950-es évek eleje között található. Napsütésben szegény idıszak kettı is volt, az egyik a 20. század elsı évtizedében, a másik pedig 1970 és 1980 között. Budapest Középértéktıl vett eltérések (óra) ábra. Budapest évi napfénytartam összegeinek ingadozásai ( ) Az közötti idıszak 30 évenkénti átlagai. Hosszabb napfénytartam adatsorokkal csak Budapesten rendelkezünk. Itt 1907 óta folynak napfénytartam mérések. Azért, hogy a vizsgálatban az éghajlatkutatásban szokásos módon teljes évtizedek álljanak rendelkezésre, az közötti idıszakot elemeztük. A táblázat tartalmazza az közötti idıszak budapesti havi napfénytartam adatainak 10 év eltolódással számított 30 évi átlagait. Látható, hogy a 30 évi átlagokban is jelentıs változások lehetnek. A vizsgált idıszakban az évi összeg legkisebb 30 évi átlaga 1921 óra volt, míg a legnagyobb 2095 óra. A havi összegek 30 évi átlagai között is jelentıs különbségek lehetnek. Januárban a legkisebb és legnagyobb 30 évi átlag között 10 óra a különbség, februárban közel 20 óra, márciusban 12 órára esik vissza. Áprilisban a különbség 15 órára emelkedik, májusban pedig már újra növekszik és meghaladja a 30 órát. Májustól augusztusig a különbség mindegyik hónapban 30 óra felett van. A legnagyobb júliusban, ekkor 46 Évek 47

50 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI óra. Szeptemberben és októberben 20 és 30 óra között van. Novemberben és decemberben 15 óra alá csökken táblázat. A havi napfénytartam összegek 30 évi átlagainak ingadozásai Állomás Január Február Budapesti napfénytartam összegek Március Április Május Június Maximum: Átlag: Minimum: Az közötti idıszak évi értékei. A 90 évi adatsor azt mutatja, hogy a legkisebb évi napfénytartam-összeg 1912-ben fordult elı. Ekkor mindössze 1533 napsütéses óra volt egész évben. A legtöbb napsütéses óra 1931-ben volt, ekkor 2300 órán át sütött a nap. A legkisebb és a legnagyobb évi napfénytartam-összeg közötti különbség majdnem eléri a 800 órát. A 90 évi átlagérték 1999 óra. A 90 évbıl összesen 13 évben volt 2200 óra vagy annál hosszabb napsütés. Meg kell említeni, hogy 1928 és 1932 között a napfénytartam összege minden évben meghaladta a 2200 órát. Ez az 5 éves idıtartam volt a 90 éves periódus legnapsütésesebb idıszaka. A fennmaradó 7 év, amelyben a napsütéses órák száma meghaladta a 2000-t: 1935, 1943, 1946, 1949, 1967, 1997 és 2000 volt. Érdekes, hogy a 2200 napsütéses óra feletti évek mind a legnapsütésesebb 5 év után következtek be. Ugyanakkor 1600 óránál kevesebb napsütés csak 2 évben volt. Az egyik 1912-ben, a már említett 90 évi minimummal, a másik pedig 1970-ben (1557 óra). Az évi napfénytartam-összegek gyakorisági eloszlása azt mutatja, hogy a magasabb értékek fordulnak elı gyakrabban. A 90 évbıl mindössze 5 olyan év volt, amikor 1700 óra alatt volt a napsütéses órák összege. Leggyakoribbak tehát az 1700 és 2300 óra közötti évi összegek. A magasabb gyakorisági értékkel a 2000 óránál nagyobb napsütéső évek fordultak elı. A ábra az éves napfénytartam összegek területi változékonyságát mutatja be. A leginkább napfényes Dél-Alföld és a minimumot mutató Nyugat-Dunántúl különbsége meghaladja a 200 órát. Az ország középsı, déli területein van a legtöbb napsütés. Innen észak, északkelet felé haladva a napsütéses órák száma fokozatosan Július Augusztus Szeptember Október November December Év 48

51 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI csökken. Hasonlóképpen nyugat, északnyugati irányban is a napsütéses órák csökkenése mutatható ki. Ebben is a medence-hatás játszik szerepet. A hegyek felé haladva, fokozottabb felhıképzıdéssel lehet számolni, ami a napsütéses idıszak csökkenésével jár együtt. Ugyanakkor a medence középsı, sík területei felett gyakrabban derült az ég, s több a napsütés. Bár hazánkban már a 20. század elején megkezdıdtek a sugárzásmérések (Major et al. 1976), homogénnek tekinthetı hosszú sorozatok már csak a mőszerek folyamatos korszerősítése miatt sem állhatnak rendelkezésre. Tudjuk azonban, hogy a napfénytartam és a sugárzás adatok között szoros összefüggés van. Ezért ésszerőnek látszik feltételezni azt, hogy a globálsugárzás értékei hasonló évi változékonysági tendenciákat mutatnak. Mivel a sugárzás alakítja a léghımérsékletet, amint látni fogjuk, ezek a tendenciák a léghımérséklet évi ingadozásaiban is kimutathatók ábra. Az évi napfénytartam eloszlása Magyarországon ( ) Globálsugárzás. A napsugárzás intenzitása sem folytonos elem. Ugyanúgy, mint a napfénytartam, a Föld tengelykörüli forgása miatt ciklikus változásokat mutat. Mérésére ma már rendelkezünk korszerő sugárzásmérı mőszerekkel. Korábban azonban csak néhány állomáson mértek sugárzást. Az állomások többségén csak a napfénytartamot mérték. Hazánkban a sugárzásmérési adatok elsı átfogó klimatológiai értékelését Major et al. (1976) végezték el. A napfénytartam adatok és a mért sugárzási adatok közötti összefüggések számításával hosszabb sugárzási adatsorokat is elı lehet állítani. A sugárzási adatokat a Varga-Haszonits és Tölgyesi (1990) által ismertetett módon számítottuk ki. Ez az eljárás az Angström féle módszeren alapszik. 49

52 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI Az évi sugárzásmennyiségek. Az egyes években különbözı mennyiségő sugárzás érkezik a talajfelszínre. A ábrán láthatók az közötti idıszak évi globálsugárzás mennyiségeinek ingadozásai Mosonmagyaróváron. Az évek közötti eloszlás érdekessége, hogy 1951 és 1985 között az évi sugárzásmennyiség lényegében 4100 és 4500 MJ m -2 között változott, de amíg 1951 és 1970 között az évek többségében 4300 és 4500 között ingadozott, 1971 és 1985 között inkább a 4100 és 4400 közötti értékek voltak a jellemzık. Majd az 1985 és 2000 közötti másfél évtizedben pedig már a 4300 és 4600 közötti értékek domináltak. Az 1951 és 2000 közötti idıszakban Mosonmagyaróváron 4068 MJ m -2 és 4611 MJ m -2 között változott az évi sugárzás mennyisége. Az átlagérték 4366 MJ m -2, tehát a maximum 6%-kal haladta meg az átlagot, a minimum pedig 9%-kal maradt az átlag alatt. Az évek közötti ingadozás tehát 10%-on belül maradt, ami arra mutat, hogy a sugárzás évek közötti változékonysága tekintetében a hazai növénytermesztésben az egyik legkevésbé változékony éghajlati elem ábra. A globálsugárzás évi összegeinek ingadozásai Látható az ábrán, hogy az évszázad közepe tájától az 1970-es évek végéig tartó sugárzásintenzitás csökkenés volt a jellemzı, s azután az 1980-as évektıl emelkedı tendencia alakult ki. Mivel a Föld középhımérsékletének alakulásában is az említett trend érvényesült, s ezt a hazai hımérsékleti sorok is mutatják, elképzelhetı, hogy a változási tendenciákban nemcsak az üvegházhatású gázok hatása jelenik meg, hanem a velük együtt a légkörbe kerülı aeroszolok sugárzásvisszaverı szerepe is érvényesül (Mészáros 1998). A globálsugárzás területi eloszlása. A globálsugárzás 15 évi mérési adatsoraiból Major et al. (1976) elkészítették hazánkra vonatkozóan a globálsugárzás területi eloszlását bemutató térképet. Ezen a térképen az ország középsı, alföldi területein van a sugárzás maximuma és innen északkeleti és északnyugati irányban is 50

53 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI fokozatosan csökken a globálsugárzás mennyisége. Hasonló eredmények adódtak a 25 évi adatok alapján is (Major és Takács 1985), amint az a ábrán látható ábra. A globálsugárzás közötti 25 évi átlagos területi eloszlása Magyarországon (Major és Takács 1985) Érdekes azonban, mint arra egy késıbbi munkájában Major (2005) is felhívja a figyelmet hogy az Alföldre jellemzı, zárt izovonalakkal jellemzett sugárzási maximum mőholdas mérésekkel nem mutatható ki (Mersich et al. 2002). A sugárzás legmagasabb értékei azonban az ország középsı és déli területein találhatók, s az északkeleti és északnyugati irányú fokozatos csökkenés a sugárzási viszonyaink jellemzıje. Hımérsékleti viszonyok A Napból érkezı sugárzás a talajfelszínt melegíti fel. A felmelegedett talajfelszín a hıjét egyrészt az alatta lévı talajrétegeknek adja át. Ez a hıátadás vezetés utján történik. A hıvezetés függ a talaj fizikai tulajdonságaitól, ezért a hı a különbözı fizikai talajféleségekben különbözı sebességgel terjed a felszín alatti hővösebb rétegekbe. A felmelegedett felszín azonban nemcsak lefelé ad át hıt, hanem felfelé is. A felette lévı néhány milliméteres levegırétegnek vezetés útján. Ez a felmelegedett levegı azután kitágul, sőrősége csökken és a magasba emelkedik. A levegı feláramlásának ezt a módját, amikor a levegı a felvett hıt is magával viszi, konvekciónak nevezzük. A hıátadásnak ez a módja kevesebb idıt vesz igénybe, ezért a felsı légrétegek kisebb idıkéséssel melegszenek fel, mint a talaj. Amennyiben a növény és környezete közötti hımérsékleti kapcsolatot kívánjuk megvizsgálni, akkor abból kell kiindulni, hogy meg kell különböztetni a) a talajhımérsékletet, 51

54 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI b) a léghımérsékletet és c) a növényhımérsékletet. Látni kell természetesen azt is, hogy az általunk vizsgálandó közegek hımérséklete között milyen összefüggések vannak. A hatás és a kölcsönhatás elemzése szempontjából ez rendkívül fontos. A hımérséklet egy adott területen idıben állandóan változik. Az adott területen belül az idıbeli változásokban is lehetnek eltérések. A változások vizsgálatánál azonban mindig az idıbeli változásokból célszerő kiindulni. Ezeket a változásokat három nagy csoportra lehet osztani: 1) a napi hımérsékleti változásokra, 2) az évszakos (éven belüli) hımérsékleti változásokra és 3) az évek közötti hımérsékleti változásokra. A növénytermesztés szempontjából mind a napi, mind az évszakos, mind pedig az évek közötti változások nagy jelentıséggel bírnak. A napi és éven belüli változások azt mutatják meg, hogy a növények az egyes tenyészidıszakokon belül milyen hımérsékleti hatásoknak vannak kitéve, az évek közötti változások pedig az egyes tenyészidıszakok közötti különbségeket mutatják meg. Célszerő azonban a bemutatott sorrendtıl eltérıen elıször azt megvizsgálni, hogy az egyes tenyészidıszakok milyen lehetıségeket biztosítanak a növények számára, miben különbözhetnek egymástól, s csak azután érdemes az egyes tenyészidıszakokon belüli hımérsékleti különbségeket elemezni. A hımérsékleti viszonyok alakulásának vizsgálata hosszú adatsorok segítségével. Agroklimatológiai szempontból az egyik legfontosabb jellemzı érték a hımérséklet. Éghajlati szempontból az egyik legkedvezıbb áttekintést akkor kapjuk a hımérsékleti viszonyokról, ha elıször egy hosszabb idıszakot veszünk alapul. Hazánkban az évtıl tudunk egy olyan 120 évi sorozatot elıállítani, amely 25 meteorológiai állomás havi adatain alapszik. Ezen idıszak különbözı hosszúságú adatsorai alapján elemezni tudjuk az évszakos (az éven belüli) és az évek közötti változékonyságot. Területi eloszlás. A ábrán az évi átlagos középhımérsékletek eloszlását láthatjuk a hazánkat körülvevı szőkebb közép-európai térségre vonatkozóan. Az ábrán jól kivehetı a medence-hatás. A Kárpát-medence középsı sík területei a legmelegebbek, s innét bármely irányban haladunk a hegyek felé a hımérséklet csökken. A ábrán láthatjuk hazánk évi középhımérsékleteit a 20. századi megfigyelések adatai alapján. Természetesen a hımérséklet eloszlásának jellege ugyanolyan, mint amit az elızı ábrán láthattunk. A középsı déli, alföldi jellegő területek a legmelegebbek. Az északkeleti országrész és a nyugati határmenti területek pedig a leghővösebbek. Mindkét területrıl a középsı déli területek felé haladva az évi középhımérséklet fokozatosan növekszik. Érdekességként említjük meg a fıváros körüli magasabb hımérséklető területet, amelynek alapját minden valószínőség szerint a nagyváros hısziget hatása képezi, méretét azonban felnagyítja, hogy a térképet viszonylag kevés állomás adatai alapján lehetett megrajzolni, mert az 1990-es években számos meteorológiai állomás beszüntette a mőködését. 52

55 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI ábra. Az évi középhımérsékletek Közép-Európában (Földi környezetünk atlasza 2004; a Cartographia Tankönyvkiadó Kft. engedélyével) 9,4-9,6 9,8-10,0 10,2-10,4 10,6-10,8 9,6-9,8 10,0-10,2 10,4-10,6 10,8-11, ábra. Az évi középhımérsékletek alakulása Magyarországon 1901 és 2000 között 53

56 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI Az ábra alján található színskálából az is kiderül, hogy egy-egy színárnyalat 0,3 tized fokos évi középhımérsékleti különbséget reprezentál, s e szők intervallum is közrejátszik abban, hogy bár hazánk területe viszonylag kis kiterjedéső számos átmeneti hımérsékleti zóna alakul ki. Ez viszont lehetıvé teszi, hogy jó áttekintést kapjunk hazánk hımérsékleti viszonyainak területi eloszlásáról. Az évek közötti ingadozások. A vizsgált 13 állomás átlagában megadhatjuk az évi középhımérsékletek évrıl-évre történı ingadozását is. Ez látható a ábrán. Területi átlag ,0 12,0 y = -0,0029x + 15,86 R 2 = 0,0137 Évi középhımérséklet 11,0 10,0 9,0 8, Évek ábra. Az évi középhımérsékletek ingadozásai a 20. században Területi átlag ,84 Az évi középhımérsékletek szórásai 0,82 0,80 0,78 0,76 0,74 0,72 0,70 y = 0,0405x + 0,3436 R 2 = 0,1728 0,68 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,2 10,4 10,6 10,8 11,0 11,2 Az évi középhımérsékletek átlagai ábra. Összefüggés az évi középhımérsékletek és szórásaik között 54

57 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI A ábra azt mutatja, hogy a 20. század elsı évtizedeiben az évi középhımérsékletek emelkedtek. A legmelegebb idıszak az 1940-es években volt. Igaz, hogy ezt 1940 körül nagyon hideg évek elızték meg. Az 1950-es évektıl az 1970-es évek végéig az évi középhımérsékletek fokozatosan csökkentek, s az as évektıl kezdtek el meredeken emelkedni. Ezt mutatja a kék színő trendvonal. Ha a változási tendenciát egy egyenessel reprezentáljuk, akkor kismértékben csökkenı tendenciát kapunk, ahol a csökkenés mértéke 100 év alatt 0,29 fok. Az évi középhımérsékletek emelkedésével a szórás növekszik ugyan, de ez az összefüggés nem túl szoros ( ábra). Gyakorisági eloszlás. Ha kiválasztjuk a két viszonylagos szélsıséget képviselı meteorológiai állomást, az ország legmelegebb területén fekvı Szegedet és a leghővösebb területen található Szombathelyt, s egyetlen grafikonon ábrázoljuk gyakorisági eloszlásukat, akkor a ábrán látható képet kapjuk. Látható, hogy Szombathelyen lényegesen alacsonyabb évi középhımérsékletek fordulnak elı, mint Szegeden. Szombathelyen 8 fok alatti évi középhımérsékletek is elıfordulnak, míg Szegeden 9 fok alattiak sem. Míg Szegeden a 10 foknál alacsonyabb évi középhımérsékletek elıfordulása meglehetısen ritka, addig Szombathelyen a 9 és 9,5 fokos évi közepek gyakoriak, a 10 fokos érték pedig a leggyakoribb. Szegeden a 11 fokos érték a legnagyobb gyakoriságú, Szombathelyen pedig ez már csak nagyon kis esetszámmal fordul elı. Szegeden a 11 és 12 fok közötti értékek a leggyakoribbak, míg Szombathelyen ezek az értékek alig fordulnak elı. Sıt Szegeden még 13 fokhoz közeli értékekkel is számolni lehet. Gyakorisági eloszlás Elıfordulási gyakoriság Szeged Szombathely 5 0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 Évi középhımérsékletek ábra. Szombathely és Szeged évi középhımérsékleteinek gyakorisági eloszlásai Azt látjuk, hogy az átlagokban megmutatkozó 1 fokos hımérsékletemelkedés azt eredményezi, hogy a maximumok irányában a szélsıértékek gyakorisága is 55

58 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI eltolódik. Noha a maximumok és a minimumok közötti különbség (Szombathelyen 3,7 fok, Szegeden 3,8 fok) szinte azonos értékő, a szélsıértékekben jelentıs az eltolódás. A két gyakorisági eloszlást úgy lehet tekinteni, mint amelyek középértéke egymáshoz képest másfél fokkal eltolódott a hımérsékleti tengelyen, szélsıértékeikben pedig jelentıs változás van. Az éven belüli ingadozások. A hımérséklet változásai az éven belül követik a napsugárzás változásait. Ahogyan a decemberi 21-i legrövidebb nappalhossztól kezdve a nappalhosszúság és vele együtt a besugárzás intenzitása is elkezd növekedni, úgy lesznek egyre magasabbak a hımérséklet értékei is. A nappalhosszúság június 22-én eléri a maximumát, a sugárzás intenzitása azonban csak némi késéssel, júliusban lesz a legnagyobb. A sugárzás intenzitásával párhuzamosan alakul a hımérséklet évi menete is ( ábra). Mosonmagyaróvár ,0 20,0 Napi középhımérséklet 15,0 10,0 5,0 0, ,0 Az év napjai ábra. A napi középhımérsékletek évi menete A hımérsékleti menet jelentısége abban van, hogy ennek alapján az évet fel lehet osztani olyan idıszakokra, amikor a napi középhımérséklet bizonyos küszöbérték felett marad. Ez a növénytermelés szempontjából azért fontos, mert az egyes növények csak akkor tudnak létezni, ha a napi középhımérséklet tartósan a bázishımérsékletük felett marad. Egy esetleges éghajlatváltozás következtében ezért egyes fajták vagy növények termeszthetısége is változna egy adott helyen, s a változáshoz való alkalmazkodás miatt a termeszthetı növények szerkezetében is változást kellene végrehajtani. A hımérséklet napi menete is jelentıséggel bír a növények számára, mert a nappali órák besugárzása és magasabb hımérséklete kedvezı a szerves anyag termelése szempontjából, míg éjszaka a légzés dominál, s minél alacsonyabbak az éjszakai hımérsékletek, annál kevésbé intenzív a légzés, vagyis a szerves anyag lebomlása. 56

59 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI A ábrán bemutatunk egy hımérsékleti menetet olyan tavaszi napon, amikor a hımérséklet éjszaka még fagypont alá süllyed. Ebben az esetben az éjszakai hımérséklet kedvezıtlen a növények számára, különösen a friss hajtások szenvedhetnek jelentıs károkat. Mosonmagyaróvár Hımérséklet (fok) 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0-1,0-2,0-3,0-4, Órák ábra. A hımérséklet napi menete egy tavaszi napon ábra. A hımérséklet hatása a növények földfelszín alatti és a földfelszín feletti részeire 1 = levél, szár 2 = gyökér 3 = virág 4 = termés A napi hımérsékleti változások hatása a növényekre. Befolyással van a talajok felmelegedésére az is, hogy a napsugarak csupasz vagy növénnyel borított talajra érkeznek-e le. Ha az adott területen növénytermelés folyik, akkor még attól is függ a 57

60 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI felmelegedés mértéke, hogy hogyan mővelték meg a talajt, s milyen a talaj növénnyel való borítottsága. Látható a ábrán, hogy a gyökér (szaggatott vonal) jellemzıje, hogy széles hımérsékleti határok között képes létezni, s alacsony hımérsékleti értékeket is képes elviselni. Növekedésének optimális hımérséklete 15 fok körül van, ekkor a növekedés napi üteme meghaladja a 20 mm-t. A földfeletti részek létezésének hımérsékleti intervalluma általában szőkebb, s pozitív hımérsékleteket igényelnek. A szár és a levél hasonlóan a gyökérhez szélesebb hımérsékleti intervallumban képes létezni. A növekedésükhöz szükséges optimális hımérséklet 25 fok körül van és a gyökér növekedésének üteméhez hasonlóan 20 mm/nap feletti értéket tudnak elérni. A virágok és termés létezésének intervalluma még inkább a magasabb hımérsékletek felé tolódott, s növekedésük üteme is alacsonyabb (15 mm/nap körüli érték). Nedvességi viszonyok A víznek sok egyedi tulajdonsága van. Ilyen az, hogy a Föld hımérsékleti viszonyai között szilárd, folyékony és gáznemő állapotban egyaránt elıfordul. Lehetséges az is, hogy a három különbözı halmazállapot együtt létezik, de a legfontosabb a számunkra az, hogy az egyik halmazállapotból a másikba hogyan megy át, különösen a folyadék állapotból a gız állapotba való átmenet nagy jelentıségő táblázat. A Földön található vízkészlet mennyisége (Hartmann 1994) Természetes víztároló egységek Az összes %-ában Óceánok 97 Jégtakaró és gleccserek 2,2 Talajvíz 0,7 Tavak és folyók 0,013 Talajnedvesség 0,013 Légkör 0,0009 Teljes mennyiség 100 A Földön található vízkészlet ( táblázat) mennyisége mintegy 1, km 3, amelynek 97%-a tengerekben található sós víz. Mivel az óceánok egymáshoz kapcsolódnak, ezeket együtt világóceánként kezelhetjük. Óceánok borítják a Föld felszínének 71%-át. Az óceánok átlagos mélysége 3729 m. A világóceán az éghajlati rendszer egyik kulcsfontosságú eleme. Nagy mennyiségő hıt képes tárolni az évszakoktól az évszázadokig terjedı idıskálán. Az Egyenlítıtıl a sarkokig történı energiaszállításnak, amely melegíti a pólusokat és hőti a trópusokat mintegy a felét az óceánok szolgáltatják. Természetesen a világóceán úgyis felfogható, mint egy hatalmas víztartály, amely vízgızt szolgáltat a csapadékhulláshoz. Az élı szervezetek a vizet többnyire folyékony állapotban veszik fel, s bennük a víz is majdnem teljes egészében folyékony állapotban van jelen, s csak kisebb 58

61 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI mértékben gız állapotban. Természetesen a párologtató felszínek feletti levegıben lévı vízgıznek is hatása van a növényekrıl történı párolgásra és így a vízgız is befolyást gyakorol a növények életére. A víz a növénytermesztés nélkülözhetetlen eleme. Jelentısége abban áll, hogy a növények testének egyik fontos alkotóeleme, nélkülözhetetlen a fotoszintézis során, mivel a növényeknek a szén-dioxidon kívül vízre is szükségük van ahhoz, hogy szerves anyagot állítsanak elı, ami az élet alapja. A tápanyagok ugyancsak vízben oldott állapotban kerülnek a talajból az asszimiláló szervekbe. A növények a talajban tárolt vizet veszik fel. A talajban lévı víz a talajpórusokban tárolódik a levegıvel együtt. Ezért mindig szem elıtt kell tartani, hogy a víz és a levegı egymás rovására képes teret foglalni a pórusokban. Ha túl sok a víz, akkor kiszorul a levegı a pórusokból, s a növények az oxigénhiánytól szenvednek. S megfordítva is igaz, ha kevés a víz, akkor a pórusok nagyobb részét levegı tölti ki, s a növényeknél fellép a vízhiány. Az a kedvezı állapot, amikor a talajban elegendı víz van ahhoz, hogy a növények könnyen felvegyék és elegendı levegı ahhoz, hogy ne szenvedjenek az oxigénhiánytól. A víznek a talajból el kell jutnia az asszimiláló szervekhez. Mindenekelıtt megfelelı mennyiségő vízre és meghatározott küszöbhımérséklet feletti értékekre van szükség ahhoz, hogy a víz a talajból a gyökerekbe kerüljön. Szükség van továbbá a transzspirációra, amely biztosítja a víz áramlását a gyökerektıl egészen a levelekig, majd a felesleges víz a levegıbe távozik. A növények gyökereikkel a talajban, zöld részeikkel pedig a levegıben foglalnak helyet, ezért egyaránt fontos számukra a talaj felvehetı víztartalma, a levegı nedvességtartalma, valamint a levegı párologtatóképességének hatására a gyökerektıl az asszimiláló szervekig (levelekig) mozgó, s onnan a levegıbe távozó víz. Ez utóbbi fontosságát még az is emeli, hogy a tápanyagok is vízben oldott állapotban jutnak el a talajból a fotoszintetizáló részekhez. Emiatt szükséges, hogy a növények vízellátása folyamatos és zavartalan legyen. Ezt a talajok vízkészlete biztosítja, amely a lehulló csapadékmennyiség és az elpárolgó vízmennyiség együttes hatására alakul ki. Amikor csapadékos idıszak van, akkor a vízbevétel kerül túlsúlyba és a talaj vízkészlete növekszik. Amikor nem hullik csapadék, akkor a párolgás szerepe válik meghatározóvá, s a talaj vízkészlete csökken. Az elmondott jelenségek és folyamatok alakulásában a meteorológiai tényezık meghatározó szerepet játszanak. A lehulló csapadék és a párologtatást elıidézı energiamennyiség évi alakulása megszabja a talaj vízkészletének alakulását is. Ez alapvetı fontosságú a gazdasági növények termesztése szempontjából, mivel meghatározza, hogy mikor és milyen mértékben van szükség a csapadékvíz öntözéssel való pótlására. Ezért fontos ennek a kérdésnek a sokévi adatokon alapuló agroklimatológiai vizsgálata. A víz körforgása. A víz a légkörben vízgız formájában van jelen. Ha a hımérséklet fokozatosan lehől, akkor elér egy olyan hımérsékleti értéket, amelynél a vízgız kicsapódik, azaz csepfolyossá válik. Ehhez szükség van arra is, hogy a levegıben apró szilárd anyagok (por, korom, stb.) lebegjenek, amire a kicsapódás megtörténhet. Ezeket a szilárd részeket nevezzük aeroszolnak. A kicsapódott vízcseppek felhıkké állnak össze, s ezekbıl a víz visszahullik a földfelszínre. 59

62 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI A Föld felszínének mintegy 70%-át tengerek, 30%-át pedig szárazföldek borítják. Ha a lehulló csapadék a tengerekbe kerül, akkor növeli az itt tárolt víz mennyiségét. Ha a szárazföldekre hull, akkor egy része a felszínrıl elpárolog, egy része a felszínen elfolyik, s csak a fennmaradó rész szivárog be a talajba. A talajba beszivárgott víz jelentıs mennyiségét a talaj felsı rétegei képesek visszatartani a nehézségi erıvel szemben. Azt a maximális vízmennyiséget, amelyet a talaj a nehézségi erıvel szemben képes vissaztartani, szántóföldi vízkapacitásnak nevezzük. Azt a vízmennyiséget pedig, amelyet a talajszemcsék olyan erısen magukhoz kötnek, hogy a növények már nem tudják felvenni, holtvíznek vagy hervadási pontnak nevezzük. A szántóföldi vízkapacitás és a hervadási pont közötti vízmennyiség a hasznos víztartalom, amelyet a növények képesek felvenni a talajból. A szántóföldi vízkapacitást meghaladó vízmennyiség többnyire az alsóbb talajrétegekbe szivárog és ott talajvíz formájában felhalmozódik. A tengerekben és a szárazföldek talajaiban tárolt víz a napsugárzás intenzitásától függı mértékben felmelegszik és a levegıbe párolog. A felszíni formáknak megfelelıen a növénytermesztés szempontjából háromféle párolgást szoktak megkülönböztetni: a szabad vízfelszínrıl történı párolgást (potenciális párolgást vagy a levegı párologtatóképességét), a csupasz talaj felszínérıl történı párolgást (evaporációt) és a növények által történı párologtatást (transzspirációt). A levegıben felhalmozódott vízgız és a telített levegı vízgıztartalma közötti különbség mutatja a levegı telítettségi hiányát, amely egyúttal a levegı párabefogadó képességét is jelzi. Ez jelentıs mértékben befolyásolja a párolgás intenzitását. A száraz levegıbe történı párolgás a legintenzívebb, majd a levegı páratartalmának növekedésével a párolgás intenzitása csökken, végül a telített levegıbe már egyáltalán nem párolog a felszínekrıl víz. Csapadék. A csapadékoknak különbözı formái lehetségesek. Megkülönböztetünk hulló (esı, jégesı, hó) és nem hulló (harmat, zúzmara, dér) csapadékokat, valamint cseppfolyós (esı, harmat) és szilárd (jégesı, hó, zúzmara, dér) csapadékokat. A csapadékok növénytermesztési jelentısége abban van, hogy a talajba szivárogva növelik a talaj vízkészletét, amit a növények hasznosítani képesek. Agroklimatológiai szempontból a hımérséklet mellett a másik fontos jellemzı érték a nedvesség. Éghajlati szempontból az egyik legkedvezıbb áttekintést akkor kapjuk a nedvességi viszonyokról, ha elıször egy hosszabb idıszakot alapul véve az elemzést a csapadékviszonyok elemzésével kezdjük. Hazánkban a 20. századra vonatkozóan tudunk egy olyan 100 évi csapadéksorozatot elıállítani, amely 13 meteorológiai állomás havi adatain alapszik. Ezek alapján elemezni tudjuk az évek közötti és az évszakos (éven belüli) változékonyságot is. 60

63 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI ábra. Közép-Európa évi átlagos csapadékösszegei (Földi környezetünk atlasza 2004; a Cartographia Tankönyvkiadó engedélyével) ábra. Hazánk évi csapadékmennyiségeinek eloszlása az közötti idıszakban 61

64 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI Az évi csapadékmennyiség elemzése a növénytermelés szempontjából azért fontos, mert ez tájékoztat arról, hogy az adott termıterületen az évek többségében mennyi természetes forrásból származó vizzel tudunk számolni. A csapadék évi menete pedig képet ad arról, hogy az évenként rendelkezésre álló csapadékmennyiség az éven belül hogyan oszlik el. Területi eloszlás. Az évi csapadékösszegek eloszlását elsıként Közép-Európa csapadékviszonyaiba ágyazva célszerő tanulmányozni ( ábra). A ábrán jól kivehetı a hazánkban is érvényesülı medence-hatás, amely abban nyilvánul meg, hogy a medence középsı része kapja a legkevesebb csapadékot és a hegyek felé közeledve a csapadék mennyisége fokozatosan emelkedik. A legtöbb csapadékot a délnyugati országrész kapja, s onnét észak és kelet felé haladva a csapadék mennyisége csökken. Ha ebbe a képbe szeretnénk beilleszteni az elmúlt 100 év csapadékviszonyait, akkor a ábrán látható csapadékeloszlást kell elemeznünk. Látható a ábrán, hogy a délnyugati országrészek kapják a legtöbb csapadékot. A csapadék mennyisége a Dunántúl legnagyobb részén meghaladja a 600 millimétert, csak a Dunántúl északi és északkeleti területei kapnak 600 milliméternél kevesebb évi csapadékmennyiséget. A Dunától keletre már az évi 550 mm alatti csapadékmennyiségek jellemzık. A legkevesebb évi csapadékösszegek a Közép-Tisza vidéki területekre jellemzıek. Ugyanakkor az alföldi területek egésze is 500 mm alatti évi csapadékmennyiségeket kap. Ha az elmondottakat összevetjük a hımérsékletnél tapasztaltakkal, akkor azt mondhatjuk, hogy a délnyugati országrészek a leghővösebb és legnedvesebb, az Alföld középsı és déli területei pedig a legmelegebb és legszárazabb területek. Idıbeli eloszlás. Az egyes területek csapadékmennyiségei is évrıl-évre eltérıek lehetnek. Az évenkénti ingadozás jellemzıje lehet az is, hogy bizonyos ideig tartó egyirányú (emelkedı és csökkenı tendenciájú) változások léphetnek fel ábra. Az évi csapadékmennyiségek ingadozásai a 20. században 62

65 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI A ábrán látható, hogy a 20. században az évi csapadékmennyiségek évenkénti ingadozásai (szaggatott vonal) az elsı 50 évben nem mutattak felismerhetı tendenciát. Az 1950-es évektıl azonban egy észrevehetı csökkenés figyelhetı meg egészen az 1980-as évek közepéig, onnét pedig a század végéig emelkedı vízbevétel érvényesül. Ha azonban a változás tendenciáját egyenessel közelítjük meg, akkor az egész 20. századot csökkenı jelleg jellemzi. A csökkenés 10 évenként 8 mm-t tett ki, az évszázad egésze alatt tehát 80 mm-es csökkenés adódott ábra. Zalaegerszeg és Szeged évi csapadékmennyiségeinek gyakorisági eloszlásai Gyakorisági eloszlás. Hazánk legcsapadékosabb területe a Délnyugat-Dunántúl, s legkevesebb csapadékú területe pedig a Dél-Alföld. Kiválasztottunk mindkét helyen egy-egy állomást: Zalaegerszeget és Szegedet, s meghatároztuk mindkét állomáson az évi csapadékmennyiségek gyakoriságát. Látható a ábrán, hogy a két gyakorisági eloszlás esetén mind a leggyakoribb érték, mind pedig a gyakorisági eloszlás terjedelme eltérı. A leggyakoribb érték Szegeden mm, Zalaegerszegen pedig mm. Az eloszlások különböznek abban is, hogy a leggyakoribb értékek elıfordulási gyakorisága is különbözik. Amíg Szegeden a leggyakoribb érték 41, addig Zalaegerszegen csak 33 alkalommal fordult elı. Az is látható, hogy Szegeden kisebb a gyakorisági eloszlás terjedelme, mint Zalaegerszegen. Megvizsgáltuk ezért azt is, hogy milyen kapcsolat van a középérték és szórás között. A ábrán látható, hogy az évi átlagos csapadékmennyiségek és szórásuk között lineáris kapcsolat állapítható meg, vagyis minél magasabb az átlagos évi csapadékmennyiség, annál nagyobb a szórása. Vagyis a csapadékmennyiséggel növekszik az évenkénti ingadozásuk is, a csapadékmennyiségek csökkenésével pedig csökken az ingadozás is. 63

66 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI ábra. Összefüggés az évi átlagos csapadékmennyiség és a szórásuk között Amint az ábrából leolvasható, ha az átlagos évi csapadékösszegek mm közötti értékrıl mm közötti értékre emelkednek, akkor a szórás mintegy 25 mm-rel növekszik. Vagyis minden 200 mm-es évi csapadékmennyiség változásnál a szórásnak hozzávetılegesen 25 mm-es változásával lehet számolni. Az ábrán látható determinációs együttható értékébıl (R 2 ) leolvasható, hogy az átlagos évi csapadékmennyiségek változása 50%-ban befolyásolja a szórások változását. Azt gondolhatjuk tehát, hogy egy esetleges éghajlatváltozás esetén a csapadék növekedésével az ingadozás növekedése, a csapadék csökkenésével pedig az ingadozás csökkenése is együtt fog járni. Az éven belüli ingadozások. Az év folyamán rendelkezésre álló csapadékmennyiség eloszlása (az évi menet) azt mutatja meg, hogy a növénytermelés igénye és a valóságos helyzet mennyire felel meg egymásnak. A ábrán Kecskemét 1951 és 2000 közötti havi adatain mutatjuk be a csapadék éven belüli eloszlását. Látható az ábrán, hogy hazánkban a csapadék minimuma az év elsı hónapjaiban van. Az ország több helyén a december hónap is kis csapadékmennyiségével tőnik ki. Áprilistól a havi csapadékösszegek fokozatos emelkedése tapasztalható. Ez a növénytermelés szempontjából rendkívül kedvezı, hiszen a tavasszal emelkedı hımérsékletek mellett az emelkedı csapadékmennyiségek is kedveznek a növények növekedésének és fejlıdésének. A maximumok a legtöbb helyen június hónapban vannak, a délnyugati országrészre jellemzı a magas júliusi csapadék, amely meghaladhatja a júniusi értéket is. Amíg a június hónapra általában a nedves légtömegekkel érkezı kisebb intenzitású csapadék a jellemzı, a két utolsó nyári hónapot inkább a záporszerő csapadékok uralják. Ezért ekkor magas havi csapadékösszeg mellett is néhány nap alatt lehullhat a havi csapadékmennyiség 64

67 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI zöme, s utána meleg, csapadék nélküli napok következnek. Ezt a lehetıséget a nyári csapadékok és a növénytermelés kapcsolatának elemzésekor mindig szem elıtt kell tartani. İsszel a csapadék eloszlásában egy másodminimum figyelhetı meg, amely hol szeptemberben, hol pedig októberben jelentkezik. Közvetlenül ezután novemberben másodmaximum van, amely a csapadékeloszlásban megnyilvánuló mediterrán hatásra utal. Kecskemét ,0 70,0 Havi csapadékösszeg (mm) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, Hónapok ábra. A csapadék havi összegeinek évi menete Ha az éven belüli alakulást a napi átlagos csapadékmennyiségek segítségével jellemezzük, akkor a ábrán látható eloszlást kapjuk, ami csak a napi bontásban különbözik az elızı ábrától. A pontok az egyes napi csapadékátlagokat, a vastag vonal pedig a hatodfokú polinommal meghatározott trendet jelöli. A fıminimum az év 40. és 60. napja (február 9. és március 1.) között van. A fokozatos emelkedés egészen a napok közötti idıszakig ( június 9.-tıl és június 29- ig) tart. Innen a napi csapadékátlagok csökkenése tapasztalható egészen az ıszi napok közötti idıszakig (szeptember 17-tıl október 17-ig). Majd a másodmaximum az év 340. napja (december 6.) táján alakul ki. 65

68 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI Kecskemét Napi átlagos csapadékmennyiség (mm) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 y = -1E-13x 6 + 1E-10x 5-5E-08x 4 + 7E-06x 3-0,0002x 2-0,0052x + 1,0872 R 2 = 0,2888 0, Az év napjai ábra. A napi csapadékátlagok évi menete Látható az ábrán az is, hogy az egyes pontok erısen szóródnak, s az egyes napokon meglehetısen széles intervallumon belül fordulnak elı. Jellemzı a szóródásra, hogy a minimumok közelében a szóródás intervalluma összeszőkül, a maximumok környezetében pedig kitágul. Különösen erıs a szóródás a fımaximum körüli nyári hónapokban. A napi csapadékösszegek gyakorisága. Célszerő azt is megvizsgálni, hogy egyetlen nap alatt mennyi csapadék szokott leesni. Ezt az eloszlást a ábrán láthatjuk. Természetesnek vehetjük azt, hogy leggyakrabban csapadék nélküli napokra lehet számítani, hiszen hazánkban a csapadékmentes napok száma átlagosan nap körül mozog, vagyis általában három nap közül kettın nem várható csapadék. Az ábráról leolvasható, hogy azokon a napokon, amikor hullik csapadék, akkor is az esetek túlnyomó többségében 5 mm vagy annál kevesebb a mennyisége. Még az 5-10 mm közötti csapadékok is elıfordulhatnak alkalommal. Ezután azonban fokozatosan csökken a magasabb napi csapadékösszegek elıfordulásának valószinősége. Azt mondhatjuk, hogy 20 mm-nél nagyobb csapadékmennyiségek egy nap alatt csak ritkán hullanak. A ábrán láthattuk, hogy különösen a maximumok idején nagy a napi csapadékösszegek szóródása. Ezért az várható, hogy ha egy esetleges éghajlatváltozás esetén a napi csapadékösszegek változékonysága megnövekedne, akkor az a maximumok táján lenne várható. 66

69 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI Gyakoriság (nap) Mosonmagyaróvár y = -6E-06x 5 + 0,0011x 4-0,0738x 3 + 2,4329x 2-38,318x + 232,05 R 2 = 0, Napi csapadékmennyiség A napi csapadékösszegek elıfordulásának gyakorisága A talajvíz, mint vízbevételi forrás. Korábbi felmérések szerint a talajvízbıl kapilláris emeléssel jelentıs mennyiségő, Magyarország teljes öntözési kapacitásának mintegy két-háromszorosát kitevı mennyiségő víz kerül a talajvíz feletti talajrétegekbe. Ennek a vízmennyiségnek a meghatározására négylépcsıs számítógépes modell áll rendelkezésre (Várallyay 2005a). Fontos tehát annak ismerete is, hogy ez a talajnedvesség-tározó tér hogyan töltıdik fel és hogyan hasznosul, vagy hogyan hasznosítható (Rajkai 2004; Várallyay 2004, 2005a). Párolgás. A folyékony állapotban lévı víz gıznemővé alakulását párolgásnak nevezzük. Ehhez a folyamathoz hıre van szükség. Az a többlet hımennyiség, amely szükséges a folyékony víz gıznemővé alakításához, a vízgızben látens hı formájában tárolódik. A potenciális párolgás az a maximális vízmennyiség, amely adott sugárzási, hımérsékleti és légnedvességi viszonyok között a szabad vízfelszínrıl képes elpárologni. Mivel ebben az esetben a víz korlátlanul rendelkezésre áll, a párolgás mennyisége alapvetıen a légköri viszonyoktól függ, ezért a potenciális párolgást szokás a levegı párologtatóképességének is nevezni. A csupasz talajról történı párolgást evaporációnak, a növényeken keresztül történı párolgást transzspirációnak nevezzük. A növénnyel borított talajról történı párolgást pedig, tehát a csupasz talaj és a növény együttes párologtatását evapotranszspirációként határozzuk meg. Az evapotranszspiráció várhatóan akkor lesz maximális, ha a talaj nedvességtartalma a maximális hasznos vízmennyiség 70-80% között mozog. Ha a talajban ennél több a víz, akkor a pórusokban kevés a levegı, így a növények élettevékenysége és ezért a vízfelvétele sem lesz zavartalan. Ha pedig az említett értékköznél kevesebb víz van a talajban, akkor a növény már nehezebben veszi fel a vizet. Ezért a lehetséges legmagasabb evapotranszspiráció, azaz a potenciális evapotranszspiráció nem akkor következik be, amikor a talaj vízkapacitásig telített, hanem akkor, amikor a talaj víztartalma a növény számára 67

70 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI optimális. Ezért Antal (1968a) a maximális evapotranszspirációt optimális evapotranszspirációnak nevezi. A maximális evapotranszspirációt akár potenciális, akár optimális evapotranszspirációnak nevezzük, mindenekelıtt azt kell szem elıtt tartani, hogy az nem a maximális talajnedvesség esetén, hanem az optimális talajnedvesség mellett fordul elı. Potenciális párolgás. A párolgás akkor lehet potenciális, ha a rendelkezésre álló vízmennyiség nincsen korlátozva, ami tiszta formában a szabad vízfelszínrıl történı párolgás esetén valósul meg. A növénnyel borított talajok esetében pedig akkor, ha a talajnedvesség a növény számára optimális szintek között marad. Ekkor a párolgás a rendelkezésre álló energiamennyiségtıl, a levegı párabefogadó képességétıl és a légmozgástól függ. A növények esetében azonban még figyelembe kell venni azt is, hogy a növények párologtató felszíne, a levélfelület nagysága a tenyészidıszak folyamán folyamatosan változik. Ezért a növényállomány potenciális evapotranszspirációját (PE) a következıképpen tudjuk meghatározni: PE = k(lai) (2.1.2) E 0 ahol k(lai) alapvetıen a levélfelület nagyságától függı paraméter, E 0 pedig a potenciális párolgás (a levegı párologtatóképessége). Ez utóbbi meghatározására hazánkban különféle lokális formulákat dolgoztak ki (Antal 1968b, Dunay et al. 1968, 1969, Szász 1973). Ezért a potenciális evapotranszspirációval kapcsolatban a növénytermelés szempontjából két dolgot kell kihangsúlyozni. Az egyik, hogy ha a talaj nedvességtartalmát az optimális intervallum alsó határa felett tudjuk tartani (Szalóky 1989), akkor a potenciális evapotranszspiráció az adott növény párolgási vízigényének felel meg. Ebben ez esetben a nedvességellátottság szempontjából kedvezı terméshozamok várhatók. A másik, hogy a maximális levélfelület (párologtatófelület) esetén a legnagyobb a potenciális evapotranszspiráció, vagyis ekkor legnagyobb a növény párolgási vízigénye. Attól függıen, hogy a potenciális párolgást milyen módszerrel határoztuk meg, különféle növényi paramétereket (k értékeket) kapunk (Antal és Posza 1970, Posza 1980, Posza és Stollár 1983). A potenciális párolgás értékeit a Dunay et al. (1968, 1969) által kidolgozott módszerrel adtuk meg. Számításainkban a Posza (1980) által A kádra meghatározott értékeket használtuk. A ábrán láthatjuk, hogy az ıszi búzánál a legnagyobb párologtatás idıszaka az év napja közötti idıszakban (május 10. és május 30. között), a burgonyánál a napok közötti idıszakban (június 29. és július 9. között), a kukoricánál pedig a napok közötti idıszakban (július 9. és augusztus 8. között) van. A legnagyobb párolgás idején a napi maximumok a kukoricánál a legmagasabbak, az ıszi búzánál pedig a legalacsonyabbak a három vizsgált növény esetében. 68

71 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI Szolnok Potenciális evapotranszspiráció (mm) Kukorica Búza Burgonya Az év napjai ábra. Három szántóföldi növény potenciális evapotranszspirációja Szolnok Potenciális evapotranszspiráció (mm) Zöldborsó Parad. Vör.hagy Az év napjai ábra. Három kertészeti növény potenciális evapotranszspirációja A ábra alapján azt mondhatjuk, hogy a zöldborsó maximális párologtatásának idıszaka az év 150. napja (május 29.) táján van, a vöröshagyma esetében ez az idıszak a napok között (május 29. és július 18. között) található, míg a paradicsom esetében az év napja közötti idıszakban (július 18. és augusztus 7. között) következik be. 69

72 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI A levélfelület nagysága függ a hımérséklet alakulásától. Ezért felmelegedés esetén a fejlıdés felgyorsul, s a legnagyobb levélfelület is korábban alakul ki és a legnagyobb párolgási vízigény idıszaka is ehhez fog igazodni. Az éghajlatváltozással kapcsolatban felmerülhet a csapadékellátottság változása is, ezért a növények vízigényének (Szalóky 1991) és természetes vízhasznosításának (Szász 1995) figyelembe vételével felmerülhet a fokozottabb öntözés szükségessége is (Posza 1987, Szalóky 1991). Talajnedvesség. A növényi élet szempontjából rendkívül fontos, hogy a talaj képes jelentıs mennyiségő vizet tárolni. Ennek a víznek a fı bevételi forrása a csapadékból származó víz, a fı kiadási tényezıje pedig a talajokon és növényeken keresztül történı párolgás. A talajban tárolt víz szerepet játszik a talajok levegı- és hıgazdálkodásának a szabályozásában és befolyással van a talajban tevékenykedı élılényekre is. Ezért a talajban tárolt víz mennyiségének idı- és térbeli alakulása fontos jellemzıje a talajoknak. A talajok víztározó képessége. A talaj hazánk legnagyobb kapacitású természetes víztározója (Várallyay 2005b). A talaj felsı, egy méteres rétege hatalmas mennyiségő víz befogadására képes, amelynek mintegy 40-45%-a a növények számára hasznosítható vízmennyiség, a fennmaradó 55-60% pedig a növények számára nem-hozzáférhetı holtvíz (Várallyay 2005a). A talajnedvesség értékeit a Varga-Haszonits és Tölgyesi (1991) által kidolgozott modellel határoztuk meg. A modellt az Országos Meteorológiai Szolgálat által mőködtetett talajnedvesség-mérı hálózat adatain verifikáltuk, felhasználva a talaj hasznos vízkapacitásának (a talaj maximális hasznos vízmennyiségének) meghatározására a Várallyay et al. (1980) által végzett vizsgálatok eredményeit Relatív talajnedvesség (%) Szombathely Szeged Az év napjai ábra. A talajnedvesség közötti napi átlagainak évi menete egy nedves területen lévı hely (Szombathely) és egy száraz területen lévı hely (Szeged) adatai alapján 70

73 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI A talajnedvesség évi menete. A csupasz talaj nedvességtartalmának évszakos eloszlása hazánkban azt mutatja, hogy a téli félévben, amikor alacsonyabbak a hımérsékletek, s emiatt erısen lecsökken a párolgás, a talajok víztartalma viszonylag magas, a nyári félévben pedig, amikor a növények vízfogyasztása is jelentıs, a talajok víztartalma alacsony ( ábra). Összehasonlítva a nedves terület és a száraz terület talajnedvességtartalmának alakulását, láthatjuk, hogy az évi menet párhuzamosan alakul, csupán az értékek nagysága különbözik. Hozzávetılegesen az év vége felé közeledve, az év 350. napja (december 16) után és a következı év elsı 100 napjában (április 10-ig) a talaj nedvességtartalma még 50 évi átlagban is közel van a telítettséghez. Utána a talajok víztartalma fokozatosan csökken s általában az év 200. (július 19) és 300. (október 27) napjai között a legkisebb. A talaj évi átlagos nedvességtartalmának évenkénti változásai 100,0 90,0 Relatív talajnedvesség (%) 80,0 70,0 60,0 50,0 Szombathely Szeged Poly. (Szombathely) Poly. (Szeged) 40, Évek ábra. Az évi átlagos talajnedvesség évenkénti változásai ( ) Az évi átlagos talajnedvesség évenkénti változásai. Ismét a nedves területen lévı Szombathely és a száraz területen lévı Szeged adatait hasonlítottuk össze ( ábra). Itt észrevehetı különbség mutatkozik az eloszlásban. A nedvesebb területen a talajnedvesség tartalmának évi ingadozásai nem mutatnak olyan hullámzást, mint a száraz területen. A nedves területen a legmagasabb talajnedvesség értékek az közötti évtizedben fordultak elı, míg a száraz területen a maximum inkább az közötti évtizedre tehetı. A minimum értékek mindkét helyen az 1980 és 1990 közötti évtizedben találhatók. Az 1990 és 2000 közötti évtizedben azonban az évi talajnedvesség másként viselkedett a nedves területeken, mint a száraz területeken. A nedves területeken ugyanis nem látszott jelentıs ingadozás, míg a száraz területeken az évtized elejét emelkedı tendencia, az évtized végét pedig csökkenı tendencia jellemezte. 71

74 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI A két megfigyelıhely adatainak összehasonlításából kitőnik, hogy a nedves területen egy alkalommal még 90%-ot meghaladó évi átlagos talajnedvesség is elıfordult, de a nedves éveket a 80% fölötti átlagos talajnedvesség jellemezte. Itt a száraz évek jellemzıje az volt, hogy az évi átlagos talajnedvesség 70% alatt maradt. A száraz területen ugyanakkor a 70% fölötti nedvességő évek számítottak nedvesnek és a 60% alattiak pedig száraznak. Irodalom Antal E. (1968a): Az öntözés elırejelzése meteorológiai adatok alapján. Kandidátusi értekezés, Budapest, 147 oldal. Antal E. (1968b): Új módszer a potenciális evapotranszspiráció számítására. Beszámolók az 1967-ben végzett tudományos kutatásokról. OMI Hivatalos Kiadványai, XXXIV. Kötet, oldal. Antal E., Posza I. (1970): A különbözı növényállományok növénykonstansai és a változásuk a tenyészidıszak folyamán. Beszámolók az 1968-ban végzett tudományos kutatásokról, OMI Hivatalos Kiadványai XXXV. Kötet, oldal. Dunay S., Posza I., Varga-Haszonits Z. (1968): Egyszerő módszer a tényleges evapotranszspiráció és a talaj vízkészletének meghatározására. I. rész: A párolgás meteorológiája. Öntözéses gazdálkodás. VI. kötet, 2. szám. Dunay S., Posza I., Varga-Haszonits Z. (1969): Egyszerő módszer a tényleges evapotranszspiráció és a talaj vízkészletének meghatározására. I. rész: A tényleges párolgás. Öntözéses gazdálkodás. VII. kötet, 2. szám. Földi környezetünk atlasza (2004): Cartographia Kft. Budapest, 19. oldal. Hartmann, D.L. (1994): Global Physical Climatology. Academic Press, New York, 411 oldal. Major Gy., Morvai A., Takács O., Tárkányi Zs., Weingartner F. (1976): A napsugárzás Magyarországon OMSz Hivatalos Kiadványai. Magyarország éghajlata 10. szám. Budapest. 78 oldal. Major Gy., Takács O. (1985): Main Characteristics of Solar Radiation in Hungary. International Agrophysics 1, No. 1, pp oldal. Major Gy. (2005): Néhány adat a napsugárzásról. Kézirat. 8 oldal. Mersich I., Práger T., Ambrózy P., Hunkár M., Dunkel Z. /szerk./ (2002): Magyarország éghajlati atlasza. Országos Meteorológiai Szolgálat, Budapest. 107 oldal. Mészáros E. (1998): Éghajlat és emberi tevékenység: a jövı nagy kihívása. Meteorológiai Tudományos Napok 97, OMSz, Budapest, oldal. Posza I. (1980): Konzervnövények evapotranspirációja. Beszámolók az ban végzett tudományos kutatásokról, OMSz Hivatalos Kiadványai XXXIX. Kötet, oldal. Posza I., Stollár A. (1983): A tényleges párolgás számításához használt növénykonstansok értékei többévi mérés alapján. Idıjárás, 88. évf. 3. szám, oldal. Posza I. (1987): Az öntözés agrometeorológiai alapjai. Idıjárás, 91. évf szám, oldal. 72

75 AZ ÉGHAJLATI VISZONYOK TÉR- ÉS IDİBELI JELLEMZİI Rajkai K. (2004): A víz mennyisége, eloszlása és áramlása a talajban. MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet, Budapest, 208 oldal. Szalóki S. (1989): A növények vízigénye, vízhasznosítása és öntözıvízszükséglete. Az öntözés gyakorlati kézikönyve. Szerk.: Szalai Gy. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest, oldal. Szalóki S. (1991): A növények vízigénye és öntözésigényessége. Öntözés a kisgazdaságokban. Szerk.: Lelkes J.-Ligetvári F. Fólium Könyvkiadó Kft., Budapest, oldal. Szász G. (1973): A potenciális párolgás meghatározásának új módszere. Hidrológiai Közlöny, oldal. Szász G. (1995): Fıbb termesztett növények természetes vízhasznosulása Magyarországon. Éghajlati és agrometorológiai tanulmányok. OMSz, oldal. Várallyay Gy., Szőcs L., Rajkai K., Zilahy P., Murányi A. (1980): Magyarországi talajok vízgazdálkodási tulajdonságainak kategória rendszere és 1: méretarányú térképe. Agrokémia és Talajtan, 29: oldal. Várallyay Gy. (2004): A talaj vízgazdálkodásának agroökológiai vonatkozásai. AGRO-21 Füzetek, 37: oldal. Várallyay Gy. (2005a): A talaj vízgazdálkodása és a környezet. In: Németh T. /szerk./: A talaj vízgadálkodása és a környezet. MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet, Budapest, oldal. Várallyay Gy. (2005b): Magyarország talajainak vízraktározó képessége. Agrokémia és Talajtan, 54: oldal. Varga-Haszonits Z., Tölgyesi L. (1990): Az alapvetı agroklimatológiai jellemzıértékek meghatározása. Agroökológiai Információs Rendszer Program, Tanulmány, Budapest, 57 oldal. Varga-Haszonits Z., Tölgyesi L. (1991): A potenciális párolgás meghatározása. Beszámolók 1987-ben végzett tudományos kutatásokról, OMSz, Budapest, oldal. 73

76 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK 2.2 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT TERMÉSZETES PERIÓDUSOK Az egyes meteorológiai elemek értékei idıben jelentıs mértékben változnak. A napsugárzás értékei azért, mert az év folyamán a Föld ellipszis alakú pályán kering a Nap körül és ennek során hol közelebb, hol távolabb kerül a Naphoz, s ezért a Földre érkezı sugárzás mennyisége is változik. Mivel tengelye sem merıleges a keringés síkjára és a tengelye körül 24 óra alatt egy teljes fordulatot tesz meg, a Földre érkezı sugárzás mennyisége a nap folyamán is változik. S ennek megfelelıen alakul a hımérséklet is mind az év, mind pedig a nap folyamán. Emiatt az évnek vannak meleg és hideg idıszakai és a hidegbıl a meleg idıszakba, valamint a melegbıl a hideg idıszakba történı átmeneti szakaszai. Ugyanígy a napnak is vannak a nappal folyamán melegebb, s az éjszaka alatt pedig hővösebb szakaszai, valamint a kettı között átmeneti szakaszok. Változik a higrikus elemek éven belüli eloszlása is, részben közvetlenül a napsugárzás, részben a sugárzási viszonyok által is meghatározott cirkulációs viszonyok hatására. Ennek alapján az éven belül meg lehet különböztetni nedves és száraz idıszakokat, s köztük az egyikbıl a másikba történı átmenet idıszakait. Ezek, a meteorológiai viszonyok által meghatározott természetes periódusok adják az adott termıhely növénytermesztési szempontból jellegzetes adottságait. A napsugárzás által meghatározott periódusok A napsugárzás az intenzitásával és a tartamával is hat a növények életére. A Napból érkezı sugárzás szolgáltatja a növények számára fotoszintézishez szükséges energiát. A növények egy adott helyen alkalmazkodnak a napsütéses idıszakok hosszához és ezt a tulajdonságukat (rövidnappalos, hosszúnapalos növények) megtartják akkor is, ha más területre helyezik át ıket. A napsugárzás intenzitása és tartama együtt fejti ki a hatását, a kettıt együtt azonban meglehetısen nehéz egyszerre figyelembe venni. Az agroökoszisztémák olyan közegben helyezkednek el, ahol az energia állandóan áramlik egyik helyrıl a másikra. A növények és a környezetük közötti folyamatos energiaáramlást jól érzékelteti a ábra (Gates 1980). Látható az ábrán, hogy a Napból érkezı közvetlen, szórt és visszavert sugárzást a növények elnyelik, s ennek hatására felmelegszenek. Mivel a növényeknek nincsen állandó hımérsékletük, a környezetükkel folyamatos hıcserét bonyolítanak le. A hıt részben hımérsékleti sugárzás formájában adják le, részint párolgás útján, látens hı formájában. Ebben a hıcsere folyamatban szerepet játszik a szél is, amely elsısorban a keverı hatásával a hımérsékleti különbségek kiegyenlítésére törekszik. Amennyiben a növény és környezete között nincsen hımérsékleti különbség, akkor a két közeg között a hıáramlást tekintve nyugalmi állapot áll be. A növény és környezete közötti energiaáramlásnak az év folyamán szabályos változásai vannak. Van, amikor hosszabbak a napsütéses idıszakok és intenzívebb a 74

77 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK besugárzás és van, amikor a napsütés kevesebb ideig tart és az intenzitása is kisebb. Ugyanakkor az egyes években leérkezett sugárzásmennyiség is változik. A sugárzásmennyiség évenkénti változásai azonban nem mutatnak olyan jellegzetes szabályszerőségeket, mint a sugárzás éven belüli változásai ábra. Energiaáramlás a növényi környezetben (Gates 1980) Az egyéves növények számára az éven belüli változások a fontosak, mivel életük folyamán ezek gyakorolnak rájuk hatást. Ugyanakkor a növénytermesztı számára azt is fontos tudni, hogy az egyes években a napsugárzás intenzitásában és tartamában milyen változások lehetnek az adott helyen. Napfénytartam. Napfénytartamnak kétféle formája ismeretes. A csillagászatilag lehetséges napfénytartam, amely a napkelte és a napnyugta közötti idıszakot foglalja magába, s az adott idıszakban a lehetséges leghosszabb napsütéses idıszak. A tényleges napfénytartam pedig a napkelte és a napnyugta között olyan idıszak, amelynek során a napsugarak a napfénytartammérı mőszer szalagján képesek égési nyomot hagyni. Ha egy nap folyamán több ilyen idıszak is váltakozik napsütés nélküli, borúlt idıszakokkal, akkor az egész napra vonatkozó tényleges napfénytartamot úgy határozzuk meg, hogy az egyes napsütéses idıszakok tized 75

78 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK órákban mért tartamát összeadjuk. Gyakorlatilag tehát a tényleges napfénytartam párásság és a felhızet által nem gyengített, direkt napsütéses idıszakok napi együttes idıtartamát jelenti. A Földnek a saját tengelye körüli forgása miatt a nappalok és éjszakák, azaz a világos és a sötét idıszakok váltakoznak egymással. Ha a forgástengely a Nap körüli keringés síkjára merıleges lenne, akkor a nappalok és az éjszakák azonos (12-12 óra) hosszúságúak lennének. A Föld forgástengelye azonban a függılegessel 23 fokos szöget zár be, ezért a nappalok és az éjszakák hossza az év folyamán folyamatosan változik. Ehhez a jelenséghez alkalmazkodtak a növények, s ezt nevezik fotoperiodizmusnak. A csillagászatilag lehetséges nappalhosszúság. A napkelte és napnyugta közötti idıszak (a csillagászatilag lehetséges napfénytartam) a földrajzi szélesség függvénye. Az Egyenlítı körüli területeken 12 óra körüli értékek a jellemzık. A magasabb földrajzi szélességeken nyáron a nappalhosszúság növekszik, télen pedig csökken. Idıbeli változása jellegzetes évi menetet mutat, ami elsısorban a mérsékelt övre jellemzı. A téli napforduló (december 21) idején vannak a legrövidebb nappalok, amelyek a téli napfordulótól távolodva fokozatosan növekszenek. Március 23-án a nappalok és éjszakák egyforma hosszúságúak (napéjegyenlıség). A nappalok hossza ezután is tovább növekszik, s a nyári napforduló (június 22) idején érik el legnagyobb hosszúságukat. Ezután csökkeni kezdenek és szeptember 23-án a nappalok és éjszakák hossza ismét egyenlıvé válik, majd tovább csökkenve a nappalhosszúság közeledik a decemberi minimum értékhez. Ezt a jellegzetes évi menetet mutatják a hazai adatok is. Az elızı fejezetben az ország középsı területén fekvı Kecskemét adatait mutattuk be, most összehasonlítási lehetıségként Mosonmagyaróvár ( északi szélesség) csillagászatilag lehetséges nappalhosszúságainak (piros vonal) és tényleges napfénytartamának (lila pontok és vonal) évi menetét tüntettük fel a ábrán. Látható, hogy mindkét esetben a csillagászatilag lehetséges nappalhosszúság hazánkban nagy vonalakban 8 óra és 16 óra között változik. A csillagászatilag lehetséges nappalhosszúság szempontjából, ha a minimum idején kialakuló 8 órás nappalhosszúságot, majd a napéjegyenlıség alkalmával kialakuló 12 órás nappalhosszúságot és a maximum idején bekövetkezı közel 16 órás nappalhosszúságot tekintjük küszöbértéknek, akkor az évet, a következı idıszakokra oszthatjuk. 1. A december 21 és március 23 közötti idıszakban a nappalok hossza 8 óráról 12 órára növekszik. A 8 óra a legrövidebb nappalhosszúság, a 12 órás nappalhosszúság pedig azt jelenti, hogy a nappalok és az éjszakák egyforma hosszúságúak. 2. A március 23 és június 22 közötti idıszak, amikor a nappalok hossza 12 óráról 16 órára nı. Ez tehát a napéjegyenlıség napjától a leghosszabb napfénytartam napjáig tart. 3. A június 22 és szeptember 23 közötti idıszak, amikor a nappalok hossza 16 óráról 12 órára csökken. A leghosszabb napfénytartamról csökken a napéjegyenlıség napjának 12 órás napfénytartamára. 4. A szeptember 23 és december 21 közötti idıszak, amikor a nappalok hossza 12 óráról 8 órára zsugorodik. A napéjegyenlıség napjától csökken tovább egészen a lerövidebb nappalhosszúságig. 76

79 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK Mosonmagyaróvár Pot. napfény Tényl. napfény Napfénytartam (óra) 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0, Az év napjai ábra. A potenciális napfénytartam évi menete Mosonmagyaróváron Hazánkban a fontosabb egynyári szántóföldi növények vegetációs idıszakának (április-szeptember) a legnagyobb része a március 23 és a szeptember 23 közötti idıszakra esik, amikor a nappalok hossza meghaladja a 12 órát. Egyes gazdasági növények (pl. a borsó) esetében azonban vetés ideje a március 23 elıtti idıszakra, tehát a 12 óránál rövidebb nappalhosszúság idıszakára esik. Vannak olyan fontosabb gazdasági növények is (pl. kukorica, cukorrépa), amelyeknek az érési ideje október hónapra esik, amikor a nappalok hossza már 12 óra alá csökken. Az ıszi gabonák vegetációs periódusának (október-június) legnagyobb része a szeptember 23 és június 22 közötti idıszakra esik, ami azt jelenti, hogy a vegetációs periódus kezdeti szakaszában december 21-ig a nappalok fokozatosan 8 órára csökkennek. Ezután március 23-ig 12 órára, majd június 22-ig 16 órára emelkednek. A vegetációs periódus tehát egy csökkenı nappalhosszúságú és egy emelkedı nappalhosszúságú szakaszra osztható. A legrövidebb nappalok idején van a növényeknél a nyugalmi idıszak. A tényleges napfénytartam. Csak abban az esetben egyezik meg a csillagászatilag lehetséges napfénytartammal, ha napkeltétıl napnyugtáig a napsugarak földfelszínre érkezését semmi nem akadályozza. A legfıbb akadályozó tényezı a levegı páratartalma és a felhızet. A nagyon vastag felhızet, még az erıteljes nyári besugárzás idején is alkonyati szürkületet okozhat (vastag zivatarfelhık esetén). A tényleges napfénytartam évi menetét a ábrán lévı lila vonal mutatja. Az egyes pontok az közötti 50 év adatai alapján meghatározott napi napsütéses órák középértékét jelenti. A görbe a pontok alapján meghatározott trendvonal, amelyet hatodfokú polinommal írhatunk le. A polinom korrelációs hányadosa 0,98, ami azt jelenti, hogy a kapcsolat jól megközelíti a determinisztikus összefüggést. 77

80 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK Látható, hogy a tényleges napfénytartam átlagértékei és a csillagászatilag lehetséges napfénytartam értékei között jelentıs különbség van, ami a felhızet következménye. Globálsugárzás. A napsugárzás szolgáltatja a talaj és a levegı felmelegítésére szolgáló, valamint a növények fotoszintetizálásához szükséges energiát. A növények számára szükséges energia a levegın keresztül a légkör közvetítésével jut el a növényekhez. A levegıt alkotó gázok és a levegıben lévı különbözı anyagok jelentıs mértékben képesek szabályozni a sugárzás erısségét és összetételét. Mosonmagyaróváron évi összegben minden négyzetméterre MJ energia érkezik. A besugárzásból származó energiamennyiség a napsugárzás erısségétıl és a tartamától függ. Amint ismeretes a napsugárzás intenzitása pedig elsısorban a napsugarak beesési szögétıl függ, amely decembertıl júniusig fokozatosan növekszik, majd júniustól decemberig csökken. A napsugárzás tartamát alapvetıen a Földnek a Nap körüli keringése és a tengely körüli forgása határozza meg. Ennek megfelelıen decemberben a legrövidebbek a nappalok, júniusban a leghosszabbak. A két idıszak között tavasszal nı a nappalhosszúság és a sugárzás beesési szöge, júniustól pedig mindkettı fokozatosan csökken. Ez okozza azt, hogy a közepes szélességeken a téli idıszakban kevés sugárzás érkezik, majd fokozatosan nı a leérkezı sugárzás mennyisége. A legnagyobb sugárzásmennyiség a nyári hónapokra jellemzı, s innen ismét csökken egészen a téli minimumig. Ez az éven belüli sugárzás eloszlás látható a ábrán. Nagyobb ingadozások elsısorban a júniusi csapadékmaximummal járó vastagabb és gyakoribb felhızet, illetve a júliusra jellemzı derült idıjárás miatt lépnek fel. Látható az ábrán, hogy decemberben megközelítıleg átlagosan 3 MJ m -2 energia érkezik a felszínre, míg június-júliusban ennek több, mint 7-szerese. Az év folyamán tehát a felszínre érkezı sugárzás mennyisége erısen változik. Nagy vonalakban az év 40. napja (február 9) és 110. napja (november 6) között a napi fajlagos sugárzási mennyiségek 5 MJ m -2 felett vannak. Az év 80. napja (március 21) és 280. napja (október 7) között 10 MJ m -2 felettiek a napi globálsugárzás értékei. Az év 110. napja (április 20) és 250. napja (szeptember 7) közötti idıszak a sugárzásban leggazdagabb hazánkban, 15 MJ m -2 feletti napi átlagos sugárzásmennyiségekkel. A november 6 és február 9 közötti idıszak pedig a sugárzásban legszegényebb idıszak. Tavasszal február 9 és április 20 között van egy növekvı api átlagos sugárzásmennyiségekkel jellemezhetı szakasz, ısszel pedig szeptember 7 és november 6 között van egy csökkenı sugárzásmennyiségekkel jellemezhetı idıszak. Ezek a sugárzási periódusok jellemzıek az egész országra, az egyes idıszakok kezdeti és befejezı idıpontjában azonban az ország különbözı helyein a sugárzás területi eloszlásának megfelelıen eltérések lehetnek. 78

81 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK Mosonmagyaróvár 25,0 20,0 Globálsugárzás (MJ/m 2 ) 15,0 10,0 5,0 0, Az év napjai ábra. A globálsugárzás évi menete Március közepétıl október elejéig vagyis a vegetációs periódus jelentıs részében átlagosan naponta több, mint 10 MJ m -2 fajlagos energiával lehet számolni, azaz hektáronként több, mint MJ-lal. Ebbıl a gazdasági növények Burgos (1986) és Campbell (1977) elméleti számításai alapján maximálisan 22-24%-ot lennének képesek felhasználni. A valóságban azonban a szerves anyag képzésére felhasznált energiamennyiség mindössze néhány százaléka a leérkezı teljes energiamennyiségnek. Hat szántóföldi növény (ıszi búza, ıszi árpa, kukorica, cukorrépa, napraforgó és burgonya) közül hazánkban a cukorrépa hasznosítja legjobban a sugárzást, 2-10 %-ban, a napraforgó pedig a leggyengébben, sugárzáshasznosítási értékei 1% alatt maradnak (Varga-Haszonits et al. 1999). A sugárzás tehát olyan tényezı, amely napjainkban csak kis mértékben van kihasználva a növénytermesztésben. A hımérséklet által meghatározott periódusok A hımérséklet alakulását elsısorban a Napból érkezı energia mennyisége határozza meg. Ezért a hımérséklet idıbeli alakulása szorosan követi a napsugárzás idıbeli alakulását, mind a nap folyamán, mind az éven belül, mind pedig az egyes évek egészére vonatkozóan. S mivel a növények élettevékenysége hımérsékleti küszöbértékek által erısen meghatározott, az egyes termıhelyek megítélésében fontos szerepet játszanak azok az idıszakok, amelyek folyamán a hımérséklet egy meghatározott küszöbérték alá süllyed, vagy egy meghatározott küszöbérték fölé emelkedik. Vegetációs periódus. A vegetációs periódust többféleképpen meg lehet határozni. Mindenekelıtt meg kell különböztetni a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódust a tényleges vegetációs periódustól. A hımérsékletileg 79

82 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK lehetséges vegetációs periódus azt az idıszakot jelenti, amikor a napi középhımérsékletek egymást követı napokon folyamatosan az adott növény bázishımérséklete felett vannak. A tényleges vegetációs periódus pedig azt az idıszakot jelenti, amelynek során az adott növény a vetéstıl eljut az érésig. A növény adott területen való termeszthetıségéhez az szükséges, hogy a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hossza meghaladja a tényleges vegetációs periódus hosszát (Varga-Haszonits 1981). Hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus. Magát a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódust is többféleképpen szokták meghatározni. Leginkább a hımérséklet évi menete alapján, mint a bázishımérsékletek tavaszi és ıszi átlépési idıpontjai közötti idıszakot. Gyakori még, hogy azonosítják a fagymentes idıszakkal, azaz az utolsó tavaszi fagy és az elsı ıszi fagy közötti idıszakkal. Itt problémát jelent a többféle értelmezhetıség. Mindenekelıtt azt kell eldönteni, hogy a meghatározáshoz a hımérıházban mért minimum hımérsékletet vagy a talajközelben mért minimum hımérsékletet vesszük alapul. Néha szoktak az adott helyen kiválasztani egy olyan naptári idıszakot, amely a vegetáció számára meghatározó. Mosonmagyaróvár ,0 20,0 Hımérséklet (fok) 15,0 10,0 5,0 0, Hővös idıszak Felmelegedési Meleg Lehőlési Hővös idıszak idıszak idıszak idıszak -5,0 Az év napjai ábra. A hımérséklet által meghatározott periódusok (1) A küszöbértékek alapján meghatározott vegetációs periódus. Mint ahogyan arra már utaltunk, a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódust (HLVP) egy adott növényre vonatkozóan úgy szokták meghatározni, hogy az a növény bázishımérsékletének tavaszi átlépési idıpontja és az ıszi átlépési idıpontja közötti idıszaknak tekintik (Chmielewski és Köhn 1999, 2000, Mitchell és Hulme 2002). Ekkor a napi középhımérsékletek a növény bázishımérséklete felett vannak, ezért a növény képes élettevékenységet folytatni. Chmielewski és Köhn (2000) a vegetációs 80

83 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK periódus küszöbértékének az 5 fokot választotta. Mivel a növények életfolyamatai a vízhez kötöttek, a vegetációs periódus kezdete a fagypont feletti hımérsékletek bekövetkezése után várható, s ez rendszerint a C 3 típusú növények (azaz a hazánk termesztett növényeinek döntı többségét adó, mérsékelt égövi származású típus) esetében valóban 4-5 fokos hımérsékletet jelent. A melegigényes növények esetében a küszöbhımérséklet magasabb, 10 fok vagy 15 fok körüli érték. Ezeknek az értékeknek a tavaszi és ıszi átlépési idıpontja a hımérséklet évi menete alapján meghatározható ( ábra) és ebbıl a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hossza kiszámítható. A hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus kezdetét úgy határozták meg, hogy az 5 fok tavaszi átlépésének az az idıpontja, amely után következı idıszakban az alábbi feltétel teljesül: Σ ( t 5) 0 (2.2.1) Azaz az 5 fok átlépése után a napi középhımérsékletek (t) és az 5 fokos küszöbérték közötti különbség összege nem csökken nulla alá. Értelemszerően ez a feltétel alkalmazható egyéb küszöbértékek esetén is. A (2.2.1) összefüggés alapján meghatároztuk 13 állomáson az 1881 és 2000 közötti idıszakra vonatkozóan a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hosszát. A ábra illesztett hatodfokú trendfüggvénye alapján jól látható, hogy a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hosszának területi átlaga hasonló módon változik, mint a Föld középhımérséklete és hazánkban az évi középhımérsékletek területi átlaga. A 19. század utolsó évtizedeiben a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hossza növekedett, majd a 20. század elsı felében megközelítıleg egy állandó érték körül ingadozott. Az 1960-as évektıl kis mértékben rövidebbé vált, majd az 1980-as évektıl erıteljesen kezdett hosszabbodni. Ez arra hívja fel a figyelmet, hogy hazánkban az évi középhımérsékletek, valamint az egyes növények élettevékenységéhez szükséges tenyésznapok száma viszonylag nagy hasonlósággal együtt változik a Föld középhımérsékletével. Mivel a légkörben az üvegházhatású gázok mennyisége fokozatosan növekszik, s ezzel párhuzamosan különösen az 1980-as évek után mind az évi középhımérsékletek, mind pedig a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hossza is észrevehetıen elkezdett növekedni, fel kell készülni arra, hogy lehetséges egy melegebb idıszak bekövetkezése. Természetesen azt, hogy ez egy esetleges éghajlatváltozás kezdete vagy csupán egy hosszabb-rövidebb ideig tartó melegedési szakasz, ma még nem lehet pontosan megmondani. A hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus tartama azáltal meghatározott, hogy hogyan változik a periódus kezdetének és végének idıpontja. A ábra a HLVP kezdeti idıpontjainak az elmúlt 120 évben mutatott évi ingadozásait jeleníti meg. 81

84 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK Területi átlag Az HLVP hossza (nap) ábra. A hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hosszának évi ingadozásai Évek Területi átlag Az év napjainak sorszáma ábra. A hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus kezdetének évi ingadozásai Látható a ábrán, hogy a vegetációs periódus kezdete némileg eltérı változásokat mutat. A 19. század utolsó évtizedeiben csökkenı tendencia tapasztalható, amit az illesztett függvény mutat, s ez azt jelenti, hogy a HLVP egyre korábban kezdıdött. A 20. évszázad középsı évtizedeiben lényegében egy viszonylag állandó érték körül ingadozott, majd az 1950-es évektıl a vegetációs periódus kezdete egyre korábbi idıpontra tevıdött át. Az 1980-as évek után ebben is egy erıteljesebb csökkenés látszik. Tehát a 20. század második felének elsı Évek 82

85 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK évtizedeiben mutatkozik eltérés, mert miközben a vegetációs periódus hossza csökkent, a kezdeti idıpont is egyre korábbra tolódott. Területi átlag Az év napjainak a sorszáma Évek ábra. A hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus végének évi ingadozásai Meg kell tehát vizsgálni a vegetációs periódus befejezésének idıpontjait is, hogy a 120 év folyamán milyen változásokat mutatnak. Ezt láthatjuk a ábrán, amely a hımérsékleti változásokkal kifejezetten jó egyezést mutat a 20. század második felében is. A befejezési idıpontot a 19. század utolsó évtizedeiben emelkedı tendencia jellemzi (lásd az illesztett trendfüggvényt!), amelyet a 20. század elsı évtizedeiben egy viszonylag állandó érték körüli ingadozás, majd egy enyhe emelkedés jellemez. A 20. század második felében azonban viszonylag meredek a csökkenés, majd ezt követıen pedig az emelkedés. Úgy tőnik tehát, hogy a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus változásaiban a vegetációs periódus befejezıdési idıpontjainak változása játszott nagyobb szerepet. A legutóbbi késıbbre tolódó idıpontok a hosszabb ıszt jelentik. Azt is érdemes megjegyezni, hogy a lehetséges vegetációs periódus hosszának megnövekedése és kezdetének korábbi idıpontra tolódása a hideg idıszak rövidülését jelenti. Hazánkban elıfordulnak olyan, melegebb égövrıl származó növények is, mint például a kukorica vagy a cirok, melyek bázishımérsékleteként egy magasabb, általában 10 Celsius fokos értéket szokás elfogadni. Természetesen e növények számára a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus lerövidül. Az 5 fok feletti idıszak esetén bemutatott tendenciák érvényesülnek a 10 fok tavaszi és ıszi átlépési idıpontjának és a 10 fok feletti idıszak hosszának alakulásában is azzal a különbséggel, hogy ez az idıszak kb. két hónappal rövidebb; tavasszal mintegy egy hónappal késıbb kezdıdik, ısszel pedig jó egy hónappal korábban fejezıdik be. 83

86 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK (2) A fagymentes idıszakkal azonosnak tekintett vegetációs periódus. Vannak kutatók, akik a hımérsékletileg lehetséges vegtációs periódus hosszát azonosnak szokták tekinteni a fagymentes periódus hosszával (Chmielewski 2003). (3) Naptári idıszakként meghatározott vegetációs periódus. Hazánkban a tenyészidıszakot az éghajlati vizsgálatokban (Bacsó et al. 1953, Bacsó 1959, Bacsó 1973) az április 1. és szeptember 30. közötti idıszakként határozták meg. A küszöbértékek szerint meghatározott vegetciós periódusok azonban jobban kapcsolhatók a növények éghajlati igényeihez. Ezért az agroklimatológiai vizsgálatokban elınyben részesítettük (Varga-Haszonits 1981, Varga-Haszonits és Boncz 1985, Varga-Haszonits et al. 1996, Varga-Haszonits et al. 2000) a küszöbértékek alapján történı meghatározást. Tényleges vegetációs periódus. A termesztett növények esetében a vetés és érés (néha a betakarítás) közötti idıszak adja a tényleges vegetációs periódus hosszát, azaz a növény számára szükséges tenyésznapok számát. A vadontermı növények esetében a tavaszi nedvkeringés megindulása vagy a rügyfakadás jelenti a vegetációs periódus kezdetét, ısszel pedig a levelek elszínezıdése vagy a levélhullás mutatja a befejezıdését. Vizsgáltuk ezen idıszak hosszának alakulását egyik legfontosabb gazdasági növényünk, a hazai szántóföld kb. egynegyedét elfoglaló kukorica 3 legelterjedtebb éréscsoportja esetén. A vizsgálatok alapját egyrészt az Országos Fajtakísérleti Intézet által az 1960-as évektıl a 80-as évek közepéig megfigyelt adatok, másrészt az Országos Meteorológiai Szolgálat agrometeorológiai megfigyelı hálózata által az 1980-as és 90-es években győjtött adatok jelentették A vegatációs periódus hossza É v e k ábra. A tényleges vegetációs periódus hosszának alakulása az állomások átlagában három éréscsoport esetén ( ) 84

87 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK Ilyen módon a hazai fajtaválaszték döntı többségét kitevı korai éréső és középéréső (FAO szám: illetve ) hibridekre vonatkozóan illetve közötti több évtizedes fenológiai adatbázis áll rendelkezésre, míg a harmadik legjelentısebb, késıi éréscsoportra (FAO szám ) 11 éves ( ) adatsorunk van. Láthatjuk a ábrán, hogy a tényleges vegetációs periódus hosszának alakulását az évi középhımérsékletek ingadozásai határozzák meg. Az 1960-as évek elejétıl az évi középhımérsékletek fokozatos csökkenése hatására a fejlıdés lassulása, s így a tényleges tenyészidıszak hosszának növekedése figyelhetı meg. Ez a növekedés az 1970-es évek végéig tart. Ettıl kezdve a század végéig a hımérséklet emelkedése nyomán az idıszak lerövidülése tapasztalható. Azaz a tényleges vegetációs periódus hosszának változása ellentétes a hımérsékletileg lehetséges vegetációs perióduséval. A hımérséklet csökkenésének hatására rövidebb idıszak áll a növények rendelkezésére, ráadásul azok lassabban is fejlıdnek, így a hosszabb tényleges tenyészidıszak egyre nehezzebben fér bele az éghajlatilag determinált fejlıdési idıszakba. Ez jellemezte az 1970-es évek végét, s a 80-as évek elejét. Az utóbbi két évtizedben azonban ezzel ellentétes hatás érvényesül: az emelkedı hımérsékletek hosszabb hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódust biztosítanak az amúgy is gyorsabban fejlıdı növények számára, így egyre hosszabb tenyészidejő hibridek termesztése válhat lehetıvé. Az ábrán az is látható, hogy a különbözı éréscsoportok tenyészidejének változásai párhuzamosak egymással, s a középéréső csoport értékei pár nappal meghaladják a korai éréscsoport tényleges vegetációs periódusának hosszát. A késıi éréscsoportra viszonylag kisszámú adat áll rendelkezésre, valószínőleg ennek tulajdonítható, hogy a tényleges vegetációs periódus hosszának alakulását bemutató görbe kevésbé szabályos, mint a két másik éréscsoportnál. A vegetációs periódus és a hımérséklet közötti kapcsolat. A kukorica bázishımérséklete 10 fok. A kukorica hımérsékletileg lehetséges periódusát tehát az év folyamán a 10 fok feletti középhımérséklető tenyésznapok száma adja. Nyilvánvaló, hogy ha egy év folyamán magasabb napi középhımérsékletek a jellemzık, akkor a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus is hosszabb lesz, mert tavasszal várhatóan korábban emelkednek a napi középhımérsékletek 10 fok fölé, ısszel pedig késıbb süllyednek 10 fok alá. A hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hossza tehát kapcsolatban van a hımérséklettel. Ezt a kapcsolatot mutatja a ábra. Látható az ábrán, hogy az évi középhımérséklet emelkedésével a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus is hosszabbá válik. Az ábráról jól leolvasható, hogy az évi középhımérséklet 1 fokos változása mintegy 10 napos változást jelent a hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hosszában. Ebben az esetben a hımérséklet csökkenése a hımérsékletileg lehetséges tenyészidıszak hosszának rövidülését, a hımérséklet emelkedése pedig a meghosszabbodását eredményezi. 85

88 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK Az évi középhımérséklet és a 10 fok feletti hımérséklető idıszak hossza közötti összefüggés (A 13 állomás közötti átlaga) 230 A 10 fok feletti hımérséklető idıszak hossza (nap) y = 9,588x + 91,833 R 2 = 0, ,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 Évi középhımérséklet ábra. A 10 fok feletti hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus hossza és az évi középhımérséklet közötti összefüggés Vizsgáljuk meg a tényleges vegetációs periódus középhımérséklete és a tényleges vegetációs periódus hossza közötti kapcsolatot. Bár ez a kapcsolat többnyire nem-lineáris (Charles-Edwards et al. 1986), mi az egyszerő gyakorlati felhasználás kedvéért - lineáris kapcsolatot határoztunk meg. Az összefüggésvizsgálatot elvégeztük mindhárom éréscsoportra. A kapott ereményeket azonban a ábrán csak a középkorai érésidejő csoportra mutatjuk be. A hımérséklet és a korai érésidejő kukorica-hibridek (FAO ) közötti lineáris kapcsolat korrelációs koefficiense A kapcsolat szerint minél magasabb a hımérséklet, annál rövidebb a tényleges vegetációs periódus. Az 1 fokos hımérséklet-emelkedés a tényleges vegetációs periódus 10 napos megrövidülését eredményezheti. Természetesen a kapcsolat azt is tartalmazza, ha a hımérséklet 1 fokkal süllyedne, akkor a tényleges tenyészidıszak 10 nappal hossszabb lenne. Egy éghajlatváltozás esetén feltételezve, hogy a jelenlegi kapcsolat fennmarad 1 fokos hımérsékletváltozásra másfél hetes tényleges tenyészidıszak változással lehet számolni. Hasonló megállapításokat tehetünk a középkorai érésidejő kukorica-hibridekkel (FAO ) kapcsolatban is. A hımérséklet és a tényleges vegetációs periódus hossza közötti lineáris kapcsolat korrelációs koefficiense országosan A ábráról leolvasható, hogy 1 fokos hımérsékletváltozáshoz 12 nap tényleges vegetációs periódus hosszváltozás tartozik. Azaz a középéréső hibridek tényleges tenyészidıszaka valamivel erıteljesebben reagál a hımérséklet megváltozására, mint a korai éréscsoport. 86

89 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK A vegetációs periódus hossza (nap) y = x R = ,5 14,5 15,5 16,5 17,5 18,5 19,5 20,5 21,5 A vegetációs periódus középhımérséklete (Celsius fok) ábra. A tényleges vegetációs periódus középhımérséklete és a középéréső kukoricahibridek tényleges vegetációs periódusának hossza közötti összefüggés országosan ( ) A kései éréső hibridek (FAO ) esetén a hımérséklet 63.2 %-ban határozza meg a tényleges vegetációs periódus hosszát. Erre az éréscsoportra viszonylag kevés adat áll rendelkezésre; ez is oka lehet a gyengébb összefüggésnek, valamint azt is megkérdıjelezi, hogy mennyire pontos az 1 fokos hımérsékletváltozásra adódó 7 napos tényleges vegetációs periódus hosszváltozás. Ugyanakkor matematikai statisztikai módszerekkel vizsgálva a szignifikanciát (Sváb 1981), úgy találtuk, hogy hasonlóan a másik két éréscsoportnál tapasztaltakhoz ez az összefüggés is a legmagasabb, 99,9 %-os megbízhatósági szinten szignifikáns. Gyakorlatilag tehát a két fı éréscsoport esetében 1 fokos hımérsékletváltozás másfél-kéthetes tényleges tenyészidıszak változást jelent; a korai hibridek vegetációs periódusának hossza 94 és 202 nap között változott a tényleges tenyészidıszak 13.7 és 22.2 fokos átlaghımérséklete mellett, míg a középéréső hibridek nap alatt értek be fokos hımérsékletek hatására. A kései hibridek magasabb hımérsékletek mellett fordultak csak elı ( Celsius fok), de a tényleges tenyészidıszakuk hossza nem tért el lényegesen ( nap). Egy esetleges felmelegedés olyan módon hatna, hogy a hosszabb tenyészidejő fajták termesztése észak felé tolódna. E megállapítás megegyezik Wittwernek (1995) az Egyesült Államok területére vonatkozó elırejelzésével. Láthattuk, hogy a hımérséklet emelkedésével a növények fejlıdése meggyorsul, s rövidebb idı alatt jutnak el a vetéstıl az érésig. Ugyanakkor a hımérséklet emelkedésével több tenyésznap áll a rendelkezésükre. A hımérséklet emelkedése 87

90 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK tehát az adott termıhelyen lehetıvé teszi hosszabb tenyészidejő fajták termesztését is. Száraz és nedves idıszakok A nedvességi viszonyokat sokféleképpen jellemezhetjük. Használhatjuk erre a célra a vízháztartás bármely összetevıjét, de gyakran alkalmazzák a potenciális párolgás és a csapadék egymáshoz viszonyított arányát is (Walter 1979). Ha ezt a hányadost úgy határozzuk meg, hogy a lehullott csapadékmennyiséget a potenciális párolgás mennyiségéhez hasonlítjuk, akkor potenciális párolgás/csapadék indexrıl vagy egyszerően csak szárazsági (ariditási) indexrıl szoktunk beszélni. Ezt az indexet havi adatokra célszerő meghatározni (Varga-Haszonits és Varga 2004). A potenciális párolgás (E 0 ) és a csapadék (P) hányadosa, mint szárazsági index (ARI) a következı formában írható: E 0 ARI = (2.2.2) P Az index értéke 1 lesz, ha ugyanannyi csapadék hullott, mint amennyi víz a potenciális párolgás révén eltávozhat a talajból. Az 1-nél magasabb értékek esetén a levegı több vizet képes elpárologtatni, mint amennyi csapadék az adott idıszakban lehullott, ezért az idıszakra a vízhiány a jellemzı (száraz idıszak). Az 1-nél kisebb értékek esetén pedig több csapadék hullott le, mint amennyit a levegı képes elpárologtatni, emiatt az idıszakot víztöbblet jellemzi (nedves idıszak). Ilyen módon a száraz és nedves idıszakok mennyiségileg is jól elkülöníthetık egymástól. Ez a formula, amely relatív vízmérlegnek is tekinthetı, mivel a fı vízbevételi forrást jelentı csapadékot és a fı vízkiadást jelentı párolgást viszonyítja egymáshoz, elsısorban a havi és évi átlagértékek esetében ad megfelelı információt, fıleg hosszú sorok esetében. Száraz és nedves idıszakok a 20. században. A növénytermesztés szempontjából fontos ismernünk azokat az idıszakokat is, amikor az év folyamán kevesebb csapadék hullik, mint amennyit a levegı képes elpárologtatni. Ezek az idıszakok évrıl-évre változnak, hol korábban, hol késıbben kezdıdnek vagy fejezıdnek be. Így az egyes növények vegetációs periódusának is néha kisebb, máskor pedig nagyobb részét teszik ki. Száraz és nedves jellegő hónapok. A potenciális párolgás havi értékeinek és a havi csapadék-mennyiségek értékeinek ismerete lehetıvé teszi, hogy megvizsgáljuk, az év folyamán mikor kezdıdnek, meddig tartanak és mikor fejezıdnek be a száraz és a nedves hónapok. Természetesen a havi adatok alapján csupán közelítı számításokról beszélhetünk, amelyek azonban jó áttekintést adnak arról, hogy az egyes hónapokban a potenciális párolgás (párologtatóképesség) és a csapadék értékei hogyan viszonyultak egymáshoz. 88

91 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK táblázat. A párologtatóképesség és a csapadék hányadosaként meghatározott szárazsági indexek ( ) Év Budapest 0,30 1,18 2,94 2,55 3,09 3,39 7,39 9,50 10,34 5,27 0,98 0,42 1,80 Debrecen 0,19 0,45 2,09 2,16 2,90 2,48 4,36 4,37 7,09 3,48 0,99 0,34 1,57 Iregszemcse 0,38 0,88 1,41 2,21 4,00 2,64 6,45 4,95 3,51 3,49 0,81 0,33 1,39 Kaposvár 0,40 1,03 1,36 1,57 2,06 2,13 3,49 3,13 4,64 2,42 0,81 0,32 1,20 Kecskemét 0,32 1,04 2,86 3,04 3,66 3,39 7,52 7,73 8,17 4,73 1,18 0,40 1,83 Miskolc 0,32 0,70 2,91 2,51 2,27 2,32 3,43 4,08 6,71 4,22 0,91 0,33 1,48 Nyíregyháza 0,20 0,46 2,13 2,42 2,67 2,52 3,95 3,88 6,81 4,36 0,95 0,31 1,55 Pápa 0,36 1,02 1,37 2,05 3,37 3,06 3,16 4,58 3,30 3,07 0,95 0,49 1,37 Pécs 0,36 0,87 1,52 2,14 2,67 2,74 4,98 4,58 7,73 3,05 2,15 0,44 1,53 Szeged 0,35 1,05 2,47 2,20 3,56 3,27 5,69 5,87 6,97 5,06 1,43 0,51 1,91 Szombathely 0,30 0,92 1,12 1,64 2,00 1,97 2,21 2,17 2,42 2,10 0,71 0,32 1,15 Zalaegerszeg 0,31 0,74 1,20 1,69 1,79 2,12 2,31 2,35 2,31 2,51 0,64 0,32 1,08 Orsz. átlag: 0,32 0,86 1,95 2,18 2,84 2,67 4,58 4,77 5,83 3,65 1,04 0,38 1,49 A 20. századra vonatkozóan szárazsági indexek havi és évi ingadozásait a táblázatban mutatjuk be. A táblázatból látható, hogy hazánkban a 20. században a vizsgált állomások mindegyikén egy-két kivételtıl eltekintve nedves jellegőnek volt tekinthetı 4 hónap: november, december, január és február. A nedves idıszakból a száraz idıszakba való átmenet hónapja a március, amely a vizsgált állomásokon már száraz jellegőnek tekinthetı. Kecskeméten és Szegeden azonban, amelyek az ország legmelegebb és legszárazabb középsı és déli területén fekszenek, már nemcsak a március száraz, hanem száraz jellegő a november is. Budapest esetében a száraz február véleményünk szerint a városi hısziget eredménye. Áprilistól októberig a hónapok száraz jellegőek, ez a száraz idıszak. Novemberben azonban az ország területein a nedves jelleg kezd uralkodóvá válni és megkezdıdik az átmenet a nedves idıszakba. Tehát az 5 fok feletti idıszak, ami a vegetációs periódusnak felel meg és a száraz idıszak nagyvonalakban egybeesik és ez azt jelenti, hogy az egynyári növények vegetációs periódusa meleg és száraz jellegő. Ha a táblázat utolsó sorában található átlagértékeket vesszük figyelembe, akkor képet kapunk arról, hogyan változik az éven belül a hónapok száraz és nedves jellege. Amennyiben ezt grafikusan ábrázoljuk, akkor a ábrán látható eloszlás tárul elénk. A szárazsági (ariditási) index azt mutatja, hogy a levegı a lehullott csapadék hányszorosát lenne képes elpárologtatni. Minél nagyobb ez az érték, annál erısebb az adott hónap száraz jellege. A ábrán látható, hogy a hónapok száraz jellege fokozatosan növekszik az év elejétıl egészen májusig. A júniusi csapadék maximum következtében egy kisebb visszaesés tapasztalható. Utána az ariditási index értéke júliusig magasabb lesz. Július és augusztus hónapokban közel azonos szinten marad. Majd szeptemberig tovább emelkedik, s csak szeptember után kezd rohamosan csökkenni. Ekkor már a hımérséklet-csökkenés és a csapadék ıszi másodmaximuma érezteti a hatását. Amikor az ariditási index értéke 1-nél kisebb, akkor az (2.2.2) összefüggés szerint több csapadék hullik, mint amennyit a levegı képes elpárologtatni, ezért ez a nedves idıszak. Amikor az ariditási index értéke 1 felett 89

92 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK van, akkor a levegı a lehullott csapadéknál több vizet is képes lenne elpárologtatni, így ekkor van a száraz idıszak. 7,00 6,00 5,00 Szárazsági index 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Hónapok ábra. A szárazsági index havi értékeinek évi menete Országos átlag 3,00 Szárazsági index (Pár.kép/Csap.) 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Évek ábra. Az évi szárazsági index alakulása a 20. században 90

93 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK Száraz és nedves jellegő évek. A száraz és nedves évek meghatározása azért fontos, mert ennek alapján képet kapunk arról, hogy az adott növény termesztése az egyes években milyen vízellátottsági körülmények között ment végbe. Amint az ábrán látható, a 20.században az elsı 30 évben a levegı a lehullott csapadéknak kevesebb, mint a másfélszeresét tudta elpárologtatni, de az évek száraz jellege fokozatosan növekedett. Ezt követıen a 30-as évektıl a 80-as évekig az évi szárazsági index értéke valamivel 1,5 fölött volt, majd 1980 után észrevehetıen emelkedni kezdett. Ez azt jelenti, hogy a 20. század utolsó két évtizedének melegedésével a száraz jelleg is fokozódott. Száraz és nedves vegetációs periódusok a 20. században Az egynyári növények vegetációs periódusának száraz és nedves jellege. Az években a vegetációs periódusok is jelentıs eltéréseket mutathatnak abban, hogy ezek mennyire voltak nedvesek vagy szárazak. Célszerő ezért megvizsgálni azt, hogy a fı vízbevételt jelentı csapadék és a fı vízkiadást jelentı párolgás hogyan alakult az egynyári növények vegetációs periódusai alatt. Vegetációs periódusnak a havi adatok vizsgálata alapján az április-szeptember idıszakot tekintettük. 600 Április-szeptemberi csapadékmennyiség Csapadékösszeg (mm) y = -0,3967x ,6 R = 0, Évek ábra. Az egynyári növények vegetációs periódusa alatti csapadékmennyiségek országos átlagainak alakulása a 20. században Vizsgáljuk meg elıször a csapadék alakulását ( ábra). Az ábra a vegetációs periódusok alatti csapadékösszegek országos átlagait tartalmazza, amelyet 12 állomás (Budapest, Debrecen, Iregszemcse, kaposvár, Kecskemét, Miskolc, Nyíregyháza, Pápa, Pécs, Szeged, Szombathely és Zalaegerszeg) adatai alapján számítottunk ki. Látható az ábrán, hogy a 20. században az egynyári növények vegetációs periódusa alatt hullott a csapadék mennyisége az évek folyamán lassan csökkent. A csökkenés 10 évenként azonban csak mindössze 4 91

94 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK milliméter (folytonos vonal). Látható, hogy az egyes évek vegetációs periódusainak csapadékmennyiségei között jelentıs ingadozások voltak. A vegetációs periódusok csapadékmennyiségei azonban minden évben meghaladták a 200 millimétert, s 500 mm-nél több csapadék is csak két esetben hullott: 1940-ben 571 mm és 1965-ben 507 mm. Az egynyári növények vegetációs periódusa alatt országos átlagban ben (212 mm) és 1947-ben (211 mm) hullott a legkevesebb csapadék. Az ábrán az is látható (szaggatott vonal), hogy az évszázad elsı évtizedei csapadékosak voltak, 1930 és 1960 között volt egy szárazabb szakasz (bár 1940-ben volt a legtöbb csapadék), 1960 és 1980 között kevés csapadéknövekedés volt tapasztalható, majd az 1980 utáni csökkenést az 1990-es évek eljén ismét emelkedés váltotta fel. A csapadékviszonyok elemzése után tekintsük meg a párolgási viszonyok alakulását. A potenciális párolgás adatait szintén ugyanarra a 12 állomás adataira határoztuk meg, mint a csapadék esetében. A kapott eredmények országos átlagait a ábrán tüntetük fel. A potenciális párolgás vegetációs periódus alatti országos átlagai ugyancsak csökkenı tendenciát mutatnak (folytonos vonal). A csökkenés üteme 10 évenként 3 milliméter. Mindössze 1 mm-rel lassúbb a csökkenés, mint a csapadék esetében. Az értékek ingadozása azonban lényegesen nagyobb volt: 600 mm és 900 mm között változott. Mindössze 5 olyan év (1932, 1934, 1946, 1947 és 1950) volt azonban csak, amikor a vegetációs periódus alatti csapdékátlag meghaladta a 800 mm-t. Ugyanakkor 650 mm-nél kisebb érték is csak 3 évben (1978, 1980 és 1984) fordult elı. Április-szeptemberi potenciális párolgás Potenciális párolgás (mm) y = -0,2961x ,2 R = 0, ábra. Az egynyári növények vegetációs periódusa alatti potenciális párolgás országos átlagainak alakulása a 20. században Évek A ábra és a ábra összehasonlításával megállapítható, hogy a potenciális párolgás országos átlagai évi ingadozásainak változási tendenciái (szaggatott vonal) erıteljesebbek voltak, mint a csapadéké, bár a jellegzetes idıszakok hasonlók voltak. Vagyis az évszázad elsı három évtizedében viszonylag 92

95 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK kisebb volt a vegetációs periódus alatti potenciális párolgás, majd hozzávetılegesen 1930 és 1960 között kialakult a maximum. Az 1960 és 1980 közötti években a csökkenı tendencia volt jellemzı, amit az 1980-as évek után lassú emelkedés váltott fel. Április-szeptemberi nedvességi index ,90 0,80 Csapadék/Potenciális párolgás 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 y = -0,0004x + 1,1992 R = 0,0866 0, ábra. Az egynyári növények vegetációs periódusa alatti szárazsági index országos átlagainak alakulása a 20. században Évek Az október-júniusi idıszak országos csapadékátlagai Csapadék (mm) y = -0,7182x ,2 R = 0, ábra. Az ıszi gabonák vegetációs periódusának csapadékviszonyai a 20. században Évek 93

96 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK Látható a ábrán, hogy az ariditási index ingadozásai jól mutatják a potenciális párolgás és a csapadék együttes hatását, s e két elem ingadozásainak közös idıszakait (szaggatott vonal). Az elmondottak következtében azonban az évszázad folyamán az egynyári növények vegetációs periódusai alatti ariditási indexek országos átlagai nem mutatnak észrevehetı változást (folytonos vonal). Az ıszi gabonák vegetációs periódusának száraz és nedves jellege. Hazánkban az ıszi búza, az ıszi árpa, s napjainkban már kisebb mértékben az ıszi rozs az év hideg idıszakában is szántóföldi viszonyok között él. Hasonló a helyzet a gyümölcsfáknál is. Ezért az ısziekkel kapcsolatosan is meg kell vizsgálni a vegetációs periódus fıbb jellemzıit. Az ıszi gabonák vegtációs periódusa jelentıs mértékben az év nedves idıszakára esik. Ebben az idıszakban ( ábra) többnyire mm csapadék esik, szemben az egynyári növények vegetációs periódusa alatt lehulló mintegy milliméterrel. Ebben az idıszakban 1951-ben hullott a legtöbb csapadék, 664 mm. Az évszázad folyamán ez volt az egyetlen eset, amikor az ıszi gabonák vegetációs periódusa alatti csapadék mennyisége meghaladta a 600 millimétert. Ugyanakkor 1970 után már csak egyetlen eset volt, amikor 500 mm feletti csapadékot mértek ebben az idıszakban. Az 1970 utáni években tehát már csak 300 és 500 mm között ingadozott az idıszak csapadékmennyisége. Az elmúlt 100 évben mindössze három olyan év volt, amikor 300 milliméternél kevesebb csapadék hullott: 1968-ban 241 mm, 1976-ban 299 mm és 1990-ben pedig 282 mm. Mind a három eset a század második felében következett be. Az október-júniusi idıszak potenciális párolgásának országos átlagai 600 Potenciális párolgás (mm) y = -0,2683x + 977,37 R = 0, ábra. Az ıszi gabonák vegetációs periódusa alatti potenciális párolgás országos átlagainak az alakulása a 20. században Évek Az ıszi gabonák vegetációs periódusa alatt lehullott csapadék mennyisége amint a ábrán látható a 20. század folyamán 10 évenként mintegy 7 milliméterrel (folytonos vonal) csökkent. Ez a csökkenı tendencia különösen jól 94

97 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK látható a század második felében. Ugyanakkor látható az is, hogy az ıszi gabonák vegetációs periódusa alatt a század elsı három évtizedében inkább egy enyhe emelkedı tendencia figyelhetı meg, majd 1930 és 1955 között volt egy csapadékban gazdagabb szakasz, az 1950-es évek közepétıl pedig egy folyamatosan csökkenı csapadékú idıszak (szaggatott vonal) látható. A potenciális párolgás évi ingadozásai ( ábra) hasonló képet mutatnak, mint a csapadék évi ingadozásai. A változás általános tendenciája (folytonos vonal) a potenciális párolgás 10 évenkénti 3 milliméteres csökkenését mutatja. Természetesen ezen belül is megállapíthatók különbözı tendenciájú idıszakok (szaggatott vonal). Az évszázad elsı három évtizedében az ıszi gabonák vegetációs periódusa alatt a potenciális párolgás enyhe emelkedı tendenciát mutatott. Az 1925 és 1965 közötti idıszakban tapasztalhatók a legmagasabb potenciális párolgás értékek, majd az 1960-as évek közepétıl az 1980-as évek közepéig a süllyedı tendencia a jellemzı, a század végén pedig ismét enyhe emelkedést lehet észlelni ( ábra). Az évszázad folyamán a potenciális párolgás mennyisége gyakorlatilag a 380 mm és az 550 mm között ingadozott. Azt is mondhatjuk, hogy az esetek többségében az ingadozás a 400 mm és az 500 mm között maradt. Mindössze 8 esetben haladta meg az 500 millimétert. Az ıszi gabonák vegetációs periódusában a potenciális párolgás maximális értékét 1946-ban mérték, amikor összege 547 mm volt. Az alsó 400 mm-es határ alatt 7 eset fordult elı. A legkisebb potenciális párolgás értéket e vegetációs peiródus folyamán 1980-ban és 1987-ben regisztrálták, értéke mindkét esetben 382 mm Az október-júniusi idıszak szárazsági indexeinek országos átlagai 2,50 2,00 Szárazsági index 1,50 1,00 0,50 0,00 y = 0,0012x - 1,3626 R = 0, ábra. Az ıszi gabonák vegetációs periódusa alatti szárazsági indexek országos átlagainak évi alakulás a 20. században Az elmondottakból megállapítható, hogy mind az ıszi gabonák vegetációs periódusa alatti csapadékmennyiség, mind pedig a potenciális párolgás mennyisége Évek 95

98 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK csökkenı tendenciát mutatott. A csapadékmennyiség csökkenése valamivel erıteljesebb volt. Mivel nemcsak a csapadék mennyisége csökkent, hanem a potenciális párolgás is kisebb lett, ezért a száradás mértéke is kisebb mérvő volt. Ezt látjuk a ábrán, amely a szárazsági (ariditási) index országos átlagainak évi alakulását mutatja a 20. században. Látható, hogy a száradás mértéke nem mutat jelentıs emelkedést a 20. században, s ez a tendencia nem mutat észrevehetı változékonyságot sem, viszonylag egyenletes. Az ıszi gabonák vegetációs periódusának szárazsági indexei többségükben 0,70 és 1,50 között ingadoztak. Mindössze két olyan eset volt, amikor a 20. század folyamán ebben a vegtációs periódusban a szárazsági index értéke meghaladta az 1,50-es értéket: 1968-ban volt éppen 2,00 volt, 1990-ben pedig 1,69. Hasonlókat állapíthatunk meg tehát az ıszi gabonák vegetációs periódusára vonatkozóan is, mint ahogy azt az egynyári növények esetében tettük, vagyis a 20. században a száradási jellegben nem állapítható meg észrevehetı változási tendencia. Irodalom Bacsó N., Kakas J., Takács L. (1953): Magyarország éghajlata. OMI Hivatalos Kiadványa XVII. Kötet, Budapest, 226 oldal. Bacsó N. (1959): Magyarország éghajlata. Akadémiai Kiadó, Budapest, 302 oldal. Bacsó N. (1973): Bevezetés az agrometeorológiába. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest, 30 oldal. Burgos, J.J. (1986): Equilibrium and extreme climatic conditions of world s biomes and agrosystems. Land use and agrosystem management under severe climatic conditions. WMO Technical Note No oldal. Campbell, I.M. (1977): Energy and atmosphere. A physical-chemical approach. John Wiley and Sons Ltd., London. Charles-Edwards, D.A., Doley,D., Rimmington, G.M. (1986): Modelling Plant Growth and Development. Academic Press, Sidney. Chmielewski, F.M., Köhn, W. (1999): Impact of weather on yield components of spring cereals over 30 years. Agricultural and Forest Meteorology, 96: oldal. Chmielewski, F.M., Köhn, W. (2000): Impact of weather on yield and yield components of winter rye. Agricultural and Forest Meteorology, 102: oldal. Chmielewski, F.M. (2003): Phenology and Agriculture. In: Phenology: An Integrative Environmental Science. Ed. by M.D. Schwartz. Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, oldal. Gates, D.M. (1980): Biophysical Ecology. Springer-Verlag, New York, 611 oldal. Mitchell, T.D., Hulme, M. (2002): Length of growing season. Weather, 5, 57: oldal. Sváb J. (1981): Biometriai módszerek a kutatásban. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 557 oldal. 96

99 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT IDİSZAKOK Varga-Haszonits Z. (1981): A növények termeszthetıségének agroklimatológiai feltételei. Beszámolók az 1979-ben végzett tudományos kutatásokról, OMSz Hivatalos Kiadványai, LIII. kötet, oldal. Varga-Haszonits Z., Boncz J. (1985): A hımérsékletileg lehetséges vegetációs periódus Magyarországon. Földrajzi Közlemények, 4. szám, oldal. Varga-Haszonits Z., Porpáczy A., Schmidt R. (1996): Agroclimatological analysis of natural periods and growing seasons. Idıjárás, Vol. 100, No. 1-3, oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs., Schmidt R., Vámos O. (1999): A fontosabb gazdasági növények sugárzáshasznosítása Magyarországon. Növénytermelés, Tom 48. No. 2, oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs., Vámos O., Schmidt R. (2000): Magyarország éghajlati erıforrásainak agroklimatológiai elemzése. Mosonmagyaróvár, 225 oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z. (2004): Az éghajlati változékonyság és a természetes periódusok. Agro-21 Füzetek, 37. szám, oldal. Walter, H. (1979): Vegetation of earth and Ecological Systems of the Geobiosphere. Second edition. Springer Verlag, New York, 274 oldal. Wittwer, S. H. (1995): Food, Climate, and Carbon Dioxide. The Global Environment and World Food Production. Lewish Publishers, New York, 236 oldal. 97

100 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL 2.3 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL Az éghajlat a mezıgazdasági termelés erıforrása. A feladat az, hogy ezt az erıforrást minél jobban tudjuk hasznosítani egyrészt azzal, hogy messzemenıkig alkalmazkodunk hozzá, másrészt azzal, hogy a benne rejlı lehetıségeket maximálisan kihasználjuk, természetesen anélkül, hogy maradandó károkat okoznánk benne. Ehhez mindenképpen szükséges a vegetációs periódus meghatározó meteorológiai viszonyainak (hımérséklet és víz) és e viszonyok mezıgazdasági termelésre gyakorolt hatásának beható ismerete. Emellett nagyon fontos, hogy megismerjük a vizsgált területen belül mutatkozó éghajlati hasonlóságokat és különbözıségeket, s ennek alapján elkülönítsünk egyes éghajlati körzeteket. Ezek speciális lehetıségeket jelentenek a termelés szempontjából azzal, hogy egyes növények számára a környezetüknél kedvezıbb feltételeket, más növények számára pedig kevésbé kedvezı feltételeket jelentenek. Az éghajlat nemcsak területi, hanem idıbeli változékonyságot is mutat, ezért az egyes évek vegetációs periódusa alatti eltérı meteorológiai viszonyok is változó feltételeket jelentenek a termelés számára. Végül fel lehet mérni azt is, hogy mi az az éghajlatban rejlı legkedvezıbb lehetıség, amely mellett az egyes növények hozama maximális. Ezt nevezzük éghajlati potenciálnak. Agroklimatológiai körzetek Általános gyakorlat, hogy az évi átlagos meteorológiai értékek alapján végzik az egyes termıterületek körzetesítését. Az így megállapított körzetek ezért a valóságban sem az ıszi gabonák vegetációs periódusára, sem az egynyári növények vegetációs periódusára numerikusan nem jellemzıek (Varga-Haszonits 2001). Ettıl a gyakorlattól célszerő volt eltérni és közvetlenül az egyes, fontosabb tenyészidıszakok (ıszi gabonák tenyészidıszaka és az egynyári növények tenyészidıszaka) meteorológiai jellemzıit vettük figyelembe. Alapvetı kérdés annak eldöntése is, hogy a vizsgált meteorológiai elemek közül melyeket vegyük alapul a körzetek elkülönítésénél. Az elemek számát tekintve azt mondhatjuk, hogy ha sok elemet veszünk figyelembe, akkor a térképes ábrázolás áttekinthetetlenné válik. Túlságosan mozaikszerő lesz. S így gyakorlati célokra alig használható képet ad a területrıl. Ha viszont kevés elemet vonunk be a vizsgálatba, akkor ügyelnünk kell arra, hogy azokat, a növények élete szempontjából alapvetı elemeket vegyük figyelembe, amelyek helyes képet adnak az éghajlati viszonyokról, s más további elemek számításba vétele ezt a képet legfeljebb csak módosítani tudja. Ilyen alapvetı elemek a növények élettevékenységét szabályozó hımérséklet és az élettevékenységükhöz nélkülözhetetlen víz. Ez utóbbi többféle meteorológiai elemmel is jellemezhetı. Célszerő olyan jellemzıt választani, amely a biomassza elıállításánál ugyancsak döntı szerepet játszó transzspirációval szoros összefüggést mutat. Ezért amennyiben rendelkezésre állnak a talajnedvesség (hasznos víztartalom) adatai, attól várhatjuk a legjobb jellemzést. 98

101 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL Az ıszi gabonák vegetációs periódusának agroklimatológiai körzetei. Mivel e munka során az agroklimatológiai analízist a havi adatok alapján végeztük, az ıszi gabonák vegetációs periódusaként az október-június idıszakot vettük figyelembe. A június vége ugyanis mind az ıszi árpa, mind az ıszi búza esetében az érési idıpont jó közelítésének tekinthetı. Hımérsékleti viszonyok. A vegetációs periódus alatti középhımérsékletek területi eloszlását a ábrán tüntettük fel. Látható az ábrából, hogy az októberjúnius idıszakban az Alföld déli és a Dunántúl délkeleti része a legmelegebb. Itt a középhımérsékletek 7,5 foknál magasabbak. Ettıl a területtıl észak felé és nyugat felé haladva található egy, az ország középsı részének jelentıs területeit magába foglaló körzet, amelyben a tenyészidıszak középértékei 7,0 és 7,5 fok között változnak. Ennek a területnek a középsı, alföldi része a legmagasabb középhımérséklető. Innen mind északkelet felé haladva, mind pedig nyugat felé haladva a középhımérsékletek fokozatosan csökkennek. S végül Észak- Magyarország és a Nyugat-Dunántúl területén van egy hővös zóna, ahol a tenyészidıszak középértékei 7,0 fok alatt maradnak ábra. A középhımérsékletek területi eloszlása az október-június idıszakban Talajnedvességi viszonyok. A talajnevességet úgy számítottuk ki, mint a szántóföldi vízkapacitás és a holtvíz tartalom közötti hasznos vízmennyiséget, amelyet a növények képesek gyökereikkel a talajból felvenni. Az így kapott talajnedvességi értékeket azonban nem abszolút értékben adtuk meg, hanem a maximális hasznos víztartalom (hasznos vízkapacitás) százalékában fejeztük ki azért, hogy a különbözı fizikai talajféleségekben található vízmennyiség összehasonlítható legyen. Látható a ábrán, hogy a talajnedvesség területi eloszlása hasonló övezetes rendet mutat, mint amelyet a hımérséklet esetében megismertünk. Az Alföld déli területei a legszárazabbak. Itt a talajnedvesség az ıszi gabonák tenyészidıszaka alatt a vízkapacitás 70 százaléka alatt marad. Innen északi és nyugati irányban haladva a tenyészidıszak alatti átlagos talajnedvesség-tartalom fokozatosan növekszik, s az északi területeken meghaladja a vízkapacitás 75 százalékát. Nyugat felé haladva 99

102 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL mivel ez a terület a legcsapadékosabb a talaj nedvességtartalma még erısebben növekszik, s a Dunántúl középsı területein meghaladja a vízkapacitás 75 százalékát, az Alpok-alján pedig már a vízkapacitás 80 százalékát is ábra. A relatív talajnedvesség területi eloszlása az október-június idıszakban Agroklimatológiai körzetek. A bemutatott két alapvetı meteorológiai tényezı jó lehetıséget ad éghajlati körzetek elkülönítésére, hiszen az övezetes eloszlás mind két tényezı esetében hasonló. A ábrán látható, hogy hımérséklet a középsı, déli országrésztıl észak és nyugat felé haladva fokozatosan csökken. A ábrán pedig az látható, hogy a talajnedvesség a középsı, déli száraz területektıl észak és nyugat felé haladva fokozatosan növekszik. A bemutatott hımérsékleti és nedvességi viszonyok együttes figyelembevételével a következı körzeteket lehet kijelölni: A körzet neve Középhımérséklet Talajnedvesség Hővös és nedves < 7,0 > 80,0 Hővös és közepesen nedves < 7,0 > 70,0 Közepesen meleg és közepesen nedves 7,0-7,5 70,0-80,0 Meleg és közepesen nedves > 7,5 70,0-80,0 Meleg és nedves > 7,5 > 80,0 A ábra az ıszi gabonák tenyészidıszakának agroklimatológiai körzetesítését mutatja be, a tenyészidıszak középhımérsékletének és átlagos relatív talajnedvességi értékeinek együttes figyelembevételével. Ennek megfelelıen van egy meleg és száraz déli terület, egy nagyobb kiterjedéső középsı átmeneti zóna, s északon és nyugaton pedig van egy-egy hővös és nedves terület. Ezt a képet azonban még ki kell egészíteni azzal, hogy a hımérsékleti eloszlást jellemzı déli meleg zóna áthúzódik a száraz területrıl a nedves területre, s így a Dunántúl középsı, déli területein kialakul még egy meleg nedves körzet is. 100

103 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL ábra. Az október-június idıszak adatai alapján meghatározott agroklimatológiai körzetek A déli meleg és száraz terület a 7,5 foknál magasabb hımérséklető és 70-75% közötti relatív talajnedvességő területeket foglalja magába. A 7,5 foknál magasabb hımérséklető terület nyugati részén azonban kialakult egy kisebb átmeneti zóna, ahol a relatív talajnedvesség értékemeghaladja a 80%-ot. A középsı mérsékelten meleg és mérsékelten nedves zónában a hımérséklet 7,0 és 7,5 fok között változik, a relatív talajnedvesség értékei pedig a Kisalföld és a Mezıföld, valamint az Alföld sík területein 70 és 75 százalék között, a Dunántúl magasabb tengerszint feletti területein 75 és 80% között ingadoznak. Az északi területen, amely hővös és mérsékelten nedves területnek tekinthetı, a hımérsékletek 7 fok alattiak, a relatív talajnedvesség átlagértékei pedig 70 és 80 százalék közöttiek. Végül a Nyugat- Dunántúl hővös és nedves területein 7 fok alatti hımérsékletek és 80% feletti relatív talajnedvességértékek a jellemzık. Az egynyári növények vegetációs periódusának agroklimatológiai körzetei. Az egynyári növények között elsısorban a kukoricát kell megemlíteni. Kétségtelen, hogy a legtöbb növény ebben az idıszakban éli a vegtációs idejét, azonban meglehetısen különbözı idıszakot ölel át a vetéstıl az érésig terjedı szakasz. Hımérsékleti viszonyok. Eloszlását a ábrán láthatjuk. Rögtön megállapítható, hogy sok hasonlóságot mutat az ıszi gabonák tenyészidıszaka alatti viszonyokkal. Ugyanis ebben az idıszakban is az Alföld déli és a Dunántúl délkeleti része a legmelegebb, s a középhımérsékletek mind észak, mind pedig nyugati irányban fokozatosan csökkennek. Látszik azonban két észrevehetı különbség is. Az egyik, hogy mivel ez a tenyészidıszak az év meleg idıszakára esik, a középhımérsékletek mintegy 10 fokkal magasabbak, mint az ıszi gabonák vegetációs periódusában. A másik, hogy az Alföld Szolnok és Szeged közötti területe a legmelegebb 17,5 fok körüli értékekkel. Az alföldi területekrıl észak és nyugat felé haladva a középhımérsékletek csökkennek, a középsı mérsékelten meleg zóna azonban az Alföld és Észak-Magyarország között viszonylag keskeny. A Dunántúlon viszont a 101

104 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL középértékeknek a fokozatos csökkenése figyelhetı meg, s feltehetıen itt is van egy 16 fok és 16,5 fok közötti értékekkel határolt zóna, amelyet azonban egy állomás alapján nem lenne célszerő megrajzolni. A nyugati határszél területei 16 fok alatti középhımérsékletőek. Ebben az idıszakban tehát az ország nyugati határszéle a leghővösebb ábra. A középhımérsékletek területi eloszlása az április-szeptember idıszakban Talajnedvességi viszonyok. Az ábrán az egynyári növények vegetációs periódusának átlagos relatív talajnedvességi értékei által meghatározott területi eloszlás látható. Az övezetes rend szinte változatlan képet tár elénk, mint amit már az elızıekben láttunk ábra. A relatív talajnedvesség átlagértékeinek területi eloszlása az április-szeptember idıszakban 102

105 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL A tenyészidıszak jellemzı sajátossága, hogy lényegesen szárazabb, mint az ıszi gabonák tenyészidıszaka. Változatlanul a Közép-Tisza vidéke a legszárazabb. Itt a relatív talajnedvesség átlagértékei 50-55% közöttiek. A száraz terület szinte az egész Alföldet átfogja. Mindazonáltal észak felé is, nyugat felé is érzékelhetı az átlagos talajnedvesség értékeinek fokozatos emelkedése. Az átmenetei, mérsékelten nedves zónában a relatív talajnedvesség értékei 60-70% között mozognak. Jellemzıje a területi eloszlásnak, hogy itt az északi területeken feltehetıen adatok hiányában nem mutatható ki egy, az átmenetinél nedvesebb zóna. Ez a zóna csak a nyugati határszél mellett található meg, de ott is nagyon kis területre zsugorodik össze. Agroklimatológiai körzetek. A ábrán láthatók az április-szeptemberi idıszak éghajlati körzetei, amelyek lényegében ugyanolyan övezetes rendben helyezkednek el, mint az ıszi gabonák esetében. A szembetőnı különbség az, hogy ebben az idıszakban csupán három jól felismerhetó körzet különíthetı el. A körzet neve Középhımérséklet Talajnedvesség Hővös és nedves < 16,0 > 65,0 Közepesen meleg és közepesen nedves 16,0-17,0 65,0-70,0 Meleg és száraz > 17,0 < 60, ábra. Az április-szeptember idıszak adatai alapján meghatározott agroklimatológiai körzetek Az Alföld egészét és a Kelet-Dunántúl jelentıs részét egy meleg és száraz körzet foglalja el, amelyre 17 fok feletti középhımérsékletek és 60% alatti relatív talajnedvesség értékek a jellemzık. A Szolnok és Szeged közötti terület és környéke a legmelegebb és a legszárazabb. Az átmeneti zónában, amely mérsékelten meleg és mérsékelten nedves fok közötti hımérsékletek és 60-65% közötti relatív talajnedvesség értékek uralkodnak. Végül a nyugati határszél egy keskeny területét foglalja el a hővös és nedves körzet, ahol a tenyészidıszak középértékei 16 fok alatt maradnak, a relatív talajnedvesség pedig 65 és 70 százalék között változik. 103

106 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL Összefoglalva: azt mondhatjuk, hogy hazánk területe éghajlati szempontból olyan övezetekre osztható, amelyek közül mindkét tenyészidıszakban a Dél- Alföldön található a legmagasabb hımérséklet és egyben ez a terület a legszárazabb is. Innét észak és nyugat felé haladva mind a tenyészidıszakok középértékei, mind pedig a szárazság mértéke fokozatosan csökken. Mindkét vizsgált tenyészidıszakban a nyugati határszél melletti területek a leghővösebbek és a legnedvesebbek. Az egyes ábrákon feltüntetett körzetek határait az alapul vett meteorológiai elemek értékei alapján határoztuk meg. Ezek lehetıséget adnak arra, hogy (1) az adott elemek, valamint a növények növekedése, fejlıdése és produktivitása közötti kapcsolat ismeretében képet kapjunk arról, hogy azonos fajtát és minden egyéb tényezıre homogén területi eloszlást feltételezve, az éghajlat hogyan befolyásolja a növények élettevékenységének a területi változékonyságát; (2) az adott elemek évek során végbemenı ingadozása (az éghajlatingadozás) hogyan befolyásolja az egyes területeken a növények növekedésének, fejlıdésének és produktivitásának az alakulását; (3) az adott elemek valamilyen irányban történı változása (az éghajlatváltozás) milyen hatással lenne az egyes növények növekedésére, fejlıdésére és hozamaira, illetve a hazánkban történı termesztésére. Éghajlati potenciál A növénytermesztés éghajlati feltételei nemcsak azt szabják meg, hogy egy adott területen milyen növények termeszthetık, hanem azt is, hogy várhatóan milyen maximális hozamok érhetık el. A klimatikus feltételek által biztosított lehetséges maximális hozamokat szokás éghajlati potenciálnak nevezni. Néha megkülönböztetik az elméletileg lehetséges maximális hozamoktól a ténylegesen lehetséges maximális hozamokat. Az elméletileg lehetséges éghajlati potenciálon azt a termésmennyiséget értjük, amely az adott területen lehetséges legnagyobb sugárzásmennyiség és meghatározott sugárzáshasznosulás mellett képzıdhet, egyéb tényezık optimális szintjét feltételezve. A ténylegesen lehetséges éghajlati potenciálon pedig a tényleges éghajlati viszonyok mellett kialakuló maximális terméshozamokat szokás érteni. Az éghajlati potenciál az alapvetı termésbefolyásoló elemek figyelembe vételével számítható. Ezek az elemek a zöld növények életfeltételeit jelentı fotoszintetkusan aktív sugárzás (Q FA ), a hımérséklet (T) és víz (W), amelyet különbözı nedvességi elemekkel reprezentálhatunk. A számításnál abból indulunk ki, hogy optimális hımérsékleti és vízellátottsági viszonyok mellett a keletkezı biomassza mennyiségét egyedül a rendelkezésre álló energia, s a növénynek az energiát hasznosító képessége (ε) határozza meg. A fotoszintézis egyenletébıl következik, hogy a másik alapvetıen fontos elem a víz, végül pedig a biokémiai reakciókat szabályozó hımérséklet. E két utóbbi elem, ha értéke nem optimális, akkor csökkenti a képzıdı biomassza mennyiségét. Emiatt úgy kell ıket figyelembe venni, hogy optimális esetben értékük 1 et adjon, attól eltérı esetekben pedig 1 nél kisebb értéket, vagyis a maximum arányában fejezzék 104

107 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL ki a lehetséges hatásokat. Ennek megfelelıen az éghajlati potenciál a következı függvénnyel számítható: Y = f (Q FA ) f (T) f (W) (2.3.1) Vizsgáljuk meg elıször azt az esetet, amikor a hımérséklet és a vízellátottság optimális. Ekkor f (T) és f (W) függvények értéke 1, tehát az éghajlati potenciál az Y = f (Q ) (2.3.2) FA formula felhasználásával számítható. Ebben az összefüggésben még az f(q FA ) függvényt kell ismerni ahhoz, hogy az éghajlati potenciált számszerően is meghatározhassuk. Az éghajlati potenciál meghatározásához ismernünk kell, hogy mennyi napsugárzásból felvett energia szükséges ahhoz, hogy egységnyi biomassza képzıdjön. A szakirodalomból ismeretes, hogy 1 kg biomassza elıállításához kj energiamennyiség (Q 0 ) szükséges (Penman 1975). Ebben az esetben, ismerve a teljes vegetációs periódus alatt leérkezett energiamennyiséget (Q FA ), meg tudjuk határozni azt, hogy mennyi biomassza képzıdne, ha a leérkezett teljes energiamennyiség biomasszává alakulna. Ugyanis Q FA Y AMAX = (2.3.3) Q 0 ahol Y AMAX a terméshozam elképzelhetı abszolút maximumát jelenti. A valóságban természetesen ilyen nagyságú termés nem fordulhat elı, mert a leérkezı energiamennyiség egy jelentıs része párolgásra fordítódik, egy másik része pedig a levegı és a talaj felmelegítésére használódik fel. A leérkezı energiának tehát csak egy meghatározott kis aránya (ε) fordítódik biomassza képzésre, amelynek maximális értéke (ε POT ) jelenti azt az arányt, amely mellett a termés potenciális (Y POT ), vagyis Y POT Q FA = ε POT (2.3.4) Q 0 Az ε POT értéknek van egy elméletileg lehetséges maximális értéke és van egy ténylegesen lehetséges maximális értéke. Az elméletileg lehetséges éghajlati potenciál. Ezt az értéket két kiindulópontból közelítve becsülték meg. Az egyik út Burgos (1986) gondolatmenete alapján a földfelszínre érkezı sugárzás felhasználásának becsült értékébıl következtet a maximálisan lehetséges sugárzáshasznosulás értékére. A másik út Campbell (1977) gondolatmenete alapján a fotoszintetikusan aktív sugárzás középsı hullámhosszához 105

108 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL tartozó fotonok energiáját veti össze az 1 mólnyi anyagban megkötött energia mennyiségével. 1) Elıször a Burgos-féle gondolatmenet lépéseit elemezzük. a) A fotoszintetikusan aktív sugárzás a földfelszínre érkezı sugárzásnak mintegy 45-55%-át teszi ki. Vegyük alapul ennek az alsó határát a 45%-ot, s tételezzük fel, hogy ennyi érkezik a növényállományok felsı határára. b) Ebbıl a sugárzási energiából mintegy 5-10%-nyi visszaverıdik a növényállományról (Jones 1983, Rosenberg et al. 1983). Vegyük a visszavert értéket 10%-nak, akkor a növényállományok számára már csak 35% áll rendelkezésre. c) A növényeknek életfolyamataik lebonyolításához is energiára van szükségük, amelyet a már megkötött energiának a légzés során felszabadított részével fedez a növényállomány. Ezt az energiamennyiséget a fotoszintézis által megkötött teljes energiamennyiség egyharmadára becsülik (Burgos 1986). Vagyis a b) pontban meghatározott energiamennyiségnek mintegy 11-12%-a az életfolyamatok fenntartására fordítódik. Így végül hozzávetılegesen a növényállományra érkezı sugárzásnak maximálisan mintegy 23-24% az, ami a fotoszintézis során hasznosulni képes. Az ε maximális értéke eszerint 0,24 lehet. 2) Végezzük el a maximálisan lehetséges sugárzáshasznosulás becslését a Campbell- féle gondolatmenet alapján is. Amint ismeretes a sugárzási energia diszkrét mennyiségek, kvantumok formájában terjed. Planck törvénye alapján egy foton energiája (E) következıképpen adható meg: c E = hν = h (2.3.5) λ ahol h a Planck állandó, ν a rezgésszám, c a fénysebesség és λ a hullámhossz. Egy molnyi anyagmennyiséggel számolva a (2.3.5) egyenletet meg kell szorozni az Avogadro számmal, aminek értéke: N = 6, Ekkor: c E = Nh (2.3.6) λ Ebbe az egyenletbe behelyettesítve az egyes hullámhosszak méterben (1 nm = 10-9 m) kifejezett értékeit, megkapjuk az egyes hullámhosszakhoz tartozó fotonok energiamennyiségét. A fotoszintetikusan aktív sugárzás tartományát különbözı szerzık különbözıképpen adják meg. Vannak szerzık, akik a nm közötti sávot, vannak, akik a nm közötti sávot, mások pedig a 380 és a nm közötti sávot tekintik fotoszintetikusan aktívnak. A sáv megadásánál a felsı határnak van nagyobb jelentısége, mert amint a (2.3.5) és (2.3.6) egyenletbıl is látható a foton energiatartalma és a hullámhossz között fordított arány van. Tehát a hosszabb hullámhosszak kisebb energiát hordoznak. 106

109 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL Felmerül tehát az a kérdés, hogy mennyi az a legkisebb energiamennyiség, amely a fotokémiai reakciók kiváltásához szükséges. Ez Gorisina (1982) szerint 147 kj mol -1, Campbell (1977) szerint pedig 150 kj mol -1, ami viszont azt jelenti, hogy a 800 nm hullámhosszúságú sugárzás is aktív már fotoszintetikusan, a 750 nm felsıhatár esetén ez az érték 160 kj mol -1, 710 nm esetén pedig 170 kj mol -1. Mivel a fotoszintézishez szükséges szén-dioxid felbontásához 531 kj mol -1 és a víz (H 2 O) felbontásához pedig 498 kj mol -1 energiára van szükség, a fotoszintézis beindításához legalább 4 foton energiája szükséges. A valóságban azonban csak 8 foton energiája képes kiváltani a fotoszintézis megindulását. A maximális sugárzáshasznosulást úgy számíthatjuk ki, hogy a fotoszintetikusan aktív sugárzás 380 nm és 710 nm közötti sávját vesszük alapul. A tartomány középsı hullámhosszának a 445 nm hullámhossz felel meg, ahol 1 foton energiája a (2.3.5) egyenlet szerint 269 kj mol -1. Nhc E = = = J mol = 269 kj mol (2.3.7) λ Mivel a fotoszintézishez 8 foton energiája szükséges, ezért a fotoszintézis során elnyelt energiamennyisége: = 2152 kj mol -1. Ugyanakkor a fotoszintézis során képzıdött 1 mol szénhidrát (CH 2 O) 470 kj mol -1 enrgiát köt meg. A hatékonyság tehát: HASZNOSÍTOTT ENERGIA 470 ε = = = (2.3.8) ÖSSZES ELNYELT ENERGIA 2152 vagyis kerekítve az ε maximális értéke 0,22 lehet, ami százalékban kifejezve: 22%. A kétféle becslés szerint a leérkezı sugárzásnak tehát maximálisan 22-24%-a hasznosulhat a fotoszintézis során. Ez az az elméleti maximum, amelyet a növények a leérkezı sugárzásból hasznosíthatnak. Amint a gazdasági növények sugárzáshasznosításának a vizsgálatánál láttuk, ettıl az értéktıl meglehetısen távol vagyunk. A zöld növények sugárzáshasznosítása. Minden élılénynek szüksége van energiára. Ahhoz, hogy egy élılény élettevékenységet tudjon folytatni az energiához hozzá is kell jutnia. Az energia forrása a Nap. Az élılények egy része energiaszükségletét közvetlenül a napsugárzásból szerzi be. Ezek az élılények az energiagyőjtık. Az élılények egy másik csoportja energiaszükségletét az energiát tartalmazó élılények elfogyasztása utján fedezi. Ezek alkotják az energiafogyasztók csoportját. Az élılényeket tehát az energiabeszerzésének módja alapján két csoportba lehet sorolni. Az energiagyőjtık csoportját a zöld növények alkotják. İk a rájuk érkezı napsugárzást elnyelik és a napsugárzás energiája segítségével szervetlen anyagokból szerves anyagot képesek elıállítani. A szerves anyagok a napsugárzás energiáját kémiai kötések formájában tartalmazzák, s ebbõl az energiából fedezik a növények szervezetük mőködésének enrgiaszükségletét. Az energiafogyasztók csoportjába pedig egyrészt azok az élılények tartoznak, amelyek a zöld növényeket fogyasztják el 107

110 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL (növényevık), s a zöld növényekben raktározott energiát használják a szervezetük mőködéséhez szükséges energia fedezésére, másrészt pedig azok az élılények, amelyek a növényevı állatok elfogyasztásával (húsevık) biztosítják energiaszükségletüket. Ez utóbbi esetben azonban számolni kell azzal, hogy az energia csökkenı mennyiségben adódik tovább, hiszen minden élılénynek életmőködéséhez energiát kell felhasználnia. Az ember mindenevı, mivel az életmőködéséhez szükséges energiát részben közvetlenül a zöld növények, részben pedig a növényevı állatok elfogyasztásával szerzi be. A Föld növényezetének sugárzáshasznosítása. A légkör felsı határára érkezı sugárzásmennyiséget napállandónak vagy szoláris állandónak nevezik. Értékét a különbözı források (Gates 1980, Budiko 1984) különbözõképpen adják meg. A megadott értékek általában 1350 és 1370 J m -2 s -1, mért értéke Gates (1980) szerint 1353, míg az általunk (Varga-Haszonits és Tölgyesi 1990) számított érték 1354-nek adódott. Ha ez utóbbi értéket vesszük alapul, akkor azt mondhatjuk, hogy a légkör felsı határán minden négyzetméterre 1 másodperc alatt 1354 Joule energia érkezik. Ismerve a szoláris állandó (I 0 ) állandó értékét, kiszámíthatjuk, hogy egy átlagos nap alatt, amikor 12 órát süt a Nap (március 21-én és szeptember 23-án), mennyi energia érkezik a légkör felsı határára. Az egy nap alatt leérkezı energiamennyiség (Q NAP ) ekkor Q NAP = I = J m nap (2.3.9) ahol 3600 az 1 órában lévı másodpercek száma, 12 pedig a megvilágított órák száma. Ebbıl egyszerően számítható az egy esztendı folyamán leérkezı sugárzásmennyiség (Q ÉV ) is, ha a napi energiamennyiség értékét megszorozzuk az év napjainak a számával. Q ÉV NAP 10 = Q 365 = 2,13 10 J m év (2.3.10) 2 1 A (12) egyenlettel meghatároztuk, hogy 1 m 2 -re 1 év alatt mennyi energia érkezik. Mivel ismerjük a Föld felszínének nagyságát, ami kerekítve 510 millió km 2, vagyis 5, m 2, kiszámíthatjuk, hogy mennyi energia érkezik a Föld Nap által megvilágított felületére, tehát a Föld felszínének a felére 1 év alatt. A Földnek mindig csak az egyik felét világítja meg a Nap, ezért a kapott érték a földfelszínre egy év alatt érkezı sugárzásmennyiséget (Q FÖLD ) jelenti. Q FÖLD (2,13.10 = Q 10 ÉV 2,55 10 ) (2, = ) = 54, J év 1 (2.3.11) Ennek a sugárzásnak csak mintegy a fele (27, J év -1 ) éri el a földfelszínt, mert a sugárzás egy részét a felhõzet és a légköri molekulák visszaverik, más részét pedig elnyelik. Ennek a sugárzásnak is csak mintegy a fele (0,55 része) az ultraibolya és a vörös sugarak közötti tartomány az, amely a fotoszintézis során hasznosítható. A felszínre érkezõ fotoszintetikusan aktív sugárzás tehát nak adódik. 108

111 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL Becslések szerint az autotróf növények tonna biomasszát állítanak elı évente, amelyben a kémiailag megkötött enrgia mennyiségét (Q BIO ) úgy lehet kiszámítani, hogy a képzıdött szerves anyag mennyiségét (M BIO ) megszorozzuk az egységnyi szerves anyag elõállításához szükséges energiamennyiséggel (Q 0 ), amelynek értéke 1 g szerves anyagra számítva J. Mivel itt a szerves anyag mennyisége tonnában (1 t = 10 6 g) van megadva, az 1 t szerves anyag elıállításához szükséges energia: J, vagyis az 1 év alatt képzõdött biomassza által megkötött energiamennyiség: Q BIO BIO 0 11 = M Q = (2 10 ) (17 10 ) = 3,4 10 J év (2.3.12) Miután ismerjük a földfelszínre érkezı fotoszintetikusan aktív sugárzás mennyiségét és az autotróf növények által termelt biomasszában kémiailag megkötött energia mennyiségét, a növények által hasznosított sugárzás arányát, az úgynevezett sugárzáshasznosulási (efficiencia) együtthatót (ε) egyszerően számíthatjuk, ugyanis KÉMIAILAG MEGKÖTÖTT ENERGIA ε = (2.3.13) FELSZÍNRE ÉRKEZETT ÖSSZES ENERGIA A hasznosulás tehát ebben az esetben azt jelenti, hogy a földfelszínre érkezı összes fotoszintetikusan aktív sugárzásmennyiségnek hányad része kötıdik kémialag a fotoszintézis során. A sugárzáshasznosulás értéke az egész Földre vonatkoztatva tehát 21 3,4 10 ε = = 0,0023 (2.3.14) vagyis százalékban kifejezve a Földre érkezı fotoszintetikusan aktív energiának csak 0,23%-a hasznosul. A becslések szerint 4,3 milliárd ember számára a szükséges évi élelmiszermennyiség 800 millió tonna, amelynek energiaértéke: ( ) ( ) = 13, J év -1 -nek felel meg. Ezt figyelembe véve, az évi szerves anyag termelés során megkötött energiából (3, J év -1 ) az emberiség 13, J év -1 mennyiséget hasznosít, így a hasznosulás mértéke 13 13,6 10 ε = = 0,004 (2.3.15) 21 3,4 10 vagyis 0,4%. Tehát a valamivel több mint 4 milliárd ember élelmiszer-szükséglete az egész év során megkötött energiának még fél százalékát sem tesz ki. Feltételezve mivel közel 4 milliárd ember élelmezésére 800 millió tonna élelemre van szükség, hogy minden további 1 milliárd ember újabb 200 millió tonna élelmet igényelne,

112 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL milliárd ember ellátásához az összes fotoszintetikusan megkötött energia 0,5-0,6%-ára van szükség. Természetesen az elmondottakból nem következik, hogy a népességnövekedésbıl származó problémák megkerülhetık. Egyrészt ugyanis célszerő lenne, ha az élelmiszer-szükségletet mindig ott állítanák elı, ahol arra igény van, vagy ha ez nem lehetséges, akkor ott rendelkezzenek olyan pénzügyi fedezettel, amely biztosítja az élelmiszer-szükséglet külsı forrásokból történı beszerzését. Másrészt a megnövekedett népesség számára munkát kell biztosítani, ki kell elégíteni vízszükségletét stb. Mindemellett az ilyen körülmények között még nagyobb erıfeszítést kíván a környezetbe harmonikusan illeszkedı termelés megvalósítása, s egyáltalán az egészséges környezet fenntartása. A sugárzás hasznosulása az egyes kontinenseken. A Föld felszínére érkezı sugárzásmennyiségnek (27, J év -1 ) hozzávetılegesen 9,3%-a terméketlen területre, 20%-a erdıre, füves területre és mővelt területre, több mint 70%-a pedig a tengerekre és óceánokra jut. Felmerül tehát, hogy a szárazföldeket célszerő külön is megvizsgálni, hiszen ott állítják elı az emberiség számára szükséges élelmet táblázat. A sugárzáshasznosulás átlagértékei az egyes kontinenseken (Jefimova 1977) Kontinensek Sugárzáshasznosulás (%) Európa 1,26 Dél-Amerika 1,13 Észak-Amerika 0,94 Ázsia 0,88 Afrika 0,59 Ausztrália 0,44 Összes kontinens együtt 0,86 Ilyen jellegő vizsgálatokat Jefimova (1977) végzett. Vizsgálatai alapján megállapítható volt, hogy a sugárzáshasznosulás függ egyéb külsı tényezıktıl is, elsısorban a nedvességellátottságtól. Ismeretes ugyanis, hogy a fotoszintézis során a növény szén-dioxidból és vízbıl állít elı szénhidrátot. Mivel a légköri szén-dioxid viszonylag állandó mennyiségben áll rendelkezésre, a víz az a tényezı, amely a sugárzáshasznosulást erısen befolyásolja. Az egyes kontinensekre a táblázatban látható sugárzáshasznosulási átlagértékeket kapta. A táblázat érdekessége, hogy a nem túlságosan nagy sugárzási energia bevétellel rendelkezı Európában található a legnagyobb átlagos hasznosulás. Ennek valószínőleg abban található az oka, hogy Európa jelentıs részén jó a nedvességellátottság. Elég magas a Dél-Amerikára kapott érték is. Itt azt kell megemlíteni, hogy a produktivitást a nedves trópusok erdıi növelik nagy mértékben. A kontinens többi részén azonban a nem megfelelı nedvességellátottság miatt nem érvényesül olyan mértékben az erısebb sugárzás hatása. Észak-Amerika esetében azt kell hangsúlyozni, hogy a jobb nedvességellátottságú északibb területeken a sugárzáshasznosulás értéke 1,0-1,5 %, ugyanakkor a kontinens délnyugati területein található félsivatagok és sivatagok 110

113 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL területén csak 0,5 %. Ez utóbbi miatt adódik a kontinensre vonatkozóan viszonylag alacsonyabb átlagérték. Az ázsiai alacsonyabb érték is a mérsékelt övi félsivatagok és sivatagok viszonylag nagy kiterjedésével magyázható. Emellett a jó nedvességellátottságú északibb területeken a sugárzáshasznosulás 1,0-1,5 %, a délkeletázsiai monszunesık területén pedig 1,5-2,0 %. Végül az afrikai és ausztráliai nagyon alacsony értékek ugyancsak a nagy kiterjedéső sivatagos területekkel magyarázhatók, s arról tanúskodnak, hogy nedvesség hiányában a sugárzási energia kihasználatlan marad. A bemutatott adatok azt bizonyítják, hogy az egyes kontinensekre számolva a sugárzáshasznosulást, jobb eredményeket kapunk, mint amit a Föld egészére meghatároztunk. Hazai gazdasági növényeink sugárzáshasznosítása és éghajlati potenciálja. A sugárzási energia és a terméshozam értékek folyamatos megfigyelése lehetıvé teszi, hogy a hazai gazdasági növényeink sugárzáshasznosulását meghatározzuk. Erre a célra az közötti idıszak adatait használtuk fel. E vizsgálat elızményeként korábbi hasonló hazai kutatások nevezhetık meg (Varga-Haszonits 1981, 1982, 1985, Szász 1994, Varga-Haszonits et al. 1999). Az egyes növények sugárzáshasznosulását az közötti idıszak megyei átlagtermései alapján mutatjuk be. Látható, hogy az ıszi búza és az ıszi árpa sugárzáshasznosítása között nincsen jelentıs különbség. A kapott eredmény attól függ, hogy mennyi a vegetációs periódus alatti fotoszintetikusan aktív sugárzás és milyen ε értéket választottunk a potenciál meghatározásához. Ez utóbbit a ténylegesen meghatározott értékek alapján választhatjuk meg. A vizsgálathoz megyei termésátlagokat használva láthattuk, hogy az ε milyen értékeket vesz fel az egyes növények esetében. Nyilvánvalóan a potenciális hozam számításához az elmúlt évtizedekben ténylegesen elıfordult sugárzáshasznosulási értékeknél nagyobb értékeket célszerő választani. Ismerve a sugárzás idıbeli és térbeli változásait, azt várhatjuk, hogy lesznek olyan évek, amikor a nagyobb sugárzásmennyiség miatt nagyobb lehetséges hozamok várhatók, s ezek is az ország déli sugárzásban gazdagabb területein nagyobb terméshozamokat eredményeznek, mint az északi és a nyugati határszélhez közeli részeken. Ez minden növényre érvényes megállapítás. Vizsgáljuk meg néhány fontosabb gazdasági növényünk sugárzás alapján ténylegesen lehetséges maximális hozamait A számítást úgy végezzük el, hogy a (2.3.4) egyenletben az ε POT érték helyére a közeli jövıben elérhetı sugárzáshasznosulási értéket helyettesítettük be és a megyei termésátlagokat vettük figyelembe. İszi búza. Az ıszi búza maximális hozamait 3 % os sugárzáshasznosulást feltételezve számítottuk ki, mivel a megyei termésátlagok alapján a sugárzáshasznosulás mértéke már megközelíti a 2 % ot. A kapott eredményeket a táblázat második oszlopa tartalmazza. Látható, hogy 3 % os sugárzáshasznosulás esetén az ország egész területén 9 és 11 t/ha közötti terméshozamokkal lehetne számolni. Kedvezı sugárzási viszonyok mellett mindegyik megyénkben elıfordulhatnának 10 t/ha feletti hozamok. Az is látható, hogy Baranya, Bács Kiskun, Szolnok, Csongrád és Békés megyékben a 10 t/ha feletti hozamoknak nagyobb az elıfordulási gyakorisága. Ez 111

114 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL tükrözıdik a 40 évi átlagokban is, mivel az átlagok is 10 t/ha felettiek. A ténylegesen lehetséges potenciál Borsod és Nógrád megyékben a legalacsonyabb, 9.6 t/ha alatti értékekkel táblázat. A sugárzás alapján számított maximális terméshozamok (kg/ha) Állomás İszi İszi Kukoricrépforgnya Cukor- Napra- Burgo- Szılı búza árpa Gyır-Moson-Sopron Vas Zala Somogy Veszprém Komárom-Eszt Fejér Tolna Baranya Bács-Kiskun Pest Jász-Nagykun-Szol Csongrád Békés Hajdú-Bihar Szabolcs-Szatmár-B Borsod-Abaúj-Z Heves Nógrád A ténylegesen lehetséges potenciálnak az adott éghajlati idıszakra vonatkozó maximális értékeit tekinthetjük az elméletileg lehetséges potenciálnak. Ezek az értékek 10.0 és 10.3 t/ha között mozognak.tehát ha sikerülne hozzávetılegesen 1 % kal növelni az ıszi búza sugárzáshasznosítását, akkor átlagosan 9 10 t/ha os megyei átlagterméssel számolhatnánk. S amint a táblázatból is kitőnik ezt legkönnyebben déli határaink mentén érhetnénk el. İszi árpa. A potenciál adatokat a táblázat harmadik oszlopában találjuk. Az értékek alacsonyabbak, mint a búza esetében, de ez esetben csak 2 % os sugárzáshasznosulással számoltunk, mert mint az árpa sugárzáshasznosulási viszonyait vizsgálva tapasztalhattuk, a tényleges értékek nem érik el az 1.5 % ot sem. A területi eloszlás hasonló, mint a búzánál, a déli megyék dominanciáját mutatják. Ezekben a megyékben gyakran fordulnak elı 7.4 t/ha feletti értékek. Ezt tükrözik az átlagok is. Legkisebbek az átlagok Borsod és Nógrád megyékben, hasonlóan, mint a búza esetében. Az elméletileg lehetséges maximumok 2 % os hasznosulást feltételezve 7.4 és 7.6 t/ha között változnak. 112

115 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL Kukorica. Potenciál értékei a táblázat negyedik oszlopában találhatók. Ezeket az értékeket 2 % os hasznosulást feltételezve számítottuk. Az abszolút értékek 9 és 11 t/ha között ingadoznak. A déli megyékben a 10 t/ha feletti értékek gyakoribbak, mint a többi megyében. Itt az átlagok is 10 t/ha felettiek. A legalacsonyabb értékek viszont két nyugat dunántúli megyében: Vasban és Zalában, valamint Borsod-Abaúj-Zemplén megyében fordulnak elı. Vas megyében a tényleges potenciál a 40 év alatt egyszer sem érhette volna el a 10 t/ha értéket. Az elméletileg lehetséges maximumok 9.9 és 10.2 t/ha között mozognak. Cukorrépa. Potenciál adatait a táblázat ötödik oszlopában láthatjuk. A számításnál 12 % os sugárzáshasznosulást vettünk alapul. A kukoricánál tapasztalt területi eloszlás tárul elénk. A maximumok ismét Baranya, Bács Kiskún, Szolnok és Csongrád megyékben találhatók. A minimum Vas megyében. Az átlagok mindenütt 50 t/ha felett vannak. Megjegyezzük, hogy a cukorrépánál az eddigiekhez képest jelentısebb évi ingadozás tapasztalható. A maximális terméshozamok értékei 50 és 55 t/ha között változnak. Az elméletileg lehetséges maximumok 53 és 59 tonna között vannak. Napraforgó. Potenciál értékeit a táblázat hatodik oszlopában találjuk. A számítást 1 % os sugárzáshasznosulást alapul véve végeztük. A területi eloszlás hasonlatos a kukoricánál tapasztalthoz. A már említett négy megyében (Baranya, Bács Kiskún, Szolnok és Csongrád) az átlagok meghaladják a 3,8 tonnát. Két nyugat dunántúli megyénkben (Vas és Zala) viszont nem érik el a 3 tonnát. A potenciál értékek ingadozása a napraforgónál is jelentıs, 2,8 és 3,9 t/ha között változik. Az elméletileg lehetséges maximumok 3,7 és 3,9 tonna/ha között mozognak. Burgonya. Potenciál értékeit a táblázat hetedik oszlopában tüntettük fel. A számításokat 5 % os sugárzáshsznosulás figyelembe vételével végeztük. Az egynyári növényeknél már megszokott kép tárul elénk. A maximumot mutató négy megyében (Baranya, Bács Kiskún, Szolnok és Csongrád) az átlagok 30 tonna felett vannak. Vas, Zala és Nógrád megyében alig haladják meg a 28 tonnát. Az ingadozás is számottevı. Az elméletileg lehetséges maximumok 29 és 31 tonna közöttiek. Szılı. Potenciál adatai a táblázat utolsó oszlopában találhatók. A számítást 3 % os sugárzáshasznosulás feltételezésével végeztük. A potenciál értékek átlagai a szılınél viszonylag megyenként kis eltérést mutatnak, 13 és 15 t/ha között változnak. A szılı esetében is a már korábban megszokott övezetes rend mutatkozik. A legnagyobb potenciál átlagok Baranya megyében adódnak, a legkisebbek pedig Borsod-Abaúj-Zemplén megyében. Az elméletileg lehetséges potenciál értékei 14,5 tonna és 15,0 tonna közöttiek. Irodalom Budiko, M.I. (1984): Evolucija bioszferi. Gidrometeoizdat, Leningrád, 487 oldal. Burgos, J.J. (1986): Equilibrium and extreme climatic conditions of world s bioms and agrosystems. Land Use and Agrosystem Management under Sever Climatic Conditions, WMO Technical Note, No.148, oldal. 113

116 ÉGHAJLATI KÖRZETEK, ÉGHAJLATI POTENCIÁL Campbell, I.M. (1977): Energy and Atmosphere. A physical-chemical approach. John Wiley and Sons, London, 398 oldal. Gates, D.M. (1980): Biophysical Ecology. Springer Verlag, New York, 611 oldal. Gorisina, T.K. (1979): Ekologija rasztyenyij. Viszsaja skola, Moszkva, 368 oldal. Jefimova, N.A. (1977): Ragyiacionnije faktori progyuktyivnosztyi rasztyityelnovo pokrova. Gidrometeoizdat, Lningrád, 216 oldal. Jones, H.G. (1983): Plants and microclimate. A quantitative approach to environmental plant physiology. Cambridge University Press, Cambridge. Penman, H.L. (1975): Water as a factor in productivity. In: Potential Crop Production, A Case Study. Ed. by P.F. Wareing and J.P. Cooper, Heinemann Educational Books, London, oldal. Rosenberg, N.J., Blad, B.B., Verma, S.B. (1983): Microclimate. The Biological Environment. John Wiley and Sons, New York. Szász G. (1994): Szántóföldi növények szoláris energiahasznosítása Magyarországon. Növénytermelés 43. évf. 5. szám, oldal. Varga-Haszonits Z. (1981): A gazdasági növények terméshozamának éghajlati potenciálja. MTA X. Osztályának Közleményei, 14. évf., 2-4. szám, oldal. Varga-Haszonits Z. (1982): A növénytermesztés és az éghajlati potenciál. Mezıgazdasági Világirodalom, XIV. évf., 3. szám, oldal. Varga-Haszonits Z. (1985): Az ıszi búza fejlıdése, terméshozama, terméspotenciálja és a meteorológiai tényezık. Búzatermesztési Kísérletek, Akadémiai Kiadó, Budapest, oldal. Varga-Haszonits Z., Tölgyesi L. (1990): A globálsugárzás és a fotoszintetikusan aktív sugárzás számítása rövid idıszakokra. Beszámolók az 1986-ban végzett tudományos kutatásokról, OMSz, Budapest, oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs., Schmidt R., Vámos O. (1999): A fontosabb gazdasági növények sugárzáshasznosítása Magyarországon. Növénytermelés, Tom 48, No.2, oldal. Varga-Haszonits Z. (2001): A növénytermesztés éghajlati körzetei és potenciálja. Berényi Dénes Jubileumi Ülés, Debrecen, oldal. 114

117 ÁTTELELÉSI VISZONYOK 3. AZ ÉGHAJLAT, MINT KOCKÁZATI TÉNYEZİ A ritkán elıforduló vagy extrém meteorológiai értékek rendszerint nagyobb hatást gyakorolnak a növényekre, mint az átlagos viszonyokban bekövetkezı változások (Gates 1993). Ezért ezeknek az értékeknek a vizsgálata mind a hatáselemzés, mind pedig egy esetleges éghajlatváltozás szempontjából nagy jelentıséggel bír. A meteorológiában egyes elemek valamilyen kritikus küszöbérték alatti és/vagy feletti értékei okozhatnak kedvezıtlen hatásokat a növényeknek, sıt akár teljesen el is pusztíthatják azokat. Káros jelenségek több elem kombinációjaként is adódhatnak. Az egyes elem kedvezıtlen hatására példa lehet egy felhıszakadás (megdönti a gabonát), több elem kombinációjára pedig, ha ez a felhıszakadás még viharos széllel (leveri a fáról a gyümölcsöt) és villámlással (bozót- és erdıtüzet okoz) is párosul. 3.1 ÁTTELELÉSI VISZONYOK A hideg idıszak mint láttuk általában a november közepe és március közepe közötti idıszak. Ekkor a napi középhımérsékletek rendszerint 5 fok alatt maradnak. Ebben az idıszakban gazdasági növényeinknek csak egy része, az ıszi gabonák, a gyümölcsfák és a szılı van a szabadban. Ezekre a növényekre az alacsony hımérsékletek károsan hatnak, egy bizonyos hımérsékleti küszöb alatt. Ez a hımérsékleti hatás azonban függ még attól is, hogy van e hótakaró, amely vastagságától függıen védelmet jelent a növények számára. A növények az év hideg szakaszában jelentısen mérséklik biológiai folyamataik intenzitását, ezért csak az erıs meteorológiai hatásokra reagálnak. A téli idıszak káros meteorológiai hatásait két csoportra lehet osztani: - közvetlen hatásokra és - közvetett hatásokra. Közvetlen károsító hatásokon azt értjük, hogy valamely meteorológiai elem vagy több elem együttese olyan intenzitást ér el, amely a nyugalmi állapotban lévı növényeknél is részleges károsodást vagy teljes kipusztulást okozhat. Közvetett károsító hatásról akkor beszélünk, ha a meteorológiai hatások által elıidézett valamilyen jelenség válik károssá a növények áttelelése szempontjából. A téli idıszak idıjárási viszonyaihoz a különbözı növények különbözıképpen alkalmazkodtak. A növényeknek az áttelelési viszonyokhoz való alkalmazkodását nevezzük télállóságnak. Téli magas hımérsékletek Az október és március közötti hideg idıszakban, a téli félévben, az ıszi gabonák és a gyümölcsfák vannak kitéve a hımérsékleti hatásoknak. Ezeknek a következı évi termését erısen befolyásolja, hogy hogyan telelnek át. Az áttelelés kedvezı vagy 115

118 ÁTTELELÉSI VISZONYOK kedvezıtlen voltában nemcsak a téli minimum hımérsékletek játszanak szerepet, hanem a téli maximum hımérsékletek is. A maximum hımérsékletekre egyrészt azért kell nagyobb figyelmet fordítani, mert az üvegházhatású gázok légköri koncentrációjának növekedése elsısorban a kisugárzás csökkentésében jelentkezik. A kisugárzás szerepe pedig éjszaka és a téli hónapokban jelentıs. Az üvegházhatású gázok légköri koncentrációjának növekedésébıl arra lehet tehát következtetni, hogy a téli lehőlések mérséklıdnek, növekszik az enyhe napok száma táblázat. A legalább 5 fokos maximumú téli napok száma ( ) Maximum Átlag Minimum Békéscsaba Budapest Debrecen Gyır Iregszemcse Kecskemét Kompolt Miskolc Mosonmagyaróvár Nyíregyháza Pécs Szeged Szolnok Szombathely Ter. Átl Ismeretes, hogy számos, fıleg hővöskedvelı növény bázis-hımérséklete 5 fok körüli érték. Ezen érték felett vagy megindul a növényekben, vagy fokozottabb lesz az élettevékenység. Megvizsgáltuk ezért, hogy a három téli hónap (december, január és február) napjából, hány olyan nap volt, amikor a maximum hımérséklet elérte vagy meghaladta az 5 fokot. Az ilyen hımérsékletek hatása két okból is kedvezıtlen lehet. Egyrészt, ha az 5 fok feletti maximumú napok után jelentıs mértékő lehőlés következik be, akkor annak károsító hatása fokozottabb mértékő lehet. Másrészt, az enyhe tél segíti a növényi kórokozók és kártevık áttelelését, ezért a vegetációs periódus folyamán az általuk okozott kár is nagyobb lehet. Az 5 fokos vagy annál magasabb maximum hımérséklető napok számát a táblázatban tüntettük fel. Látható a táblázatból, hogy a legenyhébb teleken a három hónapból (90-91 nap) két hónapnyi idıszak (>=60 nap) is 5 fok feletti lehet. Átlagosan 30 körüli napon voltak ilyen maximum hımérsékletek, ami hozzávetılegesen egy hónapnyi idıszakot tesz ki. A leghidegebb teleinken azonban 116

119 ÁTTELELÉSI VISZONYOK 5-6 napnál, vagyis egy hétnél kevesebb napon volt csak 5 fok feletti maximum. Látható, hogy a telek enyhe és hideg jellege széles intervallumban ingadozik. A területi átlag meghatározása mellett vizsgáltuk azt is, hogy milyen mértékő az átlag körüli szóródás. Az eredmények azt mutatták, hogy ez a hideg teleken volt a legkisebb, s mindössze 2-3 napot tett ki. Érdekes módon az enyhe teleken is csak 4-5 napos szóródások adódtak. A legnagyobb szóródásbeli különbségeket az átlagos teleken tapasztaltuk, amikor a szórás értékei 4 nap és 12 nap között változtak. Azt láthatjuk tehát az eredményekbıl, hogy amikor hidegek vagy enyhék voltak a telek, akkor azok lényegében az ország egész területén nagyjából hasonló módon jelentkeztek, viszonylag egyenletes eloszlásban. Az átlagos teleink viszont az ország egyes területei között nagyobb változékonyságot alakítottak ki. Megvizsgáltuk azt is, hogy az egyes évek között milyen változékonyságot mutat az 5 fok feletti maximumú napok száma. A ábrán látható, hogy az 1950-es és az 1960-as évek között inkább egy csökkenı tendencia érvényesült, ami az 1951-es magas érték és az ös alacsony értékek következménye. Ettıl kezdve fokozatos emelkedés volt megfigyelhetı. Az 1951 és 2000 közötti 50 év folyamán négy olyan év volt (1951, 1990, 1994 és 1998), amikor az 5 fok feletti napi maximumok száma a tél folyamán meghaladta az 50-et. Érdekes, hogy a négy évbıl három az közötti idıszakban fordult elı. Tíz nap vagy annál kevesebb 5 fok feletti maximumú nap is négy évben fordult elı. Ebbıl három, egymásutáni három évben az 1960-as évek közepe felé (1963, 1964 és 1965). A negyedik alacsony elıfordulás viszont az 1990-es évtized második felében (1996) volt. Ami a meglepı, az az ingadozás mértéke. Az 50 év folyamán volt olyan év (1998), amelyben az 5 fok feletti maximumú napok területi átlaga 59 volt, s volt olyan év (1963), amikor csak 3. Az említett szélsı esetek kivételével az 5 fok feletti maximumú napok száma 10 és 50 nap között ingadozott, 30 nap körüli átlaggal Varga-Haszonits et al. 2005b) ábra. A téli idıszak 5 fok feletti maximumú napjainak száma az es idıszak éveiben 117

120 ÁTTELELÉSI VISZONYOK Az enyhe telek és a növényi kártevık. Az 1990-es évektıl kezdıdıen mind több melegkedvelı rovarfaj jelenik meg hazánkban. A mediterrán eredető, hazánkban újnak számító rovarkártevık megjelenését az enyhe telek számának a növekedésével magyarázzák. Jelentıs károkozásuknak a meteorológai viszonyokon kívül még az is elıidézıje, hogy az új helyen hiányoznak természetes ellenségeik és a termelık számára nem eléggé ismertek az ellenük való védekezés módozatai (Pénzes et al. 2005). Téli alacsony hımérsékletek A téli hónapokban kialakuló minimumok elsısorban az áttelelı növények (az ıszi gabonák, a gyümölcsfák és a szılı) szempontjából fontosak. Mindegyik növény számára létezik egy olyan hımérsékleti minimum küszöbérték, amelynél alacsonyabb értékeket már károsodás nélkül nem tud elviselni és egy olyan, amely pedig már a teljes pusztulását okozza. Ezek a küszöbértékek természetesen növényenként különbözıek lehetnek (Varga-Haszonits 1987). Tudjuk azonban, hogy az áttelelés folyamán a 15 foknál alacsonyabb értékek már veszélyesek a növényekre (Veisz 1993), ezért megvizsgáltuk, hogy a különbözı napi minimum értékek milyen gyakorisággal fordultak elı táblázat. A téli hónapok minimum értékeinek átlagos gyakorisága ( ) Gyakorisági osztályok Állomások - (-4.9) (-5.0)- (-9.9) (-10.0)- (-14.9) (-15.0)- (-19,9) (-20.0)- (-24.9) (-25.0)- (-29.9) Békéscsaba Budapest Debrecen Gyır Iregszemcse Kecskemét Kompolt Miskolc Mosonmagy Nyíregyháza Pécs Szeged Szolnok Szombathely Látható a táblázatból, hogy a téli hónapok napján leggyakrabban a 0 és 5 fok közötti értékek fordulnak elı. A vizsgált idıszakban átlagosan ilyen 118

121 ÁTTELELÉSI VISZONYOK nap volt. Még a 5 és 10 fok közötti értékek is napon léptek fel. A 10 és 15 fok közötti értékek átlagosan csupán 5-10 alkalommal tapasztalhatók. A 15 fok alatti értékek hótakaró nélkül már veszélyesek az ıszi gabonák számára, de viszonylag ritka az ilyen eset hazánkban. A 15 fok alatti hımérséklet (leginkább hótakaróval) általában 1-4 %-os valószínőséggel jelentkezhet (Varga-Haszonits et al. 2005a). A fagytőrés kialakulását az abiotikus tényezık közül még a növények által felvehetı víz mennyisége és idıbeli eloszlása is befolyásolhatja, mivel az áttelelés eredményességére jelentıs hatással van a növényi szövetek nedvességtartalma is (Veisz és Sellyei 2004). A téli negatív hımérsékletek hatásai. A téli fagyok hatása lehet közvetlen és közvetett. A közvetlen hatás jellemzıje, hogy közvetlenül a negatív hımérséklet az, amely károsítja a növényt. Ilyen jellegő az elfagyás vagy megfagyás és a kifagyás. A közvetett hatás esetében a negatív hımérsékletek hatása a talajon keresztül érvényesül. Ide sorolható a szomjanhalás és a felfagyás. A növényeknek azt a tulajdonságát, amellyel képesek védekezni e hatások ellen télállóságnak nevezzük. A különbözı növények a téli negatív hımérsékletekre különbözıképpen reagálnak, ennek megfelelıen a télállóságuk is különbözı. Télállóságuk rendszerint összefügg a származási helyükkel: öröklött tulajdonság, amely nemesítéssel alakítható. Másfelıl a szén-dioxid szint emelkedésének nemcsak az áttelelı gabonák kezdeti fejlıdésére volt kedvezı hatása, hanem a télállóságukra is, így a kétszeres szén-dioxid tartalom mellett magasabb a fagyhatás utáni túlélési arány, mint normál koncentrációnál (Veisz 1997). Elfagyás (megfagyás). Úgy alakul ki, hogy a negatív hımérséklet hatására a sejtnedv megfagy és a sejtekben apró jégkristályok képzıdnek. A sejtnedv térfogata a megfagyáskor közel 10 %-kal megnövekszik, s a térfogatukban megnövekedett jégkristályok a sejtek falait szétszakítják. Újabban a sejtek pusztulását a protoplazma kiszáradásával is magyarázzák. Ez olyan esetekben szokott bekövetkezni, amikor a felengedés gyorsan megy végbe. Ilyenkor a sejtközökben végbemenı párolgás és a szöveteken keresztül történı kiszívódás következtében a protoplazma jelentıs vízveszteséget szenved. Ha a felmelegedés lassan megy végbe, akkor a megolvadt jégkristályok vizét a sejtek felszívják és a növény újra éled. Kifagyás. Ha a hımérséklet nagyon alacsonyra süllyed, akkor a protoplazma maga is megfagy, ennek következtében elvíztelenedik, a benne lévı fehérje anyagok kicsapódnak és a növény elpusztul. Ezt nevezzük kifagyásnak. Fıleg hótakaró nélküli, kemény fagyok esetén lehet rá számítani. A növények a fagy közvetlen hatásai ellen többféle módon védekezhetnek. Az egyik ilyen lehetıség a növényi sejtek cukortartalmának a növelése. Ezáltal a sejtnedv töményebb lesz, s így csökken a sejtnedv megfagyásának és a fehérjék kicsapódásának a veszélye. Az oldatok ugyanis alacsonyabb hımérsékleten fagynak meg, mint a tiszta víz. A fagypontsüllyedés mértéke függ az oldat töménységétıl. Minél töményebb az oldat, annál alacsonyabb a fagypontja. Télen a növényi sejtek oldattöménysége nagyobb, mint tavasszal és ısszel, ezért télen jóval alacsonyabb hımérsékletek kellenek ahhoz, hogy a növényi sejtek megfagyjanak. Tavasszal megkezdıdik a cukor keményítıvé alakulása, emiatt a sejtek cukormennyisége csökken, a sejtek felhígulnak és a növény fagyérzékenyebbé 119

122 ÁTTELELÉSI VISZONYOK válik. Emiatt az elfagyás jelensége általában nem télen, hanem inkább késı tavasszal és kora ısszel a vegetációs idıszakban szokott jelentıs károkat okozni. Szomjanhalás. Ezzel a jelenséggel is elsısorban hótakaró nélküli kemény fagyok esetén kell számolni. Lényege abban van, hogy a talajhımérsékletek fokozatos süllyedésével a növényi gyökérsejtek áteresztıképessége (permeabilitása) csökken és emiatt nehezebbé válik a tápanyagfelvétel is. Ha a talaj megfagy, a gyökerek már csak nagyon kevés vizet és tápanyagot képesek felvenni, majd a víz és tápanyagfelvétel meg is szőnik, s a növény elpusztul. Ha a talajfagy csak egy vékonyabb felsı talajrétegre terjed ki, akkor a mélyebben lévı gyökerek még képesek vizet és tápanyagot felvenni. Ha azonban a talajfagy a mélyebben fekvı gyökereket is eléri, akkor a növény még abban az esetben is elpusztulhat, ha egyébként a levegı hımérséklete lehetıvé tenné a növény fejlıdését. Különösen nagy a veszély akkor, ha a levegı kis nedvességtartalma és a szél fokozzák a transzspirációt. Felfagyás. Ez a jelenség annak következtében alakul ki, hogy a talajban lévı víz hideg téli éjszakákon megfagy. Térfogata megnagyobbodik, s mivel csak felfelé képes terjeszkedni, az adott talajrész felemelkedik, s felemelkedése közben a talajgyökereket elszakítja. Ha elég magasak a nappali hımérsékletek, akkor a fagyott, felemelkedett talajrész megolvad és visszatér eredeti helyére. Ha az éjszakai és nappali hımérsékletváltozások hatására ez a talajmozgás gyakran ismétlıdik (a talaj harmonikázik), akkor jelentıs károk keletkezhetnek a téli növényállományokban. Ez a jelenség többnyire a tél vége felé, a tavasz elején szokott elıfordulni, amikor az éjszakai fagyokat nappali olvadás követi. Ha a fagy csak a talaj felsı vékony rétegére terjed ki, s nem éri el a gyökérzet zömét, akkor csak kisebb károkat okoz. Ha mélyebbre is lehatol, akkor már a gyökerek jelentıs részét képes elszaggatni, sıt az ismétlıdı felfagyás az egész növényt is kiemelheti a talajból, s a növény táplálék hiányában elpusztul. Korábbi vetéső, az ısz és a tél folyamán mélyebben meggyökeresedett növényekben a felfagyás okozta károk is kisebbek. A felfagyást a magasabb talajnedvesség segíti. Minél nedvesebb ugyanis a talaj, annál nagyobb a fagyás következtében keletkezı térfogat-növekedés. Ezért különösen veszélyesek az esık után fellépı fagyok. Nedves talaj esetén még 7 mmes talajmozgások is kilakulhatnak. A felfagyással szemben elsısorban azok a növények tanúsítanak nagyobb ellenállást, amelyeknek a gyökerei rugalmasak. A téli negatív hımérsékletek és a növényi betegségek. A baktériumoknak ahhoz, hogy a növényt megfertızhessék arra van szükségük, hogy a növényen sebesülés keletkezzen. Ennek lehet idıjárási oka is. A téli negatív hımérsékletek, a téli fagyok, különösen a felfagyás hatására a kéregszöveten repedések keletkezhetnek, s ezzel lehetıséget adnak arra, hogy a baktériumok a növényekbe jussanak Felmerül annak lehetısége is, hogy a gyümölcsfák téli elfagyásában a baktériumoknak is lehet szerepe, mert a háncsszövetekben szaporodó baktériumok jelentıs cukorfelhasználása miatt a sejtekben lévı koncentráció felhígul, s ezért a növény fagyérzékenyebbé válik (G. Tóth 2004, Hevesi és G. Tóth 2005). 120

123 ÁTTELELÉSI VISZONYOK Havazás és hótakaró Azokban az idıszakokban, amikor a hımérséklet nulla fok alá képes süllyedni, megvan a lehetıség arra, hogy a csapadéknak egy része hó formában hull le. Ez az idıszak gyakorlatilag október elején kezdıdik és eltarthat június elejéig. Az elsı és utolsó havazás átlagos napjai az közötti idıszak 40 évi adatai alapján azonban ennél szőkebb intervallumot jelölnek ki. Az elsı hóesés átlagos idıpontja a 200 m alatti tengerszint feletti magasságokban november második, harmadik dekádjára esik. Az átlagos utolsó hóesés idıpontja pedig március utolsó dekádjára. Tehát átlagosan mintegy olyan nap van Magyarországon, amikor hóeséssel lehet számolni. Budapest 50 évi hóadatai alapján a legkorábbi hóesés október 3-án volt (1944-ben). Volt azonban olyan év is (1934), amikor az elsı mérhetı mennyiségő csak december 27-én hullott le. Az utolsó hóesés idıpontja az 50 évi adatsor alapján május 16 volt (1940-ben), de 1952-ben május 17- én is esett hó. Elıfordult azonban az is 1921-ben, hogy február 15 után már nem volt hóesés. Az eddigi legkésıbbi hóesés az ország északi területén fordult elı, amikor 1918-ban még június elsı napjaiban is esett hó. A tengerszint feletti magassággal természetesen egyre hosszabb lesz az az idıszak, amelynek folyamán havazással lehet számolni. Budapest Szabadsághegyen (473 m) már november elsı dekádjában található a havazás elsı napjának átlagos idıpontja, az utolsó havazás átlagos idıpontja pedig már április elsı dekádjára tolódik. A Kékestetın már október középsı dekádjában van a havazás elsı átlagos idıpontja, az utolsó havazás átlagos idıpontja pedig április középsı dekádjában. Az adatokból kitőnik, hogy a havazás elsı napja egyre korábbi idıpontra esik, az utolsó napja pedig egyre késıbbi idıpontra, így a havazás elsı és utolsó napja közötti idıszak hossza a tengerszinti magassággal folyamatosan növekszik. A havas napok száma 14 és 26 között változik. Havi eloszlásban novemberre jut 1-3 nap, decemberre 2-6 nap, januárra 3-7 nap, februárra 3-6 nap, márciusra 2-4 nap. A legkevesebb havas nap az ország középsı, alföldi területein található. Innen északi vagy nyugati irányban haladva a havas napok száma nı. Hótakarós napon értjük azt a napot, amikor a talajt legalább 1 cm vastag, összefüggı hóréteg borítja. Ha a hótakaró összefüggı réteget alkot, de vastagsága nem éri el az 1 cm-t, akkor hólepelrıl beszélünk. Ha a hótakaró nem alkot összefüggı réteget, de kisebb-nagyobb területeket befed, akkor ezeket hófoltoknak nevezzük. A hótakarós idıszak tartama a legrövidebb az Alföld déli területein, ahol átlagosan hótakarós napot találunk. Hasonlóan kevés hótakarós napot találunk a Mátrától délre fekvı sík területeken, észak felé a Hernád völgyében, a Dunántúlon pedig a Mezıföldön. Az Alföld északkeleti tájai felé haladva a hótakarós napok száma fokozatosan növekszik, Szabolcs-Szatmár-Bereg megye területén már eléri a napot. Ugyancsak növekszik a hótakarós napok száma az Északi Középhegység területén, ahol átlagosan 100 napnál is tovább fedheti hótakaró a talajfelszínt. Természetesen a hótakarós napok száma a tengerszint feletti magassággal is gyorsan növekszik. 121

124 ÁTTELELÉSI VISZONYOK A Dunántúl dombos vidékein a hótakarós napok átlagos száma nap között mozog. A Kisalföldön azonban csak hótakarós napra lehet számítani. A Bakony 300 méternél magasabb területein 50-nél több a hótakarós nap. A hótakaró káros hatásai. A hótakaró jelentıs védıhatást nyujt a növényeknek a nagyon alacsony téli negatív hımérsékletekkel szemben. Ha a hótakaró hosszasan megmarad vagy nagyon vastag lesz, akkor különbözı kedvezıtlen hatások forrása lehet. Ilyen a kipállás és a megfulladás. Kipállás. Bekövetkezésére akkor lehet számítani, ha a hó nem fagyott talajra hull. Ekkor a növények még vegetatív tevékenységet folytatnak. A hótakaró alatt azonban nem kap napsugárzást a növény, ami a fotoszintézishez nélkülözhetetlen, emiatt fokozatosan gyengül s végül, ha ez a helyzet tartósan fennmarad, akkor elpusztul. Ez a jelenség elıfordulhat oly módon is különösen tél vége felé, hogy a hótakaró alatt a talajfagy felenged, s így a növény élettevékenysége a hótakaró alatt is megindul. Túlságosan vastag és tartós hótakaró esetén a kipállás fagyott talaj esetén is elıfordulhat. Megfulladás. Olyankor következik be, amikor a hótakaró tetején jégkéreg keletkezik vagy pedig olyankor, amikor az olvadó hólé a hótakaró alatt összegyőlik és jéggé fagy. Ilyenkor a növény nem kap levegıt és oxigénhiány miatt elpusztul. Téli aszály Hótakarótlan, enyhe teleken elıfordul, hogy a talajban jelentıs a vízhiány. Ez a tél végén, tavasz elején, a vegetáció tavaszi megindulása elıtt következhet be. A téli aszály idején hótakaró hiányában, derült, besugárzásos napokon, ha a hımérséklet nulla fok fölé emelkedik, s a növények föld feletti részei melegszenek, megindul a párolgás. A talajban azonban kevés a nedvesség, s az is lehetséges, hogy a talaj fagyott állapotban van, ezért a levelek vízutánpótlás hiányában száradni kezdenek, s ez a folyamat kiterjedhet a növény egész föld feletti részére. Irodalom Gates, D.M. (1993): Climate Change and its Biological Consequences. Sinauer Associates, Inc. Publisher, Sunderland. G. Tóth M. (2004): Fagykárosodás az almatermesztés kockázati tényezıje. Agro- 21 Füzetek, 34. szám, oldal. Hevesi M., G. Tóth M. (2005): Kertészeti növények baktériumos betegségeinek kialakulását befolyásoló idıjárási tényezık. Agro-21 Füzetek, 42. szám, oldal. Pénzes B., Haltrich A., Dér Zs., Hudák K., Ács T., Fail J. (2005): Melegkedvelı rovarfajok a kertészeti növények kártevı együtteseiben. Agro-21 Füzetek, 42. szám, oldal. Varga-Haszonits Z. (1987): Agrometeorológiai információk és hasznosításuk. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest, 248.oldal. 122

125 ÁTTELELÉSI VISZONYOK Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs., Enzsölné Gerencsér E. (2005a): Az közötti idıszak hımérsékleti minimum értékeinek agroklimatológiai elemzése. Agro-21 Füzetek, 40. szám, oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs., Enzsölné Gerencsér E. (2005b): Az közötti idıszak hımérsékleti maximum értékeinek agroklimatológiai elemzése. Megjelenés alatt. Veisz O. (1993): A fagy károsító hatása a búza terméselemeire. Növénytermelés. 42(3) o. Veisz O. (1997): Effect of abiotic and biotic environmental factors on the frost resistance of winter cereals. Acta Agronomica Hungarica. 45 (3): oldal. Veisz O., Sellyei B. (2004): Klimatikus szélsıségek hatásának tanulmányozása ıszi kalászosokon. Agro-21 Füzetek, 37. szám, oldal. 123

126 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK 3.2 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK A termikus extrém hatások közé a hımérséklet és a napsugárzás szélsı értékeinek növényekre gyakorolt hatását számítjuk. A hımérsékleti hatások a mérsékelt övben idıben is elkülönülnek egymástól. Az alacsony hımérsékletek egyrészt télen gyakorolnak hatást az áttelelı növényekre (ıszi gabonák, szılı, gyümölcsfák), másrészt az átmeneti évszakokban, amikor már, illetve még tart egyes növények vegetációs periódusa, s az éjszakai lehülés során nulla fok alá süllyed a hımérséklet (tavaszi és ıszi fagyok). Az áttelelési viszonyokról az elızı fejezetben beszéltünk, most az átmeneti idıszakok és a meleg idıszakok hımérsékleti szélsıségeinek hatását fogjuk elemezni. Lényegében a fagymentes idıszak az, amelynek során csak a magas hımérsékletek okozta stresszel kell számolni. A napsugárzás extrém hatásait, amelyek a mérsékelt övben nem túlságosan jelentısek, csak röviden fogjuk tárgyalni. Extrém hımérsékletek Amikor a napi középhımérsékletek a növények bázishımérséklete fölé emelkednek, akkor a növények képesek vegetációs tevékenységet folytatni, de a hımérséklet bázishımérséklet fölé emelkedésének idıpontja és az utolsó tavaszi fagy (amikor a minimum hımérséklet utoljára süllyed nulla fok alá), valamint az elsı ıszi fagy (amikor a minimum hımérséklet elıször süllyed nulla fok alá) és a hımérsékletnek a bázishımérséklet alá süllyedésének idıpontja között számolni kell fagyokkal. Ez az idıszak tekinthetı fagyveszélyes idıszaknak ( ábra). A ábrában bemutatott hımérsékletek a 2 méter magasságban (a hımérıház szintjében) mért értékekre vonatkoznak. Az ábrán a felsı pontok a napi középhımérsékleteket, az alsó pontok pedig a napi minimum hımérsékleteket mutatják. A vastag függıleges vonalak közötti idıszakot az jellemzi, hogy a napi középhımérsékletek már 5 fok fölöttiek, de a hajnali minimum hımérsékletek még nulla fok alá csökkenhetnek. Tehát már egyes növények megkezdhetik vegetatív tevékenységüket, de még fagyok is lehetségesek. A fagyok fellépése a mérsékelt övben, amelyben hazánk is fekszik, természetes jelenségnek számít. Különösen az átmeneti évszakokban, tavasszal és ısszel veszélyesek a fagyok, mert ekkor a növények érzékenyebbek az alacsony hımérsékleti értékekre. Érzékenységük attól függıen változik, hogy milyen fejlettségi állapotban vannak. Mivel azonban a különbözı fajta növények nem egyformán reagálnak a fagyra, fagyérzékenység alapján is különbözı csoportokba sorolhatjuk ıket (Varga-Haszonits 1977). A növények téli és tavaszi fagyérzékenysége azért különbözik egymástól, mert különbözik a sejtek oldattöménysége is. Télen kevesebb nedvességet tartalmaznak, emiatt nagy az oldattöménységük, s így alacsonyabb a fagyáspontjuk is. Tavasszal és ısszel nagyobb a sejtek nedvességtartalma, kisebb az oldattöménységük, ezért magasabb a fagyáspont is. 124

127 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK Mosonmagyaróvár ,0 20,0 15,0 10,0 Hımérséklet (fok) 5,0 0,0 0-5, ,0-15,0-20,0-25,0-30,0 Fagyveszély Az év napjai Fagyveszély ábra. A fagyveszélyes idıszakok Mosonmagyaróváron A fagyveszélyes idıszak elmúltával hazánkban kezdıdik hozzávetılegesen egy május végétıl szeptember közepéig tartó fagymentes idıszak, amelynek során a növények hımérsékleti szempontból elsısorban a magas hımérsékletek kedvezıtlen hatásainak lehetnek kitéve. A hővöskedvelı növényeknél ez a hatás már 25 fok feletti maximumok esetén is tapasztalható, míg a melegkedvelı növényeknél csak fok felett. Tavaszi fagyok. A tavaszi fagyok mezıgazdasági jelentısége abban van, hogy azok a fiatal növényeket érik, s képesek jelentıs károkat okozni. A tavaszi három hónapot célszerő úgy kezelni, hogy abból a március inkább a télbıl a tavaszba való átmeneti idıszak. Ezért elıfordulhat, hogy márciusban még jellegzetes téli viszonyok uralkodnak, de olyan eset is lehetséges, hogy a viszonyok már tavasziasak. A március hónapot általában a gyakori fagyok jellemzik. Március folyamán a napi középhımérsékletek 5 fok fölé emelkednek, ami azt jelenti, hogy a hővöskedvelı (alacsony bázishımérséklető) növényeknél megkezdıdik a vegetációs periódus. A napi középhımérsékletek 5 fok fölé emelkedésének idıpontja és az utolsó tavaszi fagy idıpontja között tehát van egy fagyveszélyes idıszak, amely a korai vetéső (kiültetéső) növények, valamint a virágzó gyümölcsfák szempontjából jelent gondot. Ismeretes azonban, hogy a kisugárzási fagyok (Varga-Haszonits et al. 2000) ellen lehet védekezni, ha a minimumhımérséklet nem süllyed 5 fok alá. Március folyamán egész hónapban lehet számolni fagyokkal. Ilyenkor még 5 fok alatti fagyok is fellépnek. Április és május hónapban azonban a fagyok jelentıs része 0 és 5 fok közé esik, s 5 foknál alacsonyabb értékek csak ritkán fordulnak elı. Ez azt jelenti, hogy ebben az idıszakban hazánkban már hatékonyan lehet védekezni a fagyok ellen, mivel a fagyok zöme kisugárzási vagy keverék fagy (Varga-Haszonits et al. 2000). 125

128 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK Az utolsó tavaszi fagy idıpontja Mosonmagyaróvár y = -0,1747x + 452,78 R 2 = 0,0445 Az év napjai Évek ábra. Az utolsó tavaszi fagy idıpontjának évenkénti változásai Természetesen az is fontos, hogy a növények hogyan reagálnak az alacsony hımérsékletekre. Vannak olyan növények, amelyek már a közvetlen nulla fok feletti hımérsékletre is érzékenyek, vannak olyan növények, amelyek a különbözı nulla fok alatti hımérsékletekre érzékenyek, és vannak fagytőrı növények, amelyek képesek tartósan nulla fok alatti szakaszokat is elviselni (Larcher 2003). ). Emellett a fagyérzékenységet természetesen az is befolyásolja, hogy a fagynak kitett növények milyen fejlıdési szakaszban vannak. A fejlettségi állapot szerinti küszöbértékeket egy korábbi munkában foglaltuk össze (Varga-Haszonits 1977). Az utolsó tavaszi fagy bekövetkezésének évenkénti változásait vizsgálva csökkenı tendenciát figyelhetünk meg, ami azt jelenti, hogy az utolsó tavaszi fagyok egyre korábbi idıpontokra esnek ( ábra). Meg kell azonban jegyezni, hogy az egyenessel történı közelítés nem ad szignifikáns összefüggést, még a 90%-os szinten sem. Így a 10 évenkénti 2 nappal korábbi idıpontra tolódás csak - az adott idıszakra meghatározott, - gyenge kapcsolat alapján mutatható ki. İszi fagyok. Az elsı ıszi fagyok már szeptemberben elıfordulhatnak. Szeptember és október hónapokban azonban 5 foknál erısebb fagyokkal csak ritkán kell számolni. Ezek ellen a fagyok ellen is lehet tehát védekezni. İsszel a november az átmeneti hónap, annak minden jellegzetességével. Ekkor a fagyok intenzitása és gyakorisága egyaránt növekszik. Az elsı ıszi fagyok évenkénti változékonysága ( ábra) azt mutatja, hogy az elsı ıszi fagyok idıpontja kissé késıbbre tolódott. Az eltolódás 10 évenként 4 napot tesz ki. Az illesztett egyenes ebben az esetben sem jelent azonban szignifikáns kapcsolatot, inkább csak a folyamatot érzékelteti. Összehasonlítva azonban a tavaszi korábbi idıpontra tolódási tendenciával, azt mondhatjuk, hogy a tavaszi tendencia az 126

129 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK erısebb, hiszen ott az egyenes korrelációs együtthatója közel van a 90%-os szint szignifikancia határához. Az elsı ıszi fagy idıponjai Mosonmagyaróvár Évek y = 0,3448x - 387,74 R 2 = 0, Az év napjai ábra. Az elsı ıszi fagy idıpontjának évenkénti ingadozásai táblázat. Napi hımérsékleti minimumok évenkénti elıfordulásának statisztikája ( ) -5 fok alatti minimumú napok száma -2 és -5 fok közötti minimumú napok száma 0 és -2 fok közötti minimumú napok száma Átlag Max Min Átlag Max Min Átlag Max Min Békés Buda Debr Gyır Ireg Kecs Komp Misk Moso Nyir Pécs Szeg Szol Szom Zala

130 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK A fagyok évenkénti elıfordulásának jellemzıi. Elemeztük azt is, hogy a teljes naptári év folyamán függetlenül attól, hogy ıszi, tavaszi vagy téli idıszakról van-e szó milyen gyakorisággal jelentkeztek 0 fok alatti hımérsékletek ( táblázat).. A fagypont alatti hımérsékletek három kategóriája (-5 o C alatt, -2 és 5 o C között, 0 és 2 o C között) melyek az okozott károk illetve a védekezés lehetıségei alapján kerültek kialakításra - egyaránt kb. egy hónapig fordulhat elı, míg egyes években ettıl jelentıs lehet az eltérés. Az alacsony hımérsékleti stresszel számolni kell nálunk, hiszen átlagosan 100 körüli 0 o C alatti minimumú nap van. A fagyok legvalószínőbben Nyugat-Magyarországon és Északkelet-Magyarországon, legkevésbé gyakran a Dél-Dunántúlon, Közép-Magyarországon és a Kisalföldön jelentkeznek. A fagyok elıfordulásának változásait vizsgálva elmondható, hogy nem állapítható meg olyan 50 évre kiterjedı egyértelmő változási tendencia a 20. század második felében, melyet az állomások döntı többsége mutatna. Az éven belüli változékonyság. A minimumhımérsékletek évi menete követi a havi középhımérsékletek évi menetét, amely a különbözı éghajlati tanulmányokból már ismert (Bacsó et al. 1953, Bacsó 1959, Varga-Haszonits et al. 2004) Hımérséklet (Celsius fok)) Minimumhımérséklet Niktohımérséklet Fotohımérséklet Maximumhımérséklet Évek ábra. Extrém hımérsékletek évi menete Magyarországon (15 állomás átlagában; ) A ábra legalsó görbéje az 50 éves idıszak minimumhımérsékleteinek alakulását mutatja be. Látható, hogy egy átlagos év kezdetekor a napi minimum 4 128

131 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK o C körül mozog, s csökkenı tendenciát mutat. Január közepén kb. két hétig 5 o C körüli minimumok a jellemzıek, majd fokozatos emelkedést követıen március közepére emelkedik e hımérsékleti elem 0 o C körüli értékekig. A napi minimumok egyenletes emelkedést követıen április elsı dekádjára érik el az 5 o C-ot, s kb. fél hónapig ezen érték körül ingadoznak. Május második felében éri el a napi minimumhımérséklet a 10 o C-ot, majd ezt követıen lassul a hımérsékletemelkedés üteme. Egy átlagos évben július közepétıl augusztus közepéig kb. 15 o C-os értékkel éri el e meteorológiai elem a maximumot. Az ezt követı csökkenés egyenletes egészen november elejéig. A csapadék másodmaximuma idején csekély enyhülés után várható további lehülés. A napi átlagos minimumhımérséklet november utolsó dekádjában csökken 0 o C alá. A legalacsonyabb és a legmagasabb minimum érték között több mint 20 fokos különbség van. A 20. század elsı felében a minimumhımérsékletek évi ingása ugyancsak fokos volt (Bacsó et al. 1953). A vizsgált állomásokon az 50 év folyamán az elıfordult legalacsonyabb hımérséklet -26,9 fok volt, amelyet Miskolcon mértek január 13-án. A kapott eredményeket összehasonlítva a 20. század elsı felének adataival (Bacsó et al. 1953, Bacsó 1959), azt monhatjuk, hogy a 20. század elsı 50 évében -27 foknál alacsonyabb minimumok is elıfordultak. Az évi átlagok változékonysága. Az évek közötti változékonyság a legegyszerőbben a hımérsékleti minimumok évi átlagai alapján tanulmányozható (3.2.5 ábra). Hımérséklet (Celsius fok) Évek Minimumhımérséklet Niktohımérséklet Fotohımérséklet Maximumhımérséklet Poly. (Minimumhımérséklet) Poly. (Niktohımérséklet) Poly. (Maximumhımérséklet) Poly. (Fotohımérséklet) ábra. Extrém hımérsékletek évi átlagainak alakulása Magyarországon (15 állomás átlagában; ) 129

132 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK A vizsgálatba bevont 15 állomás minimumhımérsékleteinek évi középértékeibıl területi átlagot számítottunk, hogy megvizsgáljuk: az évenkénti változások mutatnak-e valamilyen irányú tendenciát a vizsgált 50 évben. Ha a változások tendenciáját lineáris trendfüggvénnyel írnánk le, akkor 10 évenként 0,1 fokos emelkedést lehetne regisztrálni a minimumhımérsékletek évi átlagértékeiben. Érzékelhetı viszont az ábrán, hogy a változások lényegében nem-lineáris jellegőek. Jól kivehetı az 1950-es évek kezdetén egy süllyedı tendencia, majd az 1950-es évek közepétıl az 1980-as évek közepéig egy viszonylag egyenletes ingadozású szakasz található, míg végül az 1980-as évek közepétıl az emelkedés meredekebbé vált. Az közötti két évtized már évtizedenként 0,4 fokos emelkedést mutat! Azt látjuk a minimumhımérsékletek ötvenéves menetében, hogy egy csökkenı tendenciájú szakaszt egy viszonylag egyenletes és mérsékeltebb ingadozású szakasz követett, majd az utolsó két évtizedben egy meredekebben emelkedı tendencia mutatkozott. A gyakori változások jelentısége abban van, hogy egyrészt lehetıséget adnak arra, hogy a különbözı változási tendenciák növényekre gyakorolt hatását megvizsgáljuk, másrészt rámutatnak arra, hogy az éghajlatingadozás okozta évenkénti változások amint az ábrából is kivehetı még évi átlagos minimum értékeket tekintve is, közel 3 fokos eltérést mutatnak a legalacsonyabb és a legmagasabb értékek között (4,0-6,9 o C). Az is látható, hogy az 1950-es években a minimumhımérsékleteknek ez az eltolódása mintegy 5 éven belül lejátszódott. A növények termesztése tehát ebben az 50 évben is jelentıs hımérsékleti ingadozások mellett ment végbe táblázat. Napi minimumhımérsékletek évi átlagos és szélsıséges alakulása ( ) Átlag Max Min Békéscsaba Budapest Debrecen Gyır Iregszemcse Kecskemét Kompolt Miskolc Mosonmagy Nyíregyháza Pécs Szeged Szolnok Szombathely Zalaegerszeg Ez még inkább szembetőnı, amikor állomásonként vizsgáljuk a minimumhımérséklet ötven év alatti átlagos és szélsıséges alakulását (

133 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK táblázat). Országrésztıl függıen 4,7 és 6,4 fok közötti minimumhımérséklet jellemzi a 20. század második felét. A legalacsonyabb értékek Északkelet- és Északnyugat-Magyarországot, a legmagasabbak az ország középsı és déli területeit jellemzik. Az 50 év alatt elıfordult 2,9 fokos (Miskolcon) és 7,9 fokos (Budapesten) átlag is, azaz az ingadozás 5 fok! A legalacsonyabb minimumhımérséklető év csaknem mindenütt 1956 volt, a legenyhébbnek az Alföldön 1951, az ország többi részén általában 1994 bizonyult A minimumhımérsékleti értékek változási trendjébıl természetesen nem lehet arra következtetni, hogy mi lesz a jövıben. Még ha hosszabb távon emelkedı tendencia érvényesülne is, azon belül is számolni kell éveken át tartó kisebb-nagyobb visszaesésekkel, majd újabb emelkedési tendenciákkal, ami megkönnyíti az alkalmazkodást. A nyári félév magas maximum értékei. Az év meleg idıszakában azaz a gazdasági növények többségének vegetációs periódusa alatt a magas hımérsékletek jelenthetnek veszélyt a termésre. Látni fogjuk, hogy hazánkban 40 fok feletti napi maximumok csak ritkán fordulnak elı, de fok közötti értékekkel már gyakrabban kell számolni. A 35 fok feletti maximumú napot forró napnak is nevezik fok közötti hımérsékletek szinte kivétel nélkül minden évben várhatók, az ilyen maximumú napok az úgynevezett hıségnapok. Vannak azonban olyan növényeink is, amelyek már a fok közötti maximumokra is érzékenyek (ıszi búza, ıszi árpa, rozs), azaz a nyári napok is okozhatnak termésdepressziót. Mivel az ıszi gabonák vegetációs periódusa a nagy melegek elıtt már befejezıdik, más növények (pl. kukorica, cukorrépa) vegetációs periódusa pedig az ıszbe is belenyúlik, ezért az egyes hónapokat külön-külön is megvizsgáltuk. Meleg nappalok. A meleg idıszak (április-szeptember) 25 fok feletti napi maximum értékeit az táblázat tartalmazza fokonkénti intervallumokban. A táblázatban látható, hogy az április-szeptember közötti idıszak 183 napjából hány napon volt a hımérsékleti maximum a megadott értékhatárok között. A 25 fok és 29 fok közötti értékek évi átlagos száma 40 és 50 között van. Ez úgy oszlik meg, hogy átlagban 13 napon van fok közötti, 12 napon át fok közötti, 11 napon van fok közötti és 10 napon át fok közötti érték. A 29 foknál magasabb maximumok pedig évente átlagban csak mintegy 25 alkalommal fordulnak elı. Ekkor már (29 és 33 fok között) a fokonkénti magasabb intervallumok mindössze 3 és 8 esettel fordulnak elı. Az említett 25 esetbıl ebbe az intervallumba hozzávetılegesen 20 tartozik. A 33 fok feletti értékek már csak 4-5 esetet jelentenek. Láthatjuk, hogy 35 fok feletti értékekkel pedig csak évi átlagban mindössze egy alkalommal kell számolni. A táblázat adatai szerint tehát az elmúlt 50 évben a növények számára kedvezıtlen legmelegebb napi maximumok fıként a 25 és 35 közötti intervallumban fordultak elı. Az április-szeptember közötti meleg idıszak 183 napjából mintegy napon, s ebbıl a nyári nap, a hıségnapok száma pedig A legnagyobb esetszámok a Dél-Alföldhöz, a legkisebbek Nyugat-Magyarországhoz köthetık. Szombathelyen volt olyan év is, amikor mindössze 22 nyári nap fordult elı, illetve olyan is, amikor nem volt hıségnap; a dél-alföldi állomásokon pedig regisztráltak 90 körüli nyári és 40-et meghaladó számú hıségnapot is. 131

134 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK Forró napok átlagosan legfeljebb évi egy alkalommal jelentkeztek, bár az állomások felénél (alföldi, budapesti és dél-dunántúli állomásokon) volt olyan év, amikor 10-et meghaladó forró nap adódott! augusztus 21-én Békéscsabán 41,7 fokot mértek, ami a XX. század legmagasabb hazai értéke táblázat. A 25 foknál magasabb maximumhımérséklet április-szeptemberi elıfordulásának átlagos gyakorisága ( ) Békéscsaba 13,6 13,4 12,3 10,5 9,2 8,2 5,5 3,7 2,9 1,2 1,6 Budapest 13,3 11,8 11,9 8,5 7,5 6,1 4,1 3,1 1,9 1,3 1,0 Debrecen 12,8 12,5 11,8 10,2 7,4 5,8 4,3 2,9 2,0 0,8 0,8 Gyır 11,8 12,0 10,3 8,6 7,5 5,5 3,9 2,7 1,3 0,9 0,7 Iregszemcse 12,3 12,2 10,4 9,5 8,2 5,1 4,0 2,9 1,7 0,8 0,7 Kecskemét 13,4 13,0 12,1 10,6 8,4 6,3 5,0 3,6 2,4 1,3 1,4 Kompolt 12,2 12,1 11,1 9,3 7,4 5,6 4,0 2,8 1,9 1,1 0,7 Miskolc 13,1 12,9 10,7 9,7 7,2 5,2 4,1 2,9 1,4 0,8 0,6 Mosonmagy. 11,7 11,9 9,7 8,1 7,3 4,8 3,7 2,2 1,3 0,4 0,5 Nyíregyháza 13,6 12,6 11,0 8,9 7,6 5,7 3,7 2,9 1,9 0,7 0,8 Pécs 12,6 13,2 11,2 9,4 7,6 5,5 4,3 2,5 1,7 0,7 0,9 Szeged 12,2 12,8 12,9 11,3 9,9 7,7 5,7 4,0 3,0 1,4 1,9 Szolnok 13,3 13,2 11,8 10,5 8,8 7,2 5,3 4,1 2,5 1,5 1,4 Szombathely 12,3 11,1 8,3 7,8 5,7 4,3 2,4 1,6 1,0 0,4 0,5 Zalaegerszeg 12,4 12,1 10,4 7,6 6,6 4,3 2,4 1,7 0,9 0,4 0,4 Átlag 12,7 12,5 11,1 9,5 7,8 5,9 4,3 3,0 1,9 1,0 1,0 >=3 5.0 E magas hımérsékletek 50 éves alakulását vizsgálva szembetőnı a 90-es évek kiemelkedı gyakorisága. A maximumhımérséklet legmagasabb évi átlaga az állomások többségénél (15-bıl 11-nél) 2000-ben jelentkezett, míg 1980-ban 9 állomás esetén is a legalacsonyabb értéket regisztrálták. Meleg éjszakák. Az április-szeptember idıszakra vonatkozóan is fokonként határoztuk meg a 16 és 25 fok közötti kedvezıtlenül magas éjszakai minimumok elıfordulásának gyakoriságát, amelyet a táblázat tartalmaz. A meleg éjszakák vagyis 16 foknál magasabb éjszakai minimumok az áprilisszeptember idıszak 183 napjából átlagosan alakalommal fordulnak elı, de Nyugat-Magyarországon mindössze ilyen éjszakára lehet számítani. Ezeknek az éjszakáknak a többségén 16 és 20 fok közötti minimumok alakulnak ki, s csak nagyon kis mértékben, mindössze 3-5 olyan eset fordult elı, amikor az éjszakai minimumok meghaladták a 20 fokot. A területi eloszlás hasonló a meleg nappaloknál tapasztalttal: leginkább az ország déli és középsı területein kell elıfordulásukkal számolni, míg például Szombathelyen nem volt olyan év, amikor a 20 fok feletti minimumú napok száma meghaladta volna az 1-et. A vizsgált es idıszak utolsó évtizedében a meleg éjszakák is nagyobb gyakoriságot mutattak. 132

135 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK Említettük, hogy a hımérsékleti hatás esetében nemcsak az intenzitás, hanem a gyakoriság is fontos, mert az alacsonyabb értékek gyakrabban jelentkezve hasonlóan kedvezıtlenek lehetnek, mint a magasabb értékek rövid ideig tartó hatással. Mivel a 16 és 20 fok közötti értékek viszonylag nagyobb gyakorisággal fordulnak elı, számolni kell az általuk okozott kedvezıtlen hatással is táblázat. A 16 foknál melegebb éjszakák elıfordulásának átlagos gyakorisága ( ) 16,1-17,0 17,1-18,0 18,1-19,0 19,1-20,0 20,1-21,0 21,1-22,0 22,1-23,0 23,1-24,0 24,1-25,0 >=25, 0 Békéscsaba 13,7 10,6 8,1 4,5 2,2 0,7 0,2 0,1 0,0 0,0 Budapest 15,9 13,0 10,0 6,5 4,1 2,1 0,7 0,3 0,0 0,0 Debrecen 13,6 12,0 8,2 4,1 2,2 0,6 0,2 0,0 0,0 0,0 Gyır 13,3 10,3 7,8 4,5 1,9 0,8 0,4 0,1 0,0 0,0 Iregszemcse 13,5 9,0 6,1 3,1 1,1 0,3 0,1 0,0 0,0 0,0 Kecskemét 14,4 12,4 9,3 5,5 2,7 1,0 0,2 0,0 0,0 0,0 Kompolt 13,6 11,0 7,9 4,2 2,1 1,0 0,3 0,1 0,0 0,0 Miskolc 10,8 8,0 4,4 1,8 0,3 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 Mosonmagy. 11,0 8,3 4,9 2,5 0,8 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 Nyíregyháza 12,8 10,6 6,5 3,3 1,5 0,5 0,1 0,0 0,0 0,0 Pécs 15,4 11,7 8,3 4,8 3,3 1,1 0,3 0,2 0,0 0,0 Szeged 13,4 11,6 7,7 4,3 2,3 0,7 0,3 0,1 0,0 0,0 Szolnok 14,7 12,0 8,8 5,2 2,8 0,9 0,3 0,0 0,1 0,1 Szombathely 9,7 6,3 3,0 1,3 0,5 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 Zalaegerszeg 7,8 4,0 1,8 0,7 0,3 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 Átlag 13,3 10,5 7,2 4,0 2,0 0,7 0,2 0,1 0,0 0,0 Nikto- és fotohımérsékletek magas értékei. A növények számára stresszt okozó, túlzottan magas hımérsékletek elıfordulása nemcsak a napi maximumok és magas éjszakai minimumok segítségével jellemezhetı. A kiváltott hatás a károsító tényezı intenzitása (és gyakorisága) mellett a hatás tartamának is függvénye, ezért érdekes lehet azt is megvizsgálni, hogy milyen gyakran fordulnak elı olyan magas hımérsékletek, melyek egy hosszabb idıszakra, mondjuk az egész nappali (vagy éjszakai) idıszakra jellemzıek. Erre a célra alkalmas a fotohımérséklet, mely a nappali idıszak átlagos hımérséklete és a niktohımérséklet, mely az éjszakai idıszakot átlagosan jellemzı hımérséklet. Meghatározásukhoz az alábbi Went által kidolgozott formulákat használtuk: T nikto = T min (TMAX T min ) (3.2.1) 133

136 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK T foto = T MAX (TMAX T min ) (3.2.2) A magas fotohımérsékletek azért válnak károssá a mezıgazdasági termelés számára, mert a légzés, azaz a szervesanyag-leépülés intenzitása meghaladja a fotoszintézis, azaz a beépülés ütemét, ilyen módon a növényállomány biomasszája csökken. Vizsgálva a fok közötti illetve a 30 fok feletti fotohımérsékletek gyakoriságát ( táblázat), azt láthatjuk, hogy 25 és 30 fok közötti fotohımérséklető napra évente átlagosan alkalommal lehet számítani. A nyugati országrészben mindössze 20 körüli a számuk, míg az Alföldön, s különösen a déli részén tıbb mint 30 ilyen nap várható. Az 50 év során a nyugati és északkeleti területeken elıfordult olyan év is, amikor mindössze 2-4 alkalommal regisztráltak ilyen magas fotohımérsékletet, míg az Alföldön egyes években 50 fölötti 25 és 30 fok közötti fotohımérséklető nap is adódott táblázat. Magas éjszakai és nappali átlaghımérsékletek elıfordulásának statisztikája ( ) 25 és 30 fok közötti fotohımérséklető napok száma 30 és 35 fok közötti fotohımérséklető napok száma 20 fok feletti niktohımérséklető napok száma Átlag Max Min Átlag Max Min Átlag Max Min Békéscsaba Budapest Debrecen Gyır Iregszemcse Kecskemét Kompolt Miskolc Mosonmagy Nyíregyháza Pécs Szeged Szolnok Szombathely Zalaegerszeg A 30 fok feletti fotohımérséklető nap már lényegesen ritkább; évente 1-3 alkalommal fordul elı. A Dél- és Közép-Alföldön egyes években 15 feletti gyakoriság is jelentkezhet, ugynakkor az összes vizsgált állomáson volt olyan év, amikor egyáltalán nem fordult elı. 35 fok feletti fotohımérsékletet csak Békéscsabán, Kecskeméten és Szegeden figyeltek meg az es idıszakban (1952-ben és 2000-ben). 134

137 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK A niktohımérsékletnek a fotohımérsékletnél lényegesen alacsonyabb értékei is veszélyesek lehetnek, mivel az éjszakai idıszakban besugárzás hiányában csakis a szervesanyag lebontása folyik, így viszonylag alacsonyabb hımérsékletek is jelentıs veszteségeket okoznak. A 20 fok feletti niktohımérsékletek átlagos gyakorisága ( táblázat utolsó oszlopai) a Nyugat-Dunántúlon 10 alatt maradt, míg hazánk középsı és déli részein 20 fölé emelkedett. Mindenütt volt olyan év, amikor csak 1-2 magas niktohımérséklető nap fordult elı (vagy annyi sem), de Pécsen és Budapesten például 50 körüli esetszám is jelentkezett. A magas nikto- és fotohımérsékletek éven belüli változékonysága. A maximumés a napszakot jellemzı átlaghımérsékletek éven belüli alakulását a ábra megfelelı görbéi szemléltetik. A maximum értékek is követik az átlaghımérséklet évi menetét., januári legalacsonyabb és augusztus eleji legmagasabb értékekkel. A januári maximumok értékei megközelítıleg 2-3 fokkal kisebbek mind a decemberi, mind pedig a februári értékeknél. A maximum értékeknél tehát meglehetısen markánsan jelentkezik a leghővösebb hónap. A növénytermesztés szempontjából kedvezı, hogy március közepén az átlagos havi maximumok megközelítik és átlépik a 10 fokot. Ezután havonként mintegy 5 fokos emelkedés következik a tavaszi hónapokban. Az emelkedés üteme május és június között hozzávetılegesen 3 fokra csökken, majd július és augusztus átlagai csak néhány tized fokos különbséget mutatnak. Ekkor vannak a legmagasabb átlagok, fok körüli értékekkel. Érdekessége az évi menetnek, hogy az augusztusról szeptemberre való átmenetet jellemzı 4 fokos csökkenést meredekebb hımérséklet süllyedés követi, mint amilyen a tavaszi emelkelkedés volt. Szeptemberrıl októberre közel 6 fokkal, októberrıl novemberre pedig még nagyobb mértékben csökkennek a maximum értékek havi átlagai. A télbe való átmenet 5 fokos átlagcsökkenéssel következik be, s a téli hónapokban 5 fok alatt maradnak a középértékek. A niktohımérséklet évi menete nagyon hasonló a minimumhımérséklet görbéjéhez, azzal a különbséggel, hogy ez a sinusgörbe 1,5-3 o C-kal felfelé tolódik az y tengelyen. (Az évi átlagos niktohımérséklet a vizsgált állomások átlagában 7,9 foknak adódott, szemben a minimumhımérséklet 5,5 fokos értékével.) Télen kisebb, nyáron nagyobb e két hımérsékleti paraméter különbsége. Ennek következtében a legalacsonyabb január közepi értékek 4 o C körül vannak, s a 0 o C átlépése is már február végén megtörténik. Az 5 o C átlépése március végén, a 10 o C- é május elején várható egy átlagos évben, s a nyárközepi maximum 18 o C-ot meghaladó értékekkel realizálódik. Az ezt követı csökkenés ezen elem esetében is lelassul novemberben, de december elejére 0 o C alá süllyed az éjszakai átlaghımérséklet. A fotohımérséklet évi menete a maximumhımérsékletével párhuzamos, de értékei 1,5-3 fokkal elmaradnak azoktól - a maximumhımérséklet évi átlaga a 15 állomás átlagában 15,1 0 C, a fotohımérsékleté 12,7 0 C. A nappali idıszak átlaghımérsékletének legalacsonyabb értékei január közepén 1 fok körüli értékekkel jelentkeznek, a maximum augusztus elején a 25 fokot közelíti. Ilyen módon az évi ingás 26 fok körüli, mely 2 fokkal elmarad a napi 135

138 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK maximumhımérsékletek éven belüli változékonyságától, de 3,5 illetve 5 fokkal meghaladja a nikto- ill. minimumhımérsékletek éves ingását. Az évi átlagok változékonysága. A maximum-, nikto- és fotohımérséklet alakulása a XX. század második felében párhuzamos a már bemutatott minimumhımérsékleti értékek menetével, amint ez a ábrán is látható: a 15 állomás adatai alpján képzett országos évi átlagértékek ugyanúgy mutatják a kezdeti csökkenı, az azt követı stagnáló, majd az erıteljesen növekvı értékekkel jellemezhetı szakaszt mindhárom hımérsékleti jellemzı esetében. Említést érdemel, hogy az es, harmadik szakaszban a maximum- és fotohımérséklet emelkedésének üteme meghaladja a minimum- és niktohımérsékletnél tapasztaltakat. Az országos átlagok 50 éves ingása a niktohımérsékletnél - 6,5 és 9,4 fok közötti intervallumban - 2,9 fok, a fotohımérsékletnél a 11,4 és 14,6 fok különbségeként adódó 3,2 fok, a maximumhımérsékletnél 3,7 fok (1980-ban 13,6 fok, 2000-ben 17,3 fok volt a napi maximumok évi átlaga.) Állomásonkánt is vizsgáltuk e magas hımérsékleti stresszt okozó paraméterek alakulását, s azt tapasztaltuk, hogy az es idıszak legalacsonyabb értékei általában 1956-ban és 1980-ban, a legmagasabbb évi átlagok pedig fıként 1994-ben és 2000-ben adódtak. Ez is aláhúzza az 1990-es évek szélsıséges jellegét. A hımérsékleti ingás változékonysága. A hımérsékleti ingás, a napi maximum- és minimumhımérséklet különbsége hazánkban átlagosan 8,8 és 10,4 fok között változik, de az 50 év folyamán elıfordult 7,3 fokos (Miskolc, 1961) és 12,5 fokos (Békéscsaba, 2000) évi átlagos ingás is. E meteorológiai elem igen változékonynak bizonyult: a különbözı állomások ingásának 50 éves menete nagyon eltérıen alakult. A 15 állomás esetén a legalacsonyabb átlagos ingású év 6 különbözı idıpontra (1953, 1961, 1970, 1973, 1990, 2000) esett, a legmagasabb átlagos ingás még kevésbé volt egy konkrét évhez köthetı: a különbözı állomásokon 8 különbözı évben jelentkezett (1955, 1970, 1974, 1980, 1985, 1996, 1999, 2000). Az éven belüli alakulásra a decemberi minimum és július-augusztusi maximum a jellemzı. A napi hımérsékleti ingás télen általában 5 fok alatt marad; országosan egy átlagos évben 64 ilyen napra lehet számítani, de a Dél-Alföldön mindössze 55, Budapesten és Északnyugat-Magyarországon ugyanakkor átlagosan 72 ilyen kiegyenlített napi menet fordul elı. Volt olyan év is, amikor mindössze 31, de olyan is, amikor 113 nap mutatott 5 fok alatti hımérsékleti ingást. 5 és 10 fok közötti hımérsékleti ingást országosan 133, a Dél-Alföldön 120 alatti, Budapesten és az északnyugati részen 145 fölötti napon észleltek. Összefoglalva: mérsékelt, 10 fok alatti napi hımérsékletváltozás leginkább a fıvárost és Északnyugat-Dunántúlt, legkevésbé a leginkább kontinentális hatású alföldi, különösen dél-alföldi területeket jellemezte. A 10 és 15 fok közötti ingású napok száma kb. négy hónapot tesz ki, a 15 és 20 fok közötti ingás kb. másfél hónapig jellemzı. A területi változékonyság kevésbé egyértelmően írható le e közepes hımérsékleti ingású kategóriákban, de tendencia, hogy a maximum egyre inkább a Dél-Alföldre tevıdik át, átlag alatti értékek pedig Pesten és a Dunántúlon észlelhetık. 136

139 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK 20 és 25 fok közötti hımérsékleti ingású nap átlagosan évente kétszer várható. Átlagot meghaladó mértékben kell elıfordulására számítani Miskolcon, Szegeden és Békéscsabán. Békéscsabán volt olyan év, amikor 22 ilyen nagy ingású napot észleltek. Ugyanakkor Budapesten például csak elvétve találkozhatunk ilyen napi hımérsékleti változékonysággal: az 50 év alatt összesen 12-szer fordult elı. 25 fokot meghaladó napi hımérsékleti ingás 6 állomáson egyáltalán nem, s a többi állomáson is általában csak egyszer jelentkezett a vizsgált idıszakban. E vizsgálati eredményeink megegyeznek Bacsó (1959) megállapításával, mely szerint a hazánkat jellemzı hımérsékleti ingásokban megnyilvánuló tendenciák túlzott szélsıségektıl mentes, kedvezı jelleget mutatnak. A napsugárzás extrém hatásai Ultraibolya sugárzás. A légkörbe kis mennyiségben bekerül mind az UV-B ( nm), mind pedig az UV-A ( nm) sugárzás. A légkör különbözı összetevıi (nitrogén, molekuláris oxigén, ózon) hatékonyan szőrik meg a Napból érkezı sugárzás legrövidebb hullámhosszait, aminek következtében e káros, nagyenergiájú sugárzás csak kismértékben jut le a növényekhez. A 280 és 380 nm közötti hullámhosszú ultraibolya sugárzás a földfelszínre lejutó összes sugárzásnak mintegy 5-7 %-át teszi ki. Az UV sugárzás a sejtekbe hatolva magas kvantum energiája miatt roncsoló hatást fejt ki. Az epidermisz sejtek azonban visszatartják ezeket, s az epidermisz alatti levélrétegekbe (ahol például a fotoszintézis is lejátszódik) csak a felületre érkezı UV-sugárzás 2-5 %-a jut le. Erıs besugárzás. Tulajdonképpen az összes árnyékkedvelı növény érzékeny a fényre, s károsodhat, ha erıs sugárzásnak van kitéve. Ez tapasztalható az erdık aljnövényzeténél is, amikor a fákat a szél kidönti vagy kivágják ıket. Az erıs besugárzás több fotokémiai energiát juttat a növényhez, mint amennyit az a fotoszintézis során képes hasznosítani. A fotoszintézis folyamatának ez az energetikai túltöltıdése alacsonyabb kvantum-hasznosítással jár, s ennek megfelelıen alacsonyabb lesz a produktivitás is. Az extrém erıs besugárzás lerombolhatja a fotoszintetikus pigmenteket. A parenchima sejtek legfelsı rétegeiben található kloroplasztiszok fotokárosodása eléggé általánosnak tőnik és valószínőleg részben felelıs az öregedı levelek fotoszintetikus kapacitásának a csökenéséért. Azok a növények, amelyek magas hegységeken vagy sík területen tenyésznek, ki vannak téve az erıs besugárzásnak, de ezt képesek elviselni. Irodalom Bacsó N., Kakas J., Takács L. (1953): Magyarország éghajlata. Országos Meteorológiai Intézet Hivatalos Kiadványai, XVII. kötet, Budapest, 226 oldal. Bacsó N. (1959): Magyarország éghajlata. Akadémiai Kiadó, Budapest, 302 oldal. 137

140 EXTRÉM TERMIKUS HATÁSOK Larcher, W. (2003): Physiological Plant Ecology. Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups. Fourth Edition, Springer Verlag, Berlin, 513 oldal. Varga-Haszonits Z. (1977): Agrometeorológia. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest, 224 oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs., Vámos O., Schmidt R. (2000): Magyarország éghajlati erıforrásainak agroklimatológiai elemzése. Lóriprint, Mosonmagyaróvár, 223 oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs. (2004): Az éghajlati változékonyság és az extrém jelenségek agroklimatológiai elemzése. Monocopy Kft, Mosonmagyaróvár, 264 oldal. 138

141 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK 3.3 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK A növények számára felvehetı vízmennyiség a talajban tárolódik. Ha ez a vízmennyiség egy meghatározott küszöbérték felett van, akkor a növények a vizet könnyen fel tudják venni. Ha e küszöbérték alatt marad, akkor csökkenı mennyiségének megfelelıen a növények egyre nehezebben tudják felvenni a vizet. Ha hosszú ideig nem esik csapadék, a folytonos párolgás következtében elfogy a felvehetı vízkészlet, s végül a növény elszárad. Az idıszakos vízhiány tehát szárazságot idéz elı. A szárazság számos közvetlen és közvetett hatással bír a növényekre: például dél tájékában jelentısen csökkenti a főfélék szén-dioxid felvételét, s ezáltal a növények a szén-dioxid elnyelıibıl forrásokká válnak. Az öntözött területeken a levélfelület nagysága több mint kétszeresen meghaladta a kontrollét (Balogh et al. 2005). Lipiec et al. (2003) szoros összefüggést találtak a talajnedvesség alakítása révén a nedvességi viszonyok és a gazdasági növények termése között. Ha viszont a talajok víztartalma közel van a vízkapacitáshoz, vagy esetleg el is éri azt, akkor a hirtelen lehulló nagy mennyiségő csapadékot a talaj már nem tudja befogadni, s a lehullott víz a talaj felszínén lévı mélyebb területeken győlik össze. Emiatt az idıszakos vízbıség pedig belvizet okozhat. Egy adott termıterület vízellátottsága alapvetıen a lehullott csapadékmennyiségtıl, mint fı vízbevételi forrástól függ. A csapadék idı- és térbeli eloszlása azonban nem folytonos. Vannak idıszakok, amikor rövid idı alatt nagymennyiségő csapadék hullik le, s vannak idıszakok, amikor hosszabb ideig egyáltalán nem esik csapadék. Ezek az idıszakos vízbıségek és vízhiányok egyaránt károsak lehetnek a mezıgazdasági termelés szempontjából. Belvíz Elıfordulhat, hogy a talajra hulló csapadék nem képes a talajba jutni és a talaj felszínén felhalmozódik és egy ideig fennmarad. Ekkor belvízrıl beszélünk. Ez fıként a tél vége felé szokott elıfordulni még a jó vízvezetı képességő és nem telített talajokon is, amikor a pozitív hımérsékletek hatására a hó elolvad, az alatta lévı fagyott talaj miatt azonban nem tud a talajba szivárogni. Létrejöhet oly módon is, hogy a téli csapadék enyhe teleken folyamatosan a talajba kerül, s a kicsi párologtatóképesség miatt képes feltölteni a felsı talajrétegeket oly mértékig, hogy a talaj már nem képes több vizet befogadni, ezért a víz a felszínen összegyülemlik. A belvíz fogalma. A belviz fogalmát már sokan és sokféleképpen meghatározták. Közülük a Pálfai-féle meghatározás jól kifejezi a lényeget: Belvíznek tipikus esetben a síkvidéki területeken idınként felszaporodó, nagy területeket elöntı, közvetlenül csapadékból (hóolvadásból és/vagy esıbıl), valamint a megemelkedett talajvízbıl származó vizet nevezzük. (Pálfai 2004a). A belvíz által veszélyeztetett területek. Hazánkban elsısorban az alföldi területeken fordul elı belvíz. Ide tartozik az országnak a Tiszától keletre esı 139

142 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK területe, a Duna-Tisza közének középsı és déli része, valamint a Kisalföld északnyugati területe (3.3.1.ábra). Látható az ábrán, hogy Pálfai (2004b) a belvízzel való veszélyeztetettségnek négy különbözı fokozatát különböztetette meg. Ezek a következık: 1. belvízzel alig veszélyeztetett terület, 2. belvízzel mérsékelten veszélyeztetett terület, 3. belvízzel közepesen veszélyeztetett terület és 4. belvízzel erısen veszélyeztetett terület. Amint a térképrıl is látható, hazánk síkvidéki területének ( km 2 ) mintegy 60%-a belvízzel veszélyeztetett térség. Ilyenek alapvetıen a sík területek, a Nagyalföld nagy része, ahol lényegében minden fokozat elıfordul és a Kisalföld északnyugati területei, ahol viszonylag kisebb a veszélyeztetettség. A meteorológiai, hidrológiai és talajviszonyok kedvezıtlen alakulása esetén tehát számolni lehet azzal, hogy jelentıs területeket boríthat belvíz ábra. A belvíz veszélyeztetettség területi eloszlása hazánkban (Pálfai 2004b) A belvíz kialakulásának okai. A belvíz kialakulásának talajfizikai és meteorológiai okai vannak. Talajfizikai feltételek. A belvíz kialakulásának egyik alapvetı feltétele, hogy a talaj nem tudja befogadni a felszínére érkezı vizet. Ez egyrészt amiatt alakul ki, hogy a talaj a korábbi idıszakban a vízkapacitás körüli értékekig feltöltıdött vízzel, s ezért a talajra jutó további csapadékmennyiséget már nem képes befogadni, s az a felszín mélyebben fekvı részein felgyülemlik. A másik ok lehet a talajfagy, amely megakadályozza, hogy a talaj vizet fogadjon be, függetlenül attól, hogy mennyi víz 140

143 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK van a talajban (Oroszlány 1965). A két feltétel lényege tehát, hogy a talaj olyan állapotban van, hogy nem képes vizet befogadni. A talaj vízbefogadóképességének kimerülése gyakran a nagy intenzitású csapadékok hatására megy végbe. Elıfordulhat az is, hogy a csapadék olyan intenzitással esik, hogy azt a talaj nem képes a mélyebb rétegekbe vezetni, s emiatt keletkezik belvíz (Pálfai 2004c). Belvíz tehát amiatt is keletkezhet, hogy a csapadék nagyobb intenzitással esik, mint amilyen intenzitással a talaj képes a vizet a mélyebb rétegekbe vezetni. Birkás (2005) szerint a nedvességtöbblet káros hatását érvényre juttató tényezıket a következıképpen lehet csoportosítani: 1) A csapadék talajba jutását akadályozó fizikai állapot. Ez történhet a talaj összetaposottsága és káros tömörödés miatt, a felsı rétegekben a tárcsatalphatás, a cm-es rétegekben pedig az eketalphatás következtében. 2) A csapadék talajba jutását késleltetı talajállapot. Okozhatja degradációs eredető hiba: porosodás, eliszaposodás, kérgesedés. 3) A csapadék talajba jutását nehezítı mővelési hiba. Ilyen lehet a felszínegyenetlenség (vakbarázdás-osztóbarázdás sávok, alattuk eketalp tömıdöttséggel). Az ország talajainak 35 %-a érzékeny a tömörödésre és a degradációra, 28 % mérsékelten érzékeny, 23 % gyengén érzékeny és 14 % nem érzékeny (Várallyay 1996). Meteorológiai feltételek. Ha a talaj nem képes már vizet befogadni és ekkor nagyobb intenzitású esıbıl vagy többnyire gyorsan végbemenı hóolvadásból jelentıs mennyiségő víz kerül a talaj felszínére, akkor ez a víz, mivel nem tud beszivárogni a talajba, a felszín mélyedéseiben összegyülik. Ezt a jelenséget nevezzük belvíznek (Oroszlány 1965). A vizet befogadni már nem képes talaj esetén még intenzív csapadékhullásra is szükség van tehát ahhoz, hogy belvíz alakuljon ki. E két feltétel együttes teljesülése idézi elı a belvíz kialakulását. A ábrából látható, hogy a téli idıszakban különösen a tél vége felé, amikor a talajok közel a vízkapacitásig feltöltıdnek, a csapadék jelentıs része kis intenzitású esık, úgynevezett csendes esık formájában hull le. A közepes intenzitású (1-5 mm közötti) esık azonban szerepet játszhatnak a belvizek kialakulásában. Jelentıs veszélyt jelent azonban a felhalmozódott nagyobb hótakaró gyors olvadása, valamint a fagyott talaj. A belvíz káros hatásai. A belvizek elıfordulása egyrészt közvetlenül jelenthet károkozást a gazdaságnak, másrészt közvetett hatásai is jelentısek lehetnek. Mindkettıvel számolni kell, ezért röviden áttekintjük a jelentısebb hatásokat. A felszínen összegyülemlı és tartósan fennmaradó víz káros lehet a növénytermesztésre is. Káros hatásai mint említettük lehetnek közvetlenek és közvetettek. Ezeket a hatásokat Petrasovits és Balogh (1975) a következıkben foglalta össze. Az idıszakos vízbıség káros közvetlen hatásai. A belvíz levonulása után az okozott közvetlen károk többnyire gyorsan megállapíthatók. A jelentısebb közvetlen károk a következık. 141

144 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK 1. Az áttelelı növények károsítása. Az ıszi gabonák, az évelı takarmánynövények, a gyümölcsfák, a rétek és legelık az elsısorban érintettek a belvíz esetében, mivel ıket az ıszi, a téli és koratavaszi belvizek egyaránt érinthetik. Az ıszi gabonák esetében a talaj magas víztartalma már akkor is kárt okozhat, ha a víz nem borítja el a talajfelszínt, de a levegıt kiszorítja a talaj pórusaiból. Különösen nagy a kár, ha a vetés még nem erısödött meg kellıen. A csírázás idején már a rövidebb ideig (7-11 napos) tartó belvíz is teljesen kipusztíthatja a vetést. Ha hosszabb ideig (3-4 hét) tart a belvíz, akkor a fulladás okozta károk jelentısek lehetnek, egyes esetekben a vetés teljesen kipusztulhat. A terméscsökkenés tavaszi napos belvizek esetén %-osak, hasonló idıtartamú nyár eleji belvizek esetében pedig %-osak lehetnek. Az évelı takarmánynövények közül pl. a lucerna viszonylag jobban, a vöröshere pedig kevésbé viseli a vízzel való borítottságot. Jelentıs a kár tavasszal, ha ez a növényzet sarjadzása után következik be. Ilyenkor a víz hımérsékletétıl függıen egy hetes vízzel való borítottság után %-os lehet a kár, ami huzamosabb elárasztás esetén akár 100 %-os is lehet. A tenyészidıszakban, amikor a víz hımérséklete már eléri vagy meghaladja a 20 fokot, a herefélék megsárgulnak, fejlıdésükben visszamaradnak, 7-11 napos vízzel való borítottság esetén kiritkulnak, nap után pedig már kipusztulhatnak. A gyümölcsösökben a kora tavaszi vízzel való borítottság még akkor sem okoz kárt, ha huzamosabb ideig (11-16 napig) tart. A gyümölcsösök termésére csak akkor válik károssá, ha a törpe törzső gyümölcsfák koronájának egy része is víz alá kerül. Egyébként a vízzel borítottság inkább a köztes növények termésében tesz kárt. A rétek, legelık esetében a vízzel való borítottság február végéig, március elejéig nem káros. A gyepek növénytársulásában részt vevı herefélék aránylag rövid ideig tőrik a vízzel való fedettséget. Ezzel szemben a főfélék túlnyomó része 15 napos vízborítás után is tovább él. A vízborítás jelentıs kárt okozhat, ha a kaszalás és a behordás közötti idıszakban következik be, ekkor a szénatermés %-kal is csökkenhet. 2. A tavaszi munkák késleltetése. A tél végi vagy kora tavaszi belvíz elsısorban azzal okoz kárt, hogy késlelteti a tavaszi talajelıkészítést és vetést. Nyilvánvalóan ez a megállapítás leginkább a korai vetést igénylı növényekre (borsó, tavaszi búza, tavaszi árpa, zab, len, mák, lucerna stb.) vonatkozik, mert ezek hazánk éghajlati viszonyai között csak korai vetés esetén adnak megfelelı termést. A belvíz azért terméscsökkentı hatású, mert a talajban lévı életet a vízbıség károsan befolyásolja, a nagy nedvesség miatt a talaj szerkezete romlik, és a túlzottan nedves talajokon végzett munkák minısége sem megfelelı. A terméscsökkenés jelentıs mértékő is lehet. A len esetében például kéthetes késés %-os csökkenést, egy hónapos késés pedig már akár 80 %-os csökkenést is okozhat. Minél tovább tart a belvíz, a károk annál jelentısebbek lehetnek. Ha a talajfelszínen a víz hosszabb ideig fennmarad, akár az egész tavasz folyamán, akkor egyes növények vetését az adott évben meg is akadályozhatja. 3. Az ıszi betakarítás akadályozása. Néha az ıszi esızések is elıidézhetnek belvizeket. Ilyenkor rendszerint nagyobb mennyiségő csapadék hull, amely alacsonyabb hımérséklettel párosul, ezért a párolgás is lecsökken. S ha a talajban 142

145 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK elegendı mennyiségő víz volt, akkor a talajok könnyen feltöltıdhetnek vízkapacitás körüli vagy annál magasabb értékre, s ezáltal járhatatlanná válnak. Ilyenkor például a kukorica vagy a cukorrépa betakarítása késik, ritkább esetekben lehetetlenné válik. Az idıszakos vízbıség káros közvetett hatásai. A belvíznek nemcsak közvetlen hatásai, hanem közvetett hatásai is jelentıs károkat okozhatnak. Az egyik ilyen közvetett hatás, hogy a belvíz után a talajnedvsség még hosszabb ideig magas marad, s ha erre újabb nagy mennyiségő csapadék (pl. kiadós zápor, felhıszakadás) hull, akkor a talaj nem képes befogadni a rázuduló nagy mennyiségő vizet, s újból belvíz keletkezik. A másik gyakori közvetett hatás, hogy a régebbi gazdasági épületek (sıt még a lakóházak egy része is) jelentıs része ún. tömésfal -lal készült, ezért ha vizet vesz fel, elveszti tartását és összeomlik. Nagyintenzitású csapadékok A csapadékhullás során két olyan jelenség is elıfordulhat, amely mezıgazdasági szempontból jelentıséggel bír. Az egyik az, hogy milyen hevességő a csapadékhullás, a másik, hogy folyékony vagy szilárd halmazállapotú csapadék hullik-e. Záporesık. Mezıgazdasági szempontból fontos lehet, hogy meghatározott idı alatt mennyi csapadék hull le, mert a rövid idı alatt lehullott nagy mennyiségő csapadék jelentıs károkat képes okozni. Az idıegység alatt (1 másodperc, 1 perc, 1 óra) lehullott csapadékmennyiséget csapadékintenzitásnak nevezzük. Amikor rövid idı alatt nagy mennyiségő csapadék hull le, vagyis nagy a csapadékintenzitás, akkor záporesırıl beszélünk, amikor kivételesen nagy mennyiségő csapadék hull rövid idı alatt, vagyis kivételesen nagy a csapadékintenzitás, akkor pedig felhıszakadásról. A nagy csapadékintenzitás, különösen, ha nagy szélsebességgel jár együtt, akkor a növényeket megdöntheti, elfektetheti. A lehulló csapadékvíz jelentékeny része a felszínen elfolyik, a mővelt területeken esetleg egyáltalán nem hasznosul, a lejtıs területeken lefolyik, s a mélyebb területeken összegyőlik. Az elfolyás egyúttal azt jelenti, hogy a csapadékmérı alapján nagyobb mennyiségő csapadékvizet tartunk nyilván, mind amennyi a valóságban hasznosulhat vagy hasznosul. A lejtın lezúduló víz pedig jelentıs mennyiségő talajt is magával vihet, s észrevehetı eróziós károkat okozhat. A nagyintenzitású, heves záporokban a lehulló csapadék területi eloszlása gyorsan változik. A záporesın belüli csapadékhullás területi eloszlása egyenlıtlen. Viszonylag kis távolságokon belül is jelentıs különbségeket találunk. Rendszerint a heves záporoknak, felhıszakadásoknak van egy belsı magja, ahol a csapadékhullás rendkívül intenzív, s amelytıl távolodva minden irányban egyre kisebb intenzitással egyre kevebb csapadék hull. Jó példa erre az 1932 július 11-én megfigyelt budapesti felhıszakadás (Bacsó et al. 1953). A felhıszakadás magja Budapest délkeleti részén volt, ahol az Ecseri úti csapadékmérı állomás környékén eleinte 5 mm/perc intenzitású volt a csapadékhullás, majd egy óra alatt 90 mm esett, a teljes lehullott csapadékmennyiség pedig 112 mm volt. Ugyanakkor Buda déli részén csak 5-20 mm, Pest északi részén pedig csak mm az összes csapadékmennyiség. 143

146 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK Nyilvánvalóan egy meghatározott távolságon túl már egyáltalán nem hullott egy csepp sem. Ezeknek a heves záporoknak, felhıszakadásoknak a tanulmányozása meglehetısen nehéz feladat, mert nagyon sőrő csapadékmérı hálózatot igényel. A budapesti városi hálózat esetében ez a vizsgálat nagy vonalakban elvégezhetı volt. Természetesen az ország más területein is hasonló módon várható ezekben a csapadék területi eloszlása, csak másutt nem rendelkezünk hasonló sőrőségő állomáshálózattal. A záporesıket mint már említettük az jellemzi, hogy rövid idı alatt nagy mennyiségő csapadékot adnak. Érvényes azonban rájuk az a törvényszerőség, hogy intenzitásuk az idıtartammal csökken, vagyis minél tovább tart a csapadékhullás, annál kisebb az átlagos intenzitása. A csapadékmérık leolvasása minden nap reggel 7 órakor történik. Így legjobb áttekintésünk a napi csapadékmennyiségekrıl van. Az egy napnál rövidebb idıszak alatt hulló csapadékok tanulmányozása is fontos azonban vízgazdálkodási és mezıgazdasági szempontból. Ez utóbbi esetben a már korábban említett elfolyás és talajerózió miatt. Bacsó (1959) az egy óra alatt lehulló csapadékokat három csoportba osztotta: - kis mennyiségő csapadék: 0,1-0,9 mm/óra; - közepes mennyiségő csapadék: 1,0-4,9 mm/óra és - nagy mennyiségő csapadék: 5 mm/óra. A ábrán látható, hogy a kis mennyiségő csapadékok határozott évi menetet mutatnak, december - januári maximummal és júliusi minimummal. A kis csapadékú órák száma decemberjanuárban több, mintegy háromszorosa a júliusi értékeknek. Ez azt mutatja, hogy a téli csapadék zöme "csendes esık" formájában hull le. Ekkor lényegesen kisebb szerepet játszanak a záporok. Érdekes, hogy a közepes csapadékú órák évi menete ábra. A különbözı intenzitású csapadékok évi menete (Bacsó 1959) meglehetısen egyenetlen, több maximumot és több minimumot is mutat. A fı maximum az ıszi hónapokra esik, kifejezetten a november 144

147 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK hónapra jellemzı, amikor hazánkban a csapadéknak másodmaximuma van. A tavaszi hónapokban is meglehetısen gyakran lehet közepes csapadékhozamú órákra számítani. Érdekes, hogy februárban is, amikor a csapadéknak minimuma van. Legkevesebb közepes csapadékú órára júliusban és szeptemberben számíthatunk. A fı minimum júliusban található. A nagy csapadékhozamú órák fıként április és október között fordulnak elı leggyakrabban. A maximumuk május-júniusban van. Ez egybeesik a fı csapadékmaximummal. A minimum télen van, majdnem eléri a nulla értéket, ami azt jelenti, hogy nagyon ritkán lehet számítani arra, hogy a tél hónapok folyamán legalább egy olyan óra legyen, amelyben a lehullott csapadék mennyisége meghaladja az 5 mm/óra értéket. Azt láthatjuk tehát, hogy a havi csapadékmennyiséget télen fıként a kis csapadékú órák adják, ısszel a közepes hozamú órák, nyáron pedig egyértelmően a nagy csapadékú.órák. A vegetációs idıszakra tehát elsısorban a közepes és nagy csapadékú órák a jellemzık, ami azt jelenti, hogy a havi csapadék-összegek rövidebb idı alatt hullanak le. Zivatarnak nevezzük az olyan záporesıt, amely villámlással és mennydörgéssel jár együtt. Jégesık. Jégesırıl akkor beszélünk, ha a csapadék kisebb-nagyobb jégdarabok formájában hull le. Ez azért lehetséges, mert a csapadékképzıdés rendszerint olyan magasságokban megy végbe, ahol a hımérséklet állandóan nulla fok alatt van. Emiatt a levegıben található szilárd részecskékre kicsapódó vízgız megfagy, s a további kicsapódás következtében egyre növekvı jégdarabbá alakul. Ha a képzıdött jégdarab elég nagy, s nagy sebességgel hullik át a levegın, akkor nincs ideje elolvadni a melegebb légrétegekben s különbözı nagyságú jégdarabok formájában hull le a földfelszínre. A nagyobb intenzitású záporesık során elıfordulhat, hogy jégesı is esik. Többnyire esıvel vegyesen lehet észlelni, egy-egy esetben azonban rövid idıre egymagában is elıfordulhat (tiszta jégesı). Területi kiterjedése rendszerint kisebb, mint a záporesıé, s többnyire élesen elhatárolható foltokban vagy sávokban esik. Ezért precíz megfigyelése nagyon sőrő hálózattal lenne csak lehetséges. A rendelkezésre álló megfigyelı hálózattal csak a megfigyelı állomások "látókörébe" esı jégesıket lehet észlelni. Ezért feltételezhetı, hogy az észlelések adatainál a tényleges gyakoriság nagyobb. A meteorológiai állomások megfigyelései alapján sokévi átlagban évi 1-3 jégesıvel lehet számolni. Bacsó (1959) szerint egy közepes nagyságú községet figyelembe évi számuk az 5-6-ot is elérheti. Budapest 75 évi adatai alapján a jégesık elıfordulásának szabályszerő évi menete van, amelynek során a késı ıszi napoktól már gyakorlatilag nem kell számolni jégesıvel, vagy legalábbis nagyon ritkán fordul elı jégesı. Márciustól megnövekszik a gyakoriságuk, amely május-júniusban éri el a maximumát. Még július-augusztus hónapokban is lehet rájuk számítani, szeptembertıl azonban egyre ritkábbá válnak. Kártételük közvetlen és közvetett. Közvetlen kártételük abban nyilvánul meg, hogy megrongálják a növényzetet, s ezzel lassítják a növekedését, fejlıdését, lecsökkentik a terméshozamot. Természetesen az is elıfordulhat, hogy kisebbnagyobb terülten teljesen elpusztítják a növényzetet. Közvetett hatásuk abban 145

148 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK nyilvánul meg, hogy a levelek roncsolásával fogékonyabbá teszik a sérült növényt a betegségekkel szemben. A légköri frontokban képzıdött jégesık ellen nem lehet védekezni. A felmelegedés következtében fellépı konvektív feláramlás során csak akkor alakul ki jégesı, ha kevés a levegıben a szilárd részecske. A kicsapódás az adott részecskékre történhet csak, emiatt ezek olyan mértékő jégdarabokká nıhetnek, hogy a melegebb légrétegekben sem képesek teljesen elolvadni. Ha viszont a jégesıképzıdés magasságába rakéták segítségével szilárd részecskéket (többnyire ezüst jodidot) juttatunk, akkor kisebb jégdarabok képzıdnek, amelyek a földfelszínre érve már esıcseppekként érkeznek. Így a konvektív úton képzıdött jégesık ellen lehet védezni. Aszály A víz mindenféle élet nélkülözhetetlen eleme. Hiánya különféle zavarokat idézhet elı. Minél hosszabb ideig tart a vízhiányos állapot, annál jelentısebb veszélyt jelent az élı szervezetekre. A vízhiányos állapot kialakulásának okai elsısorban meteorológiai jellegőek, hatásában pedig fıleg a vízgazdálkodást (ívóvízellátás, folyók vízállása, talajvízszint stb.) és a mezıgazdasági termelést érintik. Ennek megfelelıen az ezzel kapcsolatos problémákkal elsısorban meteorológusok, hidrológusok és mezıgazdasági szakemeberek foglalkoznak. İk pedig érdeklıdési körüknek megfelelıen eltérı módon közelednek magához a jelenséghez, s különbözıképpen határozzák meg. Az aszály fogalma. Ha egy jelenséget tanulmányozni kívánunk, mindenekelıtt magát a jelenséget kell világosan meghatároznunk. Meg kell tudni mondanunk, mit értünk az adott jelenségen. Ez rendszerint nem könnyő dolog, mert a feladat önmagában is ellentmondást hordoz. Világos ugyanis, hogy mielıtt tanulmányoznánk egy adott jelenséget, meg kell tudnunk mondani, hogy mit értünk azon a jelenségen. Tulajdonképpen mi az, amit tanulmányozni akarunk. De az is nyilvánvaló, hogy egy jelenséget akkor tudnánk a legjobban meghatározni, ha már mindent tudunk róla. Ezért mindig abból kell kiindulni, ami ismerettel (akár tapasztalati, akár tudományos) már az adott jelenségrıl rendelkezünk. A vízhiányról annyit mindenesetre tudunk, hogy a köznyelvben, ha egy dolog vizet tartalmaz, azt nedvesnek nevezzük, ha nem tartalmaz vizet, azt száraznak nevezzük. Egy dolog száraz jellege tehát annak kis víztartalmával függ össze. Amennyiben a vízhiányt meteorológiai szempontból nézzük, akkor az sem közömbös, hogy egy ilyen állapot (vagyis, amikor kevés a víz) mennyi ideig tart. Amikor a száraz jelleg hosszabb ideig tart, akkor száraz idıszakról vagy szárazságról szoktak beszélni. Egy ilyen idıszak folyamán maga a vízhiány is egyre nagyobb lesz, s ekkor már aszályról beszélünk. Az aszályt nagyon sokféleképpen definiálták (Varga-Haszonits 1988, Urbán 1993, Bussay et al. 1999, Pálfai 2004d). Ennek az oka az, hogy e jelenség különbözı tudományterületeket érint, s ennek megfelelıen az egyes kutatók 146

149 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK különbözı szemlélettel közeledtek a problémához, s maga a közelítés is többféle lehet. Az aszály fogalom meghatározása történhet konceptuálisan, amikor kizárólag magát a jelenséget kívánjuk megragadni (értelmezni) és történhet gyakorlati szempontból, amikor a jelenséget következményeivel együtt akarjuk jellemezni. E fogalom meghatározásához való közelítés alapvetıen négy terület ismereteinek és szempontjainak figyelembe vételével történhet. Ezek: a meteorológia, a hidrológia, a mezıgazdaság és a társadalmi-gazdasági viszonyok. Ahhoz, hogy egyáltalán megítélhessük az egyes definiciók helyességét, tisztában kell lennünk e jelenség kialakulásának okaival. Arra a kérdésre kell tehát válaszolnunk: hogyan alakul ki az aszály? Ezzel kapcsolatban Wilhite és Glantz (1987) idézi Tannehill 1947-ben leírt, de napjainkban is nagyon találó gondolatait: "Az aszályra nincsen jó definició. Valójában ritkán ismerhetjük meg az aszályt, csak akkor, amikor találkozunk eggyel. Elıször üdvözöljük a csapadékos idıszak utáni elsı derült napot. Majd ahogy a csapadékmentes napok folyatódnak, örülünk a hosszabb, kellemes idıjárásnak. Amikor ez már tovább tart, elkezdünk kissé aggódni. Napokkal késıbb pedig már kezdjük bajban érezni magunkat. A kellemes idıjárás elsı csapadékmentes napja azonban éppúgy hozzájárul az aszályhoz, mint az utolsó nap, de senki nem tudja megmondani milyen erısségő lesz, míg az utolsó nap be nem következik, ami után ismét megjön az esı..." Az aszály kialakulásához tehát az elsı lépés az, hogy egy napon nem esik az esı. Ekkor azonban még senki sem gondol aszályra, csak akkor, amikor az egymásutáni csapadékmentes napok száma egyre növekszik. Ennek alapján teljesen egyértelmően azt mondhatjuk, hogy az aszály hosszan tartó csapadékhiány. Ez azonban tisztán fogalmi meghatározás, hiszen ebbıl nem tudhatjuk meg, hogy melyek a következményei. A csapadékhiány ugyanis - legalábbis a meleg idıszakot figyelembe véve - a párolgás növekedésével, majd ennek lassulása miatt a légnedvesség csökkenésével jár együtt. Ez a légköri aszály. A megnövekedett párolgás következtében azonban csökken a folyók, tavak, víztározók vízmagassága. Ez a hidrológiai aszály. De csökken a talaj felsı rétegének nedvességtartalma is (talajaszály), s mivel így a növények nehezen jutnak a szükséges vízhez és tápanyaghoz, kialakul a mezıgazdasági aszály. Ezeknek a meghatározásoknak az a fı jellemzıje, hogy a száraz idıszakokat egy kritikus értéknél nagyobb vízhiánnyal határozza meg. Az egyes definiciók pedig abban térnek el egymástól, hogy a csapadék, a csapadék és párolgás vagy a talajnedvesség adataira épülnek. Vagyis akkor kezdik a vízhiányt súlyosnak venni, amikor egy küszöbértéket átlép, vagyis jelentıssé válik. Ha egy ilyen idıszak hosszabb ideig eltart, akkor még inkább nehézségeket okoz. Ezért az agrometeorológiában a Palmer (1965) féle definició terjed el, amely szerint az aszály tartós és jelentıs vízhiány. E definició egyszerő, világos és rugalmas. Nem tartalmaz semmi megkötést arra vonatkozóan, hogy mit értünk vízhiányon, sem arra vonatkozóan, hogy mikor tekintjük jelentısnek és tartósnak. Így egy adott vizsgálat során maga a kutató határozhatja meg a jelentıs víhiányt jelentı küszöbértéket, s azt is, hogy ezt milyen hosszú idıszakra vonatkozóan elemzi. Emiatt az adott definició rugalmasan alkalmazható különbözı vizsgálatok esetén. 147

150 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK A meteorológust természetesen elıször az a kérdés foglalkoztatja, hogyan alakulnak ki a tartós és jelentıs vízhiányt elıidézı idıszakok. Az aszály kialakulásának okai. A tartós és jelentıs vízhiány kialakulásának folyamatát a ábrán szemléltetjük. Az elsı lépés nyilvánvalóan az, hogy ne hulljon csapadék. Ezért vannak olyan kutatók, akik egy meghatározott küszöbérték alatti csapadékmennyiség elıfordulásához kötik az aszályt. A vízutánpótlás megszőnése tehát az elsı lépés. Ahhoz pedig, hogy ne essen csapadék, olyan makrometeorológiai viszonyokra van szükség, ahol leszálló légáramlások vannak (anticiklonáris helyzet), amelyek akadályozzák a felhıképzıdést ábra. A növény vízellátottságát befolyásoló fıbb tényezık Ha ehhez még alacsony légnedvesség és magas hımérséklet is párosul, akkor a talaj vízvesztesége egyre nagyobb lesz, mert a talajon keresztül történı párolgás (evaporáció) és a növényeken keresztül történı párolgás (transzspiráció) együttese (evapotranszspiráció) igen jelentıssé válik. Ezért van az, hogy a kutatók egy jelentıs része a csapadék és a párolgás egymáshoz való viszonyát használja a száraz idıszakok és az aszály jellemzésére. A hosszabb ideig tartó csapadékhiány alacsony légnedvességgel és magas hımérséklettel párosulva gyorsan csökkenti a talaj vízkészletét, amit fokozhat még a párolgást elısegítı talajmővelési módszer alkalmazása és a mélyen a termıréteg alatt elhelyezkedı talajvízszint. Így a talaj vízkészlete egy olyan kritikus érték alá csökkenhet, ami megnehezíti a növények vízfelvételét. Rajkai et al. (1997) szimulációs eredményei szerint a közepes vagy nagy térfogattömeggel rendelkezı felsı talajrétegekben a vízhiány fokozatosan alakul ki, míg a kis térfogattömegő feltalaj esetén már a növénynövekedés kezdetétıl számottevı vízhiány érvényesülhet. A növénytermesztés szempontjából az aszály jellemzésére az egyik legjobb mutató a talaj hasznos vízkészlete. A hazánkra, s különösen az alföldi területekre jellemzı negatív vízmérleg végsı soron a vízoldható vegyületek mélyebb 148

151 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK fekvéső részeken történı felhalmozódásához vezet. E vidékeken jellemzı a talajok sótartalmának talajvízbıl származó megemelkedése (Várallyay 1997). Természetesen, hogy melyik növény számára mi a kritikus érték, az attól is függ, hogy milyen az adott növény szárazságtőrı képessége. Minél vízigényesebb a növény, annál magasabban van az a küszöbérték, amely alatt a növény már szenved a vízhiánytól, s megfordítva, minél kisebb vízigényő a növény, annál alacsonyabban van a kedvezıtlen víztartalmat jelentı küszöbértéke. Posza és Tiringer (1993) is hangsúlyozzák, hogy az eltérı tenyészidıszakú és különbözı vízigényő növények aszályérzékenysége is különbözı, s az egyes kultúrák eltérı éveket érezhetnek aszályosnak, ezért tulajdonképpen minden növényre külön aszályindexet kellene kidolgozni. A XX. század második felének több évtizedes adatsorait elemezve úgy találták, hogy kb. minden hatodik évben jelentkezett valamennyi növényre kiterjedı aszály. Amikor a vízhiány hosszantartó és jelentıs mérvő, akkor tehát aszályról beszélünk. S ez a növénytermelés szempontjából kisebb-nagyobb termésveszteséget vagy terméspusztulást is jelenthet. Ezért gazdasági szempontból az aszályt a termelés kockázati tényezıi közé kell számítani. Emiatt nemcsak az a fontos, hogyan alakul ki az aszály, hanem az is, hogy az egyes területeken milyen intenzitással és milyen gyakran fordul elı. Szükség van tehát a szárazság és az aszály valamilyen számszerő jellemzıvel történı meghatározására is. Az aszály számszerő jellemzése. Az aszály jellemzésére szolgáló módszerek négy csoportba sorolhatók. Közülük azonban az elsı módszer, a kizárólag a csapadékmennyiség alapján történı meghatározás, napjainkban már nem használatos, mert ma már lehetıségünk van a párolgás meghatározására is. Emiatt a módszert inkább csak történeti szempontból tartottuk szükségesnek megemlíteni. A többi módszerrel kapcsolatos numerikus jellemzıket az jellemzi, hogy mindegyiknek van egy különbségen és egy hányadoson alapuló változata (Varga- Haszonits 1988). 1. A lehullott csapadékmennyiség alapján meghatározott száraz idıszak. Ebben az esetben kétféle eljárást szoktak követni: a) olyan idıszakokat határoznak meg, amelyek folyamán a lehullott csapadékmennyiség a sokévi átlag meghatározott százaléka alatt marad. Antal (1992) hosszú sorozatú adatok vizsgálata alapján arra a következtetésre jutott, hogy a havi csapadékösszegek mediánjai (középsı értékei) rendszerint kisebbek, mint az átlagok, így gyakrabban lehet átlag alatti, szárazabb jellegő hónapra számítani, mint az átlagnál csapadékosabbra. A több szárazabb hónap csapadékhiányát kevesebb hónap bıségesebb csapadéka egyenlítette ki az átlagban. Ez az aszályhajlam egyik jellegzetes megnyilvánulása. b) a lehullott csapadékmennyiség olyan napi értékét adják meg (pl. 3-5 mm), amelynél a napi párolgásmennyiség rendszerint nagyobb, így az adott napok száraz jellegőek. 2. A potenciális és a tényleges párolgás mennyiségét összehasonlító módszer. Ez a módszer jobb, mint önmagában a csapadékmennyiség használata, mert az elpárolgó víz, elsısorban a transzspiráción keresztül közvetlen kapcsolatban van a növények produktivitásával. A módszernek ugyancsak két változata van. 149

152 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK a) A párolgáskülönbség (E K ) abszolút értékét a következıképpen határozhatjuk meg: E K 0 = E E (3.3.1) b) A relatív párolgás (E R ) értéke ugyancsak használható a száraz jelleg meghatározására: E E R = (3.3.2) E 0 A relatív párolgás, amely a tényleges párolgás és a potenciális párolgás arányát fejezi ki, meglehetısen széleskörően használt mutató. Hazánkban Petrasovits (1988) kiemelten fontos szerepet tulajdonított ennek a jellemzıértéknek. Úgy fogta fel, mint a növények vízfogyasztásának és vízigényének egymáshoz viszonyított arányát, amely azt mutatja, hogy a növények vízigénye a valóságban mennyire teljesül. 3. A csapadék és a potenciális párolgás mennyiségének összehasonlításán alapuló módszer. A párolgás esetében lehet használni a potenciális párolgást (párologtatóképességet) és a tényleges párolgást egyaránt. Itt a potenciális párolgásra vonatkozóan mutatjuk be a formulákat, de ugyanezen összefüggések érvényesek a tényleges párolgásra is, ha a potenciális párolgás (E 0 ) helyébe a tényleges párolgást (E) helyettesítjük be. a) A vízhiány (VH) abszolút értékeit a következıképpen határozzuk meg: VH = P (3.3.3) E 0 ahol P jelenti a lehullott csapadékmennyiséget. A(z éghajlati) vízhiány hazánkban 100 és 400 mm között változik, ugyanakkor a tényleges öntözıvíz-szükséglet ennél kisebb. Az elmúlt két évtizedben növekedett az aszálygyakoriság, s ez az öntözési stratégia átgondolását követeli (Antal és Köles 2004). A fentiekbıl következik, hogy a hımérséklet emelkedése és a csapadék csökkenése növeli, másfelıl a szén-dioxid tartalom növekedése viszont mérsékli az öntözıvíz-igényt (Antal 2001). Ezért az éghajlatváltozás komplex hatását nehéz elırejelezni. Az is nehezíti a tisztánlátást, hogy a változások hazánk területén sem feltétlenül egységesen jelentkeznek, valamint a vízigény növényenként is eltérı. Figyelembe kell azt is venni, hogy az egyre csökkenı öntözıvíz-készletek minısége is romlik. b) A relatív vízmérleget reprezentálja a csapadékmennyiség és a párolgásmennyiség hányadosa. Ezt írhatjuk a következı formában: P HI = (3.3.4) E 0 150

153 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK Ekkor humiditási (nedvességi) indexnek (HI) nevezzük. Írhatjuk azonban ariditási (szárazsági) index (ARI) formába is: E0 ARI = (3.3.5) P Ezek az indexek azt fejezik ki, hogy a levegı a lehullott csapadékmennyiségnek hányad részét vagy hány százalékát képesek elpárologtatni. Mindkét esetben a küszöbérték 1, amely a száraz és a nedves viszonyokat elválasztja egymástól. Így lehetıvé válik a száraz és nedves idıszakok szétválasztása. 4. A talajnedvességnek a maximális értékéhez történı hasonlításán alapuló módszer. Szintén kétféle változatban lehet felírni. a) Különbségen alapuló változatát a következıképpen lehet felírni: TH = W W (3.3.6) MAX ahol TH a talajnedvességhiány, W MAX a maximális hasznos víztartalom, W a tényleges hasznos víztartalom. b) A relatív talajnedvesség az egyik legfontosabb jellemzıérték. A következı formában lehet megadni: W W R = (3.3.7) W MAX Ezen összefüggés segítségével a talaj növények által felvehetı vízkészletét tudjuk becsülni. Kertész et al. (1999) a Duna-Tisza közének környezeti jellemzıit vizsgálva az 1960-as években megindult szárazabbá válásról számolnak be, mely elırejelzésük szerint a következı évtizedekben fokozódik. Hazánkban ez a homokkal borított terület van leginkább kitéve egyfajta sivatagosodási hatásnak a talajvíz és a tavak szintjének, valamint a talajnedvesség mennyiségének csökkenése révén. A természetes növénytakaróban és a földhasználat lehetıségeiben ugyanakkor ezidáig nem sikerült számottevı változásokat detektálni. Természetesen nagyon sokféle jellemzı értéket vagy indexet lehet alkotni, s alkottak is ilyeneket. Itt csak az alapvetı és fizikai értelemmel bíró értékeket soroltuk fel. Ezek lehetıvé teszik az éghajlat szárazság szempontjából történı jellemzését, a száraz idıszakok hosszának és intenzitásának meghatározását. Irodalom Antal E. (1992): Az éghajlatváltozás hatása az aszályra Magyarországon. Beszámolók az 1988-ban végzett tudományos kutatásokról, OMSz, Budapest, oldal. 151

154 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK Antal E. (2001): A növényi vízellátottság hazai kérdıjelei a jövı évtizedekben a globális éghajlatváltozás tükrében. Berényi Dénes jubileumi ülés, Debrecen oldal. Antal E., Köles P. (2004): Éghajlatváltozás, aszálygyakoriság, öntözési igény aszálystratégia. Földtudományi Tanulmányok, Debrecen. Tiszteletkötet Justyék János 75. születésnapjára oldal. Bacsó N., Kakas J., Takács L. (1953): Magyarország éghajlata. Országos Meteorológiai Intézet Hivatalos Kiadványai, XVII. kötet, Budapest, 226 oldal. Bacsó N. (1959): Magyarország éghajlata. Akadémiai Kiadó, Budapest, 302 oldal. Balogh J., Czóbel S., Fóti S., Nagy Z., Szirmai O., Péli E., Tuba Z. (2005): The influence of drought on carbon balance in loess grassland. Cereal Research Communications. 33 (1): oldal. Birkás M. (2005): A talajhasználat jelentısége a káros klimatikus hatások enyhítésében. AGRO-21 Füzetek, 41: oldal. Bussay A., Szinell Cs., Szentimrei T. (1999): Az aszály magyarországi elıfordulásának vizsgálata és mérhetısége. Éghajlati és Agrometeorológiai Tanulmányok, 7., oldal. Kertész Á., Lóczy D., Mika J., Papp S., Huszár T., Sántha A. (1999): Studies on the impact of global climate change on some environmental factors in Hungary. Idıjárás. 103 (1): oldal. Lipiec, J., Medvedev, V V., Birkás, M., Dumitru, E., Lyndina, T E., Rousseva, S., Fulajtár, E. (2003): Effect of soil compaction on root growth and crop yield in Central and Eastern Europe. International Agrophysics. 17 (2): oldal. Oroszlány I. (1965): Vízgazdálkodás a mezıgazdaságban. Második, átdolgozott kiadás. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Pálfai I. (2004a): A belvíz definiciói. In: Pálfai I.: Belvizek és aszályok Magyarországon. Hidrológiai tanulmányok. Közlekedési Dokumentációs Kft., oldal. Pálfai I. (2004b): Magyarország belviz-veszélyeztetettségi térképe. In: Pálfai I.: Belvizek és aszályok Magyarországon. Hidrológiai tanulmányok. Közlekedési Dokumentációs Kft., oldal. Pálfai I. (2004c): A belvizek kialakulását és lefolyását befolyásoló tényezık.. In: Pálfai I.: Belvizek és aszályok Magyarországon. Hidrológiai tanulmányok. Közlekedési Dokumentációs Kft., oldal. Pálfai I. (2004d): Az aszály definiciói.. In: Pálfai I.: Belvizek és aszályok Magyarországon. Hidrológiai tanulmányok. Közlekedési Dokumentációs Kft., oldal. Palmer, W. (1965): Meteorological Drought. Research Paper, No.45., department of Commerce, Washington. Petrasovits I., Balogh J. (1975): Növénytermesztés és vízgazdálkodás. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Petrasovits I. (1988): Az agrohidrológia fıbb kérdései. Akadémiai Kiadó, Budapest, 228 oldal. 152

155 A NEDVESSÉG OKOZTA EXTRÉM HATÁSOK Posza I., Tiringer Cs. (1993): Szántóföldi növénykultúrák vízháztartási tényezıinek alakulása az Alföldön. Beszámolók az 1989-ben végzett tudományos kutatásokról, OMSz, Budapest, oldal. Rajkai K., Végh K., Várallyay Gy., Farkas Cs. (1997): Impacts of soil structure on crop growth. International Agrophysics. 11 (1-2): oldal. Urbán L. (1993): Az aszály fogalma és jelentısége. Beszámolók az 1989-ben végzett tudományos kutatásokról, OMSz, Budapest, oldal. Várallyay Gy. (1996): Magyarország talajainak érzékenysége a szerkezetromlásra és tömörödésre. Környezet és Tájgazdálkodási Füzetek, 96/1. Pszicholingva Kiadó, Szada, oldal. Várallyay Gy. (1999): Szikesedési folyamatok a Kárpát-medencében. Agrokémia és Talajtan. 48 (3-4): oldal. Varga-Haszonits Z. (1988): Az aszály és hatásának agroklimatológiai elemzése. Vízügyi Közlemények, LXX. évf., 2. füzet, oldal. Wilhite, D.A., Glantz, M.H. (1987): Understanding the drought phenomenon: The role of definition. Planning for Drought. Toward a Reduction of Societal Vulnerability. Ed, by Wilhite, Eassterling and Wood, Westview Press, Colorado, oldal. 153

156 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE 4. AZ ÉGHAJLAT, MINT HATÓTÉNYEZİK RENDSZERE 4.1 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE Amennyiben az éghajlat változik, a megváltozott éghajlat lesz hatással arra a környezetre (a talaj-növény légkör rendszerre) is, amelyben a növények nınek. Ennek a növényi környezetnek olyan kiemelkedıen fontos tényezıi (agroklimatológiai jellemzıi) vannak, mint a légköri szén-dioxid tartalom, a napsugárzás energiája, a környezet hımérsékleti viszonyai, a rendszer fı vízbevételét jelentı csapadék és a rendszer fı vízkiadását jelentı evapotranszspiráció. Ezeknek a tényezıknek az idıbeli folyamatos változásaira reagálnak a növények és ezeknek a reagálásoknak az egymásutánja vezet az adott területen (régióban) a mezıgazdasági termelésben bekövetkezı változásokhoz (Rosenzweig és Hillel 1998). Ahhoz, hogy elıre lássuk és értékelni tudjuk a növényeknek e tényezık változásaira adott reagálását, meg kell vizsgálnunk, hogyan adaptálódtak a növények a jelenlegi éghajlati viszonyokhoz és a jelenlegi légköri szén-dioxid koncentrációhoz. Ezért a következıkben megvizsgáljuk, hogy a növekvı légköri szén-dioxid tartalom milyen hatással van a növényi biomassza képzıdésére. Hogyan alakulnak a napsugárzási viszonyok, amelyek a rendszer energetikai alapját szolgáltatják. Mi jellemzi azokat a hımérsékleti viszonyokat, amelyek a gyökerekben és a föld feletti szervekben lejátszódó fiziológiai folyamatok lefolyásának sebességét szabályozzák. Miképpen változik az egész talaj-növény-légkör remdszer vízbevétele és vízkiadása. S természetesen szem elıtt kell tartani, hogy az egyes tényezık egymással is szoros kapcsolatban vannak, s a növények a komplex hatásokra reagálnak. A növény számára, hogy a napsugárzás energiáját hasznosítani tudja, vízre van szüksége, különben a leérkezı energia csak a növény hımérsékletét növeli, s csak stresszt okoz a növénynek. Hasonlóképpen, hogy a növény a vizet fel tudja venni, energiára van szüksége, különben a víz felhasználatlanul elfolyik vagy átszivárog a talajon. Az éghajlat növényekre gyakorolt hatása tehát elsısorban az energia és a víz kölcsönhatásaként határozható meg (Gates 1993). Elıfordulhat az is, hogy a környezet egyes tényezıinek intenzitása oly mértékben megváltozik, hogy szélsıségesen magas vagy szélsıségesen alacsony értékeikkel károsító hatást gyakorolnak a növényekre. Ezek az extrém értékek kialakulhatnak egyetlen meteorológiai elem szélsı értékeként, s kialakulhatnak több elem komplex hatásaként (pl. a nyári aszály a csapadékhiány és a magas potenciális evapotranszspiráció együttes fellépésének az eredménye). Az extrém hatások vizsgálata és a növények ezekre történı reagálásának elemzése ezért szintén részét képezi az éghajlat-növény kapcsolat vizsgálatának. Errıl azonban volt már szó az elızı fejezetben. 154

157 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE Az üvegházhatású gázok és a növények A vízgız után a szén-dioxid a második legjelentısebb üvegházhatású gáz a légkörben, amely az emberi tevékenységgel erıteljesen befolyásolható. A légköri szén-dioxid koncentráció értéke az ipari forradalom kezdete (a 19. század közepe) óta fokozatosan növekszik. Értéke akkor hozzávetılegesen ppm volt (Gates 1993), 2000 táján pedig megközelítıleg 360 ppm (napjainkban 380 ppm).tehát a légkörben található mennyisége közel 150 év alatt tehát mintegy 25-30%-kal növekedett. Mivel ez a növekedés az iparosodással járó szén-dioxid kibocsátás következménye, várható hogyha valamilyen szabályozás nem történik akkor a folyamatos kibocsátás következtében a légköri szén-dioxid koncentráció tovább növekszik. Egyes becslések szerint a szén-dioxid kétharmada az egyre növekvı mennyiségő ipari és háztartási tüzelıanyag elégetése következtében kerül a légkörbe, egyharmada pedig azáltal, hogy az ember az erdık és a természetes növénytakaró egy részét a terület mezıgazdasági hasznosítása céljából kiirtja, s ezzel a légköri szén-dioxid megkötésének a lehetıségét jelentısen lecsökkenti. A mezıgazdaság hatása az üvegházhatású gázokra. Néhány üvegházhatású gáz globális változását a mezıgazdaság is befolyásolja. Szén-dioxid (CO 2 ). A terület növényektıl való megtisztítása nagyobb részt mezıgazdasági célra történik, s ez a fosszilis tüzelıanyagok elégetése után a második legnagyobb szén-dioxid (CO 2 ) kibocsátó forrássá válik. A globális széndioxid kibocsátás 10-30%-át teszi ki (Rosenzweig és Hillel 1998). Az erdık, a füves területek és a talajok nagy mennyiségő szenet raktároznak. Az erdık 20-szor 40- szer több szenet tárolnak egységnyi területen, mint a legtöbb növény, ezért amikor az erdıket kivágják, hogy helyükön gazdasági növényeket termeljenek, a felszabaduló szén a légkörbe távozik. Közepes becslések szerint, amikor a természetes szárazföldi ökoszisztémákat mezıgazdasági területté alakítják át, akkor 21-46% szénveszteséggel lehet számolni. Metán (CH 4 ). Van olyan mezıgazdasági termelési folyamat, mint például a rizstermelés, amelynek során metán (CH 4 ) keletkezik, amely a szén-dioxid után legfontosabb üvegházhatású gáz. A rizstermelés a globális metán-kibocsátás mintegy 40%-áért felelıs. Az árasztásos rizstermelés során, alacsony oxigénellátottság mellett, a magas szerves anyag tartalmú hordalék mikrobiológiai lebontása metán gázt juttat a levegıbe. Ez a kibocsátás növekedni fog a jövıben, ha nı a rizstermesztére használt terület (Rosenzweig és Hillel 1998). Az állattenyésztés a globális metánkibocsátásnak mintegy 15%-áért felelıs. A kérıdzı állatok (szarvasmarhák, juhok, kecskék, tevék és bivalyok) füveket és más cellulóz tartalmú takarmányokat emésztenek meg a gyomrukban és közben metánt bocsátanak a levegıbe. A szarvasmarhák által kibocsátott metán az összes állat által kibocsátott metán 75%-át teszi ki. Dinitrogén-oxid (N 2 O). Szintén egy olyan üvegházhatású gáz, amely kapcsolódik a mezıgazdasági termelıtevékenységhez. A szénhez hasonlóan a növényekben és a talajban lévı nitrogén is a levegıbe távozik, amikor a területet megtisztítják a 155

158 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE növényzettıl. A nitrogént általában trágyaként alkalmazzák, mivel serkenti a növekedést. Azonban a trágyázásból származó bıséges nitrogén a talajba mosódik, a mikrobiológiai denitrifikáció következtében a levegıbe távozó dinitrogén-oxiddá alakul át. Becslések szerint a mezıgazdasági trágyákból felszabaduló dinitrogénoxid mennyisége a felhasznált nitrogén 0,1-1,5%-a. Az üvegházhatású gázok hatása a növénytermelésre. A légkörben lévı üvegházhatású gázok jelentıs befolyással vannak a növények termesztésére is. A légköri szén-dioxid koncentráció évek közötti változásai. A Mauna Loán 1958 óta végzett mérések szerint a légköri szén-dioxid koncentráció folyamatosan emelkedik. A koncentráció növekedésének évi üteme azonban nagyobb ingadozásokat mutat, mint amit az emberi tevékenység következményének lehetne tekinteni. Egyes vizsgálatok alapján (Tans et al. 1990) ugyanis arra lehet következtetni, hogy az északi félteke mérsékelt övezetének növényzete több széndioxidot nyel el, mint amennyit kibocsát, vagyis szén-dioxid nyelıként mőködik (Ciais et al. 1995). Ezért az utóbbi idıben a légkör és a bioszféra közötti kölcsönhatás vizsgálata fokozott jelentıséget kapott. Ezek a vizsgálatok elengedhetetlenül szükségesek ahhoz, hogy képet kaphassunk az üvegházhatás jövıbeli alakulásáról és elemezhessük annak várható következményeit. Hazánk is az északi félteke mérsékelt övezetében fekszik, ezért is érdekesek az 1980-as évektıl hazánkban végzett szén-dioxid koncentráció mérések. Az eredmények a légköri szén-dioxid koncentráció hasonló mérések kezdetén meghatározott 354 ppm-rıl az 1990-es évek vége felé már 375 ppm-re emelkedett. A növekedési ütemben tapasztalható ingadozás a hazai mérésekben is nagyobb, mint ami az antropogén kibocsátás ingadozásával magyarázható lenne ( ábra, Haszpra 1998) ábra A légköri szén-dioxid koncentráció alakulása hazánkban. A légköri szén-dioxid koncentráció éven belüli változásai. A légköri szén-dioxid koncentrációnak határozott évi menete van. Maximuma a téli hónapokban 156

159 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE jelentkezik, amikor a vegetációs tevékenység minimális. Szerepet játszik azonban a téli maximum kialakulásában a tél folyamán a lakott területeken elégetett tüzelıanyagból származó szén-dioxid is. A tavaszi fotoszintetizáló tevékenység erısödésével fokozatosan csökken a téli magas érték. Ez a csökkenés egészen a vegetációs periódus vége felé kialakuló minimumig tart. A vegetációs periódus utáni idıszakban a szén-dioxid koncentráció újra növekedni kezd. Az évi menet hullámzásai megfigyelhetık az évek közötti ingadozások le-föl történı ingadozásaiban is. A napi menet a vegetációs idıszakban erısen követi a növények napi asszimilációs tevékenységét. A sötét idıszakban, amikor az asszimiláció szünetel, a légzés pedig intenzív, a levegıben a szén-dioxid koncentráció megnövekszik. A nappali órákban, amikor viszont az asszimiláció intenzívebb, mint a légzés, a légköri szén-dioxid koncentráció jelentısen lecsökken. Ez látható a ábrán, amely a négy évszak egy-egy hónapjára vonatkozóan mutatja a napi meneteket. Látható az ábrán, hogy a téli idıszakban a növényzet hiány miatt a napi menet nagyon kicsi. Tavasszal a vegetáció megindulása után már nagyobb különbségek alakulnak ki az éjszakai, a növények légzése által megnövelt légköri szén-dioxid koncentráció és a nappali, a növények asszimilációja miatt lecsökkent szén-dioxid koncentráció között. A légköri szén-dioxid koncentráció napi menete természetesen emiatt nagy mértékben függ attól is, hogy az adott területet milyen mértékben borítja növényzet. A növényzettel borított területen a szén-dioxid koncentráció amplitudója lényegesen nagyobb, mint a növényzettel kevéssé fedett területeken. Ugyanez mondható el az évi menetrıl is, amelyben szintén erısen szerepet játszik az adott terület növénnyel való borítottsága ábra. A légköri szén-dioxid koncentráció napi menete az egyes évszakok egyegy hónapjában hazánkban (Haszpra 1998) 157

160 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE A légköri szén-dioxid és az asszimiláció. Ismeretes, hogy a légköri szén-dioxid koncentráció a 19. század közepe óta fokozatosan növekszik. Mivel a szén-dioxid a Föld hosszúhullámú kisugárzásának jelentıs részét elnyeli és visszasugározza a földfelszínre, ezért várható, hogy a földfelszín középhımérséklete emelkedik, ami az éghajlat megváltozásához vezethet. A Föld középhımérséklete évrıl-évre változik, ezért éveken át természetes lehőlési és felmelegedési tendenciák érvényesülnek, emiatt nem lehet teljes bizonyossággal megállapítani, hogy a jelenleg tapasztalható melegedési tendencia még a természetes ingadozás része, vagy már az éghajlatváltozás jele. Ha a szén-dioxid koncentráció a jelenlegi vagy megnövekedett ütemben emelkedik, akkor várhatóan az szén-dioxid okozta változások egy idı múlva elkülöníthetık lesznek az éghajlatingadozás okozta természetes zajok -tól. A növekvı légköri koncentráció eredményeként akár változni fog az éghajlat, akár nem, nagyon valószínőnek látszik, hogy a szén-dioxid koncentráció növekedése a fotoszintézisen, az evapotranszspiráción és ezért a vízhasznosuláson keresztül is közvetlen hatással lesz a növénytermelésre. Ismeretes, hogy a fotoszintézis (F) a légköri széndioxid koncentráció (C a ) és a növényen belüli szén-dioxid koncentráció (C p ) különbségétıl függ: Ca Cp F = (4.1.1) r + r + r a s m Ahol r a, r s és r m a levegı-, a sztóma- és a sejten belüli ellenállás. Az összefüggésbıl is látható, hogy a légköri szén-dioxid koncentráció megemelkedése a fotoszintézis intenzitásának a növekedésével jár együtt. A légköri szén-dioxid koncentráció és a transzspiráció. A transzspiráció a növényen belüli vízgız-koncentráció és a levegıben lévı vízgızkoncentráció közötti különbségtıl függ. es ea TR = (4.1.2) r + r a s Ha a levegı hımérséklete emelkedik (ami az üvegházhatású gázok koncentrációjának növekedése miatt várható), akkor a hımérséklettıl függı telítettségi gıznyomás értéke is megnövekszik, s ezzel megnı a levegı párabefogadó képessége is. Ez növeli a párolgás intenzitását, amennyiben a növények számára elegendı víz áll rendelkezésre. A megnövekedett párolgás segíti az asszimilációt azzal, hogy elegendı vizet és tápanyagot juttat az asszimiláló szervekhez, s egyúttal az elpárolgó vizzel távozó látens hı miatt alacsonyabban képes tartani a növény hımérsékletét. Ha azonban a talajban nincs elegendı víz, akkor a növények a sztómák bezárásával védekeznek a növekvı vízleadás ellen, s ekkor a növény hımérséklete emelkedni fog, ami viszont az optimum hımérséklet meghaladása után kedvezıtlen lehet a növény számára. 158

161 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE A napsugárzás hatása a növényekre Négy olyan terület van, ahol a sugárzás fontos az élet szempontjából. Ezek (1) A hıhatások. A sugárzás a növények és környezetük közötti energiacsere legfontosabb módja. A sugárzás a növények fı bevételi forrása. Ennek az energiának nagy része hıvé alakul, s mozgat más anyagacseréket és egyéb folyamatokat, mint pl. a transzspiráció, valamint részt vesz a szövetek hımérsékletének az alakításában, ennek pedig következményei vannak a sejtben lejátszódó folyamatok ütemére és a köztük lévı egyensúlyra. (2) Fotoszintézis. A napsugárzás egy meghatározott részét a növények elnyelik, s energia-gazdag kötések szintézisére és a szénvegyületek redukciójára fordítják. A fotoszintézis a zöld növények jellemzıje, s a bioszférában a fı szabad energiabevitelre szolgál. (3) Formatív hatás. A rövidhullámú sugárzás spektrális eloszlása és összege fontos szerepet játszik a növekedés és fejlıdés szabályozásában. (4) Sejtroncsoló hatás. A nagyon rövid hullámhosszú, s magas energiatartalmú sugárzás, beleértve az ultraibolya, a röntgen és a gamma sugarakat is, káros hatással van az élı sejtekre, különösen a genetikai anyag strutúrájára és mutációkat okozhat. A Napból érkezı energiamennyiségnek a 290 és 3000 nm közé esı része az, amely bejut a bioszférába. A 290 nm-nél rövidebb hullámhosszúságú sugarakat a nitrogén, az oxigén és az ózon elnyeli, ezért nem jutnak el az élıvilághoz. A magasabb hullámhosszak esetében pedig a levegı vízgız és szén-dioxid tartalma a meghatározó, mivel ezek a hoszzúhullámú sugárzást visszaverik. A beérkezı sugárzási energia egyrészt felmelegíti a bioszférát, másrészt mivel e sugárzás jelentıs része a látható fény tartományába esik, meg is világítja azt. A napsugárzás energiája (Q NF ), amely eléri a növényállomány felszínét, részben visszaverıdik (R), részben elnyelıdik (A), részben pedig átbocsátódik (T) a növényzeten. Mind a három tényezı függvénye a hullámhossznak (λ), vagyis Q NF = R( λ) + A( λ) + T( λ) (4.1.3) Amennyiben az egyenletet végig osztjuk Q NF --fel megkaphatjuk, hogy a növényre érkezı teljes energiamennyiségnek hányad része (100-zal megszorozva hány százaléka) verıdik vissza, nyelıdik el vagy bocsátódik át. A levél, mint optikai rendszer. A zöld levelek a napsugárzás felfogására szolgáló szervek, hasonlóan ahhoz, ahogy a gyökerek a víznek és a tápanyagoknak a talajból való felvételére szolgálnak. Optikai szempontból a növény nem átlátszó test, amely mint az elızıekben megismertük a ráesı napsugárzást részben elnyeli, részben visszaveri, részben pedig átereszti. A levelek optikai tulajdonságaitól jelentıs mértékben függ a növények energia-ellátottsága. A növények optikai tulajdonságainak rendszere különbözı a levelek bonyolult belsı tulajdonságai, mint a szövetek állapota (különbözı sejtrétegek, sejtközi járatok, különbözı felépítés stb.), a sejtek jellemzıi (kloroplasztiszok, pigmentek eloszlása stb.) miatt. A levél sajátos optikai tulajdonságain kívül hatással van még a növény sugárzáselnyelésére a levél néhány egyéb tuladonságai is. 159

162 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE A levélek napsugárzással bezárt szöge. Ennek ugyanaz a szerepe a levél esetében is, mint minden sugárzást felfogó felszín esetében. Minél meredekebben esnek ugyanis a Nap sugarai a levélre, annál nagyobb mennyiségő sugárzási energiát képes elnyelni, s megfordítva: minél laposabb szög alatt esnek a sugarak a levélre, annál kevesebbet. Ennek megfelelıen a levelek különbözı napmagasság mellett különbözıképpen fogják fel a rájuk esı közvetlen (direkt) és szórt (diffúz) sugárzást. Emiatt különbözı földrajzi szélességeken, különbözı napmagasságok mellett egy és ugyanazon levélállás a növények számára különbözı mennyiségő sugárzásfelvételt eredményez. A levelek égtájirányítottsága. Az a kedvezı, ha a növényen a levelek úgy helyezkednek el, hogy minden égtáj felé találhatók levelek, mert így a növény bármely irányból érkezı (pl. szórt) sugárzást fel tud fogni. Így a nap egyes idıszakaiban a növények leveleinek egyik része, majd a másik része kapja a nagyobb mennyiségő sugárzást. A levelek többszintő elhelyezkedése. Fontos a növények sugárzásellátottsága szempontjából, hogy minél jobban megvilágítottak legyenek. Ez a feltétel akkor teljesülne a legjobban, ha a levélzet egyrétegő volna. Ekkor azonban legfeljebb akkora lehetne a teljes levélfelület-nagyság, mint az adott növény vagy növények által elfoglalt vetésterület. Ez azonban nagyon kicsi a többszintő levél elhelyezkedéssel kialakítható levélfelület-nagysághoz képest. Ennek hátránya viszont, hogy a levelek egy része árnyékolja egymást, s teljes sugárzásmennyiséget csak a legfelsı szinten lévı levelek kapnak. A növények sugárzásvisszaverése. A beérkezı sugárzás jelentıs részét a különbözı felszínek visszaverik. A visszavert sugárzás (albedo) nagysága függ az anyag színétıl, fényességétıl és érdességétıl. Minél világosabb, fényesebb és símább egy anyag annál több sugárzást ver vissza és megfordítva: minél sötétebb, mattabb és érdesebb, annál több sugárzást nyel el. A természetben található felszínek közül a friss hó az, amely a legtöbb sugárzást veri vissza (70-95 %). Minél szennyezettebb a hófelszín, annál jobban csökken a visszaverıképessége (40-50 %). A csupasz talajok közül is a száraz, világos talajok verik vissza legjobban a sugárzást (20-25 %). A nedves talajok visszaverıképessége % közé csökken, a sötétebb talajoké pedig 5-15 % közötti. Vagyis a nedves, sötét talajok több hıt nyelnek el. A zöld növények mintegy %-át verik vissza a rájuk esı sugárzásnak, a többit elnyelik. A lombos erdı visszaverıképessége % közötti, a tőlevelő erdıé pedig % közötti. A legtöbb sugárzást a folyóvízek és a tavak nyelnek el, s így a visszaverıdés róluk a legkisebb (10 % körüli), ezért felülrıl sötétnek látszanak. A visszavert sugárzásnak napi és évi menete van. A napi menetet az jellemzi, hogy alacsony napállásnál (a reggeli és esti órákban) magas értékei vannak, magas napállásnál (a déli órákban) pedig alacsony értékei. Minél meredekebben érik tehát a napsugarak az adott felszíneket, azok annál több sugárzást képesek elnyelni. A növények az ultraibolya tartományban érkezı sugárzást általában csak kis mértékben verik vissza (kb. 3 %-át). A nm tartományban a narancs és vörös színnél a legkisebb a visszaverés, hozzávetılegesen 3-10 %, majd a zöld színnél felerısödik a visszaverés %-ra, a kék színnél ismét kisebb lesz. A nm tartományban az átlagos visszaverıdés 6-12 %. Az infravörös tartományban viszont a meredeken beesı sugárzásnak mintegy 70 %-a visszaverıdik. 160

163 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE A növények sugárzáselnyelése. A levélfelületi index (LAI = Leaf Area Index) azt fejezi ki, hogy az 1 m 2 -nyi (egységnyi) területen elhelyezkedı növényzet hány m 2 nagyságú levélfelületet fejlesztett ki. A LAI = 2 érték tehát azt mutatja, hogy az 1 m 2 nagyságú területet elfoglaló növényzetnek 2 m 2 nagyságú levélfelülete van. S a sugárzáselnyelést a levélfelület nagysága határozza meg. Amennyiben tehát az egységnyi talajfelszínre jutó sugárzást 100 %-nak vesszük, akkor a növények növekedésével, a levelek kifejlıdésével a talajfelszínre jutó sugárzás mennyisége csökken, a növények által elnyelt sugárzás mennyisége pedig növekszik. A levélfelület hektáronkénti m 2 -re növekedésével (LAI = 3,5-4,5) a látható fény tartományában %-os elnyelés adódik, ami a levélfelület további növekedésével már lényegesen nem növekszik (legfeljebb % lesz), mert a sőrőbb levélzetnél nagy a levelek egymást árnyékolása. Az optimális állománysőrőség szempontjából tehát az a levélfelületi érték (3,5-4,5) a legkedvezıbb, amelynél a sugárzáselnyelés közel maximális, mert ez magas produktivitással jár együtt. A legtöbb sugárzást természetesen a felsı szint nyeli el. Amikor a LAI érték meghaladja az optimális szintet, akkor a levelek térbeli elhelyezkedésének már nincs különösebb jelentısége, mert ekkor majdnem teljes egészében a felsı szint nyeli el a sugárzást (4.1.3.ábra). A középsı és alsó szintek alig kapnak sugárzást, s ez a növények megnyúlásához és/vagy az alsó szintekben lévı levelek elszáradásához vezethet ábra. A növények levélfelületének sugárzáselnyelése (Csirkov 1979). Az ultraibolya tartományban érkezı sugárzást a növény majdnem teljes egészében elnyeli (90-99 %). Ez a protoplazma és a sejthéj anyagi tulajdonságainak (fehérjék, zsírok, szénhidrátok és termékeik) következménye. A levelek alaki és morfológiai tulajdonságai lényegét tekintve nincsenek befolyással az ultraibolya sugárzás elnyelésére. A 300 nm-nél alacsonyabb hullámhosszúságú ultraibolya sugárzás károsan hat a szervezetre és nincsen fiziológiai értéke. 161

164 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE Az elnyelt ultraibolya sugarak az epidermisz sejtekben visszatartódnak. Mindössze 2-5 %-uk jut le az epidermisz alatti rétegekbe, így lényegében az epidermisz szőrıül szolgál a fotoszintézist lebonyolító sejtek elıtt. A látható fény spektrumában a sugárzáselnyelést alapvetıen meghatározza a pigment-tartalom, a levéllemez vastagsága és anatómiai felépítése (a sejtek száma és mérete, a sejtekben lévı plasztiszok száma és mérete), valamint az egységnyi felszínre jutó szerves anyagtartalom. Ebben a sugárzási tartományban ( nm) a levelek az ibolya-kék ( nm) és a narancs ( nm) színő sugarakat jelentıs mértékben (80-95 %) elnyelik. A növényeknek ezt a tulajdonságát nagyszámú növényen végzett mérés alapján állapították meg, ezért meglehetısen stabilnak tekinthetı. Ezzel együtt azonban az elnyelés mértéke függ a növények olyan tulajdonságaitól is, mint levélfelület nagysága, belsı összetétele, víztartalma, pigmenttartalma stb. A narancs és vörös sugaraknál lévı fımaximum azzal magyarázható, hogy a levelekben lévı klorofill legnagyobb mértékben a nm sávban érkezı sugarakat nyeli el. E két maximum között az elnyelésnek van egy minimuma a sárgászöld sugarak tartományában ( nm), ahol az elnyelés a levelek sajátosságaitól függıen ingadozik 60 és 75 % között ( ábra). Az árnyékkedvelı növényeknél és a vízi növényeknél ez az érték lecsökkenhet %-ig. Ugyanakkor egyes levélformák esetében (örökzöld növényeknél, a xerofiták bırszerő vastag leveleinél, a szukkulensek leveleinél stb.) elérheti a kék és vörös sugarak esetén tapasztalthoz hasonló értéket is. Mivel ez a sugárzástartomány ( nm) az, amelyet a növény a fotoszintézis során hasznosít, fotoszintetikusan aktív sugárzásnak nevezzük. A kísérletek és elméleti számítások azt mutatták, hogy a látható fény tartományában a zöld levelek átlagos elnyelési értéke %. A xeromorf leveleknél ez az érték megnövekszik %-ra, a szukkulens növényeknél pedig már %. Amennyiben a nap folyamán levélnek, mint optikai rendszernek a tulajdonságai kevéssé változnak, akkor bármely napmagasság esetén gyakorlatilag (százalékos arányban) egyformán nyelnek el a növények. Az infravörös tartományban a 720 nm-nél magasabb hullámhosszúságú sugarak elnyelése erısen lecsökken, s ábra. A klorofil sugárzáselnyelése nm-nél lesüllyedhet 5-15 %-ra is. Néhány növénynél (a levelek típusától, a táplálkozástól stb. függıen) % lehet. 162

165 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE Az nm hullámhossztól egészen nm-ig a napsugárzás át is elnyelik a növények és ez az érték a hullámhossz növekedésével valószínőleg már nem változik lényegesen, Larcher (1975) szerint a 7000 nm feletti sugarak majdnem teljesen (97 %-ban) elnyelıdnek. E sugarak nagyarányú elnyelésének feltehetıen a levélszövetekben található víz és tápanyag az oka. A növényállományok sugárzásáteresztése. A növényállományra jellemzı elsısorban a sugárzásáteresztés. A növényállomány azonban bonyolult optikai rendszer, ahol a levelek térbeli elrendezıdése (dılésszög, égtájirányítottság, többszintő elhelyezkedés), és ennek megfelelıen a levélfelület nagysága még fontosabb szerepet játszik, mint egy különálló növény esetében. Itt a visszaverıdésen és elnyelésen kívül még az állományba behatoló és az állományon áthatoló sugárzásmennyiségét is figyelembe kell venni. A kelés után a levélfelület növekedésével fokozatosan nı az állomány által elnyelt sugárzás és egyre csökken az a sugárzásmennyiség, amely eléri a növényállomány alsóbb levélszintjeit, majd az állomány alatti talajt. Amint a ábrán látható a maximális elnyelés a LAI = 3-5 értékek között következik be, vagyis amikor az állomány levélfelülete 3-5-szöröse lesz az állomány által elfoglalt földterületnek. Ha a levelek száma és/vagy nagysága tovább növekszik, akkor ugyan egyre nagyobb lesz az állomány levélfelülete, de a levelek egymást árnyékoló hatása miatt csökken a sugárzáselnyelés és csökken a sugárzásáteresztés is. Majd a levelek öregedésével megkezdıdik az elszínezıdésük és fokozatos lehullásuk, ami tovább csökkenti a sugárzáselnyelést, de megnöveli a sugárzásáteresztést. A növényállományba behatoló sugárzás az egymás felett elhelyezkedı levélrétegeken fokozatosan elnyelıdik és szóródik, ezért a lejjebb fekvı levelekre egyre kevesebb jut, s még kisebb hányad az, amely eléri a földfelszínt. A sugárzás állományon belüli erıssége (Q N ) elsısorban a levelfelület (LAI) nagyságától függ: Q N NF k LAI = Q e (4.1.4) ahol Q NF a növényállomány felszínére érkezı sugárzásmennyiség, e a természetes logaritmus alapszáma, k pedig a növényállományra vonatkozó extinkciós együttható (koefficiens). Az extinkciós koefficiens azt mutatja meg, hogy az adott levélfelülettel (LAI) rendelkezı állományban milyen mértékő a sugárzáscsökkenés. Azoknál a növényeknél (pl. gabonaféléknél), ahol a levelek csúcsa felfelé irányul (a levelek több, mint háromnegyed része 45 foknál nagyobb szöget zár be a vízszintessel) az extinkciós koefficiens értéke 0,5-nél kisebb, s az állomány közepén a sugárzásintenzitása még legalább fele az állomány felszínén mértnek. Az olyan növényeknél (pl. dohány, kukorica), amelyeknek nagymérető horizontális leveleik vannak, az extinkciós együttható 0,7-nél nagyobb, ezért az állomány magasságának a felénél a felszínen mért sugárzás mennyiségének már csak közel egyharmada jut le ( ábra). A gyümölcsfáknál is szoros összefüggés van a lombozat sőrősége és a sugárzásátbocsátó képessége között. Minél sőrőbb a fa lombozata, annál jobban árnyékolják egymást a levelek és annál kevesebb sugárzás jut a korona belsejébe. 163

166 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE ábra. A napsugárzás behatolása a kukoricaállományba (Larcher 2003) (E) a sugárzás frekvenciájával arányos: A gyümölcsfák esetében gyakran a relatív sugárzásintenzitási értéket adják meg, ami azt jelenti, hogy a koronán belül mért sugárzás értékét a koronán kívül mért sugárzás mennyiségének százalékában határozzák meg. Sőrő lombozatú fák esetében a relatív sugárzás intenzitás értéke 10 % alá is lecsökkenhet. A sugárzás összetétele és a növények. A sugárzási energia nem folytonosan, hanem meghatározott adagok, kvantumok formájában terjed. Ezeket a kvantumokat fotonoknak is nevezik. A foton részecske tulajdonságokkal és hullámtulajdonságokkal egyaránt rendelkezik. Planck törvénye szerint az egyes fotonok (kvantumok) energiája E = hν (4.1.5) ahol h a Planck állandó, amelynek értéke: 6, J s -1. A sugárzást adott rezgésszám mellett meghatározott sebesség és hullámhossz is jellemzi. Közöttük a következı összefüggés áll fenn: c ν = (4.1.6) λ ahol c a sugárzás terjedési sebessége: m s -1, a λ pedig a hullámhossz. Ezt az összefüggést behelyettesítve a (4.1.5) formulába kapjuk, hogy E = hc (4.1.7) λ Mivel a h és c értékek állandók, a formulából leolvasható, hogy minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb lesz a foton energiája. Vagyis a különbözı hullámhosszúságú sugarak különbözı nagyságú energiamennyiséget hordoznak. Emiatt a növényekre gyakorolt hatásuk is eltérı lesz. A sugárzás erısségét az egységnyi felületen idıegység alatt áthaladó fotonok energiájának összege adja meg. A fotokémiai folyamatok mindig azon sugarak hatása alatt mennek végbe, amit az adott anyag elnyelt. Minden fotokémiai folyamatban minden reakcióba lépı atom vagy molekula számára szükséges egy kvantum elnyelése. Az az energiamennyiség, amely 1 gramm molekula anyag átalakulásához szükséges, a következı formulával adható meg: 164

167 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE E = Nhc (4.1.8) λ ahol N az Avogadro szám (6, ). A (4.1.8) összefüggésben az N, a h és a c állandó. Együttes értékük: 0, Így az egyenlet segítségével egyszerően meghatározható az egyes hullámhosszak energiatartalma. A számításnál ügyelni kell arra, hogy a hullámhosszat is méterben (1 nm = 10-9 m) kell megadni, mivel a fénysebesség is méterben van megadva. A fotokémiai folyamatokban akkora energiájú fotonokra van szükség, amelyek képesek kiváltani a fotokémiai reakciót. A fotokémiai reakció csak akkor megy végbe, ha az elnyelt fénykvantum energiája nagyobb annál a küszöbértéknél (q), amely a folyamat kiváltásához szükséges, vagyis az Eff q (4.1.9) egyenlıtlenségnek kell fennállnia (Sulgin 1967, 1973). Az energiamennyiség q küszöbértéke az atomok és molekulák disszociációjára (szétbontására) fordított munkával egyenlı. A fotoszintézis esetében ez a szén-dioxid és a vízmolekulák szétbontásához szükséges energiát jelenti, mivel ez teszi lehetıvé a fotoszintézis folyamatának a lejátszódását. A növények reagálása a sugárzás összetételére. A sejtek egyes alkotórészei különbözı hullámhosszúságú sugarakat nyelnek el. A növényi sejtekben ugyanis különbözı hullámhosszúságú sugárzásra érzékeny anyagok (pigmentek) vannak. Így a növények növekedéséhez megfelelı hullámhosszúságú sugárzásra van szükség. A különbözı hullámhosszúságú sugarak pedig különbözı reakciókat váltanak ki. A növények életciklusuk valamennyi lényeges szakaszában függenek a sugárzástól (pl. fotoszintézis, fotoperodizmus, fototropizmus), sıt magát a pigmentképzıdést is meghatározott hullámhosszúságú sugárzás elnyelése szabályozza. A rövid hullámhosszúságú sugarakat a sejt minden része szinte egyformán elnyeli. A rövidebb hullámhosszúságú fénykvantumok azonban nagyobb energiamennyiséget hordoznak, ezért károsak a növényi szövetekre, különösen a nukleinsavak és az auxinok rendkívül sebezhetık. A 280 nm-nél rövidebb hullámhosszúságú sugarakat a légköri összetevık (nitrogén, oxigén, ózon) jól kiszőrik, ezért nem jutnak a bioszférába. A nm hullámhosszúságú sugarak képesek a klorofillt és a fehérjéket elbontani, ezért különösen a zöld növényekre veszélyesek. Ugyanakkor a nm közötti sugarak a baktériumokat és a gombákat is elpusztítják, ezért ezeket csírátlanításra lehet használni (pl. élelmiszerüzemekben). Fıleg a baktériumokra hatnak pusztítólag, a gombák kevésbé érzékenyek rájuk. A nm sugárzástartomány szintén sejtroncsoló hatású, de a károsító hatás kisebb, mint a 280 nm alatti sugárzás esetében. A nm hullámhosszúságú sugárzás elsısorban formatív hatást idéz elı, a növényeket zömökebbé, a leveleket vastagabbá teszi. Még intenzív és tartós sugárzás esetén sem tapasztalták, hogy a növények pusztulását okozná. A látható fény tartományába esı sugárzás az, amelyet a növények zöld színtestecskéi képesek elnyelni. Ezért ezt a sugárzást fotoszintetikusan aktív 165

168 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE sugárzásnak szokás nevezni. A 380 nm és a nm közötti hullámhossztartományt foglalja magába. Az alsó és felsı hullámhossz-határ megállapításában az egyes szerzık eltérnek, sıt vannak olyanok is, akik az emberi szem által észlelhetı nm közötti hullámsávval azonosítják. Ennek sugárzási tartománynak az a jellegzetessége, hogy általában nem okoz kárt a protoplazma anyagaiban. Valószínőleg ez is közre játszott abban, hogy a növények evolúciójuk során ezt a bıven rendelkezésre álló hullámhossz-sávot választották. A (4.1.9) összefüggés szerint a fotokémiai reakcióknak van egy alsó, energetikai határuk, amelynél kisebb energiamennyiség nem képes kiváltani a biokémiai reakciót. A fotoszintézisnél ez a mennyiség Campbell (1977) szerint 150 kj mol -1. Hasonló értéket adott meg Gorisina (1979) is, amikor a küszöbértéket 147 kj mol -1 értékben határozta meg. Ez az érték pedig azt jelenti, hogy már a 800 nm hullámhosszúságú sugarak is kiválthatnak fotokémiai reakciót, amint arra Campbell is rámutatott, noha a szakirodalomban többnyire a 380 és nm hullámhossz tartományban érkezõ sugarakat tekintik csak fotoszintetikusan aktívnak. A fotokémiai reakciókba lépı szén-dioxid és vízmolekulák száma arányos az elnyelt kvantumok számával. Mivel 1 mol szén-dioxid lebontásához 470 kj energia elegendı lenne, a vörös sugarak tartományában elméletileg 4 fénykvantum energiája szolgáltatná a fotoszintézishez szükséges energiát, sıt ennél még valamivel többet is, hiszen 4 fénykvantum energiája kj mol -1. A kísérleti eredmények viszont azt mutatják, hogy 8-12 kvantum elnyelése szükséges ahhoz, hogy a fotoszintézis folyamata megindulhasson. Nyilvánvalóan a fotoszintézis folyamatában 4 kvantum energiája alakul át kémiai energiává, a többi elnyelt kvantum olyan rövid idıtartamú, magas energiájú termékké alakul, amelyek szükségesek a fotoszintézis mőködtetéséhez nélkülözhetetlen potenciál-gradiens fenntartásához, s azután ez az energia hıvé alakul. A fotoszintézis során a legerısebb elnyelési sávok a nm és a nm intervallumban találhatók. Ez a sugárzási viszonyokhoz való alkalmazkodásnak az eredménye. Amint a ábrán látható, a direkt sugárzás esetén a legtöbb energiát hordozó hullámhossz a 660 nm körüli hullámhossznál van, szórt sugárzás esetén pedig a 460 nm körüli hullámhossznál. Ez biztosítja, hogy a növények alacsony napállás (napkelte után és naplemente elıtt) és magas napállás (déltájban) idején, borult és derült idıben egyaránt intenzíven tudnak fotoszintetizálni. A hosszúhullámú sugárzás. ( nm és 1000 nm közötti ábra. A Napból érkezı direkt (1) és hullámhosszúságú sugárzás) szórt (2) sugárzás energia tartalma ugyancsak formatív hatást okoz, 166

169 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE amennyiben a növény megnyúlását és a levelek elvékonyodását idézi elı. E jelenségnél azonban a hullámhossz-határok csak nehezen adhatók meg. Az 1000 nm-nél hosszabb hullámú sugárzás nem gyakorol hatást a növényi életfolyamatokra, csupán a növény és környezete hımérsékletét befolyásolja jelentıs mértékben. A napsugárzás és a fotoszintézis. A napsugárzás a fotoszintézis energiaforrása. A sugárzásintenzitás és a fotoszintézis intenzitása közötti összefüggés sematikus ábrázolását a ábra mutatja. Egy meghatározott sugárzásintenzitási küszöbértéknél erısebb sugárzás esetén megindul a fotoszintézis. A sugárzásintenzitás erısödésével a fotoszintézis intenzitása is növekszik, s eközben elér egy olyan értéket, amelynél a fotoszintézis során képzıdı és a légzés során leépülı szerves anyag mennyisége megegyezik egymással. Ezt az értéket neveik sugárzási kompenzációs pontnak. A sugárzás intenzitásának további növekedésével, a fotoszintézis intenzitása majdnem lineárisan növekszik. Ebben a szakaszban a sugárzási energia a fotoszintezis intenzitásának fı befolyásoló tényezıje, mert erısödésével a fotoszintézis is felgyorsul, csökkenésével pedig lelassul. Ez utóbbi esetben azt mondhatjuk, hogy a sugárzási energia lehet a korlátozó tényezı. Ez az egyenes növekedési szakasz addig tart, míg a sugárzásintenzitás el nem ér egy olyan értéket, amelynél magasabb értékek esetén a fotoszintézis intenzitása már alig emelkedik, vagy egyáltalán nem is emelkedik. A fotoszintézis különbözı típusai. A hazánkban termesztett kultúrnövények között vannak olyanok, amelyeknél a fotoszintézis során három szénatomot tartalmazó vegyületek képzıdnek. Ezeket a növényeket C 3 -as növényeknek nevezzük. S vannak olyan növények, amelyeknél négy szénatomot tartalmazó vegyületek képzıdnek. Ezeket pedig C 4 -es növényeknek nevezzük. A C 3 -as növények túlnyomórészt a mérsékelt övbıl származnak. Ide tartozik a hazánkban termesztett növények nagy többsége, mindenekelıtt a gabonaféléket (búza, árpa, rozs) kell megemlíteni. A C 3 -as növények jellemzıje a kisebb mértékő fotoszintézis intenzitás ( ábra). A C 4 -es növények fıként a trópusi és szubtrópusi területekrıl származnak. E csoportba tartoznak az elterjedtebb gazdasági növények közül a kukorica és a cukornád. A C 4 -es növények nagyobb mértékő fotoszintézist mutatnak, mint a C 3 -as növények ( ábra). A ábrán jól kivehetı, hogy a sugárzásintenzitás és a fotoszintézis intenzitása közötti összefüggést alapul véve a C 3 -as és ábra. Összefüggés a C 3 és C 4 típusú növények fotoszintézis intenzitása és a fotoszintetikusan aktív sugárzás között (Petr et al. 1985) C 4 -es növények nemcsak a fotoszintézis intenzitásában, hanem a sugárzási kompenzációs pont és telítési pont értékeiben is különböznek egymástól. 167

170 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE A fotoszintézis intenzitása és a sugárzás. A sugárzásintenzitás és a fotoszintézis intenzitása közötti összefüggést telítési görbével lehet leírni. A sugárzás intenzitásának a növekedésével a fotoszintézis intenzitása megközelítıleg lineárisan növekszik, míg el nem ér egy telítési szintet. Azt a sugárzásintenzitási szintet, amelynél a sugárzás további növekedésével a fotoszintézis intenzitása tovább már nem növekszik, sugárzási telítettségi pontnak nevezzük. Látható a ábrán, hogy a C 3 és C 4 ugyanazon fotoszintetikusan aktív sugárzás mellett különbözı intenzitással fotoszintetizálnak. S ennek megfelelıen különbözik a telítettségi szintjük is. A sugárzás egyéb hatásai. A sugárzás nemcsak a fotoperiodizmuson és a fotoszintézisen keresztül gyakorol hatást a növényekre, hanem egyéb hatásai is vannak. Közülük a leglényegesebbeket röviden összefoglaljuk. A fotomorfogenezis. A rövidhullámú sugárzás összege és spektrális összetétele egyaránt hatást fontos szerepet játszik a növények növekedésének és fejlıdésének a szabályozásában. Ismeretes, hogy a sötétben csírázó növények megnyúlnak, s az árnyékos részen fejlıdı növények ugyancsak gyors megnyúlással válaszolnak a sugárzás hiányára. Valószínőleg ez szerepet játszik a fényért való versengésben. A fototropizmus. Vannak olyan növények, amelyeknek a levelei, a napraforgónak pedig a virágzata követi a Napnak a mozgását oly módon, hogy igyekszik szembefordulni a sugárzással. Mutagenezis. A nagyon rövid hullámhosszúságú sugárzás, beleértve a gamma sugárzást, a röntgen sugárzást és az ultraibolya sugárzást is, amelyek nagy energiájú fotonokat hordoznak, az élı sejteket roncsolják, különösen erıs hatással vannak a genetikai anyag szerkezetére és mutációkat okozhatnak. A hımérséklet hatása a növényekre A hımérséklet a testek energia-állapotát fejezi ki, amelyet a környezetükkel folytatott energiacsere határoz meg. A hımérséklet az élet szempontjából rendkívül fontos környezeti tényezı. A Földnek a Naptól való távolsága olyan, hogy az élet számára kedvezı hımérsékleti tartomány alakult ki a Földön. Ha közelebb lennénk a Naphoz, akkor a hımérsékletek magasabbak lennének, ha távolabb lennénk, akkor alacsonyabbak. Ebben az esetben elıfordulhatna, hogy átlépnénk azt a hımérsékleti határt, amely már vagy túlságosan meleg, vagy túlságosan hideg, s emiatt kedvezıtlen lenne az élet szempontjából. Hasonló mondható el a Föld tengely körüli forgásának ütemérıl is. Tudjuk, hogy a Föld tengely körüli forgása alakítja ki a nappalok és éjszakák hosszát, amely mind a fotoperiodizmus, mind pedig a termoperiodizmus miatt kedvezı az élet számára. Ha a Föld tengely körüli forgásának üteme lassúbb lenne, akkor a nappalok és éjszakák hosszabbak lennének és a nappali hımérsékletek jóval magasabbak, az éjszakai hımérsékletek pedig jóval alacsonyabbak lennének. Ha a forgás üteme gyorsabb lenne, akkor a nappalok és éjszakák rövidebbek, a köztük lévı hımérsékleti különbségek pedig kisebbek lennének. 168

171 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE A Föld átlaghımérséklete most 15 fok. A Földön mért legalacsonyabb hımérséklet 88,3 fok, amelyet az antarktiszi Vosztok állomáson mértek augusztus 24-én. Hasonlóan alacsony hımérsékletek a légkör magasabb rétegeiben is elıfordulnak, de nem valószínő, hogy a talajfelszín közelében ennél hidegebbet fognak találni. A legmagasabb hımérsékletet, 57,8 fokot, a tunéziai El Aziziában mérték szeptember 13-án. Ennél magasabb hımérsékleteket a talajfelszín közelében lehet mérni, ezek értéke meghaladhatja a 70 fokot is. A hımérséklet a Föld minden helyén függvénye a sugárzás alakulásának (a földrajzi szélességnek) és a földfelszín változásainak (szilárd talaj, vízfelszín, domborzati viszonyok stb.), mivel a Napból érkezı energiát a sugárzást felfogó felszínek (a szárazföldek, tengerek stb.) nyelik el és alakítják hıvé. Ezért elıször a talajfelszín melegszik fel, s innen adódik át a hı a levegınek. Emiatt minden növény - amelynek földfeletti szervei már kifejlıdtek - egyidejőleg kétféle környezeti-hımérsékleti hatásnak van kitéve: a talajhımérséklet és a léghımérséklet hatásának. Mivel a növényeknek nincsen saját hımérsékletük, ezek együttesen befolyásolják a növényi szervek hımérsékletének alakulását és a növényi életfolyamatok lejátszódásának ütemét. A növényi élet szempontjából tehát a talajhımérséklet, a léghımérséklet és a növényhımérséklet játszik fontos szerepet. Mosonmagyaróvár ,0 20,0 Talajhımérséklet 15,0 10,0 5,0 0,0-5,0 y = 1,0041x - 0,0072 R 2 = 0, ,0-5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0-10,0 Léghımérséklet ábra. Összefüggés a 2 méterben mért léghımérséklet és a 2 cm-ben mért talajhımérséklet 5 évi napi átlagai között Összefüggés a különbözı hımérsékletek között. A Napból érkezı sugárzás a talajfelszínt melegíti fel. A felmelegedett talajfelszín a hıjét egyrészt az alatta lévı talajrétegeknek adja át. Ez a hıátadás vezetés útján történik. A hıvezetés függ a talaj fizikai tulajdonságaitól, ezért a különbözı fizikai talajféleségekben különbözı sebességgel terjed a felszín alatti hővösebb rétegekbe. A felmelegedett felszín azonban nemcsak lefelé ad át hıt, hanem felfelé is. A felette lévı néhány milliméteres levegırétegnek vezetés útján. Ez a felmelegedett levegı azután kitágul 169

172 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE és a magasba emelkedik. A levegı feláramlásának ezt a módját, amikor a felvett hıt is magával viszi, konvekciónak nevezzük. A hıátadásnak ez a módja kevesebb idıt vesz igénybe, ezért a felsı légrétegek kisebb idıkéséssel melegszenek fel, mint a talaj. Összefüggés a léghımérséklet és a talajhımérséklet között. A meteorológiai állomásokon mind a talajhımérsékletet, mind pedig a léghımérsékletet mérik. Ez lehetıséget ad arra, hogy közöttük összefüggést határozzunk meg. A mosonmagyaróvári meteorológiai állomás léghımérsékleti és talajhımérsékleti adatainak 1995 és 2000 közötti ötéves napi átlagain mutatjuk be a léghımérséklet és a talajhımérséklet közötti összefüggést ( ábra). Látható az ábrán, hogy a kettı között szoros lineáris kapcsolat van. A talajban lefelé haladva a hı hıvezetéssel terjed, ezért az alsóbb szintekre némi késéssel érkezik. Összefüggés a léghımérséklet és a növényhımérséklet között. A növény a gyökereivel a talajba kapaszkodik, zöld tömege pedig a talajfelszín feletti levegıben helyezkedik el. Ezért a gyökerekben lejátszódó élettevékenységet a talajhımérséklet befolyásolja, a zöld tömegben lévı biológiai folyamatokat pedig a levegı hımérséklete. Mivel a növényeknek nincs saját hımérsékletük (poikiloterm élılények), ezért a környezetükkel állandó hıcsere folyamatban vannak. Nyilvánvaló, hogy a gyökérzet és a szilárd talaj között lévı szoros kapcsolat miatt a gyökérhımérséklet kevéssé tér el a környezetében lévı talaj hımérsékletétıl, mint a földfeletti zöld részek hımérséklete a körülöttük szinte állandó mozgásban lévı levegı hımérsékletétıl. A gyökérhımérséklet és a növényhımérséklet, valamint a léghımérséklet és a növényhımérséklet között tehát szoros kapcsolat van. A léghımérséklet és a növényhımérséklet közötti összefüggésre vonatkozó általánosnak tekinthetı kapcsolatot Robertson (1953) határozta meg. Az összefüggés konstansokkal leírható egyszerőbb formája a következı: T N QR QE = TL + (4.1.10) 1+ 0,01 u ahol T N a növényhımérséklet, T L a léghımérséklet, Q R a növény által felvett hımennyiség, Q E a növény által a transzspirációra fordított hımennyiség, az u pedig a szélsebesség. Az összefüggésbıl látható, hogy a léghımérséklet és a növényhımérséklet párhuzamosan változik. A besugárzási idıszakban általában magasabb a növényhımérséklet, mint a léghımérséklet. A kisugárzás idıszakában fordított a helyzet. A léghımérséklet és a növényhımérséklet közötti különbség függ a növények nedvességi viszonyaitól is. A növény által felvett hımennyiség minél nagyobb hányada fordítódik transzspirációra, annál kevesebb jut a hımérséklet emelésére és megfordítva. Sokan mérték kísérleti úton is a léghımérséklet és a növényhımérséklet közötti különbséget. Linacre (1964) azt tapasztalta, hogy az egyes kutatók eredményei lényegesen eltérnek egymástól. Ezért önkényesen kiválogatta azokat az adatokat, amelyeket déltájban mértek. A kiválogatás a Föld különbözı területeirıl tartalmaz 170

173 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE adatokat (sarkvidéki területek adatai, dél-afrikai üvegházakban mért adatok stb.). A mérési adatokat különbözı növényekre különbözı mérési módszerekkel győjtötték. A kapott eredmények a ábrán láthatók ábra. A léghımérséklet és a növényhımérséklet közötti összefüggés (Linacre 1964). Az ábrán az egyes mérési eredmények x -szel vannak jelölve. A folytonos vonal a léghımérséklettel azonos növényhımérsékleteket köti össze (ekvivalencia hımérséklet). A szaggatott vonal a különbözı szerzık által mért növényhımérsékleteknek megfelelı regressziós egyenes (r=0,90). A két egyenes a 30 fok feletti értéknél metszik egymást, ami azt jelenti, hogy értékeik ekkor megegyeznek egymással. A növényhımérséklet ezen érték alatt magasabbak, ezen érték felett peddig alacsonyabbak, mint a léghımérséklet. Az éghajlatváltozás és a különbözı hımérsékletek. A három különféle közeg: a levegı, a talaj és a növény közül az üvegházhatású gázok koncentrációjának hatására mind a háromnak emelkedik a hımérséklete. A léghımérséklet, a talajhımérséklet és a növényhımérséklet közötti szoros kapcsolat következtében tehát a növény, amelynek gyökérzete a talajban van és zöld részei pedig a levegıben, mindegyikkel érintkezvén, növekvı hıhatás alá kerül. Arra lehet tehát számítani, hogy hımérséklet emelkedésével a növény fokozni fogja a párologtatást, hogy ezáltal több hıt adhasson le. Ha ehhez nem áll rendelkezésére elegendı vízmennyiség, akkor a növény hımérséklete is emelkedni fog. A napszakos hımérsékletek és a növények. A hımérséklet a nap folyamán is állandóan változik, követve a besugárzás napi menetét. A nappal folyamán, ahogyan a napkeltétıl a besugárzás intenzitása növekszik, növekszik a hımérséklet is. Éjszaka pedig a kisugárzás intenzitásának megfelelıen fokozatosan csökken. A növények a hımérséklet napi menetének ehhez a ritmusához alkalmazkodtak. A növényeknek a hımérséklet ritmusos változásaira történı reagálása termoperiodizmus néven ismeretes. A nappali hımérsékletek a fotoszintézist és a fotorespirációt befolyásolják erısen, míg az éjszakai hımérsékletek a sötét szakaszban végbemenı légzést. 171

174 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE A nappali és éjszakai középhımérsékleteket az óránként végzett mérések segítségével lehet meghatározni. Mivel ilyen adatok sok helyen nem állnak rendelkezésre, azért többnyire ezeket az értékeket számítják vagy elméleti megfontolások alapján (Went 1957) vagy empirikus formulák segítségével (Goudrian és van Laar 1994). Hazai vizsgálatainkban a Went-féle eljárással számítottuk a napszakos középhımérsékleteket (Varga-Haszonits et al. 2004). A növények jelentıs része alkalmazkodott ahhoz, hogy a nappali órákban magasabb, az éjszakai órákban pedig alacsonyabb hımérsékletek uralkodnak. Ezt a jelenséget szokás termoperiodizmusnak nevezni és ez különösen érvényes a mérsékelt övi növényekre. A növények némelyike annyira alkalmazkodott ezekhez a viszonyokhoz, hogy állandó hımérsékleti és sugárzási viszonyok mellett a növekedése eltér a normálistól. Túlságosan hosszan tartó állandó hımérsékletek esetén pedig egyes fajták elvesztik növekedési képességüket. Azt találták, hogy a nappali és éjszakai hımérsékletek közötti különbség a kultúrnövények többsége számára kedvezı. S általában minél erısebb a nappali besugárzás, bizonyos határok között, annál magasabbak az éjszakai optimum hımérsékletek. Zárt terekben ellenırzött viszonyok mellett termesztett növényeknél, jó nedvesség ellátottság mellett a legjobb eredményeket akkor kapták, ha az éjszakai hımérsékletek 5-6 fokkal alacsonyabbak voltak, mint a nappali hımérsékletek. Nem minden növény követeli meg azonban a napi hımérsékleti ingást. Néhány növény, mint pl. a búza, uborka, zöldbab, a cukornád és amerikai mogyoró eléggé állandó hımérsékleti viszonyok között is jól érzi magát. Általában ugyanez igaz a trópusi növényekre. Ugyanakkor vannak olyan növények, mint például néhány szárazságtőrı növény, amelyek a nappali és az éjszaki hımérsékleteket között nagy ingást követelnek meg. Ismeretes, hogy a sivatagos területekre a nagy napi ingás a jellemzı. A hımérsékleti összegek. Ismeretes, hogy mind a hazai, mind a külföldi szakirodalomban leggyakrabban a hımérsékleti összegeket hozzák kapcsolatba a növényfejlıdéssel. Ennek oka abban keresendı, hogy olyan jellemzı értéket próbálnak találni, amely nem csak a hımérséklet változásainak, hanem a tartamának a hatását is kifejezi. Általában háromféle hımérsékleti összeget szokás használni: a pozitív, az aktív és az effektív hımérsékleti összegeket. Vizsgáljuk meg elıször, hogyan határozzuk meg ezeket a hımérsékleti összegeket (Σt). A kiszámításuk egyszerő, mert értékük az egymásutáni napok pozitív hımérsékleteinek az összegezésébıl adódik, vagyis Σ t = t + (4.1.11) 1 + t t n Ezt az összeget felírhatjuk úgy is, mint a vizsgált idıszak napjai számának (n) és középértékének (t k ) szorzatát. Ugyanis ismeretes a matematikai statisztikából, hogy Σt = n t k (4.1.12) Ebbıl következik hogy 172

175 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE Σ t = n (4.1.13) t k A hımérsékleti összeg tehát akár a (4.1.11), akár a (4.1.13) egyenlet segítségével meghatározható. A pozitív, az aktív és az effektív hımérsékleti összegek annyiban különböznek egymástól, hogy az említett képletekben a t helyére milyen értéket helyettesítünk be. Az említett három lehetıség esetén tehát ha a t helyére csak a pozitív hımérsékletek (t + ) értékeit helyettesítjük be, vagyis t = t +, akkor pozitív hımérsékletek összegrıl beszélünk, amelyet vagy a pozitív hımérsékletek összegezésével vagy az alábbi összefüggéssel számíthatunk: Σ (4.1.14) t + = n (t + ) k ahol Σt + a pozitív hımérsékletek összege, a (t + ) k pedig az idıszak pozitív napi középhımérsékleteinek az átlagát jelenti; ha a t helyére csak a növény bázishımérsékletének (t B ) megfelelı vagy felette lévı értékeket helyettesítünk, vagyis t t B, akkor aktív hımérsékleti összegrıl beszélünk, amely a következıképpen adható meg: Σ t (4.1.15) B = n (t B ) k ahol a (t B ) a bázishımérseklet vagy a felette lévı hımérsékleti értékek összege, a (t B ) k pedig az idıszak bázishımérsékletnek megfelelı vagy annál magasabb napi középértékek átlagát jelöli; ha a t helyére csak a növény bázishımérséklete (t B ) és a napi középértékek (t k ) közötti értékeket helyettesítjük, vagyis t = t k t B, akkor effektív hımérsékleti összegrıl beszélünk, amelyet így határozhatunk meg: Σ t = n (t t ) (4.1.16) EFF k B ahol Σt EFF az effektív hımérsékletek összege, a (t k t B ) k pedig az idıszak napi középértékei és a bázishımérséklet közötti különbség átlaga. A hımérsékleti összeg agroklimatológiai alkalmazásának a lehetıségét támasztja alá Budiko (1956) vizsgálatának eredménye, amely szerint szoros kapcsolat van a hımérsékleti összeg és a sugárzási egyenleg között ( ábra). Ezt a szoros kapcsolatot jellemzi, hogy az egyes években a növények nagyjából azonos hımérsékleti összeg mellett érik el ugyanazt a fejlettségi állapotot. Tehát a hımérsékleti összeg úgy tekinthetı, mint termikus idı (Monteith 1981), amelynek haladásával az egyes folyamatok lejátszódnak. Jól látható ez a 4.2 fejezet ábráján, ahol az ıszi búza magasságának, levélfelületének és szerves anyag tartalmának növekedése látható, három különbözı év hımérsékleti összegei alapján. A három különbözı évben mind a három folyamatra vonatkozóan a fejlıdés egyetlen függvénnyel leírható. 173

176 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE ábra. Összefüggés a sugárzási egyenleg és a hımérsékleti összeg között (Budiko 1956) A hımérsékleti összegek használatával kapcsolatban azonban sok kutatónak fenntartásai vannak. A legfontosabb észrevételeket a következıkben foglalhatjuk össze. 1. A növény életének különbözı fejlıdési szakaszaiban ugyanarra a környezeti tényezıre másképpen reagál. Ezt a hımérsékleti összeg számításánal nagyon nehéz lenne figyelembe venni. A hımérsékleti összeg számításánál mindig lineáris összefüggést tételezünk fel, noha az egyes vizsgálatok azt mutatják, hogy az egyes fenológiai fázisokban pl. a fejlıdésre a hımérséklet különbözı hatványainak megfelelı mértékben hat. 2. A hımérsékleti összeg konstansként való felfogása azt jelenti, mintha a növény adott folyamatára (fejlıdésére) egyedül a hımérséklet lenne hatással, holott más környezeti köztük meteorológiai tényezık is hatnak. E megállapítás igazsága könnyen ellenırizhetı a vizsgálati anyagon. Az adott növényi tulajdonság és a hımérséklet közötti összefüggés determinációs együtthatója (r 2 ) megmutatja, hogy a hımérséklet hány százalékban befolyásolja az adott jelenség változásait. 3. A hımérsékleti összeg számításánál amikor bázishımérsékletet használunk, akkor a bázishımérsékletet is állandónak tekintjük. A kísérleti adatok szerint azonban ez a valóságban nem így van, ezért tulajdonképpen minden fejlıdési szakaszra vagy minden vizsgált folyamatra más küszöbértéket kellene használni. Hımérsékleti kardinális pontok. A növények a származási helyüknek megfelelıen alkalmazkodtak a hımérsékleti viszonyokhoz is. Ennek során kialakultak olyan küszöbértékek, amelynek átlépésekor a növényeknél bizonyos reakció várható. Ezeket az értékeket szokták kardinális pontoknak nevezni. 174

177 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE Azt a hımérsékleti értéket, amelynél a növény élettevékenysége megkezdıdik vegetációs minimum hımérsékletnek, vegetációs nulla foknak, biológiai nulla foknak vagy bázishımérsékletnek nevezzük. Azt a hımérsékleti értéket pedig, amelynél magasabb hımérsékletek esetén a növény vegetációs tevékenysége megszőnik vegetációs maximum hımérsékletnek nevezzük. E két hımérsékleti érték jelöli ki azt az intervallumot, amelyen belül a növény létezni képes. Ezen az intervervallumon belül van egy olyan zóna, amelyben a hımérsékleti értékek a növények számára a legkedvezıbb feltételeket jelentik. Ez a hımérsékleti optimum intervalluma. Errıl az intervallumról elmondhatjuk, hogy általában közelebb van a maximumhoz, mint a bázishımérséklethez. Ha a növény a bázishımérséklet alá süllyed, akkor elérhet egy olyan hımérsékleti értéket, amelynél már károsodik. Ezt az értéket nevezzük alsó küszöbhımérsékletnek. Ha ezután a hımérséklet ismét emelkedni kezd, akkor a növény még képes regenerálódni. Amennyiben azonban az alsó küszöbértéknél is alacsonyabb hımérsékletre süllyed, akkor elérhet egy olyan küszöbértéket, amely után ha ismét emelkedni kezd a hımérséklet, a növény már akkor nem képes regenerálódni, hanem elpusztul. Ezt az értéket nevezzük ultraminimum hımérsékletnek, vagy hideghalál értéknek. Ha a növény meghaladja a vegetációs maximum hımérsékletet, akkor ott is elérhet egy olyan küszöbértéket, amelynél károsodni kezd, de most már a magas hımérsékletek miatt. Ezt az értéket felsı küszöbhımérsékletnek nevezzük. Ha ezután a hımérséklet süllyedni kezd, akkor a növény még képes regenerálódni. De ha tovább emelkedik, eljuthat egy olyan pontig, amelynél már hımérsékletcsökkenés után sem képes regenerálódni, hanem elpusztul. Ez a hımérsékleti érték az ultramaximum hımérséklet, vagy hıhalál érték. A hazánkban termesztett növények élettevékenységéhez szükséges legalacsonyabb hımérsékleti érték a 3-4 fok, a legmagasabb pedig amit még egyes növények képesek elviselni fok. Ez tehát az a hımérsékleti értékköz, amelyben a növények vegetatív tevékenységet folytatnak. Hazánkban a napi középhımérsékletek általában március hónapban emelkednek 3-4 fok fölé, s ezen érték felett maradnak egészen november végéig. Közben természetesen elıfordulhat, hogy kora tavasszal még -5 fok alá is süllyed a hımérséklet. Fagyok általában május utolsó dekádjában fejezıdnek be. İsszel szeptember közepe után már lehetnek ismét fagyok. Közben a nyári idıszakban a magas hımérsékletekkel is számolni kell. A hazánkban mért legmagasabb hımérséklet 41,3 fok volt (Pécs július 4). A legmagasabb hımérsékletek 35 és 40 fok között váltakoznak. Negyven fok feletti értékek csak ritkán fordulnak elı. A kardinális pontok idıbeli változásai. A kardinális pontok a növény vegetációs periódusa folyamán nem állandók. A különbözı fejlıdési szakaszokban kisebbnagyobb változásokat mutatnak. Az egyes értékek nagyságának tekintetében azonban az egyes kutatók véleményei nem esnek egybe. Ezt Wang (1963) úgy próbálta áthidalni, hogy a különbözı növényekre vonatkozóan olyan grafikont szerkesztett, amelyen a kardinális pontok vegetációs periódus alatti változásait a különbözı szerzık adatainak az interpolálásával rajzolta meg ( ábra). Az ábrán az éjszakai hımérsékletekre vonatkoz optimumsávot is feltüntette. 175

178 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE Látható az ábrán, hogy a kardinális pontok által meghatározott intervallumok a vetés-kelés szakaszban a legszélesebbek. Majd bár az értékek állandóan változnak a kardinális pontok által meghatározott intervallumok az érés felé haladva folyamatosan szőkülnek. Úgy tőnik a virágzás és az érés közötti idıszakban az értékek a magasabb hımérsékletek felé tolódnak el ábra. A hımérséklet hatása a paradicsomra (Wang 1963) A hımérséklet és a biokémiai folyamatok sebessége. A biokémiai reakciók sebessége és a hımérséklet közötti kapcsolat egy nagyon fontos területe a hımérsékleti hatásoknak, mivel amint korábban már említettük a Földön a testek hımérséklete meghatározott hımérsékleti intervallumban fordul csak elı. A biokémiai reakciók sebessége (k) és a hımérséklet (T) közötti kapcsolat a következı összefüggéssel fejezhetı ki: k k 1 1 a 2 T2 T 1 1 = e (4.1.17) Mindkét oldalt logaritmizálva: k ln k 2 1 T2 T1 = a (4.1.18) T T

179 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE ha a T 1 T 2 szorzatot konstansnak tekintjük, akkor tehát a b = T 1 T (4.1.19) 2 k 2 ln = b (T2 T1 ) (4.1.20) k 1 ha a k 2 értéket úgy választjuk meg, hogy a k 1 -hez tartozó T hımérsékleti értéknél 10 fokkal magasabb (T+10) hımérséklet melletti reakciósebességet jelentse, akkor k t+ 10 ln = ln Q10 k t = b 10 (4.1.21) azaz ln Q b = 10 (4.1.22) 10 Mivel k t+ 10 ln = ln Q10 k t T + 10 T 10 (4.1.23) innen adódik, hogy k T+ 10 k T = Q 10 (4.1.24) és mivel a Q 10 értéke megközelítıleg 2, ezért k T + = 2 k (4.1.25) 10 T Vagyis ez azt jelenti, hogy a biokémiai rekaciók sebessége 10 fok hımérsékletemelkedés esetén megkétszerezıdik. Ez azonban csak bizonyos hımérsékleti határok között (elsısorban 20 fok körüli értékek esetén) érvényes. 177

180 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE A vízellátottság hatása a növényekre A hımérséklet mellett a víz a másik olyan meteorológiai elem, amely a növények földrajzi elterjedésének a határait kijelöli a Földön. A víz mind a három halmazállapotban elıfordul a természetben. A bioszférában folyékony állapotban és vízgız formájában játszik meghatározó szerepet a bioszféra egyensúlyának megtartásában. Legnagyobb mennyiségben a Föld nagyobb részét elfoglaló tengerekben fordul elı. A tengerek vize állandóan párolog. A felettük lévı levegıben egyre növekszik a vízgıztartalom, amelyet a légmozgások elszállítanak onnét. A magasabb légrétegekbe kerülve, vagy a hımérséklet csökkenése miatt a levegı lehől, a vízgız kicsapódik és csapadék formájában vagy közvetlenül visszakerül a tengerekbe vagy pedig a szárazföldekre hull. Ez utóbbi esetben egy része hó és jég formájában megmarad a Föld felszínén, vagy elraktározódik a tavakban és a talajban, ahonnét szintén állandóan párologva ismét a levegıbe kerül, más része pedig különbözı formában a folyókba kerül, ahonnan ugyancsak a tengerekbe jut vissza. A víznek az a tulajdonsága, hogy nagy a hıkapacitása, jelentıs hatással van mind a légköri folyamatokra. A nagy hıkapacitás ugyanis azt jelenti, hogy nagy mennyiségő hıt tud elraktározni anélkül, hogy ez különösebb hımérséklet-változást eredményezne. Ez a hıraktározó képesség jelentıs szerepet játszik a meteorológiai viszonyok alakításában. Ugyanis emiatt ugyanolyan intenzitású besugárzás esetén is a tengerek felszíne jelentısen hővösebb marad, mint a szárazföldeké. Ez a hımérsékleti különbség pedig valamilyen formában (termikus cirkuláció, légáramlás) kiegyenlítıdik, így a tengerek mérséklı hatást gyakorolnak a felmelegedésre. Télen viszont, nagy hıtartalékaik miatt kevésbé hőlnek le, mint a szárazföldek, ezért a lehőlést mérséklı hatásuk jelentıs. A növények az esetek legnagyobb részében a talaj közvetítésével, a természetes csapadék útján jutnak a vízhez. A talajban lévı vízben a tápanyagok oldódnak, a folyamatos párolgás pedig gondoskodik arról, hogy a víz és a benne oldott tápanyagok eljussanak az asszimiláló szervekhez. A növények a vizet gyökereikkel veszik fel, majd a szívóerı hatására a növényi száron keresztül szállítódik a víz a levélben lévı asszimiláló szervekhez. Innen a felesleges víz a légzınyílásokon (sztómákon) keresztül a légkörbe párolog. Tisztán ökológiai szempontból a víz növényeken történı áthaladása lényegtelen mozzanat, csupán a víz felvétele és leadása fontos lépés, mert e kettı a környezeti tényezık igen erıs befolyása alatt megy végbe (Jones 1984). A növények nedvességigénye nem állandó, hanem a tenyészidıszak folyamán változik. Legkevesebb vizet nyugalmi állapotban igényelnek, amikor rövidek a nappalok és alacsony a hımérséklet. Ilyenkor a növekedési folyamatok is erısen lelassulnak vagy szünetelnek. Majd az aktív vegetációs periódusban mint késıbb látni fogjuk a levélfelület nagyságának növekedésével a vízigény is növekszik. Ilyenkor a növények naponta jelentıs mennyiségő vizet párologtatnak el. A víznek az a tulajdonsága, hogy nagy a hıkapacitása, tehát jelentıs mennyiségő hıt tud befogadni, miközben hımérséklete lényegében alig változik, nagyon hasznos a növények számára is, mert a sejteken belüli és a sejtek közötti tereket víz tölti ki, 178

181 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE emiatt a növények majdnem, hogy állandó, de legalábbis igen lassan változó hımérsékleti viszonyok között létezhetnek (Sutcliffe 1982). Tudjuk, hogy a növényeknek nincsen állandó hımérsékletük, ezért a környezetükkel állandó hıcsere folyamatot tartanak fenn, amelyet a nagy hıkapacitású vízzel szabályozni tudnak. Az életkeletkezési elméletek szerint az elsı élı szervezetek vizes közegben jöttek létre, ezért a víz az élı anyagnak a meghatározó része. A növénynek a környezetébıl felvett anyagok közül legnagyobb mennyiségben vízre van szüksége. Ennek több oka is van. (1) A növények testének egyik legfontosabb alkotórésze. (2) A fotoszintézishez nélkülözhetetlen anyag. (3) A tápanyagszállítás eszköze. A növények vízellátottsága az egyike azoknak a tényezıknek, amelyet az ember viszonylag könnyen képes befolyásolni. Egyrészt vízhiány idején öntözéssel képes a hiányzó vízmennyiséget pótolni, másrészt víztöbblet (belvíz) esetén vízelvezetéssel tudja a felesleges vizet eltávolítani. A vízellátottság alapja, hogy adott idıpillanatban, kellı mennyiségben ott álljon víz a növény rendelkezésére, ahol az gyökeret eresztett. Ezért egyrészt a légkörben, másrészt a talajban lejátszódó folyamatok igen erıs hatással vannak a növények vízellátottságára. Ez a kérdés ezért mindig csak a talaj-növény-légkör rendszerben elemezhetı kellı alapossággal. A vízháztartási tényezık. A víz a növényi élet számára nélkülözhetetlen elem. A víz jelentısége a növények számára abban áll, hogy a növények testének fontos alkotó eleme, a talajban fellelhetı tápanyagok vízben oldott állapotban jutnak el a növényekbe, a fotoszintézis során a vízbıl származik a szerves anyag képzéséhez szükséges hidrogén és a napsugárzás energiájának jelentıs része párolgásra fordítódik, s ez biztosítja a víz áramlását a növényekben és a növény hımérsékletének alacsonyabb értéken tartását. A növények azonban csak azért tudják felvenni a vizet, mert a felsı talajrétegek képesek visszatartani azt a nehézségi erıvel szemben, még pedig olyan formában, hogy a növények számára könnyen hozzáférhetı legyen. Alapvetı tehát, hogy a talaj rendelkezik víztároló kapacitással. A talaj fı vízbevételi forrása a légköri csapadék, amely a vegetációs periódus folyamán alapvetıen esı formájában jut el a felszínre, de különösen a nyári hónapokban számolni kell jégesıvel is, s csak kisebb jelentısége van a harmatnak. A téli hónapokban viszont megnövekszik a hóesés gyakorisága. A lehullott hó néha hosszabb idın át megmarad, s hótakaró formájában borítja a felszínt. A hótakarónak kettıs jelentısége van: egyrészt megvédi a növényeket az erıs téli fagyoktól, másrészt elolvadása után növeli a talaj nedvességtartalmát. A talaj vízveszteségének fı formája a párolgás, amely ugyancsak szoros kapcsolatban van a meteorológiai tényezıkkel. A talaj vízkészletének jelentıs részét 179

182 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE ábra. A vízháztartás elemei maguk a növények párologtatják el (transzspiráció), de jelentıs mennyiségő víz távozik a növények alatti csupasz talajfelszínrıl is (evaporáció). E két folyamat együttese az evapotranszspiráció, amely a talaj vízkészletének fokozatos csökkenését idézi elı két csapadékhullás között. A növények vízellátottságát szabályozó legfontosabb tényezıket a ábrán tüntettük fel. Makrometeorológiai folyamatok. Az ábrából kivehetı, hogy a növények vízellátottságának elsıdleges meghatározói a makrometeorológiai folyamatok. Alapvetıek azok a makrocirkulációs folyamatok, amelyek egy nagyobb térség makrometeorológiai viszonyait szabályozzák, s meghatározzák egy adott idıszakban annak száraz vagy nedves jellegét. Elıfordulhat, hogy hosszabb idıszakon át egyetlen csepp csapadék sem hull, lehetnek olyan szakaszok, amikor rövidebb száraz és nedves idıszkok váltogatják egymást, s számítani kell hosszabb-rövidebb idıszakokra, amikor jelentıs mennyiségő csapadék hull. A nedves idıszakokban a lehulló csapadék növeli a talaj vízkészletét. A csapadékos idıszakkal együttjáró megnövekedett mennyiségő felhızet csökkenti a besugárzást, ennek következtében a hımérsékletet és megnöveli a levegı nedvességtartalmát, ami együttesen a párolgás csökkenéséhez vezet. A makrometeorológiai folyamatok ezért elsıdleges meghatározói a talaj nedvességkészlete alakulásának, idı- és térbeli változékonyságának. Talajadottságok. A talajban raktározható víz mennyiségét elsısorban a talaj fizikai tulajdonságai határozzák meg. A talajban tárolt vízmennyiségnek van egy olyan része, amelyet a talajrészecskék olyan erısen magukhoz kötnek, hogy a növények szivóereje nem elégséges ahhoz, hogy onnét elmozdítsák és felvegyék. Azt az értéket, amelyen a növények szívóereje már nem képes felvenni a vizet hervadáspontnak, a növények által fel nem vehetı vizet pedig holtvíznek nevezzük. Tehát a növények a talajból csak a hervadáspont feletti vízmennyiséget tudják felvenni. A talajban lévı vízmennyiség fokozatos növekedésével elérünk egy olyan mennyiségig, amelyet a talaj a nehézségi erıvel szemben még képes visszatartani. Ezt az értéket nevezzük szántóföldi vízkapacitásnak. A szántóföldi vízkapacitás által meghatározott vízmennyiség és a holtvíz tartalom (hervadáspont alatti vízmennyiség) közötti különbség adja meg azt a legnagyobb hasznos (diszponibilis) vízmennyiséget, amely egy adott talajban a növények által felvehetı vízmennyiségbıl maximálisan tárolható (ebben az értelemben szoktak hasznos vízkapacitásról beszélni). 180

183 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE A csapadékból származó víznek egy része, amelyet a felsı rétegek nem képesek magukba tartani, a mélyebb rétegekbe szivárog, s összegyőlik. Ezt nevezzük talajvíznek. Ha a talajvíz szintje mélyen van, akkor nem gyakorol befolyást a növények vízellátottságára. Magasabb rétegekbe emelkedve azonban kapilláris emelés útján képes vizet juttatni a növényi gyökérzónába. Azokon a területen, ahol növénytermesztés folyik, az alkalmazott agrotechnika is szerepet játszik a talaj vízkészletének alakulásában, mivel befolyást gyakorol a talaj hı- és vízgazdálkodására. Növényi tulajdonságok. A növények származási helyüknek megfelelıen alkalmazakodtak a környezet nedvességi viszonyaihoz, s így vannak közöttük hidrofita, mezofita és xerofita növények. A nedvességi viszonyokhoz különbözıképpen alkalmazkodott növények új termıhelyükön is megkívánják, hogy hasonló nedvességellátottságban részesüljenek. Amennyiben ez nem biztosítható, akkor új, az adott viszonyokhoz alkalmazkodó fajták kinemesítése válik szükségessé. Elıfordulhat, hogy az évrıl-évre jelentısen változó meteorológiai viszonyok az egyes években igen eltérı nedvességellátottságot biztosítanak. A növények ilyenkor a terméshozamokban mutatkozó eltérésekkel reagálnak a környezeti hatásokra. A növények vízforgalma. A növények a talajból a vizet gyökereikkel veszik fel. A gyökerektıl a víz a száron át áramlik a levelekhez, ahol az asszimiláció lejátszódik. Az asszimilációhoz vízre is szükség van, ezenkívül a víz szállítja oldott állapotban a különbözı tápanyagokat is. A víznek az a része, amely nem kerül felhasználásra, a levelek sztómanyílásán keresztül távozik a légkörbe. A víznek a gyökerek által történı felvételét, a növényen belüli szállítását, majd a légkörbe juttatását a növény vízforgalmának nevezzük. A növény vízforgalma tehát három fontos szakaszra osztható. Az elsı szakaszban történik a gyökerek által a víz felvétele, a második szakaszban a felvett víz a növényen belül mozogva eljut az asszimiláló szervekhez és felhasználódik, a harmadik szakaszban a növény a fel nem használt vizet a levegıbe juttatja. Mind a három szakaszban fontos szerepet játszanak a meteorológiai tényezık. Mindenekelıtt a csapadékvíz jelenti a talajnedvesség szempontjából a fı bevételi forrást. A talaj víztartalma és hımérséklete a gyökerek által történı vízfelvételt befolyásolja. A levegı párologtatóképessége pedig az a szívóerı, amely a vizet (benne az oldott állapotban lévı tápanyagokkal) a gyökerektıl az asszimiláló szervekhez áramoltatja, majd a fel nem használt vizet a levegıbe párologtatja. Természetesen az egyes növények mind a vízfelvétel, mind a vízszállítás és felhasználás, mind pedig a párologtatás tekintetében eltérnek egymástól. Az eltéréseket a növények biológiai sajátosságai okozzák. A növények vízforgalmát ezért fizikai és biológiai tényezık és folyamatok együttesen határozzák meg. A növények vízfelvétele. Ahhoz, hogy a növények vizet tudjanak felvenni, mindenekelıtt annyi víznek kell lennie a talajban, amelyhez a növények már könnyen hozzáférnek. A szárazföldi növények számára a talaj nedvességtartalma szinte kizárólagosan az egyetlen nedvességforrás. A talajban lévı vízhez azonban a növényeknek hozzá kell férniük és fel kell tudni venniük. A legegyszerőbb szervezető növények esetében általában az összes sejt tevékenyen vesz részt a víz felvételében. Más növények a testük egész felületével 181

184 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE képesek nedvességet felvenni (pl. moszatok, egyes vízi növények). A szárazföldön élı növények (ilyenek termesztett növényeink is) azonban elsısorban gyökereiken keresztül veszik fel a vizet. A vízfelvételben nem az egész gyökérzet, hanem annak csak egy meghatározott része a gyökérszırökkel rendelkezı zóna vesz részt a legintenzívebben. E növényeknél a szár és a levelek csak kivételes esetekben tudnak közvetlenül nedvességet magukhoz juttatni. Termesztett növényeink gyökérzete a talajban szerteágazik és - amint említettük - a gyökérszırökön keresztül képesek vizet magukba venni. A gyökérzet folytonosan halad a még el nem ért nedvesebb talajrészek felé. A gyökereknek ezt a mozgását a talaj aprómorzsás szerkezete elısegíti, s így a növények könnyebben juthatnak vízhez. A gyökérszırök az ıket körülvevı talajból meglehetısen gyorsan felveszik a nedvességet, ezért közvetlen környezetükben hamarosan kiszárad a talaj. A gyökérszırök azonban rövid életőek, általában napig funkcionálnak. Az elpusztuló gyökérszırök helyett újak nınek, s ezek újabb talajrészecskékbıl vesznek fel vizet. A fiatal növényi gyökerek növekedésének irányát a talaj nedvességtartalma, valamint a tápanyagtartalma szabja meg. Ez utóbbi vízben oldott formában jut el a gyökereken keresztül a növény különbözı részeibe, ahol felhasználásra kerül. A gyökerek növekedésének irányát tehát hidrotrópikus és kemotrópikus ingerek határozzák meg. A növények a vizet a talajból veszik fel, a gyökereiken keresztül. A növényi gyökerek a növekedésük során igyekeznek a talajban lévı nedves helyeket megkeresni. A hajszálgyökerek segítségével behatolnak a nedves talajrészekbe. A gyökérszıröket körülvevı víz azután a gyökérben lévı sejtek szívóhatásának eredményeképpen kerül a növénybe. Amikor a gyökérszırök a talajban lévı vízzel érintkezésbe kerülnek, azonnal megindul a vízmolekulák diffundálása a gyökérszırök sejtjeibe. Ebben a folyamatban alapvetıen két hatás játszik közre. A sejt szívóereje (S) az ozmótikus nyomás (P) és a turgornyomás (T) különbségétıl függ: S = P T (4.1.26) Minél nagyobb a sejtnedv oldatkoncentrációja, annál nagyobb az ozmótikus nyomás. A magas ozmótikus nyomás következtében egyre több vízmolekula vándorol a sejtbe. A sejtben így egyre több nedvesség halmozódik fel, a sejt beltartalmának térfogata nı, ami a sejtfalat egyre növekvı erıvel nyomja, s emiatt fokozatosan csökken a beáramló vízmolekulák mennyisége. Végül a turgornyomás egyenlıvé válik az ozmotikus nyomással (P=T). Ekkor a sejt szívóereje megszőnik (S=0). Ekkor természetesen megszőnik a sejt víztartalmának a növekedése is. A sejtbe ekkor ugyanannyi vízmolekula lép be, mint amennyi onnét kiáramlik. A sejt szívóereje tehát akkor a legnagyobb, amikor a sejt teljesen lankadt állapotban van és akkor szőnik meg, amikor a sejt feszes állapotban van (a turgornyomás eléri az ozmotikus nyomás értékét). A növények vízfelvételét befolyásolja a talaj víztartalmán kívül a talajhımérséklete is. Ez a hatás történhet azáltal, hogy a talaj hımérsékletének emelkedése serkentıleg hat a gyökerek növekedésére, míg süllyedése lelassítja a 182

185 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE növekedést, s azáltal a gyökér nehezebben éri el a nedvesebb talajrészeket. Történhet annak következtében, hogy változatlan transzspiráció mellett a talajhımérséklet csökkenése esetén a sejthártyák vízpermeabilitása lecsökken, s így a növények vízmérlege felborul. A változatlan transzspiráció melletti csökkenı vízfelvétel hatására a növények lankadni kezdenek, ha azonban a talajhımérséklete ismét emelkedni kezd, visszaáll a turgorállapot. Meg kell viszont említeni, hogy áttelelı ıszi gabonáink esetében a vízfelvétel még fagypont körüli értékek esetén is kielégítı intenzitással folyik. A növények vízfelvételét tehát a talajok vízkészlete, a gyökérzet fejlettsége, a sejtek vízfelvevıképessége és a vízfelvevıképességet befolyásoló külsı tényezık (talajhımérséklet, transzspiráció) határozzák meg. A növények vízszállítása. A sejteken keresztül történı vízfelvétel a turgornyomás és az ozmotikus nyomás kiegyenlítıdésekor megszőnik, hacsak nincs olyan szívóerı vagy nyomóerı amelynek következtében a felvett vízmennyiség a szomszédos sejteknek átadódik, s a növényben tovább vándorol. Ennek megfelelıen a növények vízfelvételét és vízszállítását kétféle hatás befolyásolja. (1) A vízfelvétel és vízszállítás mozgatóereje a transzspiráció szívóhatása, amelynek következtében a víz kohéziós erejének segítségével a gyökerektıl a levelekig a növényi szállítósejtekben egy folytonos vízoszlop alakul ki. A vízfelvételt és a vízszállítást tehát ekkor a transzspiráció tartja fenn, amely fizikai folyamat, ezért a növény fiziológiában passzív vízfelvételrıl és passzív vízszállításról szoktak beszélni, mivel ezt nem az anyagcsere folyamatok hozzák létre, csupán szabályozzák. A növények egyébként a talajból felvett vizet csaknem kizárólag ennek az erınek a segítségével veszik fel és továbbítják. (2) A vízfelvételben és vízszállításban ezenkívül szerepet játszhat a gyökérnyomás mozgatóereje is. Ez azt jelenti, hogy a vízfelvételt végzı sejtekbıl a gyökér egy meghatározott erıvel a földfeletti részekbe képes nyomni a vizet. A vízmozgás energiaforrása ez esetben a gyökerek anyagcseréje. A gyökér életfolyamatai alsó mozgatóként juttatják a vizet a szállítóelemekbe, ezért ezt aktív vízfelvételnek, illetıleg aktív vízszállításnak szokták nevezni. Az aktív vízfelvétel és vízszállítás elsısorban a transpiráció szünetelése esetén játszik szerepet, a növényi fejlıdésnek abban a szakaszában, amikor még a levélzet /a transpiráció felület/ nem alakult ki. A gyökérnyomás segítségével szállított vízmennyiség azonban a transpirációnak csak néhány százalékát teszi ki. Ahhoz, hogy lássuk a víz mozgására ható erık nagyságát és meg tudjuk határozni a mozgás irányát is, egy új fogalmat kell megismernünk. Ez a fogalom a vízpotenciál. Leggyakrabban ψ -vel jelölik. Ezen a fogalmon a víznek a munkavégzıképességét értjük. Ezt a következıképpen szokták megadni. Kiindulópontként a tiszta víz potenciálja szerepel, amelyet nullának tekintünk. Ennek a gıznyomása egyenlı a telítési gıznyomással. A különbözı tápoldatokat tartalmazó oldatok felett azonban a gıznyomás értéke kisebb. Így a sejtek nedvtartalma esetében is. Az oldatnak a tiszta vízhez képest tehát kisebb a munkavégzıképessége, amit negatív bar értékekkel szoktak megadni, s ezt nevezik ozmotikus potenciálnak (ψ π ). Ez tehát mindig kisebb, mint a tiszta víz potenciálja, ezért értéke mindig negatív. Annak a víznek, amelyet a kolloidok, a kapillárisok és egyéb felszínek kötnek meg, szintén kisebb a munkavégzı képessége, mint a tisza víznek. Ezt az 183

186 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE értéket szintén negatív barokkal lehet jellemezni, s mátrixpotenciálnak (ψ τ ) nevezik. Említettük már, hogy ha a vízfelvétel következtében a sejt beltartalma egyre növekszik, növekvı erıvel nyomja a sejtfalat, s egyben nyújtja is. A fal ugyanakkora ellennyomással válaszol. Ehhez járul még a szomszédos turgeszcens sejtek nyomása is. Így a sejtben egyre nagyobb hidrosztatikai nyomás (ψ P ) alakul ki, amely viszont fokozza a gıznyomást, ezért pozitív irányban változtatja a sejt gıznyomását. Az elmondottak együtt alakítják ki egy rendszernek a vízpotenciálját: Ψ = Ψp Ψ (4.1.27) π Ψ τ Ha feltételezzük, hogy a mátrixpotenciál értéke mennyiségileg elhanyagolható, akkor a (4.1.27) egyenlet azonos lesz a (4.1.26) összefüggéssel. Ugyanis ekkor a vízpotenciál egyenlı lesz a sejt szívóerejével, ami a turgornyomás (Ψ p ) és az ozmótikus nyomás (Ψ π ) különbségeként adódik. Ez az összefüggés már világossá teszi a vízmozgást elıidézı erıket, s a vízmozgás irányát is. A vízmozgást tehát potenciálkülönbség váltja ki. Ez megadja a mozgás irányát is. A víz áramlásának erıssége azonban nemcsak a potenciálkülönbségtıl ( Ψ) függ, hanem minden olyan tényezıtıl is, amely nehezíti a víz mozgását. Ezeket együttesen ellenállásoknak (r l, r 2,..., r n ) nevezzük. A vízáramlás sebessége (J) tehát: mivel az Ψ J = (4.1.28) Σr 1 = Σr L p (4.1.29) ahol L P a vízvezetıképességet (permeabilitást) jelenti, ezért a (4.1.28) egyenlet így is írható: J = L p Ψ (4.1.30) Tehát két rendszer közötti potenciálkülönbség szolgáltatja a vizet mozgásba hozó erıt, s a víz áramlása ezzel az erıvel, valamint a vízvezetı képességgel arányos. A talaj-növény-légkör rendszerben a víz mozgását a légkör vízgıznyomása és a párologtató felszín vízgıznyomása közötti különbségnek (potenciálkülönbségnek) megfelelı szívóerı idézi elı. Ennek következménye a növények párologtatása (transzspirációja), amely lényegét tekintve fiziológiailag szabályozott fizikai folyamat. A növények víztartalma. A víz a növényekben a legnagyobb mennyiségben elıforduló alkotórész. A növények testének mintegy %-a víz. A protoplazma tömegének gyakran 90 %-át vagy még nagyobb hányadát is alkothatja. Természetes 184

187 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE állapotban a sejten belül a legtöbb molekula hidratált állapotban van jelen és szerkezetük fenntartásához és mőködésükhöz is vízre van szükségük. Ha a protoplazma fokozatosan vizet veszít, akkor anyagcseréjénak intenzitása lecsökken, s az élı anyag nyugalmi állapotba jut. Ha gyorsan vonjuk ki a vizet a protoplazmából, akkor a gyors dehidratáció miatt a növény elpusztul, mert a plazmafehérjék visszafordíthatatlanul denaturálódnak. A növények egyes szervei is különbözı mennyiségő vizet tartalmaznak. A magokban található a legkevesebb víz (10-14 %), a legtöbb víz pedig a termésekben (80-95 %). A levelek nedvességtartalma erısen függ attól, hogy milyen vízigényő növényrıl van szó. A higrofitonok levelei 90 % körüli, a mezofitonoké 80 % körüli, a xerofitonoké pedig csak % vizet tartalmaz. Ezenkívül a lágyszárú növények több vizet tartalmaznak, mint a fásszárúak. Megállapítható az is, hogy a legtöbb szerv víztartalma az öregedéssel együtt csökken. A kukorica esetében pl. a levéllemezek víztartalma a szárbainduláskor %, címerhányáskor %, a teljes érés idején pedig a csúcsi levelek víztartalma már csak 70 % körüli. A növény víztartalma függ a talaj és a levegı nedvességtartalmától. A talaj nedvességtartalma biztosítja a vízfelvételhez szsükséges vizet, a levegı nedvességtartalma pedig a növényrıl történı párolgással (transzspiráció) kapcsolatos vízveszteséggel függ össze. A párolgással történı vízveszteség a nap folyamán rendszerint meghaladja a vízfelvételt, emiatt a nappal folyamán a növény víztartalma csökken. Éjszaka viszont, amikor a párolgás lecsökken, a növény feltölti a szöveteit vízzel. A kaktuszok esetében azonban amelyeknek nappal zárva vannak a gázcserenyilásaik fordított a helyzet, vagyis nappal töltıdik fel a növény vízzel, amikor a gázcserenyilásokon keresztüli vízleadás szünetel. A mérsékelt övben az olyan növények esetében, amelyek egész éven át a szabadban vannak a növények víztartalmának évi menete is megfigyelhetı. A lombhullató fák esetében például télen a víztartalom megnövekszik, mert ekkor igen kis mértékő a párolgás, nyáron viszont az intenzív párolgás miatt jelentısen lecsökken. A tényészidıszak alatt pl. egy kukoricanövény mintegy 200 liter vizet párologtat el, amit a talajnedvességbıl kell pótolni. A felhasznált víz mennyisége minden esetben függ a meteorológiai viszonyoktól. A növények vízleadása (transzspiráció). A transzspirációnak két formáját szokták megkülönböztetni: a kutikuláris transpirációt és a sztómás transpirációt. A kutikula az epidermisz sejtekre rakódott, vizet és gázokat nehezen áteresztı réteg. A kutikuláris párologtatás során az epidermisz sejtek vize párolog el a kutikulán keresztül. A különbözı növényeknél a kutikuláris transpiráció intenzitása igen eltérı lehet. Szerepe elsısorban akkor jelentıs, ha a sztómás transpiráció szünetel. A nád esetében (Haraszty 1979) a kutikuláris párolgás elérheti az összes transpiráció %-át. Általában azonban, amikor a sztómák nyitva vannak a sztómás transpirációnak mindössze csak néhány %-át teszi ki. A sztómás transpiráció a - fıként a leveleken található - gázcserenyilásokon /sztómákon/ keresztül történı vízveszteséget jelenti. Bár a sztómák száma 1 mm 2 - énként között lehet, a légrések nyitott állapotban is csak néhány százalékát teszik ki a levélfelületnek. Nem egy esetben a levél mégis annyi vizet vészit, mint a vele azonos felülető vízfelszín. Ez azzal magyarázható, hogy szők nyílásokon 185

188 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE keresztül sokkal erısebb a diffúzió, mint azonos összterülető nagyobb nyílásokon át, mivel a diffúzió intenzitása a kerületek mentén a legerısebb, ahol a nyílás feletti légtér a legkevésbé telített. Itt a kilépı vízmolekulák oldalirányban is távozhatnak. Az elmondottak nyilvánvalóak, hiszen a kerület a nyitás átmérıjével egyenesen, a terület pedig négyzetesen arányos. A szők nyílások kerülete átmérıjükhöz képest hosszú, a nagy nyílások kerülete pedig rövid. Emiatt a szők nyílásokon át nagyobb lehet a diffúzió, mint az azonos területő nagy nyílásokon át. Ez az eset azonban csak szélcsendes idıjárás esetén várható. A szél ugyanis elfújja a párologtató felszín felett felgyőlemlett párát, s így a párologtató nyílások kivételes helyzete megszőnik. Hasonlóképpen igen száraz levegıben sem alakul ki a nyílás közepe felett vízgızzel telített határréteg. Az elmondottakból kitőnik, hogy a növények sztómái éppen szélben és száraz idıben szabályozzák a leghatékonyabban a transpirációt. A sztómák nyitását és zárását igen fontos alkalmazkodási reakciók szabályozzák. Elsıként említjük a sztómák fény hatására történı nyitódását. Feltehetıen ebben közrejátszik a növényen belüli CO 2 koncentráció is. Amikor ugyanis a fény hatására a növény asszimilálni kezd, a sejtközi járatokban lecsökken a CO 2 tartalom, erre a sztómák kinyílnak, s rajtuk keresztül a csökkenı CO 2 tartalom pótlására a külsı levegı szén-dioxidja bejut a levelekbe. Mindez akkor játszódik tehát le, amikor a fotoszintézishez szükséges energiamennyiség már rendelkezésre áll. Ezzel ellentétes folyamat játszódik le a napsugárzás gyengülésekor, sötétedés elıtt. A csökkenı fényerısség hatására a légrés szőkül, majd bezáródik. Tehát a transpiráció korlátozódik, majd teljesen megszőnik, amikor a fotoszintézishez szükséges energia is korlátozódik és megszőnik. Amikor pedig a fotoszintézis gyengül vagy a légrés erısödik, a növényen belüli szén-dioxid koncentráció is erısödik, s ha eléri a légkörben lévı szén-dioxid koncentráció értékét (átlagosan 0,03 %), akkor a sztómák bezáródnak. Meg kell még említeni a vízveszteség hatására bekövetkezı záródást. Ez jelentısebb vízhiány esetén következik be, hatására lecsökken a fotoszintézis intenzitása, s ezzel a káros mértékő vízhiány kialakulása lelassul. A vízveszteség hatására kialakuló sztómazáródás különbözı növényeknél különbözı menynyiségü víz elvesztése után lép fel. Legnagyobb ez az érték a szárazságtőrı növényeknél. Irodalom Budiko, M.I. (1956): Tyeplovoj balammsz zemnoj poverhnosztyi. Gidrometeoizdat, Leningrád. Campbell, I.M. (1977): Energy and the atmosphere. A physical-chemical approach. John Wiley and Sons Ltd., London. Csirkov, J.I. (1979): Agrometeorologija. Gidrometeoizdat, Leningrád. 320 oldal. Ciais, P., Tans P.P., Trolier, M., White, J.W., Francey, R.J. (1995): A large Northern Hemisphere terrestrial CO 2 sink indicated by the 13 C/ 12 C ratio of atmospheric CO 2. Science, 269: oldal. Gates, D.M. (1993): Climate Change and Its Biological Consequences. Sinauer Associates Inc. Sunderland, Massachusetts, 280 oldal. 186

189 AZ ÉGHAJLATI ELEMEK HATÁSA A NÖVÉNYEKRE Gorisina,T.K. (1979): Ekoligija rasztyenyij. Viszsaja Skola, Moszkva. Goudrian, J., van Laar, H.H. (1994): Modeling potential crop growth processes. Kluwer, Dordrecht. Haraszty Á. /szerk./ (1979): Növényszervezettan és növényélettan. Tankönyvkiadó, Budapest. Haszpra L. (1998): A szén-dioxid koncentráció alakulása a légkörben. MeteorológiaiTtudományos Napok 97, OMSz, Budapest, oldal. Jones, G. (1984): A növényzet termelıképessége. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Larcher, W. (1975): Physiological Plant Ecology. Springer Verlag, Berlin. Larcher, W. (2003): Physiological Plant Ecology. Springer Verlag, Berlin. 513 oldal. Linacre, E.T. (1964): A note on feature of leaf and air temperature. Agricultural Meteorology, Vol. 1: oldal. Monteith, J.L (1981): Climatic variation and the growth of crops. Quarterly Journal of Royal Met. Society, 107, No. 454, oldal. Petr, J.; Cerny, V.; Hruska, L. /szerk./ (1985): A fıbb szántóföldi növények termésképzıdése. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Robertson, G.W. (1953): Some agrometeorological problems in Canada. Royal Meteorological Society, Canadian Branch, Toronto. Rosenzweig, C., Hillel, D. (1998): Climate Change and the Global Harvest. Potential Impact of the Greenhouse effect on Agriculture. Oxford University Press, Oxford, 324 oldal. Sulgin, M.A. (1967): Szolnyecsnaja radiacia i rasztyenyij. Gidrometeoizdat, Leningrád. Sulgin, M.A. (1973): Rasztyenyije i szolnce. Gidrometeoizdat, Leningrád. Sutcliffe, J. F. (1982): A növények és a víz. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 133 oldal. Tans P.P., Fung, I.Y., Takahashi T. (1990): Observational constraints on global atmospheric CO 2 budget. Science, 247: oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs. (2004): Az éghajlati változékonyság és az extrém jelenségek agroklimatológiai elemzése. Monocopy Kft., Mosonmagyaróvár, 264 oldal. Wang, J.Y. (1963): Crop response studies I. Vegetable canning crops. The University of Wisconsin, 349. oldal. Went, F.W. (1957): The experimental controll of plant growth. The Ronald Press Company, New York, 342 oldal. 187

190 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK 4.2 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK Természetesen a hatások közül kiemelten kell kezelni azokat, amelyek közvetlenül befolyást gyakorolnak a növények életére. A közvetlen hatások azok, amelyekhez a növények alkalmazkodni képesek, s amelyek hosszabb távon (vagyis éghajlati szempontból) meghatározzák az adott termıhelyen a termesztés gazdaságosságát. Az éghajlat és a növényfejlıdés A növények életük során szemmel jól érzékelhetı változásokon mennek át. Természetesen azok a változások is fontosak a növény számára, amelyek szemmel nem érzékelhetıek. Tágabb értelemben mindazokat a változásokat, amelyek a növény életciklusa folyamán a csírázástól az érésig és az öregedésig végbemennek, fejlıdésnek nevezzük. Szőkebb értelemben természetesen használhatjuk a fejlıdés fogalmát egyes szövetek, szervek, sıt sejtek esetében is. Ahhoz azonban, hogy a növény a csírázástól eljusson a kifejlett állapotig, növekedésre és differenciálódásra egyaránt szükség van. Eleinte a növekedés a szervezetet alkotó sejtek számának gyarapodásában fejezıdik ki, késıbb azonban a sejtek alakilag és funkcionálisan is differenciálódnak, s így létrejönnek a különbözı elrendezıdéső és funkciójú szövetek és szervek. A növekedés és differenciálódás tehát alapvetıen különbözı folyamatok, mégis e kettıt a fejlıdés fı folyamatainak tekinthetjük. A két folyamat többnyire egyidejőleg megy végbe. A fejlıdés folyamatát leggyakrabban két módszerrel szokták tanulmányozni. Egyrészt olyan morfológiai vizsgálatokat végeznek, amelyek elsısorban a fejlıdés folyamán végbemenı látható változásokkal foglalkoznak (fenológia). Másrészt egyre inkább azon fiziológiai és biokémiai tényezıkre és folyamatokra irányul a figyelem, amelyek meghatározzák a növények formáját. A fejlıdés irányítását és szabályozását végzı tényezıket ugyancsak két csoportba szokták sorolni. A belsı tényezık közül kiemelkedı szerepet játszanak a fejlıdés lejátszódásában azok a hormonok, amelyek serkentı, vagy gátló hatással vannak rá. A külsı, környezeti tényezık közül elsısorban a hımérséklet és a nappalhosszúság hatása jelentıs. Az utóbbi idıben megállapították, hogy számos környezeti tényezı a hormonok mennyiségének és eloszlásának befolyásolásán keresztül fejti ki a hatását. "Nyilvánvaló, hogy a növény testének fejlıdési állapota a fajra jellemzı, vele született (genetikai) tulajdonság és a külsı, környezeti tényezık kölcsönhatásának (interakciójának) az eredménye. Ezért soha nem mondhatjuk, hogy a növény bizonyos tulajdonságai genetikusan, mások pedig a környezet által determináltak. A növény valamennyi tulajdonságát a genetikai és környezeti tényezık együttesen szabják meg."(wareing és Phillips 1982). A növények növekedése nem lehet akármilyen mérető. Ebben játszanak szerepet a gátló anyagok és tényezık, amelyeknek a harmonikus növekedés fenntartásában és a nyugalmi állapot kialakításában fontos szerepük van. Az eddigi ismeretek szerint a leggyakoribb gátló anyagok mennyiségét a meteorológiai tényezık szabályozzák. A 188

191 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK magvak és rügyek nyugalmi állapota amiatt alakul ki, hogy a vegetációs periódus alatt növekedést gátló kémiai anyagok halmozódnak fel bennük. Meghatározott számú hideg nap után a gátló anyagok szintje csökken, s a növekedést serkentı anyagok elindítják a növekedést. Emiatt valószínő, hogy a környezeti tényezık által szabályozott serkentı és gátló anyagok aránya határozza meg a növények növekedését (Jones 1983). A fejlıdést szabályozó tényezık másik nagy csoportját a külsı, környezeti tényezık képezik. Ezek hatását részletesen fogjuk elemezni, a szemmel látható (fenológiai) jelenségek alapján. Elıször azonban az alapvetı fenológiai jelenségeket vesszük számba. Alapvetı fenológiai jelenségek. A növények fejlıdését, legalábbis a fejlıdés szemmel leginkább megfigyelhetı jelenségeit az ember régóta ismeri. A gazdasági növények többségénél a kelés, a virágzás és az érés az a három legfontosabb fejlıdési jelenség, amelynek alapján a növény fejlettségi állapotát meg szokták ítélni. Ezek a külsı, környezeti tényezık szempontjából is kiemelkedı fontosságúak, hiszen a csirázás idején (a vetés és kelés közötti szakaszban) a növény magállapotban a talajban van, s ekkor a talaj fizikai tulajdonságai (elsısorban a hımérséklete és nedvességtartalma) vannak rá hatással. A kelés és a virágzás közötti idıszak a vegetatív fejlıdés idıszaka, amelynek a végén, a folyamatos növekedési és differenciálódási folyamatok végeredményeként a növény felveszi a fajra és fajtára jellemzı alakot és magasságot, s végül a virágzás és az érés közötti idıszak, a reproduktív idıszak, amelynek során a növény létrehozza az utódait. Ez utóbbi idıszakok folyamán a növények már a levegı fizikai tulajdonságainak vannak kitéve. A különbözı növények esetében természetesen különbözı egyéb megfigyelhetı fenofázisokat szokták feljegyezni. A gabonaféléknél például a vetést, a kelést, a bokrosodást, a szárbaindulást, kalászolást, tejes érést és viaszérést. A gyümölcsfák esetében a nedvkeringés tavaszi megindulását, a rügyezést, a virágzás kezdetét és végét, az érést és a lombhullást. A megfigyelt jelenségek növényenként is változhatnak. A fontosabb fenofázisok és a meteorológiai elemek. A növények életjelenségeinek lejátszódásához a meteorológíaí elemek közül elsısorban vízre és megfelelı hımérsékletre van szükség. A talajba vetett mag megfelelı tajnedvesség esetén is csak akkor kezd fejlıdni (csírázni), ha a talaj hımérséklete eléri az adott növény csírázásának megindulásához szükséges küszöbhımérsékletet. A növények fejlıdésének kezdeti szakasza a talajban zajlik le. Itt fıleg a talaj hımérséklete és nedvességtartalma van rájuk hatással. Kelés után a növények intenzíven növekszenek, egészen a virágzásig, amíg el nem érik a fajra és fajtára jellemzı alakot és nagyságot. Általában ilyenkor a legérzékenyebbek a meteorológiai hatásokra. A teljesen kifejlett növényeknél a virágzás után megkezdıdik az utódok létreiozása, a reproduktív idıszak. Ebben az idıszakban a növények kevésbé érzékenyen veagálnak a meteorológiai viszonyokra. A kelés és az érés közötti idıszakban a növény zöld részei a talaj felett helyezkednek el, s ekkor már a talajviszonyokon kívül a légköri elemek is befolyással vannak élettevékenyégükre. Az évelı növényeknek (pl. ıszi gabonák, szılı, gyümölcsfák) van egy nyugalmi idıszak ís, amely az év hideg periódusára esik. A meteorológiai elemek hatása ekkor 189

192 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK érvényesül a legkevésbé. Többnyire csak akkor válik jelentıssé, ha olyan intenzitási szintet ér el, amely egyes növényi szervek vagy a növény egésze számára káros. A ábra sematikus rajzát adja a meteorológiai tényezık hatásának. Ha a meteorológiai hatások három minıségi csoportra osztjuk, kedvezı ( ), átlagos ( ) és kedvezıtlen ( ) hatásokra, akkor a rajzon nyomon követhetı, hogy az egyes fenofázisok alatti hatások eredményeként, milyen terméshozam (T) várható. Természetesen az a fontos, hogy az egyes idıszakokban a meteorológiai hatásokat mennyiségi ábra. A meteorológiai tényezık és a növényfejlıdés leg is meghatározzuk, s úgy kövessük nyomon a növény fejlıdését egészen a termés éréséig. A vetés. A vetést akkor célszerő elvégezni, amikor a talaj hımérséklete a bázishımérséklet fölé emelkedett, s várhatóan már hosszabb ideig nem is süllyed újra a bázishımérséklet alá. A talajba került mag számára pedig fontos az is, hogy a csírázáshoz szükséges nedvességet megtalálja a talajban. A talaj nedvességtartalma befolyással van még a talajok géppel való járhatóságára is, ami a vetés elvégzésének idıpontját szabályozza. A vetéstıl a kelésig a növény magállapotban a talajban van, s elsısorban a talaj fizikai állapotát befolyásoló környezeti tényezıknek van kitéve. A vetési idıpontot a környezeti tényezık közül a hımérséklet befolyásolja a legjobban. Ezt a hatást a gyakorlatban kétféle módon szokták figyelembe venni. Az egynyári növények esetében az a kedvezı, ha a tényleges vetési idıpont minél közelebb van a hımérsékletileg lehetséges legkorábbi vetési idıponthoz. Ugyanis minél hosszabb a tenyészideje egy növénynek, annál nagyobb mennyiségő biomasszát termel, s így nagyobb lesz a gazdaságilag hasznos termés mennyisége is. Az ıszi vetéső növényeknél az a legfontosabb szempont, hogy olyankor kell a növényt elvetni, hogy az a tél beállta elıtt kellı mértékig meg tudjon erısödni. 190

193 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK Magyarországon sokéves tapasztalat alapján az ıszi árpát szeptember végénoktóber elején, az ıszi búzát pedig október második-harmadik dekádjában szokták vetni. A növény addig képes vegetatív tevékenységet folytatni, míg a hımérséklet a bázishımérséklet felett van. Az ıszi gabonáknál általában 3-5 fok közötti a bázishımérséklet. Mivel ısszel a meleg idıszakból megyünk át a hideg idıszakba, a fokozatos lassú lehülés miatt célszerő inkább a 3 fokot figyelembe venni. A léghımérséklet 3 fok alá süllyedése pedig általában december elsı dekádjában következik be. Az ıszi gabonáknál tehát azzal lehet számolni, hogy az említett idıpontig fokozatosan fejlıdnek. Ha eddig az idıpontig elérik a háromleveles állapotot vagy ez idı alatt a bokrosodás bekövetkezik, akkor a növény már könnyebben átvészeli a tél folyamán fellépı kedvezıtlen meteorológiai hatásokat. A kelés. A kelés azt jelenti, hogy a növény megjelenik a felszínen, s ettıl kezdve nemcsak a talaj fizikai állapotát befolyásoló környezeti tényezıknek van kitéve, hanem azoknak is, amelyek a légkör fizikai állapotát befolyásolják. A kelés után a növényt már két közeg: a talaj és a levegı veszi körül. A növény növekedésével ez utóbbiak mind nagyobb jelentıségre tesznek szert, s fokozatosan dominánssá válnak. A légkör és a növény zöld részei közötti kapcsolat elsısorban a levélen keresztül bonyolódik le. A meteorológiai tényezık közül a nappal hossza és a hımérséklet rendkívül nagy hatást gyakorolnak a növény fejlıdésének egyes szakaszaira. (Wareing és Phillips 1982). A virágzás. A keléstıl a virágzásig a növények fokozatosan növekszenek és fejlıdnek. A virágzás idıpontjáig elérik a fajra és fajtára jellemzı alakot és nagyságot. Ezzel befejezıdik a vegetatív növekedés idıszaka. Ebben az idıszakban is az említett két meteorológiai elem (a hımérséklet és a napfénytartam) befolyása legerıteljesebb. Az ıszi gabonaféléket már ısszel el kell vetni ahhoz, hogy virágozzanak és a vegetációs periódus végén termést hozzanak. Ez a tapasztalat e növények alacsony hımérsékletek iránti igényével van összefüggésben. Az alacsony hımérsékleteknek a virágzást indukáló hatását nevezzük vernalizációnak. Egyes növényeknél a virágzás idején különbözı problémák léphetnek fel, ha az adott növény származási helyének viszonyaitól eltérı nappalhosszúság mellett kívánják termeszteni. Egyes növények ugyanis csak rövidnappalos, más növények csak hosszúnappalos megvilágítás mellett virágoznak. A nappalok hosszának váltakozása (azaz a napi világos és sötét idıszakok) jelentıs hatással van a növényekre. Ezt a jelenséget nevezik fotoperiodizmusnak. Vannak olyan növények is, amelyek a környezeti viszonyokkal szemben nem támasztanak ilyen igényt, ezek a megvilágítás hosszától függetlenül képesek virágozni. Az érés. A virágzástól az érésig terjedı idıszak a növények fejlıdésének generatív szakasza. Ilyenkor megy végbe a magképzıdés, amely lehetıvé teszi a növény számára, hogy utódai a következı vegetációs periódusban is létezhessenek. A meteorológiai tényezık ebben az idıszakban is befolyásolják a növényfejlıdést: lassíthatják vagy gyorsíthatják az érés folyamatát. A különbözı fajták fenofázisai közötti kapcsolat. A fenológiai adatok győjtésénél az elsı problémát a fajta megválasztása okozza. A nehézséget egyrészt az jelenti, hogy azonos idıben különbözı helyeken különbözı fajtákat termesztenek, s így nehéz azonos idıszakra sok helyre összehasonlítható fenológiai adatokat győjteni. 191

194 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK A másik leküzdendı nehézség abból adódik, hogy egy adott helyen is hosszabb idıszakot figyelembe véve változik a termesztett fajta, mivel egy bizonyos idı után többnyire nagyobb termékenységő fajták termesztésére térnek át. Így történt ez hazánkban is, amikor az 1960-as években az addig legnagyobb területen termesztett Bánkúti 1201 fajta termesztésérıl áttértek az intenzív fajták (pl. Bezosztaja 1, majd a különbözı martonvásári nemesítéső fajták) termesztésére. Ma már a vetésterület egészén intenzív fajtákat termesztenek. A fenológiai adatgyőjtésnél állandóan számolni kell a fajták tér-és idıbeli változásaival. Ahhoz tehát, hogy térben és idıben összehasonlítható adatsorokkal rendelkezzünk, mindenekelıtt az említett nehézséget kell áthidalnunk. Ismeretes a szakirodalomból, hogy az azonos tenyészidejő fajták többnyire azonos módon reagálnak a meteorológiai hatásokra. Ez csak akkor lehetséges, ha a vizsgált fajtáknál az egyes fenofázisok megközelítıen azonos idıpontokban következnek be. Ekkor pedig a fajták fenofázisainak idıpontjai között szoros kapcsolatnak kell lenni. A búzákra vonatkozó vizsgálata során erre már Mándy (1960) rámutatott: a magyar búzák között még változott tenyésztési körülmények között sincsen lényegesebb eltérés a fenológiai jelenségek megmutatkozásában. Hasonló megállapításra jutott Szakály (1963) is a hazai búzafajták fenológiai vizsgálata során. E tapasztalati megállapítások az egyes adatsorok esetében összefüggés-vizsgálatokkal ellenırizhetık. Egy ilyen vizsgálat (Varga-Haszonits 1972) eredményeit mutatjuk be a következıkben. Hat állomásra (Debrecen, Farkasmajor, Iregszemcse, Karcag, Táplánszentkereszt, Tordas) vonatkozóan rendelkeztünk a Bánkúti 1201, a Fertıdi 293, a Fleischmann 481 és a Bezosztaja 1 fajták viszonylag hosszabb (5-10 éves), párhuzamos fenológiai adatsoraival. Az 1960-as évek elejétıl a köztermesztésben általánosan elterjedt Bezosztaja 1 fajtát hoztuk kapcsolatba a korábban termesztett fajtákkal. Az összefüggések korrelációs koefficiensei minden fajtára és fázisra 0,9 felettiek. Ez azt mutatja, hogy ha a köztermesztésben bekövetkezı fajtaváltások során a régi és az új fajta fenofázisai között szoros kapcsolat van, akkor - a régi és az új fajta adatai egyetlen idısorba egyesíthetık, - segítségükkel a hiányzó adatok pótolhatók, s - a rövidebb sorozatok kiegészíthetık. Agrometeorológiai szempontból az a legfontosabb, hogy azok a fajták (az azonos érési idejő fajták), amelyek fenofázisai között szoros kapcsolat van, megközelítıleg azonos módon reagálnak a meteorológiai hatásokra. A fenológiai jelenségek numerikus meghatározása. A külsı, környezeti tényezık hatását a legegyszerőbben úgy vizsgálhatjuk, ha a növények szemmel megfigyelhetı jelenségeit feljegyezzük, s a két jelenség bekövetkezése között eltelt idıszakot tekintjük az adott fejlıdési szakasz hosszának. Ebben az esetben azt vizsgáljuk, hogy a két fejlıdési fázis, fenofázis) között eltelt idıszak hosszát hogyan befolyásolják a külsı, elsısorban meteorológiai tényezık. E vizsgálat során két szempontot kell szem elıtt tartani. Az egyik, hogy a fejlıdés megfigyelhetı jelenségeit mérni nem tudjuk, csak bekövetkezéseiknek idıpontjait jegyezzzük fel. A másik probléma, hogy naptári dátumokkal csak akkor tudunk számolni, ha nem a dátumot jegyezzük fel, hanem azt, hogy az adott jelenség az év 192

195 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK hányadik napján következett be. A napok január 1-tıl számított sorszáma lehetıvé teszi, hogy a fenofázisok dátumaival statisztikai számításokat végezzünk. A vizsgálathoz szükségünk van a két fenofázis között eltelt idıszak hosszára is: n = F2 - F1 (4.2.1) ahol F 1 és F 2 az egymást követı fenofázisok bekövetkezésének idıpontjai az év napjainak sorszámával megadva, n pedig a fázistartam napokban. A meteorológiai hatásvizsgálat arra irányul, hogy megállapítsuk: az egyes fázistartamok hosszát (n) hogyan befolyásolják a meteorológiai tényezık (m 1,m 2,...,m n ). n = f(m1, m2,..., mn) (4.2.2) Nyilvánvalóan azok a tényezık, amelyek rövidebbé teszik a fázistartamot, azok gyorsítják a növényfejlıdést, azok viszont, amelyek hosszábbá teszik, lassítják. A napi fejlıdési ütem meghatározása. A fenológiai fázisok szemmel jól megfigyelhetı jelenségek, amelyek azonban mőszerrel nem mérhetık, s így a növényi fejlıdés egy napra esı hányada segítségükkel csak közvetett módon határozható meg. Mindenekelıtt azt kell feltételeznünk, hogy ha a fázis n napig tart, akkor az úgy megy végbe, hogy idıegységre (pl. egy napra) átlagosan a fejlıdésnek (F) n-ed része esik, azaz df dt = 1 n (4.2.3) ahol t az idı. A legegyszerőbb a fejlıdési modellt úgy meghatározni, hogy idıegységül a napot választjuk. Ekkor, ha a fázis n napig tart, akkor az egy napra esı átlagos fejlıdési ütem 1/n. A fázis bekövetkezésének idıpontja pedig a napi átlagos fejlıdési ütem összegezésével meghatározható: n 1 n = n 1 n = 1 (4.2.4) 1 vagyis a fázis akkor következik be, amikor a fejlıdési ütem összegezése eléri az egységet. Több fejlıdési fázis egymásutáni számítása esetén az összegezés folytatódhat, vagy kezdıdhet elılrıl. Tudjuk azonban, hogy két fenofázis közötti idıszak hossza nem állandó, így az egy napra esı fejlıdési ütem sem, hanem erısen függ külsı tényezıktıl (nappalhossz, hımérséklet, sugárzás, tápanyag stb.). E tényezık közül a legjelentısebbek a meteorológiai tényezık. Tehát a növényfejlıdés napi üteme is felírható a meteorológiai tényezık (m) függvényeként: 193

196 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK 1 = f(m 1, m2,..., m n) (4.2.5) n Ezt az összefüggést sokféle formában meg lehet oldani. Alapvetıen azonban elıször két út közül lehet választani, ha nem csupán egyetlen változót veszünk figyelembe. Mégpedig azt kell eldöntenünk, hogy a változók együttes hatását additívnek vagy multiplikatívnek tételezzük-e fel. Mindkét formában különféle megoldásokat ismerünk. Tapasztalati úton nem lehet eldönteni, hogy az egyes tényezık hatásai egyszerően csak egymásra épülnek, vagy inkább csak gyengítik vagy erısítik egymást. Ezért célszerőbbnek látszik lehetıség szerint mindkét formájú közelítést megvizsgálni. Amint látni fogjuk a komplex vizsgálatok esetében ezt a megoldást választottuk. Ezt megelızıen azonban vizsgáljuk meg a legfontosabb meteorológiai tényezık egyenkénti hatását. Az egyes meteorológiai tényezık hatása a növényfejlıdésre. A növényfejlıdésre gyakorolt hatásukat tekintve kiemelkedı szerepet játszanak a napfénytartam, a sugárzás és a hımérséklet. Ezért e tényezık hatását elemeztük a 30 éves fenológiai adatsoron. A táblázatból kitőnik, hogy a lehetséges kapcsolatot háromféle összefüggés-formában (lineáris, másodfokú polinom alakú és hatványfüggvény kapcsolatként) elemeztük, s a táblázatban látható eredményeket kaptunk táblázat. A meteorológiai elemek hatása az ıszi búza fenológiai szakaszainak a hosszára (korrelációs koefficiensek és korrelációs hányadosok) /Mosonmagyaróvár, 1954/ /97/ Meteorológiai elem Vetés-kelés Szárbainduláskalászolás Kalászolásérés Napfény* 0,6032 0,8373 0,6238 Fot.aktív sugárzás* 0,9242 0,9619 0,9274 Hımérséklet** 0,7765 0,7647 0,5426 Fotohımérséklet** 0,7420 0,7656 0,4025 Niktohımérséklet** 0,7517 0,8179 0,3317 Csapadék** 0,4743 0,5204 0,1863 Potenciális párolgás** 0,3813 0,7119 0,4774 Talajnedvesség** 0,0574 0,2410 0,1523 Nedvességi index** 0,4447 0,2216 0,1241 Fototermikus index 0,7480 0,9445 0,7726 Radiotermikus index 0,9037 0,9815 0,9118 * Lineáris összefüggés ** Másodfokú összefüggés *** Hatványfüggvény Az elemek közül a növényfejlıdésre a legerıteljesebb befolyást a napsugárzás mutatja. Emellett még a hımérséklet és napfénytartam szerepe az, amely korábbi 194

197 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK ismereteinknek megfelelıen jelentıs. A táblázat adatai alapján a napsugárzás hatása olyan erısnek látszik, hogy az ugyancsak jelentıs hatást kifejtı hımérséklet sem képes észrevehetı módon tovább javítani a kapcsolat szorosságát, amikor napsugárzás és a hımérséklet együttes hatását elemeztük. A nedvességi jellemzıértékek mindegyike gyenge hatást mutat. Közülük a potenciális párolgás hatása a legjelentısebb. Ez esetben azonban figyelembe kell venni azt is, hogy a potenciális párolgás erıteljesen függ a hımérséklettıl és emiatt fennállhat az egyidejő, párhuzamos függés esete. Az egyes fenofázisokat tekintve azt mondhatjuk, hogy az erıteljes vegetatív fejlıdés idıszakában, a szárbaindulás-kalászolás szakaszban a legérzékenyebb az ıszi búza a meteorológiai elemekre. Elég erısnek tőnik még a vetés-kelés idıszakban is a meteorológiai hatás. A reproduktív szakaszban azonban már jól kivehetı a meteorológiai hatások gyengülése. Hımérséklet. Jelöljük egy derékszögő korodinátarendszer vízszintes tengelyén a fenofázis alatti középhımérsékletet, a függıleges tengelyen pedig a fenofázis tartamát. Rajzoljuk be egy adott állomáson az egyes fenofázisokra vonatkozó megfelelı értékpárokhoz tartozó pontokat. Az ábrán egy olyaan ponthalmaz rajzolódik ki, amely a következı formájú függvénnyel írható le: 2 k k + n = a t + b t c (4.2.6) ahol n a fázistartam, t k a fázistartam alatti középhımérséklet, az a és b pedig konstansok, amelyeket az adatokból számított összefüggések segítségével lehet meghatározni. A hımérséklet és a fázistartam fordítottan arányos egymással, vagyis minél magasabb a hımérséklet annál rövidebb a fenofázis, és megfordítva: minél alacsonyabb a hımérséklet, annál hosszabb a fenofázis. Napfénytartam. A napfénytartam és a növények fejlıdési fázisai között az összefüggés általában lineáris. Tehát minél több egy fenofázis alatt a napsütéses órák száma, annál hosszabb a fenofázis, s minél kevesebb a fázis alatt a napsütéses órák száma, annál rövidebb a fázis. A napfénytartam összegének bármilyen értéknél bekövetkezı egységnyi megváltozására a növény fázistartamának azonos nagyságú megváltoztatásával reagál. Az összefüggést tehát így írhatjuk fel: n = a + bs (4.2.7) ahol n a fázistartam hossza napokban, s a fenofázis alatti napsütéses órák száma, a és b pedig empirikus konstansok. Fotoszintetikusan aktív sugárzás. A globálsugárzás és a növényfejlıdés közötti kapcsolat ugyancsak lineáris. Így a globálsugárzás változásaira is hasonlóképpen reagálnak a növények, mint a napfénytartam változásaira. Az összefüggés általános formája: n = a + bq (4.2.8) 195

198 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK ahol n a fázistartam hossza napokban, a Q a fenofázis alatti fotoszintetikusan aktív sugárzás összege, az a és b pedig empirikus konstansok. Ismerve az egyes meteorológiai érték-kombinációkhoz tartozó fejlıdési ütemértékeket, a növények fejlıdése napról-napra történı számítással nyomon követhetı. Egy ilyen összefüggés segítségével az is kideríthetı, hogy bizonyos elemkombinációk, amelyeket az eddigiek során megfigyeltünk ugyan, de nincsenek hozzájuk kapcsolódó fenológiai megfigyeléseink, vagy még nem figyeltünk meg, de bekövetkezésük nem kizárt, milyen hatással lennének a növény fejlıdésére (szimuláció). A meteorológiai tényezık komplex hatása a növények fejlıdésére. Figyelembe véve a meteorológiai tényezık és a növényfejlıdés közötti korábbi agrometeorológiai vizsgálatok eredményeit (Robertson 1983), valamint a 30 éves adatsoron végzett egyéb vizsgálatok eredményeit, a többváltozós vizsgálatot a hımérséklet, a napfénytartam és a globálsugárzás adataira alapoztuk. Ugyanezen ismeretekre alapozva az összefüggést multiplikatív formában hatványfüggvénnyel, additív formában pedig másodfokú függvénnyel vizsgáltuk. Az összefüggés hatványkitevıs formája a következı: n = at + bh + cq (4.2.9) ahol t a hımérséklet, h a napfénytartam és Q a globálsugárzás fázistartam alatti átlagértéke, a,b,c és d pedig empirikus konstansok. A hımérséklet és a sugárzás együttes hatása. Went (1957) fitotrónban végzett vizsgálatai alkalmával nemcsak azt tapasztalta, hogy a növényfejlıdésre elsısorban a hımérséklet és a sugárzás hat, hanem felhívta a figyelmet a kettı együttes hatására is. Különbözı növényekre vonatkozó vizsgálataink azt igazolták, hogy célszerő a sugárzásegységre esı hımérsékletváltozást komplex értékként figyelembe venni. Ebben az esetben kétféle indexértéket is használhatunk. Az egyik indexérték a napsütéses órák fenofázis alatti mennyiségére (Σh) jutó középhımérséklet (t k ) változásait mutatja, amelyet fototermikus indexnek (FTI) nevezünk: t k FTI = (4.2.10) Σh Ez az indexérték tehát a fenofázis alatti népfénytartam-összeg és a fenofázis alatti középhımérséklet együttes változásait adja meg, ezért a (4.2.10) összefüggésbıl látható, hogy ha a hımérséklet és a napfénytartam azonos arányban változik, akkor a fototermikus index értéke nem változik. Nı azonban az értéke akkor is, ha változatlan középhımérséklet mellett a napfénytartam mennyisége lecsökken, illetve ha változatlan napfénytartam mellette a középhımérséklet nı. Ugyanez mondható el az érték csökkenésével kapcsolatban is, csak fordított mértékben, mert a fototermikus index értéke csökken, ha változatlan középhımérséklet mellett a napsütéses órák száma nı, 196

199 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK vagy változatlan napsütéses óraszám mellett a középhımérséklet csökken. Az FTI érték fázistartammal való kapcsolatát a következı összefüggéssel adhatjuk meg: a n = (4.2.11) b FTI ahol n a fázistartam napjainak a száma, FTI a fázistartam alatti fototermikus index értéke, az a és b pedig empirikus konstansok. A másik indexérték a globálsugárzás fenofázis alatti mennyiségére (ΣQ) esı középhımérséklet változásokat adja meg, s ezt radiotermikus indexnek (RTI) nevezzük. Értéke tehát a következı: t k RTI = (4.2.12) ΣQ A (4.2.12) egyenlet ugyanazt mutatja a globálsugárzás és hımérséklet együttes változásai alapján, mint a (4.2.10) egyenlet a napsütéses órák és a hımérséklet kapcsolata estében. Az RTI érték a növényfejlıdéssel a következı összefüggést mutatja: a n = (4.2.13) b RTI ahol n a fázistartam napjainak a száma, RTI a radiotermikus index, az a és b pedig empirikus konstansok. Meg kell jegyezni, hogy a növényfejlıdés az eddigi tapasztalatok szerint a radiotermikus indexszel mutatja a legszorosabb kapcsolatot. Mosonmagyaróvár Vetés-érés idıszak 1954/ / Fázistartam (nap) y = 3,8607x -0,728 R 2 = 0, ,0000 0,0500 0,1000 0,1500 0,2000 0,2500 0,3000 0,3500 0,4000 0,4500 0,5000 Radiotermikus index ábra. A radiotermikus index hatása a növényfejlıdésre a vetéstıl az érésig 197

200 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK Ezenkívül, ha az index értékeit és az egyes fenofázisok hossza közötti kapcsolatot kifejezı pontokat ugyanabban a koordinátarendszerben ábrázoljuk, akkor azt tapasztaljuk, hogy az egyes fenofázistartamokra kapott ponthalmaz az egész vegetációs periódusra egyesítve is egyetlen összefüggı ponthalmazt alkot, s így a kapcsolat a vetéstıl az érésig egyetlen függvénnyel leírható ( ábra). A (4.2.13) összefüggés alapján megállapítható, hogy ha magas hımérséklet kis sugárzásmennyiséggel jár együtt, akkor a fázistartam rövidebb (vagyis a növényfejlıdés gyorsabb) lesz, s megfordítva, ha alacsony hımérséklet magas sugárzásmennyiséggel jár együtt, akkor a fázistartam hosszabb (tehát a növényfejlıdés lassúbb) lesz. Az éghajlat és a növények növekedése A modern fiziológiában a növényi növekedés vizsgálata központi helyet foglal el. Ennek oka, hogy a növekedés a szervezet genetikai programjának a megvalósításában az egyik fontos komplex folyamat. A növekedés tanulmányozása azonban a gyakorlati növénytermesztés szempontjából is kiemelt fontosságú. A növényi produktivitás és terméshozam szabályozása során lényegében nincs olyan eljárás, amely végeredményben ne a növekedési folyamatok intenzitását, irányultságát, mértékét vagy lokalizációját változtatná meg (Seveluha 1985). A növekedés a növény élete során végbemenı mennyiségi változásokat, a sejtek, a szervek vagy az egész szervezet méretének megváltozását jelenti. Az élı szervezetek egyik alapvetı tulajdonsága, hogy környezetükbıl egyszerő vegyületeket vesznek fel és azokat bonyolult vegyületekké alakítják. Ez utóbbiak lesznek a sejtek legfıbb gyarapítói. Az élı anyagnak e folyamatok révén végbemenı gyarapodása képezi a növekedés alapját (Wareing és Phillips 1982). A növekedés rendkívül érzékeny a belsı és külsı tényezık változásaira és a termésképzıdésre közvetlen hatást gyakorol. A növekedési adatok alkalmasak a növény ökológiai alkalmazkodásának és adaptív lehetıségeinek az értékelésére. A növekedési paraméterek felhasználhatók ezenkívül még a növények szárazságtőrésének és fagyállóságának elemzésére, valamint genetikai, növénynemesítési és egyéb vizsgálatokhoz szükséges alapadatok értékelésére (Seveluha 1985). A növények növekedése. A növény növekedésének matematikai leírását Wareing és Phillips (1982), valamint Seveluha (1985) munkái alapján a következıképpen adhatjuk meg. A növekedés a növény egyéb fiziológiai folyamataihoz hasonlóan az idıben megy végbe, ezért leírható úgy is, mint az idı függvénye. Az idı folyamán a növekedés intenzitása periódikusan és ritmikusan ingadozik, irányultsága és lokalizációja állandóan változik. A növekedést mint említettük belsı és külsı tényezık szabályozzák. A növekedési folyamatoknak a belsı tényezıktıl (öröklött sajátosságok, élettani és biológiai folyamatok) való idıbeli függésének legáltalánosabb fogalmazását Sachs adta meg 1856 ban a "növénynövekedés nagyperiódusa" néven ismert törvény keretében. E törvény szerint a növény tömegének és méreteinek összegezıdı gyarapodása S alakú görbével jellemezhetı, a 198

201 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK hajtások és meghatározott idı alatti tömegfelhalmozódásuk pedig parabola alakú görbével írható le (4.2.3.ábra). A növényi tömeg idıbeli felhamozódásásának ábrázolása tehát szigmoid (S alakú) görbe segítségével lehetséges. Ez nemcsak az egész növényre, hanem annak egyes szerveire (pl. a levelekre, internódiumokra stb.) is érvényes (Wareing és Phillips 1982). E görbét három részre oszthatjuk, s mindegyik részt külön is közelíthetjük. (1) Az elsı rész a görbe alsó, fokozatos emelkedést mutató kezdeti szakasza, amely exponenciális függvény segítségével is megadható: y=a x. Ezt erısíti meg Wareing és Phillips (1982) is, akik szerint ugyancsak az állapítható meg, hogy a növény tömege kezdetben exponenciálisan növekszik. (2) A második rész, a görbe középsı szakasza, amely szemmel láthatóan megközelítıen lineáris növekedést mutat, vagyis elsıfokú függvénnyel is leírható: y=a+bx. Ennek oka az, hogy a sejtek növekedési üteme lelassul a rendelkezésre álló tápanyagok csökkenése vagy a toxikus termékek felhalmozódása következtében. A relatív növekedési ütem csökkenésének oka teljesen nem ismeretes. Különbözı feltételezések vannak. A mesterséges körülmények között nevelt növényeknél például a tápanyagmennyiség csökkenése nem lehet ok. Felmerült, hogy a zöldnövényeknél a növekedés folyamán keletkezı növényi anyag egy része olyan szövetek (mechanikai, szállító stb.) gyarapítására fordítódik, amelyek az új anyagok termelésében nem vesznek részt, így a fotoszintézisben résztvevı levelek a teljes növényi tömeg csökkenı részét adják. Vagyis a Levélfület index (LAI) = arány fokozatosan csökken (Wareing és Phillips 1982). Teljes levélfelület Növényzet által elfoglalt terület ábra. Az ıszi búza növekedése és a termikus idı 199

202 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK (3) A harmadik rész, a görbe felsı, befejezı szaksza, amelynek a közelítı számítása a következı függvénnyel oldható meg: y=log a x. A ábra jól mutatja a növekedési ütem erıteljes lelassulását, s végül a nulla fejlıdési ütem elérését. A növekedés kezdete és vége végeredményben közelíthetı egyenessel is. Optimális körülmények között pedig a növényi tömeg felhalmozódásának üteme parabola alakú összefüggéssel adható meg. Figyelembe véve a kísérletekbıl leszőrt tapasztalatokat számos próbálkozás történt a növekedés idıbeli folyamatának matematikai leírására. Blackman 1919-ben bizonyította be, hogy a csíranövények növekedése idıegységek alatt meghatározott százalékos (K) gyarapodásra képes, s a következı egyenlettel fejezhetı ki (Wareing és Phillips 1982): dw dt = KW (4.2.14) ahol W a növény tömege (Weight=súly), t a növekedési idı és K arányossági tényezı. Az egyenlet integrálása a következı eredményt adja: W t rt = W0 e (4.2.15) ahol W t a növény tömege (mérete) egy adott t idıpontban, W 0 a növény tömege (mérete) a t=0 idıpontban, azaz a növény kezdeti (kiindulási idıpontban mért) tömege (mérete), e a természetes logaritmus alapja (2,7182), r a növényi tömeg (méret) százalékos (vagy arányos) gyarapodásának átlagos üteme, t pedig az idı. Blackman egyenlete mint láthatjuk csak a növekedés kezdeti szakaszának exponenciális növekedését veszi figyelembe, s nem veszi figyelembe a környezeti tényezık növekedésre gyakorolt hatását sem (Seveluha 1985). Davidson és Philipp (1958) azonban már olyan növekedési függvényt adott meg, amely a növekedési folyamatot a fotoszintézis és a légzés közötti különbség által meghatározott tömeggyarapodás függvényeként adja meg: dm dt = k( F R) (4.2.16) ahol M a biomassza (M=masse) mennyisége, t az idı, k empirikus együttható, amely a felvett CO 2 mennyisége és a fotoszintézis során keletkezett szerves anyag mennyisége közötti kapcsolatot fejezi ki (a fotoszintézis hatékonysága, amely ıszi búzánál pl. 0,68), F a fotoszintézis teljes mennyisége, R (respiráció) pedig a légzés teljes mennyisége. A bemutatott összefüggések a növényi növekedésnek az egész vegetációs periódusra vonatkozó idıbeli változását írják le. Természetesen szükség van arra is, hogy a rövidebb periódusok alatti változások törvényszerőségeit is elemezzük, beleértve a növekedés napi menetének alakulását is. 200

203 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK Ezen összefüggések ismerete lehetıséget ad arra, hogy egyrészt újabb matematikai modelleket lehessen kidolgozni a növekedés jellemzésére, másrészt alapot ad arra, hogy a termesztésben gyakorlati célokra felhasználják, mivel lehetıséget adnak a környezeti tényezık hatásainak korrigálásával kialakuló új körülmények számszerő felmérésére. Amennyiben pedig sikerül a növényi biomassza gyarapodását leíró függvényeket prognosztikai célokra is hasznosítani, akkor az elméletileg megalapozott terméselırejelzéseket tenne lehetıvé. A meteorológiai tényezık és a növények közötti kapcsolat elemzését mindenekelıtt az alapösszefüggések megismerésével kell kezdenünk. Ehhez lényegében két út vezet. Az egyik a szükséges összefüggéseknek a szakirodalomból való átvétele. A másik lehetıség kísérletek beállítása. A szakirodalomban található összefüggéseknél sok esetben nem egyszerő kideríteni, hogy azok milyen idıintervallumra (nap, dekád, hónap) vonatkoznak. Ennek megfelelıen rendszerint ugyanazt az összefüggést szokták használni a különbözı idıtartamokra. Ebbıl természetesen pontatlanságok származhatnak, bár kétségtelen, hogy az összefüggések formája általában nem változik. Gondot jelenthet még az is, hogy a különbözı éghajlati viszonyok mellett meghatározott összefüggések állandói és koefficiensei is hibanövelı hatásúak. Mégis azt kell mondani, hogy a különbözı helyeken meghatározott alapösszefüggések jó szolgálatot tesznek a modellek kidolgozásánál. Igaz, hogy hibával terheltek, nélkülük azonban nehéz lenne modelleket készíteni. Természetesen célszerőbb kisérleti úton meghatározni a kívánt éghajlat-növény kapcsolatokat. Minden éghajlati körzetben azonban nem lehet kisérleteket beállítani. Így a kisérleti úton mért adatokat is rendszerint nagyobb területre alkalmazzuk, ami magával hozza az említett problémákat. Mégis a kisérleti úton kapott adatok segítségével összehasonlítást tehetünk az irodalmi adatok és az általunk vizsgált területre jellemzı adatok között, ezért ha lehetıség van kisérletek végzésére, célszerő azt megtenni. A kísérletek a Kompolti Kutatóintézet területén, három éven át, 1982 ıszétıl 1985 nyaráig folytak, közepesen kötött vályogtalajon, Mv 4-es ıszi búza fajtával, közepes (340 kg/ha) és nagy adagú (450 kg/ha) mőtrágya mennyiség alkalmazásával. Jelen munkában csak a közepes adagú mőtrágya mennyiség mellett kapott eredmények adatait használtuk fel (a már bemutatott ábránál). A vizsgálatban szereplı biológiai jellemzık (növénymagasság, levélfelület, szerves anyag) mérése 10 naponként (dekádonként) történt. Ez lehetıvé teszi a dekádokra vonatkozó meteorológiai adatok használatát, s így a kísérletben felhasznált adatoknak a sokéves adatokkal való összehasonlítását. A termikus idı szerepe a növekedésben. Az ıszi búza biológiai jellemzıinek idıbeli gyarapodása lényegében párhuzamosan halad a hımérséklet tavaszi emelkedésével. Ez a folyamat azonban az egyes években lassabban, más években gyorsabban megy végbe. A hımérséklettel való párhuzamosság és az évenkénti eltérések azt a gondolatot vetik fel, hogy a hımérsékleti hatás meghatározó lehet. S valóban a tapasztalat azt mutatta, hogy a hımérsékletek összegezésével e folyamatok jól nyomon követhetık, maga a hımérsékleti összeg pedig lényegében "biometeorológiai idınek" tekinthetı (Robertson 1968). Mivel többnyire csak a 201

204 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK hımérsékleti összegrıl van szó, szokás "termikus idı"-rıl is beszélni (Monteith 1981). Ez a felismerés a modellezés szempontjából jelentıs elırelépést jelent, hiszen felveti annak lehetıségét, hogy a növények biológiai jellemzıinek alakulását közvetlenül a meteorológiai tényezık függvényében határozhatjuk meg. A kisérleti adatokból a függvényeket úgy határoztuk meg, hogy a kisérleti adatokat a hımérsékleti összeg és a biológiai adatok mértékegységei alapján megrajzolt koordináta-rendszerbe rajzoltuk be, majd a kirajzolódó ponthalmaz közepén áthúzott görbe értékeit vettük a számítás alapjául. Ezért a korrelációs indexeket nem adtuk meg, mivel azok értelemszerően nagyon magasak. Levélfelület-hımérsékleti összeg kapcsolat. Az összefüggést a ábrán láthatjuk. Jól kivehetıen egy másodfokú exponenciális görbe adódik, amelyet numerikus formában is meghatároztunk. Látható az ábrából, hogy a görbe emelkedõ szakasza meredekebb, mint a csökkenı szakasz. Ezért numerikus meghatározását úgy oldottuk meg, hogy az emelkedı szakaszban az exponenciális tagot más koefficienssel számítottuk, mint a csökkenı szakaszban (Sabanov 1973). Igy elértük azt, hogy a görbe jó közelítéssel követi a mérési pontok halmazát. Az összefüggés numerikus formája a következı (Varga Haszonits 1987a): L = L MAX e 2 ΣT ΣT α KR 1000 (4.2.17) ahol L a levélfelület nagysága, L MAX a maximális levélfelületnagyság (kisérleti adatok alapján 6,0-nak tekinthetı), az α érték pedig egy olyan koefficiens, amely az emelkedı szakaszban 8,5, a süllyedı szakaszban 1,5. A ΣT az 5 fok feletti aktív hımérsékleti összeg, a ΣT KR pedig ennek olyan kritikus értéke (a kisérletben 600 foknap), amelynél a levélfelület maximális. A kapott összefüggés azt mutatja, hogy az ıszi búza már az aktív hımérsékletek viszonylag kicsi összege mellett folyamatosan növeli levélfelületét. A növekedés üteme 200 foknap felett felgyorsul. Ez a gyors növekedés egészen a 600 foknapos kritikus értékig tart. Ennél magasabb hımérsékleti összegek mellett a levélfelület nagysága csökkenni kezd. A csökkenés üteme azonban lényegesen lassabb, mint az emelkedésé volt. A különbözı években mért adatok egyetlen görbével leírható összefüggést adtak, vagyis a levélfelület növekedése a hımérsékleti összeg alakulását szorosabban követi, mint az idı múlását. A levélfelület nagyságának változása 91 százalékban (r 2 =0,91) magyarázható a hımérsékleti összeg változása alapján. Növénymagasság-hımérsékleti összeg kapcsolat. A ábrán látható, hogy a hımérsékleti összeg, mint termikus idı, jól jellemzi a növénymagasság változását is. A növény magassági növekedése 5 fok felett már megindul, s viszonylag kis hımérsékleti összegek mellett a hımérsékleti összeg növekedésével szinte lineáris mértékben növekszik. Ez a növekedési ütem a foknap körüli értékeknél lelassul, s 1200 foknap felett már alig tapasztalható növekedés. Ez a változás a telítési függvény segítségével írható le, amelynek numerikus formája a következı (Varga Haszonits 1987a): 202

205 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK ΣT H = H MAX (1 1,1164 0, 9977 ) (4.2.18) ahol H az ıszi búza magassága, H max a maximális magasság (kisérleti értéke 105), ΣT pedig az 5 fok feletti aktív hımérsékleti összeg. A kapott összefüggés alapján (r 2 =0,82) a hımérsékleti összeg változása 82 százalékban magyarázza az ıszi búza magassági növekedését. Lényegében két adat az, amely észrevehetıen eltér az összefüggés által meghatározott görbe futásától, s csökkenti a kapcsolat szorosságát. Biomassza-hımérsékleti összeg kapcsolat. Ezt a kapcsolatot is az ábrán mutatjuk be. A kapcsolat formája logisztikus, s azt mutatja, hogy a szerves anyag termelés 5 fok felett már folyamatos, a hımérsékleti összeg emelkedésével pedig szinte lineárisnak tekinthetı növekedést mutat. Elérve azonban egy kritikus értéket ( foknap), a szárazanyag tartalom növekedése lelassul vagy megáll. E folyamatot a következı empirikus függvénnyel írhatjuk le (Varga Haszonits 1987a): M MAX M = (4.2.19) ΣT ,5 0,9955 ahol M a szerves anyag mennyisége, M max szerves anyag maximális értéke (kisérleti értéke 1900 gm -2 ), a ΣT pedig az 5 fok feletti aktív hımérsékleti összeg. A hımérsékleti összeg alakulása mintegy 97 %-ban (r 2 =0,97) magyarázza a szerves anyag tartalom változását. A termikus idı szerepének összefoglalása. A ábrán együtt mutattuk be a három növekedési folyamatot. Rögtön szembetőnik, a három folyamat egymáshoz kapcsolódása, hiszen csak a levélfelület jelentıs csökkenése után áll le a növénynél a szerves anyag gyarapodás és a magassági növekedés. Mivel e folyamatok szorosan követik a hımérsékleti összeg alakulását, ezért bármely helyen meghatározhatjuk az ıszi búza növekedési folyamatainak lejátszódását a hımérsékleti összeg évi változásai alapján. Ha egy adott fajtára vonatkozóan ismerjük ezeket az alapösszefüggéseket, akkor az elemzést akkor is elvégezhetjük, ha az adott helyen az adott fajtát sohasem termesztették. Sıt akár termesztik az adott fajtát egy helyen, akár nem, meghatározhatjuk, hogy ott a tényleges vagy a feltételezett hımérsékleti változások (éghajlatingadozás, éghajlatváltozás) milyen hatással lennének a növény növekedésére. A meteorológiai tényezık hatása a szerves anyag termelésre. Az agrometeorológiában használatos szimulációs modellek órára, napra vagy dekádra vonatkoznak. Korábban már kidolgoztunk egy ıszi búza szimulációs modellt (Varga-Haszonits 1987b), ami napi adatokra épül. Most mért dekád adatokra alapozott modellt fogunk bemutatni. A kiinduló összefüggések a biomassza felhalmozódását kifejezı általánosan ismert egyenletek (Charles-Edwards et al. 1986): Mi i 1 = M + M (4.2.20) 203

206 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK ahol M i és M i-1 az i-edik illetve az (i-1)-edik dekád végén a biomassza mennyisége, M i pedig az i-edik dekád alatti biomassza-gyarapodás, amely a következıképpen határozható meg: M = F R (4.2.21) i i i ahol F i az i-edik dekád folyamán a fotoszintézissel termelt bruttó szerves anyag mennyiség, R i pedig az ugyanezen dekád alatt a légzés során lebontott szerves anyag mennyiség. E két mennyiség adott tápanyagszint mellett elsısorban a meteorológiai tényezık függvénye. A fotoszintézis által termelt szerves anyag mennyisége. A fotoszintézis során a növény széndioxidból és vízbıl a napsugárzás energiájának segítségével szénhidrátot állít elı. A széndi-oxid és a víz a légkörön keresztül jut el a növényekhez. A biokémiai reakciók sebessége pedig a hımérséklet függvénye. Igy a meteorológiai tényezık közül a CO 2, a nedvesség, a sugárzás és a hımérséklet a szerves anyag termelés szempontjából kiemelkedı fontosságú. Mivel a CO 2 mennyisége a légkörben viszonylag állandónak tekinthetõ, az idıjárás-növény modellekben a széndioxid szintet adottnak szokták tekinteni. A szerves anyag termelést befolyásoló öt alapvetı tényezı: a szén-dioxid, a víz, a sugárzás, a hımérséklet és a tápanyagok hatását az agrometeorológiai szimulációs modellekben általában úgy vizsgálják, hogy a tápanyag- és szén-dioxid szintet adottnak veszik (Sirotenko 1983). Igy a meteorológiai tényezık hatását általános formában a következı egyenlettel írhatjuk le: F i = f (Q ) f (T) f (W) (4.2.22) q FA T w ahol f q (Q FA ), f T (T) és f W (W) a fotoszintetikusan aktív sugárzás (a 380 és 710 nm közötti hullámhosszúságú sugárzás), a hımérséklet és a talajnedvesség hatását kifejezı hatásfüggvények. Az f q (Q FA ) a sugárzás által termelt szerves anyag mennyiséget adja meg g/m 2 -ben, adott hımérsékleti és talajnedvességi viszonyok mellett. Ha a hımérséklet és a talajnedvesség optimális, akkor a termelt szerves anyag mennyiség kizárólag a fotoszintetikusan aktív sugárzás függvénye, amelyet az elnyelt fotoszintetikusan aktív sugárzás (Q AFA ) függvényeként adhatunk meg: ahol Fi = f q (Q AFA ) (4.2.23) Q AFA = a Q (4.2.24) AB FA Az a AB a fotoszintetikusan aktív sugárzás növények által elnyelt részét kifejezõ paraméter. 204

207 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK A hımérsékleti és nedvességi hatásfüggvényt úgy kell meghatározni, hogy értékük az adott tényezı optimális értéke mellett legyen maximális. Ezt legegyszerőbben úgy oldhatjuk meg, hogy a fotoszintézis értékeit a maximális fotoszintézis arányában adjuk meg, s így a függvények értéke 0 és 1 között változik. Amely értékeknél a fotoszintézis maximális, vagyis a hatás optimális, a függvény értéke 1 lesz. A sugárzási hatásfüggvény meghatározása. A fotoszintézis folyamatában a növény által elnyelt sugárzásnak van szerepe. Az elnyelt (abszorbeált) fotoszintetikusan aktív sugárzás mennyisége (Q AFA ) pedig elsısorban magának a sugárzásnak az intenzitásától (Q FA ) és a levélfelületnek a nagyságától (LAI = leaf area index) függ, vagyis a AB = f L (LAI) (4.2.25) ezt a (4.2.23) egyenletbe behelyettesítve: Q AFA = f (LAI) Q (4.2.26) L FA Adott sugárzási intenzitást figyelembe véve, az elnyelt sugárzás mennyisége a levélfelület nagyságával növekszik egészen addig, amíg az új levelek már egymást árnyékoló hatásuk miatt nem képesek jelentısen több sugárzást elnyelni. Ez általában a 4-5 LAI értékek mellett következik be. Az ıszi búzára vonatkozóan a (4.2.26) összefüggést a következı empirikus függvénnyel közelíthetjük (Hodges és Kanemasu 1977): Q AFA 0,3296 = (0,5739 LAI ) Q (4.2.27) FA amíg a LAI értéke meg nem haladja a 4,6 értéket. Efelett a Q = 0,95 (4.2.28) AFA Q FA formula használható, vagyis a levélfelület záródása után az állomány a fotoszintetikusan aktív sugárzás hozzávetılegesen 95 %-át nyeli el. A fennmaradó mintegy 5% az állományról visszaverıdik. A fotoszintetikusan aktív sugárzásnak mindig nagyobb részét nyelik el a növények, mint a globálsugárzásnak. Ez az arány általában % között változik (Rosenberg et al. 1983, Jones 1983). Amennyiben a LAI értékét nem mérjük, az a hımérsékleti összeg segítségével meghatározható. Ismerve az elnyelt fotoszintetikusan aktív sugárzás mennyiségét, összefüggést kereshettünk ezen értékek és a dekádonként mért szerves anyag értékek között. A következı összefüggés adódott ( ábra): f q (Q FA FMAX ) = ( α β QAFA ) 1 + e (4.2.29) 205

208 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK ahol F MAX a maximális fotoszintézis értéke, α= 5,4538 és β= 0,0600. A maximális fotoszintézis értékére vonatkozóan van Keulen (1981) végzett vizsgálatokat. Úgy találta, hogy egységnyi levélfelületre vonatkozóan a C 3 típusú növények esetében ez hozzávetılegesen 200 kg/ha nap szerves anyag mennyiség, ami zárt állomány esetén, 4,5 LAI érték mellett napi 90 g/m 2, dekádra számítva pedig 900 g/m 2 értéknek felel meg. Számításainkban ezt az értéket használtuk. A hımérsékleti hatásfüggvény meghatározása. A rendelkezésre álló hımérsékleti és szerves anyag adatok lehetıvé tették a hımérsékleti hatásfüggvény meghatározását is, amelynek formája a következı ( ábra): f T ábra. Összefüggés az elnyelt fotoszintetikusan aktív sugárzás és a szerves anyag gyarapodás között 2 T TOPT γ K (T) = e (4.2.30) ahol T a dekád középhımérséklete Celsius fokban, a T opt pedig 18 C foknak adódott kisérleti adatok alapján. A γ=1,85 a K értéke pedig 10. Ez jó egyezést mutat a Hubbard és Hanks (1983) által használt összefüggéssel kapott eredményekkel. Tekintettel arra, 206

209 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK hogy dekádátlagokról van szó, ez jól illeszkedik az irodalomból ismeretes fok közötti optimum intervallumhoz ábra. Összefüggés a hımérséklet és a szerves anyag gyarapodás között A nedvességi hatásfüggvény meghatározása. A nedvességi függvényt vagy a relatív párolgás (a tényleges és potenciális evapotranszspiráció hányadosa) vagy a relatív talajnedvesség (tényleges talajnedvesség és vízkapacitás hányadosa) adatai alapján szokták meghatározni. A relatív párolgás adatait de Wit (1958) munkájára alapozva elsısorban azokban a modellekben szokták használni, amelyek kizárólag csak a víz és a biomassza közötti kapcsolatot veszik figyelembe (Hanks 1974, Burt et al. 1981, Hubbard és Hanks 1983). Az általános jellegő modellek (Rickman et al. 1975, Polevoj 1983) többnyire a relatív talajnedvesség értékeit használják. A kisérleti adatok elemzésénél mi is a relatív talajnedvesség és a szerves anyag mennyiség között próbáltunk kapcsolatot keresni. Hazánkban azonban tavasszal viszonylag magas talajnedvesség mellett, a késıbbi idıszakokhoz viszonyítva meglehetısen alacsony szerves anyag gyarapodás megy végbe. Ezért ezek az adatok függvény meghatározására csak kiegészítı megfontolásokkal lennének alkalmazhatók. Hasonló a helyzet a relatív párolgás értékkel is. Ezért a különbözı szerzık különbözı növényekre vonatkozó relativ talajnedvesség adatai és szerves anyag adatai alapján a Polevoj (1983) által meghatározott függvényt analitikus formában is elıállítottuk ( ábra): f w r 2 r (W) = a + b W + c W (4.2.31) ahol a, b és c empirikus konstansok 0,0630, 2,4620 és -1,5980 értékekkel. A Wr a relatív talajnedvesség (a hasznos víztartalom és a maximális hasznos víztartalom hányadosa). A függvény optimuma a maximális hasznos víztartalom %-a között 207

210 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK van. Ez jól megegyezik a tapasztalattal, mert ekkor elegendı mennyiségő víz és elegendı levegı is van a talajban ahhoz, hogy a növények élettevékenysége zavartalan legyen ábra. Összefüggés a talajnedvesség és a szerves anyag gyarapodás között A fotoszintézis bruttó értékének meghatározása. A sugárzási, hımérsékleti és nedvességi hatásfüggvények ismeretében a (4.2.22) egyenlet számítható, így a (4.2.21) összefüggés jobb oldalának elsı tagját (F i ) meghatározhatjuk. A megtermelt szerves anyag egy része azonban a légzés során lebomlik, ezért a nettó fotoszintézis számításához szükség van a légzés során lebomló szerves anyag mennyiségének ismeretére is. A légzés által lebontott szerves anyag mennyisége. Az ıszi búza C 3 típúsú növény, ezért a légzés folyamata mind a nappali (fotorespiráció), mind az éjszakai órákban (dark respiration) végbe megy. Régóta megfigyelték, hogy a légzés függ a hımérséklettõl. Meghatározására gyakran a kémiai reakciók és a hımérséklet közötti kapcsolatot kifejezı összefüggést használják (Curry 1971, Horie 1977, Rosenberg et al. 1983): T T R = R Q (4.2.32)

211 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK ahol R 0 a légzés intenzitása egy ismert T 0 hımérsékleten, a Q 10 értéke pedig ıszi búzára vonatkozóan 5 és 15 fok között 2,3-2,4, 15 és 25 fok között 1,9-2,0 (Polevoj 1983). Napjainkban azonban elterjedtebb a McCree-féle egyenlet használata (McCree 1970), amely a következı formában írható: R = κ F + λ M (4.2.33) itt κ együttható értéke azt mutatja, hogy egy adott idıszak alatt termelt szerves anyag mennyiség hányad része bomlik le a légzés során. A felszabaduló energia a növekedési folyamatok biztosítására fordítódik. A λ a teljes szerves anyag mennyiség légzéssel lebomló hányadát adja meg, amelynek felszabaduló energiája a szervezet fenntartását végzı folyamatokra fordítódik. McCree (1970) adatai szerint κ = 0,25 és λ = 0,015. Mint McCree kimutatta λ függ a hımérséklettıl a következı formában: λ = λ (0, ,0019 T + 0,0010 T ) (4.2.34) 30 A λ 30 az együttható 30 fokon meghatározott értéke. Hodges és Kanemasu (1977) vizsgálatai szerint a λ értéke ıszi búzánál kevésbé érzékeny a hımérsékletre, ezért a McCree által megadott eredeti konstans értékeket használtuk. A nettó szerves anyag mennyiség. Meghatározva a dekádonkénti nettó szerves anyag gyarapodást a (4.2.22) egyenlet segítségével, s elvégezve a dekádonkénti összegezést a (4.2.21) egyenlet szerint a mért és a tényleges adatok a következõképpen alakultak: 2 Év Mért Számított Eltérés 1982/ / / A modellel számított érték és a mért érték közötti különbség még a legnagyobb eltérést mutató 1982/83-as évben is 200 g/m 2 alatt maradt. A másik két évben pedig a 100 g/m 2 értéket sem érte el. Ha az eltérést a mért termés százalékában fejezzük ki, akkor a becslési hiba 1982/83-ra 13%, 1983/84-re 2% és 1984/85-re 5%. A terméselırejelzési modellekben a 15 % alatti becslési hibát megfelelõnek, a 10 % alattit jónak, az 5 % alattit pedig nagyon jónak tartják. A dinamikus szimulációs modelleket azonban termésbecslésre nem szokták használni, csak elméleti jellegő vizsgálatokra, elsısorban a meteorológiai tényezık idıbeli hatásának elemzésére. Az ilyen vizsgálatok lehetıséget adnak az éghajlati változékonyság, egy esetleges éghajlatváltozás lehetséges hatásainak feltárására, s így a lehetséges alkalmazkodási módok közül a legmegfelelõbb kiválasztására is. A nagyobb térségek adataira alapozott és nagyobb idıegységet (általában dekádot) átfogó dinamikus szimulációs modellek azonban termésbecslési célokra is kifejleszthetık. 209

212 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK A meteorológiai dekádadatokra épülı dinamikus szimulációs ıszi búza modell jó egyezést mutat a 3 éves szántóföldi kisérlet adataival, ezért alkalmas arra, hogy segítségével a meteorológiai viszonyok és az ıszi búza biológiai jellemzıi (levélfelület, biomassza) közötti kapcsolatot sokoldalúan elemezzük, beleértve várható meteorológiai tényezı ingadozások vagy változások hatásainak alakulását is. Ezenkívül az egyes meteorológiai tényezıkre vonatkozó eredmények lehetıvé teszik mérésekkel megalapozott indexértékek kidolgozását, s ezzel a statisztikai modellekben komplex váltotozók alkalmazását. Az éghajlati változékonyság és a terméshozamok Az utóbbi években megnövekedett az éghajlat-növény kapcsolatok vizsgálatának jelentısége, mégpedig két okból. Az egyik az emberiség létszámának fokozatos növekedése, amely mivel a termıterületek nagysága már alig növelhetı azt igényli, hogy a meglévı termıterületeken termeljünk többet, mivel a megnövekedett létszámú emberiségnek nagyobb mennyiségő élelemre van szüksége. Ez pedig csak úgy lehetséges, ha olyan intenzív fajtákat nemesítenek ki, amelyek jól alkalmazkodnak a környezeti viszonyokhoz, mindenekelıtt a leggyorsabban változó meteorológiai viszonyokhoz. A másik ok, hogy a légkör egyre növekvı szén-dioxid tartalma miatt megnövekedett üvegházhatás esetleg egy éghajlatváltozás elindítója lehet, ami az élelmiszertermelésben ott is gondot fog okozni, ahol ma többlettermelés van. Lehetséges ugyanis, hogy termesztés súlypontját más területekre kell áthelyezni vagy más fajták, esetleg más növények termesztésére kell áttérni. E feladatok megoldásához pedig szükséges az éghajlat-növény kapcsolat, azon belül is az éghajlat-termés kapcsolat sajátosságainak minél mélyebb ismerete. Az éghajlat-termés kapcsolatok modellezése már régóta folyik (Sakamoto 1981, Baier 1983, Tooming 1984), s különféle modelleket dolgoztak ki, amelyeknek segítségével áttekintést kaphatunk az éghajlat-termés kapcsolat alapvetı összefüggéseirıl. Ezek a modellek vagy a párhuzamosan győjtött meteorológiai és terméshozam-adatsorok statisztikai elemzésére épülnek, vagy az egyes években a vetéstıl az érésig tartó szerves anyag gyarapodást vizsgálják a meteorológiai tényezık függvényében, vagy az elıbbi két módszer valamilyen kombinációjaként mőködnek (Ritchie és Alagarswamy 2002). Hazánkban korábban Berényi (1931, 1942, 1945, 1956), Kerék (1937), Ötvös (1941) és Pintér (1955) foglalkozott az éghajlat-termés kapcsolat vizsgálatával. Az elmúlt évtizedekben a Földmővelésügyi Minisztérium és a Kompolti Kutatóintézet koordinálásával folytak ilyen jellegő vizsgálatok (Varga-Haszonits 1979, 1986, 1992, Szalay és Varga-Haszonits 1980). A terméshozamok agroklimatológiai elemzése. Ha egy olyan derékszögő koordinátarendszerben ábrázoljuk az évenkénti termésadatokat ( ábra), ahol a vízszintes tengelyen az évek, a függıleges tengelyen pedig a terméshozamok vannak feltüntetve, akkor egy olyan "pontfelhı" tárul a szemünk elé, ahol a pontoknak határozott "vonulási iránya" van és a hozamok meghatározott intervallumon belül évrıl-évre változnak. Mivel az adatok a KSH által megadott terméshozamok megyei termésátlagaira vagy belılük képzett országos átlagokra vonatkoznak, nyilvánvalóan 210

213 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK a pontfelhı vonulási irányát azok a tényezık határozzák meg, amelyek alapvetıek a terméshozamok alakulása szempontjából. Ezek a fajta, a tápanyagellátás, a növényvédelem. Az évrıl-évre történı változásokat pedig olyan tényezık idézik elı, amelyek egyik évrıl a másikra maguk is jelentısen változnak. Ilyenek a meteorológiai tényezık. Az agrotechnikai és meteorológiai tényezık szétválasztása. Ennek alapján feltételezzük, hogy a terméshozam két lényeges összetevıbıl áll. Az egyik összetevıt, amelyet az agrotechnikai hatás eredményének tulajdonítunk, a termesztett fajta, az alkalmazott táperı-utánpótlás és a növényvédelem együttesen alakítja ki adott éghajlati viszonyok között. Ez adja meg az évrıl-évre folytonosan változó termésmennyiség idıbeli alakulásának tendenciáját (4.2.7.ábra). Így ezt az összetevıt matematikailag a trendfüggvény segítségével határozzuk meg. A másik összetevı pedig a meteorológiai tényezık hatásának eredménye. Ez mutatja a terméshozamok évrıl-évre történı ingadozásait, amelyet a trendtıl vett eltéréssel vagy pedig a tényleges terméshozam és a trendérték hányadosával, a trendaránnyal szoktak numerikusan jellemezni. İszi búza országos átlag Terméshozam (kg/ha) Évek ábra. Az ıszi búza terméshozamának országos átlagai a 20. században A ábrán azt láthatjuk, hogy a terméshozamok a század elejétıl az 1950-es évek végéig lényegében egy viszonylag szők intervallumon belül egy meghatározott érték körül ingadoztak. Az 1960-as évek elejétıl azonban az új intenzív fajták, valamint a korszerőbb trágyázási és növényvédelmi eljárások bevezetésével a hozamok fokozatosan emelkedtek egészen az 1980-as évek végéig, amikor az agrotechnikai szint elsısorban a kevésbé költséges trágyázási és növényvédelmi módszerek alkalmazásának újbóli elterjedése miatt visszaesett. E változó agrotechnikai színvonalat trendfüggvényekkel viszonylag jól megközelíthetıen 211

214 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK leírhatjuk. Az ábrán lévı ponthalmazt harmad- vagy negyedfokú polinommal tudjuk jól közelíteni. A különbözı trendfüggvények azonban különbözı szorosságú megközelítést jelentenek. Láthatjuk azt is, hogy a 20. század elsı felében a köztermesztésben hosszú idın keresztül alkalmazott azonos fajták terméshozamai évrıl-évre egy adott terméshozam érték körül ingadoztak. Az új fajták, a hatékony mőtrágyák és a korszerő növényvédelem bevezetése és fokozatos javítása adott éghajlati viszony mellett is lehetıvé tette a terméshozamok fokozatos növekedését. Látható azonban az is, hogy a növekvı terméshozamokkal megnövekedett az évenkénti termésingadozás is. A termésstabilitás. Vizsgáljuk meg részletesebben a 20. század második felének változó termésingadozásait. Ha a legnagyobb pozitív irányú ( ábra: felsı szaggatott vonal) és a legnagyobb negatív irányú ( ábra: alsó szaggatott vonal) ingadozások értékeit egy vonallal összekötjük, akkor megkapjuk azt az intervallumot, amelyen belül a terméshozamok adott agrotechnikai szint (fajta, táperı-utánpótlás, növényvédelem) és adott éghajlati viszonyok között ingadoznak. Ez adja tehát a termésstabilitás intervallumát. İszi búza terméshozamok országos átlagai Terméshozam (kg/ha) Évek ábra. A terméshozamok országos átlagainak évi ingadozásai Mivel az agrotechnikai szintnek megfelelı tredértékek közüli ingadozásokat az évrıl-évre jelentısen változó meteorológiai viszonyok okozzák, a termésstabilitás alapvetıen a meteorológiai tényezık függvénye. Ebbıl következik, hogy az intenzív fajták magas hozamai mellett a meteorológiai tényezık erısebb termésingadozásokat alakítanak ki. A ábra és a ábra alapján megállapíthatjuk, hogy az intenzív fajták általában érzékenyebbek a meteorológiai viszonyokra és ez elsısorban az évrıl-évre bekövetkezı termésingadozások nagyságában nyilvánul meg. Minél nagyobb a termésingadozás intervalluma, annál kisebb a termésstabilitás és megfordítva, minél 212

215 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK kisebb az termésingadozás intervalluma, annál nagyobb a termésstabilitás. Egy esetleges éghajlatváltozáskor tehát azt várhatjuk, hogy ha megnövekszik a meteorológiai elemek évenkénti ingadozása, akkor várhatóan a terméstabilitás csökkenni fog. Ha viszont a középértékek megváltozása során az évenkénti ingadozás mértéke nem változik lényegesen, akkor a termésstabilitás is változatlan marad. A meteorológiai hatások elemzése. Változatlan éghajlati viszonyok mellett azt várjuk, hogy hasonló erısségő meteorológiai hatások hasonló nagyságú termésingadozásokat váltanak ki. Ha ez igaz, akkor additív jellegő hatásokról beszélhetünk, mivel a meteorológiai hatások az agrotechnikai hatásokat egy meghatározott mennyiséggel növelik vagy csökkentik, ezért a meteorológiai hatásokat a trendtıl vett eltérésekkel (trendanomáliákkal) adjuk meg. Láttuk azonban a ábrán, hogy bár éghajlatunk nem változott, a termésingadozások megnövekedtek. Ilyen esetben a meteorológiai hatások az agrotechnikai hatások valamilyen arányában növelik vagy csökkentik a hozamokat, ezért a meteorológiai hatásokat a tényleges termés és a trendérték arányával (trendaránnyal) fejezzük ki. Hazánkban a ábra tanúsága szerint tehát a trendarányokkal célszerő jellemezni a meteorológiai hatásokat. A meteorológiai hatások tehát a t-edik évben a következı összefüggés alapján határozhatók meg: M(t) Y(t) = = f (m1, m 2,...m k ) (4.2.35) Y (t) TR ahol M(t) a meteorológiai hatás, Y(t) a tényleges terméshozam, Y TR (t) a terméshozam trendértéke, az m 1, m 2,,m k pedig a meteorológiai hatótényezık. Az összefüggésbıl az Y(t) mért vagy becsült érték, amely rendszerint rendelkezésre áll, az Y TR (t) kiszámítható, ezért csupán a meteorológiai tényezık értékét kell megadni. Mivel a meteorológiai elemek értékeit folyamatosan mérik az ország több helyén, ezért csupán azt kell megmondanunk, hogy mely elem, mely idıszakra vonatkozó értékeirıl van szó. Tudjuk azt, hogy a zöld növények, köztük a kukorica számára mindenekelıtt napsugárzásra van szükség, mert ez szolgáltatja a fotoszintézishez szükséges energiát. A víz is nélkülözhetetlen a fotoszintézishez, emellett benne feloldódva kerülnek a tápanyagok is a talajból a növényekbe. A növényekben lejátszódó biokémiai reakciók sebessége pedig a hımérséklet függvénye. Ily módon három meteorológiai elem: a fotoszintetikusan aktív sugárzás, a hımérséklet és a nedvesség alapvetı fontosságú a növények számára. A meteorológiai elemek termésre gyakorolt hatását a kukorica közötti havi adatain vizsgáltuk meg. A termikus elemek közül a hımérsékletet, a hidrikus elemek közül pedig a nedvességi indexet (NI) választottuk. Ez utóbbit a következı összefüggés alapján határoztuk meg: P NI = (4.2.36) E 0 213

216 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK ahol a P a havi csapadékösszeg, E 0 pedig a párologtatóképesség (potenciális párolgás) havi összege. A hányados értéke akkor lesz 1, ha a P = E 0. Ha P > E 0, akkor több csapadék esett, mint amennyit a levegı képes lett volna elpárologtatni, tehát a talaj nedvességtartalma növekedett. Ha P < E 0, akkor kevesebb csapadék hullott, mint amennyit a levegı képes volt elpárologtatni, tehát a talaj nedvességtartalma csökkent. Az elemzéseket a kukorica megyei termésátlagai és az adott megye reprezentatívnak tekintett meteorológiai állomásán meghatározott havi középhımérsékletek, valamint a havi nedvességi indexek közötti adatai alapján végeztük el. A hımérsékleti hatás. A havi középhımérsékletekre kapott eredményeket a táblázat tartalmazza táblázat. A kukorica terméshozama és a havi középhımérsékletek közötti kapcsolat regressziós koefficiensei Az r korrelációshányados értékei Állomás Gyır 0,25 0,17 0,23 0,04 0,49 0,17 0,25 Szombathely 0,20 0,18 0,20 0,16 0,52 0,10 0,30 Zalaegerszeg 0,21 0,29 0,17 0,21 0,46 0,07 0,27 Kaposvár 0,31 0,31 0,29 0,16 0,44 0,31 0,11 Pápa 0,33 0,25 0,25 0,03 0,49 0,12 0,17 Tatabánya 0,31 0,20 0,18 0,18 0,43 0,18 0,09 Martonvásár 0,34 0,41 0,26 0,30 0,40 0,31 0,14 Iregszemcse 0,31 0,30 0,21 0,03 0,43 0,28 0,10 Pécs 0,37 0,24 0,23 0,23 0,43 0,11 0,16 Kecskemét 0,22 0,30 0,13 0,13 0,42 0,27 0,06 Budapest 0,34 0,29 0,08 0,15 0,45 0,22 0,16 Szolnok 0,26 0,32 0,15 0,28 0,40 0,07 0,07 Szeged 0,30 0,32 0,15 0,31 0,45 0,23 0,05 Békéscsaba 0,20 0,17 0,14 0,24 0,55 0,12 0,03 Debrecen 0,30 0,32 0,15 0,31 0,45 0,23 0,05 Nyíregyháza 0,14 0,08 0,10 0,13 0,48 0,34 0,13 Miskolc 0,25 0,18 0,14 0,20 0,47 0,19 0,10 Kompolt 0,10 0,17 0,23 0,14 0,43 0,19 0,08 Balassagyarmat 0,14 0,14 0,10 0,27 0,45 0,03 0,02 Eszerint hazánkban augusztus hónapra adódtak mindenütt a legmagasabb korrelációs hányadosok, azaz augusztus hónap középhımérsékletei vannak a legjelentısebb hatással a kukorica terméshozamának alakulására. Ez a virágzást követı idıszak, a termésképzıdés kezdete. A hatás az egész ország területén egységesen felismerhetı. A vegetációs periódus havi középhımérsékletei közül a Dunántúl középsı és déli részén az áprilisi középhımérséklet, az ország középsı részén pedig a májusi középhımérséklet mutat még több helyen is szignifikáns hatást. Ez a két hónap 214

217 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK tulajdonképpen a vetést megelızı rövid idıszakot, a vetés-kelés idıszakot és közvetlen a kelés utáni rövid idıszakot foglalja magában. Június és július hónapokban sehol nincs szorosabb kapcsolat a havi középhımérséklet és a kukorica terméshozama között. Szemmel láthatóan az augusztus kiemelt szerepet játszik. A két ıszi hónap jelentısége ismét kisebb, csak szeptemberben van három helyen 0,30 feletti korrelációs hányados. A melegedı éghajlat tehát abban az esetben fejt ki jelentısebb hatást a kukorica terméshozamaira, ha a melegedés elsısorban augusztusra lesz jellemzı. Ekkor a hatás az ország egész területén megfigyelhetı lenne. A hatás formáját reprezentáló görbét Békéscsaba adatai alapján szerkesztett grafikonon mutatjuk be. A ábrán láthatjuk Békéscsaba augusztus havi középhımérsékletei és a terméshozam közötti kapcsolatot. Ezt a kapcsolatot azért Békéscsaba adatain mutatjuk be, mert ott kaptuk a legnagyobb korrelációs hányadost, s mivel a déli legmelegebb területeinken fekszik, s várhatóan a felmelegedés hatása is ott jelentkezik markánsabban. Jelenlegi éghajlati viszonyok között a 19 és 22 fok közötti augusztusi havi középhımérsékletek esetén a kukorica terméshozamai kedvezıen alakulnak (az 1 feletti trendarány az agrotechnikai szintnek megfelelı értéknél magasabb terméshozamokat jelent). Amennyiben az augusztusi középérték 19 fok alatt marad, akkor a terméshozamok csökkenni kezdenek, 18 fok körül már mintegy 10%, 17 fok körül pedig már 20% körüli lesz a terméscsökkenés. A melegedés hatására még erıteljesebb csökkenés várható. Látható az ábrán, hogy 22 foknál magasabb hımérsékletek esetén meredekebb a görbe esése, s 25 fokos havi középérték mellett a terméshozam a felére csökkenhet. Békéscsaba Trendarány 1,60 1,50 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0 21,0 22,0 23,0 24,0 25,0 26,0 Augusztusi középhımérséklet ábra. Az augusztusi középhımérsékletek és a kukorica terméshozama közötti összefüggés 215

218 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK A hımérsékletváltozásnál természetesen azt is figyelembe kell venni, hogy a hımérséklet változásával más tényezık is megváltoznak, s végül a terméshozamok alakulásában a meteorológiai tényezık komplex hatása érvényesül táblázat. A havi nedvességi indexek és a kukorica terméshozamai közötti összefüggések korrelációs hányadosai Az r korrelációshányados értékei Állomás Gyır 0,05 0,12 0,36 0,44 0,39 0,34 0,13 Szombathely 0,22 0,21 0,15 0,41 0,54 0,11 0,22 Zalaegerszeg 0,25 0,25 0,18 0,18 0,51 0,05 0,15 Kaposvár 0,40 0,35 0,21 0,51 0,21 0,14 0,08 Pápa 0,43 0,21 0,18 0,44 0,37 0,23 0,22 Tatabánya 0,18 0,25 0,31 0,35 0,45 0,06 0,26 Martonvásár 0,14 0,31 0,27 0,37 0,38 0,30 0,21 Iregszemcse 0,32 0,14 0,27 0,34 0,48 0,32 0,17 Pécs 0,29 0,23 0,22 0,46 0,32 0,21 0,16 Kecskemét 0,27 0,45 0,26 0,44 0,44 0,27 0,25 Budapest 0,15 0,35 0,38 0,42 0,42 0,24 0,33 Szolnok 0,27 0,34 0,28 0,48 0,28 0,27 0,13 Szeged 0,36 0,33 0,16 0,53 0,44 0,33 0,14 Békéscsaba 0,36 0,15 0,11 0,37 0,18 0,41 0,21 Debrecen 0,07 0,18 0,14 0,36 0,39 0,29 0,10 Nyíregyháza 0,03 0,11 0,21 0,42 0,39 0,20 0,22 Miskolc 0,11 0,21 0,22 0,28 0,37 0,10 0,17 Kompolt 0,20 0,10 0,32 0,40 0,33 0,22 0,13 Balassagyarmat 0,11 0,33 0,30 0,31 0,59 0,06 0,24 A nedvességi hatás. A nedvességi index-szel kifejezett nedvességi hatás szempontjából nem lehet az egész országra vonatkozóan egységesen egyetlen hónapot kiemelni. Amint a táblázatban láthatjuk, júliusban Zala és Borsod- Abaúj-Zemplén megye kivételével minden megyében 5 %-os szinten szignifikáns a kapcsolat. Augusztusban szintén erıs a nedvességi hatás. Ekkor csak Somogy, Jász- Nagykun-Szolnok és Békés megyében nem találtunk szignifikáns kapcsolatot. A nedvességi hatás tehát a virágzást megelızı rövid idıszakban, az egész virágzás folyamán és az azt követı idıszakban, a termésképzıdés kezdetén érvényesül a legerıteljesebben. A nedvességi index és a terméshozam közötti összefüggés görbéjének alakulását Szeged júliusi adatai alapján mutatjuk be. Szegedet azért választottuk, mert ott magas az összefüggés korrelációs hányadosa és Szeged az ország középsı déli száraz területén fekszik. Látható a ábrán, hogy 0,30-nál magasabb nedvességi index esetén a kukorica terméshozamai meghaladják az agrotechnikai szintnek megfelelı értéket, s fokozatosan emelkednek egészen a 0,80-as nedvességi index értékig. A magasabb nedvességi index értékek már nincsenek jelentıs hatással a hozamokra. A 0,30-nál alacsonyabb nedvességi index értékek esetén a kukorica terméshozama fokozatosan csökken. 216

219 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK Szeged Trendarány 1,60 1,50 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 Júliusi nedvességi index ábra. A júliusi nedvességi index és a kukorica terméshozama közötti összefüggés Egy melegedési folyamat esetén a levegı párologtatóképessége nıne, ami a egyenlet szerint a nedvességi index csökkenését jelentené, vagyis a felmelegedés mértékétıl függıen különbözı mértékő terméscsökkenést eredményezne. Irodalom Baier, W. (1983): Agroclimatic modelling: an overview. In: Agroclimatic Information for Development, ed. D.F. Cusack, Westview Press, Boulder, oldal. Berényi D. (1931): Az idıjárási elemek és a mezıgazdasági növények terméseredménye közötti összefüggést kutató módszerek. Debreceni Szemle, 44. évf., 4. szám, oldal. Berényi D. (1942): A burgonya termelése és összefüggése az idıjárással. Alföldi Magvetı, Debrecen. Berényi D. (1945): A kukorica termelése és összefüggése az idıjárással. Alföldi Magvetı, Debrecen. Berényi D. (1956): A cukorrépa termésátlaga és az idıjárási elemek közötti összefüggés. KLTE Közleményei, 12. szám, Debrecen. Burt, J.E., Hayes, J.T., O'Rourke, P.A., Terjung, W.H., Todhunter, P.E. (1981): A parametric crop water use model. Water Resources Research, 17, oldal. 217

220 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK Charles-Edwards, D.A., Doley, D., Rimmington, G.M. (1986): Modelling plant growth and development. Academic Press, Sydney. Curry, R.B. (1971): Dynamic simulation of plant growth - Part I. Development of a model. Transactions of the ASAE, oldal. Davidson, I.L., Philipp, I.R. (1958): Climatology and microclimatology. UNESCO, Geneva. Hanks,R.J. (1974): Model for predicting plant yield as influenced by water use. Agronomy Journal, 66, oldal. Hodges, T., Kanemasu, E.T. (1977): Modelling daily dry matter production of winter wheat. Agronomy Journal, 69, oldal. Horie, T. (1977): Simulation of sunflower growth. Bull. Nat, Inst. of Agric. Science, Serie A, 24, oldal. Hubbard, G.K., Hanks, R.J. (1983): Climate model for winter wheat yield simulation. Journal of Climate and Applied Meteorology, 22, oldal. Jones, H.G. (1983): Plants and microclimate. A quantitative approach to environmental plant physiology. Cambridge University Press, Cambridge. Kerék J. (1937): Az idıjárás befolyása az Alföldön a termés mennyiségére és minıségére. Budapest. van Keulen, H. (1981): Principles of crop growth and production. In: Proc. Symposia IX. Internat. Congr. Plant Protection., Mineapolis, oldal. Mándy Gy. (1960): Adatok a magyar búzák ökológijához I. Agrobotanika, II. kötet, oldal. McCree, K.J. (1970): An equation for the rate of respiration of white clover plants grown under controlled conditions. In: Prediction and Measurement of Photosynthetic Productivity. PUDOC, Wageningen. Monteith, J.L (1981): Climatic variation and the growth of crops. Quarterly Journal of Royal Met. Society, 107, No. 454, oldal. Ötvös J. (1941): A cukorrépatermelés éghajlati feltételei. KLTE Meteorológiai Intézetének Közleményei, Debrecen. Pintér L. (1955): Az ıszi búza termésátlagának összefüggése a fıbb meteorológiai tényezıkkel. Idıjárás, 59. évf., 4. szám, oldal. Polevoj, A.N. (1983): Tyeorija i raszcsot progyuktyivnosztyi szelszkohozjajsztvennih kultur. Gidrometeoizdat, Leningrád. Rickman, R.W., Ramig, R.E., Allmaras, R.R. (1975): Modeling dry matter accumulation in dryland winter wheat. Agronomy Journal, 67, oldal. Ritchie, J.T., Alagarswamy, G. (2002): Overview of Crop Models for Assessment of Crop Production. In: Effects of Climate Change and Variability on Agricultural Production Systems, ed. by O.C. Doering, J.C. Randolph, J. Southworth, R.A. Pfeifer, Kluwer Academic Publishers, Boston, oldal. Robertson, G.W. (1968): A biometeorological time scale for cereal crop involving day and night temperature and photoperiod. International Journal of Biometeorology, 12, No. 3, oldal. Robertson, G.W. (1983): Weather-based mathematical models for estimating development and ripening of crops. WMO Technical Notes, No. 180, Geneva. 218

221 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYI ÉLETFOLYAMATOK Rosenberg, N.J., Blad, B.B., Verma, S.B. (1983): Microclimate. The Biological Environment. John Wiley and Sons, New York. Sabanov, V.V. (1973): Bioklimatyicseszkije obosznovanyije melioracij. Gidrometeoizdat, Leningrád. Sakamoto, C.M. (1981): The Technology of Crop-Weather Modelling. Food Climate Interaction, oldal. Seveluha, V.Sz. (1985): A mezıgazdasági növények növekedésének szakaszossága és a szabályozás lehetıségei. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Sirotenko, O.D. (1983): Development and application of dynamic simulation models in agrometeorology. CAgM Report No. 13, Geneva. Szakály J. (1963): A hazai ıszi búzafajták fenológiai jelenségei. Beszámolók az 1962-ben végzett tudományos kutatásokról, OMI kiadványai, Budapest, oldal. Szalay Gy., Varga-Haszonits Z. (1980): Az ıszi búza termésátlagának elırejelzése csapadék- és hımérséklet-adatok alapján. Növénytermelés, Tom 29, No. 1, oldal. Tooming, H.G. (1984): Ekologicseszkij principi makszimalnoj progyuktyivnosztyi poszevov. Gidrometeoizdat, Leningrád. Varga-Haszonits Z. (1972): Agroklimatológiai modell az ıszi búza fenofázisainak meteorológiai jellemzésére. Kandidátusi értekezés, Budapest. Varga-Haszonits Z. (1979): Az ıszi búza területi termésátlagának elırejelzése metorológiai paraméterek alapján. Idıjárás, Idıjárás, 83, No. 6, oldal. Varga-Haszonits Z. (1986): A multiplikatív idıjárás-termés modellek elvimódszertani alapjai. Beszámolók az 1983-ban végzett tudományos kutatásokról. Országos Meteorológiai Szolgálat, Budapest, oldal. Varga-Haszonits Z. (1987a): A meteorológiai tényezık hatása az ıszi búza levélfelülétének, magasságának és szerves anyag tartalmának növekedésére. Beszámolók az 1987-ben végzett tudományos kuatásokról, OMSz, Budapest. Varga-Haszonits Z. (1987b): Az idıjárás-növény modellek elvi-módszertani kérdései. Idıjárás, 91, old. Varga-Haszonits Z. (1992): Komplex agroklimatológiai modell az ıszi búza produktivitásának jellemzésére. Akadémiai doktori értekezés, Budapest, 96 oldal. Wareing, P.F., Phillips, I.D.J. (1982): Növényi növekedésélettan. Natura, Budapest. Went, F.W. (1957): The experimental control of plant growth. The Ronald Press Company, New York. de Wit, C.T. (1958): Transpiration and crop yield. Verslagen van Landbouwkundige, Wageningen. 219

222 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA 4.3 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA A mezıgazdasági termelés szempontjából különösen fontos szerepet játszik két emberi tevékenység, az egyik a talaj mővelése, a másik a tápanyag visszajuttatása a talajba. Mindkét tevékenységre hatással vannak a meteorológiai viszonyok is. Hatékony alkalmazásuk ezért csak a meteorológiai viszonyok figyelembe vételével lehetséges. Ez a két tevékenység a talajviszonyokra gyakorol befolyást annak érdekében, hogy kedvezıbb feltételeket teremtsen a növényi élet számára. Egy másik fontos emberi tevékenység az, amely a növényeknek a kártevıktıl és kórokozóktól való védelmét jelenti. Ezzel a tevékenységével az ember a már vegetáló növényzetet védi a károsodástól vagy a teljes pusztulástól. Az éghajlat és a talajmővelés A mezıgazdasági termelés során szükség van arra, hogy beavatkozzunk a talajviszonyokba. Ennek több oka is lehet. A legfontosabb, hogy a növények számára megfelelı talajszerkezetet biztosítsunk, hogy a talajból felvett és felhasznált tápanyagokat pótoljuk és hogy ha arra lehetıség van akkor a talajból hiányzó vizet is pótoljuk. A talajmővelés elsıdleges célja, hogy a termesztett növények számára kedvezı talajszerkezetet biztosítsunk. A talajmővelés lényegét tekintve fizikai beavatkozás a talaj természetes állapotába. Két módja használatos: a lazítás és a tömörítés. A lazítás egyenetlenné teszi a talajfelszínt, amely ennek megfelelıen több sugárzást nyel el. Ha a felsı talajrétegek nedvesek, akkor az elnyelt hıenergia párologtatásra fordítódik, ezért s mert a lazítás következtében felsı néhány centiméteres réteg levegısebbé is válik gyorsan kiszárad, ezt követıen pedig erısebben felmelegszik, mint a természetes állapotban maradt talajok. Ha pedig a felsı rétegek szárazak voltak, akkor az erısebb felmelegedés közvetlenül a lazítás után már megmutatkozik. Ez különösen tavasszal kedvezı, a magok csirázása szempontjából. A lazítás mint erre már rámutattunk a talajt levegısebbé teszi, ezért a hıvezetı képesség romlik, s az alsóbb talajrétegek hővösebbek maradnak, mint amilyenek lazítás nélkül lennének. A rosszabb hıvezetés miatt a lazított talaj mélyebben fekvı rétegei a besugárzás idıszakában (a nappali órákban) kevesebb hıt kapnak, a kisugárzási idıszakban (az éjszakai órákban) pedig kevesebb hıt adnak le. Így a lazított talajok alsóbb réteigen kisebb a napi hıingás. Ugyanakkor a lazítás következtében megszakad az a kapilláris hálózat, amelyen keresztül az alsóbb rétegek nedvességtartalma képes volt elpárologni. Ezért az alsóbb rétegek nemcsak hővösebbek, hanem nedvesebbek is, mint természtes környezetük. A talaj nagyobb levegıtartalma kedvez a mikroorganizmusok mőködésének, ami a szerves anyagok lebontását, a humuszanyagok képzıdését és a légköri nitrogén megkötését segíti elı. 220

223 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA Az idı múlásával a talaj ülepedésével a lazított és a természetes állapotban lévı talajok közötti különbség fokozatosan csökken. A lazított felsı réteg azonban a tenyészidıszak végére is lazább marad az alatta lévı rétegeknél. A másik szokásos talajmővelési mód a tömörítés.a tömörítés eltünteti a talaj egyenetlenségeit. A sima talajfelszín több sugárzást ver vissza. A talajból azonban kiszorul a levegı egy része, emiatt a hıvezetı képesség javul. Ennek következtében az alsóbb rétegek melegebbek, mint a lazított talajok esetében lennének ábra. A talaj nedvességtartalma, kötöttsége és A talajok mővelése mővelhetısége közötti kapcsolat (Fekete és Surányi maga is függ a talajok 1974) fiziakai tulajdonságaitól és a nedvességi viszonyaitól, amint azt a ábra mutatja (Fekete és Surányi 1974). A homok nem hozható morzsás állapotba, de ez a talaj szellızöttsége, jó vízvezetı képessége és könnyő mővelhetısége következtében nem jelent különösebb gondot. A vályogtalajok vízkapacitás feletti nedvesség esetén csak szalonnásan szánthatók, holtvíz alatti nedvesség esetén pedig a szántásuk rögös. Sem a szalonnás, sem a rögös talaj nem kedvezı a növények termesztése szempontjából. Minél agyagosabb a talaj, annál kisebb nedvességhatárok között lehet morzsásan szántani. Ráadásul a kedvezı nedvességi állapot rendszerint csak rövid ideig tart. A nedvesség növekedésével csökken a talaj szilárdsága és a megmővelhetısége egyre könnyebbé válik. A homoktalajok nedvesen kötöttebbek, az agyagtalajok kötöttsége viszont a nedvességgel csökken. A morzsás szerkezet erısen csökkenti a vonóerı szükségletet. Az agyagok erısebb átnedvesedés esetén ragadóssá válnak. Emiatt nagy lesz a talajellenállás, mert a ragadós agyag erısen visszafogja a benne haladó talajmővelı eszközt. A talajmővelés hatása a talajhımérsékletre. A talaj hımérséklete elsısorban a sugárzástól függ és mindazon tényezıktıl, amelyek a talajfelszínre érkezı sugárzásra hatással vannak. A sugárzás erısödésével a talaj hımérséklete is emelkedik, mégpedig annál gyorsabban, minél szárazabb a talaj. Magas talajnedvesség esetén ugyanis a napsugárzás energiájának jelentıs része a párolgásra fordítódik, s csak kisebb része a talaj hımérsékletének emelésére. 221

224 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA A külsı meteorológiai viszonyoktól függıen tehát különbözı lehet a talajmővelés hatása a talajok hı- és vízgazdálkodására. Elıször azt vizsgáljuk meg, hogyan alakul a különbözıképpen mővelt talajok hımérséklete száraz, meleg idıszakban. Ennek tanulmányozására tíz olyan egymás után következı csapadék nélküli napot választottunk ki, amelyen erıs felmelegedés volt tapasztalható. Az egymásutániság azért fontos, mert a besugárzás erısödésével együtt jár a talajnedvesség csökkenése is. Így a talajhımérsékletet legjobban befolyásoló két tényezı, a besugárzás és a talajnedvesség alakulása - a talajmőveléssel megváltoztatott talajfizikai tulajdonságok miatt - egyaránt kedvezı arra, hogy a különbözıképpen mővelt talajok hımérsékletei között jelentısebb eltérések keletkezzenek. A napnyugta utáni óráktól a napkelte utáni órákig, amikor a besugárzás hatása még jelentéktelen vagy egyáltalán nincsen besugárzás, csak kisugárzás, a különbözıképpen mővelt talajok hımérsékletei még száraz, meleg periódusban sem tértek el egymástól. Tehát csak a nappali idıszakban tapasztaltuk, hogy a mővelés hatására a talajhımérsékletek eltérıen alakultak. A 14 órakor mért talajhımérsékleteknek még a 10 napos középértékei is 5-6 fokos különbséget mutattak a felsı 10 cm-es talajrétegben. A felsı 2 cm-ben a gereblyézett talaj melegedett fel a legjobban, a kapált a legkevésbé ( ábra). A kapált talaj hımérséklete 5 és 10 cm-es mélységben is hővösebb maradt a gereblyézett és a hengerezett talaj hımérsékleténél. E két utóbbi mélységben azonban a hengerezett talaj melegebb a gereblyézettnél, ami megfelel a mőveléssel megváltoztatott hıvezetıképesség hatásának. A lazítás ugyanis rontja, a tömörítés pedig javítja a talaj hıvezetıképességét. Száraz, meleg idıszakban tehát a nappali, besugárzásos órákban jelentıs hımérsékleti különbségek alakulhatnak ki a különbözıképpen mővelt talajok felsı 10 cm-es rétegei között. A mélyebb rétegekben a különbség csökken, a hımérsékleti maximum pedig a késı délutáni órákra tevıdik át ábra. A különbözıképpen mővelt talajok hımérsékletenek napi menete 2 cm mélységben Hazánk éghajlati viszonyai között a mővelt talajok közötti hımérsékleti különbségek kialakulására elsısorban a június-szeptemberi idıszak alkalmas. Különösen július és augusztus hónapok teremtenek kedvezı lehetıségeket meleg és száraz jellegükkel. 222

225 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA Vizsgáljunk meg ezután egy nedves, hıvös idıszakot. Erre a célra 10 olyan napot választottunk ki, amelyen a napsütéses órák száma a 14 órai megfigyelési idıpontig nem haladta meg a hármat, illetve ha meghaladta, akkor elızıleg 15 mm-nél nagyobb mennyiségő csapadék hullott. Ezen idıszak 14 órai talajhımérsékleti középértékei a felsı 10 cm-es talajrétegekben 1 foknál kevesebbel térnek el egymástól. A mélyebb rétegekben az eltérés csak néhány tized fokot tett ki. Borult, csapadékos idıben tehát az eltérı módon mővelt talajok hımérsékletei kiegyenlítıdnek, a különbségek a száraz, meleg idıszakban tapasztalt különbségekhez képest elenyészıvé váltak. Hazánk éghajlati viszonyai között ilyen jellegő idıjárásra a május vége, június eleji csapadékmaximum, valamint az ıszi másodmaximum idején lehet elsısorban számítani. Egyes években természetesen más idıszakokban is elıfordulhat hosszabb ideig tartó hővös, csapadékos idıjárás. A száraz és meleg, valamint a nedves és hővös idıszakok között kétféle átmeneti idıszakot lehet megkülönböztetni. (1) A száraz és meleg idıszakból a nedves és hővös idıszakba való átmenet. Ez esetben általában gyors átmenetrıl beszélhetünk. A lehulló csapadékvíz a talajhımérsékletnél rendszerint hővösebb, ezért a megnövekedett talajnedvesség igyekszik kiegyenlíteni a hımérsékleti különbségeket. A besugárzást korlátozó borultság is ezt a folyamatot erısíti. Így szinte a csapadékhullással egyidıben - különösen nagyobb csapadékmennyiség esetén - számolni kell a különbözıképpen mővelt talajok felsı rétegeiben a közel azonos hımérsékletek kialakulásával. (2) A nedves és hővös idıszakból a száraz és meleg idıszakba való átmenet. Ez rendszerint lassú folyamat. Kezdetén a nedves és hővös idıszakra jellemzı viszonyok uralkodnak, majd - a besugárzás erısödésével és a párolgás növekedésével csökkenı talajnedvességi viszonyok mellett - fokozatosan kialakulnak a száraz és meleg idıszakra jellemzı, mıvelési módonként eltérı talajhımérsékletek. A két átmeneti idıszak az év bármely részében elıfordulhat. Éghajlati szempontból azonban az elsıként említett idıszakkal fıleg októberben, a másodikkal júniusban kell számolni. A talajmővelés hatása a talajnedvességre. A talajnedvesség-mérések nem naponta, hanem ennél ritkábban történtek az említett kísérletek során, ezért a talajmővelés talajnedvességre gyakorolt hatásának a vizsgálatánál nem tudjuk követni a száraz és meleg, valamint a nedves és hővös idıszakokra történı felosztást. Ezért a két idıszakra vonatkozóan egy-egy esetet fogunk elemezni. A száraz és meleg idıszakban a felsı 20 cm-es kapált és gereblyézett talaj volt a legnedvesebb. Ez a különbség a hengerezett talaj nedvességtartalmához képest, száraz talajsúlyszázalékban kifejezve, 1-2 %-ot tesz ki, ami nem tekinthetı szignifikánsnak. Ebben az idıszakban a talajból történı párolgás dominál, a különbözıképpen mővelt talajok nedvességtartalmában azonban kimutatható különbségeket nem tudott létrehozni. A nedves és hővös idıszak jellemzésére olyan adatokat vizsgáltunk, amikor a mérést megelızı két napon 20 mm-t meghaladó csapadék hullott. Ekkor a 223

226 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA talajmővelés csapadékmegfogó hatása mutatható ki. A kapált talaj nedvességmegfogó hatása a felsı 5 és 50 cm közötti rétegben a legszembetőnıbb. A legnagyobb különbség a gereblyézett és hengerezett talaj 30 cm-es szintben mért nedvességtartalma között mutatkozott. Itt a különbség meghaladta az 5 száraz talajsúlyszázalékot. Jelentıs különbségnek azonban ez sem tekinthetı. A talajmővelés célja, hogy a mővelés következtében a talaj a csapadékból származó vizet kellı mennyiségben a gyökérzónába vezesse és ott megırizze. Ennek a szerepe különösen a tavasztól ıszig terjedı idıszakban jelentıs (Szász 1997), amikor a gazdasági növények többsége vegetatív tevékenységet folytat. Az ıszi idıszakban, amikor a csökkenı hımérséklet hatására a párolgás is csökken, s különösen az ıszi másodlagos csapadékmaximum után elkezdıdik a talajok vízzel való feltöltıdése. Az ıszi talajmővelés egyik célja, hogy a gyökérzónában megfelelı mennyiségő víz halmozódjon fel. Az éghajlat és a mőtrágyázás A mőtrágyázás hatékonyságát a növények belsı tulajdonságai és a környezeti viszonyok együttese befolyásolja. Legfontosabbak közülük a termesztett növények biológiai sajátosságai, a talajviszonyok, az alkalmazott agrotechnikai és a meteorológiai viszonyok. Ez utóbbiak gyakran döntı jelentıségıek lehetnek, elsısorban az idıbeli változékonyságuk miatt. A növényproduktivitás a fotoszintézis és az ásványi tápanyagok függvénye. A meteorológiai tényezık mind a fotoszintézis intenzitására, mind pedig a talajban hozzáférhetı tápanyagok mennyiségére és a növények által történı felvételére hatással vannak. A sugárzás, a hımérséklet és a nedvesség a három legfontosabb tényezı, amely a növények tápanyagellátottságát befolyásolja. A sugárzás a tápanyagfelvételre nemcsak a fotoszintézisen keresztül hat, hanem a transzspiráción keresztül is. A transzspirációt, amely a tápanyagok szállításában alapvetı szerepet játszik, azonban nemcsak a sugárzás, hanem a hımérséklet, valamint a lég- és talajnedvesség is befolyásolják. A hımérsékleti viszonyok meghatározzák a talajban mozgó tápanyagok felhalmozódását. A hımérséklet hatással van a vízmozgás sebességére, a sóoldatok mozgásának sebességére és a tápanyagoknak a talajból a növényekbe juttatására is. Az ıszi gabonák tavaszi vegetációja 3-4 fokos napi középhımérsékletek mellett indul meg. Ilyen hımérsékletek esetén azonban a mikrobiológiai folyamatok lassan mennek végbe, s a nitrogénfelvétel is meglehetısen lassú. Emiatt minél hosszabb tavasszal az alacsony hımérséklető idıszak, annál erısebb lehet az ıszi gabonáknál a nitrogénhiány, s annál hatékonyabb a kora tavaszi fejtrágyázás. Tavasszal ugyanis az ıszi gabonáknak felfokozott igényük van nitrogénre. A kutatási eredmények adatainak általánosítása alapján azt lehet mondani, hogy az 5 fokos tápoldathımérséklet az a határ, amely alatt a növények többségénél a gyökerek nitrogén- és foszforfelvétele gyenge, csak a káliumfelvétel jelentısebb mértékő ( ábra). Az 5 és 10 fok közötti hımérsékletek esetén valamivel növekszik a föld feletti részekbe jutatott nitrogénmennyiség, s javul a szerves vegyületek képzéséhez szükséges nitrogénfelhasználás is. 224

227 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA A 10 és a 25 fok közötti intervallumban még jobban megnövekszik a talajból történı tápanyagfelvétel. A nitrogén és foszfor felvétele szempontjából a fok az optimális. Ez közel van a gabonafélék számára a szárbainduláskalászolás szakaszban a növekedéshez optimális fokos nappali hımérsékletekhez, vagy a fokos napi középhımérsékletekhez. Az ennél magasabb hımérsékletek mellett csökken a mőtrágyázás hatékonysága. Ez különösen a nyári hónapokra jellemzı. Kedvezı talajnedvesség ábra. A hımérséklet hatása a növények kálium esetén a magasabb (K), nitrogén (N) és foszfor (P) felvételére hımérséklet sem akadályozza a tápanyag hasznosítását, vízhiány esetén azonban már nem kívánatos következményei lehetnek: felgyorsul a talaj felsı rétegeinek a kiszáradása, s emiatt nehezebbé válik a növények számára vízben oldott tápanyagok felvétele. A nedvességi viszonyok jelentısége abban áll, hogy a növények a tápanyagokat vízben oldott állapotban veszik fel, ezért a tápanyagfelvétel alapvetıen a talaj nedvességtartalmától és a transzspirációtól függ. Minél nagyobb a talaj víztartalma és minél magasabb a levegı párologtatóképessége, annál könnyebben jutnak el a ábra. A mőtrágyázás hatékonysága ( Y) és tápanyagok az asszimiláló a relatív talajnedvesség (W/W szervekhez. KAP ) A mőtrágyahasznosulás szempontjából elsısorban a talaj felsı 20 cm-es rétege (a szántott réteg) a mérvadó. Amint a ábrából látható, ha a nedvességtartalom a szántóföldi vízkapacitás 50 %-a alá csökken, a tápanyaghasznosulás igen kis mértékő. A talaj nedvességtartalmának növekedésével a tápanyaghasznosulás majdnem lineárisan növekszik a szántóföldi vízkapacitás mintegy 80 %-áig. A talajnedvesség további növekedésével a hasznosulás mértéke fokozatosan csökken. 225

228 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA A nyári hónapokban a csapadék sokszor zápor formájában hull le. Így elıfordulhat, hogy a havi csapadékmennyiség az átlagosnál magasabb, a mőtrágyahasznosulás szempontjából azonban mégsem kedvezı, mert a rövid idı alatt lehulló nagymennyiségő csapadék az elfolyás és az erıteljes párolgás következtében nem tudja tartósan átnedvesíteni a növények gyökérzónájának talajrétegeit. A mőtrágyahasznosulást a talajra történı kiszórását követı kis intenzitású és a talajba történı bemosódáshoz megfelelı mennyiségő csapadék segíti elı. Ha a talajban optimálisnak tekinthetı a talajnedvesség, akkor a területegységre kiszórt különbözı nagyságú mőtrágyamennyiség határozza meg a növények transzspirációját. Posza és Tóth (1975) vizsgálatai szerint a kukoricánál a különbözı adagú mőtrágyamennyiség miatti evapotranszspirációs eltérések csak a vízellátottság szempontjából kritikus fejlıdési fázistól, a címerhányástól jelentkeznek, amint a ábrán látható. A kukorica vízfogyasztása a vetéstıl a betakarításig közepes adagú (264 kg/ha NPK) mőtrágyamennyiséget alkalmazva 1,14-szeresére, nagy adagú (528 kg/ha NPK) mőtrágyamennyiséget alkalmazva pedig 1,22-szeresére nıtt a mőtrágyázatlanéhoz képest. Ez a jobb tápanyagellátottság követ-keztében kialakult nagyobb levélfelület (párologtató felület) következménye. A kísérlet során a közepes NPK adag optimális vízellátottság esetén 50 % ábra. A kukorica vízfogyasztásának alakulása os, a nagy adag NPK (Posza és Tóth 1975) pedig 70 %-os terméstöbbletet jelentett. A növények által elpárologtatott víz mennyisége összefüggésben van a talajból kivont tápanyagmennyiséggel, valamint a növényekben felhalmozódott szárazanyag-mennyiséggel. Az egységnyi szárazanyag létrehozásához a növény által elpárologtatott víz mennyiségét fejezi ki a transzspirációs együttható, a talaj és a növény által együttesen elpárologtatott víz mennyiségét pedig az evapotranszspirációs együttható. A vizsgálatok rámutattak arra, hogy a mőtrágyázás eredményeként létrejött nagyobb zöldtömeg arányosan több víz felvételére és elpárologtatására képes, de az egységnyi szárazanyagra jutó elpárologtatott vízmennyiség a nitrogént tartalmazó mőtrágyázás hatására csökken. 226

229 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA Tehát minél nagyobb a létrehozott szervesanyag-mennyiség, annál kisebb a transzpirációs együttható, illetve az evapotranszspirációs együttható. Az elmondottak miatt Szász (1988, 1995) felhívja a figyelmet arra is, hogy a tápanyagellátottság befolyással van a növények vízigényére. Vizsgálatai szerint a nitrogén fokozza a levélfelület, vagyis a transzspirációs felület nagyságát, s emiatt megnövekszik a növények vízfogyasztása. Az éghajlati változékonyság és az öntözés A növények számára a víz életszükséglet. A tenyészidıszak folyamán lehulló csapadékmennyiség azonban figyelembe véve az adott termıhely párolgási viszonyait az esetek jelentıs részében nem tudja biztosítani a növények számára optimális vízellátottságot. Ennek következményeként a csapadékszegény években a növények produktivitása lecsökken. Ahhoz, hogy a termésbiztonságot növelni lehessen, a lehullott csapadékmennyiségen túl pótlólagos vízmennyiséget kell a talajba juttatni. Ezt az eljárást nevezzük öntözésnek. Habár hazánk természeti adottságai viszonylag kedvezıek az öntözés nélküli biomassza-termeléshez, a talajok több mint 50 %-ában kedvezıtlen folyamatok (degradáció, tápanyaghiány, szélsıséges vízgazdálkodási helyzet stb.) rontják a vízellátást (Várallyay 2003). Öntözésre ott és akkor van szükség, ahol és amikor a növények számára a természetes csapadékellátottságból származó vízmennyiség nem elegendı a talajból felvehetı vízmennyiség kedvezı szinten tartására. A kedvezı talajnedvesség pedig a zavartalan vízfelvételhez szükséges. A szükséges vízmennyiség pedig azt a vízmennyiséget jelenti, amely abban a talajrétegben helyezkedik el, amelyikben a gyökérzöm is található és olyan formában, hogy az a növények számára felvehetı legyen. Ehhez a következı fontos mutatók ismeretére van szükség. Ismerni kell a./ azt a talajmélységet, ahol az adott növény gyökérzetének a zöme elhelyezkedik, b./ a rendelkezésre álló hasznos talajnedvességet és azt, hogy melyik az a talajnedvességérték, amely felett a növény vízellátottsága kedvezınek tekinthetı, c./ azt a vízmennyiséget, amelynek a talajba juttatásával a talaj nedvességtartalma a kedvezı szint alsó határa felett tartható. A gyökérzöm mélysége. A növények a vizet gyökereikkel veszik fel. Mindenekelıtt tehát azt a talajréteget kell ismerni, ahol az adott növény gyökérzetének zöme elhelyezkedik. Ez növényenként változó lehet ( táblázat). Ugyanakkor szem elıtt kell tartani, hogy a vetéstıl a növény teljes kifejlıdéséig a gyökérzet is folyamatosan növekszik. Egyrészt mind mélyebb talajrétegekbe hatol le, másrészt a felsı talajszintekben is egyre nagyobb kiterjedést ér el. Általában azt lehet mondani, hogy a növények többségénél a tenyészidıszak jelentıs részében a gyökérzöm a felsı 1 méteres rétegben helyezkedik el. Ezért a talaj nedvességtartalmát erre a rétegre határoztuk meg. S mivel a növények szántóföldi vízkapacitás és a holtvíztartalom közötti hasznos vízmennyiséget tudják felvenni a talaj nedvességtartalmát a hasznos víztartalommal azonosnak tekintjük, s ennek megfelelıen határozzuk meg, mint tényleges hasznos víztartalom és a maximális hasznos víztartalom arányát relatív talajnedvességként. 227

230 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA Ha folyamatosan nyomon követjük a talaj nedvességtartalmának alakulását, akkor meghatározhatjuk egyrészt azt az idıpontot, amikor öntözni kell, másrészt azt a vízmennyiséget, amelyet a talajba kell juttatni ahhoz, hogy a talaj víztartalma az adott növény számára a kedvezı vízellátottság tartományában legyen. Célszerő azonban az öntözés idıpontjának megállapítása után figyelembe venni az adott idıszakra vonatkozó meteorológiai elırejelzést, hogy várható-e csapadék táblázat. Egyes fontosabb gazdasági növények gyökérzömének elhelyezkedése (Balázs 1985, Balázs 1989, Barabás 1987, Bócsa 1979, Gyuró1990, Láng 1970, Papp éstamási 1979, Szlovák 1979, Szluhaj 1974, Zsitvay 1980) Növény İszi búza İszi árpa Tavaszi árpa Kukorica Cukorrépa Burgonya korai kései Szójabab Lucerna Paradicsom Paprika étkezési főszer Zöldborsó Zöldbab Uborka Sárgarépa Petrezselyem Káposzta Szılı csemege bor Alma Körte İszibarack Málna Földi eper Görögdinnye Sárgadinnye Gyökérzöm mélysége (cm) Szántóföldi növények gyökérzöm: 50 cm-ig a többi gabonához képest kevésbé fejlett gyökérzete van. 60 %-a 30 cm-ig, 90 %-a 60 cm-ig ill. 90 %-a 80 cm-ig %-a cm-ig a gyökér 1,5-2 m-ig lehatol a gyökér 2 m-ig lehatol ill. 33 %-a 15 cm-ig, 70 %-a 60 cm-ig Zöldségfélék gyökérzöm: 40 cm-ig gyökérzöm: felsı néhány tíz cm gyökérzöm: cm-ig a gyökér 1-1,2 m-ig lehatol ill. gyökérzöm: cm-ig a gyökér 0,8-1,2 m-ig lehatol gyökérzöm: 30 cm-ig ill %-a 5-20 cm-ig gyökérzöm: 20 cm-ig gyökérzöm: cm-ig a gyökér 1,2-1,5 m-ig lehatol ill. gyökérzöm: cm-ig Gyümölcsök gyökérzöm: cm 67%-a 50 cm-ig, 90 %-a 85 cm-ig 90 %-a 50 cm-ig 90 %-a 40 cm-ig 50 %-a 25 cm-ig, 93 %-a 40 cm-ig gyökérzöm: cm-ig a gyökér 1-1,4 m-ig lehatol ill. gyökérzöm: cm-ig a gyökér 0,8-1 m-ig lehatol ill. gyökérzöm: cm-ig 228

231 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA A pótlólagos vízmennyiség talajba juttatására különösen az adott növény számára a víz szempontjából kritikus idıszakokban van szükség. A növények rendelkezésére álló vízmennyiség. A növényeknek a vízzel kapcsolatos igényük kétféle formában jut kifejezésre. Igényelnek egy olyan talajnedvességi szintet, amely biztosítja számukra, hogy a talajból a vizet könnyen fel tudják venni. Szokás ezt a talajnedvességi szint iránti igényt vagy egyszerően talajnedvesség-igényt statikai vízigénynek is nevezni (Szalóky 1989). Ezenkívül igénylik azt is, hogy ez a talajnedvességi szint ne csökkenjen egy meghatározott érték alá, hogy ık a vizet folyamatosan kedvezı szinten tudják felvenni és a levegıbe párologtatni. Azt a vízmennyiséget, amelyet a kedvezı talajnedvességi szint fenntartása esetén képesek elpárologtatni szokás párolgási vízigénynek vagy egyszerően csak vízigénynek nevezni (Posza 1984), de szokás dinamikai vízigénynek is nevezni (Szalóky 1989). A talajnedvesség-igény. A növények számára van egy olyan talajnedvességintervallum, amely számukra kedvezı mennyiségő, könnyen felvehetı vizet tartalmaz. A kedvezı szintnek van egy felsı és egy alsó határa. A kedvezı szint felsı határának Szalóky (1989) a vízkapacitásig telítetett állapotot tekinti, erısen kötött talajon pedig ennél valamivel alacsonyabb telítettségi állapotot. Mindenképpen azt kell szem elıtt tartani, hogy a pórusokban lévı magas víztartalom kiszorítja a levegıt, s amikor már a növények számára nincs elegendı oxigén, akkor attól szenvednek táblázat A növények talajnedvesség iránti igényének kategóriái a hasznos vízkapacitás százalékában kifejezve (Szalóky 1991) DV = diszponibilis víz Talajnedvesség-igény Alsó határa (DV%) Nagyon magas 65 Magas 60 Közepesen magas 55 Közepes 50 Közepesen alacsony 45 Alacsony 40 Szalóky (1991) a növények számára kedvezı talajnedvesség-szint alsó határát a maximális hasznos vízmennyiség (hasznos vízkapacitás) százalékában fejezte ki. Az általa meghatározott értékeket a táblázatban mutatjuk be. Általában a vegetatív típusú (nagy zöldtömeget elıállító), sekélyen gyökerezı növények (burgonya, cukorrépa) magasabb talajnedvességi szintet igényelnek, mint a generatív típusú és mélyen gyökerezı növények (kalászosok), amelyek nem olyan igényesek a talajnedvesség szintje iránt. A talajnedvesség-szint iránti igény szerint Szalóky (1991) a növényeket a táblázatban feltüntetett csoportokba sorolta. 229

232 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA A növények talajnedvesség iránti igénye növényenként és fejlıdési fázisonként is változhat. A talajnedvesség szint iránti igényben is vannak kritikus idıszakok. Ez az idıszak általában a virágzás körüli idıszak. Egy növény számára kedvezı talajnedvességi intervallum (tartomány) meghatározásához azt a legalacsonyabb talajnedvességi értéket kell ismerni, amely felett már a növénynek elegendı mennyiségő, könnyen felvehetı víz áll a rendelkezésére. A tartomány felsı határa mint korábban már jeleztük az a talajnedvességi érték, amely felett a víz már oly mértékben kiszorítja a levegıt a talaj pórusaiból, hogy az a növények számára kedvezıtlen. Ez rendszerint a szántóföldi vízkapacitás körüli érték. A talajnedvesség-igényt (TNI) tehát úgy határozhatjuk meg, hogy az a kedvezı talajnedvesség-tartomány alsó határát (KW AH ) meghaladó érték, vagyis TNI KW AH (4.3.1) A talaj hasznos víztartalmának évi menete alapján meg lehet határozni azokat az idıszakokat, amikor hazánkban a természetes csapadékból származó vízmennyiség képes a talaj nedvességtartalmát a kedvezı szinten tartani, s azokat az idıszakokat, amikor kiegészítı vízmennyiségre van szükség ahhoz, hogy a talajban lévı nedvesség a növény számára kedvezı szinten maradjon. A párolgási vízigény. A kedvezı talajnedvességi szint iránti igény azt jelenti, hogy a növény könnyen fel tudja venni a talajból a vizet, amelyet azután a biomassza-gyarapítására használt vízmennyiségen felül a levegıbe párologtat. Ha a talajból felvett vízmennyiségnek nincs utánpótlása (csapadék, öntözıvíz), akkor a talajban lévı nedvesség szintje fokozatosan csökkeni fog. Ha a talaj nedvességtartalma eközben a kedvezı talajnedvességi szint alsó határa alá süllyed, akkor a növény egyre nehezebben veszi fel a vizet, ami már kedvezıtlen a számára. Célszerő tehát a talajnedvességi szintet a kedvezı tartományban tartani. Ezt úgy lehet elérni, hogy a talajból felvett vizet folyamatosan pótoljuk oly módon, hogy a talajnedvességi szint ne süllyedjen a kedvezı szint alsó határa alá. Felmerül a kérdés, mennyi víz kell a pótláshoz? Posza (1984) szerint párolgási vízigényen azt a vízmennyiséget értjük, amelyet a növények kedvezı talajnedvességi szint esetén, adott meteorológiai viszonyok között, a testtömegük felépítéséhez felhasználnak és a növényállomány alatti talajon keresztül, valamint a transzspirációjuk révén a levegıbe párologtatnak. Ez pedig kedvezı talajnedvességi viszonyok esetén egyenlı a növények által a talajból felvett vízmennyiséggel, ami megközelítıleg azonos a potenciális evapotranszspiráció értékével. A párolgási vízigényt (PVI) tehát a potenciális evapotranszspiráció (PE) meghatározására szolgáló formulával számíthatjuk: PVI = PE = k (4.3.2) E 0 Az öntözés idıpontja. Mivel az öntözésnek az célja, hogy a növények kedvezı vízellátottsági körülmények között éljenek, az alsó határ egyúttal az a talajnedvesség tartalom, amely alá öntözéses gazdálkodás esetén nem süllyedhet 230

233 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA a víztartalom. Az öntözés idıpontjának kiválasztásánál tehát azt kell szem elıtt tartani, hogy mikor süllyed a talajnedvesség a kedvezı nedvességtartalom alsó határa alá. A talajnedvességtartalom változása ( W) pedig amint a vízháztartási egyenleg alapján ismeretes elsısorban a lehullott csapadékmennyiségtıl (P) és a talaj és a növényzet által együttesen elpárologtatott vízmennyiségtıl, az evapotranszspirációtól (E) függ: W = P E (4.3.3) Ezért a talajnedvesség tartalomnak a kedvezı szint alsó határa alá süllyedéséhez mindenekelıtt az kell, hogy a tényleges evapotranszspiráció meghaladja a lehullott csapadékmennyiséget, vagyis E > P legyen. Ekkor ugyanis a W értéke negatív lesz, azaz a talajnedvesség csökken. Különösen gyors ez a csökkenés olyan idıszakokban, amikor csapadék nem hull (P = 0), a besugárzás erıteljes, a hımérséklet magas, a légnedvesség pedig alacsony. Ebben az esetben W = E (4.3.4) Azaz a talajnedvesség változását a egyedül a párolgás idézi elı, ez pedig csökkenést jelent. Ha tehát figyelembe vesszük, hogy a változást mindig két különbözı idıpontban végzett mérés vagy meghatározás közötti különbség, akkor az idıszak kezdetének talajnedvességét W 0 lal, az idıszak végének talajnedvességét pedig W vel jelölve adódik, hogy W = W W0 = E (4.3.5) ebbıl pedig az következik, hogy csapadéknélküli idıszakokban egy adott idıpontban a talajnedvességtartalmat az idıszak kezdetén mért talajnedvesség és a párolgásból származó veszteség különbsége adja meg: W = W 0 E (4.3.6) Az elmondottaknak megfelelıen az öntözést akkor kell megkezdeni, amikor a talaj nedvességtartalma (W) az adott növény számára kedvezı talajnedvesség tartalom alsó határára (KW AH ) süllyed. Az öntözés napja tehát az a nap, amelyen W = W AH (4.3.7) Az öntözıvíz-mennyiség meghatározása. Amennyiben a talaj nedvességtartalma a kedvezı talajnedvességi szint alsó határa alá csökken, s a meteorológiai elırejelzések szerint csapadék nem várható, akkor célszerő az öntözést megkezdeni (Posza 1987, Kozmáné Tóth et al. 1995). A kérdés ekkor az, hogy mennyi vizet kell a talajba juttatni? 231

234 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA Elsı lépésben meg kell adnunk a kedvezı talajnedvesség-tartományban egy kiválasztott értéket (W K ), ameddig a talajnedvességet emelni szeretnénk. Legyen ez a szint a vízkapacitás 75%-a. Ekkor a talajnedvesség megfelelı emeléséhez szükséges öntözıvíz-mennyiség (ÖVM): ÖVM = W W (4.3.8) K ahol W az adott idıpontban mért talajnedvesség. Az értékek milliméterben vannak megadva. Ezért ezt az értéket át kell számítani m 3 (=1000 liter) egységekre, hogy tudjuk mennyi vizet kell a talajba juttani ahhoz, hogy a kiválasztott értékig emeljük a talaj nedvességtartalmát. Mivel 1 milliméter csapadék 1 mm/m 2 vizet jelent, ez pedig hektáronként 10 m 3 vízmennyiségnek felel meg, a hektáronként a talajba juttatatndó vízmennyiséget m 3 -ben (1000 liter egységekben) úgy kapjuk meg, hogy az ÖVM értékét 10-zel megszorozzuk. Az öntözıvíz szükséglet. Ismerjük a növény számára kedvezı talajnedvességintervallumot, s tudjuk, hogy ha a talajnedvesség annak alsó határa alá csökken, akkor célszerő az öntözést megkezdeni, illetve ha erre nincsen lehetıség, akkor a növény vízellátottsága már kedvezıtlen. Ha rendelkezésre áll öntözıberendezés, akkor viszont tudni szeretnénk, hogy az adott növény vegetációs periódusa alatt mennyi öntözıvízre van szükség. Ekkor már nem elég ismerni a növény talajnedvesség-igényét, hanem azt is tudni kell, hogy a növény a vegetációs periódus folyamán, az egyes tenyésznapokon mennyi vizet fogyaszt. Az öntözıvízigény vagy öntözıvízszükséglet (ÖVSz) tehát azt a vízmennyiséget jelenti, amellyel a vegetációs periódus alatt az adott növény által elpárologtatott vízmennyiséget pótolni lehet. Ezt a vízmennyiséget két forrásból lehet fedezni, az egyik a csapadék, a másik az öntözıvíz. Tehát a vegetációs periódus alatti öntözıvízszükséglet a vegetációs periódus alatt a talajból és a növényen keresztül elpárolgott vízmennyiség (E VP ) és a a vegetációs periódus alatt lehullott csapadékmennyiség (P VP ) különbségeként adódik: ÖVSz = E VP P VP (4.3.9) Amennyiben a vegetációs periódus alatt egyáltalán nem esik csapadék (P VP ), akkor az öntözıvízszükséglet a vegetációs periódus alatti tényleges evapotranszspiráció összegével egyenlı. Ez úgyuttal az adott évben maximális öntözıvízszükséglet is. Ez évente változó érték, meg kell tehát határozni hosszabb idıszakra vonatkozóan is az átlagos, a maximális és a minimális öntözıvíz szükségletet. Ilyen módon megkaphatjuk az átlagos, valamint a maximális és minimális éghajlati vízigényt vagy vízszükségletet. Az öntözıvízmennyiségnek a talajba juttatásával azt érjük el, hogy a talaj nedvességtartalma nem csökken a növény számára kedvezı talajnedvesség alsó határa alá. 232

235 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA Irodalom Balázs S. /szerk./ (1985): Paradicsomtermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 312 oldal. Balázs S. /szerk./ (1998): Zöldségtermesztık kézikönyve. Mezıgazda Kiadó, Budapest. Barabás Z. /szerk./ (1987): A búzatermesztés kézikönyve. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 538 oldal. Bócsa I. /szerk./ (1979): A lucerna termesztése. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 330 oldal. Fekete Z., Surányi K. (1974): Agrokémia és talajtan. Egyetemi jegyzet. Kertészeti Egyetem, Budapest. Gyuró F. /szerk./ (1990): Gyümölcstermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 594 oldal. Kozmáné Tóth E., Posza I., Tiringer Cs. (1995): Szántóföldi növényállományok vízigénye, tényleges párolgása és öntözıvíz szükséglete. Éghajlati és Agrometeorológiai Tanulmányok 3., OMSz, Budapest, oldal. Láng G. (1970): A növénytermesztés kézikönyve I-II. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 705 oldal. Papp J., Tamási J. (1979): Gyümölcsösök talajmővelése és tápanyagellátása. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Posza I. (1984): Növényállományok evapotranszspirációja. Doktori értekezés, Szarvas, 111 oldal. Posza I. (1987): Az öntözés agrometeorológiai alapjai. Idıjárás, 91. kötet, oldal. Posza I., Tóth E. (1975): A kukorica vízigényének alakulása az idıjárási viszonyok és az NPK szintek függvényében. Beszámolók az 1972-ben végzett tudományos kutatásokról. OMSz, Budapest, oldal. Szalóky S. (1989): A növények vízigénye, vízhasznosítása és öntözıvízszükséglete. Az öntözés gyakorlati kézikönyve. Szerk.: Szalai Gy., Mezıgazdasági Kiadó, Budapest, oldal. Szalóky S. (1991): A növények vízigénye és öntözésigényessége. Öntözés a kisgazdaságokban. Szerk.: Lelkes J és Ligeti F. Fólium Könyvkiadó Kft., Szarvas, oldal. Szász G. (1988): Agrometeorológia általános és speciális. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Szász G. (1995): Fıbb termesztett növények természetes vízhasznosulása Magyarországon. Éghajlati és Agrometeorológiai Tanulmányok 3., OMSz, Budapest, oldal. Szász G. (1997): A talajmővelés és a talajerı-gazdálkodás idıjárási vonatkozásai. In: Meteorológia mezıgazdáknak, kertészeknek, erdészeknek. Mezıgazda Kiadó, Budapest, oldal. Szlovák S. (1979): A kukorica transzspirációjának és evapotranszspirációjának vizsgálata. Kandidátusi disszertáció, Budapest. 233

236 AZ ÉGHAJLAT ÉS AZ AGROTECHNIKA Szluhaj, Sz. I. (1974): Vodnüj rezsim i mineralnoe pitanie kukuruzü. Izd. Nauk Dumka, Kiev. Várallyay Gy. (2003): Role of soil multifunctionality in future sustainable agricultural development. Acta Agronomica Hungarica. 51 (1): oldal. Varga-Haszonits Z. (1997): Agrometeorológia. Egyetemi jegyzet. Pannon Agrártudományi Egyetem, Mosonmagyaróvár, 268 oldal. Zsitvay A. /szerk./ (1980): A szántóföldi zöldségtermesztés gyakorlata. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 234

237 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM 4.4 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM Egyes becslések szerint (Bourke 1968) a növényi betegségek a világ mezıgazdaságának össztermelését évente mintegy 20%-kal csökkentik. Ebbe beleértik az idıjárási károkat is. Schrödter (1987) pedig arról tájékoztat, hogy - a FAO felmérése szerint - hozzávetılegesen az évi termés egyharmada megy veszendıbe a káros tényezık, köztük a növényi betegségek hatására. A tényleges termésveszteségeket természetesen nagyon nehéz megbecsülni, ezért az egyes becslések között jelentıs eltérések lehetnek. Mindenesetre az okozott károk jelentısek. E károk különösen nagy súllyal esnek latba, amikor a világ népessége egyre nı, s mind több élelemre van szükség. Az évi termés egyharmadát kitevı termésveszteség ugyanis több, mint 1 milliárd ember élelmezését biztosítaná. Természetesen a betegségek egymagukban is jelentıs károkat képesek okozni. Az 1960 utáni években az általuk okozott termésveszteség a burgonyánál 22%-ot, a kölesnél 11%-ot, a cukorrépánál 10%-ot, s zöldségféléknél ugyancsak 10%-ot tett ki. A FAO adatai szerint 1978-ban a termésveszteség a cukornádnál 311 millió tonnát, a rizsnél 64 millió tonnát, a búzánál 55 millió tonnát, a kukoricánál 54 millió tonnát és a gyapotnál 8 millió tonnát tett ki. A termésveszteségek csökkentése tehát fontos feladata korunk mezıgazdaságának (Szepessy 1977). E feladat megoldásában jelentıs szerep hárul a meteorológiára is, mivel befolyással van a betegségek kialakulására. A védekezési idıpont jó meghatározása pedig alapvetı, mert döntıen befolyásolja a védekezés hatékonyságát (Benedek et al. 1974). A betegségek kialakulásához három alapvetı feltételnek kell teljesülnie. Ezek a következık: (1) A betegség kórokozójának vagy a rovarkártevınek jelen kell lennie. (2) A növénynek fogékonynak kell lennie a betegségre vagy a kártevıre. (3) A meteorológiai viszonyoknak kedvezıeknek kell lenniök a betegség vagy rovarkártevı fellépéséhez és szaporodásához. Az eddigiek során már rendkívül nagyszámú betegséget és rovarkártevıt ismertek fel. Számuk több ezerre becsülhetı. Az ellenük való küzdelemben a meteorológus is tud segítséget nyujtani, mindenekelıtt azzal, hogy tisztázza, mely meteorológiai viszonyok kedvezıek a betegségek vagy kártevık számára, s ezek mikor lépnek fel. A kórokozók fellépését befolyásoló tényezık A növényi betegség kialakulása számos tényezı komplex kölcsönhatásának az eredménye. Elsı közelítésben úgy tekinthetjük, hogy a betegség fellépése a növény, a kórokozó és a fizikai környezet együtthatásának az eredménye ( ábra). Ebben a háromszögben (betegség triád) a meteorológiai viszonyok egyrészt befolyással vannak a kórokozó és a növény élettevékenységére, fejlıdésére, másrészt közvetítı szerepet játszanak a kórokozó és a kórokozót fogadó gazdanövény között. 235

238 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM Emiatt meteorológiai szempontból a fizikai környezetben lejátszódó folyamatok: a növény és a betegség élettevékenységét befolyásoló mikroklímák, valamint a betegségek terjedését segítı légáramlások döntı fontosságúak ábra. A növény, a kórokozó és a környezet közötti kapcsolat Ugyanakkor maga a növény is hatással van a körülötte kialakuló mikroklímára. A növény növekedésével ugyanis az állományklíma egyre zártabbá válik, majd a növény elöregedésével, a levelek elhalásával, egyre nyitottabb lesz. A növény tehát jelentıs mértékben befolyásolja közvetlen környezetének meteorológiai viszonyait, mégpedig olyan módon, hogy a meteorológiai viszonyokra gyakorolt hatása a vegetációs periódus alatt folyamatosan változik. Változik e hatás aszerint is, hogy milyen a levelek nagysága, térbeli elhelyezkedése, sőrősége stb. A triád összetevıi közötti kölcsönhatások - tehát a növény és a környezete, valamint a kórokozó és a környezete közötti kölcsöhatások - aszimmetrikusak. Ezekben a kölcsönhatásokban a leggyengébb a kórokozó környezetére gyakorolt hatása. Vizsgáljuk meg ezekután külön-külön is az egyes tényezık szerepét a betegségek kialakulásában és fellépésében, természetesen a környezet-meteorológiai szempontok elsıdleges figyelembevétele mellett. A növény. A betegség kialakulásában a növénynek a betegség iránti fogékonysága, illetve a betegséggel szembeni ellenállóképessége meghatározó tényezı. Ez genetikai adottság, amit nemesítéssel lehet alakítani. A növény részérıl a betegség fogadására megnyilvánuló hajlamot betegség iránti fogékonyságnak (affinitásnak) nevezzük. Ez azt jelenti, hogy a gazdanövénynek vannak olyan tulajdonságai, amelyek segítik a kórokozót. Ha ez nem lenne, akkor a növény nem betegedne meg. Ellenállóképességen (rezisztencián) általában a növénynek azt a képességét értjük, hogy a külsı, kedvezıtlen hatásokkal szemben védekezni képes. A növényi rezisztenciának számos megnyilvánulási területe van. Ilyenek a hidegtőrés, melegtőrés, szárazságtőrés, vegyszer-ellenállóképesség, betegségellenállóképesség stb. Betegségellenállóképességen (patológiai rezisztencián) a növény azon tulajdonságainak összességét értjük, amelyekkel képes akadályozni a kórokozót a betegség kiváltásában és lefolytatásában. A növény tulajdonságainak egy csoportja tehát támogatja a kórokozót abban, hogy a betegséget kiváltsa, másik csoportja viszont akadályozza ebben. 236

239 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM Fontos tényezı az is, hogy milyen területi sőrőségben termesztik a növényt. Ha egy növényt csak egymástól távoli helyeken és kisebb területen termesztenek, akkor ez nem teszi lehetıvé nagy károkat okozó betegségek kialakulását és terjedését. Így történt ez Európában a burgonyával. Már közel 200 éve termesztették, mire olyan mértékben elterjedt, hogy komoly, kártokozó betegségek léptek fel nála. Általában a sőrő növénypopuláció kedvezı a betegségek fellépése szempontjából. Az Egyesült Államokban például a szójabab állományok termıterületének megtöbbszörözıdésekor egyre több betegség lépett fel, köztük addig ismeretlenek is. Vagyis ott, ahol nagyobb területen termesztik a növényt, ott többnyire a betegségek is nagyobb mértékben jelentkeznek, mint ott, ahol kisebb területen termesztik. A másik fontos tényezı a növények és részeiknek általános állapota, amely sok betegség terjedésével van összefüggésben. A lágy, nedves növényi részek a gombabetegségek terjedése szempontjából kedvezıek. A vegetációs periódus folyamán bıséges nedvességellátottság megfelelı meteorológiai viszonyok és bıséges nitrogén trágyázás esetén alakul ki. Hozzájárulhat még ehhez, hogy elızıleg sőrő növényállomány alakult ki, beleértve a gyomokat is, s így a betegségek kialakulásához megfelelı mikroklíma teremtıdött. A növényi szövetek idıszakos gazdag vízellátottsága és a környezı levegı magas nedvességtartalma megkönnyíti a gombás fertızések kialakulását és terjedését. A gombák és a rovarok a vízet ugyanis részben a növényi szövetekbıl, részben közvetlenül a levegıbıl veszik fel. A jó vízellátottság biztosítja zavartalan életmőködésüket. Ugyanakkor aszályos idıszakban vagy utána a növény védettebb a nedvességet kedvelı kórokozóktól. A növények betegségekkel szembeni ellenállása - amit sokan hajlamosak eléggé általános fajtatulajdonságnak tekinteni - változhat növényi szervenként, de befolyásolhatja a növények kora, fejlettségi állapota is. Egyesek szerint számos növény "betegség potenciál"-ja meghatározható az egész növény szénhidráttartalma és a szárrészek megmaradó szárazanyag tartalma közötti arány segítségével. Azt nem lehet tudni, hogy ez helyes álláspont-e vagy sem, azonban az tény, hogy a betegségérzékenység változik a növény korával, illetve a fenológiai fázissal. Emiatt egyes betegségek elkerülésére szokták alkalmazni azt a módszert, hogy a vetési idıpontot úgy választják meg, hogy a legérzékenyebb fenológiai fázis ne essen egybe a betegség vagy kórokozó kifejlıdésével. Egyes esetekben azonban az emiatt keletkezı terméskiesés kiegyenlíti a betegség elkerülésébıl származó nyereséget. Angliában pl. ha késıbbre tolják a sárgarépa vetését azért, hogy a sárgarépalégy támadását elkerüljék, akkor a növény olyan késın érkezik a piacra, hogy csak alacsony áron adható el. A vetési idıpont megválasztásán kívül befolyásolhatják a betegségekkel szembeni védettséget egyéb agrotechnikai eljárások is. Már korábban említettük, hogy a növényállomány sőrősége is befolyással van a betegsége fellépésére és terjedésére, mivel szabályozza a napsugaraknak az állományba jutását, növeli az állományban a relatív nedvességet, s egy sor más mikroklímát befolyásoló tényezıt megváltoztat. Az állománysőrőség pedig a sor- és tıtávolság változtatásával módosítható. Meg kell említeni, hogy vannak olyan agrotechnikai eljárások is, amelyek kedvezı körülményeket teremthetnek a kórokozók számára. Ilyenek az erdısávok, valamint a védısövények. Bizonyos mértékig ide sorolható az öntözés is, mivel megnöveli a levegı és a talaj nedvességtartalmát. De szerepet játszhat az is, hogy az öntözıgépek 237

240 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM megrongálhatják azokat a növényeket, amelyek mellett elhaladnak. A sérült növények pedig fogékonyabbak a betegségekre. Egyes helyeken pedig a homokverés okozta sérülések teszik fogékonyabbá a növényeket. A kórokozó. Legfontosabb tulajdonsága megbetegítıképessége (patogenitása), amelyen azon tulajdonságainak összességét értjük, amelyekkel a gazdanövényen fiziológiai, gazdasági károsodást (betegséget) képes elıidézni. Ennek hiányában a növényeken nem lépnének fel betegségek. Nyilvánvalóan elsıdleges fontosságú annak a populációnak a nagysága, amelybıl a fertızés kiindul. Nagyobb jelentısége van ennek a rovarok és a talajban kialakuló betegségek esetében, mint a levegıben szaporodó gombák esetében, mivel azok nagymennyiségő spóraprodukcióval rendelkeznek. Számos elırejelzés évrıl-évre egységes populációszint feltételezésén alapszik. Kétségtelen, hogy ez nem ésszerőtlen ott, ahol megfelelı eljárásokkal a fertızött növényi részeket elpusztítják. S természetesen nem alkalmazhatók ott, ahol az elızı évben új betegségek léptek fel. Ott, ahol az elızı évben erıs fertızés volt, nagyon valószínő, hogy a talajban jelentıs mennyiségő fertızött maradvány található, s ezt figyelembe kell venni. A meteorológiai viszonyok egyaránt elıidézhetnek serkentı és gátló periódusokat. Az elıbbiekhez soroljuk azokat az idıszakokat, amelyek kedvezıen hatnak a betegségek kialakulására és terjedésére. Sok esetben az elırejelzések is ezen periódusok ismeretére épülnek. Ugyanakkor vannak olyan periódusok is, amelyek során a meteorológiai viszonyok kedvezıtlenek a betegségek szempontjából, s gátlólag hatnak kialakulásukra és terjedésükre. Amerikában például azt tapasztalták, hogy közvetlenül egy kedvezı fertızési periódus után a magas hımérsékletek (t>29 fok) gyors fellépése megakadályozta a gombák kialakulását a bab lombozatán. A hibalehetıség potenciális forrása az is, hogy minden egyes betegségre vonatkozóan igyekszünk a meteorológiai feltételeket külön-külön meghatározni, s nem pedig a betegségek és kártevık egymáshoz kapcsolódására, sıt más szervezetekkel való versenyére vonatkozóan. Sok példa mutat arra, hogy a természetes ellenségek hatékonyságát a különbözı meteorológiai viszonyok határozzák meg. Erre egy példa: Kaliforniában egy citrombetegség nem ott fejlıdik ki legerısebben, ahol a meteorológiai viszonyok a legkedvezıbbek számára, hanem ott, ahol a meteorológiai viszonyok legjobban visszaszorítják a betegség parazitáit. A spórák szállítása és lerakása egy viszonylag rövid távon belül, olyan része a betegségek terjedésének, amelyet az elıre jelzési módszerek kevéssé vesznek figyelembe. Ez szükségszerően adódik az aerobiológia komplex természetébıl. A betegségek e ciklusa és a különbözı szélsebességek között kell olyan összefüggéseket találni, amelyek kellı pontossággal beilleszthetık az elırejelzési modellekbe. A környezet. A környezeti tényezık között a meteorológiai tényezık kiemelkedı szerepet játszanak a betegségek és a kártevık terjedésére gyakorolt hatások szempontjából. Egyrészt képesek módosítani a gazdanövény fogékonyságát és ellenállását, másrészt a kórokozók sajátosságait is képesek befolyásolni. Ezen keresztül hatással vannak a gazdanövény és a kórokozó közötti kapcsolatra is. A környezet meteorológiai szempontból elsısorban a mikroklíma, mert a kórokozó itt fejlıdik ki, s itt található az a növény is, amelyet megtámad. Talán helyesebb lenne az állományklímát alapul venni, amely az állományon belüli meteorológiai viszonyokat 238

241 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM jelenti, azonban a betegségek kifejlıdésére az állományon kívüli meteorológiai viszonyok is hatással vannak, sıt a lokálklíma, a mezoklíma és végsı soron az ıket szabályozó makroklíma is. Ha ezt a kérdést a meteorológiai megfigyelések adatainak felhasználhatósága szempontjából nézzük, akkor legcélszerőbb lokálklimatológiai adatokat használni, mert az adott hely éghajlata a meghatározó. Emellett használhatjuk még a makrometeorológiai adatokat, mivel egy hely éghajlatát alapvetıen a makroklíma alakítja. Természetesen a szőkebb környezet (lokálklíma) és a tágabb környezet (makroklíma) közötti különbség változhat a növénytakaró sőrősége következtében. Egy sőrő állományú, zárt levélzető erdı másképpen viszonyul a makroklímához, mint egy ritkább állományú gyümölcsös. Ezenkívül az egyes gazdasági növények (búza, kukorica, burgonya stb.) állományklímája is más-más különbségeket mutat a makroklímához képest. A legnagyobb különbségek derült, szélcsendes napokon alakulnak ki, amikor erıs a besugárzás. A szél mérsékli a különbségeket. Borult, nedves napokon a különbségek jelentéktelenek. Ez utóbbi napok viszont kedvezıek a gombabetegségek számára. Nagyon nehéz tehát meghatározni, hogy milyen kiterjedéső az a környezet, amelynek a meteorológiai viszonyai befolyásolják a kórokozók fellépését. Számos betegség esetében a kórokozó szállítás útján jut el a fertızés helyére. Ez megint nehezíti a figyelembe veendı környezet nagyságának meghatározását. Mind Észak-Amerikában, mind pedig Európában megfigyelték, hogy a gabonaüszög gombája az enyhébb déli területeken képes áttelelni, s azután a szél segítségével ismét eljutni a ábra. A járványok fellépésének feltételei távolabbi, északibb területekre és újból fertızést elıidézni. A transzport folyamatok miatt tehát célszerő egy szélesebben értelmezett környezetet is figyelembe venni, még akkor is, ha az esetek többségében a közvetlen környezet hatása a meghatározó. A gazdanövény, a kórokozó és a környezet azonban nem okozói a járványoknak, hanem csupán feltételei. A járványok kiváltója a szükséges feltételek idıbeli és térbeli egybeesése (4.4.2.ábra). Vagyis járvány csak akkor keletkezik, ha a gazdanövény és a kórokozó tulajdonságai ezt az adott helyen lehetıvé teszik, s a betegség fellépését és terjedését pedig a környezeti tényezık is elısegítik. 239

242 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM Az idıjárás-kórokozó kapcsolat modellezése Teljesen nyilvánvaló, hogy a meteorológiai viszonyok és a kórokozók közötti kapcsolatot számos más tényezı is befolyásolja. Ha gyakorlati célra ki akarunk dolgozni egy összefüggést, akkor elıször is ki kell szőrnünk azokat a tényezıket, amelyek csak kisebb befolyást jelentenek. Ezután azokra az alapvetı tényezıkre kell összpontosítanunk, amelyeknek a legnagyobb a szerepük a kórokozók kialakulásában és fejlıdésében, s ezt a kapcsolatot numerikus formában kell megadni. A komplex kölcsönhatást tehát helyettesíteni kell egy olyan egyszerő, közelítı modellel, amely még megırzi az összefüggés lényeges vonásait. A modellek kifejlesztésére többnyire két utat szoktak használni. (a) A legkézenfekvıbb módszer a meteorológiai adatok és a kórokozók adatai közötti közvetlen kapcsolat meghatározása, a matematikai-statisztika módszereivel. Így az összefüggést numerikus formában kapjuk meg. Az ilyen modelleket empirikus modelleknek nevezzük. E módszer alkalmazásánál azonban van néhány probléma, amelyet feltétlenül szem elıtt kell tartani. Az egyik, hogy objektív és pontos numerikus kapcsolatot nagyon nehéz találni, mert a meteorológiai paraméterek kiválasztásához és csoportosításához nincs elegendı elméleti háttér. A rendelkezésre álló ismeretek csak egy-egy fénysugarat jelentenek a labirintusban való eligazodáshoz. A másik, hogy az empirikus modellek érvényessége nem terjed túl azon a területen, amelyre kifejlesztették, mert egy másik területen más meteorológiai elemekre épülı empirikus modellek jobb eredményt adnak. Lehetséges ugyanis, hogy egyes meteorológiai elemek, amelyek szoros kapcsolatot mutatnak a kórokozók kifejlıdésével, igen erısen helyhez kötöttek. Pl. azért mutat jó kapcsolatot a csapadékkal, mert ott a csapdékhullás magas légnedvességgel jár együtt. Másutt, ahol a csapadék és a légnedvesség közötti kapcsolat nem ilyen jellegő, ott a csapadék nem jelentıs tényezı. A harmadik, hogy ahol mások a meteorológiai viszonyok, ott nyilvánvalóan egy másik helyen kifejlesztett modell nem alkalmazható. (b) A másik gyakran alkalmazott eljárás, hogy zárt terekben (laboratóriumban, üvegházban stb.) végeznek kísérleteket, s azok adatait használják fel modellek kidolgozására. A kísérleti adatokra épülı modellek használatának az az elınye, hogy általánosan alkalmazhatók mindenütt, ahol a kórokozó ugyanazon környezeti feltételek között él. Az esetek többségében ezek a kísérletek feltételezik, hogy a betegség kialakulásának kritikus tényezıje a kórokozóra gyakorolt környezeti hatás. Ezenkívül a komplex kísérletek eredményeit le kell egyszerısíteni ahhoz, hogy meghatározhassuk, melyek a betegség kifejlıdése szempontjából kedvezı meteorológiai viszonyok. Végül is bármely utat választjuk a modellek kidolgozására, a létrehozott modellek - értelemszerően - számos olyan tényezıt elhanyagolnak, amelyek tényleges körülmények között hatnak. A modell készítıje ennek tudatában van, a modell használata során azonban egy bizonyos idı eltelte után szinte észrevétlenül növekszik a lehetısége annak, hogy a modell és a valóság keveredik (Bourke 1968). 240

243 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM Az egyes meteorológiai tényezık hatása a kórokozók és a kártevık életfolyamataira A betegségeket elsısorban parazita szervezetek: gombák és baktériumok okozzák, de elıidézhetnek betegséget abiotikus okok is, például vegyszerek, tápanyagproblémák stb. A betegség erısségi foka függ természetesen a növény-parazita-környezet háromszög viszonyaitól is, amint arra már az elızıekben rámutattunk. Ez a kapcsolat lényegében egy dinamikus, folyton változó kölcsönhatást jelent. Ebben a kapcsolatrendszerben a környezet egyrészt hatással van a növény és a parazita életfolyamataira és fejlıdésére, másrészt jelentıs befolyást gyakorol a kettı kapcsolatára is. Ismeretes, hogy a növény életfolyamatait elsısorban a hımérséklet, a víz, a sugárzás és a tápanyagellátottság befolyásolja. Hasonló mondható el a parazita életfolyamatairól is azzal a különbséggel, hogy ez utóbbi esetben a sugárzási viszonyoknak kisebb a jelentıségük (Makarova és Minkevics 1977). Így meteorológiai szempontból a hımérséklet és a nedvesség játszik döntı szerepet, a napsugárzás szerepe mellettük másodlagos és kevésbé tisztázott. Hımérsékleti hatások. A kórokozóknak és a kártevı rovaroknak éppúgy nincsen saját testhımérsékletük (poikiloterm lények), mint a növényeknek. Ennek megfelelıen környezetükkel ábra. A hımérséklet hatása a kórokozó élettevékenységére ábra. A kórokozók élettevékenységének különbözı hımérsékleti intervallumai állandó hıcserefolyamatban vannak mindaddig, amíg a környezetével azonos nem lesz a hımérsékletük. Ezeknek a parányi lényeknek (gombák, vírusok, rovarok) igen kicsi a testtömegük egyrészt saját testfelületükhöz képest, másrészt környezetük tömegéhez képest. Ezért igen érzékenyek a környezet hıhatásaira. A testtömeg aránya a belsı hıtartalom és a kifelé távozó vagy kívülrıl érkezı hıenergia különbségét szabályozza. A test ugyanis saját tömegének nagyságához mérten rendelkezhet meghatározott hımennyiséggel, felületének nagysága szerint pedig felvehet vagy leadhat hıenergiát. Az apró 241

244 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM kórokozók anyagcseréje során termelt hımennyiség többnyire elhanyagolható a nagyobb külsı hatásokkal szemben, ezért saját hıleadásuk jelentéktelen. A testükben tárolt hımennyiséget, s ennek megfelelı hımérsékletüket emiatt alapjában véve a környezet hatásai szabják meg. Mivel ezeknek az apró lényeknek a hımérsékletét többnyire nagyon nehéz megmérni, a vizsgálatok során a levegı hımérsékletét szokták figyelembe venni. Általában a korábban elmondottak miatt nem is követünk el ezzel számottevı hibát. A hımérséklet - mint már említettük - az egyik legfontosabb meteorológiai tényezı a betegségek kialakulása és fejlıdése szempontjából, sıt a betegség által okozott károsodás szempontjából is. Mivel jelentıs mértékben befolyásolja a parazita életfolyamatait, már a fertızés kezdeti szakaszában számolni kell a hatásával. Minden parazita számára van egy olyan küszöbhımérséklet, amelyen az élettevékenysége megindul. Ez az érték a különbözı kórokozók számára különbözı. S abban is különböznek egymástól, hogy a küszöbérték alatt milyen hımérsékletsüllyedést képesek elviselni, s abban is, hogy ha már megkezdte élettevékenységét, akkor mennyi ideig képes elviselni a hımérséklet ismételt küszöbérték alá süllyedését. Ugyanígy meghatározható egy felsı küszöbhımérséklet is, amely felett az ábra. A kórokozó élettevékenységének széles élettevékenység nagyon optimumú hımérsékleti intervalluma lelassul, majd a hımérséklet további emelkedésével elérhet egy olyan küszöbértéket, amelynél az élıszervezet károsodik, s végül elpusztul. A nyári hıség- és forró napok gyérítik például a burgonyát károsító levéltetvek egyedszámát, 2000-ben és 2003-ban a júniusi-júliusi hıség hatására a populáció összeomlott, míg 1999-ben a kedvezı júniusi idıjárás miatt jelentıs volt a fertızés. A levéltetvek egyedszáma akár három nagyságrenddel is eltért az egymást követı években (Kuroli 2001, Polgár és Kuroli 2003,2004). A hımérsékleti küszöbértékeket általában laboratóriumi körülmények határozzák meg, amikor egyéb környezeti feltételek valamilyen módon szabályozottak. Ezért természetes viszonyok között ettıl kisebb-nagyobb eltérések tapasztalhatók. Emiatt a küszöbértékeket célszerőbb a küszöbértékek körüli intervallumok középértékének tekinteni. Az alsó és felsı küszöbhımérsékletek lényegében meghatároznak egy olyan intervallumot, amelyben az adott élıszervezet létezni képes. Az egyes élıszervezetek abban is különböznek egymástól, hogy (a) milyen széles az a hımérsékleti tartomány, amelyben az adott élıszervezet képes élettevékenységet folytatni (4.4.3.ábra); 242

245 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM (b) hol helyezkedik el a hımérsékleti skálán az a tartomány, ahol létezni képes (4.4.4.ábra); (c) hol helyezkedik el a skálán az a hımérsékleti intervallum és milyen széles értékközt ölel át, amelyben a hımérséklet a legkedvezıbb (4.4.5.ábra). Az adott élı szervezet alkalmazkodó képességét jól kifejezi az a hımérsékleti intervallum, amelyben létezni képes. Minél szélesebb ez az intervallum, annál tágabb hımérsékleti határok között képes létezni az adott élı szervezet. Az alkalmazkodási intervallumnak a hımérsékleti skálán való elhelyezkedése pedig azt mutatja, hogy az adott szervezet az alacsonyabb, vagy a magasabb hımérsékleti értékekhez alakalmazkodott-e. Az optimális hımérsékleti értékköz pedig arról tájékoztat, hogy milyen határok között képes kedvezıen fejlıdni. A kórokozók esetében minél szélesebb ez a köz, annál gyorsabban lesz a fertızés. Komplex hımérsékleti hatások. Természetesen a hımérséklet is mindig más tényezıkkel együtt hat, ezért ezek módosíthatják az elıbb bemutatott hımérsékleti hatásokat. Különösen a nedvesség, amely a hımérséklet mellett a másik meghatározó tényezı a betegségek kialakulásában és fejlıdésében. A ábrán látható, hogy az almamoly lárvája rögzített légnedvességi ábra. A hımérséklet és a légnedvesség együttes hatása a kórokozó élettevékenységére ábra. A hımérséklet és a sugárzás együttes hatása a parazita élettevékenységére értékek (rn) esetén milyen hımérsékletek mellett milyen százalékban képes életben maradni. Látható, hogy alacsony légnedvesség esetén erısen leszőkül a létezési tartománya, s ehhez is csak kevés egyed tud alkalmazkodni. Míg magasabb légnedvesség mellett szélesebb hımérsékleti tartományban képes létezni, s lényegesen több egyed tud alkalmazkodni ehhez. A hımérsékleti hatást a sugárzási viszonyok is befolyásol hatják. Nagyon jó példa erre az ázsiai sáska 243

246 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM hımérséklete, amelyet a ábrán mutatunk be (Bacsó 1964). A levegı hımérsékletét az alsó görbe, a sáska hımérsékletét pedig a felsı görbe mutatja. Látható az ábrán, hogy a vizsgálat során a levegı hımérséklete alig változott. Amíg a Napot felhı takarta, addig a sáska hımérséklete nagyjából megegyezett a léghımérséklettel (28 fok volt). Amikor kisütött a Nap a sáska hımérséklete gyorsan emelkedni kezdett, s mintegy 10 perc mulva 14 fokkal magasabb lett (28 fok helyett 42 fok lett, miközben a léghımérséklet lényegében változatlan maradt). Majd a Napot ismét felhı takarta el, s ekkor a sáska hımérséklete süllyedni kezdett, s hozzávetılegesen 8 perc mulva ismét azonos lett a léghımérséklettel (28 fok lett). Valószínőleg ezzel is magyarázható, hogy egyes rovarok csak borult idıben vagy este táplálkoznak a növényen. Napsütéses idıben árnyékban tartózkodnak, vagy a talaj repedéseibe húzódnak vissza. Feltehetıen a gabonafutrinka lárvája is emiatt pusztít a levél árnyékos részein és a fonákján. A burgonyánál a gumórothadás fellépése meghatározott nedvességi viszonyokhoz és talajhımérsékleti küszöbértékhez kötıdik. Pl. nedves, hıvös talaj esetén,közvetlen csapadékhullás után, amikor a talajhımérséklet 18 fok alatt maradt a gumórothadás mértéke magas volt, nedves, meleg talaj esetén csak kis mértékő volt (Schrödter 1987). A kapcsolat matematikai leírása. Egy betegség teljes kiterjedéséig (P) a betegség idıbeli (t) fejlıdése a hımérséklettıl (T) függıen r ütemben megy végbe: dp P = r. dt (4.4.1) ahol a hımérséklettıl való függıséget r fejezi ki. Nyilvánvaló, hogy a hımérsékleti függés alsó és felsı határát kifejezı T MIN és T MAX értékeknél r = 0, a legnagyobb fejlıdési ütemet biztosító optimális hımérsékletnél (T OPT ) pedig r = r MAX. Ezt az összefüggést legegyszerőbben egy parabolával közelíthetjük meg. Eszerint r = r a( T T ) 2 (4.4.2) MAX OPT ahol a a regressziós koefficiens. Ebben az összefüggésben a fejlıdési ütem (r) akkor lesz nulla, ha a hımérséklet rmax T = TOPT ± (4.4.3) a értéket vesz fel. Nedvességi hatások. Az elızı fejezetben már említettük, hogy bizonyos betegségek kialakulásához meghatározott nedvességi viszonyokra van szükség. Azt is megfigyelték, hogy a betegségek szempontjából a környezı levegı nedvességi viszonyainak nagyobb a jelentısége, mint a növényi szervek nedvességtartalmának. Sıt egyes kutatók szerint a vízpotenciálnak nagyobb a hatása a betegségekre, mint az egészséges növény növekedésére és terméshozamára. A növény és a vízpotenciál közötti kölcsönhatásnak sok formája ismeretes. Számos kórokozó jobban alkalmazkodik az alacsony vízpotenciálhoz, mint gazdanövénye, ezért 244

247 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM a vízpotenciálnak a betegség fejlıdésére gyakorolt hatása gyakran még attól is függ, hogy a gazdanövény és a betegséggel versenyben lévı egyéb mikroorganizmusok hogyan reagálnak a nedvességváltozásokra. A víz hatása a kórokozókra. Általában a magasabb nedvességi viszonyok kedvezıek a gombabetegségek fejlıdésére, például szántóföldi viszonyok között a bab levelein a fehér penész (Sclerotia sclerotiorum) kifejlıdésére. Különösen igaz ez a phytophthora betegségek gombáinak szaporodására. Ez a betegség nemcsak a földfeletti növényi részeket károsítja, hanem magas talajnedvesség esetén a földalatti részeket is. A burgonyavész (Phytophthora infestans) például, ha a talajnedvesség 24 órán át magasabb a szántóföldi vízkapacitásnál csak a burgonyagumókat támadja meg. Ezenkívül telítettséghez közeli talajnedvességi viszonyok mellett ez a betegség gyökérrothadást is képes elıidézni. A talajnedvességnek ez a kiemelt szerepe azonban csak rövid ideig érvényesül: a spórák kifejlıdésétıl a kórokozóknak a növényen való megjelenéséig. A gombabetegségek többségénél a spórák kifejlıdéséhez a telítettséghez közeli nedvességi viszonyok szükségesek. A spórák a folyékony vízben képesek helyet változtatni, s így a vízzel telített pórusok szabályozzák a terjedésüket. Mivel hazánkban a talajok általában február vége felé többnyire a szántóföldi vízkapacitás körüli értékig telítıdnek, fıként a vegetáció kezdetén lehet számolni azzal, hogy a talaj nedvességi viszonyai kedveznek a spórák szaporodásának. Ugyanakkor a gombák többsége magas talajnedvességi viszonyok mellett szenved az oxigénhiánytól, s károsodik. Emiatt kevésbé lesznek aktívak, ami viszont hátráltatja szaporodásukat és terjedésüket. Végsı soron tehát a meteorológiai tényezık együttesének hatása alatt megy végbe a betegségek kialakulása. Vannak tényezık, amelyek adott idıpontban kedvezıen hatnak, vannak tényezık, amelyek ugyanabban az idıpontban kedvezıtlenül hatnak a kórokozókra. Ezek eredménye az integrált hatás, amely megszabja a meteorológiai hatáskombináció jellegét. Ennek figyelembevételével azt mondhatjuk a nedvességi hatásról, hogy minél szıkebb intervallumra korlátozódik a kórokozó nedvességigénye, annál valószínőbb, hogy jelentıs hatással lesz a betegség kifejlıdésére. A víz hatása a gazdanövény érzékenységére. Érdekes módon azok a magas nedvességi viszonyok, amelyek segítik a spórák szaporodását, növelik a gazdanövények betegség iránti fogékonyságát is. Vonatkozik ez elsısorban a szántóföldi vízkapacitásnál magasabb talajnedvességi viszonyokra, amikor belvíz van. Megfigyelték, hogy a Caroline nevő rhododendron fajta, amely normális körülmények között ellenálló Phytophthora által okozott rothadással szemben, ha 48 órán át vízzel árasztották el, utána a betegségtıl súlyos károkat szenvedett. A Phytophthora által a növény föld feletti részein és gyökérzetén okozott rothadás mechanizmusa ma még nem ismert, de valószínő, hogy a talajban a magas nedvességtartalom miatti alacsony oxigéntartalom a gyökereket áteresztıvé, s így a spórák számára hozzáférhetıbbé tette. Nyilvánvaló, hogy a növény belsı víztartalma is befolyással van a növény betegség iránti érzékenységére. Azt tapasztalták, hogy egy-egy esetben a növényben fellépı nedvesség-stressz lassította egyes betegségek fejlıdését. Az esetek többségében azonban az a gyakoribb, hogy a nedvességi stressz növeli a növény betegségek iránti érzékenységét. Azonban a nedvességi stressz és a betegségek közötti kapcsolatot ez ideig még nem sikerült numerikus formában is meghatározni. 245

248 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM A növények a kelés és a kipalántázás idején a legérzékenyebbek a betegségek iránt. Ebben az idıszakban mind a nedvességhiány, mind pedig a túlságosan magas nedvességtartalom a növény állapotának romlását idézi elı, s egyúttal növeli a betegségek iránti fogékonyságát. A növény növekedésével növekszik a betegségekkel szembeni ellenállóképessége is. A növények betegségekkel szembeni ellenállóképességének alakulásában tehát kiemelkedı szerepet játszik a talaj nedvességtartalma, amely erıteljesen befolyásolja a növény állapotát, s ezen keresztül a betegségek iránti érzékenységét. Különösen kedvezıtlen a növények számára az oxigénhiánnyal párosuló magas talajnedvesség, amely rontja a növény állapotát, s növeli betegségek iránti érzékenységét, valamint az alacsony talajnedvességgel járó hervadás, amely szintén rontja a növény állapotát, s növeli a betegségek iránti fogékonyságát. Sugárzási hatások. A sugárzás ugyancsak befolyással van a növényi betegségek alakulására, de a többi tényezıvel való együtthatása következtében meglehetısen nehéz a különálló hatását meghatározni. Jó példa az elmondottakra a sugárzásnak a spórák szaporodására gyakorolt hatása, amely csak a telítettséghez közeli nedvességi értékek és a kedvezı intervallumba esı hımérsékleti értékek esetén érvényesül. Emiatt a sugárzási hatásokat elsısorban laboratóriumban és üvegházban vizsgálták. Mint ismeretes a 200 nm hullámhossznál rövidebb hullámhosszúságú sugárzást a Földet körülvevı ózonréteg szinte teljes egészében elnyeli. A földfelszínét elérı legrövidebb sugárzás a 280 nm hullámhosszúságú sugárzás. Ez a sugárzás az ultraibolya tartományba esik, amelyet a növényekre gyakorolt hatás szempontjából két részre szoktak osztani: a nm közötti sávra és a nm közötti sávra. Mindkét hullámsáv hatással van a növényi betegségek alakulására. A 380 és 710 nm közötti sáv a fotoszintetikusan aktív sugárzás sávja, amely a kórokozókat befogadó növény szempontjából kiemelkedı fontosságú, mert alapvetıen befolyásolja annak növekedését és fejlıdését. Ezen a sávon belül a nm közötti sáv a látható fény tartománya. A 710 nm-nél hosszabb hullámú sugarak elsısorban hımérsékleti hatást váltanak ki. Az ultraibolya sugárzás hatása. A spórák szaporodása - mint már említettük - a fizikai környezet olyan összetevıinek erıs befolyása alatt megy végbe, mint a hımérséklet, a nedvesség és a sugárzás. A kórokozókat az ultraibolya sugárzásra való reagálásuk alapján három csoportba lehet sorolni. Ezek a csoportok a következık: (a) azok a kórokozók, amelyeknél a spórák szaporodása csak sugárzásnak kitéve megy végbe; (b) azok a kórokozók, amelyeknél a spórák sugárzásban és sötétben egyaránt képesek szaporodni, és (c) azok a kórokozók, amelyeknél a sugárzás erısen korlátozza a spórák szaporodását. Egyes vizsgálatok szerint a 300 nm-nél rövidebb hullámhosszú ultraibolya sugarak elpusztíthatják vagy legalábbis erısen károsíthatják a spórákat. Ezt a hatást kompenzálhatja, ha közvetlenül utána a spórák 300 és 480 nm közötti sugaraknak lesznek kitéve. Ezt nevezik "fotoreaktiváció"-nak. Hogy e hatások természetes viszonyok között pontosan hogyan játszódnak le, az még nem ismeretes. 246

249 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM A 340 nm-nél rövidebb sugárzás számos kórokozónál segíti a spórák szaporodását. Egy kisebb csoportnál azonban a spóraszaporodás hatékony ösztönzése az ultraibolya sávtól a kékig terjed. A hatékony sávban egyes gombák igénylik a folyamatos sugárzást, mások az ultraibolya sugárzás után megkövetelnek egy sötét periódust is. Ez utóbbiak spórái az ultraibolya sugárzás és a sötét periódusok ciklusainak napi váltakozása mellett szaporodnak a legjobban. A kékszínő sugaraknak (480 nm körül) a spóraszaporodást gátló hatása eléggé széleskörıen ismert, mégsem lehet ezt a jelenséget általános érvényőnek tekinteni, mert egyes kísérletekben nem igazolódott. A kórokozók sugárzási igényét egyébként is nagyon nehéz általánosítani, mert a különbözı fajok különbözıképpen reagálnak a sugárzásra. Ezenkívül a sugárzás hatásának meghatározásánál nehézséget okoz az is, hogy nem lehet más tényezıktıl elkülönítve vizsgálni. Azt tapasztalták ugyanis, hogy egyes gombafajok esetében a kékszínő sugarak gátló hatása alacsony hımérsékletek mellett megszőnt. Általában ez mondható el a nedvességi hatásokkal kapcsolatban is. Ha azok limitáló hatásúak, akkor a sugárzási viszonyok hiába optimálisak, mert nem érvényesülnek. A hımérséklettel kapcsolatban pedig azt tapasztalták, hogy a spórák szaporodásához szükséges optimális hımérsékleti intervallum más volt a sugárzási periódusban, mint a sötét periódusban. A betegségek terjedése a spórák levegıbe kerülésével és a szállító légáramlásokkal való vándorlásukkal van kapcsolatban, s ily módon új gazdanövényre kerülve ki vannak téve a teljes sugárzási spektrum hatásának. Az általuk elnyelt sugárzás mennyisége függ a spórák falának vastagságától és színétıl. Ha a spórák nem rövid távolságon belül szóródnak, hanem nagyobb távolság megtétele után északibb szélességekre kerülnek, akkor nagyobb lesz az ıket érı 280 és 320 nm közötti hullámhosszúságú sugárzás intenzitása is. A kísérletek eredményeinek a hatására az ultraibolya sugarak kiszőrésével üvegházi körülmények között sikerült csökkenteni a spóraszaporodást. Az üvegházakban ily módon az ultraibolya sugárzást elnyelı üvegek vagy mőanyagfóliák alkalmazásával csökkenthetık a betegségek okozta veszteségek. Egyes vizsgálatok szerint az ultraibolya sugárzás növeli a gazdanövény betegségek iránti érzékenységét is. Így az ultraibolya sugárzásnak jelentıs szerepe van a "betegség háromszög"-ben. Az elmondottak miatt kedvezıtlen lenne, ha a Földet körülvevı ózonréteg ritkulása következtében az ultraibolya sugárzás növekedne. A látható fény tartományának hatása. Ennek a sugárzási tartománynak a szerepe elsısorban a gazdanövényre gyakorolt hatása miatt jelentıs. Ezen keresztül befolyással van a növények betegségekkel szembeni ellenállására is. E sugárzási tartománynak a betegségek iránti érzékenységre gyakorolt hatása a különbözı növényfajták esetében különbözı. Egyes esetekben a csökkent sugárzásmennyiség és a rövid nappalok növelik a gazdanövény érzékenységét, más esetekben viszont a sugárzásmennyiség növekedésével növekszik a betegségek iránti érzékenység is. Az infravörös sugárzás hatása. A növényekre és kórokozókra gyakorolt hatása meglehetısen kicsi. Elsısorban a hımérséklet alakulására gyakorol hatást. Egyes kutatók szerint a magas hımérsékletek után a növény fogékonyabbá válik a betegségekre. Távérzékeléssel történt vizsgálatok szerint a beteg növények lombozata 3-5 fokkal volt melegebb, mint az egészséges növényeké. 247

250 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM Végezetül ismételten hangsúlyozni kell, hogy a bemutatott eredmények laboratóriumi és üvegházi vizsgálatokból származnak. Természetes viszonyok közötti hatásuk nem ismeretes, illetve egyes vizsgálatok adatai szerint meglehetısen ellentmondásos. Ezért igazolásukra vagy elvetésükre további vizsgálatok szükségesek. Az egyes meteorológiai tényezık hatása a betegségek és kártevık terjedésére Egy betegség terjedéséhez arra van szükség, hogy a betegséget elıidézı gombák spórái kialakulásuk helyétıl képesek legyenek eljutni a szántóföld más részeire, vagy távolabbi területekre. A betegségek terjedésében döntı szerepet játszik a turbulencia, amely levegıbe emeli és a szél, amely továbbítja ıket. Majd az egyik területrıl a másik területre mozgó légtömegekkel nagyobb távolságokra is eljuthatnak. Az elsı kérdés természetesen az, hogy a spórák hogyan kerülnek a levegıbe, s ott hogyan terjednek. Elıfordul egyes gombafajtáknál, hogy a spórák aktivitásuk következtében a levegıbe szóródnak, ez azonban a ritkább eset. Ha ez nincs, akkor az esıcseppek mechanikus becsapódása juttatja a spórákat a levegıbe, ahol a szél segítségével tovább vándorolnak. Más esetekben maga a szél (turbulencia) emeli ıket a levegıbe a spórákat, s szállítja el távolabbi területekre. A nagyobb területekre történı szállításnál egyértelmően a viharos szelek játsszák a fı szerepet. Egyes vizsgálatok szerint a gabonarozsda spórái Észak-Afrikától Dél- Európán át egészen Angliáig eljutottak. Ugyanígy eljutottak Mexikótól Észak- Amerikán át Kanadáig. Hasonlókat lehet mondani a kukoricaüszög betegségrıl is, amely Amerikából átterjedt Afrikába és Ázsiába, valamint a kávé egy kórokozójáról, amely Afrikából a szél segítségével Dél-Amerikába került. Ismeretesek olyan esetek is, amikor a kórokozók a szél segítségével Ausztrália és Új Zéland között vándoroltak. Ezek a példák azt mutatják, hogy a spórák keletkezési helyüktıl több száz kilométerre is képesek elvándorolni. Ezért a légtömegek mozgásának és a levegıben lévı spórakoncentrációnak a segítségével számításba lehet venni a betegségek terjedésének irányát és várható intenzitását. A széllel történı szállítás. A spórák szállításában a szélnek mind a vízszintes komponense, mind a függıleges komponense részt vesz. Emiatt a spórák a levegıben különbözı magasságokban különbözı távolságokra képesek eljutni. A spórák levegıben való terjedésénél tehát célszerő figyelembe kell venni a repülés útvonalát, magasságát, tartamát és távolságát. A spórák süllyedési sebessége. Minden test beleértve a legkisebb spórákat is a nehézségi erı hatása alatt áll. Ezt a hatást a levegıben részben a felhajtóerı és a belsı surlódás kompenzálja, aminek eredményeként a nyugalmi állapotban lévı levegıben minden részecskének saját süllyedési sebessége van. Ez függ a részecske nagyságától és súlyától, azaz a részecske saját súlya és a súrlódási ellenállás közötti egyensúlytól, ami nyugalomban lévı levegıben a részecske számára állandónak tekinthetı süllyedési sebességet ad. Egy r sugarú, gömbalakú részecskének, amelynek egy η viszkozitású gázban a fajsúlya δ, a Stokes törvény értelmében a süllyedési sebessége (c S ): 248

251 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM c S 2δg 2 = r (4.4.4) 9η ahol g a nehészégi erı. A spórák formája azonban többnyire nem gömb alakú, hanem inkább ellipszoid. Egyenlı térfogatú gömb alakú és elipszoid alakú részecske süllyedési sebessége (c E ) között a következı összefüggés áll fenn, ha az ellipszoid alakú részecske (a) és (b) hosszúságú tengelyekkel rendelkezik: cs c E = (4.4.5) a. 3 b Behelyettesítve a (4.4.4) egyenletet a (4.4.5) egyenletbe: c E 2δg = (4.4.6) a 9η. 3 b Felírva a térfogategyenlıséget kifejezı összefüggést: kifejezhetjük az r értéket: V S = πr = πab = VE (4.4.7) r = ab (4.4.8) Ezt behelyettesítve a (4.4.6) egyenletbe megkapjuk nyugalomban lévı levegıben az elipszoid alakú részecske süllyedési sebességét: c E 2δg = ab b (4.4.9) 9η Mivel a δ, a g és a η konstansoknak tekinthetık, nyugalomban lévı levegıben a spórák süllyedési sebessége csak a nagyságuktól függ (vagyis tengelyeik hosszától). A légáramlások ritkán laminárisak, ezért számolni kell a turbulenciából eredı függılegesen ható erıkkel is, de nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a turbulencia termikus vagy dinamikus eredetı-e. A vertikális kicserélıdéssel különbözı 249

252 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM nagyságú légtömegek cseréje megy végbe, benne spóratartalmukkal. Így alakul ki a függıleges irányú spóraszállítás. A szállítóerık és a repülési út. A levegıben lejátszódó vertikális emelımozgások lehetıvé teszik, hogy a spórák a magasabb légrétegekbe jussanak. Ezen áramlások ismétlıdésével természetesen változik a levegıben lévı spórák mennyisége is. Erıteljes és tartós feláramlások esetén valóságos spórafelhık alakulnak ki. A levegıben lévı spórakoncentráció változását matematikai formában a következı egyenlettel adhatjuk meg: ds A dw = (4.4.10) dt ρ dz ahol s a spórakoncentráció értéke, t az idı, w a függıleges spóraáramlás intenzitása, z pedig a magasság. A w értéke a kicserélıdést megadó egyenletbıl meghatározható: w = A 1 ρ ds dz (4.4.11) ahol A a kicserélıdési együttható és ρ a levegı sőrősége. Nyugalomban lévı levegıben a gravitáció hatására a spóra süllyedési sebessége: w 2 = c s (4.4.12) úgyhogy az áramlás sebessége: A ds = w1 + w = c s (4.4.13) ρ dz w 2 Ezt az összefüggést a (4.4.10) egyenletbe helyettesítve: ds dt 2 A A d s ds = c 2 ρ ρ dz dz (4.4.14) E formula segítségével meghatározhatjuk a spórakoncentrációt az x,z síkban. Az elmondottak figyelembevételével meg lehet határozni a spórák által a szél és a turbulencia hatására megtett út valószínő hosszát is. Mivel az egyes spórák útvonalának figyelembevétele meglehetısen nehéz lenne, ezért a spórafelhı súlypontja által megtett út hosszát számítjuk ki. Legyen ez a t idıpontban és a z magasságban egy meghatározott pont, s legyen egyformán valószínő, hogy egy spóra e pont felett vagy alatt van. A spórafelhı súlypontja által megtett út hosszát ugyancsak úgy tekintjük, hogy annál rövidebb vagy hosszabb utat tesz meg a spórák 50%-a. Ezen premisszák figyelembevétele mellett t idıpontban ezen az úton egy pont magassága: 250

253 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM z = 0, At ρ ct (4.4.15) Az összefüggés levezetése Schrödter (1987) tanulmányában megtalálható. Jelöljük a közepes vízszintes irányú szélsebességet U-val, akkor a t idı alatt megtett út x = Ut, így z = 0, Ax ρu cx U (4.4.16) Ha az egyenlet mindkét oldalát négyzetre emeljük, akkor az összefüggés parabola alakú lesz. Ez látható a ábrán, ahol a spórák különbözı süllyedési sebessége, valamint az állandó vízszintes irányú szélsebesség és állandó turbulens tömegcsere mellett látható a spórák által megtett repülési út valószínő hossza. Ebbıl látható, hogy állandó vízszintes szélsebesség és állandó kicserélıdés mellett a spórák által megtett légút csak a spóranagyságtól függı esési sebességgel ábra. A süllyedési sebesség és a repülési útvonal változik. A spóranagyság hossza közötti összefüggés jelentıségére mutat, hogy az süllyedési sebesség kétszeresére növekedése esetén a spórák által megtett légút a negyedére csökken. Ez is arra mutat, hogy a turbulencia által kikényszerített függıleges mozgásokat nem lehet elhanyagolni, amint az különösen a régebben megjelent munkákban gyakori volt. Inkább azt mondhatjuk, hogy az süllyedési sebesség állandóan hat, s a betegségek terjedése szempontjából az egyik meghatározó tényezı. Repülési magasság. A ábrán bemutatott légutak természetesen nem felelnek meg a várt viszonyoknak, mivel a z értékek tengelyét az x értékek tengelyéhez képest erısen felnagyítottuk a jobb szemléltetés miatt. A repülési útra vonatkozó egyenlet segítségével a valószínő maximális repülési magasság is meghatározható. Természetesen ez a magasság is a spórafelhı súlypontjára vonatkozik, vagyis a spórák 50%-a e magasság alatt, 50%-a pedig e magasság felett helyezkedik el. A maximális repülési magasság kiszámításához a 251

254 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM dz = 0 (4.4.17) dt összefüggésbıl a t a következıképpen adható meg: 2 (0,4769) 4A t = (4.4.18) 4 2 ρc Helyettesítsük be ezt az értéket a repülıút egyenletébe. A z magasságban erre a speciális pontra z MAX 2 A = 0,4769 (4.4.19) ρc adódik a valószínő maximális repülési magasságra. Eszerint a repülési magasság egyenesen arányos a kicserélıdési együtthatóval és fordítva arányos a süllyedési sebességgel. Ezenkívül az összefüggésbıl az is kiolvasható, hogy a maximális repülési magasság a spórák terjedésének egy olyan komponense, amely teljesen független a szélsebességtıl táblázat. Valószínő maximális repülési magasság (m) Kics. együttható Süllyedési sebesség (cm/s) (g/cm.s) 0, ,975 1, , A táblázatban áttekintést kaphatunk arról, hogy a maximális repülési magasság milyen összefüggésben van a kicserélıdési együtthatóval és a spóranagyságtól függı süllyedési sebességgel. A táblázat azt mutatja, hogy az egészen kicsi spórák jelentıs magasságokba feljuthatnak. A repülési távolság. A betegségek terjedése szempontjából nagyon fontos kérdés, hogy a kórokozók az adott meteorológiai viszonyok között milyen távolságra képesek eljutni. Természetesen itt is arról van szó, hogy a spórafelhı súlypontja mekkora utat képes megtenni a levegıben, míg újra a z=0 magasságba kerül. A valószínő repülési távolság meghatározásához a (4.4.16) egyenletbe z=0 értéket helyettesítünk: 252

255 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM 4Ax cx 0, = 0 ρu U (4.4.20) A repülési távolságot a spórák forráshelyének z=0 és x=0 koordináták és a z=0 és x=x koordináták közötti távolsággal definiáljuk, ezért az egyenletet X-re kell megoldani: azaz X X 4AU 2 = (0,4769) 2 ρc (4.4.21) AU = 0,91 2 ρc (4.4.22) Ezzel az összefüggéssel számítható a spórák repülési távolsága. Ez az egyenlet azt mutatja, hogy a spórák repülési távolsága egyenesen arányos a kicserélıdési együtthatóval és a vízszintes irányú szélsebességgel, és fordítva arányos a süllyedési sebességükkel, ami ismét kiemeli ez utóbbi paraméter rendkívüli fontosságát. Kics. együtth. g/cm.s táblázat. A spórák repülési távolsága (km) Sülly. seb. Szélsebesség (m/s) cm/s , , , , , , , , , A táblázatból leolvasható, hogy minél nagyobb a kicserélıdési együttható, minél kisebbek a spórák (minél kisebb a süllyedési sebesség), s minél nagyobb a vízszintes szélsebesség, annál nagyobb utat tesznek meg a spórák a levegıben. Természetesen a táblázat adatait elemezve ismét felmerül a kérdés, hogy ezek az elméleti alapon számított adatok mennyire reálisak. Mindenesetre ezeket az adatokat úgy kell tekinteni, hogy a spórák fele ennél rövidebb, fele pedig hosszabb utat tesz meg. A repülési idıtartam. Természetesen az is érdekes kérdés, hogy a levegıben lebegı spórák a forráshelytıl távolodva mennyi ideig képesek a levegıben maradni, illetve 253

256 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM mennyi idı múlva jutnak ismét a földfelszínre vagy a növényállomány felszínére, elıidézve ezzel a betegség terjedését. Elméletileg ezt a problémát - ugyanúgy, mint a repülési távolság esetében - a (4.4.15) egyenlet segítségével tanulmányozhatjuk. Jelöljük a valószínő repülési idıtartamot t-vel, azzal a feltétellel, hogy a z=0 és x=x pontban, ahol a spórafelhı súlypontja eléri a földfelszínt, a t=τ. 4Aτ 0, cτ = 0 ρ (4.4.23) ebbıl következik, hogy c 2 τ 2 = (0,4769) 2 4Aτ ρ (4.4.24) amibıl vagyis 2 4A τ = 0,4769 (4.4.25) 2 ρc A τ = 0,91 (4.4.26) 2 ρc a valószínő repülési idıtartam, amely definiciószerően a spórafelhı súlypontjának repülési idıtartama. Az összefüggésbıl látható, hogy a repülési idıtartam a kicserélıdési együtthatónak és a spórák süllyedési sebességének a függvénye. A (4.4.26) egyenlettel kapott eredményeket a táblázatban láthatjuk táblázat. A valószínő repülés idıtartartam Kicserélıdési Süllyedési sebesség (cm/s) együtth. (g/cm.s) 0,135 0,138 0,975 1, nap 4,6 nap 2,2 óra 1,2 óra nap 9,2 nap 4,4 óra 2,5 óra nap 23,0 nap 11 óra 6,2 óra A táblázatból látható, hogy minél nagyobb a kicserélıdési együttható, s minél kisebb a spórák süllyedési sebessége, annál több napon át maradnak a spórák a levegıben. 254

257 AZ ÉGHAJLAT ÉS A NÖVÉNYVÉDELEM Irodalom Bacsó N. (1964): A növényvédelem agrometeorológiai alapjai. Agrártudományi. Egyetem, Gödöllı, 107 oldal. Benedek P., Surján J., Fésős I. (1974): Növényvédelmi elırejelzés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest, 305 oldal. Bourke, P.M.A. (1968): Some principles and methods in plant disease forecasting. Proceedings regional training seminar on agrometeorology, Wageningen, oldal. Kuroli G. (2001): A változó klimatikus tényezık hatása a levéltetvek rajzására és a burgonyán táplálkozók egyedszámváltozására.. Növényvédelem. 37 (3): oldal. Makarova, L. A., Minkevics, (1977): Pogoda i boleznyi kulturnih rasztyenyij. Gidrometeoizdat, Leningrád, 143 oldal. Polgár Á., Kuroli G. (2003): Interaction between nutrient supplies and aphid numbers on potato ( ). Communications in Agricultural and Applied Biological Sciences. 68 (4a): oldal. Polgár Á., Kuroli G. (2004): The interaction between nutrient supply and number of aphids on potatoes. Acta Agronomica Óváriensis. 46 (2): oldal. Schrödter, H. (1987): Wetter und Pflanzenkrankheiten. Biologische Grundlagen der Epidemiologie. Sringer Verlag, Berlin, 191 oldal. Szepessy I. (1977): Növénybetegségek. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest, 446 oldal. 255

258 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT 5. AZ ÉGHAJLAT ÉS A GAZDASÁGI NÖVÉNYEK Az éghajlati változékonyság vagy egy lehetséges éghajlatváltozás növénytermelésre gyakorolt hatásának vizsgálatakor célszerő röviden áttekinteni a növény termesztése történetének néhány mozzanatát és jelenlegi helyzetét, mert ezek arra vonatkozóan is ismereteket nyújtanak, hogy: 1. milyen mértékben volt képes alkalmazkodni a növény különbözı területek eltérı éghajlati viszonyaihoz; 2. milyen mértékben tudott alkalmazkodni egy adott terület éghajlatingadozásaihoz, és 3. az éghajlatváltozás nyomán bekövetkezı változások feltehetıen mekkora gazdasági jelentıséggel fognak bírni? 5.1 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT Származása, termıterülete és jelentısége Származásáról, fejlıdésérıl az utóbbi évtizedekben különbözı elméletek születtek, de leginkább az a teória elfogadott, hogy Délnyugat-Ázsia viszonylag szárazabb területeirıl származik (Barabás 1986), mert eléggé jól alkalmazkodik a szárazabb jellegő szteppei éghajlathoz, s nedvesebb és melegebb éghajlatokon a növényi betegségek gyakran károsítják. A búza a világ egyik legfontosabb gazdasági növénye: 2004-ben is mint az azt megelızı évtizedekben folyamatosan e növényt termesztették a világon a legnagyobb területen. 200 millió hektár fölötti vetésterülete 50 millió hektárral haladja meg a második legelterjedtebb növény területét ( A termésmennyiséget tekintve is az elsı három között van, s szemben a szintén nagy összhozammal rendelkezı rizzsel és cukornáddal, melyek kifejezetten egy bizonyos éghajlathoz kötıdnek (a rizstermesztés például 90 %-ban Délkelet-Ázsiára koncentrálódik) a legkülönbözıbb éghajlatú területeken termeszthetı, mert nagymértékben képes alkalmazkodni az éghajlati viszonyokhoz (Wilsie 1969). (Ilyen tekintetben a kukoricával mutat hasonlóságot.) Mivel a búza számára általában az az éghajlat kedvezı, ahol egy viszonylag hővös, nedves növekedési idıszakot egy száraz, meleg idıszak követ, ezért azokon a helyeken, ahol a nyár hővös (Kanada, Szibéria) a búza nyári növényként található meg, azokon a helyeken, ahol a nyár meleg (Franciaország) télen és tavasszal termeszthetı, ahol a nyár még melegebb (India) ott télen fordul elı, ahol pedig az egész év meleg (Afrika nyugati partvidéke), ott nem termeszthetı (Papadakis 1970). Így azután az év szinte minden hónapjában aratják a világ valamely táján ( ábra). Megtalálható az Egyenlítıhöz közeli területektıl a magasabb északi és déli szélességekig. Általában az északi féltekén a 20. szélességi foktól a 60. fok körüli 256

259 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT szélességekig, a déli féltekén pedig a 20. szélesség és a szélesség közötti területeken termesztik. A legjelentısebb búzatermelı országok: Kína, Egyesült Államok, Kanada, Ausztrália, India, Oroszország, Ukrajna, Törökország, Olaszország, Argentína és Pakisztán. Közülük legnagyobb mennyiségben az Egyesült Államok, Argentína, Ausztrália és Kanada exportál. A felsorolt országok földrajzi elhelyezkedése is példázza legfontosabb kenyérgabonánk termesztésének rendkívüli elterjedtségét. A nemzetközi kereskedelemben a búza az egyik legjelentısebb árucikk. A búza hazánkban is az egyik legfontosabb gazdasági növény. Az összes szántóterületnek kb. egyötödét foglalja el (Láng 1966). A búza két típusa: az ıszi búza és a tavaszi búza közül hazánkban szinte kizárólagosan az ıszi búzát termesztik, a tavaszi búza termesztése gyakorlatilag jelentéktelen. Legjelentısebb termıterületei az Alföldön találhatók: Békés, Csongrád, Jász-Nagykun-Szolnok és Hajdú-Bihar megyékben, a Mátra és a Bükk elıterében: Heves és Borsod-Abúj- Zemplén megyék sík vidékein. A Dunántúlon a legjelentısebb termıterületek: Fejér, Tolna és Baranya megyékben vannak. A Kisalföldön a búza nem annyira termıterületének nagyságával, mint inkább nagyobb terméshozamaival válik jelentıssé ábra. A búza aratásának ideje a Föld országaiban (Wilsie 1969) 257

260 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT Éghajlati igénye és az éghajlatingadozás hatásai A hımérséklet és az ıszi búza. Az erre vonatkozó ismereteket Varga-Haszonits et al. (2000) nyomán foglaljuk össze. Az elvetett búzamag meglehetısen változatos meteorológiai viszonyok mellett képes csírázni. Ha a talajban elegendı a nedvesség, akkor elsısorban a hımérséklet határozza meg a csírázás és a kelés ütemét. A búza csírázása már 3-5 fok körül (bázishımérséklet) megindul és a hımérséklet emelkedésével a csírázási ütem is növekszik. A csírázás szempontjából a fok közötti hımérsékletek az optimálisak. A 35 fok feletti hımérsékletek már nem kedvezıek. Hasonlóan alakulnak a búza vegetatív szakaszának a hımérsékleti viszonyai is. A szárbaindulás és kalászolás közötti szakaszban a legérzékenyebb a hımérsékletre. Az optimum hımérséklet ebben az idıszakban is fok. A 35 foknál magasabb értékek változatlanul kedvezıtlenek ábra. A hımérséklet hatása az ıszi búza szerves anyag gyarapodására (Polevoj 1983) A reproduktív szakasz azután kezdıdik, hogy a növény elérte a fajtára jellemzı magasságot és megkezdıdik a virágzás. Ebben az idıszakban különösen a magas hımérsékletre érzékeny. Általában a 30 fok feletti nappali hımérsékletek és a 25 fok feletti éjszakai hımérsékletek kedvezıtlenek. Az optimálisnak tekinthetı nappali hımérsékletek ekkor is a fok közöttiek. A növény hımérséklettel kapcsolatos speciális igénye a vernalizáció (vagy jarovizálás) jelenségében mutatkozik meg. Régi tapasztalat, hogy az ıszi búzák csak 258

261 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT akkor indulnak szárba, ha bizonyos ideig hideghatás éri a duzzadt szemeket. E stimuláló hatás egyébként a tavaszi búzánál is követelmény, de amíg ott egy rövidebb ideig tartó, magasabb hımérséklető kezelés (+5 és +20 fok közötti 5-15 nap) szükségeltetik, addig az ıszi búzánál alacsonyabb hımérséklető és hosszabb idejő behatás (-1 és +1 fok közötti nap) kell a megfelelı biokémiai folyamatok beindításához és a zavartalan egyedfejlıdés továbbviteléhez (Barabás 1996). Amennyiben egy esetleges felmelegedés megszüntetné az ıszi típus vernalizációjának feltételeit, a tavaszi és ıszi búza termelése közötti átstrukturálódás történhetne meg, de a jelenlegi szcenáriók alapján ezt nincs okunk feltételezni. A hımérséklettel kapcsolatban elmondottakat jól reprezentálja a Polevoj (1983) által készített hımérsékleti hatásgörbe ( ábra), amely jó közelítéssel a növény egész tenyészidıszakára jellemzı. A sugárzás és az ıszi búza. A búzalevelekre érkezı napsugárzásnak a kalászolás elıtti szakaszban mintegy %-a verıdik vissza. Hazai mérések alapján Weingartner (1968) az átlagos sugárzásvisszaverı képességet %-osnak találta, amelyet azóta többen is megerısítettek. A legerıteljesebb az elnyelés a spektrum kék és vörös tartományában, különösen a vörös tartományban. A búza és a sugárzás közötti kapcsolat meglehetısen összetettt. Gyenge sugárzásintenzitásnál a növény hajlamos a megnyúlásra, ugyanakkor a gyenge fotoszintézis mérsékeli ezt a folyamatot. Hasonló mondható el a levelek növekedésérıl is. Minél erısebb a sugárzás intenzitása, annál rövidebbek, de szélesebbek és vastagabbak is lesznek a levelek. Mivel a sugárzásintenzitással a hosszúság gyorsabban változik, mint a szélesség, az egyes levelek felülete alacsony sugárzásintenzitásnál a legnagyobb, de az egész növény levélfelülete a sugárzásintenzitással növekszik, mivel növekszik a hajtások száma. Emiatt a búza elınyösen képes kihasználni a sugárzástöbbletet (Varga-Haszonits et al. 2000). Mivel a búza C 3 -as asszimilációs utat követı növény, a feltételezések szerint egy esetleges további sugárzás növekedés különösen kedvezıen hatna termesztési feltételeire. A búza sugárzásfelvétele a kelés utáni idıszakban a levelek kialakulásával gyorsan növekszik. A LAI (levélfelületi index)=1 értékénél már a ráesı sugárzásnak több mint a felét elnyeli. A levélfelület további növekedésével a sugárzáselnyelés lassan növekszik, s hozzávetılegesen az 5 körüli levélfelület indexnél éri el a maximumot. A levélfelület növekedésével ezután a sugárzáselnyelés közel állandó marad. Az elmondottak miatt a levélfelület nagysága jelentıs befolyással van a fotoszintézisre. Függ azonkívül attól is, hogy mennyi sugárzás jut be az állomány belsejében lévı levelekhez. A sugárzásnak az állomány belsejébe jutását pedig befolyásolja a levelek nagysága, dılési szöge, s árnyékoló hatása (Anda és Hunkár 1984). Természetesen a levelek optimális elhelyezkedése nem jelenti egyúttal az optimális fotoszintézist, mert azt még más tényezık (széndioxid-koncentráció, a sztómák nyitódása és záródása, szélsebesség stb.) is befolyásolják. A búzakalászok a növényállomány felsı rétegében helyezkednek el, ezért a felsı levelekkel együtt fı forrásai a búzaszemeket növelı asszimilációnak. Emiatt viszont a növény alsó szintjeiben elhelyezkedı levelek kisebb hatással vannak a termés kialakulására. 259

262 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT A nedvességi tényezık és az ıszi búza. Varga-Haszonits et al. (2000) nyomán az alábbiakban foglalhatjuk össze a nedvesség és a növény kapcsolatát. Hazánkban az ıszi búza októberi vetése után nedves idıszak kezdıdik, amelyben a lehullott csapadék mennyisége meghalaja azt a vízmennyiséget, amelyet a levegı képes elpárologtatni, emiatt a talaj nedvességtartalma növekszik. Még tavasszal a vegetáció újraindulása idején is elegendı általában a szántóföldi vízkapacitás 70 %-át meghaladó - nedvesség van a talajokban. Elıfordulnak azonban olyan évek, különösen a szárazságra hajlamosabb alföldi területeken, amikor már tavasszal is vízhiánnyal lehet számolni. A szárbainduló búza viszont ebben az idıszakban jelentıs asszimilációt folytat, ilyenkor a legjelentısebb a szerves anyag termelése. Egyúttal kedvezı vízellátottságra is szüksége van. Nem megfelelı vízellátottság akkor szokott kialakulni, ha ısszel és télen kevés csapadék hullott, tavasszal pedig száraz, meleg idıjárás alakult ki. Ez kedvezıtlenül befolyásolja a növény fejlıdését, a vegetatív szervek nem növekszenek megfelelıen és a levélfelület is kisebb lesz, ami miatt az asszimilációt intenzitása is lecsökken. Mivel az áprilisi és májusi csapadék különösen nagymértékben hat az ıszi búza termésre, a száraz idıszakokban a fejtrágyázás jelentıssé válhat; segítségével még kedvezıtlen meteorológiai viszonyok között is kiemelkedı minıség érhetı el (Szentpétery et al. 2005). A kalászolás-virágzás idıszakában a növénynek szintén jelentıs vízigénye van. Ebben az idıszakban az okozhat problémát, hogy a rossz vízellátás hatására a virágszervek elhalnak és emiatt kedvezıtlenül alakul a megtermékenyítés, s a termés csökkenni fog. Szász (1997) szerint a búza az ıszi fejlıdés szakaszában napi mm nedvességet képes elpárologtatni, ez a kalászolás idıszakában akár 3.5 mm-re szökik fel, majd az érés idején mm-re csökken. Az ıszi búza szemtermésének mind a mennyiségét, mind a minıségét negatívan befolyásolja, ha az aratást a csapadékos idıjárás miatt ki kell tolni. Ugyanakkor a száraz idıszakok a nitrogén felvételét és hasznosítását rontják (Szentpétery et al. 1996). A szén-dioxid és az ıszi búza. A megemelkedett szén-dioxid tartalom növényekre gyakorolt hatása nagymértékben függ a fajok sajátosságaitól (Poorter 1993). Chaudhuri et al. (1986, 1990) vizsgálataikban úgy találták, hogy a megemelt szén-dioxid szint hatására az ıszi búza gyökerei gyorsabban elérték maximális lehatolási mélységüket, tömegük és számuk minden mélységben nıtt. Chen et al. (2004) a szén-dioxid koncentráció megduplázódásának kedvezı hatását egyöntetőnek vélik öntözött és természetes vízellátottságú búzák terméshozamaira nézve egyaránt. Azonban a szimulált terméshozamok stabilitását öntözetlen körülmények között kisebbnek találták. Southworth et al. (2002) 555 ppm-es széndioxid koncentráció hatását vizsgálták az Egyesült Államokban, s szerintük a változás mely a hımérséklet emelkedését is figyelembe veszi fıként a hővösebb északi és középsı területeken lesz kedvezı, míg a déli államokban akár csökkenhet is a termés. Hazai vizsgálatok szerint a kétszeres szén-dioxid szint hatására a gabonák hajtásszáma és levélfelülete 75 %-kal, tömege 50 %-kal gyarapodott. A szemtermés csaknem az összes fajtánál, s esetenként akár 40 %-kal nıtt (Harnos et al. 1998). Ugyanakkor Veisz et al. (2005) hangsúlyozzák, hogy a szén-dioxid szint emelkedése 260

263 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT csak megfelelı N- és P-ellátottság mellett hat pozitívan a búza biomassza felhalmozódására és a termésre. Másfelıl az ıszi búza tápanyagellátását a meteorológiai viszonyokhoz is hozzá kell igazítani. A növény számára kedvezı idıjárású években kisebb, a kedvezıtlen években nagyobb mőtrágyaszint bizonyult hatásosnak (Dávid et al. 1990). Az extrém hatások és az ıszi búza. A világ mezıgazdasági termelésének 80 %- a természetes vízellátásra alapozott, azaz nincs öntözésre berendezkedve, de jelzi ennek elégtelenséget, hogy e területeken az összes termésnek csak 60 %-át állítják elı (Harris 1991), s bár Bouman és Tuong (2001) szerint a búza vízhasznosítása több mint kétszer kedvezıbb a rizs hasonló paraméterénél, ám a vízstressz jelentıs károkat okozhat. A vízhiányra a növények legérzékenyebben a kalászolás-tejes érés idıszakban reagálnak: a fenozázis hossza 10 nappal növekszik, (s a termés is szignifikánsan csökken). A tejes érést követıen a búza érzékenysége jelentısen csökken (Németh Cs et al. 2005). A magasabb szén-dioxid koncentráció részben ellensúlyozza az aszály kedvezıtlen hatását (Harnos et al. 2002). A szélsıséges csapadékviszonyok hatása a megfelelı tápanyag-ellátással és a talaj szerkezetének fenntartásával és javításával is ellensúlyozható (Birkás és Gyuricza 2001). A búza toleranciája az öntözıvíz sótartalmával szemben jelentıs, meghaladja a rizs, s méginkább a kukorica toleranciáját (Luo és Mooney 1999), s ez is segíti a szárazabb területeken való fennmaradását. Yang et al. (2002) az ıszi búza fagykárosodását gyakorinak találták, különösen a növény fogékony fenofázisa és hirtelen gyors hımérsékletcsökkenés egybeesésekor. A károsodás mértékét más környezeti és nem-környezeti tényezık is befolyásolhatják. A jó fagyellenálló-képességő növények fagykárosodására alig hatott a talajnedvesség értéke, míg a fagyérzékeny búzafajták károsodási mértéke a talajnedvesség függvényében akár 50 %-os különbséget is mutatott (Veisz et al. 2004). A túlélési arány a talajnedvesség csökkenésével javult, nedvesebb talaj esetén rolmlott. A szén-dioxid tartalom emelkedése is kedvezıen hatott a fagytőrésre (Veisz 1997). A túlélési arány a megedzıdési folyamat 10. napjától az 50. napig javult, utána fokozatosan romlott (Veisz és Tischner 1995). Az ıszi búza különösen érzékenynek bizonyult a 30 fokot meghaladó magas hımérsékleti stresszel szemben, de ha a szén-dioxid szintet megduplázták, ez ellensúlyozta a terméskiesést (Bencze et al. 2005). A magas hımérsékleti stressz csökkenti a búza termését és befolyásolja a minıséget. Habár a fehérje- és gluténtartalom növekedhet is, a sütıipari tulajdonságok változása kedvezıtlen (Bencze et al. 2004). Az éghajlati változékonyság hatása az ıszi búza életjelenségeire Az éghajlati változékonyság és az ıszi búza növekedése. Az ıszi búza növekedésében a termikus tényezıknek van meghatározó szerepük. Különösen alkalmasak a növekedési folyamatok nyomon követésére illetve elırejelzésére a hımérsékleti összegek. Varga-Haszonits (1992) nyomán a 4.2. alfejezetben bemutatott ábrán együtt láthattuk az aktív hımérsékleti összeg gyarapodásával 261

264 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT a levélfelület, a szerves anyag és a szármagasság növekedését. A három folyamat természetesen egymással is összefügg, hiszen a levélfelület azaz asszimiláló felszín - növekedésével indul meg igazán a szerves anyag gyarapodás és a szármagasság növekedése is, a levélfelület csökkenésével pedig mindkét folyamat lelassul, majd leáll. Ez az ábra bemutatja, hogy ahol a hımérsékleti összeg felhalmozódása meghatározható, ott meg lehet állapítani s búza levélfelületének, szerves anyag gyarapodásának és szármagassága növekedésének állapotát. Levélfelület. A növények élete szempontjából nagy jelentıségő a levélfelület kialakulásának üteme. A folyamatra erısen hatnak a meteorológiai tényezık, ugyanakkor a meteorológiai tényezık hatása is elsısorban a levélfelületen keresztül érvényesül. A ábrán jól látható, hogy az idıben felhalmozódó hımérsékleti összeg és a levélfelület közötti kapcsolatot egy egycsúcsú görbével lehet jellemezni, amelynek emelkedı szakasza meredekebb, mint a csökkenı szakasza. Az összefüggés szerint az ıszi búza már az aktív hımérsékleti összegek viszonylag kis növekedése esetén folyamatosan növeli levélfelületét. A növekedés üteme 200 foknap felett felgyorsul. Ez a gyors növekedés egészen a 600 foknapos értékig tart. Ennél magasabb hımérsékleti összegek mellett a levélfelület nagysága csökkenni kezd. A csökkenés üteme azonban lényegesen lassúbb, mint az emelkedésé volt. A különbözı években mért adatok egyetlen görbével leírható összefüggést adtak, ami azt jelenti, hogy a levélfelület növekedése szorosabban követi a hımérsékleti összeg felhalmozódását, mint az idı múlását. A levélfelület nagyságának változása 91 százalékban magyarázható a hımérsékleti összeg változása alapján. Biomassza. A növény szárazanyag termelése a levélfelület növekedésével párhuzamos folyamat. A hımérsékleti összeggel való kapcsolat formája azonban logisztikus görbe alakú. Ez azt mutatja, hogy a szerves anyag termelés 5 fok felett folyamatos, az emelkedés üteme pedig a hımérsékleti összeg felhalmozódásával közel lineáris. Elérve azonban az foknap értéket a szerves anyag növekedés lelassul, majd megáll. A hımérsékleti összeg felhalmozódása mintegy 97%-ban magyarázza a szerves anyag felhalmozódását. Szármagasság. Az ábrán az is jól látható, hogy a hımérsékleti összeg, mint termikus idı, jól jellemzi a növénymagasság változását is. A növény magassági növekedése 5 fok felett megindul, s viszonylag kis hımérsékleti összegek mellett a hımérsékleti összeg növekedésével szinte lineáris mértékben növekszik. Ez a növekedési ütem a foknap körüli értékeknél lelassul, 1200 foknap felett pedig már alig tapasztalaható növekedés. A kapott összefüggés alapján a hımérsékleti összeg változása 82%-ban magyarázza az ıszi búza magassági növekedését. Összefoglalva a hımérsékleti összeg alakulása %-ban meghatározza az ıszi búza növekedését, azaz egy hımérsékletemelkedés a hımérsékleti összeg kumulálódásának gyorsítása révén alapvetı befolyással lehet a növekedési folyamatok gyorsítására is. Az éghajlati változékonyság és az ıszi búza fejlıdése. Minthogy az ıszi búza fejlıdését és a vegetációs periódusának hosszát alapvetıen a termikus tényezık határozzák meg, ezért a hımérséklet, a fotoszintetikusan aktív sugárzás, illetve az e két elem együttes befolyását kifejezı hányadosuk, a radiotermikus index hatását 262

265 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT számszerősítettük hazánk három különbözı éghajlati adottságú területén (a Kisalföldön elhelyezkedı Gyır-Moson-Sopron megye, a kelet-magyarországi Hajdú-Bihar megye, valamint a Közép-Alföldet reprezentáló Jász-Nagykun-Szolnok megye esetén) az közötti idıszak éves adatsorai segítségével. A hımérséklet 10 és 20 % közötti befolyást gyakorolt mindössze a teljes vegetációs periódus hosszára, ezzel együtt jól kivehetı, hogy a hımérséklet minden 1 fokkal való emelkedése 2-3 nappal lerövidíti a tenyészidıszakot. Ez nem tőnik jelentıs hatásnak, így egy esetleges 1 fokos felmelegedés várhatóan csak 1-2 %-kal gyorsítja az ıszi búza fejlıdését ábra. A fotoszintetikusan aktív sugárzás mennyiségének hatása az ıszi búza tenyészidıszakának hosszára Gyır-Moson-Sopron megyében ( ) Ennél sokkal meghatározóbb kapcsolatot találtunk a leérkezı fotoszintetikusan aktív sugárzás és a vegetációs periódus hossza között. A növények számára hasznosítható energia mennyisége %-ban határozta meg a fejlıdés sebességét. A determinációs együttható legmagasbb értékét Északnyugat-Magyarországon kaptuk ( ábra), ahol viszonylag korlátozottan áll rendelkezésre az energia. Az ábrán látható összefüggéssel kapcsolatban azonban meg kell jegyeznünk, hogy az egyenesarányú kapcsolat azt is kifejezheti, hogy ha hosszabb a vegetációs periódus, akkor általában a hosszabb idı alatt több energia érkezik le. Azaz ezt az összefüggést óvatosan kell kezelnünk, mert az elmondottak miatt álkorrelációt is mutathat. Meghatároztuk ezért a hımérséklet és a sugárzás hányadosaként elıállítható radiotermikus indexet, s azzal hoztuk kapcsolatba a tenyészidıszak hosszát. Úgy találtuk, hogy a kevésbé melegigényes búzánál a kukoricával szemben az 263

266 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT egységnyi sugárzásra esı hımérsékletváltozás kevésbé determinálta a fejlıdési idıszak hosszát ( ábra) ábra. A radiotermikus index hatása az ıszi búza tenyészidıszakának hosszára Gyır-Moson-Sopron megyében ( ) Az éghajlati változékonyság és az ıszi búza produktivitása. A terméshozamokra gyakorolt komplex meteorológiai hatás számszerősítéséhez a Varga-Haszonits (1986) által ismertetett módszert használtuk, melyet a 4.2 alfejezetben részletesen bemutattunk. Trendarányok. Úgy találtuk, hogy az ıszi búza trendarányok ingadozása az országos átlagok alapján 0,51-1,20 tartományban mozgott. Az országos átlagok segítségével meghatározott trendarányok azt mutatják, hogy hazánkban az elmúlt 50 évben ( ) a meteorológiai viszonyok hatására több volt a trendértéknél kedvezıbb terméső év (az 50 évbıl 30), mint a kedvezıtlen (az 50 évbıl 20). Legnagyobb gyakorisággal a trendet 10%-kal meghaladó terméshozamok fordultak elı. A trendérték 90%-ánál kisebb értékek mindössze 9 évben alakultak ki. Az elmondottak az ábrán jól nyomon követhetık. A kedvezı és kedvezıtlen meteorológiai hatású évek elıfordulása lényegében az egész országban hasonló volt: Északnyugat-Dunántúlon (Gyır-Moson-Sopron megye), Északkelet-Magyarországon (Hajdú-Bihar megye) és a Dél-Alföldön (Békés megye) legtöbbször egybeestek az 1 alatti és fölötti értékek. A legkedvezıtlenebb idıszakok mindenütt 1952 és az 1990-es évek elsı fele: ekkor %-kal kevesebb termés képzıdött, mint ami várható volt, a legkedvezıbbnek pedig a 90-es évek második fele bizonyult, többször is a 20 %-ot megközelítı vagy akár meg is haladó pozitív hatással. 264

267 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT ábra. Az ıszi búza országos átlagainak trendarány gyakoriságai A meteorológiai elemek és a termés. A növények számára a víz és a hımérséklet általános életfeltétel. Mindkettı egyaránt fontos. Hazánkban azonban az ıszi búza vegetációs periódusának elején van a csapadék másodmaximuma, a három téli hónap az év legnedvesebb idıszaka, ezt követıen pedig a tavszi hónapok is gazdagok csapadékban. Az ıszi gabonák vegetációs periódusa ezért vízellátottság szempontjából kedvezı idıszak. A jó nedvességellátottság miatt az ıszi búza terméshozama kevésbé érzékeny a nedvességellátottság kisebb változásaira. Viszont jelentıs mértékben függ a hımérséklettıl, amely az ıszi gabonák tenyészidıszaka folyamán nagymértékben változik. A növénynek az ısz folyamán meg kell erısödnie, hogy a tél viszontagságait jól elviselje. A téli hónapokban erısen ki van téve a negatív hımérsékletek hatásának, majd a tavasz folyamán pedig növekedése és fejlıdése is alapvetıen a hımérséklettıl függ. Amint az ábrából is jól látható, a májusi középhımérsékletek szignifikáns hatást gyakorolnak a hozamokra. Az összefüggést az ország középsı búzatermı területére vonatkozóan Szolnok megye adatain mutatjuk be. Az ábrán látható összefüggést az 0,1 százalékos valószínőségi szinten is szignifikáns. Ezzel az összefüggéssel tehát számolnunk kell, amikor a termıhely meteorológiai adottságait elemezzük. Látható az ábrán, ha a májusi középhımérséklet 16,5 fok fölé emelkedik, akkor az ıszi búza hozama a trendérték (1,00) alá csökken. Ez a csökkenés 18,5 foknál már 10%-ot tesz ki, 20 fok felett pedig eléri a 20%-ot. A meleg májusok tehát kedvezıtlenek az ıszi búza számára. Egy esetleges felmelegedésnél tehát egy ilyen hatással is számolni kell. 265

268 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT ábra. A májusi középhımérséklet hatása az ıszi búza terméshozamára Természetesen megvizsgáltuk ezt a jelenséget az ország többi területére vonatkozóan is. Azt kell mondanunk, hogy ez a jelenség általánosan jellemzı hazánk egész területére. A kapcsolat szorossága azonban különbözı mértékő lehet, de az összefüggés legalább a 0,5 százalékos valószínőségi szinten szignifikáns ábra. A tél középhımérséklete és az ıszi búza terméshozama közötti kapcsolat 266

269 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT Az ıszi búza termesztése szempontjából a másik hımérsékleti szempontból fontos idıszak a tél. A hideg telek kedvezıtlen hatással vannak az áttelelı növényekre. Természetesen a növények télálló képességétıl is függ, hogy adott hatás milyen változást eredményez. A hazánkban köztermesztésben lévı növények terméshozama és a tél középhımérséklete közötti összefüggést Jász-Nagykun-Szolnok megyei adatokból számított összefüggés alapján az ábrán láthatjuk. Az ábrán látható összefüggés amely az 5%-os valószínőségi szinten szignifikáns jellemzı az ország egész területére. Látható az ábrán, hogy a negatív téli középhımérsékletek a trendérték alá csökkentik a hozamokat. Amennyiben tehát egy esetleges éghajlatváltozás során a telek melegebbé válnának, az áttelelés kedvezıbb lenne az ıszi búza számára. Irodalom Anda A., Hunkár M. (1984): Fotoszintetikusan aktív sugárzás behatolása különbözı sőrőségő ıszi búza állományokba. Növénytermelés. 33 (4): oldal. Barabás Z. /szerk./ (1986): A búzatermesztés kézikönyve. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Bencze S., Rákszegi M., Veisz O. (2004): Responses of wheat genotypes to high temperature. Genetic variation for plant breeding - Proceedings of the 17th EUCARPIA General Congress, Tulln, Austria, September oldal. Bencze S., Veisz O., Bedı Z. (2005): Effect of elevated CO2 and high temperature on the photosynthesis and yield of wheat. Cereal Research Communications. 33 (1): oldal. Birkás M., Gyuricza Cs. (2001): A szélsıséges csapadékellatottság hatása az ıszi búza néhány termesztési tényezıjére barna erdıtalajon. Novenytermelés. 50 (2-3): oldal. Bouman, B.A.M., Tuong, T.P. (2001): Field water management to save water and increase its productivity in irrigated rice. Agricultural Water Management. 49(1): oldal. Chaudhuri, U.N., Burnett, R.B., Kirkham, M.B., Kanemasu, E.T. (1986): Effect of carbon dioxide on yield, root growth and water use. Agricultural and Forest Meteorology. 37: oldal. Chaudhuri, U.N., Kirkham, M.B., Kanemasu, E.T. (1990): Root growth of winter wheat under elevated carbon dioxide and growth. Crop Science. 30: oldal. Chen, C., Jin, Z.Q., Zheng, Y.F., Liu, J.D. (2004): Assessing the impacts of doubled CO 2 climate change and its variability on winter wheat production in the Huang-Huai-Hai Plain of China. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences. 20(1): oldal. Dávid A., Pletser J., Posza I. (1990): Az idıjárás hatása az ıszi búza mőtrágyázásának hatékonyságára. Beszámolók az 1986-ban végzett tudományos kutatásokról, OMSz, Budapest, oldal. 267

270 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT Harnos N., Bencze S., Janda T., Juhász A., Veisz O. (2002.): Interactions between elevated CO 2 and water stress in two winter wheat cultivars differing in drought resistance. Cereal Research Communications. 30 (3-4): oldal. Harnos N., Veisz O., Tischner T. (1998): Effects of elevated CO 2 concentration on the development and yield components of cereals. Acta Agronomica Hungarica. 46 (1): oldal. Harris, H.C. (1991): Implications of climatic variability. In: Harris, H.C., Cooper, P.J.M., Pala, M. /szerk./: Soil and crop management for improved water use efficiency in rain-fed areas. Proceedings of an international workshop 1989 Ankara, Turkey. ICARDA, Aleppo, Syria. Láng G. (1966): Növénytermesztés I-II. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Luo, Y., Mooney, H.A. /szerk./ (1999): Carbon dioxide and enviromental stress. Academic Press, London. Németh Cs., Sellyei B., Veisz O., Bedı Z. (2005): Phenological and yield responses of wheat to changes in soil moisture in various developmental stages. Cereal Research Communications. 33 (1): oldal. Papadakis, J. (1970): Agricultural potentialities of world climates. Buenos Aires. Polevoj, I. (1983): Teorija i raszcsot produktivnoszti szelszkohozjajtsztvennih kultur. Gidromeoizdat, Leningrád. Poorter, H. (1993): Interspecific variation in the growth response of plants to an elevated ambient CO 2 concentration. Vegetatio : oldal. Southworth, J., Pfeifer, R.A., Habeck, M., Randolph, J.C., Doering, O.C., Rao, D.G. (2002): Sensitivity of winter wheat yields in the Midwestern United States to future changes in climate, climate variability, and CO 2 fertilization. Climate Research. 22 (1): oldal. Szász G. (1997): Szántóföldi növényállományok mikroklímája. In: Szász G., Tıkei L. /szerk./: Meteorológia mezıgazdáknak, kertészeknek, erdészeknek. Mezıgazda Kiadó, Budapest. Szentpétery Zs., Jolánkai M., Kleinheincs C., Szıllısi G. (2005): Effect of nitrogen top-dressing on winter wheat. Cereal Research Communications. 33 (2-3): oldal. Szentpétery Zs., Jolánkai M., Szabó M., Varga J. (1996): The role of winter wheat ripening in yield and baking quality manifestation. Bulletin of the University of Agricultural Sciences, Gödöllı. 1: oldal. Varga-Haszonits Z. (1986): A multiplikatív idıjárás-termés modellek elvimódszertani alapjai. Beszámolók az 1983-ban végzett tudományos kutatásokról. OMSz, Budapest, oldal. Varga-Haszonits Z. (1992): Komplex agroklimatológiai modell az ıszi búza produktivitásának jellemzésére. Akadémiai doktori értekezés, Budapest. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs., Vámos O., Schmidt R. (2000): Magyarország éghajlati erıforrásainak agroklimatológiai elemzése. Monográfia. Lóriprint, Mosonmagyaróvár. Veisz O. (1997): Effect of abiotic and biotic environmental factors on the frost resistance of winter cereals. Acta Agronomica Hungarica. 45 (3): oldal. Veisz O., Bencze S., Bedı Z. (2005): Effect of elevated CO 2 on wheat at various nutrient supply levels. Cereal Research Communications. 33 (1): oldal. 268

271 AZ İSZI BÚZA ÉS AZ ÉGHAJLAT Veisz O., Tischner T. (1995): Hardiness of winter wheat varieties as a function of changes in certain environmental factors. Biotronics. 24: oldal. Veisz O., Vida G., Bencze S., Láng L., Bedı Z. (2004): Role of varieties resistant to abiotic stress factors in reliable wheat production in Hungary. Genetic variation for plant breeding - Proceedings of the 17th EUCARPIA General Congress, Tulln, Austria, September oldal. Weingartner F. (1968): Különbözı felszínek és növényállományok albedója. Beszámolók az 1967-ben végzett tudományos kutatásokról. OMI Hivatalos Kiadványai XXXIV. kötet, Budapest. Wilsie, C. (1969): A termesztett növények alkalmazkodása és elterjedése a Földön. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Yang, B. J., Wang, M.X., Pei, Z.Y. (2002): Monitoring freeze injury to winter wheat using remote sensing. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering. 18 (2): oldal. 269

272 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT 5.2 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT Származása, termıterülete és jelentısége Az árpa a hideg mérsékelt öv legrégibb és ma is legfontosabb gabonaféléje. A különbözı ásatásokból származó, árpa- és búzatermesztésre utaló leletek többnyire azonos korból maradtak hátra. Származási helyeként Elı-Ázsiát említik, s onnan terjedt el a mérsékelt égövben. Közép-Európában már a kıkorszakban termesztették, ide valószínőleg Kisázsián keresztül jutott el. Jelenleg különbözı éghajlatú országokban termesztik az északi szélesség 60. foka és a déli szélesség 60. foka között. Mivel éréséhez nem kíván nagyobb meleget, ezért június második felében már aratható, elsıként a gabonafélék közül. Az árpát nagy alakgazdagsága miatt különféle éghajlatú országokban lehet termeszteni. A rövid nyarú északi tájakon fontos kenyérgabona. Az enyhe, mérsékelten meleg nyarú vidékekeken sörkészítés céljából termesztik. A meleg, déli országokban a szemtermését abraktarkamányként hasznosítják. Az ıszi árpát fıként takarmányként hasznosítják. Elsısorban a sertéshízlalás számára nélkülözhetetlen, de egyéb állatok takarmányozása során is felhasználják. Az ország egész területén termeszthetı. Kismányoki (1994) szerint termıterülete növekedni fog, s ezt több tényezı is indokolja: száraz viszonyok között biztosabb termés várható; megfelelı szalmaszilárdságú fajtái jobb termésstabilitást mutatnak; takarmányértéke meghaladja az ıszi búzáét. Ennek ellenére vetésterülete az elmúlt években stagnált. Éghajlati igénye és az éghajlatingadozás hatásai A hımérséklet és az ıszi árpa. Az ıszi árpa a hővösebb klímaigényő növények közé sorolható (Varga-Haszonits 1987) és hımérsékleti igénye hasonlít az ıszi búzáéhoz. Vetése már C-os napi középhımérsékletnél lehetséges. Ilyen hımérséketek mellett a csírázás már megindul. Az optimumhımérsékletek a C-os intervallumba esnek, a 30 0 C feletti értékek már nem kedvezıek, 35 0 C felettiek pedig az asszimiliáció jelentıs visszaesését okozzák. Márciusban a magasabb hımérsékletek a kedvezıbbek, áprilistól azonban a magas hımérsékletek már kedvezıtlenek. A tavaszi hónapokban inkább hővısebb idıt igényel. Mivel a napos, meleg idı felgyorsítja a virágzást, ezért a hővös, nyirkos idıben erısebben jelentkeznek a fajták közötti különbségek (Karsai 2004). A sugárzás és az ıszi árpa. Fotoperiodikusan érzékeny fajták esetén a napi megvilágítás idıtartama befolyásolja a növény növekedését és a vegetatív fejlıdését. Az ilyen növények magasabbra nınek és több levelet fejlesztenek a hosszabb nappali megvilágítás mellett. Az ıszi árpa fajták többsége e hosszúnappalos csoportba tartozik (Karsai 2004). Az ıszi árpa levelei fejlettségi állapotuktól függıen a rájuk esı sugárzásnak mintegy százalékát visszaverik. A legkevesebb sugárzást a kelés és a kalászolás ideje között veri vissza. Hazai mérések alapján Weingartner (1968) az 270

273 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT átlagos sugárzásvisszaverı képességét 21 százaléknak találta. Általában csapadékhullás utáni napokon, amikor a levelek több nedvességet tartalamaznak, tehát sötétebbek, a növény sugárzásvisszaverı képessége 2-3 százalékkal csökken, száraz idıszakban pedig 3-5 százalékkal növekszik. Az ıszi árpa sugárzásfelvétele hasonlóképpen alakul, mint az ıszi búzáé. A kelés után, a levelek kialakulásával gyorsan növekszik, majd 5 körüli levélfelület-indexnél elér egy olyan értéket, amelynél tovább már nem növekszik. Ekkor a sugárzáselnyelés többnyire százalék felett van. A növényállomány sőrőségétıl, magasságától és a napmagasságtól függıen különbözı mennyiségő sugárzás jut le az alsó levelek szintjére. Becslések szerint az alsó levélszintekhez az állomány felsı szintjére érkezı sugárzásnak kevesebb mint 20 százaléka jut le. Az ıszi árpa sugárzáshasznosulási értékei csak jó esetben közelítik meg az 1.5 %-ot (Varga-Haszonits és Varga 1999) A nedvességi tényezık és az ıszi árpa. A víz iránti igénye a szárbaindulás és a kalászolás közötti idıszakban a legnagyobb. Az árpánál is ekkor a leggyorsabb a levélfelület növekedése és az asszimiláció. A kalászolás utáni idıszakban csökken a vízigénye (Varga-Haszonits et al. 2000). Az árpa szemtermésének aratás utáni csíranyugalma genetikailag meghatározott tulajdonság, amelyre erıs hatással vannak a környezeti tényezık (Curran és McCarthy 1986), a magas páratartalom és az érés alatti esıs idıjárás például növeli a dormancia erısségét és az idıtartamát (Wellington 1956). Krysanova et al. (1999) egy 1.5 Celsius fokos felmelegedés hatására a növény evapotranszspirációjának %-os megnövekedését jelezték elıre. A szén-dioxid és az ıszi árpa. Soegaard et al. (2003) különbözı növényállományok feletti légköri szén-dioxid koncentráció összehasonlító vizsgálatát végezték el. Úgy találták, hogy a vizsgált gabonafélék (ıszi búza, ıszi árpa és tavaszi árpa) fotoszintetikus kapacitása lényegében azonos ( µmol/m 2 másodpercenként), s ez %-kal tér el a kukorica hasonló paraméterétıl. Guerena et al. (2001) a szén-dioxid szint megkétszerezıdésének hatását modellezve úgy találták, hogy a több szén-dioxid az üvegházhatás fokozódása révén általában a folyamatok gyorsításával jár, de Dél-Spanyolországban akár a vernalizáció elmaradását is kiválthatja. Az extrém hatások és az ıszi árpa. Télállósága kisebb, mint az ıszi búzáé vagy a(z ıszi) rozsé. A hótakaró nélküli, hirtelen beálló hideg idı erısen megviseli. Az új nemesített fajták edzettebbek, a téli hideget jobban tőrik. A levelek nagyobb cukorkoncentrációja és az árpafajták fagytőrése között jó korreláció van (Keteleer et al. 1988). A száraz tavaszt az ıszi árpa jobban elviseli, mint a tavaszi árpa. Mivel hazánkban a március-június hónapok csapadékosak, június közepére pedig beérik az árpa, az aszály ritkábban okoz károkat a termésben. Oosterom és Acevedo (1992) száraz mediterrán körülmények között vizsgálták, hogy mely tulajdonságok függnek össze a szárazságtőréssel és a tenyészıcsúcs fejlıdésének különbségei és az aszály tolerálásának képessége között szoros kapcsolatot találtak. A különbözı árpafajták levélzetük eltérı morfológiai felépítésének is köszönhetik jelentısen eltérı szárazságtőrésüket (Brestic et al. 1998). 271

274 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT Az árpa sótőrése más kultúrnövényekhez képest nagyobb (Nair és Khulre 1990). Az ıszi árpa olyan helyeken, ahol május-júniusban heves esızések vannak, a megdılési veszély miatt nem termeszthetı olyan eredményesen, mert a búzáénál rosszabb az állóképessége. Az éghajlati változékonyság hatása az ıszi árpa életjelenségeire Az éghajlati változékonyság és az ıszi árpa fejlıdése. Mivel az ıszi búza mellett az ıszi árpa hazánk másik kiemelkedı jelentıségő ıszi vetéső növénye, ezért célszerőnek láttuk az éghajlatingadozásnak az ıszi árpa fejlıdésére (és termésére) gyakorolt hatását legfontosabb kenyérgabonánkkal párhuzamba állítva vizsgálni. A minél jobb összehasonlíthatóságot segítette, hogy ugyanazon idıszakokra és megyékre, mint amelyeknél az ıszi búzával kapcsolatos elemzéseinket végeztük, e növény esetén is rendelkezésre álltak a meteorológiai és növényi adatok ábra. A fotoszintetikusan aktív sugárzás hatása az ıszi árpa tenyészidıszakának hosszára Gyır-Moson-Sopron megyében ( ) Az ıszi árpánál is a hımérséklet, a fotoszintetikusan aktív sugárzás, illetve a radiotermikus index hatását tettük vizsgálat tárgyává hazánk három különbözı éghajlati adottságú területén (a Kisalföldön elhelyezkedı Gyır-Moson-Sopron megye, a kelet-magyarországi Hajdú-Bihar megye, valamint a Közép-Alföldet 272

275 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT reprezentáló Jász-Nagykun-Szolnok megye esetén) az közötti idıszak éves adatsorai segítségével. A hımérséklet hatására az ıszi árpa vegetációs periódusának hossza csupán 10 %-ot meg nem haladó mértékben ingadozott (mely egyébként alig marad el a búza ingadozási tartományától). A hımérséklet minden 1 fokkal való emelkedése még kevésbé rövidíti le a tenyészidıszakot, s nem is minden állomás esetén mutatható ki ilyen hatás, ezért egy esetleges 1 fokos felmelegedés önmagában várhatóan nem befolyásolja érdemben az ıszi árpa fejlıdési idıszakának hosszát. A búzával végzett analízis után az sem meglepetés, hogy sokkal meghatározóbb kapcsolatot találtunk a leérkezı fotoszintetikusan aktív sugárzás és a vegetációs periódus hossza között. A növények számára hasznosítható energia mennyisége %-ban határozta meg a fejlıdést. A determinációs együttható területi ingadozása elhanyagolható, tehát hazánk különbözı területein egyaránt kb. 80 %-ban a leérkezı energia determinálja a tenyészidıszak hosszát ( ábra). Azt mondhatjuk tehát, hogy a leérkezı energia növekedése hosszabb fejlıdési idıt tesz lehetıvé, s ezáltal minden további 100 MJ/m 2 sugárzással nappal hosszabbá válik az az idıszak, amikor szerves anyag tud képzıdni az adott területen ábra. A radiotermikus index hatása az ıszi árpa tenyészidıszakának hosszára Hajdú-Bihar megyében ( ) A közös hımérsékleti és sugárzási befolyást kifejezı radioternikus index hatását számszerősítve úgy tapasztaltuk, hogy ez %-ban valószínősíti a fejlıdési idıszak hosszát ( ábra). Az index értékének minden 1 ezrelékes változása jó 10 nappal redukálta a vetéstıl érésig terjedı intervallum hosszát. Ha egy felmelegedési folyamat a beérkezı sugárzás számottevı változása nélkül játszódna le (s a 273

276 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT szcenáriók többsége ezt sejteti), a radiotermikus index értéke megnövekedne, egy fokos hımérsékletemelkedésre válaszul kb del és ez várhatóan 10 nappal gyorsítaná az ıszi árpa beérését. Az ıszi árpa fejlıdését tehát a meteorológiai tényezık az ıszi búzánál tapasztaltakkal megegyezı irányban és csaknem megegyezı mértékben befolyásolják. A hımérséklet önmagában kevésbé, de a sugárzás akár egyedül, akár a hımérséklettel együttesen jól leírja az ıszi árpa vegetációs periódusa hosszának változásait. Az éghajlati változékonyság és az ıszi árpa produktivitása. A terméshozamokra gyakorolt komplex meteorológiai hatás számszerősítéséhez itt is a 4.2. fejezetben már bemutatott, a Varga-Haszonits (1986) által ismertetett módszert használtuk. Úgy találtuk, hogy az ıszi árpa trendarányok ingadozása általában ±40 %-os tartományban mozgott. A kedvezı és kedvezıtlen meteorológiai hatású évek elıfordulása az egész országban hasonló volt: Északnyugat-Dunántúlon (Gyır- Moson-Sopron megye), Északkelet-Magyarországon (Hajdú-Bihar megye) és a Dél- Alföldön (Békés megye) legtöbbször egybeestek az 1 alatti és fölötti értékek ábra. Az ıszi árpa trendarányok gyakorisági eloszlása Látható az ábrán, hogy a trendarányok legnagyobb gyakorisággal a trendértéknél 10%-kal magasabb értékekkel fordulnak elı. Amint látható még a trendértéknél több, mint 20%-kal magasabb értékek is elıfordultak. A trendértéknél alacsonyabb értékek a vizsgált 50 évben ( ) mindössze 11 alkalommal fordultak elı. Ami arra utal, hogy éghajlatunk e növény terméshozamát is kedvezıen befolyásolja. A meteorológiai elemek és a terméshozam. Megvizsgáltuk, hogy a termés befolyásolásában milyen szerepe van az egyes meteorológiai tényezıknek. 274

277 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT ábra. A tenyészidıszak középhımérséklete és a terméshozam közötti kapcsolat Az ıszi árpa vegetációs periódusa folyamán a talajban általában a növény számára kedvezı mennyiségben található víz. Ezért ebben az idıszakban a nedvesség kevéssé meghatározó, mint a hımérséklet, amely az ıszi vetést követıen fokozatosan csökken a téli minimumig. Ekkor az alacsony hımérsékletek jelentenek problémát az áttelelés alakulása szempontjából. Ezt követıen a tavaszi hımérsékletemelkedés során pedig kialakulhatnak olyan magas hımérsékletek, amelyek pedig magas értékeik miatt lesznek kedvezıtlenek. A hımérséklet tenyésuidıszak alatti változékonysága miatt tehát jelentısebb hatást képes gyakorolni a növényre. Az ıszi árpa a hővös kontinentális éghajlat növénye, ezért a tenyészidıszaka folyamán nem kíván magas hımérsékleteket. Hazánkban Jász-Nagykun-Szolnok megyében a 7,5-9,5 fok közötti középhımérséklető tenyészidıszakokban a trendértékeknél magasabb hozamok várhatók. A kapott összefüggés az 1%-os valószínőségi szinten is szignifikáns. A vegetációs idıszakon belül mint említettük két olyan idıszak is létezik, amikor a hımérséklet nagyon alacsonnyá vagy nagyon magassá is válhat. Ezért külön megvizsgáltuk a téli hónapok középhımérsékletének a hatását és a májusi középhımérsékletek hatását. Az ábrán a téli középhımérsékletek és az ıszi árpa trendarányai közötti kapcsolat látható, amely még a 0,1%-os valószínőségi szinten is szignifikáns. Az ábrán jól látható, hogy ha a tél középhımérséklete Jász-Nagykun-Szolnok megyében nulla fok alá csökken, akkor a trendértéknél alacsonyabb termések várhatók. Minél alacsonyabb a tél középhımérséklete, annál jobban csökken a terméshozam. A -5 fok alatti középhımérsékletek esetén a terméscsökkenés már 275

278 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT meghaladhatja a 10%-ot. Amennyiben tehát egy esetleges éghajlatváltozás esetén a telek középhımérséklete magasabb lenne, az kedvezıen befolyásolná az ıszi árpa terméshozamait ábra. Összefüggés a tél középhımérséklete és az ıszi árpa trendarányai között ábra. Összefüggés a májusi középhımérséklet és az ıszi árpa trendarányai között 276

279 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT Amint az ábárából leolvasható a májusi középhımérsékletek is jelentıs hatást gyakorolnak az ıszi árpa terméshozamaira. A Jász-Nagykun-Szolnok megyére kapott összefüggés az 1%-os valószínőségi szinten szignifikáns. Szembetőnı az összefüggés fordított jellege, azaz minél melegebb a május, annál jobban csökken a terméshozam. Az ıszi árpa tehát nem kedveli a meleg májusokat. Ezért ha egy éghajlatváltozás során a májusi középhımérsékletek magasabbak lennének, mint napjainkban, akkor az kedvezıtlenül befolyásolná a hozamokat. Az elmondottak alapján megállapítható, hogy a vegetációs periódus folyamán lejátszódó hımérsékletváltozások a terméshozamokban különbözı irányú változásokat idézhetnek elı. A téli hımérsékletemelkedés kedvezı a terméshozamokra nézve, míg a májusi hımérsékletemelkedés kedvezıtlen befolyást gyakorolna rájuk. Irodalom Brestic, M., Olsovska, K., Mika, J., Kostrej, A. (1998): Adaptive responses of leaves to drought in production process: which of them are advantageous for maintaining photosynthesis and productivity? Photosynthesis: mechanisms and effects. Volume V. Proceedings of the XIth International Congress on Photosynthesis, Budapest, Hungary, August, oldal. Curran, P.L., McCarthy, H.V. (1986): Dormancy studies on commercial seed lots of the barley cultivar. Agri. Seed Sci.Technol. 14: oldal. Guerena, A., Ruiz-Ramos, M., Diaz-Ambrona, C.H., Conde, J.R., Minguez, M.I. (2001): Assessment of climate change and agriculture in Spain using climate models. Agronomy Journal. 93 (1): oldal. Karsai I. (2004): Az árpa virágzásbiológiája. In: Tomcsányi A.- Turcsányi G.: Az árpa (Hordeum vulgare L.). Akadémiai Kiadó, Budapest. Keteleer, A., Vanmechelen, B., Torback, P. (1988): The evolution of dry matter, soluble protein and sugar content during frost hardening in some barley and wheat varieties differing in hardening capacity. Arch. Int. Physiol. Biochem. 96: oldal. Kismányoky T. (1997): Árpa. In: Ivány K., Kismányoky T., Ragasits I.: Növénytermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Krysanova, V., Wechsung, F., Becker, A., Poschenrieder, W., Grafe, J. (1999): Mesoscale ecohydrological modelling to analyse regional effects of climate change. Environmental Modeling and Assessment. 4 (4): oldal. Nair, K.P.P., Khulre, N.C. (1990): Differential response of wheat and barley genotypes to substrate-induced salinity under North Indian conditions. Exp. Agricult. 26: oldal. Oosterom, E.J., Acevedo, E. (1992): Adaptation of barley (Hordeum vulgare L.) to harsh mediterranean enviroments. Euphytica. 62: oldal. Soegaard, H., Jensen, N.O., Boegh, E., Hasager, C.B., Schelde, K., Thomsen, A. (2003): Carbon dioxide exchange over agricultural landscape using eddy correlation and footprint modelling. Agricultural and Forest Meteorology. 114 (3-4): oldal. 277

280 AZ İSZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT Varga-Haszonits Z. (1986): A multiplikatív idıjárás-termés modellek elvimódszertani alapjai. Beszámolók az 1983-ban végzett tudományos kutatásokról. OMSz, Budapest, oldal. Varga-Haszonits Z. (1987): Agrometeorológiai információk és hasznosításuk. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Varga-Haszonits Z., Varga Z. (1999): Agroklimatológia I. (Éghajlat és növénytermesztés). Kari jegyzet. PANNON Agrártudományi Egyetem, MÉK, Mosonmagyaróvár. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs., Vámos O., Schmidt R. (2000): Magyarország éghajlati erıforrásainak agroklimatológiai elemzése. Monográfia. Lóriprint, Mosonmagyaróvár Weingartner (1968): Különbözı felszínek és növényállományok albedója. Beszámolók az 1967-ben végzett tudományos kutatásokról, OMI Hivatalos Kiadványai. 34: oldal. Wellington, P.S. (1956): Effect of desiccation on the dormancy of barley. Nature. 178: 601. oldal. 278

281 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT 5.3 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT Származása, termıterülete és jelentısége Az árpa géncentruma Elı-Ázsiában található; onnan terjedt el viszonylag gyorsan Ázsiában, s a kıkorszakban már Közép-Európában is jelen volt. Ezért nem túlzás azt állítani, hogy a búzával együtt a legrégebben termesztett gabonáink közé tartozik (Láng 1976). Igaz, ezen idıszak közép-európai leletei között hatsoros árpára találtak, míg Egyiptomban hat- és négysorosra, a hazánkban termesztett tavaszi árpa pedig általában a kétsoros alfajhoz tartozik (Kováts 1981), amely valamivel késıbb jelent meg. Az árpa termesztésének európai évezredei alatt az éghajlati jelleg több jelentékeny változásását átvészelte. A neolitikum kezdetén a növénytermesztés szempontjából kedvezıtlen meleg, száraz, szélsıséges idıjárás megváltozott és az új, szubmediterránhoz hasonló, meleg és humid klíma miatt a Kárpát-medencének hídszerepe volt abban, hogy a Közel-Kelet termékeny félholdnak nevezett vidékérıl a növénytermesztési ismeretek Közép-Európába jussanak. Ebben a korban az árpa volt az itt élık legfontosabb gabonaféléje. A neolitikum végén az addigi kedvezı, szélsıségektıl mentes idıjárás fokozatosan rosszabbra fordult. A rézkor elsı felében a neolitikumban kialakult gazdálkodó életmód megváltozott, a növénytermesztés jelentısége visszaesett, mivel a klíma hővösebbre és csapadékosabbra fordult. Az árpa termesztése azonban még ilyen körülmények között is lehetséges volt. Változás csak a klíma javulásával a késı rézkorban következett be. Ekkor a kezdetben hővös ás csapadékos idıjárás a korszak közepére szárazabbá vált (Willerding 1983). A késı bronzkorral újabb klímaváltozás következett be. A kenyérgabonák között az alakor továbbra is vezetett, de megmaradt az árpa jelentısége is. I. e táján a klíma szárazabb lett, felerısödött a kontinentális jelleg. A római korban az árpa jelentısége a korábbi korokhoz képest csökkent. A honfoglalás idıszakában volt az elmúlt két évezred legmelegebb idıszaka. A középkori lelıhelyvizsgálatokból arra lehet következtetni, hogy az árpa a harmadik-negyedik legfontosabb termesztett gabonafélénk volt (Torma 1996), mint ahogyan ma is az. Azaz az árpa többezer éves termesztési története által - bizonyítottan képes alkalmazkodni az éghajlat akár nagyobb mérvő ingadozásaihoz is. Jó alkalmazkodóképességének és még inkább rövid tenyészidejének köszönhetıen a tavaszi árpa több ezer méter magasságban illetve a szubtrópusokon is termeszthetı. Tulajdonképpen csak a trópusi növénytermesztésbıl hiányzik (Bocz 1992). A statisztikákban gyakran együtt kezelik a tavaszi és ıszi árpát, ezért olykor gondot okoz, hogy különválasszuk az egynyári és az áttelelı típust. A két növény együttes vetésterülete alapján világviszonylatban mind 2000-ben, mind 2003-ban az ötödik. Kb millió ha-on termesztik, melynek nagyobbik részét a tavaszi árpa teszi ki (Bocz 1992). Termésmennyisége ( millió tonna) alapján napjainkban a kilencedik-tizedik legfontosabb szántóföldi növény ( 279

282 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT A gabonafélék között a negyedik a rizs, a búza és a kukorica után. Hazánkban a vetésterület és a termés mennyisége alapján is a harmadik ben a kb. 325 ezer ha valamivel nagyobb részét (kb. 173 ezer ha-t) a tavaszi árpa foglalta el, de a termés nagyobb részét az ıszi árpa adta 75%-kal nagyobb termésátlaga (3.5 t/ha) miatt. Hazánkban a tavaszi árpát takarmánynak az ország egész területén, értékesebb ipari hasznosításra (sörgyártásra) csak megfelelı talaj- és éghajlati adottságok mellett azaz Észak-Magyarországon és a Dunántúlon - termeszthetik. A sörárpa tényleges termesztési körzetei: Észak-Magyarország és a dunántúli potenciális részbıl csupán a nyugati terület. Ugyanakkor fontos megjegyezni, hogy takarmányként termesztve magasabb terméshozamai miatt célszerő az ıszi árpa területét a tavaszi rovására olyan mértékben növelni, amennyire a vetésforgó lehetıvé teszi (Bocz 1992). A takarmányárpával szemben nincsenek magas minıségi követelmények, de elınyös, ha a pelyvája vékony, a szem fehérjetartalma pedig magas. Cserháti Sándor nevéhez főzıdik, hogy a késın érı, s emiatt gyakran megszoruló Chevalier-árpa helyett biztosabban beérı és jobb minıségő sörárpa fajtákat vont termesztésbe a XX. század elején. A ma köztermesztésben lévı fajtáink is zömében ezekbıl származnak (Láng 1970). Sokirányú hasznosítása miatt szerepe várhatóan nem csökken a hazai vetésszerkezetben. Sörárpának a fehérjében szegény (10-11%), lisztes, telt, vékony pelyvájú, kiegyenlítetten nagyobb szemmérető, egyenletesen csírázó fajták az ideálisak. Magyarországon az árpakenyér fogyasztása nem jelentıs. A tavaszi árpa szalmája akár takarmányként, akár almozásra használható. Éghajlati igénye és az éghajlatingadozás hatásai A termés minıségének éghajlati feltételei. Mint láttuk, a növény hasznosítása többféle lehet, s ennek következtében különbözı szempontokat kell figyelembe vennünk annak elbírálásakor, hogy egy adott terület éghajlata lehetıvé teszi-e a megfelelı minıségő alapanyag elıállítását. Sörárpa termesztésére a mérsékelten meleg, magasabb páratartalmú, csapadékosabb területek a legalkalmasabbak. Ilyen éghajlat mellett a szemtermés lisztes, alacsonyabb fehérjetartalmú, jó sör- és maláta-alapanyag lesz. Takarmányárpaként is inkább a nedvesebb, mérsékelten meleg területeket kedveli, mert vízigénye ugyan nem nagy, de gyökérzete gyenge fejlettségő, ezért a talaj vízkészleteit rosszul hasznosítja. Meleg, száraz tavasz a kezdeti fejlıdést akadályozza, gyengén bokrosodik, s a vetés ritka marad. Az érés idején jelentkezı forró, száraz idıjárás hatására megszorul a szem. Ilyen körülmények a sörárpára is károsak a fehérjetartalom növekedésén keresztül. Lisztes szemek egyenletesen fejlıdı állományban, fokozatos érés mellett jönnek létre. A jó minıségő élelmiszergabona (pld. búza) és a sörárpa éghajlati igényei tehát alapvetıen eltérıek. A hımérsékleti igény. A legjobb söripari minıség gyors tavaszi felmelegedést biztosító (tehát száraz) március, majd azt követı hővösebb (és csapadékosabb), azaz a talaj vízkészleteit jól megırzı április-júniusi idıszak esetén várható. A tenyészidıszak alatti hımérsékleti összeg igénye foknap fajtától 280

283 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT függıen (Bocz 1992). A fejlıdés folyamán a növény fenofázisaihoz szükséges hımérséklet fokozatosan emelkedik; az egyes fejlıdési fázisokban az alábbi módon alakul: csírázás-kelés: C, bokrosodás: C, szárbaindulás: C, virágzás: C, érés: C. Ezekkel egybecsengıen a tavaszi árpa csírázása Lırinc (1984) szerint 1-3 foknál, Briggs (1978) szerint 5 Celsius fokos hımérsékleten kezdıdik el és gyorsul egészen az optimális Celsius fokig. A csírázás maximális értéke 32 Celsius foknál van. Szintén megfelel a fentieknek, hogy Kismányoki (1997) vizsgálatai alapján a bokrosodás már 5-7, az érés Celsius fokon bekövetkezik. A fotoszintézis optimális hımérséklete 10 és 20 Celsius fok között van (Fukai et al. 1976). A sörárpa termesztésének és termésminıségének rendkívül kedvezıek a rendszeres éjszakai lehőlések, melyek csökkentik a nappal megtermelt szerves anyag éjszakai lebomlását. A sugárzási igény. A tavaszi árpa hosszúnappalos növény: a vegetatív szakaszban inkább rövidebb, a bokrosodást követıen, s különösen a generatív szakaszba való átmenetkor hosszabb, 12 óra feletti megvilágítást igényel (Kismányoki 1997). Korai vetéssel a vegetatív szakasz hossza növelhetı, s a rövidnappalos feltételek a bokrosodást is segítik (Mészáros 1984). ( Áprilisi árpa maradjon a zsákba`! tartja ezzel megegyezıen az egyik ismert szólás.) Más vélemények szerint a tavaszi fajták virágzásának idejét általában kevésbé befolyásolják a nappalhossz változásai, ugyanakkor a hımérséklet és a nappalhossz közötti kapcsolat lényeges befolyást gyakorol a virágzás megindulására (Karsai 2004). Ha a virágzás elıtt gyenge a sugárzásintenzitás, kevesebb kalászka fejlıdik a kalászokban (Kernich et al. 1995). A nedvességigény. Mint már említettük, a tavaszi árpa vízigénye alacsony, de a gyökérzet viszonylagos fejletlensége miatt akár a tavaszi vízhiány, akár a vegetációs periódus késıbbi idıszakában fellépı aszály jelentıs károkat okozhat. Ugyanakkor a kalászolás idejének bıséges csapadéka kettıs növekedést, egyenetlen állományt és minıségromlást válthat ki. Tavaszi árpa-termı területeink évi, illetve a tenyészidıszak alatti átlagos csapadékmennyisége megfelelı, de az éven belüli eloszlás olykor nem optimális (Bocz 1992). Rehak (1999) az éghajlatváltozás (felmelegedés) következtében fellépı magasabb öntözıvíz-igényre hívja fel a figyelmet, ami a Kárpát-medencében hátrányosan érintheti a tavaszi árpa termesztését. A szén-dioxid hatása. A megnövekedett légköri szén-dioxid tartalom közvetlen és közvetett hatásaival (térségünkben is) számos kutató foglalkozik. A legtöbb esetben az üvegházhatás fokozódása miatt emelkedı hımérséklet hatását is figyelembe veszik. Zalud et al. (2000, 2004) szerint a légkör megnövekedett széndioxid tartalmának közvetlen pozitív hatásával szemben erıteljesebb közvetett negatív hatásokkal kell számolni. A magasabb szén-dioxid szint ugyan növeli a fotoszintetikus rátát, azaz az egységnyi idı alatt beépített szerves anyag mennyiségét, de a hımérséklet emelkedése lerövidíti a tenyészidıszak hosszát. A szén-dioxid tartalom megkétszerezıdése esetén a kutatók a tavaszi árpa termésátlagának 14 %-os csökkenését, valamint a terméspotenciál kihasználásának romlását prognosztizálják. Másfelıl hosszabb tenyészidejő fajták bevezetése elısegíti a megnövekedett hımérsékletileg lehetséges tenyészidıszak jobb 281

284 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT kihasználását és így a hımérséklet emelkedése akár a termés növekedését is maga után vonhatja. Valószínőleg ez az utóbbi tendencia érvényesülne Európa hővösebb éghajlatú területein: Holden et al. (2003) szerint például a hımérséklet kb. másfél fokos emelkedése javítaná e növény pozícióját a tengeri éghajlatú országban. Az extrém hatások. Seveluha (1985) szerint a tavaszi árpának a legrövidebb a vegetációs periódusa és legnagyobb a szárazságtőrése a gabonafélék csoportjába tartozó kultúrák között. Termesztésének kezdetén, az ázsiai folyamvölgyi kultúrákban az ókorban az öntözéses gazdálkodás miatt bekövetkezett szikesedést jobban bírta, mint a búza, így válhatott hosszú idıre uralkodó termesztett gabonává (Zohary és Hopf 2000), s bár ma már a termesztés méreteiben elmarad a búza mögött, az árpa sótőrése más kultúrnövényekhez képest nagyobb (Nair és Khulre 1990). A mezıgazdasági termelés számára azok a fajták értékesebbek, amelyek nagyobb sókoncentráció mellett is megfelelıen csíráznak. Az Etióp-felföldön található árpák olyan klimatikus viszonyok között élnek, ahol rendkívül kedvezı feltételei vannak a levélbetegségeket okozó mikroorganizmusok elszaporodásának. Innen és más szélsıséges termıhelyekrıl, sós sivatagokból, magas hegységekrıl győjtött tájfajtákból olyan génváltozatok (allélek) nyerhetık, amelyekkel tovább lehet fokozni a növény szárazság-, só- vagy hidegtőrését. Ezért merült fel a növény genetikai tartalékai világmérető feltárásának igénye (Hawkes 1994). Khan és Laude (1969) szerint csökken azoknak a magoknak a csírázóképessége, amelyeknél az anyanövényt a kalászhányás után 7-14 nappal magas hımérsékleti stressznek tettek ki. Ellenben a 3 héttel késıbbi hıhatás már kevésbé gátol. Rauber és Isselstein (1985) hipotézise szerint a hıérzékenységet belsı, a vízérzékenységet külsı tényezık befolyásolják. A vízhiány csökkenti a széndioxid megkötést is. Késik az érés, ha a hajtásfejlıdés idején a növény vízhiányban szenved, a késıbbi vízhiány pedig sietteti az érést - kényszerérést okoz, ami szélsıséges esetekben 1-2 nap alatt is végbemehet - és sietteti a növény öregedését is. A vízhiány a szemek fehérjeösszetételére is hatással van (Leinhos és Bergmann 1995). Az éghajlati változékonyság hatása a tavaszi árpa életjelenségeire Az éghajlati változékonyság és a tavaszi árpa fejlıdése. Hazánk különbözı éghajlatú területein vizsgáltuk a hımérséklet és a nedvesség növényfejlıdésre azaz a tavaszi árpa vegetációs periódusának hosszára - gyakorolt hatását. Az elemzés alapjául a dél-dunántúli Baranya megye, az északkelet-magyarországi Borsod- Abaúj-Zemplén megye és a közép-alföldi Szolnok megye egy-egy állomásának 1983 és 1997 közötti év hosszúságú párhuzamos fenológiai és meteorológiai adatsorai szolgáltak. Az átlaghımérséklet 14.5 és 15.2 C között mozgott (és a földajzi szélességgnek megfelelıen Baranyában volt a legmagasabb és Borsodban a legalacsonyabb), a csapadékösszeg mm-nek adódott, a vegetációs periódus átlagos hossza pedig 111 és 120 nap között változott. Mindhárom megye esetén a hımérséklet emelkedése a tenyészidıszak lerövidülését vonta maga után, a 282

285 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT tenyészidıszak csapadéka viszont mm-es összegig növelte, afölötti értékek esetén viszont csökkentette a tenyészidıszak napjainak számát. A hımérséklet esetén , a csapadéknál pedig közötti r 2 -értékek adódtak. Az és ábrákon a legmagasabb, 0.6-os illetve 0.7-es r 2 -értékkel jellemzhetı borsodi összefüggések láthatók ábra. A vegetácós periódus átlaghımérsékletének hatása a tavaszi árpa vegetációs periódusának hosszára Borsod-Abaúj-Zemplén megyében Ha a jelenlegi 14.5 fokos átlaghımérséklet a tavaszi árpa vegetációs periódusában a globális felmelegedés hatására 1 fokkal nıne északkeleten, ez 5 nappal rövidítené le a vegetációs periódus hosszát ( ábra), további 1 fokos emelkedés viszont már csak újabb 1 napos rövidüléssel járna együtt. A hımérséklet csökkenése viszont hosszabb fejlıdési periódust okozna; 1 fokos csökkenés 8 nappal, 2 fokos csaknem 20 nappal hosszabb tenyészidıszakot eredményezne. Nagyjából ez várható az ország többi részén is, bár a vegetációs periódus hosszának változási dinamikája kevésbé általánosítható: Baranyában és Szolnokon a magasabb hımérsékletek (2 fokos emelkedés) hatására bekövetkezı változás a legnagyobb. A csapadék mérsékelt változásai kevésbé befolyásolják a vetéstıl érésig terjedı idıszak hosszát ( ábra). Borsodban a 200 mm körüli átlagos csapadékösszeg 20 %-os növekedése mindössze 3 nappal hosszabb, a 20 %-os csökkenés 9 nappal rövidebb tenyészidıszakot eredményezne, azaz a különbség mindösszesen 12 nap, Baranya és Szolnok megyében pedig csak 7 illetve 3 nap. (Ezzel szemben a hımérséklet plusz-mínusz 2 fokos változásai akár 30 nappal is módosíthatja a fejlıdési idıszak hosszát!) 283

286 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT ábra. A vegetácós periódus csapadékösszegének hatása a tavaszi árpa vegetációs periódusának hosszára Borsod-Abaúj-Zemplén megyében Összefoglalva elmondható, hogy Magyarországon elsısorban a hımérséklet fejlıdésre gyakorolt hatásával kell számolni; a felmelegedés a tavaszi árpa fejlıdésének gyorsítása révén a vegetációs periódus lerövidülését okozná, 2 fokos emelkedés esetén egészen jelentıs (több tíz napos) mértékben, ugyanakkor a csapadékmennyiség fokozatos (10-20 %-os) módosulásai csak pár napos hosszabbodást vagy rövidülést képesek kiváltani. Az éghajlati változékonyság és a tavaszi árpa produktivitása. E növény esetén is megvizsgáltuk, hogy különbözı éghajlati szcenáriókban megfogalmazott hımérsékleti és nedvességi anomáliák milyen változásokat vetítenek elıre a terméshozamok vonatkozásában hazánk különbözı területeire. A tavaszi árpa esetében is hasonlóan mint az ıszi búza és az ıszi árpa estében a májusi középhımérséklet jelent erıs befolyást a terméshozamokra ( ábra). Az összefüggés az 5%-os valószínőségi szinten szignifikáns. Azt mutatja, hogy ha a május középhımérséklete 16,5 fok fölé emelkedik, akkor a tavaszi árpa terméshozama a trendérték alá csökken. Fokozatos melegedéssel a csökkenés egyre nagyobb lesz, s 20 fok felett már elérheti a 20%-ot. Megemlítjük még, hogy június hónap középhımérséklete is hatást gyakorol a tavaszi árpa termésére. Ez a kapcsolat azonban kevésbé szoros, de még az 5%-os valószínőségi szinten szignifikáns. A jellege is hasonló: növekvı havi középhımérséklettel a terméshozam csökkenése kapcsolódik össze ( ábra). 284

287 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT ábra. A májusi középhımérséklet hatása a tavaszi árpa terméshozamaira ábra. A júniusi középhımérséklet hatása a tavaszi árpa terméshozamaira A júniusi középhımérséklet mellett a júniusi talajnedvesség is szerepet játszik a tavaszi árpa terméshozamainak az alakulásában ( ábra). Az ábrából látható, hogy ha a talaj nedvesség-tartalma 46% és 78% között van, akkor a tavaszi árpa hozamai meghaladják a trendértéket. Azonban ha 78% fölé emelkedik vagy 46% alá csökken, akkor a hozamok fokozatosan csökkenni kezdenek. Száradás esetén 38% relatív talajnedvességnél a termés csökkenése 10%-os, 32%-os relatív 285

288 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT talajnedvességnél pedig már 20%-os. A 78% feletti talaj nedvesség-tartalom melletti emelkedés esetén 86%-os relatív talajnedvességnél éri el a 10%-ot a terméscsökkenés ábra. A júniusi relatív talajnedvesség hatása a tavaszi árpa terméshozamaira Irodalom Bocz E. /szerk./ (1992): Szántóföldi növénytermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Briggs, D.E. (1978): Barley. Chapman and Hall, London. Fukai, S., Koh, S., Kumura, A. (1976): Dry matter production and photosynthesis of Hordeum vulgare L. in the field. Journal of Applied Ecology. 13: oldal. Hawkes, J.G. (1994): (1.) N. I. Vavilov - the man and his work. (2.) The history of crop genetic resources. (4.) Plant biodiversity conservation. A review of present methods and future needs. In: Szabó T. A. /ed./: Vavilov Lectures Bio Tár, Collecta Clusiana 4: 10-18, 28-39, oldal. Holden, N.M., Brereton, A.J., Fealy, R., Sweeney, J. (2003): Possible change in Irish climate and its impact on barley and potato yields. Agricultural and Forest Meteorology. 116:3-4, oldal. Karsai I. (2004): Az árpa virágzásbiológiája. In: Tomcsányi A., Turcsányi G.: Az árpa (Hordeum vulgare L.). Akadémiai Kiadó, Budapest. Kernich, G.C., Halloran, G.M., Flood, R.G. (1995): Relative effects of photoperiod and irradiance on preanthesis development in spring barley (Hordeum vulgare L.).Cereal Research Communications. 23: oldal. 286

289 A TAVASZI ÁRPA ÉS AZ ÉGHAJLAT Khan, A.A., Laude, H.M. (1969): Influence of heat stress during seed maturation on germinability of barley seed at harvest. Crop Science. 9: oldal. Kismányoky T. (1997): Az árpa morfológiája, egyedfejlıdése. In: Palágyi A. /szerk./: Az árpa, a rozs és a zab termesztése. A Gabonatermesztési Kutató Intézet és a Winter Fair közös kiadása, Szeged oldal. Kováts A. /szerk./ (1981): Növénytermesztési praktikum. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Láng G. /szerk./ (1970): A növénytermesztés kézikönyve. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Láng G. (1976): Szántóföldi növénytermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Leinhos, V., Bergmann, H. (1995): Changes in the yield, lignin content and protein patterns of barley (Hordeum vulgare cv. Alexis) induced by drought stress. Angew. Bot. 69: oldal. Lırinc J. (1984): A sörárpa termesztése. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Mészáros F. (1984): A sörárpa fontosabb élettani-biológiai tulajdonságai, a termést alakító tényezık; a sörárpa vetése. In: Lırinc J. /szerk./: A sörárpa termesztése. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Nair, K.P.P., Khulre, N.C. (1990): Differential response of wheat and barley genotypes to substrate-induced salinity under North Indian conditions. Exp. Agricult. 26: oldal. Rauber, R., Isselstein, J. (1985): Untersuchhungen zur Wärme- und Wassersensibilität bei der Keimung frischgereiften Wintergerste (Hordeum vulgare L.). Angew. Bot. 59: oldal. Rehak, S. (1999): Basis of irrigation management under conditions of water scarcity. Irrigation under conditions of water scarcity. Vol 1C. 17th ICID International Congress on Irrigation and Drainage, Granada, Spain, September 1999., oldal. Seveluha, V.Sz. (1985): A mezıgazdasági növények növekedésének szakaszossága és a szabályozás lehetıségei. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Torma A. (1996): Archeobotanikai maradványok a középkorból. Agrártörténeti Szemle. 38: oldal. Willerding, U. (1983): Zum ältesten Ackerbau in Niedersachen. In: Wegner, G. /ed./: Frühe Bauernkultur in Niedersachsen. Archäologische Mitteilungen aus Nordwestdeutschland, Oldenburg. Beiheft 1: oldal. Zalud, Z., Trnka, M., Dubrovsky, M. (2000): Change of spring barley production potential using crop model CERES-barley. Rostlinna-Vyroba. 46: 9, oldal. Zalud, Z., Trnka, M., Dubrovsky, M. (2004): Climate change impacts and adaptation strategies in spring barley production in the Czech Republic. Climatic Change. 64: 1-2, oldal. Zohary, D., Hopf, M. (2000): Domestication of plants in the Old World. The origin and pread of cultivated plants in West-Asia, Europe and in the Nile Valley. (3rd ed.) Oxford University Press, Oxford. 287

290 A ROZS ÉS AZ ÉGHAJLAT 5.4 A ROZS ÉS AZ ÉGHAJLAT Származása, termıterülete és jelentısége A rozs (Secale cereale) termesztésbe vételének történetét Pinke és Pál (2005) összefoglaló gondolatmenete nyomán tekintjük át. A vadrozs eredetileg a búza- és árpavetések évelı gyomnövényeként fordult elı Elı-Ázsiában és a gyomokra jellemzı igénytelenebb volta talajjal szembeni viszonylagos igénytelensége, továbbá szárazság- és hidegtőrése illetve robosztusabb testalakulása miatt kedvezıtlen termıhelyeken felszaporodott. Ilyen módon valósult meg európai térhódítása is az északi vidékeken, a hegyekben és a rosszabb minıségő homoktalajokon. Jelentısége i.e. 600 tájékán, a vaskor elején nıtt, mely idıszak egybeesik az éghajlat egy csökkenı hımérséklető állapotával. Egyes vélemények szerint azonban a betakarítási technikák megváltozása is fontos szerepet játszott abban, hogy a kultúrnövények fejlıdési szintjére tudott lépni, mert aratáskor nem választották szét a termesztett kultúráktól, hagyták felszaporodni és elterjedni. Az elméletet alátámasztja, hogy Törökország bizonyos részein még a XX. században is megtalálható volt a gyomrozs (Secale ancestrale) a búzavetések gyomnövényeként és aszályos években jelentısen megnıtt a borítottsága. Termesztése fıként Európa északi felén volt meghatározó, ahol a rosszabb minıségő homoktalajok nem a búzának, hanem a rozsnak kedveztek (Szabó 1992). Ezen országok (Németország, Lengyelország) növénytermesztési tankönyvei a rozzsal kezdıdtek! A XX. század második felében térvesztése rohamosan következett be, melyet a századvég egészséges táplálkozási törekvései lassítottak le. Az 1950-es évek elején világszerte több mint 60 millió hektáron vetették, tíz évvel késıbb már csak 30 millió hektáron fordult elı. Az 1980-as évek közepére ismét megfelezıdött termesztési területe, ami a XXI. század elsı éveiben 10 millió hektár alá csökkent ( A vetésterület 80 %-a Lengyelországban, Németországban és a volt Szovjetunió nagyobb utódállamainak területén található. Mérsékelt égövön a termesztés függıleges határa 1400 méter (Wilsie 1969). Hazánkban is hasonló tendenciák figyelhetık meg: az egykor 600 ezer hektáros termesztési terület fokozatosan csökkent a mai 45 ezer hektárra, mely a hazai szántóterületek 1 %-a, s úgy tartják, hogy csupán a búzát nem termı leggyengébb területeken van létjogosultsága. Terméspotenciálja a gabonafélék közül a legkisebb. Ehhez képest különösen figyelemreméltóak a termésátlagok egyre javuló értékei, melyek az 1 t/ha-ról mára 2.5 t/ha fölé emelkedtek. A rozson mesterségesen termesztik az anyarozs (Claviceps purpurea) nevő gombafajt, mely kontrollálatlanul, a lisztbe keveredve veszélyes mérgezéseket okozhat alkaloidjai révén, de éppen ezek miatt a gyógyszeriparnak is értékes alapanyaga. A gomba anyanövényen való megjelenését és fejlıdését a meteorológiai viszonyok nagymértékben befolyásolják (Kolasinska és Mauszynska 2004). 288

291 A ROZS ÉS AZ ÉGHAJLAT Éghajlati igényei és az éghajlatingadozás hatásai A hımérsékleti igény. Az ıszi gabonák közül is kiemelkedik jó hidegtőrı képességével. Észak felé haladva elıbb az ıszi árpa, majd az ıszi búza termeszthetısége szőnik meg. A rozsnál magasabb szélességeken már csak a tavaszi árpa termeszthetı (Szabó 1992). Nálunk a meleg és száraz Duna-Tisza közi homokon is termesztik (mert a többi gabonánál jobban bírja a száraz meleg éghajlatot), de a hővösebb északi (és csapadékosabb nyugati) részeken nagyobb és jobb minıségő a termése. A csírázási hımérséklettel szemben nem mutat különösebb érzékenységet, már 0 fok fölött fejlıdni kezd. Wilsie (1969) a csírázáshoz szükséges minimális hımérsékletként az 1-2 fokot, opimális értékként a 25 fokot, csírázási maximumként pedig a 30 Celsius fokos értéket közli. Kezdeti fejlıdését a hosszú, enyhe ısz segíti. A megfelelıen bokrosodott állomány télállósága jó, s a hosszú hótakarást is jól bírja így. A rozs általában a búzánál hosszabb ideig igényli az alacsony hımérséklet hatását ahhoz, hogy fejlıdése a generatív szakaszba léphessen. A júniusi szemképzıdés idején is a mérsékelt meleg hat rá optimálisan (Láng 1970). A sugárzási igény. Hollins et al. (2004) abból a ténybıl indultak ki, hogy bár viszonylag széles körő kutatások folynak világszerte az éghajlat és a gabonafélék termése közötti kapcsolat felderítésére, a termés minıségére gyakorolt hatásról szinte alig lehet olvasni. Ezért egész Finnországra kiterjedı vizsgálataikban ez utóbbit próbálták számszerősíteni, s azt találták, hogy a rozs hektoliter-súlyára legnagyobb befolyással a júniusban és júliusban beérkezı energia mennyisége volt. A nedvességi igény. Kedveli a csapadékos viszonyokat és a jó vízgazdálkodású talajokat, de ez utóbbiak helyett általában homokon fordul elı. Ez viszont abból a szempontból hasznos, hogy nem fordul elı pangóvíz, melyre érzékeny. A gabonák közül a rozsnak van a legfejlettebb gyökérrendszere; ez segíti a vízfelvételt a rossz vízgazdálkodású talajokon (Láng 1970). Az erıteljes gyökérzet behálózza a felsı 10 cm-es réteget, s jelentısen megváltoztatja a talajnak mind a szerkezeti, mind a nedvességi viszonyait (Ujj et al. 2005). E morfológiai jelleg a víz által kiváltott erózió kockázatát is jelentısen képes csökkenteni. Rozzsal bevetett területen a talajlemosodás mértéke kb. harmada a tavaszi árpánál és kb. nyolcada-tizede a burgonyánál tapasztaltnak (Janauskas és Janauskiene 2004). Megfelelı kezdeti fejlıdéséhez az ısz magasabb csapadéka is hozzájárul, a jó terméshez pedig a bı májusi csapadék kívánatos (Szabó 1992). Wilsie (1969) által közölt adatok szerint a rozs vízigénye %-kal meghaladja a többi ıszi gabonáét. Seveluha (1985) vizsgálatai szerint a növény által igényelt optimális talajnedvesség a maximális vízkapacitás %-a. Márton (2004a, 2004b) hazai vizsgálataiban mm-es vegetációs periódus alatti csapadékösszegek mellett kapta a legjobb terméseredményeket ( t/ha), s száraz években kevésbé (átlagosan 17%-kal), túlzottan nedves években jobban (kb. felére) csökkent a rozs terméshozama. A szén-dioxid és a rozs. Campbell et al. (2005) vizsgálatai szerint ha a búzát rozzsal helyettesítették a vetésszerkezetben, az a rozs eróziót gátló hatásának köszönhetıen segítette a talaj szerves széntartalmának megırzését, azaz 289

292 A ROZS ÉS AZ ÉGHAJLAT csökkentette a szén-dioxid légkörbe kerülı mennyiségét. Egyébiránt Strock et al. (2004) azt is kimutatták, hogy a rozs a talajban található nitrát-n veszteség minimalizálása szempontjából is hatékonyan alkalmazható takarónövény. Az extrém hatások és a rozs. Ha ısszel buján fejlıdik a rozs, az növeli a kipállás veszélyét. A sekélyen vetett és gyengén fejlıdı növényekre a tavaszi felfagyás jelent veszélyt. A késı tavaszi fagyok virágzáskor nagy károkat okoznak. Ez különösen a Nyírségben jelent gondot (Szabó 1992). Az antioxidáns enzimek segítenek a gabonákat megvédeni a fagyhatásnak kitett növényekben számottevı mennyiségben termelıdı aktív oxigén káros hatásaitól. A Veisz et al. (2004) által vizsgált gabonák közül a rozs kiemelkedı fagyrezisztenciát mutatott. Virágzás tájékán a hideg, esıs idıjárás hiányos megtermékenyülést okoz. Szemfejlıdés idején a meleg szintén károsít, de a szemszorulás kevésbé jellemzı, mint a búzánál (Láng 1970). Hakala és Pahkala (2003) zord, északi viszonyok között hasonlították össze a helyi és a közép-európai, mérsékelt éghajlathoz szokott rozsfajták fejlıdését. Bár általában elmondható, hogy az utóbbiak kevésbé télállóak és északi körülmények között kisebb a termésstabilitásuk, de a szerzık nem találtak jelentékeny különbségeket. A növény a közepes sótőrı-képességő növények csoporjába tartozik (Wilsie 1969, Larcher 2003). 290 Az éghajlati változékonyság hatása a rozs életjelenségeire Az éghajlati változékonyság és a rozs növekedése. A rozs növekedési folyamatait is meghatározza a fentiekben ismertetett alacsony hımérsékletigénye. Seveluha (1985) szerint a rozs növekedésének sebessége C-on több mint kétszerese a búza növekedésének. A két kultúra közötti különbség legfeltőnıbben a késı ıszi vegetációs idıszakban jelentkezik. Az éghajlati változékonyság és a rozs fejlıdése. A rozs kezdeti fejlıdése megfelelı körülmények között gyors és rendkívül erıteljes. E tulajdonsága és nagymértékő árnyékoló hatása miatt képes arra, hogy köztes növényként termesztve elnyomja a sorközti gyomokat, anélkül, hogy számottevı befolyása lenne a megfelelıen kiválasztott, magasabb termesztett növényre (Brainard és Bellinder 2004). Galant és Adruszczak (2004) a meteorológiai viszonyok és a rozs fázistartamai közötti kapcsolatot elemezték a mérsékelt égöv északi részén. A hımérséklet befolyását csaknem a teljes vegetációs periódus során meghatározónak találták. A csapadék fejlıdés alakításában játszott szerepe csak bizonyos idıszakokban volt szignifikáns, például az életfolyamatok tavaszi intenzívebbé válásakor és a virágzás körüli idıszakban. Hasonlóképpen a sugárzás mennyiségének fázistartamot növelı hatása is csak néhány fenológiai fázis esetén volt szembetőnı. Az ıszi búza és az ıszi árpa után elemeztük hazánk harmadik ıszi vetéső gabonája esetén is az éghajlatingadozásnak a fejlıdésre gyakorolt befolyását. Ez esetben is a termikus elemek (az átlaghımérséklet, a fotoszintetikusan aktív sugárzás, illetve a radiotermikus index) hatását számszerősítettük hazánk három különbözı éghajlati adottságú rozstermı területén (a dunántúli Somogy megye, a

293 A ROZS ÉS AZ ÉGHAJLAT kelet-magyarországi Szabolcs-Szatmár-Bereg megye, valamint a Dél-Alföldet reprezentáló Csongrád megye esetén) az közötti idıszak éves adatsorai segítségével. A hımérséklet gyenge, általában 10 % alatti befolyással volt a rozs vegetációs periódusának hosszára. Hasonlóképpen a többi ıszi vetéső gabonához, egy esetleges néhány fokos hımérsékletváltozás önmagában várhatóan nem befolyásolja érdemben a rozs fejlıdésének idıtartamát ábra. A fotoszintetikusan aktív sugárzás mennyiségének hatása a rozs tenyészidıszakának hosszára Csongrád megyében ( ) Az is megegyezik a hasonló termesztési idejő növényekkel végzett vizsgálatok tapasztalataival, hogy sokkal meghatározóbb kapcsolatot találtunk a leérkezı fotoszintetikusan aktív sugárzás és a vegetációs periódus hossza között. A növények számára hasznosítható energia mennyisége %-ban határozta meg a fejlıdést. A legmagasabb r 2 -érték az alföldi megfigyelıhely esetén adódott ( ábra). Továbbá az is az ıszi gabonákra általánosan igaznak tőnik, hogy a több leérkezı energia meghosszabbítja a fejlıdési idıt. Minden további 100 MJ/m 2 sugárzással nappal hosszabbá válik az az idıszak, amikor szerves anyag tud képzıdni az adott területen. A radioternikus index a rozsnál is csak %-ban befolyásolta a fejlıdési idıszak hosszát ( ábra), ami - tekintettel az adatok kis számára - csak kisebb megbízhatósági szinten tekinthetı szignifikáns összefüggésnek. Az index értékének minden 1 ezrelékes változása nappal redukálta a vetéstıl érésig terjedı intervallum hosszát, azaz egy változatlan besugárzás mellett lejátszódó 1 fokos hımérsékletemelkedés várhatóan nappal gyorsítaná a rozs beérését. 291

294 A ROZS ÉS AZ ÉGHAJLAT A meteorológiai viszonyok és a fejlıdés közötti kapcsolat elemzésének összefoglalásaként lényegében ugyanazt írhatjuk, mint a másik két ıszi vetéső gabonánk esetén. A hımérséklet kevésbé, de a sugárzás akár (fıként) önmagában, akár a hımérséklettel együttesen jól leírja a rozs vegetációs periódusa hosszának változásait ábra. A radiotermikus index hatása a rozs tenyészidıszakának hosszára Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében ( ) Az éghajlati változékonység és a rozs produktivitása. Chloupek et al. (2004) vizsgálatai szerint a XX. század második felében a rozs terméshozamainak évrılévre bekövetkezı változékonysága a szántóföldi növények között különösen alacsony volt, ami a környezeti (és fıként meteorológiai) hatások iránti csekély érzékenységre utal. Trendarányok. A hazai adatokat vizsgálva azt találtuk, hogy országos átlagban a trendérték körüli ingadozás -21% és +19% között történik. Ez a hozzávetılegesen ±20%-os ingadozás a többi növényhez képest nem nagy, s egyúttal arra utal, hogy a rozs meteorológiai tényezık iránti érzékenysége sem nagy. Ha ezeknek az ingadozásoknak a trendarányokban megadott gyakoriságát vizsgáljuk ( ábra), akkor azt találjuk, hogy a leggyakrabban a trendértéknek megfelelı hozamok fordulnak elı. A trendértéknél kedvezıbb hozamok azonban jóval gyakoribbak, mint a tredértéknél kedvezıtlenebb hozamok. Emiatt azt mondhatjuk, hogy bár a meteorológiai tényezık hatása nem erıs, magának a hatásnak a jellege az esetek többségében kedvezı. 292

295 A ROZS ÉS AZ ÉGHAJLAT ábra. A rozstermés országos átlagaiból számított trendarányok gyakorisági eloszlása ábra. Összefüggés a júniusi talajnevesség-tartalom és a rozs terméshozama között A meteorológiai elemek és a termés. A termikus elemek hatását vizsgálva azt találtuk, hogy a sugárzás és a hımérséklet júniusi középértékei mutatnak gyenge kapcsolatot a terméssel. Az összefüggések azonban még a 10%-os valószínőségi szinten sem mutatkoztak szignifikánsnak. 293

296 A ROZS ÉS AZ ÉGHAJLAT A higrikus elemek közül a talajnedvesség hatását elemeztük. Itt ugyancsak a június hónapban mért talajnedvesség mutatott termésre gyakorolt hatást. Ez a hatás az 1%-os szinten is szignifikánsnak mutatkozik ( ábra). Az összefüggésbıl látható, hogy ha a relatív talajnedvesség júniusban a maximális hasznos víztartalom 55%-a és a 75%-a között változik, akkor a rozs terméshozamai meghaladják a trendértékeket. Ha a relatív talajnedvesség magasabb, mint 75%, akkor a terméshozam csökken. A csökkeneés 80%-os relatív talajnedvesség felett már eléri a 10%-ot. A relatív talajnedvesség 45% alá csökkenése után ugyancsak terméscsökkenéssel kell számolni. Ez a terméscsökkenés 40%-os relatív talajnedvességnél eléri a 10%-ot, 35%-os relatív talajnedvességnél a 20%-ot és 30%-os relatív talajnedvesség érték alatt pedig a 30%-ot. A rozs terméshozamai tehát kevébé függenek a meteorológiai tényezıktıl, mint a többi gabonafélék terméshozamai. Egyedül a júniusi talajnedvesség befolyásoló szerepe látszik figyelemre méltónak. 294 Irodalom Brainard, D.C., Bellinder, R.R. (2004): Weed suppression in a broccoli-winter rye intercropping system. Weed-Science. 52 (2): oldal. Campbell, C.A., Janzen, H.H., Paustian, K., Gregorich, E.G., Sherrod, L., Liang, B.C., Zentner, R.P. (2005): Carbon storage in soils of the North American Great Plains: effect of cropping frequency. Agronomy Journal. 97(2): oldal. Chloupek, O., Hrstkova, P., Schweigert, P. (2004): Yield and its stability, crop diversity, adaptability and response to climate change, weather and fertilisation over 75 years in the Czech Republic in comparison to some European countries. Field Crops Research. 85 (2-3): oldal. Galant, H., Andruszczak, S. (2004): The effect of meteorological conditions on phenological interphases duration of winter rye. Annales Universitatis Mariae Curie Skodowska, Sectio-E, Agricultura. 59(2): oldal. Hakala, K., Pahkala, K. (2003): Comparison of central and northern European winter rye cultivars grown at high latitudes. Journal of Agricultural Science. 141 (2): oldal. Hollins, P.D., Kettlewell, P.S., Peltonen-Sainio, P., Atkinson, M.D. (2004): Relationships between climate and winter cereal grain quality in Finland and their potential for forecasting. Agricultural and Food Science. 13 (3): oldal. Janauskas, B., Janauskiene, G. (2004): Water erosion rates on slopes under different land use systems. Zemes ukio Mokslai. 3: 1-7. oldal. Kolasinska, I., Mauszynska, E. (2004): Factors influencing the ergot infection of male sterile rye. Phytopathologia Polonica. 31: oldal. Láng G. /szerk./ (1970): A növénytermesztés kézikönyve. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Larcher, W. (2003): Physiological plant ecology. 4. Kiadás. Springer Verlag, Berlin. 513 oldal.

297 A ROZS ÉS AZ ÉGHAJLAT Márton L. (2004a): A mőtrágyázás, a meszezés és a csapadék hatása a rozs, a burgonya, az ıszi búza es a triticale termésére. Agrokémia és Talajtan. 53 (3-4): oldal. Márton L. (2004b): Fertilisation, rainfall and crop yield. Acta Agronomica Hungarica. 52 (2): oldal. Pinke Gy., Pál R. (2005): Gyomnövényeink eredete, termıhelye és védelme. Alexandra Kiadó, Pécs. 232 oldal. Seveluha, V.Sz. (1985): A mezıgazdasági növények növekedésének szakaszossága és a szabályozás lehetıségei. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Strock, J.S., Porter, P.M., Russelle, M.P. (2004): Cover cropping to reduce nitrate loss through subsurface drainage in the Northern U.S. Corn Belt. Journal of Environmental Quality. 33 (3): oldal. Szabó M.. (1992): Rozs. In: Bocz E. /szerk./: Szántóföldi növénytermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Ujj A., Bencsik K., Gyuricza C., Singh, M.K. (2005): Soil penetration resistance influenced by different methods of primary tillage and catch crop. Cereal Research Communications. 33 (1): oldal. Veisz O., Bencze S., Janda T., Páldi E., Bedı Z. (2004): Changes in the activity of antioxidant enzymes in cereal species during the winter. Cereal Research Communications. 32 (4): oldal. Wilsie, C.P. (1969): A termesztett növények alkalmazkodása és elterjedése a Földön. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 295

298 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT 5.5 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT Származása, termıterülete és jelentısége A kukorica monotipikus, azaz nemzetségébe más faj nem tartozik, ami termesztett növényeink között ritkának számít. Származását tekintve szubtrópusi növény, innen adódik nagy hıigénye, ám termesztési körzete lényegesen kiterjedtebb, s a legnagyobb termést nem származási helyén, hanem mérsékelt égövi körülmények között adja, ahol intenzíven mővelik. Mexikói géncentrumából terjedt el Amerikában ( ábra), majd az Újvilág felfedezését követıen Közép-Amerikából 1493-ban Kolumbusz hozta Európába ábra. A kukorica géncentruma és elterjedése a Földön (Galinat 1979 nyomán) Magyarországra a XVI. és XVII. század fordulóján került Olaszországból Dalmácián keresztül, de a török uralom alatt terjedt el ( törökbúza néven). Kiemelhetı, hogy mind európai, mind hazai viszonylatban emelkedı hımérsékleti viszonyok segítették gazdaságilag jelentıs növénnyé válni, hiszen a XVII. század közepétıl az ún. Kis Jégkorszak második felét már enyhe melegedés jellemezte a térségben, majd a XIX. század közepétıl az Ipari Forradalom szén-dioxid kibocsátása is éreztette/érezteti hatását. Észak-Amerikában fıként az északi szélesség 45 0 tól délre, Európában általában az 50. szélességi fokig termesztik, ahol a hımérsékletileg lehetséges vegetációs idıszak legalább 140 nap, s bár a Kárpátoktól északra fıként már csak silókukoricát termesztenek, Norvégiában a 60. fokig lehet találkozni a növénnyel. A déli féltekén a 42. szélességig fordul elı (Új-Zéland). A magassági korlát kontinensünkön 1300 m (Tirol), Peruban és Mexikóban m. Nálunk az ország egész területén termesztik, a hibridek döntı többsége a korai illetve a középéréső (300-as és 400-as FAO-számú) csoportba tartozik. Északon és nyugaton a rövidebb, az Alföldön a hosszabb tenyészidejő hibridek részaránya nı meg. Hazai jelentıségét fokozza, hogy tılünk északra szemtermése biztonságosan nem érik be. 296

299 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT A kukorica világviszonylatban kiemelkedı jelentıségő növény. Mind a termesztés területét, mind a termésmennyiségeket tekintve rendre az elsık között van; 2000-ben az össztermést tekintve a cukornád és a rizs mögött, a vetésterület alapján a búza és a rizs mögött a harmadik. Vetésterülete 15 év alatt 10 %-kal nıtt, míg termésátlagai 30 %-kal emelkedtek, így a évi össztermés csaknem másfélszerese az esnek ( táblázat)! A kukorica jelentısége hazánkban is vitathatatlan, hiszen az utóbbi években Magyarországon a búza mellett a legnagyobb területen vetett növényünk. A Magyarországon megtermelt szemes kukorica %-a takarmányként értékesül (Bocz 1992), de az egyéb hasznosítás lehetıségei is egyre nagyobbak. Általában a vetésterület kb. negyedét köti le. Termésátlaga az utóbbi másfél évtizedben mind területi, mind idıbeli alakulását tekintve nagy változékonyságot mutatott (lásd a táblázatot!), s ez a meteorológiai viszonyok jobb megismerésének, s a termesztés ehhez való alkalmazkodásának szükségességére hívja fel a figyelmet. Ugyanakkor az 1950-es évek elejétıl a 80-as évek végéig tartó idıszak szabályosan alakuló, egységesen egyre javuló termései azt mutatják, hogy a helyes - meteorológiai szempontokat is figyelembe vevı - termesztéstechnológia biztonságos és kiegyensúlyozott gazdálkodást tesz lehetıvé táblázat. A kukoricatermesztés jellemzıi a világon és Magyarországon ( ) Év Vetésterület (millió hektár) Össztermés (millió tonna) Termésátlag (tonna/hektár) Világ Magyaro. Világ Magyaro. Világ Magyaro Forrás: Összegezve az eddigieket, az 5. fejezet bevezetésében feltett kérdésekre az alábbi válaszok adhatók: 297

300 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT 1. A kukorica az elmúlt 500 évben egy viszonylag szők területen elıforduló szubtrópusi növénybıl az egyik legfontosabb gazdasági terménnyé vált. Géncentrumától az északi mérsékelt területekig elıfordul. Ez annak bizonyítéka, hogy jól tud alkalmazkodni különbözı éghajlati viszonyokhoz. 2. Erre nehezebb válaszolni. Az elmúlt évszázadokban minden területen jól adaptálódott az éghajlatingadozásokhoz. Ugyanakkor a hımérsékletváltozás tendenciája mindvégig emelkedı volt, ezért ebbıl nem lehet tudni, hogy egy erısebb lehülés miként hatna a kukoricatermesztésre. 3. Minthogy a növény alapvetı jelentıségő mind hazánk, mind a világ növénytermesztésében, pozíciójának egy éghajlatváltozás nyomán bekövetkezı megváltozása fontos gazdasági következményekkel járna. Mindebbıl jól látható, miért fontos az éghajlatingadozás/éghajlatváltozás kukoricára gyakorolt hatását vizsgálat tárgyává tenni. Néhány további érvet is felsorolunk ennek alátámasztására: Mint láttuk, a kukoricát magas terméspotenciálja és sokirányú hasznosítása miatt igyekeznek minél nagyobb területen termeszteni, így alkalmazkodási határának közelében is, s ez a növény - környezet kapcsolat jobb megismerését és agroklimatológiai normák kidolgozását követeli meg (Nield és Richman 1981). A kukoricára gyakorolt meteorológiai hatások jól kimutathatók, mivel a többi gabonánál érzékenyebb a kritikus idıszak hımérsékleti és nedvességi viszonyaira (Runge és Benci 1975). Carter et al. (1991) úgy találták, hogy az évi középhımérséklet 1 fokos változása km-rel tolja el a kukoricatermesztés területének északi határát. Jellemzi e meleg égövrıl származó növény alkalmazkodóképességét, hogy az 1960-tól évente átlagosan 50 km-rel tolódott e határ északabbra, s véleményük szerint ez az érték - a növekvı felmelegedés hatására - növekedni fog. Csakis a növénytermesztés éghajlati feltételrendszerének ismeretében valósítható meg a körülményekhez alkalmazkodó, azokat ésszerően kihasználó, ún. fenntartható gazdálkodás. Antal és Szesztay (1996) a fenntarthatóság mellett az energiaárak emelkedésével indokolták meg, hogy a növénytermesztésnek fokozottabban figyelembe kell vennie a növény ökológiai igényeit. Lewandowski et al. (1999) részletesen foglalkoztak a gazdaságilag ésszerő termelés megvalósításának lehetıségeivel, s Varga-Haszonits et al. (1992a, 1992b) is végeztek ilyen jellegő agroklimatológiai elemzéseket. Ruzsányi (1992) arra hívta fel a figyelmet, hogy az utóbbi évtizedekben jelentıs mértékben emelkedett a termesztés költsége, s így a kockázat. Ennek csökkentéséhez járulhat hozzá az összefüggések feltárása. Éghajlati igényei és az éghajlatingadozás hatásai A kukorica meteorológiai igényeinek és az éghajlat növényre gyakorolt hatásainak áttekintése elengedhetetlen annak megértéséhez, hogy az adott faj miért a jelenlegi termıterületén fordul elı, más területeken mi gátolja a megjelenését, illetve az éghajlati feltételrendszer különbözı irányú változásai várhatóan miként befolyásolnák a növény termeszthetıségét. Napjainkban különösen idıszerőek ezek a kérdések. 298

301 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT A hımérsékleti igény. A hımérsékleti igény nem csupán egy, az adott területre jellemzı állandó érték, hanem idıben is változó jellemzı, amely a kukorica fejlıdési szakaszaival együtt más-más értéket vesz fel. A hımérséklet és a fejlıdés. A kukorica szubtrópusi származása alapvetıen meghatározza hımérséklet iránti igényét. Melegkedvelı növény, bár a mérsékelt éghajlatú területeken való megjelenésével hımérsékletigénye fokozatosan csökkent. A fejlıdés megindulásához szükséges minimális hımérséklet az eredeti 15 fok fölötti értékrıl 10 0 C körülire (sıt, alá) csökkent. A csírázás kardinális pontjai már csaknem egy évszázada ismeretesek: a minimum C, az optimum 31, C, a maximum C (Grafe 1914), s minél magasabb a hımérséklet, úgy rövidül a csírázás idıtartama (az optimum hımérsékletig). A kukorica kardinális pontjaira vonatkozó irodalom bıséges és nagyjából egybecsengı a legkorábbi közléssel. Brouwer et al. (1970), illetve Duncan és Hesketh (1968) szerint a fejlıdés lassú 10 0 C-on, míg C-on maximális sebességő. Shaw (1977) vizsgálatai alapján a kukorica nem termeszthetı ott, ahol a nyári átlaghımérséklet 19 0 C alatti, s a nyári éjszakai átlaghımérséklet 13 0 C alatti. Pletser et al. (1980a) a hımérséklet hatását a vetés-kelés szakaszban találták a legjelentékenyebbnek, míg Tölgyesi (1992) a vetés-kelés és virágzás-érés szakaszban. 1 0 C-os hımérsékletváltozás 1-2 napos fázistartam-változást okoz a fejlıdés kezdeti szakaszában. Az alacsony hımérsékletek hátráltatják a kukoricát az egyenletes, gyors fejlıdésben. Usztimenko és Bakumovszkij (1980) a címerhányásérés idıszakot vizsgálták, s a legkedvezıbb hımérsékletet C -osnak találták. Ettıl eltérı értékek lassították a fejlıdést. Számos tanulmány (például Allen et al. 1991, Peiris et al 1996) foglalkozik az éghajlatváltozás növényfejlıdést érintı hatásával. Az üvegházhatás fokozódása révén, a növekvı CO 2 -szint által kiváltott hımérsékletemelkedés a növényfejlıdés gyorsulását, az életciklus rövidülését okozhatja, s a tenyészidıszak biztonságosabban beleférhet az adott helyen a fejlıdéshez rendelkezésre álló idıszakba, mely ráadásul növekszik a melegedés miatt. Következmény lehet kukoricánál a hosszabb tenyészidejő hibridek termesztésének északabbra tolódása. A termoperiodizmus a növényeknek az éjszakai és nappali hımérsékletek ingadozására adott élettani válasza, mely mind a fejlıdést, mind a növekedést érintheti. A kukorica igényli a hımérséklet napszakos ingadozásait, bár ennek mértéke az éréscsoporttól is függ. Stolyarenko et al. (1992) vizsgálatai szerint a rövidebb tenyészidejő hibridek nagyobb hımérsékleti ingadozást igényelnek, mint a nagyobb FAO-számú vonalak. A légkör üvegházhatású gázainak növekedése a kisugárzás csökkentése révén mérséklıdhet a napi hımérsékleti ingás, s ez is segítheti a hosszabb tenyészidejő hibridek arányának növekedését. Ám ennek következményei nem ismeretesek kellı mélységig. A hımérséklet és a növekedés. A fejlıdés és növekedés hımérsékletigénye általában párhuzamosan alakul, bár Cantarero et al (1999) a bibeszál megjelenésekori hımérséklet hatását tanulmányozva azt tapasztalták, hogy e kritikus idıszakban az éjszakai hımérséklet emelése a fejlıdést gyorsította, a növekedést viszont a légzési veszteség csekély növelésével hátráltatta. Brouwer (1970), valamint Duncan és Hesketh (1968) vizsgálatai alapján a legnagyobb mértékő növekedés olyan környezetben várható, ahol a levél nappali hımérséklete C, 299

302 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT s az éjszaka hővös. Ilyen hımérsékleti ingadozás szárazabb területekre jellemzı, ott viszont a nedvességellátottság nem optimális. A tenyészidıszak hımérséklete a szerves anyag növényen belüli eloszlását, a szár-gyökér arányt is érinti. Az optimum hımérsékletig ez javul a szár javára, így nagyobb zöldtömeget eredményez, 30 0 C fölött azonban a gyökér már nem képes a föld feletti részeket vízzel ellátni, így az életfolyamatok és a növekedés megakadnak. Ezért is lényeges, hogy a hımérséklet emelkedéséhez a nedvességi viszonyok milyen változása fog társulni. A kukorica növekedési ütemének napi ingadozásaiban a hımérséklet meghatározó szerepe a növény nagy melegigénye miatt egyértelmően kifejezıdik (Seveluha 1985): a legnagyobb növekedést 15 órakor, 22 0 C mellett, a legkisebbet 4-6 órakor, átlagosan 7,5 0 C jelenlétében mérték, a görbe alakja a szinusz-görbét jobban közelíti, mint más gabonanövényeknél. A hımérséklet és a termés. Az, hogy a szubtrópusi származású kukorica a legnagyobb termést nem származási helyén, hanem mérsékelt égövi körülmények között adja, jó adaptációs képességre vall. Igaz, ennek inkább agrotechnikai okai vannak (a fejlettebb mérsékelt égövi területeken jobb agrotechnikát alkalmaznak). Legnagyobb produkcióra ott képes, ahol a legmelegebb nyári hónapok átlaghımérséklete C és a fagymentes napok száma 120 feletti (Menyhért 1985). Magyarországon a havi átlaghımérsékletek jelenleg éppen csak elérik az alsó küszöbértéket. Mindezekkel egybecseng Bölöni et al. (1965) megállapítása: Magyarországon a legjobb kukoricatermı vidéket a július havi 22 0 C-os izotermával határolhatnánk körül. A sugárzási igény. A sugárzási viszonyok az alkalmazott agrotechnikával módosíthatók. Az állománysőrőség befolyásolja a levélfelület nagyságát és a levelek különbözı szintek közötti megoszlását is. Kicsi, 40 ezer tı/hektáros sőrőség mellett jelentısen nı a felszínre leérkezı, s az onnan visszeverıdı energiahányad, ami számottevı mértékben hozzájárul az állomány hımérsékletéhez. A jó vízellátás elısegíti a nagyobb sőrőség alkalmazását (Anda és Lıke 2005). A sugárzás és a fejlıdés. A megvilágítás idıtartamát tekintve a kukorica szubtrópusi származási helyén rövidnappalos növény, azaz a 12 óra körüli megvilágítás segíti elı virágzását, de az évszázadok során jól adaptálódott más termesztés helyek sugárzási viszonyaihoz, így vannak rövid-, illetve hosszúnapos körülmények között termeszthetı típusai. Erre vonatkozóan Huelsen (1954) és Andrejenko és Kuperman (1961) végeztek kísérleteket. Utóbbiak arra is felhívták a figyelmet, hogy a kukorica szárbaindulása elıtt a nappalhosszúság mellett az is döntı jelentıségő, hogy a növény melyik napszakban, milyen összetételben és az egyéb környezeti (meteorológiai) tényezık (pld.: hımérséklet) milyen kombinációja mellett kapja a fényt. Amikor a rövidnappalos körülményekhez adaptálódott kukoricanövényeket hosszúnappalos körülmények közé helyezték, azt tapasztalták, hogy ezek a növények addig növekedtek, míg meg nem kapták a virágzásukhoz szükséges rövidnappalos megvilágítást. Növekedett a növények levélszáma és tömege, nagyobbak lettek a növények, nıtt a szárátmérı. Ezáltal szemptember végére, október elejére tolódott a virágzás, és ezek a növények a fagyok beállta elıtt már nem tudtak termést hozni. Ha a hosszúnappalos feltételekhez adaptálódott 300

303 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT kukoricanövényeket vitték rövidnappalos körülmények közé, akkor a kukorica magassága csökkent, kevesebb lett a levelek száma, valamint a fejlıdés erısen felgyorsult, a növény korábban virágzott. A szár vékonyabb lett, a csövek az alsó ízeken alakultak ki. Menyhért (1985) úgy találta, hogy a napszakosság jobban befolyásolta a nagyobb FAO-számú növényeket, mint a korábbi éréscsoportba tartozókat. Jelenlegi ismereteink alapján nincs okunk feltételezni, hogy a megvilágítás idıtartamában rövid távon számottevı változás következne be. Barbat és Puja (1957) szerint a fényintenzitás %-os csökkenése az érésidı 5-6 napos megnyúlását eredményezi. A nagyobb FAO-számú hibrideket a sugárzás intenzitására is érzékenyebbnek találták, mint a kisebb FAO-számúakat, így tartósan borult idı esetén a hosszabb tenyészidejő hibridek érése jobban megkéshet. Ugyanakkor Tölgyesi (1992) vizsgálatai alapján hazai viszonyok közt bár fontos a sugárzásellátás, de általában nem korlátozó tényezıje a fejlıdésnek. A sugárzás és a növekedés. A kukorica az egyik leginkább fényigényes növényünk. Ez összefügg C 4 -es típusú fotoszintézisével, hiszen a fotorespiráció kiküszöbölésével a megvilágítás erıssége magasabb sugárzásintenzitás esetén is magával vonja a CO 2 -asszimiláció sebességének növelését (Barbat és Puja 1957). Ennek következtében sugárzástelítettségi pontja (840 W/m 2 ) háromszorosan haladja meg az ıszi búza sugárzástelítettségi értékét (280 W/m 2 ), s a kukorica sugárzási kompenzációs pontja mely érték alatt a lebomlás meghaladja a felépítés mértékét.- is viszonylag magas ( W/m 2 ) (Csirkov 1979). A kukorica a ráesı sugárzás %-át veri vissza. A sugárzás-elnyelés optimuma a levélfelület növekedésével nı, s 3-4-es LAI-értéknél éri el maximumát. Alsóbb szinteken nagyobb az elnyelés százalékos értéke, s a szórt sugárzás érvényesül erıteljesebben. A kukoricacsövek szintjében a látható fény tartományában %-os a sugárzás-elnyelés. A talajközeli szintekben, ahová kevesebb sugárzás jut, 90 % körüli ez az érték (Varga-Haszonits 1987). Demetriades-Shah et al. (1992) az elnyelt sugárzási energia kumulált értéke és a szerves anyag termelés között szoros korrelációt találtak. A sugárzás és a termés. Nem az adott területre beérkezı sugárzás, hanem a növény által elnyelt mennyisége határozza meg a termést (Monteith 1981). Andrade et al. (2000) a növényenként elnyelt fotoszintetikusan aktív sugárzás és a termés között mutattak ki összefüggést, e sugárzási elem több mint 75 %-ban magyarázta a növényekénti szemszám változását. Précsényi (1980) úgy találta, hogy a kukorica általában a beérkezı fotoszintetikusan aktív sugárzás 0,6-1,7 %-át hasznosítja, ami ma már eléggé alacsonynak tőnik. Anda (1987) pár évvel késıbb a korszerőbb hibridek 2-3 %-os efficienciájáról számolt be. Ez a hasznosulási intervallum jelenleg is helytállónak tőnik. Az elnyelt sugárzás, s így a termés - az agrotechnika révén - befolyásolható: Barbieri et al. (2000) a sorok közötti távolság csökkentésével növelték a területegységre jutó szemszámot, s ezáltal %-os termésnövekedést értek el. A nedvességi igény. E vizsgálatoknál nélkülözhetetlen a növény botanikai és fiziológiai jellemzıinek ismerete. Például a talajnedvesség felvehetısége, a növény nedvességellátottsága elemzésekor fontos, hogy a kukorica gyökértömegének 90 %- a a talaj felsı cm-es rétegében található (Szluhaj 1974, Szlovák 1979), mert ez 301

304 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT behatárolja azt a réteget, amelynek nedvességi viszonyai hatással lehetnek az állományra. A nedvességi tényezık és a fejlıdés. A nedvességi viszonyok alapvetıek a növények számára. Berényi (1945) szerint hazánkban a tenyészidı alatt összesen 375 mm, Bocz (1988) szerint mm csapadék az optimális. A különbség valószínőleg a hibridek közti különbséget, az intenzívebb hibridek nagyobb igényét tükrözi. Ezért is lényeges, hogy amíg a feltételezett hımérsékletemelkedés javítja a növény pozícióját hazánkban, addig a XX. század során kimutatható csapadékcsökkenés kedvezıtlen, és elıtérbe helyezi az öntözés kérdését. A növény vízigénye a fejlıdési fázissal változik. A legnagyobb vízigény a virágzás idıszakában jellemzı; e kritikus idıszak hosszát különbözı szerzık (Runge és Odell 1958, Shaw és Dale 1959, Salter and Goode 1967, Pletser et al. 1980b, Debreczeni és Debreczeniné 1983) eltérı nagyságúnak találták, de a differencia nem jelentékeny. Ebben az idıszakban - virágzástól a szemtelítıdés végéig - a legintenzívebb a szárazanyag-beépülés. A nedvesség és a növekedés. A növekedés és a fejlıdés nedvességigénye is sok hasonlóságot mutat. A kukorica növekedése % közötti relatív talajnedvesség esetén maximális (Varga-Haszonits 1997), azalatt csökken, 20 % alatt pedig nulla, de rövid idejő hatás esetén még képes regenerálódni (Seveluha 1985). A kukorica kezdetben lassan növekszik, kevés vizet és tápanyagot fogyaszt. Késıbb, fıként a címerhányás környéki dekádokban igényli a legtöbb vizet és tápanyagot, ilyenkor legintenzívebb a növekedés. A júliusi maximális vízigény után fokozatos a csökkenés (Shaw és Dale 1959, Runge és Odell 1958). A vegetációs periódus vége felé már a szárazabb idıszak a kedvezı a megfelelı vízleadás, s így az optimális betakarításkori szemnedvesség miatt. A nedvesség és a termés. A kukorica elterjedési területe fıleg a hımérsékleti viszonyoktól függ, terméseredményét viszont elsısorban a kritikus idıszak, azaz a nyár csapadékviszonyai határozzák meg. Ezt igazolják Késmárki et al. (2005) eredményei is, mely szerint mindegyik fajtacsoportnál meghatározó a május-júliusi idıszak csapadéka. Cselıtei (1998) szerint az összes hazai mezıgazdasági terület kb. 75%-án döntıen a csapadék és a talaj víztartóképessége határozza meg a növény rendelkezésére álló vizet, a fennmaradó rész zömében a talajvíz is befolyásol, s csupán a terület 3 %-án rendezkedtek be öntözésre. Ez aláhúzza a természetes vízellátottság termésalakításban betöltött szerepét. Hunkár (1990) vizsgálatai alapján megállapította, hogy az átlagosnál nedvesebb idıjárás megnöveli a növekedési idıszak hosszát és a hosszabb vegetációs periódus nagyobb biomasszát és termést eredményez. Kádár és Szilágyi (1980) szerint, ha a tenyészidı pozitív hımérsékleti összege foknap közötti, úgy a termést alapvetıen a nyári csapadék dönti el. Márpedig hazánk területének döntı többségét (a nyugati és az északi részek kivételével) a kukorica vegetációs periódusában ilyen hımérsékleti összeg jellemzi. Ezzel megegyezıen Debreczeni és Debreczeniné (1983) arra a következtetésre jutottak, hogy kedvezı fény- és hımérsékleti viszonyoknál a vízellátás a döntı termelési tényezı. Hangsúlyozták, hogy a megfelelı idıben és mennyiségben lehullott csapadék nemcsak a növények vízellátását, hanem - a talajok tápanyagainak fokozottabb feltáródása révén - tápanyagellátását is kedvezıbbé teszi, ezért a nagy termést biztosító zavartalan 302

305 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT anyagcsere-folyamatok feltételeit sem vízhiánnyal sem túlzott vízellátással nem szabad bizonytalanná tenni. Szász (1998) arra hívta fel a figyelmet, hogy a vízellátottság fontos a minıség szempontjából is, ugyanakkor a termesztett növények mennyiségi és minıségi idıjárási optimuma sokszor eltér egymástól. A kukorica termıképességét akkor tudja kifejteni, ha júliusban és augusztusban mm vízhez jut (Bocz 1992). Ezen értékek arra hívják fel a figyelmet, hogy a csapadék hazánkban termést limitáló tényezı, s a jelenlegi csapadékalakulási tendenciákat figyelembe véve mindinkább az is marad. A csapadék és párolgás fontos tényezıje a növények vízháztartásának, mint a legfontosabb bevételi és kiadási tényezı, de az életfolyamatokra közvetlenül a talajnedvesség hat. Ennek megfelelıen Ruzsányi (1992) a csapadékkal szemben az eltárolt vízmennyiség, a talajnedvesség termésalakító szerepét hangsúlyozta. A gyökérzónában lévı talajpórusoknak nem szabad vízzel teljesen telítettnek lenniük, hiszen a kukorica gyökerei levegıt is igényelnek. Ha a felvehetı víz a szántóföldi vízkapacitás %-a között mozog, optimális termés várható (Varga-Haszonits 1997). Lerch (1980) a növények közti összehasonlításban viszonylag kedvezınek találta az 1 kg kukorica szárazanyag képzéséhez szükséges vízmennyiséget (370 liter). Ruzsányi (1992) ennél kedvezıbbnek, l/kg-osnak találta a kukorica vízhasznosítását. Ezt egyebek mellett - az eltelt egy évtized alatti genetikai elırehaladás magyarázhatja. Említést érdemel, hogy a kukorica vízellátottságát agrotechnikával is befolyásolhatjuk. A talajmővelés vízmegırzı, s így vízállapotot javító hatása a száraz években a legkifejezettebb. Ennek helyes alkalmazása azért is fontos, mert a téli csapadékhiányt a tenyészidıszak átlagos csapadéka nem képes kompenzálni, s a termésre gyakorolt hatása a nyáron jelentkezı aszályéval rokonítható (Birkás és Gyuricza 2000). Anda és Hunkár (1999) ugyanakkor a vízhasznosulás javulását a környezetet nem terhelı, természetes eredető alginittel érték el. A párolgást gátló anyaggal való kezelés hatására kukoricában csökkent a vízveszteség, javult a növények vízfelhasználása, s ennek következtében nıtt a levélfelület és az egyes években jelentıs ingadozással javultak a terméseredmények is. A szél és a kukorica. A kukorica anemofil, azaz szél által beporzott növény. A légmozgások virágzás idején befolyásolják a megtermékenyülési viszonyokat a pollen szállítása révén, de a beporzás eredményessége nem mutat nagy évi ingadozásokat. Kivétel, ha a virágzás idıszakában a meleggel párosulva az ún. forró szél hiányos megtermékenyülést okoz. Ez a címer teljes elpusztulását is eredményezheti, vagy pedig a pollent szárítja ki olyan mértékben, hogy termékenyítésre alkalmatlan lesz. Szintén a szél közvetlen hatásai közé tartozik az állomány megdöntése, tördelése. Ez elsısorban a fiatal növényeknél okozhat gondot, hiszen azokban még nincs annyi szilárdító szövet, mint az idısebb növényekben (Bacsó 1973). Whitehead (1957) szélcsatorna kísérleteket végzett kukoricával. Különbözı erısségő és folyamatosságú légmozgások hatását hasonlította össze. Megállapította, hogy tartósan 10 m/s-ot meghaladó erısségő szélnek kitett kukoricában a növény morfológiai változása, nevezetesen a vastagabb és szilárdabb levelek kialakulása következett be. 303

306 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT Ennél fontosabbak a szél közvetett hatásai; ezek jelentıségét Varga-Haszonits és Varga (2001) szemléletes példákkal érzékeltetik. Egy meleg nyári napon az állomány fölötti légnedvesség - párologtatás hatására bekövetkezı - emelkedése csak kb. 1 %-a annak a változásnak, ami akkor lenne mérhetı, ha a légoszlopok vízszintes irányú keveredése nem következne be. Ugyanígy a növények felett mért szén-dioxid koncentráció napi változásait is jelentısen mérséklik az átkeverı mozgások. A gázcsere, a párologtatás, s ezáltal a növényhımérséklet befolyásolása mellett a növényi kórokozók és kártevık szállítása is a szél közvetett hatásai közé tartozik. A szén-dioxid és a kukorica. A szén-dioxid tartalom emelkedésének közvetlen hatása márpedig az utóbbi 150 évben 100 ppm-mel, azaz jó harmadával emelkedett a légkör szén-dioxid tartalma - a növények fotoszintézisének növelése. Lawlor és Mitchell (1991) szerint a szén-dioxid szint emelkedése a C 3 -as növényeknél (pld. búza) jobban növeli a produktivitást, mint a C 4 -eseknél (pld. kukorica). A termésnövekedést inkább a termésképzı növényi részek számának növekedése, mint ezek méretének megnagyobbodása okozza. Stockle et al. (1992) a szén-dioxid szint emelkedésének pozitív hatását mutatták ki összességében, de eredményeik szerint a közvetett hatások (a tényleges vegetációs periódust lerövidítı hımérséklet-emelkedés és a csapadék csökkenése) miatt összességében akár terméscsökkenés is bekövetkezhet. Delecolle et al. (1995) viszont úgy találták, hogy a szén-dioxid közvetlen termésnövelı hatása akár 5 0 C-os hımérséklet-emelkedés negatív hatását is képes ellensúlyozni. Összességében elmondható, hogy ezen üvegházhatású gáz növekedésének közvetlen és közvetett, pozitív és negatív hatásait összehasonlító tanulmányok sokasága eltérı, sokszor teljesen ellentétes következtetéskre jut. Az extrém hatások és a kukorica. A kukorica egynyári növény lévén, kizárólag a meleg idıszak alatti kedvezıtlen hatásoknak van kitéve. Fagyok. Shaw (1955) vizsgálatai azt mutatják, hogy minél fejletlenebb a kukorica, annál jobban károsodik fagy hatására. A fagyok erıssége és gyakorisága befolyásolja a károsodás mértékét (Varga-Haszonits 1987). Meleg égövrıl származó növények esetén fagypont feletti alacsony hımérséklet hőlést okozhat. Sellschop és Salmon (1928) klasszikus kísérlete szerint a kukorica nem szenvedett komoly kárt fagypont feletti alacsony hımérséklet hatására, ugyanakkor a ma használatos hibridek érzékenyebbek, s nagyobb termésveszteséggel reagálnak. Varga-Haszonits (1981) úgy találta, hogy hazánkban a fagyok által okozott átlagos termésveszteség elmarad a szárazság által okozott károktól, ráadásul a növény vegetációs periódusára ez utóbbi a jellemzı. Magas hımérsékleti stressz. Heyne és Laude (1940) a magas hımérséklettel szembeni tőrıképességet vizsgálta, s e tekintetben a fiatal növények ellenállóbbak voltak. Virágzás idején három egymást követı forró (35 o C fölötti hımérsékleti maximumú) nap a szemek fejlıdésében 70 % körüli veszteséget okozott (Zuber és Decker 1956). Menyhért (1979) is a magas hımérsékletek hasonló terméscsökkentı hatását tapasztalta. Nield (1982) a kukoricát érzékenyebbnek találta a magas hımérsékletekre az egyébként hasonló igényő ciroknál. Wilhelm et al (1999) szerint a világ legjelentısebb kukoricatermı területén, az észak-amerikai Kukoricaövezetben (Corn Belt) a szemtelítıdési idıszak átlaghımérséklete optimum 304

307 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT feletti. Ennek hatását vizsgálták modellkísérletben, s azt tapasztalták, hogy e krónikus hımérsékleti stressz csökkenti a beépülési folyamatokat. Usztimenko és Bakumovszkij (1980) szerint virágzáskor az optimális hımérséklet feletti, 30 0 C-ot meghaladó értékek a fázistartamra gyakorlatilag nem hatottak, de a termést csökkentették. Hazánkban az ilyen magas hımérsékletek rendszeres elıfordulása egyelıre nem jellemzı, de a jelenlegi hımérsékleti trendek folytatódása esetén a következı évtizedekben akár gondot is okozhatnak. Vízhiány és vízfelesleg. A vízhiány a növények korai öregedéséhez, a szükségesnél több víz viszont a tenyészidıszak meghosszabbodásához vezet (Debreczeni és Debreczeniné 1983). A kukorica érzékenyebb a vegetációs periódust megelızı idıszak alacsony csapadékára, s az ennek következtében kialakuló alacsony talajnedvességre, mint a magas csapadékmennyiségre, s a vetés-kelés idıszak idején talajban jelenlévı vízfeleslegre (Nield 1982). Menyhért (1985) szerint a száraz július erısen hátrányos a csıfejlıdésre. A túl sok csapadék is káros. A kukorica fejlıdésének korai stádiumában érzékenyebb a vízfeleslegre, mint késıbb. A tenyészidıszak kései szakaszában fellépı felesleg azt eredményezheti, hogy a virágzás megkésik, rosszabb a magkötıdés és rosszabb a minıség (Ritter és Beer 1969). Debreczeni és Debreczeniné (1983) a következıkben foglalták össze a kedvezıtlen vízellátás és növekedés kapcsolatát. Vízhiánykor a föld feletti részek növekedése korlátozott, mert a gyökér fejlesztésére aránytalanul több energiát fordít a növény. Csapadékosabb idıjárási viszonyok között az intenzívebb szervesanyag mobilizáció és a kedvezıbb nitrifikációs folyamatok következtében a talajban több lesz a felvehetı tápanyag, jobb a hasznosulásuk, s ez a növekedésre kedvezı hatással bír. A víztelítettség (80 % fölötti relatív talajnedvesség) önmagában nem kedvezıtlen, de másodlagosan fellépı hatások (oxigénhiány, vas- és magnézium toxicitása, metán- és etilénképzıdés) problémát okozhatnak. A mérgezı anyagok megjelenésével egyidejőleg a légzés és vízfelvétel csökken, s ez gátolja a növekedést. Berényi (1945) úgy látta, hogy a júniusi szárazság akkor válik a termés szempontjából kritikussá, ha az a következı két hónapban is folytatódik. Ezért is érdemel különös figyelmet Harnos (1998) véleménye, aki szerint a következı években a nyári félév csökkenı csapadéka várható. Szász (1971) úgy találta, hogy jobb tápanyagellátással mérséklıdött a csapadékhiány termésre gyakorolt hatása. Gyırffy és Berzsenyi (1992) pedig arra hívták fel a figyelmet, hogy az elıvetemény is befolyásolja a talaj nedvességkészletét, s így a kukorica vízellátottságát. Ezzel egybecsengıen Ruzsányi (1992) szerint a vízellátás fontossága különösen nagy monokultúrában és olyan vetésváltásban, ahol az egymást követı növények között több vízigényes növényt termesztünk. Mérsékeltebb a nedvességi tényezık hatása az ıszi búza-kukorica bikultúrában, ahol közepes vízigényő növények váltják egymást. Debreczeni és Debreczeniné (1983) a túl sok csapadék elsıdleges hatásai közül a tápanyagok kimosódását emelték ki, hozzátéve, hogy ilyen tekintetben a csapadék hatása elmarad más, nem-meteorológiai tényezık (pl.: növényborítottság, talajtulajdonságok) mellett. Antal és Posza (1970) különbözı növényállományok párolgásra gyakorolt hatását számszerősítették. 305

308 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT Denmead és Shaw (1960) szerint nagyfokú, bibeszál-eresztés elıtt jelentkezı talajnedvesség-stressz negyedével csökkentette a termést, bibeszál-eresztéskor felével, 30 nappal utána pedig ötödével. Domingo és Robins (1953) a hatás idıtartama alapján vizsgálták az alacsony talajnedvesség-termés kapcsolatot. Ha a talajnedvesség értéke elérte a hervadási pontot, 20 %-kal csökkent a termés, ha ez a nedvességhiány egy hétig tartott, a terméscsökkenés elérte a 50 %-ot. Az optimumot tartósan meghaladó talajnedvesség az összes biomasszát nem befolyásolja, de a szemtermés a felére csökken (Usztimento és Bakumovszkij 1980). Hazánk éghajlatában már jelenleg is megtalálható az idıszakos vízhiányra illetve vízbıségre való hajlam, s ez a feltételezések szerint még fokozódhat. Egyéb extrém hatások. A jégverés mechanikai sérülése befolyással van a vízveszteség alakulására: a jégverés szimulálása (Anda és Decsi 2002) után növekedett a vízleadás, azt követıen viszont a meteorológiai viszonyoktól is függött a vízveszteség idıbeli alakulása. Az evapotranszspirációra gyakorolt legnagyobb hatás a címerhányáskor való beavatkozás nyomán volt megfigyelhetı. A légkörbe kerülı nagymennyiségő szennyezıanyag (aeroszol) közvetlenül is hathat. Middleton et al. (1955) osztályozta a növényeket a levegıben elıforduló szennyezıanyagok iránti érzékenységük alapján. A kukorica a leginkább ellenálló növények csoportjába kapott besorolást. Munns et al. (1999) sóérzékenységük alapján hasonlították össze legfontosabb gazdasági növényeinket; leginkább toleránsnak a búzát, legérzékenyebbnek a rizst találták, a kukorica pedig a sótartalomra közepesen érzékenynek bizonyult. Az Az éghajlati változékonyság hatása a kukorica életjelenségeire Az éghajlati változékonyság és a kukorica növekedése. A meteorológiai tényezık és a növényi növekedést kifejezı legfontosabb paraméterek (állománymagasság, levélfelület és növényi szárazanyag) közötti kapcsolat elemzését korai éréscsoport esetén hét- ( ), közép éréscsoport esetén nyolcéves ( ) mosonmagyaróvári szántóföldi kísérlet adatai alapján végeztük el. A növénymagasság alakulása és a szárazanyag gyarapodása szigmoid görbével írható le: az elsı dekádok mérsékeltebb növekedését a középsı idıszak erıteljesebb növekedése követi, melynek mértéke a vegetációs periódus végén a nullához tart. A különbség, hogy a magasság esetében a növekedés intenzív szakasza elıbb kezdıdik és rövidebb ideig tart: a tenyészidıszak második felében a növénymagasság gyakorlatilag állandó. A levélfelület nagysága ellenben már a középsı dekádokban eléri maximumát, ami a tı/ha-os állománysőrőséget figyelembe véve mindkét éréscsoport esetén 4 körüli LAI (levélfelület index)-értéknek felel meg. Ezt követıen csökken az asszimiláló felület; s az utolsó dekádban szinte teljesen elszáradnak a levelek. A folyamatok sorrendiségét tekintve elıször a levélfelület intenzív növekedése indul meg, ennek maximuma június második felére tehetı. Valamivel utána tapasztalható a magasság legerısebb növekedése, mely már feltételezi számottevı 306

309 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT fotoszintetizáló levélfelület meglétét. Július végére, augusztus elsı felére a levélfelület növekedési üteme olyannyira lelassul, hogy a levélfelület gyakorlatilag állandónak tekinthetı, - az új levelek képzıdése és a régebbiek elszáradása egyensúlyba kerül - majd fokozódó mértékben csökken a levélfelület. A maximális levélfelület kialakulásának idejére tehetı a végleges magasság elérése is. A szárazanyag jelentısebb növekedése a másik két folyamatnál késıbb kezdıdik meg, a levélfelület legintenzívebb növekedése idején válik számottevıvé, s a leggyorsabb szárazanyag-gyarapodás a maximális levélfelület kialakulásának idejére tehetı. Amint a levélfelület csökken, a szárazanyag növekedése még tart, de egyre kisebb intenzitással. A vegetációs periódus végére (október közepére), a napsugárzás energiáját megkötni képes levélfelület minimálisra csökkenésével a szárazanyag beépülés üteme is a nullához tart ábra. A kukorica növekedési jellemzıi a termikus idı függvényében (1997/2004) Ha ezeket a folyamatokat valamely meteorológiai tényezı függvényében kívánjuk vizsgálni, választhatjuk a termikus idıként használható hımérsékleti összegeket. A hımérsékleti összegek közül az aktív hımérsékleti összeg mellett döntöttünk, azaz az ábra azt szemlélteti, hogy a bázishımérséklet (azaz 10 o C) fölötti hımérsékletek egyre kumulálódó értéke hogyan befolyásolja a már említett növekedési jellemzıket. A termikus idı használata "elsimítja" a kiugró értékeket, a görbék alakulása (különösen a levélfelület esetén) szabályosabbá válik, mintha a naptári idıszak függvényében mutatnánk be a növekedési folyamatokat. A levélfelület gyarapodásának legintenzívebb szakasza az aktív hımérsékleti összeg foknapos értékeihez kötıdik, míg a maximális fotoszintetizáló felület 1800 foknap körül alakul ki hibridtıl függetlenül. A magasság a

310 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT foknapos tartományban változik a leginkább, s az 1800 foknapot meghaladó hımérsékleti összegek mellett már tulajdonképpen nem változik. A tömeggyarapodás intenzív szakasza az foknapos értékekhez köthetı, s a maximum a maximális levélfelület ( foknap) meglétekor észlelhetı. A 2400 foknapot meghaladó aktív hımérsékleti összegeknél már lényegesen lassul a beépülés üteme. A Statistica 6.0 számítógépes program segítségével görbét illesztettünk a mért adatok alapján kapott és az ábrán megjelenített pontsorozatokra. Így az 1997/2004-es idıszak adatai alapján függvénnyel kifejezhetı összefüggéseket állapítottunk meg az aktív hımérsékleti összeg és a hibridek növekedését jellemzı paraméterek között. Egy ilyen illesztés eredményét mutatja az ábra. Jól érzékelhetı a szárazanyag gyarapodás hımérséklet általi erıs meghatározottsága ábra. Az aktív hımérsékleti összeg (Var1) hatása a korai éréscsoport szárazanyag gyarapodására (Var6) ( ) A növekedési görbék idıbeli illetve termikus idıbeli, azaz a hımérséklet függvényében kialakuló - lefutása a vizsgált hét illetve nyolc év során meglehetısen állandónak bizonyult, tehát a lassabb illetve gyorsabb növekedési szakaszok évrılévre hasonlóképpen jelentkeztek, ezáltal erıs genetikai determináltságot sejtetve, de a növekedési paraméterek számszerő értékei jelentıs évjárathatást mutattak. Összefoglalva: egy esetleges éghajlatváltozás a kukorica növekedési folyamatainak 308

311 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT feltehetıen nem elsısorban a dinamikáját, hanem abszolút értékeit lenne képes megváltoztatni. Az éghajlati változékonyság és a kukorica fejlıdése. Hazánk nyugat-dunántúli részén elterülı három meteorológiai állomás adatai alapján vizsgáltuk a kukorica fejlıdésére gyakorolt meteorológiai hatásokat. Az elemzéshez Szombathely 33 éves ( ), Mosonmagyaróvár 18 éves ( ) és Keszthely ( ) 15 éves meteorológiai és fenológiai adatsorai álltak rendelkezésünkre. Kapott eredményeink egybecsengenek a korábban rövidebb idıszakra, de az ország egész területét lefedı állomáshálózat adatai alapján végzett elemzések (pld. Varga 1996) eredményeivel. A teljes vegetációs periódus hossza ugyanúgy, mint az egyes fenofázisoké elsısorban a termikus meteorológiai tényezık (hımérséklet, napfénytartam, sugárzásintenzitás) függvénye (Varga et al. 2004). Ezért mindenekelıtt ezeket a tényezıket vettük számításba, de megvizsgáltuk azt is, hogy a fontosabb higrikus tényezık hatása milyen mértékben érvényesül. Az eredményeket az táblázat tartalmazza, melybıl látható, hogy a termikus meteorológiai tényezık közül a hımérséklet és a fotoszintetikusan aktív sugárzás van a legnagyobb hatással a kukorica tenyészidıszakának a hosszára. A nedvességi tényezık közül a csapadék hatása látszik a legerıteljesebbnek. Fel kell azonban hívni a figyelmet arra, hogy a meleg idıszakban (a kukorica tenyészidıszakában) csapadékhullás rendszerint hımérsékletcsökkenéssel jár együtt. Így a csapadék hatásában hımérsékleti hatás is érvényesülhet. Hasonló mondható el a két párolgási tényezırıl is. A nedvességi tényezık és a hımérséklet közötti szorosabb kapcsolat miatt nagyon nehéz tiszta nedvesség-hatás -t meghatározni táblázat. Összefüggés a meteorológiai elemek és a kukorica tenyészidıszakának hossza között (korrelációs indexek abszolút értékei) Meteorológiai Tenyészidıszak hossza elem Mosonmagyaróvár Szombathely Keszthely Hımérséklet 0,7736 0,7630 0,6299 Napfénytartam-összeg 0,5311 0,7798 0,6892 Fot. aktív sugárzás 0,7199 0,9115 0,7668 Potenciális párolgás 0,2431 0,6310 0,5013 Csapadék 0,5160 0,4892 0,6420 Relatív talajnedvesség 0,3418 0,1652 0,3734 Csapadék/Pot.párolgás 0,2358 0,2341 0,3787 Radiotermikus index 0,9495 0,9561 0,9248 A többtényezıs hatás figyelembevételéhez ezért olyan indexet képeztünk, ahol a csapadék egyrészt a bevételi forrást, a párolgás pedig a fı kiadást képviseli, másrészt mind a kettı valamilyen formában összefügg a hımérséklettel is, ezért a kettı aránya talán jobban kifejezi a nedvesség hatását, mint bármelyikük külön-külön. A csapadék-párolgás index azonban csak gyenge hatást mutat.a hımérséklet és a fotoszintetikusan aktív sugárzás hányadosaként képzett radiotermikus index azonban 309

312 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT kiemelkedıen szoros kapcsolatot mutat a tenyészidıszak hosszával, mindegyik vizsgált helyen magas korrelációs index-szel jelentkezik. Az összefüggés formája másodfokú polinom, amelyet Szombathely 33 évi adatsorára vonatkozóan az ábrán láthatunk. Mivel az éghajlatváltozás az üvegházhatás következményeként várható, tehát várhatóan nem a sugárzás növekedése, hanem az üvegházhatású gázok légköri felhalmozódása idéz elı melegedést, feltételezhetjük, hogy a sugárzás mennyisége közel állandó marad, csak a hımérséklet értéke változik a radiotermikus indexben. Az egy fokos hımérsékletváltozás általában 3-4 egységnyi változás idéz elı a radiotermikus indexben. A 3-4 egységnyi radiotermikus index változásnak hozzávetılegesen 5-7 tenyésznap-változás felel meg, vagyis ha a tenyészidıszak középhımérséklete 2 fokkal változna, akkor már közel kéthetes eltolódás (rövidülés) is lehet a tenyészidıszak hosszában ábra. A radiotermikus index és a tenyészidıszak hossza közötti összefüggés Az éghajlati változékonyság és a kukorica produktivitása. A terméshozamokra gyakorolt komplex meteorológiai hatás számszerősítéséhez a Varga-Haszonits (1986) által ismertetett módszert használtuk, melyet részletesen a 4.2. alfejezetben ismertettünk. A rendelkezésünkre álló termésadatokat egy olyan koordináta rendszerben ábrázoltuk, amelyben a vízszintes tengelyen az éveket, a függıleges tengelyen pedig a terméshozamokat tüntettük fel, amint az az ábrán látható. A ponthalmaz idıbeli változásának tendenciáját folytonos vonallal jelölt függvény (trendfüggvény) mutatja; ez fejezi ki a terméshozamokra gyakorolt agrotechnikai hatásokat, azaz a görbe pontjai az adott évben az agrotechnikai szint által indokolt terméshozamokat jelenítik meg. A tényleges termés és az agrotechnika szintje által indokolt termés aránya fejezi ki az adott év meteorológiai viszonyainak 310

313 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT hatását. A trendarány 1.0-ás értéke semleges hatást mutat, az azt meghaladó értékek kedvezı, azalatti számok kedvezıtlen, terméscsökkentı viszonyokat sejtetnek ábra. Kukoricatermés országos átlagai ( ) ábra. Trendanomáliák alakulása országosan és az ország egyes területein ( ) 311

314 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT Az ábrán a trendarányoknak az 1.0-ás értéktıl való eltéréseit mutatjuk be a XX. század második felében, mind országosan, mind az ország egyes területeit reprezentáló, megyei adatok alapján. Látható, hogy a kedvezı és kedvezıtlen meteorológiai hatású évek elıfordulása lényegében az egész országban hasonló: Nyugat-Dunántúlon (Vas megye), Közép-Magyarországon (Tolna megye), Északkelet-Magyarországon (Hajdú-Bihar megye) és az Alföldön (Csongrád megye) legtöbbször egybeesnek az 1 alatti és fölötti értékek. A legkedvezıtlenebb idıszakok mindenütt 1952 és az 1990-es évek elsı fele: ekkor %-kal kevesebb termés képzıdött, mint ami várható volt, a legkedvezıbbnek pedig a 90-es évek második fele bizonyult, többször is a 20 %-ot megközelítı vagy akár meg is haladó pozitív hatással ábra. A kukorica tenyészidıszakának csapadéka és a trendarány közötti összefüggés Csongrád megyében ( ) A négy kiválasztott terület esetében azt is megvizsgáltuk, hogy a termés befolyásolásában milyen szerepe van az egyes meteorológiai tényezıknek. Az és ábrák Csongrád megye esetében mutatják be a csapadék illetve a hımérséklet jelentıségét a termések alakításában. Jól látható, hogy az ország legszárazabb területén, az Alföldön a vegetációs periódusban leérkezı csapadék mennyiségének növekedése szinte lineáris termésnövekedést von maga után. Megjegyzendı, hogy hasonló tendenciát tapasztaltunk Tolnában is, de a nedvesebb nyugati és északkeleti részen már a görbe lehajló szakasza is megjelent, azaz ott elıfordulnak (igaz ritkán) olyan 650 mm-t meghaladó - csapadékösszegek is, amelyek már nem segítik a termésátlagok fokozását. 312

315 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT A Dél-Alföldre adódó hımérsékleti függvény még általánosíthatóbb, minden vizsgált területen hasonlót kaptunk; azaz van a kukoricatermesztésnek egy optimális tenyészidıszakbeli hımérsékleti intervalluma (kb. 15 és 18 0 C között), mely alatti illetve feletti átlaghımérsékletek egyre gyorsuló terméscsökkenést váltanak ki ábra. A kukorica tenyészidıszakának hımérséklete és a trendarány közötti összefüggés Csongrád megyében ( ) Érdemesnek láttuk azt is megvizsgálni, hogy különbözı éghajlati szcenáriókban elırevetített hımérsékleti és nedvességi változások várhatóan mennyiben befolyásolnák hazánk különbözı területein a terméshozamokat. Eredményeinket az és táblázatok mutatják be. Az táblázat második oszlopában található értékek a vegetációs periódus csapadékösszege és a trendarányok közötti összefüggés vizsgálata (lásd az ábrát!) alapján adódtak. Azon értékek jelölik ki ezen intervallumok határait, melyek közötti csapadékösszegek 1 fölötti trendarányt eredményeznek, azaz növelik a termésátlagot. Az intervallum alsó határa 285 és 336 mm között mozog; a csapadékszegényebb területeken alacsonyabb, a csapadékosabb területeken magasabb vízmennyiség hat pozitívan. Még kedvezı hatásúak a 650 mm körüli csapadékok is, de afölött már csökken a termés. Valószínőleg az egész országban létezik egy ilyen felsı küszöbérték, de a szárazabb területeken nem fordul elı ilyen magas csapadékösszeg, így korlátozó hatása nem vizsgálható. 313

316 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT táblázat. A kukorica tenyészidıszakának csapadékviszonyai az es idıszakban, s az esetleges változások terméshozamokra gyakorolt hatása Megye Optimális csapadékösszeg Átlagos csapadékösszeg -20 % -10 % +10 % +20 % -os csapadékösszeg-változás hatása a trendarányra Csongrád 285 mm felett 299 mm -5 % -2 % +5 % +8 % Hajdú-B mm 333 mm -4 % +1 % +8 % +11 % Tolna 326 mm felett 374 mm -2 % +1 % +6 % +8 % Vas mm 395 mm -5 % +7 % +17 % +20 % A harmadik oszlop az 50 év alatti átlagos csapadékösszeget mutatja. Csaknem 100 mm a különbség Vas és Csongrád között. Ha e mennyiségek csökkennének 20 %-kal, akkor 2-5 %-os terméscsökkenésre lehet számítani, 10%-os csapadékcsökkenés lényegében (szintén) nem módosítaná az agrotechnika által várható terméseket. A vegetációs periódus csapadékösszegének emelkedése viszont egyértelmően pozitív lenne. 10 %-kal több csapadék 5-8 %-kal, 20 %-kal több csapadék 8-11 %-kal növelné a terméseket, sıt, az ország legcsapadékosabb részén ennél magasabb, akár 20 %-os növekmény várható! Ez jelzi, hogy a jelenleg hazánkban lehulló mm tenyészidıszakbeli csapadék a kukoricatermelés korlátozó tényezıje, s ennek esetleges emelkedése javítaná a növény pozícióját. Más kérdés, hogy a jelenleg tapasztalható tendenciák inkább a csapadék csökkenését sejtetik táblázat. A kukorica tenyészidıszakának hımérsékleti viszonyai az es idıszakban, s az esetleges változások terméshozamokra gyakorolt hatása Megye Optimális átlaghımérséklet Hımérsékleti átlag -2 0 C -1 0 C +1 0 C +2 0 C -os átlaghımérséklet-változás hatása a trendarányra Csongrád C C +3 % +6 % -7 % -24 % Hajdú-B C C -2 % +4 % -6 % -22 % Tolna C C -5 % +4 % -7 % -25 % Vas C C -24 % 0 % -5 % -33 % Az táblázat harmadik oszlopában látható 50 éves átlaghımérsékletek ( C) szintén benne vannak a második oszlopban feltüntetett, termésnövelı hatású hımérsékleti intervallumokban. A hımérséklet 1 vagy akár 2 fokos 314

317 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT csökkenése az ország nagy részén nem csökkentené (vagy legalábbis nem lényegesen csökkentené) ezt az optimális intervallum alsó határa alá, ezért lényeges termésdepresszióra nem kell számítanunk lehülés esetén. Kivétel az ország leghővösebb, nyugati része, ahol 2 fokos lehülés negyedével kevesebb betakarítható termést eredményezne. A hımérséklet emelkedése egyértelmően káros: 1 fokos emelkedés 5-7 %-kal, 2 fokos emelkedés %-kal csökentené a termést Az Összefoglalva: egy feltételezett éghajlatváltozás szcenáriói közül egy jelentıs nedvesedéssel (+20% csapadék) párosuló enyhe hımérsékletcsökkenés (-1 0 C) tőnik a legkedvezıbbnek, ellenben egy jelentıs csapadékcsökkenés (-20%) és hımérsékletemelkedés (+2 0 C) kombinációja nagy veszteséget okozhat. Irodalom Allen, R.G., Gichuki, F.N., Rosenzweig, C. (1991): CO 2 -induced climate changes and irrigation-water requirements. Journal of Water Resouces Planing and Management. 117 (2), oldal. Anda A. (1987): A kukorica néhány sugárzás, hõ- és vízháztartás komponensének alakulása a N-ellátottság függvényében. Növénytermelés. 36, oldal. Anda A., Decsi É.K. (2002): A jégesı néhány fontosabb jellemzıje és párolgásban elıidézett kártétele kukoricában szimulációs kíserlet alapján. Journal of Central European Agriculture. 3 (1): oldal. Anda A., Hunkár M. (1999): The effect of alginite on the production and water use of maize. Idıjárás. 103 (2), oldal. Anda A., Lıke Zs. (2005): Radiation balance components of maize hybrids grown at various plant densities. Journal of Agronomy and Crop Science. 191 (3): oldal. Andrade, F.H., Otegui, M.E., Vega, C. (2000): Intercepted Radiation at Flowering and Kernel Number in Maize. Agronomy Journal. 92 (1), oldal. Andrejenko, Sz. Sz., Kuperman, F. M. (1961): A kukorica élettana. (Fiziologija kukuruzü). Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Antal E., Posza I. (1970): A különbözı növényállományok növénykonstansai és változásuka tenyészidı folyamán. Beszámolók az 1968-ban végzett tudományos kutatásokról. OMSZ, Budapest oldal. Antal E., Szesztay K. (1996): Climate and water in plant ecology. Idıjárás. 100 (1-3), oldal. Bacsó N. (1973): Bevezetés az agrometeorológiába. Mezıgazdasági Kadó, Budapest. Barbat, I., Puja, I. (1957): Der Einfluss des Lichtes auf die Entwicklung des Maises. Z. Landwirtschaft. 3, oldal. Cit.: Menyhért Z. /szerk./ (1985): A kukoricatermesztés kézikönyve. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Barbieri, P.A., Rozas, H.R.S., Andrade, F.H., Echeverria, H.E. (2000). Row Spacing Effects at Different Levels of Nitrogen Availability in Maize. Agronomy Journal. 92 (2), oldal. Berényi D. (1945): A kukorica termelése és összefüggése az idıjárással. Tiszántúli Mezıgazdasági Kamara, Debrecen. 315

318 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT Birkás M., Gyuricza Cs. (2000): A szélsıséges csapadékellatottság hatása egyes novénytermesztési tényezıkre barna erdıtalajon, kukoricánál. Novenytermelés. 49 (6): oldal. Bocz E. (1988): Vízellátottsági és öntözési jelzés. ATE Növénytermesztéstani Tanszék, Debrecen. Bocz E. /szerk./ (1992): Szántóföldi növénytermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Bölöni I., Gyırffy B., I so I. (1965): Kukoricatermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Brouwer, W. (1970): Handbuch des speziellen Pflanzenbaues in Banden. Paul Parey Verlag, Berlin und Hamburg. Cantarero, M.G., Cirilo, A.G., Andrade, F.H. (1999): Night Temperature at Silking Affects Kernel Set in Maize. Crop Science. 39 (3), oldal. Carter, T.R., Porter, J.H., Parry, M.L. (1991): Climatic warming and crop potential in Europe /Prospects and uncertainties/. Global Enviromental Change. 1, oldal. Csirkov, I. I. (1979): Agrometyerologija. Gidrometeoizdat, Leningrad. Cselıtei L. (1998): Az idıjárás hatása a növények vízellátottságára és termésére. Meteorológiai Tudományos Napok OMSZ, Budapest oldal. Debreczeni B., Debreczeni B.-né (1983): A tápanyag- és a vízellátás kapcsolata. Mezõgazdasági Kiadó, Budapest. Delecolle, R., Ruget, F., Ripoche, D., Gosse, G. (1995): Possible effects of climate change on wheat and maize crops in France. In: Rosenzweig, C., Allen, L.H., Jr., Harper, L.A., Hollinger, S.E., Jones, J.W. /szerk./: Climate change and agriculture: Analysis of potential international impacts. American Society of Agronomy. ASA Special Publication. No. 59. Madison, WI. Demetriades-Shah, T.H., Fuchs, M., Kanemasu, E.T., Flitcroft, I. (1992): A note of saution concerning the relationship between cumulated intercepted solar radiation and crop growth. Agricultural and Forest Meteorology. 58, oldal. Denmead, O.T., Shaw, R.H. (1960): The effect of soil moisture stress at different stages of growth on development and yield of corn. Agronomy Journal. 52, oldal. Domingo, C.E., Robins, J.S. (1953): Some effects of severe soil moisture deficits at specific growth stages in corn. Agronomy Journal. 45, oldal. Cit.: Menyhért Z. /szerk./ (1985): A kukoricatermesztés kézikönyve. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Duncan, W.G., Hesketh, J.D. (1968): Net photosynthetic rates, relative leaf grawth rates and leaf numbers of 22 races of maize grown at eight temperatures. Crop Science. 8, oldal. Galinat, W.C. (1979): The origin of corn. In: Sprague, G. F. /szerk./: Corn and Corn Improvement. New York Academic Press, oldal. Grafe (1914): Ernährungsphysiologisches Practicum höherer Pflanzen. Paul Parey Verlag, Berlin. Cit.: Wilsie, C. P. (1969): A termesztett növények alkalmazkodása és elterjedése a Földön. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 316

319 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT Gyırffy B., Berzsenyi Z. (1992): Martonvásári vetésforgó kísérlet 30 év termésadatának összesítése. In: Debreczeni B. /szerk./: Trágyázási kutatások Akadémiai Kiadó, Budapest. Harnos Zs. (1998): A klímaváltozás várható alakulása és hatása néhány gazdasági növény termeszthetıségére. Meteorológiai Tudományos Napok OMSZ, Budapest oldal. Heyne, E.G., Laude, H.H. (1940): Resistance of corn seedlings to high temperatures in laboratory tests. Journal of American Society of Agronomy. 32, Cit.: Menyhért Z. /szerk./ (1979): Kukoricáról a termelıknek. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Huelsen, W. A. (1954): Sweet corn. Interscience Publishers Inc., New York. Hunkár M. (1990): Az idõjárás hatása a kukorica szárazanyag produkciójának alakulására. Beszámolók az 1986-ban végzett tudományos kutatásokról. OMSZ, Budapest oldal. Kádár F., Szilágyi T. (1980): A kukorica optimális evapotranszspirációja - Az éghajlati vízhiány és a terméseredmények alakulása. Beszámolók az 1978-ban végzett tudományos kutatásokról. OMSZ, Budapest oldal. Késmárki I., Kajdi F., Petróczki F. (2005): A globális klímaváltozás hatása a szántóföldi növénytermesztésre a Dunántúl északi részén és javaslatok a további intézkedésekre. Tanulmány az A globális klímaváltozás hatásda és az arra adandó válaszok c. kutatási prjekthez. Mosonmagyaróvár. 36 oldal. Lawlor, D.W., Mitchell, R.A.C. (1991): The effects of increasing CO 2 on crop photosynthesis and productivity: a review of field studies. Plant, Cell and Enviroment. 14, oldal. Lerch, G. (1980): Pflanzenökologie. Teil II. Akad. Verlag, Berlin. Lewandowski, I., Härdtlein, M., Kaltschmitt; M. (1999): Sustainable Crop Production: Definition and Methodological Approach for Assessing and Implementing Sustainability. Crop Science. 39 (1), oldal. Menyhért Z. /szerk./ (1979): Kukoricáról a termelıknek. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Menyhért Z. /szerk./ (1985): A kukoricatermesztés kézikönyve. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Middleton, J.T., Kendrick, J.B., Darley, E.F. (1955): Airborne oxidants as plant damaging agents. Proc. 3 rd National Air Pollution Symposium, Pasadena, California oldal. Monteith, J. L. (1981): Does light limit crop production? In: Johnson, C. E. /szerk./: Physiological processes limiting plant prductivity. Butterworths, London oldal. Munns, R., Cramer, G. R., Ball, M. C. (1999): Interactios between rising carbon dioxide, soil salinity and plant growth. In: Luo, Y., Mooney, H.A.: Carbon dioxide and enviromental stress. Academic Press. Nield, R.E., Richman, H.N. (1981): Agroclimatic normals for maize. Agricultural Meteorology. 24, oldal. 317

320 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT Nield, R.E. (1982): Temperature and rainfall influences on the phenology and yield of grain sorghum and maize: a comparison. Agricultural Meteorology. 27, oldal. Peiris, D.R., Crawford, J.W., Grashoff, C., Jefferies, R.A., Porter, J.R., Marshall, B. (1996): A simulation study of crop growth and development under climate change. Agricultural and Forest Meteorology. 79, oldal. Pletser J., Szalai D., Ábrányi A. (1980a): A kukorica vegetatív fejlõdési szakaszainak kapcsolata az idõjárással. Beszámolók az 1978-ban végzett tudományos kutatásokról. OMSZ, Budapest oldal. Pletser J., Szalai D., Ábrányi A. (1980b): A kukorica generatív fejlõdési szakaszainak kapcsolata az idõjárással. Beszámolók az 1978-ban végzett tudományos kutatásokról. OMSZ, Budapest oldal. Précsényi I. (1980): Produkcióbiológia. In: Hortobágyi T. /szerk./: Agrobotanika. Mezıgazdasági Kiadó. Budapest oldal. Ritter, W.F., Beer, C.E. (1969): Yield reduction by controlled flooding of corn. Trans. ASAE. 12, oldal. Runge, E.C.A., Benci, J.F. (1975): Modeling corn production estimating production under variable soil and climatic conditions. Proc. 13 th Annual Corn Sorghum Res. Conference. 13, oldal. Runge, E.C.A., Odell, R.T. (1958): The relation between precipitation, temperature and the yield of corn on the Agronomy South Farm, Urbana, Illionis. Agronomy Journal. 50, oldal. Ruzsányi L. (1992): A fıbb növénytermesztési tényezık és a vízellátás kölcsönhatásai. Akadémiai doktori értekezés. Salter, P.J., Goode, J.E. (1967): Crop respones to water at different stages of growth. Commonwealth agricultural Bureaux. Sellschop, J.P.F., Salmon, S.C. (1928): The influence of chillig, above the freezig point, on certain crop plants. Jour. Agr. Res. 37, Cit.:Wilsie, C. P. (1969): A termesztett növények alkalmazkodása és elterjedése a Földön. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Seveluha, V.Sz. (1985): A mezıgazdasági növények növekedésének szakaszossága és a szabályozás lehetıségei. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Shaw, R.H. (1955): Climatic Requirement. In: Sprague, G. F. /szerk./: Corn and Corn improvement. Academic Press Inc., New York. Cit.: Bölöni I., Gyırffy B., I so I. (1965): Kukoricatermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Shaw, R.H. (1977): Climatic Requirement. In: Sprague, G. F. /szerk./: Corn and Corn Improvement. New York Academic Press. Cit.: Menyhért Z. /szerk./ (1985): A kukoricatermesztés kézikönyve. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Shaw, R.H., Dale, R.F. (1959): Climate and corn yields in Iowa. Weekly Weather and Crop Bulletin oldal. Stockle, C.O., Dyke, P.T., Williams, J.R., Jones, C.A., Rosenberg, N.J. (1992): A method for estimating the direct and climatic effects of rising atmospheric carbon dioxide on growth and yield of crops: Part II Sensitivity analysis at three sites in the midwestern USA. Agricultural Systems. 38, oldal. Stolyarenko, V.S., Samoshkin, A.A., Bondar, P.S., Chernousova, N.M. (1992): Effect of diurnalthermoperiodism in raising seedlings on the growth, development 318

321 A KUKORICA ÉS AZ ÉGHAJLAT and yield of inbred maize lines in the phytotron. Fiziologiya I Biokhimiya kulurnykh rastenii.24, oldal. Szász G. (1971): A természetes csapadékviszonyokra épülõ növénytermesztés agrometeorológiai kérdései Magyarországon. MTA X. Osztályának Közleményei. 2-4, oldal. Szász G. (1998): A természetes vízellátottság szerepe a fıbb növények növekedésének és termésének mennyiségi, minıségi alakulásában. Meteorológiai Tudományos Napok OMSZ, Budapest oldal. Szlovák S. (1979): A kukorica transzspirációjának és evapotranszspirációjának vizsgálata. Kandidátusi disszertáció, Budapest. Szluhaj, Sz. I. (1974): Vodnüj rezsim i mineralnoe pitanie kukuruzü. Izd. Nauk Dumka, Kiev. Tölgyesi L. (1992): Az idõjárás és a kukorica fejlõdése közötti kapcsolat. Beszámolók az 1987-ben végzett tudományos kutatásokról. OMSZ, Budapest oldal. Usztimenko, Bakumovszkij, G.V. (1980): Rasztenievodsztvo tropikov i szubtropikov. Izd. "Kolosz", Moszkva. Varga Z. (1996): Az éghajlati változékonyság hatása a kukorica termesztésére. Szakdolgozat, Mosonmagyaróvár. Varga Z., Varga-Haszonits Z., Lantos Zs. (2004): Az éghajlati változékonyság és a kukorica tenyészidıszakának a hossza. Növénytermelés. 53 (1), oldal. Varga-Haszonits Z. (1981): A növények termeszthetõségének agroklimatológiai feltételei. Beszámolók az 1979-ben végzett tudományos kutatásokról. OMSz, Budapest oldal. Varga-Haszonits Z. (1986): A multiplikatív idıjárás-termés modellek elvimódszertani alapjai. Beszámolók az 1983-ban végzett tudományos kutatásokról. OMSz, Budapest, oldal. Varga-Haszonits Z. (1987): Agrometeorológiai információk és hasznosításuk. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Varga-Haszonits Z. (1997): Agrometeorológia. PATE Mezıgazdaságtudományi Kar, Mosonmagyaróvár. Varga-Haszonits Z., Lambert K., Bussay A. (1992a): Éghajlat, éghajlatingadozás és mezõgazdasági termelés. Beszámolók az 1988-ban végzett tudományos kutatásokról. OMSZ, Budapest oldal. Varga-Haszonits Z., Bussay A., Lambert K. (1992b): Éghajlat, éghajlatingadozás és a növények. Beszámoló az 1988-ban végzett tudományos kutatásokról oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z. (2001): Fitometeorológia (A légkör és a növényvilág). Oktatási segédlet, kézirat. Whitehead, F.H. (1957): Wind as a factor in plant growth. In: Hudson, J.P. /szerk./: Control of Plant Enviroment. Academic Prss, New York. Wilhelm, E.P., Mullen, R.E., Keeling, P.L., Singletary, G.W. (1999): Heat Stress during Grain Filling in Maize: effects on Kernel Growth and Metabolism. Crop Science. 39 (6), oldal. Zuber, M.S., Decker, W.L. (1956): Effects of 1954 drouth on corn. Mo. Agricultural Experience Station Research Bulletin oldal. 319

322 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT 5.6 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT Származása, termıterülete és jelentısége A cukorrépa ıse - a Beta maritima - egyéves vadnövény, mely az Atlanti-óceán és a Földközi-tenger partvidékén volt honos, s folyamatosan alakult át kétéves cukorrépává. Az ember kb évvel ezelıtt Mezopotámiában ebbıl a növénybıl szelektálta ki a cukorrépa elsı alakját. A Tigris és Eufrátesz partvidékén kezdetben a leveléért, majd a gyökeréért termesztették, fızelék- és gyógynövényként hasznosították. Innen került át Európába, ahol a 16. században takarmánynövényként játszott szerepet. Magyarországra a répát az 1700-as években Tessedik Sámuel hozta be Németországból, s mintegy száz évvel késıbb a magyar cukoripar fellendülése következett be (Ruzsányi 1992). A világ cukortermelésében a nádcukor mellett nemesítési és termesztéstechnológiai módszerekkel megnövelt cukortartalmú cukorrépa egyre nagyobb szerepet kapott. A cukor jelentıségét két tulajdonsága határozza meg: alapvetı élelmiszer és eltarthatósága szinte korlátlan (Vajdai 1984). Míg a cukornádat a trópusi-, féltrópusi égövön, a cukorrépát a mérsékelt éghajlatú területeken termesztik: a Rák-, illetve a Baktérítıtıl az északi szélesség 65., illetve a déli szélesség 50. szélességi fokáig található meg. Az északi féltekén nagyobb az elterjedése, a déli féltekén csak Dél-Amerikában termesztik (5.6.1 ábra, Ruzsányi 1992). Cukorrépának a mérsékelten meleg, csapadékos és párás éghajlat kedvez. Elınytelennek tarják a túlzottan nedves, valamint a szélsıséges hımérséklet-alakulású idıjárást ábra. A cukor elıállítására termesztett növények elterjedési területe 320

323 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT A cukorrépa termésének növekedése elsısorban a hozamok növekedésétıl függ, nem pedig a termıterület kiterjesztésétıl: 1961-tıl 1980-ig 7 millióról ha-ról 9 millióra növekedett ugyan a világ cukorrépa termıterülete, de az azt követı évtizedben stagnált, azóta pedig csökken; a termésátlag ellenben egyenletesen emelkedett az egész idıszakban, s az 1961-es 23 t/ha-os átlag 2004-ben 44 t/ha-ra nıtt. A cukornádnál ez éppen ellentétes: a termésátlag majd fél évszázad alatti 30 %- os növekedésénél sokkal meghatározóbb a termıterületek több mint kétszeresére növekedése. A világon 2004-ben közel 37 millió tonna cukrot állítottak elı cukorrépából 5.6 millió hektáron, melynek átlagos gyökértermése 44.5 t/ha, cukortartalma 15%. A cukornád termıterülete 2004-ben 20 millió ha fölött volt, termésátlaga pedig 65 t/ha, viszont 10% körül mozog a cukortartalma. Kb. 75%-ot a nádcukor, 25%-ot a répacukor tesz ki a világ cukortermelésében, bár volt ez az arány a cukorrépa szempontjából jóval kedvezıbb is ( Magyarországon a cukorgyártás nyersanyagát a cukorrépa adja, ezzel biztosítva a hazai cukorszükséglet kielégítését. A 20. század második felében kb hektáron termesztették, de az utóbbi évtizedben jelentısen, 40 %-kal csökkent ez a terület. A termésátlag 40 t/ha-os, 14-20%-nyi szacharózzal ( Hazai viszonyok között a cukorrépa területegységenként kb. négyszer annyi kalóriát termel, mint a gabona, majdnem háromszor annyit, mint a kukorica és kereken kétszer annyit, mint az ipari burgonya. A cukorgyártásnak ki kell elégítenie az egy fıre jutó 37 kg-os fogyasztási igényt, és emellett nem elhanyagolhatók a cukorrépa-termesztés melléktermékei sem: a leveles répafej, száraz répaszelet, valamint a melasz, melyek takarmányozási szempontból jelentısek. A melaszt szeszipari feldolgozással is hasznosítják. Mindezek felhasználása és az ágazat jelentısége azonban mint ahogyan a fenti számok is mutatták visszaesett az ezredeforduló tájékán. Napjainkban e növény újszerő hasznosítása is felmerült, mint a biodízel üzemanyag egy lehetséges alapanyaga, hiszen a szacharózból etanol állítható elı (Powlson et al. 2005). Említést érdemel, hogy a cukorrépa az egyik leginkább talajigényes növény. A mély termırétegő, magas szervesanyagtartalmú, kedvezı víz- és tápanyaggazdálkodású, morzsalékos szerkezető talajokon termeszthetı a legeredményesebben (Vajdai 1984). Az ország legjobb cukorrépatermı területei a talajadottságokat figyelembe véve elsısorban a löszön kialakult csernozjomok (Mezıföld, Észak-Bácska, a Duna-Tisza közének északkeleti szegélye, a gyır-tatai teraszos síkság, a mohácsi terasz), az alföldi csernozjomok, a mélyben sós csernozjomok (Közép-Maros köze, Hajdúhát, Nagykunság) és a réti csernozjomok (Mezıföld északnyugati része, Körös-Maros köze, Jászság, Alsó-Tisza-vidék, Nagykunság, a Hajdúság déli része, gyır-tatai alacsony teraszok, Rétköz pereme) (Ruzsányi 1992). Éghajlati igényei és az éghajlatingadozás hatásai A hımérsékleti igény. Seveluha (1985) korábbi vizsgálatok eredményeit összegezve arra a következtetésre jutott, hogy délrıl észak felé haladva minden 321

324 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT szélességi fokot átlépve a gyökértömeg 5-7 %-kal, a cukortartalom pedig 1 %-kal csökken. A cukorrépa foknap aktív hımérsékleti összeget igényel tenyészidıszakában (Vajdai 1984), melyet általában öt szakaszra osztanak. Ezek a következık: vetés-kelés, kelés leveles állapot, leveles állapot, 6-8 leveles állapot-állományzáródás és állományzáródás-betakarítás. Az áprilistól kezdıdı fejlıdési idıszak elején mind a hımérsékleti, mind a csapadékviszonyokra érzékeny a répa. Azokon a tájakon, ahol már márciusban kialakul a csírázáshoz szükséges 4-5 fok, ott már ebben a hónapban vethetı. A répa keléséhez nap szükséges 4-6 Celsius fokon, ami 10 fok felett lényegesen lerövidül, s a hımérséklet 15 fokos értékénél 4-5 nap is elegendı (Wilsie 1969). A biztos kelés legalacsonyabb talajhımérséklete C (Papp et al. 1986). Késıbbi vetés esetén a gyors felmelegedés a talaj felsı néhány centiméteres rétegét kiszárítja és a fellépı nedvességhiány akadályozza a magvak csírázását, amely megindulhat esı hatására, de eredményezhet egyenetlen kelést is. A cukorrépa a vetéstıl a 2-4 leveles állapotig foknap hımérsékleti összeget, fokozatosan emelkedı hımérsékletet és mérsékelten csapadékos idıt igényel. A gyökér és a levélzet növekedése a 2-4 leveles állapottól az állományzáródásig intenzív. Egységnyi idı alatt ekkor állítja elı a növény a legnagyobb szárazanyag mennyiséget. A répa fokot kíván a keléstıl a június elejéig tartó állományzáródásig. Fejlıdésének üteme a nyári hónapok legfeljebb 20 fokos átlaghımérsékletéig optimális. Kedvezıtlen az országos átlagnál magasabb augusztusi hımérséklet (Ruzsányi 1992). A 2-4-, illetve a 6-8 leveles állapotban mintegy Celsius fokot, a fejlıdésének végén már csak fokot igényel a répa. Ez az ıszi hónapokra esik, mikor a cukorberakódás intenzív. A legtöbb cukor a mérsékelten meleg nappalok és hővös éjszakák hatására épül be, mert ekkor lecsökken a légzés intenzitása, ami a gyökér növekedését és a jobb cukorfelhalmozást segíti (Láng 1970). Ha ezekre a hónapokra az átlagosnál magasabb hımérsékleti összeg a jellemzı, a biológiai érés kitolódik, és az intenzív éjszakai légzés következtében a répa cukortartalmának növekedése lelassul. A Celsius fokig növekvı hımérséklet maga után vonja a fotoszintézis intenzitásának növekedését is, azonban 30 fok felett ez gyorsan csökken, 45 foknál pedig megáll. A légzés intenzitása 0 foktól 42 fokig növekszik; meghaladva ezt csökkenı tendenciát mutat. A cukorrépa produktivitásának a fokos nappali hımérséklet a kedvezı. Bár a köztermesztésben ennek nincs jelentısége, de a cukorrépa teljes fejlıdési ciklusa két évet ölel fel: elsı évben a gyökerét, második évben a hajtásrendszerét fejleszti ki, virágot hoz, majd magot érlel. A generatív szervek képzıdésénél négy fázis különböztethetı meg: a másodévi tıtájéki levélképzıdés, a szárbaindulás, a virágzás és a magérés. A száron képzıdött levelek a tıtájéki levelektıl morfológiai tulajdonságban térnek el: annál apróbbak, minél magasabban helyezkednek el. A virágzat a tövükben található. A hımérséklet 12 fok feletti értékeinél következik be a virágnyílás, amit a száraz, meleg idı gyorsít, a csapadékos, hővös idı pedig késleltet (Vajdai 1984). Az érés során tartalék anyagok halmozódnak fel a 322

325 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT magvakban. Ennek mértékét a hımérséklet, a víz- és tápanyag-ellátottság befolyásolja. A generatív szervek kialakulását a hideghatás és a megvilágítás hossza határozza meg. A vernalizáció 0-10 Celsius fok közötti hımérsékletet jelent, ami olyan anyagok szintetizálódását eredményezi, melyek elengedhetetlenek a fotoperiodikus hatás érvényre jutásához, a virágzási hormon képzıdéséhez (Ruzsányi 1992). Ezt az idıszakot a répa a talajban vagy a prizmában tölti el. A sugárzási igény. A cukorrépa hosszúnappalos növény, a megfelelı növekedéshez és fejlıdéshez 12 óránál hosszabb megvilágítást kíván (Vajdai 1984). Ép levélfelület esetén napfény hatására a cukortartalom nı. Amennyiben károsodik a fotoszintetizáló felület, úgy minıségi és mennyiségi romlást idéz elı. A megvilágítás a napfénytartammal jellemezhetı, amely a legnagyobb évi 2150 órával a Duna-Tisza közének déli részén, a Körös és Maros torkolatvidékénél óra alatti napfénytartam a Dunántúl legnyugatibb részén és az északi hegyvidéken mérhetı (Varga-Haszonits és Varga 1999). Az egy év alatti napsütéses órák számának csökkenése kedvezıtlen a cukorrépa termesztése szempontjából. A fotoszintézis intenzitását az jellemzi, hogy a sugárzás erısségének növekedésével fokozatosan növekszik, míg 560 Wm -2 (0,8 cal cm -2 min -1 ) értéknél el nem éri a sugárzástelítettséget. A cukorrépa sugárzáshasznosulása az utóbbi évtizedekben 4 % körüli értékrıl 8-9 %-ra növekedett országosan, de esetenként a 10%-ot is meghaladhatja (Varga- Haszonits et al. 1999). Varga-Haszonits és Varga (1999) 12 %-os sugárzáshasznosulást tart a jelenlegi fajtaválasztékkal elérhetınek, s ez az ország különbözı területein t/ha-os hozamokat eredményezne. A sugárzáselnyelı képességük az 1 m 2 -re jutó levélfelület (levélfelület index) növekedésétıl is függ. Optimális értéke 3 és 7 közé tehetı. A sugárzási bevételek és kiadások eredményeként létrejött sugárzási egyenleget illetıen, hazánkban minden termıtáj alkalmas cukorrépa termesztésre. A nedvességi igény. A cukorrépa a víz nagy részét gyökerein keresztül a talajból, kis részét a levelekkel és egyéb szerveivel is képes felvenni (Vajdai 1984). A maximális levélfelület és répatest kifejlıdésekor, valamint virágzás idején a legnagyobb a vízfelvétel. A bıséges vízellátás hatására növekszik a levél felülete, tömege és a transzspiráció, ami a cukortartalomra nézve kedvezıtlen hatású. A répa 1 kg szárazanyag elıállításához kb. 40 liter vizet igényel. Ez az érték is jelentıs fejlıdésen ment keresztül az utóbbi fél évszázadban. Kedvezıtlen körülmények között több száz liter vizet is felhasznál a növény e célra. Az optimális tápanyagellátottság esetén kevesebb a vízfogyasztás (Láng 1970). A tenyészidı folyamán a cukorrépa mm vizet igényel, melynek jelentıs része származhat a jó vízgazdálkodású talajban tárolt készletbıl (Ruzsányi 1992). Ahol az évi átlag nem éri el ezt a szintet, ott a csapadék nem elegendı a cukorrépa termesztéshez, mint például Mezıtúr, Karcag és Hortobágy térségében. Ugyanakkor Debreczeni és Debreczeniné (1983) vizsgálatai szerint hazánkban az öntızésnek a cukorrépa termésére gyakorolt hatása általában nem jelentıs, de a foszfor felvételére alkalmas idıszakot kitolhatja szeptemberig. A megfelelı terméshozam a csapadék kedvezı eloszlásának is függvénye. A nyári hónapokban a csapadék az ország nagy részén, elsısorban az Alföldön nem 323

326 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT elég a répa fejlıdéséhez, így az vontatott lesz, a cukortartalom pedig alacsony. Esızés után az új levelek fejlesztése a cukortartalom csökkenését eredményezi. Júliusra és augusztusra esik a cukorrépa vízigényének csúcsidıszaka, amikor az összes vízigény felét veszi fel. İsszel csapadékos idıszakban is képes nagyobb mennyiségő víz felvételére, bár ekkor a vízhasznosítás már nem túl kedvezı. A cukorrépa jó vízfelvevı képessége révén jelentıs mennyiséget hasznosíthat a talajban tárolt nedvességbıl. A csapadék talajban való jó tárolása helyes talajmőveléssel segíthetı elı. A répa mélyen gyökerezik, kiszárítja a talajt, ezért elıveteményként számos növény elıtt nem alkalmazható. A szén-dioxid és a cukorrépa. Donatelli et al. (2002) a szén-dioxid szint emelkedésének a cukorrépa termesztésére gyakorolt olaszországi hatásait vizsgálva úgy találták, hogy a magasabb szén-dioxid tartalom és a megnövekedett csapadékmennyiség eredményesen ellensúlyozzák a hımérsékletemelkedés negatív hatását, s ha az agrotechnika (öntözés, fajták és vetésidı megválasztása) is adaptív, nem kell a felmelegedés számottevı hatásaitól tartani. Jones et al. (2003) Európa nyugati részére vonatkozó elemzése a szén-dioxid szint emelkedésének a termésre gyakorolt kismértékő (kb. 10 %-os) kedvezı befolyását valószínősíti, míg szerintük a közvetett hatások kioltják egymást. Mandolino és Ranalli (2004) kutatásai a cukorrépa termesztése és az éghajlat közötti kapcsolat kölcsönhatás jellegét húzzák alá. A növény termelése - más terményekkel összehasonlítva nagy szennyezıanyag kibocsátással jár, s hozzájárul a környezetterhelés mértékének növekedéséhez. Az extrém hatások és a cukorrépa. A csírázás és kelés idıszakában elıforduló lehőlés visszaveti a répát a fejlıdésben és a legyengült növény kitettebb a gyökérfekély-fertızésnek (Ruzsányi 1992). Ekkor gyakran a csapadékos idıjárás még kedvezıbb körülményt biztosít a gombák számára, ami bizonyos mértékő kipusztuláshoz vezet. A tenyészidıszak második felében fellépı száraz, meleg idıjárás kedvezı körülményeket biztosít a cerkospórás levélfoltosság kialakulásához, mely az Alföldön gyakrabban jelentkezik. A fajták helyes megválasztásával is lehet segíteni a védekezésben. A nagy nyári melegek levélfonnyadást, levélszáradást is okozhatnak (Ruzsányi 1992). A cukorrépa Európában rendszeresen károsodik az aszálytól, s egy esetleges éghajlatváltozás feltehetıen növelné az aszály gyakoriságát (Richter et al. 2003). Amennyiben a cukorrépát betegség vagy szárazság károsítja, azonnal megkezdi a szacharóz formájában raktározódott energia egy részét felhasználni, ami a minıséget rontja. Ezért a csapadékhiányos területeken öntözéssel kell pótolni a vizet (Láng 1970). A cukorrépa a jó sótőrı képességő gazdasági növényeink sorába tartozik, füstköd-érzékenységét tekintve pedig közepesen ellenálló (Wilsie 1969). Az éghajlati változékonyság és a cukorrépa életjelenségei Az éghajlati változékonyság és a cukorrépa növekedése. Seveluha (1985) vizsgálta a cukorrépa növekedésének napi dinamikáját és azt találta, hogy az 324

327 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT lényegesen különbözik a gabonaféléknél tapasztaltaktól. A levelek és gyökerek éjszakai növekedési üteme többszörösen felülmúlta a nappali növekedést, ami valószínőleg a jobb nedvesség-ellátottsággal és a megvilágítással hozható összefüggésbe. Ugyanakkor a cukorrépa növekedését meghatározó külsı környezeti tényezık közül az éjszakai órákban a vezetı szerepet a hımérséklet tölti be. Nappal a mennyiségi gyarapodást leginkább a napfény és a levegı alacsony páratartalma gátolja. Magas, 25 fokot meghaladó hımérsékletek csökkentették a szervesanyag felhalmozódásának ütemét. Az éghajlati változékonyság és a cukorrépa fejlıdése. Az ország különbözı éghajlati adottságú területei esetén elemeztük a fejlıdésben meghatározó szerepet játszó termikus elemek és a cukorrépa vegetációs periódusának hossza közötti kapcsolatot. Az egyaránt 1983-ban kezdıdı adatsorok közül a Gyır-Moson-Sopron megyei adatsorunk 15 éves, a Hajdú-Bihar megyei 12 éves, a Jász-Nagykun-Szolnok megyére vonatkozó pedig 17 évet ölel fel. A hımérséklet %-ban határozta meg a fázistartamok alakulását, s 1 fokos lehülés minden vizsgált állomáson nappal (5-6 %-kal) gyorsította a fejlıdést. A tenyészidıszak alatt leérkezı fotoszintetikusan aktív sugárzás közel 70%-ban determinálta a fejlıdés tartamát ( ábra) és 100 MJ/m 2 -es intenzitás növekedés 7-13 nappal tolta ki a betakaríthatóság idejét. A legnagyobb változást az energiával legrosszabbul ellátott északkeleti területeken váltotta ki a beesı sugárzás mennyiségének növekedése ábra. A fotoszintetikusan aktív sugárzás mennyiségének hatása a cukorrépa tenyészidıszakának hosszára Gyır-Moson-Sopron megyében ( ) A radiotermikus index %-ban alakította a fázistartamok hosszát és minden es növekedése nappal rövidítette a betakarításhoz szükséges idıszak hosszát. Az ábra szintén a kisalföldi állomás esetén szemlélteti a közös hımérsékleti és sugárzási hatást kifejezı index és a fázistartam között fennálló 325

328 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT kapcsolatot. Összefoglalva azt mondhatjuk, hogy az egységnyi sugárzásra esı hımérsékletváltozás e növény esetén is alapvetıen meghatározza a vegetációs periódus hosszát ábra. A radiotermikus index hatása az cukorrépa tenyészidıszakának hosszára Gyır-Moson-Sopron megyében ( ) Az éghajlati változékonyság és a cukorrépa produktivitása. Chloupek et al. (2004) vizsgálatai szerint a cukorrépa egyike a környezeti változásokhoz legnehezebben alkalmazkodó gazdasági növényeknek, ami a terméshozamok alakulásában is tükrözıdik. Jones et al. (2003) már idézett tanulmányukban azt prognosztizálják, hogy az éghajlatváltozás Nyugat-Európa cukorrépa terméshozamaira nem bír jelentıs hatással, de ez számottevı, egymással ellentétes változások következtében alakul így: egyfelıl a melegebb tavaszok generálta gyorsabb kezdeti fejlıdés emeli a terméspotenciált, másfelıl a növény növekvı aszályhajlama rontja annak kihasználását. A területegységen megtermelt cukor mennyiségét, a cukorkihozatalt a gyökértermés mennyisége és a cukortartalom, azaz a digestió határozzák meg. A gyökértermés mennyiségének növekedésével a digestió csak egy bizonyos pontig nı, utána csökken. A digestió szempontjából optimális gyökértermés évrıl-évre változik, akár t/ha is lehet a különbség. A korai vetés mellett szól, hogy minél hamarabb megtörténik az állományzáródás, annál nagyobb termésre lehet számítani (Anda 1990). A vetésirány is befolyásolja a környezeti hatásokat, s így az elérhetı hozamokat (Anda és Stephens 1996, Anda és Tar 1999). A kelet-nyugati sorirányú cukorrépa növények a vizsgált száraz, meleg években %-kal nagyobb levélfelületet fejlesztettek az észak-déli sorirányúakhoz képest, aminek hátterében a sugárzási viszonyok módosulásai álltak. A megvilágítás idıtartama nıtt, az albedó, a sugárzási 326

329 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT veszteségek csökkentek, s így a talaj-, lég- és növényhımérséklet is magasabb volt. Az ilyen orientációjú növények kisebb termését a szerzık az erısebb vízstresszel és azzal magyarázták, hogy a magasabb hımérséklet hatására a szárazanyag inkább a levelekben halmozódott fel, mint a gyökérben. Száraz években észak-déli soriránnyal csaknem 10 %-kal több termés takarítható be, de a digestió kisebb volt. Agroklimatológiai adatbázisunk es idıszakra vonatkozó meteorológiai és termésadatait felhasználva megvizsgáltuk, hogy a lehetséges hımérsékleti és nedvességi változások várhatóan mennyiben befolyásolják hazánk különbözı területein a cukorrépa terméshozamokat. Eredményeinket az és ábrák és az táblázat mutatják be. Az ábra Jász-Nagykun-Szolnok megye esetében mutatja be a csapadék termésre gyakorolt befolyását. A vegetációs periódus csapadékösszegének növekedése (a talajnedvesség kedvezıbb alakítása révén) 450 mm-ig egyre magasabb terméshozamokkal jár, 550 mm feletti értékei pedig már az agrotechnikai szint által indokolt mennyiség alatti termést eredményez. A vízbevétel alakulása az ország többi részén is nagyon hasonló határértékekkel vált ki kedvezı illetve kedvezıtlen termésalakulást ábra. A cukorrépa tenyészidıszakának csapadéka és a trendarány közötti összefüggés Jász-Nagykun-Szolnok megyében ( ) A teljes tenyészidıszak hımérséklete és a termés között sehol sem találtunk szignifikáns kapcsolatot. Ugyanakkor szeptember hónap hımérséklete kimutatható hatással bír a gyökértestek méretének alakulására. A Közép-Alföldre adódó 327

330 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT hımérsékleti függvényhez ( ábra) hasonlót kaptunk a Kisalföld és Északkelet- Magyarország esetén is: a nem túl magas, de P=5 %-os szinten azért szignifikáns r- értékek és az x-tengellyel közel párhuzamosan futó trendvonalak jelzik, hogy hazánkban a hımérséklet néhány fokos változása még ebben az idıszakban sem módosítja jelentısen a terméshozamokat. Úgy tőnik azonban, hogy a 18.5 fokot meghaladó hımérséklető szeptember 10 %-kal, a 19.5 fok feletti koraısz akár 20 %- kal magasabb terméseket valószínősít ábra. A szeptemberi átlaghımérséklet és a trendarány közötti összefüggés Jász-Nagykun-Szolnok megyében ( ) Az táblázat második oszlopában található értékek a vegetációs periódus csapadékösszege és a trendarányok közötti összefüggés vizsgálata (lásd az ábrát!) alapján adódtak. Mint az eddig vizsgált növényeknél, itt is azon értékek jelölik ki ezen intervallumok határait, melyek közötti csapadékösszegek 1 fölötti trendarányt eredményeznek, azaz növelik a termésátlagot. Az intervallum alsó határa 300 mm körül mozog. Magyarországon még kedvezı hatásúak az mm körüli csapadékösszegek is, de afölött már gyorsan csökken a termés. Valószínőleg az egész országban létezik egy ilyen felsı küszöbérték, de a szárazabb területeken nem fordul elı ilyen magas csapadékösszeg, így korlátozó hatásukra csak közvetett módon (a trendgörbe meghosszabbításával) lehet következtetni. A harmadik oszlop az 50 év alatti átlagos csapadékösszeget mutatja. Kb. 30 mm a különbség Hajdú-Bihar és Szolnok megyék között. Ha e mennyiségek csökkennének 20 %-kal, akkor leginkább 3-9 %-os terméscsökkenésre lehet számítani, 10%-os csapadékcsökkenés lényegében nem módosítaná az agrotechnika 328

331 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT által várható terméseket. A vegetációs periódus csapadékösszegének emelkedése viszont pozitív lenne. 10 vagy 20 %-kal több csapadék egyaránt kb. 10 %-kal növelné a terméseket. Ez jelzi, hogy a jelenleg hazánkban lehulló mm tenyészidıszakbeli csapadék a cukorrépatermelés számára megfelelı táblázat. A cukorrépa tenyészidıszakának csapadékviszonyai az es idıszakban, s az esetleges változások terméshozamokra gyakorolt hatása Megye Optimális csapadékösszeg Átlagoscsa padékösszeg -20 % -10 % +10 % +20 % -os csapadékösszeg-változás hatása a trendarányra Gyır-M.-S mm 336 mm -5 % -1 % +6 % +8 % Hajdú-B mm 345 mm -3 % 0 % +8 % +9 % Szolnok mm 316 mm -9 % 0 % +12 % +15 % Mint már említettük, a hımérséklet 1 vagy akár 2 fokos csökkenése vagy emelkedése lényegében nem befolyásolja a cukorrépa termését. Az alacsony r- értékek nem-szignifikáns összefüggésekre utalnak és a hımérséklet módosulásának hatására a produktivitás megváltozása 5 % alatt marad, ami gyakorlatilag elhanyagolható. A szeptemberi hımérsékletalakulással viszont nagyobb mértékő termésingadozás is magyarázható. Összefoglalva: egy feltételezett éghajlatváltozás szcenáriói közül hazánkban a tenyészidıszak csapadékösszegének enyhe növekedése ( %) tőnik a legkedvezıbbnek, ellenben a csapadék csökkenése (-20 %) kimutatható veszteséget okozhat. A hımérséklet mérsékelt változásaira a cukorrépa nem érzékeny. Irodalom Anda A. (1990): A cukorrépa éghajlat és talajigényének elızetes vizsgálata. Beszámolók az 1986-ban végzett tudományos kutatásokról, OMSz, Budapest, oldal. Anda A., Stephens W. (1996): Sugar beet production as influenced by row orientation. Agronomy Journal. 88 (6): oldal. Anda A., Tar K. (1999): Microclimate modification in sugar beet canopy carried out by row orientation. Acta Agronomica Hungarica. 47 (2): oldal. Chloupek, O., Hrstkova, P., Schweigert, P. (2004): Yield and its stability, crop diversity, adaptability and response to climate change, weather and fertilisation over 75 years in the Czech Republic in comparison to some European countries. Field Crops Research. 85 (2-3): oldal. Debreczeni B., Debreczeni B.-né (1983): A tápanyag- és a vízellátás kapcsolata. Mezõgazdasági Kiadó, Budapest. 329

332 A CUKORRÉPA ÉS AZ ÉGHAJLAT Donatelli, M., Tubiello, F.N., Peruch, U., Rosenzweig,C. (2002): Impacts of climate change and elevated CO2 on sugar beet production in Northern and Central Italy. Italian Journal of Agronomy. 6 (2): oldal. Jones, P.D., Lister, D.H., Jaggard, K.W., Pidgeon, J.D. (2003): Future climate impact on the productivity of sugar beet (Beta vulgaris L.) in Europe. Climatic- Change. 58 (1-2): oldal. Láng G. /szerk./ (1970): A növénytermesztés kézikönyve. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Mandolino, G., Ranalli, P. (2004): Life Cycle Analysis of field production of fibre hemp, the effect of production practices on environmental impacts. Euphytica. 140 (1-2): oldal. Papp E. Szabó L.Gy. Walcz I. (1986): Vetımag-ismereti zsebkönyv. Budapest. Powlson, D.S., Riche, A.B., Shield, I. (2005): Biofuels and other approaches for decreasing fossil fuel emissions from agriculture. Annals of Applied Biology. 146(2): oldal. Richter, G.M., Jaggard, K.W., Mitchell, R.A.C. (2003): Modelling radiation interception and radiation use efficiency for sugar beet under variable climatic stress. Agricultural and Forest Meteorology. 109 (1): oldal. Ruzsányi L. (1992): Cukorrépa. In: Bocz E. /szerk./: Szántóföldi növénytermesztés. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Seveluha, V.Sz. (1985): A mezıgazdasági növények növekedésének szakaszossága és a szabályozás lehetıségei. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Vajdai I. /szerk./ (1984): A cukorrépa termesztése. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. Varga-Haszonits Z., Varga Z. (1999): Agroklimatológia (Éghajlat és növénytermesztés). Egyetemi jegyzet. Mosonmagyaróvár. 329 oldal. Varga-Haszonits Z., Varga Z., Lantos Zs., Schmidt R., Vámos O. (1999): A fontosabb gazdasági növények sugárzáshasznosítása. Növénytermelés. 48 (2): oldal. Wilsie, C.P. (1969): A termesztett növények alkalmazkodása és elterjedése a Földön. Mezıgazdasági Kiadó, Budapest. 330

333 A NAPRAFORGÓ ÉS AZ ÉGHAJLAT 5.7 A NAPRAFORGÓ ÉS AZ ÉGHAJLAT Származása, termesztésének méretei és jelentısége A napraforgó (Helianthus annuus L.) a legfontosabb olajnövényünk. Nemcsak az olajipar fontos nyersanyaga, hanem értékes extrahált darája révén az állatok fehérjeellátásában is nagy szerepet játszik. Az olajgyári darák nagy részét a napraforgó szolgáltatja. Ipari felhasználása sokrétő (Antal 1992). A napraforgó ıshazája, származási centruma Észak-Amerika, közelebbrıl az Észak-Mexikó és Nebraska közötti terület. Európában Amerika felfedezése után jelent meg. Az 1560-as években az Ibériai-félszigeten honosodott meg mint dísznövény, s ezt követıen terjedt el Franciaországban, majd Olaszországon át Európa északi és keleti részében, ugyancsak mint dísznövény. Termesztése gyakorlatilag az 1800-as évek elején kezdıdött étkezési olaj nyerése céljából (Vranceanu 1977). Hazánkban is, bár évszázadok óta honos, de eleinte csak a kukoricatáblák szegélynövényeként termesztették (fıleg az ország északkeleti területein), s csupán 1863-ban került a figyelem középpontjába, amikor is az aszályt rendkívül jól vészelte át. A XX. század hadigazdálkodása idején tovább erısödött pozíciója (Antal 1992). Jellegzetes e növény területi elıfordulásában, hogy sokáig elsısorban Európában termesztették, mert Amerikában és Ázsiában a szója a legfontosabb olajnövény, de napjainkban bár az európai túlsúly továbbra is jellemzı - már kontinensünkön kívül sem ritka. A FAO adatai szerint 2004-ben 21 millió ha-on vetették, s 1.2 t/haos termésátlaggal 26 millió tonnás össztermés keletkezett. A legfontosabb napraforgó termelı országokat az táblázat mutatja be táblázat. A napraforgó termesztés 2004-ben (Forrás: Ország Össztermés (ezer Vetésterület (ezer ha) Termésátla g (kg/ha) Oroszország Ukrajna Argentína Kína Románia Franciaország India Magyarorszá USA Spanyolorszá

334 A NAPRAFORGÓ ÉS AZ ÉGHAJLAT A napraforgó fejlett bojtos gyökérág-rendszere - a fıgyökér hossza általában meghaladja a szár magasságát - a talaj vízkészletét nagymértékben tudja hasznosítani. Innen ered jó szárazságtőrı képessége. E gyökérrendszer a talajban lévı ásványi anyagokat is képes megkeresni és hasznosítani. Ez is szerepet játszik abban, hogy a szárazságot jól tőri, s hogy a talajjal szemben nem túlzottan igényes (Kurnik 1970). A napraforgó jól alkalmazkodó növény. Hazánk éghajlati viszonyai megfelelı agrotechnika mellett szinte az egész ország területén megfelelıek a termesztéséhez (Antal 1992). Általában 2 t/ha körüli átlagterméseket érnek el, bár elméletileg a 3-4 t/ha sem elképzelhetetlen. Éghajlati igényei és az éghajlatingadozás hatásai A hımérsékleti igény. A napraforgó melegkedvelı növény. A csírázásához 5 foknál magasabb átlagos napi középhımérséklet szükséges. A magvak 4 foknál alacsonyabb hımérsékletnél nem csíráznak, de ha mégis, kicsik (1,5-2 cm-esek) maradnak (Vranceanu 1977). Hazánkban a vetése általában a fokra felmelegedett talajba történik. Ezzel a talajhımérséklettel április végén - majus elején lehet számolni. Az ország középsı részén általában április második felében, a nyugati és északi területeken április végén, május elején vetnek. A csírázás magasabb hımérsékleten gyorsabb, a keléshez szüséges idı annál rövidebb, minél melegebb a talaj. A vetésidı az olajtartalomnak is függvénye, az olajtartalom növekedése kitolja a vetés idejét (Antal 1992). 22 és 27 Celsius fok közötti napi maximum hımérsékletek kedvezıen hatnak a napraforgóra, az ezalatti illetve feletti napi maximum hımérséklet csökkentik a termést, mint ahogyan a 9 fok alatti minimumok is. A napraforgó hımérsékletigénye jelentıs mértékben fajtafüggı: Sells (1993) vizsgálatai például azt mutatják, hogy a hővösebb viszonyok közt termesztett angliai fajták 1200 foknap körüli tenyészidıszakbeli kumulált hımérsékleti összeg igénye elmarad a francia fajták 1500 foknap körüli értékeitıl. Vranceanu (1977) áttekintette a környezeti tényezık és a magvak beltartalma közötti összefüggést. Bár az arid éghajlatokon mindig kisebb a kaszat olajtartalma, mint megfelelı vízellátású területeken, de ebben jelentıs szerepe lehet a csapadékhullás nyomán bekövetkezı hımérsékletesésnek, mivel sokszor még kiadós csapadékok után is csökken az olajtartalom, ha a levegı hımérséklete magas. A zsírsav-összetétel is a termikus viszonyok függvénye, a linolsav képzıdése ugyanis hımérsékletfüggı; az alacsonyabb hımérsékletek kedveznek a szintézisének. Ismerve az olaj és a fehérjék bioszintézise közötti antagonizmust, nem meglepı, hogy a környezeti viszonyok ellentétesen hatnak rájuk. Északról dél felé hakadva általában csökken a kaszatok olajszázaléka, de növekszik a fehérjetartalom és - minıség. Egy esetleges éghajlatváltozásnak a napraforgó termesztésére gyakorolt hatását illetıen eltérı vélemények fogalmazódnak meg. Míg Singh és Stewart (1991) a légkör szén-dioxid tartalmának megduplázódása s az ezzel együttjáró hımérsékletváltozás esetén a vízmérleg kedvezıtlenebbé válása miatti növény 332

335 A NAPRAFORGÓ ÉS AZ ÉGHAJLAT terméshozamainak csökkenését valószínősítik, addig Horie (1987) adaptív agrotechnikát feltételezve - 20 %-os termésnövekedéssel számol. A sugárzási igény. A napraforgó fénykedvelı növény. Ha a fiatal növények árnyékba kerülnek, akkor a szár megnyúlik, a levélfelület pedig csökken. Fénykedvelı jellege miatt hegyvidékeken, hegyekkel körülzárt katlanokban nem termeszthetı; gyakorlati megfigyelés, hogy ott, ahol a FAO 400-asnál hosszabb tenyészidejő kukorica teljes biztonsággal szeptember végére nem érik be, ott nem lehet napraforgót sem termeszteni. Általában a legtöbb levél hosszú nappalok és magas hımérsékletek esetében fejlıdik ki. A napraforgó - különösen a tányérképzıdmény kialakulása és a 4-4 virágporszem összetapadása (tetras) közötti idıszakban, valamint a fészek kialakulása után - érzékeny a napsugárzás intenzitására. Ezekben az idıszakokban a növény idıszakos leárnyékolása is csökkentheti a kaszattermést és az olajhozamot (Pogorleckij 1968 cit.vranceanu 1977). A napsugárzás intenzitása. A napsugárzás intenzitása erıs befolyással van a fotoszintézisre. A sugárzás intenzitásának növekedésével a fotoszintézis intenzitása is emelkedik egy meghatározott értékig. Intenzív napsugárzás esetén a legaktívabb levelekben a fotoszintézis maximális értéke elérheti az mg CO 2 dm -2 óra -1 értéket. A napraforgó levelei különbözı szintekben helyezkednek el. Ezeknél a leveleknél a fotoszintézis intenzitásának alakulásában közrejátszik a szomszédos növények árnyékoló hatása is. A legintenzívebb sugárzást a felsı szint levelei kapják. A középsı szintek leveleiben is jelentıs lehet a fotoszintézis intenzitása még kisebb sugárzásmennyiségnél is. Az alsó szintek leveleiben viszont a fotoszintézis energiája erısen függ a lejutó sugárzási energiától. A növénysőrőség erıteljesen befolyásolja a különbözı alsóbb szintekre jutó sugárzás mennyiségét és ezen keresztül a fotoszintézis intenzitását is. Nagyon sőrő állományban késik a levelek kialakulása, s ezáltal is csökken részvételük a fotoszintézisben. A levelek fontos szerepet játszanak a termés alakulásában. A középsı szintek leveleinek a szerepe alapvetı, mert itt a legintenzívebb a fotoszintézis (Vrebalov 1972 cit. Vranceanu 1977). Az alsó szintek levelei hamar elöregszenek, a felsı szintek levelei pedig (éppenúgy, mint a kaszatok) a középsı szintek levelei által elıállított anyagokat használják fel. A hazánkban termesztett fajták sugárzáshasznosítása a 20. század második felében jelentısen nıtt, de meg sem közelítette az 1 %-ot, azaz a beérkezı fotoszintetikusan aktív sugárzást nem túl jó hatékonysággal használja fel e növény (Varga Haszonits et al. 1999). A nappalhosszúság. A napraforgó fotoperiodikus reakciója tekintetében az irodalomban egymásnak ellentmondó közlések találhatók. Gardner és Allard ban a semleges növények közé sorolta, késıbb azonban egyes kutatók rövidnappalos és hosszúnappalos formákat is találtak (Nescseret 1956 cit. Vranceanu 1977, Varga- Haszonits 1987). A növény fejlıdése során a nappalhosszúság hatása változik. A kezdeti idıszakban, amikor a levelek kialakulnak, a nappalhosszúság a termesztés fontos hatótényezıje, mert késleltetheti vagy gyorsíthatja a fejlıdési ütemet. A vacok 333

336 A NAPRAFORGÓ ÉS AZ ÉGHAJLAT kialakulása után azonban a nappalhosszúság már nem jelent fotoperiodikus tényezıt. Ezen idıszak után már a sugárzás intenzitása a döntı. Fototropizmus. Említést érdemel még az a sajátságos viselkedés, melyrıl e faj magyar elnevezését kapta. A fototropizmusként ismert helyzetváltoztató mozgás lényege az, hogy a növény valamely szerve (a legtöbb esetben ez a levél, a napraforgónál viszont a virágzat) követi a Nap mozgását olyan módon, hogy igyekszik szembefordulni a sugárzással. A napsurak behatolása az állományba. A Napból érkezı sugárzás a napraforgó állomány felszínét elérve onnét részben visszaverıdik (reflektálódik). Ha az állomány felszínére érkezı sugárzást 100%-nak tekintjük, akkor a visszavert sugárzás (reflektált sugárzás = R6), amint az az ábrán látható az összes sugárzásnak mintegy 6%-át teszi ki. A napsugárzás többi része bejut az állományba, s ott az egyes szinteken az ábrán látható mértékben jelenik meg ábra. A napsugarak behatolása a napraforgóállományba. A napsugarak bejutása az állományba szoros összefüggésben van a levélfelület növekedésével is. Amikor a levélfelület nagysága az egy négyzetméter területre vonatkozóan eléri a 4 négyzetmétert (azaz a 4-es LAI értéket), akkor az állomány záródik. Az ábra ilyen zárt növényállományra vonatkozik. A nedvességi igény. Mint már említettük, a napraforgó szárazságtőrı növény. Nagy termést azonban csak akkor képes hozni, ha elegendı víz áll rendelkezésére. A növény termesztése legalább mm-es évi csapadékösszegek mellett optimális (Antal 1992). Pascale és Damario (1997) szerint a nyári csapadék mennyiségének 1970-es években tapasztalt növekedése következtében Argentínában megnövekedett a vetésterület, s javultak a terméseredmények. Ha a talaj felsı 334