SZÉLERÓZIÓS VIZSGÁLATOK NYÍREGYHÁZA KÖRNYÉKÉN

Debreceni Egyetem Természettudományi és Technológiai Kar Természetföldrajzi és Geoinformatikai Tanszék SZÉLERÓZIÓS VIZSGÁLATOK NYÍREGYHÁZA KÖRNYÉKÉN Készítette: Orosz István Dávid III. évfolyam Földtudományi BSc geográfus szakirány Témavezetık: Dr. Lóki József tanszékvezetı egyetemi tanár Négyesi Gábor egyetemi tanársegéd Debrecen 2009. 0

TARTALOMJEGYZÉK oldal 1. Bevezetés 3 2. Szakirodalmi áttekintés 5 2.1. A Nyírség kutatásának történeti áttekintése 5 2.2. A Nyírség földrajzi elhelyezkedése, lehatárolása 6 2.3. A Nyírség formakincse 7 2.3.1. A szélbarázdás területek formakincse 8 2.3.2. A parabolabuckás területek formakincse 9 2.4. A Nyírség éghajlata 10 2.5. A Nyírség talajtípusai 11 2.6 Nyíregyháza természetföldrajzi adottságai és felszínének kialakulása 14 2.7. A szélerózió kutatásának történeti áttekintése 15 2.8. A mezıvédı erdısávok telepítésének történeti áttekintése 16 3. A vizsgálatok anyaga és módszere 18 3.1. A talajminták feldolgozása szélcsatornában 18 3.2. A Debreceni Egyetem szélcsatornája 20 3.3. A mezıvédı erdısávok felvételezése és digitalizálása 21 4. Vizsgálatok eredményei és azok kiértékelése 23 4.1. A szedimentológiai (szemcseösszetétel) vizsgálatok eredményei 23 4.2. A kritikus indítósebesség vizsgálatainak eredményei 26 4.3. A szélprofil vizsgálatainak eredményei 26 4.4 Az erodálhatósági vizsgálatok eredményei 32 4.5. A talajok víztartó képességének eredményei 35 4.6. A mezıvédı erdısávok sajátosságai 38 5. A szélerózió elleni védekezés lehetıségei 43 5.1. A mezıvédı erdısávokkal való védekezési módszerek 43 5.2. Egyéb védekezési lehetıségek a szélerózió ellen 45 6. Összefoglalás 47 Szakirodalmi hivatkozások 48 1

Köszönetet szeretnék mondani témavezetımnek, Dr. Lóki József tanár úrnak, a szakdolgozatom elkészítéséhez adott tanácsaiért és javaslataiért, továbbá Négyesi Gábornak, a szélcsatornában végzett vizsgálatok folyamán nyújtott segítségéért, valamint Szalmási Józsefnek, a talajminták begyőjtése során felajánlott segítségéért. 2

1. BEVEZETÉS A szélerózió a világon kb. 550 millió ha-on okoz károkat. Európában a szélerózió sújtotta területek nagysága 42 millió ha, míg hazánkban 8 millió ha. A defláció (1. ábra) mindenekelıtt a homoktalajokra veszélyes, de kötöttebb talajokon is komoly károsodás mehet végbe, például a rossz agrotechnikai védekezések miatt. A defláció egyik legismertebb hatása a csökkenı termıképességgel járó feltalaj és tápanyagveszteség. Ezen kívül a szél eltávolíthatja a kisebb talajszemcséket, a szerves anyagot és csak a durvább részeket hagyja hátra. A szélerózió megjelenésével a hordalék lerakódásának helyén a növények, utak, csatornák betakarása is létrejöhet. A defláció káros hatása a mezıgazdaság mellett az emberi egészséget is veszélyezteti, hiszen a légúti megbetegedéseknek is az egyik kiváltó tényezıje lehet. 1. ábra. Defláció Nyíregyháza Ny-i határában (saját felvétel) 3

Célkitőzésem a Nyíregyháza környékérıl származó talajtípusokon végzett erodálhatósági vizsgálatok eredményeinek kiértékelése, valamint a defláció elleni védekezés lehetıségeinek bemutatása. 4

2. SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS 2.1. A Nyírség kutatásának történeti áttekintése Magyarország jelentıs kiterjedéső futóhomok területekkel rendelkezik, hiszen az ország mintegy 20%-án helyezkedik el (Borsy 1977). A Nyírség természetföldrajzi kutatásairól szóló elsı jelentısebb leírás NAGY JENİ nevéhez köthetı. A Nyírség domborzati viszonyai c. (1908) dolgozata szerint a Nyírség homokja a terület folyóinak a vulkáni koszorú elıtt elterülı hordalékkúpjának anyagából származik. Véleménye szerint a homok barkánok formájában haladt D-i irányba. Ezen kívül kísérletet tett az ovális vagy majdnem kör alakú szélbarázdák megmagyarázására. Ezen formákat kétirányú szél által kialakított barázdáknak nevezte. Ezek az elméletek napjainkban már nem helytállóak, hiszen a terület homokanyaga helyben jött létre. Az Alföld felszíne c. tanulmányában CHOLNOKY JENİ kifejtette (Cholnoky 1910), hogy a nyírségi homok alapja ópleisztocén löszplató. A homok származásával kapcsolatban úgy vélte, hogy az uralkodó, erıs északi fın a Nyírségen átfolyó vízfolyások törmelékjeibıl kifújta a homokot, és D felé ráterelte a löszplatóra. Az Észak- és Közép-Európa futóhomok területeirıl készült jelentıs munkájában F. HÖGBOM, svéd geográfus a nyírségi futóhomok vonulatokat transzverzális dőnékként értelmezte, melyeket az ÉNy-i szelek alakítottak ki. Elméleteit VERTSE ALBERT könnyedén elutasította dolgozatában (Vertse 1932), és CHOLNOKYnak adott igazat. 1930-tól kezdıdıen SÜMEGHY JÓZSEF is vizsgálta az Alföldet. Elméleteit a Tiszántúl c. könyvében írta le (Sümeghy 1944). A kevés fúrásadat ellenére meglehetısen pontos képet adott a terület pleisztocén-holocén fejlıdéstörténetérıl. 1950-tıl a Nyírségben is megkezdıdtek a részletes vizsgálatok. A kutatások során KÁDÁR LÁSZLÓ jelentıs eredményeket ért el. Munkájában (Kádár 1951) végérvényesen megmagyarázta a Nyírség hordalékkúp jellegét, valamint lösz és futóhomok kialakulását. Felismerte, hogy a terület homokbuckái nem egységes alakkal rendelkeznek, továbbá, hogy a Nyírség D-i felének egyedi formái fejletlen Ny-i szárú parabolák, melyek az É-i részen is megtalálhatók, de nem feltőnıek. A Bodrogköz és a Bereg Szatmári síkság kutatása 1952-ben kezdıdött el. Az eredményeket összefoglalva BORSY ZOLTÁN írt cikket (Borsy 1953). Bebizonyította, hogy a Nyírség és a Bodrogköz a pleisztocén végén még összefüggı volt. A nyírségi hordalékkúpot 5

felépítı folyók a Bodrogközön folytak. Ezen kívül rávilágított arra, hogy a Bodrogköz a pleisztocén végén olyan változatos felszínő volt, mint a Nyírség. Az újabb eredményeket BORSY ZOLTÁN egy évvel késıbbi cikkében (Borsy 1954) tette közzé, melyben leírja, hogy a Bereg Szatmári síkság folyóhálózata fiatal. A pleisztocén és a holocén határán itt alakított ki medret a Tisza és a Szamos. A Nyírség és a Bereg Szatmári síkság geomorfológiai vizsgálatával BALLA GYÖRGY foglakozott, és értekezésében (Balla 1954) leírta a területtel kapcsolatos geomorfológiai problémákat. BALLA úgy vélte, a Nyírség K-i térségében a hosszanti buckák a KÁDÁR LÁSZLÓ által líbiai buckáknak leírt hosszanti buckák, parabolabuckák és szélbarázdák ugyanúgy elıfordulnak. Azonban ezt a hipotézist BORSY ZOLTÁN cáfolta meg könyvében (Borsy 1961). Értékelése szerint ezek a hosszanti formák nincsenek meg, ellenben gyakoriak a fejletlen Ny-i szárú parabolák, szegélybuckák, valamint a szélbarázdák és parabolabuckák kombinációjából létrejött átmeneti formák. A pleisztocénvégi homokmozgás idıszakában BALLA elmélete szerint meg volt a lehetısége a parti dőnék kialakulásának, illetve annak, hogy a törmelékkúp felszínét a szél felszínformáló munkája megbontsa és különbözı homokformákat alakítson ki. Késıbb BORSY arra a megállapításra (Borsy 1961) jutott, hogy a szélbarázdás területeken a pleisztocénvégi szélviszonyok a maihoz hasonlóak voltak. A magyarországi futóhomok kutatás eredményei és vitás kérdései c. dolgozatában (Kádár 1956) KÁDÁR LÁSZLÓ a nyírségi formákat is megemlíti. Értékelésében feladta a líbiai buckákra vonatkozó korábbi nézeteit. Ezen kívül a nyírvizek mellett K-i száruk mentén lekötıdött és majdnem kiegyenesedett parabolákat szegélybuckáknak nevezte el. Az Alföld geológiai térképezése alkalmával a Nyírség területén is végeztek kutatásokat. A felvételezésekbıl három tanulmány született. SÜMEGHY a munkájában (Sümeghy 1955) nagy vonalakban tárgyalja az egész Nyírséget. MOLNÁRNÉ DOBOS IRMA a Nyírség ÉNy-i részének földtani adottságait jellemezte (Molnárné Dobos 1954) és bemutatta az összes földtani képzıdményt. URBANCSEK JÁNOS cikke (Urbancsek 1955) a Nyírség DK-i részének földtani viszonyait írta le (Borsy 1961). 2.2. A Nyírség földrajzi elhelyezkedése, lehatárolása Az Alföld ÉK-i részén fekvı Nyírség hazánk második legnagyobb futóhomok területe. A Nyírséget É-on a Bodrogköz területe, K-en a Bereg Szatmári síkság, D-en a Berettyó vidék és Ny-on a Hajdúság, valamint a Hajdúhát lösztáblája határolja. K-en a Kraszna, Sza- 6

mos és Tisza 105 120m magas síkja fölé emelkedik, majd hirtelen meghaladja a 140 150mes magasságot. É-on 125 és 130m között változik ez az érték. A K-i perem egyenes vonalúnak tőnik, de nem az. A Nyírség ÉNy-i része Rakamaz és Vencsellı között egy 5 12m magas, a Tisza által létrehozott meredek fallal ereszkedik a folyó alluviumára. Nagyhalásztól K-re található a Nyírséggel határos Rétköz. É-i széle a Nagyhalász Kétérköz Kéciházhely Csókadomb Dombrád-vonal. Fényeslitke és Záhony között a Tisza fiatal öntésképzıdményeibıl kiemelkedik a Nyírség homoktömege, ezáltal a perem kifejezetlen. Ny-on a Nyírség szegélyén halad a Rakamaz Vaskapu útszakasz. A Vaskapu Hajdúdorog vonallal a Nyírség és a mélyebben fekvı Hajdúhát É-i része elválasztható. A két tájegység határán a formakincsek és a geológiai képzıdmények azonosak. A Debrecen Hajdúdorog vasútvonaltól 0,5 2,5km távolságra található a határvonal. Debrecen számottevı területe is a Nyírségen terül el. Délen a terület határa DDK-i irányt vesz fel, és a Monostorpályiba vezetı úttól DNynak, Mikepércs irányába húzódik. Mikepércs és Sáránd között észrevehetı egy éles határvonal. A magasabb, változatos felszínő Nyírséggel az alacsony, egyhangú Hajdúság áll szemben. Területünk D-i határánál lévı települések Hajdúbagos, Hosszúpályi, Monostorpályi, Vértes és Nagyléta egy folyamatosan ellaposodó homokfelszínen fekszenek. Kialakult egy éles határ a Nyírség és az Ér-völgy között is. Nyírábrány és Vállaj között a Nyírség átnyúlik Románia területére. A Nyírség területének kiterjedése hozzávetılegesen 5100 km 2. Legészakibb (Záhony) és legdélibb (Monostorpályitól DK-re) pontja között 120km a távolság. A legnagyobb szélességet Hajdúdorog és Mérk között (kb. 65km), a legkeskenyebbet pedig Tuzsérnál (kb. 7km) éri el a terület. Legkiemelkedıbb pontja 183m-es tszf-i magassággal rendelkezik, míg a legalacsonyabb (94 100m) része Rétköznél található (Borsy 1961). 2.3. A Nyírség formakincse A Nyírség völgyhálózata meglehetısen sőrő, kivételt jelent ez alól a terület Ny-i és K-i része. Az É-ra fekvı völgyek É D-i, valamint ÉÉNy DDK-i irányúak, ellenben a D-re található völgyek ÉK-rıl DNy felé haladnak. A völgyek a hordalékkúpot létrehozó Nyírségen áthaladó folyók hagyatékai. A hosszú és egyenes szakaszú nyírségi völgyek lassúviző folyói villás elágazásokkal rendelkeztek. A völgyeknek a Nyírség formakincsében ugyanolyan fontos a szerepük, mint a homokbuckás felszíneknek. 7

Mintaterületünk a futóhomokformák vonatkoztatásában két egységre osztható. A Téglás Bököny Szakoly Nyírmihálydi Nyírgelse Nyírbogát Nyírbátor Mátészalka vonaltól É-ra a szálbarázdák, deflációs mélyedések, deflációs eredető nagyobb lapos felszínek, maradékgerincek és garmadák jellegzetesek, azonban a vonaltól D-re fekvı térségben a fejletlen Ny-i szárú parabolák, valamint a szegélybuckák alakultak ki (Borsy 1961). 2.3.1. A szélbarázdás területek A szélbarázdás területeken deflációs szélbarázda, széllyuk, deflációs mélyedés, deflációs eredető nagyobb lapos felszínek és maradékgerinc, valamint akkumulációs formák parabolaalakú garmada, hosszanti garmada, fejletlen Ny-i szárú parabola és parabolaalakú nagymérető homokforma jellemzıek. A Nyírség É-i felének egyik legsajátosabb deflációs formája a szélbarázda, melyet a középszakasz jellegő szél hoz létre. Az ÉK-i és ÉNy-i terület szélbarázdái között alak és nagyság szempontjából lényeges eltérések vannak. Az ÉK-i részen nagymérető, keskeny szélbarázdák találhatóak, ezek elérhetik az 1km-es hosszúságot és a 10m-nél nagyobb mélységet. Az ÉNy-i vidéken más jellegő szélbarázdák képzıdtek. Ezek hosszúsága (350 700m) kisebb, azonban szélesebbek (200 500m), míg alakjukat vizsgálva egy sarkain legömbölyített téglalapra emlékeztetnek. A tölcsérszerő mélyedésekkel rendelkezı széllyukakat szokatlanul széles barázdáknak is nevezhetjük. A terület Ny-i, ÉNy-i és ÉK-i részén igen jellemzıek a változatos alakú, minden oldalról zárt deflációs, vagy deflációtól is megformált deflációs mélyedések. Legnagyobb kiterjedésüket az ÉNy-i térségben érik el. Deflációs eredető nagyobb lapos felszínek jöttek létre a Nyírség É-i részének löszös homokövezetein. Kialakulásukat a nagyobb erejő deflációhoz köthetjük. Azon deflációs formát, mely az uralkodó szél irányával megegyezıen ölt alakot, maradékgerincnek nevezzük, mely a Nyírség ÉK-i területén a legjellemzıbb. Gerincvonala alapján megkülönböztetünk egyenes és hajlott maradékgerincet. A lejtıviszonyok szerint két csoportra tagolható: a lösszel és homokos lösszel fedett szélbarázdás területeken a Ny-i lejtı meredekebb; a lösztıl és homokos lösztakarótól mentes felszínen a Ny-i oldal lankásabb. Az egyik legjellemzıbb akkumulációs formának tekinthetjük a garmadát. A garmada olyan geomorfológiai képzıdmény, mely a szélbarázdákból kifújt homokanyagból épül fel. Két típus különíthetı el egymástól: parabolaalakú és hosszanti garmadát. A tekintélyes magasságú parabolaalakú garmadák azokon az É-i és ÉK-i területeken gyakori, ahol a 8

szél rögtön megköti a szélbarázdákból kifújt homokot. A változó magasságú hosszanti garmada a Nyírség formakincsének egyik fıeleme, mely az uralkodó szél irányával megegyezı irányban terül el. A szabálytalan sorrendben elıforduló hosszanti garmadák a kevésbé kötött homokterületeken jönnek létre, és számos esetben garmadasort alkotnak. A Nyírség D-i részén fejletlen Ny-i szárú parabolabuckák találhatók, azonban a domborzat kialakításában nincs döntı szerepük. A deflációs laposokból származó homokok parabolaalakú nagymérető formákba rendezıdtek. Ezek a formák teljes mértékben a fejletlen Ny-i szárú parabolabuckákra hasonlítanak, viszont méreteik igen eltérıek. A Nyírség É-i vidékére jellemzı, változatos alakkal, magassággal és mélységgel rendelkezı szélbarázdák azokon a területeken alakulnak ki, ahol a talajvíz mélyebben helyezkedik el. A mintaterület É-i részén elıforduló, meredek lejtıjő széllyukak a parabolabuckák csúcsrészében formálódik ki. Mélységük elérheti a 10m-t is. A szélbarázdák, maradékgerincek garmadák és kisebb deflációs mélyedések kombinációjából kialakuló átmeneti formák, valamint a Nyírség szélbarázdás formakincse között hasonlóság mutatkozik. Elhagyott folyóvölgyek területén és a Nyírség DNy-i térségében találhatóak a lepelhomok formái (Borsy 1961). 2.3.2. A parabolabuckás területek formakincse Míg a nyírvizes laposok környékén létrejövı szegélybuckák a pleisztocén végén, addig a parabolabuckák a pleisztocénkori helyezıdtek át a jelenlegi helyükre. A Nyírség parabolabuckás területein típusos parabolabuckák, fejletlen Ny-i szárú parabolabuckák, szegélybuckák, szélbarázdák, széllyukak, lepelhomokok, továbbá a szélbarázdák, maradékgerincek garmadák és kisebb deflációs mélyedések kombinációjából kialakuló átmeneti formák a jellegzetesek. A Nyírség területén csak elszórtan találunk parabolabuckákat. Gebétıl DK-re 10m magas formákat is láthatunk. A fejletlen Ny-i szárú parabolabuckák a Nyírség D-i részének építıelemei. A Ny-i szár fejletlen mivoltát a parabolák egymáshoz való közelségével, vagy a szélviszonyokkal magyarázhatjuk. 9

Azon parabolabuckákat, amelyek a folyómedrek és a vizenyıs laposok nedves felszínő peremén a K-i száruk mentén megszilárdultak, szegélybuckáknak nevezzük (Borsy 1961). 2.4. A Nyírség éghajlata A Nyírség D-i területe KÁDÁR LÁSZLÓ szerint a meleg, mérsékelten száraz, mérsékelten forró nyarú éghajlati körzetbe sorolható be, míg É-i irányba fokozatosan átmegy a meleg, mérsékelten száraz, hideg telő, majd mérsékelten meleg, mérsékelten száraz hideg telő körzetbe. A K-i részén meleg, száraz, mérsékelten forró nyarú és a mérsékelten meleg, száraz, hideg telő körzeteknek megfelelı éghajlati sajátosságok ismerhetık fel (Kádár 1969). A Nyírség egész területének tszf-i magasságában nincs jelentıs különbség, ennélfogva a Nyírség éghajlati adottsága rendkívül egyenletesnek mondható. Természetesen mindezek mellett a Nyírség éghajlatának is megvan a maga sajátos jellemvonása (Borsy 1961). Az Alföld ezen szegletében figyelhetjük meg a legzordabb telet, valamint a D-i és DNy-i területekhez viszonyítva itt tapasztalhatjuk a leghővösebb nyarat. A Nyírségre a magas napi és évi hımérsékleti ingadozás jellemzı. A csapadékeloszlást tekintve az alföldi területek körében a Nyírség rendelkezik a legmagasabb értékekkel. A Nyírségben gyakran jelenik meg a nyári aszály, viszont ebbıl a szempontból hazánk többi futóhomok területéhez képest még mindig jobb helyzetben van. A Nyírség éghajlati elemeinek tér és idıbeli eloszlásában jelentıs eltéréseket nem állapíthatunk meg. A szélviszonyok vizsgálata kiemelt jelentıséggel bír a Nyírség vonatkoztatásában. Mindez azért mondható el, mert amióta a terület nem alkot élı hordalékkúpot, a legfontosabb felszínformáló tényezıvé a szél lépett elı. Nyíregyháza térségében uralkodó szélirány az É-i, ÉK-i és DNy-i, D-i. A Nyírség arculatának kialakításában fontos szerepe van a tavaszi szeleknek. Nyíregyházán a napsütéses órák száma júliusban a legnagyobb (270 óra), míg a decemberi hónapban a legkisebb (46 óra). A hımérsékleti viszonyokról elmondható, hogy a Nyírség alacsony tszf-i magasságából és a kiemelkedések hiányából fakadóan lényeges különbségek nincsenek. Csapadékeloszlási szempontból a Nyírség igen kedvezı helyzetben van. Az évi csapadékátlag szinte minden területen meghaladja az 550mm-t. A legkevesebb csapadék január és február folyamán hull (26 37mm). A csapadékmaximum (63 76mm) júniusban következik be. BORSY ZOLTÁN leírása szerint a néhány területen megfigyelhetı gyenge októberi má- 10

sodlagos maximum a Földközi tenger hatásával hozható összefüggésbe (Borsy 1961). A vízhiány mértéke D és DK irányába egyre jelentısebb ütemben növekszik (Kádár 1969). 2.5. A Nyírség talajtípusai A Nyírségben mezıségi jellegő talaj, rozsdabarna erdıtalaj, futóhomok, vékony és vastag humuszrétegő homoktalaj, réti talaj, kotus láptalaj, öntéstalaj és lúgos, meszes, szódás szikes talaj fejlıdött ki a homok, löszös homok, homokos lösz, iszapos homok és homokos iszap talajképzı kızetein (2. és 3. ábra). 2. ábra. Nyíregyháza és térségének fizikai talajtérképe 11

3. ábra. Nyíregyháza és térségének genetikai talajtérképe A löszös homokra és homokos löszre települı mezıségi jellegő talajok a Nyírség Ny-i részén a legnagyobb kiterjedésőek. Ezen kívül a Rétköz D-i részétıl Kisvárdáig, továbbá Nyíregyházától Baktalórántházáig, illetve Császárszállás és Kállósemjén területén is megfigyelhetı mezıségi jellegő talaj. A Nyírség ÉK-i területén a homokos szerkezető, tiszta típusú rozsdabarna erdıtalajok a jellemzık, melyek 20 30cm vastag fakóbarna humuszos zónával rendelkeznek és humusztartalmuk hozzávetılegesen 1%. Az ÉNy-i területeken létrejött kevésbé tiszta típusai homokosabbak, B szintjük pedig a 150cm-es vastagságot is megközelítheti. A futóhomok a Nyírség D-i felének leggyakoribb talajtípusa. Számos buckában kovárványos réteggel jelentkezik, mely csökkenti a párolgást. Szintén a terület D-i felében jellemzı az elszórtan elhelyezkedı vékony humuszrétegő homoktalaj. Szelvényében egy 20 35cm vastag, 1 1,5% szervesanyagot raktározó humuszréteg figyelhetı meg, ami a növényzet részére jobb feltételeket teremt. A magas szervesanyagtartalommal bíró vastag humuszrétegő homoktalajok csak Téglástól Ny-ra lelhetık fel. Általában kettıs humuszréteggel rendelkeznek, így vastagságuk 130 140cm között alakul. 12

A réti talajok a homokvonulatok közötti laposokban és a Rétköz jelentıs területén jött létre. Az 50 70cm vastagságú humuszrétegét a változatos értékek jellemzik. A réti talajok területén mészkıpad, mészkiválás, vaskiválás vagy gyepvasérc figyelhetık meg a humuszréteg alatt. A Rétközben elıforduló kotus láptalajok tulajdonságai közé tartozik, hogy a felsı szintjük ásványi anyagot és 10 25% szervesanyagot raktároz. Az öntéstalajok leggyakrabban a Tisza mentén jelennek meg. A Nyírség területén elıforduló öntéstalajokra az alacsony humuszszint jellemzı. Felsı szintjük szerkezete egészen tömött. A Nyírség Ny-i területén található lúgos, meszes, szódás szikesek a szódás tavak (4. ábra) körzetében, a buckák közötti mélyedésekben és a laposokon fordul elı. A mélyebb zónáiban glej-szint jelenik meg (Borsy 1961). 4. ábra. A Nagy-Vadas-tó szikes laposa (saját felvétel) 13

2.6. Nyíregyháza természetföldrajzi adottságai és felszínének kialakulása A környezete fölé emelkedı változatos felszínő Nyírség Ny-i részén, a vízválasztótól É-ra terül el Nyíregyháza. A 274.46 km 2 területő nyíregyházi határ legmagasabb pontja Irhalom (131m). Ennél csak néhány méterrel alacsonyabb a várostól DK-re fekvı Leshalom. A legmagasabb és a legalacsonyabb területek szintkülönbsége 30 35m. Nyíregyháza területén buckasorok húzódtak, ezért joggal nevezhetjük homokra települt városnak (Lóki 2007). Nyíregyháza felszínfejlıdésének vizsgálatához egészen a harmadidıszakig kell visszatekintenünk (Lóki 2007). A szarmatában az Alföld ÉK-i része megsüllyedt és transzgresszió hatására a vulkáni formációkat agyag, agyagmárga, márga, mészmárga és mészkırétegek fedték be. Az Alföld ÉK-i részén a felsıpannonban beltóvá kiédesedı beltenger az ÉK-i Kárpátokból és É-Erdélybıl érkezı vízfolyások sok üledéket szállítottak. A sekély beltóban a vastag üledékképzıdés a fenékszint süllyedésével magyarázható. A tó feltöltıdésének bekövetkeztével egy új vízhálózat kialakulása kezdıdött meg. A földtörténeti negyedidıszakban a felszín süllyedésének következményeként a környezı hegyvidékeken a vízfolyások bevágódó munkához láttak, és a hegységek elıterében sok durvaszemő üledéket halmozódott fel, még a Nyírség É-i, ÉK-i részén is megjelentek ezek a kavicsok (Borsy 1989). A nyíregyházi határban azonban ebben az idıszakban is csak durva és középszemő homok rakódott le (Urbancsek 1977). A pleisztocénben a vízfolyások hordalékszállító tevékenysége megváltozott, ugyanis ezt az idıszakot a finomszemő üledék felhalmozódása jellemzi. Késıbb ez a sok apró és középszemő homokot tartalmazó rétegsor képezte a futóhomok alapanyagát. Az elsı lényeges változás a vízhálózatban 45 50000 évvel ezelıtt ment végbe, amikor a Tisza és a Szamos tektonikus mozgások következményeként eltolódott a mai Ér völgy környékére. A Bereg Szatmári síkság és a Bodrogköz süllyedésével a Tisza elhagyta az Ér völgyet, majd behatolt a süllyedı Bodrogköz területére. A Tokaji-kapu kialakítása által megnyílt az útja az Alföld középsı része felé. A Nyírség középsı részének kiemelkedésével kialakult a Hajdúhadház Nyírbátor Vásárosnamény vízválasztó. A szél felszínalakító tevékenysége során az elhagyott medreket homokkal fedte be. A geomorfológiai és a rétegtani kutatások (Borsy Lóki 1982.) bebizonyították, hogy a város környékének magas talajvízállású és sőrő növényzettel rendelkezı területein a felsıpleniglaciálisban kisebb mérető volt a homokmozgás, mint a Nyírség É-i és középsı részén. Ott, ahol az északabbra fekvı térségbıl nagyobb mennyiségő homokot halmozott össze a szél, kisebb foltokon nagy reliefenergiájú buckás területek képzıdtek. A klíma nedvesebbé válásával az alacsonyabb térszínen fekvı futóhomok területeket már jobban védte a növényzet, ame- 14

lyen így hullóporos takaró alakult ki. A hullópor a futóhomok mozgásával jellemezhetı területekrıl származott. A mozgó homokból kifújt poranyag a mélyebben elhelyezkedı, buckás felszíneken akkumulálódott. A poranyagból a diagenezis során lösz jött létre. A löszös takaró elsısorban a Nyírség ÉNy-i részének buckáit borította be. A löszös réteg a buckák oldalán és a buckák közötti mélyedésben a legvastagabb. A buckák tetején az erózió hatására a löszös takaró elvékonyodott, sıt helyenként a futóhomok a felszínre került. A magasabban fekvı buckás felszíneken pedig a növényzet ritkább lett, és ott újra megindult a futóhomok kialakulása. A futóhomok több helyen rányomult a korábban kialakult formákra és talajokra. Az eltemetett talajok homokmozgásra utaló jelek, amelyeken helyenként 4 10m vastagságú változatos felszínő futóhomok halmozódott fel. A radiokarbon vizsgálatok szerint a Nyírségben a késıglaciális idıszakában talajtakaró képzıdhetett. A felsı pleniglaciálisban végbemenı nagy homokmozgással együtt három würmkori homokmozgással kell számolnunk (Lóki 2007). 2.7. A szélerózió kutatásának történeti áttekintése A szélerózió törvényszerőségeit már több mint 50 éve kutatják. A szélcsatornákban való kísérletek miatt fontos megemlíteni R. A. BAGNOLD (Bagnold 1941) nevét, aki a futóhomok kutatások területén jelentıs eredményeket ért el. Azonban eredményeit késıbb több kutató W. S. CHEPIL (1945); A. W. ZINGG (1951, 1953); G. WILLIAMS (1964) pontosította. Hazánk széleróziós sajátosságait vizsgálva BORSY Z. (1972, 1974) eredményeit fontos kiemelni. A szél felszínformáló tevékenysége a tavaszi és a hómentes téli idıszakban jelenik meg. A tapasztalatok alapján kijelenthetı, hogy a széleróziótól a futóhomok területeken kívül a kötöttebb talajok is károsodhatnak (Lóki 2001). Az utóbbi évtizedekben a hazai geomorfológiai vizsgálatok során végzett széleróziós kutatásokat többnyire a futóhomok területeken végezték. Ennek következményeként elmondható, hogy a futóhomok mozgásának törvényszerőségeivel és a futóhomok formák képzıdésével, eredetével kapcsolatban igen jelentıs eredmények születtek. A hatvanas évektıl egyre inkább hangsúlyosabbá vált a szélerózió gazdasági hatásainak kutatása, valamint az elleni való védekezési módok megvizsgálása (Borsy 1972, 1974). A kutatások eredményeinek pontosítását szolgálták a laboratóriumi mérések. Itt kell megemlíteni Borsy Zoltán munkásságát és elhivatottságát. A hetvenes évektıl Borsy Zoltán. saját tervezéső szélcsatornában végzett széleróziós vizsgálatokat (Lóki Szabó J. 1977). 15

A nyolcvanas évektıl kezdıdıen az Alföld területén megnövekedtek a defláció okozta mezıgazdasági károk, így mindinkább szükségessé váltak a megfelelı védekezési módok kidolgozása (Lóki 2000). 2.8. A mezıvédı erdısávok telepítésének történeti áttekintése Nemzetközi viszonylatban (Európa területén) a mezıvédı erdısávok kialakításának a kezdete a XV. századra nyúlik vissza. Ezzel szemben az Egyesült Államokban csak a XIX. században kezdıdtek meg az erdısávok telepítése a farmok védelme érdekében. Az amerikai kongresszus az 1930-as években létrehozta a Préri Államok Erdısítési Tervet, amelynek feladata a mezıvédı erdısávok telepítésével és annak irányelveivel foglalkozott. Az erdısávrendszereket Észak Kínában az 1950-es években kezdtek létrehozni az egyre fokozódó talajerózió miatt. Mezıvédı erdısáv telepítési programok indultak a Föld számos pontján: Ausztráliában, Kanadában, Új Zélandon, az egykori Szovjetunióban, Dél Amerikában, valamint számos más országban is. Magyarországon a homok megkötésének gondolata a XVIII. században merült fel a homokos vidékeken megjelenı homokmozgás miatt. A jelentıs mértékő pusztítások azt eredményezték, hogy több területen lépéseket tettek az erdısítések felé. A homokfásítások legfıbb támogatója Gregori János fıorvos és Mitterpacher Lajos fıapát volt. A telepítési munkákat Witsch Rudolf és Hubeny József irányította. İk az erdei és feketefenyıt, a különbözı nyárfafajokat és az akácot ajánlották. Késıbb, már a XIX. század vége felé Illés Nándor és Kiss Ferenc voltak a homokfásítások irányítói. ILLÉS NÁNDOR 1870-ben írt Erdıtenyésztéstan könyvében a homokfásítás kérdésével foglalkozott. Javaslatot tett egy kísérleti állomás létrehozására az Alföld közepén. Illés volt az elsı, aki a kifúvás problémájára felhívta a figyelmet. A folyamat elleni védekezésre a perjeféléket és a tarackos növényeket nevezte meg. A kisebb mérető szántóföldi parcellák védelmét jól szolgálták a megfelelı védıhatású erdısávok. A XX. század derekán EGERSZEGI (1951) a defláció háttérbe szorítására az erdısávrendszerek telepítését vélte helyesnek. GÁL (1965) A mezıvédı erdısávok hatásának komplex vizsgálata c. doktori értekezésében tanulmányozta az erdısávok szélerıcsökkentı hatását, illetve az erdısávok jelentıségét, hatásait. Az erdısávok klimatikus, edafikus, biológiai tényezıkre gyakorolt hatását analizálta, továbbá a termıtalajok védelmében, a terméseredmények fokozásában, nyersanyag szolgáltatásban elért addigi eredményeket. A korszerő erdısáv rendszerekrıl adott gyakorlati tanácsokat. A termıhelyi adottságok figyelembe véte- 16

le mellett gyors növekedéső nemes nyár telepítését javasolta. Az 1960-as évektıl több homokterületen megkezdıdött a cellulóz nyár telepítése az erdısávok kialakítása a mezıgazdasági mővelésre alkalmatlan területek hasznosítása miatt. Az eredmények kiértékelésével GÁL (1966) felhívta a figyelmet az erdısávok kedvezı hatására a talajelhordás és a levegı szenynyezettségének csökkentésére. A régebbi erdısávjainkról elmondható, hogy felépítésük, a sávjaik vagy fasoraik égtáji iránya, rendszerük és terjedelmük szakszerőtlen volt. Ezek telepítse sokszor csak a vadgazdaság érdekeit szolgálta. 17

3. A VIZSGÁLATOK ANYAGA ÉS MÓDSZERE 3.1. A talajminták feldolgozása szélcsatornában A vizsgálatok elsı fázisaként Nyíregyháza környékérıl 5 talajmintát győjtöttünk be. A szélcsatorna vizsgálatokhoz szükséges minták a talaj felsı rétegébıl származnak, mert a talajnak ezt a részét érinti a defláció. A talajminták begyőjtésére 2008. áprilisában került sor. A mintavételezések alkalmával szántóföldi mővelés alatt álló területeket választottunk. A mintavételi helyek EOV koordinátáit GPS mőszerrel megjelöltük, így a térképen pontosan ábrázolhattam a mintavételek helyeit (5. ábra). A szélcsatornás mérések mellett minden talajmintának elkészítettük a szemcseösszetétel szerint szedimentológiai vizsgálatát. 5. ábra. A széleróziós vizsgálatok során felhasznált talajok mintavételi helyei A széleróziós kutatásokat a Debreceni Egyetem szélcsatornájában végeztük. A kísérletekhez rendelkezésre álló, különbözı nedvességtartalmú talajmintákat (1. táblázat) a szárítószekrényben kiszárítottuk. Ezt követıen egy 2mm lyukátmérıjő drótszitával megtisztítottuk a mintákat. A szennyezıdésektıl és talajrögöktıl mentes száraz talajt egy 5cm mély, 30x50cm 18

felülető fémtálcában elhelyeztük a szélcsatornába. Annak céljából, hogy a levegı nem ütközzön a tálca merıleges falába, a fémtálca elé és mögé egy kis szögben emelkedı lejtıt helyeztünk, így kizártuk a turbulencia lehetıségét. 1. táblázat. A talajminták besorolása és EOV koordinátái Talajminta Felsısima I. Felsısima II. Genetikai talajtípus kovárványos barna erdıtalaj alföldi mészlepedékes csernozjom USDA-rendszer Agrotopo EOV Y EOV vályogos homok homok 841400 288610 vályogos homok homokos vályog Felsısima III. réti talaj vályogos homok homokos vályog Felsısima IV. réti talaj vályogos homok homokos Nyíregyházától D-re szolonyeces réti talaj vályogos homok vályog homokos vályog X 839311 289667 843297 288491 843469 288562 848504 285495 Legelıször a szélprofil vizsgálatokat végeztük el, illetve a kritikus indítósebesség értékét állapítottuk meg. A kritikus indítósebesség értékének meghatározásához egy fényvetı által kialakított 70cm hosszú, 1cm széles erıs fénysávot vettünk igénybe. A csatorna hosszirányában elhelyezkedı fénycsíkon az elsı talajszemcsék indulása jól észrevehetı. A kritikus indítósebesség megállapítását követıen négy sebességfokozaton mértük meg az elszállított anyag tömegét. Mindezek után a talajtípusok víztartó képességét különbözı arányú öntözések mellett vizsgáltuk meg. A nedves talajjal végrehajtott méréseknél a száraz talajok felszínét a fémtálca peremével megegyezı szintbe töltöttük fel, és kézi permetezıvel 0.5, 1.0, 2.0, 5.0mm csapadéknak megfelelı vizet egyenletes eloszlásban adtunk hozzá. A csapadékmennyiséget és a párolgás mértékét a minta súlyának ismeretében állapítottuk meg elektromos mérlegen. A vizsgálatok alatt megmértük, hogy négy sebességfokozaton mennyi idı szükséges a talajra juttatott víz elpárologtatásához, majd a méréseredményeket a szélsebesség és az idı függvényében ábrázolva összefüggéseket szabtunk meg. A vizsgálatok eredményeit számítógépen az Excel program segítségével dolgoztuk fel exponenciális trendvonal beillesztésével. 19

3.2. A Debreceni Egyetem szélcsatornája A Debreceni Egyetemen az elsı szélcsatorna 1970 71-ben készült, amelyet azóta többször korszerősítettek. A szélcsatorna (6. ábra) teljes hossza 12,3m. A hordalékszállítási, illetve széleróziós vizsgálatokhoz mintegy 8 méteres szelvényt lehet hasznosítani. A szögvaskerető, gumibetétes mőanyagablakokkal tökéletesen zárható csatorna 80cm-es szélességgel és 50cm-es magassággal rendelkezik. Ennél a magasságnál már megbízhatóan lehet dolgozni a szélcsatornában, mert a szél által szállított hordalék túlnyomó része még nagyon erıs (l6 m/s) szélben is 70 mm-nél alacsonyabban halad elıre. 6. ábra. A Debreceni Egyetem szélcsatornája (Forrás: www.geogis.detek.unideb.hu) A torlónyomás elvén mőködı szélcsatornában a légáramlást egy 2 sebességfokozatú villanymotor által hajtott ventillátor biztosítja. Az ehhez beérkezı levegı mennyiségét egy távirányítású reteszelı lap segítségével szabályozható. A csatornában a tökéletes áramlási viszonyokat terelılapok biztosítják. Az elszállított hordalék befogására kétféle hordalékfogót használhatunk. Az egyik a görgetett hordalék befogása mellett lehetıvé teszi, hogy 45cm magasságig 5cm enként fogjuk be az anyagot. A 20

gyakrabban használt másik, 5cm széles hordalékfogóval, a 10cm alatt és e felett szállított hordalék mennyiségét tudjuk meghatározni. A hordalékfogóba került anyagot a légáramlás egy nagymérető üledékcsapdába sodorja, ahol az lerakódik, mert a hordalékfogónál ötször szélesebb csapdán akadálytalanul átáramló levegınek eközben erıteljesen lecsökken a sebessége. A hordalékfogó mögött a csatorna tölcsérszerően kitágul, így itt csökken a szélsebesség, és már ebben a szelvényben megindul a nagyobb szemő hordalék lerakódása. A szélcsatornához szőrıház csatlakozik. Ebben a szállított hordalék túlnyomó része lecsapódik, itt ugyanis a szélsebesség erıteljesen lecsökken. A még levegıben maradt hordalékot a szőrıház végén elhelyezett sőrőszövető szitarendszer megfogja, és a csatornával párhuzamos alagútban a hordalékmentes levegı áramlik vissza a ventillátorhoz. A szélsebesség méréséhez kétféle sebességmérıt használtunk. 6 m/s szélsebesség felett a levegı szennyezettségére kevésbé érzékeny megbízható adatokat szolgáltató Prandtl csı a megfelelı. 6 m/s szélsebesség alatt viszont az igen érzékeny 0.75 20 m/s sebességtartományban mőködı Haenni-féle szélsebességmérıvel dolgoztunk. A kétféle sebességmérıvel a légáramlás sebességét tetszés szerinti magasságban lehet mérni. A csatornában a mostani keresztszelvény mellett 14 m/s áramlási sebesség érhetı el 10cm magasságban. Ez a természetben 1m magasságban mintegy l6 17 m/s szélsebességnek felel meg. Szőkítı alkalmazásával a sebességet akár 24 27 m/s-ra is lehet fokozni. Ennél az értéknél a szél a támadható, növényzettıl kielégítıen nem védett felszíneken már rendkívül erıs talajlehordást végezhet. A csatornában lehetıség van a hımérséklet és a légnedvesség meghatározására is. Az egyes mintáknál a kritikus indítósebesség meghatározásához korábban egy fényvetı segítségével kialakított 70cm hosszú, l cm széles erıs fénysávot használtunk. A fényt a fényvédı felsı részébe beépített 1500W fényerejő halogén lámpa szolgáltatta. Napjainkban a kritikus indítósebességek pontosabb meghatározását Saltiphon (mikrofonos digitális mőszer) segíti (www.geogis.detek.unideb.hu). 3.3. A Nyíregyháza környékén lévı mezıvédı erdısávok felvételezése és digitalizálása A mezıvédı erdısávok megjelenítését mőholdfelvételek és topográfiai térképek segítségével végeztem el, továbbá az adatokat terepbejárással, fényképezéssel egészítettem ki. A Nyíregyháza környékérıl származó felvételek a város külsı városhatárának vonalában készítettem. Az Egységes Országos Vetületi rendszer koordinátáinak felvételét GPS segítségével vettem fel. A Nyíregyházától D-re és Ny-ra húzódó határvonalon a terület egyhangúsága miatt 21

kevesebb mintavételi pont készült. Ezzel szemben az É-i és K-i terület domborzati, illetve növényföldrajzi szempontból változatosabb. Néhány esetben a terület bejárhatatlansága sőrő növényzet vagy idıszakos állóvíz miatt nem sikerült mintavételi pontot felvenni, ezáltal a határvonal mentén rövidebb hosszabb szakaszok maradtak ki a terepi bejárás alól. A Nyíregyháza térségében elhelyezkedı mezıvédı erdısávok (7. ábra) térképen való ábrázolását az ArcView GIS 3.2 programmal végeztem 1:10000-es méretarányú topográfiai térképen. A legfrissebb és legpontosabb adatok megjelenítése céljából a topográfiai térképszelvényeket a Google Earth programmal is összevetettem a terület digitalizálása során. 22

4. A VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI ÉS AZOK ÉRTÉKELÉSE 4.1. A szedimentológiai (szemcseösszetétel) vizsgálatok eredményei A talajok szemcseösszetételének figyelembe vételével az USDA (USA Talajtani Szolgálata) rendszert felhasználva határoztuk meg a textúra csoportokat (7. ábra). Kovárványos barna erdıtalaj (Felsısima I.). Homoktartalma majdnem eléri a 70%-ot, míg a lösz és az iszap részaránya között 1,2% a különbség (8. ábra). Mészlepedékes csernozjom (Felsısima II.). A talaj közel háromnegyedét képezı homok 74,2%-kal van jelen. Ezen minta rendelkezik a legkisebb lösz (7,3%) és a legmagasabb agyagtartalommal (8%). (9. ábra). Réti talaj (Felsısima III.). A homoktartalom részaránya ebben a talajban a legalacsonyabb (63,2%), azonban a lösz- és iszaptartalom itt képviseli a legmagasabb (14,9% és 14,4%) értéket (10. ábra). Réti talaj (Felsısima IV.). Ez a minta 74,4%-os homoktartalommal bír, míg az iszap aránya 10,8%, a löszé pedig 8% (11. ábra). Szolonyeces réti talaj (Nyíregyházától D-re). Az általunk vizsgált talajok közül ez a minta rendelkezik a legnagyobb homok- (80,7%) és a legkisebb (4,1%) agyagtartalommal (12. ábra). 100% 80% 60% 40% Agyag Iszap Lösz Homok 20% 0% Felsısima I. Felsısima II. Felsısima III. Felsısima IV. Nyíregyházától D-re 7. ábra. A szemcseösszetétel megoszlása 23

Agyag Homok és lösz Iszap 8. ábra. Kovárványos barna erdıtalaj Agyag Homok és lösz Iszap 9. ábra. Mészlepedékes csernozjom 24

Agyag Homok és lösz Iszap 10. ábra. Réti talaj (Felsısima III.) Agyag Homok és lösz Iszap 11. ábra. Réti talaj (Felsısima IV.) 25

Agyag Homok és lösz Iszap 12. ábra. Szolonyeces réti talaj 4.2. A kritikus indítósebesség vizsgálatainak eredményei A kritikus indítósebességek meghatározása a potenciális szélerózió kezdete miatt fontos. Ez az érték a jellemzı szélsebesség és a talajtípus ismeretében megállapítható. A vizsgálatok alá vont talajok közül a 2. és az 5. minta rendelkezik a legalacsonyabb értékkel (7,3 7,5 m/s). Az 1. és 4. minta közel azonos kritikus indítósebességő (8,8 8,9m/s) volt, míg a 3. minta talajszemcséi csak 9,5 m/s sebességő szél hatására indultak meg. 4.3. A szélprofil vizsgálatainak eredményei A szélcsatornában a különbözı magasságban mért sebességérték a talaj érdességétıl függ. A talajok összehasonlítása a mintatartó edény középpontja felett mért szélsebességeken alapul. A talajtípusoknál mért sebességértékek átlagai jól tükrözik a szemcseösszetételbıl és a felszín érdességébıl adódó eltéréseket. A száraz felszín (13., 15., 17., 19. és 21. ábra) és öntözött felszín felett mért szélprofil görbéit (14., 16., 18., 20. és 22. ábra) elemezve kijelenthetı, hogy a szélsebesség emelkedésével jobban érvényesül a felszín sebességcsökkentı hatása. A szélsebesség emelkedésével markánsabb eltérések figyelhetık meg: a felszínközeli és a na- 26

gyobb magasságok értékei között kiugró különbségek adódnak. Ezen kívül megfigyelhetı, hogy a szélsebesség értéke csak kb. 10 cm-ig változik ugrásszerően. Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 A kovárványos barna erdıtalaj szélprofil függvénye száraz felszín felett 4,3 4,7 4,9 5 5,1 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 3E-07e 3,674x R 2 = 0,9934 13. ábra. A kovárványos barna erdıtalaj száraz felszín felett mért szélprofil függvénye A kovárványos barna erdıtalaj szélprofil függvénye öntözött felszín felett Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 4,1 4,4 4,9 5 5,1 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 6E-05e 2,6148x R 2 = 0,9309 14. ábra. A kovárványos barna erdıtalaj öntözött felszín felett mért szélprofil függvénye 27

A mészlepedékes csernozjom szélprofil függvénye száraz felszín felett Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 4,3 4,7 4,9 5 5,1 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 3E-07e 3,674x R 2 = 0,9934 15. ábra. A mészlepedékes csernozjom száraz felszín felett mért szélprofil függvénye Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 A mészlepedékes csernozjom szélprofil függvénye öntözött felszín felett 4,3 5 5,1 5,2 5,3 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 7E-06e 2,8984x R 2 = 0,9706 16. ábra. A mészlepedékes csernozjom öntözött felszín felett mért szélprofil függvénye 28

A réti talaj (Felsısima III.) szélprofil függvénye száraz felszín felett Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 4,4 4,8 4,9 5 5,1 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 1E-08e 4,2851x R 2 = 0,9865 17. ábra. A réti talaj (Felsısima III.) száraz felszín felett mért szélprofil függvénye A réti talaj (Felsısima III.) szélprofil függvénye öntözött felszín felett Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 4,4 4,9 5,1 5,2 5,4 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 4E-06e 3,0273x R 2 = 0,9779 18. ábra. A réti talaj (Felsısima III.) öntözött felszín felett mért szélprofil függvénye 29

A réti talaj (Felsısima IV.) szélprofil függvénye száraz felszín felett Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 4,3 4,7 4,9 5 5,1 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 3E-07e 3,674x R 2 = 0,9934 19. ábra. A réti talaj (Felsısima IV.) száraz felszín felett mért szélprofil függvénye A réti talaj (Felsısima IV.) szélprofil függvénye öntözött felszín felett Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 4,2 4,4 4,9 5 5,2 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 6E-05e 2,587x R 2 = 0,8767 20. ábra. A réti talaj (Felsısima IV.) öntözött felszín felett mért szélprofil függvénye 30

A szolonyeces réti talaj szélprofil függvénye száraz felszín felett Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 4,4 5 5,1 5,2 5,3 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 1E-06e 3,2611x R 2 = 0,9783 21. ábra. A szolonyeces réti talaj száraz felszín felett mért szélprofil függvénye A szolonyeces réti talaj szélprofil függvénye öntözött felszín felett Magasság (cm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 4,3 5 5,1 5,2 5,3 4 4,5 5 5,5 Szélsebesség (m/s) y = 7E-06e 2,8984x R 2 = 0,9706 22. ábra. A szolonyeces réti talaj öntözött felszín felett mért szélprofil függvénye 31

4.4. Az erodálhatósági vizsgálatok eredményei A szélcsatornában végzett kutatások során kapcsolatot kerestünk a szélsebesség és a talajelhordás, illetve a talajveszteség és az egyes fizikai talajtípusok, illetve ezek szemcseöszszetétele szerkezete között. A mérések adatait Microsoft Excel 2003 programmal dolgoztuk fel és jelenítettük meg a függvényeket. A függvénykapcsolat minden talajmintával elkészített mérésnél exponenciális volt. Kovárványos barna erdıtalaj (Felsısima I.). A második legalacsonyabb homoktartalommal (68,8%) rendelkezı talajtípus kritikus kezdısebességénél (8,9 m/s) az elszállított anyag tömege 100gramm, ami az általunk vizsgált talajmintákhoz viszonyítva közepes értéket jelent. A legmagasabb sebesség (15 m/s) mellett elhordott anyag tömege 4610gramm volt (23. ábra). A kovárványos barna erdıtalaj átlagolt erodálhatósága 6000 y = 1,0528e 0,5802x Elszállított anyag tömege (gramm) 5000 4000 3000 2000 1000 760 1200 2650 3600 4610 R 2 = 0,9084 0 100 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Szélsebesség (m/s) 23. ábra. A kovárványos barna erdıtalaj általunk mért erodálhatóságának függvénye Mészlepedékes csernozjom (Felsısima II.). A már 7,5 m/s-os kritikus indítósebességnél 50gramm anyagot elveszítı mészlepedékes csernozjom rendelkezik a legmagasabb agyag- (8%) és a legkisebb lösztartalommal (7,3%). Ez a legkönnyebben erodálható talaj, hiszen 10 perc alatt 14,5 m/s-os sebesség mellett 5750 gramm anyag távozott (24. ábra). 32

Elszállított anyag tömege (gramm) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 A mészlepedékes csernozjom átlagolt erodálhatósága 50 190 970 1650 3480 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Szélsebesség (m/s) 5750 y = 0,5625e 0,6653x R 2 = 0,9476 24. ábra. A mészlepedékes csernozjom általunk mért erodálhatóságának függvénye Réti talaj (Felsısima III.). A vizsgált talajtípusok közül ez a legkevésbé erodálható talaj. Ebben az esetben a legmagasabb a kritikus indítósebesség (9,5 m/s), és a legnagyobb sebességen (14,3 m/s) vizsgálva is csak 4040gramm anyagot vesztett a talaj. Ez a minta a kötöttebb talajtípusok közé sorolható, ugyanis az iszaptartalom itt a legmagasabb (14,4%), míg a homok aránya (63,2%) a legkevesebb (25. ábra). A réti talaj (Felsısima III.) átlagolt erodálhatósága Elszállított anyag tömege (gramm) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 50 190 970 1650 3480 5750 y = 0,5625e 0,6653x R 2 = 0,9476 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Szélsebesség (m/s) 25. ábra. A réti talaj (Felsısima III.) általunk mért erodálhatóságának függvénye 33

Réti talaj (Felsısima IV.). Ebben az esetben is meglehetısen nagy mennyiségő talaj (5460 gramm) szállítódik el a legnagyobb (15,1 m/s) sebességen (26. ábra). A réti talaj (Felsısima IV.) átlagolt erodálhatósága Elszállított anyag tömege (gramm) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 100 860 1440 2240 2800 5460 y = 1,4657e 0,5607x R 2 = 0,8748 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Szélsebesség (m/s) 26. ábra. A réti talaj (Felsısima IV.) általunk mért erodálhatóságának függvénye Szolonyeces réti talaj (Nyíregyházától D-re). A vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a szolonyeces réti talaj mutatja a legkisebb kritikus indítósebességet (7,3 m/s), és ezen talajtípusnál is jelentıs tömegő alkotóanyag (5630 gramm) szállítódik el a legmagasabb (15,1 m/s) sebesség mellett (27. ábra). A szolonyeces réti talaj átlagolt erodálhatósága Elszállított anyag tömege (gramm) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 20 120 230 760 870 2410 4660 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Szélsebesség (m/s) 5630 y = 0,1722e 0,715x R 2 = 0,9711 27. ábra. A szolonyeces réti talaj általunk mért erodálhatóságának függvénye 34

4.5. A talajok víztartó képességének eredményei A szél után a csapadéknak van a legnagyobb jelentısége a szélerózióra az éghajlati tényezıket tekintve. A csapadék mennyisége, intenzitása, eloszlása szoros kapcsolatban van a talajnedvesség állapotával, és ezen keresztül a talaj ellenálló képességével. A talajok vízgazdálkodása nagyon jelentıs hatást gyakorol a szél talajpusztító tevékenységére. A talaj nedvességtartalma határozza meg, hogy milyen hosszú ideig ırzi meg a felszín azt a nedvességtartalmat, amely a defláció folyamatát még fékezni képes, illetve mennyi idı alatt szárad ki olyan mértékben, hogy a talajpusztulásnak már csak kevéssé tud ellenállni. A szélcsatornában vizsgáltuk a különbözı típusú talajok nedvességtartó képességét. A nedvességtartalom csökkenése nemcsak a talajok szerkezetétıl és szemcseösszetételétıl függ, hanem a szél sebességétıl, a levegı páratartalmától és a hımérséklettıl is. A nedves talajjal végzett kísérletek során azt mértük, hogy a különbözı szélsebességen mennyi idı szükséges a talajra juttatott víz elpárologtatásához. A kovárványos barna erdıtalaj (28. ábra) öntözéses vizsgálata során megfigyelhetı volt, hogy a 0.5mm-es öntözés elpárologtatása a legkisebb sebességen (4,4m/s) csak 93 perc után indul meg. A mészlepedékes csernozjom (29. ábra) 1mm-es öntözéses vizsgálatánál a legkisebb sebességen (5,1m/s) csak 150 perc szükséges a talajra juttatott víz elpárologtatásához. A réti talaj (Felsısima III.) esetében a 2mm-es öntözéses mérések alkalmával megfigyeltük, hogy 4,7m/s-os szélsebesség mellett a víz elpárologtatásához majdnem 430 percre van szükség (30. ábra). A réti talaj (Felsısima IV.) 2mm-es öntözéses mérése során 4,9m/s-os szélsebesség mellett ez esetben számolhatunk a legkevesebb idı elteltével (31. ábra). A szolonyeces réti talaj (32. ábra) vizsgálata során megállapítottuk, hogy ezen talajtípus esetében szükséges a legtöbb idı (több mint 833 perc) a legkisebb sebességi fokozaton (5,2m/s) az 5mm-es öntözött víz elpárologtatásához. Az általunk vizsgált talajtípusok közül itt indul meg majdnem minden esetben legkésıbb a talajban lévı víz elpárolgása. 35

Idı (perc) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 Szélsebesség (m/s) 0.5mm-es y = 164,81e -0,1127x R 2 = 0,9608 1mm-es y = 237,02e -0,0902x R 2 = 0,7882 2mm-es y = 388,04e -0,084x R 2 = 0,9659 5mm-es y = 1212,6e -0,1049x R 2 = 0,9827 28. ábra. Kovárványos barna erdıtalaj Idı (perc) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 Szélsebesség (m/s) 0.5mm-es y = 203,14e -0,149x R 2 = 0,9561 1mm-es y = 245,72e -0,0861x R 2 = 0,9753 2mm-es y = 389,27e -0,0725x R 2 = 0,7352 5mm-es y = 932,11e -0,0803x R 2 = 0,985 29. ábra. Mészlepedékes csernozjom 36

Idı (perc) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 Szélsebesség (m/s) 0.5mm-es y = 146,24e -0,1034x R 2 = 0,9553 1mm-es y = 250,25e -0,0955x R 2 = 0,9741 2mm-es y = 556,09e -0,1196x R 2 = 0,7943 5mm-es y = 1150,5e -0,0996x R 2 = 0,9897 30. ábra. Réti talaj (Felsısima III.) Idı (perc) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 Szélsebesség (m/s) 0.5mm-es y = 135,98e -0,0966x R 2 = 0,9595 1mm-es y = 217,42e -0,0867x R 2 = 0,8858 2mm-es y = 405,97e -0,0877x R 2 = 0,9938 5mm-es y = 840,81e -0,0565x R 2 = 0,9048 31. ábra. Réti talaj (Felsısima IV.) 37

Idı (perc) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 Szélsebesség (m/s) 0.5mm-es y = 112,1e -0,1012x R 2 = 0,79 1mm-es y = 379,53e -0,1262x R 2 = 0,8583 2mm-es y = 610,75e -0,113x R 2 = 0,8531 5mm-es y = 1385e -0,1064x R 2 = 0,9522 32. ábra. Szolonyeces réti talaj 4.6. A mezıvédı erdısávok sajátosságai A Nyíregyháza térségében elhelyezkedı erdısávokat csakúgy, mint általánosságban célszerő a szerkezetük szerint csoportosítani, ha a szántóföldi védelmet vesszük alapul. A szélerózió elleni védekezésben ezen tulajdonságuk döntı fontosságú. Az erdısávok ennek függvényében több és egysorosak lehetnek. Az erdısávok egyedeit az egymástól való távolság, azaz a porozitás szerint további csoportokra bonthatjuk: zárt és áttört szerkezető. A zárt szerkezetet három tényezı okozhatja: ha a lombkoronaszint zárt (33. ábra), ha a cserjeszint zárt (34. ábra) vagy a kettı együtt van jelen (35. ábra). 38

33. ábra. Többsoros, zárt szerkezető erdısáv (saját felvétel) 34. ábra. Zárt szerkezető cserjeszint (saját felvétel) 39