PANNON EGYETEM GEORGIKON MEZİGAZDASÁGTUDOMÁNYI KAR INTERDISZCIPLINÁRIS DOKTORI ISKOLA Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Tudományág Iskolavezetı: Dr. habil. Várnagy László Az MTA doktora Témavezetı: Dr. habil. Anda Angéla Az MTA doktora PÁROLGÁS ÉS MIKROKLÍMA VIZSGÁLATOK BALATONI NÁDÁLLOMÁNYOKBAN DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI Készítette: Boldizsár Anett KESZTHELY 2007
TARTALOMJEGYZÉK 1. A KUTATÁS ELİZMÉNYEI 3 A VIZSGÁLAT CÉLKITŐZÉSE 4 2. A VIZSGÁLATOK ANYAGA ÉS MÓDSZEREI 5 3. A VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI 8 3.1. A vizsgált tenyészidıszakok idıjárásának alakulása 8 3.2. A nádállományok fontosabb növényi jellemzıi 8 3.3. Az evapotranszspirométerben nevelt mocsári növények jellemzıi 11 3.4. A transzspiráció és mikroklíma alakulása természetes nádállományokban 12 3.5. Az evapotranszspiráció évi változásai 15 4. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK 18 5. AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉBEN MEGJELENT TUDOMÁNYOS KÖZLEMÉNYEK 20 5.1. Magyar nyelvő lektorált folyóiratban megjelent cikkek 20 5.2. Idegen nyelvő lektorált folyóiratban megjelent cikkek 20 5.3. Magyar nyelvő elıadások 20 5.4. Magyar nyelvő poszterek 22 5.5. Idegen nyelvő poszterek 23 2
1. A KUTATÁS ELİZMÉNYEI A Balaton-Kis-Balaton rendszer vízháztartásának problémája az utóbbi években, hónapokban a megfigyelések középpontjába került. Sokakban megfogalmazódott a kérdés: a Kis-Balaton léte hogyan befolyásolhatja a Balaton életét és ökoszisztémáját? Tény, hogy az elmúlt idıszak néhány évében a természetes vizek, így a Balaton vízszintje is átmenetileg erısen lecsökkent, ami elıidézhette a környezı élıvilág változását is. Még a témával foglalkozó kutatókat is meglephette a 2000-es évek elején kialakult vízszintcsökkenés teljes helyreállása, mely a 2005-ös évre tehetı. A gyors változások mindenképpen figyelmet és vizsgálatokat igényelnek, melyek a késıbbiekben bekövetkezı hasonló jelenségek következményeire való felkészülést segíthetik elı. A Kis-Balaton mintegy 200 éve még a Balaton szerves része, annak sekély öble volt. A Sió-zsilip megnyitásával (1863) azonban a Balatont övezı nagy mocsarakról, így errıl a területrıl is lehúzódott a víz. Ennek következményeként a Kis-Balatonon megindult a nádasok erıteljes terjedése. A vízfelület eltőnésének káros következménye legnagyobb mértékben a Keszthelyi-öböl vízminıségének romlásában volt érezhetı, mely az itt élı vízi és mocsári növények fajösszetételének módosulását, átalakulását is eredményezte. Számos egyéb megválaszolatlan kérdés mellett a tavak vízháztartási mérlegének felírásánál továbbra is fennáll a párolgás és a párologtatás pontos közelítésének problémája. Bár a Balatonnál a nyílt vízfelszín jellemzı és a partmenti növényzetet borító víz a vízkészlet csekély részét teszi ki, bizonyosan nem elhanyagolható e területek párologtatása. A Balaton partjának jellemzı növénytársulása a nádas - mely a tó felületének mintegy 2 %-át borítja -, s fı elemei a közönséges nádon kívül a hínár- és egyéb 3
mocsári növények. Megfigyelésünk a mocsaras területek vízvesztésmeghatározására irányult. A VIZSGÁLAT CÉLKITŐZÉSE A vizsgálat fı célkitőzése a nádas párologtatásának és mikroklímájának megfigyelése volt. A közönséges nád (Phragmites australis) mellett a tóparti ökoszisztémák jellegzetes növényborítottságának ismeretében Keszthelyen végzett párologtatás megfigyeléseinket kiterjesztettük további - a Kis- Balatonon és a Balaton mellékén is megtalálható - jelentısebb állományalkotó fajra, a parti sásra (Carex riparia). Emellett összehasonlításul a rendkívül kevéssé tanulmányozott erdei kákát (Scirpus sylvaticus) vontuk be vizsgálatainkba. Mocsári növényekrıl, különösen állományra is vonatkoztatható evapotranszspirációs elemzések ezideig hazánkban nem történtek. A párologtatást a növények közvetlen környezete, mikroklímája döntıen befolyásolhatja. Ennek ismeretében mérésekkel vizsgáltuk a vízborítás tekintetében elkülönült nádállományok mikroklímáját, s a rendelkezésre álló vízkészletek különbségébıl fakadó növényi és a mikroklímában jelentkezı eltérések okait próbáltuk feltérképezni. A terepi expedíciós jellegő párologtatás vizsgálatokat liziméterben végzett napi vízvesztés megfigyeléssel egészítettük ki, mely során meghatároztuk a közönséges nád, a parti sás és az erdei káka fejlıdésének és evapotranszspirációjának tenyészidıszakon belüli dinamikáját. A vizsgált fajok növénykonstans értékének becslésével (k a ) a késıbbiekben hosszabb távon lehetıvé válhat a három mocsári növény aktuális evapotranszspirációjának számítása. A korrekt párologtatás követése feltételezi az egyes növényállományok borítottságának ismeretét is, melyet folyamatosan rögzítettünk. 4
2. A VIZSGÁLATOK ANYAGA ÉS MÓDSZEREI Párologtatásra és mikroklímára vonatkozó megfigyeléseinket a Balaton Keszthelyi-öblének Fenékpusztához közeli részén természetes nádasban végeztük 2003-2005 tenyészidıszakában, vízborítás tekintetében elkülönült nádállományokban. A mintaterület összefüggı nádtakaróból lett kijelölve úgy, hogy a szárazra kerülı rész a csapadékhiány hatásaként került ki a tó vizébıl. 2003-ban és 2004-ben az egyik nádas a tószegélyben, vízborítás alatt, a másik állomány vízborításmentes körülmények között fejlıdött. 2005 tenyészidıszakára azonban a Balaton és a tó környezetének vízszintje az elızı két évhez képest döntı mértékben megemelkedett. Ennek következményeként az addig vízborításmentesen fejlıdött egyedek mintegy 10-15 cm-es vízben hajtottak ki és fejlıdtek, ezért ebben az évben a két korábbi kezelés elemzése nem volt lehetséges. A természetes nádállományok mellett tenyészkádakban fejlıdött közönséges nád, parti sás és erdei káka párologtatását is nyomon követtük. A megfigyeléseinket Keszthelyen, a Pannon Egyetem Georgikon Mezıgazdaságtudományi Karának Agrometeorológiai Kutatóállomásán levı Thornthwaite-Mather típusú kompenzációs evapotranszspirométerek segítségével végeztük. A nád párologtatás-meghatározásához a hajtás tömegvesztéses eljárást (SUTCLIFFE 1982) alkalmaztuk expedíciós mérések során 8 és 17 óra között óránként és kezelésenként 3 ismétlésben. A párologtatás-intenzitást a lineáris regresszió módszerével határoztuk meg. A párolgás adatok összehasonlítását a grafikonokat leíró egyenletek alapján végeztük, majd a transzspiráció intenzitását 1 m 2 -es levélfelületre vonatkoztattuk. A napi párolgás összeget a görbék integrálja adta. 5
Az evapotranszspirométereknél a párolgást napi összegben fejeztük ki a vízháztartási mérleg tagjainak ismeretében, majd ezek összegzése adta a kumulatív párolgást. A kádakban mérhetı optimális evapotranszspiráció és a számított potenciális evapotranszspiráció értékek ismeretében meghatározhatjuk a növénykonstanst, amely már csak a növényállomány párologtatásának biológiai meghatározottságát kifejezı mutató. A napi értékekbıl havi átlagokat számoltunk, melyet az elemzéshez a késıbbiekben alkalmaztunk. 2003-tól folyamatosan nyomon követtük a növények növekedését és fejlıdését a természetes nádállományokban és a tenyészkádakban egyaránt. Az állománymagasságot a nádasban és a tenyészkádakban az állományok 3-5 helyén mért magasságának átlagaként kaptuk, melyet 5 méter hosszúságú, cm-es beosztású mérırúddal mértünk heti gyakorisággal. A növények tısőrőségét 8-12 ismétlésben, negyed m 2 -es területen nıtt hajtások számának meghatározásával, majd 1 m 2 földfelszínre történı átszámításával nyertük a tenyészidıszak elején hetente, késıbb kéthetente. A párologtatás-méréseknél a levágott nád-hajtások területét, valamint az evapotranszspirométerben fejlıdıtt mocsári növények zöldfelületét hetente az amerikai LI-COR gyártmányú LI-3000A típusú hordozható, automatikus planiméterrel mértük. A levélfelület függıleges eloszlásának mintavételezésekor 20-20 növény részletes adatait, a levélhosszúságot, szélességet és a maximális szélességet is feljegyeztük. A 2004-es és 2005-ös évben rögzített levélfelület értékekbıl növekedés analízist is készítettünk. Az adatok felhasználásával a relatív növekedési arány (RLGR) változását követtük nyomon. 2004-ben a párologtatás-mérések kiegészítéseképpen lehetıségünk volt a vízborítás tekintetében elkülönült nádállományok sztómaellenállását is összehasonlítani. Az expedíciós jellegő ellenállás-méréseket 8-17 óra között kétóránként végeztük, kezelésenként 3 növényen, 3-3 ismétlésben 6
valamennyi levél színi oldalán. A sztómaellenállás megállapítására a tranzit idı mérésén alapuló Delta T AP-4 típusú diffúziós porométert alkalmaztuk. 2005-ben az elızı évi mérések ismétlése mellett digitális fényképfelvételezési technika alkalmazásával egészítettük ki vizsgálatainkat. A felvételeket záródott állományban végeztük (július, augusztus), magas napállásnál. A képek háttereként egy homogén színő, sima felülető, ismert területő piros kartonlapot alkalmaztunk. Az SGDIP 0.1 számítógépes program szegmentálás funkciója segítségével sikerült meghatározni az erdei káka és a parti sás állományok borítottság értékét. A fényképezésen túlmenıen mértük az állomány feletti, illetve az állományba behatoló sugárzás mennyiségét az LP 9021 PAR szenzor segítségével. A sugárzás mintavételezési idıtartama 8-10 perc volt másodpercenkénti adatgyőjtéssel, melyet háromszor ismételtünk. A szenzort minden esetben a talaj árnyékos részeire helyeztük. A napos foltok aránya állományzáródást követıen minimálisra csökkent. A Monsi-Saeki formula segítségével a növényállományok extinkciós koefficiens értékét számoltuk ki. A koefficiens az állományok sugárzáshasznosulásának számszerősítését teszi lehetıvé. A mikroklíma elemeinek napi változását LI-COR 1000 típusú meteorológiai adatgyőjtıhöz kapcsolt globálsugárzás, és kombinált -relatív nedvességtartalom és léghımérséklet- szenzorokkal rögzítettük A meteorológiai elemeket (globálsugárzás, léghımérséklet, légnedvesség, szél) az Országos Meteorológiai Szolgálat QLC 50 típusú automata állomása szolgáltatta, mely a természetes nádastól mintegy 1500 m-re levı Agrometeorológiai Kutatóállomáson van standard körülmények között elhelyezve. 7
A vízborítás tekintetében elkülönült kezelések zöldfelületének, a mocsári növények evapotranszspiráció értékeinek összehasonlító elemzését, valamint a porométerrel végzett mérések során kapott sztómaellenállás értékek statisztikai kiértékelését az SPSS 13.0 programmal végeztük. Az összehasonlító elemzésekhez variancia-analízist (t-próba és F-próba) alkalmaztunk. 3. A VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI 3.1. A vizsgált tenyészidıszakok idıjárásának alakulása A 2003. év egy hosszabb aszályos és meleg periódus részének tekinthetı. A nyári hónapok átlaghımérséklete jóval meghaladta ezen adatok harmincéves átlagát. Ezek a hónapok a korábbi évek átlagánál nemcsak melegebbek, hanem lényegesen szárazabbak is voltak, mivel 25,5%-kal kevesebb csapadék bevétellel rendelkeztek és annak eloszlása is szeszélyesen alakult. Így elmondható, hogy 2003 kifejezetten arid évjárat volt. A 2004. év a klímaátlaghoz viszonyítva hővösebb és szárazabb volt, összességében nézve azonban szemi-humid idıjárásúnak tekinthetı a tavaszi és nyár eleji sokéves átlagot meghaladó csapadékbevétele miatt. A 2005. évben a hımérséklet elmaradt az átlagostól és a lehullott csapadék mennyisége magasan meghaladta a klímaátlag értékét, az évjárat kifejezetten humid volt. 3.2. A nádállományok fontosabb növényi jellemzıi A vizsgálat mindhárom évében megfigyelhetı, hogy a vízborítás alatt fejlıdött állomány ritkább szerkezető, mint a borítóvíz nélkül fejlıdı (1. táblázat). Bizonyítást nyert a korábbi megállapítás, miszerint a nád természetes fejlıdési ritmusa összefüggésben van a vízszint ingadozásával, s ennek elmaradása stresszhelyzetet idéz elı. A folyamatosan magas vízállás lehetetlenné teszi a hullámzás keltette átöblítés folyamatát, így anaerob viszonyok alakulnak ki a borítóvíz alatt, melynek következtében a nád 8
kihajtása korlátozott, s a parti zóna nádasa ritkul. A 2000-2003 között regisztrált rendkívül alacsony vízállás kifejezetten jó hatást fejtett ki a Balatont övezı természetes vegetációra, ezen idıszakban növekedett a nádasok területe. Az arid évben (2003) a zöldfelület eltérések iránya növénymagasságtól függıen alakult. Vegetatív fenofázisban a magasság alsó és felsı harmadában a vízben gyökerezı növények leveleinek területe, a többiben a vízborításmentes egyedek zöldfelülete volt nagyobb, de szignifikáns különbség nem alakult ki a növények zöldfelület értékében (1. ábra). a.) 2003 július közepe 16 Levélemelet 13 10 7 4 1-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 Levélfelület eltérés [cm 2 ] b.) 2003 augusztus 16 Levélemelet 13 10 7 4 1-25 -15-5 5 15 25 Levélfelület eltérés [cm 2 ] 1. ábra Vízzel borított és vízborításmentes területen fejlıdı nád levélfelületkülönbségének szintenkénti megoszlása a.) vegetatív és b.) generatív fejlıdési fázisban 2003-ban 9
A generatív fejlıdési fázisra a LAI-érték csak a borítóvíz nélküli nádnál emelkedett jelentısebben (1. táblázat). Az alsó levélemeletek kivételével az összes levélszinten a vízborításmentes növényegyedek képeztek hosszabb és szélesebb leveleket (ANDA és BOLDIZSÁR 2005). 2004 ben a hajtások zöldfelületénél a virágzás idejére szignifikáns különbség alakult ki, az összes levélszinten a száraz kezelés levélfelülete bizonyult nagyobbnak (KERESZTES és BOLDIZSÁR 2005). 2005-ben a jelentıs vízszint-emelkedésnek köszönhetıen az addig szárazabb területen fejlıdı egyedek is vízborítás alatt hajtottak ki és fejlıdtek. Ebben az évben a két állomány tısőrőség-értékei hasonlóak voltak, s ennek megfelelıen a kezelések LAI értéke is közelített egymáshoz. Egyik fejlıdési fázisban sem volt lényeges különbség a mért paramétereknél (BOLDIZSÁR et al. 2006). A megfigyeléseink alapján elmondható, hogy a változó vízállás mellett a nád fejlıdésének a meleg-napfényes nyarú évek a kedvezıbbek. 1.táblázat A nádasok morfológiai jellemzıi 2003-2005. között Átlagos hajtásszám (db/m 2 ) 1 hajtásra jutó zöldfelület (cm 2 ) Levélemeletek száma (db) LAI (m 2 /m 2 ) vízzel borított állomány vízborításmentes állomány vízzel borított állomány vízborításmentes állomány vízzel borított állomány vízborításmentes állomány vízzel borított állomány vízborításmentes állomány 2003 2004 2005 vegetatív generatív vegetatív generatív vegetatív generatív 38 38 36 36 40 40 55 55 54 54 45 45 1146,6 1132,7 1054,5 1049,4 783 926,1 935 1292 1200 1328 784 936,2 16 18 10-11 16-17 13-14 15 12 18 12-13 15-16 13-14 13 4,3 4,3 3,79 3,78 3,1 3,7 5,1 7,1 6,48 7,17 3,5 4,2 10
3.3. Az evapotranszspirométerben nevelt mocsári növények jellemzıi A mocsári növények közül 2004-ben elsıként a sások hajtottak ki, majd a káka és végül a nád-hajtások jelentek meg. Ebben az évben a sás LAI értéke volt a legmagasabb, köszönhetıen a magas tısőrőség-értéknek. 2005- ben a sok csapadék miatt mindhárom növény fejlıdése késıbb, s vontatottabban indult. A csapadékos idıjárás a káka növényekre kedvezı hatással volt, ebben az évben ez az állomány rendelkezett a legnagyobb levélfelület index értékkel. Megfigyeléseink szerint a vizsgált mocsári növények közül a közönséges nád viseli legnehezebben a tenyészkád nyújtotta körülményeket, ezen növények az összes mért paraméter tekintetében elmaradtak a természetes nádállomány értékeitıl (BOLDIZSÁR és VARGA 2006). A 2005-ös évben az erdei káka és a parti sás növényborítottságát határoztuk meg szegmentálási technika segítségével. A nád zöldfelület alakulása alapján nem képezett záródott állományt, ezért a borítottság meghatározásának értelme nem volt. A növényborítottságban mutatkozó különbségek fıként morfológiai eltérésekre vezethetık vissza. Az eljárás a növények levélhosszúságában és szélességében, valamint a levélállás szögénél jelentkezı különbségek számszerősítésére alkalmas. A mérési eredményeink alapján az evapotranszspirációs kádban fejlıdı káka állomány 72±5,5 %, míg a sásállomány 56,9±7,7% borítottság értékkel rendelkezik. Az eredményekbıl és az alacsonyabb szórásértékekbıl következik, hogy a káka jobban és egyenletesebben tölti ki a rendelkezésre álló életteret, s homogénebb alatta a terület lefedettsége. A LAI-értékekbıl, melyek átlaga 2-6 közé esik növénytıl és fejlettségi állapottól függıen helytelenül arra következtethetnénk, hogy az állomány a földfelszínt több mint 200%-ban fedi. A borítottság-adatokból azonban kiderül, hogy ez közel 11
sem így van, s a százalékos érték még a magas tıszámmal rendelkezı növények esetén sem éri el a 80%-ot. A borítottság-értékek igazolására elvégeztünk egy következı méréssorozatot is, mellyel meghatároztuk, hogy az adott teljesen kifejlett növényállomány a napsugárzás hányad részét engedi át. Ennek során mértük az állomány feletti és a talajszinten levı sugárzásintenzitást, majd a Beertörvény alapján a Monsi-Saeki által átírt formula segítségével kiszámítottuk az állományok extinkciós koefficiens értékeit. Ez alapján a káka növényre 0,67, míg a sásra 0,43 as értéket kaptunk. A nemzetközi, s különösen a hazai szakirodalomban a két elemzett növényre vonatkozó extinkciós koefficiens értékeket nem találtunk, ezért összehasonlításra módunk nem volt. 3.4. A transzspiráció és mikroklíma alakulása természetes nádállományokban A növényállományok növekedése és fejlıdése szoros kapcsolatban van az ıket közvetlenül körülvevı légkörrel az anyag- és energiakicserélıdés folyamatain keresztül. Az élılény és környezete közti kapcsolat kölcsönhatás, melynek eredménye a növényállományok sajátos mikroklímája. Vizsgált paramétereink a relatív légnedvesség és a léghımérséklet voltak. Megállapítottuk, hogy kisugárzási túlsúly idején megfigyelési idıponttól függetlenül a vízben álló növények léghımérséklete a magasabb. Magas napállásnál, júliusban 15-16 óráig, augusztusban egy kicsit tovább, 19 óráig a vízborításmentes nádállomány belsejében mértünk magasabb hımérséklet-értékeket (ANDA és BOLDIZSÁR 2005). Ennek oka a víz és a talaj eltérı sugárzási tulajdonságaiban keresendı. A víz jól tárolja a hıt, így nappal hőtı-, éjjel főtıközegként mőködik, ezzel csökkentve a vizes élıhelyő nádállomány hıingás értékeit. A légnedvesség idıjárástól, fejlıdési fázistól és mérési idıponttól függetlenül mindig a vízben álló növényeknél volt magasabb, melynek oka 12
csak részben lehetett az állomány transzspirációja. Az eltéréshez minden bizonnyal a tó állandó evaporációja is hozzájárult. A párologtatás a reggeli órákban viszonylag alacsonyabb szintrıl indul, majd a napmagasság növekedésével fokozódik. Maximumát nádban 12-15 óra között éri el. Minden mérési napon megfigyelhettük, hogy a reggeli órákban (8-10 óra között) a vízborításmentes nádállomány transzspirációintenzitása meghaladta a vízborított állomány értékeit. A napi párologtatás változását leíró grafikon alakja is vízellátásfüggı. A vizes élıhelyő egyedek párologtatás-görbéje egycsúcsú szabályos ívet ír le, ahol a transzspiráció 12-15 óra között tetızik. A vízborításmentes nádállomány transzspiráció-intenzitása erısen változó, mely függvénynek 2 maximumhelye van (ANDA és BOLDIZSÁR 2006). A szárazabb területen élı egyedek magas napállásnál a levegı alacsony légnedvesség tartalma és a déli forróság miatt bezárják sztómáikat, így csökkentve vízveszteségüket, melynek segítségével a már felvett vízkészleteiket a turgor fenntartására tartalékolják. Ez a jelenség nem figyelhetı meg a vízben gyökerezı nádállománynál, hiszen számukra korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre a párologtatáshoz szükséges vízmennyiség. A 2004. év hővösebb volt, s a nyarat erıteljes széljárás jellemezte. A mérsékelt szél mikroklímát módosító hatása fıleg a kevésbé záródott, vízzel borított nádállományban jelentkezett. Meglepı eredményként adódott a vízborított nádállomány napközben mért magasabb léghımérséklet-értéke, mely minden mérési napon megfigyelhetı volt. Ezek az értékek alátámasztják, hogy az állomány-szerkezet is jelentısen befolyásolja az állományon belüli léghımérséklet alakulását. A korlátozott vízellátású növények viszonylag kiegyenlítettebb és alacsonyabb hımérséklete egyértelmően az állomány zártságának köszönhetı (BOLDIZSÁR és KÖRMÖNDI 2005) 13
Ebben az évben lehetıségünk volt az eltérı vízkezelések sztómaellenállását is nyomon követni. Mérési eredményeink segítségével összefüggéseket kerestünk a nádállomány sztómaellenállása és a különbözı vízellátottság között. A környezeti tényezık közül a vízellátottság mellett a megvilágítás jelentısége kiemelt a sztómaellenállás nagyságának, s a transzspiráció intenzitásának alakításában. Derült idıben alacsony napállásnál magas sztómaellenállás-értékek, míg magas napállásnál alacsonyabb ellenállás-értékek mérhetık. A nap minden szakában a száraz kezelésnél mértünk magasabb ellenállás-értékeket. A déli maximális besugárzás idején a sztómák mindkét állománynál záródtak. Ezt a jelenséget, mely során magas napállásnál a nád sztómái átmenetileg bezárnak a transzspiráció-intenzitás méréseink is igazolták a borítóvíz nélküli nád esetében (BOLDIZSÁR és KÖRMÖNDI 2005). A szél hatással van a sztómamőködére, s ezt megfigyeléseink is igazolják. Szeles napokon a vízben gyökerezı egyedeken mért ellenállás érték szokatlan módon már a reggeli órákban magasabb volt, mint a szárazon álló nádé és az értékek különbsége a nap elırehaladtával csak fokozódott. Ez egy meglepı eredmény, hiszen a víz ennél az állománynál nem lehetett korlátozó tényezıje a sztóma nyitottságának. Ennek oka minden valószínőség szerint a szél sztóma aktivitást módosító hatása volt. Erıs szél hatására a sztómák bezárnak, még akkor is, ha elegendı víz áll rendelkezésre a transzspirációhoz. Az állományok fejlettsége és kitettsége nem volt azonos, így a szél erıssége is különbözött a két állományban. A vízben álló nád jóval nyitottabb architektúrával, állományszerkezettel rendelkezett. A nappali órákban a tó felıl fújó szél a tóban gyökerezı állományt jobban átjárhatta, mint a vízborításmentes terület magasabb zöldfelülettel rendelkezı növényeit, így a szél sztómazáró befolyása itt jobban érvényesült (BOLDIZSÁR és KÖRMÖNDI 2005). 14
A 2005-ös év humid évjárat volt, mely az állományok közötti különbségeket kiegyenlítette. Nem tapasztaltunk számottevı eltérést sem a léghımérséklet, sem a légnedvesség-tartalom értékeinél. A párologtatásnál sem volt megfigyelhetı jelentıs különbség az állományoknál, ebben az évben mindkét nádállomány párologtatásában egy maximum-értéket tudtunk regisztrálni (BOLDIZSÁR et al. 2006). 3.5. Az evapotranszspiráció évi változásai A tenyészidıszak kezdeti szakaszában a megfigyelt három mocsári növény közel azonos és egyenletesen növekvı transzspirációt mutat. A minimum értékek mindhárom növény esetében a hővösebb és csapadékosabb napoknak voltak köszönhetıek a vizsgálat mindkét évben (BOLDIZSÁR és VARGA 2006). A vízfogyasztás-csökkenés mértéke azonban nem azonos: a három növény közül az erdei káka bizonyult a legváltozékonyabb párologtatású növénynek, míg a nád párologtatása kiegyenlített volt mindkét tenyészidıszak során. a.) mm/talaj m 2 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 4. 1. 4. 8. 4. 15. 2004 tenyészidıszak 4. 22. 4. 29. 5. 6. 5. 13. 5. 20. 5. 27. 6. 3. 6. 10. 6. 17. 6. 24. 7. 1. 7. 8. 7. 15. 7. 22. 7. 29. 8. 5. 8. 12. 8. 19. 8. 26. Scirpus s. Carex r. Phragmites a. hónap.nap 15
mm/talaj m 2 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 4. 1. 4. 8. 4. 15. 4. 22. 4. 29. 5. 6. 5. 13. 5. 20. b.) 2005 tenyészidıszak 5. 27. 6. 3. 6. 10. 6. 17. 6. 24. 7. 1. 7. 8. 7. 15. 7. 22. 7. 29. 8. 5. 8. 12. 8. 19. 8. 26. Scirpus s. Carex r. Phragmites a. hónap.nap 2. ábra Az evapotranszspiráció alakulása 2004-2005 tenyészidıszakában A kumulatív evapotranszspiráció görbéket összehasonlítva megállapítható, hogy az erdei káka az eltérı idıjárás ellenére mindkét évben hasonló mennyiségő vizet párologtatott el. A parti sás tekintetében a két év vízvesztése jobban elkülönül egymástól, de az eredmény itt sem szignifikáns. A legszembetőnıbb évjárathatás azonban a közönséges nádnál mutatkozott, s a két érték közötti eltérés meghaladta a 40 %-ot, s a különbség szignifikánsnak bizonyult 5%-os szinten (BOLDIZSÁR és VARGA 2006). Dekádonként végzett statisztikai vizsgálattal a káka esetében 3, a sás esetében 6 alkalommal volt kimutatható szignifikáns különbség. Az evapotranszspirométerrel történı mérések alapvetı célja a vízháztartási komponensek folyamatos követése, s a párolgás maradék tagként való kifejezése. A mérhetı optimális evapotranszspiráció és a számítható potenciális evapotranszspiráció hányadosa a növénykonstans, mely nevével ellentétben nem egy állandó érték. 16
2. táblázat A vizsgált fajok növénykonstans értékei (2004-2005) K. NÁD P. SÁS E. KÁKA Hónap év 2004 2005 2004 2005 2004 2005 Május 1,45 0,72 1,44 1,02 1,41 1,23 Június 1,26 0,77 1,17 1,05 1,24 1,28 Július 1,09 0,83 1,07 0,94 1,17 1,07 Augusztus 1,08 0,76 0,89 0,82 0,88 0,96 Tenyészidıszak átlaga 1,22 0,77 1,14 0,96 1,16 1,14 2004-ben a növénykonstansok tenyészidıszakra vonatkozó átlagértéke minden általunk vizsgált mocsári növény esetében magasabb volt, mint 1, a legmagasabb értékkel a nád rendelkezett (1,22). 2005 humid tenyészidıszakában a növények párologtatása elmaradt a 2004-ben mért értékektıl, mely egyértelmően a hővösebb, csapadékosabb idıjárás következménye volt. A náddal betelepített evapotranszspirométer vízvesztése esett vissza a legnagyobb mértékben (2.táblázat). A nád növénykonstansa ebben az évben egyik hónapban sem érte el az 1-et, tenyészidıszakbeli átlaga 0,77 volt (BOLDIZSÁR és VARGA 2006). A három növény közül az erdei káka párologtatása csökkent a legkisebb mértékben az elızı évre számolt értékekhez viszonyítva. 17
4. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK 1. Az általunk vizsgált nádállományok közül a vízborításmentes nádállomány sem szenvedett vízhiányt, még a kifejezetten arid 2003-as évben sem. Meglepı, hogy a borítóvíz nélkül fejlıdött növények sőrősége és levélfelület indexe minden évjárattípusban magasabb volt, mint a vízben álló növényeké. 2. A nádállományok mikroklímájának vizsgálatánál minden idıpontban megfigyelhetı volt, hogy kisugárzási túlsúly idején az iszapban gyökerezı növények állományának hımérséklete a magasabb. A víz jó hıtárolóképessége révén fıképpen éjszaka főtıközegként mőködik, ennek hatására a nádas levegıje is melegebb. Bizonyítást nyert, hogy a mikroklíma kialakításában az idıjárás mellett az állományszerkezet a meghatározó. Az alacsonyabb tısőrőség hatására egyes idıpontokban a vízborított nádállományban mértünk magasabb hımérséklet és alacsonyabb légnedvesség értékeket, melynek kialakulásában az erıs szél mellett minden bizonnyal a víz felıl érkezı reflektált sugárzás is közrejátszhatott. 3. Az eltérı vízellátású nádállományok napi párologtatás dinamikájában - a humid évjárat kivételével - alapvetı különbséget detektáltunk. A vízben gyökerezı egyedek transzspirációja egycsúcsú görbével jellemezhetı, melynek maximuma 12-15 óra között van, míg a vízborításmentesen fejlıdı nádállomány párologtatás-intenzitásában a függvény két maximumhellyel rendelkezik (11-12 illetve 15-16 óra között). 4. Megállapítást nyert, hogy a vizsgált mocsári növények közül a közönséges nád viselte legnehezebben a liziméter nyújtotta körülményeket, ezen növények az összes mért paraméter tekintetében elmaradtak a természetes nádállomány értékeitıl. Ennek oka minden bizonnyal a kádak oldalfala által 18
gátolt rizóma oldalirányú terjedése, s ezzel együtt a növény megszokott növekedésének akadályozása lehetett. A vizsgált növények közül egy tenyészidıszakon belül a legkiegyenlítettebb párologtatást a közönséges nád mutatta, bár a kumulált evapotranszspiráció értékeket összehasonlítva e növénynél szignifikáns különbséget tapasztaltunk az eltérı tulajdonságú évjáratok között. 5. A Kis-Balaton, Balaton közelében tenyészı mocsári növények növénykonstansát is meghatározva megállapítottuk, hogy szárazabb évben a nád párologtatása a legintenzívebb, míg a nedves csapadékos idıjárásnál az erdei káka vízfogyasztása volt a legnagyobb. Vizsgálataink alapján a szemihumid idıjárásnál a közönséges nád tenyészidıszakbeli növénykonstans átlagértéke 1,22-nek adódott, mely humid évben 0,77-re csökkent. Az erdei káka vízfelhasználása az idıjárástól kevéssé függött, mindkét évben közel hasonló növénykonstans értéket kaptunk (1,16 és 1,14). 19
5. AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉBEN MEGJELENT TUDOMÁNYOS KÖZLEMÉNYEK 5.1. Magyar nyelvő lektorált folyóiratban megjelent cikkek Anda, A. Boldizsár, A. 2005: A Balatoni nád mikroklímájának a termıhely vízellátás változásából fakadó eltérései Hidrológiai Közlöny 85(1) 2005. pp.31-36. Boldizsár, A. Varga, B. 2006: Mocsári növények párolgási jellemzıi Hidrológiai Közlöny 86(4) 2006. pp.12-15. 5.2. Idegen nyelvő lektorált folyóiratban megjelent cikkek Anda, A. Boldizsár, A. 2005: Transpiration and plant surface temperatures of reedbeds with different watering levels Georgikon for Agriculture 8(1) 2005. pp.39-53. Boldizsár, A. Varga, B. 2006: Evapotranspiration and development of Helophytes Georgikon for Agriculture 16(1) 2006. pp.91-102. Anda, A. Boldizsár, A. 2006: Microclimate and transpiration of reedbeds on lakeshores with changing water levels Acta Agronomica Hungarica 54(1) 2006. pp.39-47. 5.3. Magyar nyelvő elıadások Boldizsár, A. Kocsis, T. 2004: A klímaváltozás hatása balatoni nádállományok párolgására és mikroklímájára XLVI. GEORGIKON NAPOK Keszthely, 2004. IX. 16-17. (Éghajlatváltozás és vízháztartás szekció) CD ROM Kiadvány ISBN 963 9096 962 Körmöndi, M. Boldizsár, A. 2004: Sztómaellenállás vizsgálat eltérı vízellátottságú balatoni nádállományokban INTÉZMÉNYI TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA Keszthely, 2004. XI.24. 20
Kocsis, T. Boldizsár, A. 2005: Holnapután?...-Jégkorszak?... IFJÚSÁGI TUDOMÁNYOS FÓRUM, Keszthely 2005. CD ROM Kiadvány 310. Boldizsár, A. Körmöndi, M. 2005: A balatoni nád mikroklíma eltérései különbözı vízellátottságú állományokban IV. TERMÉSZET, MŐSZAKI- ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYOK ALKALMAZÁSA NEMZETKÖZI KONFERENCIA, Szombathely, 2005. Alkalmazott meteorológia szekció p.10 (abstract) Boldizsár, A. Körmöndi, M. 2005: Balatoni nádállományok sztómaellenállás vizsgálata XLVII. GEORGIKON NAPOK Keszthely, 2005. CD ROM Kiadvány ISBN 9639639036 Keresztes, R. K. Boldizsár, A. 2005: Eltérı vízellátottságú balatoni nád habitusának és fotoszintetizáló felületének összehasonlítása átlagosnak tekinthetı és aszályos idıjárási körülmények közt XLVII. GEORGIKON NAPOK Keszthely, 2005. CD ROM Kiadvány ISBN 9639639036 Boldizsár, A. Kocsis, T. 2006: A klímaváltozás hatása a kukoricaállományok vízháztartására szimulációs vizsgálatok alapján IFJÚSÁGI TUDOMÁNYOS FÓRUM, Keszthely 2006. CD ROM Kiadvány Boldizsár, A. Varga, B. 2006: Mocsári növények vízfelhasználása XLVIII. GEORGIKON NAPOK Keszthely, 2006. CD ROM Kiadvány ISBN 963 96 39 125 Varga, B. Boldizsár, A. Kocsis, T. 2006: A Balaton vízháztartása és a klímaváltozás, XLVIII. GEORGIKON NAPOK Keszthely, 2006. CD ROM Kiadvány ISBN 963 96 39125 Varga, B. Boldizsár, A. Kocsis, T. 2006: A Balaton vízmérlegének alakulása az elmúlt évtizedek mérései alapján V. TERMÉSZET, MŐSZAKI- ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYOK ALKALMAZÁSA NEMZETKÖZI KONFERENCIA, Szombathely, 2006. CD ROM Kadvány ISBN 9639290-69-6 Varga, B. Boldizsár, A. Kocsis, T. 2006: A Balaton vízgazdálkodásának múltja és prognosztizált jövıje. Környezeti ártalmak és a légzırendszer XVI. Országos Konferencia, Hévíz, 2006.október, Proceedings kiadvány: pp. 213-224. 21
5.4. Magyar nyelvő poszterek Boldizsár, A. Anda, A. 2004: Nádasok párolgásának bemutatása a Balaton környékén különbözı vízellátású területeken (poszter) Aktuális flóra- és vegetációkutatás a Kárpát-medencében VI. (Termıhelynövény kapcsolatok szekció) Keszthely, 2004. február Boldizsár, A. Körmöndi, M. 2005: Eltérı vízellátottságú balatoni nádállományok sztómaellenállás vizsgálata IV. TERMÉSZET, MŐSZAKI- ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYOK ALKALMAZÁSA NEMZETKÖZI KONFERENCIA Szombathely, 2005. Poszter szekció p.24. (abstract) Keresztes, R. K. Boldizsár, A. 2005: Az eltérı vízellátottságú balatoni nád habitusának, fotoszintetizáló felületének és színanyag-tartalmának összehasonlítása IV. TERMÉSZET, MŐSZAKI- ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYOK ALKALMAZÁSA NEMZETKÖZI KONFERENCIA, Szombathely, 2005. Poszter szekció p.28. (abstract) Varga, B. Boldizsár, A. - Kocsis T. 2006: A Balaton vízháztartási elemeinek alakulása 1921-tıl napjainkig (poszter) Globális klímaváltozás: hazai hatások és válaszok. KvVM - MTA, VAHAVA " projekt CD ROM Kiadvány Boldizsár, A. Varga, B. Kocsis, T. Bem, J. 2006: Mocsári növényállományok párolgási jellemzıi (poszter) Egyetemi Meteorológiai Füzetek (Meteorological Notes) No. 20. pp.125-128. Eötvös Loránd Tudományegyetem Meteorológiai Tanszék, Budapest Varga, B. Boldizsár, A. Kocsis, T. Bem, J. 2006: A Balaton párolgás vizsgálatának történeti fejlıdése (poszter) Egyetemi Meteorológiai Füzetek (Meteorological Notes) No. 20. pp.193-196. Eötvös Loránd Tudományegyetem Meteorológiai Tanszék, Budapest Boldizsár, A. Varga, B. 2006: A közönséges nád vízfelhasználásának meghatározása evapotranszspirométerben (poszter) Napjaink Környezeti Problémái -globálistól lokálisig. Sérülékenység és alkalmazkodás Nemzetközi Konferencia Keszthely 2006. CD ROM Kiadvány ISBN-10: 963-9639-14-1 22
Szeglet, P. Boldizsár, A. Szabó, I. 2006: Környezeti hatások és nádpusztulás a Balatonon (poszter) Napjaink Környezeti Problémái -globálistól lokálisig. Sérülékenység és alkalmazkodás Nemzetközi Konferencia Keszthely 2006. CD ROM Kiadvány ISBN-10: 963-9639-14-1 5.5. Idegen nyelvő poszterek Boldizsár, A. Varga, B. Kocsis, T. 2006: Microclimate and transpiration of reedbeds at changing water level on lake Balaton 6. EMS-ECAC Ljubljana, 2006. CD ROM Kiadvány ISSN 1812-7053 Varga, B. Boldizsár, A. 2006: Water balance components of Lake Balaton from 1921 until today. 6. EMS-ECAC Ljubljana 2006. CD ROM Kiadvány ISSN 1812-7053 Varga, B. Boldizsár, A. Kocsis, T. 2006: Water management s analysis of Lake Balaton (poszter) Napjaink Környezeti Problémái -globálistól lokálisig. Sérülékenység és alkalmazkodás Nemzetközi Konferencia Keszthely 2006. CD ROM Kiadvány ISBN-10: 963-9639-14-1 23