Új módszerek a nád minősítésében x FISCHL GÉZA 1 - BERKE JÓZSEF 2 PATE Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar, Keszthely Növényvédelmi Intézet, Növénykórtani Tanszék 1 Szaktanácsadási, Továbbképzési és Informatikai Központ 2 Kivonat: A nádasok és a nád minősítése több szempont alapján történhet. A szerzők dolgozatukban két olyan nád mínősítési eljárásra tesznek javaslatot eddigi vizsgálataik alapján, amelyek felhasználhatók egyrészt a nádasok, másrészt a nád ipari felhasználásának minősítésére is. Az új mérőműszer kifejlesztésével objektív módon lehet megállapítani a nád internódiumok törési súlyát, azaz a nád szilárdságát. A másik módszer a számítástechnikában jól ismert digitális képanalízis módszerének felhasználásán alapszik. Kulcsszavak: nád minősítés, módszer, internódium törési súly, digitális képfeldolgozás Bevezetés A nád a vízi- és mocsári ökoszisztémák meghatározó faja. A nádasokban lejátszódó különböző folyamatok nyomonkövetése, a nádasok minősítése több szempont szerint történik. A Kovács (1993) által javasolt "nádas osztályozási" módszer figyelembe veszi az állomány struktúráját, vitalitását, területi nagyságát, a kezelés (aratottság) módját, az avas nád jelenlétét, utal a nád ipari hasznosíthatóságára, de a környezetvédelmi szempontokra is kitér. Fentiek alapján a nád I-V. osztályba sorolható. Az érvényben lévő magyar szabványok elsősorban a nád ipari minősítésének szempontjait határozzák meg (MSZ 10201-78, MSZ 11922-78). Ezek részben vizuális, részben objektív minősítési elemeket tartalmaznak. Pl. a nád szilárdságát a nád "suhintásával" állapítják meg. Külföldi irodalmi adatok szerint, elsősorban kutatási céllal műszeres mérésekkel ellenőrzik a nád rugalmasságát, szilárdságát, a nádszálak törési mutatóit (Raghi-Atri und Bornkamm 1980, Ostendorp 1995, Coops 1996). Utóbbi értékek megállapítására közel hasonló mérőműszereket fejlesztettek ki, de a vizsgálatok célja szerint maga a mérés, más-más alapelven nyugszik. Külföldi irodalmi adatok szerint, elsősorban kutatási céllal műszeres mérésekkel ellenőrzik a nád rugalmasságát, szilárdságát, a nádszálak x A kutatásokat az FM, a KKA és az OVIBER támogatta
- 2 - törési mutatóit (Raghi-Atri und Bornkamm 1980, Ostendorp 1995, Coops 1996). Utóbbi értékek megállapítására közel hasonló mérőműszereket fejlesztettek ki, de a vizsgálatok célja szerint maga a mérés, más-más alapelven nyugszik. Anyag és módszer A vizsgálatsorozatba a Balaton É-i partján, különböző helyekről gyűjtött nádmintákat vontunk be. A mintákat a gyűjtés helyein a már említett I-V.-ös osztályokba soroltuk. Gyűjtési helyenként 10-10 db átlagosnak ítélt nádszálat laboratóriumban vizsgáltunk. Megmértük a nádszálak teljes magasságát, az internódiumok hosszát és átmérőjét, megszámoltuk az internódiumokat. Ezt követően egy, az Envirotech Kft közreműködésével általunk kifejlesztett műszerrel megmértük mindenegyes internódium törési súlyát, amit kg-ban fejeztünk ki. A mérés lényege, hogy a nádszálat mindig az adott internódiumot határoló két nódusznál alátámasztottuk és mindig az internódium közepén történt a nyomás kifejtése a törési súly megállapítása érdekében. A műszer digitális kijelzője regisztrálta a törési súly értékeit. A másik módszernél a begyűjtött nádmintákból, minden vizsgálati helyről, a 10 db nádszál alulról számított 5. internódiumát kivágtuk. Az így előkészített mintákról, a referencia értékek felvételét követően számítógépes digitális felvételek készültek. A vizsgálat elvi menetét korábbi publikációink részletesen tárgyalják (Berke et al. 1993, Berke et al. 1994). A vizsgálatok általános sémáját az 1. ábra szemlélteti. A kapott alapadatokból biometriai módszerekkel számításokat végeztünk. Analóg kép /mikroszkóp/ Kétdimenziós leképezés /CCD kamera/ Digitalizálás /Frame Grabber/ Feldolgozás /Személyi számítógép/ 1. ábra
- 3 - Eredmények 2. ábra 3. ábra
- 4-4. ábra 5. ábra
- 5 - A különböző helyekről gyűjtött nád magasságát, az internódiumok számát, hosszúságát, átmérőjét az 2-5. ábrákban foglaltuk össze. Az adatok alapján egyértelműen látszik, hogy a különböző élőhelyekről gyűjtött nád ezen paraméterei jelentősen eltérnek egymástól. Az 6. ábrán szemléltetjük az internódiumok törési súlyának összevont értékeit a mintavételi helyek alapján. Ezeket az adatokat összevetve a már mért korábbi mutatókkal egyértelművé válik, hogy a törési súly jól korrelál a nád magasságával, az internódiumok hosszával, s különösen az internódiumok átmérőjével. Az összefüggés vizsgálatok alapján a korrelációs koefficiens (r 2 ) értéke szoros összefüggést mutat a törési súly és az internódium átmérő között. 6. ábra A módszertani részben említett digitális képanalízis céljára az egyes mintavételi helyekről begyűjtött nádszálak internódiumait (helyenként 10-10 db internódium) CCD kamerával rögzítettük, a képeket digitalizáltuk és a referenciaértékek ismeretében kiszámítottuk a nádszálak által kitakart felületeket (cm 2 ). A 7. ábrán a feldolgozások
- 6 - során kapott digitális felvételek és a képekről készült hisztogrammok láthatók. 7. ábra 8. ábra
- 7 - A 8. ábrán közöljük a kapott adatokat. A 8. ábra adatait összevetve az 2-5. ábra adataival jól érzékelhető egybeesés figyelhető meg pl. a különböző helyekről gyűjtött minták között és az örvényesi mintáknál az egészséges, a degradált és a nádgubacslégy által károsított minták értékeiben (9-11. ábrák). A törési súlyok nádszálon belüli változását jól mutatják a lefutási görbék. Összefoglalás 9. ábra A nádasok és a nád minősítése több szempont alapján történik. A módszertani fejlesztéssel kialakított mérőműszer segítségével mért internódium törési súly értékek alapján lehetőség nyílik a nád egy újabb szempont alapján történő minősítésére, amely a nád ipari felhasználhatóságát is meghatározza. A digitális képanalízis, mint számítástechnikai eljárás szintén további információkat ad a nád minőségi mutatóiról.
- 8-10. ábra 11. ábra
- 9 - Felhasznált irodalom Berke, J. - Győrffy, K. - Fischl, G. - Kárpáti, L. - Bakonyi, J. (1993): The application of digital image processing in the evaluation of agricultural experiments, 5th International Conference CAIP'93 Budapest. Springer-Verlag, Lecture Notes in Computer Science, 719:780-787. Berke, J. - Kárpáti, L. - Győrffy, K. - Fischl, G. (1994): Applied Digital Image Processing Methods in the Evaluation of Agricultural Experiments. A2- Science and Technology in the Alpine-Adriatic Region, 5:8-10. Coops,H.(1996): Helophyte zonation: impact of water depth and wawe exposure. Proefschrift. 100-110. Kovács,M.(1993): A nádasok osztályozása (kézirat). MSZ 10201-78. A nád. 1-4. MSZ 11922-78. Nád mintavétele és vizsgálata. 1-3. Ostendorp,W.(1995): Estimation of mechanical resistance of lakeside Phragmites stands. Aquatic Botany, 51: 87-101. Raghi-Atri,F. - Bornkamm,R.(1980): Über Halmfestigkeit von Schilf (Phragmites australis /Cav./Trin. ex Steudel) bei unterschiedlicher Nahrstoffversorgung. Arch. Hydribiol., 90: 1, 90-105. Abstract: New methods to qualification of reed G. Fischl - J. Berke The authors proposed two methods for qualification of reed. One of them founded on measure mechanical resistance of internode with special apparatus develop by authors and Envirotech Ltd. Another method based on adaptation of digital image processing. The new methods suitable for qualification of reed and reed stands. Keywords: qualification of reed, new methods, mechanical resistance, digital image processing, FISCHL GÉZA dr.habil, a mezőgazdaságtudomány kandidátusa, egyetemi docens BERKE JÓZSEF számítástechnikai munkatárs