Az erdők vízfelhasználása és vízpótlási lehetőségei

Az Alföldi Erdőkért Egyesület 2019. évi, őszi Kutatói Napján “Az erdők vízfelhasználása és vízpótlási lehetőségei” címmel tartottak előadást a Soproni Egyetem Erdőmérnöki Kar Geomatikai, Erdőfeltárási és Vízgazdálkodási Intézetének munkatársai. Ennek anyagát most az Erdő-Mező Online is közzé teszi.

h i r d e t é s

AZ ERDŐK VÍZFELHASZNÁLÁSA ÉS VÍZPÓTLÁSI LEHETŐSÉGEI

Gribovszki Zoltán1, Csáki Péter1, Kalicz Péter1, Zagyvainé Kiss Katalin Anita1 Soproni Egyetem, Erdőmérnöki Kar, Geomatikai, Erdőfeltárási és Vízgazdálkodási Intézet KIVONAT Az erdők hidrológiai jellemzőinek ismerete a változó klimatikus viszonyok között egyre fontosabbá válik. A felszín alatti utánpótlódás számításánál és a csapadék-lefolyás modellezésénél éppúgy lényeges a kérdés, mint a klímaváltozás erdei vízforgalomra gyakorolt hatásainak értékelésénél. Különösen érdekes a tématerület, mivel az erdő rendelkezik az egyik legkomplexebb vízkörforgalommal a szárazföldi ökoszisztémák közül és a vízkészletekre mind mennyiségi, mind minőségi szempontból jelentős hatása van. A társulások vízigénye szempontjából megközelítve a kérdést, hazánkban az erdők sok esetben a szárazsági erdőhatáron helyezkednek el. Elterjedésük korlátja tehát egyre inkább a víz lesz. Különösen a vízigényes, ökológiai szempontból értékes erdőtársulások, vagy a nagy hozamú gazdasági erdők és faültetvények esetében kritikus a vízkészletek rendelkezésre állása. Az ország területére hulló csapadéknak a nagy folyókban hazánkba érkező vizek mennyisége a duplája. Ennek a folyókban érkező vízmennyiségnek a felhasználása a síkvidéki erdők esetében kulcskérdés. Jelen tanulmány az erdők vízforgalmának, vízigényének áttekintése után a vízpótlás kérdésével foglalkozik hazai példák kapcsán.

KULCSSZAVAK: erdei vízkörforgalom, talajvízfelhasználás, vízvisszatartás

BEVEZETÉS

A klímaváltozás hatásai legnyilvánvalóbban a hőmérséklet emelkedésében jelentkeznek, és ez igen jelentős hatással van a hidrológiai ciklusra. A hőmérséklet a21. század végére 3-5 °C-os emelkedés előrejelzést, ami jelentős hatással lesz a csapadékeloszlásra és a párolgásra (Szilágyi and Józsa 2008, Bartholy et al. 2010). Az extremitások, mint pl. a hosszabb aszályos időszakok valószínűleg sokkal gyakoribbá vállnak. Ez a hatás jelentősen befolyásolja a hazánkban a szárazsági erdőhatáron lévő erdők vízforgalmát, így sorsát is. A síkvidéki erdők esetében kulcskérdés a vízutánpótlásban a talajvíz, ami a szárazodással valószínűleg mélyebbre kerül. Ennek a többletvíznek a visszapótlása lehet a jelentősebb biológiai produkció, valamint az ökológiai sokféleség fennmaradásának a záloga az alföldi vízigényes erdőtársulásoknál. [caption id="attachment_60829" align="aligncenter" width="598"]

Fotó: Gribek Dániel - Erdő-Mező Online[/caption]

AZ ERDŐK VÍZFORGALMA

Az erdőterületre hulló csapadék egy része a vegetáció benedvesedésére fordítódik, és visszapárolog a légkörbe (koronaintercepció). A koronán áthulló és a törzseken lefolyó csapadék (együttesen az állományi csapadék) eléri az avarfelszínt, itt részben az avar benedvesedésére fordítódik (avarintercepció) és csökkenti a talajba szivárgó vizet, de a talajpárolgást is mérsékli. Az erdőtalajba beszivárgó ún. hatékony csapadék legnagyobb részét a növények veszik fel és párologtatják el (transzspiráció). Ha a talajnedvesség tározótere feltöltődik a további beszivárgás erdőterületen leggyakrabban a telített zóna vízkészletéhez járul, mint talajvízutánpótlódás, esetleg lejtős területen felszín közeli lefolyást jelenik meg. A telített zóna vízkészlete adja a források, ill. szivárgók vízhozamát, így a vízfolyások alapvízhozamát is. Amennyiben a leérkező csapadék nem tud teljes egészében a talajba szivárogni, akkor felszíni lefolyás alakul ki, bár ez a jelenség a hazai erdőben ritka (1. ábra). [caption id="attachment_60831" align="aligncenter" width="536"]

1. ábra: Az erdő vízforgalma (Kucsara 1996 nyomán); Forest water cycle[/caption]

Az erdők talajvízfelhasználása

A magyar Alföld esetében, egyedül a makrocsapadék általában nem is lenne elegendő az erdő vízigényének kielégítésére (Ijjász, 1939), így az erdők a fokozott párologtatáshoz szükséges vizet szinte csak a talajvízből pótolhatják. Major (2002) a Kiskunságban egy fenyőkből álló erdőtömb és a környező terület talajvízviszonyait hasonlította össze. Az erdő alatt a talajvíz szintje 0,8–1,1 m-rel mélyebben helyezkedett el, mint az erdőn kívül. A vizsgált erdőfolt tényleges évi evapotranszspirációjának (transzspiráció, intercepció együttesen ET) értéke (712 mm/év) az erdő 15–20 éves korától kezdődően kb. 130 mm-el meghaladta az évi csapadékösszeget. Az erdő és egy parlag vízfelhasználását Móricz et al. (2012) hasonlították össze a Nyírségben. A vizsgált talajvízfüggő kocsányos tölgyes ET-je kb. 30%-kal volt nagyobb, mint a közelben fekvő parlagé (623 mm). A talajvízfelhasználás között pedig közel háromszoros volt a különbség. Szilágyi et al. (2012) a Duna-Tisza közi területek párolgását elemezték távérzékelési adatok felhasználásával. Vizsgálataik szerint a legnagyobb párolgása a lomblevelű erdőknek volt (ET: 505 mm/év, miközben a csapadék: 550 mm/év). Bizonyos területeken az ET a csapadéknál nagyobbnak adódott és ezek a részek jó átfedést mutattak az erdőkkel. Ezen vízigényes erdők ET-je 70-80 mm/év-el nagyobb az éves csapadéknál. A jelenség magyarázata, hogy az erdők mélyebb gyökérzetükkel képesek elérni a lágyszárúak számára már túl mélyen elhelyezkedő talajvizet is. Csáfordi et al. (2017) a Nagyalföldön 20 párosított (erdő-mezőgazdasági terület) talajvízkút adatait elemezte. A vizsgált erdőtársulások közül az akácosoknak viszonylag alacsony volt a talajvízfelhasználása (átlag: 0,4- 1,0 mm/nap), míg a nyárasoké magasabb értéket képviselt (1,7-6,0 mm/nap). A szomszédos kontrol területek vegetációja nem, vagy alig használt fel talajvizet. Az erdők mélyebb gyökérzete és nagyobb vízfelhasználása sófelhalmozódást is indukálhat. Tóth et al. (2014) az Alföldön található párosított erdő és kontrol területek (31 db.) talaj és talajvíz adatait értékelte. A sók, mind a talajban, mind a talajvízben nagyobb koncentrációban voltak mérhetők az erdők alatt. Az erdők biomasszája pozitív összefüggést mutatott a talajban mérhető sófelhamozódással, de ennek mértéke fafajcsoportonként különbözött (nyár > tölgy > akác). Szabó (2019) az MTA ATK TAKI és az egykori NYME együttműködésében kialakított, jelenleg az ERTI által üzemeltetett Nagyalföldi talajmonitoring adatait hasonlította össze. Az elemzések alapján megállapította, hogy az erdők alatt a kontrol mezőgazdasági területekhez képest általában alacsonyabb talajvízszint jellemző. A depresszió kialakulásában azonban nem csak az erdőállományok nagyobb vízfelvételének, hanem a lokális tényezőknek is igen nagy szerepe van. Szintén nagy jelentőségű a lokális tényezők hatása a vízfelvétel által generált sóakkumuláció esetében. Érdemes kiemelni, hogy a kutatás során mért maximális sótartalom minden esetben messze elmarad az adott állomány sótűrő képességétől, így ez nem jelent veszélyt az állományokra nézve, ellentétben egyes külföldi kutatások eredményeivel. (Jobbágy és Jackson, 2007).

VÍZPÓTLÁSOK ERDŐTERÜLETEN

A síkvidéki erdők esetében a hőmérséklet emelkedése következtében előálló többlet párolgási kényszer fokozott talajvízfelhasználást fog indukálni, ami a talajvíztükör süllyedéséhez vezet. A talajvízszint csökkenése miatt a fiatal erdőtelepítések azt már kétségesen tudják majd elérni, így bizonyos vízigényes erdőtársulások léte megkérdőjeleződhet. A problémára megoldást jelenthet a nagyobb folyókból történő vízpótlás, amelyre elsősorban az árhullámok leszálló ágának víztömege ad lehetőséget. Erre szép példát adnak Békés megyében a Mályvádi tározó területén a Fekete-Körös árhullámaira alapozva az 1990-es években történt munkálatok. Egy csatorna esésviszonyainak megváltoztatásával, duzzasztók építésével hozták létre a vízpótló rendszert. Évente áltagosan 6-8 hónapig van víz a területen rendszerben, de minden évben máskor, így évről évre különböző lágyszárú vegetációformák alakulhatnak ki. A Fekete-Körös vizét egy halastóba eresztik, majd annak hulladékvizét az erdõk felé kormányozzák. A vízpótlás az ökológiai értéknövekedésen túl stabilabb erdőtársulásokat, kedvezőbb erdőszerkezetet és jelentősen megnövekedett tájpotenciált is eredményezett (Puskás 2006). A gemenci erdő esetében a fokozódó párolgási kényszer mellett, a Duna főmedrének berágódása, valamint a mellékágrendszer feltöltődése okoz problémát. A főmeder süllyedése a kisvizek alacsonyabb szintjét és így a környező területek talajvízszintjének leszívását okozza. A mellékágak feltöltődése azt eredményezi, hogy a mellékágban már nem tud az árhullámokból visszamaradó víz olyan mértékben, mint korábban, tározódni és a finom üledék a mederbe lerakódva elzárja a mellékág kapcsolatát a környező területek (elsősorban erdők) talajvízszintjétől. A problémára megoldásként, egy Világbanki projekt keretében, a 2010-es évek elején, egyes mellékágak kotrását és a főághoz való csatlakozásnál egyszerű betétpallós vízvisszatartó művek építését végezték el. [caption id="attachment_60830" align="aligncenter" width="600"]

Fotó: Gribek Dániel - Erdő-Mező Online[/caption] A Kaszói erdőtömbben egy LIFE projekt (“Enyves éger (Alnus glutinosa) és magas kőris (Fraxinus excelsior) alkotta ligeterdők (Alno-Padion, Alnion incanae, Salicion albae) helyreállítása és megőrzése Kaszó területén” című, LIFE12 NAT/HU/000593 azonosítószámú projekt) keretében 2013-ban kezdték a vízpótlást. A munkák keretében több tó kotrása, bővítés, két új tó létesítése valósult meg kisvízfolyások vízrendszerén. A tavak létesítése mentén több, mint 100 mederbordát is beépítettek a kisvízfolyások medrébe lefolyás lassítási célzattal. A hatások vizsgálatára talajvízmonitoring rendszert alakítottak ki. A talajvízmintoring adatok szerint az átlagos talajvízszint emelkedés 20 cm körül volt a területen a kontrolkutak adatihoz hasonlítva. A leginkább befolyással érintett hely az új tavak környezet volt, ahol 40-50 centiméteres emelkedés is megfigyelhető volt. A mederbordák esetében nem volt minden esetben kimutatható a pozitív hatás (Szőke et al. 2019). KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A munka elvégzését az EFOP 362-16-2017-00018 „Termeljünk együtt a természettel – Az agrárerdészet, mint új kitörési lehetőség” pályázat támogatta. IRODALOMJEGYZÉK Bartholy, J., Pongrácz, R. & Torma, C. (2010) ‘A Kárpát-medencében 2021–2050-re várható regionális éghajlatváltozás RegCMszimulációk alapján.’, ‘Klíma-21’ füzetek, 60, pp. 3–12. Csáfordi, P., Szabó, A., Balog, K., Gribovszki, Z., Bidló, A., Tóth, T. (2017) „Factors controlling the daily change in groundwater level during the growing season on the Great Hungarian Plain: a statistical approach.” Environ. Earth. Sci. 76: 675-690. DOI:10.1007/s12665-017-7002-1. Ijjász, E. (1999) „A fatenyészet és az altalajvíz, különös tekintettel a nagyalföldi viszonyokra.” Erdészeti Kísérletek. 42. (1939): 1–107. Jobbágy, E. G., Jackson, R. B. (2007) „Groundwater and soil chemical changes under phreatophytic tree plantations.” Journal of Geophysical Research. 112: G02013, doi:10.1029/2006JG000246 Major, P. (2002) „Síkvidéki erdők hatása a vízháztartásra.” Hidrológiai Közlöny 82. (6): 319–324. Major 2002 Móricz, N., Mátyás, C., Berki, I., Rasztovits, E., Vekerdy, Z., Gribovszki, Z. (2012) „Comparative water balance study of forest and fallow plots.” iForest-Biogeosciences and Forestry, 5(4) 188. Puskás, L. (2006) „Ökológiai vízpótlás a mályvádi tározóban.” AEE kutató nap kiadványa (2006): 39-47. Szabó, A. (2019) „Telepített akác, nemesnyár és kocsányos tölgy állományok hatása a talajvízre az Észak-Alföldön”, doktori (PhD értekezés), Soproni Egyetem. Szilágyi, J., Kovács, Á., Józsa, J. (2012) „Remote sensing based groundwater recharge estimates in the Danube-Tisza Sand Plateau region of Hungary.” Journal of Hydrology and Hydromechanics, 60.1: 64-72. Szilágyi, J., Józsa, J. (2008) Klímaváltozás és a víz körforgása. Magyar tudomány, 6. pp. 698-703 Szőke, E., Gribovszki, Z., Kalicz, P., Zagyvainé, Kiss K. A., Csáki, P. (2019): Vízpótlási rendszerek hatásai egy somogyi erdőtömbön belül a vízfolyás menti zónák vízforgalmára In: Facskó, F; Király, G (szerk.) VII. KARI TUDOMÁNYOS KONFERENCIA: a konferencia előadásainak és posztereinek kivonatai. Sopron, Magyarország: Soproni Egyetem Kiadó, (2019) p. 32 Tóth, T., Balog, K., Szabó, A., Pásztor, L., Jobbágy, E.G., Nosetto, M. D., Gribovszki, Z. (2014) „Influence of lowland forests on subsurface salt accumulation in shallow groundwater areas.” AoB PLANTS, 6, plu054. DOI:10.1093/aobpla/plu054Tóth et al. 2014 (Forrás: aee.hu – Engedéllyel közzétéve: Erdő-Mező Online – www.erdo-mezo.hu)