KUTATÓI NAP TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK A GYAKORLATBAN SZEGED

Alföldi Erdıkért Egyesület

KUTATÓI NAP

TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK A GYAKORLATBAN

SZEGED 2005.

Megjelent az Alföldi Erdıkért Egyesület gondozásában, az 2005.november 8.-án tartott Kutatói Nap elıadásaiból, a nyomtatáshoz leadott publikációs anyagok felhasználásával. A kiadvány az FVM 51324/1/2007 sz, „Ágazati szakmai szervezetek és képviseletek támogatása” elıirányzat terhére, az Egyesület részére nyújtott költségvetési támogatás felhasználásával készült.

Felelıs szerkesztı: Szulcsán Gábor Kecskemét, 2007. november 30.

Kiadja: az Alföldi Erdıkért Egyesület 6000 Kecskemét, Külsı-Szegedi út 135. Tel: 76/501-601; Tel/Fax: 76/321-048 e-mail: [email protected] http://www.aee.hu

2

2005-évben Alföldi Erdıkért Emlékéremmel kitüntetettek névsora

Prof. Dr. Mészáros Károly

okl. erdımérnök, tanszékvezetı egyetemi tanár

Soós Gyula

okl. erdésztechnikus

Lipótzy János


Kovács István


Adorján György


A kitüntetetteknek ezúton is szívbıl gratulálunk!

3

TARTALOMJEGYZÉK

Korábbi elıadás javított anyaga

Szerzı (k)

Cím

ol.sz.

Somogyi Zoltán

Az erdıtelepítések szénkörforgalmának modellezése

5

Az erdımővelés hatása a tölgyesek genetikai szerkezetére Dr. Rédei Károly–Dr. Szövettenyésztésen alapuló mikroszaporítási Balla Ildikó–Osvátheljárások alkalmazása az akác szelekciós Bujtás Zoltán–Veperdi nemesítésében Irina:

13

Elıadás

Marosi György – Mayer Balázs

Az energetikai célú faültetvények gazdaságossága

29

Elıadás

Ivelics Ramon – Takács Viktor

Erdısávok, energetikai faültetvények

42

Elıadás

Kondorné Szenkovics Mariann

A 35 éves nagylózsi (Soproni-dombvidék) fafaj-összehasonlító kísérlet eredményei

48

Takács Viktor – Dr. Frank Norbert

Az erdısávok áttörtségének meghatározása: az 62 elmúlt fél évszázad alkotásai a digitális technika lehetıségeinek tükrében

Szulcsán Gábor Cseke Klára – Dr. Borovics Attila

A vadkörték génmegırzése – fajazonosság és diverzitás meghatározás izoenzim és DNS vizsgálatok segítségével.

Elıadás

Elıadás

Elıadás

Elıadás

Dr. Borovics Attila

4

22

71

AZ ERDİTELEPÍTÉSEK SZÉNKÖRFORGALMÁNAK MODELLEZÉSE Somogyi Zoltán ERTI, Budapest

Abstract The paper describes a country specific carbon accounting model. It was designed to allow one to estimate the amount of carbon that can be fixed in a forestry system in Hungary, including afforestations established to sequester carbon. The model uses all possible information concerning the growth of trees, silvicultural characteristics of species, and other biomass and carbon related processes that constitute the carbon cycle of the Hungarian forests and that is currently available. The structure of the model is so that it can be used for other countries with similar data structure. The use of the model is userfriendly, which is also made possible by the ample help. The help system documents, both in Hungarian and English, all the information that was used to build the model, how accurate estimates are, how to use the model, and a lot of literature on carbon and forestry related issues.

Bevezetés. A klímaváltozás és létrejöttének fı oka A Föld légköre melegszik, s ennek okozója mi magunk vagyunk! - még 1979-ben fogalmazták meg ezt a kérdéssel foglalkozó meteorológusok. Nemsokára már a politikusokat is aggasztani kezdte ez az új kelető probléma, akik a lehetı legkorszerőbb tudományos állásfoglalást igényelték. Létrehoztak hát egy nemzetközi tudományos testületet, az IPCC-t. Ennek elsı jelentése (IPCC, 1990) megerısítette a korábbi félelmeket: egyre gyorsuló klímaváltozás fenyeget. Az IPCC második és harmadik jelentése (IPCC, 1995, 2001) további bizonyítékokkal szolgált, sıt a klímaváltozás sebességét a korábbiaknál nagyobbra becsülte, s kijelentette, hogy a klímaváltozás leküzdése csak az egész emberiség összefogásával lehetséges. A XX. században 0.6±0.2 fokot emelkedett a Föld átlaghımérséklete, ami a legutóbbi becslések szerint a következı század végére további legalább 1.4, legrosszabb esetben pedig akár 5.8 fokkal is tovább nıhet. A fokozódó hıség sok más kellemetlen következménnyel is együtt járhat. Így pl. hazánkban egyes helyeken jelentısen csökkenhet a (már most is kevés) csapadék, míg a Föld bármely pontján megnıhet a károkat is okozó különféle szélsıséges meteorológiai jelenségek (aszályos idıszakok, tornádók, jégesık, nagy 5

melegek stb.) gyakorisága, és a jégtakaró elolvadása miatt oly mértékben megemelkedhet a tengerek szintje, hogy több száz millió ember lakhelye kerülhet veszélybe. A földi klímarendszer bonyolultsága miatt egyelıre nem tudjuk megjósolni, hogy hol milyen formában fognak a klíma különbözı jellemzıi megváltozni, és az is igaz, hogy a klímaváltozásnak egyes helyeken (elsısorban a mostani hideg égöv egyes részein) kedvezı hatásai is lehetnek. Összességében azonban a klímaváltozás több kockázatot rejt magába, mint amennyi elınnyel járhat. Minél gyorsabb a klímaváltozás, annál több lehet a ma még fel sem tárt veszély. A klímaváltozásért elsısorban okolt szén-dioxid légköri koncentrációja ma 30%-kal több, mint két évszázada, a metáné pedig százszorosa a korábbinak. A szén-dioxid kibocsátás forrása elıször az erdıirtás volt, majd a XX. sz. elejétıl a fosszilis tüzelıanyagok: a szén, kıolaj és földgáz elégetése. A légkör összetételét ezek a kibocsátások már elég jelentısen megváltoztatták, és a tudósok túlnyomó többségének álláspontja szerint a klímaváltozásnak így az emberi tevékenység a fı elıidézıje.

A klímaváltozás mérséklése és hatásaihoz való alkalmazkodás Ha viszont mi idéztük elı a klímaváltozást, akkor legalább elvben tehetünk is valamit a kedvezıtlen folyamatok megfékezésére. Tudósok sokaságának felhívására, és az IPCC említett elsı jelentésének hatására 1990-ben az ENSZ irányításával megkezdıdtek azok a tárgyalások, amelyek végül az ENSZ Klímaváltozási Keretegyezménye (UNFCCC) elfogadásához vezettek. Ezt az igen magas szintő egyezményt, melynek mára a Föld csaknem valamennyi országa (továbbá az Európai Únió is) tagjává vált, 1992-ben fogadták el, és 1994-ben lépett életbe. Az Egyezmény fı célja az, hogy csökkenjen az üvegházhatású gázok kibocsátása. Ezt azonban leginkább csak az 1997-ben elfogadott, immár jogilag kötelezı érvényő kötelezettségeket tartalmazó Kiotói Jegyzıkönyvben (Kyoto Protocol) önként vállalt korlátozással lehet elérni. E jegyzıkönyvben 37 fejlettebb ország vállalta, hogy üvegházhatású gáz kibocsátása a 2008-tıl 2012-ig terjedı idıszak átlagában mintegy öt százalékkal kell alacsonyabb legyen az 1990-es szinthez képest. Magyarország az 1985-87-es idıszak átlagához képest 6% csökkentést vállalt.

6

Ahhoz, hogy az emisszió tényleges visszafogását elérjük, mindenképpen csökkenteni kell az erımővek, az ipar, a közlekedés és a háztartások kibocsátását. Emellett az is fontos – és ezt a Jegyzıkönyv lehetıvé is teszi -, hogy a levegı szén-dioxid tartalmát lekössük erdıtelepítésekkel. Hazánkban az erdık területének növelése az egyetlen hatékony módja annak, hogy a többlet szén-dioxidot tartósan kivonjuk a légkörbıl (Somogyi, 1997, 2001). Erdısítésekkel a kibocsátás-csökkentési vállalásokhoz képest ugyanis valóban elég nagy mennyiségő szén leköthetı (Somogyi, 2000, 2001). A Jegyzıkönyv számos további olyan intézményt és eljárást határoz meg, amelyek a kötelezettségek végrehajtását megkönnyíthetik. Ezek között itt megemlítendı két vagy több ország együttmőködésének többféle lehetısége, melynek során a kötelezettségek teljesítése más országokban való beruházások segítségével valósítható meg. A Jegyzıkönyvben csak nagy vonalakban említett intézmények és eljárások részletes szabályozását az ún. Marrakeshi Megállapodás (Marrakesh Accords, 2001), továbbá az IPCC jelenleg kidolgozás alatt álló követelményrendszere (IPCC, 2003) rögzíti.

Erdısítések szénkörforgalmának modellezése Erdısítéseket természetesen sokféle célból lehet végezni, de az egyik cél mindenképpen biomassza termelése, ill. szén lekötése lehet. Ahhoz, hogy megfelelı döntéseket hozzunk erdısítések létesítésérıl, megfelelı pontosságú információkkal kell, hogy rendelkezzünk. Az, hogy mennyi szén, milyen ütemben és milyen módon kötıdik le egy erdısítésben, nem határozható meg könnyen és gyorsan, csak sok számolás eredményeképpen. Jelenleg többféle modell áll rendelkezésre az egész világon, amelyek alkalmasak e sok számítás elvégézésére, s így erdısítések szénkörforgalmának modellezésére (pl. CO2FIX, GORCAM). Ezek megfelelı paraméterezése azonban nehéz lehet, mivel struktúrájuk nem feltétlenül fogad be olyan adatokat, amelyek rendelkezésre állnak az egyes országokban, így pl. hazánkban. Tekintettel arra, hogy mi nagy lehetıségekkel rendelkezünk akár szénlekötési, vagy biomassza termelési célú erdısítési programokat végrehajtására, célszerőnek látszott egy, a magyar viszonyokhoz illeszkedı modell kifejlesztése. Ez a modell, melynek neve CASMOFOR, mind struktúráját, mind paremétereit tekintve tehát mindenben a magyar viszonyokra lett kialakítva.

7

CASMOFOR: egy országspecifikus szénkörforgalmi modell A CASMOFOR szó betőszó, s a modell angol elnevezésének rövidítése: "CArbon Sequestration MOdel for FORestations", vagyis erdısítések szénlekötésének modellje. Annak érdekében, hogy megbecsüljük a szénlekötés mértékét, vagy terepi mérésekre, vagy modellekre, vagy mindkettıre szükségünk van. A CASMOFOR-t akkor lehet használni, ha terepi mérések nem állnak rendelkezésünkre, vagy ha azokat nem is lehet beszerezni, pl. amikor prognózisokat készítünk. Ilyen prognózisok szükségesek pl. erdısítések tervezésekor. Azáltal, hogy a CASMOFOR lehetıvé teszi, hogy gyorsan összehasonlítsunk különbözı erdısítési variációkat, ill. akár egy elképzelés esetén is szolgáltat megfelelı szén-adatokat, a modell ideális döntéstámogató eszköznek tekinthetı. Ha a szénlekötést pontosan akarjuk megbecsülni, akkor arra van szükség, hogy a teljes szénciklust modellezzük. Az erdıket és a faipart magukba foglaló rendszereken belül sok ún. szénraktár (más néven tároló) található (mint pl. a biomassza, a holt szerves anyag, a fatermékek, a talaj stb.), amiknek a széntartalmát sok folyamat növeli vagy csökkenti (mint pl. a növekedés, a mortalitás, a fakitermelés stb.). E folyamatok eredıje változtatja az egész rendszer széntartalmát, mivel a rendszer ún. nyitott rendszer: képes a szénelnyelésére, de kibocsátására is. A modell használatának legvégsı célja annak megbecslése, hogy mennyi szenet von ki a levegıbıl, ill. mennyit bocsát ki oda a rendszer. Így a modell középpontjában nem az erdık szokásos jellemzıi, pl. fatérfogata áll, hanem a különbözı tárolók és folyamatok széntartalma van, vagyis az erdık és az (elsıdleges) faipar szénkörforgalma. Ezért minden olyan anyagot (pl. szerves anyag), ami keresztülhalad a rendszeren, szénegyenértékre számolunk át és ebben az egyenértékben kezelünk. Mindazonáltal az erdészeti rendszerre nagyon sokféle tároló és nagyon bonyolult folyamatok jellemzık. Ha ezekhez még hozzávesszük a tárolók térbeli dimenzióit és nagy térbeli diverzitását (a szén inhomogén térbeli elhelyezkedését), valamint a folyamatok idıléptékeit (amelyek évtizedes, sıt évszázados egységekben mérhetık), akkor belátható, hogy nagyon nehéz megbecsülni a rendszer különbözı részeiben található szénmennyiségek idıbeli változását. Ezt a nehézséget nem kívánja elleplezni a CASMOFOR modell, amelynek célja elsısorban az erdık által megkötött szén mennyiségének prognózisa. Az erdısítések kivetelezése, és több évtizedes

8

fanövekedés után a ténylegesen megkötött szén mennyiségét pontosabban lehet megbecsülni pl. mintavételen alapuló mérések segítségével. A CASMOFOR modell kifejlesztésének nem volt célja az, hogy a modell az elméletileg elképzelhetı legtudományosabb modell legyen. Ellenkezıleg, a modell gyakorlatias megközelítésekkel dolgozik, amelyek révén gyakorlatias és kivitelezhetı becsléseket lehet tenni, s amelyek a legfontosabb tárolókra és folyamatokra koncentrál, vagyis amelyekben a legtöbb szén található. Az erdısítések legfontosabb célja - szénlekötési szempontból - a szén megkötése és megırzése középtávon, vagyis több évtizedes idıtávlatban. Ezért azok a legfıbb tárolók és folyamatok a modellezés szempontjából, amelyek ebben az idıtávlatban tartalmazzák a legtöbb szenet. A fentiek miatt nem minden tárolót és folyamatot modelleztünk ugyanolyan pontossági szinttel. "Jól" modellezett folyamatok és tárolók azok, amelyeket a legrészletesebben elemeztünk és amelyekre a legtöbb adat (konstans, függvény, tapasztalati érték) áll rendelkezésre. Ugyanakkor erıfeszítéseket tettünk arra, hogy a lehetıség szerint minden olyan információt beépítsünk a biológiai folyamatok modellezésébe, amelyek rendelkezésre állnak a szakirodalomban, hogy a rendszer szempontjából legfontosabb folyamatokat olyan pontosan modellezzünk, amilyen pontosan az csak lehetséges. Mivel a modellt úgy terveztük, hogy az felhasználható legyen a magyarországi erdısítési programok szénkörforgalmának a modellezésére, a modellben tárolt valamennyi információ magyarországi fafajokra és termıhelyi viszonyokra vonatkozik. Mindazonáltal, ha egy másik ország erdészeti rendszere (pl. gyérítési rendszer, növekedési adatok stb.) hasonlók a magyaréhoz, és csak az adatok különböznek, akkor a CASMOFOR struktúráját fel lehet használni ebben az országban is, és csak az adatokat kell kicserélni, hogy a modell ott is alkalmazható legyen. Azt is meg kell jegyezni, hogy a modell minden, az erdıben megfigyelhetı folyamata a fák ültetésekor "kezdıdik" és a véghasználattal fejezıdik be. Semmilyen egyéb folyamatot (pl. az ültetés elıtti talaj elıkészítés, vagy az ültetés elıtti vagy a véghasználat utáni erózió stb.), amelyek nem részei a normál, az ültetéstıl a véghasználatig terjedı erdısítési rendszernek, nem vontunk a modellbe. Habár ezek között a folyamatok között lehetnek olyanok, amelyek fontos emissziós források (pl. sok szén kerülhet a levegıbe a szántás során), ezekkel a CASMOFOR nem foglalkozik. A tipikus magyar erdészeti rendszerek szénáramlási viszonyainak (folyamatainak) és tárolóinak folyamatábráját az 1. ábra szemlélteti.

9

1. ábra. A CASMOFOR folyamatábrája, ahogyan a modell futtatása során a képernyın megjelenik, bemutatva az összes modellezett széntárolót és a szén mozgását leíró folyamatot.

A modell használatát segítı program- és információs környezet A modell számos egyenletet (algoritmust) és számot (táblázatot, átszámító tényezıt, paramétert stb.) foglal magába. Ezek, továbbá a modell futtatásához szükséges input adatok és az eredmények kezelése csak úgy képzelhetı el, hogy megfelelı programkörnyezetbe ágyazunk minden, a számításhoz szükséges információt. Ezt a feladatot MS Excel környezetben oldottuk meg. Ahhoz pedig, hogy a rendszer felhasználó barát legyen, MS Visual Basic környezetben írt programot írtunk. Ez azonban nem elég azoknak a követelményeknek a teljesítéséhez, amelyeket a CASMOFOR-hoz hasonló modellekkel szemben, de általában is a szénlekötés (és kibocsátás) mérésével, becslésével szemben támasztanak. Alapvetı elvárás az átláthatóság, az igazolhatóság, a minıségbiztosítás és minıség-ellenırzés, valamint a bizonytalansági tényezık becslése. A modell fejlesztése során mindezekre a szempontokra nagy hangsúlyt fektettünk. Ezért is kapott hangsúlyt a modell megfelelı dokumentálása, valamint felhasználó barát környezet kialakítása.

10

A modell teljes dokumentálása, továbbá a program használatának segítése érdekében olyan átfogó help rendszer készült, amely tartalmazza: (1) az összes algoritmust, (2) az összes széntároló és az összes, a szénkörforgalomban lényeges folyamat leírását, (3) a felhasznált adatok jellemzését, forrását, (4) továbbá mindazt a kurrens (külföldi és hazai) szakirodalmat, amelyet a témakörben fontosnak és elérhetınek találtunk. Emellett e help keretében megpróbáltuk jelezni a különbözı almodellek pontosságát, ill. bizonytalanságát annak érdekében, hogy a felhasználó meg tudja ítélni, milyen mélységő és pontosságú az egész modell. A teljes modell és a teljes help rendszer letölthetı a www.scientia.hu/casmofor weblapról, ill. kérésre CD-n beszerezhetı a szerzıtıl.

Köszönetnyilvánítás A modell kialakítása az alábbi kutatási programok során történt: „Szénlekötés becslésére használható modell és szoftver fejlesztése” FVM K+F kutatás (szerzıdésszám: 96-d/2002. – 609) „Nemzetközi szerzıdéseknek eleget tevı, hazai, a klímaváltozás mérséklése céljából végrehajtott erdészeti projektek szénlekötésének becslésére szolgáló modellek kifejlesztése” KVM KAC kutatás (szerzıdésszám: K-36-0200055H) CarboInvent EU 5. keretprogrambeli kutatás (szerzıdésszám: EVK2-CT2002-00157)

Hivatkozott irodalom CO2FIX V2 2001. G.J. Nabuurs, J.F. Garza-Caligaris, M. Kanninen, T. Karjalainen, T. Lapvetelainen, J. Liski, O. Masera, G.M.J. Mohren, A. Pussinen, M.J. Schelhaas. 2001. CO2FIX V2.0 – manual of a model for quantifying carbon sequestration in forest ecosystems and wood products. ALTERRA, Wageningen, The Netherlands GORCAM: Graz / Oak Ridge Carbon http://www.joanneum.ac.at/GORCAM.htm

Accounting

Model.

IPCC, 1990: Climate Change, The IPPC Scientific Assessment. J.T. Houghton, G.J. Jenkins and J.J. Ephraums (eds.), Cambridge University Press, Cambridge, UK, 365 pp.

11

IPCC, 1996: Climate Change 1995: The Science of Climate Change. Contribution of Working Group I to the Second Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton, J.T., L.G. Meira Filho, B.A. Callander, N. Harris, A. Kattenberg, and K. Maskell (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 572 pp. IPCC, 2000 (Penman et al., eds).. Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories, Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Institute for Global Environmental Strategies, Tokyo, Japan IPCC, 2001: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton, J.T., Y. Ding, D.J. Griggs, M. Noguer, P.J. van der Linden, X. Dai, K. Maskell and C.A. Johnsons (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 881 pp. IPCC, 2003. Good Practice Guidance for Land-Use, Land-Use Change and Forestry. Submitted for approval by COP9. IPCC NGGIP-LULUCF Programme, 2002-2003. Marrakesh Accords, 2001. www.unfccc.de Somogyi, Z. 1997. Mitigation Analysis in the Forestry Sector. In: Hungarian Country Studies Team: Hungarian Climate Change Country Study. Systemexpert Consulting Ltd., Budapest, pp. 85-112. Somogyi, 2000. Possibilities for carbon mitigation in the forestry sector in Hungary. Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 4:4.296-299. Somogyi, Z. 2001. Erdı nélkül? L’Harmattan Könyvkiadó, Budapest.

12

AZ ERDİMŐVELÉS HATÁSA A TÖLGYESEK GENETIKAI SZERKEZETÉRE

Dr. Borovics Attila Erdészeti Tudományos Intézet, Nemesítési Osztály

Bevezetés A fafajok genetikai erıforrásainak elapadhatatlanságában a tartamos erdıgazdálkodást folytatók – részben az ismeretek hiánya miatt – sokáig hittek, talán hisznek ma is. A fafajok genetikai szerkezetének feltárása azonban csak az utóbbi idıben indult meg, ebbıl következıen az elmúlt évtizedekben a genetikai erıforrások hatékony használatára csak korlátozottan kerülhetett sor. A magtermelı állományok kijelölésével kapcsolatos munkák, amelynek során fontos szempont volt a kiváló genetikai adottságú populációk védelme és fenntartása, képezték az elsı tudatos lépéseket ez ügyben. Az erdıgazdálkodás a mezıgazdasági és kertészeti termeléshez képest számos karakteres eltérést mutat, ugyanakkor a tartamosságra törekvés minden más ágazatnál fogékonyabbá teszi az erdımővelıt az alkalmazkodóképesség, az evolúciós képesség megırzésére. A génmegırzés szempontjából az alábbi tényezıket emelnénk ki: A. Rendkívül nagy mértékő környezeti heterogenitás • Az ökológiai feltételeket, termıhelyi feltételeket nem tudjuk befolyásolni. Az erdıállományokra többnyire természetes környezet, azaz nagyfokú termıhelyi változatosság jellemzı. • Rendkívül változatos és gyakorlatilag kontrollálhatatlan stresszfeltételek között kell gazdálkodnunk, azaz nincs lehetıségünk kármegelızı, elhárító beavatkozásokra. Egyetlen lehetıségünk erdeink természetes védekezı képességének, az alkalmazkodóképességnek felhasználása. • A jövı feltételezett környezeti stresszfeltételeit nehezen tudjuk megjósolni, befolyásolni, azaz nagyfokú bizonytalanságra kell felkészülnünk. B. Az erdıvel gazdálkodók döntı mértékben „vad” populációkkal dolgoznak A genetikai változatosság az erdei fás növényeknél – minden eddigi emberi hatás ellenére – lényegesen nagyobb, mint a jelen példánkban referencia növényeknek tekintett egy- és kétszikő növények esetében tapasztalt értékek.

13

Heterozigóták aránya (%)

30

25,1

Génhelyenkénti változatok száma

2,5

20

16,5

15

2,7

3

23,4

25

2,2

2

1,4

1,4

Kétszikőek

Egyszikőek

1,5

11,3

10

1

5

0,5 0

0 Fenyık

Lombosok

Kétszikőek

Fenyık

Egyszikőek

Lombosok

Európai fenyık és lombos fák valamint egy- és kétszikő fajok összevetése a heterozigóta génhelyek aránya és a génhelyenkénti allélok átlagos száma alapján

A fenti adatokból vezethetjük le a genetikailag különbözı egyedek lehetséges értékét, amely az erdei fáknál 9,9 × 1010 ellentétben a referencia fajoknál számított 5,9 × 104 értékével. Azaz genetikai változatosság, amely elsısorban az egymástól eltérı utódok létrehozásának képességében mutatkozik meg, az ıshonos fafajaink esetében több nagyságrenddel nagyobb, mint más, példánkban referencia növényeknek tekintett egy- és kétszikő növényeké. Az okok magyarázatában felvetıdhet a A genetikailag különbözı fafajok rendkívül nagy mértékő környezeti egyedek nagyságrendjeinek változatossága, de egy olyan szempont is, összehasonlítása az erdei amely esetenként talán sokunkat fáknál és a referencia fajoknál gondolkodóba ejtett már. Ez pedig a fák (Müller-Starck nyomán) életkora. Az erdei fák ugyanis más élılényhez képest extrém hosszú élető organizmusok, akár több száz, esetenként néhány ezer évig is élhetnek. A fák és a lehetséges károsítók életciklusa között rendkívül nagy különbség van, amely a fák számára azt a veszélyt rejti magában, hogy egy-egy fa életideje alatt mutáció által rengeteg új, fertızı törzs alakul ki a rövid generációs idejő károsítók között. A fák populációi e sokféle változat ellen úgy védekezhetnek, hogy nagyszámú, genetikailag egymástól eltérı s ezért a károsítókra különbözı mértékben érzékeny egyed fennmaradásáról gondoskodnak. A fenti gondolatmenet megvílágítja az evolúciós stratégia és molekuláris módszerekkel kimutatható genetikai változatosság szoros kapcsolatát és ennek kapcsán az erdei fák speciális helyzetét. A genetikai változatosság

14

fafajoknál tapasztalt kitüntetett szerepe ellenére a genetika konzervációbiológiai és ökológiai jelentısége egyáltalán nem tekinthetı sem közismertnek, sem elfogadottnak. Általános az a felfogás, hogy a természetvédelem és biodiverzitás-megırzés szempontjából a faj szintő dinamika, a statisztikailag jól megragadható fajösszetétel és demográfiai jellemzık a meghatározók, ezen belül a genetikai szempontok külön figyelembevétele nem szükséges. A gyérítés okozta törzsszámcsökkentések genetikai szerkezetre gyakorolt hatásai Genetikai módszerekkel válik megválaszolhatóvá az egyik fı kérdés az erdıgazdálkodás hatásával kapcsolatban: az erdımővelés beavatkozásai, a természetestıl eltérı szelektálási szempontjai vajon mennyiben és hogyan befolyásolják a populációk genetikai összetételét, és ami még fontosabb, alkalmazkodóképességét? A kérdezı általában kimondatlanul feltételezi, hogy a „vad” állapotú populáció genetikai összetétele az alkalmazkodottság szempontjából optimális, így az erdımővelési beavatkozás akkor volna leginkább elfogadható, ha az eredeti génösszetételhez képest semmilyen változáson nem menne keresztül az állomány (populáció). A génösszetétel változásai jellemzésére olyan géneket használunk, amelyek a populációban többféle változatban, ritkább vagy gyakoribb allélok formájában vannak jelen. Amennyiben az erdınevelés az allélgyakoriságot a természetes (kontroll) állapothoz képest nem változtatja meg jelentısen, a beavatkozást méltán tekinthetjük természetközelinek - ha úgy tetszik, genetikailag is tartamosnak. A tervezett összehasonlításhoz ezért olyan állományokra van szükség, ahol a kontroll és a kezelt populáció kora és eredete azonos, és a beavatkozások több alkalommal, hosszabb idın keresztül, ellenırzött módon történtek. A hatvanas években hazánkban nagy számban létesült nevelési sorok erre a célra kiválóan megfelelnek és nemzetközi viszonylatban is kiemelkedıen érdekes adatokat szolgáltatnak. A következıkben egy, Kiss Rezsı által létesített kocsányos tölgy erdınevelési sor vizsgálati eredményeit mutatjuk be. A Bogdása 18/A erdırészletben 1962-ban létesített kísérlet öt 0,25 hektáros (50 x 50 m-es) parcellát tartalmaz, amelyeket 20 m-es védısáv választ el. Az öt parcellából az alábbiakat választottuk ki a vizsgálatainkhoz:

15

1. kontroll: ellenırzı, vagy más néven nullparcella

2. üzemi: általában közepes, kombinált (felsı- és alsó rétegő) nevelıvágások

3. erıs: legerısebb gyérítési rendszerben kezelt parcella

16

A parcellánként 50 egyed mintájából az ERTI sárvári genetikai laboratóriumában 13 kódoló izoenzim génhelyet (lokuszt) vizsgáltunk meg. Allélgyakoriságok Nyilvánvaló, hogy a ritka, kis gyakorisággal elıforduló allélok a legérzékenyebbek a törzsszámcsökkentésre. Így a kontroll parcellában kis gyakorisággal elıforduló AP-B1, IDH-A7, MNR-A2, PGI-B1, PGM-A1, PGM-A5 allélok a kezelt parcellákból eltőntek, ill. a mintavétel elkerülte ıket. A különbözı kezeléseket kapott populációk egybevetéséhez az erdészeti genetikában általánosan alkalmazott statisztikai mérıszámokat alkalmaztuk. A ténylegesen talált, azaz megfigyelt allélszám (Na) mellett pontosabb összehasonlítást tesz lehetıvé az effektív allélszám (Ne), figyelembe veszi, hogy az allélok eltérı gyakoriságuk miatt eltérı valószínőséggel vesznek részt a párosodásban, ezért az allélikus diverzitás értékelésében reálisabban ismerteti a populációk közötti viszonyokat. Az allélszám alakulása a három parcellában az alábbi ábrákon követhetı nyomon. Átlagos megfigyelt allélszám és effektív allélszám kezelésenként 4,50 4,09 4,00 3,55

3,45 3,50 3,00 2,50 2,00

Na Ne

1,70

1,64

1,61

1,50 1,00 0,50 0,00 1_kontroll

2_üzemi

3_erıs

A megfigyelt allélszám (Na) és effektív allélszám (Ne) allélszám alakulása a három parcellában

Az effektív allélszám esetében csökkenı a tendencia nyilvánvaló a növekvı erélyő beavatkozás hatására. Tovább pontosíthatja a gyérítés genetikai diverzitásra gyakorolt hatásának megértését, ha a természetvédelemben általánosan használt egyik diverzitás mutatót (Shannon index) is meghatározzuk az allélszerkezet alapján. Ennek során összehasonlításul a parcellákban megmintázott fák átlagos fatérfogatát is megadjuk. 17

Shannon index és átlagos fatérfogat kezelésenként 0,90 0,85 0,805 0,80

0,777

0,75 0,7041

0,704

Shannon index (I)

0,70

Fatérfogat (m3/egyed)

0,65

0,6264

0,6093

0,60 0,55 0,50 1_kontroll

2_üzemi

3_erıs

A gyérítés hatására a visszamaradó fák átlagos fatérfogata növekszik, a nagyobb növıtér hatására bekövetkezı erıteljesebb átmérınövekedés következtében. Ezzel egyidıben viszont a genetikai diverzitás csökken. A genetikai adatok birtokában lehet olyan gyérítési módszereket kimunkálni, amelyek megalapozzák a minıségi fatermesztést szolgáló, de genetikailag is tartamos erdıgazdálkodást. A hosszúlejáratú nevelési kísérletek genetikai leltározásaival esélyünk lehet megválaszolni, hogy mely állománytípusban, milyen egyensúlyi állapot az, amely szolgálja a minıségi fatermesztést, de egyidejőleg a genetikai változatosságot is. Más lehet ez az állapot a génrezervátumokban, magtermelı állományokban és az elsıdlegesen fatermesztési célú gazdasági erdıkben. Heterozigócia Fontos kérdés az allélgyakoriságon túl, hogy a vizsgált egyedek génhelyei milyen mértékben heterozigóták, vagyis milyen a heterozigóta genotípusok részaránya. A heterozigócia csökkenése ugyanis a génkészlet beszőkülését és végsı soron az alkalmazkodóképesség csökkenését indikálja. Szelekciós hatásoktól mentes populációkban a homo- és heterozigóta egyedek aránya az allélgyakoriságok függvényében alakul a Hardy-Weinberg törvény szerint. A valóságban azonban ritkán azonos a ténylegesen talált heterozigóták száma az allélgyakoriságból számítható heterozigóta aránnyal. Az eltérés — a mintavételi bizonytalanság mellett — a populációban fellépı szelekciós hatásokra utal. Az értékeket egy-egy adott génlokuszra számítjuk, de magadhatjuk az összes génlokuszon mért érték átlagát is. A Hexp alsó indexe (exp = expected, vagyis számított, elvárt érték) arra utal, hogy az

18

allélgyakoriságok alapján a Hardy-Weinberg egyensúlyból számított érték nem szükségszerően azonos a populációban ténylegesen megállapított Hobs (obs = observed, azaz megfigyelt) heterozigózis-értékkel. A két érték különbsége lehetıséget ad a heterozigóták gyakoriságát befolyásoló szelekciós hatások elemzésére. A beavatkozás erélyének növekedésével a heterozigóta egyedek aránya átlagosan csökken, bár egyes génhelyeken lehetnek eltérı tendenciájú hatások is. A legnagyobb heterozigócia egyértelmően a kontroll parcellában található mind a megfigyelt, mind a számított értékeket figyelembe véve. Megfigyelt heterozigócia (Hobs)

0,600

0,500

0,400 1_kontroll 0,300

2_üzemi 3_erıs

0,200

0,100

Átlag

SKDH-A

PGM-A

PGI-B

6PGDH-C

6PGDH-B

MNR-A

IDH-B

IDH-A

EST-A

AP-B

GDH-A

ADH-A

AAT-B

0,000

Vizsgált génhelyek

Számított heterozigócia (Hexp)

0,700

0,600

0,500

0,400

1_kontroll 2_üzemi

0,300

3_erıs

0,200

0,100


19

Átlag

SKDH-A

PGM-A

PGI-B

6PGDH-C

6PGDH-B

MNR-A

IDH-B

IDH-A

EST-A

AP-B

GDH-A

ADH-A

AAT-B

0,000

Megfigyelt és számított heterozigóta arányok parcellánként, különbözı génhelyen és átlagosan

A heterozigózis-jellemzık felhasználásával számítható ki populáción belül, egyedek közötti változatosságot jellemzı Fis hányados vagy más néven fixációs index. Az Fis érték a Hardy-Weinberg egyensúlytól való eltérés mértékét adják meg populáción belül. Pozitív értékek a heterozigóták hiányát, negatívak heterozigóta-többletet jeleznek. Teljes fixációt feltételezve, vagyis ha kizárólag homozigóták fordulnak elı a populációban, az Fis értéke pedig 1 lenne. A génhelyeket külön-külön elemezve megállapítható, hogy egyes gének esetében a számított értékekhez képest hiány, mások esetében többlet mutatkozott. Hogy a heterozigóták hátránya vagy fölénye valóban összefügge a populációkban alkalmazott törzsszámcsökkentés módjával, ezt egyetlen kísérletsor adatai alapján egyértelmően eldönteni nem lehet, ehhez további nevelési sorok elemzésére lesz szükség. Az mindenesetre megállapítható, hogy a kontroll parcellában voltak átlagosan legkevésbé kiugró adatokat szolgáltató génhelyek, vagyis a genetikai egyensúlyt megközelítı állapot itt a legvalószínőbb.

Fixációs index (Fis)

1,0000

0,8000

0,6000 1_kontroll 0,4000

2_üzemi 3_erıs

0,2000

0,0000

-A D H

M

I-B

-A SK

PG

PG

H -B

H -C 6P G D

6P G D

N RA M

ID H -B

ID H -A

B

PB A

ES T-

G

D H

-A

-A D H A

A

A TB

-0,2000


A 6PGDH-B és SKDH-A génhelyeken az Fis értékek kiugróan magasak az erısen gyérített parcellában, amelyek a Hardy-Weinberg egyensúlyi populációtól való nagyfokú homozigóta többletet jelentı eltérést indikálják. Ugyanakkor az EST-B és PGI-B génhelyeken a szakszerő, mérsékelt

20

egyedszám csökkentés eredményeképpen az üzemi parcellában heterozigóta többlet alakult ki. Itt valószínősíthetjük, hogy a szelekció az adott génhelyre nézve heterozigóta egyedek arányának növekedésével járt. A heterozigóták általános és helyenkénti erıs hiánya a beltenyésztıdésre utaló jel, amely a magforrások viszonylag szők bázisára épülı mesterséges felújításra utalhat. Összefoglalás A kapott adatokból megállapítható, hogy a mérsékelt, szakszerő törzsszámcsökkentés (tisztítás, gyérítés) a kontroll parcellához képest kis mértékben csökkenti a genetikai diverzitást a vizsgált KST nevelési sorban. Ugyanakkor a modellnél erıteljesebb, erélyes beavatkozás mind az allélszám (effektív allélszám), mind a heterozigóta egyedek aránya (számított) tekintetében kedvezıtlen hatású volt, amely a populáció további alkalmazkodóképességének feltételeit korlátozza. Az itt bemutatott eredmények arra mutatnak, hogy a minıségi fatermesztési célokat szolgáló, szakmailag elvárható gondossággal végrehajtott, mérsékelt törzsszámcsökkentések hatása a természetes szelekciós folyamatoktól kevéssé eltérı eredményre vezetnek.

21

SZÖVETTENYÉSZTÉSEN ALAPULÓ MIKROSZAPORÍTÁSI ELJÁRÁSOK ALKALMAZÁSA AZ AKÁC SZELEKCIÓS NEMESÍTÉSÉBEN

Dr. Rédei Károly1, Dr. Balla Ildikó2, Osváth-Bujtás Zoltán1, Dr. Veperdi Irina1 1

2

Erdészeti Tudományos Intézet, Budapest Érdi Gyümölcs- és Dísznövénytermesztési Kutató-Fejlesztı KHT

BEVEZETÉS A növényélettani, a kísérleti morfológiai és a szövettani kutatások területén az utóbbi évtizedekben talán a növényi szervek, szövetek és sejtek tenyésztésével érték el a leglátványosabb eredményeket. Ezzel a módszerrel egy sejtbıl, vagy egyetlen pollenbıl virágzó növényt lehet felnevelni és megoldották egyes fajok és nemzetségek közötti hibridek elıállítását is. Izolált szövettenyésztéssel lehetıség van a sejtek, a szövetek anyanövénytıl független, bármikor megismételhetı és ellenırizhetı tenyésztésére. A szövettenyésztés különösen azóta áll az érdeklıdés homlokterében, amióta segítségével a kertészetben, majd ezt követıen részben az erdészetben is lehetıvé vált a nehezen szaporítható fajok (fajták) vírusmentes szaporítóanyagának vegetatív elıállítása (meriklónos növényszaporítás). A meriklónozással rövid idı alatt, kis helyen, nagy mennyiségő, a kiinduló növénnyel minden tulajdonságban egyezı utódokat nyernek. A steril tenyészet táptalaja a megfelelı ásványi tápelemek mellett cukrokat, vitaminokat és serkentıanyagokat (hormonokat) is tartalmaz. A szövettenyésztés kiterjedtebb erdészeti hasznosítása többek között azért is késik, mert a szövettenyészetek genetikai hatásmechanizmusa ma még nem teljes mértékben ismert. Ez érthetı, hiszen a szövettenyészetekben a fizikai tényezık (hı, fény, gravitáció, pH stb.), a táplálkozási adottságok, serkentıés gátló anyagok, polaritás, sebzések stb. mind olyan tényezık, amelyek eltérnek az élı növény természetes anyagcsere-környezetétıl. Az in vitro szaporítás elınyei: • a szaporítás a vegetációs idıszaktól független; • klónonként korlátlan mennyiségő növényegyed állítható elı; • jelentıs elırehaladást eredményezhet a nemesítıi munkában, megtakarítást jelenthet a poliploidiára, haploidiára, rezisztenciára nemesítésben idıben és anyagi ráfordításban egyaránt; 22

• • • • •

•

lehetıvé teszi génbankok létesítését, megkönnyíti a szállítást, a nemzetközi cserét; elméletileg megoldható a szomatikus hibridizáció, azaz különbözı nemzetségek keresztezése; alkalmas a kipusztulóban lévı növényfajok megmentésére; megoldható az erdészeti vírusmentesítés (nyáraknál, akácnál); felhasználható patogenitás-vizsgálatokra, a rezisztencia kipróbálására (a kórokozó és a gazdanövény összehozására ellenırzött körülmények között); lehetıség nyílik a nehezen gyökeresedı fafajok (tölgyek) vegetatív szaporítására.

A módszer nehézségei: • felszerelt laboratóriumot, képzett munkaerıt igényel; • akklimatizáláshoz termesztı berendezés szükséges; • költségesség.

SZÖVETTENYÉSZTÉSEN ALAPULÓ KLÓNSPECIFICUS AKÁC MIKROSZAPORÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KIMUNKÁLÁSA Az elmúlt 15–20 év kutatási eredményei világszerte igazolták a mikroszaporítási technológia alkalmazásának létjogosultságát az erdészeti növénynemesítésben. Az ERTI és az Érdi GYDKF Kht. ill. jogelıdjei közötti kutatási együttmőködés során szelektált akác klónok in vitro szaporítástechnológiájának kidolgozásában értünk el nemzetközi méretekben is jelentıs eredményeket. A mikroszaporítási technológia alkalmazása lehetıséget kínál kiválasztott törzsfák, szelektált klónok, új fajták gyors elszaporítására. Mikroszaporítás céljára csupán néhány, megfelelı fiziológiai állapotban, aktív növekedésben lévı hajtáscsúcs begyőjtése szükséges, mely az anyafát nem károsítja. A hajtáscsúcs megfelelı tápközegbe ültetve növekedésnek indul, mely akár kísérleti mennyiségő, akár tömegszaporítási bázisul szolgálhat. Ezen módszerrel nagy mennyiségben állíthatók elı genetikailag azonos egyedek. Az akác mikroszaporítási technológiája szerint alkalmazott lépések az alábbiak: 1. Az in vitro tenyészet létesítéséhez az anyagnövények optimális fiziológiai állapotának meghatározása. 2. In vitro tenyészet létrehozása, melynek során az anyanövény megfelelı állapotú hajtásaiból fertıtlenítési eljárást követıen steril tenyészetet hozunk létre.

23

3. Sokszorozódás indukálása – melynek folyamán a steril in vitro állapotú tenyészeteket a mesterséges táptalaj hormonösszetételének változtatásával újabb rügyek differenciálására serkentjük. 4. Megnyújtási szakaszban a differenciálódott rügyekbıl önálló életre képes hajtások fejlıdését indukáljuk. Ez a szakasz egyes növények esetében egybeesik a sokszorozódási szakasszal, másoknál külön fejlıdési fázist jelent. 5. Gyökeresítés során a megnyúlt hajtásokat – leválasztva az anyatırıl – gyökérfejlıdést indukáló táptalajra helyezzük. 6. Akklimatizáció során a steril feltételek között elıállított növényeket fokozatosan szoktatjuk az üvegházi fél-steril körülményekhez. A vitalizálás során megfelelıképpen elıkezelt mikroorganizmusokkal indukáljuk a növényi védekezı rendszert, javítjuk a növények túlélési esélyeit. 7. A mikroszaporítási technológiával elıállított növényeket a hagyományos módszerrel elıállított növényekkel együtt összehasonlító szabadföldi kísérletbe telepítve értékeljük. A fent ismertetett lépések közül nagyon kritikus az elsı és a második lépés, vagyis a steril tenyészet létrehozása. Faj-specifikusnak tekinthetı az a fiziológiai állapot, amikor a növény alkalmas/képes a szabadföldi korábbi normál fejlıdését in vitro, azaz teljes mértékben mesterséges feltételekre váltani. A számos befolyásoló tényezı közül alapvetıen meghatározó a növény kora, juvenilis vagy kifejlett állapota, növekedési erélye és egészségi állapota. Fiatal, aktív növekedésben levı egyedekrıl könnyebben létesíthetünk in vitro tenyészetet. Különösen az erdészeti fás növények esetében azonban sokszor elıfordul, hogy amire a szelekciós célnak megfelelı egyedek kiválasztása megtörténik, már elmúlt az a fiatalkori állapot, amikor még alkalmas lett volna az in vitro tenyészet létesítésére. Ilyen esetben in vivo vagy in vitro rejuvenilizálási szakasz beiktatása szükséges az eredményes tenyészet létesítéshez. Tovább nehezíti a feladatot, hogy a fajok, és még a klónok fertıtlenítı szerrel szembeni érzékenysége is nagyon különbözı. A sokszorozódási/szaporítási szakasz sikerét alapvetıen a tenyészet létesítésének sikere határozza meg. Amennyiben elegendı mennyiségő steril tenyészetet nyertünk, a táptalaj kísérletek sorával határozzuk meg azt az optimális táptalaj összetételt, melyen megfelelı mennyiségő (3–5), és minıségő hajtás fejlıdik egy szaporítási ciklus alatt. A szaporodási rátát jelentısen csökkentheti, esetleg lehetetlenné teszi a szaporítást az anyafa, és ennek okán a tenyészet vírusfertızöttsége. Ugyanekkor a növények fejlıdésének figyelemmel kísérésével megállapíthatjuk a megnyújtási ciklus beiktatásának szükségességét is.

24

A szaporítási ciklusokat mindaddig ismételjük, míg a gyökereztetési kísérletekhez megfelelı mennyiségő és minıségő hajtás elıállítására sor nem került. Ekkor a táptalaj hormonösszetételét megváltoztatjuk oly módon, hogy az egyesével izolált 15–20 mm nagyságú hajtásokon gyökérkezdeménydifferenciálódás induljon meg. Megállapítjuk azt a gyökérfejlıdési állapotot, amikor a növény alkalmassá válik az üvegházi körülményekhez való szoktatásra. Az akklimatizálás feltételei sorában alapvetı fontosságú az ültetési közeg összetételének meghatározása. Vizsgálni kell továbbá a mikroszaporított növények fény, hımérséklet és páratartalom igényét a szoktatási idıszak alatt, mely alapvetıen meghatározza a mikroszaporítás hatékonyságát. Sikeres akklimatizálást követıen, fóliaházi gondos nevelés, akklimatizálás során konténeres csemeték elıállítására kerül sor, amelyek már szabadföldi kiültetésre és továbbnevelésre alkalmasak.

SZÖVETTENYÉSZTÉSSEL ELİÁLLÍTOTT AKÁCKLÓNOK KORAI ÉRTÉKELÉSE Az akáctermesztés jövıbeni növekvı magyarországi jelentısége – az új erdıtelepítésekben aránya elérheti a 25–30%-ot – indokolja azt, hogy a fatermesztés számára kedvezıtlenül megváltozott ökológiai feltételek között is lehetıvé váljon a minıségi szaporítóanyag elıállítására alapozott termesztéstechnológiák továbbfejlesztése, továbbá új akác klónok, illetve törzsfaklónok termesztésbe vonása. Az Erdészeti Tudományos Intézetben (ERTI) indított részben új akác szelekciós programunkban a kiinduló szaporítóanyag elıállítását szövettenyésztéses szaporítási eljárással végezzük. A programnak öt alkalmazási területét emeljük ki e helyen: 1. klónok, törzsfaklónok elıállítása, 2. fajtakiválasztó klónkísérletek létesítése, 3. magtermesztı ültetvények (plantázsok) szelektált ültetési anyagának elıállítása, 4. magtermelı állományok szelektált ültetési anyagának elıállítása (korlátozott területtel), 5. idıs, reliktum jellegő akácegyedek génmegırzése. 2000. tavaszán öt klónnal ('Kéleshalom 56A 2/5' (fajtajelölt), 'Kéleshalom 56A 2/6', 'Mikebuda 12 D', 'Császártöltés 61A 3/1' és 'Mikebuda 17D 4/1' jelőek) létesítettünk klónkísérleteket Kecskemét, illetve Isaszeg és Hajdúhadház

25

határában. A kecskeméti klónkísérletet 2002 tavaszán további nyolc klónnal ('PV 233A/1' (fajtajelölt), 'PV 201E 2/4', 'PV 201E 2/1' (fajtajelölt), 'MB 15A 2/3', 'PV 201E 2/3', 'PV 35B/2' (fajtajelölt), 'MB 17D 3/10' és 'MB 17D 3/4' (fajtajelölt) jelőek) bıvítettük . Az 1. ábrán a Kecskemét-ERTI csemetekertben 2000 tavaszán létesített klónkísérlet (I. ütem) 5. éves korban mért mellmagassági átmérı, magassági valamint a megmaradási %-ára vonatkozó adatokat mutatjuk be. mellmagassági átmérı (cm)

magasság (m)

megmaradás (%)

100

9

90

8

80

7

70

6

60

5

50

4

40

3

30

2

20

1

10

0 ’MB12D’

Megmaradás (%)

Átmérı (cm), Magasság (m)

10

0 ’KH56A2/5’ fajtajelölt

’KH56A2/6’

’MB17D4/1’ K l ó n o k,

’CST61A3/1’

Kontroll

f a j t a j e l ö l t e k

1. ábra. Szövettenyésztéssel elıállított akácklónok ötödik éves mellmagassági átmérı, magassági és a faegyedek megmaradási (%) adatai (parcella-átlagok) (Kecskemét)

A 2. ábrán a 2001. ıszén létesített klónkísérlet (II. ütem) 3 éves korban mért mellmagassági átmérı, magassági és a fák megmaradási %-ára vonatkozó adatai láthatók.

26

mellmagassági átmérı (cm)

magasság (m)

megmaradás (%)

100

9

90

8

80

7

70

6

60

5

50

4

40

3

30

2

20

1

10

0

Megmaradás (%)

Átmérı (cm), Magasság (m)

10

0 ’PV233A/1’ fajtajelölt

’PV201E2/4’ ’PV201E2/1’ ’MB15A2/3’ ’PV201E2/3’ fajtajelölt K l ó n o k,

’PV35B/2’ fajtajelölt

’MB17D3/10’ ’MB17D3/4' fajtajelölt

Kontroll

f a j t a j e l ö l t e k

2. ábra. Szövettenyésztéssel elıállított akácklónok harmadik éves mellmagassági átmérı, magassági és faegyedek megmaradási (%) adatai (parcella-átlagok) (Kecskemét)

Az ábrák adatai alapján megállapítható, hogy a faegyedek megmaradási aránya mind a 3., mind az 5. évben igen jónak mondható (83–100 % között változik a parcella-átlagok alapján). A magassági növekedés vonatkozásában 5 éves korban a két kéleshalmi klón ('KH 56A 2/5', 'KH 56A 2/6'), 3 éves korban pedig a 'Mikebuda 17D 3/10' ('MB 17D 3/10') és a 'Mikebuda 17D 3/4' ('MB 17D 3/4') jelő klónok adták a legmagasabb értékeket. P=5%-on szignifikáns különbséget 5 éves korban a 'Kéleshalom 56A 2/5' (fajtajelölt), illetve a 'Mikebuda 12D' jelő klón között, 3 éves korban pedig a 'Mikebuda 17D 3/10' és a 'Pusztavacs 201 E 2/4' jelő klón között találtunk. A vastagsági növekedés (mellmagassági átmérı) vizsgálata alapján 5 éves korban ugyancsak a két kéleshalmi klón, 3 éves korban pedig a 'Mikebuda 17D 3/10' klón és a 'Mikebuda 17D 3/4' fajtajelölt klón érték el a legjobb eredményeket. A magassági és a vastagsági növekedésben megmutatkozó különbségek a kísérleti terület mozaikszerően változó talajviszonyain túlmenıen részben a szárazságtőrési hajlamra is utalhatnak, amit a párhuzamosan folyó terepi mőszeres vizsgálatokkal fokozatosan regisztrálunk.

27

Az 5. éves kori morfológiai értékelés alapján legjobb törzsalakkal a 'CST 61A 3/1', valamint a 'KH 56A 2/5' és a 'KH 56A 2/6' jelő klón rendelkezik. A lombfakadás intenzitása és a lombozat sőrősége tekintetében a 'KH 56A 2/5' jelő klón kapta a legmagasabb értékeket. A villásság és az ágasság mértéke a klónok többségénél közel kiegyenlített volt, 1,1–1, 2, illetve 2, 0–2, 1 értékekkel. A 3 éves kori értékelés alapján, a törzsalak tekintetében az ugyancsak fajtajelölt klónok ('PV 233 A/1', 'PV 201 E 2/1', 'PV 35 B/2' és 'MB 17D 3/4' jelőek) kapták a legjobb minısítést. A többi, az elızıekben is említett morfológiai tulajdonság vonatkozásában az egyes klónok átlagértékei közel kiegyenlítettek. Az egészségi állapot tekintetében minden klón és a kontroll, közönséges akác egyedeit is kisebb-nagyobb mértékben károsította az akácaknázó hólyagosmoly (Parectopa robiniella) és az akáclevél aknázómoly (Phyllonorcycter robiniella). Abiotikus károsítást nem észleltünk a kísérletekben. Megkezdtük Pilis község határában egy akác magtermesztı ültetvény kivitelezését is, ahol elsı ízben kerül sor oltványklónok helyett szövettenyésztéssel elıállított csemeték alkalmazására.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A szerzık e helyen is köszönetüket fejezik ki az Országos Tudományos Kutatási Alapnak (témaszám: OTKA T043321) és a Földmővelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztériumnak (témaszám: 43109/2004), valamint az Állami Erdészeti Szolgálat Kecskeméti Igazgatóságának és a Nyírerdı Rt-nek, hogy az elızıekben bemutatott kutató-fejlesztı munkánk eredményes végrehajtásához pénzügyi forrásokat biztosítanak.

28

ENERGETIKAI CÉLÚ FAÜLTETVÉNYEK GAZDASÁGOSSÁGA1 Marosi György- Mayer Balázs ERTI Soproni kísérleti Állomás

Összefoglaló Az utóbbi két évben Magyarországon jelentısen megnıtt a fatüzeléső hıerımővi kapacitás. A piaci feszültségek csökkentésére megoldás lehet, hogy új energia célú erdıtelepítéseket hozunk létre. Az intézet kísérleteinek adatait alapul véve elıre tudjuk jelezni az ilyen erdık gazdaságosságát különbözı telepítési hálózatban és termıhelyeken, a leginkább szóbajövı akác és nemesnyár fafajok esetén. Így segítjük döntést a földhasznosítás megválasztásához, illetve a leggazdaságosabb változat kiválasztását telepítés esetén. Kulcsszavak: tőzifa termelés, energiaerdı, gazdaságosság, Magyarország, akác, nemesnyár, ültetési hálózat Abstract In the last two years in Hungary the capacity of electric energy gaining from biomass increased significantly. Thus demand for fuel wood also increased and shortage is expected. At this point a good solution is to plant energy forests. In our institute we have the experimental data for predict rentability at different planting grids and sites for Robinia Pseudoacacia and Populus x euramericana clones, which are the best species for this goal in Hungary. This study helps to decide how to use arable, and which plantation form is best if preferring energy forest. Keywords: fuel wood, energy forest, afforestation rentability, Hungary, Robinia Pseudoacacia, Populus x euramericana, planting grid.

1

A Mecseki Erdészeti Rt. megbízásából készített tanulmány aktualizált (hely,idı) és

rövidített változata.

29

Bevezetés és kiinduló feltételek Az utóbbi két évben több jelentıs teljesítményő erımő is átállt fatüzelésre. A változás eredményeként nıtt a lakósági tőzifa ára és feszültség keletkezett a hazai falemez ipar alapanyag ellátásában. Ebben a helyzetben ésszerőnek tőnik mezıgazdasági mővelés (szántó) alatt álló területen végzett erdıtelepítéssel bıvíteni az energetikai célú faanyag mennyiségét. Ezek az erdıtelepítések kizárólag ezt a célt szolgálják, ezért viszonylag egyszerő a velük szemben támasztott követelményeket megfogalmazni: A lehetı legrövidebb idı alatt, a lehetı legkisebb ráfordítással, minél nagyobb fatömeget adjanak. A tanulmány célja az, hogy elıkalkuláció segítségével bemutassa a szóba jöhetı fafajok (elsısorban akác és nemes nyár) eltérı ültetési hálózat és vágáskor szerint differenciált jövedelmezıségét. Az elemzés eredménye segítséget nyújt a földhasznosítás módjának megválasztásához (erdı vagy szántó), és erdıtelepítés esetén a különbözı variációk közötti döntéshez. A gazdaságossági számítások eredményei azonban csak a döntéshez szükséges információk egy részét jelentik. Nem elhanyagolható továbbá az sem, hogy a földterület erdıvel történı hasznosításából egyéb elınyök is származnak. Mezıgazdasági holt idényben ad munkát, és hosszabb távon is biztosra vehetı jövedelmet biztosít, valamint javítja a meglévı gépek kapacitásának kihasználását. Gyakran parlag területek hasznosítását teszi lehetıvé. A kalkulációkat a gyors növekedéső akác és nemes nyár fafajokra készítettük el. Nagy valószínőséggel fıleg ezek a fafajok játszanak szerepet az erdıtelepítés során. Mivel az akác szárazabb és melegebb termıhelyet igényel, így a két fafaj egymáshoz való hasonlításának nincsen sok értelme. A különbözı vágásfordulóval kezelhetı energetikai célú ültetvények közül csak 10 éves periódusra készítettünk kalkulációt. A 2-5 év alatt letermelhetı faállomány betakarítása praktikusan egyedi – kombájn típusú – gépet igényel. Jelenleg még nincsenek megbízható információk ilyen technikáról, így az erre épített kalkulációk is túl nagy bizonytalansággal terheltek. Az 5 évnél idısebb gyorsan növı fafajok már az erdészeti gyakorlatban alkalmazott módon is kezelhetık. Az állományok 10 éves korára az öngyérülés következtében az „erdıhöz” közel álló állapot alakul ki. Így a kitermelés és

30

felkészítés költségei a gyakorlati tapasztalatok alapján viszonylag nagy biztonsággal becsülhetık. Az értékelés másik tárgya a 20 évenként kitermelhetı energetikai célú erdı (energia erdı). Ebben az esetben a megszokott fakitermelés szükséges paraméterei változatlan formában alkalmazhatók. Csak a két fafaj szempontjából jó és közepes termıhelyi körülményeket vettünk figyelembe A fatermıképesség rohamosan csökken a termıhely romlásával, ezért ennél gyengébb területeken semmi értelme nincs az energetikai célú erdıtelepítésnek. A 10 éves vágásforduló fatermését – jó és közepes termıhelyre – a korábbi ERTI kísérletek (Halupa, 1996) adták. A 20 éves vágásforduló naturális hozamait az erdınevelési modellek és a fatermési táblák alapján becsültük. A jó termıhely esetén a II. fatermési osztály, a közepesnél pedig a IV. FTO adataira építettünk. Az erdıtelepítés ültetési hálózatánál minden esetben 2,50 m-es sortávolsággal kalkuláltunk. Ennek oka egyrészt a legalább 10 éves vágásforduló, másrészt a különbözı gépek alkalmazási lehetısége. Ez utóbbi a takarékos költség felhasználást segíti. Az állomány létesítési költségeit a tábla mérete is befolyásolja. Kis terület esetén (2 ha>) jelentısen nınek a költségek. Az egyben mővelt terület nagyságának emelkedése pedig jótékonyan csökkenti az 1 ha-ra jutó ráfordításokat. Mint minden elıkalkuláció, ez az elemzés is bizonytalansággal terhelt. Az ebbıl eredı kockázat csökkentése érdekében a faállomány létesítésénél a minimálisan szükséges, de viszonylag nagy biztonsággal eredményt adó mértékben állítottuk be a kalkulációba az egyes beavatkozásokat. A költségszint a 2005. év alföldi helyzetét igyekszik tükrözni. A számításokat elvégeztük a közvetlen költségek szintjén és + 20 % általános költséggel terhelten is. Ennek azért láttuk értelmét, mert a változások a rezsi nélküli szinten követhetık megbízhatóbban, és a magántulajdonosok saját munkája ebben a körben értékelhetı. Hasonló megfontolásból hagytuk el az ÁFA-t is.

31

Az akác energetikai célú hasznosítása. A létesítési költségeket az ERTI korábbi munkái során összeállított munkarendszerekre építve adjuk meg. Az egyes munkarendszerek között csak a felhasznált szaporítóanyag mennyiségében (ültetési hálózat) van különbség. Mővelet I. Terület elıkészítés - Termıhely vizsgálat

Megjegyzés

- Terület elıkészítés • bozótirtás •

parlag területen gyeptörés gyephántás - Talaj elıkészítés • mélyszántás 35-40 cm mélyen, • talajfelszín elegyengetése II. Ültetés • sorjelölés • ültetés • pótlás III. Ápolás

vagy

Az erdısítés sikeressége érdekében mindig szükséges. A mérték a terület adottságaitól és nagyságától függ. A cserjék, magas kórók és egyéb lágyszárúak elleni védekezés. Mővelt szántókon elhagyható. A csemeték megeredését, a termıréteg hasznosítását, a talaj víz-háztartásának javítását szolgálja. Az ültetési hálózatot célszerő úgy megválasztani, hogy az lehetıvé tegye a gépi munkavégzést. Csak az elsı két évben szükséges. A sort kézzel, a sorközöket géppel célszerő ápolni.

IV. Az egyes letermeléseket követı erdımővelési beavatkozások Legegyszerőbb megoldás a - Talajlazítás, levegıztetés sorközök tárcsázása. A sorokból a nem kívánatos fafajok, cserjék eltávolítása az elsı és a második évben (az esetek 50%-ban).

- Ápolás

Vágásforduló: 5x10 év, vagy 3x20 év A létesítési költségek egy része magántulajdonosok esetén megtakarítható. A tényleges pénzkiadás csökkenthetı saját munkával a szükséges csemete

32

megtermelése és a kézi ápolás esetében. A csemetéhez azonban jó minıségő, ellenırzött mag szükséges.

Akác erdı átalakítása energetikai célú erdıvé. Sortávolság 2,50 m I. A véghasználat után vágástakarítás II. Gyökérszaggatás III. Ápolás

35 cm – 40 cm mélyen, 2,5 m sortávolságban A nem kívánatos fafajok, cserjék eltávolítása az esetek 50 %-ban (az elsı és a második évben egyszeregyszer)

Vágásforduló: 4x10 év

Fatermés és jövedelmezıség A jövedelmezıségi számításokat az alábbi fatermesztési modellekre készítettük el. a./ 2,50 m x 0,5 m ültetési hálózat, 5 x 10 éves vágásforduló, jó és közepes termıhely, a közvetlen költségek és az összes költség szintjén. Ezek együtt 2 x2 = 4 db modellt adnak. b./ 2,50 m x 1,0 m ültetési hálózat, 5 x 10 éves és 3 x 20 éves vágásforduló, jó és közepes termıhely, a közvetlen költségek és az összes költség szintjén. Ezek együtt 2 x 2 x 2 = 8 db modellt adtak. c./ 2,50 m x 2,0 m ültetési hálózat, 5 x 10 éves és 3 x 20 éves vágásforduló, jó és közepes termıhely, a közvetlen költségek és az összes költség szintjén. Ezek együtt 2 x 2 x 2 = 8 db modellt adtak. d./ Meglévı akác erdı véghasználat utáni átalakítása energetikai célú felhasználásra, 2,50 m-es sortáv, jó és közepes termıhely, a közvetlen költségek és az összes költség szintjén. Ezek együtt 2 x 2 = 4 db modellt adnak. e./ Nem energetikai célú, sarjaztatott akácos fatermesztési modellje jó és közepes termıhelyen, a közvetlen költségek és az összes költség szintjén. Ezek együtt 2 x 2 = 4 modellt adnak. Akác fatermesztési modellek összesen: 28 db.

33

A modellekbıl követhetı vágásfordulónként a bruttó, és a nettó fatérfogat, valamint az értékesíthetı fatömeg. Az egyszerőség kedvéért a fajlagos tömeget 1 t/nm3-re vettük. Látható a modellekbıl a vágásfordulónként elérhetı jövedelem, és a teljes, többszörös ciklus jövedelme is. Az eltérı vágásfordulók és ültetési hálózatok összehasonlíthatóságát az éves átlagos jövedelem és a belsı kamatláb teszi lehetıvé. Ez utóbbinak az elınye, hogy érzékletesen megjeleníti az idı hatását. A belsı kamatláb a vágásforduló (pontosabban a többszörös vágásforduló, vagyis a teljes ciklus) alatt, különbözı idıben történı ráfordítások és a szintén eltérı idıben elérhetı hozamok különbségeként megkapott nyereség hányadát jelenti. Ha a hozamokat és a költségeket a belsı kamatláb segítségével az erdısítés induló idıpontjára diszkontáljuk és elıjel helyesen összevonjuk, eredményül nullát kapunk. Ezzel a módszerrel a teljes ciklus eltérı nagyságát kiküszöbölı jövedelmezıségi értéksorrendhez jutunk. Az egyes változatok közötti választásnak ez az egyik legfontosabb támpontja, mivel jellemzıen a befektetés-hozam szemléletet tükrözi.

Az éves átlagos jövedelemnek akkor van igazán jelentısége, ha elegendıen nagy terület esetén, minden évben hozzájuthatunk ehhez a hozamhoz. Ebben az esetben a teljes ciklus jövedelmének egy évre számított értéke valósághőbb képet fest az értékarányokról, mint a belsı kamatláb. Ezt az állapotot azonban nem könnyő elérni.

A fatermesztési modellekbıl levonható tanulságok. A fatermés A különbözı fatermesztési változatok közötti választásban fontos szempont az elérhetı fatermés mennyisége. Ez természetesen adódik a faanyag energetikai célú felhasználásából. Az 1. és 2. számú ábrákon látható az elsı 20 akác modell naturális (fatérfogat és fatömeg) hozama. A 10 éves vágásfordulóval kezelt faültetvények 50 év alatti fatermése a legnagyobb értéket (nm3 =t) a 2,50 m x 1,0 m ültetési hálózat mellett produkálják jó termıhelyen. A sőrőbb és a ritkább induló hálózat is

34

alacsonyabb értéket ad. A magasabb vágáskor esetén nincs eltérés a fatermésben, így nyilván a kisebb induló csemete szám a kedvezıbb. A közepes termıhelyeken már lényegesen kiegyenlítettebb a helyzet. 1. Akác fatermés 10 éves vágásfordulóval jó és közepes termıhelyen 16 14 12 brm3/év jó 10

nm3/év jó

8

brm3/év közepes

6

nm3/év közepes

4 2 0 2,5x0,5

2,5x1,0

2,5x2,0

ültetési hálózat (m)

2. Akác fatermés 20 éves vágásfordulóval jó és közepes termıhelyen 14 12 10 brm3/év jó 8

nm3/év jó

6

brm3/év közepes nm3/év közepes

4 2 0 2,5x1,0

2,5x2,0 ültetési hálózat (m)

35

Az egyes változatok jövedelmezıség adja.

összehasonlítására

a

másik

lehetıséget

a

Ezt az éves átlagos jövedelemmel és a belsı kamatlábbal értékelhetjük. Az éves átlagos jövedelmet kalkuláltuk a közvetlen költségek (3. ábra) és az összes költség (4. ábra) szintjén is. Az utóbbi 20 %-os költség többletre különösen a közepes termıhely esetén mutat érzékelhetı különbséget. Az 5. és 6. ábrákon láthatók a modellek alapján számított belsı kamatlábak. Összegezésként a fatermés, az éves átlagos jövedelem és a belsı kamatláb együttes figyelembe vétele alapján az ajánlható modellek sorrendje a következı.

Jó termıhelyen (közvetlen ktg. szint) - az ismérvek szerinti sorrend

2,50m x 0,50 m, 10 éves 2,50m x 1,0 m, 10 éves 2,50m x 2,0 m, 10 éves 2,50m x 1,0 m, 20 éves 2,50m x 2,0 m, 20 éves

Éves átlagos Fatermés jövedelem (t) 2 4 1 3 5 5 3,4 2 3,4 1

Belsı kamatláb 4 1 2 5 3

Összes helyezési szám 10 5 12 10,5 7,5

Bár ez egy kissé elnagyolt összehasonlítás, hiszen az egyes ismérvek egymáshoz mért súlya nem jelenik meg, azért megközelítıleg megfelelı tájékoztatást kaphatunk az ajánlható értéksorrendrıl. Minél alacsonyabb az összes helyezési szám, annál kedvezıbb a változat. Természetesen a döntés függhet attól is, hogy mely ismérvnek tulajdonítunk nagyobb jelentıséget.

36

3. Akác éves átlagos jövedelem 10 és 20 éves vágásfordulóval közvetlen költség szinten, jó és közepes termıhelyen (eFt/ha/év) 35 30 25 10 éves jó 20

20 éves jó 10 éves közepes

15

20 éves közepes 10 5 0 2,5x0,5

2,5x1,0

2,5x2,0


4. Akác, éves átlagos jövedelem, 10 és 20 éves vágásfordulókkal, jó és közepes termıhelyen, összes költség szinten (eFt/ha/év) 25 20 10 éves jó

15

20 éves jó 10 éves közepes

10

20 éves közepes

5 0 2,5x0,5

2,5x1,0

2,5x2,0


37

5. Akác belsı kamatláb, 10 és 20 éves vágásfordulóval, jó és közepes termıhelyen, közvetlen költség szinten (%) 10 9 8 7 10 éves jó

6

20 éves jó

5

10 éves közepes

4

20 éves közepes

3 2 1 0 2,5x0,5

2,5x1,0

2,5x2,0


6. Akác belsı kamatláb, 10 és 20 éves vágásfordulókkal, jó és közepes termıhelyen, összes költség szinten (%) 6 5 4

10 éves jó 20 éves jó

3

10 éves közepes 20 éves közepes

2 1 0 2,5x0,5

2,5x1,0

2,5x2,0


38

Közepes termıhelyen - az ismérvek szerinti sorrend Éves Fatermés átlagos (t) jövedelem 2,50 m x 0,5 m, 10 éves 2 5 2,50 m x 1,0 m, 10 éves 1 3 2,50 m x 2,0 m, 10 éves 5 4 2,50 m x 1,0 m, 20 éves 3,4 2 2,50 m x 2,0 m, 20 éves 3,4 1

Belsı kamatláb

Összes helyezési szám

5 3 1 4 2

12 7 10 9,5 6,5

A két termıhelyre kapott sorrend összevetése is azt erısíti, hogy a gyengébb termıhelyen hosszabb ideig célszerő fenntartani az állományt. A választható hálózatból pedig inkább az alacsonyabb csemeteszám ajánlható.

Az energetikai célra átalakított akácosok jövedelmezısége. Külön kalkuláltuk az energia ültetvénnyé átalakítható állományok fatermési és jövedelmi helyzetét. Az eredmények összevetettük egyrészt a 2,50 m x 0,5 m hálózatú, 5 x10 éves ciklusban kezelt ültetvénnyel, másrészt a természetes felújítással kezelt hagyományos akácossal. Az elıbbi összevetésben az éves átlagos fatermés (m3 vagy t) valamivel kedvezıbb az átalakított állományoknál. Az éves átlagos jövedelemben már nagyobb mértékő az elıny. Még ennél is kedvezıbb a helyzet a belsı kamatláb esetén, különösen a közepes termıhelyen. Tehát, ha van rá lehetıség célszerő ezt a módszert választani az erdıtelepítés helyett. Bár a hátránya egyértelmően az, hogy fatömeg szempontjából lényegesen kisebb forrás bıvülést jelent, mint az új erdı (ültetvény) létesítése. A másik viszonyítási alapot jelentheti a hagyományos erdıkezeléssel való összevetés. Ebben az esetben már kissé más eredményt kapunk. Az éves átlagos jövedelemben a termıhely romlásával közeledik egymáshoz a két kezelési mód, de marad az energetikai célú használat elınye.

39

A belsı kamatláb esetén azonban megmarad az energetikai faültetvény tetemes elınye. Ez annak köszönhetı, hogy ez utóbbiban már 10 évenként megjelennek a hozamok, szemben a hagyományos kezeléssel. Itt ugyanis a jövedelem fıleg a véghasználatból (40. év ill. 30. év) adódik. Még egyszer célszerő azonban hangsúlyozni, hogy jövedelmi helyzet egyértelmő javulása mellett az átalakítás – famennyiségben – jelentıs forrásbıvülést nem eredményez.

A nemes nyár jövedelmezısége Az akáchoz hasonlóan modelleztük a nemes nyár energetikai célú hasznosítását is. A részletek ismertetése nélkül a végeredmények a következık: Jó termıhelyen - a különbözı ismérvek alapján az összesített sorrend: Ültetési hálózat

Éves átlagos fatermés

2,50 m x 0,5 m, 2 4x10 év 2,50 m x 2,0 m, 1 4x10 év 2,50 m x 2,0 m, 3 2x20 év

Éves átlagos Belsı jövedelem kamatláb

Együtt

3

2

7

1

1

3

2

3

8

A három ismérv alapján egyértelmően ajánlható a 2,50 m x 2,0 m ültetési hálózattal indított, és 4x10 éves vágásfordulóban letermelt energetikai faültetvény. A másik két változat az elsıtıl lemaradva, egymáshoz közel áll. Nem feledkezhetünk azonban meg arról, hogy a 20 éves vágásfordulóval kezelt faállomány elsı kitermelésekor már eléggé vastag törzsek is elıfordulnak (d1..3 >35 cm). Ebbıl az anyagból már értékesebb választék is letermelhetı, ami egyértelmően javítja a jövedelmezıséget.

40

Közepes termıhelyen Ültetési hálózat

Éves átlagos Éves átlagos Belsı fatermés jövedelem kamatláb

2,50 m x 0,50 m 3 4x10 év 2,50 m x 2,0 m, 1 4x10 év 2,50 m x 2,0 m, 3 2x20 év

Együtt

3

3

9

1

1

3

2

2

6

A sorrend teljesen egyértelmő. A nemes nyár szempontjából közepes termıhelyre tehát nem érdemes sőrő hálózatot telepíteni.

41

ERDİSÁVOK, ENERGETIKAI FAÜLTETVÉNYEK Ivelics Ramon1– Takács Viktor2 1. Nyugat-Magyarországi Egyetem, Erdımérnöki Kar Erdészeti-Mőszaki és Környezettechnikai Intézet e-mail: [email protected] 2. Nyugat-Magyarországi Egyetem, Erdımérnöki Kar Erdımővelés Tanszék e-mail: [email protected]

A közúton közlekedıknek és az utakat üzemeltetıknek is meglepetést okozott a hirtelen beálló 2005. január-márciusi igazi tél, amely számos útvonalat tett járhatatlanná és településeket zárt el a külvilágtól. Fıként a nyugat-kelet irányú intenzív hófúvások a már utakról eltávolított és a közelben deponált havat is visszahordták a pályára, a folyamatos gépi takarítás ellenére. A járhatatlan utakat nem a kevés emberi- és gépi erı okozta, hanem a kedvezıtlen idıjárás által kialakult közúti szükségállapotok, hiszen ezek túlnyomórészt ott állandósultak, ahol más hófogó objektum hiányában – a megváltozott áramlási viszonyok miatt – maga az útpálya és környezete (árok, közlekedési táblák, fák) szolgáltak hófogóként. A legtöbb veszélynek kitett útszakaszon természetesen találkozhattunk szabályszerően elhelyezett hófogó rácsokkal, amelyek feltöltıdésükig ellátták a feladatukat, de azon túlmenıen az állandóan fújó erıs szél, a hó mennyisége és porszerő szerkezete miatt már nem érvényesült a hatásuk. Az 1950-es években meginduló ország-fásítás egyik kiemelkedı pontja a közlekedési utak védelmi fásítása volt. Az ekkortájt tervezett és telepített (1990-ig) hófogó erdısávok és cserjések területe 29 400 hektárra volt tehetı, mai adatok szerint a védıfásítások területe 16 416 hektárra csökkent [6]. A Gyır-Moson-Sopron megyében hivatalosan nyilvántartott hófogó erdısávok területe csupán 36 ha, amely 17 km hosszon védi a különösen hófúvásveszélyes szakaszokat. Az erdısávterület csökkenése számos gazdasági és történeti okra vezethetı vissza. Ezen okok feltárását nem tekintjük célunknak, de meggyızıdésünk, hogy a hófogó erdısávok területének növelésével, új fa- és cserjesorok telepítésével kezelhetıek lennének az évrıl évre visszatérı téli problémák. Egy fasor vagy hófogó rács önmagában még nem megoldás, de erdısávval kombinálva jó eredmény 42

érhetı el. A mezıgazdaság érdekeit is szem elıtt tartva olyan megoldást szeretnénk közzétenni, amely részben eloszlatja az erdısávokkal és védelmi szerepet is betöltı fasorokkal szembeni ellenszenvet és jövedelmezıséget is biztosít annak, akinek területén elhelyezésre kerül.

Az erdısávok elınyei Az erdısávtelepítési program megindulását követıen többen vizsgálták az erdısávok mikroklímára és ezáltal a termésnövekedésre gyakorolt kedvezı hatásait és a hófogó erdısávok viselkedését. Az erdısávok jótékony hatásaikat azáltal érik el, hogy a szél sebességét lecsökkentve a talaj- és hórészecskék mozgási energiáját, a növényi felületeken és a talajfelszínen az erıs párologtatást fékezik. Az erdısávokat alakjuk és áttörtségük szerint tervezzük és osztályozzuk, figyelmen kívül hagyva majd minden más környezeti tényezıt. Tudomásunk szerint nincs olyan a gyakorlatban jól használható számítási módszer, amely figyelembe vesz minden meteorológiai és környezeti paramétert. Nyilvánvaló, hogy bizonyos szélsebességi tartományban, kedvezıtlen szélirány és bizonyos hómennyiség esetén az erdısáv, akárcsak minden más hófogó objektum, elveszti hatását. Az átlagos téli csapadékmennyiség (az elmúlt években egyszeri 6-10 mm, a 1. ábra Az erdısávok hólerakó képessége vizsgált nyílt területen) és jellemzı széljárás (északias, 1-5 Bft) esetén azonban már az 1-2 soros cserjesáv is nagy mennyiségő havat (befoglaló méreteitıl függıen) fog meg és deponál a közvetlen környezetében. Ez a közvetlen környezet, vagyis a hófogók – az 1. ábra által szemléltetett – pufferzónája, tapasztalataink szerint cserjéknél 5-10 méter, több soros hófogó sávok esetén 20-25 méter széles.

43

A tapasztalatok azt mutatják, hogy a kísérleteinkben szereplı erdısávok esetén [5], a hófogó tulajdonságot nem maga az áttörtség, hanem a fák magassága, az erdısáv és a környezı felületek tagoltsága befolyásolja. Minél összetettebb akadályt állítunk fel a szél irányára lehetıleg merılegesen, annál jobb a várható eredmény. Télvíz idején a közlekedési út mellett kellı távolságban (min. 20 méter) elhelyezett, fasorral és cserjeszegéllyel kombinált összetett (például a 2 részre tagolt) erdısáv jobb hatást fejt ki a maga 4 sorával, mint egy 8-10 sorból álló hagyományos mezıvédı erdısáv. A tagolt szerkezet és a hatására kialakuló turbulencia megváltoztatja a szélvektorok mozgási irányát és az általa szállított részecskék energiáját, lerakva azokat a sáv szélnek kitett oldalán, 20 méteren, a sávban, a sáv és a fasor (cserjesor) közti szabad területen és a fasor-út közti árokparton. Sok esetben a spontán létrejövı hóakadályok (szalmabálák, nyesett ágakból rakott máglya) is nagy szolgálatot tesznek.

Az ültetvényszerő erdısávok Az ültetvényszerő erdısávok olyan, elsısorban védelmi funkciót ellátó, rövid vágásfordulójú, vonalszerően elhelyezkedı faültetvények, amelyek mezıgazdasági területen telepíthetık az energetikai faültetvényeknek megfelelı sor és tıtávolsággal. Az ültetvényszerő erdısávokat csoportosíthatjuk a betöltendı funkciójuk alapján, amelyek a következık: hófogó, mezıvédı, hófogó-energetikai, mezıvédı-energetikai, kombinált ültetvényszerő erdısávok. A szélességi kiterjedés alapján elkülöníthetünk egy- illetve többsoros ültetvényszerő erdısávokat. Ezek az erdısávok telepíthetık gyorsan növı fafajokból (nemesnyár, főz, akác, platán, esetleg bálványfa, stb.), amelyeken 3 éves vágásfordulóval, I. termesztési osztályú területeken, 15-20 tonna/ha/év hozam érhetı el. Az 1. képen a két éves nemesnyár ültetvény látható. A következı táblázatban a hazai kísérleti rövid vágásfordulójú faültetvények fontosabb adatait láthatjuk (1. táblázat).

44

1. kép: Két éves nemes nyár

Az energetikai faültetvények két ikersoros telepítéssel javasolhatók hófogó erdısávnak, amelyben az ikersorok középpontjának távolsága több, mint 3 m, az ikersorokban a sorok távolsága pedig 0,75 m. A sorokban az egyes egyedeket fél méterre ajánlott ültetni. A betakarítási technológia miatt pedig a két ikersort egy év különbséggel szükséges létrehozni, így a két ikersor letermelés is egy évvel eltolódik egymástól, ezért nem lesz olyan idıszak, hogy az adott évben nem található hófogó faültetvény. Az ültetvények tájolása befolyásolja a telepítést, hiszen az idıben eltolt ültetés, betakarítás miatti árnyékolás a késıbbiekben lecsökkentheti a hozamokat. A 2. ábra az ültetvényszerő erdısáv – keresztmetszete és a javasolt telepítési (T) és betakarítási évek (B1 és B2) – tervezett profilja látható. Nyílván az utak környezetében kialakuló speciális körülmények (levegı- és talajszennyezés) és a téli erıs mechanikai hatások miatt a hófogó faültetvények hozamai lecsökkennek, ezért nem lehet annyi fatömeget Fafaj Nemes nyár klón (Populus ssp.)

Vágásforduló Ezer tı/ha 1-4 év

8-13

45

kg/m

Hozam (t/ha/év)

14,6-27,8

19,5-37,1

Akác (Robinia pseudoacacia)

2-4 év

10-11

13,1

17,5

Főz (Salix ssp.)

1-3 év

12-13

3,3

18,2-22,1

Bálványfa (Ailanthus altissima)

max. 3 év

9-10

12,8

17,0-31,0

Marosvölgyi-Ivelics 2004 1. táblázat: Rövid vágásfordulójú faültetvények

elérni, mint a kiterjedt területeken telepített energetikai faültetvényeken. Azonban, ha az utak hó elleni védelmére és karbantartására fordított költségeket a hófogó faültetvények bevételéhez soroljuk, akkor ezek az erdısávok valószínőleg gazdaságosan üzemeltethetık. [3] Az ültetvényszerő elınye

erdısávok

Energetikai célra 2-4 évente letermelhetık. Nem szükséges betakarítás után újratelepíteni, mivel 15-20 évig (5-6 betakarításig) az ültetvény nem veszíti el a sarjadzóés gyorsan növı képességét. Mindemellett magas fatömeg termelhetı le, amely energiahordozó a decentralizált hı-központokban hıvagy villamos energiatermelésre hasznosítható. Az energetikai célú faültetvények létesítése és üzemeltetésére földalapú támogatás 2. ábra: Tagolt gyorsnövéső sáv igényelhetı, hasonlóan, mint a szántóföldi növények esetében. Az energetikai faültetvények letermelésére (betakarítására) már alkalmas gépeket fejlesztettek ki, amelyek alkalmasak a rövid vágásfordulójú faültetvények hatékony és gazdaságos betakarítására. [4] A közutak melletti faültetvények letermelése – több lépcsıben történik, hogy biztosítsa a folyamatos borítottságot és kialakuljon az erdısáv szintezettsége – érdekében feltáró utakat szükséges létrehozni, amelyek a út felöli oldalon helyezendık el. Ezen földutak, megfelelı karbantartással több funkciót is elláthatnak: az ültetés, az ápolás és a betakarítás során alkalmazandó gépek

46

használhatják, illetve az év többi idıszakában (márciustól-novemberig) kerékpárútként üzemeltethetık. Ezek mellett az energetikai faültetvények létesítése és üzemeltetése vidékfejlesztési cél, hiszen a mezıgazdaságban munkahely teremtı illetve a „vidéken maradást” elısegíti. [1], [2]

Javaslatok A jövıben épített utak hó elleni védelme a jelen tanulmányban említett ültetvényszerő erdısávok kialakításával megoldható lenne. Az ültetvényszerő erdısávok telepítése a mezıgazdaság jövedelemszerzését és a vidék fejlıdését is elısegíti. A faültetvényekbıl kitermelt energetikai alapanyag a decentralizált megújuló energiahordozó bázisú energiatermelés forrásai lehetnek, amelyek faapríték bázisú hıközpontokban is hasznosíthatók. Mindemellett az erdısávok nem veszítik el az eredeti funkciójukat, a telepítésüktıl fogva védelmi célokat is ellátnak, amellyel megoldhatók az utak és a közlekedés résztvevıinek hó elleni, a mezıgazdasági területek folyamatos defláció elleni védelme. Irodalom [1] IVELICS, R.: Az energetikai ültetvények betakarításánál elért legújabb gépesítési eredmények. Elıadás. In: Magyar Biomassza Konferencia, Sopron, 2004. [2] MAROSVÖLGYI, B. – IVELICS, R.: Új gépek a rövid vágásfordulójú faültetvények betakarításában Magyarországon. (New machines for harvesting of SRC in Hungary; Ergebnissen in die Entwicklung der ErnteTechnik von Holz-Energieplantagen). Presentation. In: 37th Internationales Symposium „Mechanisierung der Waldarbeit” (FORMEC 2004) Gmunden, Österreich, 08-10. September 2004. [3] Ivelics, R.: Az energetikai faültetvények és az energiaerdık termesztésének legújabb eredményei – a bálványfa, mint bioenergetikai alapanyag. Elıadás. In: Magyar Biomassza Konferencia, Sopron, 2005. [4] IVELICS, R.: A fa energetikai hasznosítása. Elıadás. MTA Erdészeti Bizottság Tallós Pál Tudományos Kör, Budapest, 2005. [5] Takács, V.: A sopronhorpácsi mezıvédı erdısávrendszer állapotfelmérése, a további hasznosítás lehetıségeinek vizsgálata. Diplomaterv, Sopron, 2003. [6] Takács, V.: Green lines and structured land use in north-western Hungary. Greenways Conference Presentations, Sopron, 2005.

47

A 35 ÉVES NAGYLÓZSI (SOPRONI-DOMBVIDÉK ) FAFAJ-ÖSSZEHASONLÍTÓ KÍSÉRLET EREDMÉNYEI Kondorné Szenkovits Mariann Nyugat-Magyarországi Egyetem, Erdımérnöki Kar Erdımővelés Tanszék 9400 Sopron, Bajcsy-Zs. u. 4.

1968 folyamán az Erdımőveléstani Tanszék dolgozói Majer professzor vezetésével két fafaj-összehasonlító kísérleti terület tervét dolgozták ki. Ezek célja az adott termıhelyen bevált, vagy elıreláthatólag beváló, nagy faproduktumú, termıhelyálló fafajok kiválasztása. Figyelemmel voltak arra, hogy lehetıleg olyan fafajokat telepítsenek, melyek a vad kártételének is ellenállnak. Gondoltak olyan kérdések tisztázására is, hogy például elegyetlenül melyik fafaj növekedése, illetve állományszerkezete kedvezıbb. Az egyik parcellasort a Soproni-hegység ágfalvi területére, míg a másikat a Soproni-dombvidéken található Nagylózs-Haraszt erdejébe tervezték. Az elıadásban ez utóbbit ismertetem. A táj a Soproni-dombvidék 48 B erdıgazdasági tájrészletbe tartozik, jelenlegi erdırészlet száma Nagylózs 5 F (2001 üzemterv), helyszínrajza az 1. ábrán látható. A kísérleti területet Ikva-menti kavicsteraszon, vékony borítással fedett területen, hajdan rontott akácsarj erdı helyén alakították ki. Tengerszint feletti magasság: 160 m. A csapadék évi átlaga 668 mm, ebbıl 416 mm a tenyészidıszakban esik. A csapadék havi eloszlása július és szeptemberi maximumot mutat, tehát szubmediterrán jellegő. Az évi középhımérséklet 9,5 oC. A talaj kissé savanyú, alul pszeudoglejes, sekély rozsdabarna erdıtalaj.

48

1.ábra: A kísérleti terület helyszínrajza

A természetes erdıtársulás gyertyános-kocsánytalan tölgyes és csereskocsánytalan tölgyes közötti átmeneti jellegő volt, (Querco petraeae – Carpineum, ill. Quercetum petreae-cerris) Galium odoratum, illetve Festuca heterophylla erdıtípussal. Növényföldrajzilag Pannonicum-Eupannonicum flóratartományba, Arrabonicum flórajárásba sorolják. A 8 ha-os kísérleti területen 17 fafajt telepítettek 1969 tavaszán, általában 50 x 50 m-es parcellákon, többségében 1,5 x 1 m-es hálózatban. A parcellák elrendezése a 2. ábrán látható. A legutolsó, 35 éves kori értékelésben a sötétebb árnyalatú parcellák szerepelnek.

49

2.ábra: A kísérleti parcellák elrendezése

Tesztfafajnak a vörös tölgyet jelölték ki, ezt különbözı hálózatban és elegyítve is telepítették. A vörös tölgyön kívül a duglászfenyıkés a nyárak esetében kétszeres ismétlést alkalmaztak. A területen eddig az ápolásokon kívül egyszeri tisztítás történt: 1987-ben az erdeifenyı, a feketefenyı és a nyugati ostorfa parcelláiban, 1989-ben pedig a többi parcellában. 2001-ben az egész területen törzskiválasztó gyérítést végeztek.

50

A kísérleti területen eddig négyszer történt faállományfelvétel, 10, 16, 22 és 35 éves korban. A felvételezést a következıképpen végeztük: — parcellánként véletlenszerően 2-3 sort jelöltünk ki úgy, hogy a sorokban minimum 100-100 egyed felvételét tudtuk elvégezni, — famagasságot és mellmagassági átmérıt mértünk és meghatároztuk a felvett terület nagyságát — kiszámoltam az egyes parcellákra érvényes szorzószámot, az adatokat a biometria módszereivel értékeltem, ezt vonatkoztattam egy-egy parcellára, végül 1 ha-ra. Azokból a fafajokból, melyekbıl két azonos hálózatú parcella van, az adatok átlagát képeztem, s ezt tüntettem fel a táblázatokban és az ábrákon. Vannak olyan fafajok, melyek parcellái 35 éves korra már nincsenek meg (nemesnyárak), illetve csak kevés egyedszámmal vannak jelen a területen, ezért ezeket nem vettem be az összehasonlításba. Továbbá nem foglalkoztam a hálózat kísérletekre beállított vörös tölgy parcellák felvételével, illetve értékelésével sem. Így az alábbi parcellák, illetve fafajok adatai szerepelnek (hálózattal) az értékelésben: 1. parcella Quercus rubra (1x1 m) VT; 2. parcella Quercus rubra (2x1m) VT; 10. parcella Quercus rubra (2x2 m) VT (10 éves korig kései meggyel elegyes volt); 3. parcella Celtis occidentalis (1,5x1 m) NYO; 4.és 6. parcella Tilia platyphyllos (1,5x1 m) NH átlaga; 5.és 9. parcella Tilia argentea (1,5x1 m) EH átlaga, 7.és 12. parcella Tilia cordata (1,5x1 m) KH átlaga; 8.és 17. parcella Quercus petraea (1x1 m) KTT átlaga; 11. parcella Castanea sativa (2x2 m) SZG; 13. parcella Pinus silvestris (1,5x1 m) EF; 14. parcella Pinus nigra (1,5x1 m) FF; 15. parcella Picea abies (1,5x1 m) LF; 18. parcella Quercus robur (1x1 m) KST; 19. parcella Pseudotsuga menziesii var. viridis (1,5x1 m) ZDF; 22. parcella Pseudotsuga menziesii var. viridis (1x1 m) ZDF; 28. parcella Padus serotina (2x1 m) KM. Ez a fafaj-összehasonlító kísérlet 35 éves, lassan középkorú, így néhány értékes következtetés már most is levonható az eddigi eredményekbıl.

51

Az egyes fafajok összehasonlításához és a növekedési erély meghatározásához a famagasság és a mellmagassági átmérı 10, 16, 22 és 35 éves kori méréseit és az azok közötti változást használtam fel. A körlapösszeg, fıleg fiatal korban még aránylag kicsi, mértékét a törzsszám erısen befolyásolja. A fatérfogat - különösen 10 éves korban - még nem alkalmazható az összehasonlításra a bizonytalan alakszám miatt, bár kiszámoltam és feltüntettem azokat is a 16, 22 és 35 éves korban számított értékek mellett. A törzsszámváltozást, azaz a telepítési darabszámhoz viszonyított csökkenést (1 ha-ra vonatkoztatva) az 1. táblázat tartalmazza.

Fafaj VT(1x1) VT(2x1) VT(2x2) NYO(1,5x1) NH(1,5x1) EH(1,5x) KH(1,5x1) KTT(1x1) SZG(2x2) EF(1,5x1) FF(1,5x1) LF(1,5x1) KST(1x1) ZDF(1,5x1) ZDF(1x1) KM(2X1)

Törzsszám ( db/ha) telepítéskor 10éves 16éves 22éves 35éves 9500 7375 6125 4296 1600 4800 3312 2083 1623 1156 2500 1487 1444 1326 1100 6340 6242 5835 3419 1416 6340 5913 5067 4555 1990 6340 2684 2244 2020 1333 6340 3100 2915 2512 1800 6340 3517 2479 2010 1500 2500 1020 950 810 410 6340 4662 3720 1601 700 6340 4254 2667 2450 1333 6340 3815 3688 2695 2132 9500 6250 4850 2575 1500 6340 3704 2222 1834 1700 9500 5560 3510 2750 2200 4800 3054 2244 2154 1167

1. táblázat: Törzsszámváltozás a telepítési darabszámhoz viszonyítva 1 ha-ra vonatkoztatva

Az adatokból kitőnik, hogy a törzsszámcsökkenés természetes úton (természetes mortalitás) csaknem valamennyi fafaj esetében bekövetkezett, hiszen a 10 és a 16 éves kori felvételek idıpontjáig a területen - az ápolási munkákon kívül – nem történt erdımővelési beavatkozás. A természetes törzsszámcsökkenés különösen jelentıs volt az ezüsthársnál, de a kislevelő hársnál is, fıleg 10 éves korig. A kezdeti növekedés idején a 52

szelídgesztenyét erısen károsította a vad, de ezen fafaj sokat szenvedett a kései fagyoktól is, s ez a két tényezı együtt jelentıs törzsszámcsökkenést okozott. Az erdeifenyı törzsszáma 22 éves korra és 35 éves korra is erısen csökkent, amely részben a hótöréssel, részben a parcellában erısen felverıdı akácsarjak nyomásával magyarázható. Folytatódott a törzsszámcsökkenés a tisztítás és a törzskiválasztó gyérítés következtében is, így 35 éves korra – az elıbb említettek miatt is – a szelídgesztenye és az erdei fenyı van a legkisebb darabszámmal a területen. A törzsszámváltozást szemléletesen a 3. ábra mutatja.

Törzsszámváltozás

10000

10éves

4000

16éves

2000

22éves

0

35éves

KM(2X1)

telepítéskor ZDF(1x1)

ZDF(1,5x1)

KST(1x1)

FF(1,5x1)

LF(1,5x1)

EF(1,5x1)

16éves SZG(2x2)

KH(1,5x1)

KTT(1x1)

EH(1,5x)

NH(1,5x1)

35éves NYO(1,5x1)

VT(2x2)

6000

VT(1x1)

telepítéskor

VT(2x1)

8000

3.ábra: A törzsszám változása (db)1 ha-ra vonatkoztatva

53

A famagasság mérése eddig 3, 10, 16, 22 és 35 éves korban történt. (a 3 éves kori adat csak tájékoztató jellegő, ezért nem tüntettem fel a táblázatban és az ábrán) Az egyes korokban mért átlagértékek a 2. táblázatban láthatók.


Famagasság (m) 10éves 16éves 22éves 35éves 5,15 10,81 11,59 15,56 4,40 9,61 13,11 18,58 3,67 9,67 11,04 16,84 5,81 6,82 9,65 14,61 4,24 8,65 10,04 14,84 2,99 7,58 9,93 14,57 2,66 6,60 9,72 13,18 2,55 5,29 8,21 15,02 2,79 6,42 9,80 13,19 4,02 7,23 10,41 13,85 2,97 6,47 9,11 14,30 1,17 5,25 10,53 15,53 3,10 6,94 10,58 16,53 4,54 8,57 14,96 17,17 4,85 8,61 13,15 17,22 5,01 8,58 12,49 15,47

2. táblázat: Famagasság m-ben 10, 16, 22 és 35 éves korban

Megfigyelhetı, hogy 10 éves korban a nyugati ostorfa és a kései meggy állnak az elsı helyen a magassági növekedést tekintve. 16 illetve 22 éves korra jelentısen nıtt már a zöld duglászfenyı, a vörös tölgy, és a lucfenyı is. 35 éves korban megmaradt a zöld duglászfenyı erıteljes magassági növekedése, továbbra is ez elsık között van a kései meggy és a lucfenyı, valamint a különbözı hálózatba telepített vöröstölgy. A magasság változása szemléletesen a 4. ábrán látható. A mellmagasági átmérıt eddig négyszer mértük, 10, 16, 22, illetve 35 éves korban. Ezek átlagértékei a 3. táblázatban láthatók. 10 éves korban a pionír fafajok, valamint a zöld duglászfenyı (mindkét hálózatban) mellmagassági átmérı növekedése jelentısebb, mely változik a késıbbi korokban. Ha a 16, illetve 22 éves korra bekövetkezı átmérınövekedést tekintjük, megállapíthatjuk, hogy jelentıs mellmagassági átmérınövekedés volt 16 éves korra a szelídgesztenyénél, az ezüst és kislevelő hársnál, a lucfenyınél és a vörös tölgynél is. 22 éves korra ez a

54

hirtelen növekedés csak a lucfenyınél maradt fenn, de erıteljesen vastagszik a kései meggy is. Mindezt szemléletesen az 5. ábra mutatja. Famagasságváltozás 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

10éves 16éves 22éves

ZDF(1x1)

10éves

KM(2X1)

KST(1x1)

ZDF(1,5x1)

LF(1,5x1)

EF(1,5x1)

FF(1,5x1)

KTT(1x1)

22éves

SZG(2x2)

EH(1,5x)

KH(1,5x1)

NH(1,5x1)

VT(2x2)

NYO(1,5x1)

VT(1x1)

VT(2x1)

35éves

. 4. ábra: A famagasság m-ben 10, 16, 22 és 35 éves korban

Mellmagassági átmérı( d1,3) cm Fafaj 10éves 16éves 22éves 35éves VT(1x1) 9,92 16,97 4,24 7,51 VT(2x1) 3,95 8,27 12,00 18,58 VT(2x2) 3,59 9,65 10,30 18,86 NYO(1,5x1) 4,91 7,08 9,89 16,57 NH(1,5x1) 5,10 8,13 10,13 15,35 EH(1,5x) 3,62 8,43 11,49 20,02 KH(1,5x1) 2,98 7,16 10,42 15,47 KTT(1x1) 3,02 6,72 10,24 16,08 SZG(2x2) 3,17 8,24 10,17 17,61 EF(1,5x1) 5,97 7,50 11,03 19,04 FF(1,5x1) 4,92 8,87 10,73 17,99 LF(1,5x1) 3,33 7,54 11,24 15,89 KST(1x1) 3,92 8,47 11,05 18,09 ZDF(1,5x1) 5,85 9,41 13,29 19,30 ZDF(1x1) 5,93 9,56 13,22 19,67 KM(2X1) 8,11 10,87 14,23 18,44 3. táblázat: Mellmagassági átmérı (d 1,3)

55

Mellmagassági átmérıváltozás

25 20 15 10éves

10

16éves 22éves

5

35éves

10éves

ZDF(1x1)

KST(1x1)

FF(1,5x1)

SZG(2x2)

35éves

KH(1,5x1)

NH(1,5x1)

VT(2x2)

VT(1x1)

0

5. ábra: A mellmagassági átmérı (cm) változása

Körlapösszeg (G) m2 Fafaj 10éves 16éves 22éves 35éves VT(1x1) 10,41 27,35 33,16 39,62 VT(2x1) 4,23 11,18 18,40 31,35 VT(2x2) 1,50 10,57 11,04 30,73 NYO(1,5x1) 11,83 22,97 26,25 30,54 NH(1,5x1) 12,08 26,07 35,65 32,84 EH(1,5x) 2,76 12,59 20,97 27,68 KH(1,5x1) 2,13 11,74 21,28 27,61 KTT(1x1) 2,46 8,84 16,69 30,44 SZG(2x2) 0,82 5,06 6,58 19,47 EF(1,5x1) 13,06 16,49 15,03 19,91 FF(1,5x1) 8,07 16,46 22,17 33,91 LF(1,5x1) 3,32 12,78 26,75 42,29 KST(1x1) 7,54 27,31 24,71 38,54 ZDF(1,5x1) 9,95 15,45 25,41 51,62 ZDF(1x1) 15,33 25,27 37,63 64,32 KM(2X1) 15,72 20,82 34,32 31,14 4. táblázat: Körlapösszeg (G) m2-ben 10, 16, 22 és 35 éves korban

A körlapösszeg változását a 4. táblázatban tekinthetjük át. A körlapváltozást, mely már 1 ha-ra vonatkozik, jelentısen befolyásolja a törzsszám változása. 56

10 éves korban azon fafajok körlapösszege a legmagasabb, melyek nagy darabszámmal voltak jelen a területen, mint például a sőrő hálózatú zöld duglászfenyı, valamint az erdeifenyı, kései meggy. 16 éves korra még mindig a nagy darabszámmal elıforduló fafajok rendelkeznek aránylag magas körlapösszeggel, mint például a kocsányos tölgy, nagylevelő hárs, zöld duglászfenyı, sőrő hálózatú vörös tölgy. Jelentısen változik a helyzet 22 éves korra. Csökken a körlapösszeg például a kocsányos tölgynél, és az erdeifenyınél. Ezek magyarázata a nagyszámú természetes törzsszámcsökkenés, amit már említettem, s ugyanez érvényes a kocsányos tölgy és az erısen károsított erdeifenyı parcellákra is. A körlapváltozás a 6. ábrán látható. Körlapváltozás 70 60 50 40 10éves

30

16éves

20

22éves

10

35éves

10éves

ZDF(1x1)

KST(1x1)

FF(1,5x1)

SZG(2x2)

35éves

KH(1,5x1)

NH(1,5x1)

VT(2x2)

VT(1x1)

0

6.ábra: A körlapösszeg változása (m2) 1 ha-ra vonatkoztatva

A fafajok növekedési erélyét, s ez alapján a fafajok növekedési sorrendjét 10 éves korban Majer (1980) a 100x G x H alapján határozta meg. Ez a mutató azonban 16 illetve 22 éves korban már nem adott reális képet a fafajok növekedési erélyérıl. A körlapösszeget ugyanis erısen befolyásolja a hektáronkénti törzsszám, ezért a növekedési erély meghatározására ezekben a korokban a magassági – és a mellmagassági átmérınövekedés változását választottam az elsı felvételezéshez, tehát 10 éves korhoz viszonyítva. 57

Mindegyik mutató alapján meghatároztam a sorrendet, és a két változó közötti összefüggés vizsgálatára a rangkorrelációs módszert választottam. E módszerben elıször a változók értékeit rangsoroltam, majd a rangsoruknak megfelelıen úgynevezett rangszámot adtam. A két változó értékeit különkülön rangszámoztam 1-tıl 16-ig, 16-tal jelölve az értékelt parcellák illetve fafajok számát. Azt vizsgáltam, hogy a két változó rangszámai az azonos megfigyelési egységeken mennyire egyeznek. A rangkorrelációs koefficiens képlete: 6 Σ d2 rang = 1 - ———— n/n2 – 1/

r

A rangkorrelációs koefficiens statisztikai próbájához „A korrelációs koefficiens kritikus r értékei” ( Fisher és Yates, 1957 után) táblázatot alkalmaztam n-2 szabadságfokkal. 16 éves korban az rrang = + 0,8968 eredményt kaptam A számított r = 0,8968 nagyobb mint az FG = 16-2 = 14-re P=5 % szinten megadott táblázati r érték /0,4973/, tehát levonható az a következtetés, hogy a magassági növekedés és a mellmagassági átmérı változás között szoros összefüggés van, méghozzá annyira, hogy még a P=0,1 % szinten megadott táblázati r érték /0,7084/ is alatta marad a kapott értéknek. 22 éves korban a rangkorrelációs koefficiens: rrang = + 0,4262 Ez a számított r = 0,4262 nagyobb, mint az FG = 14-re P = 10 % szinten megadott táblázati r érték /0,4259/, tehát ebben is fennáll az összefüggés, de csak P = 10 % valószínőségi szinten vagy felette. 35 éves korban a rangkorrelációs koefficiens: rrang = + 0,5882 Ez a számított r = 0,5882 nagyobb, mint az FG = 14-re P = 2 % szinten megadott táblázati r érték /0,5742/, tehát ebben is fennáll az összefüggés a P = 2 % valószínőségi szinten vagy felette. Ennek alapján adtam meg a fafajok növekedési erély szerinti sorrendjét az 5. táblázatban. Jól látható, hogy 16 éves korban elsı helyen a 2x2 m-es hálózatban telepített vörös tölgy áll, bár kevés darabszámmal van jelen a területen, de jelentıs ezen egyedek magassági és mellmagassági növekedése egyaránt. 16 éves

58

korban elıkelı helyen áll a lucfenyı, mely 22 éves korában is folytatja erıteljes növekedését. Ebben a korban jelentıs a kocsánytalan tölgy elırelépése, mely megmarad 35 éves korára is, s ebben az idıszakban fejlıdik nagyot a kocsányos tölgy is. Ebben a korban visszaesıben vannak a fenyık, különösen a zöld duglász. Az erdei fenyı növekedése csak 10 éves koráig volt erıteljes – pionír volta miatt -, a késıbbi korokban erıteljesen visszaesik a növekedési rangsorban. A FAFAJOK NÖVEKEDÉSI ERÉLY SZERINTI RANGSORA 10 éves korban 16 éves korban 22 éves korban 35 éves korban a mellmagassági átmérı és magassági növekedés a 100x G x H alapján a fafajok növekedési erély szerinti sorrendje mutató alapján 1. KM (2x1) 1. VT (2x2) 1. LF (1,5x1) 1. KTT (1x1) 2. ZDF (1,5x1) 2. LF (1,5x1) 2. KTT (1x1) 2. SZG (2x2) 3. EF (1,5x1) 3. EH (1,5x1) 3. ZDF (1,5x1) 3. EH (1,5x1) 4. NYO (1,5x1) 4. KH (1,5x1) 4. KH (1,5x1) 4. KH (1,5x1) 5. NH (1,5x1) 5. SZG (2x2) 5. ZDF (1x1) 5. KST (1x1) 6. VT (1x1) 6. KST (1x1) 6. KM (2x1) 6. VT (2x2) 7. FF (1,5x1) 7. VT (2x1) 7. SZG (2x2) 7. FF (1,5x1) 8. VT (2x1) 8. KTT (1x1) 8. VT (2x1) 8. VT (2x1) 9. VT (2x2) 9. VT (1x1) 9. EH (1,5x1) 9. LF (1,5x1) 10. KST (1x1) 10. FF (1,5x1) 10. FF (1,5x1) 10. ZDF (1,5x1) 11. EH (1,5x1) 11. NH (1,5x1) 11. KST (1x1) 11. VT (1x1) 12. SZG (2x2) 12. ZDF (1x1) 12. NYO (1,5x1) 12. NH (1,5x1) 13. ZDF (1x1) 13. ZDF (1,5x1) 13. NH (1,5x1) 13. NYO (1,5x1) 14. KH (1,5x1) 14. NYO (1,5x1) 14. EF (1,5x1) 14. EF (1,5x1) 15. KTT (1x1) 15. EF (1,5x1) 15. VT (1x1) 15. ZDF (1x1) 16. LF (1,5x1) 16. KM (2x1) 16. VT (2x2) 16. KM (2x1) 5. táblázat: A fafajok növekedéserély szerinti sorrendje

A fatérfogat meghatározása fatömegtáblákkal történt. A fatérfogat változását, amely szintén 1 ha-ra vonatkozik, a 6. táblázat mutatja. Ezen adatok fiatal korban még csak tájékoztató jellegőek lehetnek, hiszen a körlapösszeghez hasonlóan a fatérfogat meghatározásánál is jelentıs szerepe van a hektáronkénti törzsszámnak, s ez ki is tőnik a sőrőbb hálózatú parcellák javára. 22 éves korban a zöld duglászfenyı, a kései meggy, a nagylevelő hárs, valamint a lucfenyı 1 ha-ra vonatkoztatott fatérfogata azonban már jelentıs. 35 éves korban látható, hogy ezen fafajok közül megtartja vezetı helyét a zöld duglász, kiemelkedıen magas mind az 1,5x1 m-es, mind az 1x1m-es hálózatba telepített parcella fatérfogata. Jó értéket mutat továbbra is

59

a lucfenyı, s erıteljesen megindult a kocsányos tölgy térfogat növekedése is. Mindezt a 7. ábra szemlélteti. Fatérfogat ( m3 / ha) 10éves 16éves 22éves 35éves 50,94 195,02 241,11 356,14 21,66 70,80 144,12 326,19 8,34 65,88 76,06 292,48 59,42 90,92 167,55 273,64 60,99 136,57 217,28 269,31 16,74 61,85 124,38 232,65 14,27 51,66 123,18 272,61 16,93 46,99 98,60 278,58 5,17 28,04 83,80 166,70 101,72 101,56 110,79 172,75 72,14 100,92 156,95 308,65 32,74 76,50 198,27 440,33 44,19 158,60 167,12 371,05 72,92 90,68 232,05 431,00 108,81 148,96 314,55 513,00 73,70 122,47 252,57 288,00


6. táblázat: Fatérfogat m3-ben Fatérfogatváltozás 600,00 500,00 400,00 10éves

300,00

16éves 200,00

22éves 35éves

100,00

KM(2X1)

ZDF(1x1)

10éves

ZDF(1,5x1)

KST(1x1)

FF(1,5x1)

LF(1,5x1)

EF(1,5x1)

KTT(1x1)

22éves

SZG(2x2)

EH(1,5x)

KH(1,5x1)

NH(1,5x1)

NYO(1,5x1)

VT(2x2)

VT(1x1)

VT(2x1)

0,00

7.ábra: A fatérfogat m3-ben 1 ha-ra vonatkoztatva

60

Röviden összefoglalva elmondható: Ezen a sekély, rozsdabarna erdıtalajon kezdetben, az elsı 10 évben a kései meggy és a zöld duglászfenyı mutatta a legjobb magassági- és mellmagassági átmérı növekedést. Sorrendben ezután az erdeifenyı, nyugati ostorfa és a nagylevelő hárs következett. Ezek a fafajok 8-10 éves korra már zárt állományt alkottak. Feltőnıen kicsi a hazai tölgyek, a feketefenyı és a lucfenyı magassági- és mellmagassági átmérı növekedése. 22 éves korra állományszerkezeti szempontból kicsit változott a helyzet. A területen akkor a legjobb állományszerkezetet és a legjobb magassági növekedést a zöld duglászfenyı mutatta. Ha a magassági növekedést és a fatérfogat alakulását együttesen vesszük figyelembe a kései meggy, majd a lucfenyı következik, s utána a vörös tölgy – ebbıl is az 1x1 m-es hálózatban telepített parcella -, de továbbra is kedvezı a nagylevelő hárs és a nyugati ostorfa állományszerkezete is. 35 éves korban továbbra is a legjobb állományszerkezetet a zöld duglász adja. Növekedési erélye ugyan jelentısen visszaesett - ez az összehasonlító rangsorban is látható-, de továbbra is a legnagyobb fatérfogati értékeket ezen parcellák adják. Ebben a korban erıteljesen megindulnak a hazai tölgyek, különösen a kocsányos tölgy fatérfogat növekedése jelentıs. Egyenletes fejlıdést és jó állományszerkezetet mutatnak a hársak és a különbözı hálózatba telepített vörös tölgy is. Erre a korra viszont erıteljesen lecsökkent mind a növekedési erélye, mind a fatérfogat növekedése az erdei fenyınek és a kései meggynek is – pionír voltuk miatt-, hiszen ezen fafajok voltak azok, melyek az elsı idıszakban a legjobb fejlıdést mutatták. Természetesen igen messzemenı következtetések ma még nem vonhatók le, további megfigyelésekre, vizsgálatokra van szükség. Ezen vizsgálatok részben folyamatban vannak, részben a jövıben folytatjuk ıket.

61

AZ ERDİSÁVOK ÁTTÖRTSÉGÉNEK MEGHATÁROZÁSA: AZ ELMÚLT FÉL ÉVSZÁZAD ALKOTÁSAI A DIGITÁLIS TECHNIKA LEHETİSÉGEINEK TÜKRÉBEN

Takács Viktor1 – Dr. Frank Norbert2 1

doktorandusz, Nyugat-Magyarországi Egyetem, Erdımérnöki Kar, Erdımővelés Tanszék 2 egyetemi docens, Nyugat-Magyarországi Egyetem, Erdımérnöki Kar, Erdımővelés Tanszék

BEVEZETÉS A második világháborút követı országos erdıtelepítés évtizedei egyben az erdısáv-telepítések fénykora is volt. Azóta eltelt idıszakban fokozatosan háttérbe szorult mind mezıgazdasági, mind erdészeti szakemberek részérıl a védelmi szereppel bíró fásításokra irányuló figyelem. Különösen az utóbbi két évtizedben maradtak el a szükséges fenntartási feladatok, a gazdasági rendszer még le nem zárult változásai, máig nyitott kérdései (pl. földtulajdon rendezés) miatt. A korabeli típustervekben leírt erdısávszerkezetek nagy része a mai napig megtalálható, ám többségük csak a szerkezetalkotó fafajok megléte és a tervdokumentumok alapján azonosítható. Az erdészeti szakirodalom az 1970-es években 35000 hektár erdısávot tartott számon. Az Állami Erdészeti Szolgálat adatai szerint a mezıvédı erdı védelmi rendeltetéső erdıterület 2001-re kevesebb, mint a felére, 16416 hektárra csökkent. Az alábbiakban felsorolt források, a szerzık által alkalmazott elnevezéseket és az általuk közzétett adatokat rendszerezik (1. táblázat). Az államosítás utáni három évtized szakmai körökben az erdısávkísérleteirıl is jól ismert. Ebben az idıszakban az erdısávok létesítése, fenntartása és ápolása magától értetıdı volt, hiszen egy adott mezıgazdasági termelıszövetkezet vagy más gazdálkodási szerv (pl. Közútkezelı Kht.-k) a saját tulajdonáért felelısnek érezte magát, s biztosította, igényelte a mezıvédı- és hófogó erdısávokra fordítandó anyagiés munkaerıforrásokat. Hasonló okokra, illetve a kedvezı földrajzi fekvésre vezethetı vissza, hogy például az általunk vizsgált sopronhorpácsi (Takács 2004) és a sarród-nyárligeti erdısávrendszerek (Takács-Frank 2004) a mai napig összességében kiválóan szolgálják az eredeti rendeltetésüket (szélfogás, termıtalaj megırzése, stb.).

62

Idıszak

Forrás

1960

GÁL (1961)

1970

DANSZKY (1972)

1975 1976-1990 GÁL-KÁLDY (1977) 1975 1975 1975-1990 KERESZTESI (1991) 1990 1990

DANSZKY (1972)

2001

ÁESZ (2001)

Kiterjedés

Megnevezés

1500 km

Alföld

1000 km

Kisalföld

Megjegyzés mezıvédı erdısáv

34977

ha

országos

védıfásítás

9891

ha

meglévı

4091

ha

tervezett

mezı és legelıvédı fásítás

22600

ha

meglévı

8800

ha

meglévı

20600

ha

tervezett

29400

ha

tervezett

33400

ha

tervezett

védıfásítás és egyéb

16416,7

ha

felmért

mezıvédı erdısáv

összes védıfásítás és egyéb green belts (zöld sáv)

1. táblázat: Hazánk erdısávjai a számok és az évtizedek tükrében.

Az Erdımővelés Tanszék és jogelıdjeinek munkatársai több évtizedre visszamenıen foglalkoznak erdısávkutatással. Munkánk során abban a szerencsés helyzetben voltunk, hogy a korabeli mérési eredményeket – fıleg kisalföldi kutatási területeken – alapul véve összehasonlíthatóvá válik a tervezett-telepített és a majd ötven évre rá következıen a jelenlegi megvalósult állapot. Vizsgálataink célja, hogy különbözı szempontok alapján értékeljük a máig fontos védelmi feladatot betöltı erdısávokat és ezek rendszereinek maradványait. Mezıvédı és hófogó sávok szerkezeti elemzésén keresztül számtalan bizonyítékot győjtöttünk az erdısávok létjogosultságára; bebizonyosodott, hogy multifunkcionalitásuk által mind a közvetlen környezetükre, a hozzá szervesen kapcsolódó életközösségekre, mind az ıket körülvevı tájra kedvezı hatással vannak (Takács-Frank 2005). Az erdısávok tervezése, minısítése Kutatásaink során elértünk arra a pontra, ahol az erdısávokat már nem csupán mint komplex rendszert, hanem egyenként, mint egyedi egységeket is minısíteni kell. Ez a minısítést a faj szintő szerkezeti- és egészségi vizsgálatokkal ugyan elvégezhetı (Takács 2004), de az erdısávok eredeti gondolatához visszatérve fontossá vált még egy szempont: a mai erdısávok áttörtség szerinti osztályozása. A máig fennmaradt erdısávrendszerek telepítésekor a tervezık mindenre gondoltak, de azzal nem is számolhattak, hogy a hatalmas ütemben fejlıdı számítástechnika majd fél évszázad múlva korlátlan lehetıséget fog

63

nyújtani számításaik igazolásához. Ma már tudjuk, hogy a digitális technika erdészeti alkalmazása szinte kimeríthetetlen. A védelmi célra létesítendı erdısávok telepítésekor a legfıbb feladat a megfelelı tájolás megválasztása mellett a helyes szerkezet meghatározása és kialakítása. Az elmúlt évtizedek kísérleti tapasztalatai alapján kiderült, hogy a széles (15-20 soros) erdısávok nem hoznak nagyobb hasznot, mint a 3-5 sorból állók, mivel már pár sor után – szerkezettıl függıen – a szél ereje az állomány belsejébe jutva belátható távolságon belül felırlıdik. Az erdısávoktól nem is azt várjuk, hogy falszerően útját állják a szélnek, hanem annak erejét annyira mérsékelje, hogy az már ne legyen veszélyes a védendı területre (út, szántó, település, stb.) érve, ezért a sorok számának függvényében olyan porozitást kell kialakítani az erdısávok természetes építıköveinek (fák, cserjék, lágyszárúak) segítségével, amellyel az erdısáv várhatóan betöltheti a tervezéskor neki szánt szerepet. Az erdısávok tervezésekor mindenekelıtt meg kell határozni, hogy mit is szeretnénk a széllel szemben megóvni. A védendı objektum fizikai jellemzıitıl függıen megállapítandó a védıtávolság. Fel kell arra is hívni a figyelmet, hogy nem az erdısáv az egyedüli védekezési módszer. Amíg a frissen telepített erdısáv növekedése során el nem éri az effektív magasságát és sőrőségét, addig más fizikai akadályokat is célszerő alkalmazni, továbbá a kiritkulóban lévı erdısávok esetében is alkalmazhatunk egyéb természetes vagy mesterséges akadályokat (fémrács, hófogó rács, stb.). A következı táblázat természetes és mesterséges akadályok porozitását, felületi nyitottságát (nyílt és zárt felületek arányát) hasonlítja össze (2. táblázat).

2. táblázat: Példák különbözı védelmi eszközök felületi nyitottságára.

Már az erdısávok pontos helyének és tájolásának meghatározásakor érdemes az alkalmazandó fásszárú fajok megválasztását véglegesíteni. A szerkezeten nem csak a telepítési hálózat (sor- és tıtáv) leírását, hanem a változatos lombozatú fafajok és szegélyalkotó cserjék kiválasztását is jelenti egyben. Mindezeket együtt vizsgálva, olyan erdısávot kell kialakítani, amely 64

áttörtségével biztosítja a kívánt szélsebesség csökkentı hatás kialakulását, illetve a hófogó sávok esetén a lerakási zóna megfelelı távolságban való kialakulását. Szélsebesség, áttörtségi tényezı Felmerül a kérdés, hogy milyen veszélyes szélsebességre méretezzünk? Mennyivel csökkentsük a szél erejét? Ez milyen hatással lesz az erdısávok védett környezetére? A következıkben ezekre a kérdésekre próbálunk közelítı válaszokat adni a modern technika eszközeinek segítségével. A klasszikus szakirodalom az erdısávok jellemzésére az áttörtségi tényezıt (L) vezette be. Ezt a tényezı a szélvédett oldal (Lee) és a szélnek kitett oldali (Luv) nyílt területen mért szélsebességek hányadosa adja. Típus I. Zárt (tömör) II. Hézagos (áttört) III. Nyitott (széláteresztı)

Nyílások, hézagok < 10 % 10-30 % > 30 %

Áttörtségi tényezı < 0,35 0,35-0,7 > 0,7

3. táblázat: A mezıvédı erdısávok osztályozása (Dobos, 1972).

Az erdısávok fenti kategóriákba (3. táblázat) történı besorolása hézagszázalékuk becslése alapján történt. Ebbıl és a sáv összetételébıl (szélesség, fafajok, profil) következtetni lehet az áttörtségi tényezıre is. Természetesen ez nem precíz mérnöki megoldása az erdısávok minısítésének, de az 1950-60-as évek kutatási eredményeire alapozva elegendınek bizonyult. Napjainkig is sokan és sokféle módon igyekeztek leírni, modellezni az erdısávok környezetében és belsejében zajló áramlásokat, szélsebesség csökkenést vagy éppen gyorsulást (csatorna-hatás). A tapasztalataink szerint a témával foglalkozó kutatók többsége arra az álláspontra jutott, hogy bizonyos pontossági tartományban meg lehet ugyan adni a szélsebesség csökkentı hatást, de a sok függı és független környezeti változó miatt univerzális formula leírása nem lehetséges. A modellezés rámutathat bizonyos törvényszerőségekre, útmutatást adhat a tervezés során, de egy adott helyen jobb a már megismert, a gyakorlatban is bevált erdısávtípus alkalmazása. A már meglévı erdısávok tanulmányozásából és minısítésébıl juthatunk a legtöbb hasznos tapasztalati információhoz, amelyet hatékonyan felhasználhatunk új mezıvédı- vagy hófogó erdısávok tervezésekor.

65

Anyag és módszer Ha egy erdısávot egyszerő áramlási rendszerben képzelünk el – figyelmen kívül hagyva a szélsebességen és a sáv fizikai méretein kívül a többi meteorológiai és környezeti paramétert –, már az „ütközési felületek” tanulmányozásával közelítı és jellemzı szélsebesség csökkenési mutatóval tudjuk az erdısávokat jellemezni. Vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy egyszeri úgynevezett szembecsléssel nem állapítható meg – az áttörtséget is jellemzı – hézagszázalék (nyílt és zárt felület aránya). A szélnek kitett oldal (A) hézagfelületének és a szélvédett oldal (B) hézagfelületének mérésével, meghatározható a sáv adott nyílt területi szélsebesség (v) melletti klasszikus áttörtségi tényezıje (L), hézagszázalékai (továbbiakban porozitás: PA, PB) és a sáv v/w arányú sebességcsökkenését jellemzı veszteségtényezı (ξ), ahol a folytonosság tétele alapján w [1] a szélvédett oldalon kilépı szélsebesség. A veszteségtényezı [2] magát az erdısávot, mint áramlási rendszert jellemzi, értéke kedvezı esetben ξ≥1, tehát erdısáv esetén azt mutatja, hogy milyen pozitív hatással van az erdısáv összetett szerkezete a szélsebesség csökkentésére.

[1]

[2]

1. ábra: Az erdısáv, mint leegyszerősített áramlási rendszer

A hézagfelületek arányából (PA/PB), amit itt porozitásnak (P) neveztünk el már elıre becsülhetı, hogy várhatóan az erdısávunk a szélsebességét csökkenését vagy növekedését eredményezi. Ha P<1 várhatóan csökkenés következik be, ha P>1 az a csatornahatás kialakulásához és a szélsebesség növekedéséhez vezethet. Természetesen minden esetben szem elıtt kell tartani, hogy az erdısávok hatása fıként a méreteitıl, a szélsebességtıl és széliránytól is függ. Ha egy szélnek kitett oldalán 30 %-ban nyitott 10 méter magas (H) sávra érkezik a v=10 m/s merıleges támadóirányú szél és a sáv szélvédett oldalán 70 %-ban nyitott, akkor a kilépı szélsebesség (nem 66

számolva egyéb meteorológiai tényezıvel) várhatóan 6 m/s körül lesz (4. táblázat). A számolt kilépı szélsebesség (w) segítségével megadható az áttörtségi tényezı (L) és a veszteségtényezı (ξ) is. PA [%] 15 20 25 30 35

PB [%] 70 70 70 70 70

H [m] 10 10 10 10 10

v [m/s] 10 10 10 10 10

w [m/s] 3,9 4,8 5,5 6,2 6,8

L 0,4 0,5 0,6 0,6 0,7

ξ 1,8 1,4 1,2 0,9 0,8

4. táblázat: Különbözı jó kialakítású erdısávok jellemzıi

Fordított esetben, ha a szélnek kitett oldal jóval nyitottabb, elıfordulhat, hogy a szélsebesség a többszörösére erısödik (5. táblázat). Ez a növekedett érték ugyan pár száz méter után jelentısen csökken, de útmenti hófogó erdısáv esetén megengedhetetlen, hogy a rossz szerkezet a hóátfúvások kialakulását erısítse. PA [%] 15 20 25 30 35

PB [%] 10 10 10 10 10

H [m] 10 10 10 10 10

v [m/s] 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0

w [m/s] 14,1 17,3 20,0 22,4 24,5

L 1,4 1,7 2,0 2,2 2,5

ξ -0,7 -1,1 -1,3 -1,5 -1,7

5. táblázat: Kedvezıtlen kialakítású erdısávok jellemzıi

Jelen vizsgálataink során tehát a porozitás illetve az erdısáv nyílt felületeinek vizsgálatából indultunk ki, hogy a majdani végeredményként jellemzı áttörtségi tényezıt kapjunk. A gyakorlati felhasználás lehetıségeit szem elıtt tartva egyszerő fényképezıgépeket és megfizethetı, mindenki számára elérhetı, digitális feldolgozó környezetet (szerkesztı és kiértékelı programmodulokat) használtunk. Elsı lépésként az erdısáv közelében meghatároztuk és rögzítettük azt a pontot, ahonnan felvételt készítettünk a sáv felületérıl. A lehetıségekhez képest a felállási pont sávszélességtıl mért távolsága megegyezik a sáv magasságával (H) vagy annak egész számú többszörösével. Bár több tizedesjegy-pontosságú eredményeket nem várhatunk, a felvételt rögzített körülmények közt készítettük úgy, hogy az objektív tengelye párhuzamos a felszínnel és merıleges a fényképezendı felületre. Az elkészült képet képelemzı program segítségével szürkeárnyalatúvá transzformáljuk, ahol a

67

képkockák (pixel) még megırzik fényintenzitásukat (2. ábra). Az egyszínő (szürke) skálán ezután intenzitásuknak megfelelıen csoportosíthatóak a színek. Legegyszerőbb eset, amikor két komponensre osztjuk a színeket, ekkor a fehér és fekete képpontok arány megadja a felvétel (vagyis az erdısáv) százalékos arányban mérhetı felületi nyitottságát. Szemléletesebb azaz eset amikor több színcsoportot vizsgálunk, hogy kiszőrhessük az erdısáv mélységében elhelyezkedı fasorokat vagy a háttérben lévı épületek, terepalakulatok esetleges módosító hatásait.

Eredeti felvétel

6 színő

2 színő

2. ábra: Egy minta különbözı színmélységő változatai

A feldolgozó szoftverek többségében adott hisztogramm-elemzéssel csatornánként leválogathatóak a képpontok fényességük szerint. A 3. ábrán egy ilyen elemzés végeredménye látható a fehér szín arány az összeshez viszonyítva 36,4 %. Ezt a vizsgálatot az erdısáv mindkét oldalán elvégezve egymással összehasonlítható porozitási értékeket kapunk, amely alapul szolgálhat az áttörtségi tényezı kiszámításához.

3. ábra: Hisztogramm-elemzés

Tisztában kell lenni az eljárás fizikai korlátaival, és itt sorolhatnánk a feltételezhetı hibaforrásokat. Ezzel szemben arra szeretnénk ráfordítani a figyelmet, hogy ez a közelítı eljárás terepi mérések kiérté-kelésére elegendınek bizonyul, ha az erdısávokat minısítés alkal-mával a jól ismert áttörtségi kategóriákba szeretnénk besorolni.

68

Következtetés, javaslatok Az elıdeink kutatásait és a terepi tapasztalatokat alapul véve, továbbá a fent ismertetett eljárás ismertetésén túlmenıen javaslatot szeretnénk tenni egy új minısítési osztályozás mellett is. Tesszük ezt azért, mert mérési tapasztalataink azt mutatják, hogy az elméleti modellezésen túlmenıen a meglévı mezıvédı erdısávok olyan eredményeket mutatnak, amelyek értékelése a korábbi skála helyett az alábbi 5 kategória alapján praktikusabb és árnyaltabb lenne. Jelölés 5 4 3 2 1

Típus zárt sőrő áteresztı ritkás nyílt

Áttörtség (L) 0-0,3 0,3-0,5 0,5-0,6 0,6-0,8 0,8+

Porozitás (P) 0-10 % 10-40 % 40-60 % 60-90 % 90+ %

6. táblázat: A mezıvédı erdısávok osztályozása

Az áttörtséget tudományos alapon nehéz megfeleltetni a porozitásnak, továbbá könnyen belátható, hogy egyoldali szemrevételezéssel nem állapíthatóak meg a sávokban lezajló áramlási viszonyok. Ha az erdısáv szélnek kitett oldala sőrőbb (de nem zárt, P>10%), mint a szélvédett oldal, akkor szélsebesség csökkenésére és ebbıl fakadóan pozitív veszteségi tényezıre számíthatunk. Az, hogy az áttörtségi tényezı kedvezıen alakul-e, már csak helyi szélmérések alapján állapíthatjuk meg pontosan, azonban azt sem szabad elfelejteni, hogy az erdısávval való gazdálkodás lehetısége egy olyan eszköz, amellyel módosíthatjuk a védı hatást kiváltó sávszerkezetet, illetve a folyamatos erdısáv-borítottsággak biztosíthatjuk a veszélyes szelek elleni védelmet. Az erdısávok szélvédı hatásának vizsgálata során tisztában kell lenni azzal is, hogy a képletek alapján megtervezett szerkezet nem pontosan a matematika törvényei alapján fog mőködni. Minden leegyszerősített modell részleteket ragad ki az egész élı áramlási rendszerbıl és mindig maradnak olyan tényezık, amelyek a helyi körülmények és a meteorológiai viszonyok kiszámíthatatlansága miatt eltéréseket okozhatnak a jól megtervezett mezıvédı erdısávunk környezetében. Ilyen egyszerő ok a szél változó beesési szöge, ahol a pár fokos eltérés is – a relatív „szerkezetváltozás” miatt – már különbözı szélsebesség csökkenéssel jár, de hasonló elıre nem számítható változásokat okozhatnak a sáv környezetének változásai: a felszín tagoltsága, a mezıgazdasági kultúra jellege, stb.

69

A digitális technikával támogatott kísérleteinket olyan irányba szeretnénk továbbfejleszteni, amely minél szemléletesebben ötvözi magában a meteorológia, az áramlástan és az erdészeti kutatások elméleti és gyakorlati tapasztalatait. Irodalom DANSZKY, I. (szerk., 1972): Erdımővelés I. – Mezıgazdasági Könyvkiadó Vállalat, Budapest, 420-448 p. DOBOS, T. (szerk., 1972): Erdészeti tájrendezés és környezetvédelem B. kötet. – EFE jegyzet, Sopron, 47-49. pp. GÁL, J. (1961): Az erdısávok hatása a szél sebességére. – Erdészettudományi Közlemények, 2. 5-20 p. GÁL, J. - KÁLDY, J. (1977): Erdısítés. – Akadémiai Kiadó, Bp. 21-23. p. KERESZTESI, B. (1991): Foresty in Hungary 1920-1985. – Akadémiai Kiadó, Bp. 477 p. LAJOS, T. (2004): Az áramlástan alapjai. – Mőegyetemi Kiadó, Budapst, 288-295. pp. Magyarország erdıállományai, 2001. Állami Erdészeti Szolgálat, Budapest, 2002. TAKÁCS, V. (2004): A sopronhorpácsi mezıvédı erdısávrendszer állapotfelmérése, a további hasznosítás lehetıségeinek vizsgálata. – Erdészeti Lapok, CXXXIX. 127-130. pp. TAKÁCS, V. – FRANK, N. (2004): From forest livestock-keeping to multipurpose shelterbelts; Traditions, resources and potential in the relation of Hungarian forest-management and agriculture. – SSM International Congress, Lugo (Spain). TAKÁCS, V. – FRANK, N. (2005): Shelterbelts ensure the multifunctionality on cultivated fields and diversify the landscape of Small Hungarian Plain. –Multifunctionality of Landscapes - Analysis, Evaluation, and Decision Support, Justus-Liebig-University Giessen (Germany)

70

A VADKÖRTÉK GÉNMEGİRZÉSE FAJAZONOSSÁG ÉS DIVERZITÁS MEGHATÁROZÁS IZOENZIM ÉS DNS VIZSGÁLATOK SEGÍTSÉGÉVEL Szulcsán Gábor 1,Cseke Klára2, Dr. Borovics Attila3 1

KEFAG Rt. ESZTK 6000 Kecskemét József Attila u. 2, Erdészeti Tudományos Intézet Sárvári kutatóállomás Sárvár 3 Erdészeti Tudományos Intézet Sárvári kutatóállomás Sárvár

2

A GÉNMEGİRZÉS TÖRVÉNYI ALAPJAI •

A Biológiai sokféleség egyezmény kihirdetésérıl szóló 1995. évi LXXXI. törvény rendelkezik a genetikai anyagok megırzésének feladatairól. • A természet védelmérıl szóló 1996. évi LIII. törvény 1. § a) rendelkezik biológiai sokféleség védelmének fontosságáról. • Az erdırıl és az erdı védelmérıl szóló 1996. évi LIV. törvény 2.§ (1) rendelkezése szerint „az erdıt olyan módon és ütemben lehet használni, hogy ….. az erdı megırizze biológiai sokféleségét, természet közeliségét, termıképességét, felújuló képességét, életképességét.” • A növényi genetikai anyagok megırzésérıl és felhasználásáról szóló 95/2003. (VIII.14.)FVM rendelet 4. § (1) A haszonnövények körében a következı génforrásokat kell ex situ győjteményekben megırizni: a) b)

c)

d)

a magyar származású fajtákat, a magyar tájfajták helyi változatait és az ökotípusokat, a belföldi flóra mezıgazdasági, kertészeti és erdészeti szempontból jelentıs fajainak (haszonnövény rokonfajok, takarmányértékő fajok, gyógy-, főszer- és dísznövényfajok, gyümölcs és szılı, valamint erdészeti hasznosítású fajok) veszélyeztetett állományait, a Magyarországon termeszthetı haszonnövények vad rokonfajait, amelyekbıl a génátvitel hagyományos és géntechnológiai módszerekkel lehetséges, a magyar növénytermesztés, növénynemesítés, oktatás, illetve a magyar haszonnövény-alapkutatás és alkalmazott kutatás számára értékes tulajdonságokat hordozó fajtákat, törzseket, vonalakat és klónokat,

71

e)

f)

a termesztésbe vonás, a növénynemesítés, az oktatás, a kutatás és a választékbıvítés céljából jelentıs, a nemzetközi génbankegyüttmőködési rendszer keretében be nem szerezhetı külföldi eredető génforrásokat, az erdészeti fajokat, amelyekbıl állami elismerésben részesített vagy állami elismerésre bejelentett fajta van.

(2) A genetikai anyagokat in situ, on farm, ex situ és in vitro módszerekkel lehet fenntartani.

A GÉNMEGİRZÉS CÉLJAI A génmegırzés célja a genetikai erıforrások védelme. Egy adott faj genetikai erıforrásai alatt mindazokat a növényanyagokat, azaz természetes elıfordulásokat, mesterségesen létrehozott ültetvényeket és győjteményeket értjük, amelyek aktuálisan vagy potenciálisan hasznos genetikai információt hordoznak, ezért védelmük ökonómiai vagy ökológiai okokból, vagy egyszerően a faj genetikai diverzitásának fenntartása miatt szükségesnek látszik.

ELİZMÉNYEK •

• • •

1995: a Földmővelésügyi Minisztérium létrehozta a Növényi Génbank Tanácsot (NGT). 1996: megalakult az NGT Erdészeti Munkabizottsága 1997: Az Erdészeti Szaporítóanyag Termesztési Központ bekapcsolódik a génmegırzési munkába 1997-2005 a csalánosi géngyőjteményben létrehoztunk egy 145 (41+104) Pyrus sp. genotípusból álló géngyőjteményt.(Pyrus pyraster, Pyrus magyarica, Pyrus nivalis, Pyrus x sp,)

A GÉNMEGİRZÉSI MUNKA FOLYAMATA - ANYAG ÉS MÓDSZER • • • • • • • •

a génmegırzési körzetek kialakítása a körzetekben törzsfák felkutatása a törzsfák leírása, begyőjtése, felszaporítása ex situ géngyőjteménybe helyezés a győjteményben lévı anyag vizsgálata morfológiai (morfológiai, virágzás biológiai) Genetikai (izoenzim, DNS) vizsgálatokkal magtermesztés, repatriálás

72

GENETIKAI VIZSGÁLATOK - ANYAG ÉS MÓDSZER Vizsgálati anyag: KEFAG Rt. csalánosi ex-situ géngyőjtemény mintegy 130 db Pyrus genotípusa. A vizsgálat kivitelezését a KEFAG Rt. megbízásából Erdészeti Tudományos Intézet Sárvári Kísérleti Állomás - Genetikai Laboratóriumban Dr. Borovics Attila és Cseke Klára végezte. Két genetikai vizsgálati módszer került alkalmazásra: 1. Izoenzim vizsgálatok 2. DNS vizsgálatok

A genetikai markerek fogalma és jellemzıi A genetikai markerek tulajdonságokat meghatározó allélek, amelyeknek sajátosságait fenotípusos, fehérje- vagy DNS-szinten vizsgáljuk. morfológiai, agronómiai tulajdonságok

élettani,

biokémiai markerek

A molekuláris marker: nukleinsav fragmentum, géntermék, amplifikációs termék vagy primer, hibridizációs próba, amely molekuláris tesztekkel kimutatható és kapcsolható valamely fenotípusos jelleghez.

Az izoenzim-markerek: •

Az izoenzimek fogalma: Egy faj olyan enzimformáit, amelyek azonos (hasonló) katalitikus hatásúak, de eltérı fizikai-kémiai szerkezetőek izoenzimeknek nevezzük (Markert és Moller, 1959) különbözı genetikai eredet azonos funkció

•

Eredetük: o több lókuszon kódoltak (eltérı struktúrgének, génduplikációval) izoenzim o azonos lókusz több allélja (mutáció) allozim o posztranszlációs modifikáció, szomatikus mutáció (nem örökletes)

Az ideális markerek jellemzıi: • •

nagyfokú polimorfizmus kodomináns öröklıdés

73

• • • • • •

az allélek egyértelmő jelölése gyakori elıfordulás a genomban egyenletes megoszlás a genomban reprodukálhatóság könnyő hozzáférhetıség olcsó kifejleszthetıség

A biokémiai markerek csoportjai: • • •

alacsony molekulatömegő markerek - fenolszármazékok, alkaloidok, nem fehérjealkotó aminosavak (kromatográfiás technikák) izoenzimek, tartalékfehérjék DNS-markerek

A gél-elektroforézis elve: • •

•

homogén közegben, az egyenáramú erıtér hatására, a töltéssel rendelkezı molekulák a pólusok felé vándorolnak az elmozdulás sebessége függ: o a közegellenállástól o a molekulák fajlagos töltésétıl (kisebb tömeg, nagyobb töltés gyorsabban mozog) közeg: szőrıpapír, membrán, film, gélek (agaróz, keményítı, poliakril-amid), kapilláris

Az izoenzim vizsgálatok elınyei: • • • •

kodomináns allélexpresszió, nincs episztatikus kölcsönhatás, környezeti tényezık hatásától jórészt függetlenek, különbözı lókuszok alléljai jól megkülönböztethetık,

74

• •

az allélikus különbségek elektroforetikus különbségekként detektálhatók, egyszerően, gyorsan és olcsón vizsgálhatók.

mobilitásbeli

Az izoenzim vizsgálatok alkalmazásának lehetıségei: • • • • • • •

populációk molekuláris polimorfizmusának meghatározása, taxonómiai besorolás, differenciális génexpresszió tanulmányozása, nemesítési alapanyagok genetikai jellemzése, heterózishatás elırejelzése, haploidok elızetes detektálása, bejuttatott idegen gének kimutatása.

DNS-módszerek esetében a polimeráz láncreakció alapuló RAPD eljárást alkalmaztuk (Polymerase Chain Reaction, PCR). Lényege: DNS célszekvenciák in vitro felszaporítása enzimatikus úton (Mullis, 1985). Összetevıi : templát DNS hıstabil DNS-polimeráz (Taq) dNTP mix lánckezdı oligonukleotidok (primerek) Thermocycler Lépései: egy ciklusban: 1. Denaturáció 2. Primer kapcsolódása 3. Komplementer szál szintézise 30-40 ciklus → Szintetizált DNS mennyisége exponenciálisan nı A RAPD eljárás leírása: Véletlenszerően választott 1 vagy 2, ~10 bázis hosszú primer (nem komplementerek!) maximum ~2 kb hosszú amplifikált szakaszok a polimorfizmus forrása: bázisszám-változás a primerek kötıhelyei között (inszerció, deléció) mutációk a primerekkel komplementer szekvenciákban (kötıhelyek kialakulása vagy eltőnése) kivitelezése:agaróz gél-elektroforézis, ethidium-bromidos festés, UV fény.

75

Alkalmazási területei: • genetikai különbségek detektálása, • homogenitás-vizsgálatok, • tulajdonságok térképezése, • DNS-fingerprinting. Elınyei: kevés minta-DNS-t igényel, egyszerő, gyors, könnyen optimalizálható, könnyen automatizálható reakció és kiértékelés, kis mintaszám esetén a többi DNS-módszernél olcsóbb.

HIPOTÉZIS A vizsgáltba vont genotípusokat fenotípusos bélyegek alapján négy csoportba soroltuk (csoportokat alakítottunk ki), ezek után vizsgáltuk a fenotípusos bélyegek alapján egy csoportba sorolt egyedekbıl alkotott csopoprok egymáshoz viszonyított helyzetét, a hasonlóságokat, különbségeket. A felállított csoportok: • (pop.1) - Pyrus pyraster • (pop.2) Pyrus magyarica • (pop.3) Pyrus nivalis • (pop.4) Pyrus x. pannonica (Pyrus pyraster x Pyrus nivalis; Terpó után) A vizsgálatokat két módszerrel végeztük el: Izoenzim vizsgálattal • 115 genotípus • 4 csoport (pop1-4) • 4 enzim • • •

RAPD vizsgálattal 124 genotípus 4 csoport (pop1-4) 4 primer

76

Izoenzim vizsgálatok eredményei 115 genotípus 4 csoport (pop1-4) 4 enzimrendszer Ahol:

Pop1-Pyrus pyraster Pop2-Pyrus magyarica Pop3-Pyrus nivalis Pop4-Pyrus x. pannonica Csoporton belüli genetikai jellemzık Átlagos allélszámok csoportonként

Megfigyelt allélszám (Na) Effektív allélszám (Ne)

5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

Pyrus pyraster (80)

Pyrus magyarica (7)

Pyrus nivalis (11)

Átlagos heterozigócia értékek csoportonként

Pyrus x pannonica (17)

Megfigyelt heterozigócia (Hobs) Számított heterozigócia (Hexp)

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0 Pyrus pyraster (80)

Pyrus magyarica (7)

Pyrus nivalis (11)

77

Pyrus x pannonica (17)

Csoportok közötti genetikai különbözıség Genetikai távolságon alapuló dendrogram - A négy csoport közötti genetikai különbözıség

Sokdimenziós skálázással készített ordináció - Egyed szintő genetikai változatosság

78

Genetikai távolságon alapuló dendrogram - Egyed szintő genetikai változatosság

A DNS vizsgálat eredményei 124 genotípus 4 csoport (pop1-4) 4 primer A DNS vizsgálatok esetében a legfontosabb eredmény a RAPD markerek alapján elıállított genetikai távolságon alapuló dendrogram, amely szemléletesen ábrázolja a négy csoport közötti genetikai alapú hierarchikus kapcsolatot.

79

Következtetések: Az izoenzim és RAPD vizsgálatok nagyon hasonló eredményt mutatnak, a csoportok léte és elkülönülésük mértéke tekintetében. 1. Két elkülönülı csoportot jelenlétét igazolják a vizsgálatok: (1,2 pop) Pyrus pyraster, Pyrus magyarica (3,4 pop) Pyrus nivalis, Pyrus x pannonica 2. Az ex situ győjteményben a legváltozatosabb allélszerkezető csoport a Pyrus pyraster 3. A legkevésbé változatos csoport a Pyrus nivalis 4. Magas heterozigóciával jellemezhetı a Pyrus nivalis és a Pyrus x. pannonica csoport 5. Az ex situ győjteményben termett magok genetikai leltározása választ adhat az ex situ génmegırzés hatékonyságára.

80

KUTATÓI NAP TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK A GYAKORLATBAN SZEGED

Recommend Documents