Avarinput hatása a talaj elemtartalmára és a talaj enzimek aktivitására (Síkfőkút DIRT Project)

Dátum
2011-02-24T07:48:04Z
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

A Síkfőkút Project kutatási programot a MAB (Man and Biosphere) program keretében 1972-ben alapították Jakucs Pál vezetésével magyarországi klímazonális, cseres-tölgyes (Quercetum petraeae-cerris) kutatására. A klímaváltozás hatására a Síkfőkúti cseres-tölgyes erdő fafaj összetétele és struktúrája megváltozott, ennek következtében megváltozott az avarprodukció minőségi és mennyiségi összetétele is, ami hatással van a talaj fizikai-kémiai tulajdonságaira, a talajéletre. Az avarprodukció változásának a talajra kifejtett hatását a 2000-ben alakult ILTER (International Long-Term Ecological Research) DIRT (Detritus Input and Removal Treatment) közös magyar-amerikai, interkontinentális projekt keretében vizsgáltuk. A projekt fő célkitűzése annak vizsgálata, hogy a növényi avarprodukció mennyiségi és minőségi változása hosszú távon, különböző klimatikus viszonyok között, hogyan befolyásolja a talaj fizikai és kémiai tulajdonságait, a talaj szerves anyagainak akkumulációját és dinamikáját. Méréseink alapján megállapítható, hogy az avarmegvonásnak a talaj széntartalmára nagyobb hatása van, mint az avar hozzáadásnak, mivel a talaj széntartalma az avarelvonásos kezelések hatására mindkét talajmélységben a Kontrollhoz viszonyítva csökkent, míg az avarduplázásos kezelések hatására csak a 0-5 cm-es talajmélységben nőtt. Kimutattuk, hogy a talaj szerves-N tartalma az avarmegvonásos kezelések hatására mindkét talajmélységben csökkent, az 5-15 cm-es mélységben mindhárom avarelvonásos kezelés esetében szignifikánsan. A megduplázott avarkezelések hatására a talaj 0-5 cm-es rétegében a szerves-N tartalom csak a Dupla Avar kezelés esetében nőtt, míg az 5-15 cm-es rétegben csökkenés figyelhető meg. Méréseink alapján megállapítottuk, hogy a csökkenő levélavar bevitel a talaj pH-ját csökkenti, míg a növekvő levélavar bevitel növeli. A talaj pH-ja és a talaj Ca2+- és Mg2+-tartalma között szoros, pozitív korrelációt mutattunk ki. Eredményeink alapján megállapítható, hogyha a klímaváltozás hatására csökkenne az avarprodukció, akkor ez hosszabb távon a talaj Ca2+- és Mg2+-tartalmának a csökkenését, a talaj savanyodását eredményezné. A enzimaktivitás méréseinkből megállapítható, hogy a gyökereknek és rizoszférájuknak nagy jelentősége van a foszfatáz és β-glükozidáz aktivitás kialakításában, és ezek kiesése hosszútávon jelentősen visszaveti aktivitásukat. Három enzim vizsgálata alapján kijelenthető, hogy a lomb- és faavar mennyiségének csökkentése jelentősebb hatást gyakorol a talajra, mint ezek hozzáadása. Korreláció vizsgálattal kimutattuk, hogy a széntartalom az a tényező, mely legjobban befolyásolja az enzimek aktivitását. Kiegészítve az enzim aktivitás vizsgálatainkat a DIRT Project további eredményeivel megállapíthatjuk, hogy ha a klímaváltozás hatására csökken az erdő avarprodukciója, romlik a talaj hőháztartása, mivel nő a talaj hőingása. A talaj felszínére jutó csökkent avarinputból kevesebb Ca2+ és Mg2+ kerül a talajba, aminek hatására a talaj kémhatása savasabb irányba tolódik. Továbbá csökken a talaj szén-, nitrogén-és szervesanyag-tartalma, ami limitálja a mikroorganizmusok anyagcseréjét, ennek következtében lecsökken a talajlégzés és az enzimek (foszfatáz, β-glükozidáz, proteáz) aktivitása.

’Síkfőkút Project’ is a long-term ecological research programme, which was established by Pál Jakucs, in 1972, within the scope of Man and Biosphere programme. Aim of the project is the study of a typical climazonal Turkey oak-forest (Quercetum petraeae-cerris) of Hungary. There are significant changes in the species composition and structure of the Turkey oak forest. This led to modified qualitative and quantitative composition of leaf litter production which also influences the physical, chemical and biological properties of the soil. Effects of changing leaf litter production on the soil are examined as a part of ILTER (International Long-Term Ecological Research) DIRT (Detritus Input and Removal Treatment) intercontinental project. The main purpose of DIRT Project is to examine the long-term effects of qualitative and quantitative changes of litter production on the physical and chemical properties, as well as on dynamics and accumulation of organic matters in the soil under different climatic conditions. The effect of litter withdrawal on the carbon content of soil was larger than the effects of double litter input. In comparison with the control sample, carbon content of the soil decreased by leaf litter withdrawal in both two soil depth while ’Double Litter’ treatments caused increased carbon content only in the depth of 0-5 cm. We pointed out that organic nitrogen content of the soil decreased in both soil depths under the influence of litter withdrawal. In case of the depth of 5-15 cm, all three litter withdrawal treatments caused significant decrease in N content. Under the influence of doubled litter treatments, only ’Double Litter’ treatment increased the organic N content of the upper 0-5 cm thick soil layer, while decreasing concentrations could be detected in the depth of 5-15 cm. According to our measurements, declining litter inputs decrease the pH of the soil, while increasing leaf litter input had the opposite effect. Strong positive correlation was found between the pH value and the Ca2+ and Mg2+ content of the soil. Our results suggest that if the leaf litter production decreased under the influence of climatic changes, the Ca2+ and Mg2+ content of the soil would increase and the soil would become more acidic in a long-term period. Roots and their rhyzospheres play significant roles in the development of phosphatase and β-glucosidase activities; and elimination of these factors significantly hinder the activity of these enzymes in a long-term period. Our result suggest that the examination of the three enzymes that reducing of the amount of litter has larger effects on the soil than the increased litter input. Correlation analysis shows the carbon content has the most influence on enzyme activities. We found that decreased leaf litter production of the forest under the influence of climatic changes leads to worsen the soil heat balance and increasing fluctuations in temperature in the soil. As a consequence of the decreased amount of leaf litter, fewer Ca2+ and Mg2+ get to the soil which leads to acidification of soil pH. In addition, carbon, nitrogen and organic matter content of the soil also decrease which limits the metabolism of microorganisms and consequently, leads to decreased activities of soil respiration and soil enzymes (phosphatase, β-glucosidase and protease).

Leírás
Kulcsszavak
DIRT, talajenzim, pH, DIRT, soil enzyme, pH
Forrás