Erdészeti ökológia Vígh, Péter Varga, Zoltán Traser, György Szodfridt, István Standovár, Tibor Somogyi, Zoltán

Az éves produktivitást tekintve, a magyarországi erdők évi 34 millió m³-nyi szervesanyag-gyarapodásában 6,5 millió tonna szén kötődik meg. Ebből 2,1 millió tonna tárolódik tartósan a faanyagban (Führer, 1995). Bár ez a tétel csak egytizede az évi antropogén szénkibocsátásnak, globális léptékben mégsem elhanyagolható, hiszen a tengerek planktonállománya után az erdők a Föld légkörének második leghatásosabb szén-dioxidnyelői. Az erdőterületek növelése, vagy legalábbis megőrzése, tehát a globális szénforgalom stabilizálásához járul hozzá. Ugyanakkor az erdők felégetése, biomasszájának eltüzelése során nemcsak szén, hanem kén- és nitrogéntartalmú légszennyező anyagok is kerülnek a légkörbe, és ez növeli a savas ülepedés és a klímaváltozás ütemét, de a légköri ózonprofil torzulását is.

1.2. Az erdők és a légköri ülepedés

A szén-dioxid–oxigén egyensúly javításán túl fontos szerepet kap az erdő a levegő erősen változó alkotórészeinek (nyomgázok) és az aeroszoloknak a kiszűrésében is. A több 10 m magasságot is elérő érdes, egyenetlen erdőfelszín segíti a planetáris határréteg legalsó, ún. súrlódási rétegében a légörvények kialakulását. A legerősebb turbulencia azonban a koronatérben alakul ki, az áramló levegő sebessége a koronafelszíntől lefelé rohamosan csökken. Az örvénylések hatására az aeroszolrészecskék a levelek felszínére vagy az aljzatra ülepednek. A turbulencia mértéke főleg a koranafelszín egyenetlenségétől függ, a különböző halmazállapotban adszorbeált anyagok mennyiségét pedig többek között a levélfelületi index (LAI), a levelek felszíni tulajdonságai, a koronák szerkezete befolyásolja. Így ez a környezet szempontjából igen hasznos hatás a szennyezett levegőjű térségekben az erdő számára végzetes következményekkel járhat. Az erdőállományok által kiszűrt száraz és nedves ülepedés mértéke a szabadföldi érték többszöröse lehet és az állományalkotó fafajoktól is függ. Kiemelkedően magas ülepedési értékeket mértek a nagy felületi érdességű lucfenyvesekben (52. ábra). A levelek felületén megtapadt port, mikrobákat és egyéb légszennyező anyagokat vagy az eső mossa le, vagy a lombhullás juttatja a talaj felszínére, ezért az állományi (a koronaszinten átjutó) csapadék szenynyezettségének mértéke többszöröse az erdőn kívül hullotténak (53. ábra).

52. ábra - A száraz és nedves szulfátülepedés (kg/ha) arányai különböző fafajú állományokban. (Az oszlopok feletti számok az állománytípus töbletterhelését mutatják a mezőéhez képest.) (Brechtel, 1990)

53. ábra - A szabadföldi és állományi csapadék szennyező anyagainak koncentrációi egy német-országi lucfenyvesben (Balázs és Brechtel, 1992)

1.3. Az erdő sugárzásháztartása

Az erdő sugárzásháztartásának összetevőit az 54. ábra mutatja be. A sugárzási egyenlegben a bevételi és a kiadási oldal is egy-egy rövidhullámú és egy-egy hoszszú hullámú tagból áll. A rövid hullámú sugárzási egyenleg nem más, mint a felszíni globálsugárzás-összeg (G) és a visszavert sugárzás (R) külünbsége. A hosszú hullámú sugárzási egyenleg az aktív felszín kisugárzásának (K) és a légkör infravörös hullámhossztartományban tapasztalható visszasugárzásának (V) a különbségéből adódik. A földrajzi szélesség, kitettség, lejtfok és átlagos borultság által befolyásolt globálsugárzás-összeg makro- vagy mezoklimatikus adottság, ez határozza meg az erdő sugárzásháztartásának nagyságrendi kereteit. A visszavert sugárzás és a kisugárzás mértéke az erdő állományalkotó fafajainak tulajdonságaitól függ (Justyák, 1981, 1987).

54. ábra - Az erdő sugárháztartása. A sugárzásháztartás összetevői: S = (G–R) – (K–V)

Az erdő jellegzetes sugárzásmeteorológiai viselkedése talán a legmarkánsabban a koronaszint sugárzáselnyelő képességében nyilvánul meg. Itt hasznosul tenyészidőszakban a globálsugárzás 80–95%-a. Ennek köszönhető, hogy az erdők albedója – a rövid hullámú sugárzási spektrumban visszavert (reflektált) sugárzás mennyisége a globálsugárzás arányában – számottevően kisebb a többi szárazföldi felszínfajtáénál. Ennek alátámasztására álljon itt néhány példa:

Faállománytípus	Albedó (%)	Szerző
Tűlevelű	10,0–16,0	Bauer, L.–Dutton, J.
Tűlevelű	9,0–10,0	Baumgartner, A.
Elegyes lomblevelű	15,0–20,0	Budyko, M. J.
Bükk–tölgy	15,4	Grulois, J.
Bükkös	13,0	Kiese, O.
Nyíres	16,0–17,0	Privovarova, Z. J.
Cseres-tölgyes	16,1–16,7	Nagy L.

Az összehasonlítás kedvéért érdemes megjegyezni, hogy a friss hó albedója 81–85%, a száraz legelőé 30–32%, a szántóföldé 15–30%, a rété 18–22%, míg a vízfelszín magas napállásnál 5, alacsony napállás esetén akár 70%-át is visszaverheti a ráeső sugárzott energiának. Az erdő alacsony albedójának következménye, hogy a légkör sugárzásforgalma is néhány százalékkal alacsonyabb szinten marad, így kevesebb sugárzott energia verődik vissza a felhőkről vagy nyelődik el a légkör homályosságát okozó aeroszolrészecskéken.

A kisugárzás előtt a beeső sugárzásnak el kell nyelődnie az aktív felszínen. Az így nyert energiának egy részét az aktív felszínt alkotó szubsztrátum (jelen esetben a lombozat) a felmelegedésének megfelelő mértékben, hősugarak formájában kisugározza a légkörbe. Mivel ebben a hullámhossztartományban az üvegházgázok (H₂O, CO₂, CH₄, NO_x, freonok stb.) a sugárzott energia nagy részét abszorbeálják, a légkör alsó rétegei ettől felmelegednek, s a tér minden irányában intenzívebb sugárzást bocsátanak ki. Ennek a sugárzásnak a felszínre jutó része a hosszú hullámú visszasugárzás, aminek mértéke nagyobb térségek átlagos kisugárzásától függ. Az erdő kisugárzásának intenzitását a biológiai folyamatok is befolyásolják. Ha intenzív a transzspiráció és a fotoszintetikus aktivitása is nagy az állománynak, kevesebb energia jut a felszín hőmérsékletének a növelésére, a kisugárzás mértéke pedig a felszín abszolút hőmérsékletének a negyedik hatványával arányos.

A faállományok sugárzási egyenlege tehát a globálsugárzás intenzitásától, az albedó mértékétől és a felszín hőmérsékletének alakulásától függ. A síkfőkúti tölgyes tenyészidőszaki sugárzásháztartásának legjellemzőbb adatai azt mutatják, hogy áprilisban 270 MJ/m² havi globálsugárzás-összeg, 14,4%-os albedó és -114 MJ/m² hosszú hullámú sugárzási egyenleg (effektív kisugárzás) esetén az erdő a felszínre érkező sugárzási energia 43%-át abszorbeálja, júniusban az 529 MJ/m² globálsugárzásból 15,8%-ot visszaver és -295 MJ/m² az effektív kisugárzása, így a napsugárzásnak 56%-át hasznosítja, míg októberben ez az arány csak 34%-os, mert a 241 MJ/m² globálsugárzás-összegből 15,2% reflektálódik, és a hosszú hullámú sugárzási tartományban 129 MJ/m² a vesztesége.

Lombtalan állapotban két aktív felszín alakul ki az állományban. Az egyik változatlanul a koronaszint, ahol a globálsugárzásnak csak mintegy 50–60%-a abszorbeálódik, a másik a talajfelszín, 40-50% részesedéssel (54. ábra). Az állomány ilyenkor nemcsak a besugárzást, hanem a kisugárzást is fékezi, ennek köszönhető, hogy az erdőbe behullott hó kevésbé kérgesedik, lassabban és folyamatosabban olvad, és ez az olvadás a törzsektől induló koncentrikus körök mentén terjed.

1.4. Az erdő hőháztartása

Az erdő hőháztartásának alapegyenlete a következő:

S = ET + P + B + L + T

Az erdő a sugárzási egyenlegének (S) 75–83%-át evapotranszspirációra (ET) és fotoszintézisre (P) fordítja, 16–17% jut a biomassza (B) és a levegő (L) hőforgalmának fedezésére, s a maradék néhány százalék (áprilisban 7–8%, júniusban 1–2%, októberben 5–6%) képezi a talaj (T) hőforgalmának bázisát. Ez kevés ahhoz, hogy önálló sugárzásháztartás alakulhasson itt ki, ezért függő mikroklíma jön létre, ahol a talajfelszínnek nincs számottevő, sugárzásból származó energiabevétele, s ezért a hőháztartásban advektív és konvektív hőszállítási folyamatok dominálnak.

Mivel az asszimilációs és transzspirációs folyamatokra az erdőben olyan sok energia használódik fel, s a növényi biomassza mennyisége is olyan jelentős, az erdőben kevés energia marad a szabad hő vertikális áramlására. Ennek az a következménye, hogy mind a faállomány, mind a talaj felszíne, mind pedig az erdő légterében lévő levegő alacsonyabb hőmérsékletű a tenyészidőszakban, mint a környezete. A hőmérsékleti maximum feltolódik a kororonatér felső részébe, a napi minimumértékeket azonban a talajfelszín mentén lehet tapasztalni, mert a koronafelszín kisugárzása során lehűlt levegő, nagyobb sűrűségénél fogva, lesülylyed a törzstérbe, és kiszorítja a nála melegebb légtesteket. A lombtalan időszakban a Nap fel tudja melegíteni az ágakat és törzseket, de a talajfelszínt is eléri, ezért két magasságban alakul ki hasonló hőmérsékleti maximum.

A faállományok alacsonyabb hőmérséklete csökkenti a radiáció intenzitását, ezzel kevesebb szenzíbilis hő kerül a légkörbe. Mérsékli ezt a hatást a fokozottabb evapotranszspirációval szállított latens hő is.

2. Az erdő és a víz

Szodfridt, István, Soproni Egyetem

2.1. A víz szerepe az erdő életében

Az erdő a szárazföldi növénytársulások közül a legnagyobb vízigényű, ezért megjelenésének alapvető feltétele, hogy kellő mennyiségben és időbeli eloszlásban a szükséges víz rendelkezésére álljon.

Az erdő földrajzi elterjedését is elsősorban a víz jelenléte határozza meg. Legjobb példa erre hazánk alföldi erdős sztyep övezete. Itt a csapadék a maga 500–600 mm körüli mennyiségével meglehetősen kevés, csak gyengén záródott erdők, nyílt és zárt gyepek élnek meg belőle. Zárt erdő leginkább ott jelenhet meg, ahol ez a csekély csapadékmennyiség más vízforrások pótlólagos vízkészletével kiegészülhet. Ahol ez az adottság megvan, ott igen jó növekedésű zárt erdők is megtalálják életfeltételüket (pl. a gyöngyvirágos-tölgyesek vagy az ártereken a keményfás ligeterdők), jóllehet ezen erdőtársulások gazdag szintezettségükkel, vízigényes állományalkotó fafajaikkal igencsak megkívánják a vizet.

Hasonlóképpen a víz szabja meg az erdő növekedésének feltételeit is, vagyis a faprodukció mértékét. Jelentőségét igazolják Járó Z. termőhelytípus-rendszerének (in Danszky, 1972) fafajajánlásai. Példa a „humuszos homok és kombinációi” talajtípus, ahol az erdős sztyep klímaövezetben közepes mélységű termőréteg-vastagság és homok fizikai talajféleség esetén közepes növekedésű erdeifenyves lehet, míg ha elérhető közelben van a talajvíz, közepes akácos vagy közepes szürkenyáras is már lehetséges.

Víz szabja meg az erdőgazdálkodás módját is, vagyis az egyes erdőművelési lehető-ségek megválasztását. Ha kevesebb a víz, akkor a területegységre kevesebb csemetét lehet ültetni, és az erdőgazdának nagyobb gondot kell fordítania a gyomok eltávolítására, gondos talajápolásra, egyáltalán a talaj vízkészletének megőrzésére. De a vízellátottság határozza meg, milyen minőségű ültetési anyag alkalmas az erdősítésre. A későbbi erdőnevelési rendszabályokat is ez szabja meg. Ha kevés a víz, erőteljesebb gyérítés szükséges, rövidül a vágásforduló hossza. Ez ad magyarázatot arra, hogy száraz alföldi területeinken miért kell pl. az olasznyáras ültetvényeket már 15 éves kor körül kitermelni. Hasonlóképpen a vízellátottságban mutatkozó különbség magyarázza, hogy alföldi viszonyok között az erdeifenyves növekedése – bár kezdetben igen gyors – a 3–4. évtizedben erősen lassul, míg ősho-nos előfordulási helyén, a humid klímájú Ôrségben vagy Göcsejben, 100 éves koron túl is kellően gyarapodik. Ennek következménye a két helyen eltérően meghatározott vágáskor.

A vízellátottság szorosan összefügg a másodlagos erdőkárosítók fellépésével is. Ha kevesebb a víz, az erdő könnyen gyengültségi állapotba jut, csökken az ellenálló képessége mindenfajta károsítással szemben.

Az erdő szintezettsége, vegetációs szintjeinek száma, szintén a víz függvénye. Ha ez kevés, csak egy koronaszintet vagy cserjeszintet tud a termőhely eltartani. Ennek a természetes erdőtársulások megjelenése látszólag ellentmond. A száraz adottságok között előforduló cserszömörcés-molyhostölgyesekben (Cotino-Quercetum) vagy az alföldi löszhátak egykori természetes erdőtársulásában, a tatárjuharos-lösztölgyesben (Aceri tatarici-Quercetum) igen gazdag cserjeszintet találunk. A cserjeszint bősége azért lehetséges, mert a lombkoronaszintet alkotó fák záródása gyenge, marad köztük tér más vízfogyasztók részére. Ezzel szemben a jó vízellátottságú természetszerű erdőkben a fényigényes felső koronaszint alatt árnyéktűrő második koronaszint is kialakulhat. Mindez az ökoszisztéma fajdiverzitására is érvényes: bár csökkenő vízellátás mellett a fajszám eleinte csökken, de a fás növények kompetíciója gyengülésével a fajdiverzitás megnövekedhet.

2.2. Az erdő vízmérlege

2.2.1. Vízbevételi források

Csapadékvíz. Ez a hazai erdők 70–80%-ának egyetlen vízbevételi lehetősége. Évi mennyisége és évközi eloszlása a földrajzi hely függvénye. Magyarországi viszonyok között évi összege 550 és 900 mm között változik. Az erdők természetes előfordulásához legalább évi 600 mm szükséges, ekkor, kedvező vízháztartással rendelkező talajok esetén, záródott erdők jöhetnek létre, ha nem is mindig a legjobb növekedéssel. Ha ennél kevesebb a csapadék, ráadásul a talaj is kedvezőtlen víztartó képességű, akkor az erdő természetes megjelenésére egyéb vízforrás nélkül nincs esély.

Szivárgó vizek. Hegy- és dombvidékeinken előforduló vízbevételi lehetőség. A lejtőre lehullott csapadék a talajba szivárogva a felső talajrétegben, esetleg az avarrétegben felülről lefelé folyik. Ez a körülmény a lejtő alján álló erdőnek víztöbbletet jelent, természetesen ugyanilyen mennyiség hiányzik a lejtő felső részén álló erdő alól. A különbség megmutatkozik a lejtős oldal erdeinek faji összetételében, magassági növekedésében is. Míg a lejtő felső harmadában gyakran egyszintű tölgyesek vannak, a lejtőlábazat többletvizet kihasználó erdeje a gyertyános-tölgyes, néha a bükkös. Ez természetesen nemcsak a talaj eltérő vízkészletétől függ, hanem a lejtő lábazatában lévő klíma párateltebb jellegétől is. Erősíti ezt még a lábazatban lévő, tápelemekben gazdag hordalék és a felső rész talaja közötti különbség is.

Talajvíz. Szárazabb klímájú alföldi termőhelyeinken szerencsés adottság, hogy a felszínközelben egy vízzáró rétegen a víz összegyűlik és összefüggő víztükröt képez. Ez az idáig lenyúló gyökerek számára juttat többletvizet. Ahol az alföldön természetes erdők vannak vagy voltak, ott nagyrészt a közeli talajvíztükör adja a magyarázatot megjelenésükre. Az optimális talajvíztükör mélységét nehezen tudnánk megadni minden helyzetre érvényes számokkal. Az egyes fafajok eltérő talajvízközelséget kívánnak. Általában mégis azt mondhatjuk, hogy a Járó Z. által kidolgozott (in Dan-szky, 1972) termőhelytípus-rendszer hidrológiai kategóriáit figyelembe véve legjobbnak az „állandó vízhatású” (tavaszi maximális talajvízállás 80-150 cm között) termőhelyet kell mondanunk. Ez a tölgyeseknek, fehérnyárasoknak megfelelő talajvízmélység. Ha ennél közelebb van, akkor égernek, kőrisnek, nyírnek alkalmas termőhelyi minőség jön létre, míg ha mélyebben, de elérhető közelben (Járó szerint ez az „időszakos vízhatás”), még megfelel a tölgynek, fehér nyárnak, de növekedésük, felújuló képességük csökken az előzőhöz képest. Ha ez nincs, a természetes erdőket már csak a borókások alkotják. Mindez a hagyományos erdőgazdálkodás körülményei között igaz. Az ún. mélyfúrásos nyárültetéssel még a 4 m mélyen lévő talajvizet is el lehet érni, csak megfelelő hosszúságú ültetési anyag kell hozzá (Simon, 1980).

A fent elmondottakat nem vonatkoztathatjuk minden esetre, mert lehetséges, hogy a talajvíz közel van ugyan, de a vízben olyan sófelhalmozódást találunk, ami az igényesebb és sóra érzékeny fafajok megjelenését kizárja. Ilyenkor a sótartalom és a víz együttesen szabják meg az erdő (többnyire mesterséges) faji összetételét.

A folyóvizek kiöntései. Bár ezt a vízforrást folyóvizek mentén mindenütt megtaláljuk, nagyobb jelentőséget mégis alföldi folyóink hullám- és árterein kaphat. Lényege az, hogy a vízjárástól függően évente egyszer, néha többször, a kiöntő víz vízkapacitásig feltölti a talajt, ezzel az ott élő növényzet többletvízhez jut az elárasztásban nem részesülőkhöz képest. Ez a hatás megmutatkozik a folyó menti erdők faji összetételében, gazdag szintezettségében is. A vízfolyást kísérő puhafás és keményfás ligeterdők igen nagy szervesanyag-produkcióra képesek, és ezt az említett víztöbblet és a hordalékkal lerakott bőséges tápelemkészlet magyarázza. A folyóvizek erdőre gyakorolt hatását itt alapvetően két tényező szabja meg:

• 
  a magassági fekvés, ez szabja meg a kiöntések időtartamát, gyakoriságát és
  
• 
  a talajok fizikai félesége, ami a víz talajon belüli tárolásának módjára nézve döntő jelentőségű.
  

A talaj vízszolgáltató képessége. A vízbevételi forrásokon kívül az erdő vízellátottsága függ talajának vízszolgálató képességétől, vagyis attól, hogy hogyan tudja a talaj a rajta növekvő erdőnek vizét átadni. Mindez alapvetően két talajtulajdonság, a fizikai féleség és a humusztartalom, függvénye, valamint a talaj termőrétegének mélységétől függ. A talaj víztároló képességének bemutatására érdemes idéznünk Laatsch munkáját (1969). A különböző fizikai féleségből álló talajok 10 cm vastag rétegének víztároló képességét a 35. táblázat szemlélteti. Természetesen ezt a talaj humusztartalma módosíthatja, ennek mértékére megint csak Laatsch munkájából vett táblázatos adatokat mutatjuk be (36. táblázat). A táblázatok adatai segítségével számíthatjuk a termőréteg mélységéig a talaj víztartó képességét, valamint azt is, hogy a tél végi teljes telítődést feltételezve hány napi vízkészlet halmozódhat fel a talajban és ez meddig tart, ha napi 3 mm-es veszteséggel számolunk, közben pedig nincs csapadékhullás.

35. táblázat - A talaj fizikai féleségének víztároló képessége (Laatsch, 1969 nyomán)

Fizikai féleség	Tárolt víz (mm/dm vastag réteg)
Homok	7
Gyengén vályogos homok	11
Vályogos homok	14
Erősen vályogos homok	18
Homokos vályog	20
Vályogos agyag	17
Agyag	13

36. táblázat - A humusztartalom hatása a talaj víztároló képességére (Laatsch, 1969 nyomán)

Humusztartalom (%)	További vízkapacitás (8mm/dm)
	homok esetén	vályog esetén
1-ig	1	–
1–2	3	4
2–4	6	4
4–8	12	8
8–15	20	16