|
Effect of climate change on Hungarian humid, mesoic and dry oak forests and their soils organic carbon storage capacity
|
Help
Print
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
|
Details of project |
|
|
Identifier |
125688 |
Type |
KH |
Principal investigator |
Fekete, István Csaba |
Title in Hungarian |
Klímaváltozás hatása a hazai nedves, mezofil és száraz tölgyesekre és azok talajainak szerves szén raktározó képességére |
Title in English |
Effect of climate change on Hungarian humid, mesoic and dry oak forests and their soils organic carbon storage capacity |
Keywords in Hungarian |
szerves anyag, biomassza, denromassza, tölgy pusztulás hatásai, primer produkció |
Keywords in English |
organic matter, biomass, dendromass, effects of oak decline, net primary production |
Discipline |
Soil sciences, soil biology, soil chemistry, soil physics (Council of Complex Environmental Sciences) | 40 % | Forestry (Council of Complex Environmental Sciences) | 40 % | Ortelius classification: Forest ecosystems | Plant stress biology (Council of Complex Environmental Sciences) | 20 % |
|
Panel |
Complex agricultural sciences |
Department or equivalent |
Department of Soil Science and Water Management (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences) |
Participants |
Berki, Imre Juhos, Katalin Kotroczó, Zsolt
|
Starting date |
2017-09-01 |
Closing date |
2019-10-31 |
Funding (in million HUF) |
20.000 |
FTE (full time equivalent) |
2.60 |
state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A klímaváltozás és a 70-es évek végén beinduló tölgypusztulás közötti összefüggéseket egyre több bizonyíték támasztja alá. A Kárpát-medence különböző területein ennek mértéke erősen eltérő volt. Az ország nyugati részén élő tölgyeseket általában kisebb mértékben érintették ezek a folyamatok, mint a keletebbi szárazabb területek állományait. A szárazodás, illetve fapusztulás hatásai nemcsak az erdőségeket érintették, hanem a hozzájuk tartozó talajokat is. Kutatásaink segítségével azt szeretnénk vizsgálni, hogy a fenti hatások hogyan érintették az adott ökoszisztémák szénraktározó képességét, illetve azokat a talajbiológiai folyamatokat, melyek a talajok szénforgalmával kapcsolatosak. A tölgypusztulás nem csupán Magyarországon jelentkezett, hanem az északi félteke mérsékletövi területeinek jelentős részén. A klímaváltozás hatásai szélesebb aspektusban a Föld szinte összes ökoszisztémáját érintik valamilyen mértékben. A fapusztulás előtti és utáni állapot összevetését végeztük el a Síkfőkúti erdőről írt cikkünkben, melyet a Global Change Biology-ban publikáltunk (Fekete et al. 2017). Ebben a nagy tekintélyű folyóiratban viszonylag ritkán közölnek pusztán egyetlen terület adataiból táplálkozó anyagokat, hogy ezt ebben az esetben megtették, újabb szerteágazóbb vizsgálatokra bátorít bennünket, melyeket immáron 15 kiemelt állományon keresztül egy sokkal szélesebb merítésben végeznénk. A pályázat alapjául szolgáló közleményünkben (Fekete et al. 2014) a hőmérséklet és a talajnedvesség hatásait tanulmányoztuk a talajok szénforgalmi viszonyaira a Síkfőkúti DIRT Project avar manipulációs parcelláin, ezzel mintegy megalapozva a fentebb ismertetett kutatásokat.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. A tervezett kutatás fő célja, hogy hazánk egymástól markánsan eltérő éves csapadékú területein vizsgálja a kijelölt tölgyerdők növekedési dinamikáját, szénmegkötő képességét (beleértve a talajokban raktározott szénkészletet is), illetve, hogy ezekre a folyamatokra milyen hatással volt az elmúlt évtizedek klímaváltozással fémjelzett időszaka. Ez utóbbi kérdésre választ kaphatunk a kijelölt területeken növekvő idősebb fák évgyűrű vizsgálataiból, melyek segítségével az elmúlt 100 - 150 év fanövekedés szempontjából fontos éghajlati változásait követhetjük nyomon, pontosan megjelölve a kedvező és kedvezőtlen évek számát. Ezzel megállapítható, hogy az utóbbi évtizedekben csakugyan erősödtek-e a kedvezőtlen hatások. Továbbá a szomszédos idős – fiatal faállományok vizsgálatának módszerével is összevethető a fapusztulás előtti, illetve utáni korszak. A talajok széntartalmát a talajbiológiai folyamatok jelentősen befolyásolják. A szerves anyagok bontási sebességét mind a talajlégzés, mind a különböző enzimaktivitási folyamatok megbízhatóan indikálják. A mineralizációs és humifikációs folyamatok egyensúlya, illetve annak esetleges eltolódása a talajban raktározott szénkészlet nagyságát is befolyásolja. A talaj szénkészletének vizsgálatakor fontos kitérni a mennyiségi paraméterek meghatározása mellett a talajban jelenlévő nagyobb mennyiségű szerves anyagok összetételére, minőségi viszonyainak feltárására is, mivel a talajban bizonyos összetettebb humuszmolekulák akár évezredeken keresztül is a talajban maradnak hosszasan tárolva a beléjük zárt szénatomokat, míg mások akár néhány nap alatt is képesek lebomlani, és a talaj légzés révén a légköri szén-dioxid szintet növelni.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! A pályázat erősségét komplexitásában látjuk, abban, hogy a növény – talaj rendszert nem egymástól függetlenül, hanem egységes, egymásra hatással lévő komplex egészként kezeli. Továbbá nem egy művi kísérlet eredményeit próbálja a természetes közegekre ráhúzni, hanem valós, és rendkívül eltérő környezeti paraméterek mellett vizsgáljuk az éghajlatváltozás ökoszisztémákra gyakorolt hatását. Ezenfelül erőssége a pályázatnak, hogy a kutatási metodika nem most kerül kipróbálásra, hiszen a Síkfőkúti Erdő esetében az alkalmazandó módszerek nagy részét már teszteltük, most elsősorban a területi diverzitást kívánjuk növelni, mintegy hálózatba rendezve a vizsgálandó területeket, illetve néhány újabb vizsgálattal (pl. évgyűrű elemzés, szomszédos idős – fiatal faállományok vizsgálatának módszere) kiteljesíteni azokat. A kapott eredmények mind a talajtani, mind az erdő ökológiai ismereteinket bővíthetik, segíthetnek felmérni a klímaváltozás későbbi erdőket érintő, jó eséllyel sújtó hatásait, ezzel pedig csökkenthető a későbbiekben várható károk mértéke. Továbbá eredményeink segíthetik a hazai erdőségek komplex széntároló kapacitásainak felmérését, hiszen nemcsak a fák dendromasszájában raktározott szénkészletet vizsgáljuk, de a talajokban felhalmozott mennyiséget is, illetve ezen készletek változékonyságát, sérülékenységét is.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A klímaváltozás hatásai rendkívül komplex módon lopóznak be mindennapi életünkbe. A növekvő területű és erősödő állományú erdőségek az üvegházhatás tekintélyes részéért felelős szén-dioxid csapdába ejtésével csökkenthetik az antropogén hatások révén légkörbe kerülő üvegházhatású gáz mennyiségét. Viszont a melegedés és az ezzel gyakorta együtt járó relatív, vagy akár abszolút szárazodás csökkentheti az erdőségek növekedésének és ezzel együtt szénmegkötő képességének a mértékét, ráadásul hatással lehet a talajok széntároló kapacitására is. Kutatásainkkal ezeknek hatásoknak a vizsgálatát céloztuk meg már a korábbi években is. Most azonban egy komplex vizsgálati program keretében átfogó módon kívánjuk felmérni a fenti problémákat a hazai, elsősorban kocsánytalan, illetve elegyes tölgyerdők példáján a legszélsőségesebb klíma paraméterek mellett is, melyek hazánkban előfordulhatnak a természet közeli/féltermészetes tölgyerdők esetén.
| Summary Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. More and more evidence supported the relationship between climate change and the oak decline in the 70s. Oak forests in the western part of Hungary are generally less affected by these trends than the drier area’s population of the east part of the country. The aridification and the oak decline effects appeared not only in the forests but also in their associated soils too. In our research, we want to examine how do the above events affect the carbon storage capacity of the certain ecosystems and the soil biological processes that are related to soil carbon turnover. The oak decline appeared not only in Hungary, but a substantial part of the temperate areas in Northern Hemisphere too. Wider effects of climate change appear in almost all ecosystems in some degree. The status of Síkfőkút forest was compared before and after the oak decline and these results were published in our article in Global Change Biology (Fekete et al. 2017). In this prestigious journal, data only from one research area are relatively rarely published, but they accepted this manuscript in our case. This fact encourages us to more comprehensive research in 15 highlighted forest stocks in Hungary. Our publications related to this proposal (Fekete et al. 2014), we studied the effects of temperature and soil moisture conditions on the soil carbon turnover at the Síkfőkúti DIRT Project research plots, thereby justified the above-described research.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The main objectives of our planned research are (1) examination of the growth dynamics of the selected oak forests, theirs carbon sequestration capacity (including soil carbon storage) in areas of significantly different annual rainfall and (2) the effects of the climate change of recent decades on this processes. This last question can be answered by the ring studies of the older trees in the research plots. With the help of this studies, climatic changes can be monitored which are important in terms of tree growth over the past 100-150 years. Herewith we can specify the number of favourable and unfavourable years, and verify the increasingly adverse effects in recent decades. Otherwise, with the testing method of nearby old-young tree stands, there is an opportunity for comparison of the periods before and after the tree decline. The carbon content of soils significantly affects soil biological processes. The degradation rate of soil organic matter is indicated more reliably by the soil respiration and various soil enzyme activity processes. The balance of mineralisation and humification processes and its possible changes in the soil also affect the stored soil carbon stock’s size. In the case of soil carbon stock assessments, it is important the determination of the quantitative parameters and the composition of larger amounts of soil organic matter too. Namely, some complex soil humus molecules remain in the soil for thousands of years stored a long time the carbon atoms in them, while others can decompose up to a few days and increase the atmospheric carbon dioxide level through the soil respiration.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. Proposals strength is its complexity, this research topic considers the plant - soil system not independently of each other, but also treat them as a complex system, in close contact with each other. Furthermore, we do not try to adapt an artificial experiment onto to the natural environment, but also examine the impact of climate change on ecosystems in addition to real and very different environmental parameters. In addition, the strength of this proposal is that the research methodology is not now being tested, and in the case of Síkfőkút Forest some of the planned methods have been used. In this research, we want to increase the territorial diversity of research plots and organized them into a complex network. We plan to apply new investigations as well as ring analysis and the nearby old-young tree stands investigate techniques. This results could extend the knowledge of soil science and the forest ecology as well, and help to assess the impact of climate change on future forests. This new knowledge can reduce the expected damages which may affect the future of the forests. Furthermore, our results may help to assess the complex carbon storage capacity of deciduous forests, since we will investigate not only the carbon storage of tree dendromass but also the quantity of accumulated carbon storage in the soils and the variability and vulnerability of these storages.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. The impact of climate change has a very complex effect of our everyday life. The stand-growing forests with increasing area reduce the amount of substantial portion of carbon dioxide, which gas causes the greenhouse effect. The forests are trapping this greenhouse gas which amount is increasing in the atmosphere as a result of various anthropogenic effects. Associated with this, the increasing temperature and relative or even absolute aridification may reduce the growth of forests, thereby the carbon sequestration capacity of forests and soil carbon storage capacities. In previous years, our research has been aimed to examine the effects of these. However, now in this proposal, we want to investigate these problems by means of a comprehensive way in a framework program. These investigations cover the domestic, mainly sessile or mixed oak forests which occur in our country even under the most extreme climate parameters, in the case of natural / semi-natural oak forests.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
List of publications |
|
|
István Fekete, Áron Béni, Andrea Balláné Kovács, Katalin Juhos, Gábor Várbíró, Marianna Makádi, Ibolya Demeter, Zsolt Kotroczó: Nutrient content changes in a detritus manipulation experiment in a forest ecosystem, In: Makádi, M (szerk.) LOTEX 2019 : 2nd Conference on Long-term Field Experiments : book of proceedings, University of Debrecen. Institutes for Agricultural Research and Educational Farm Research. Institute of Nyíregyháza (2019) p. 4., 2019 | István Fekete, Áron Béni, Imre Berki, Katalin Juhos, Gábor Várbíró, Csaba Varga, Ornella Francioso, Paola Gioacchini, Daniela Montecchio, Zsolt Kotroczó: Influence of different annual precipitation averages on carbon stock, detritus production and biological parameters of soils in dry and humid oak forests in Central Europe, In: WAGENINGEN SOIL CONFERENCE, (2019) p. 19., 2019 | István Fekete, Áron Béni, Riccardo Spaccini, Hiarhi Monda, Gábor Várbíró, Katalin Juhos, Zsolt Kotroczó: Effect of detritus input change on microorganisms in forest soils, In: 7th International Symposium on Soil Organic Matter, (2019) p. 42., 2019 | Fekete István, Berki Imre, Veperdi Gábor, Demeter Ibolya, Tóth János Attila, Juhos Katalin, Kotroczó Zsolt: A szerves szénkészlet 4 évtizedes változása a síkfőkúti kutatási területen, In: Szép, Tibor (szerk.) 11. Magyar Ökológus Kongresszus, Magyar Ökológusok Tudományos Egyesülete (2018) p. 34., 2018 | I Djukic, S Kepfer-Rojas, I Kappel Schmidtb, K Steenberg Larsen, C Beier, B Berg, Kris Verheyen, TeaComposition null, Seres A, Hornung E, Fekete I, Kotroczo Z, Toth Z: Early stage litter decomposition across biomes, SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT 628-629: pp. 1369-1394., 2018 | István Fekete, Katalin Juhos, Marianna Makádi, Ibolya Demeter, Imre Berki, Zsolt Kotroczó: Long-term effects of litter input change on carbon content in the soil of a Central European deciduous forest, In: Rattal, Lal; Flavo, Camargo (szerk.) 21st World Congress of Soil Science, (2018) p. 110., 2018 | Juhos Katalin, Berki Imre, Kotroczó Zsolt, Fekete István: Talajmikrobiológiai vizsgálatok a megváltozó atmoszférikus hatásokat jelző erdőkben, In: Bakacsi, Zs; Kovács, Zs; Koós, S (szerk.) Talajtani Vándorgyűlés : Absztrakt és program füzet, Magyar Talajtani Társaság (2018) p. 68., 2018 | Kate Lajtha, Richard D Bowden, Susan Crow, István Fekete, Zsolt Kotroczó, Alain Plante, Myrna J Simpson, Knute J Nadelhoffer: The detrital input and removal treatment (DIRT) network: Insights into soil carbon stabilization, SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT 640-641: pp. 1112-1120., 2018 | Fekete István, Berki Imre, Veperdi Gábor, Demeter Ibolya, Tóth János Attila, Juhos Katalin, Kotroczó Zsolt: A szerves szénkészlet 4 évtizedes változása a síkfőkúti kutatási területen, In: Szép Tibor (szerk.) (szerk.) 11. Magyar Ökológus Kongresszus: Absztraktkötet. Nyíregyháza: Magyar Ökológusok Tudományos Egyesülete, 2018. pp. 34., 2018 | István Fekete, Katalin Juhos, Marianna Makádi, Ibolya Demeter, Imre Berki, Zsolt Kotroczó: Long-term effects of litter input change on carbon content in the soil of a Central European deciduous forest, Rattal Lal, Flavo Camargo 21st WCSS: Soil Science: beyond food and fuel. Rio de Janeiro, Brazília, 2018.08.12-2018.08.17. Kiadvány: 2018. pp. 110 Paper 1567., 2018 | Kate Lajtha, Richard D Bowden, Susan Crow, István Fekete, Zsolt Kotroczó, Alain Plante, Myrna J Simpson, Knute J Nadelhoffer: The detrital input and removal treatment (DIRT) network: Insights into soil carbon stabilization, SCI TOTAL ENVIRON 640-641: pp. 1112-1120., 2018 | Kotroczó Zsolt, Juhos Katalin, Béni Áron, Várbíró Gábor, Fekete István: A talaj szerves-anyag mennyiségi és minőségi változás hatásai a lebontó talajbiológiai folyamatokra és tápanyagforgalomra, In: Füleky György (szerk.) (szerk.) XIV. Kárpát-medencei Környezettudományi Konferencia. Gödöllő: MAG Mezőgazdaságért Alapítvány, 2018. pp. 2., 2018 | Kotroczó Zsolt, Veres Zsuzsa, Juhos Katalin, Béni Áron, Várbíró Gábor, Fekete István: Szerves anyag mennyiségi és minőségi változás hatásai egyes talajbiológiai folyamatokra, In: Füleky György (szerk.) (szerk.) XIV. Kárpát-medencei Környezettudományi Konferencia. Gödöllő: MAG Mezőgazdaságért Alapítvány, 2018. pp. 158-164., 2018 | Juhos Katalin, Berki Imre, Kotroczó Zsolt, Fekete István: Talajmikrobiológiai vizsgálatok a megváltozó atmoszférikus hatásokat jelző erdőkben, Bakacsi Zs, Kovács Zs, Koós S.Talajtani Vándorgyűlés: Talajhasználat-funkcióképesség. Pécs, 2018.08.29-2018.09.01. Magyar Talajtani Társaság, pp. 68., 2018 | Kotroczó Zsolt, Veres Zsuzsa, Juhos Katalin, Béni Áron, Várbíró Gábor, Fekete István: Szerves anyag mennyiségi és minőségi változás hatásai egyes talajbiológiai folyamatokra, In: Füleky György (szerk.) (szerk.) XIV. Kárpát-medencei Környezettudományi Konferencia. Gödöllő: MAG Mezőgazdaságért Alapítvány, 2018. pp. 158-164., 2018 | Kotroczó Zsolt, Juhos Katalin, Béni Áron, Várbíró Gábor, Fekete István: A talaj szerves-anyag mennyiségi és minőségi változás hatásai a lebontó talajbiológiai folyamatokra és tápanyagforgalomra, In: Füleky György (szerk.) (szerk.) XIV. Kárpát-medencei Környezettudományi Konferencia. Gödöllő: MAG Mezőgazdaságért Alapítvány, 2018. pp. 2., 2018 | István Fekete, Áron Béni, Imre Berki, Katalin Juhos, Gábor Várbíró, Csaba Varga, Ornella Francioso, Paola Gioacchini, Daniela Montecchio, Zsolt Kotroczó: Influence of different annual precipitation averages on carbon stock, detritus production and biological parameters of soils in dry and humid oak forests in Central Europe, In: WAGENINGEN SOIL CONFERENCE, (2019) p. 19., 2019 | István Fekete, Áron Béni, Riccardo Spaccini, Hiarhi Monda, Gábor Várbíró, Katalin Juhos, Zsolt Kotroczó: Effect of detritus input change on microorganisms in forest soils, In: 7th International Symposium on Soil Organic Matter, (2019) p. 42., 2019 | Fekete István, Berki Imre, Veperdi Gábor, Demeter Ibolya, Tóth János Attila, Juhos Katalin, Kotroczó Zsolt: A szerves szénkészlet 4 évtizedes változása a síkfőkúti kutatási területen, In: Szép, Tibor (szerk.) 11. Magyar Ökológus Kongresszus, Magyar Ökológusok Tudományos Egyesülete (2018) p. 34., 2018 | I Djukic, S Kepfer-Rojas, I Kappel Schmidtb, K Steenberg Larsen, C Beier, B Berg, Kris Verheyen, TeaComposition null, Seres A, Hornung E, Fekete I, Kotroczo Z, Toth Z: Early stage litter decomposition across biomes, SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT 628-629: pp. 1369-1394., 2018 | István Fekete, Katalin Juhos, Marianna Makádi, Ibolya Demeter, Imre Berki, Zsolt Kotroczó: Long-term effects of litter input change on carbon content in the soil of a Central European deciduous forest, In: Rattal, Lal; Flavo, Camargo (szerk.) 21st World Congress of Soil Science, (2018) p. 110., 2018 | Juhos Katalin, Berki Imre, Kotroczó Zsolt, Fekete István: Talajmikrobiológiai vizsgálatok a megváltozó atmoszférikus hatásokat jelző erdőkben, In: Bakacsi, Zs; Kovács, Zs; Koós, S (szerk.) Talajtani Vándorgyűlés : Absztrakt és program füzet, Magyar Talajtani Társaság (2018) p. 68., 2018 | Kotroczó Zsolt, Juhos Katalin, Béni Áron, Várbíró Gábor, Fekete István: A talaj szerves-anyag mennyiségi és minőségi változás hatásai a lebontó talajbiológiai folyamatokra és tápanyagforgalomra, In: Füleky, György (szerk.) XIV. Kárpát-medencei Környezettudományi Konferencia, MAG Mezőgazdaságért Alapítvány (2018) p. 2., 2018 | Kotroczó Zsolt, Veres Zsuzsa, Juhos Katalin, Béni Áron, Várbíró Gábor, Fekete István: Szerves anyag mennyiségi és minőségi változás hatásai egyes talajbiológiai folyamatokra, In: Füleky, György (szerk.) XIV. Kárpát-medencei Környezettudományi Konferencia, MAG Mezőgazdaságért Alapítvány (2018) pp. 158-164., 2018 |
|
|
|
|
|
|
Back »
|
|
|