Statistical and hydrological modeling of soil and subsoil salt accumulation caused by tree plantations above shallow saline groundwater  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
79835
Type NN
Principal investigator Tóth, Tibor
Title in Hungarian Sekély talajvízű területeken telepített ültetvények által a talajban és altalajban okozott sófelhalmozódás statisztikai és hidrológiai modellezése
Title in English Statistical and hydrological modeling of soil and subsoil salt accumulation caused by tree plantations above shallow saline groundwater
Keywords in Hungarian erdősítés, talajvíz, transzspiráció, sófelhalmozódás, ökohidrológia, földhasználat-változás
Keywords in English afforestation, groundwater, transpiration, salt accumulation, ecohydrology, land use change
Discipline
Soil sciences, soil biology, soil chemistry, soil physics (Council of Complex Environmental Sciences)50 %
Ortelius classification: Soil function
Forestry (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Ortelius classification: Sylviculture
Hydrology, Hydrogeology (Council of Complex Environmental Sciences)20 %
Ortelius classification: Hydrogeology (Geophysics)
Panel Complex agricultural sciences
Department or equivalent Institute for Soil Sciences (Centre for Agricultural Research)
Participants Balog, Kitti
Csiha, Imre
Fodor, Nándor
Gribovszki, Zoltán
Kuti, László
Szabó, András
Szécsy, Orsolya
Starting date 2010-09-01
Closing date 2015-08-31
Funding (in million HUF) 28.728
FTE (full time equivalent) 11.00
state closed project
Summary in Hungarian
Az elmúlt száz év alatt Magyarországon jelentősen kiterjedtek az erdősült területek, 1,1 millióról 2 millió ha-ra és jelenleg mintegy 15 000 ha-t erdősítenek évente. A fák hidrológiai hatása jelentősen különbözik a haszonnövények és füvek hatásától, mivel a mély gyökereikkel jelentősen mélyebb rétegekből veszik fel a vizet. Annak ellenére, hogy bizonyított tény az, hogy negatív vízmérlegű területeken a sekély sós talajvíz felett telepített fák felszín alatti sófelhalmozódást idéznek elő, ezt a hatás a fásítás megtervezésekor nem veszik figyelembe.
A kutatás során a magyarországi helyzet részletes, minden befolyásoló tényezőre - úgy mint klimatikus vízmérleg, talajvíz mélység és sótartalom, fafaj, altalaj rétegzettség, állomány kor - kiterjedő vizsgálatát végezzük el és javaslatokat adunk a további erdősítések optimalizálására. Regionális térléptékben összesen 243 alföldi erdőtagot vizsgálunk meg ahol erdősített és nem erdősített területen is a talajvíz mélységre, sótartalomra, talaj és altalaj sótartalomra év növényzetre vonatkozó paramétereket határozunk meg . Ezek alapján statisztikai modellt szerkesztünk, amivel az erdősítés által a talaj, altalaj és talajvíz sótartalmára gyakorolt hatást jelezzük előre. Az állomány térléptékében végzett vizsgálatokat a fenti 243-ból kiválasztott 16 reprezentatív erdőtagban és nem erdősített területen végezzük a talajvízszint időbeli monitorozásával annak érdekében, hogy meghatározzuk a fák különböző körülmények között megvalósuló vízfelvételét a talajvízből. A kutatás újdonsága abban rejlik, hogy egyazon időben mindegyik, a sófelhalmozódásra ható tényezőt figyelembe veszi transzkontinentális körülmények (argentin Pampa kontra magyar Alföld) között.
Summary
In Hungary there has been a great increase in forested area during the last hundred years, from 1.1 to 2.0 million ha. At present an average of 15.000 hectares are forested each year. The hydrological effect of trees differs from that of crops or grasses in that, due to their deep roots, they extract water from much deeper layers. It has been demonstrated that trees cause subsurface salt accumulation above shallow saline groundwater in areas with a negative water balance. Nevertheless when a decision is made on the afforestation of a plot, salinity and depth of groundwater are often not considered.
We will carry out a detailed investigation of the Hungarian situation through the systematic study of all affecting factors, like climatic water balance, groundwater depth and salinity, tree species, subsoil layering and stand age. Subsequently we will provide guidelines for the optimization of further afforestation. At the regional scale we will sample 243 plots for groundwater depth and salinity, soil and subsoil salinity, and vegetation characteristics in both recently forested and non-forested sites in the Great Hungarian Plain. These data will be entered in a statistical model for predicting the effect of afforestation on soil, subsoil, and groundwater salt accumulation. At the stand-scale 16 representative forested and non-forested sites (chosen from the 243 plots studied) will be monitored for groundwater depth to quantify groundwater uptake by trees under differing conditions. The novelty of the research lies in the comparative and comprehensive consideration of all main factors of salt accumulation across different continents, the (Argentine Pampa versus the Hungarian Plain.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A telepített erdők által előidézett változásokat a korábbi földhasználatra jellemző szántókhoz és gyepekhez, mint kontrollhoz hasonlítottuk. Célunk volt fafaj szinten számszerűsíteni a sekély talajvízből történő sófelhalmozódási kockázatot fontos termőhelyi-talajtani, klimatikus és biológiai tényezők alapján. Megállapítottuk, hogy a talajvíz ingadozási zónájában a talaj textúrája befolyásolja az erdők talajvíz felvételét, a durvább talajtextúrájú és kisebb talajvíz sótartalommal rendelkező területeken telepített erdőállományok kevésbé érzékenyek az erdőtelepítés hidrológiai hatásaira. Az agyagtartalom növekedésével együtt erősen nő a felszín alatti sófelhalmozódás mértéke is. Jelentős eltérés volt a vizsgált fafajok talajtani és hidrológiai hatásai között. A dendromassza pozitív összefüggést mutatott a kontrollhoz viszonyított sófelhalmozódás mértékével a talajban, amit a fafaj (kapcsolat erőssége: nyár > tölgy > akác) és az állománykor befolyásolt. A különbségek a fák eltérő vízfelvételével, növekedési erélyével és párologtatásával mutatnak összefüggést. A téli időszakban megfigyelhető, lefelé irányuló mély csapadékbeszivárgás a sók kimosódását eredményezi a talajban, így a sófelhalmozódás mértéke kisebb az Alföldön, mint a hasonló környezeti feltételekkel, de melegebb klímával rendelkező argentin pampa területeken ahol az örökzöld növények vízfelvétele folyamatos feláramlást okoz.
Results in English
Changes related to establishing tree plantations were contrasted with neighboring plots representing previous land use (plow land, grassland). Our aim was to quantify the risk of salt accumulation from shallow saline watertable based on relevant pedologic, climatic and biologic factors. It was stated that soil texture affects water uptake of forests; the stands established on plots with coarser texture and less saline water table are less sensitive to the hydrological effects of forestation. Parallel to increasing clayeyness, salt accumulation increases strongly. There was large difference between the pedological and hydrological effects of the trees. Dendromass showed close relationship with the salt accumulation, and this was affected by species (in decreasing order poplar>common oak>black locust) and the age of forests. The differences are related to the different water uptake, vigor and transpiration of the tree species. Deep percolation of precipitation during winter results in leaching of salts, consequently salt accumulation is slighter than inside the Argentine Pampas, where the overall conditions are similar, but climate is warmer and evergreen forests provide permanent discharge of groundwater.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=79835
Decision
Yes





 

List of publications

  
Tóth Tibor, Szabó András: Larger Gradients of Abiotic Factors Result in More Vegetative Zones in Salt-Affected Habitats, The European Journal of Plant Science and Biotechnology 5 (Special Issue 2): 44-47., 2011
Szabó András, Tóth Tibor: Relationship between soil properties and natural grassland vegetation on sodic soils, Ecological Questions. 14: 65-67. 2011., 2011
Tóth Tibor, Kiss Klaudia, Szabó András, Csiha Imre, Fodor Nándor, Gribovszky Zoltán, Kuti László: STATISTICAL AND HYDROLOGICAL MODELING OF SOIL AND SUBSOIL SALT-ACCUMULATION CAUSED BY TREE PLANTATIONS ESTABLISHED ABOVE SHALLOW SALINE GROUNDWATER, Ing. A Celkova (Ed.) Proceedings of peer-reviewed contributions. 19th International Poster Day Transport of Water, Chemicals and Energy in the Soil-Plant-Atmosphere Syste, 2011
Szabó, A, Kiss, K., Gribovszki, Z., Tóth, T: Erdők hatása a talaj és altalaj sóforgalmára, valamint a talajvíz szintjére, Agrokémia és Talajtan. 61 (2012) 1 195–209, 2012
Balog Kitti, Szabó András, Gribovszki Zoltán, Kalmár János, Fodor Nándor, Kiss Klaudia, Pásztor László, Bátor Hajnalka, Tóth Tibor, Kuti László, Csiha Imre: Egy telepített erdőállomány alatti sófelhalmozódás sekély talajvízű területen, Talajvédelem. Különszám 2013. 447-457., 2013
Z. Gribovszki, K. Balog, N. Fodor, A. Szabó, T. Tóth: IMPACT OF LOWLAND FORESTS ON WATER TABLE IN SHALLOW GROUNDWATER AREAS OF THE HUNGARIAN GREAT PLAIN, International conference Catchment processes in regional hydrology: from experiment to modeling in Carpathian drainage basins Sopron, Hungary, 28-30 October 2012, pp 1-7, 2012
Zoltán Gribovszki, Péter Kalicz, József Szilágyi: Does the accuracy of fine-scale water level measurements by vented pressure transducers permit for diurnal evapotranspiration estimation?, Journal of Hydrology 488:66–169, 2013
Zoltán Gribovszki, Péter Kalicz, Kitti Balog, András Szabó, Nándor Fodor, Tibor Tóth: Groundwater uptake by forest and herbaceous vegetation in the context of, Geophysical Research Abstracts Vol. 15, EGU2013-5521, 2013 EGU General Assembly 2013, 2013
Attila Bussay, Tibor Tóth, Valentinas Juskevicius,Lorenzo Seguini: Evaluation of Aridity Indices Using SPOT Normalized Difference Vegetation Index Values Calculated Over Different Time Frames on Iberian Rain-Fed Arable Land, Arid Land Research and Management, 26:271–284, 2012, 2012
Factors affecting solute accumulation under forested plots in a sandy region: T. TÓTH, K. BALOG, A. SZABÓ, Z. GRIBOVSZKI, R. SÁNDOR, COST Action FA0901 Workshop and Conference "Utilization and protection of halophytes and salt-affected landscapes" September 4-6, 2013, Kecskemét, Hungary. p44, 2013
Zoltán GRIBOVSZKI, Péter KALICZ, Kitti BALOG, András SZABÓ, Tibor TÓTH: Forest-groundwater interactions in Great Hungarian Plain, COST Action FA0901 Workshop and Conference "Utilization and protection of halophytes and salt-affected landscapes" September 4-6, 2013, Kecskemét, Hungary p19, 2012
Balog, K., Kuti, L., Szabó, T. Tóth: Sand grain mineralogy and morphology under forest and grassland/arable fields in Eastern Hungary, Agrokémia és Talajtan. 63:49-58, 2014
Gribovszki, Z., P. Kalicz, K. Balog, A. Szabó, T. Tóth: Comparison of an oak forest and of a pasture groundwater uptake and salt dynamics on the Hungarian Great Plain, Acta Silv. Lign. Hung.. 10:103-114., 2014
Tibor Tóth, Kitti Balog, András Szabó, László Pásztor, Esteban G. Jobbagy, Marcelo D. Nosetto, Zoltán Gribovszki: Effect of lowland forests on subsurface salt accumulation in areas of shallow, Annals of Botany Plants SPECIAL ISSUE: Physiology and Ecology of Halophytes - Plants Living in Salt-Rich, 2014
Balog Kitti: ALFÖLDI TELEPÍTETT ERDŐK HATÁSA A TALAJ SÓ- ÉS VÍZFORGALMÁRA, SZENT ISTVÁN EGYETEM MEZŐGAZDASÁG- ÉS KÖRNYEZETTUDOMÁNYI KAR TALAJVÉDELMI SZAKELŐADÓ SZAK, 2014
Balog, K, Kalmár, J, Kuti, L, Szabó, A, Fodor, N and Tóth, T.: Homokos talajok összehasonlító ásványtani és szemcsemorfológiai vizsgálata tiszántúli erdős és füves területeken/Comparative mineralogical and particle morphological anal, Agrokémia és Talajtan. 62 (2): 267-284., 2013
Erdogan, H. E. , T. Tóth.: Potential for using the world reference base for soil resources to identify less favoured areas, Soil Use and Management. 30:560-8, 2014




 

Events of the project

  
2014-11-09 00:14:17
Résztvevők változása
2014-08-05 12:58:08
Résztvevők változása
2010-09-02 09:29:05
Résztvevők változása



Back »