Hidrológiai Közlöny 1999 (79. évfolyam)

4. szám - A Magyar Hidrológiai Társaság XVII. Országos Vándorgyűlése, Miskolc, 1999. július 7–8.

Huminanyagok képződése nád (Phragmites australis) aerob és anaerob dekompozíciója során V.­Balogh Katalin, Présing Mátyás, Koncz Eszter, Vörös Lajos Magyar Tudományos Akadémia Balatoni Limnológiai Kutatóintézete, Tihany Kivonat: A Kis-Balaton alsó tározóból 1997 áprilisában vett avas nádból szárított (60 °C) teljes növény, szár- valamint levélminták 150, ill. 50 g-os aliquotjait 5 literes üvegedényekbe helyeztük, melyeket szűrt (0.45 nm) huminszegény Zala-vízzel (Zalaapáti) töltöttünk fel. Az aerob és anaerob kísérletsorozatot öt hónapon át (májustól-októberig) in situ hőmérsékleten folytattuk. Vízmintát havonta vettünk az oldott humin­anyagok (Pt szín), az oldott szerves szén (DOC) és a baktériumok mennyiségének meghatározása céljából. A kísérlet végén szétválasztot­tuk (pH­­ 1) majd Amberlite* XAD-7 gyantán izolálták a képződött oldott fulvo- és huminsavakat Meghatározták a liofilizált fulvo- és huminsavak, valamint növényi minták S13C értékét Goldshalk A Wetzel (1978) korábban kimutatták, hogy az anaerobia gátolja a növé­nyek dekompozícióját Ezt támasztották alá vizsgálati eredményeink is, melyek szerint a nád dekompozíciója aerob körülmények között gyorsabb volt Azonban a DOC képződése nagyobb mértékű volt anaerob, míg a színes szerves anyagoké aerob viszonyok között Ez azt jelenti, hogy a képződött oldott huminanyagok kromofor tartalma az eltérő körülményeken különbözik, amely valószínűsíti az eltérő hu­mifikációs utakat is. Kulcs sz.: Phragmites australis, dekompozíció, oldott huminanyagok, DOC, 8130 Bevezetés A Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszert a Zala folyó útján a Balatonba jutó tápelem-terhelés csökkentése céljából hozták létre. A felső tározó hi­pertróniyátvízű, míg a jelenleg üzemelő 16 km2 területű alsó tározó (ter­vezett 52 km2) 80 %-a makrovegetációval, elsősorban náddal (Phragmi­tes australis) borított Utóbbi elárasztásának évében, 1993-ban a mege­lőző Zala-szakaszhoz képest az oldott szerves anyagok barna színben ki­fejezett átlagos (hét hónap) koncentrációja a felső tározóban kétszeresére, míg az alsóban nagyságrenddel nőtt (V.­Balogh & Vörös, 19%). Ekkor úgy gondolták, hogy a barna színért felelős huminanyagok forrása első­sorban a tározó tőzeges láptalaja, mely néhány év alatt kimerül. A ten­denciózus színcsökkenés azonban 1996-ban megtorpant (V.­Balogh, 1997). Felvetődött annak lehetősége, hogy e tározó szemtanaerob körül­ményei mellett huminanyagok nemcsak a talaj "hajdanvolt" növényeiből származnak, hanem az ott elpusztult nádnövényekből frissen is létrejö­hetnek, biztosítva ily módon azoknak a Balaton Keszthelyi-medencéjébe történő folyamatos továbbítódását Célkitűzés Munkánk célja az volt, hogy a nád (Phragmites australis) bomlási folyamatát laboratóriumban vizsgáljuk aerob és anaerob körülmények között, és jellemezzük a képződött humánanyagokat Anyag és módszer A Kis-Balaton alsó tározóból 1997 áprilisában vett avas nádból szárí­tott (60 °C) teljes növény, valamint szárminták 150 g-os és levélminták 50 g-os aliquotjait (3 párhuzamban) 5 literes üvegedényekbe helyeztük, melyeket szűrt (0.45 fim) huminszegény Zala-vízzel (Zalaapátinál vett) töltöttünk fel. Az aerob és anaerob kísérletsorozatot öt hónapon át (má­justól­ októberig) in situ hőmérsékleten folytattuk. Vízmintát havonta vettünk a kísérleti edényekből, ugyanakkor mértük az oldott oxigén kon­centrációját, és ellenőriztük a víz hőmérsékletét és pH-ját Az oldott hu­minanyagok koncentrációját mint Pt szint 440 nm-en Shimadzu 160 UV -VIS spektrofotométeren mért abszorbancia alapján adtuk meg (Cuth­bert & Giorgio, 1992). Az oldott szerves szén (DOC) koncentrációját E­lementar High TOC Szerves Szén Analizátorral mértük. A baktériumok abundanciáját fluoreszcens mikroszkóppal, akridinnarancs festéssel hatá­roztuk meg (Hobbie et al., 1977). A fesér­et végén szétválasztottuk (pH­­ 1), majd Amberlite* XAD-7 gyantán izoláltuk (V.­Balogh et al., 1998a) a képződött oldott fulvo- és huminsavakat Meghatároztuk a liofi­lizált fulvo- és huminsavak, és növényi minták 811C értékét ANCA­MS, Európa Scientific Ltd., UK, Izotóp Arány Tömegspektrométerrel. Eredmények és megbeszélésük A kísérleti edények vizének hőmérséklete májustól októberig 7-21 °C intervallumban változott A legmelegebb augusztusban, a leghide­gebb októberben volt A levegőtől elzárt edényekben az oldott oxigén te­lítettség kezdetben 15 % volt, majd 5 %-ra csökkent míg a levegővel fo­lyamatosan buborékoltatott edényekben 50 %-ról közel 100 %-ra nőtt. A fdsértet második hónapjától a pH anaerob viszonyok között savas tarto­mányban 5.3 -ról fokozatosan 6.8-ig nőtt, míg aerob körülményeken bá­zikus tartományban szűkebb intervalluma 7.7 és 8.0 között változott A nádnövény szerves anyagának degradációjában fontos a baktériu­mok szerepe. A bakterioplanktont tanulmányozva az eltérő kísérleti kö­rülményeken jelentős különbségeket találtunk. A teljes nádnövényt tar­talmazó anaerob edényekben átlagosan 250 ' 10* (2. hónap) - 130 ' 10' (5. hónap) sejt ml ' volt a bakterioplankton abundanciája, és a sejtformák közül a nagyméretű pálcák (2 x 0.6 pm) domináltak. Ezzel szemben több mint nagyságrenddel kevesebb, 10 * 106 (2. hónap) - 4 * 106 (4. hónap) sejt mi"1 bakterioplankton abundanciát észleltünk aerob viszonyok közt, s ráadásul a kisméretű (0.3 (im) kokkoid sejtek voltak többségben. Eltérést találtunk az anyagveszteség esetében is az eltérő viszonyok között. Az öt hónapos idsértet végére aerob körülményeken nagyobb volt az anyagveszteség, mint anaerob viszonyok között A levelek kiindulási tömege 50 ill. 32 %-kal, míg a száré 25 ill. 20 %-kal csökkent. Ezek az eredmények ugyanakkor azt is sújtezik, hogy a döntően támasztó­szövetekből felépülő szár lényegesen lassabban bomlik, mint a levél. Miközben a nádnövény anyaga fogyott, a környező vizes közeg barna színű szerves vegyületekkel, vagyis huminanyagokkal dúsult. Ezen anya­gok közelítően 50 %-a szén, így mennyiségük változása a DOC koncent­rációjával nyomon követhető. A tömegveszteséggel összefüggésben azt találtuk, hogy a tömegre vonatkoztatott DOC koncentráció a csak levele­ket tartalmazó kísérleti edényekben sokkal gyorsabban nőtt, mint a szár­nál, míg előbbi esetben elérte a 12 mg g'1 koncentrációt, addig a szárnál ez az érték 2-4 mg g'1 volt. Figyelemre méltó még, hogy az eltérő körül­ményeken nem különbözött szignifikánsan a levélből kibocsátott DOC koncentrációja, míg a szárból anaerob viszonyokon több DOC került ol­datba (/. ábra). Mivel a nád tömegének nagyobb hányadát (kb. 2/3 rész) a szár adja, a teljes nádnövény szintén anaerob viszonyokon bocsátott ki több szerves szenet. Napok I. ábra: A bomló nádnövény által kibocsátott aktuális nádtömegre vonatkoztatott oldott szerves szén (DOC) koncentráció változása Ami a kibocsátott oldott szerves anyagok tömegre vonatkoztatott barna szénintenzitását illeti, a DOC-nel összevetve némileg eltérő ered­ményeket kaptunk. Megegyezés volt abban, hogy a levél anyag­kibocsátása sokkal intenzívebb volt, mint a száré. Az eltérő oxigénellá­tottság mellett a szár alig mutatott különbséget, csupán a kísérlet végére aerob viszonyokon képződött kissé több színes anyag (27.5 mg Pt g'1), mint anaerob (19.4 mg Pt g'1) körülményeken A levél jóval intenzíveb­ben és nagyobb mennyiségben produkálta a barna humin-természetű szerves molekulákat aerob (131 mg Pt g'1) mint anaerob (71 mg Pt g'1), körülményeken (2. ábra). A levelek színesanyag kibocsátásának jelentős mértékét az is igazolja, hogy a "tömeghátrány" ellenére a teljes nádnc- 200 341

Next