A parlagfű tömegességét befolyásoló tényezők kísérletes vizsgálata

Általánosan megfigyelt jelenség, hogy a parlagfű bolygatást követően szaporodik fel, és hogy a talajbolygatás esetén a legváltozatosabb helyeken jelenhet meg. Munkatervünkben azt terveztük, hogy a talajbolygatás és a felülvetés (parlagfű maggal) hatását vizsgáljuk a parlagfű tömegességére különböző élőhelyeken egy heterogén összetételű Duna–Tisza közi tájban. Hipotézisünk az volt, hogy a magok jelenléte és a talajbolygatás együtt szükséges és elégséges feltétele annak, hogy a parlagfű megjelenjen és felszaporodjon, és hogy ezt az általános képet árnyalják az élőhelyek közötti különbségek.

A vizsgálati terület, a mintavétel, és a feldolgozás módszere

A kísérleti területek kiválasztása

A kísérletet Orgovány-Ágasegyháza-Fülöpháza térségében, körülbelül 50km2-es területen elszórva jelöltük ki. Igyekeztünk a Duna–Tisza közi Homokhátságra jellemző minden fontos, nem intenzíven művelt és nem vizes élőhelyet bevonni a vizsgálatba, így összesen 8 élőhelyen dolgoztunk:

  1. nyílt (alacsony összborítású) másodlagos gyep
  2. zárt (magas összborítású) másodlagos gyep
  3. nyílt természetes gyep
  4. zárt természetes gyep
  5. természetes zárt erdő (fehérnyaras)
  6. fenyves ültetvény
  7. akác ültetvény
  8. friss erdészeti felújítás (fenyő-telepítés).

A vizsgálati terület a KISKUN LTER (hosszú távú ökológiai kutatások) program egyik mintaterülete, így az élőhelyfoltok kiválasztását korábbi terepismeretünk, valamint meglévő élőhelytérképek és légifotók segítették. A 64 élőhelyfolton belül a kísérleti helyszíneket véletlenszerűen (légifotón rábökve), a közvetlen széli zónákat elkerülve jelöltük ki. Az így kijelölt helyszíneket terepi ellenőrzést követően – az esetlegesen bolygatott és az élőhelyfoltra nem jellemző foltokat kihagyva – fogadtuk el.

Kísérleti elrendezés

Kísérletünkben 1m2-es parcellákban két tényezőt manipuláltunk: a parlagfű magok mennyiségét (vetés) és a fizikai talajbolygatást (ásás). Mindkét tényezőnek két szintje volt a kísérletben (vetett – nem vetett, illetve bolygatott – nem bolygatott), így az összes lehetséges kombinációt megvalósítva négyféle kísérleti parcellánk volt:

  1. ásott
  2. vetett
  3. ásott-vetett
  4. kontroll (nem ásott és nem vetett).

Ezek a parcella-négyesek – amelyekben az 1m2-es parcellák egy nagyobb négyzet sarkaiban, egymástól 2m-re helyezkedtek el – alkották a kísérlet alapegységét (1. ábra); ilyenből volt 8 ismétlésünk 8 különböző élőhely mindegyikében (összesen tehát 64 foltban 256 darab 1 m2-es parcella). A változatosság megmintázása céljából egy élőhelyfoltban (pl. egy fenyves állományban vagy egy parlagon) csak egy parcella-négyest helyeztünk ki.

1.ábra1. ábra. A kísérlet egyik mintaterülete egy akácosban. Az előtérben egy kontroll, mögötte ásott, jobbra fönt vetett, jobbra lent ásott-vetett parcella. Összesen 8 élőhelytípusban, típusonként 8 ilyen mintaterületen dolgoztunk.

A kísérlet beállítása és a mintavétel

A kísérletet 2008 novemberében állítottuk be. A bolygatott kvadrátok esetében 1,2 x 1,2m-es parcellát ástunk fel, ennek közepében jelöltük ki az 1x1m-es mintavételi területet. Az ásás során a talajt átforgattuk, növényi részeket nem távolítottunk el, az ásást követően gereblyével egyengettük el a talajfelszínt. A vetést 2008 őszén helyben, azaz Orgovány külterületén szedett parlagfűmaggal végeztük; minden vetett kvadrátban 0,8g magot vetettünk, ez 10 minta leszámolása alapján átlagosan 215,8 (SD +/-15,5) magnak felel meg. A Trifeniltetrazólium-kloriddal való vizsgálat (TTC-vizsgálat) alapján a magok több mint 90%-a életképes volt. Az ásott-vetett kvadrátokban az ásást és gereblyézést követően végeztük a vetést. A kísérlet beállításakor talajmintát is vettünk a talaj 0-20cm-es rétegéből, egyrészt a talaj fizikai és kémiai analíziséhez, másrészt a magbank-vizsgálathoz. A növényzet zártságának becsléséhez minden mintaterületen megmértük a levélfelület-indexet is (műszer: LAI 2000; 2009. május 22-23.).

2009 májusában összeszámoltuk a parcellákban megjelent parlagfű-egyedeket, megbecsültük a borításukat, minden kvadrátban teljes fajlistát írtunk össze és megbecsültük a fajok borítását, valamint minden parcellában fénymérést is végeztünk. 2009 júliusában megismételtük a számolást és becsültük a parlagfű borítását. 2009 szeptemberében begyűjtöttük minden parcellából a parlagfű-egyedek föld feletti részét. Az ekkor begyűjtött minták szárítása, szortírozása és tömegmérése még folyamatban van.

Statisztikai kiértékelés

Alapvető problémát jelent az adatfeldolgozásnál az adatok nagyon nagy szórása és a normalitás hiánya. Ami – kombinálódva az összetett kísérleti elrendezéssel – nem teszi lehetővé a hagyományos statisztikai eljárások alkalmazását. A borításadatokat élőhelyenként Friedman Anova-val (nem paraméteres próba) hasonlítottuk össze, a páronkénti összehasonlítást Wilcoxon rangteszttel végeztük el. A parlagfűborítás korrelációját a talajváltozókkal és a növényzet zártságával (LAI) kvantilis regresszióval vizsgáltuk.

Eredmények

Az összes (64) mintaterület átlagában vizsgálva a parlagfű legnagyobb egyedszámban és borítással az ásott-vetett kvadrátokban jelent meg (2. ábra). Fontos megjegyezni azonban, hogy még itt is átlagosan mindössze 20 egyedet detektáltunk, ami viszonylag kevés ahhoz képest, hogy kb. 200 magot vetettünk, és a magok életképessége 90% fölötti volt. Ez arra utal, hogy a magok nagy része még csírázóképes – de dormans – állapotban a talajban maradt.

Érdekes módon igen nagy számban és borítással jelent meg a parlagfű a csak ásott kvadrátokban is, vagyis sok helyen a talajban megtalálható a parlagfű a magbankban, annak ellenére, hogy a kontroll parcellákban nem jelent meg a növényzetben. A bolygatás kiemelkedő szerepét mutatják vetett parcellák is, amelyekben az ásott-vetett kvadrátokkal azonos számban történt vetés ellenére is alig nőtt ki parlagfű.

Ha kivesszük az elemzésből azokat a mintákat, ahol a magbankban is előfordult a parlagfű (10 minta: 5 nyílt parlag, 5 zárt parlag és 1 akácos), akkor egyértelműen elmondható, hogy ott tud a parlagfű jelentős mennyiségben megjelenni, ahol a bolygatás és a magok jelenléte egyszerre biztosított, a magok nagy mennyisége önmagában – bolygatás nélkül – nem eredményez jelentős parlagfű-denzitást (2. és 3. ábra).

2.a ábra2.b ábra

2. ábra. Parlagfű egyedszám és borítás az élőhelyek és az élőhelyenkénti 8 ismétlés átlagában, 2009 júliusában (n=64).

3.a ábra3.b ábra

3. ábra. A parlagfű sűrűsége (egyedszám/m2) az élőhelyek átlagában május és július hónapokban azoknak a helyeknek a kihagyását követően, ahol a parlagfű előfordult a magbankban (n=53).

A bolygatásnak azonban van még egy hatása, nevezetesen a csírázás időzítésének megváltoztatása. A 3. ábra alapján elmondható, hogy az ásott-vetett kvadrátokban az egyedek döntő része már májusra kicsírázott, míg a vetett kvadrátokban az egyébként sokkal kisebb számú egyed döntő része májusban még nem volt megfigyelhető, csak júliusra jelent meg. Az okokat csak találgatni lehet (pl. hamarabb felmelegedő talaj, vagy a felszínre hozott magok korábban csíráznak), de a korábbi csírázás ténye nagy jelentőségű, mert hatással lehet a növény életciklusára. Európában a parlagfű északi terjedésének jelenleg az egyik korlátja, hogy a növény nem tudja beérlelni a magjait.

A 3. és 4. ábra alapján az is elmondható, hogy a parlagfű nemcsak sokkal kisebb számban csírázik a vetett kvadrátokban, de a kicsírázott egyedek sokkal kisebb borítást is érnek el.

4 ábra4. ábra. A parlagfű borítása az élőhelyek átlagában júliusban azoknak a helyeknek a kihagyását követően, ahol a parlagfű előfordult magbankban (n=53).

Mivel az egyes élőhelyek között jelentős különbségeket találtunk, érdemes a 8 vizsgált élőhelyet egyenként értékelni. Ezt az értékelést a júliusi borításadatok alapján végeztük el.

5. ábra. A parlagfű júliusi borítása a különböző kezelési típusokban, élőhelyenkénti bontásban (n=8, minden élőhelyen és kezelési típusban; 2009 július). Egy adott élőhelyen az eltérő betűk szignifikánsan eltérő borítást jelölnek (páros Wilcoxon rangteszt alapján).

5.a ábraMásodlagos nyílt gyep (parlag). Az ásott-vetett kvadrátokban találtuk a legnagyobb parlagfűborítást, azonban ezzel összevethető (szignifikánsan nem is eltérő) borítást detektáltunk az ásott kvadrátokban is. A 8 ismétlés közül ötben fordult elő vetés nélkül is; méghozzá számottevő mennyiségben. A vetett és kontroll kvadrátokban nagyon alacsony borítást találtunk, ami egyrészt azt mutatja, hogy bolygatás nélkül a jelentős magkészlet sem eredményez jelentős borítást (vetett), másrészt ezzel is kimutattuk, hogy a parlagfű egyes mintaterületeken vetés nélkül is jelen volt (kontroll).

5.b ábraMásodlagos zárt gyep (parlag). Az ásott-vetett kvadrátok mellett az ásott kvadrátokban is jelentős parlagfűborítást tapasztaltunk. A 8 ismétlés közül négyben fordult elő vetés nélkül is a parlagfű. Fontos kiemelni, hogy sem a vetett, sem a kontroll kvadrátokban nem fordult elő parlagfű, tehát a (a nyílt gyepekhez képest) zártabb gyepben a parlagfűnek nincs esélye a csírázásra.

5.c ábraTermészetes nyílt gyep. Csak az ásott-vetett kvadrátokban detektáltunk parlagfüvet, ott viszont jelentős, ám a parlagokhoz képest kisebb mennyiségben. A parlagfű teljes hiánya a vetett kvadrátokban alighanem a kedvezőtlen élőhelyi adottságokkal (humuszban szegény homok váztalaj) magyarázható. A kontroll és ásott kvadrátokban a parlagfű hiánya azt mutatja, hogy ezek az élőhelyek még parlagfűmentesnek tekinthetők.

5.d ábraTermészetes zárt gyep. A mintázat hasonló a természetes nyílt gyepeknél megfigyelthez, azzal a nem elhanyagolható különbséggel, hogy az ásott-vetett kvadrátokban jóval nagyobb borítást ért el a parlagfű. Ennek oka alighanem a kedvezőbb talajadottságokban (humuszosabb, agyagosabb) keresendő. A vetés nélküli kvadrátokban a parlagfű hiánya azt mutatja, hogy ez az élőhely is még parlagfűmentesnek tekinthető.

5.e ábraTermészetes nyaras. Ezen az élőhelyen is csak az ásott-vetett kvadrátokban fordult elő parlagfű, azonban csak igen alacsony borítással, ami alighanem ezen erdők kedvezőtlen fényklímájával függhet össze. Ez az élőhely jelenleg még parlagfűmentesnek tekinthető.

5.f ábraAkác ültetvény. Az ásott-vetett kvadrátokban jelentős, a gyepekhez hasonló mennyiségű parlagfű fordult elő. Mivel a 8 ismétlésből két esetben az ásott kvadrátokban is előfordult, itt is produkált egy kisebb borítást. Ez az élőhely is jelenleg még nagyrészt parlagfűmentesnek tekinthető.

5.g ábraFenyő ültetvény. A természetes nyarasokhoz hasonlóan, a parlagfű csak az ásott-vetett kvadrátokban, és itt is alacsony borítással fordult elő, ami a kedvezőtlen fényklímával függhet össze. Az ásott és kontroll kvadrátok alapján ez az élőhely is jelenleg még parlagfűmentesnek tekinthető.

5.h ábraFriss erdészeti felújítás (fenyő). Ez volt az egyetlen élőhely, ahol – még ha az átlagban volt is különbség – az ásott és ásott-vetett kvadrátok parlagfűborítása nem különbözött szignifikánsan. Ez alighanem azzal magyarázható, hogy ezeket éves rendszerességgel művelik, így a vetett kvadrátjaink egyben bolygatottak is voltak. Ez a bolygatás azonban nem volt standardizálva, időpontja, intenzitása, gyakorisága a megfigyeléseink szerint különbözött az egyes ismétlések esetében, és nem mindig volt kedvező a parlagfűnek. Alighanem ezzel magyarázható, hogy az ásott-vetett kvadrátokban az élőhelyek között itt a legnagyobb az adatok szóródása (az ábrán a standard hiba).

Kísérletesen nem manipulált, egyéb tényezők (talaj- és fényviszonyok) szerepe a parlagfű sikerességében

Az élőhelyenkénti értékelésnél már több olyan kijelentést tettünk, ami a kísérletes kezelések által nem magyarázott különbségekre vonatkoztak, így pl. a talaj- és fényviszonyokra. Mivel eredményeink alapján a bolygatás és a felülvetés alapvető fontosságú a parlagfű sikerességében, ettől a hatástól a továbbiakban el akartunk tekinteni. Ezért a további elemzésekhez csak az ásott-vetett kvadrátokat használtuk fel, és ezek közül is azokat, amelyekben eredetileg nem volt parlagfű (kihagytuk azokat a mintaterületeket, amelyekben a magbankban vagy az ásott kvadrátban előfordult a parlagfű).

A talaj szerepe

A talaj minőségét leíró változók közül leggyakrabban a talajtextúra (fizikai összetétel, szemcseméret) és a humusztartalom szokott meghatározó lenni. Előzetes vizsgálataink alapján, adatainkban nagyon erősen korrelál ez a két változó (minél kisebb az agyag és nagyobb a talaj homoktartalma, annál kisebb a humusztartalma), nem tekinthetjük őket függetlennek. Így csak az egyik, jelen esetben a textúra hatását vizsgáltuk.

Az erdős és a gyepes mintaterületeket külön értékelve (a friss erdészeti felújításokat kihagytuk ebből az elemzésből), az erdők esetében nincs, a gyepek esetében viszont szignifikáns negatív összefüggés van a talaj homoktartalma és a parlagfű borítása között (6. ábra). Ez magyarázhatja, hogy miért ér el kisebb borítást a parlagfű a nyílt természetes gyepekben a zártakhoz képest.

6. ábra6. ábra. A parlagfű borítása az ásott-vetett kvadrátokban a talaj homoktartalmának függvényében ábrázolva, gyepes és erdei élőhelyek szerint elkülönítve (csak azok a helyek kerültek be az elemzésbe, ahol a magbankban nem volt parlagfű; a „p” érték az első fajú hiba valószínűsége kvantilis regresszióban).

A fénymennyiség szerepe

Erdők esetében felmerült a hipotézis, hogy a fény mennyisége befolyásolja a parlagfű sikerességét. Az erdők fényellátottságát a műszeresen mért levélfelület-indexszel jellemeztük.

A várakozásokkal ellentétben csak egy nagyon gyenge, messze nem szignifikáns összefüggést találtunk a május végén mért levélfelület-index és a parlagfű borítása között. Az adatokat fafajok szerint szétbontva megállapítható, hogy a május végi (a teljesen kifejlett lombozatot közelítő) fényklíma szempontjából átfednek a fehérnyarasok, az akácosok és a fenyvesek, bár LAI 3 fölötti értéket csak fehér nyarasokban találtunk. Kiugró, 10% feletti parlagfűborítás csak akácosban fordult elő, azonban függetlenül a LAI értékétől és a talajtextúrától is (6. ábra).

Miben tud akkor az akácos többet nyújtani a parlagfűnek? Úgy tűnik, hogy nagyobb számban tud kicsírázni (azonos számú mag vetése esetén!), mint a fenyvesben és a nyarasban (7.a és b ábra). Különösen szembetűnő a májusi egyedszámban mutatkozó különbség. A nyarassal összehasonlítva tavasszal az akác később lombosodik ki, és a nyár folyamán is több fény jut az aljnövényzethez, ezért még a tavaszi egyedszámarányhoz képest is jobban eltolódik a borításarány (7.c ábra). A fenyvesnél nyilvánvalóan világosabb tavasszal az akácos, és noha később még csírázik a parlagfű a fenyvesben (7.b ábra), ezek a későbbi csíranövények alighanem kevésbé tudnak megnőni, így a júliusi borításértékek inkább a tavaszi egyedszámarányokhoz hasonlóak, mint a júliusiakhoz. Ezek az eredmények azt valószínűsítik, hogy a kedvező tavaszi fényklíma magyarázhatja a parlagfű sikerességét az akácosokban, bár ennek alátámasztása további vizsgálatokat igényel.

7.a ábra7.b ábra7.c ábra

7. ábra. A parlagfű májusi egyedszáma (a), júliusi egyedszáma (b) és júliusi borítása (c) a három vizsgált erdőtípusban (n=8, átlag +/- standard hiba).

Mitől függ a táj parlagfűvel való fertőzöttsége?

A vizsgált 64 mintaterület közül tehát 11 területen (nyílt parlagokon, zárt parlagokon és akácosokban) nőtt ki parlagfű az ásott (de nem vetett!) kvadrátokban, és ebből 10 helyen a magbank-vizsgálat során is megtaláltuk a parlagfüvet. De mi a közös ezekben a területekben, és miben különböznek másoktól, köztük más parlagoktól és akácosoktól?

A parlagfű a szántóföldi műveléshez kötődik, így magától értetődik, hogy korábbi művelt területeken számíthatunk a megjelenésére. Ennek ellenőrzésére korábbi időszakokból (1957-ből, 1986-ból, illetve 2000-ből) származó légifotók alapján ellenőriztük a 64 mintaterületünk korábbi művelési módját, különös tekintettel arra, hogy tágabb vizsgálati terület, a Duna-Tisza közi Homokhátság, jelentős tájhasználati változásokon ment keresztül az elmúlt évtizedekben.

1957-ben a 64 mintaterület közül 34 volt valószínűsíthetően szántó, szőlő vagy gyümölcsös. Ezek között van az a 11 mintaterület is, ahol megtaláltuk a parlagfüvet a magbankban, azonban nem minden 1957-ben még művelt szántón van jelen ma is a parlagfű. 1986-ben a 64 mintaterület közül 13 volt szántó vagy szőlő-gyümölcs, és ezek között van a 11-ből 10 olyan mintaterületünk, ahol ma is van parlagfű. 2000-ben már csak két mai mintaterületünk volt megművelve. Ezeken ma is van parlagfű.

Ezek alapján elmondható, hogy a vizsgálati területünkön nagy valószínűséggel azokon a helyeken találunk ma parlagfüvet, amelyeket az 1980-as években vagy azt követően még szántóföldi művelés alatt álltak. Két hipotézist fogalmazhatunk meg arról, hogy mi lehet ennek az oka:

  • a parlagfű az 1980-as évek előtt felhagyott területeken is jelen volt, csak azóta eltűnt a növényzetből,
  • az 1980-as évek előtt nem volt jelen tömegesen a tájban, így értelemszerűen a parlagokon sem maradt meg.

Véleményünk szerint a második hipotézis a valószínűbb, mert közismert, hogy a parlagfű magjai több évtizedig is életképesek maradnak a talajban, valamint a parlagfű jól dokumentáltan az utóbbi évtizedekben terjedt el. Az országos gyomfelmérés adatai alapján 1950-ben még csak a 21. leggyakoribb gyomfaj volt (a művelt területeken), míg 1988-ban már a 4., míg 2005-ben már az első helyen áll a leggyakoribb gyomfajok listáján.

Akármi is az ok, ezen az eredmények alapján több következtetés is levonható, még akkor is, ha az az időpont, ami a Homokhátság központi részén a 1980-as évekre tehető, az ország más részén esetleg korábbra vagy későbbre tevődik. Felértékelődnek pl. azok a területek, amelyek a 1980-as évek óta nem voltak bolygatva. Ezek bolygatással járó használata a mai, erősen fertőzött tájban alighanem parlagfűvel történő fertőződéssel jár. Ide tartoznak az idős parlagok mellett a következő 10 évben vágáséretté váló erdészeti ültetvények is. Az 1980-as években vagy azt követően művelt területek pedig, még ha ma nem is látszanak jelentősen fertőzötteknek, alighanem magukban rejtik a parlagfű magjait, így bolygatás hatására rajtuk a parlagfű nagyon gyorsan nagy tömegben jelenhet meg.