Hidrológiai Közlöny 1998 (78. évfolyam)

4. szám - Fülöp István Antal–Józsa János: A neruális hálózatok világa

290 Sekély tavak fitoplanktonjának nitrogén-felvételi preferenciái Présing Mátyás, Vörös Lajos, Herodek Sándor Kovács Gyula Magyar Tudományos Akadémia Balatoni Közép-Dunántúli Vízügyi Igazgatóság, Limnológiai Kutatóintézete, Tihany Székesfehérvár Kivonat: A tanulmány vizsgálta a különböző nitrogénformák szerepét a Balaton Siófoki- és Keszthelyi-medencéje, valamint a Marcali- és Kis-Balaton Felső-víztározó fitoplanktonjának nitrogénellátásában. A felvételi sebességeket 1

SN módszerrel és a koncentrációk inkubációs idő alatti változásának mérésével határoztuk meg. Az N

2-kötést acetilén redukciós módszerrel mértük. A felvételi sebesség és nitrogénkötés fényfüggését exponenciális telítési görbével írtuk le. Az ammónium, urea és nitrát sötétben mért felvételi sebessége 60-80 %, 4-66 % és 16-74 %-a volt a fénytelítésnél mérhető értékeknek. A teljes napi nitrogénfelvétel 51-85 %-a ammóniumból, 12-42 %-a ureából és 2-8 %-a nitrátból származott. A légköri nitrogén kötése csak maximum 4 %-kal járult hozzá az algák napi nitrogénigényéhez. Az ammónium és nitrát kölcsönhatását külön kísérletekben Harrison és mtsai (1996) módszere szerint vizsgáltuk. Ammónium hozzáadására a nitrát felvétele szignifikánsan csökkent. Kulcsszavak: nitrogénfelvétel, fényfüggés, cyanobaktérium, ammónium-preferencia, Bevezetés A természetes vizek tápanyagterhelés csökkentésének ismert eszköze előtározók építése a befolyókon. A nyolcvanas években ebből a célból hozták létre a Balaton két legnagyobb befolyóján, a Zala folyón és a Nyugati-övcsatornán a Kis-Balaton Felső (KBF) ill. a Marcali-víztározót. Noha a tó elsősorban foszforlimitált (Herodek és mtsai 1988), nyaranta nitrogénhiány is előfordulhat. A Balaton és a Marcali-víztározó esetében ugyan rendelkezünk adatokkal a fitoplankton nitrogénfelvételéről (Présing és mtsai 1996, 1997 a, b), de a tó és a két elötározó nitrogénforgalmi részfolyamatai közül éppen ezek az ismereteink a leghiányosabbak. Módszerfejlesztési és kísérleti munkánk célja a tó és a két tározó nitrogénforgalmának jobb megismerése volt. Ezt szolgálta a felvétel és a kötés fényfuggésének pontosabb megállapítása, valamint az ammónium és nitrát felvételének mérése mellett az ureakoncentrációk és felvétel meghatározása. Szerves anyagban gazdag vizekről lévén szó, ez utóbbiak ismerete fontos lehet a tápanyagforgalom megértésében. Anyag és módszer A kísérleteket 1996 nyarán és őszén végeztük. A vízmintákat a Balaton Siófoki- és Keszthelyi-medencéjében tóközépről, a tározókban pedig a kifolyókhoz közel gyűjtöttük vertikális mintavevővel. A vízanalitikai méréseket és a nitrogénfelvételi kísérleteket az előző években már alkalmazott módszerekkel (Mackereth és mtsai 1989, Présing és mtsai 1997 a) végeztük. Az ureakoncentrációk meghatározására Newell és mtsai (1967) módszerét használtuk. Az algák N;-kötését acetilén redukciós módszerrel (Flett és mtsai 1976) határoztuk meg. A fitoplankton elsődleges termelésének mérésére 1 C technikát alkalmaztunk (Vollenweider 1969). A fényintenzitás hatását a fitoplankton szén és nitrogén felvételére, valamint a légköri nitrogén kötésére fényinkubációs kamrában végeztük (Présing és mtsai 1997a). A felvétel és kötés fényintenzitás függését Platt és mtsai (1980) exponenciális telítési függvényének módosításával számoltuk. v = (V

m.

x-V

D)(l-exp[-I/I

i]) + V

D V™, = a maximális felvételi sebesség (pg N l'óra"

1), Ij = az a fényintenzitás, ahol a függvény kezdeti lineáris szakaszának meredeksége metszi a V„bx értékét (pEinstein rrT

2 sec'

1), V

D = a sötétben mérhető nitrogénfelvétel (pg N l"

1 óra"

1). A telítési nitrogénkoncentrációknál mért értékeket a környezeti koncentrációkhoz extrapoláltuk, úgy, hogy megszoroztuk azokat a két koncentrációnál mérhető felvételi sebességek arányával. A fényintenzitást az aktuális globál sugárzás és fényelnyelési koefficiens értékeiből számítottuk. Az egy négyzetméterre eső napi felvétel becsléséhez a napkeltétől napnyugtáig óránként és 10 cm-es vízrétegenként számított adatokat összegeztük a sötét periódus felvételi adataival. A Siófoki- és Keszthelyi-medencében 3,5 m és 2,5 m, a Marcali és a KBF tározó kifolyóinál pedig 1,8 m és 2,0 m vízmélységgel számoltunk. Az ammónium hatását az algák nitrátfelvételére Harrison és mtsai (1996) szerint vizsgáltuk. Eredmények és megbeszélés A víz nitrátkoncentrációi ősztől tavaszig a Balaton mindkét medencéjében magasak voltak. Siófoknál 250 pg NO3-N T

1, Keszthelynél pedig 270 (tg NO3-N l"

1 volt a maximum. Nyárra ez mindkét medencében csökkent és 1-40 pg N0

3 - N l"

1 között változott. A tározókat jóval magasabb (700-1500 (ig N0

3 - NI'

1) téli-tavaszi értékek jellemezték. Nyáron a Kis-Balatonban a tóhoz hasonló értékeket mértünk. A Marcali-tározóban kevésbé csökkent a nitrátkoncentráció, nyáron is 100-150 (tg N0

3 - N l"

1 között változott. A Balatonban és a KBF tározóban az ammónium koncentrációja egész évben alacsony (0-50 (ig NFL| - N l"

1), nyáron gyakran a kimutatási határ alatt volt. A Marcali-tározóban az év során 201000 (ig l"

1 között változott az ammónium koncentrációja és a legmagasabb értékeket augusztus-szeptemberben mértük. Az urea koncentrációja mind a négy vizsgált vízben (10-200 (ig N l'

1) kissé mindig meghaladta az ammóniáét. Az oldott reaktív foszfor koncentrációja (SRP) egész évben nagyon alacsony volt (a kimutatási határ és 7 (tg P0

4 - P 1"' között) a tóban és márciustól decemberig a KBF tározóban. A Marcali-tározóban jóval magasabb értékeket kaptunk (10-150 pg P0

4 - P l"

1), amelyek nyáron sem csökkentek. A felvételi kísérletek idején mérhető tápanyag és klorofill-a koncentrációkat a 2. táblázatban foglaltuk össze. A legfontosabb algafajokat és biomassza értékeket az 1. táblázat tartalmazza. Nyáron a Keszthelyi-medencében és a KBF tározóban nitrogénkötő cianobaktériumok domináltak. A Siófokimedencében és a Marcali-tározóban viszont az algabiomassza kevesebb, mint 5 %-át tették ki. Az algák affinitása az ammóniumhoz volt a legnagyobb mind a négy vizsgált vízben (V

ma

x Kl-a"

1). Az ammónium aktuális felvételi sebessége mindig meghaladta a többi nitrogénforrásnál mért értékeket. Ennél a nitrogénforrásnál volt a legkisebb a felvétel fényfüggése, következésképpen a legmagasabb a sötétben mért felvétel (2. táblázat). Az egységnyi területre eső napi nitrogénfelvétel legnagyobb hányada - faji összetételtől függetlenül - mindig ammóniából származott (1. ábra). Ezek az adatok összhangban vannak a Balatonban (Présing és mtsai 1996, 1997 a) és & Marcali-tározóban (Présing és mtsai 1997 b) korábban kapott értékekkel és más édesvízi eredményekkel (Dortch 1990). Az ammóniát követően az urea felvételi sebessége és napi felvett mennyisége volt a legmagasabb. Az ureafelvétel energiaigénye kisebb, mint a nitráté, és jóval kevesebb, mint a nitrogénkötésé. A Marcali-tározóban mért nagy ureakoncentráció valószínűleg a befolyó víz magas kommunális szennyvíztartalmával magyarázható, míg a Balatonban és a KBF tározóban a szervesanyagok mikrobiális lebontásának és a zooplankton exkréciójának köszönhető. A Balaton oldott szervetlen nitrogénterhelése nyáron alacsony. A fitoplankton nitrogénigényét elsősorban a belső terhelésből az üledékben és a vízben lejátszódó lebontásiásványosodási folyamatokból fedezi. Ezért az urea koncentrációját és fel-