Hidrológiai Közlöny 1999 (79. évfolyam)

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

341 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 izoláltuk a képződött oldott fulvo- és huminsavakat Meghatároztuk a liofilizált fulvo- és huminsavak, valamint növényi minták S

1

3C értékét Goldshalk A Wetzel (1978) korábban kimutatták, hogy az anaerobia gátolja a növények dekompozicióját 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, dekompozlció, oldott huminanyagok, DOC, 8

1

3C Bevezetés A Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszert a Zala folyó útján a Balatonba jutó tápelem-terhelés csökkentése céljából hozták létre. A felső tározó hipertrófnyűtvízű, míg a jelenleg üzemelő 16 km

2 területű alsó tározó (tervezett 52 km

2) 80 %-a makravegetációval, 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, mlg 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 szlncsökkenés azonban 1996-ban megtorpant (V.-Balogh, 1997). Felvetődött annak lehetősége, hogy e tározó szemianaerob 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 humínanyagokat 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 abszofbancia 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 (Hobbié et al., 1977). A ldsériet 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 8

1

JC értékét ANCA-MS, 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 mlg a levegővel folyamatosan buborékoltatott edényekben 50 %-ról közel 100 %-ra nőtt. A ldsériet második hónapjától a pH anaerob viszonyok között savas tartományban 5.3 -ról fokozatosan 6.8-ig nőtt, mlg aerob körülményeken bázikus tartományban szűkebb intervallumú 7.7 és 8.0 között változott A nádnövény szerves anyagának degradációjában fontos a baktériumok szerepe. A bekterioplanktont 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 * 10

6 (2. hónap) - 4 * 10

6 (4. hónap) sejt ml"

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 ldsériet végére aerob körülményeken nagyobb volt az anyagveszteség, mint anaerob viszonyok között A levelek kiindulási tömege 50 ill. 32 %-kal, mlg a száré 25 ill. 20 %-kal csökkent. Ezek az eredmények ugyanakkor azt is lafqczik, 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, mlg 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, mlg 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. 200 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 szinintenzitását 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 intenzivebben 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 jelentós mértékét az is igazolja, hogy a "tömeghátrány" ellenére a teljes nádnö-