Investigation on the effect of extreme climatic conditions in pannonian grazed sandy grasslands in the Ipoly valley
DOI:
https://doi.org/10.56617/tl.3455Keywords:
Sentinel-2A, extremely climate conditions, NDVI, MNDVI, habitat changesAbstract
The changes in the global climate can be observed in the climate of Hungary as well. The present study analyzes an example of this in sensitive grassland areas during a 5-years period, within this, it mainly compares the spring aspects of two extreme climatic years and analyzes of effects on the area of pastures that determine landscape use. The rapid development of satellite images makes it possible to accurately analysis and monitor the changes. With satellite images were used to obtain quantile information within various multi-purpose applications. NDVI (Normalized Vegetation Index) was used to detect vegetation activity, and MNDVI (Modified Normalized Water Index) was used to detect the water saturation of layers close to the ground surface. In this research we focused on the period between 2017–2022, from which we can highlight the 2 extreme years of 2020 and 2021, whose spring conditions were analyzed in detail. The satellite data were supplemented and combined with field recordings using the classic square method. During the examined 5 years, the amount of precipitation differed significantly and 2021 was the lowest, while 2022 was the most abundant. Based on the satellite images, we detected the impact of the extreme climate situation in the sandy grasslands along the Ipoly. There are differences between the NDVI and MNDVI data of the different vegetation units and sample points in the examined years, which show a correlation with the changes in the vegetation. With the help of the applied indices, in this case, it was also applicable in the case of natural lawns and hard-to-detect sandy lawns, and the deviations also became discernible and traceable. At the same time, the changes in the vegetation, which, based on the data of the coenological recordings, also well indicated the environmental change, mainly the moisture conditions.
References
Bajor Z., Zimmermann Z., Szabó G., Fehér Zs., Járdi I., Lampert R., Kerény-Nagy V., Penksza P., L. Szabó Zs., Székely Zs., Wichmann B., Penksza K. 2016: Effect of conservation management practices on sand grassland vegetation in Budapest, Hungary. Applied Ecology and Environmental Research 14(3): 233–247. DOI: https://doi.org/10.15666/aeer/1403_233247
Bartholy, J., Pongrácz, R., Pieczka, I., 2014: How the climate will change in this century? Hungarian Geographical Bulletin 63: 55–67. DOI: https://doi.org/10.15201/hungeobull.63.1.5
Bartholy, J., Pongrácz, R., Torma, Cs., Pieczka, I., Kardos, P., Hunyady, A. 2009: Analysis of regional climate change modelling experiments for the Carpathian basin. International Journal of Global Warming 1: 238–252. DOI: https://doi.org/10.1504/IJGW.2009.027092
Bátori Z., Farkas T., Erdős L., Tölgyesi Cs., Körmöczi L., Vojtkó A. 2014: A comparison of the vegetation of forested and non-forested solution dolines in Hungary: a preliminary study. Biologia 69(10): 1339-1348. DOI: https://doi.org/10.2478/s11756-014-0430-4
Beck, P.S.A., Jönsson, P., Høgda, K.-A., Karlsen, S.R., Eklundh, L., Skidmore, A.K. 2007: A ground-validated NDVI dataset for monitoring vegetation dynamics and mapping phenology in Fennoscandia and the Kola peninsula. International Journal of Remote Sensing 28: 4311–4330. DOI: https://doi.org/10.1080/01431160701241936
Bekkema, M.E. 2017: The potential of Sentinel-2 data for detecting grassland management intensity to support monitoring of meadow bird populations. Master thesis, UNIGIS, VU Amsterdam. DOI: https://doi.org/10.1553/giscience2018_01_s194
Borhidi A. 2003: Magyarország növénytársulásai. Akadémiai Kiadó, Budapest. p. 610.
Borhidi, A., Kevey, B., Lendvai, G. 2012: Plant communities of Hungary. Akadémiai Kiadó, Budapest. p. 544.
Brow, A.G., Lespez, L., Sear, D.A., Macaire, J., Houben, P., Klimek, K., Brazier, R.E., Van Oost, K., Pears, B. 2018: Natural vs. anthropogenic streams in Europe: History, ecology and implications for restoration, river-rewilding and riverine ecosystem services. Earth-Science Reviews 180: 185–205. DOI: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2018.02.001
Čížková-Končalová, H., Květ, J., Comín, F., Laiho, R., Pokorný, J., Pithart, D. 2013: Actual state of European wetlands and their possible future in the context of global climate change. Aquatic Sciences. 75: 1-24. DOI: https://doi.org/10.1007/s00027-011-0233-4
Courtwright, J., Findlay, S.E.G. 2011: Effects of microtopography on hydrology, physicochemistry, and vegetation in a tidal swamp of the Hudson River. Wetlands 31: 239–249. DOI: https://doi.org/10.1007/s13157-011-0156-9
Czóbel Sz., Pap K., Huszti E., Szirmai O., Pándi I., Németh Z., Vikár D., Penksza K. 2012: Nyílt homokpusztagyep társulás magszórásos technikával történt kialakításának előzetes eredményei ex situ körülmények között. Természetvédelmi Közlemények 18: 127–138.
Csontos, P., Tamás, J., Kovács, Zs., Schellenberger, J., Penksza, K., Szili-Kovács, T., Kalapos, T. 2022: Vegetation dynamics in a loess grassland: plant traits indicate stability based on species presence, but directional change when cover is considered. Plants-Basel 11(6): 763. DOI: https://doi.org/10.3390/plants11060763
Deák, B., Bede, Á., Rádai, Z., Tóthmérész, B., Török, P., Torma, A., Lőrinczi, G., Nagy, A., Mizser, S., Kelemen, A., Valkó, O. 2021: Different extinction debts among plants and arthropods after loss of grassland amount and connectivity. Biological Conservation 264: 109372. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocon.2021.109372
Deák, B., Valkó, O., Török, P., Tóthmérész, B. 2016: Factors threatening grassland specialist plants – A multi-proxy study on the vegetation of isolated grasslands. Biological Conservation 204(B): 255–262. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocon.2016.10.023
Engloner A., Penksza K., Szerdahelyi T. 2001: A hajtásos növények ismerete. Egyetemi és Főiskolai tankönyv. Nemzeti tankönyvkiadó, Budapest. p. 268.
Erdős, L., Bátori, Z., Penksza, K., Dénes, A., Kevey, B., Kevey, D., Magnes, M., Sengl, P., Tölgyesi, Cs. 2017: Can naturalness indicator values reveal habitat degradation? A test of four methodological approaches. Polish Journal of Ecology 65(1): 1–13. DOI: https://doi.org/10.3161/15052249PJE2017.65.1.001
Erdős, L, Tölgyesi, Cs., Horzse, M., Tolnay, D., Hurton, Á., Schulcz, N., Körmöczi, L., Lengyel, A., Bátori, Z. 2014: Habitat complexity of the Pannonian forest-steppe zone and its nature conservation implications. Ecological Complexity 17: 107–118. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecocom.2013.11.004
Fodor I., Gálosi-Kovács B. 2019: A Kárpát-medence határokon átnyúló természeti értékei Tiszteletkötet Nagy Imre 65. születésnapja alkalmából. Regionális Tudományi Társaság, Szabadka. pp. 39–51.
Fülöp, B., Pacsai, B., Bódis, J. 2021: Minor treatments can play a significant role in preserving natural habitats and protected species on the shore of a Central European lake. Agronomy 11(8): 1540–1552. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy11081540
Füri A. 2000: Három nagy táj ölelkezése. A Duna–Ipoly Nemzeti Park. In: Tardy J. (szerk.): Értékőrző Magyarország. Nemzeti parkok, világörökség. Természetbúvár Alapítvány Kiadó, Budapest. pp. 132–133.
Füri A., Kelemen Z. 1997: A Duna–Ipoly Nemzeti Park létesítése. Természet 11(4): 415.
Házi, J., Bartha, S., Szentes, Sz. Wichmann, B., Penksza, K. 2013: Seminatural grassland management by long-term mowing of Calamagrostis epigejos in western Cserhát, Hungary (Management sekundärer Trockenrasen durch Langzeit-Mahd von Calamagrostis epigejos im westlichen Cserhát, Ungarn). In: Baumbach, H. (ed.): Steppenlebens-räume Europas. Steppenlebensräume Europas – Gefährdung, Erhaltungsmassnah-men und Schutz. pp. 331–340.
Házi J., Nagy A., Szentes Sz., Tamás J., Penksza K. 2009: Adatok a siska nádtippan (Calamagrostis epigeios) (L.) Roth. Cönológiai viszonyaihoz Dél-tiszántúli gyepekben. Tájökológiai Lapok 7(2): 1–13.
Házi, J., Penksza, K., Barczi, A., Szentes, S., Pápay, G. 2022: Effects of long-term mowing on biomass composition in Pannonian dry grasslands. Agronomy 12(5): 1107. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy12051107
Házi, J., Penksza, K., Bartha, S., Hufnagel, L., Tóth, A., Gyuricza Cs., Szentes, Sz. 2012: Cut mowing and grazing effects with grey cattle on plant species composition in case of Pannon wet grasslands. Applied Ecology and Environmental Research 10(3): 223–231. DOI: https://doi.org/10.15666/aeer/1003_223231
Herczeg E., Pottyondy Á., Penksza K. 2005: Cönológiai vizsgálatok eltérő gazdálkodású dél–tiszántúli löszgyepekben. Tájökológiai Lapok 3(1): 1–12.
IPCC 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, Pachauri, R.K., Meyer, L.A. (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland. p. 151.
Járdi, I., Saláta, D., S.-Falusi, E., Stilling, F., Pápay, G., Zachar, Z., Falvai, D., Csontos, P., Péter, N., Penksza, K. 2021: Habitat mosaics of sand steppes and forest-steppes in the Ipoly valley in Hungary. Forests 12(2): 135. DOI: https://doi.org/10.3390/f12020135
Kaplan, G. 2017: Mapping and Monitoring Wetlands Using Sentinel 2 Satellite Imagery. Available online: https://pdfs.semanticscholar.org/a101/515a9d639c896364cec0b589172af3649717.pdf (letöltve: 2017.10.15.)
Király G. (szerk.) 2009: Új Magyar Füvészkönyv. Magyarország Hajtásos Növényei. Határozókulcsok. Aggteleki Nemzeti Park Igazgatóság, Jósvafő. pp. 3–456.
Kiss, T., Lévai, P., Ferencz, Á., Szentes, Sz., Hufnagel, L., Nagy, A., Balogh, Á., Pintér, O., Saláta, D., Házi, J., Tóth, A., Wichmann, B., Penksza, K. 2011: Change of composition and diversity of species and grassland management between different grazing intensity in Pannonian dry and wet grasslands. Applied Ecology and Environmental Research 9(3): 197–230.
Kiss T., Penksza K. 2018: A legeltetés hosszú távú hatása kiskunsági füves pusztákon. Természetvédelmi Közlemények 24: 104–113.
Körner, C. 1998: A reassessment of high-elevation treeline positions and their explanation. Oecologia 115: 445–459. DOI: https://doi.org/10.1007/s004420050540
Majasalmi, T., Rautiainen, M. 2016: The potential of Sentinel-2 data for estimating biophysical variables in a boreal forest: A simulation study. Remote Sensing Letters 7(5): 427–436. DOI: https://doi.org/10.1080/2150704X.2016.1149251
Malatinszky, Á., Ádám, S., Falusi, E., Saláta, D., Penksza, K. 2013: Climate change related land user problems in protected wetlands: A study in a seriously affected Hungarian area. Climate Change 118: 671–683. DOI: https://doi.org/10.1007/s10584-012-0689-9
Markgraf-Dannenberg, I. 1980: ‘Festuca L.’. In: Tutin, T.G., Heywood, V.H., Burges, N.A., Moore, D.M., Valentine, D.H., Walters, S.M., Webb, D.A. (eds.): Flora Europaea. Cambridge University Press, Cambridge, Volume 5. pp. 125–153.
Mjazovszky Á., Csontos P., Tamás J. 2007: A patakkísérő növényzet vizsgálata négy hazai táj viszonylatában. Botanikai Közlemények 94: 45–55.
Mosner, E., Weber, A., Carambia, M., Nilson, E., Schmitz, U., Zelle, B., Donath, T., Horchler, P. 2015: Climate change and floodplain vegetation—future prospects for riparian habitat availability along the Rhine River. Ecological Engineeri.g 82: 493–511.DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.05.013
Nagy G., Déri E., Lengyel, S. 2008: Irányelvek a pannon száraz lösz- és szikespuszta gyepek rekonstrukciójához és természetvédelmi szempontú kezeléséhez. Hortobágyi Nemzeti Park Igazgatóság, Debrecen. p. 57.
Ónodi, G., Kertész, M., Botta-Dukát, Z., Altbäcker, V. 2008: Grazing effects on vegetation composition and on spread of fire on open sand grasslands. Arid Land Research and Management 22: 273–285. DOI: https://doi.org/10.1080/15324980802388223
Pándi, I., Penksza, K., Botta-Dukát, Z., Kröel-Dulay, Gy. 2014: People move but cultivated plants stay: abandoned farmsteads support the persistence and spread of alien plants. Biodiversity and Conservation 23(5): 1289–1302. DOI: https://doi.org/10.1007/s10531-014-0665-y
Penksza, K. 2000a: Die Koerrektur der histologischen Beschreibung von Festuca javorkae von Májovszky im Jahre 1962, und Angaben zum Vorkommnis der Art in Ungarn. Ber. Inst. Landsch.-Pflanz. Univ. Hohenh. 10: 49–54.
Penksza K. 2000b: A Festuca javorkae Májovský és a Festuca wagneri Degen, Thaisz et Flatt jellemzése és a Festuca ovina csoport határozókulcsa. Kitaibelia 5: 275–278.
Penksza, K. 2003: Festuca pseudovaginata, a new species from sandy areas of the Carpathian basin. Acta Botanica Hungarica 45: 356–372.
Penksza K. 2009: Poaceae – Pázsitfüvek nemzetségeinek határozókulcsa. Festuca – Csenkeszek, Lolium – Vadóc, Festulolium – Korcsvadóc. In: Király G. (szerk.): Új magyar fűvészkönyv. pp. 498–509.
Penksza K. 2019: Kiegészítések a hazai Festuca taxonok ismeretéhez I. A Festuca psammophila series Festuca vaginata alakkörei). Botanikai Közlemények 106(1): 65–70.
Penksza, K., Csík, A., Filep, A.F., Saláta, D., Pápay, G., Kovács, L., Varga, K., Pauk, J., Lantos, C., Lisztes-Szabó, Z. 2020: Possibilities of speciation in the central sandy steppe, woody steppe area of the Carpathian Basin through the example of Festuca taxa. Forests 11(12): 1325–1327. DOI: https://doi.org/10.3390/f11121325
Penksza, K., Csontos, P., Pápay, G. 2021a: Syntaxonomical analysis of sandy grassland vegetation dominated by Festuca vaginata and F. pseudovaginata in the Pannonian Basin. Hacquetia 20(1): 217–224. DOI: https://doi.org/10.2478/hacq-2021-0001
Penksza, K., Fűrész, A., Lisztes-Szabó, Zs., Penksza, V., Vojnich, V.J., Pápay, G. 2019b: Őshonos, kertészeti vagy inváziós Festuca taxonok a magyar flórában (Festuca brevipila és a F. rubra subsp. trichopylla) Georgikon Napok pp. 314–322.
Penksza, K., Nagy, A., Laborczi, A., Pintér, B., Házi, J. 2012: Wet habitats along River Ipoly (Hungary) in 2000 (extremely dry) and 2010 (extremely wet). Journal of Maps 8(2):157–164. DOI: https://doi.org/10.1080/17445647.2012.680777
Penksza, K., Saláta, D., Pápay, G., Péter, N., Bajor, Z., Lisztes-Szabó, Zs., Fűrész, A., Fuchs, M., Michéli E. 2021b: Do sandy grasslands along the Danube in the Carpathian Basin preserve the memory of forest-steppes? Forests 12(2): 114. DOI: https://doi.org/10.3390/f12020114
Penksza, K., Szabó, G., Zimmermann, Z., Lisztes-Szabó, Zs., Pápay, G., Járdi, I, Fűrész, A., S.-Falusi, E. 2019a: The taxonomic problems of the Festuca vaginata agg. and their coenosystematic aspects. Georgikon for Agriculture 23(3): 63–76.
Poschlod, P., Wallis de Vries, M.F. 2002: The historical and socioeconomic perspective of calcareous grasslands – lessons from the distant and recent past. Biological Conservation 104(3): 361–376. DOI: https://doi.org/10.1016/S0006-3207(01)00201-4
Reis, B.P., Szitár, K., Kövendi-Jakó, A., Török, K., Sáradi, N., Csákvári, E., Halassy, M. 2022: The long-term effect of initial restoration intervention, landscape composition, and time on the progress of Pannonic sand grassland restoration. Landscape and Ecological Engineering 18: 429–440. DOI: https://doi.org/10.1007/s11355-022-00512-y
Schmotzer A. 2008: Az Ipoly Balassagyarmat és Drégelypalánk közti szakaszának élőhelytérképezése és védett növényfajainak felmérése. Kutatási jelentés. Duna–Ipoly Nemzeti Park Igazgatóság, Budapest. p. 30.
Szabó G., Zimmermann Z., Bartha S., Szentes Sz., Sutyinszki Zs., Penksza K. (2011a): Botanikai, természetvédelmi és gyepgazdálkodási vizsgálatok Balaton-felvidéki szarvasmarha-legelőkön. Tájökológiai Lapok 9(2): 431–440.
Szabó, G., Zimmermann, Z., Catorci, A., Csontos, P., Wichmann, B., Szentes, Sz., Barczi, A., Penksza, K. 2017b: Comparative study on grasslands dominated by Festuca vaginata and F. pseudovaginata in the Carpathian Basin. Tuexenia 37: 415–429. DOI: https://doi.org/10.14471/2017.37.018
Szabó G., Zimmermann Z., Csontos P., Wichmann B., Szentes Sz., Barczi A., Pápay G., Járdi I., Penksza K. 2017a: Nyílt homoki gyepek cönológiai és talajtani vizsgálata a Duna–Tisza közén. Gyepgazdálkodási Közlemények 15(2): 47–56.
Szabó G., Zimmermann Z., Szentes Sz., Sutyinszki Zs., Penksza K. 2011b: Természetvédelmi és gyepgazdálkodási vizsgálatok a Dinnyési, fertő gyepeiben. Gyepgazdálkodási Közlemények 9(1–2): 31–38.
Szentes, Sz., Kenéz, Á., Saláta, D., Szabó, M., Penksza, K. 2007: Comparative researches and evaluations on grassland manegament and nature conservation in natural grasslands of the Transdanubian mountain range. Cereal Research Communications 35(2): 1161–1164. DOI: https://doi.org/10.1556/CRC.35.2007.2.249
Szentes, Sz., Nagy, A., Sutyinszki, Zs., Házi, J., Penksza K. 2012a: The change of wet grasslands in extreme climate-rainfall along the River Ipoly (Hungary). Növénytermelés 61: 271–274.
Szentes, Sz., Sutyinszki, Zs., Kiss, T., Fűrész, A., Saláta, D., Harkányiné Székely, Zs., Penksza K. 2022: Verges as fragments of loess grasslands in the Carpathian Basin and their Festuca species. Diversity 14(7): 510. DOI: https://doi.org/10.3390/d14070510
Szentes, Sz., Sutyinszki, Zs., Szabó, G., Zimmermann, Z., Házi, J., Wichmann, B., Hufnágel, L., Penksza, K., Bartha, S. 2012b: Grazed Pannonian grassland beta-diversity changes due to C4 yellow bluestem. Central European Journal of Biology 7(6): 1055–1065. DOI: https://doi.org/10.2478/s11535-012-0101-9
Szentes Sz., Tasi J., Házi J., Penksza K. 2009a: A legeltetés hatásának gyepgazdálkodási és természetvédelmi vizsgálata Tapolcai- és Káli-medencei lólegelőn a 2008. évi gyepgazdálkodási idényben. Gyepgazdálkodási Közlemények 7(1–2): 65–72.
Szentes Sz., Wichmann B., Házi J., Tasi J., Penksza K. 2009b: Vegetáció és gyep produkció havi változása badacsonytördemici szürkemarha legelőkön és kaszálón. Tájökológiai Lapok 7(2): 319–328.
T.-Járdi, I., Saláta, D., S.-Falusi, E., Kovács, G.P., Láposi, R., Zachar, Z., Penksza, K. 2022: Habitat Changes along Ipoly River Valley (Hungary) in Extreme Wet and Dry Years. Water 14(5): 787. DOI: https://doi.org/10.3390/w14050787
Tasi, J. 2007: Diverse impacts of nature conservation grassland management. Cereal Research Communications 35: 1205–1209. DOI: https://doi.org/10.1556/crc.35.2007.2.260
Valkó, O., Deák, B. 2021: Increasing the potential of prescribed burning for the biodiversity conservation of European grasslands. Current Opinion in Environmental Science & Health 22: 100268. DOI: https://doi.org/10.1016/j.coesh.2021.100268
Valkó, O., Rádai, Z., Deák, B. 2022: Hay transfer is a nature-based and sustainable solution for restoring grassland biodiversity. Journal of Environmental Management 311: 114816. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114816
Valkó, O., Tóth, K., Kelemen, A., Miglécz, T., Sonkoly, J., Tóthmérész, B., Török, P., Deák, B. 2018: Cultural heritage and biodiversity conservation—Plant introduction and practical restoration on ancient burial mounds. Nature Conservation 24: 65–80. DOI: https://doi.org/10.3897/natureconservation.24.20019
Veloso, A., Stéphane, M., Bouvet, A., Le Toan, T., Planells, M., Dejoux, J., Ceschia, E. 2017: Understanding the temporal behavior of crops using Sentinel-1 and Sentinel-2-like data for agricultural applications. Remote Sensing of Environment 199: 415–426. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.07.015
Verrasztó Z. 2010: Környezeti monitoring vizsgálatok az Ipoly vízgyűjtőjén (célkitűzések és általános tájékoztatás). Tájökológiai Lapok 8(3): 535–561.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2022 Turcsányi-Járdi Ildikó, S.-Falusi Eszter, Penksza Károly
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
A folyóirat Open Access (Gold). Cikkeire a Creative Commons 4.0 standard licenc alábbi típusa vonatkozik: CC-BY-NC-ND-4.0. Ennek értelmében a mű szabadon másolható, terjeszthető, bemutatható és előadható, azonban nem használható fel kereskedelmi célokra (NC), továbbá nem módosítható és nem készíthető belőle átdolgozás, származékos mű (ND). A licenc alapján a szerző vagy a jogosult által meghatározott módon fel kell tüntetni a szerző nevét és a szerzői mű címét (BY).
