Change in drought conditions of Pinus nigra stands in Hungary
DOI:
https://doi.org/10.56617/tl.4463Keywords:
Austrian pine, Byram-Keetch Drought Index, drying, fire danger, needle litter, water contentAbstract
Planting of Austrian pine (Pinus nigra Arn.) has been in progress for 150 years in Hungary and causes many nature conservation and economic problems. The pine stands eliminate the species rich dolomite rock grassland vegetation. Important additional problems are the frequent forest fires which cause grave damages. The risk of fire initiation in the pinewood depends on the amount of available fuel, the existing meteorological factors and the drought conditions. In our study we determined the temporal change in water content of the accumulated needle litter. The needle litter samples were collected from 48 pine stands, and their water contents were determined by measuring fresh- and dry weights. Number of days since last rain was counted using the rainfall data of Budapest-Lőrinc meteorological station. The water content of accumulated needle litter was represented graphically as a function of days since last rain. The water content of needle litter showed exponential decrease with the increase of days since last rain.
The annual change in drought conditions was examined by means of Byram-Keetch Drought Index (BKDI), which is the water deficit (expressed in mm-equivalent) in the upper 200 mm layer of the litter and soil. The BKDI depends on the amount of last net rain and the number of days since last rain. The daily increase of BKDI (which shows the drying rate) can be calculated from the daily maximum temperature and the daily rainfall.
To analyse the annual trend of BKDI we used the daily maximum temperature and daily rainfall as measured at Budapest-Lőrinc station from 1993 to 2002. On the basis of these data the daily BKDI’s were calculated from 1993 to 2002. The annual means of BKDI were counted from the daily BKDI values. This mean was the highest in 2000 (48.9 mm-equivalent), so this was the most droughty year. 1998 proved to be the wettest year, the annual mean of BKDI was 16.6 mm-equivalent. The annual maximum values of BKDI were determined, too. The highest BKDI between years 1993 and 2002 was 119.5 mm-equivalent, which prevailed on September 1st, 2000.
The means of BKDI were calculated on every decade from the daily BKDI values, and the annual change in these means were counted in the 10 studied years both separately and together. Our results clearly demonstrate that the BKDI begins to increase in April, reaches its maximum (72.8 mm-equivalent) in the last decade of August and after a continuous decrease falls to zero by the end of December. Consequently, regarding fire-risk the most crucial months are August and September, because the drought is the greatest at this time. The first decade of August is the hottest period in the year (average daily maximum temperature: 28.9 °C), so the drying is the most intensive in this term. The temperature requirement for drying is a daily maximum of 10 °C or above, that prevails from the middle of March to early November in the studied region.
References
Bódis J. 1993: A feketefenyő hatása nyílt dolomitsziklagyepre. Texturális változások. Bot. Közlem. 80: 129-139.
Borhidi A. 1956: Feketefenyveseink társulási viszonyai. Bot. Közlem. 46: 275-285.
Bussay A. 1995: Az erdőtűz és a meteorológiai tényezők közötti kapcsolatok. Erdészeti Lapok 130: 149.
Clark J. S., Royall P. D., Chumbley C. 1996: The role of the fire during climate change in an eastern deciduous forest at Devil's Bathtub, New York. Ecology 77: 2148-2166. https://doi.org/10.2307/2265709
Cseresnyés I. 2004: Dolomitra telepített feketefenyvesek avarproduktumának és tűzveszélyességének vizsgálata. Egyetemi szakdolgozat, ELTE, Budapest.
Cseresnyés I., Bózsing E., Csontos P. 2003: Erdei avar mennyiségének változása dolomitra telepített feketefenyvesekben. Természetvéd. Közlem. 10: 37-49.
Csontos P., Horánszky A., Kalapos T., Lőkös L. 1996: Seed bank of Pinus nigra plantations in dolomite rock grassland habitats, and its implications for restoring grassland vegetation. Annls hist.-nat. Mus. natn. hung. 88: 69-77.
Csontos P., Tamás J., Kalapos T. 1998: A magbank szerepe a dolomitnövényzet regenerálódásában korábban feketefenyvessel borított területeken. In: Csontos P. (szerk.): Sziklagyepek szünbotanikai kutatása. Scientia Kiadó, Budapest, pp. 183-196.
Dunkel Z., Stollár A., Szabó T., Tiringer Cs. 1990: A területi párolgás meghatározása Magyarországon. Időjárás 94: 149-155.
Eberhardt R. W., Latham R. E. 2000: Relationships among vegetation, surficial geology and soil water content at the Pocono mesic till barrens. J. of the Torrey Bot. Soc. 127: 115-124. https://doi.org/10.2307/3088689
Fioretto A., Musacchio A., Andolfi G., De Santo A. V. 1998: Decomposition dynamics of litters of various pine species in a Corsican pine forest. Soil Biology and Biochemistry 30: 721-727. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(97)00182-X
García-Plé C., Vanrell P., Morey M. 1995: Litter fall and decomposition is a Pinus halepensis forest on Mallorca. J. of Vegetation Science 6: 17-22. https://doi.org/10.2307/3236251
Geleta F. 1995: Erdőtüzek okainak hatásvizsgálata. Erdészeti Lapok 130: 150.
Ghimessy L. 1995: Erdőtüzek és azok hatása erdeinkre. Erdészeti Lapok 130: 150-151.
Granström A. 1993: Spatial and temporal variation in lightning ignitions in Sweden. J. of Vegetation Science 4: 737-744. https://doi.org/10.2307/3235609
Halbritter A., Csontos P., Tamás J., Anton A. 2003: Dolomitsziklagyepek és feketefenyvesek talajainak összehasonlító vizsgálata. Természetvéd. Közlem. 10: 19-35.
Halbritter A., Csontos P., Tamás J., Anton A. 2005: Van-e a feketefenyves-telepítésnek hatása a dolomitváztalajok minőségére? In: Antal K., Michéli E., Szabóné Kele G. (szerk.): Talajtani Vándorgyűlés, Kecskemét, 2004. 08. 24-26. (a Talajvédelem különszáma) Talajvédelmi Alapítvány, Budapest, pp. 250-258.
Hartley M. J. 2002: Rationale and methods for conserving biodiversity in plantation forest. Forest Ecology and Management 155: 81-95. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(01)00549-7
Horánszky A. 1996: Növénytársulástani, erdőgazdálkodási és természetvédelmi kérdések a Kis- és Nagy-Szénáson. Természetvéd. Közlem. 3-4: 5-19.
InStat 1997: GraphPad InStat Demo, Version 3.00 for Win 95/NT. GraphPad Software Incl., San Diego.
Járó Z. 1996: Ökológiai vizsgálatok a Kis- és Nagy-Szénáson. Természetvéd. Közlem. 3-4: 21-53.
Johnson E. A., Fryer G. I., Heathcott M. J. 1990: The influence of man and climate on frequency of fire in the interior wet belt forest, British Columbia. J. Ecol. 78: 403-412. https://doi.org/10.2307/2261120
Johnson E. A., Larsen C. P. S. 1991: Climatically induced change in fire frequency in the southern Rockies. Ecology 72: 194-201. https://doi.org/10.2307/1938914
Kakas J. (szerk.) 1960: Magyarország éghajlati atlasza. Országos Meteorológiai Intézet. Akadémiai Kiadó, Budapest.
Kavvadias V. A., Alifragis D., Tsiontsis A., Brofas G., Stamatelos G. 2001: Litterfall, litter accumulation and litter decomposition rates in four forest ecosystems in northern Greece. Forest Ecology and Management 144: 113-127. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(00)00365-0
Keetch J. J., Byram G. M. 1968: A Drought Index for Forest Fire Control. U.S.D.A. Forest Service Research Paper SE-38. Southeastern Forest Experiment Station, Asheville, NC.
Lichtman P. 1998: The politics of wildfire: Lessons from Yellowstone. J. Forestry 96: 4-9.
Mihók B. 1999: Telepített feketefenyves állományok természetvédelmi szempontú vizsgálata dolomiton. Természetvéd. Közlem. 8: 49-65.
Millán M. M., Estrela M. J., Badenas C. 1998: Synoptic analysis of meteorological processes relevant to forest fire dynamics on the Spanish mediterranean coast. In: MORENO, J. M. (ed.): Large forest fires. Backhuys Publishers, Leiden, pp. 1-30. https://doi.org/10.1175/1520-0450(1998)037<0083:MPRTFF>2.0.CO;2
Molnár E. 1975: A survey of studies on grassland production in Hungary. Acta Bot. Hung. 21: 91-101.
Niklasson M., Granström A. 2000: Numbers and sizes of fires: long-term spatially explicit fire history in a Swedish boreal landscape. Ecology 81: 1484-1499. https://doi.org/10.1890/0012-9658(2000)081[1484:NASOFL]2.0.CO;2
Országos Meteorológiai Szolgálat 1993-2002: Napi Időjárásjelentések.
Palik B. J., Mitchell R. J., Hiers J. K. 2002: Modelling silviculture after natural disturbance to sustain biodiversity in the Longleaf pine (Pinus palustris) ecosystem: balancing complexity and implementation. Forest Ecol. Manag. 155: 347-356. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(01)00571-0
Papp L. 1972: Az avarprodukció és jelentősége a biológiai produktivitásban. Bot. Közlem. 59: 173-180.
Pausas J. G. 1997: Litter fall and litter decomposition in Pinus sylvestris forests of the eastern Pyrenees. J. of Vegetation Science 8: 643-650. https://doi.org/10.2307/3237368
Précsényi I. 1971: A Föld növénytakarója primer produkciójának becslése. Bot. Közlem. 58: 53-57.
Ricotta C., Avena G. C., Olsen E. R., Ramsey R. D., Winn D. S. 1998: Monitoring the landscape stability of Mediterranean vegetation in relation to fire with a fractal algorithm. Intern. J. of Remote Sensing 19: 871-881. https://doi.org/10.1080/014311698215766
Swetnam T. W. 1993: Fire history and climate change in giant sequoia groves. Science 262: 885-889. https://doi.org/10.1126/science.262.5135.885
Szabó P. 1997 (szerk.): Magyarország erdőállományainak főbb adatai 1996. Országos adatok. Állami Erdészeti Szolgálat, Budapest.
Tamás J. 1997: A növényzet regenerálódása leégett feketefenyvesek helyén, dolomiton. Egyetemi szakdolgozat, ELTE, Budapest.
Tamás J. 2001a: A feketefenyvesek telepítése Magyarországon, különös tekintettel a dolomitkopárokra. Természetvéd. Közlem. 9: 75-85.
Tamás J. 2001b: tűz utáni szukcesszió vizsgálata feketefenyvesekben. Egyetemi doktori értekezés kézirata, ELTE, Budapest.
Tamás J. 2003: The history of Austrian pine plantations in Hungary. Acta Botanica Croatica 62: 147-158.
Tamás J., Csontos P. 1995: Comparative coenological studies folowing forest fires. Abstracts of the 7th European Ecological Congress, EURECO 95, August 20-25, Budapest, p. 244.
Tamás J., Csontos P. 1998: A növényzet tűz utáni regenerálódása dolomitra telepített feketefenyvesek helyén. In: Csontos P. (szerk.): Sziklagyepek szünbotanikai kutatása. Scientia Kiadó, Budapest, pp. 231-264.
Viegas D. X. 1998: Weather, fuel status and fire occurrence: predicting large fires. In: Moreno, J. M. (ed.): Large forest fires. Backhuys Publishers, Leiden, pp. 31-48.
Viegas D. X., Bovio G., Ferreira A. D., Nosenzo A., Sol B. 1999: Comparative study of various methods of fire danger evaluation in Southern Europe. Intern. J. of Wildland Fire 9: 235-246. https://doi.org/10.1071/WF00015
Viegas D. X., Viegas M. T., Ferreira A. D. 1990: Characteristics of some forest fuels and their relation to the occurence of fires. Proc. 1st Int. Conf. on Forest Fire Research, Paper B.03, Coimbra, Portugal.
Viegas D. X., Viegas M. T., Ferreira A. D. 1992: Moisture content of fine forest fuels and fire occurence in Central Portugal. Intern. J. of Wildland Fire 2: 69-86. https://doi.org/10.1071/WF9920069
Zackrisson O. 1977: Influence of forest fires on the North Swedish boreal forest. Oikos 29: 22-32. https://doi.org/10.2307/3543289
Zambó P. 1995: A Pilisi Parkerdő Rt. területén 1993-1994-ben bekövetkezett erdőtüzekről, a kár mértékéről és annak felszámolására tett erőfeszítésekről. Erdészeti Lapok 130: 152.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2006 Cseresnyés Imre, Csontos Péter
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).
