FENOLÓGIAI MODELLEN ALAPULÓ INDIKÁTORANALÍZIS A MEGGY VIRÁGZÁSI IDEJÉRE

GYÜMÖLCSTERMESZTÉS

KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4) ¡ 1

¢ FENOLÓGIAI MODELLEN ALAPULÓ INDIKÁTORANALÍZIS A MEGGY VIRÁGZÁSI IDEJÉRE PERSELY SZILVIA1, LADÁNYI M.2, SZABÓ TIBOR3, ERTSEY I.1, NYÉKI JÓZSEF1, SZABÓ ZOLTÁN1 1. Honnan? 2. 3. KULCSSZAVAK: fenológia, effektív hõösszeg, klímaváltozás, RegCM3.1, klimatikus indikátorok Jelen tanulmányban az 1984–2005-ig terjedõ idõszak historikus adatainak alapján elõször egy hõösszegen alapuló modell segítségével a rügyfakadás és a teljes virágzás kezdõpontját becsüljük az Újfehértón termesztett három meggyfajtára vonatkozóan (’Újfehértói fürtös’, ’Kántorjánosi’, ’Debreceni bõtermõ’). A modell újdonsága, hogy induló napja nem önkényesen rögzített, hanem a mélynyugalom egy statisztikailag becsült napjával azonos. E modell és a RegCM3.1 regionális klímamodell segítségével a 2021–2050 közötti idõszakra becsüljük a meggy fenológiai fázisainak várható eltolódását. A becsült eltolódás figyelembevételével hét indikátor alapján jellemezzük a meggy virágzási idejének jövõben várható klimatikus jellegét, illetve a várható változások jellemzõit.

¢ BEVEZETÉS ÉS IRODALMI ÁTTEKINTÉS A meggytermesztésnek nagy hagyománya van Magyarországon. Az észak-alföldi régióban, de különösen SzabolcsSzatmár-Bereg megyében a meggyágazat jelentõs termelési hagyománnyal bír, és fontos szerepet játszik a vidék népességmegtartó hatásának megõrzésében. E régióban található az összes gyümölcstermés 50–55%-a. Azonban az utóbbi két évtizedben megváltozott a meggytermesztés helyzete. Számos ültetvény elöregedett, így nem tudnak magas hozamokat produkálni. Új ültetvénytelepítések támogatásával a hozamok ismét növekednének. A meggytermesztés eredményességét nagymértékben befolyásolják az idõjárási tényezõk. A klímaváltozás hatása szembetûnõ a meggyfajták fenológiájában is. A rügyfakadás és a teljes virágzás kezdetének modellezése nagyon fontos, hiszen a a károkkal szembeni védekezési sikere és a technológiai felkészültség nagyban függ a fenológiai információktól. Másfelõl számos kockázati tényezõ visszavezethetõ az idõjárás és a növény fenológiai válaszadásának kapcsolatára. Ez a kutatás kiemelt fontosságú napjainkban, hiszen a gyümölcsök fenológiai idõpontjai korábbra tolódtak. Jelen dolgozatunkban bemutatunk egy hõösszegen alapuló fenológiai modellt, amellyel sikeresen becsülhetõ a meggy rügyfakadásának és fõvirágzás-kezdetének idõpontja. A modellt három újfehértói meggyfajtára dolgoztuk ki. A RegCM3.1 regionális klímamodell segítségével megmutatjuk, hogy a rügyfakadás, valamint a fõvirágzás idõpontja a 2021–2050-es idõintervallumra vonatkoztatva várhatóan átlagosan 12-13, illetve 6-7 nappal korábban következik be. Végül megvizsgáljuk, várhatóan milyen változások jellemzik az e folyóirat 42. (1.) számában, jelen cikk szerzõi által bevezetett hét klimatikus indikátort, ha az itt bemutatott modell által becsült fenológiai eltolódást, valamint a RegCM3.1 klímamodell elõrejelzéseit feltételezzük (PERSELY et al., 2010). A gyümölcstermõ növényekre vonatkozó elsõ, hõösszegen alapuló fenológiai modellek a szõlõnövényre készültek, és a mai napig kiemelkedõ jelentõségûek a szõlészeti alkalmazások. Az erdészeti kutatásokban is találkozhatunk fás szárúak fenológiai modellezésével (HUNTER and LECHOWICZ, 1992; CHUINE et al., 1998, 1999.). Más növényfajokra a fenológiai modellezés kevésbé elterjedt, bár az utóbbi években a klímaváltozás hatásainak kutatása során határozottan növekvõ igény mutatkozik az alkalmazásukra (EPPICH et al., 2009). Amikor hõösszegen alapuló fenológiai modellrõl beszélünk, akkor mindig abból az általánosan elfogadott feltevésbõl indulunk ki, hogy a növény egyes fenológiai fázisainak (pl. a rügyfakadásnak, a fõvirágzásnak stb.) kezdõpontját elsõsorban a nyugalmi idõszak hideghatását követõen a növényt ért és az általa hasznosítható hõmennyiség határozza meg (CARBONNEAU et al., 1992; JONES, 2003; JONES et al., 2005). Azt, hogy a növény számára mit jelent a hasznosítható hõmennyiség, egy, a növényre jellemzõ alsó bázishõmérséklet bevezetésével definiáljuk, és azt mondjuk, hogy az ez alatti hõmérséklet nem szolgálja a növény fejlõdését. Természetesen ez durva közelítés, hiszen a fenológiai fázisok idejének alakulásában növényfajtól függõen nagy szerepet kaphat többek között a csapadék

2 ¡ KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4)


mennyisége és eloszlása, a páratartalom, a sugárzás, sõt a hõösszeg érkezésének üteme is. Mégis, a hõösszeg olyan meghatározó a növény fenológiai ritmusában, hogy csupán ezt figyelembe véve is már jól közelítõ modellek építhetõk. A hõösszegen alapuló modellek nagy elõnye az egyszerûség és az, hogy az ehhez szükséges adatok sok esetben viszonylag könnyen elérhetõk. A szakirodalomban fellelhetõ források legtöbbje az akkumulálódás kezdetét január elsejére választja (RIOU, 1994; BINDI et al., 1997 a,b). Ez a megoldás Közép-Európában a kontinentális éghajlatú területeken hosszú idõn keresztül jól bevált, hiszen ez az idõpont még a növény mélynyugalmi idõszakára esett, és mire a napi középhõmérséklet az alsó bázishõmérséklet fölé emelkedett, a mélynyugalmat felváltotta a kényszernyugalom, tehát a hasznosítható hõmennyiség hatására megindulhatott a vegetáció. Ez a megoldás azonban a klíma megváltozásával egyre pontatlanabb eredményekhez vezetett. Az elmúlt évtizedekben ugyanis többször is elõfordult magas (alsó bázishõmérséklet feletti) napi középhõmérséklet a januári napokban, amikor is a modellek akkumulálni kezdték a hõösszeget, ám a mélynyugalomban lévõ növény számára ez még nem volt hasznosítható hõmennyiség. Ezért a modellezés során szükségesnek láttuk az akkumulálódás kezdõpontjának statisztikai közelítését. Másrészt, szintén a kora tavaszi meleg napokra való tekintettel nemcsak alsó, hanem felsõ bázishõmérsékletet is építettünk a modellbe, vagyis egy olyan küszöbértéket, mely felett a növény már feltehetõleg nem képes a teljes hõösszeget hasznosítani (GLADSTONES, 2000).

¢ ANYAG ÉS MÓDSZER Célunk egy olyan egyszerû (lineáris akkumulálódású) modell felépítése volt, mellyel megfelelõ pontossággal meghatározható a rügyfakadás és a teljes virágzás kezdõpontja a három Magyarországon termesztett legfontosabb meggyfajtákra vonatkozóan (’Újfehértói fürtös’, ’Kántorjánosi’ és ’Debreceni bõtermõ’). A becslés hibáját a megfigyelt idõponttól való (napban mért) eltérések átlagos négyzetösszegének négyzetgyökeként definiáltuk, napban kifejezve (standard hiba). Optimalizálással határoztuk meg a statisztikailag becsült kényszernyugalom-kezdet idõpontját, és ettõl fogva akkumuláltuk a hõösszeget. Szintén optimalizálással becsültük az alsó- és felsõ bázishõmérsékletet külön-külön a rügyfakadás és a teljes virágzás idõpontjára vonatkozóan is. Az optimalizálást minden esetben a standard hiba minimalizálásával végeztük, ezen kívül számoltuk a maximális abszolút hibát és az átlagos abszolút hibát is. A megfigyelt adatokból kiindulva kiszámoltuk a három fajtára vonatkozóan a napi középhõmérsékletnek a bázishõmérséklet feletti részét egy adott naptól (a statisztikailag becsült mélynyugalom végétõl, mint kezdõnaptól) kumulálva a rügyfakadásig, minden évre. A teljes virágzás esetében az összegzés a rügyfakadáskor indul. A modellt úgy állítottuk fel, hogy ha a napi középhõmérsékletek alsó bázishõmérséklet feletti és a felsõ bázishõmérséklet alatti részét az induló naptól kumulálva a hõösszeg eléri a fajtánkénti kritikus értéket, akkor arra a fajtára a modell jelezze a rügyfakadást/fõvirágzás kezdetét. A kritikus hõösszeget a historikus adatokból az adott fenológiai stádium eléréséhez szükséges hõösszegek átlagaival becsültük (LADÁNYI et al., 2009). Ha a fenti modellt regionálisan leskálázott klímamodellek eredményeivel futtatjuk le, akkor képet kaphatunk a meggy fenológiai ritmusának várható további változásairól. A RegCM3.1 regionális klímamodell segítségével belátjuk, hogy a rügyfakadás, valamint a fõvirágzás kezdetének idõpontja a 2021–2050-es idõintervallumra vonatkoztatva várhatóan átlagosan 12-13, illetve 6-7 nappal korábban következik be. Az 1984–2005-ös megfigyelt idõszak virágzási idejét – a kezdõ és végpontokat átlagolva, és rögzítve – bázis virágzási idõszaknak tekintjük. (Az átlagos virágzáskezdetnek a 101. napot, míg az átlagos virágzás végnek a 122. Julianus napot tekintjük, PERSELY et al., 2010). Megvizsgáljuk, hogy ebben az idõszakban, illetve az ezt megelõzõ 10 napban a klimatikus indikátorokra a RegCM3.1 regionális klímamodell (2021–2050) milyen értékeket prognosztizál. Feltételezve azt, hogy a fenti fenológiai modell a fõvirágzás idõpontjára 2021 és 2050 között átlagosan mintegy 7 nappal korábbi idõpontot jelez, az indikátorok értékeit a bázis virágzásidõhöz képest 7 nappal korábbi idõszakra is kiszámítjuk. Az összehasonlításba a 10 és 12 nappal korábbi virágzáskezdeteket is belevesszük, hiszen elõfordulhat a 7 napos elõretolódásnál hosszabb elõrecsúszás is. Ez utóbbi összehasonlításokat szintén a RegCM3.1-es regionális modell segítségével végezzük. Az elemzés során hét indikátort vizsgálunk: a fagyos napok számát, az abszolút minimum hõmérsékletet, a napi minimum hõmérsékletek átlagát, a 10 °C feletti átlaghõmérsékletû napok számát, a maximum hõmérsékletek átlagát, a csapadékmentes napok számát és az 5 mm-t meghaladó csapadékú napok számát.


KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4) ¡ 3

Az indikátoranalízis során összehasonlítást végeztünk a historikus és a RegCM3.1 becslései között különbözõ (0, 7, 10 és 12 napos) fenológiai eltolásokat feltételezve varianciaanalízis, valamint a szóráshomogenitások teljesülésétõl függõen Dunnett, illetve Games-Howell Post Hoc tesztekkel. Az eltolásmentes becsléseket külön, páros t-próbával összehasonlítottuk a 7, 10, valamint 12 napos eltolódást feltételezve kapottakkal, végül a 7 napos eltolást feltételezve kapott eredményeket a 10, 12 napos eltolást feltételezve kapottakkal. A szignifikáns különbségeket p<0,05 szinten mutattuk ki. Kutatásunkhoz az Újfehértói Gyümölcstermesztési és Szaktanácsadási Kutatóintézet adatbázisából az 1984-tõl 2005-ig terjedõ meteorológiai idõsorokat használtuk fel. Az adatbázis napi átlagos, minimális, maximális hõmérsékleteket (°C) és csapadékmennyiséget (mm) tartalmaz. Az adatbázis kiegészül a három legfontosabb meggyfajtának (’Kántorjánosi’, ’Újfehértói fürtös’, ’Debreceni bõtermõ’) a rügyfakadási, valamint a virágzás, illetve fõvirágzás kezdetére és végére vonatkozó feljegyzésekkel (rügyfakadási adatok csupán 1984-1991-ig álltak rendelkezésre). A három fajta virágzási idõszaka homogénnek tekinthetõ (SZABÓ, 2007). A klímaváltozás hatásainak vizsgálatához az ELTE Meteorológiai Tanszékének munkatársai által 10 km-es rácspontokra leskálázott, az 1961–90-es bázisidõszakhoz igazított, a 2021 és 2050 közötti idõintervallumra vonatkozó RegCM3.1 (regionális) klímamodell futtatásainak eredményeit használtuk fel, mely a SRES A1B klímaváltozási forgatókönyv feltételeit veszi alapul (GIORGI et al., 1993; BARTHOLY et al., 2009; TORMA et al., 2008). Vizsgálatainkat az A1B szcenárióra készítettük el, amely azt feltételezi, hogy a Föld teljes népessége néhány évtizeden belül mintegy 9 milliárdra növekszik, majd pedig ezt követõen a század végére fokozatosan 7 milliárdra csökken (NAKICENOVIC-SWART, 2000). Az A1B szcenárió gyors gazdasági és technológiai fejlõdést, valamint a légkör széndioxid-koncentrációjának valamelyest lassuló ütemû növekedését prognosztizálja, ami 2100-ra meghaladhatja a 715 ppm-et is. Újfehértó mint Magyarország egyik legfontosabb meggytermesztõ városa, a Nyírség tájegységéhez tartozik, ahol a Nyírségre jellemzõ domborzati és talajtani viszonyok találhatóak. Az elõforduló talajtípus az iszapos homok talajképzõ kõzeten kialakult nem karbonátos humuszos homoktalaj. Az Újfehértói Gyümölcstermesztési Kutató és Szaktanácsadó Intézet területének felszíne enyhén hullámos, makro- és mikromélyedésekkel szabdalt (KORMÁNY, 2005). A talajvíz szintje 250 cm alatt található, a talaj kémhatása gyengén savanyú, szervesanyag-tartalma kategóriáján belül közepes. Az éghajlatot a tájegységre jellemzõ kontinentális hatás befolyásolja, bár idõszakosan mediterrán és óceáni hatások is érvényesülnek. 1986-ban kiemelkedõen meleg nyár és tavasz, 1990-ben nagyon enyhe tél volt.

¢ EREDMÉNYEK ¢ A MODELL EREDMÉNYEI Az optimális alsó és felsõ bázishõmérséklet, valamint az optimális induló nap (statisztikailag optimalizált mélynyugalom vége) rügyfakadás esetén 2,5 °C, 5 °C és 42 nap lett (február 11-e). Az optimális alsó és felsõ bázishõmérséklet teljes virágzás esetén 3,5 °C és 19 °C. A standard hiba, az átlagos abszolút hiba és a maximális abszolút hiba 2,75; 2,25 és 6 nap rügyfakadás esetén, míg 2,82; 2,25 és 6 nap teljes virágzás esetén. A modell hatékonyan becsüli mind a rügyfakadás, mind a teljes virágzás kezdõpontját. Az 1. ábrán az optimalizálással kapott eredmény látható a rügyfakadásra vonatkozóan. Három paramétert (alsó bázishõmérséklet, felsõ bázishõmérséklet, induló nap) határoztunk meg úgy, hogy ezekkel a modellünk a legpontosabb legyen. Az elsõ sorban rögzített alsó és felsõ bázishõmérsékletre és változó induló napra látható, hogy a 42. napon minimális a modell által becsült és a megfigyelt rügyfakadási napok közti eltérés standard hibája. Ám nemcsak ez, hanem a napokban számolt eltérések abszolút értékeinek maximuma és ezek átlaga is ekkor minimális. Ezt a napot tekintjük optimális kezdõnapnak. Ha a kezdõnapot és az alsó bázishõmérsékletet rögzítjük, látható, hogy 5 °C-nál minimális mindhárom említett hiba, mellyel a felsõ bázishõmérséklet optimális tulajdonsága reprezentálható. Végül rögzített induló napra (február 11.) és felsõ bázishõmérsékletre az ábra jól szemlélteti, hogy 2,5 °C-nál minimális a hiba négyzetösszege, a maximális abszolút hiba és az átlagos abszolút hiba is, tehát ennél a hõmérsékletnél van az optimális alsó bázishõmérséklet. Az 1. táblázat szemlélteti a megfigyelt és a becsült rügyfakadás idõpontjai közti különbségeket mindhárom meggyfajtára 1984 és 1991 között. 1989-et és 1990-et kivéve maximum 3 nap eltéréssel becsüli a modellünk a rügyfakadást (1. táblázat). 1989-ben nagyon korai rügyfakadás (alacsony hõösszeggel), ekkor „késik” a modell,

4 ¡ KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4)


Standard hiba nap

Maximális abszolút hiba nap 10

3,9 3,7

9

3,5

8

3,3

7

3,1

Átlagos abszolút hiba

nap 4,00 3,50 3,00

6

2,9

2,50

5

2,7 2,5 30

nap

35

4 40 45 30 Julianus nap

2,00 35

40

30

45 Julianus nap

3,7

9

3,5

8

3,3

7

45

Átlagos abszolút hiba nap 4,00

nap 10

3,9

40

Julianus nap

Maximális abszolút hiba

Standardhiba

35

3,50

3,1

3,00

6

2,9

2,50

5

2,7

2,00

4

2,5 3

4

5

6 °C

3

5

3

Maximális abszolút hiba nap 10

3,9

6

4

5

°C

Standardhiba nap

4

3,7

9

3,5

8

3,3

7

6 °C

Átlagos abszolút hiba nap 4,00

3,50

3,00

3,1 6 2,9

2,50 5

2,7 2,5

4 1

2

3

4 °C

1

2

3

2,00 1 4 °C

2

3

4 °C

1. ÁBRA. A becslések optimális tulajdonságai (1. oszlop: standard hiba, 2. oszlop: maximális abszolút hiba, 3. oszlop: átlagos abszolút hiba) rögzített alsó és felsõ bázishõmérséklet (2,5 °C és 5 °C) mellett és változó induló napra (1. sor); rögzített induló nap (42. Julianus nap, azaz február 11-e) és alsó bázishõmérséklet (2,5 °C) mellett, változó felsõ bázishõmérsékletre (2. sor); végül rögzített induló nap (42. Julianus nap, azaz február 11-e) és felsõ bázishõmérséklet (5 °C) mellett, változó alsó bázishõmérsékletre (3. sor)

KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4) ¡ 5


A RÜGYFAKADÁS IDEJÉRE VONATKOZÓ BECSLÉSEK HIBÁI (NAP) ÚJFEHÉRTÓI FÜRTÖS

ÉVEK

1. táblázat

KÁNTORJÁNOSI

DEBRECENI BÕTERMÕ

AZ ABSZOLÚT ÉRTÉKEK ÉVES ÁTLAGA

1984

0

0

-1

0,33

1985

-2

-2

-2

2,00

1986

-1

-1

0

0,67

1987

1

1

1

1,00

1988

3

3

3

3,00

1989

5

5

6

5,33

1990

-4

-3

-3

3,33

1991

2

2

3

2,33

Az abszolút értékek átlaga

2,25

2,125

2,375

2,25

1990-ben pedig nagyon meleg korai tavasz volt, ekkor a modell „siet”. A két extrémnek tekinthetõ évben egyszer fordul elõ 6 napos tévedés (’Debreceni bõtermõ’, 1989). 1984-ben a legkisebb az abszolút értékek éves átlaga (0,33) és 1989-ben a legnagyobb (5,33). A modell ugyanolyan pontosságú mindhárom változó esetén. A modell hibájának oka valószínûleg a vizsgált idõszakon kívüli (õszi-téli) idõjárási tényezõkkel, vagy a vizsgált idõszakon belüli, az átlaghõmérséklettõl különbözõ, más tényezõkkel magyarázható. A 2. ábrán az optimalizálással kapott eredmény látható a teljes virágzásra vonatkozóan. A standard hiba, a maximális abszolút hiba és az átlagos abszolút hiba is akkor minimális, ha az alsó és a felsõ bázishõmérséklet 3,5 °C, illetve 19 °C. nap

Standard hiba

nap

3,2

7,5

3,1

7

3

6,5

2,9

6

2,8

Maximális hiba

nap 2,5 2,45 2,4 2,35 2,3 2,25 2,2 16

5,5 16

18

20

16

18

20

Standard hiba

Maximális hiba nap

nap 3,2

7

3

6,5

2,9

6

Átlagos hiba

2,4

2,3 2,2

5,5

2,8 2

4

6

Alsó bázishõmérséklet °C

20

nap 2,5

7,5

3,1

18

Felsõ bázishõmérséklet °C



Átlagos hiba

2

4

6


2

4

6


2. ÁBRA. A becslések optimális tulajdonságai (1. oszlop: standard hiba, 2. oszlop: maximális abszolút hiba, 3. oszlop: átlagos abszolút hiba) rögzített alsó bázishõmérséklet mellett (3,5 °C) és változó felsõ bázishõmérsékletre (1. sor); rögzített felsõ bázishõmérséklet mellett (19 °C) és változó alsó bázishõmérsékletre (2. sor)

6 ¡ KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4)


A TELJES VIRÁGZÁSRA VONATKOZÓ BECSLÉSEK HIBÁI (NAP)

2. táblázat

ÉVEK

ÚJFEHÉRTÓI FÜRTÖS

KÁNTORJÁNOSI

DEBRECENI BÕTERMÕ

AZ ABSZOLÚT ÉRTÉKEK ÉVES ÁTLAGA

1984

-2

-4

-4

3,33

1985

-1

-1

-1

1,00

1986

-2

-2

-2

2,00

1987

-4

-4

-4

4,00

1988

0

1

1

0,67

1989

0

0

1

0,33

1990

-2

-2

-3

2,33

1991

-2

-2

-1

1,67

1992

0

-1

0

0,33

1993

4

3

2

3,00

1994

2

2

2

2,00

1995

-2

-3

-3

2,67

1996

0

0

1

0,33

1997

2

2

2

2,00

1998

-6

-6

-5

5,67

1999

0

0

0

0,00

2000

2

2

2

2,00

2001

1

1

0

0,67

2002

4

4

5

4,33

2003

3

4

4

3,67

2004

5

6

5

5,33

2005

2

4

4

3,33

Az abszolút értékek átlaga

2,09

2,45

2,36

2,14

A 22 évbõl 12 évben a becslés 3 napnál kisebb eltérést mutat mindhárom meggyfajta esetében, habár 1998-ban és 2004-ben az elõrejelzés hibája nagyon magas (5, illetve 6 nap eltéréssel, 2. táblázat). Bár a modell hatékonyan magyarázza a teljes virágzás kezdõpontját, úgy tûnik, hogy az elsõ évtizedben korai becslést jelez a modell, míg a második idõszakban késõbbi teljes virágzás kezdõpontot (2 táblázat). Ez a jelenség felhívja a figyelmet arra, hogy a klímaváltozással esetleg a növényi válaszadás is módosul némileg. Esetünkben ez Kántorjánosi

Újfehértói fürtös

78 66 112

Debreceni bõtermõ

67

65

118

79

78 108

111 115

117

3. ÁBRA. Megfigyelt (külsõ kör) rügyfakadási (1984–1991) és virágzási idõpontok (1984–2005) átlagai, illetve a modell által becsült idõpontok átlagai (kisebb kör, RegCM3.1, 2021–2050) a három meggyfajtára vonatkozóan Újfehértón


KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4) ¡ 7

arra enged következtetni, hogy a modell paraméterei is dinamikus változtatásra szorulhatnak. Ennek igazolásához azonban hosszabb megfigyelt idõsorra lenne szükségünk. A 3. ábrán a rügyfakadási és a virágzási idõpontok átlagai láthatók a három meggyfajtára vonatkozóan (’Újfehértói fürtös’, ’Kántorjánosi’, ’Debreceni bõtermõ’). A külsõ körön a megfigyelt értékek láthatók (rügyfakadás vizsgálata 1984–1991 között, fõvirágzás vizsgálata 1984–2005 között), a belsõ körön a becsült értékek (2021–2050), melyek a fenológiai modellen és a RegCM3.1 regionális klímamodell elõrejelzésén alapszanak. Ezek alapján tehát a rügyfakadás kezdete várhatóan 12-13 nappal, a fõvirágzás kezdete várhatóan legkevesebb 6-7 nappal korábbra tolódik, mint a múlt században megfigyelt értékek.

¢ A KLIMATIKUS INDIKÁTOROK ALAKULÁSA A REGCM3.1 REGIONÁLIS KLÍMAMODELL EREDMÉNYEI ALAPJÁN

A 1. táblázatban találjuk az indikátoranalízis eredményeit összefoglalva. Feltüntettük a klimatikus indikátorok átlagát, szórását és relatív szórását a virágzási, illetve az azt megelõzõ 10 napos idõszakra számolva. A számításokat a megfigyelt adatokra (1984–2005), valamint a RegCM3.1 regionális klímamodell (2021–2050) segítségével történõ elõrejelzésre alapozva végeztük a bázis virágzási idõszakra, továbbá 7, 10, illetve 12 nappal korábbi virágzáskezdetet feltételezve. A kerekítés minden esetben a számítás végén történt.

¢ A FAGYOS NAPOK SZÁMÁNAK ALAKULÁSA A fagyos napok számának átlaga 1984–2005 között 1,1 nap volt. A historikus adatokban a 22-bõl 10 évben fordul elõ fagyos nap, amikor is az egyes években maximum 4 fagyos nappal számolhatunk a virágzást megelõzõ 10 napban, valamint a virágzás alatt. A klímamodell 2021–2050-es idõszakra nem jelez fagyos napokat a bázis virágzási, illetve az azt megelõzõ 10 napra. Amennyiben a virágzás ennél mintegy 7 nappal korábban következik be, akkor a harminc évbõl várhatóan átlagosan két évben fordulhat elõ fagyos nap a virágzás alatt, illetve 10 nappal elõtte (maximum 1 fagyos nap). 10 nappal korábbi virágzáskezdetet feltételezve mintegy három évben fordulhat elõ fagyos nap (maximum 1 fagyos nap), míg 12 nappal korábban kezdõdõ esetén átlagosan 4 évben várhatunk 0 °C alatti középhõmérsékletet, egy évben egy-két fagyos nappal számolva. A historikus adatok és az elõrejelzett értékek között mindenütt szignifikáns különbség mutatható ki, kivéve a 12 nappal eltolt virágzásidõ közötti értékekkel való összehasonlításkor. Az elõrejelzett értékek között nincs szignifikáns különbség, bármekkora eltolással is számolunk.

¢ AZ ABSZOLÚT MINIMUM HÕMÉRSÉKLET ALAKULÁSA Az abszolút minimum hõmérséklet (minimumok minimuma) alakulásának vizsgálata során a bázis virágzási idõszakban és az azt megelõzõ 10 napban a RegCM3.1-es klímamodell eredményeként az átlag 6,0 °C körül adódik. Ha azonban 7 nappal korábbi virágzáskezdetet feltételezünk, akkor 4,3 °C-ra csökken ez az érték, 10 nappal korábbi esetén 3,9 °C-ra és ha 12 nappal elõrébb tolódik a virágzáskezdet, akkor közel hasonló eredményre jutunk, mint az 1984–2005 között megfigyelt érték (0,1 °C). A historikus adatok és az elõrejelzett értékek között mindenütt szignifikáns különbség mutatható ki, kivéve a 12 nappal eltolt virágzásidõ közötti értékekkel való összehasonlításkor. Az elõrejelzett értékek között is mindenütt szignifikáns a különbség, kivéve a 7 és 10 napos eltolásokat összehasonlítva.

¢ MINIMUM HÕMÉRSÉKLETEK ÁTLAGÁNAK ALAKULÁSA A bázis virágzási idõszakban és az elõtte való dekádban a minimum hõmérsékletek középértékeinek harmincéves (2021–2050) becsült átlaga 10,9 °C. Általánosságban elmondható, hogy korábbi virágzáskezdet esetén ez az érték egyre kisebb lesz. 7 nappal korábbi virágzáskezdetet feltételezve a minimum hõmérsékletek átlaga 10,0 °C, 10 nappal korábbi esetén 9,6 °C, 12 nappal korábbi esetén 9,4 °C. Az eltérések a becsült értékeket akár egymással, akár a historikus adatokkal összehasonlítva minden esetben szignifikáns eltérést kaptunk.

8 ¡ KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4)


A KLIMATIKUS INDIKÁTOROK ALAKULÁSA

2. táblázat ÁTLAG

SZÓRÁS

RELATÍV SZÓRÁS

historikus

1,1

1,5

134

becsült

0,0

0,0

-

7 nappal korábbi virágzás kezdet

0,1

0,3

381


0,1

0,3

305


0,2

0,5

277

historikus

0,1

2,8

3177

becsült

6,0

1,9

32


4,3

2,6

60


3,9

2,6

67


0,3

0,3

170

historikus

6,3

1,4

22

becsült

10,9

1,6

15

Minimum hõmérsékletek 7 nappal korábbi virágzás kezdet átlaga (°C) 10 nappal korábbi virágzás kezdet

10,0

1,4

14

9,6

1,5

16


9,4

1,7

18

historikus

16,0

3,7

23

becsült

16,1

4,0

25


14,2

3,7

26


13,4

3,9

29


12,7

4,2

33

historikus

18,6

2,4

13

becsült

13,2

1,8

14


12,4

1,6

13


12,0

1,7

14


11,8

1,9

16

historikus

13,6

3,4

25

becsült

12,1

3,8

31


12,1

3,6

29


11,9

3,4

29


12,3

3,2

26

historikus

2,3

1,9

82

becsült 5 mm-nél nagyobb csapadékú napok száma 7 nappal korábbi virágzás kezdet (nap) 10 nappal korábbi virágzás kezdet

3,0

1,9

63

3,1

1,8

58

3,2

1,7

52


3,1

1,6

53

Fagyos napok száma (nap)

Abszolút minimum hõmérséklet (°C)

10 °C feletti átlaghõmérsékletû napok száma (nap)

Maximum hõmérséklet átlaga (°C)

Csapadékmentes napok száma (nap)

¢ 10 °C FELETTI ÁTLAGHÕMÉRSÉKLETÛ NAPOK SZÁMÁNAK ALAKULÁSA 2021 és 2050 között átlagosan 16 nap várható, amikor a bázis virágzási idõben és azt megelõzõen a középhõmérséklet meghaladja a 10 °C-ot, a vizsgált idõszak mintegy felében. 7, 10, illetve 12 nappal korábbi virágzáskezdet esetén kismértékû csökkenés tapasztalható (14,2 nap, 13,4 nap, illetve 12,7 nap), 12 nappal korábbi virágzás esetén ez a vizsgált idõszak közel 40%-a. Az eltérések a becsült értékeket mind egymással, mind pedig a historikus adatokkal összehasonlítva szignifikánsak, kivéve a historikus és a bázis virágzásidõt feltételezõ becslések összevetése esetén.


KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4) ¡ 9

¢ A MAXIMUM HÕMÉRSÉKLET ÁTLAGÁNAK ALAKULÁSA A maximum hõmérséklet átlagának alakulása esetén csökkenést figyelhetünk meg a 2021 és 2050 közötti idõszakban. Korábbi virágzáskezdet esetén további csökkenést tapasztaltunk a maximum hõmérsékletek átlagában. Az eltérések a becsült értékeket mind egymással, mind pedig a historikus adatokkal összehasonlítva szignifikánsak, kivéve a 7 és 10 napos eltolást feltételezve kapott eredményeket összevetve. A maximum hõmérséklet átlagának elemzése során kaptuk a legkisebb relatív szórás értékeket, 13, illetve 16% közöttieket.

¢ A CSAPADÉKMENTES NAPOK SZÁMÁNAK ALAKULÁSA A RegCM3.1-es klímamodell átlagosan 12,1 csapadékmentes napot becsül a bázis virágzást megelõzõ 10 napra, illetve a bázis virágzás alatt. A relatív szórás 31%. A vizsgált változatok közül egyetlen korábbi virágzáskezdetet feltételezve sem tapasztaltunk nagymértékû eltérést ettõl, tehát a csapadékmentes napok számában nem várunk számottevõ változást, még akkor sem, ha elõrébb tolódik a virágzás. Az eltérések nem szignifikánsak a becsült értékeket sem egymással, sem a historikus adatokkal összehasonlítva.

¢ 5 MM-NÉL NAGYOBB CSAPADÉKÚ NAPOK SZÁMÁNAK ALAKULÁSA Várhatóan átlagosan 3 nap lesz, amikor a csapadék mennyisége meg fogja haladni az 5 mm-t a 2021 és 2050-es idõszakban a bázis virágzást megelõzõ 10 napban, illetve a bázis virágzás alatt. A klímamodell szerint ez lényegében még akkor sem változik, ha korábban kezdõdik a virágzás, az eltérések nem szignifikánsak a becsült értékeket sem egymással, sem a historikus adatokkal összehasonlítva.

¢ AZ EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE A klímaváltozás sok tekintetben meghatározza a növények vegetációs idõszakának klimatikus jellegét. A változás a hõmérséklet és a csapadék eloszlásának módosulásában, a szélsõséges jelenségek gyakoriságának, illetve súlyosságának fokozódásában is megmutatkozhat. A virágzás alatti kritikus idõszak klimatikus jellegének megváltozása a növénytermesztõk számára egy sor egyéb változást is indukálhat, ezért lényeges kérdés, milyen változásokat várhatunk ebben az idõszakban a termesztés egy-egy meghatározó régiójában. Ám nem elegendõ a hosszú évek során tapasztalt hozzávetõleges virágzási idõszakot vizsgálni, mert szintén a klímaváltozással összefüggésben tapasztalt jelenség a rügyfakadás és a fõvirágzás kezdetének elõrébb tolódása. Munkánk során egyrészt megmutattuk, hogy a klímaváltozás a meggy fenológiai idõbeosztását várhatóan korábbi idõpontra tolhatja, másrészt a fenológiai eltolódást figyelembe véve a virágzás klimatikus jellege is módosulhat némileg. Az Újfehértóra leskálázott RegCM3.1 klímamodell elõrejelzése szerint a fagykockázat csökkenése és az abszolút minimum hõmérsékletek növekedése várható. Emellett mind a minimum, mind a maximum hõmérsékletek átlaga, valamint a 10 °C feletti átlaghõmérsékletû napok száma várhatóan csökken, ami az elõrecsúszó virágzási idõszak valamelyes hûlését jelenti. A csapadékmentes napok számában és a növény által hasznosítható csapadékú napok számában a becsült 30 éves átlagot a historikus 22 éves átlaggal összevetve nem számítunk számottevõ változásra. E cikkben ismertetett modellünk alkalmas arra, hogy – ebben a formájában vagy némi módosítással (pl. téli hideghatás beiktatásával, nemlineáris akkumuláló függvénnyel stb.) – megfelelõ fenológiai, illetve ahhoz köthetõ meteorológiai megfigyelések birtokában más régiókra, sõt akár más gyümölcsfajokra is validáljuk. Az optimalizálás, valamint az ezt követõ összehasonlítás során így a növényre, illetve a régióra vonatkozó új információk kerülhetnek napvilágra. Megjegyezzük, hogy a kórokozók és kártevõk megjelenésének üteme és karaktere részben a meggy fenológiájának, részben pedig a kórokozók és kártevõk saját fenológiájának és alkalmazkodó képességének, illetve ezek megváltozásának függvényében gyökeresen átalakulhat, ami (a fenti elemzéseken túl) a növényvédelem újragondolását teheti szükségessé (DIÓS et al., 2009).

¢ KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Köszönet illeti a lektorokat értékes megjegyzéseikért. A kutatásokat az OM-00042/2008, OM-00265/2008, OM-00270/2008, valamint a TÁMOP 4.2.1/B-09/1/KMR/-2010-0005 számú pályázatok támogatásával végeztük.

10 ¡ KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4)


¢ CLIMATIC INDICATOR AND PHENOLOGY MODEL BASED CHARACTERIZATION OF BLOOM PERIOD OF SOUR CHERRY

PERSELY, SZ.1, LADÁNYI, M.2, SZABÓ, T.3, ERTSEY, I.1, NYÉKI, J.1, SZABÓ, Z.1 Honnan?

KEYWORDS: phenology, effective heat sum, sour cherry, climate change, RegCM 3.1, climatic indicators

¢ SUMMARY In this work we present a joint model that calculates the budbreak and full bloom starting dates based on the effective heat sums and allows reliable estimations for the most important sour cherry varieties (’Újfehértói fürtös’, ’Kántorjánosi’, ’Debreceni bõtermõ’) in Hungary. The novelty of the model is that the starting date of heat accumulation of the budbreak module is defined by optimization and can be regarded as the statistically calculated end of endodormancy. With the help of the model results together with the regional climate model RegCM3.1 (regarding the future time slice 2021–2050) we estimate the presumable shifts of the phenological periods of sour cherry. Considering the estimated phenological shifts and analysing seven climatic indicators we learn the climatic characteristics of the bloom period of the examined sour cherry varieties as it is expected in the future.

¢ TABLES AND FIGURES

¢ IRODALOMJEGYZÉK 1. BARTHOLY, J., PONGRACZ, 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. 2. BINDI, M., MIGLIETTA, F., GOZZINI, B., ORLANDINI, S., SEGHI, L. (1997a): A simple model for simulation of growth and development in grapevine (Vitis vinifera L.). I. Model description. Vitis 36. (2.): 67–71. 3. BINDI, M., MIGLIETTA, F., GOZZINI, B., ORLANDINI, S., SEGHI, L. (1997b): A simple model for simulation of growth and development in grapevine (Vitis vinifera L.). II. Model validation. Vitis 36. (2.): 73–76. 4. CARBONNEAU, A., RIOU, C., GUYON, D., RIOM, J., SCHNEIDER, C. (1992): Agrométéorologie de la vigne en France. EUR-OP, Luxembourg, 168. Bonhomme R (2000) Bases and limits to using “degree-day” units. Eur. J. Agron. 13:1–10, doi:10.1016/S1161-0301(00)00058-7 5. CHUINE, I., COUR, P., ROUSSEAU, D. D. (1998): Fitting models predicting dates of flowering of temperate-zone trees using simulated annealing. Plant, Cell and Environment 21: 455–466. 6. CHUINE, I., COUR, P., ROUSSEAU, D. D. (1999): Selecting models to predict the timing of flowering of temperate trees : implications for tree phenology modelling. Plant, Cell and Environment 22:1–13. 7. DIÓS, N., SZENTELEKI, K., FERENCZY, A., PETRÁNYI, G., HUFNAGEL, L. (2009): A climate profile indicator based comparative analysis of climate change scenarios with regard to maize (Zea mays L.) cultures – Applied Ecology and Environmental Research, 7. (3.): 199–214. 8. EPPICH, B., DEDE, L., FERENCZY, A., GARAMVÖLGYI, Á., HORVÁTH, L., ISÉPY, I., PRISZTER, SZ., HUFNAGEL, L. (2009): Climatic effects on the phenology of geophytes – Applied Ecology and Environmental Research, 7. (3.): 253–266. 9. GIORGI, F., M. R. MARINUCCI, AND G. T. BATES (1993): Development of a second generation regional climate model (RegCM2) i: Boundary layer and radiative transfer processes, Mon. Wea. Rev., 121, 2794–2813. 10. GLADSTONES, J. (2000): Past and future climatic indices for viticulture. Proc. 5th Intl. Symp. Cool Climate Vitic. Oenol., Melbourne, Australia. 10. 11. HUNTER, A. F. & LECHOWICZ, M. J. (1992): Predicting the timing of budburst in temperate trees. Journal of Applied Ecology 29, 597–604. 12. JONES, G. V. (2003): Winegrape phenology. In: Schwartz MD (ed) Phenology: an integrative environmental science. Kluwer, Milwaukee, 523–540. 13. JONES, G. V, DUCHENE E., TOMASI D., YUSTE, J., BRASLAVKSA, O., SCHULTZ, H., MARTINEZ, C., BOSO, S., LANGELLIER, F., PERRUCHOT, C., GUIMBERTEAU, G. (2005): Changes in European winegrape phenology and relationships with climate. In: Proceedings of XIV International GESCO Viticulture Congress, Geisenheim, Germany, 23–27 August, 2005, 55–62. 14. KORMÁNY, GY. (2005): Szabolcs-Szatmár-Bereg megye természeti földrajza. 7-50. In: Pethõ F. (szerk.): Szabolcs-Szatmár-Bereg megye gyümölcstermesztésének története 1945-ig. Újfehértó. Észak-Keletmagyarországi Gyümölcs Kutatás Fejlesztési Alapítvány, 362.


KERTGAZDASÁG 2010. 42. (3–4) ¡ 11

15. LADÁNYI, M., PERSELY, SZ., SZABÓ, T., SOLTÉSZ, M., NYÉKI, J., SZABÓ, Z. (2009): The Application Of A Heat Sum Model For The Budburst Of Sour Cherry Varieties Grown At Újfehértó. International Journal Of Horticultural Sciences. 15. (4.):105–112. 16. NAKICENOVIC, N., SWART, R. (2000): Emission Scenarios. A Special Report of IPCC Working Group III, Cambridge University Press, Cambridge, UK 17. PERSELY, SZ., LADÁNYI, M., SZABÓ, T., NYÉKI, J., SZABÓ, Z. (2010): A meggy virágzási idejére vonatkozó klimatikus indikátorok elemzése, Kertgazdaság 42. (1.): 18–26. 18. RIOU, C. (1994): The effect of climate on grape ripening: application to the zoning of sugar content in the european community. CECACEECECA, Luxembourg. 19. TORMA, CS., BARTHOLY, J., PONGRACZ, R., BARCZA, Z., COPPOLA, E., GIORGI, F., (2008): Adaptation and validation of the RegCM3 climate model for the Carpathian Basin. Idojaras 112, 233–247.

FENOLÓGIAI MODELLEN ALAPULÓ INDIKÁTORANALÍZIS A MEGGY VIRÁGZÁSI IDEJÉRE

Recommend Documents