Ökológiai modellezés

A talaj-növény-légkör rendszer érzékeny szénmegkötő- és tároló: az éghajlat megváltozására (csapadék, hőmérséklet, besugárzás, stb.) a rendszer szén- és nitrogénforgalma viszonylag gyorsan és jelentősen megváltozhat, ami az üvegházhatáson keresztül visszahat magára az éghajlatra. Amíg az elmúlt tízezer évben a bioszféra által leadott és felvett szén mennyisége kiegyenlített volt, addig az utóbbi két-három évtizedben a bioszféra nettó szénfelvevővé vált. Ez mérsékli a növekvő antropogén szén-dioxid-kibocsátással együtt járó hőmérséklet-emelkedést, azaz az éghajlatváltozást. Nem tudjuk azonban egyelőre biztosan, hogy e labilis széntározó a hőmérséklet további emelkedésével nem válik-e nettó szénforrássá esetleg már a közeljövőben is.

Amíg nem ismerjük a bioszféra viselkedését, addig nem tudjuk megbízhatóan előrejelezni az üvegházgázok légköri keverési arányának változását, és ezen keresztül az éghajlatváltozást. Ehhez először az talaj-növény-légkör rendszer szintjén bekövetkező szén- és nitrogénforgalom változás lehetséges okait kell meghatároznunk.

Az ökológia fontos feladata a talaj-növény-légkör rendszer fizikai, kémiai és biológiai folyamatainak minél részletesebb leírása, a fennálló kölcsönhatások, kapcsolatok számszerűsítése. Ehhez a mérések mellett a legmegfelelőbb eszközként a folyamatok matematikai leírásán alapuló számítógépes ökológiai modellek szolgálnak, melyek a bonyolult, valóságos rendszert elméletileg és szemléletileg leképezik. A széles körben alkalmazott ökológiai modellek a talaj-növény-légkör rendszer víz- és tápanyagforgalommal összefüggő folyamatait valószínűségi, illetve fizikai, kémiai, ökofiziológiai összefüggésekre épülő transzportegyenletekkel írják le, melyek adott kezdeti értékről induló megoldása adja a modellezett rendszer válaszát. Magyarország leíró éghajlati szempontból nagyobbrészt a szemiarid , illetve szubhumid klímazónába sorolható. Az elhúzódó száraz időszakok okozta vízhiány már napjainkban is fontos korlátozó tényezője a növényi szénfelvételnek s ezen keresztül a növénytermesztésnek. Ez ösztönözte, hogy kutatásunk fő témájaként az agroökológiai rendszerek szén-, nitrogén és vízháztartásának vizsgálatát válasszuk.

Kutatásunk során a magyarországi agroökológiai rendszerek szén- és vízháztartásának modellezési lehetőségeivel, a modellezés során felmerülő problémákkal, a modellezés korlátaival és előnyeivel foglalkozunk. A modell-módszer lehetőséget nyújt az ökológiai rendszerek időbeli dinamikájának, a különböző hatásokkal szembeni érzékenységének vizsgálatára. Ez elengedhetetlen a különböző emberi tevékenységek hatására bekövetkezett, vagy várhatóan bekövetkező környezeti hatások feltérképezéséhez, előrejelzéséhez, befolyásolási lehetőségeinek megállapításához.

A kutatásunk célja a magyarországi agroökológiai rendszerek szén-, nitrogén- és vízháztartásának megismerése, a környezeti viszonyok és a növényi szénforgalom közti kapcsolat sokoldalú feltérképezése.