The end of afforestation on dry sand habitats and its dawn on floodplains
Abstract
The Danube-Tisza Interfluve of Hungary has been experiencing aridification since the 1970s, threatening the existence water-based habitats and the productivity of the region. Numerous factors have been identified that contribute to the process, but there is no consensus on their relative importance. The most contradictory factor is afforestation, which is often considered as a success story for stabilizing moving sand in the region. Here we provide a critical overview of the hydrologic effects of these forests and show that they create a significant negative water balance, accelerating aridification. Other contributing factors are decreasing in importance, while the relative share of afforestation is increasing. We conclude that afforestation should be stopped in the region and the overall forest cover should be decreased by avoiding replantation after clearcutting plantation forests. Afforestation should focus on major river valleys, where it could facilitate the restoration of the floodplains.
References
Alm, J., Schulman, L., Walden, J., Nykänen, H., Martikainen, P. J., Silvola, J. (1999): Carbon balance of a boreal bog during a year with an exceptionally dry summer. Ecology 80: 161–174. https://doi.org/10.1890/0012-9658(1999)080[0161:CBOABB]2.0.CO;2
Bastin, J. F., Finegold, Y., Garcia, C., Mollicone, D., Rezende, M., Routh, D., Zohner, C. M., Crowther, T. W. (2019): The global tree restoration potential. Science 365: 76–79. https://doi.org/10.1126/science.aax0848
Bodrogközy, Gy. (1957): Die Vegetation der Weisspappel-Haine in dem Reservat „Emlékerdő” bei Szeged-Ásotthalom. Acta Biologica Szegediensis 3: 127–140.
Bolla, B., Kalicz, P., Gribovszki, Z. (2014): Erdőállományok vízháztartása a kiskunsági homokhátságon. Erdészettudományi Közlemények 4(2): 21–31.
Borovics, A., Bolla, B., Szabó, A. (2020): Adalékok a homokhátsági erdőállományok vízháztartásra gyakorolt hatásának helyes megítéléséhez. Erdészeti Lapok 155(9): 260–263.
Csecserits, A., Botta-Dukát, Z., Kröel-Dulay, Gy., Lhotsky, B., Ónódi, G., Rédei, T., Szitár, K., Halassy, M. (2016): Tree plantations are hot-spots of plant invasion in a landscape with heterogeneous land-use. Agriculture, Ecosystems amnd Environment 226: 88–98. https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.03.024
Dass, P., Houlton, B. Z., Wang, Y., Warlind, D. (2018) Grasslands may be more reliable carbon sinks than forests in California. Environmental Research Letters 13: 074027. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aacb39
Erdélyi, M. (1979): A magyar medence hidrodinamikája. VITUKI, Budapest, 82 p.
Erdős, L., Tölgyesi, Cs., Cseh, V., Tolnay, D., Cserhalmi, D., Körmöczi, L., Gellény, K., Bátori, Z. (2015): Vegetation history, recent dynamics and future prospects of a Hungarian sandy foreststeppe reserve: forest-grassland relations, tree species composition and size-class distribution. Community Ecology 16: 95–105. https://doi.org/10.1556/168.2015.16.1.11
Erdős, L., Ambarlı, D., Anenkhonov, O. A., Bátori, Z., Cserhalmi, D., Kiss, M., Kröel-Dulay, Gy., Liu, H., Magnes, M., Molnár, Zs., Naqinezhad, A., Semenishchenkov, Y. A., Tölgyesi, Cs., Török, P. (2018) The edge of two worlds: A new review and synthesis on Eurasian forest-steppes. Applied Vegetation Science 21: 345–362. https://doi.org/10.1111/avsc.12382
Farley, K. A., Jobbágy, E. G., Jackson, R. B. (2005): Effects of afforestation on water yield: a global synthesis with implications for policy. Global Change Biology 11: 1565–1576. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2005.01011.x
Friggens, N. L., Hester, A. J., Mitchell, R. J., Parker, T. C., Subke, J.-A., Wookey, P. A. (2020): Tree planting in organic soils does not result in net carbon sequestration on decadal timescales. Global Change Biology 26: 5178–5188. https://doi.org/10.1111/gcb.15229
Führer, E. (1992): Intercepció meghatározása bükk, kocsánytalan tölgy és lucfenyő erdőkben. Vízügyi Közlemények 74(3): 281–294.
Führer, E. (1994): Csapadékmérések bükkös, kocsánytalan tölgyes és lucfenyves ökoszisztémákban. Erdészeti Kutatások 84(1): 11–35.
Führer, E., Járó, Z. (2005): Az erdővagyon bővítése a mezőgazdaságilag gazdaságosan nem hasznosított földterületek beerdősítésével. In: Molnár, S. (szerk.): Erdő-fa hasznosítás Magyarországon. Nyugat-Magyarországi Egyetem, Faipari Mérnöki Kar, Sopron, pp. 130–136.
Gácsi, Z. (1998): Adatok az alföldi erdők és a talajvíz kapcsolatához III. Erdészeti Lapok 133(5): 158–159.
Gácsi, Z. (2021): Moszkvában Mercedeseket osztogatnak! Erdészeti Lapok 156(1): 10–11.
Gaskó, B. (2009): Csongrád megye természetes és természetközeli élőhelyeinek védelméről II. Studia Naturalia 5: 5–486.
Gribovszki, Z., Kalicz, P., Balog, K., Szabó, A., Tóth, T., Csáfordi, P., Metwaly, M., Szalai, S. (2017): Groundwater uptake of different surface cover and its consequences in great Hungarian plain. Ecological Processes 6: 39. https://doi.org/10.1186/s13717-017-0106-4
Gőbölös, A. (2002): A „vízhiányos” erdőgazdálkodás kérdései a Duna-Tisza közi homokháton. Hidrológiai Közlöny 82(6): 324–326.
Haraszty, L. (2013): Értékőrző gazdálkodás Natura 2000 területeken. ProVértes Természetvédelmi Közalapítvány, Csákvár, 94 p.
Hirano, T., Jauhiainen, J., Inoue, T., Takahashi, H. (2009): Controls on the carbon balance of tropical peatlands. Ecosystems 12: 873–887. https://doi.org/10.1007/s10021-008-9209-1
Holl, K. D., Brancalion, P. H. S. (2020): Tree planting is not a simple solution. Science 368: 580–581. https://doi.org/10.1126/science.aba8232
Illés, G., Fonyó, T. (2016): A klímaváltozás fatermésre gyakorolt várható hatásának becslése az AGRATéR projektben. Erdészettudományi Közlemények 6(1): 25–34. https://doi.org/10.17164/EK.2016.003
Jackson, R. B., Jobbágy, E. G., Avissar, R., Roy, S. B., Barrett, D. J., Cook, C. W., Farley, K. A., le Maitre, D. C., McCarl, B. A., Murray, B. C. (2005): Trading water for carbon with biological carbon sequestration. Science 310: 19–47. https://doi.org/10.1126/science.1119282
Kovács, G. (1984): Az ásványi nyersanyagtermelés hatása a felszíni és felszínalatti vizekre. Időjárás 88(5–6): 345–358.
Ladányi, Zs., Deák, Á., Rakonczai, J. (2010): The effect of aridification on dry and wet habitats of Illancs microregion, SW Great Hungarian Plain, Hungary. Landscape and Environment 4: 11–22.
Ladányi, Zs., Blanka, V., Meyer, B., Mezősi, G., Rakonczai, J. (2015): Multi-indicator sensitivity analysis of climate change effects on landscapes in the Kiskunság National Park, Hungary. Ecological Indicators 58: 8–20. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.05.024
Li, Y., Zhao, M., Motesharrei, S., Mu, Q., Kalnay, E., Li, S. (2015): Local cooling and warming effects of forests based on satellite observations. Nature Communications 6: 6603. https://doi.org/10.1038/ncomms7603
Lyssaert, S., Marie, G., Valade, A., Chen, Y.-Y., Njakou, D. S., Ryder, J., Otto, J., Naudts, K., Lansø, A. S., Ghattas, J., McGrath M. J. (2018): Trade-offs in using European forests to meet climate objectives. Nature 572: 259–262. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0577-1
Mádl-Szőnyi, J., Tóth, J. (2009): A hydrogeological type section for the Duna-Tisza Interfluve, Hungary. Hydrogeology Journal 17: 961–980. https://doi.org/10.1007/s10040-008-0421-z
Magyar, P. (1961): Alföldfásítás, II. kötet. Akadémiai kiadó, Budapest, 622 p.
Major, P. (1974): Síkvidéki erdők hatásának vizsgálata a talajvízpárolgás és tényleges beszivárgás folyamataira. Hidrológiai Közlöny 6: 281–288.
Major, P., Neppel, I. (1988): A Duna-Tisza közi talajvízszint-süllyedések. Vízügyi Közlemények 70(4): 605–626.
Major, P. (1994): A Duna-Tisza közi hátsági terület lefolyási viszonyainak, talajvízkitermelésének és a talajvízben történő szikkasztásnak hatása a talajvízszint változására. In: Pálfai, I. (szerk.): A Duna-Tisza közi hátság vízgazdálkodási problémái. A Nagyalföld Alapítvány Kötetei, Békéscsaba, pp. 103–109.
Major, P. (2002): Síkvidéki erdők hatása a vízháztartásra. Hidrológiai Közlöny 82(6): 319–323.
Mátyás, Cs., Berkim I., Bidló, A., Csóka, Gy., Czimber, K., Führer, E., Gálos, B., Gribovszki, Z., Illés, G., Hirka, A., Somogyi, Z. (2018): Sustainability of forest cover under climate change on the temperate-continental xeric limits. Forests 9: 489. https://doi.org/10.3390/f9080489
Molnár, Zs. (2003): A Kiskunság száraz homoki növényzete. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest. 159 p.
Móricz, N., Gálos, B., Gribovszki, Z. (2009): Az erdők intercepciójának mérési és modellezési lehetőségei. Hidrológiai Közlöny 89(4): 35–45.
Moss, J. L., Doick, K. J., Smith, S., Shahrestani, M. (2019) Influence of evaporative cooling by urban forests on cooling demand in cities. Urban Forestry and Urban Greening 37: 65–73. https://doi.org/10.1016/j.ufug.2018.07.023
Pálfai, I. (1994): Összefoglaló tanulmány a Duna-Tisza közi talajvízszintsüllyedés okairól és a vízhiányos helyzet javításának lehetőségeiről. In: Pálfai, I. (szerk.): A Duna-Tisza közi hátság vízgazdálkodási problémái. A Nagyalföld Alapítvány Kötetei, Békéscsaba, pp. 111–126.
Pálfai, I. (2010): A Duna-Tisza közi hátság vízháztartási sajátosságai. Hidrológiai Közlöny 90(1): 40–44.
Putuhena, W. M., Cordery, I. (1996): Estimation of interception capacity of the forest floor. Journal of Hydrology 180: 283–299. https://doi.org/10.1016/0022-1694(95)02883-8
Rawls, W. J., Gish, T. J., Brakensiek, D. L. (1991): Estimating soil water retention from soil physical properties and characteristics. In: Stewart, B. A. (ed.): Advances in Soil Science, Volume 16. Springer-Verlag, New York, pp. 213–234.
Soares, J. V., Almeida, A. C. (2001): Modeling the water balance and soil water fluxes in a fast growing Eucalyptus plantation in Brazil. Journal of Hydrology 253: 130–147. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(01)00477-2
Szabó, A., Kiss, K., Gribovszki, Z., Tóth, T. (2012): Erdők hatása a talaj és altalaj sóforgalmára, valamint a talajvíz szintjére. Agrokémia és Talajtan 61: 195–209.
Szilágyi, J., Vorosmarty, C. (1997): Modelling unconfied aquifer level reductions in the area between the Danube and Tisza rivers in Hungary. Journal of Hydrology and Hydromechanics 45: 328–347.
Szilágyi, J., Kovács, Á., Józsa, J. (2012): Remote-sensing based groundwater recharge estimates in the Danube-Tisza sand plateau region of Hungary. Journal of Hydrology and Hydromechanics 60: 64–72. https://doi.org/10.2478/v10098-012-0006-3
Szodfridt, I., Faragó, S. (1968): Talajvíz és vegetáció kapcsolata a Duna-Tisza köze homokterületén. Botanikai Közlemények 55(1): 69–75.
Szodfridt, I. (1994): Az erdők és a talajvíz kapcsolata a Duna-Tisza közi homokhátságon. In: Pálfai, I. (szerk.): A Duna-Tisza közi hátság vízgazdálkodási problémái. A Nagyalföld Alapítvány Kötetei, Békéscsaba, pp. 59–66.
Tölgyesi, Cs, Valkó, O., Deák, B., Kelemen, A., Bragina, T. M., Gallé, R., Erdős, L., Bátori, Z. (2018): Tree-herb co-existence and community assembly in natural forest-steppe transitions. Plant Ecology and Diversity 11: 465–477. https://doi.org/10.1080/17550874.2018.1544674
Tölgyesi, Cs., Torma, A., Bátori, Z., Seat, J., Popovic, M., Gallé, R., Gallé-Szpisjak, N., Erdős, L., Vinkó, T., Kelemen, A., Török, P. (2020a): Turning old foes into new allies – harnessing drainage canals for biodiversity conservation in desiccated novel ecosystems. Journal of Applied Ecology, in press. https://doi.org/10.1111/1365-2664.14030
Tölgyesi, Cs., Török, P., Hábenczyus, A. A., Bátori, Z., Valkó, O., Deák, B., Tóthmérész, B., Erdős, L., Kelemen, A. (2020b): Underground deserts below fertility islands? – Woody species desiccate lower soil layers in sandy drylands. Ecography, 43: 1–12, https://doi.org/10.1101/2020.01.20.912220
Ujházy, N., Biró, M. (2018): The ‘Cursed Channel’: utopian and dystopian imaginations of landscape transformation in twentieth-century Hungary. Journal of Historical Geography 61: 1–13. https://doi.org/10.1016/j.jhg.2018.01.001
COM(2020) 380 EB rendelet. EU Biodiversity Strategy for 2030 — Bringing nature back into our lives.
http1: Keresztesy, A., Nagy, T. (2019): A Duna-Tisza-közi Hátság talajvízkészletére vonatkozó mennyiségi problémák okainak aktualizált vizsgálata. In: A Magyar Hidrológiai Társaság XXXVII. Országos vándorgyűlése. Pécs. http://hidrologia.hu/vandorgyules/37/word/0105_keresztesy_attila.pdf (Letöltés időpontja: 2021. 03. 21.)
http2: Bolla, B. (2020): Erdőállományok vízháztartása. http://klima.erti.hu/home/erdoallomanyokvizhaztartasa (Letöltés időpontja: 2021. 03. 21.)
http3: FATÁJ (2021): Még több forrás az erdőtelepítések támogatására. https://fataj.hu/2021/08/meg-tobb-forras-az-erdotelepitesek-tamogatasara/?fbclid=IwAR3JKm6MDLvy_jmAcZ3gSFeKhOSGVyMVGuXb5eMjwzPsw6aK7rH7GmmkplU (Letöltés időpontja: 2021. 08. 30.)
