Chemismus lesních půd ve vztahu ke stavu vegetace (a obráceně) Jeňýk Hofmeister. Filip Oulehle Markéta Půlkrábková Jakub Hruška Pavel Krám

Transkript

1 Chemismus lesních půd ve vztahu ke stavu vegetace (a obráceně) Jeňýk Hofmeister Filip Oulehle Markéta Půlkrábková Jakub Hruška Pavel Krám Česká geologická služba

2 Množství živin v půdách přírodní podmínky lidská činnost

3 přírodní podmínky ovlivňující obsah živin v půdách na živiny chudé (žuly, svory ) podloží na živiny bohaté (čedič, vápenec ) chladné, vlhké (pomalé zvětrávání) klima teplé (rychlé zvětrávání) smrk, borovice, modřín (pomalá dekompozice) vegetace lípy, javory, jasan atd. (rychlá dekompozice) Šumava, Jizerské hory, Krkonoše půdy chudé na živiny České středohoří, Moravský kras, Pálava půdy bohaté na živiny

4 lidské faktory ovlivňující obsah živin v půdách nízká (Šumava, Novohradské hory) kyselá depozice vysoká (Krušné, Jizerské, Orlické hory, Beskydy) žádné, popř. šetrné hospodaření intenzivní všestranné (těžba dřeva, větví, hrabanky, lesní pastva) nízké ochuzení o živiny výrazné ochuzení o živiny

5 emise SO 2, NO x a NH 3 v Evropě (Schopp et al Hydrol. Earth. Syst. Sci. 7)

6 Jak působí kyselá depozice? Ca 2+ půdní výměnný komplex Mg 2+ K + Na + Ca 2+

7 Jak působí kyselá depozice? SO 4 2- Ca Al půdní výměnný komplex Mg Al H K + Na + H + Al Ca CaSO 4 MgSO 4 K 2 SO 4 Na 2 SO 4

8 příběh první: Srovnání kyselé depozice a acidifikace půd ve smrkovém a bukovém lese

9 Měření vstupu prvků do lesa zachycováním podkorunových srážek smrkový les

10 Měření vstupu prvků do lesa zachycováním podkorunových srážek bukový les

11 Tok prvků v podkorunových srážkách v bukovém a smrkovém lese 20 buk kg/ha/rok buk - stok po kmeni smrk volná plocha 0 S N Ca Mg

12 chemismus půdních vod (-90 cm) ve smrkovém a bukovém lese smrk buk SO 4 2- Ca Mg K Al Bc/Al ueq.l -1 ph = 4.32 ph = 4.4 Bc/Al 1.06

13 Závěry - kyselá depozice je vyšší ve smrkovém lese -půdní roztok ve smrkovém lese nemá příznivé vlastnosti pro smrk

14 příběh druhý: Význam hospodaření pro ztrátu živin z lesního ekosystému

15 lesní hospodaření: -těžba dřeva - lesní pastva -travaření, polaření - hrabání steliva, klestu, šišek - vyvětvování apod. NPR Bukačka (Orlické hory, 900 m n.m.)

16 hrabání steliva: obecní les obce Štoky hrabaný do 1. pol. 20. století

17 Experimentální odstranění hrabanky lokalita Lysina (880 m n.m.), Slavkovský les kg Ca 2+. ha kg N. ha -1

18

19 Experimentální odstranění hrabanky lokalita Lysina (880 m n.m.), Slavkovský les ztráta živin z celkové půdní zásoby: 1 x (2003) 2 x (2004) 3 x (2005) Ca % 14 % 6 % Mg % 7 % 3 % K + 20 % 6 % 5 % N 11 % 4 % 3 %

20 Experimentální odstranění hrabanky lokalita Načetín (780 m n.m.), Krušné hory ztráta živin z celkové půdní zásoby: 1 x (2003) 2 x (2004) 3 x (2005) Ca % 14 % 5 % Mg % 7 % 2 % K + 24 % 7 % 2 % N 10 % 5 % 2 %

21 Experimentální odstranění hrabanky lokalita Lysina (880 m n.m.), Slavkovský les 1. ročník jehličí Ca mg.kg control plot raked plot

22 Experimentální odstranění hrabanky lokalita Lysina (880 m n.m.), Slavkovský les 1. ročník jehličí Mg ** mg.kg

23 Experimentální odstranění hrabanky lokalita Lysina (880 m n.m.), Slavkovský les 1. ročník jehličí N g.kg

24 chemismus Experimentální půdních odstranění vod hrabanky (-90 cm) lokalita ve smrkovém Načetín (780 m a n.m.), bukovém Krušnélese hory 1. ročník jehličí Ca mg.kg control plot raked plot data z r. 1994: Krejčí et al. (nepubl.)

25 chemismus Experimentální půdních odstranění vod hrabanky (-90 cm) lokalita ve smrkovém Načetín (780 m a n.m.), bukovém Krušnélese hory 1. ročník jehličí Mg mg.kg ** data z r. 1994: Krejčí et al. (nepubl.)

26 Ng.kg-1 chemismus Experimentální půdních odstranění vod hrabanky (-90 cm) lokalita ve smrkovém Načetín (780 m a n.m.), bukovém Krušnélese hory 1. ročník jehličí data z r. 1994: Krejčí et al. (nepubl.)

27 chemismus půdních vod (-90 cm) ve smrkovém a bukovém lese Závěr - snížení obsahu Mg v půdě v důsledku odstranění hrabanky vedlo k výraznému snížení jeho obsahu v jehličí

28 příběh třetí: Vnitřní variabilita obsahu živin v jehličí a v půdě uvnitř hospodářské smrčiny

29 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.)

30 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.)

31 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) - smrkový porost ve stáří 38 let - 20 trojic smrků v odlišném zdravotním stavu: -nejvitálnější (> 6. ročníků jehličí) - nejhorší (2. až 4. ročníky jehličí, žloutnutí, defoliace) -průměrný (3. až 5. ročníků jehličí, žloutnutí) listopad 2004: - odběr vzorků 1. až 4. ročníku jehličí z každého stromu (60 stromů) - odběr vzorků humusu a svrchního min. horizontu (15 stromů)

32 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) 250 humus 200 Ca 2+ (mg.kg -1 ) minerální h Ca 2+ (mg.kg -1 ) 20 nejlepší prostřední nejhorší zdravotní stav 10 0 nejlepší prostřední nejhorší zdravotní stav

33 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) 60 humus 50 Mg 2+ (mg.kg -1 ) minerální h Mg 2+ (mg.kg -1 ) 10 8 nejlepší prostřední nejhorší zdravotní stav nejlepší prostřední nejhorší zdravotní stav

34 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) 300 humus 250 K + (mg.kg -1 ) minerální h K + (mg.kg -1 ) 30 A B 20C 10 0 A B C

35 2.0 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) humus 1.5 N (%) minerální h N (%) 0.3 A B 0.2 C A B C

36 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) ročník 3000 Ca (mg.kg -1 ) nedostatek 2. ročník 500 nejlepší prostřední nejhorší 2500 zdravotní stav Ca (mg.kg -1 ) nejlepší prostřední nejhorší zdravotní stav

37 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) 1. ročník Mg (mg.kg -1 ) nedostatek 2. ročník 100 nejlepší prostřední nejhorší zdravotní stav Mg (mg.kg -1 ) nejlepší prostřední nejhorší zdravotní stav

38 9000 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) 1. ročník 8000 K (mg.kg -1 ) nejlepší prostřední nejhorší 1700 zdravotní stav 1600 P (mg.kg -1 ) ročník nejlepší prostřední nejhorší zdravotní stav nedostatek

39 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) 1. ročník N (%) N (%) A B 1.3 C ročník nedostatek A B C

40 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) Mg (mg.kg -1 ) K H K H K H nejlepší prostřední nejhorší zdravotní stav

41 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) 210 koncentrace Mg (mg/kg) kontrolní hnojená

42 Lokalita Sand; náhorní plošina Jizerských hor (970 m n.m.) koncentrace Mg (mg/kg) kontrolní hnojená

43 Závěry - variabilita obsahu živin v půdě je velmi malá mezi třídami zdravotního stavu stromů - variabilita obsahu živin v jehličí je rovněž velmi malá, s výjimkou Ca a Mg - obsahy Ca a Mg nereflektují jejich obsahy v půdě, ale zdravotní stav stromu - hnojení je v těchto podmínkách velmi problematickým opatřením

44 příběh čtvrtý: Vztah půdních živin a vegetace habrových doubrav CHKO Český kras

45 rozmístění studovaných lokalit v CHKO Český kras Beroun Tetín Mořina Karlštejn Koněprusy Tobolka Krupná Korno H. Třebaň MěňanyLiteň Běleč Suchomasty Vinařice Všeradice Záhrabská Srbsko Janská Bubovice Roblín Chýnice Choteč Vonoklasy Mořinka Zad. Kopanina Třebotov Kosoř Solopysky 0 2 les volná krajina sady sídla lomy vodoteče dálnice studované lokality měření depozice 4 S 6 km 8 10

46 Rozšíření tzv. nitrofilních druhů na plochách v okolí vrcholků ( m 2 ) nitrofilní druhy: druhy bylinného podrostu s Ellenbergovým indikačním číslem pro dusík vyšším než 7 (Agropyron caninum, Alliaria petiollata, Anemone rapunculoides, Anthriscus sylvestris, Campanula trachelium, Galium aparine, Chaerophyllum temulum, Robinia pseudoacacia, Sambucus nigra, Torilis japonica, Urtica dioica, Viola odorata a Senecio ovatus) většina druhů s Ellenbergovým indikačním číslem pro dusík rovnajícím se 7 (Geranium robertianum, Geum urbanum, Chenopodium vulgare, Juglans regia, Lapsana communis, Moehrangia trinervia, Rubus fruticosus a Scrophularia nodosa) nezahrnuty zůstaly: Lamium purpureum, Mercurialis perennis a Pulmonaria obscura, zdřevin pak Acer pseudoplatanus, Fraxinus excelsior, Tilia platyphylos, Ulmus glabra. Mezi nitrofilní druhy byla dále zahrnuta Impatiens parviflora (Ellenbergovo číslo pro dusík = 6)

47 Srovnání pokryvnosti bylinného patra (roky 1997 a 1999) nitrophilic plant cover (%) total plant cover without nitrophilic plants (%) plant cover (%) number of plot number of plot year 1999

48 84 % pokryvnosti nitrofilních rostlin vysvětloval soubor následujících faktorů: -poměr C/N v min. h. - obsah NO 3- v org. h. -poměr N/P p. v min. h. -poměr R/FR k vysvětlení připívá negativně --- pozitivně negativně negativně

49 Srovnání pokryvnosti bylinného patra (roky 1997 a 1999) nitrophilic plant cover (%) total plant cover without nitrophilic plants (%) plant cover (%) number of plot pokryvnost nitrofilních rostlin > 1 % number of plot h. = 81 mg.kg-1 prům. obsah Pp. v org prům. obsah Pp. v min. 20. h. = 62 mg.kg year 1999 <1% 43 mg.kg-1 23 mg.kg-1

50 stanoviště s nízkou zásobou P v půdě stanoviště s vysokou zásobou P v půdě N N P P úživnost úživnost

51 manipulace se živnami ve 2 habrových doubravách s odlišným obsahem P v půdě nízký obsah P vysoký obsah P -přídavek N (100 kg/ha) -přídavek P (72 kg/ha) -přídavek N a P současně - odstranění opadu - kontrola pro každou variantu 16 čtverců o velikosti 25 m 2

52 lokalita s vysokým obsahem P v půdě pokryvnost bylinného patra % kontrola N P NP shrabáno

53 lokalita s nízkým obsahem P v půdě pokryvnost bylinného patra % kontrola N P NP shrabáno

54 lokalita s vysokým obsahem P v půdě pokryvnost nitrofilních druhů bylinného patra % kontrola N P NP shrabáno

55 lokalita s nízkým obsahem P v půdě pokryvnost nitrofilních druhů bylinného patra % kontrola N P NP shrabáno

56 Průměrné roční teploty a srážkové úhrny na meteorologické stanici v Karlštejně průměrná roční teplota množství srážek za rok průměrná roční teplota ( C) množství srážek za rok (mm) rok

57 Závěry - úživnost ekosystému se stejnou zásobou N je řízena dostupností P - malé zvýšení dostupnosti N v ekosystému s vysokou zásobou P v půdě může vést k významnému zvýšení úživnosti

58 Děkuji za Vaši pozornost