Obnova půd na výsypkách po povrchové těžbě uhlí vliv klimatu a vegetace Jan Frouz L. Háněl. K Tajovsky, V Pižl, O Vindušková a mnoho dalších Ústav pro životní prostředí, Univerzita Karlova v Praze
Diversita půdních organismů group numbe fungi 25 algae 49 Protozoa 20 Nematoda 43 gen Oribatida 16 Chilopoda 7 Diplopoda 7 Lumbricidae 3 40 let stará nerekultivovaná plocha min 170 druhů půdních 43 druhů rostlin 100m 2 organismů 2-3 x víc 1 m 2
Půdní organická hmota
WY PIL IL V každé oblasti dvě paralelní chronosequence každá: 2-5 let (I) 15-20 let (II) klimax (III) TN ph (H2O) 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 TN I TN II TN III IL I IL II IL III PIL I PIL II PIL III WY I WY II WY III Loam Silt loam Silt loam Loam
TNI TNII TNIII INI INII INIII
ILI ILII ILIII WYI WYII WYIII
C % 6 5 4 3 2 1 0 uhlík TNI TNII TNIII IL I ILII ILIII PILI PILII PILIII WYI WYII WYIII Půdní chemie N % P mg kg -1 C/N ratio 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 20 800 18 700 16 600 14 500 12 400 10 3008 6 200 4 100 2 0 dusík TNI TNII TNIII IL I ILII ILIII PILI PILII PILIII WYI WYII WYIII Fosfor r TNI TNI TNII TNII TNIII TNIII IL ILI I ILII ILII ILIII ILIII PILI PILI PILII PILII PILIII PILIII WYI WYI WYII WYII WYIII WYIII
Půdní mikromorfologie
TN IN (Klimax)
IN TN (rekultivace) 10cm
IL (klimax) (rekultivace)
WY (Klimax)
WY (rekultivace)
100% proportion of structure in soil volume. 80% 60% 40% 20% 0% TNI TNII TNIII INI INII INIII ILI ILII ILIII WYI WYII WYIII worm cast ammorph organic matrix litter macrofauna pelets root pores
Sukcesní stáří PCA based on microbial PLFA prarie les
east west
ind m-2 60 50 40 30 Earthworms půdní makrofauna 20 10 ind m-2 0 250 200 150 100 Coleoptera Mravenci tvoří významnou část makrofauny Žížaly a ostatní saprofágní makrofauna chybí ve WY. 50 0 600 Diptera larvae 100% 500 ind m-2 ind ind m-2 m-2 400 300 200 100 0 4500 4000 4500 4000 3500 3500 3000 3000 2500 2500 2000 2000 1500 1500 1000 1000 500 500 0 0 Diplopoda feeding guild % (density) 80% 60% 40% 20% ind m-2 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 All macrofauna 0% TNI TNII TNIII ILI ILII ILIII PILI PILII PILIII WYI WYII WYIII geopgafous litter transormes microfagous herbivores Predarors omlivores TNI TNII TNIII ILI ILII ILIII WYI WYII WYIII ILI ILII ILIII PILI PILII PILIII WYI WYII WYIII
eucleidian distance 10 8 6 4 2 0 III-I III-II III-III TN IN IL WY 7.6% 32.1%
Rekutlivovaná 15-let stará & Nerekultivovaná & Klimax
Klimax Rekultivovaná 30-let Nerekultivovaná 40-let
Fig. 2. Cluster analysis of soil nematodes in coal post-mining sites subjected to assisted reclamation (TAR, TBR), left to natural succession (TAN, TBN) and in climax forests FAF, TBF) in Tennessee. Soil nematodesinpost-mininglandscapesinten Ward'smethod Euclideandistances TAR1 TAR3 TAR2 TAN1 TAN2 TAN3 TBR1 TBR2 TBR3 TAF1 TAF2 TAF3 TBF1 TBF2 TBF3 TBN1 TBN2 TBN3 Youngerreclaimedsites Youngernatural sucesion(not reclaimedsites) Olderreclaimedsites Natural forests Oldernatural sucesion(not reclaimedsites) 0 5 10 15 20 25 Linkagedistance
Ekosystémy s navážkou zemin je dříve přiblíží k nenarušeným kontrolám v suchých než ve vlhkých oblastech Při obnově lesních ekosystémů ve vlhkých oblastech je přínos navážka problematický často negativní Naproti tomu při obnově travinných ekosystémů v suchých oblastech navážka významně urychluje rozvoj ekosystémů
C/N _ + soil chemistry microbial properties
7 typů lesa na jedné výsypce (podkrušnohorská Sokolovsko) spontaneous alder lime oak spruce pinus larch Frouz et al., 2009. Biogeochemistry 94(2): 111-121
Carbon in wood Carbon in A layer of soil Carbon in Oe layer C t ha -1 C t ha -1 C t ha -1 80 70 60 50 40 30 20 10 0 50 40 30 20 10 0 7 6 5 4 3 2 1 0 F=5.92; p=0.0009 c b b ab ab a a Alder Lime Oak Unrecl. Larch Spruce Pine F=7.89; p=0.0001 c c ab b a ab ab Alder Lime Oak Unrecl. Larch Spruce Pine F=5.83; p=0.0010 d cd abc ab a a bcd Alder Lime Oak Unrecl. Larch Spruce Pine a b c LF (Oa Oe) A Frouz et al., 2009. Biogeochemistry 94(2): 111-121
% 0 0 10 20 30 40 50 60 70 C in soil organic matter (tha-1) b earhthworm density ind m -2 % of worm cast in soil volume 40 35 30 25 20 15 10 5 0 500 400 300 200 100 0 y = 0.3165x + 3.4588 R = 0.611 0 10 20 30 40 50 60 70 y = 3.8728x + 30.796 R = 0.548 C in soil organic matter (t ha-1) 0 10 20 30 40 50 60 70 C in soil organic matter (t ha -1 ) litter input (g m -2 year -1 ) 800 600 400 200 0 0 10 20 30 40 50 60 70 C is soil organic matter (t ha -1 ) tree litter herb litter total litter Frouz et al., 2009. Biogeochemistry 94(2): 111-121
C/N _ + microbial respiration microbial biomass soil C stock Frouz et al. 2013 Forest ecology management
Other aggregates Earthworm cast Other prismatic aggregates spherical worm casts Light POM 0.34±0.21 0.84±0.55 Bounded light POM 0.18±0.12* 1.34±0.43* Frouz J, et al., 2011. Folia Microbiologica. 56:36-43.
microcosm microcosm surface mixed earthworms soil litter addition weeks surface mixed earthworms surface litter addition mixed earthworms
Effect of SOM accumulation on soil water budget 60 % of volume of soil 50 40 30 20 10 0 WHC FC WP without fauna with fauna
Plant community changes presence humus layer is strongest predictor of these groups (discriminant analysis, backward selection)
Supported by Czech Science Foundation grants no.: 526/01/1055 and 526/03/1259 Grant agency of the Academy of Sciences of the Czech Republic grant S600220501 and mining company Sokolovská Uhelná a.s. Děkuji vám za pozornost