2-3. září 2013, Letní škola ochrany půdy, Hotel Milovy, Českomoravská vrchovina Prof. Ing. Jiří Kulhavý, CSc. Ing. Ladislav Menšík, Ph.D. Současné poznatky o stavu lesních půd v ČR
Vítejte v lese
Ústav ekologie lesa, MENDELU v Brně http://uel.ldf.mendelu.cz/cz založen v roce 1968 vědecko-pedagogické pracoviště zaměření výzkumu: toky energie, látek a biogeochemické cykly, půdní organická hmota v lesních ekosystémech, primární produkce potravní vztahy, sekundární produkce analýza klimatu jako řídícího faktoru vývoje ekosystémů identifikace stresu a jeho odezvy v lesních ekosystémech zaměření výuky: Ekologie lesa, Ekologie obecná, Forest Ecology
Rájec-Němčice - přeměny smrkových monokultur na lesy bližší přírodě (smíšené lesy) Letecký pohled směrem na Němčice C - Buk 45 let A - Smrk 106 let B - Smrk 34 let Meteorologická věž G - Smíšené porosty 26 let E - Kultura buku 9 let
Rájec-Němčice - přeměny smrkových monokultur na lesy bližší přírodě (smíšené lesy) Jaká bude reakce smrkových porostů na globální klimatickou změnu? Struktura Funkce Produkce Procesy Jak volit optimální způsob obnovy? Jak volit optimální způsob výchovy porostů v 2. generaci? Jaký je ekologický vliv acidifikace? Jaký je stav koloběhů látek a minerální výživy v různých typech porostů? Jaký je ekologický vliv přeměn smrkových porostů na smíšené lesy?
Lednice - biom lužního lesa Struktura Funkce Produkce Procesy Jsou pravidelné záplavy nutné pro existenci lužního lesa a zachování jeho vysoké produktivity a biodiverzity? Jaká je retenční kapacita aluviálních území (lužního lesa) pro živiny a kontaminanty? Jak se bude nadále vyvíjet vláhový režim lužního lesa při realizaci revitalizačních opatření? Jak můžeme optimalizovat obnovu lužního lesa ve smyslu zásad udržitelného hospodaření (holoseče vs. podrostní způsoby hospodaření)? Jak minimalizovat ekologické důsledky jímání pitné vody aniž by došlo k ohrožení existence lužního lesa v jeho funkcích? 6
Hlavní problémy obhospodařování lesů v ČR Nevhodná druhová skladba Dlouhodobé působení znečištění ovzduší (vysoké procento defoliace) a vliv kyselé depozice na půdu Nízká rezilience a stabilita lesních ekosystémů Nízké zastoupení přirozené obnovy Nevhodná struktura stejnověkých porostů) porostů (vysoký podíl Vysoký podíl pasečného hospodaření Snížená retenční schopnost zalesněných povodí Nedostatečná ochrana biodiverzity Nízké povědomí uplatňování zásad udržitelného obhospodařování lesů na úrovni ekosystémů Potřeba zvýšení významu veřejných funkcí lesa
Negativní vlivy na půdy v lesích ČR Degradace stanovišť - dlouhodobé pěstování monokultur Imise v lesích - acidifikace, nutriční degradace, eutrofizace Nápravné opatření - vápnění lesních půd Změny dynamiky podzemních vod a vláhový režim lužních lesů, revitalizace Odnímání biomasy z lesní půdy (ÚHUL) Zásoby živin, minerální výživa v lesích (ÚKZUZ, VÚLHM) Kontaminace rizikovými prvky (RECETOX) Stres suchem
Les a lesní půda v ČR Rok 1930: cca 2,3 mil. ha Zdroj: ÚHUL
Smíšení lesů v ČR Zdroj: ÚHUL
Skladba lesů ve SE před vlivem člověka (Ložek 2005)
Dřevinné složení lesů v ČR Zdroj: ÚHUL
Degradace stanovišť - dlouhodobé pěstování monokultur
Plošné zastoupení smrku v ČR
Důsledky opakovaného pěstování: negativně ovlivňuje zásoby a toky látek hromadění nadložního humusu zpomalení rozkladných procesů (dekompozice) okyselování půdního profilu zrychlení procesu podzolizace zvýšené riziko acidifikace a další důsledky
Půdní reakce ph (KCl) 5,5 5,0 4,5 4,0 Vrstva: L (opad) F (drť, fermentační) H (měl, humifikační) Horizont: Ah - organo-minerální Bv - kambický (hnědý) 3,5 3,0 2,5 Rájec-Němčice, Drahanská vrchovina L F H Ah Bv SM BK BK,SM,JD ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Zásoba nadložního humusu 80000 70000 60000 50000 Zásoba C: nadložní humus: 15-29 t.ha -1 půda: 150-180 t.ha -1 72 t.ha -1 kg.ha -1 40000 30000 50 t.ha -1 20000 10000 Obsah C %: Nadložní humus: 49-20 Půda: 8-3 0 L F H LFH Vrstva SM BK BK,SM,JD ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Imise v lesích acidifikace, nutriční degradace, eutrofizace
Území poškozené acidifikací a eutofizací v roce 2000 a výhled na roky 2010 a 2020 (ÅGREN 2009) ACIDIFIKACE 2000 2010CLE 2020CLE 2020MTFR % km 2 % km 2 % km 2 % km 2 EU 27 19 368,100 11 213,100 9 174,300 2 38,700 Europa 11 464,500 7 295,600 6 253,400 1 42,200 EUTROFIZACE 2000 2010CLE 2020CLE 2020MTFR % km 2 % km 2 % km 2 % km 2 EU 27 74 1,198,700 69 1,117,700 64 1,036,700 28 453,500 Europa 49 1,893,400 48 1,854,700 47 1,816,100 17 656,900 CLE - podle legislativy v roce 2010 a 2020 MTFR - maximální technické (nápravná) opatření do roku 2020
Průměrná podkorunová depozice síry (SO 4 -S), 2003-2005, 249 ploch (ICP Forest 2008)
Průměrné podkorunové depozice nitrátů (NO 3 -N vlevo) a amoniaku (NH 4 -N vpravo), 2003-2005, 249 ploch (ICP Forest 2008)
Překročení kritických zátěží Oblasti kde jsou překročeny kritické zátěže pro aciditu (vlevo) a dusík (vpravo) v roce 2000 (Ågren 2009)
Mapa přirozené citlivosti půd vůči kyselé depozici. (Hruška a Cienciala, 2005)
Krigingová mapa ph (KCl) v horizontu H (KULHAVÝ et al. 2008)
Nápravná opatření - vápnění lesních půd
Imisní impakt v lesních ekosystémech převážně v horských polohách (Krušné hory, Orlické hory, Beskydy apod.) - narušené půdní prostředí, rozpad lesa, změna dřevinné struktury apod. Vápnění - běžně používaná metoda ke zmírnění negativních efektů znečištění ovzduší (kyselé deště, suchá a mokrá depozice síry a dusíku apod.) v lesích Evropy. Cílem vápnění je zlepšit obsahy a zásoby vápníku, hořčíku i fosforu, a tím redukovat okyselení (acidifikaci) v nadložním humusu a půdě. Meliorační vápnění imisního území částečně zmírnilo vliv kyselé depozice do půdy i přes pokles imisí, ale nepřineslo doposud potřebné změny.
Vápnění v letech 1978-1991 1 Krušné hory - 62.000 ha 21 Jizerské hory - 8.000 ha 22 Krkonoše - 7.409 ha 25 Orlické hory - 2.800 ha Rozsah vápnění a hnojení v letech 2000-2005 Rok 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Vápnění 9673 ha 8411 ha 8201 ha 1507 ha 5272 ha 603 ha Hnojení 523 ha 446 ha 1518 ha 830 ha 1077 ha 1313 ha
Půdní reakce (výměnná) 5,0 4,5 Buttersteig - 2 Vrstva: H (měl, humifikační) Horizont: Ah - organo-minerální 4,0 ph (KCl) 3,5 3,0 2,5 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 Projekt NAZV QH82113 Kontrola 1,5 t.ha -1 3,0 t.ha -1 6,0 t.ha -1 Vliv vápnění na půdní a epigeickou faunu vrstva H horizont Ah ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Nasycenost sorpčního komplexu (V) 60 Buttersteig - 2 50 40 V (%) 30 20 10 0 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 Kontrola 1,5 t.ha -1 3,0 t.ha -1 vrstva H horizont Ah 6,0 t.ha -1 ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Obsah dusíku (N %) 2,0 Buttersteig - 2 1,5 N (%) 1,0 0,5 0,0 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 Kontrola 1,5 t.ha -1 3,0 t.ha -1 vrstva H horizont Ah 6,0 t.ha -1 ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test) strana 35
Obsah přístupného hořčíku (Mg) 2000 Buttersteig - 2 1800 1600 1400 Mg (mg.kg -1 ) 1200 1000 800 600 400 200 0 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 Kontrola 1,5 t.ha -1 3,0 t.ha -1 vrstva H horizont Ah 6,0 t.ha -1 ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Obsah přístupného vápníku (Ca) 2500 Buttersteig - 2 2000 Ca (mg.kg -1 ) 1500 1000 500 0 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 03 07-10 04-06 Kontrola 1,5 t.ha -1 3,0 t.ha -1 vrstva H horizont Ah 6,0 t.ha -1 ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Lužní lesy Změny dynamiky podzemních vod a vláhový režim lužních lesů
Lužní lesy ČR Lužní lesy celkem cca 33 tis. ha 6 300 ha 10 400 ha 600 ha 15 000 (7 500) ha
Vodohospodářské úpravy dolních toků Dyje a Moravy největší snížení výměry lesů od středověku (50tis. na 18 tis. ha v roce 1836), první vodohospodářské úpravy, rozvoj zemědělství, lesnictví, myslivosti (Lichtenštejnové) 60. léta 20. století intenzívní zemědělství, každoroční povodně, potřeba ochrany sídel.. 70. 80. léta 20. století - vodohospodářské úpravy (napřímení toků, prohloubení dna a ohrázování koryt, vybudování Novomlýnských nádrží, rozvoj jímacích území Důsledky: změna režimu podzemních vod odumírání starých porostů ztráta na produkci úbytek rozlohy nivních luk úbytek ekotonů ztráta biologické rozmanitosti vyvolané revitalizace
Změny HPV v důsledku regulace řeky Moravy Před regulací: - velké rozdíly mezi maximy a minimy HPV (2-3 m) - pravidelné povodně Po regulaci: - velké snížení rozkolísavosti HPV - malé rozdíly mezi maximy a minimy HPV - pokles hladiny HPV - eliminace pravidelných záplav - od roku 1986 vodovod Podluží úprava řeky Moravy (1973) Vrt KB0473 a KB0476 (1941-1996) vodovod Podluží (1986) Prax et al. 2004
Změny HPV a radiálního přírůstu v důsledku regulace řeky Moravy polesí Tvrdonice úprava řeky Moravy Po regulaci: - snížení radiálního přírůstu stromů - schnoucí vrcholy korun stromů - choroby, škůdci apod. úprava řeky Moravy revitalizace LČR Prax et al. 2004 Vrt KB0516 hydropedologického profilu Lanžhot (1933-2003)
Revitalizace lužních lesů a mokřadů 1990-1999
1991-1996 Zvodnění vyschlých tůní a kanálů Délka zavodňovacích kanálů 21,6 km 1990-1999 4 velká stavidla 70 km kanálů 25 stavidlových objektů 84 propustků 1993-1999 Spojovací kanály s nápustnými objekty v řece Moravě Nová stavidla - zvýšení hladiny vody v kanálech Úprava přívodního kanálu, vodní nádrže Žabník 18 stavidlových objektů Vybíral, Hrib 2001
Děkuji Vám za pozornost