27.9 - akela.mendelu.czxcepl/inobio/inovace/ekologie_lesa/... · 27.9.2012 1 abiotické faktory -...
TRANSCRIPT
27.9.2012
1
Abiotické faktory
- vztah mezi množstvímbazických kationtu a množstvím kyselých Aliontu ve výmenném komplexu.
, jak byl aplikován na pudnísystémy, vlastne znamená komplexní raduprocesu, které nelze popsat kvalitativnejediným indexem. Proto byly zavedeny pojmy
.
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpoctem CR InoBio – CZ.1.07/2.2.00/28.0018
Území poškozené acidifikací a eutofizací v roce 2000 a výhled na roky 2010 a 2020 (ÅGREN 2009)
CLE - podle legislativy v roce 2010 a 2020
MTFR - maximální technické (nápravná) opatrení do roku 2020
Acidifikace - základní pojmy
Acidita pudy
Termín acidifikace
kapacity a intenzity
ACIDIFIKACE
EUTROFIZACE
2000 2010CLE 2020CLE 2020MTFR
% km2 % km2 % km2 % km2
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
2000 2010CLE 2020CLE 2020MTFR
% km2 % km2 % km2 % km2
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
•
•
27.9.2012
2
27.9.2012
3
Prumerná podkorunová depozice síry (SO4-S), 2003-2005, 249 ploch (ICP Forest 2008)
Prumerné podkorunové depozice nitrátu (NO3-N – vlevo) a amoniaku(NH4-N – vpravo), 2003-2005, 249 ploch (ICP Forest
2008)
27.9.2012
4
Kritické záteže
Kritické záteže acidity (vlevo) a dusíku (vpravo) v Evrope (ÅGREN 2009)
Oblasti kde jsou prekroceny kritické záteže pro aciditu (vlevo) a dusík (vpravo)v roce 2000 (Ågren 2009)
Prekrocení kritických záteží
Celková potenciální kyselá depozice v CR (1994)
27.9.2012
5
Cel ková depozi ce dusíku (mol H + ha-1 r ok -1, r esp. g N m -2r ok -1) v CR na sour adni cové sí t i
10 10 km (Zapl etal , 2001)´
(HUNOVÁ et al. 2008)
Celková depozice dusíku
2007
(HUNOVÁ et al. 2008)
Celková depozice síry
2007
27.9.2012
6
Mapa prirozené citlivosti pud vuci kyselé depozici. (Hruška a Cienciala, 2005)
Brezka
Mísecky
Depozice dusíku a síry v roce 2007 s porovnáním prumerných hodnot za období (BOHÁCOVÁ et al. 2009)
Všetec
Depozice dusíku a síry v Ceské republice
27.9.2012
7
Prekrocení kritické dávky podkorunové depozice iontu ve smrkových porostech území Jizerských hor v roce 2001. (Slodicák
et al., 2005)
1.
- aktuální acidita
- výmenná (potenciální) acidita
2.- protonová bilance
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
ne p r e kr o ce n o
0, 1 -2 5 0
2 5 0, 1 -5 0 0
5 0 0 ,1 - 10 0 0
1 0 0 0 ,1 - 15 0 0
1 5 0 0 ,1 - 20 0 0
n ad 20 0 0
p r e kr o ce n o p r o S
a N
p r ek r oc e n o p r o Nnut
0 1 0 20 30 4 0 50 60
nepr ekro ceno
0,1 -250
2 50,1 -500
50 0,1- 1000
100 0,1- 1500
150 0,1- 2000
nad 2000
prekroceno pro S a N
prekroceno pro Nnut
% p l o c h y
ekv
.ha-
1.ro
k-1
O b r . 18 G r af i ck é zn á zo r n e n í p re kr o c e n í k r it i ck ý c h zá te ží
a tm o s fé r i ck o u d e p o zi c í v ro ce 1 9 96 (v % p l o c h y l e s u C R)
% p l oc hy
ekv
.ha-
1.ro
k-1
O b r . 1 9 G ra f i ck é z n á z o r n e n í p re k r o c e n í k ri t i ck ý ch zá t e ží a tm o sf é ri c k o u
d e p o zi c í v r o ce 20 0 0 ( v % p l o c h y l e su C R )
Parametry intenzity
Parametry kapacity
Charakteristiky pro vyjádrení acidifikace pudy
27.9.2012
8
Vyjadruje koncentraci vodíkových iontumerenou v suspenzi puda-voda.
Hodnota aktuální acidity je chápána jakomíra aktivity protonu v pudním roztokuv daném okamžiku merení.
pH v suspenzi pudy a roztoku soli. Zpravidlase používá roztok KCl nebo CaCl2.
U kyselých pud je pri tomto zpusobuuvolnena ze sorpcního komplexu podstatnácást kationu a pH lépe charakterizujeaciditu pudy.
Zahrnují zásoby napr. protonu H+ nebo iontu hliníkuve výmenném komplexu nebo zvetrávajícíchminerálechVliv kyselé depozice ve smyslu kapacity znamenávzrust výmenné acidity a snížení zásoby výmennýchbázíSnížení výmenných bází nastává výmenou bází zaanionty silných kyselin)
Aktuální acidita
Výmenná (potenciální) acidita
Parametry kapacity
•
•
•
•
•
•
•
27.9.2012
9
(prirozené)
(antropogenní)
Interní zdroje H+ zahrnují:odber kationtu do biomasy, zpomalenýrozklad organické hmoty,asimilace aniontu,disociace slabých kyselin,vyluhování organických aniontu,uvolnování aniontu zvetráváním,zpetné „zvetrávání“ kationtu (vysrážení)v pude.
Externí zdroje zahrnují vstup H+ kyselou depozicí.Nejcastejší silné kyseliny v kyselých srážkách jsou H2SO4 a HNO3. Príležitostne také jiné minerální kyseliny napr. HCl, H3PO4 nebo organické kyseliny napr. kyselina mravencí, kyselina octová. Jiné organické kyseliny, napr. H2CO3, která vzniká rozpouštením atmosférického CO2 ve vode. Odnímání biomasy
Zdroje zakyselování lesních pud
Interní zdroje
Externí zdroje
Interní (prirozené) zdroje
Externí (antropogenní)zdroje
•
•
•
•••••
••
•
•
•
27.9.2012
10
Protonová bilance umožnuje na základe premenyiontu v ekosystému rozeznat procesy produkujícíkyselinotvorné látky a zakyselovací zátežkvantifikovat (kmol/ha/rok). Ukázalo se, že v silnejizatížených lesích tvorí kyselinotvorný vnos 70 %kyselé záteže pudy. Tím je dokázáno, že
Bilance protonu tvorípodklad pro výpocet kritické záteže kyselinotvornýmiznecišteninami vzduchu (critical loads).
Príklad
Vstup H kyselou depozicí 1,0-7,0 kmol/ha/rok
Výstup biomasou (lesní težba) 0,2-0,8 kmol/ha/rok
Kritická dávka kysele depozice (viz mapy kritických záteží)
Kyselý vstup do 80.let 60 – 340 kmol/ha
Zásoby bázických kationtu v minerální pude v roce 1954 117 kmol/ha, v 80.letech 22 kmol/ha
Bilance protonu
kyseládepozice je hlavním puvodcem ochuzení azakyselení lesních pud.
•
•
•
•
•
27.9.2012
11
zvýšení kyselosti nadložního humusu i povrchových vrstev minerální pudy
ochuzení o biogenní prvky, zejména o vápník, horcík a draslíkzvýšení obsahu rizikových prvku Cd, Pb, Zn
zvýšení kyselosti nadložního humusu i povrchových vrstev minerální pudy
ochuzení o biogenní prvky, zejména o vápník, horcík a draslíkzvýšení obsahu volného hliníku
zvýšení obsahu rizikových prvku Cd, Pb, Zn
Dusledky acidifikace
Dusledky acidifikace
•
•
•
§
§
§§
ØØpH pH vsvs pr ístupnost ži vi npr ístupnost ži vi n
pudní reak ce,- extrémne kyselá a alkalická reakce príjem živin drevinami snižuje,- specificky pusobí pudní reakce na príjem
stopových prvku,- alkalizace má príznivý vliv na príjem Mo- pri mírním okyselování pudy stoupá príjem
Zn, B, Mn, Cu- hlavní jehlicnaté dreviny prijímají živiny i
ze silne kyselých pud, - na kyselých pudách mají naopak listnaté
dreviny zbrzden príjem živin,- pri neutrální nebo slabe kyselé reakci není
príjem živin narušován,
27.9.2012
12
Nasycenost bázemi
(BOHÁCOVÁ et al. 2007)
(%)
Horizont Že liv kaLu is ino
údo líLazy Brezka Vše tec Lásenice
FH - - - - - -
0-10 9.0 5.1 5.1 11.1
10-20 6.1 11.9 11.9 11.8 9.3 6.1
20-40 6.7 2.6 2.6 12.2 12.2 9.7
40-80 3.6 3.6
Pudn íaci di fi kace
Nadbytek du síku
38.0 36.1
13.6 34.2 84.2 24.2
S nížený o br at b io ma sy
Reduk ce príjm u živ in
Defic it M g ++
v jeh l icí
Inh ib ic e trans por tu uh lohy drátu vjeh lic í
R edukc e f o tosy nté zy
Na ruš ení
b i lanc e uhl ík u
Z m eny pom er u
dus íku a fenolu
Na ruš ení jem -
ný c h k ore nu a my k or rh izy
Niž š í m ra zo-
v á odolnos t S níž ená odo lnos t v uc i x ylo fá gu m
Z v ýš ená
ak tivi ta pr o lis to žrav ý hm y z
M raz ov á
em bó l ie
S tr es s uc hem
Prumerné obsahy N, P, K , Ca vPrumerné obsahy N, P, K , Ca v jehlicí jehlicí -- 19941994--20052005
R2 = 0,4776
R2 = 0,4908
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
1994 1 995 1996 1997 1998 1999 200 0 2001 2002 2003 2004 2005
rok/y ear
mg.
kg-1
K ru šn é h. J izerské h.
NN
PP
KKCaCa
D usledk y acidi f ikace pr o lesní ekosystém
R2
= 0 , 1 6 6 1
R2
= 0 , 0 4 8 7
1 , 0 0
1 , 1 0
1 , 2 0
1 , 3 0
1 , 4 0
1 , 5 0
1 , 6 0
1 , 7 0
1 , 8 0
1 , 9 0
1 9 9 4 1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5
r o k / y e a r
%
K r u š n é h . J i z e r s k é h .
R2
= 0 ,2 1 8 4
R2
= 0 ,5 9 0 5
0
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
2 5 0 0
1 9 9 4 1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5
r o k / y e a r
mg.
kg-1
K r u š n é h . J i z e r sk é h .
R2 = 0 , 5 8 8 9
R2
= 0 , 1 8 7
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
2 5 0 0
3 0 0 0
3 5 0 0
4 0 0 0
4 5 0 0
5 0 0 0
1 9 9 4 1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5
r o k / y e a r
mg.
kg-1
K r u š n é h . J i z e r s k é h .
E . F üh re r , F . A nd e rss on ,
E .P . F a rre l l, 2 00 0
27.9.2012
13
Vápnení v letech 1978 Vápnení v letech 1978 -- 19911991
RozsahRozsah vápnenívápnení aa hnojeníhnojení vv letechletech 20002000--20052005
1 Krušné hory - 62.000 ha
21 Jizerské hory - 8.000 ha
22 Krkonoše - 7.409 ha
25 Orlické hory - 2.800 ha
Rok 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Vápnení 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
27.9.2012
14
27.9.2012
15
27.9.2012
16
27.9.2012
17
27.9.2012
18
Definice a príciny acidifikacePrirozené a antropogenní zdroje zakyselováníPrincipy a mechanismy zakyselování pudyDusledky acidifikace pro lesní ekosystémyRozsah acidifikace pud v CRKompenzacní opatrení
Míchal – Ekologická stabilitaHruška, Cienciala - Dlouhodobá acidifikace a nutricnídegradace lesních pud – limitující faktor soucasného lesnictví(viz Dokumenový server)Slodicák a kol. – Lesnické hospodarenív Jizerských horáchKolektiv –Monitoring stavu lesu v CRCerný a kol. - Rajonizace lesních pud CR v závislosti na jejichacidifikaci a nutricní degradaci
Kontrolní otázky
Studijní literatura
••••••
••
•••