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? Jak volit optimální způsob obnovy? Struktura Funkce Produkce Procesy
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 porostů (vysoký podíl stejnověkých porostů) 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 5,5
Vrstva: L (opad) F (drť, fermentační) H (měl, humifikační) Horizont: Ah - organo-minerální Bv - kambický (hnědý)
5,0
pH (KCl)
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5 L
Rájec-Němčice, Drahanská vrchovina
F SM
H BK
Ah BK,SM,JD
ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Bv
Zásoba nadložního humusu 80000
72 t.ha-1 70000 60000
kg.ha -1
50000
Zásoba C: nadložní humus: 15-29 t.ha-1 půda: 150-180 t.ha-1
40000
50 t.ha-1
30000 20000 10000 0
Obsah C %: Nadložní humus: 49-20 Půda: 8-3
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
%
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
EUTROFIZACE 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
CLE - podle legislativy v roce 2010 a 2020 MTFR - maximální technické (nápravná) opatření do roku 2020
Průměrná podkorunová depozice síry (SO4-S), 2003-2005, 249 ploch (ICP Forest 2008)
Průměrné podkorunové depozice nitrátů (NO3-N – vlevo) a amoniaku (NH4-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) Buttersteig - 2 5,0
Vrstva: H (měl, humifikační) Horizont: Ah - organo-minerální
4,5
pH (KCl)
4,0
3,5
3,0
2,5 03
07-10 04-06
Kontrola
03
07-10
03
07-10
03
07-10
04-06
04-06
04-06
1,5 t.ha-1
3,0 t.ha-1
6,0 t.ha-1
vrstva H
horizont Ah
Projekt NAZV QH82113
Vliv vápnění na půdní a epigeickou faunu ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Nasycenost sorpčního komplexu (V) Buttersteig - 2 60
50
V (%)
40
30
20
10
0 03
07-10 04-06
Kontrola
03
07-10
03
07-10
03
07-10
04-06
04-06
04-06
1,5 t.ha-1
3,0 t.ha-1
6,0 t.ha-1
vrstva H
horizont Ah
ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Obsah dusíku (N %) Buttersteig - 2 2,0
N (%)
1,5
1,0
0,5
0,0 03
07-10 04-06
Kontrola
03
07-10
03
07-10
03
07-10
04-06
04-06
04-06
1,5 t.ha-1
3,0 t.ha-1
6,0 t.ha-1
vrstva H
horizont Ah
ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
strana 35
Obsah přístupného hořčíku (Mg) Buttersteig - 2 2000 1800 1600
1200
-1
Mg (mg.kg )
1400
1000 800 600 400 200 0 03
07-10 04-06
Kontrola
03
07-10
03
07-10
03
07-10
04-06
04-06
04-06
1,5 t.ha-1
3,0 t.ha-1
6,0 t.ha-1
vrstva H
horizont Ah
ANOVA s opakovaným měřením (SHD test, LSD test)
Obsah přístupného vápníku (Ca) Buttersteig - 2 2500
1500
-1
Ca (mg.kg )
2000
1000
500
0 03
07-10 04-06
Kontrola
03
07-10
03
07-10
03
07-10
04-06
04-06
04-06
1,5 t.ha-1
3,0 t.ha-1
6,0 t.ha-1
vrstva H
horizont Ah
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
15 000 (7 500) ha
600 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
úprava řeky
Po regulaci: Moravy (1973) - velké snížení rozkolísavosti HPV - malé rozdíly mezi maximy a minimy HPV - pokles hladiny HPV - eliminace pravidelných záplav - od roku 1986 vodovod Podluží 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
