Praha, Průhonice, 23. října 2014
Zdravotní stav lesů a vývoj lesních půd 25 let po vyvrcholení imisní zátěže – regenerace a rizika pro budoucnost Seminář je organizovaný u příležitosti 90. narozenin Ing. Jana Materny, CSc.
Zdravotní stav lesů a vývoj lesních půd 25 let po vyvrcholení imisní zátěže – regenerace a rizika pro budoucnost
Sborník abstraktů Praha, Průhonice 23. října 2014
Forest health and development of forest soils 25 years after air pollution culmination – restoration and future risks
Conference abstracts Prague, Průhonice 23 October 2014
Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v. v. i. Strnady 136, 252 02 Jíloviště tel. +420 257 892 222; fax. +420 257 921 444; e-mail:
[email protected] www.vulhm.cz doručovací pošta (delivery post): Strnady 136, 156 00 Praha 5-Zbraslav
Obsah Vápník v lesních ekosystémech – problém ? Jan Materna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Stav lesních půd dvacet let po imisní kalamitě a trvalá udržitelnost lesního hospodářství Vít Šrámek, Radek Novotný, Věra Fadrhonsová, Bohumír Lomský. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 The leaf is not the only target for gaseous air pollutants Hardy Pfanz.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Depozice dusíku, dlouhodobé trendy a vliv na lesní ekosystémy
Radek Novotný, Václav Buriánek, Zora Lachmanová, Iva Hůnová, Irena Skořepová, Miloš Zapletal, Bohumír Lomský. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Stav a vývoj lesných pôd na Slovensku a skúsenosti s úpravou narušenej výživy Pavel Pavlenda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 20 years of forest monitoring in Saxony - history, results and future Henning Andreae. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Atmosférická depozice na Drahanské vrchovině v období 1976–2013 Jiří Kulhavý, Ladislav Menšík, Emil Klimo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Riziká zhoršovania zdravotného stavu lesov a pôdnych vlastností Eduard Bublinec. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Effect of differentiated liming in mountain conditions Vilém Podrázský. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Vývoj povrchového humusu v porostech s různým zastoupením smrku a v průběhu transformace smrkových monokultur na les smíšený Emil Klimo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Škodlivé organismy lesních porostů imisních poloh Krušných hor Miloš Knížek, Jan Liška, Vítězslava Pešková.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Problematika odumierania smrečín na severozápade Slovenska Jozef Vakula, Andrej Gubka, Juraj Galko, Andrej Kunca, Milan Zúbrik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Jakou volit strategii nakládání s lesem při tlaku nových ekologických problémů a stoupajících nároků společnosti? Vladimír Tesař.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Forestry concept for air polluted area of the Krušné hory Mts. (Ertzgebirge) Marian Slodičák, Jiří Novák et al.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Šlechtění lesních dřevin – výzkumná činnost v Krušných horách Josef Frýdl, Petr Novotný. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Vliv průmyslových exhalací na výběr dřevin pro rekultivační účely v podkrušnohorských pánvích (Mostecká, Sokolovská) Konstantin Dimitrovský, Miroslav Kunt.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Vápník v lesních ekosystémech – problém ? Jan Materna Je řada poznatků z různých regionů, které ukazují na nepříznivý vývoj v bilanci vápníku v lesních ekosystémech i na možný vliv nedostatku Ca na zdravotní stav porostů. Cílem práce je, s využitím podkladů z průzkumů, monitoringu a dalších, posoudit míru rizik, spojených s vývojem koncentrací vápníku v půdě v našich podmínkách. Výsledky: 1. Zásoby výměnného vápníku v minerální půdě do 30 cm jsou tak nízké, že nestačí pokrýt spotřebu nenáročných porostů během celé obmýtní doby na polovině ploch. 2. Koncentrace Ca v půdních vzorcích ve výluhu lučavkou královskou (pseudototal), se jen velmi málo liší od koncentrací výměnného vápníku v půdě. Proto se jejich schopnost pokrýt spotřebu porostů touto živinou významně od předchozího neliší. 3. Opakované průzkumy v přírodních lesních oblastech : Orlické hory, Českomoravská vrchovina, Český les, opakované za stejných podmínek, prokázaly zřetelný úbytek vápníku z půdních profilů během krátkého období. 4. Opakované odběry půdních vzorků z půdních profilů na Krušných horách do hloubky 80 cm prokázaly velmi značný pokles koncentrací Ca až do této hloubky. 5. Naproti tomu výsledky listové analýzy smrku, podle současného doporučeného postupu, odpovídající nedostatek vápníku ve výživě porostů nesignalizují. Přes tento určitý rozpor je nutno považovat rizika dalšího vývoje za dostatečně vážná, aby bylo při nejmenším posíleno průběžné sledování pohybu vápníku v celém prostoru lesních ekosystémů. Je také nutno pokračovat v melioračních zásazích tam, kde vstup protonů do lesních ekosystémů, překračoval podstatně schopnost půd vyrovnávat nepříznivý vliv.
....................................................................................................................
Calcium in forest ecosystems – is this a problem? There are many findings coming from different regions that show an unfavourable development in calcium balance in forest ecosystems, and the potential impact of the lack of Ca on the health status of stands. The aim of the work is, using evidence from surveys, monitoring and further, to assess the level of risk associated with the development of the concentration of calcium in the soil under our conditions. Results: 1. Stocks of exchangeable calcium in mineral soil at 0–30 cm depth are so low that it is not enough to cover consumption of undemanding forests throughout the rotation period on the half of the area. 2. Ca concentration, in soil samples in aqua regia extract (pseudototal), is very little different from the concentrations of exchangeable calcium in the soil. Therefore, their ability to cover consumption of stands by this nutrient is not significantly different from the previous one. 3. Repeated surveys done in natural forest areas of the Eagle Mts. (Orlické hory Mts.), Bohemian-Moravian Highland (Českomoravská vrchovina), Bohemian Forest (Český les), repeated under the same conditions showed a distinct loss of calcium from the soil profiles within a short period. 4. Repeated soil sampling of soil profiles in the Ore Mts. (Krušné hory Mts.) at 0–80 cm depth showed a significant decrease of Ca concentrations up to this depth. 5. On the contrary, the results of spruce leaf analysis, according to the current recommended procedure, do not indicate the calcium deficiency in the nutrition of forest stands. Despite this contradiction, it is necessary to consider the risks of further development sufficiently serious that the monitoring of calcium cycling in the forest ecosystem could be at least reinforced. It is also necessary to continue with the ameliorative measures where the entry of protons into forest ecosystems significantly exceeded the ability of soils to compensate adverse effect.
5
Stav lesních půd dvacet let po imisní kalamitě a trvalá udržitelnost lesního hospodářství Vít Šrámek, Radek Novotný, Věra Fadrhonsová, Bohumír Lomský Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v. v. i. V uplynulých cca 50 letech byla velká pozornost věnována vlivu znečištění ovzduší na lesní půdy. Acidifikace půdního prostředí byla výrazná zejména v typických imisních oblastech, jako jsou Krušné hory, Jizerské hory a další hraniční pohoří. To, že problém narušení půdního prostředí setrvává i po výrazném poklesu oxidu siřičitého, se potvrdilo na přelomu tisíciletí, kdy došlo k výrazným projevům nedostatku bazických prvků v západním Krušnohoří, Orlických a Jizerských horách i dalších oblastech. Žloutnutí smrkových porostů spojené s deficitem přístupného hořčíku a vápníku v lesních půdách bylo v těchto regionech úspěšně řešeno vápněním lesních půd. Průzkum půdních vlastností na 146 plochách monitoringu ICP Forests v České republice, prováděný v rámci mezinárodního projektu BioSoil, však ukázal, že výrazné vyplavení bazických iontů z lesních půd se týká nejen imisních oblastí, ale prakticky celé ČR. Spad kyselých látek, které podléhají dálkovému transportu více než plynné znečištění, byl v minulosti v rámci našeho území poměrně rovnoměrný a tak je ovlivnění lesních půd celoplošné. Výrazně ochuzené tak mohou být půdní profily i na živných stanovištích. Deficit bazických prvků ve výživě mělce kořenícího smrku se projevuje také na územích, která nespadají do klasických imisních oblastí (LS Telč, LS Vyšší Brod, LS Jablunkov), a je i součástí komplexního problému chřadnutí smrku na severní Moravě a ve Slezsku. Tato situace může mít široký dopad na řadu lesnických postupů ovlivňujících dlouhodobou udržitelnost lesního hospodářství včetně změny druhového složení lesních porostů, nakládání s těžebními zbytky a plánování postupů biologické a chemické meliorace.
....................................................................................................................
Forest soils twenty years after air pollution disaster and sustainable forest management Over last fifty years, impact of air pollution on forest soils has received much attention. Soil acidification has been strong especially in localities typical of air pollution, such as the Ore Mts. (Krušné hory), Jizera Mts. (Jizerské hory), and the frontier mountain range. The fact that soil condition disturbance remains even after significant decrease of sulphur dioxide was confirmed at the turn of millennium. At that time, conspicuous symptoms of deficiency in basic elements was observed in the western part of the Ore Mts., Eagle Mts., Jizera Mts, and in another regions. Yellowing of spruce stands accompanied by deficiency in exchangeable magnesium and calcium in forest soils was successfully suppressed by liming. However, soil condition research done in 146 monitoring plots of ICP Forests in the Czech Republic within the international BioSoil project showed that basic ions are conspicuously washed out of the forest soils not only in air pollution areas, but throughout the country. The load of Acidic deposition depends on long-distance atmospheric transport more than gas pollution and was relatively uniform in the area of the Czech Republic as well as it influence on forest soils. Because of that, soil profiles on fertile sites can be also strongly acidified. Deficiency in basic elements in shallowly rooting spruce is apparent even in the places that do not belong to the typical areas of air pollution load, and at the same time it comes under the complex problem of spruce decline in northern Moravia and Silesia. This situation can have a wide impact on many forest practices influencing longterm sustainability of forest management, including changes of forest stand compositions, logging residues management, and biological and chemical amelioration planning.
6
The leaf is not the only target for gaseous air pollutants Hardy Pfanz Institute of Applied Botany and Volcano Biology, Universität Duisburg-Essen, Deutschland Not only leaves are green. Nearly all plant organs can contain chloroplasts when exposed to light. That means that green fruits like cucumber, bell pepper, apple and pear are performing photosynthesis at least for a certain period. The green parts of a flower can do the same. In longer living woody plants like trees and shrubs even their twigs and branches and sometimes even old stems (e.g. 150 years in Fagus sylvatica) perform photosynthesis. And roots are no exception. But, why and when is non-foliar photosynthesis important for plant survival? Non-foliar photosynthetic carbon reduction may compensate for carbohydrate production (pathogenic defoliation, insect pests), may be used in times of water shortage (deserts) or low temperatures (winter) or may just be used as an oxygen provider to avoid hypoxia (wood photosynthesis). But also in wound-healing processes corticular photosynthesis may play a decisive role. From the above it is clear that all these non-foliar tissues are affected when prone to the action of gaseous air pollutants. The gases diffuse through stomata or lenticels or even periderms and act on the cellular compartments. The possible damage by several pollutants will be described.
7
Depozice dusíku, dlouhodobé trendy a vliv na lesní ekosystémy Radek Novotný, Václav Buriánek, Zora Lachmanová, Iva Hůnová, Irena Skořepová, Miloš Zapletal, Bohumír Lomský Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v. v. i. Dusík patří k základním živinám rostlin i dřevin a lesní ekosystémy jsou adaptovány na jeho nízkou dostupnost. Intenzivní lidská činnost v průběhu 20. století (zejména energetika, doprava a zemědělství) však vedla k výraznému zvýšení emisí sloučenin dusíku, který následně ve formě imisí a depozic ovlivňuje ekosystémy. Hodnotíme-li dlouhodobý časový trend, je zřejmé, že ačkoliv došlo za celou dobu, kdy se atmosférická depozice u nás sleduje, k určitému zlepšení situace, je snížení depozice dusíku v porovnání se snížením depozice síry v období od konce 90. let 20. století mnohem méně výrazné. Na velké části území pozorujeme stagnaci depozice dusíku a v oblasti severně od Jizerských hor, poblíž hranice s Polskem a Německem, dokonce její mírný nárůst. Doložit změny vyvolané zvýšeným vstupem dusíku do lesních ekosystémů je možné již dnes – u mladých smrkových porostů v oblasti Lužických a Jizerských hor je potvrzena nerovnováha výživy mezi dusíkem a dalšími důležitými živinami, v lesích na celém území ČR dochází k nárůstu výskytu nitrofilních druhů bylin, v půdách se mění poměr C/N a pozorovány jsou i další změny související s vlivem sloučenin dusíku. Z tohoto pohledu lze tvrdit, že depozice dusíku představuje zásadní ohrožení lesních ekosystémů v Evropě a z tohoto důvodu je této problematice také věnována odpovídající pozornost.
.....................................................................................................................
Nitrogen deposition: long-term trends and impact on forest ecosystems Nitrogen is one of the essential nutrients of plants and trees, and forest ecosystems are adapted to its low availability. Intensive human activity during the 20th century (especially power industry, transport, and agriculture), however, led to a significant increase of emissions of nitrogen oxides that subsequently affects ecosystems in the form of air pollution and deposition. If we evaluate the long-term time trend, it is evident that there has been a certain improvement of the situation, nevertheless a reduction in nitrogen deposition, compared with a decrease in sulphur deposition since the late 1990s has been much less noticeable. On the large part of the country we observe stagnation of nitrogen deposition, and in the area north of the Jizera Mts. (Jizerské hory), near the border with Poland and Germany, even a slight increase. The changes caused by increased input of nitrogen to forest ecosystems we can document already now: in young spruce stands in the Jizera Mts. and Lusatian Mts. (Lužické hory) there is confirmed nutritional imbalance between nitrogen and other important nutrients, and in forests throughout the Czech Republic there is an increase in the incidence of nitrophilous herbs, C/N ratio is changing in soils, and other changes related to the influence of nitrogen compounds are observed. From this perspective it can be argued that nitrogen deposition represents a major threat to forest ecosystems in Europe and for this reason, this issue has received adequate attention lately.
8
Stav a vývoj lesných pôd na Slovensku a skúsenosti s úpravou narušenej výživy Pavel Pavlenda Národné lesnícke centrum, T.G. Masaryka 22, Zvolen,
[email protected] Informácie o stave lesných pôd na Slovensku pochádzajú z rôznych údajov. Súčasťou dlhodobého monitoringu lesov v rámci medzinárodného programu ICP Forests a Čiastkového monitorovacieho systému Lesy je aj hodnotenie rozsiahleho súboru vlastností pôd. Tieto údaje však slúžia pre hodnotenie vývoja až od roku 1993, keď imisie hlavných zakysľujúcich zložiek už začali klesať. Výsledky indikujú zastavenie acidifikácie a relatívne stabilný stav, prípadne zlepšenie (regeneráciu) vlastností súvisiacich s vplyvom znečisteného ovzdušia. Miera prekračovania kritických záťaží (KZ) sa tiež znižovala a v súčasnosti dochádza k prekračovaniu KZ pre acidifikáciu iba na jednej ploche z 8 monitorovacích plôch II. úrovne. Viaceré zdroje a výsledky hodnotení však potvrdzujú značné zakyslenie pôd v 90-tych rokoch oproti stavu v 60-tych rokoch minulého storočia. Výraznejšie poruchy vo výžive sú pomerne zriedkavé, ale na územiach so silnejším imisným zakyslením pôd sa realizovalo vápnenie, a to zamerané skôr na kompenzáciu zakyslenia než na priame zlepšenie výživy. Skúsenosti s realizáciou vápnenia a prípadného prihnojovania sú však nejednoznačné. Kľúčové slová: lesná pôda, monitoring lesov, výživa drevín, pôdna reakcia Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV-0608-10
.....................................................................................................................
Development of forest soils in Slovakia and experience with modifications of disturbed nutrition There are many sources of information about forest soils in Slovakia. Within a long-term monitoring done under international program ICP Forests is also an assessment of complex data set related to forest soil characteristics. These data, however, are not used for assessment before 1993, when pollution of main acid substances began to decrease. Results indicate that acidification ceased, and a relatively stable conditions were reached, or improvement of characteristics related to influence of air pollution was observed. Exceeding of critical load rate also increased and now, critical load of acidification is exceeded only in one of 8 plots of the monitoring level II. More sources and results, however, confirm high level of soil acidity in 1990s compared to 1960s. More significant disturbances in soil nutrition are rather sporadic. Nevertheless, liming was carried out on the localities with higher soil pollution acidity, focused more on acidity compensation than direct improvement of nutrition. Experience with liming or fertilization are ambiguous though. Key words: forest soil, forest monitoring, nutrition of forest tree species, soil reaction
9
20 years of forest monitoring in Saxony history, results and future Henning Andreae In 1991 the Saxon forest administration decided to build up forest monitoring networks according to UN/ECE standards. The crown and soil condition surveys use 283 plots on the 4 x 4 kilometer grid. In the first federal soil condition survey in 1992 at 68 plots soil and leaf samples were taken; in 1997 another 215 soil plots were analysed. In 1993 the federal initiative on intensive monitoring of forests has been launched, resulting in eight Saxon Level II – plots of which six deliver data to ICP Forests. The results are used for multiple purposes from environmental control to forest management. Thus, forest environmental monitoring is an integral part of the Saxon “Forest Strategy 2050” and since 2013 included in German Federal Forest Law. Saxony, forest monitoring, soil condition, intensive monitoring, UN/ECE, forest policy
10
Atmosférická depozice na Drahanské vrchovině v období 1976–2013 Jiří Kulhavý, Ladislav Menšík, Emil Klimo Mendelova univerzita v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta, Ústav inženýrských staveb, tvorby a ochrany krajiny, Zemědělská 3, Brno 613 00 Brno, e-mail:
[email protected], tel.: +420 545 134 091 Dlouhodobé okyselování půd a vod v Evropě je stále považováno za jeden z nejzávažnějších globálních problémů životního prostředí. Okyselování je způsobováno spadem SO2, H2SO4, NO2, NO a HNO3 a kyselým deštěm obsahujícím vyšší koncentraci H3O+ (H+). Studie je zaměřena na hodnocení atmosférické depozice v oblasti Drahanské vrchoviny v období let 1976–2013 a její vliv na acidifikaci půdy ve smrkové monokultuře na stanovišti 4. vegetačního stupně. Původní lesní porosty, převážně bukové a jedlové, byly na přelomu století postupně nahrazeny smrkem (Picea abies (L.), Karst.). Současné stáří porostů je 110 let. Oblast je charakterizována jako mírně vlhká a mírně teplá s průměrnými teplotami vzduchu 6,6 oC a průměrnými srážkami 683 mm. Matečnou horninou je kyselý granodiorit, který spolu s příměsí eolického materiálu tvoří hlavní půdotvorný substrát. Půdy mají malou fyziologickou hloubku a poměrně vysoký obsah štěrku, jsou chudé na živiny, mají kyselou až velmi kyselou půdní reakci a nenasycený sorpční komplex. Humusovou formou je typický moder s mocností do 6 cm. Depozice síry ve srážkách v období 1976–1985 dosahovala na volné ploše průměrně 19 kg.ha-1.rok-1, pod porostem až 60 kg.ha-1.rok-1, dusíku 10 resp. 15 kg.ha-1.rok-1. Současné depozice síry (dusíku) za období 2006–2011 byla stanovena na volné ploše ve výši 3,5 (10,1) kg.ha-1.rok-1; pod porostem 9,4 (20,82) kg.ha-1.rok-1. Výsledky jsou zaměřeny na vývoj půdního chemismu a schopnost lesní půdy vyrovnávat se s acidifikací v dlouhodobém časovém horizontu. Klíčová slova: Atmosférická depozice, smrkové monokultury, vliv na půdu, Drahanská vrchovina, ČR
.....................................................................................................................
Atmospheric deposition of the Drahanská vrchovina Highland in 1976–2013 Long-term soil acidification in Europe remains one of the most serious global problems. Acidification is caused by pollutants such as SO2, H2SO4, NO2, NO, HNO3, and by acid rain with higher concentration of H3O+ (H+). The study focuses on assessment of atmospheric deposition in the Drahanská vrchovina Highland in the period of 1976–2013 and its influence on soil acidification of spruce monoculture (the 4th (beech) altitudinal zone). On the turn of the century, autochthonous forest stands (predominantly beech and fir) were continuously converted into spruce stands (Picea abies (L.) Karst). Now, they are 110-year-old. The climate of the area is slightly humid and warm, with average air temperature 6.6 °C and average precipitation 683 mm. Parent soil-forming substrate is granodiorite with an admixture of loess. Physiologically important soil layers are not very deep and the soils are high in gravel, nutrient-poor, acid – very acid with unsaturated sorption complex. In 1976–1985 sulphur deposition averaged 19 kg.ha-1.year-1 in open space precipitation and 60 kg.ha-1.year-1 in throughfall. Nitrogen averaged 10 kg.ha-1.year-1 and 15 kg.ha-1.year-1, respectively. Later, sulphur (nitrogen) deposition was 3.5 (10.1) kg.ha-1.year-1 in open space, and 9.4 (20.82) kg.ha-1.year-1 under a forest stand in 2006–2011. Results focus on soil chemistry development and forest soils´ ability to buffer long-term acidification. Key words: atmospheric deposition, spruce monocultures, soil response, Drahanská vrchovina Highland, Czech Republic
11
Riziká zhoršovania zdravotného stavu lesov a pôdnych vlastností Eduard Bublinec Katedra biológie a ekológie, Katolícka univerzita Ružomberok Možno konštatovať, že zdravotný stav lesov je ohrozovaný permanentne. Príčin je niekoľko: a) Napriek úsiliu znižovať emisie škodlivín vstupy iónov do lesných ekosystémov stále pokračujú. Na Slovensku dosahujú najvyššie hodnoty v nadmorskej výške 700–1 200 m. V tomto výškovom stupni input dusičnanového dusíka sa pohybuje okolo 13 kg/ha, input síranovej síry je 59 kg/ha a fluóru okolo 2 kg/ha za rok. V uvedenej zóne sú na Slovensku aj najkyslejšie zrážky s pH okolo 4,0. b) Odber živín ťažbou dendromasy trvá už niekoľko storočí. Ohrozené sú najmä zásoby dusíka, ktorý sa nedopĺňa zvetrávaním hornín ako minerálne živiny. c) Globálne klimatické zmeny vyvolávajú instabilitu listnatých aj ihličnatých porastov. d) Pestovanie ihličnatých monokultúr okrem acidifikácie pôdy vyvoláva výrazné ochudobňovanie lesných pôd o humus a dusík s následnou potenciálnou podzolizáciou pôd už v priebehu tretej generácie ihličnáčov. Kľúčové slová: kyslé zrážky, ťažba biomasy, klimatické zmeny, podzolizácia
......................................................................................................................
Risks of decreased vitality of forests and soil properties It is reasonable to say that forest health are under permanent threat, especially for the following reasons: a) Ion inputs to the forest ecosystems are permanent, in spite of the effort to reduce emissions. In Slovakia, they reach the highest values at the altitude of 700–1200 m. In this altitude, nitrate nitrogen input is about 13 kg.ha-1.year-1, sulphate sulphur input is 59 kg.ha-1.year-1, and fluorine input is about 2 kg.ha-1.year-1. In this zone, the most acidic precipitations have pH value of about 4.0. b) Nutrient outflow as a consequence of dendromass extraction has been persistent already for some centuries. Nutrient supplies that are not restored by weathering as mineral nutrients, are primarily threatened. c) Global climatic changes cause instability of deciduous and coniferous forests. d) Soil acidification apart, planting of coniferous monocultures support significant humus and nitrogen deprivation in forest soils as well. As a consequence we have to face potential podzolization of soils observed in the third coniferous generation. Key words: acidic precipitations, dendromass extraction, climatic changes, podzolization
12
Effect of differentiated liming in mountain conditions Vilém Podrázský Department of Silviculture, Faculty of Forestry and Wood Sciences, Czech University of Life Sciences Prague, Kamýcká 1176, 165 21 Praha 6 – Suchdol, Czech Republic
[email protected] Results obtained during 16 years of the experiment are presented. Extreme site conditions are determined by: 8th vegetation altitudinal zone, podzolic soil and harsh climate – average annual temperature 4 oC, average annual precipitation around 1200 mm. Effects of surface experimental liming were studied on immission clear-cuts in long time period, study area is located on the Velká Deštná locality on the main Orlické hory Mts. range. Research plots were established in spring of 1988, studies of liming effects were performed in the period 1987–2004. On particular plots, 0, 1308, 2826, 3924 and 8478 kg/ha of fine limestone (grain size under 1 mm) was distributed by hands on the soil surface. Results are available for the forestry practice, research has to continue in the future - potential of negative liming impacts is topical here, consisting in humus mineralization and nutrients losses. Maximum effects on the soil reaction were observed in 8 - 10 years after limestone application at the soil surface (F – horizon) and in the period 10–15 years lower (H, A – horizons). Base saturation dynamics shows the time delay 2–4 years following pH values. For the site protection, efficient forest stands are vitally important of pioneer as well as climax species. Key words: Immission areas, liming, soil chemistry, soil reaction, sorption complex
13
Vývoj povrchového humusu v porostech s různým zastoupením smrku a v průběhu transformace smrkových monokultur na les smíšený Emil Klimo emeritní profesor Mendelovy univerzity v Brně Vedle studií o účincích kyselých imisí na lesní půdy se dlouhodobě vede diskuse o ekologických dopadech smrkových monokultur. Naše práce se zaměřila na problematiku vývoje povrchového humusu v různých stanovištních podmínkách: 1) akumulace povrchového humusu po změně druhové skladby porostu v období 90 let (projekt Rájec) 2) akumulace povrchového humusu a jeho vlastnosti pod porosty s různým zastoupením smrku (školní lesní podnik Pokojná hora) 3) akumulace povrchového humusu ve smrkových monokulturách městských lesů Kutné Hory se zvláštním zřetelem na problematiku vztahu množství akumulovaného dusíku, stavu výživy porostu a změn povrchového humusu v průběhu přestavby pomocí základní porostní funkce
.....................................................................................................................
Development of surface humus in stands with different share of spruce and during the conversion of spruce monocultures into mixed forest Apart from studies focused on impacts of acid rain on forest soils, ecological effects of spruce monocultures have been discussed over a long period. Our work deals with development of surface humus in different site conditions: 1) accumulation of surface humus after conversion of species composition during 90 years (project “Rájec”) 2) accumulation of surface humus and its characteristics under stands with different share of spruce (training forest enterprise “Pokojná hora”) 3) accumulation of surface humus in spruce monocultures of Municipality Forests Kutná Hora with particular regard to relations between amount of accumulated nitrogen, stand nutrition and changes of surface humus during conversion by basic forest function.
14
Škodlivé organismy lesních porostů imisních poloh Krušných hor Miloš Knížek, Jan Liška, Vítězslava Pešková Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v. v. i. Krušné hory jsou ve střední Evropě obecně považovány za jedno z modelových území z hlediska poškození jejich bioty (zejména dřevinné složky) tzv. imisním impaktem. Zdejší oslabené smrkové lesní porosty byly zejména ve druhé polovině 20. století silně a opakovaně napadeny celou řadou biotických škodlivých činitelů, a to v míře nesrovnatelně vyšší v porovnání s jinými horskými oblastmi Česka (nebo se dokonce příslušné symptomy poškození vyskytly pouze zde). Jejich negativní působení ve výsledku významným způsobem přispělo k odlesnění hřebenových partií pohoří, za všechny případy je možno jmenovat kalamitní napadení lýkožrouty na smrku (Ips typographus, Pityogenes chalcographus), opakovanou gradaci smrkové formy obaleče modřínového (Zeiraphera griseana). Po imisní kalamitě byly k zalesnění holin použity nejrůznější dřeviny – na tisících ha dominantně smrk pichlavý. Ten se stal hostitelskou dřevinou nejrůznějších houbových patogenů. Počátkem nového tisíciletí se začala stávat limitujícím faktorem jeho přežití houba Gemmamyces piceae. Závěrem lze uvést, že geneze výskytu imisního poškození spolu s abiotickými a biotickými faktory potvrdila v podmínkách Krušných hor platnost hypotézy o integrovaném působení těchto nepříznivých vlivů na lesní porosty, jež může vést až k totálnímu rozpadu lesa (resp. jeho horního stromového patra). Klíčová slova: Krušné hory, imisní impakt, gradace, Ips typographus, Zeiraphera griseana, Gemmamyces piceae
.....................................................................................................................
Harmful organisms of forest stands in pollution areas of the Ore Mts. (Czech Republic) The Ore Mts. (Krušné hory) are generally considered one of the model areas of middle Europe from the perspective of damage of its biota (woody component, especially) by so called pollution impact. Especially in the second half of the 20th century, local damaged spruce stands were heavily and repeatedly affected by many harmful biotic agents. It happened there to much higher extent than in another mountain regions of the Czech Republic (and some damage symptoms even occurred only there). Eventually, their negative influence significantly contributed to deforestation of mountain ridges. Here we can give two examples, namely a disastrous bark beetle invasion of spruce (Ips typographus, Pityogenes chalcographus), and a repeated outbreak of spruce form of larch bud moth (Zeiraphera griseana). After pollution disaster, various forest tree species were used for afforestation of clear-cut areas, predominantly blue spruce on thousands of ha. Blue spruce became host tree species of many fungal pathogens. At the beginning of the new millennium, fungus Gemmamyces piceae started to be a limiting factor of its survival. In conclusion we can say that genesis of pollution damage occurrence together with biotic and abiotic factors confirmed the hypothesis about integrated influence of these detrimental effects on forest stands that can even lead to the total decline of the forest (its tree layer, respectively) in the conditions of the Ore Mts. Key words: Ore Mts., pollution impact, outbreak, Ips typographus, Zeiraphera griseana, Gemmamyces piceae
15
Problematika odumierania smrečín na severozápade Slovenska Jozef Vakula, Andrej Gubka, Juraj Galko, Andrej Kunca, Milan Zúbrik Národné lesnícke centrum, T.G. Masaryka 22, Zvolen Lesy severozápadnej časti Slovenska sú tvorené prevažne smrečinami rastúcimi v 4. – bukovom a 5. – jedľovobukovom lesnom vegetačnom stupni. Táto oblasť sa rozprestiera vo flyšovom pásme regiónu Kysúc a posledné desaťročie patrí k oblastiam s najhorším zdravotným stavom, často označovaným ako novodobé odumieranie smrečín alebo žltnutie smrečín. Takmer všetky tieto lesy boli v minulosti významne ovplyvnené tzv. „smrekomániou“, zmenou prevažne jedľovo-bukových lesov na smrekové monokultúry. Smrečiny pestované mimo svojho optima sa stali veľmi labilné voči pôsobeniu škodlivých činiteľov. Do 90. rokov minulého storočia bola situácia relatívne dobrá, v ďalšom období sa zdravotný stav výrazne zhoršil. Tento stav je výsledkom viacerých faktorov, ktoré pôsobia na porasty komplexne. Medzi najvýznamnejšie faktory spôsobujúce oslabenie a hynutie smrečín sú považované pestovanie nepôvodného smreka, klimatická zmena a extrémy počasia, sucho, zhoršené vlastnosti pôdy, imisné zaťaženie, aktivizácia podpňovky a podkôrneho hmyzu. K urýchleniu odumierania smrečín významnou mierou prispela zhoršená kvalita hospodárenia. Kľúčové slová: odumieranie smrečín, sucho, podkôrny hmyz, podpňovka
.....................................................................................................................
Spruce decline in the north-western Slovakia Forests in the north-western parts of Slovakia are predominantly composed of spruce stands growing in the 4th (beech) and 5th (fir-beech) forest altitudinal zone. This area is located in flysch belt of Kysuca region and in last decade it has become one of the places with the heaviest spruce decline, often called as new spruce decline or yellowing. Almost all those forests were significantly influenced by so called “sprucemania”, i.e. by conversion of predominantly fir-beech forests into spruce monocultures. Spruce stands cultivated out of their optimum became very vulnerable to damage caused by harmful agents. Until 1990s the conditions were relatively favourable, but subsequently the vitality of forest stands significantly deteriorated. This situation can be seen as a result of complex interaction among more factors. The most significant factors that cause reduced resistance and decline of spruce stands are autochthonous spruce planting, climate change, weather extremes, droughts, worsened soil conditions, pollution load, Armillaria mellea, and phloeophagous insects. Worse management quality also substantially contributes to acceleration of decline of spruce stands. Key words: decline of spruce stands, drought, wood-boring insects, Armillaria mellea
16
Jakou volit strategii nakládání s lesem při tlaku nových ekologických problémů a stoupajících nároků společnosti? Vladimír Tesař Již v imisní éře se na hynutí lesů významně podílela systémová chyba monokulturního jehličnatého lesa věkových tříd – pasečného – a ukazuje se, že tomu tak bude v případě globální klimatické změny a každého jiného rušivého vlivu. Stabilitu lesa posiluje věková a prostorová diverzita. Riziko rozvratu lesa a možného nenaplnění požadovaných funkcí lesa se sníží takovým ekosystémovým managementem, který vedle ohledu k nárokům dřeviny a péče o půdu bude respektovat i přirozenou dynamiku lesa. K ní patří i fáze pionýrského lesa jako následek disturbancí. Jejich účelné zapojení do hospodářského systému přispěje k přebudování lesa k nepasečnému lesu, na každé ploše různověkému a smíšenému. Ten nejúčinněji a nejhospodárněji sníží všechna rizika. Je to též výzva k organizování ekosystémového výzkumu, jehož výsledky mohou nakládání s lesem dále zefektivnit. Klíčová slova: dynamika lesa; minimalizace rizika; ekosystémový management; změna hospodářského systému; les pasečný a nepasečný; potřeba ekosystémového výzkumu
.....................................................................................................................
Which forest strategy should be adopted with respect to new ecological problems and raising social demands? In the period of intensive pollution load, the unsuitable approach encouraging conifer monocultures and management of even-aged stands had a significant impact on forest decline. Now it is becoming apparent that the climate change and any other disturbance will also influence this inappropriate management. Stability of forest ecosystem is maintained by age and spatial diversity. Risk of disintegration of forest stands and forest functions can be reduced using a proper system management that apart from natural demands of tree species and forest soils will also respect a natural forest dynamics that cover phases of pioneer forest as a consequence of disturbances. Their effective involvement in management system will support forest conversion to close-to-nature forest management, uneven-aged and mixed stands on every plot. This type of forest will reduce all risks in the most effective and economic way. It is also a call for ecosystem research establishment whose results could support further effectiveness of forest management. Key words:
forest dynamics, risk minimization, ecosystem management, change of management system, close-to-nature forest management, even-aged forest, need of ecosystem research
17
Forestry concept for air polluted area of the Krušné hory Mts. (Ertzgebirge) Marian Slodičák, Jiří Novák et al. Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v. v. i. VS Opočno In order to convert substitute-tree-species stands in the Krušné hory Mountains, three variants of species composition were proposed: • Basic (target) species composition based on contemporary improved environmental conditions leading to target species revitalization and occurrence of natural regeneration. • Temporary bio-ameliorative species composition based on broadleaves which are able to improve their environment (especially soil); also throughfall acid deposition within broadleaves stands is lower compared to conifers. • Temporary preparatory species composition as an alternative to both above-mentioned compositions; contrary to the bio-ameliorative one, a lower initial density of planting stock and small-area-fenced spots of selected beech cuttings leads to formation of genetically high quality beech stands with expected earlier masting years occurrence (diversification of stand age structure). Differentiation of management measures is based on levels of imission load: • Acid deposition less than double of critical load, i.e. to ca 3.2 kmol H+ ha-1 year-1, • Acid deposition exceeding the double of critical load, i.e. over 3.2 kmol H+ ha-1 year-1. Investigated area represented 41,060 ha of forest stands, i.e. important part from total forest stand area (115 thousand ha) in the Natural Forest Area 1 – The Krušné hory Mts. The major part of the investigated stands (ca 30 thousand ha) lies in the area with acid deposition lower than the double of critical level. However, over 11 thousand ha of stands are affected by acid deposition higher than 3.2 kmol H+ ha-1 year-1, i.e. by more than the double of critical level. Three variants of silvicultural measures were recommended for the period of following 30 years: Variant 1. TSC – (Target species composition on majority of area), Variant 2. TBSC – (Temporary biomeliorative species composition on whole area), Variant 3. Minimal – (reforestation duty only – according to a forest law). The highest costs of conversion and following measures (especially thinning and soil condition treatments) were calculated for Variant 2 – TBSC (during the next 30 years 5 367 Mio CZK) Higher costs are caused especially by higher portion of soilimproving and stabilizing tree species (higher costs of protection despite game management optimization; higher costs of chemical amelioration which is necessary for some valuable broadleaves, etc.). More intensive thinning of young stands (2nd age degree) is essential as well. Costs of Variant 1 – TSC are about 19% lower in comparison (4 362 Mio CZK). Lower costs are caused by using of TSC, which is characterized by lower portion of soil-improving and stabilizing tree species in comparison with TBSC (lower costs of fencing and chemical amelioration and lower intensity of thinning). Realization of these both variants (BSC and TBSC) is strictly conditioned by optimization of game (especially red deer) management. The lowest costs (about 36% and 21% lower in comparison with variant 2 – TBSC and 1 – TSC respectively) were calculated for Variant 3 – Minimal, which is specified only by reforestation duty according to a forest law (during the next 30 years 3 430 Mio CZK). Lower costs are especially caused by lower intensity of management (conversion only 25% of substitute tree species stands per decade; using TSC for whole area and only one thinning per decade). This variant must be realized regardless optimization of game management
18
Šlechtění lesních dřevin – výzkumná činnost v Krušných horách Josef Frýdl, Petr Novotný Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v. v. i. V příspěvku je prezentován přehled vybraných výzkumných aktivit útvaru biologie a šlechtění lesních dřevin v Krušných horách. Spolu s tímto přehledem jsou v příspěvku uvedeny informace o některých významných výsledcích výzkumu v oborech šlechtění lesních dřevin a záchrany, zachování a reprodukce genetických zdrojů v dané oblasti. V Krušných horách byla věnována pozornost provenienčnímu výzkumu orientovanému na ověřování potomstev domácích druhů (např. borovice lesní, smrk ztepilý, modřín opadavý) a potomstev introdukovaných a exotických druhů rodů Pinus, Larix, Abies aj. V podmínkách Krušných hor byla testována i potomstva z hybridizačních projektů (např. mezidruhové hybridní kombinace rodů Larix a Populus). V období imisního zatížení v Krušných horách byla věnována pozornost opatřením zaměřeným na vyhledávání, registraci a další využívání jedinců smrku ztepilého, kteří se vyznačovali zvýšenou odolností vůči imisím. Tato opatření navazovala na předchozí vyhledávání a uznávání výběrových stromů původního krušnohorského ekotypu smrku ztepilého. Vybraní jedinci smrku byli vegetativně množeni roubováním a řízkováním a z takto namnožených variant byly v různých časových obdobích zakládány klonové archivy a matečnice v podmínkách in situ i ex situ. Tyto objekty byly, a jsou i v současné době, provozně i výzkumně využívány a představují cenný genetický zdroj původního krušnohorského smrku (rezistentních variant). Opatření na záchranu a zachování genetických zdrojů lesních dřevin v oblasti Krušných hor byla a nadále jsou zaměřena také na další, méně zastoupené či ohrožené dřeviny (např. jilmy, třešeň ptačí aj.). Metodicky jsou v těchto případech využívány ve stále rostoucí míře i moderní biotechnologické metody množení a konzervace. Klíčová slova: Krušné hory; imisní zatížení; šlechtění lesních dřevin; provenienční výzkum; hybridizační projekty; roubování; řízkování; rezistence; záchrana, zachování a reprodukce genetických zdrojů; vegetativní množení; biotechnologie
....................................................................................................................
Breeding of forest trees – research activity in the Ore Mts. (Krušné hory Mts.) This paper presents an overview of selected research activities of the Department of Biology and Forest Tree Breeding in the Ore Mountains. Together with this survey there are presented some considerable research results in the branch of forest tree breeding and preservation and reproduction of genetic resources in the area. In the Ore Mountains, the attention was paid to provenance research aimed both to progeny testing of domestic species (e.g. Scots pine, Norway spruce, European larch) and progeny testing of introduced exotic species genera Pinus, Larix, Abies and others. In the Ore Mountains site conditions also progenies of hybridization projects were tested (e.g. interspecific hybrid combinations of genera Larix, Populus). In the period of the imission load in the Ore Mountains the attention was also given to measures aimed at selection, registration, and other use of Norway spruce individuals, which were be characterized by their increased resistance to Imissions. These measures followed previous selection and certification of autochthonous Ore mountains ecotype of Norway spruce. Selected individuals of Norway spruce were vegetatively propagated by grafting and cutting, to be their multiplied vegetative variants used for establishment of in situ and ex situ clonal archives and mother plantings, during different time periods. These objects were, and they are currently used too, both for forestry practice and forest research and they also represent a valuable genetic resource of the autochthonous Ore Mountains ecotype of Norway spruce, and of its resistant variants, too. Measures for the conservation and preservation of forest tree species genetic resources in the Ore Mountains have been both in previous time and currently focused also on other rare or threatened (endangered) species, such as elms, wild cherry and others. Methodically, there used to be increasingly used modern biotechnological methods of propagation and preservation, in these cases. Keywords:
Ore Mountains; imission load; forest tree breeding and improvement; provenance research; hybridization projects; grafting; cutting; resistance; preservation and reproduction of genetic resources; vegetative propagation; biotechnology
19
Vliv průmyslových exhalací na výběr dřevin pro rekultivační účely v podkrušnohorských pánvích (Mostecká, Sokolovská) Konstantin Dimitrovský, Miroslav Kunt Katedra zahradní a krajinné architektury FAPP ZČU Podrobné studium genetických procesů antropogenních lesních substrátů na výsypkách v oblasti Sokolovské hnědouhelné pánve tvoří základní předpoklad pro určení typu rekultivace (zemědělské, lesnické, hydrické, ostatní) na antropogenních půdních substrátech. Genetické procesy antropogenních substrátů (profilů) jsou ovlivňovány geologicko-petrografickou skladbou, stupněm zvětrání a v neposlední řadě i volbou vegetace (lesní porosty, zemědělské kultury, ovocné sady). Velkou výhodou pro zobecnění procesu geneze antropogenních lesních půd se staly v oblasti Sokolovské pánve nejstarší lesnické výsadby v ČR (výsypka Vilém, Bohemia). Další podrobný výzkum genetických proměn antropogenních substrátů byl prováděn na celé řadě výsypek se zemědělskou a zejména lesnickou rekultivací (v oblasti Sokolovska výsypky Dukla, Gustav, Velká Loketská, Veliký Riesl a zejména výsypka Antonín, kde bylo vybudováno jedinečné lesnické rekultivační arboretum v ČR i ve světě a v oblasti Chomutovska – výsypky Prunéřov, Merkur, Březno). V předloženém elaborátu jsou originální výsledky geneze půdy počínaje protoprofily, mezoprofily a teloprofily. Zobecněné výsledky pedogenetických procesů na výsypkových stanovištích byly studovány jak po stránce geologické, pedologické, hydropedologické, vegetační včetně mikrobiologie. V rámci rekultivačních výzkumů byly vybudované dvě meteorologické stanice 1. stupně na výsypkách Velký Riesl a na výsypce Antonín – rekultivačním lesnickém arboretu. Na základě výsledků výše uvedených studí byla v roce 1999 zpracována a vydána v ÚZPI metodika pro zemědělské, lesnické, hydrické a tzv. ostatní rekultivace. Na základě těchto výzkumů byla zhotovena také klasifikace potenciální úrodnosti jednotlivých typů skrývaného nadloží nad uhelnou slojí a rud. Na základě sledovaných exhalací a ostatních meteorologických údajů byla provedena klasifikace odolnosti dřevin na tyto zhoršené mikroklimatické podmínky.
....................................................................................................................
Influence of industrial emissions on the choice of tree species used for reclamation in coal basins of the Krušné hory Mts. (North Bohemia) Thorough study of genetic process of anthropogenic forest substrates on mine disposal sites in the Sokolovo brown coal basin is the fundamental condition for determination of type of reclamation (agricultural, forestry, hydric, or another) on anthropogenic soil substrates. Genetic processes of anthropogenic substrates (profiles) are influenced by geologic-petrographic composition, weathering level, and last by not the least by the choice of vegetation (forest stands, agricultural crops, and orchards). The Sokolovo coal basin is the area of the oldest forest plantations in the Czech Republic, and this fact has become a great advantage when generalizing the genesis of anthropogenic forest soils there. Further thorough research of genetic changes of anthropogenic substrates was carried out on many mine disposal sites of agricultural and forest reclamation. In the presented paper, original results of soil genesis starting from protoprofiles, mesoprofiles, and teloprofiles. Generalized results of pedogenetic processes on mine disposal sites were studied from geologic, pedological, hydropedological, vegetation and also microbiological perspective. Within the reclamation research two meteorological stations of the 1st level. On the basis of above mentioned studies a methodology for agricultural, forest, hydric, and so called other reclamations was published in 1999. Classification of potential fertility of individual types of overlying bed above coal seam, and ore was also done on the basis of this research. On the basis of monitored emissions and other meteorological data, a classification of forest trees´ resistance to these worsened microclimatic conditions was carried out.
20
