Určení aktuálního stavu acidifikace lesních půd Jizerských hor

Klára Tesaříková

Bachelor's thesis

Determining the actual state of acidification of forest soils in Jizera Mountains

Abstract:

Acidifikace je přirozený proces degradace lesních půd, který nabývá na intenzitě vlivem lidské činnosti. Jedním z příkladů je nadměrné spalování fosilních paliv, jehož prostřednictvím docházelo v minulém století k produkci vysokého množství emisí NOx a SO2, zodpovědných za kyselé deště. Vedle těchto sloučenin byl významným zdrojem emisí také amoniak, pocházející ze zemědělské činnosti.Cílem praktické části této práce bylo určení aktuálního stavu acidifikace lesních půd v Jizerských horách, což je chráněná krajinná oblast v severní části České republiky. Území Jizerských hor bylo vzhledem k nadměrné produkci emisí síry a prachu součástí takzvaného Černého trojúhelníku, emisemi nejvíce postiženou část střední Evropy. Ačkoliv se zavedením zákona č. 309/1991 Sb. došlo k výraznému snížení emisí sloučenin dusíku a síry, problém acidifikace lesních půd stále přetrvává. V rámci výzkumného projektu Grantové služby Lesů České republiky (dále jen GS LČR), do kterého byl zapojen Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v. v. i. (dále jen VÚLHM), Česká zemědělská univerzita v Praze a Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský, byl sledován aktuální stav výživy a zátěže potenciálně rizikovými prvky u lesních porostů horských území lesních správ Jablonec nad Nisou a Frýdlant v Čechách.V květnu a červnu roku 2017 byly na deseti různých lokalitách odebírány půdní vzorky, a to z půdní sondy z celého profilu. Dále byly na třiceti odběrových místech podle platné metodiky pro výběr ploch pro chemickou melioraci odebrány směsné vzorky, a to vždy vytvořením směsi ze třech vzorků dané lokality pro každý horizont.U takto odebraných vzorků pak v laboratořích VÚLHM probíhalo stanovení pH. V laboratořích Katedry pedologie a ochrany půd České zemědělské univerzity v Praze (dále jen KPOP ČZU) probíhalo stanovení pseudototálního obsahu hlavních živin a prvků (Ca, K, Mg, Fe, S, Al) a potenciálně rizikových prvků (As, Cu, Mn, Pb, Zn) ve výluhu lučavkou královskou. Nejnižší průměrné hodnoty pH/H2O byly naměřeny ve svrchních horizontech, směrem do hloubky se pak zvyšují. V hloubkách 40-80 cm se průměrné hodnoty pH/H2O pohybují okolo 5. Průměrné hodnoty pH/KCl v FH horizontech jsou nižší než 3,5. Směrem do hloubky půdních profilů dochází k nárůstu hodnot.Nejvyšší koncentrace hlavních živin (Ca, Mg a K) byly naměřeny ve vzorcích z hloubek 40–80 cm. V povrchových FH horizontech byl zjištěn vysoký obsah P a S, ale nízká koncentrace Mg a K. Nejvíce Fe je dle výsledků měření obsaženo v B horizontech, nejvyšší obsah Al byl pak naměřen ve spodních částech horizontů. Vyšší koncentrace As, jakožto potenciálně rizikového prvku, byly shledány ve svrchních částech půdních profilů. Nejvyšší koncentrace Cu, Zn a Pb byly naměřeny v FH horizontech, oproti tomu obsah Mn je v FH horizontech nejnižší a směrem do hloubky půdních profilů se zvyšuje. Ve výluhu lučavkou královskou dochází k rozpuštění minerálních vazeb a stanovuje se tedy pouze potenciální obsah prvků v půdě. V diplomové práci bude na prvotní výzkum navázáno také sledováním speciace hliníku.

Abstract:

Acidification is the natural forest soil degradation process whose intensity increases due to human activity. One example is excessive burning of fossil fuels. In the last century, this burning was the cause of high NOx and SO2 emissions, that are behind the acid rain formation. Next to these compounds, ammonia was also important source of emissions. ammonia came from agricultural activity.The aim of the practical part was to determine the actual state of acidification of forest soils in Jizera Mountains which is protected landscape area in the northern part of the Czech Republic. Area of Jizera Mountains was a part of the so called Black Triangle, due to excessive production of sulfur emissions. Black Triangle is the most emission-affected area in Central Europe. Although with the introduction of Act No. 309/1991 Coll. there has been a significant reduction in emissions of nitrogen and sulfur compounds, the problem of acidification of forest soils persists. Within the framework of the research project of the Grant Service of Forests of the Czech Republic, to which the Forestry and Game Management Research Institute, Czech University of Life Sciences Prague and the Central Institute for Supervising and Testing in Agriculture were involved and the current state of nutrition and the load of potentially toxic elements were measured in the forest stands of the mountain areas of forest administrations Jablonec nad Nisou and Frýdlant v Čechách.In May and June 2017, by using a soil probe there were picked up soil samples at ten different locations. These were samples from the whole soil profile. Additionally, mixed samples were collected at thirty sampling sites according to a valid methodology for selecting areas for chemical melioration, always by creating a mixture of three samples of a given site for each horizon.pH determination of these samples was carried out at the laboratories of the Forestry and Game Management Research Institute. In the laboratories of the Department of Pedology and Soil Protection of the Czech University of Life Sciences Prague, the pseudototal content of the main nutrients and elements (Ca, K, Mg, Fe, S, Al) and potentially hazardous elements (As, Cu, Mn, Pb, Zn) have been determined in the aqua regia extract. The lowest average pH/H2O values were measured in the upper horizons, increasing in the direction of the depth. At depths of 40-80 cm, the average pH/H2O are about 5. The average pH/KCl in FH horizons are less than 3.5 and they are increasing in teh direction of the depth. The highest concentrations of major nutrients (Ca, Mg and K) were measured in depth samples from depth of 40-80 cm. In the surface FH horizons, a high content of P and S was found but a low concentration of Mg and K. Most Fe is measured in B horizons, the highest Al content was then measured in the lower parts of the horizons. Higher concentrations of As, as a potentially risk element, were found in the upper parts of soil profiles. The highest concentrations of Cu, Zn and Pb were measured in FH horizons, on the other hand, the Mn content is the lowest in the FH horizons and increases in the depth of the soil profiles.In the aqua regia extract the mineral bonds dissolve. Therefore, only the potential content of elements in the soil is determined. In the diploma thesis, the primary research will also be followed by the observation of aluminium speciation.

Keywords

rizikové prvky, lesní půdy, acidifikace, speciace Al

Keywords

forest soils, Al speciation, toxic elements, acidification

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Václav Tejnecký, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Sustainable Use of Natural Resources / Sustainable Use of Natural Resources