Vliv vápnění na půdní respiraci a vybrané biochemické vlastnosti povrchových horizontů ve smrkové monokultuře ekosystémové stanice Rájec-Němčice

Ing. Jana Rosíková

Doctoral thesis

Influence of liming on soil respiration and selected biochemical properties of spruce monoculture topsoil horizons in Rájec-Němčice Ecosystem Study Site

Abstract:

Disertační práce se zabývá vlivem vápnění na mikrobiální aktivitu organického (H) a organominerálního horizontu (Ah), podružně i na vybrané fyzikálně-chemické a chemické vlastnosti půdy. Experimentální plochy byly založeny v dospělé smrkové monokultuře na ekosystémové stanici Rájec-Němčice a byly ošetřeny vápnitým dolomitem v dávkách 0; 2; 3; 4; 6; 9 a 26 t ha-1. Respirace půdy byla měřena 1x měsíčně v průběhu sezóny 2016-2019 jako terénně stanovený tok CO2 z půdy, který byl normalizovaný na teplotu 10 °C (R10). Laboratorně měřená bazální respirace půdy byla stanovena v 1. a 2. roce po vápnění. Ostatní laboratorně zjišťované půdní vlastnosti byly měřeny 1x za sezónu 2016 až 2018 (aktivita vybraných půdních enzymů, obsah uhlíku mikrobiální biomasy – Cmic a pH navíc i v sezóně 2019). Po vápnění došlo ke stimulaci mikrobiální aktivity, což se projevilo nárůstem hodnot R10 (u varianty 26 t ha-1 v 1. sezóně až o 97 %) a bazální respirace. Největší efekt byl prokázán v první sezóně po melioraci. Vedle vápnění byla respirace půdy měřená in situ ovlivněna i environmentálními podmínkami, kdy hodnoty R10 pozitivně korelovaly s teplotou a vlhkostí půdy. Vápnění zvýšilo hodnoty Cmic a stimulovalo aktivitu některých půdních enzymů (proteáz, ureáz, fenoloxidáz), ale pouze v H horizontu. Po vápnění došlo ke zvýšení pH, bazické saturace, okamžitého obsahu bazických kationtů a obsahu vápníku a hořčíku, nicméně opět pouze v H horizontu, přičemž efekt vápnění se s časem zvyšoval. Změny v hodnotách zjišťovaných půdních vlastností nebyly úměrné jednotlivým dávkám meliorantu. V H ani v Ah horizontu nebyly po vápnění zjištěny změny poměru C/N a obsahu celkového uhlíku a dusíku. Byly naměřeny zvýšené koncentrace NO3- v Ah horizontu (na variantách 3; 9 a 26 t ha-1), což může naznačovat na zintenzivnění procesu nitrifikace. Výsledky všeobecně prokazují zvýšení mikrobiální aktivity půdy po vápnění, což může vést k zintenzivnění mineralizace půdní organické hmoty a jejím následným ztrátám z ekosystému.

Abstract:

The dissertation focuses on the influence of liming on the microbial activity of the organic (H) and organomineral horizon (Ah), as well as on selected physico-chemical and chemical properties of the soil. The experimental plots were established in an adult spruce monoculture at the Rájec-Němčice Ecosystem Study Site and they were treated with calcareous dolomite in doses of 0; 2; 3; 4; 6; 9 and 26 t ha-1. Soil respiration was measured in situ once a month during each growing season in 2016-2019 as soil CO2 efflux which was then normalized to a temperature of 10 °C (R10). Laboratory-measured basal soil respiration was determined in the first and second year after liming. Other laboratory-determined soil properties were measured once per growing season in 2016 to 2018 (enzymatic activity, Cmic and pH additionally in 2019). After liming, microbial activity was stimulated, which was reflected in an increase in R10 (in the first season by up to 97 % for the 26 t ha-1 variant) and basal respiration. The greatest effect of liming was observed in the first season after amelioration. Beside liming, soil respiration measured in situ was also affected by environmental conditions, when R10 were positively correlated with soil moisture and temperature. Liming increased Cmic and also stimulated the activity of some soil enzymes (proteases, ureases, phenol oxidases), but only in the H horizon. After liming, the pH, base saturation, content of base cations and the content of calcium and magnesium increased, however, only in the H horizon too. Nevertheless, the effect of liming on these parameters increased with time. The changes in the values of the observed soil properties were not proportional to the individual doses of ameliorant. No changes in the C/N ratio and in the total carbon and nitrogen content after liming were found neither in the H or Ah horizon. Increased concentrations of NO3- in the Ah horizon (in variants 3; 9 and 26 t ha-1) were measured, which may indicate an intensification of the nitrification process. The results generally show an increase in the soil microbial activity after liming, which can lead to intensified mineralization of soil organic matter and its subsequent losses from the ecosystem.

Keywords

smrková monokultura, respirace půdy, enzymatická aktivita půdy, vápnění lesních půd, fyzikálně-chemické vlastnosti půdy, půdní chemismus

Keywords

liming of forest soils, soil respiration, soil enzymatic activity, spruce monoculture, physico-chemical soil properties, soil chemistry

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 2. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Valerie Vranová, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Doctoral programme / field:
Landscape Engineering / Forest Ecology