DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 35 <-- 35 --> PDF |
IZLAGANJE NA ZNANSTVENIM I STRUČNIM SKUPOVIMA — CONFERENCE PAPERS UDK 630*425 1 631.41 (430.1) šum. list CXIII (1989) 261 HIPOTEZE I REZULTATI ISPITIVANJA ULOGE TLA U »NOVIM« ŠUMSKIM ŠTETAMA* K. KREUTZER** SAŽETAK: Kisele kiše izazivaju značajne promjene u tlu. Gube se hranjive tvari, a rastu koncentracije toksičnih aluminijevihoblika u rastvoru tla. Smrekove sastojine dobro opskrbljene hranjivima i vodom mogu, barem za sada razviti djelotvorne obrambene mehanizme. Ciljane mjere gnojenja u smislu optimalnoghranjenja mogu biti djelotvorne u ublažavanju propadanja šuma. Kalcifikacija se pokazuje kao iskušano sredstvo za izjednačavanje gubitka lužina u gornjem sloju tla radi otklanjanja kiselina. Ona stimulira nitrifikaciju tako dobro da čak postoji opasnost od kontaminacije podzemnih voda. Kalcijikacijom se mogumobilizirati teški metali. Ciljana gnojidba i kalcifikacija nisu univerzalni lijek, a jedini način je zaustavljanje emisija. UVOD »Nove« šumske štete ne pokazuju jedinstvenu sliku stanja. Prije bi se mogli razlikovati oboljeli tipovi prema toku bolesti i simptomatici (R e hluess 1983., Bosch i Rehfuess 1988.). To pokazuje da se radi o etioioški različitim uzrocima. U svakom slučaju bismo trebali govoriti o »novim« šumskim štetama samo onda kada se dokaže, ili postoji jaka sumnja, da jedan ili više stresnih faktora djeluje odlučujuće, i uvjetovani su svojim kvalitativnim i kvantitativnim djelovanjem suvremenim, industrijskim, civilizacjskim razvojem. Pritom ne treba postojati stres preko faktora tla. Uloga tla je, na primjer, vrlo podređena tamo, gdje dolazi do akutnih trovanja u području krošnje uslijed naglog povećanja koncentracije atmogenih štetnih tvari, ili gdje sudjeluju posebni agensi, protiv kojih obrambeni mehanizmi drveća ne mogu ništa postići. Poznavanje uzajamnog djelovanja faktora je vrlo važno za ciljane protumjere. U slučaju sudjelovanja faktora tla, potrebno je razlikovati * Referat na SIMPOZIJU: »Ekološki i privredni aspekti PROPADANJA ŠUMA «, održanom u listopadu 1988. g. u Zagrebu. *´* Karl Kreutzer, Katedra za pedoloeiju Univerziteta u Miinchenu, Amalienstr. 52, D-8000 Miinchen 40 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 36 <-- 36 --> PDF |
— radi li se o a priori prisutnim kroničnim stresnim potencijalima tla, kao na pr. nedostatne hranjive tvari, koji tek zajedno s ostalim novopridošlim stresnim faktorima dovode do šumskih šteta, ili — se u tlu razvija a posteriori po život opasan stresni potencijal na temelju novih atmogenih depozita, kao na primjer pri visokom unosu kiselina? U prvom dijelu mog predavanja ću razjasniti obje ove pretpostavke. U drugom dijelu treba predstaviti neke rezultate ispitivanja hipoteze o zakiseljenju tla. 2. NEDOSTATNA OPSKRBA HRANJIVIM TVARIMA I VODOM KAO FAKTOR STRESA Kronični nedostatak hranjivih tvari ili sušnost uvjetovana tlom mogu sudjelovati pri »novim« šumskim štetama kao predisponirajući faktori. Pri tome je odlučujuće, da se tolerancija drveća prema dodatnim faktorima stresa fiziološki snizuje. Cesto dolaze do izražaja kod takvog zajedničkog djelovanja s nedostatkom hranjivih tvari simptomi nedostataka u slici šumskih šteta. Ova vrsta uzročnog povezivanja se u pravilu pokazuje strogo povezanom sa staništem. Ipak je teško zaključiti da li se šteta treba svrstati u »novu«, budući da i nagli klimatski stresovi mogu imati slično djelovanje. Nekoliko primjera je navedeno. a) Odumiranje smreke na močvarnim tlima Na mnogim močvarnim tlima bavarskog Alpenvorlanda trpe smreke (Picea abies L. Karst) od kroničnog nedostatka kalija. Simptomi su oduvjek bili prepoznatljivi. Prije nekih osam godina su se u nekim regijama ti simptomi pojačali. Krošnje su se prorijedle i došlo je do djelomičnog odumiranja sastojina (Rehfues s 1983.). Koji su dodatni faktori i u kojem omjeru sudjelovali u tom procesu, dosad nije sasvim razjašnjeno. Pored oštećenja ozonom i ostalim onečišćivačima zraka, raspravlja se prvenstveno o stresu uvjetovanom vremenskim utjecajima. Ekstremni mraz u travnju 1981. je vjerojatno nakon vrlo toplog proljeća uzrokovao jake štete. Ako se to dokaže kao odlučujući razlog, ovdje se ne bi radilo o »novini« šumskim štetama. b) Umiranje borova na vapnenastim tlima Na ekstremno karbonatnim tlima zimi su borovi (P´-nus sylvestris L.) oduvijek često pokazivali klorotična obojenja na iglicama mladica. Snaga rasta i vitalnost drveća jedva da su time pogođeni, jer početkom novog vegetacijskog razdoblja iglice se zazelene. Uzrok ove »zimske kalcikloroze bobova « je vrlo tijesna opskrba željezom, što dokazuje niz ispitivanja (S t a 1fel t 1927., Schonha r 1958., I960., Zec h 1968., i dr.). Ona se iskazuje fotooksidacijskim razaranjem klorofila zimi, naročito pri hladnom vremenu. Stoga je najizrazitija na najmlađem godištu crnogorice, jer ono sadrži najmanje željeza. Tek u drugom vegetacijskom razdoblju akumulira se toliko |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 37 <-- 37 --> PDF |
željeza u iglicama, da u slijedećoj zimi sadržaj klorofila ostaje relativno stabilan. Ovo samo po sebi nedramatično događanje prolazi u nekim regijama kroz znatna pogoršanja, jer iglice nisu više zazelenile ili su samo djelomično i slabo vratile zelenu boju, tako da je vitalnost drveća krajnje opala i sastojine su unutar nekoliko godina odumrle na velikim površinama. Po prvi puta smo primijetili umiranje borova na vapnenastom tlu u prosincu 1972. u području opterećenom imisijama oko Ingolstadt-a (K r e u tze r 1978.). To se dalje proširilo na vapnenasta područja. Od prije nekoliko godina to je zahvatilo i u Švicarskoj, u Kantonu Schaffhausen auf dem Randen, velike dijelove tamošnjih borovih šuma. Još nije potpuno jasno čime je uzrokovano ovo pogoršanje. Stres uzrokovan vremenom ili patološki stres se bitno izdvaja. Isto vrijedi za zakiscijenje tla jer su tla odlično zaštićena karbonatom, prvenstveno u finom tlu. S velikom vjerojatnošću su odlučujuća zagađenja zraka, moguće uz sudjelovanje fotooksidanata, koji uzrokuju dodatne štete direktno na iglicama. Utoliko se ova šteta svrstava u »nove«. c) Nedostatak magnezija kao »novo« oboljenje smreke (Picea abies L. Karst.) i bukve (Fagus sylvatica L.) Prijelaz na oštećenja tla uzrokovana kiselim taloženjem predstavljaj) vjerojatno »nova« oboljenja zbog nedostatka magnezija. »Novo« je u tome što simptomi nedostatka nastupaju na onim staništima na kojima prije nisu zapaženi. Na to smo po prvi puta naišli početkom 70-tih godina u Oberpfalz skoj šumi i brdima Fichtel, gdje se činilo da postoji povezanost s nekim područjima emisija, pa smo tada savjetovali Bavarskoj državnoj upravi, da se dodavanje vapna u Sj. Bavarskoj u osnovi treba izvoditi s magnezijskim vapnom. Od početka 80-tih godina su ova oboljenja zapažena u Harz-u, Bavarskoj šumi, Schwarzwald-u i u sjevervarskom Keupergebiet-u. Ova »nova« oboljenja zbog nedostatka magnezija se posvuda ograničavaju na kisela tla s vrlo malim zasićenjem lužinom, te se prvenstveno pojavljuju na visinskim položajima srednjih planina. Prema Zottl u (1985.) pojavljuju se onda, kada sadržaji magnezijevih iona zamjenjivih s NHiCl-om leže na dubini 0 — 10 cm ispod 50 mg g—*. Dolaze s vrlo malim vrijednostima Mg u iglicama « 0.6 mg g—i). I opskrba s Ca u iglicama je uvijek relativno tijesna. U svakom slučaju se čini da je loša opskrba tla samo jedan preduvjet među ostalima; jer postoje i staništa na kojima s jednako lošom opskrbom tla nisu primijećeni simptomi nedostataka. Vrlo je vjerojatno da ovdje sudjeluju ostali stresni faktori. Za smanjeno uzimanje Mg i Ca može npr. biti djelomično odgovoran povećani unos atmogenog NH<. Razložna je i pretpostavka, da je kiselo taloženje dovelo do pojačanog ispiranja Ca i Mg. Mnogobrojna ispitivanja su pokazala (Kaupenjohan n i dr. 1987., Z 6 111 i dr. 1987., Hiitt l 1985.), što se samo po sebi i moglo pretpostaviti, da gnojenja s magnezijem djeluju na nestanak simptoma. Time se naravno taj uznemirujući fenomen nije eliminirao. 263 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 38 <-- 38 --> PDF |
d) Daljnji primjeri Na ravnim rendzinama visinskih položaja vapnenastih Alpa boluju često sastojine smreke od nedostataka kalija i sušnosti. Danas se ove štete pojačano javljaju bez nekog jasnog objašnjenja. Jednako nejasno je i pojačano javljanje nedostatka kalija na tlima iesnog vapnenca i morena južne Njemačke. 3. ŠTETE ZBOG TALOŽENJA U PODRUČJU KORIJENJA 3.1 Hipoteza o zakiseljenju tla uzrokovanom taloženjem Ova hipoteza ne stoji samo u središtu objašnjenja uloge tla u današnjim šumskim štetama, ona je i polazna točka za proširena ekosistemska istraživanja šuma (U 1 r i c h i M e y e r 1987., Matzner 1988.). Ta hipoteza polazi od toga, da se taloženje kiselih tvari, i onih koje proizvode kiselinu, kao SOj, NOx i NIT, od početka industrijalizacije znatno povećalo, prvenstveno u šumama, te je u mnogim šumskim tlima došlo do opterećenja kiselinama, što znatno danas utječe na vitalnost drveća. 3.2 Stopa kiselog taloženja Prema Ulrich u u šumama Savezne Republike Njemačke varira godišnja stopa ukupnog taloženja kiselina između 1 i 7 kmol-a H ha. Mokro taloženje s oborinama je uglavnom relativno malo i leži ispod 1 kmol ha. Mnogo veće značenje ima plinovito i partikularno intercepcijsko taloženje u području krošnje. Ono se bitno određuje vrstom drveta, gustoćom sastojine i izloženošću sastojine. Vrlo važan je i visinski položaj, naročito što se tiče pročešljavanja kiselih oblaka i kapljica magle kroz krošnje drveća. 3.3 Mehanizmi zakiseljenja u tlu Protonsko opterećenje tala dešava se pritom na različite načine. U fokusu je naravno direktni unos protona sa sastojinskom oborinom (sumporna kiselina, sumporasta kiselina, salitrena kiselina). Važnu ulogu k tonu: igra unos amonijaka uzrokovan intercepcijom amonijaka, što može dovesti biološkim procesima — dijelom preko biološke cirkulacije — do prinosa salitrene dušične kiseline. Međutim, treba promatrati i druge mehanizme antropogenog zakiseljenja tla. Na primjer, izgleda da dolazi do pojačanog zakiseljenja tla u neposrednoj blizini korijena (zakiseljenje rizosfere), ako se u krošnji ispiru bazni kationi, kao kalcij i magnezij, iz iglica i lišća. To, naime, rezultira time, da odgovarajuće količine Ca Mg iona u rizosferi budu opet preuzete nakon izlučivanja protona. Daljnji izvor zakiseljenja tla je i prostorno i vremensko raspadanje ionskih tokova kada se u višeslojnoj sastojini i površinskom humusu akumuliraju bazični kationi na neko vrijeme, tako da prvenstveno u donjem dijelu korijenskog područja zaostane višak kiseline. |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 39 <-- 39 --> PDF |
3.4 Koje štete treba očekivati pri povišenim protonima a) Korijenske štete uzrokovane direktnim protonskim stresom Većina šumskog drveća je doduše prilagođena kiselom llu. Međutim ne mogu se isključiti čiste štete od kiselina pri vrlo niskim pH vrijednostima. Rezultati R o s t-S i e b e r i-a (1983.) nakon laboratorijskih istraživanja govore o tome, da pri pH vrijednostima < 4 u hranjivim otopinama bez Al dolazi do štete na korijenju(.smanjenje rasta u visinu, skraćen životni vijek) na mladicama bukve i smreke. b) Korijenske štete uzrokovane aluminijem i teškim metalima Aluminij se smatra najvažnijim štetnim faktorom zakiseljenja tla. To je povezano s time, što aluminijski hidroksidi u kiselim horizontima (pH < 5 (rTO) bez humusa predstavljaju najdjelotvorniju pufersku tvar, te pri odbijanju protona izlučuju aluminijske ione. Poput aluminijskih iona, i ioni teških metala mogu se oslobađati trošenjem protona iz oksidnih, hidroksidnih ili organsko-kompleksnih veza. Prema sadašnjem znanju, može se računati na štete uzrokovane teškim metalima samo kod jakih zakiseljenja. Toksično djelovanje aluminija na biljke javlja se prema onome što danas znamo uglavnom od rastvorenog aluminijskog speciesa AP+ i A1(0H) + Polimerni aluminijski ioni, kao Ab(OH)^´ ili A17(OHII´´, su vjerojatno tek slabo otrovni. Bezopasnim se smalraju aluminijski ioni, koji su organski kompleksirani. Stoga treba računati na štete od aluminija prvenstveno u horizontima mineralnog tla u kojima nema humusa, odnosno pokazuju tek neznatni sadržaj humusa. Kako izgledaju štete od aluminija na korijenju? Prvi morfološki znaci aluminijskog trovanja su zakržljali oblici finog korijenja kao posljedica ometanog rasta. Često dolazi do pojačanog stvaranja postranog korijenja, koje također pokazuje zakržljale oblike, tako da može nastati habitus u obliku klupka. Kod jakog trovanja aluminijem, rast potpuno prestaje i korijenje odumire. Fiziološki se oštećenje nalazi u meristemu vegetacijske točke na vrhu korijena, te u zoni protezanja mladog korijenja. Na poljoprivrednim biljkama se može, na primjer, dokazati, da se aluminij prvenstveno nakuplja u jezgru stanica meristema korijenili vrhova (Matsumot o e t al. 1976.). Tamo je vjerojatno vezan uz DNA (M o r i m u r a and Matsumoto 1978). Njegovo djelovanje doduše nije potpuno razjašnjeno, no izgleda da sprijećava diobu stanica u meristemskom tkivu vegetacijske točke. Drugo specifično djelovanje odnosi se na staničnu stijenku. Aluminij naveliko zamijenjuje kalcij (G o d b o 1 d t al. 1988., Stienen und Bauch 1988). Vjerojatno time dolazi do smetnji u rastu finog korijenja; jer kalcij je od velike važnosti za strukturu stanične stijenke i zaštitu plazmamembrane od ostalih iona. Višak aluminija može dovesti i do smetnji u prehrani. Poznato je iz istraživanja poljoprivrednih biljki, da alumnij može ometati prhvaćanje 265 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 40 <-- 40 --> PDF |
kalcija i magnezija. Istraživanja Jung e (1984). su osim toga pokazala, da se smanjuje prihvaćanje kalija. Daljnje smetnje nastaju u raspoloživosti fosfatima u tlu, budući da su aluminijski fosfati vrlo teško topivi. Laboratorijska istraživanja na mladicama smreke i bukve, te promatranja na otvorenom (Ulric h i suradnici, 1979., 1987., M u r a c h 1984., R o s t-S i e b e r t 1983.) su pokazala, da u mineraličnim horizontima pri pH vrijednostima (H20) ispod 4.7 dolazi do aluminijskog stresa, ukoliko istovremeno postoje niski mol odnosi Ca/Al i Mg/Al u rastvoru tla: kod Ca/Al > 1 ne treba uopće očekivati oštećenja, kod < 0.3 vrlo izrazita. Kod Mg/Al <. 0.2 — 0. 3 treba kod smreka dugoročno računati s nedostatkom magnezija. Do drugih rezultata su došli švedski istraživači (E 1 d h u s e t, G 6ransso n i Ingesta d 1987.). Njihova ispitivanja hranjivih rastvora pokazuju, da odnos Ca/Al ima tek neznatni efekt. Smanjene stope rasta u korijenju se pokazuju kod koncentracija aluminija preko 0.5 do 1.0 mmol kod smreke, 1 — 3 mmol kod breze i 3 — 5 mmol kod bora. Letalne štete su nastupile onda kada su koncentracije bile 3 — 10 puta više. Švedski istraživači su također pronašli, da manjak hranjiva ili mikoriziranje su tek neznatno promijenili djelovanje aluminijskog stresa. c) Ometanje biologije tla Jednako kao i promjene u području finog korjenja pri povišenom taloženju kiselina, treba računati i s promjenama biologije tla. To proizlazi već i iz činjenice, da su mikroorganizmi i životinje u zemlji prilagođeni kemijskoj sredini tla, tako da promjene faktora okoliša uzrokuju bitne promjene života tla. Istraživanja na tu temu se provode na raznim mjestima Savezne Republike. Pritom je također zanimljivo kolike promjene nastaju u humusnom tijelu. d) Ispiranje hranjivih tvari iz tla Povećana opterećenja protonima mogu dovesti do toga, da se hranjive tvari pojačano ispiru. — Na funkcionalnim grupama organične matrice mogu protoni istisnuti sorbirane jedno i dvovalentne hranjive katione, tako da se ovi izluče s rastvorom tla, pa dolazi do nestanka hranjivih tvari u humusnom tlu (Matscher 1987.). — U mineralnom tlu, nasuprot tome, su uglavnom aluminijski ioni, mobilizirani unosom kiseline, oni koji istiskuju hranjive katione u glinenim mineralnim površinama. To je povezano s činjenicom, da je koncentracija protona suviše mala da bi pri slaboj jačini razmjene monovalentnog H+ izmijenio polivalentne katione na glinenomineralnim površinama. Ovdje dolazi do zaobilaženja kiselog rastvora hidroksidnog aluminija (S u s- se r 1987.). Kao što je gore već napomenuto, nedostatak magnezija u šumskom drveću, koji se pojačava od početka 70-tih godina u različitim predjelima srednje Evrope, se objašnjava time, da zbog unosa kiselina, odnosno pojačane produkcije kiseline u tlu dolazi do jakog pada raspoloživih rezervi Mg. 266 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 41 <-- 41 --> PDF |
e) Dugoročno uzajamno djelovanje različitih oblika stresa povećanim opterećenjem protonima Dugoročna djelovanja kiselih taloga mogu dovesti do kroničnih smetnji sadržaja hranjivih tvari i vode, ako nehumusni horizonti zbog aluminijske toksičnosti nisu više dovoljno prokorijenjeni, te za preuzimanje vode i hranjivih tvari stoji na raspolaganju samo humusni površinski sloj. Smetnje ove vrste se prema U 1 r i c h u razvijaju u faktore koji pri dodatnom stresu izazivaju akutna oboljenja. 3.5 Razmjer šteta u šumama uslijed kiselog taloženja Neosporno je da u šumama može doći do šteta na korijenju uslijed djelovanja aluminija i teških metala uz povećano opterećenje kiselinama. Sporno je pak, u kojem razmjeru danas postoje šumske štete ove vrste. Prema Rehfue s s-u (1988.), na temelju kritičke analize današnjeg stanja znanosti, takve štete u šumama nigdje nisu potpuno dokazane. On pretpostavlja da su dalekosežne pojave oboljenja šuma u posljednjem desetljeću mogle biti posljedica dalekosežnog klimatskog stresa (mraz ili suša), pri čemu su faktori imisija i tla mogli igrati regionalno i lokalno različite uloge. Ulric h i suradnici su, nasuprot tome, došli do uvjerenja na temelju njihovih opsežnih ispitivanja, da šume u srednjoj Evropi na velikim površinama pate od aluminijskog stresa i da je time u posljednjem desetljeću uzrokovan veliki dio šumskih šteta (Ulric h u. a. 1979., Ulric h 1983., Ulrich u. Matzner 1983., Ulrich 1987.). U cilju otklanjanja šteta oni ne traže samo drastičnu redukciju kiselih emisija, već i dalekosežna zavapnjenja zakiseljenog šumskog tla. 4. EKSPERIMENTALNA ISPITIVANJA Zbog dalekosežne važnosti ovog problema potrebno je provesti daljnja ispitivanja. To vrijedi i za krečenja kao protusredstvo, ne zbog ekonomskog ulaganja, već prvenstveno zbog higijenskih razloga u vezi s vodom, jer krečenjem u šumama se pojačano proizvodi nitrat, što može utjecati na kvalitet šumskih vodenih resursa. U cilju provjere hipoteze o zakiseljenju tla, proveli smo početkom osamdesetih godina eksperiment na otvorenom, u starijoj, vrlo prorasloj smrekovoj sastojim, s kiselom kišom i krečenjem (Kreutzer i Bittersohl 1986.). Pokusna sastojina se nalazi u gornjobavarsko-švapskom Alpenvorlandu između Miinchena i Augsburga u Hoglwaldu. Tlo je jako zakiseljeno podsolasto smeđe tlo iz ilovasto-pjeskovitog tercijarnog materijala s primjesama lesa. Najniže pH vrijednosti su 2.8 (KC1) na prijelazu vlažnog površinskog humusa na mineralno tlo. Opskrba hranjivim tvarima je vrlo dobra, tek je kalija upravo dovoljno za rast. Dušik se uglavnom nudi kao nitrat, jer su heterotrofni nitrifikanti prilagođeni kiselinama, u tlu vrlo aktivni. Srednje godišnje oborine iznose 800 mm. Na ovom staništu se prirodno razvio submontani fagetum kiselog tla. 267 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 42 <-- 42 --> PDF |
Opterećenje zraka s SOv i On u ovom području je neznatno. Unos protona iznosi samo 0.2 kmol/ha i godinu. Neobično visoko, nasuprot tome, je u smrekovim šumama taloženje amonijaka s gotovo 2 kmol ha. Amonijak potječe u prvom redu od poljoprivredne emisije (G ii 11 e, Tov domaćih životinja). Postupci oko pokusa bili su slijedeći: Al — Kontrola BI — kiselo kišenje sa sumporom zakiseljenom vodom dovedenom do pH 2.7—2.8 (to odgovara godišnjem dodatnom unosu od 3.5 kmol H* ha, što se aplicira u 17 kišenja za vrijeme vegetacijskog razdoblja) Cl — »normalno« kišenje s vodom koja posjeduje istu električnu provodljivost kao i kišnica, te pH vrijednost od 5—5.5 (to su okruglo 0.01 kmol protona/ha i godinu. Kišenje se odvijalo na isti način kao kod BI). A2 — jednokratno krečenje s 4 t/ha mljevenog dolomita u aprilu 1984. B2 — kao prethodno, plus kišenje kao BI C2 — kao prethodno, plus kišenje kao Cl Potreba da se, pored kisele varijante kišenja, uključi i normalna u ispitivanje, temelji se time, što moramo biti u staju odvojeno promatrati efekt zakiseljenja od efekta navodnjavanja. Eksperimentalni postupak kišenja traje od proljeća 1984. Djelovanje povišenog unosa kiseline a) pH vrijednosti (SI. 1) Vrijednosti pH (KC1) su se jedva promijenile. Krajem 4. kampanje kišenja u jesen 1987. (unos oko 14 kmol protona ha) pokazao se pad pH vrijednosti za oko 0.2—0.5 stupnja u najgornjem cm humusnog sloja. To znači da tlo dobro odbija nanesenu kiselinu. b) Izmjena kationa (SI. 2) Jasno se vidi pad kapaciteta izmjene kationa u gornjem području humusnog sloja gdje su se i pH vrijednosti spustile. Očigledno su se protonirale funkcionalne grupe (karboksilne grupe) organskih tvari. Pritom je došlo do značajnog rada izmijenjivih iona kalcija, magnezija, kalcija i mangana, dok su izmijenjivi protoni, aluminijevi i željezni ioni povećani bez da su izjednačili gubitak bazičnih kationa i mangana. Na pitanje otkuda potječu aluminijevi i željezni ioni, ne može se jasno odgovoriti. S velikom vjerojatnošću su oslobođeni povećanom aktivnošću protona uslijed kišenja iz organskih kompleksnih spojeva ili iz hidroksida, te su mogli zbog svoje velike snage izmijenjivanja prijeći u adsorptivnu vezu (NH^Cl — izmjenjiv). Izmjena iona u humusu potiče odbijanje oko jedne trećine unesene kiseline unutar prve 4 godine postupka. Veliki dio izmijenjenih iona se dalje prenosi s dušičnom vodom. Tako nalazimo, na primjer, na dubini od 20 cm u podzemnoj vodi od sredine 1985. porast koncentracije kalcija (SI. 3). 268 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 43 <-- 43 --> PDF |
PH (KC1) h cm 0 V on 23- Of 2 4 Oh & 0-5 10-20 30-40 Abb. 1: BodenpH (KC1) auf Parzellen mit saurer Beregnung (Bl) und normaler Beregnung (CI) nach A Beregnungsjahren SI. 1: pH tla (KCI) na parcelama s kiselim kišenjem (BI) i normalnim kišenjem (Cl) nakon 4 godine kišenja c) Redukcija manganovih oksida (SI. 4) Već u prve dvije godine kiselog kišenja pokazalo se u rastvoru tla Oh i Ah horizonata da postoji nesrazmjerno veliki udio rastvorenih iona mangana2*, čija količina se mogla objasniti samo oslobađanjem izmijenjivih iona. S velikom vjerojatnošću se radilo o manganu koji je nastao iz redukcije manganovog oksida Mn02 pod odgovarajućim trošenjem protona. Jedan dio tog mangana podliježe ispiranju, jedan dio pak reoksidira, kada se zimi prekida kiselo kišenje. d) Mobiliziranje aluminija (SI. 5) Od sredine 1985. javlja se u rastvoru tla povećana količina aluminija. On ne potječe vjerojatno od izmijenjive frakcije, nego od rastvora aluminijevih hidroksida. U mineralnom tlu čini se da su ovi aluminijevi hidroksidi glavni pufer. Oni su najvjerojatnije odgovorni i za to, da pri kiselom kišenju pH vrijednosti u mineralnom tlu dalje nisu opadale. |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 44 <-- 44 --> PDF |
C 1 iNortnci irncanonj CEC Co la < Mn H mmoi IE/100g 22,9 i ´mm, of: \\\ \\ 20,5 Of 2 L-::.:::::i..::::.::;::-:-: ::-::--....-..-:::..- ...v..:! fwc/zyyv? 22,5 Oh B1 ;AC;Q rngarionj Ca »a X -in*! H CEC iwootlE/IOOa. L S ^ M ´lit^ 13.2 Of 1 1 wemš\\$ž\ 15,9 ot: .:-.,--, v.v.vjr, :^i^ N\\\\\ 18.4 Oh 19,5 Sfl \ Abb. 2: Kationenaustauschkapazitat nach A Behandlungsjahren (Herbst 1987). Bestirarat im 1 M NH^Cl-Extrakt SI. 2: Kapacitet izmjene kationa nakon 4 godine postupka (jesen 1987.). Utvrđeno u ekstraktu 1 M NH-.C1 Pri oslobođenom aluminiju radi se najvećim dijelom o slobodnim ionima Al(H20)(i;!+, koji djeluju toksično; organski vezan aluminij igra samo podređenu ulogu u gotovo bezhumusnim horizontima. e) Mobiliziranje teških metala (SI. 6) Značajno mobiliziranje primjećuje se i za bakar, cink i kadmij. Ovi teški metali se vjerojatno također oslobađaju trošenjem protona iz hidroksidne odn. oksidne organsko-složene veze (S c h i e r 1 i dr. 1986., S c h i e r 1 i Rodenkirchen 1987.). 270 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 45 <-- 45 --> PDF |
f) Biološke reakcije Kiselo kišenje dovelo je do pada mikrobne aktivnosti. (B 1 a s c h k e 1986., Gro n bach i Agere r 1986., Kreutzer i Zelles 1986.). I flora tla pokazuje znatna osiromašenja (Rodenkirche n 1986.). Tako su, na primjer, gotovo sasvim nestale neke vrste mahovine, kao Eurhynchium striatum i Mnium affine, te kisela djetelina OxaUs acctosella. Međutim, nema vidljivih šteta ili zaostajanja u rastu u smrekovoj sastojim. Nije jasno na koji način su organizmi oštećeni. Kod mahovina se vjerojatno radi o osmotski uvjetovanim oštećenjima površina lišća, budući da već nakon prvog kišenja nastupaju nekroze lišća koje su vrlo slične osmotskim štetama od soli. OxaUs je vjerojatno oštećena preko korijenja. Simptomi na lišću govore o nedostatku magnezija, koji je vjerojatno nastao zbog viška mangana. Štete od aluminija treba isključiti, jer OxaUs razvija korijenje u gornjem sloju humusa gdje je aktivnost aluminija relativno mala. Sposobnost smreke da podnese povećane unose kiseline u tlu, a time i mobiliziranje aluminija počiva vjerojatno dijelom od obrambenih reakcija koje razvijaju korijenje u rizosferi. Tako smo našli npr., da je drveće povećalo pH s 4.2 na 4.8 na vrhovima korijenja i duž zone protezanja korijenja, Ca mg/l 10 H 1984 1985 1986 1987 Abb. 3: Calciumkonzentration in der Bodenlosung in 20 cm Tiefe der sauer (BI) und der normal (Cl) beregneten Parzelle SI. 3: Koncentracija kalcija u rastvoru tla na dubini od 20 cm kiselih (BI) i normalno (Cl) kiselih parcela |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 46 <-- 46 --> PDF |
irrigation period ino |irrigation period no irrigation 19G5 irrigation 1986 irrigation Abb. 4: Mangankonzentrationen ira wasserigen Boden extrakt des Oh~Horizontes der sauer (Bl) und der normal (CI) beregneten Parzelle SI. 4: Koncentracije mangana u vodenom ekstrusumu tla Oh horizonta kiselo (BI) i normalno (Cl) kiselih parcela vjerojatno aktivnim izlučivanjem iona hidroksida. To, međutim znači, da se aktivnost toksičnih aluminijevih speciesa u rastvoru rizosfere izrazito spušta jer ispada neotrovni aluminijev hidroksid. Drveče također razvija snažno izlučivanje soka koji sadrži sluzave stanice korjene kape, čije tvari vežu aluminij i time ga mogu učiniti netoksičnim (Marschne r i dr. 1985.). Treba predpostaviti, da je optimalni razvitak obrambenih reakcija određen dobrom ishranom drveća i dobrom opskrbom vodom. Uz to treba, međutim, pripaziti, da je u prokorijenjenom mineralnom tlu, osim aluminijske, i kalcijeva koncentracija povišena (vidi SI. 2), tako da odnos Ca Al nije bitno pao. Osim toga, veliki dio korijenja se nalazi u Oh i Ah horizontu, gdje je relativno veliki dio rastvorenog aluminija kompleksno vezan uz organske tvari. Učinci krečenja Krečenje je dovelo do snažnog dizanja pH vrijednosti u gornjem dijelu humusnog sloja , dok su pH vrijednosti u mineralnom tlu dosad jedva promijenjene. Povišenjem pH došlo je do znatnog povišenja kapaciteta izmjene kationa, vjerojatno deprotoniranjem funkcionalnih grupa humusa. Isto tako |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 47 <-- 47 --> PDF |
su povišene koncentracije u slobodnim i izmijenjivim ionima kalcija i magnezija. Ove promjene su dovele do preinaka u životnoj zajednici: aktivnost bakterija i kišnih glista se povećala (Makeschin , usmena izj.). I Oxa1 i s se razvija izrazito bolje. Zbog otklanjanja kiselina, i vjerojatno aktivnošću bakterija, došlo je do pojačanog rastvora humusnih tvari. Kako ove tvari djeluju kompleksno, nije iznenađujuće, da se u rastvoru tla povećala i koncentracija kompleksno vezanih teških metala kao olovo, bakar, cink. Daljnji, ekološki vrlo značajan, moment je učinak krečenja na nitrifikaciju. Uz heterotrofnu nitrifikaciju prilagođenu kiselinama, čini se da je djelatnost autotrofnih, kemolitotrofnih nitrifikanata pojačana kao posljedica dizanja pH u gornjem dijelu sloja trulenja. Tako su porasli sadržaji nitrata u površinskoj vodi na dubini od 20 cm na gornje vrijednosti od preko 250 mg NO.i/´l (SI. 7). Relativno visoki sadržaji nitrata na nekrečenim površinama počivaju na činjenici, da je ekosistem sada gotovo zasićen dušikom uslijed visokih atmogenih unosa dušika. Al mg/l 25 20 15 10 5 1984 1985 1986 1987 Abb. 5: Aluminiumkonzentrationen in der Bodenlosung in 20 cm Tiefe der sauer (BI) und der normal (Cl) beregneten Parzelle SI. 5: Koncentracija aluminija u rastvoru tla na dubini od 20 cm kiselo (BI) i normalno (Cl) kišenih parcela |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 48 <-- 48 --> PDF |
peg A Abb. 6: Cadmium- und Zinkkonzentrationen im wafirigen Bodenex trakt des Ah-Horizontes (0 - 5 cm Tiefe) der sauer (Bl) und der normal (CI) beregneten Parzelle SI. 6: Koncentracije kadmija i cinka u vodenom ekstraktu tla Ah horizonta (na dubini od 0—5 cm kiselo (BI) i normalno (Cl) kišnih parcela |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 49 <-- 49 --> PDF |
KO, rag/l 300 HSgwald Koncentracija nitrata u površinskoj vodi (do 2o crn) ispod smreke krečeno 250´ nekreceno vrijeme krečenja 200 150 100 50 1984 1985 1986 1987 Abb: 7: Auswirkung der Kalkung auf die Nitratkonzen tration im Sickerwasser in 20 cm Tiefe. ( gekalkt) ( ungekalkt) SI. 7: Učinak krečenja na koncentraciju nitrata u površinskoj vodi na dubini od (20 cm krečeno) ( nekreceno) 5. SAŽETAK I ZAKLJUČCI Rezultati pokusa pokazuju, da je kiselo kišenje uzrokovalo znatne promjene u mehanizmu tla. Usprkos gubitaka hranjivih tvari i velikog porasta koncentracije toksičnih aluminijevih speciesa u rastvoru tla, na drvnoj zalihi dosad nisu nastale bitne štete. To se, međutim, ne može smatrati dokazom falsifikata hipoteze o zakiseljenju šuma, već se vjerojatno može objasniti time, da je vrijeme eksperimenta još suviše kratko za neku punovrijednu tvrdnju. Ipak, rezultati pokazuju, da su očigledno dobro hranjene i vodom opskrbljene sastojine smreke u stanju — barem u početku — razviti djelotvorne obrambene mehanizme, suprotno od osjetljivih niskih biljaka i mikroorganizama. Zaključak je, da ciljane mjere gnojenja u smislu optimalnog hranjenja mogu biti djelotvorne vi ublažavanju šumskih šteta. Krečenje se pokazuje kao iskušano sredstvo za izjednačavanje gubitka lužina u gornjem sloju tla zbog otklanjanja kiselina. U svakom slučaju ono stimulira nitrifikaciju izvanredno dobro, tako da čak postoji opasnost od |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 50 <-- 50 --> PDF |
kontaminacije podzemne vode. Krečenjem se također mogu mobilizirati teški metali. Isto tako kao i ciljana gnojenja, krečenja nisu univerzalni lijek, tako da se mora apelirati na politiku i emitente kako bi se sve učinilo da se štetne emisije reduciraju na razuman način. LITERATURA Blaschke , II., 1986: Einflu/; von saurer Beregnung und Kalkung auf die Biomasse und Mykorrhizierung der Feinwurzeln von Fichlen. Forstw. Cbl. 105, 324—329. Bosch , C; Rehfuess , K. E., 1988: Uber die Rollc von Frostereignissen bei den »neuartigen« Waldschiiden. Forstw. Cbl. 107, 123—130. Eldhuset, T.; Gorans son, A.; Ingesitadt, T., 1987: Aluminium toxicity in forest tree seedlings. — In: Effects of Atmospheric Pollutants on Forests, Wetlands and Agricultural Ecosystems (T. C. Hutchinson and K. M. Meeman, eds.) NATO ASI Series, Vol G 16, 401—409. Springer-Verlag, Berlin. Godbold, D. L.; Fritz, E.; Huttermann, A., 1988: Air pollution and ecosystem (Maitthy E. P. ed.). Reidel, Dordrecht. Gronbach , E.; Agerer , R., 1986: Charakterisierung und Inventur der Fichten- Mykorrhizen im Hoglwald und deren Reaktionen auf saure Beregnung. Forstw. Cbl. 105, 329—335. Huttl , R., 1985: »Neuartige« Waldschadcn und Nahrelementversorgung von Fichtenbestanden (Picea abies Karst.) in Sudwesteutschland. Freiburger Bodenkundl. Abh. 16. Jun g a, U, 1984: Sterilkultur als Modellsystem zur Untersuchung des Mechanismus der Aluminium-Toxizitat bei Fichtenkeimlingen (Picea abies Karst.). Diss. Univ. GSttingen. Kaupenjohann, M.; Z c c h, W.; Hantschel, R.; Horn, R., 1987: Ergebnisse von Dtingungsversuchen mit Magnesium an vermutlich imrnissionsgeschadigten Fichten (Picea abies L. Karst.) im Fichtelgebirge. Forstw. Cbl. 106, 78—84 K r e u t z e r, K., 1978: Bodenkundliche und ernahrungsphysiologische Untersuchungen zum Kiefernsterben im Raum Ingolstadt-Kelheim. Schriltenreihe Naturschutz und Landschaftspflege, H. 9, 45—54. Kreutzer , K.; Bitte r sohl, J., 1986: Stoffauswaschung aus Fichtenkroncn (Picea abies (L.) Karst.) durch saure Beregnung. Forstw. Cbl. 105, 357—363 Kreutzer, K.; Z el les, L., 1986: Die Auswirkungen von saurcr Beregnung und Kalkung auf die mikrobielle Aktivitat im Boden. Forstw. Cbl. 105, 314—317. Marschner, H.; Hau/Sling, N.; Leisen, E., 1985: In: Root-Rhizosphere Interaction. Proc. EC-COST Workshop Jiilich, 113—118. Matsumoto, FL; H i r a s a w a, F.; T o r i k a i, H.; T a k ah a s h i, E., 1976: Localization of absorbed aluminium in pea root and its binding to nucleic acid. Plant Cell Physiol. 17, 127—137. Matzner , E., 1988: Der Stoffumsatz zweier Waldokosysteme im Soiling. Habilitation thesis Forstl. Fak. Univ. Gottingen. Morimura, S. and Matsumoto, H., 1978: Effect of aluminium on some properties and template activity of purified pea DNA. Plant Cell Physiol. 19, 429—436. M u r a c h, D., 1984: Die Reaktion der Feinwurzeln von Fichten (Picea abies Karst.) auf zunehmende Bodenversaurung. Diss. Universitat GotLingen. Natscher , L., 1987: Art, Menge und Wirkungsweise von Puffersubstanzen in 276 Auflagehorizonten forstlich genutzer Boden des Fichtelgebirges. Diss. Techn. Univ. Miinchen-Weihenstephan. |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 51 <-- 51 --> PDF |
Rehfuess , K. E., 1983: Ernahrunessttirungen als Ursache der Walderkrankungen? Kali-Bride (Biintehof) 16, 549—563. Rehfuess , K. E., 1988: Ubersicht iiber die bodenkundliche Forschung im Zusammenhang mit den neuartigen Waldschaden. In: Wilhelm Miinker Stiftung. Betrage zur Lebensqualitat, Walderhaltung und Umweltschutz, Volksgesundheit, Wandern und Heimatschutz. Heft 20. Reiiter, H.; Bittersohl. J.; Schierl, R.; Kreutzer, K., 1986: Einfru.,3 von saurer Beregnung und Kalkung auf autstauschbare und geloste Ionen im Boden. Forstw. Cbl. 105, 300—309. Rodenkirchen , H., 1986: Auswirkungen von saurer Beregnung und Kalkung auf die Vitalitat, Artenmachtigkeit und Nahrstoffversorgung der Bodenvegetation eines Fichtenbestandes. Forstw. Cbl. 105, 338—350* Ro s t-S ie b e r t, K., 1983: Aluminium-Toxizitat und —Toleranz an Keimpflanzen von Fichten (Picea abies Karst,) und Buche (Fagus silvatica L.). Allg. Forst Zeitschrift 38, 686—689. Schierl, R.; G 5 111 e i n, A.; Hohmann, E.; Trubenach, D.; Kreutzer, K., 1986: Einflu/? von saurer Beregnung und Kalkung auf Hummusstoffe sowie die Aluminium— und Schwermetalldvnamik in wa/?ringen Bodenextrakten. Forstw. Cbl. 105, 309—313. Schierl, R.; Rodenkirchen, H., 1987: Effects of artificial acid rain on Al, Cd, Mn and Zn in soil solutions and forest vegetation. Acid Rain: Scientific and Technical Advances, Selper Ltd., London, 663—668. Schonhar , S., 1958: Eisenmangelchlorose an Forstpflanzen. Allg. Forstzeitschrift 13, Nr. 10. Schonhar , S., 1960: Chlorose an Kiefern an Kalkstandorten. Allg. Forstzeitschrift 15, Nr. 27. Stalfelt , H. G., 1927: Periodische Schwankungen im Chlorophyllgehalt wintergriiner Pflanzen. Planta 4. Stienen, H.; Bauch, J., 1988: Plant and Soil 106, 231—238. S ii s s e r, P., 1987: Art, Menge und Wirkungsweise von Puffersubstanzen in Mineralbodenhorizonten forstlich genutzter Boden des Fichtelgebirges. Diss. Techn. Universitat Miinchen-Weihenstephan. Ulrich , B., 1983: Effects of accumulation of air pollutants in forest ecosystems Ulrich, B., Pankrath, J. eds.). Reidel, Dordrecht, 33—45. Ulrich , B., 1987: Raten der Deposition, Akkumulation und des Austrages toxischer Luftverunreinigungen als Ma(j der Belastung und Belastbarkeit von Waldokosystemen. Tag. Ber. Statusseminar KFA Jiilich, 272—278. Ulrich , B.; Matzner , E., 1983: Abiotische Folgewirkungen der weitraumigen Ausbreitung von Luftverunreinigungen, Luftreinhaltung. Forscungsbericbt 104 02 615; Fferausgeber: Umweltbundesamt Berlin. Ulrich, B.; Mayer, R.; Khanna, P. K., 1979: Deposition von Luftverunreinigungen und ihre Auswirkungen in Waldokosvstemen im Soiling. Schriften Forstl. Fak. Univ. Gottingen 58, 291. Ulrich , B.; Meyer , H., 1987: Chemischer Zustand der Waldboden Deutschlands zwischen 1920 und 1960, Ursachen und Tendenzen seiner Veranderung. Ber. Forschungszentrum Waldokosysteme Univ. Gottingen Band 6. Zech, W., 1968: Kalkhaltige Boden als Nahrsubstrat fiir Koniferen. Diss. Universitat Miinchen. Zottl , H. W., 1985: Waldschaden und Nahrelementvcrsorgung. Dusseldorfer Geobt. Kolloqu. 2, 31—41. Zottl, H. W.; Huttl, R. F.; Lin, J.; Ende, H. P, 1987: Diagnostiche Dungungsversuche in immissionsaeschadigten Waldgebieten. Tag. Ber. Statusseminar KFA Jiilich 1987, 263—266. 277 |
| ŠUMARSKI LIST 6-8/1989 str. 52 <-- 52 --> PDF |
Hypothesen und Untersuchungsergebnisse ueber die Rolle des Bodens bei den »neuartigen« Waldschaden Zusammenfassung Die experimentallen Ergebnisse zeign, dass die saure Beregung crhebliche Veranderungen im Bodcnchemismus verursachte. Trotz dcr Nahrstoffverluste und der starken Konzentrationserhohung toxischer Aluminiumspecies in der Bodenlosung sind an der Bestockung bislang noch keine gravicrenden Stbrungen aufgetreten. Dies kann allerdings nicht als Falsifikationsbeweis der Versauerungshypothese betrachtet werden, sondern ist moglicherweise darauf zuruckzufiihren, dass die Experimentierzeit fiir eine giiltige Aussage noeh zu kurz ist. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass offensichtlich gut ernahrte und gut mit Wasser versorgte Fichtenbestockungen in der Lage sind — zumindes anfanglich — effektive Abwehrmechanismen zu entvvickein, ganz im Gegensalz zu den empfindlich reagie renden Bodenpflazen und Mikroorganismen. Daraus ist zu folgern, dass gezielte Dungungsmassnahmen zur Optimierung der Ernahrung eine sinnvolie Massnahme sein konnen, um Waldschadcn zu mildern. Kalkungen erweisen sieh als probates Mittel, um im Oberboden Entsauerungen herbeizufiihren und Basenverluste auszugleichen. Allerdings stimulieren sie die Nitrifikation ausserordentlich, so dass die Gefahr der Grundwasserkontamination entsteht. Auch konnen durch Kalkungen Schwermetalle mobilisiert werden. Ebenso wie gezielte Diingungen sind Kalkungen kein Allheilmittel, so dass hier dcr Appell an die Politik und die Emittenten gehen muss, alles zu tun, um in sinnvoller Weise die schadlichen Emissionen zu reduzieren. |