DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 167 <-- 167 --> PDF |
IZLAGANJE NA ZNANSTVENOM SKUPU PRESENTATION AT THE INTERNATIONAL SYMPOSIUM Šumarski list - SUPLLMENT (2005), 165-185 UDK 630* 425 + 114.2 + 116 PRAĆENJE KVALITETE VODE U ŠUMI HRASTA LUŽNJAKA I OBIČNOGA GRABA PROTOČNIM LIZIMETRIMA LYSIMETRIC MONITORING OF SOIL WATER QUALITY IN THE FOREST OF PEDUNCULATE OAK AND COMMON HORNBEAM Boris VRBEK, Ivan PILAŠ, Tomislav DUBRAVAC* SAŽETAK: U Šumarskom institutu Jastrebarsko, 1991. godine započela su lizimetrijska istraživanja u šumi hrasta lužnjaka i običnoga graba ("Carpino bctuli-Quercetum roboris, Anić 1956/emed. Rauš 1969). Praćenje kvalitete tekuće faze tla te unosa taložnih tvari, obavljalo se na 6 plohe. Modificirani Ebermayerovi lizimetri postavljeni su u pedološkom profilu tla: ispod humusnog horizonta na 10-20 cm te na nekoliko ploha u mineralnom dijelu tla na 100 cm dubine. Uzorkovanje se obavljalo jednom mjesečno, a u perkolatu su se odredili anioni i kationi: fC, Na , Ca2+, Mg2\ NH4+, CT, NOJ, S042. Nakon petogodišnjih istraživanja 1995 do 2000. godine na području sjeverozapadne Hrvatske u predjelu Repaša, Česme i Pokupskog bazena rezultati analiza ukazuju na povećanje količinu taloženja tvari u šumskim ekosustavima. Prema statističkoj obradi, najviše klora nađeno je u lizimetrima na 10 i 100 cm i to u predjelu Pokupskog bazena i Siljakovine. Iza tog područja sijedi Česma, a zatim Repaš. Najviše S04-S dospjelo je u lizimetre na 10 cm dubine na svim područjima, a najviše u Repašu, zatim Česmi i Pokupskom. Povećanje sumpora također je u lizimetrima na 100 cm dubine u predjelu Pokupskog i Česme, dok je kod Repaša manje. Povećanje NOrN najveće je u lizimetrima na dubini od 10 cm na područjima Česme i Pokupskog. Sadržaj natrija i klora najviše je povećan u području Pokupsko-Siljakovina i to u lizimetru na dubini od 100 cm. To je povećanje višestruko u odnosu na sva ostala mjerna mjesta i plohe. Kalija prosječno ima najviše u Česmi u lizimetrima na 10 cm dubine, nešto manje u predjelu Pokupskog i Repaša. Kalcija je prosječno najviše nađeno u području Česme, u lizimetrima na 100 cm dubine, što se može objasniti povećanom količinom CaC03 u dubljim slojevima profila tla. Sadržaj magnezija najviše je nađen u Česmi, u lizimetrima na dubini od 100 cm, a zatim na dubini od 10 cm. Nešto manje povećanje je u Pokupskom-Siljakovi. Prema izračunatoj tonskoj razlici u %, najlošiji puferni kapacitet tala ima područje Pokupskog bazena sa Siljakovinom, a zatim sliv Česme. U tim područjima došlo je do proboja kiselina u lizimetrima na dubini od 10 cm. Područje Repaša nema negativne ionske razlike u lizimetrima, te su prema dovoljno puferno aktivna kako bi mogla neutralizirati kiseline koje se talože suhim i mokrim taloženjem u zajednici hrasta lužnjaka i običnoga graba. Ključne riječi: Tlo, lizimetri, otipina tla, šuma hrasta lužnjaka i običnoga graba Dr. se. Boris Vrbek, dr. se. Ivan Pilaš, dr. se. Tomislav Dubravac Šumarski institut, Jastrebarsko e-mail: borisv@sumins.hr |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 168 <-- 168 --> PDF |
IB. Vrbek. I. Pilaš. T. Diibravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U ŠUMI HRASTA LUŽNJAKA Šumarski list - SUPLLMF.NT (2005). 165-1X5 UVOD -Introduction Neprekidno zakiseljavanje tla putem suhog i mokrog taloženja povlači za sobom niz sekundarnih posljedica, kao stoje rastvorljivost teških toksičnih kovina, hranjivih materija te njihov prijelaz u tekuću fazu (otopinu tla) koja dalje odlazi u podzemne vode. Na taj se način smanjuje kapacitet pitke vode, kao i druge popratne pojave. U tom je slučaju nužno u određenim klimatskim uvjetima i područjima poznati kvalitetu i količinu voda koje se kreću kroz pojedine šumske ekosustave prema podzemnim vodama, koje se u većini slučajeva upotrebljavaju za vodoopskrbu. Ove su probleme dosta istraživali Brechtcl (1991), Lehnardt i dr. (1983). Posebno je to važno kada su u pitanju tla koja imaju niži puferni kapacitet (tla na kiselim matičnim supstratima npr.) Ulrich (1982). Velik broj autora smatra acidifikaciju šumskih tala izravno povezanu sa sniženjem pH-vrijednosti te porastom koncentracije Al3+ u otopini tla najodgovornijim čimbenikom za oštećenje i sušenje šuma u mnogim područjima. Kretanje vode kroz tlo, kao i procjedivanje kroz određeni volumen tla, istražuje se lizimetrima. Njima se može mjeriti kvaliteta otopine tla, kao i tvari koje dolaze u tlo padalinama te se ispiru dalje u podzemne vode ili odlaze bočno po nepropusnom horizontu tla. METODE RADA Pokusne plohe na kojima su obavljena istraživanja u tipičnoj su zajednici hrasta lužnjaka i običnoga graba. Ta zajednica nije izvrgnuta poplavama, ali je zimi tlo zasićeno vodom. Razvijenaje na povišenjima i gredama na više ocjeditim terenima. Tom tipu zajednice pripadaju najviše uzdignute lužnjakove šume naših nizinskih krajeva. Prema Raušu i dr. (1992), zajednica hrasta lužnjaka i običnoga graba (Carpino betuli-Quercetum roboris, Anić 1956/emed. Rauš 1969) koja se prema Slika 1. Površinski lizimetri na pokusim plohama u šumskom ekosustavu Figure I Surface lysimeters in sample plots in the forest ecosystem Riječ lizimetar izvedena je iz grčkih riječi "lisis", što znači otapanje i "metrom", što znači mjerenje. Ovaj je naziv primjenjiv na svaki uređaj koji se koristi za proučavanje količine i kvalitete vode u tlu koja prolazi kroz solum tla, ili se pak bočno kreće po nekom nagibu. Lizimetri su u početku bili korišteni s ciljem mjerenja komponenata vodne bilance tla-evapotranspiracije (S r ak a 1996), promjena zaliha fiziološki aktivne vode, kao i određivanja viškova vode u tlu- otjecanja u podzemne vode, a krajem prošloga stoljeća i u novije vrijeme sve se više koriste i za proučavanje kemijskog sastatava perkolata u profilu tla. Ebermayer (1879) je među prvima upotrijebio lizimetre za mjerenje kretanja vode kroz neporemećeno tlo u šumi. Normalna otopina tla sadrži 100-200 različitih topivih kompleksa. Mnogi od njih sadrže metalne katione i organske tvari, Spo si to (1989). Kod nas su lizimetrijska istraživanja tekuće faze tla kasnila u odnosu na Europu, pa se tek od prije desetak godina počelo intenzivnije razmišljati o tom pristupu u pedologiji (lizimetrijska pedologija). Prvi radovi lizimetrijskom tehnikom u šumarskim uvjetima ima malo radova, a najviše su se bavili tom problematikom Vranković i dr. (1991), Vrbek (1992, 1993,2000,2002), Vrbek i Pilaš (2000,2001). Methods of work nizinama naslanja na poplavne šume hrasta lužnjaka, poljskog jasena i crne johe, a u višim položajima na šume kitnjaka i običnoga graba, odlikuje se širokom ekološkom amplitudom. To se odražava i u raznovrsnom i običnom sloju prizemnog rašća. Rasprostire se u pojasu između 110 i 120 m nadmorske visine. Praćenje kvalitete tekuće faze tla te unosa taložnih tvari obavljalo se na pokusnim plohama (tablica 1). Postavljeni su mali plastični lizimetri koji čine sustav za praćenje procjedne vode (perkolata) u tlu. (slika 1.) Lizimetri su napunjeni 96 % čistim kvarcnim pijeskom i zajedno s posebnim filterima odvaja perkolat od čestica tla. Postavljeni su na dvijema dubinama u pedološkom profilu: ispod humusnog horizonta na dubini od 10 cm te u mineralnom dijelu tla na 100 cm dubine. Na svakoj se plohi postavljalo do 6 plastičnih kišomjera i do 6 plastičnih lijevaka ispod krošanja stabala, u dijagonalnom poretku. Po tri kišomjera i tri lijevka postavljaju se na kontrolnim mjestima izvan utjecaja vegetacije, tj. na otvorenome prostoru (bulk). |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 169 <-- 169 --> PDF |
B. Vrbek. I. Pilaš. T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U SUMI HRASTA LUŽNJAKA Šumarski list SUPLEMENT (2005). 165-185 Tablica 1. Pregled ploha s ugrađenim lizimetrijskim praćenjem u šumi lužnjaka i graba Table 1 Plots with installed lysimetric monitoring in the forest of pedunculate oak and common hornbeam Godina ugradnje Year of installation 1992 1992 1992 1992 1993 1993 Lokalitet i br. plohe Locality and No. of plot Česma (Pl-1) čazmanske nizinske šume (Pl-6) Čazma Lowland Forests Česma (PI-15) Šiljakovačka dubrava (Pl-23) Repaš (Pl-25) Jastrebarske nizinske šume (Pl-36) Jastrebarsko Lowland Forests (Pl-36) Tip tla Soil type Pseudogley na zaravni, distrični Pseudogley on level terrain, dystric Pseudogley na zaravni, distrični Pseudogley on level terrain, dystric Pseudogley na zaravni, distrični Pseudogley on level terrain, dystric Pseudogley na zaravni, distrični Pseudogley on level terrain, dystric Fluvisol Fluvisol Pseudogley na zaravni, distrični Pseudogley on level terrain, dystric WRB klasifikacija WRB classification Dystric, gleyic Planosol Dystric, gleyic Planosol Dystric, gleyic Planosol Dystric, gleyic Planosol dystric, gleyic Planosol Dystric, gleyic Planosol stagnic, gleyic Albeluvisol Stagnic, gleyic, Albeluvisol molic, eutric Fluvisol Mollic, eutric, Fluvisol stagnic, gleyic Albeluvisol Stagnic, gleyic, Albeluvisol Šumska zajednica Forest community Hrast lužnjak i obični grab Pedunculate oak and common hornbeam Hrast lužnjak i obični grab Pedunculate oak and common hornbeam Hrast lužnjak i obični grab Pedunculate oak and common hornbeam Hrast lužnjak i obični grab Pedunculate oak and common hornbeam Hrast lužnjak i obični grab Pedunculate oak and common hornbeam Hrast lužnjak i obični grab Pedunculate oak and common hornbeam Dubina lizimetra (cm) Lysimeter at depth (cm) 10, 100 10, 100 10, 100 10, 100 10, 100 10, 100 ANALIZA KATIONA 1 ANIONA - Cation and anion analysis Kemijski sastav tekućina određivanje u Državnom hidrometeorološkom zavodu. Određivali su se ioni Cl , S042"-S, NCV-N, NH4+-N, Na", K\ Ca" i Mg2T. Upotrijebljene su analitičke metode koje su standardne ili uobičajene za određivanje malih količina tvari u vodama i padalinama: spektofbtometrijskom (spektofotometar Perkin Elmer Lambda-1) metodom određivani su S04´ - ioni, NO´ - ioni, metodom ionselektivnih elek troda (ORION - Mikroprocesor ionanalyser, model 901) NH4+ -ion i Cl -ion, a metalni ioni (natrij i kalijalkalni, kalcij i magnezij - zemnoalkalni) određivani su atomskom apsorpcijskom spektrofotometrijom (Atomski spekt. Perkin Elmer, model 603). Na terenu su se mjerili pH i električna provodljivost u LiS/cm. Metode su opisane u WMO (1974), Standard Methods (1975)iMohler i dr. (1975). OBRADA PODATAKA - Data processing Podaci obavljenih laboratorijskih analiza obrađeni Šumarskog instituta Jastrebarsko. Grafikoni su rađeni u su na osobnom računalu programima Excel i Statistica Excelu i Statistici, a tekst je napisan u Word 7.0. Slike su 5.0. Posebni dio statistike, sa Kruskal-Walils testovima, izrađene u Correlu. bio je priređen u bazi podataka u Microsoft Access-u ZADATAK 1 CILJ ISTRAŽIVANJA Metodom lizimetrijskih mjerenja u tlu ustanoviti utjecaj padalina na otopnu tla: U tu svrhu trebalo je utvrditi: količinu važnijih kationa i aniona te teških kovina u tekućinama na dubini od 10 cm, tj. ispod humusno - Task and goal of research akumulativnog horizonta i na dubini od 100, cm tj. u mineralnom dijelu tla. količinu istraživanih kemijskih elemenata u kgha"´ koji se talože u šumi hrasta lužnjaka i običnoga graba |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 170 <-- 170 --> PDF |
B. Vrbek, I. Pilaš, T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U SUMI HRASTA LUŽNJAKA . Šumarski list SUPLEMENT (2005), 165-185 kemijski sastav padalina ispod krošanja stabala hratestirati utjecaj kemijskog sastava padalina na kesta i graba mijski sastav perkolata u šumskom tlu, priznatim kemijski sastav padalina na kontrolnim mjestima statističkim metodama. REZULTATI - Results Uspoređujući područja po količini kationa i aniona Česmi pa u Pokuplju i Šiljakovini. Vrijednosti prikazuu mgL"´, u tablicama 2, 3 i 4, možemo zaključiti kako ju prosječnu koncentraciju kationa i aniona u promapostoje razlike u njihovim prosječnim vrijednostima tranom vegetacijskom razdoblju po mjernim mjestima kada se usporede prosječno sve plohe. Koncentracija i područjima. svih iona uvijek je najviša u području Repaša, a zatim u Tablica 2. Prosječne količine kationa i aniona u mgL" po mjestima uzorkovanja područja Česma Table 2 Average cation and anion quantities in mgL´ per sampling sites in the area of Česma Plohe Česma KT Na´ Ca2" Mg24 NH4 +-N cr NO3--N 2so4 --s HCO3-H´ Plots Česma mgL"1 H 30,07 1,32 32,15 5,35 2,67 6,80 11,53 12,37 0,220 0,012 G 6,16 0,67 5,17 1,49 2,20 2,42 2,71 5,07 0,011 0,007 KS 8,36 0.42 4,24 1,64 0,89 2,35 3,58 2,03 0,280 0,004 KO 0,47 0,31 1,26 0,27 0,17 0,94 1,48 1,03 0,150 0,004 L loo 1,20 5,22 17,69 7,04 0,07 3,91 2,56 12,68 0,280 0,002 L 10 1,65 0,95 3,34 2,53 0,09 1,97 3,61 3,03 0,050 0,015 Tablica 3. Prosječne količine kationa i aniona u mgL ´ po mjestima uzorkovanja područja Pokupski bazen-Siljakovina Table 3 Average cation and anion quantities in mgL´ per sampling sites in the area of Pokuplje Basin -Šiljakovina K+ Na+ Ca2+ 2H+ Plohe Pokup.-Šilj. Mg2^ NH4´-N cr NO,--N so4 --s HCO3 Plots Pokup. -Silj. mgL"´ H 21,28 1,44 16,46 4,35 4,24 4,53 6,12 8,01 0,126 0,0057 G 3,90 0,31 1,86 0,37 1,03 1,44 2,99 1,75 0,094 0,0054 KS 4,66 0,29 1,68 0,63 0,96 1,40 2,73 0,95 0,089 0,0061 KO 0,28 0,26 2,17 0,26 0,26 0,90 1,17 0,60 0,092 0,0064 L loo 0,16 10,35 1,85 1,81 0,05 3,01 1,65 2,29 0,131 0,0044 L io 0,71 1,35 2,09 1,52 0,04 2,41 0,01 2,02 0,127 0,0117 Tablica 4. Prosječne količine kationa i aniona u mgL ´ po mjestima uzorkovanja područja Repaš Table 4 Average cation and anion quantities in mgL´ per sampling sites in the area of Repaš K+ Ca2+ Mg2+ 2 Plohe Repaš Na" NH/-N cr NO3--N so4 --s HCO1-H" Plots Repaš mgL"1 H 69,23 1,30 55,28 6,32 3,79 11,45 8,35 16,29 0,138 0,0257 G 10,10 0,53 3,72 0,62 0,87 2,80 4,26 2,79 0,132 0,0049 KS 17,13 0,97 5,09 1,41 1,63 2,51 3,96 1,74 0,143 0,0089 KO 1,21 0,30 1,76 0,35 0,14 0,99 2,33 1,06 0,138 0,0026 L loo 1,25 0,67 65,05 7,65 0,62 1,94 3,31 0,84 0,435 0,0617 L io 1,99 0,80 7,51 3,38 0,09 1,95 5,87 5,88 0,117 0,0064 Uspoređujući podatke koji su dobiveni ispod kroU lizimetarskim uzorcima mijenja se slika prosšanja po područjima, prosječni sadržaj kationa i aniona ječnog sadržaja iona u mgL ´. Najviše prosječne konosjetno je manji na otvorenome mjestu bez utjecaja vecentracije kationa za kalcij, kalij i magnezij nađene su getacije. Opet su najveće vrijednosti na području Rena području Repaša, dok su najviše prosječne koncenpaša kod aniona, dok su kod prosječnih vrijednosti za tracije za natrij pronađene u području Pokupsko-Siljakatione kod sadržaja kalcija i amonijskog iona najviše kovina. Povećano ispiranje tih kationa zbog same je vrijednosti na području Pokuplja i Šiljakovine. građe profila tla, jer je u donjem dijelu najviše karbo |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 171 <-- 171 --> PDF |
B. Vrbek, 1. Pilaš, T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U ŠUMI HRASTA nata prisutno u tlima s područja Repaša, a zatim karbonatni les u donjem dijelu profila kod područja Česme. Kod prosječnog sadržaja aniona u lizimetarskoj tekućini situacija je nešto drukčija. Najviše prosječne koncentracije aniona izmjerene su na području Česme, a zatim u području Repaša. Izuzetak je klor kojeg ima LUŽNJAKA Šumarski list SUPLEMENT (2005), 165-185 na području Pokupskog-Siljakovine, približno kao i u lizimetrima na području Česme. Povišenje klora u Pokupskom- Šiljakovini vezano je i uz pojavu natrija. Vjerojatno je u pitanju neki lokalni izvor zaslanjenja koji dolazi bočnim priticanjem voda, a koji će se trebati detaljnije istražiti. Prosječni sadržaj kationa u lizimetrima po područjima Average cation content in lysimeters per areas L„, gai™> NH´ -N a Mg2 | L<» f S Ca2 X —i 1 L«> ^ Na" V} i.+.´WW K´ 10 ."(I 30 40 50 60 70 mgU1 Grafikon 1. Prosječni sadržaj kationa i razlike u lizimetrima L10 i L|00 po područjima u mgL" Graph. 1 Average cation content and differences in lysimeters L10 and Lwoper areas in mgL Prosječni sadržaj kationa u lizimetrima po područjima Average cation content in lysimeters per areas IIIIIIIIIIHIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII L„ TO SO/ -S o MINIMI L too o M L,o G, a NO,;-N M o L ,M 0-, ^^^M L,o . .. |B s CI L loo mnOTTTTTTl 0 2 4 6 8 10 12 14 mgL1 Grafikon 2. Prosječni sadržaj aniona i razlike u lizimetrima L10 i L100 po područjima u mgL"1 Graph. 2 Average anion content and difference in lysimeters L10 andLwnper areas in mgL´1 U Grafikonima 1. i 2 prikazane su razlike kationa i jednosti za kalcij (Ca2 ) u Repašu i za sumpor (S042"-S) aniona u lizimetrima na dubinama od 10 i 100 cm. Vrivišestruko su povećane u lizimetrima na 100 cm dubine, Tablica 4. Ukupne količine kationa i aniona u kgha" na pet glavnih ploha na hvatačima hrasta Table 4 Total cation and anion quantities in kgha´ in five main plots in oak stemflow Na4 Ca2+ Mg2+ K+ 2 H | - hrast NH4+-N CP NCV-N so4 --s H! -oak kgha´ P-6 0,07 0,11 0,78 0,18 0,65 0,21 0,27 0,26 P-15 0,01 0,01 0,22 0,05 0,44 0,09 0,11 0,07 P-23 0,10 0,03 0,39 0,10 0,46 0,06 0,07 0,20 P-25 0,03 0,01 0,52 0,06 0,64 0,10 0,08 0,12 P-36 0,04 0,02 0,33 0,07 0,41 0,09 0,12 0,12 169 |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 172 <-- 172 --> PDF |
B. Vrbek, I. Pilaš, T. Dubravac: PRACKNJE KVALITETE VODE U SUMI HRASTA LUŽNJAKA Šumarski list SUPLEMENT (2005). 165-185 u odnosu na ostala područja i lizimetre. Lizimetri na du- tiona i aniona od lizimetara na dubini od 100 cm. bini od 10 cm prosječno sadrže manje koncentracije ka- Ukupni sadržaj kationa na hvataču hrasta na 5 glavnih ploha Ukupni sadržaj aniona na hvataču hrasta na 5 glavnih ploha Total cation content in oak stem/low in 5 main plots Total anion content in oak stem/low in 5 main plots NH/-N NO/-N IP-6 IP-15 IP-23 DP-25 P-36 IP-6 1P-15 IP-23 GP-25 I P-36 Grafikon 3 i 4. Ukupni sadržaj kationa i aniona u kgha" na hrastu na plohama Graph. 3 and 4 Total cation and anion content in kgha´ on oak in the plots Tablica 5. Ukupne količine kationa i aniona u kgha"´ na grabu na plohama Table 5 Total cation and anion quantities in kgha´1 on hornbeam in the plots 2 H2 grab NH4´-N Na^ Ca2+ Mg2+ K+ CT N03--N so4 --s H2 hornbeam kgha-1 P-6 0,11 0,04 0,25 0,05 0,61 0,17 0,26 0,21 P-15 0,12 0,03 0,25 0,06 0,40 0,10 0,22 0,14 P-23 0,02 0,04 0,23 0,05 0,43 0,16 0,25 0,20 P-25 0,01 0,01 0,05 0,01 0,30 0,05 0,11 0,04 P-36 0,09 0,02 0,13 0,03 0,23 0,10 0,13 0,12 Ukupni sadržaj kationa na hvataču graba na 5 glavnih ploha Total cation content in hornbeam stemflow in 5 main plots0,7Ukupni sadržaj aniona na hvataču graba na 5 glavnih ploha Total anion content in hornbeam stemflow in 5 main plots P-6 NH/-N P-15 P-23 D P-25 P-36 P-6 a p-15 SNO.-N P-23 D P-25 P-36 Grafikon 5 i 6. Ukupni sadržaj kationa i aniona u kgha-1 na grabu na plohama Graph. 5 and 6 Total cation and anion content in kgha on hornbeam in the plots Tablica 6. Ukupne količine kationa i aniona u kgha"´ pod krošnjama (throughfall) Table 6 Total cation and anion quantities in kgha´1 below the crowns (throughfall) Krošnja (KŠ) NH/-N Na+ Ca2+ Mg2+ iC cr NO3--N so4 2--s Crown P-6 P-15 P-23 P-25 P-36 3,00 1,46 0,31 3,23 6,80 1,19 1,45 1,28 1,11 1,10 7,20 14,56 7,18 10,18 7,09 kgha"´ 3,61 5,45 1,48 4,28 2,87 22,02 48,72 19,98 53,35 19,73 4,94 7,23 7,48 8,16 5,82 13,30 17,57 8,75 14,65 12,56 3,15 5,46 3,85 5,60 4,16 |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 173 <-- 173 --> PDF |
B. Vrbek, I. Pilaš, T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U ŠUMI HRASTA LUŽNJAKA Šumarski list -SUPLEMENT (2005), 165-185 Ukupni sadržaj kationa u uzorcima pod zastorom krošanja na 5 glavnih ploha Ukupni sadržaj aniona u uzorcima pod zastorom krošanja na 5 glavnih ploha Total cation content in samples below the crowns in 5 main plots Total anion content in samples below the crowns in 5 main plots 605040-´ :: « ill 30 20 10- _ n L*_j iiJWt»J!l II NH;-N Na Ca Mg´ NO.-N SO;-S P-6 P-15 P-23 D P-25 P-36 P-6 a P-15 P-23 D P-25 P-36 Grafikon 7 i 8. Ukupni sadržaj kationa i aniona u kgha" na ispod krošanja Graph. 7 and S Total cation and anion content in kgha´ below the crowns Tablica 7. Ukupne količine kationa i aniona u kgha" na otvorenom (bulk) Table 7 Total cation and anion bulk quantities in kgha´ Kontrola (KO) NH4 +-N Na´ Ca2+ Mg2+ K+ cr N03--N so4 2--s Control kgha"1 P-6 0,22 0,99 3,99 1,18 3,09 4,75 7,44 3,45 P-15 0,67 1,30 5,38 1,08 2,60 4,44 5,68 2,06 P-23 1,42 1,62 9,50 1,52 2,58 4,47 5,35 2,11 P-25 0,65 1,53 7,35 1,31 7,66 5,08 12,33 4,38 P-36 0,95 1,28 5,42 1,26 0,71 5,25 6,69 4,61 Ukupni sadržaj kationa u kontrolnim uzorcima na 5 glavnih ploha Ukupni sadržaj aniona u kontrolnim uzorcima na 5 glavnih ploha Total cation content in control samples in 5 main plots Total anion content in control samples in 5 main plots 10 9 8 |U 7 1 03 6 J a : 4 1 3 2 1 N03--N S042--S NH/-N Na´ Ca24 Mg:" P-6 ffl P-15 H P-23 P-25 P-36 I P-6 a P-15 S P-23 DP-25 P-36 Grafikon 9 i 10. Ukupni sadržaj kationa i aniona u kghaL na otvorenom (bulk) Graph. 9 and 10 Total cation and anion bulk content in kgha´ Tablica 8. Ukupne količine kationa i aniona u kgha"´ u lizimetrima nalO cm dubine Table 8 Total cation and anion quantities in kgha´ in lysimeters at 10 cm in depth Na+ Ca2+ Mg24 K+ 2 Lizimetar na 10 cm (L10) NH4+-N cr NOf-N so4 --s Lysimeter at 10 cm (L1Q) kgha" P-6 0,19 3,22 7,33 11,07 5,59 7,75 13,08 11,62 P-15 0,28 3,09 10,57 7,51 5,65 7,06 8,52 7,92 P-23 0,15 6,84 7,72 7,29 3,76 8,52 7,82 9,46 P-25 0,14 0,91 14,12 5,66 3,86 3,51 10,44 4,76 P-36 0,17 5,97 9,49 6,05 2,33 10,99 8,66 8,50 171 |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 174 <-- 174 --> PDF |
B. Vrbek, I. Pilaš. T. Dubravac: PRAĆENJU KVALITETE VODE U SUMI HRASTA LUŽNJAKA Šumarski list SUPLLMENT (2005). 165-185 Ukupni sadržaj kationa u lizimetrima L 10 cm na 5 glavnih ploha Ukupni sadržaj aniona u lizimetrima L 10 cm na 5 glavnih ploha Total cation content in iysimeters LIO cm in 5 main plots Total anion content in Iysimeters LIO cm in 5 main plots 16 14 NH4´-N Na" Ca2´ Mg2" K NCL-N SO/-S P-6 DEP-15 dP-23 P-25 P-36 P-6 a p-i5 P-23 P-25 P-36 Grafikon 11 i 12. Ukupni sadržaj kationa i aniona u kgha" u lizimetrima na 10 cm dubine Graph. 11 and 12 Total cation and anion content in kgha´ in Iysimeters at 10 cm in depth Tablica 9. Ukupne količine kationa i aniona u kgha"1 u lizimetrima nalOO cm dubine Table 9 Total cation and anion quantities in kgha´ in Iysimeters at 100 cm in depth Lizimetar na 100 cm (L100) NH4 +-N Na+ r* 2+ Ca Mg2´ K+ Cl" NCV-N so4 2--s Lysimeter at 100 cm (L!00) kgha"1 P-6 0,05 1,94 25,08 10,96 0,39 2,00 1,55 4,04 P-15 0,26 3,69 102,89 27,72 1,10 3,85 2,33 7,39 P-23 0,18 10,49 5,91 9,08 0,74 6,54 6,41 6,68 P-25 0,07 0,94 32,39 7,65 1,80 2,06 5,66 2,02 P-36 0,52 56,53 8,35 6,96 0,53 15,05 5,80 10,65 Ukupni sadržaj kationa u lizimetrima L 100 cm na 5 glavnih ploha Ukupni sadržaj aniona u lizimetrima L 100 cm na 5 glavnih ploha Total cation content in Iysimeters L 100 cm in 5 main plots Total anion content in Iysimeters L 100 cm in 5 main plots 120 100 80 RS M 60 40 20 s ´ ,Ti" ^ [_iUixJ 0 NH4*-N Na" Ca2 Mg2´ K NO.-N SCV-S P-6 m p-15 S P-23 D P-25 P-36 P-6 B P-15 a P-23 G P-25 P-36 Grafikon 13 i 14. Ukupni sadržaj kationa i aniona u kgha" u lizimetrima na 100 cm dubine Graph. 13 and 14 Total cation and anion content in kgha´ in Iysimeters at 100 cm in depth Tablica 10. Ukupne količine kationa i aniona u kgha" prosječno od pet glavnih ploha na uzorcima u šumi (KŠ+Hi+H2), kontrole (KO) i lizimetara (L10 + L100) na svim područjima Table 10 Total cation and anion quantities in kgha´ on average from five main plots in forest samples (CF+Hj+H^, control (CO) and Iysimeters (Lln + Llml) in all areas Ca2+ K+ Razlike po mjestima NfV-N Na1 Mg -ci-NCV-N S042"-S Differences by sites kgha"1 Suma -Forest 3,08 1,29 9,87 3,67 33,67 6,95 13,69 4,73 Kontrola -Control 0,78 1,34 6,33 1,27 3,33 4,80 7,50 3,32 Tlo -Soil 0,40 18,72 44,77 19,99 5,15 13,47 14,05 14,61 |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 175 <-- 175 --> PDF |
B. Vrbek. 1. Pilaš, T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U SUMI HRASTA LUŽNJAKA Šumarski list -SUPLHMENT (2005). 165-185 Ukupni količine kationa i aniona na svim područjima prosječno od 5 ploha Total cation and anion quantities in all areas with 5 plots on average 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 NH4"-N Na* Ca* Mg2* KT Cl NO,-N SO/-S kationi i anioni cation and anions Suma -Forest B Kontrola -Control Tlo -Soil Grafikon 12. Ukupne količine kationa i aniona u kgha" prosječno od pet ploha po mjestima uzorkovanja u šumi (KS+H]+H2), kontrole (KO) i lizimetara(L10 + L10o) na svim područjima Graph. 12 Total cation and anion quantities in kgha´ on average from five plots per sampling sites in the forest (CF+H/+H2), control (CO) and lysimeters (LI0 + LI0lj) in all areas Iz Tablice 10 i Grafikona 12 vidljivo je kako je proloženje tvari, koje se kasnije padalinama ispiru kroz sječno taloženje u šumskom ekosustavu (šuma) svih krošnje drveća. Količine u lizimetrima za NH4+-N makationa i aniona veće nego na kontrolnom mjestu (konnje su od kontrole i šume, količine kalija manje su od trola) u šumi hrasta lužnjaka i običnoga graba u sjevešume, količine NO ~-N, jednake su količinama u šumi, 2+ rozapadnoj Hrvatskoj. To je još samo jedan dokaz kako a manje od kontrole, a sve ostale tvari (Na+, Ca šumski ekosustav hrasta lužnjaka i običnoga graba Mgi+, Cl" S04~"-S) povećane su i do nekoliko puta. svojom površinom biomase omogućuje veće suho ta Tablica 11. Način izračunavanja zbroja aniona i zbroja kationa u mgekv/L i ionske razlike (ID) u postocima Table II Method of calculating the anion sum and the cation sum in mgekv/L and ion differences (ID) in percentages Rezultati istraživanja ionskih razlika u tekućinamana na plohama i područjima Research results of ion differences in the liquids in plots and areas C1" + LA _ HCO3" 35,5 so42" NO3" mgekv + + = 61 16 14 /L H+ ( K+ Ca2+ Mg2+ IK _ NH4Na+ mgekv + + + + 1 14 23 39 20 12 /L LK-LA ID% = 100 % X + LK-LA Nakon izračuna ionske razlike u % (ID) na pet ploma na plohama br. 15, 25, 36. Ti se podaci ne podudaha koje su reprezentanti za svako područje, dobiveni su raju s podacima iz lizimetara, jer to ovisi i o pufernom rezultati pozitivnih i negativnih predznaka. U prirodi kapacitetu koje ima pojedino tlo na praćenim plohama. kada je sve u ravnoteži i pod idealnim uvjetima ID bi Prosječne vrijednosti pH tekućina na otvorenome trebala biti u ravnoteži. Od pet ploha, tri imaju veći imaju raspon od 5,73 do 5,97, a ispod krošanja 5,42 do unos aniona od kationa u uzorcima iz površinskih lizi-6,24. Najniže pH vrijednosti su u lizimetrijskim uzormetara. To su plohe br. 23 i 36 (Pokupsko i Šiljakovi-cima gdje je pH od 4,86 do 5,49 (tablica 11). Razlike, na) te ploha 6 (Česma u Cazmanskom dijelu). Također prema Brechtel u i Vukorep u (1991), u taloženju više aniona od kationa dospijeva na kontrolnim mjestiunutar šumskih ekosustava, u usporedbi s kontrolom, |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 176 <-- 176 --> PDF |
B. Vrbek, 1. Pilaš, T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U SUMI HRASTA LUŽNJAKA . Šumarski list SUPLEMENT (2005), 165-185 Grafikon 13. Prikaz ionske razlike po mjernim mjestima prosječno na svim plohama Graph. 13 Average ion difference per measuring sites in all plots možemo pripisati tome stoje u pravilu taloženje sumrazlika iznosi 1,5-3 puta. Za nitrate i amonijak iznosi pora u obliku sulfata pod šumskim ekosustavima veća 1,5-2,5 puta više, a taloženje samog vodikovog iona 3^1 puta nego na otvorenome prostoru. Za kloride ta veće je za 2-4 puta. Prosječne pH vrijednosti po mjestima uzorkovanja na 5 glavnih ploha Average pH values per sampling sites in 5 main plots 6.5 6.3 6.1 5,9 5.7 A— KS 5,5 X — KO 5,3 5.1 4.9 4.7 IV VI1 IX XI XII mjeseci months Grafikon 14. Grafički prikaz prosječnih vrijednosti pH mjerenja na plohama Graph. 14 Graph of average measured pH values per plot Tablica 11. Prosječne pH-vrijednosti po mjesecima i mjestima uzorkovanja na plohama Table 11 Average pH values per months and sampling sites in the plots Mjesec uzorkovanja Month of sampling IV V VII IX X XI XII Mjesta uzorkovanja Site of sampling PH H (hvatač hrasta) -H (oak stemflow) 5,14 5,17 5,5 5,09 5,3 5,44 5,69 G (hvatač graba) G (hornbeam stemflow) 5,24 5,10 5,66 5,20 5,52 5,72 5,81 KS (uzorak Šuma) KŠ (Forest sample) 5,56 5,52 5,77 5,42 5,60 6.00 6.24 K O (uzorak kont.) KO (Control sample) 5,36 5,40 5,73 5,17 5,52 5,94 6.25 L|Q (lizim. 10 cm) -L]() (Lysim. at 10 em) 5,05 4,97 5,19 4,86 5,28 4,98 5,49 L|QQ (lizim. 100 cm) -LJQQ (Lysim. at 100 cm) 5,73 5,74 5,53 5,48 5,75 5.90 6,03 |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 177 <-- 177 --> PDF |
H. Vrbck, 1. Pilaš, T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U ŠUMI HRASTA LUŽNJAKA Šumarski list -SUPLEMENT (2005), 165-185 Za područja Repaša evidentno je povećanje gotovo vanjem niz stablo, dolazi do povećanja koncentracije svih kationa i aniona ispod krošnje drveća u odnosu na pojedinih tvari te se to očituje i u povećanju u šumskim otvoreni prostor u mgL"´. U lizimetrima, osim nitrata i tlima. Stabla hrasta više doprinose povećanju koncenamonijaka, povećanje, prema kontrolnim uzorcima, za tracije nego stabla graba, ali to može biti i posljedica neke tvari iznosi od nekoliko do desetak puta. Vidljivo razlike u koncentraciji uzoraka. je kako prolazom padalina kroz krošnje drveća te slije- RASPRAVA-- Discussion Praćenje kvalitete i količine tekućine na plohama pod zastorom krošanja (padaline pod zastorom krošanja), perkolata u tlu (lizimetrijske vode) i padalina na kontroli (otvoreni prostor bez utjecaja vegetacije), odvijalo se u vegetacijskom razdoblju od travnja do listopada. Vegetacijsko razdoblje, prima od 54,5 do 56,5 % mm padalina u odnosu na cijelu godinu. Padaline u obliku snijega izvan vegetacijskog razdoblja nisu uzorkovane i analizirane, a isto tako kiša, slana ili si. Prema tomu, podaci koji su prikazani u tablicama, sadrže samo dio od oko 56 % tvari koje su prispjele suhim i mokrim taloženjem. Padaline, koje se u vrijeme kada drveće nema lišća ispiru s grana i debla, te tvari koje su nataložene i u manjoj ili većoj mjeri, zakiseljuju tlo u pridanku, a isto tako i koru debla. Tablicama 4-9 prikazane su ukupne količine kationa i aniona u kgha"´ na pet glavnih ploha i po mjestima uzorkovanja za cijelo razdoblje vegetacije od travnja do listopada. U grafikonima, posebno za katione i anione (grafikoni 3-14) slikovito su prikazane ukupne količine u kgha"´ na svakoj plohi. Sumarna tablica 10 i grafikon 15 prikazuju realno stanje ulaza kationa i aniona prosjeka 5 ploha u kgha" na svim područjima u šumskom ekosustavu, na kontrolnom mjestu te u tlu. Godišnje u vegetacijskom razdoblju taloženjem u šumsku zajednicu hrasta lužnjaka i običnoga graba prispijeva oko 16,77 kgha´ dušičnih spojeva (NOrN+NH4-N), 1,29 kgha"´ Na, 9,87 kgha"´ Ca, 3,67 kgha"´ Mg, 33,67 kgha"´ K, 6,95 kgha"´ Cl i 4,73 kgha"´ S04-S. Prema dobivenim rezultatima više se istaložilo dušičnih spojeva nego sumpora. Zadnjih trideset godina u Europi se unos dušika povećao s 3^1 kgha"´ na godinu, na 10-20 kgha"´ na godinu. Prema podacima Komlenovića (1988), unos dušika od 10 do 40 kgha"´ na godinu predstavlja kritično opterećenje šumskog ekosustava. Suvišak dušika stimulira rast lisne mase i usporava procese odrvenjavanja te nepovoljno utječe na razvoj korjenovog sustava i mikorize. To dovodi do poremetnji u prehrani te smanjenja otpornosti biljaka prema suši i niskim temperaturama (Komlenović i dr. 1997). Istraživanjima su F luekinger i Braun (1993) na području Švicarske u šumama bukve i smreke izmjerili taloženje bukovima na otvorenome od 10 do 12 kgha"´god ´ N (NH4-N) u nizinskim dijelovima, a u pretplaninskim područjima od 13 do 20 kgha´god"´ N. U šumskim sastojinama bukve i smreke te su vrijednosti veće te iznose oko 25 kgha"´god"´. U sjevernoj Italiji Ugolini i dr. (1993) izvješćuju o taloženju dušika od 10-14 kgha´god"1 do 20 kgha"´god"´, ovisno o mjestu uzorkovanja (geografskom području, nadmorskoj visini, izloženosti itd.). Istraživanjima sličnih problema na području Danske Nguyen i dr. (1990) pišu kako su kiseline u padalinama nejednoliko zastupljene po mjernim mjestima, kao rezultat nejednolikog transporta S02 i NOx zračnim transportom vjetrom, oblacima itd. Kod toga je bitna jačina kiše, kao i veličina kišnih kapi. Glavni uzroci zakiseljavanja mokrog taloženja u Europi su sumporna (H2S04) i dušična kiselina (HN03). Pretvorba NOx u HN03 brža je nego pretvorba S02 u H2S04. Potrebe ovog šumskog ekosustava unosom dušika suhim i mokrim taloženjem zadovoljene su do 100 %, što može imati pozitivne, ali i negativne posljedice na rast i razvoj šume (S i m o n č i ć 1996). Količine sumpora koje su nataložene tijekom vegetacijskog razdoblja u šumi hrasta lužnjaka i običnoga graba nisu velike (4,73 kgha"´). Vjerojatno je uzrok i u smanjenju emisija sumpora u atmosferu posljednjih godina, a to se odrazilo i na smanjenju taloženja sumpora. Za usporedbu Simončić (1996) navodi taloženje sumpora na otvorenom 13 kgha"´, a u sastojini bukve 22 kgha"´ na području TE "Soštanj". U kulturi smreke taj je iznos 33 kgha"´ sumpora. Podaci iz 1993. godine za Sloveniju (Lešnj ak i Rajh-Alatič 1993) prikazuju taloženje sumpora između 28 i 36 kgha ´ u gradskim područjima, dok za dušik podatak iznosi 15 kgha"´. Za alpska područja Austrije na otvorenome prostoru Smidt (1993) iznosi podatke od 7-15 kgha"´ sumpora i 7-17,5 kgha"´ dušika, a isto tako Führer (1993) u Mađarskoj govori o količini sumpora od 16 kgha"´ i ukupno dušičnih spojeva od 12,5 kgha"´. Podaci za Sjevernu Ameriku iznose za sumpor od 25 do 45 kgha"´ (N ash i dr. 1992). Za područja u Hrvatskoj podaci variraju u odnosu na šumsku zajednicu, nadmorsku visinu, smještaj plohe na kojoj je obavljeno uzorkovanje itd. Tako Komlenović i dr. (1997) za Lividragu u Gorskom kotaru pišu o 23,77 kgha ´ sumpora (S04-S) i ukupno 27,87 kgha"1 dušika (NOyN + NH4-N). Prema novijim podacima koji su prikupljeni tijekom 1999. godine (Vrbek i Pilaš 2001), količina sumpora (S04-S) iznosi od 5,2 kgha"´ u nizinskim šumskim ekosustavima hrasta lužnjaka i graba na području Jastrebarskog do 27,5 kgha"´ na području Medvednice, 28,0 kgha"´ na |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 178 <-- 178 --> PDF |
B. Vrbek, I. Pilaš, T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U ŠUMI HRASTA LUŽNJAKA ... Šumarski list SUPLEMENT (2005), 165-185 području Zavižana na Velebitu i najviše 50,2 kgha"1 na stoje puno više od kritičnih opterećenja za dušik. U tapodručju Lividrage. Podaci za ukupni dušik još su veći. blici 13 pregledno su prikazane količine sumpora i duTako je u nizini izmjerena količina od 15,2 kgha"1, na šika na raznim područjima u Europi u odnosu na sjevepodručju Medvednice 27,0 kgha"1, na Zavižanu oko rozapadnu Hrvatsku u šumi hrasta lužnjaka i običnoga 26,0 kgha"´, a na području Lividrage čak 74,2 kgha"1, graba. Tablica 12. Ukupno taloženje sumpora i dušika, prema raznim autorima u odnosu na podatke za šumu hrasta lužnjaka i običnoga graba na istraživanom području Table 12 Total sulphur and nitrogen depositions, according to different authors, in relation to data for the forest of pedunculate oak and common hornbeam in the study area Ukupna količina S04-S Ukupna količina NOx Izvor podataka Ocjena unosa Total S04-S quantity Total NOx quantity Source of data Input assesment kgha" Povećan unos Nguyen er. al. (1990) 28,5-48,5 20,1 -28,8 Increased input Vrlo povećan unos Simončić (1996) 60,4 - 98,6 33,5-45,1 Significantly increased input Povećan do vrlo povećan unos Vrbek-Pilaš(2001) 13,6-50,2 15,2-74,2 Increased to sign, increased input Povećan unos Komlenović (1997) 19,9-23,8-24,4-27,9 Increased input Povećan unos Führer (1993) 16,0 12,5 Increased input Povećan unos Smidt(1993) 7,0- 15,0 7,0- 17,5 Increased input Šumska zajednica lužnjaka i graba Mali unos S0 4 u sjeverozapadnoj Hrvatskoj Low input qfS04 4,73 (+ 44%) 16,77 (+44%) Forests community of pedunculate oak Povećan unos NOx and hornbeam in north-western Croatia Increased input of NOx Uspoređujući podatke vidljivo je kako je smanjeno ra (Cl) iznosi od 4,015 do 13,83 kgha"´, za sumpor 40 do taloženje sumpora u nizinskim šumskim ekosustavima 76 kgha"´ te za dušikove spojeve 2,7-9,1 kgha"´. hrasta lužnjaka i običnoga graba u odnosu na ostala po Na kontrolnim kišomjerima u mjerenjima ukupna dručja u Hrvatskoj i u susjednim državama. Povećan je količina za Cl iznosi 4,80 kgha"´, a uzorci ispod krošnje unos NH4-N i N03-N, dakle dušika. U tablici je za šumu drveća imaju ukupnu vrijednost 6,95 kgha"´. Isto takvo hrasta lužnjaka i običnoga graba dodano još 44 %, jer povećanje , kako se vidi iz tablice 5-9, imaju i ostale tolika je razlika padalina za cijelu godinu, pošto se pra tvari. Ovisno o starosti sastojine mijenja se i količina ćenje odvijalo tijekom vegetacijskog razdoblja. Prema tvari u tekućinama sakupljenim u krošnjama stabala i podacima iz literature zimi taloženje može iznositi više slivenim niz deblo. Mlade sastojine puno su ugroženije nego ljeti. Visok sadržaj dušika znači i njegovu veću op depozicijama od starijih, ali to je povezano i s količi skrbu. Stabla imaju bujniji rast, drveće postaje osjetlji nom tekućine. Starije sastojine imaju manje slijevanja vije na vjetar koji ga izvaljuje, lome se krošnje i po niz deblo nego mlađe. Kod ovoga se mora uzeti u obzir većana jc podložnost napadu gljiva i štetnika. i činjenica kako ukupne topive taložne tvari u prosjeku U lizimetrima je nađena najveća količina iona u čine 38 % ukupne taložne prašine. kgha"1 osim za nitrate i amonijak dok je kalija bilo ma Lizimetrijska mjerenja postavljena su kako bi se nje. Količine u kgha"´, za Ca, Mg i Na su za očekivati, ustanovila puferska sposobnost tla (u ovom slučaju pse jer je proces ispiranja tih kationa iz tla uvijek prisutan, a udoglcja i humofluvisola) na kojima raste zajednica posebno pri nižim pH-vrijednostima. Tla vežu sulfatne hrasta lužnjaka i običnoga graba. Prema ionskoj razlici ione i otpuštaju bazične katione (Komlenović 1988). Isto vidljivo je kako je na pojedinim mjestima došlo do pro je tako dosta povećano ispiranje Ca i K s lišća. Iz podata boja kiselina u šumska tla. Ionska razlika u % prikazana ka na kontrolnome mjernome mjestu ukupne količine je u tablici 11 i na grafikonu 16 za pet glavnih ploha i kationa i aniona redovito su manje od podataka pod kroš sva mjerna mjesta. njom drveća, a još manje u odnosu na lizimetrijsku tekućinu. Ove se količine podudaraju s podacima Hidro-Tla su vrlo dobre puferske sposobnosti za sada na meteorološkog zavoda za grad Zagreb, gdje količina klopodručju Repaša (ploha 25), iako je prema podacima iz |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 179 <-- 179 --> PDF |
D. Vibck. 1. Pilaš. T. Dubravac: PRAĆhNJF. KVALITETE VODF. U SUMI HRAS" tablice 11 na grabu i na kišomjeru otvorenome negativan rezultat (označeno žutom bojom). Isto je tako negativna ionska razlika na otvorenome prostoru kod ploha br. 15 i 36. Vrlo su važni podaci za lizimetre na dubini od 10 i 100 cm. Utjecaj zakiseljavanja vidljiv je u uzorcima iz lizimetara na dubini od 10 cm (plohe br. 6 - Čazma, 23 - Šiljakovina i 36 - Kupčina). U tlima na tim područjima došlo je do negative ionske razlike, tj. do procesa zakiseljavanja tla koji još nije dospio daleko u dubinu. U dubinskim lizimetrima (L100) vidljivo je kako su prevladali kationi nad anionima i tla još imaju dobru pufersku moć. ZAKLJUČCI Prema podacima mjerenja padalina, u šumi hrasta lužnjaka i običnoga graba izmjerena je prosječno manja količina tekućine u mm pod zastorom krošanja nego na otvorenome prostoru. Za područje Česme količina izmjerenih padalina pod krošnjom je 81,17 % u odnosu na kontrolu, u području Pokupskog i Šiljakovine količina iznosi 89,12 % od kontrole, a u području Rcpaša 80,22 % od kontrole. Intercepcija iznosi, prema mjerenjima u 1997. godini, približno 10,9-19,8 % u starijoj šumi hrasta lužnjaka i običnoga graba na području sjeverozapadne Hrvatske. Rezultati analiza kationa i aniona ukazuju kako nije dovoljno mjeriti samo koncentraciju pojedinih elemenata u otopini, već količinu treba svesti na g/m2 ili kgha ´ kako bi se dobio uvid u količinu taloženja i ispiranja u nekom šumskom ekosustavu. Prema statističkoj obradi, najviše klora nađeno je u lizimetrima na 10 i 100 cm i to u predjelu Pokupskog bazena i Šiljakovine. Iza tog područja sijedi Česma, a zatim Rcpaš. Najviše S04-S dospjelo je u lizimetre na 10 cm dubine na svim područjima, a najviše u Repašu, zatim Česmi i Pokupskom. Povećanje sumpora također je u lizimetrima na 100 cm dubine u predjelu Pokupskog i Česme, dok je kod Repaša manje. Povećanje NOrN najveće je u lizimetrima na dubini od 10 cm na područjima Česme i Pokupskog, a kontrole kod Rcpaša. Nešto manje povećanje je u lizimetrima na 100 cm i uzorcima ispod krošanja. To se povećanje pretežito odnosi na nitrate, jer se oni ispiru iz tla u podzemne vode. LITERATURA Brechtel, H. M., 1. Vukorep, 1991: Emisijsko opterećenje šumskih ekosistema i neke posljedice na primjeru SR Njemačke. Akademija nauka i umjetnosti Bosne i Hercegovine, Posebna izdanja, knjiga XCV1II, Odjeljenje prirodnih nauka, knjiga 15: 117-131, Sarajevo. LUŽNJAKA ... Šumarski list -SUPLEMENT (2005). 165-1X5 Unatoč još dobroj funkciji i neutraliziranju kiselina u tlu, moramo se upitati koliko to već šteti finom sitnom korijenju i prizemnom rašću u šumi. Promjene su evidentne. Područje hrasta lužnjaka i običnoga graba u sjeverozapadnoj Hrvatskoj je u trendu zakiseljavanja površinskih slojeva tala, jer su, prema nekim navodima iz literature, opterećenja iznad dopuštenih granica. Bez ovakvih višegodišnjih detaljnih mjerenja lizimetrijskom metodom moguće je djelomično procijeniti daljnji trend taloženja tvari i stanje naših šumskih ekosustava. Conclusions Sadržaj natrija i klora najviše je povećan u području Pokupsko-Šiljakovina, i to u lizimetru na dubini od 100 cm. To je povećanje višestruko u odnosu na sva ostala mjerna mjesta i plohe. Kalija prosječno ima najviše u Česmi u lizimetrima na 10 cm dubine, nešto manje u predjelu Pokupskog i Repaša. U Repašu ima najviše kalija na kontrolnome mjernom mjestu 1 u uzorcima ispod krošanja stabala. Kalcija je prosječno najviše nađeno u području Česme, u lizimetrima na 100 cm dubine, što se može objaasniti povećanom količinom CaCCK, u dubljim slojevima profila tla. Sadržaj magnezija najviše je nađen u Česmi, u lizimetrima na dubini od 100 cm, a zatim na dubini od 10 cm. Nešto manje povećanje je u Pokupskom-Šiljakovi, dok je u Repašu to povećanje registrirano na kontroli i u šumi. Prema izračunatoj ionskoj razlici u %, najlošiji puferni kapacitet tala ima područje Pokupskog bazena sa Šiljakovinom, a zatim sliv Česme. U tim područjima došlo je do proboja kiselina u lizimetrima na dubini od 10 cm, a isto tako negativni predznak imaju i mjerna mjesta ispod krošanja stabala i na kontrolnome mjernom mjestu. Područje Repaša nema negativne ionske razlike u lizimetrima te su prema dovoljno puferno aktivna kako bi mogla neutralizirati kiseline koje se talože suhim i mokrim taloženjem u zajednici hrasta lužnjaka i običnoga graba. - References Dekani ć, I., 1962: Utjecaj podzemne vode na prido lazak i uspijevanje šumskog drveća u posavskim nizinskim šumama kod Lipovljana. Glas. šum. pokuse 15: 5-118, Zagreb. DE Vries, W., J. M. Leeters, 1994: Effects of acid deposition on 150 forest stands in the Nether |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 180 <-- 180 --> PDF |
B. Vrbek. I. Pila.š. T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U ŠUMI HRASTA LUŽNJAKA .. Šumarski lisl SUPLEMENT (2005). 165-185 lands. Chemical composition of the humus layer, mineral soil and soil solution. DLO Winard Staring Centre for Integrated Land, Soil and Water Research, Wageningen, the Netherlands, Rep. 69.1: 1-84. DE Vries, W., G. J. Reinds, J. M. Klap, E. P. VAN Leeuwen, J. W. Erisman, 2000: Effects of Environmental stress on forest crown condition in Europe, Water, Air, and Soil Pollution 119:363-386. Eber may er, E., 1879: Wie kann man den Einfluss der Wälder auf den Quellenrcchtum ermitteln? Forstw. Centralbl., 1:77-81. Flückiger, W., S. Braun, 1993: Stickstoffeintrage in Waldökosysteme der Schweiz und Einfluß auf auf den Nährstoffhaushalt von Fichten und Buchen. Internationales Symposium: "Stoffeinträge aus der Atmosphäre und Waldbodenbelastung in den Ländern von Arge Alp und Alpen-Adria", Berchtesgaden, Deutschland. Führer, E., 1993: Dcpositionsmessungen in Waldbeständen West-Ungarns, Stoffeinträge aus der Atmosphäre und Waldbodendcbclastung in den Ländern von ARGE ALP und ALPEN-ADRIA, Kurzfassungen der Vortage und Poster, 24. Gl a vač, V, 1953: O vlažnom tipu šume hrasta lužnjaka i običnoga graba, Šum. list 342-347, Zagreb. Gračan , L, 2000: Trendovi djelovanja dugotrajnog prekograničnog onečišćenja zraka, Šum. list. 5-6: 303-312., Zagreb. H i 11, A. C, 1971: Vegetation. A sink for atmospheric pollutants. J. Air Pollu. Control Assoc. Keller, T, 1978: How effective are forest in improving air quality? Eight World Forestry Conference, Jakarta, Indonesia, Oct. 16-28, 9 pp. Komlenović, N., N. Matković, D. Moćan, P. R a s t o v s k i, 1997: Unos onečišćenja iz zraka u šumu bukve i jele (Abieti-Fagetum "Dinari- cum") u predjelu Lividrage u zapadnoj Hrvatskoj. Šum. list 7-8: 353-360, Zagreb. Komlenović, N., P. Rastovski, 1991: Utjecaj imisija na šumske ekosisteme Hrvatske. Šum. list. CXV. 203-217, Zagreb. Komlenović, N., J. Gračan, 1992: Oštećenje šuma u Europi. Šum. list. 1-2: 63-76. Zagreb. Komlenović, N., J. Gračan, 1988: Kritične vrijednosti opterećenja sumporom i dušikom. Šum. list 6-8: 263-371, Zagreb. Lehnardt, F, H. M. Brcchtcl, 1983: Ergebnisse von Bodenwasserhaushalts-Untersuchungen auf grundwasserabgesenkten Walddstandorten des Lockersedimentbcreichcs in der Rhein-Main- Ebene. Hessisches Ried. Dt. geol. Ges., 134. Lešnjak, M., Z. Rajh-Alatič, 1993: The wet deposition in Slovenia. Stoffeinträge aus der Atmosphäre und Waldbodendebelastung in den Ländern von ARGE ALP und ALPEN-ADRIA, Kurzfassungen der Vortage und Poster, str 17. Moh ler, E., L. N. Jacob, 1975: Analitycal chemistry 29, 1369. Nash, B. L., D. D. Davis, J. Skelly, 1992: Forest health along a wet sulfatc/pH deposition gradient in North-Central Pennsylvania, Environmental Toxicology and Chemistry, Vol 11, pp 1095-1104. Nguyen, V.D., A. G.A.Merks, P. Va lenta, 1990: Atmospheric deposition of acid, heavy metals, dissolved organic carbon and nutrients in the Dutch delta area in 1980-1986. Sei. Tot. Environ. 99, 77-91. Penka, M., M. Vyscot, E. Klimo, F. Vaš i ček, 1985: Floodplain forest ecosystem. Prague. Rauš, Đ., I. Trinajstić, J. Vukelić, J. Medvedović, 1992: Biljni svijet hrvatskih šuma (u monografiji "Šume u Hrvatskoj"), 33-77, Zagreb. Rauš, Đ., 1996: "Hrast lužnjak u Hrvatskoj" Šumske zajednice i sinekološki uvjeti hrasta lužnjaka, 27-54, Vinkovci-Zagreb. S i m o n č i ć, P, 1996: Odziv gozdnega ekosistema na vplivc kislih odložin s poudarkom na preučevanju prehranskih razmer za smreko (Picea abies ILI Karst) in bukev (Fagus svlvatica L.) v vplivnem območju TE Šoštanj. Doktorska disertacija, Ljubljana, BF, Odd. gozd. Smidt, St., 1993: Messungen der nassen frielanddeposition an alpinen Höhenprofilen. Stoffeinträge aus der Atmosphäre und Waldbodendebelastung in den Ländern von ARGE ALP und ALPEN- ADRIA, Kurzfassungen der Vortage und Poster, 16. S m i t h, W H., 1990:Air pollution and forest. Springer Verlag, Second edition, New York. Smith, W.H.,L. S. Dochinger, 1975: Air Pollution and metropolitan Eoody Vegetation. Pinchot Institute, consortium for Environmental Forestry Research, publ. No. 1. Forest Servce, Upper Darby, PA, 74 pp. Sposito , G., 1989: The chemistry of soils. Oxford University Press, New York. Sraka, M., 1996: Lizimetrijska mjerenje i metode proračuna bilance vode u tlu. Magisterij. Agronomski fakultet Sveučilišta u Zagrebu. Tikvić, I., V. Šojat, Z. Seletković, 1997: Oštećenost šuma u Hrvatskoj kao posljedica onečišćenja zraka, Prvi hrvatski znanstveno-stručni skup Zaštita zraka, Crikvenica. |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 181 <-- 181 --> PDF |
B. Vrbek, I. Pilaš, T. Dubravac: PRAĆENJE KVALITETE VODE U ŠUMI HRASTA LUŽNJAKA ,., Šumarski list -SUPLEMENT (2005), 165-185 U g o 1 i n i, F. C, G. C e c c h i n i, A. B u f fo n i, G. S a -području Uprave šuma Bjelovar. Rad. Šumar, n e s i, 1993: Chimica della soluzione in suoli af-inst. 28 (1-2): 129-145, Jastrebarsko. feti da piogge acide. Internationales Symposium: "Stoffeinträge aus der Atmosphäre und Waldbodenbelastung in den Ländern von Arge Alp und Alpen-Adria", Berchtesgaden, Deutschland. Ulrich, B., 1982: Soil acidity and its relations to acid deposition. Effects of Accumulation of Air Pollutants in Forest Ecosystems, proceedings of a Workshop held at Göttingen, May 1982. Dodrecht, D. Reidel publishing Company, s. 127-147. Vranković,A., J. Martinović,N. Pernar, 1991: Neki pokazatelji ekoloških promjena tla u Nacionalnom parku Plitvička jezera. Akademija nauka i umjetnosti Bosne i Hercegovine, Posebna izdanja, knjiga XCVI1I, Odjeljenje prirodnih nauka, knjiga 15: 133-143, Sarajevo. Vrbek, B.,V. Lindić,A. Krznar, 1992: Typology in forestry od Croatia. Proceedings of IUFRO cententional, Berlin-Eberswalde. Vrbek, B., 1992: Metoda pedoloških istraživanja u projektu ekonomsko-ekološke valencije tipova šuma (EEVTŠ). Rad. Šumar. inst. Jastrebarsko, 27(1): 65-75, Zagreb. Vrbck, B., 1993: Praćenje depozicije taloženih tvari u zajednici hrasta lužnjaka iobičnoga graba na Vrbek, B., 2000: A Method for monitoring deposited matter in forest Ecosystems. Arh. Hig Rada Toksikol Vol 51: No. 2 pp 207-216, Zagreb. Vrbek, B., I. Pilaš, 2000: Praćenje taloženih tvari u nacionalnim parkovima u Hrvatskoj. 7. Hrvatski biološki kongres Hvar od 24. do 29. rujna, Zbornik, 234-235. Vrbek, B., I. Pilaš, (2001): Praćenje utjecaja taložnih tvari na pokusnim plohama u Hrvatskoj. Znanost u potrajnom gospodarenju, znanstvena knjiga, 388-394, Zagreb. Vrbek, B., 2002: Utjecaj padalina na kemijski sastav tekuće faze tala šumske zajednice {Carpino betuli- quercetum roboris), Anić 1956 ex. Rauš 1969 u sjeverozapadnoj Hrvatskoj, disertacija, Sveučilište u Zagrebu, Šumarski fakultet 1-272, Zagreb. Warren, J. L., 1973: Green space for air pollution control. School of Forest Resources, Tech. Rep. No. 50, North Carolina State Univ., Raleigh, NC, 118 pp. Williams , H.S., 1990: Air Pollution and Forest interaction Between Air Contaminations and Forest Ecosystems. Second edition (Springer-Verlag). |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 182 <-- 182 --> PDF |
PRESENTATION AT THE INTERNATIONAL SYMPOSIUM Šumarski list - SUPLEMENT (2005), 165-185 LYSIMETRIC MONITORING OF SOIL WATER QUALITY IN THE FOREST OF PEDUNCULATE OAK AND COMMON HORNBEAM B. VRBEK, I. PILAŠ, T. DUBRAVAC* SUMM AR Y: Lysimetric research was launched in the Forestry Institute of Jastrebarsko in 1991. The target site was the forest of pedunculate oak and common hornbeam (Carpino bctuli-Quercetum roboris, Anić 1956/emed. Rauš 1969). The quality of soil liquid phase and the amount of deposited matter was monitored in 6plots. ModifiedEbermayer lysimeters were set up in the penological soil profile: below the humus horizon they were placed at depths of10-20 cm and in several plots in the mineral part of the soil at a depth of 100 cm. Sampling was carried out once a month, and anions and cations were identified in the percolate: Kf, Na\ Ca2\ Mg2´, NHf, CI, N03-, S042. After five years of research (from 1995 to 2000) conducted in the area of Repaš, Česma and the Pokupsko basin in the northwest of Croatia, the results of percolate analysis indicated increased deposition quantities in forest ecosystems. Statistical processing revealed the highest amounts of chlorine in the lysimeters placed 10 and 100 cm deep in the Pokupsko basin and Sil]akovina, followed by Cesma and Repaš. The highest amounts qfS04-S were recorded in the lysimeters placed 10 cm in depth in all areas. Repaš takes the lead in this respect, and is followed by Cesma and Pokupsko. An increase in sulphur also occurred in the lysimeters at 100 cm in depth in Pokupsko and Cesma, and less so in Repaš. An increase in NOrN was the highest in the lysimeters placed 10 cm deep the area of Cesma and Pokupsko. The highest increase in sodium and chlorine contents occurred in the lysimeters installed 100 cm deep in the area of Pokupsko-Silj akovina. Compared to all the other measuring sites and plots, this increase was manifold. On average, potassium was the most abundant in the lysimeters placed 10 cm deep in Cesma, and less so in the area of Pokupsko and Repaš. On average, the highest amount of calcium was found in the lysimeters at 100 cm in depth in the area of Cesma, which can be explained by an increased quantity ofCaCO, in the deeper layers of the soil profile. The highest magnesium content was found in the lysimeters placed 100 cm deep in Česma, followed by those placed 10 cm deep. A slightly lower increase occurred in Pokupsko-Siljakovina. According to the calculated ion difference in %, the area of the Pokupsko basin with Siljakovina showed the poorest buffer soil capacity, followed by the Česma watershed. In these areas, acid occurred in lysimeters at depths of 10 cm. There were no negative ion differences in the lysimeters in Repaš, indicating that they are sufficiently buffer active to neutralise acids deposited by dry and wet depositions in the community of pedunculate oak and common hornbeam. Key words: soil, lysimeters, soil solution, forest of pedunculate oak and common hornbeam * Boris Vrbck, PhD, Ivan Pilaš, PhD, Tomislav Dubravac, PhD, Forestry Institute, Jastrebarsko, e-mail: borisv@sumins.hr |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 183 <-- 183 --> PDF |
B. Vrbck, I. Pilaš, T. Dubravac: LYSIMETRIC MONITORING OF SOIL WATER QUALITY IN THE FOREST ... Šumarski list -SUPLEMENT (2005), 165-185 INTRODUCTION Persistent soil acidification through dry and wet depositions gives rise to a series of secondary consequences, such as the dissolution of heavy toxic metals and nutritive materials and their transformation into a liquid phase (soil solution), which then penetrates the groundwater. Not only is the capacity of drinking water thus diminished, but other side effects also occur. In certain climatic conditions and areas, the quality and quantity of water that percolates through a forest ecosystem towards groundwater should be tested, since groundwater is generally used as water supply. This issue, studied in detail by Brechtel (1991) and Leh- n a r d t et al. (1983), is particularly important in case of soils with a lower buffer capacity (e.g. soils on acid parent substrates), Ulrich (1982). Many authors claim that forest soil acidification, which is directly related to lowered pH values and increased Al3+ concentrations in the soil solution, is the most responsible factor in forest damage and decline in many areas. Lysimeters are devices that monitor movement of water through the soil and water percolation through a particular soil volume. These instruments measure the quality of soil solutions and materials that reach the soil through precipitation and are further percolated into groundwater or flow laterally across the impermeable soil horizon. The word lysimeter is derived from the Greek words "lisis", meaning dissolution and "metrom", meaning measurement. This term can be applied to any instrument that monitors the quantity and quality of soil water that passes through the soil solum or moves laterally along a slope. In the beginning, lysimeters were used to measure the components of soil water balance - evapotranspiration (Sraka 1996), as well as changes in the reserves of physiologically active water. They were also used to determine excessive water in the soil - percolation into groundwater. Since the end of the 20lh century lysimeters have increasingly been used to study the chemical percolate content in the soil profile. Ebermayer (1879) was among the first to use lysimeters to measure water movement through undisturbed forest soil. A normal soil solution contains 100-200 different soluble complexes, many of which contain metal cations and organic matter (Sposito 1989). In Croatia, lysimetric research into liquid soil phase lagged behind that in Europe. This segment of pedology received impetus only some ten years ago (lysimetric pedology). The application of lysimetric techniques in forest conditions is still insufficiently treated in specialist papers. This issue has been dealt with by Vranković et al. (1991), Vrbek (1992, 1993, 2000, 2002), Vrbek and Pilaš (2000,2001). METHODS OF WORK The sample plots in which research was conducted were set up in a typical community of pedunculate oak and common hornbeam. This community is not exposed to flooding, but in winter the soil is saturated with water. The community inhabits raised terrains and micro-elevations in drained terrains. This type of community generally encompasses pedunculate oak forests on the highest terrains in the Croatian lowland areas. According to Raus et al. (1992), the community of pedunculate oak and common hornbeam (Carpino betuli-Quercetum roboris, Anić 1956/emed. Rauš 1969), which continues on floodplain forests of pedunculate oak, narrow-leaved ash and black alder in lower areas and on forests of sessile oak and common hornbeam in higher positions, is characterised by a broad ecological amplitude. This is reflected in the highly diverse and typical layer of ground vegetation. The community takes up a belt between 110 and 120 m above the sea. The quality of soil liquid phase and deposited matter was monitored in sample plots (Table 1). A system of small plastic lysimeters was installed for the purpose of monitoring percolating soil water (Figure 1). The lysimeters, filled with 96 % pure quartz sand and equipped with special filters, separate the percolate from the soil particles. The instruments were installed at two depths in the pedological profile: 10 cm deep below the humus horizon and 100 cm deep in the mineral soil part. Up to 6 plastic rainfall gauges and 6 plastic funnels were placed diagonally below the tree crowns in each plot. Three rainfall gauges and three funnels were installed in control sites in the open space outside the influence of vegetation (bulk). CATION AND ANION ANALYSIS The chemical liquid content was analysed in the Sta precipitation: S042"- ions, NO3"- ions were determined te Hydrometeorological Office. CI-, S042--S, N03~-N, spectrophotometrically (Perkin Elmer Lambda-1 specNH4- N, Na´, KT, Ca" and Mg/+ ions were determined. trophotometer), NH4+- ion and Cl"-ion were determi Standard and typical analytical methods were used to ned with the ionselective electrode method (ORION identify small quantities of substances in water and Microprocessor ionanalyser, model 901), while metal |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 184 <-- 184 --> PDF |
B. Vrbek. I. Pilaš, T. Dubravac: LYSIMETRIC MONITORING OF SOIL WATER QUALITY IN THE FOREST ... Šumarski list - SUPLEMENT (2005), 165-1X5 ions (sodium and potassium - alkaline, calcium and ma- conductivity in uS/cm were measured in the field. The gnesium - soil alkaline) were determined with the ato- methods are described in the WMO (1974), Standard mic absorption spectrophotometric method (Perkin El- Methods (1975) and Mohler etal. (1975). mer atomic spectr., model 603). The pH and electrical DATA PROCESSING Data obtained from the laboratory analyses were Access database in the Forestry Institute in Jastrebarprocessed on a personal computer using Excel and Stasko. The graphs were performed in Excel and Statistica tistica 5.0 programmes. A separate part of statistics and the text was written in Word 7.0. The figures were using Kruskal-Wallis tests was done in the Microsoft done in Correl. TASK AND GOAL OF RESEARCH Research was aimed at examining the impact of precipitation on soil solution with lysimetric measurements. To complete the task, the following parameters had to be determined: The quantity of more important cations and anions and heavy metals in liquids at a depth of 10 cm below the humus-accumulative horizon and at a depth of 100 cm in the mineral part of the soil, The quantity of investigated chemical elements in kgha"1 deposited in the forest of pedunculate oak and common hornbeam, The chemical content of precipitation below oak and hornbeam crowns, The chemical content of precipitation in the control sites, The impact of the chemical precipitation content on the chemical percolate content in the forest soil using the accepted statistical methods. RESULTS In terms of cation and anion quantity in mgL"1, Tables 2, 3 and 4 manifested some differences in their average values when all plots were compared. The concentration of all ions was always the highest in the area of Repaš, followed by Česma, Pokuplje and Šiljakovina. The values show the average cation and anion concentration in the observed vegetation period per measuring points and areas. Comparing the data obtained from below the crowns per areas, the average cation and anion content was found to be significantly lower in open spaces unaffected by vegetation. The Repaš area again achieved the highest anion values, whereas with regard to average cation values for calcium and ammonia ions, the highest values were recorded in the area of Pokuplje and Siljakovina. Lysimeter samples show changes in the picture of the average ion content in mgL"1. The highest average cation concentrations for calcium, potassium and magnesium were found in the area of Repaš, while the highest average concentrations for sodium were found in the area of Pokupsko-Šiljakovina. Increased cation leaching is due to the structure of the soil profile: most carbonates occur in the lower part of the soils in Repaš. Carbonate loess occurs in the lower part of the profile in Česma. The situation is somewhat different with regard to the average anion content in the lysimetric liquid. The highest average anion concentrations were recorded in the area of Česma, and then in the area of Repaš, with the exception of chlorine, which was found in the area of Pokupsko-Šiljakovina in approximately the same amounts as in the lysimeters from the Česma area. Increased amounts of chlorine in Pokupsko-Šiljakovina are attributed to the presence of sodium. Most probably, there is a local salinity source from lateral water discharge, which requires more detailed research. Cation and anion differences in lysimeters installed at depths of 10 cm and 100 cm are shown in Figures 1 and 2. Calcium (Ca2 ) values in Repaš and sulphur (S042~ -S) values are several times higher in lysimeters placed at a depth of 100 cm in relation to other areas and lysimeters. On average, lysimeters at a depth of 10 cm contain lower cation and anion concentrations than lysimeters at a depth of 100 cm. According to Table 10 and Figure 12, the average deposition of all cations and anions in the forest ecosystem (forest) is higher than in the control site (control site) in the forest of pedunculate oak and common hornbeam in northwest Croatia. This is yet another proof that the biomass area of the forest ecosystem of pedunculate oak and common hornbeam allows for more dry deposition of matter, which is later percolated |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 185 <-- 185 --> PDF |
B. Vrbek, I. Pilaš, T. Dubravac: LYSIMF.TR1C MONITORING OF SOIL WATER QUALITY IN THIi FQRF.ST Šumarski list SUPLEMFNT (2005). 165-185 via throughfall. The quantities for NH4*-N in the lysimeters are lower than in the control site and in the forest, the potassium quantities are lower than in the forest, the NO3" -N are equal to the quantities in the forest, and lower than in the control site, and all other substances (Na+, Ca2+, Mg2t, CI" S042" -S) are several times higher. After calculating ion differences in % (ID) in the five plots representing each area, the obtained results had positive and negative prefixes. In the nature, under a balanced status and ideal conditions, ion differences (ID) should be in balance. Of the five plots, three showed a higher anion input than cation input in the samples from surface lysimeters. These arc plots 23 and 36 (Pokupsko and Šiljakovina), and plot 6 (Česma in the Čazma area). More anions than cations were also recorded in the control sites in plots 15, 25 and 36. These data do not correspond to the data from lysimeters, because this also depends on the soil buffer capacity in the observed plots. The average pH values of liquids vary from 5.73 to 5.97 in the open, and from 5.42 to 6.24 below the crowns. The lowest pH values were found in lysimetric samples, where pH varied from 4.86 to 5.49 (Table 11). According to Brechtel and Vukorcpa (1991), the differences in depositions within forest ecosystems, in comparison with control sites, may be attributed to the fact that, as a rule, sulphur depositions in the form of sulphate are 3 to 4 times higher in forest ecosystems than in the open. The difference for chlorides is 1-5 to 3 times higher. For nitrates and ammonia the differences are 1.5 to 2.5 higher, while the deposition of hydrogen ion itself is 2^1 times higher. An increase in almost all cations and anions below the tree crowns in relation to the open area in mgL"´ was recorded in the area of Repaš. Apart from nitrates and ammonia, the quantity of some substances in the lysimeters was several to ten times higher in comparison with the control samples. Throughfall and stem- flow increase the concentration of particular substances, which leads to their increase in the forest soil. Oak trees contribute to increased concentrations more than hornbeam trees, but this could also be due to the differences in sample concentrations. DISCUSSION The quality and quantity of liquids in the plots under the crown shelter (throughfall), of the percolate in the soil (lysimetric water) and of precipitation in the control site (open space free of vegetation) were monitored in the vegetation period from April to October. About 54.5 to 56.5 % of precipitation was intercepted in the vegetation period in relation to the whole year. Precipitation in the form of snow outside the vegetation period was not sampled and analysed, and neither were rain, hoarfrost or similar. Data shown in the tables contain only one part of about 56 % of the substances arriving via dry and wet depositions. Precipitation flowing down the branches and stems in the leafless period, as well as the deposited substances, acidify the soil in the stem base as well as the stem bark. Tables 4-9 show total cation and anion quantities in kgha"´ in the five main plots per sampling site for the whole vegetation period from April to October. Figures (Figure 3-14) show total quantities in kgha"1 in each plot separately for cations and anions. The summary Table 10 and Figure 15 show the real condition of the cation and anion input of the 5-plot average in kgha"´ in all parts of the forest ecosystem, in the control site and in the soil. In the vegetation period, annual depositions in the forest community of pedunculate oak and common hornbeam bring about 16.77 kgha"´ of nitrogen compounds (N03-N+NH4-N), 1.29 kgha"´ of Na, 9.87 kgha"´ of Ca, 3.67 kgha"´ of Mg, 33.67 kgha"´ of K, 6.95 kgha"´ of CI and 4.73 kgha"´ of S04-S. According to the results, depositions of nitrogen compounds were higher than those of sulphur. In the last thirty years, nitrogen input in Europe has increased from 3^4 87 kgha"´ per year to 10-20 kgha"´ per year. According to data by Komle novi ć (1988), nitrogen input of 10 to 40 kgha"´ represents critical contamination of a forest ecosystem. Excess nitrogen stimulates the growth of the leaf mass and slows down the lignification process, as well as negatively affects the development of the root system and mycorrhizae. This results in disturbed nutrition and reduced plant resistance to drought and low temperatures (K o m 1 e n o v i ć et al, 1997). In their research in beech and spruce forests in Switzerland, Fluckinge r and Brau n (1993) measured bulk depositions of 10 to 12 kgha"1 year"´ N (NH4-N) in the open in lowland parts, and of 13 to 20 kgha"´ year"´ N in pre-mountainous parts. In forest stands of beech and spruce these values arc higher and amount to about 25 kgha"´ year"´. In northern Italy U g o 1 i n i et al. (1993) report on nitrogen depositions from 10-14 kgha"1 year"´ to 20 kgha"´ year"´, depending on a sampling site (geographical area, altitude, exposure etc.). In their research of similar problems in Denmark, Nguyen etal.(\990) state that acids in precipitation are unequally represented per measuring sites due to different air transport of S02 and NOx by wind, clouds etc. The severity of rain and the size of raindrops play a vital role here. The principal causes of wet deposition acidification in Europe are sulphur (H2S04) and nitric acid (HN03). The transformation of NOx in HNO, is faster than the transformation of S02 in H2S04. |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 186 <-- 186 --> PDF |
B. Vrbck, I. Pilaš, T. Dubravac: LYSIMETRIC MONITORING OF SOIL WAT LR QUALIFY IN THE FQRLST ... Šumarski list SUPLLMHNT (2005). 165-1X3 Nitrogen input via dry and wet deposition satisfies the requirements of this forest ecosystem up to 100 %, which may have both positive and negative consequences on forest growth and development (Simončić 1996). The quantities of sulphur deposited in the forest of pedunculate oak and common hornbeam during the vegetation period are not high (4.73 kgha"´). One possible reason for this may be attributed to a decrease in sulphur emissions in the atmosphere in the last several years, which is reflected in decreased sulphur depositions. As a comparison, Simončić (1996) cites sulphur depositions amounting to 13 kgha"1 in the open and to 22 kgha"1 in a beech stand in the "Šoštanj" thermal power plant. In a spruce culture the amount of sulphur is 33 kgha"1. Data from 1993 for Slovenia (Lešnjak and Rajh-Alatič 1993) show sulphur depositions between 28 and 36 kgha"1 in urban areas, and the amount of nitrogen of 15 kgha"´. For open alpine areas in Austria Smidt (1993) gives the following data: 7-15 kgha"´ of sulphur and 7-17.5 kgha"1 of nitrogen. Führer (1993) in Hungary mentions sulphur quantities of 16 kgha"´ and total nitrogen compounds of 12.5 kgha"´. For North America, sulphur quantities range from 25 to 45 kgha"´ (Nash et al, 1992). For Croatia, data vary in dependence on forest community, altitude, sampling plot position, etc. Thus, Komlenović et al. (1997) mention 23.77 kgha"´ of sulphur (S04-S) and a total of 27.87 kgha"1 of nitrogen (NO,-N + NH4-N) for Lividraga in Gorski Kotar. According to some recent data collected during 1999 (Vrbek and Pilaš 2001), the quantity of sulphur (SO4-S) varies from 5.2 kgha"´ in lowland forest ecosystems of pedunculate oak and common hornbeam in the area of Jastrebarsko and from 27.5 kgha"´ in the area of Medvednica to 28.0 kgha"´ in the area of Zavižan on Velebit. The highest quantity of 50.2 kgha"´ was recorded in the area of Lividraga. Data for total nitrogen are even higher. A quantity of 15.2 kgha"´ was recorded in the lowland area, 27.0 kgha"´ were recorded in the area of Medvednica, about 26.0 kgha"´ were recorded on Zavižan and as many as 74. 2 kgha"´ were recorded in Lividraga, which is much higher than critical contamination with nitrogen. Table 13 gives a survey of sulphur and nitrogen quantities in different areas in Europe in relation to the forest of pedunculate oak and common hornbeam in northwest Croatia. The data show decreased sulphur depositions in lowland forest ecosystems of pedunculate oak and common hornbeam in relation to the other areas in Croatia and in the neighbouring countries. The input of NH4-N and NO3-N is increased. Another 44 % were added in the Table for the forest of pedunculate oak and common hornbeam as the difference in precipitation for the whole year, since monitoring was done during the ve getation period. According to the reference data, depositions may be higher in winter than in summer. High nitrogen content means its better supply. The trees show more luscious growth, higher vulnerability to windthrows and increased susceptibility to fungi and pest attacks, while the crowns break more easily. The lysimeters showed the highest quantities of ions in kgha"´, except for nitrates and ammonia, while potassium quantities were lower. The quantities for Ca, Mg and Na in kgha"´ were expected, because there is constant leaching of these cations from the soil, especially at lower pH values. Soils bind sulphate ions and release basic cations (Komlenović 1988). Ca and K leaching from the leaves is also increased. Data from the control site show that the total cation and anion quantities are regularly lower than the data referring to those under the tree crowns, and even smaller in relation to lysimetric liquid. These quantities coincide with the data of the Hydrometeorological Office for the City of Zagreb, where the quantities of chlorine (CI) reach 4.015 to 13.83 kgha"´, of sulphur 40 to 76 kgha"1, and of nitrate compounds 2.7-9.1 kgha"´. In the control rainfall gauges, the total CI quantity is 4.80 kgha"´, while the samples taken under the tree crowns have a total value of 6.95 kgha"´. As seen in Table 5-9, other substances manifest the same increase. The quantity of matter in the liquids collected from tree crowns and stemflow changes in dependence on stand age. Younger stands are much more threatened by depositions than older stands, but this is also connected with the quantities of liquids. Older stands have less stemflow than younger ones. Another fact to be taken into account is that the total soluble deposited matter accounts for 38 % of the total deposited dust. Lysimetric measurements were aimed at determining the soil buffer capacity (in this case pseudogley and humofluvisol) that supports the community of pedunculate oak and common hornbeam. Ion difference shows that acids have penetrated the forest soils in some places. Ion difference in % is shown in Table 11 and in Figure 16 for five main plots and for all measuring sites. For the moment, the soils in the area of Repaš (plot 25) have a very good buffer capacity, although according to the data from Table 11, negative results were found on hornbeam and in the bulk gauge (marked with yellow). Negative ion difference was also found in the open space near the plots 15 and 36. Data for the lysimeters at depths of 10 and 100 cm are very important. The impact of acidification is seen in the samples from the lysimeters at a depth of 10 cm (plots 6 - Čazma, 23 - Šiljakovina and 36 - Kupčina). The soils in these areas show negative ion difference; in other words, they indicate the process of soil acidification, which has not yet reached far in depth. Deep lysimeters |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 187 <-- 187 --> PDF |
B. Vrbek. 1. Pilaš. T. Dubravac: LYSIMETRIC MONITORING OF SOIL WATER QUALITY IN THE FOREST ... Šumarski list -SUPLEMENT (2005). 165-185 (LI00) show the prevalence of cations over anions. The soils still have good buffer capacity. Despite the still good function and acid neutralisation in the soil, the fine tiny roots and the ground vegetation in the forest may already be threatened. There are evident changes. The surface soil layers in the range of pedunculate oak and common hornbeam in northwest Croatia show acidification trends due to the already unacceptable levels of contamination. Further trends in matter depositions and the condition of the Croatian forest ecosystems can only be determined with detailed, several-year-long measurements with the lysimetric method. CONCLUSIONS According to the data of precipitation measurements in the forest of pedunculate oak and common hornbeam, lower average liquid quantities in mm were measured under the crown cover than in the open. The precipitation quantity measured under the crown was 81.17 % in relation to the control site in the area of Cesma. For the area of Pokupsko and Šiljakovina the quantity was 89.12 % in relation to the control site, and in the area of Repaš it was 80.22 % in relation to the control site. According to the 1997 measurements, interception accounted for approximately 10.9-19.8 % in an older forest of pedunculate oak and common hornbeam in northwest Croatia. The results of cation and anion analyses show that it is not enough to measure only the concentration of individual elements in the solution. Rather, the quantity should be reduced to g/m2 or kgha´in order to gain an insight into the quantity of depositions and leaching in a forest ecosystem. According to statistical analysis, the highest amounts of chlorine were found in lysimeters at a depth of 10 and 100 cm in the area of Pokupsko basin and Šiljakovina. Česma and Repaš follow. In all the sites, the highest amounts of S04-S reached lysimeters at 10 cm in depth. In this respect, Repaš takes the lead, followed by Cesma and Pokupsko. Increased sulphur was also recorded in lysimeters at 100 cm in depth in the area of Pokupsko and Česma, and less so in Repaš. An increase in N03-N was the highest in lysimeters at a depth of 10 cm in the area of Česma and Pokupsko, and in the control plot in Repaš. Slightly lower increases were found in lysimeters at 100 cm and the samples under the crowns. The increase relates mainly to nitrates, since they are leached from the soil into the groundwater. Sodium and chlorine contents were the highest in lysimeters at 100 cm in depth in the Pokupsko-Siljakovina area. The increase is manifold in comparison with all the other measuring sites and plots. On average, the quantities of potassium were the highest in lysimeters at 10 cm in depth in Česma and slightly lower in the Pokupsko and Repaš areas. In Repaš, most potassium was found in the control measuring point and in the samples under the tree crowns. The highest average quantities of calcium were found in the area of Česma, in lysimeters at 100 cm in depth, which can be attributed to a higher quantity of CaC03 in the deeper soil profile layers. The highest magnesium content was found in lysimeters at a depth of 100 cm, followed by lysimers at a depth of 10 cm in Česma. Somewhat lower increase was found in Pokupsko-Šiljakovina, while in Repaš, the increase was recorded in the control plot and in the forest. According to the calculated ion difference in %, the poorest soil buffer capacity was recorded in the area of the Pokupsko basin with Šiljakovina, and then in the Česma watershed. In these areas, acids penetrated the lysimeters at 10 cm deep. The measuring sites below the tree crowns and the control measure site also showed a negative prefix. The Repaš area did not show negative ion difference in lysimeters; therefore, they are sufficiently buffer active to neutralise acids deposited via dry and wet depositions in the community of pedunculate oak and common hornbeam. |