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.