Ionic deposition and chemistry of soil solutions in a forested study area in the Chojnów Forest District in the years 2004-2007

• Autorzy: Kowalska A. , Janek M.

Warianty tytułu

PL

Kształtowanie się depozytu jonów oraz chemizmu wód glebowych w środowisku leśnym na stałej powierzchni obserwacyjnej w Nadleśnictwie Chojnów w latach 2004-2007

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study was carried out in the years 2004-2007 in a permanent observation plot established in a pine tree stand growing in a mixed fresh coniferous forest habitat of the Chojnów Forest District. Analyses pertained to the deposition of mineral compounds delivered to soil with bulk precipitation in the open field and throughfall and to chemical compositions of soil solution at a depth of 25 cm and 50 cm. pH, electrical conductivity and concentrations of Ca, Mg, Cl, NO3, SO4, Na, K, Fe, Mn, NH4, PO4, Zn, Cd, Cu, and Pb were analysed in precipitation and in soil solution samples. Total load of ions under the canopy of pine trees ranged between 47 and 61 kg·ha-¹ ·year-¹. Acidifying ions (N + S + Cl) contributed in 51% to the total ionic load (in mol[sub]c·ha-¹ ·year-¹) while base ions (Ca + Mg + Na + K) in only 36%. Respective percentage contribution in bulk precipitation was 69% and 19%. No relationship was found between the chemical composition of soil solutions (at both depths) and the chemical composition of precipitation waters. Analysed soil solutions were acidic (average pH at the depth of 25 cm and 50 cm was 4.3 and 4.4, respectively) and the molar ratio of the sum of base cations (Ca, Mg, and K) to Al in the majority of examined samples from the upper soil layer, was much lower than 1. This is the evidence of low buffering capacities of analysed soil in relation to acidifying loads and indicates a potential threat for the pine stand stability.

PL

Badania prowadzono w latach 2004-2007 na stałej powierzchni obserwacyjnej, założonej w drzewostanie sosnowym na siedlisku bór mieszany świeży w Nadleśnictwie Chojnów. Badania dotyczyły wielkości ładunku składników mineralnych docierających do podłoża wraz z opadami atmosferycznymi na otwartej przestrzeni oraz pod okapem drzewostanu, a także składu chemicznego roztworów glebowych na głębokości 25 i 50 cm. W próbkach opadów oraz wód glebowych oznaczano pH i przewodność elektryczną właściwą oraz wykonywano analizy zawartości jonów: Ca, Mg, Cl, NO3, SO4, Na, K, Fe, Mn, NH4, PO4, Zn, Cd, Cu i Pb. Sumaryczny ładunek jonów pod okapem drzewostanu sosnowego kształtowałsię w zakresie od 47 do 61 kg·ha-¹ rocznie. Udział jonów zakwaszających (N + S + Cl) w ładunku sumarycznym jonów pod okapem, wyrażonym w mol[sub]c·ha-¹, wyniósł 51%, natomiast udział jonów alkalicznych (Ca + Mg + Na + K) osiągnął zaledwie 36%. Wartości te w opadzie na otwartej przestrzeni wyniosły odpowiednio 69 i 19%. Nie stwierdzono silnego związku składu chemicznego roztworów glebowych (z obu głębokości) z właściwościami chemicznymi wód opadowych. Odczyn badanych roztworów glebowych był kwaśny (średnie pH na głębokości 25 i 50 cm wyniosło odpowiednio 4,3 i 4,4), a stosunek molowy sumy kationów zasadowych (Ca, Mg i K) do kationu Al w większości badanych prób z górnego poziomu glebowego był daleko mniejszy od granicznej wartości 1. Świadczy to o niewielkich zdolnościach buforowych gleb w stosunku do ładunku zakwaszającego, a także wskazuje na potencjalne zagrożenie stabilności drzewostanu.

Słowa kluczowe

EN

bulk precipitation; deposit; flux; load; soil solutions; soil water; throughfall; throughfall precipitation

PL

depozyt; ładunek; opady atmosferyczne; opady na otwartej przestrzeni; opady podkoronowe; roztwory glebowe; wody glebowe

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2009
• Tom: no. 13a
• Strony: 299--311
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys.

Twórcy

autor

Kowalska A.

autor

Janek M.

• Forest Research Institute, Forest Site Science Department, Sękocin Stary, ul. Braci Leśnej 3, 05-090 Raszyn,

Bibliografia

• 1. AVILA A., BONILLA D., RODÀ F., PIÑOL J., NEAL C., 1995. Soilwater chemistry in a holm oak (Quercus ilex) forest: inferences on biogeochemical processes for a montane – Mediterranean area. J. Hydrol., 166: 15-35.
• 2. BEIER C., BLANCK K., BREDEMEIER M., LAMERSDORF N., RASMUSSEN L., XU Y.-J., 1998. Fieldscale ‘clean rain’ treatments to two Norway spruce stands within the EXMAN project - effects on soil solution chemistry, foliar nutrition and tree growth. Forest Ecol. Manag., 101: 111-123.
• 3. BŁAŚ M., SOBIK M., 2004. Distribution of fog frequency in the Carpathian Mountains. Geogr. Pol., 77, 1: 19-34.
• 4. BOXMAN A.W., PETERS R.C.J.H., ROELOFS J.G.M., 2008. Long term changes in atmospheric N and S throughfall deposition and effects on soil solution chemistry in a Scots pine forest in the Netherlands. Env. Pollut., 156: 1252-1259.
• 5. BREDEMEIER M., DOHRENBUSCH A., MURACH D., 1995. Response of soil water chemistry and fine-roots to clean rain in a Spruce forest ecosystem at Solling, FRG. Water Air Soil Pollut., 85: 1605-1611.
• 6. DE VRIES W., REINDS G. J., VEL E., 2003. Intensive monitoring of forest ecosystems in Europe 2: Atmospheric deposition and its impacts on soil solution chemistry. Forest Ecol. Manag., 174: 97-115.
• 7. DE VRIES W., VAN DER SALM C., REINDS G.J., ERISMAN J.W., 2007. Element fluxes through European forest ecosystems and their relationships with stand and site characteristics. Env. Pollut., 148: 501-513.
• 8. GAWLIŃSKI S., OSTROWSKA A., 1993. Chemizm roztworów glebowych na obszarze Stacji Kompleksowego Monitoringu Środowiska „Bory Tucholskie”. W: Monitoring Środowiska. Stacja Kompleksowego Monitoringu Środowiska Bory Tucholskie. Red. A. Ostrowska. Warszawa, IOŚ: 103-110.
• 9. HALLGREN LARSSON E., KNULST J., MALM G., WESTLING O., 1995. Deposition of acidifying compounds in Sweden. Water Air Soil Pollut., 85: 2271-2276.
• 10. HANSEN K., BEIER C., GUNDERSEN P., RASMUSSEN L., 1994. Experimental manipulations of water and nutrient input to a Norway spruce plantation at Klosterhede, Denmark: 3) Effects on throughfall, soil water chemistry, and decomposition. In: Throughfall and canopy interactions in spruce forest (by K. Hansen). Forskningsser., 8: 77-92.
• 11. HOULE D., OUIMET R., PAQUIN R., LAFLAMME J.-G., 1999. Interactions of atmospheric deposition with a mixed hardwood and a coniferous forest canopy at the Lake Clair Watershed (Duchesnay, Quebec). Can. J. Forest Res., 29: 1944-1957.
• 12. JANEK M., 2002. Wpływ drzewostanów iglastych na jakość wód opadowych. Cz. 3. Dopływ depozytu do dna lasu w drzewostanach iglastych Puszczy Augustowskiej. Pr. Inst. Bad. Leśn. Ser. A, 3(942): 97-107.
• 13. KOWALSKA A., JANEK M., 2009. Badania jakości wód opadowych w środowisku leśnym na stałej powierzchni obserwacyjnej w Nadleśnictwie Chojnów w latach 2004-2007. J. Land Water Dev., 13a: 283-297.
• 14. KRÁM P., HRUŠKA J., WENNER B.S., DRISCOLL C.T., JOHNSON C.E., 1997. The biogeochemistry of basic cations in two forest catchments with contrasting lithology in the Czech Republic. Biogeochem., 37: 173-202.
• 15. KREUTZER K., BEIER C., BREDEMEIER M., BLANCK K., CUMMINS T., FARRELL E. P., LAMERSDORF N., RASMUSSEN L., ROTHE A., DE VISSER P.H.B., WEIS W., WEIß T., XU Y.-J., 1998. Atmospheric deposition and soil acidification in five coniferous forest ecosystems: a comparison of the control plots of the EXMAN sites. Forest Ecol. Manag., 101: 125-142.
• 16. LASKOWSKI R., MARYAŃSKI M., NIKLIŃSKA M., 1995. Changes in the chemical composition of water percolating through the soil profile in a moderately polluted catchment. Water Air Soil Pollut., 85: 1759-1764.
• 17. ŁABĘTOWICZ J., 1995. Skład chemiczny roztworu glebowego w zróżnicowanych warunkach glebowych i nawozowych. Warszawa, Fund. Rozw. SGGW: 101.
• 18. MAŁEK S., 2002. Changes in the chemical composition of rainfall sifted through the canopy of Spruce stands. Czas. Tech. Inż. Środ., 4-Ś. Kraków, Wydaw. PKrak.: 37-45.
• 19. Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests: http://www.icp-forests.org/Manual.htm
• 20. MOFFAT A. J., KVAALEN H., SOLBERG S., CLARKE N., 2002. Temporal trends in throughfall and soil water chemistry at three Norwegian forests, 1986-1997. Forest Ecol. Manag., 168: 15-28.
• 21. MORRIS D. M., GORDON A. G., GORDON A. M., 2003. Patterns of canopy interception and throughfall along a topographic sequence for black spruce dominated forest ecosystems in northwestern Ontario. Can. J. Forest Res., 33: 1046-1060.
• 22. NIELSEN K. E., LADEKARL U. L., NØRNBERG P., 1999. Dynamic soil processes on heathland due to changes in vegetation to oak and Sitka spruce. Forest Ecol. Manag., 114: 107-116.
• 23. NIHLGÅRD B., ALAUZIS V., 2002. Water quality in acidified areas and effects of forest management. Czas. Tech. Inż. Środ., 4-Ś. Kraków, Wydaw. PKrak.: 67-75.
• 24. OSTROWSKA A., GAWLIŃSKI S., PORĘBSKA G., 1998. Chemizm wód glebowych w naturalnym środowisku leśnym Stacji Kompleksowego Monitoringu Środowiska Puszcza Borecka. W: Monitoring środowiska. Pr. zbior. Red. I. Wiatr, H. Marczak. Nałęczów, Wydaw. Ekoinż.: 563-574.
• 25. OSTROWSKA A., GAWLIŃSKI S., SIENKIEWICZ J., PORĘBSKA G., 1994. Ocena chemizmu wód opadowych, powierzchniowych i glebowych na tle badań w Stacji Kompleksowego Monitoringu Puszcza Borecka. Warszawa, PIOŚ: 80.
• 26. OULEHLE F., HOFMEISTER J., CUDLÍN P., HRUŠKA J., 2006. The effect of reduced atmospheric deposition on soil and soil solution chemistry at a site subjected to long-term acidification. Načetín, Czech Republic. Sci. Total Env., 370: 532-544.
• 27. SCHAAF W., WEISDORFER M., HUETTL R.F., 1997. Effects of long-term deposition of acidity and alkalinity on soils of Scots pine ecosystems in NE-Germany and processes of recovery. In: Acid snow and rain. Eds. K. Aoyama, K. Katoh, T. Murano, T. Pačes, Y. Taguchi. Niigata, Japan: 415-420.
• 28. WALDNER P., SCHAUB M., GRAF PANNATIER E., SCHMITT M., THIMONIER A., WALTHERT L., 2007. Atmospheric deposition and ozone levels in Swiss forests: are critical values exceeded? Env. Monit. Assessm., 128: 5-17.
• 29. ZIMKA J.R., STACHURSKI A., 1996. Kwaśne opady deszczu a obumieranie lasów świerkowych w Karkonoszach. W: Chemizm i oddziaływanie kwaśnych deszczy na środowisko przyrodnicze. Pr. zbior. Red. B. Walna, L. Kaczmarek, J. Siepak. Sesja naukowa, 10.06.1996. Poznań-Jeziory: 41-59.