J. For. Sci., 2004, 50(6):263-283 | DOI: 10.17221/4624-JFS

Development of air pollutant deposition, soil water chemistry and soil on Šerlich research plots, and water chemistry in a surface water source

V. Lochman, V. Mareš, V. Fadrhonsová
Forestry and Game Management Research Institute, Jíloviště-Strnady, Czech Republic

In 1986 (1987) research plots were established in a forest stands on the south-western slope of Šerlich Mt., Orlické hory Mts. (Kristina Colloredo-Mansfeld - Forest Administration Opočno), at the altitude of 950 to 970 m, to study deposition, chemistry of precipitation and soil water and development of soil chemistry. The plots were established on a clear-cut area, in a young stand and a mature stand of spruce, in a mature beech stand, and in an advanced growth of spruce and European mountain ash. The content of solutes in creek water was studied at the same time. Since 1993 the concentration of substances in precipitation water intercepted in the summit part of Šerlich Mt. has been measured. Research on water chemistry in the stands terminated in 1997. Soil analyses were done in 1986 (1987), 1993 and 1999. The load of acid air pollutants in these forest ecosystems was high in the eighties. After 1991 the deposition of H+, S/SO42-, N/NO3- + NH4+, Mn, Zn, Al decreased. Similarly, an increase in pH was observed in soil water, and the concentrations of SO42-, and N, Al compounds decreased. But in 1993 the concentrations of SO42- and Al increased again under the spruce stand for several months. The concentrations of NO3-, Mn, Zn and Al in the stream water also gradually decreased in the nineties. On the contrary, the average values of S-ions increased compared to those of 1987 to 1991. Strongly acid soil reaction developed in deeper layers until 1993. In the second half of the nineties the pH/H2O value somewhat increased again, however the reserve of K, Mg, Ca available cations in the mineral soil constantly decreased. The saturation of sorption complex by basic cations in the lower layer of rhizosphere did not reach even 10% in 1999. The forest ecosystems of Šerlich Mt. were also loaded by a high fall-out of Pb, and increased fall-out of Cu. The lack of balance of N-compound transformations and consumption in the soil and increased leaching of N in the form of nitrates contribute to soil acidification on the investigated plots.

Keywords: mountain forest stands; deposition; precipitation water chemistry; soil water chemistry; water chemistry in water sources; soil chemistry

Published: June 30, 2004  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Lochman V, Mareš V, Fadrhonsová V. Development of air pollutant deposition, soil water chemistry and soil on Šerlich research plots, and water chemistry in a surface water source. J. For. Sci. 2004;50(6):263-283. doi: 10.17221/4624-JFS.
Download citation

References

  1. ALEWELL C., MATZNER E., 1993. Reversibility of soil solution acidity and sulphate retention in acid forest soils. Wat., Air and Soil Pollut., 71: 155-165. Go to original source...
  2. BARBER S.A., 1995. Soil Nutrient Bioavailability. A Mechanistic Approach. 2nd Ed. New York, Wiley: 414.
  3. EC, UNI/ECE, 1997. Forest Soil Condition in Europe. Results of a Large-Scale Soil Survey. Technical Report, Brussels, Geneva: 261.
  4. FOTTOVÁ D., SKOŘEPOVÁ I., 1998. Changes in mass element fluxes and their importance for critical loads. Geomon network Czech Republic. Wat., Air and Soil Pollut., 105: 365-376. Go to original source...
  5. FAO, ISRIC and ISSS, 1998. World reference base for soil resources reports 84. Rome: 91.
  6. HÁJEK J., KÁBRT M., ZÁLIŠ Z., 2000. Stav lesních ekosystémů Orlických hor z pohledu ochrany přírody. Sbor. sem. Lesnické hospodaření v imisní oblasti Orlických hor, Opočno 31. 8.- 1. 9. 2000. Jíloviště-Strnady, VÚLHM: 107-113. Go to original source... Go to PubMed...
  7. HERRNSTADT CH., 1995. Wechselwirkungen von Aluminium mit wasserlöslichen Bodeninhaltstoffen. Ber. Forschungscentrums Waldökosysteme, Reihe A, Bd. 127. Univ. Göttingen: 116.
  8. HRUŠKA J., FOTTOVÁ D., ŠACH F., ČERNOHOUS V., 2000. Změny chemismu půd a povrchových vod v důsledku dlouhodobé acidifikace Orlických hor. Sbor. sem. Lesnické hospodaření v imisní oblasti Orlických hor, Opočno 31. 8.- 1. 9. 2000. Jíloviště-Strnady, VÚLHM: 13-24.
  9. HUSÁK J., 2000. Praktické problémy hospodaření v oblasti Orlických hor v porostech poškozených imisemi na LHCKolowratské lesy Rychnov n. Kněžnou. Sbor. sem. Lesnické hospodaření v imisní oblasti Orlických hor, Opočno 31. 8.- 1. 9. 2000. Jíloviště-Strnady, VÚLHM: 97-100.
  10. KANTOR P., 1994. Vodní bilance porostů různých dřevin a jejich vliv na genezi odtoku. [Závěrečná zpráva úkolu N 03329-869 Stabilizace a rozvoj produkční a mimoprodukčních funkcí lesů pod vlivem průmyslových imisí, dílčího úkolu 05 Zabezpečování pozitivních účinků lesního fondu v krajinném prostředí.] Jíloviště-Strnady, VÚLHM: 4-9, 5 tab.
  11. KANTOR P., 1985. Příspěvek k problematice horizontálních srážek v horských lesích. Zpr. Lesn. Výzk., 30: 42-45.
  12. KHANNA P.K., ULRICH B., 1985. Processes associated with the acidification of soils and their influence on the stability of spruce stands in Solling area. Proc. Symp. Air Pollution and Stability of Coniferous Forest Ecosystems. Ostravice, October 1-5, 1984, Brno; Agric. Univ., Fac. Forestry: 23-26.
  13. KREČMER V., FOJT V., KŘEČEK J., 1979. Horizontální srážky v lesích jako položka vodní bilance v horské krajině. Meteorol. Zpr., 32: 78-81. Go to original source...
  14. LOCHMAN V., 1993. Pollutant fall-out into forest ecosystem as related to changes in forest soils. Lesnictví-Forestry, 39: 58-72.
  15. LOCHMAN V., 1997. Vývoj zatížení lesních ekosystémů na povodí Pekelského potoka (objekt Želivka) a jeho vliv na změny v půdě a ve vodě povrchového zdroje. Lesnictví-Forestry, 43: 529-546.
  16. LOCHMAN V., BÍBA M., ŠEBKOVÁ V., 1998. Hodnocení kvality vody v lesních ekosystémech. [Výroční zpráva o činnosti v rámci pověření 7801.] Jíloviště-Strnady, VÚLHM: 17.
  17. LOCHMAN V., KANTOR P., 1985. Působení smrkových a bukových porostů v Orlických horách na chemismus vody při jejím odtoku do vodních zdrojů. Zpr. Lesn. Výzk., XXX (4): 5-9.
  18. LOCHMAN V., MAREŠ V., 1995. Air pollutant fallout in forest ecosystems of the Orlické Mountains and its effect on chemical composition of precipitation, soil, and stream water, and on soil development. Commun. Inst. For. Bohemicae, JílovištěStrnady, VÚLHM, 18: 75-95.
  19. LOCHMAN V., ŠEBKOVÁ V., 1998. The development of air pollutant depositions and soil chemistry on the research plots in the eastern part of the Ore Mts. Lesnictví-Forestry, 44: 549-560.
  20. MANDERSCHEID B., MATZNER E., MEIWES K.J., 1995. Long term development of elements budgets in a Norway spruce [Picea abies (L.) Karst.] forest of the German Solling area. Wat., Air and Soil Pollut., 79: 3-18. Go to original source...
  21. MATIČKA J., 2000. Stav lesních porostů v Orlických horách ve správě Lesů České republiky, s. p. Sbor. sem. Lesnické hospodaření v imisní oblasti Orlických hor, Opočno 31. 8.- 1. 9. 2000. Jíloviště-Strnady, VÚLHM: 101-105.
  22. MATZNER E., ULRICH B., 1990. Acid precipitation and forest decline in Germany: Summary of the present state of knowledge. Proc. Workshop Verification of Hypotheses on the Mechanism of Damage and Possibilities of Recovery of Forest Ecosystems, September 4-8, 1989, Beskydy Mountains. Brno, Univ. Agric., Fac. Forestry, Inst. Forest Ecol.: 77-90.
  23. REHFUESS K.E., 1990. Review of forest decline research activities and results in the Federal Republic of Gemany. Proc. Workshop Verification of Hypotheses on the Mechanism of Damage and Possibilities of Recovery of Forest Ecosystems, September 4-8, 1989, Beskydy Mountains. Brno, Univ. Agric., Fac. Forestry, Inst. Forest. Ecol.: 53-76.
  24. ŠRÁMEK V., LOMSKÝ B., ŠEBKOVÁ V., 2000. Zdravotní stav lesních porostů v Orlických horách z hlediska imisního zatížení a stavu výživy. Sbor. sem. Lesnické hospodaření v imisní oblasti Orlických hor, Opočno 31. 8.-1. 9. 2000. Jíloviště-Strnady, VÚLHM: 89-93.
  25. ULRICH B., 1981. Ökologische Gruppierung von Böden nach ihrem chemischen Bodenzustand. Z. Pflanzenernähr. Bodenk., 144: 289-305. Go to original source...
  26. ULRICH B., 1995. The history and possible causes of forest decline in Central Europa, with particular attention to the German situation. In: EC, UN/ECE, 1997, Forest Soil Condition in Europe. Results of a Large-Scale Soil Survey. Technical Report, Brussels, Geneva: 261.
  27. ULRICH B., MAYER R., KHANNA P.K., 1981. Deposition von Luftverunreinigungen und ihre Auswirkungen in Waldökosystemen im Solling, Forstl. Fak. Univ. Göttingen, 58, 2. Auflage. Frankfurt am Main, Sauerländer's Verlag: 291.
  28. UN-ECE, EC, 1998. Forest Condition in Europe. Technical Report, Geneva, Brussels: 118.
  29. VACEK S., HANIŠ J., MINX A., FIŠERA J., PODRÁZSKÝ V., BALCAR V., 2000. Vývoj poškození lesních ekosystémů Orlických hor. Sbor. sem. Lesnické hospodaření v imisní oblasti Orlických hor, Opočno 31. 8.-1. 9. 2000. Jíloviště-Strnady, VÚLHM: 39-64.
  30. Zpráva 1997. Znečištění ovzduší na území České republiky v roce 1996. Praha, ČHMÚ: 148.
  31. Zpráva 1998. Znečištění ovzduší a atmosférická depozice v datech, Česká republika 1997. Praha, ČHMÚ: 284.

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY NC 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.