Upload
valiant
View
28
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
V. Pichler , Y. A.-R. Ahmed : Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky 4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica. V. Pichler , Y. A.-R. Ahmed : Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky 4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Ochrana uhlíkovej rovnáhy... aký má význam?
•príspevok k záchytu uhlíka (bez ekonomického prínosu pre vlastníkov a užívateľov pôdy, len pre priemyselné odvetvia)
•Vyhláška 2003/87/EC o schéme obchodovania so skleníkovými plynmi
•Reforma Spoločnej pôdohospodárskej politiky – začlenenie lesníckeho a poľnohosp. sektora
•spomalenie látkových a energetických cyklov !!!
•agrolesníctvo temperátnej zóny ako jedna z ciest k dosiahnutiu cieľa
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Globálny význam lesných pôd pre sekvestráciu atmosferického uhlíka
•ca 2/3 terestrického organického uhlíka sa nachádzajú v lesných pôdach (Dixon et al 1994)
•manažment krajiny a osobitne lesov ovplyvňuje procesy sekvestrácie C (vráata)
•environmentálne a regulačné funkcie (lesných pôd)
•možnosť štúdia procesov v krajine s variabilnou krajinnou pokrývkou
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Podobné oblasti v Európe
Slovenský kras
Barren (Ireland)
Šar (Macedónsko)
Balkán...
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Modelové územieSilická planina ─ BR NP Slovesnký kras
(UNESCO Man and Biosphere Program; jadrová, nárazníková, prechodná zóna)
Poznatky o využívaní krajiny za posl. 250 r.
Geológia a pôdy: karbonátové horniny; rendziny, rendziny rubefikované;
Nadm. výška: 350─500 m n. m.
Pestrá a nepravidelná mozaika krajinnej prikrývky (porasty hraba, duba, buka, borovice, smrek!!!); orná pôdy (obiloviny, krmoviny – lucerna; pasienky a krovitá vegetácia horn, čerešňa krovitá – Prunus fruticosa)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Pokles lesnatosti vyvrcholil okolo r. 1950
Výsledky výskumu zmeny krajinnej pokrývky na základe vojenského mapovania (1784, 1830, 1870) a leteckého snímkovania (1950, and 2000)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Ďalší výskum (1949, 1956, 1971,1987,1997 2004): zvrat vo vývoji lesnatosti (forest transition)
forest and non-forest woody vegetationpasture and meadows
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Monitoring obsahu org. pôdneho uhlíka
Schéma odberu vzoriek na stanovenie koncentrácie a celkového obsahu
• Náhodný výber, 150 odberových bodov na území 5x3 km (v kartézskej sústave)
• Priemet polohy bodov na satelitnú snímku, odčítanie geogr. koordinát
• Identifikácia bodov v teréne s použitím GPS
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Pozícia odberových bodov a odber pôdnych vzoriek
• 150 profilov (odkrytých ručne alebo minirýpadlom)
• Odbery zo 6 hĺbok (0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm, 30-40 cm, 40-50 cm a 50-60 cm) v 3-och opakovaniach
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
• Stanovenie a monitoring pôdnej vlhkosti (% obj.)
• Monitoring teploty pôdy (→ respirácia)
• Stanovenie obj. hmotnosti pôdy → prepočet koncentrácie org. uhlíka v pôde na celkový obsah)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Laboratórne spracovanie
• Sušenie, mletie, preosiatie (2-mm veľkosť oka → jemnozem)
• Odstránenie rastl. zvyškov • Analýza totálneho uhlíka na zariadení
Vario Macro Elemental Analyzer
• Stanovenie a substrakcia anorg. uhlíka (Jankov vápnomer)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Analýza dát
• predbežná analýza dát (histogramy, test normality rozedelenia) → neparametrické metódy (Kruskal-Wallis test)
• Geoštatistická analýza štruktúry priestorovej autokorelácie obsahu organického uhlíka v pôde
*( )
( )( )
( ) ( ) .hn h
Z x h Z xi ii
n h
1
2
2
1
*_
( ) ( , ) ( , ) ,2
1
B x B B Bii
n
i
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Niektoré dôležité výsledky (koncentrácia org. uhlíka (%hmotn.))
Najvyššia koncentrácia uhlíka na pastvinách, s krovinatou vrstvou (oba typy boli v minulosti lesom, bez orby) a pod lesnými porastami (podľa očakávania)
Krajinná pokrývka
Koncentrácia org. uhlíka (%hmotn.)
Orná pôda 2.41 a
Pastviny 4.21 b
Kroviny 4.01 b
Lesné porasty 4.03 b
outliers!
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
• Priestorová koincidencia koncentrácie org. uhlíka a lesných porastov
• malé oscilácie v štruktúre priestorovej autokorelácie org. uhlíka
• amelioračná funkcia bučín (výborné humifikačné vlastnosti opadu)
Drevina Koncentrácia C
(%hmotn.)
Buk 4.87a
Hrab 4.23b
Borovica 4.08b
Smrek 3.49c
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Krajinná pokrývka
Hĺbka pôdy (cm)
10 20 30 40 Priem.vlhkosť
Les 15.9 16.7 20.7 27.2 21.2
Pastvina 14.6 14.1 8.1 11.3 12.3
Orná pôda 10.9 7.4 15.6 18.2 13.3
Krajinná pokrývka
Hĺbka pôdy (cm)10 20 30 40 Priem.
teplota
Les 11.7 10.9 11.0 10.6 10.9
Pastvina 24.4 17.2 15.6 14.7 16.7
Orná pôda 25.2 16.1 15.2 15.0 17.0
• interakcia faktorov ovplyvňujúcich respiráciu C − vyššia vlhkosť ale nižšia teplota pôdy pod porastom (Q10)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
• (Menej) významný vplyv súčasného hosp. spôsobu (nedostatok informácií, výmladkové hospodárenie na časti územia)
• Množstvo uhlíka je exp. funkciou hĺbky pôdy
• Významný vplyv dlhodobého hospodárenia
Hosp. spôsob Priem. obsah uhlíka (% m/m)
Výmladkový 3.91a
Podrastový 3.29 b
Holorub 3.25 b
←Battle of Vienna (1683)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Modelovanie procesu poklesu koncentrácie uhlíka účinkom obrábania pôdy
•diferenciálna rovnica opisujúca exponenciálny pokles hodnoty (napr. rádioaktívny rozpad)
ale
•dlhodobá stabilita C v lesnej pôde, aj pri stáročnej histórii obhospodarovania
•uvedené výpovede sa vzťahujú na koncentrrácie, nie na celk. množstvo (zohľadňujúce hĺbku pôdy, obj. hmostnosť atď.)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Potreba zahrnúť uvedené faktory, najmä hĺbku pôdy !
• kapacitný prístup: zásoba C (g cm–3): (teda už nie len koncentrácia, ale celkové množstvo) → hĺbka pôdy (alebo inak: poloha podložia; nástroj: elektrická rezistivitná tomografia)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Na stanovenie objemu pôdy a tým aj celk. obsahu uhlíka potrebujeme poznať hĺbku pôdy a skeletnatosť (už nie len kvalitatívne hodnotenie, ale kvantitatívne)!
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Údaje o elektrickej rezistivite prostredia poskytli informáciu o:
• hĺbke pôdy: rozdiely medzi rôznymi typmi krajinnej pokrývky (úloha škrapových polí, závrtov...)
•pôdnom skelete (> 2 mm): podobne ako pri hĺbke pôdy
•Ľudský faktor (výber vhodných segmentov krajiny pre rôzne typy obhospodarovania)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Príklad: orná pôda
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Príklad: pastviny
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Príklad: kroviny
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Príklad: lesný porast
Kalibrácia metódy elektrickej rezistivitnej tomografie: odvodenie vzťahu medzi obsahom skeletu a el. odporom prostredia – logaratmická funkcia
Krajinná pokrývka
Obj. jemnozeme
(%vol. ) −
obsahuje C
Min.–Max.
(%vol. )
Smer. odch.
Orná pôda 99.43 93.59–100.00
1.77
Pastviny 72.83 19.59–100.00
23.08
Kroviny 62.76 20.55–100.00
25.22
Lesný porast
60.39 19.61–100.00
19.47
CFC = –99.26 + 49.28 log10(x)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Land use system
Bulk density (g cm–3)
Amount of SOC (g cm–3)
Arable land
1.34 0.038 a
Grazing land
1.20 0.045 a
Shrub land
0.91 0.025 b
Forest land
0.91 0.025 b
• rel. high total SOC content still found in arable land (former forests)
• favourable situation under extensive pastoral management (rather unexpected)
• comparatively lower SOC levels under forest cover (soil depth, bulk density, selection)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Land use system
Amount of SOC (Tonnes ha–1)
Arable land
114
Grazing land
135
Shrub land
75
Forest land
75
Grazing land: both high concentration and total content (potential C captor? why?)
• C transfer to roots under low intensity stress (extensive grazing; not so under intensive use that may increase respiration)
• small C leaching (as opposite to spatially concentrated mannure/dung application)
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Role of perennial plants and their root systems contributing to even infiltration
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
• distinct patterns of spatial autocorrelation and distribution of total SOC content
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Summary
• The effect of land cover (land use, management), as well as forest tree species management systems on SOC concentration was mainly observed in topsoil (0–40 cm) and it decreased with increasing depth (importance of soil erosion control !)
• The conversion of forest land to arable land had led to SOC concentration reduction by 0.74% annually (over the last 250 years)
• Total SOC stock within the area of interest amounted to 3,000 tonnes km–2 (within the top 60 cm); its distribution was influenced by soil depth, bulk density, rock fragments volume and land cover (for SOC concentration it was land cover)
• Maximum SOC concentration found under grazing land, forest land, and shrubland; maximum SOC stock under grazing and arable land (high concentration, deep soils, respectively)
• The forestry sector of temperate zone agroforestry can be regarded as the SOC concentration conserving and potentially boosting component (beech, coppicing), while continuous soil tillage as the main SOC loss factor
V. Pichler, Y. A.-R. Ahmed: Ovplyvňovanie sekvestrácie a zásob pôdneho uhlíka rôznymi typmi krajinnej pokrývky
4. 3. 2011, UMB Banská Bystrica
Thankyou!