Zagrożenie eutrofizacją i zakwaszeniem ekosystemów leśnych w

Zagrożenie eutrofizacją i zakwaszeniem ekosystemów leśnych
w wyniku koncentracji zanieczyszczeń gazowych
oraz depozytu mokrego
Anna Kowalska
Zakład Ekologii Lasu
Instytut Badawczy Leśnictwa
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Sękocin Stary, 29.04.2015
Historia – emisje zanieczyszczeń powietrza w Polsce
tys. ton
4 500
SO2
2020 r.
4 000
24% powierzchni ekosystemów
Polski narażone na zakwaszenie
3 500
64% powierzchni ekosystemów
narażone na eutrofizację
3 000
2 500
2 000
1 500
NO2
(NOx)
1 000
500
0
1988
1993
1998
2003
2008
wg danych GUS i KOBIZE
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
2013
Zakwaszenie – skutki dla środowiska
• bezpośrednie uszkodzenia komórek;
• osłabienie kontroli transpiracji i wymiany gazowej;
• skrócenie życia igieł i liści, zmiany składu chemicznego igieł i liści;
• wymywanie kationów zasadowych z organów nadziemnych roślin;
• działanie addytywne lub
synergistyczne z innymi czynnikami
stresowymi: składnikami
zanieczyszczeń powietrza, czynnikami
takimi jak susze czy mróz;
•zmiany metabolizmu roślin (fotosynteza, procesów
wzrostu);
• zwiększenie wrażliwości na ataki patogenów;
• zaburzenia procesów reprodukcji: spadek żywotności
pyłku, obradzania nasion i zdolności kiełkowania;
• zmiany w wydzielaniu substancji przez liście i korzenie,
wpływ na chemizm filosfery i ryzosfery (środowisko życia
makro i mikroorganizmów);
• wzrost kwasowości gleb leśnych
z szeregiem wynikających z tego
konsekwencji;
• zmiany w zbiorowiskach organizmów symbiotycznych
(mikoryzy, mikroorganizmy glebowe, porosty);
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Dopływ azotu - skutki dla środowiska
• poprawa zdrowotności (1990, 2000)?
•bezpośrednie uszkodzenia tkanek liści;
• zwiększona dostępność azotu w glebie
(nawożenie, stymulacja wzrostu drzew);
•NOx jako prekursor ozonu;
•rozrost aparatu asymilacyjnego;
• sekwestracja węgla (akumulacja ściółki);
• zmiany tempa przemian azotu w glebie – obieg
azotu (mineralizacja, nitryfikacja);
• redukcja biomasy drobnych korzeni, zaburzenia
gospodarki węglowodanowej,
• spadek liczności gatunków i różnorodności grzybów
mikoryzowych, słabszy rozwój mikoryz;
• zmiany struktury zbiorowisk roślinnych: zmiany liczebności
gatunków roślin, porostów, glonów;
• wzrost zawartości azotu i wolnych aminokwasów w
tkankach roślin;
• wymywanie związków azotu poza profil gleb;
zwiększone stężenia azotanów w wodach;
• wypieranie gatunków rzadkich i chronionych, ekspansja
gatunków obcych;
• efekt kaskadowy: zmiany bazy pokarmowej fauny
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Metody badań
2010 – 2014
12 powierzchni monitoringu intensywnego:
sosnowe
świerkowe
dębowe
bukowe
Gdańsk
zanieczyszczenia
gazowe
(NO2 i SO2)
opady w drzewostanie
pod okapem
Suwałki
Strzałowo
Białowieża
Krucz
Łąck
Chojnów
opady na
otwartej przestrzeni
Krotoszyn
Szklarska
Poręba
Zawadzkie
roztwory
glebowe
Piwniczna
Bielsko
Bircza
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Przekroczenia dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń gazowych
Dwutlenek siarki
Lata 2010-2014
Poziom dopuszczalny ze względu na ochronę roślin
dla roku kalendarzowego i pory zimowej (1X-31III)
Rozp. Min. Środowiska
Dz. U. 2012 r. Poz. 1031
dopuszczalny poziom
SO2 = 20 μg/m3
średnie stężenie
SO2 μg/m3
1,1 -7,5 μg SO2 m-3
6%-37%
zimą
i w roku
1,0 -4,9 μg SO2 m-3
kalendarzowym
5%-24%
rok
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Przekroczenia dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń gazowych
Dwutlenek azotu
Lata 2010-2014
Poziom dopuszczalny NOx ze względu na ochronę roślin
dla roku kalendarzowego
Rozp. Min. Środowiska
Dz. U. 2012 r. Poz. 1031
dopuszczalny poziom
NOx = 30 μg/m3
2,4 -16,0 μg NO2 m-3
8%-53%
średnie stężenie
NO2 μg/m3
w roku
rok
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Poziomy ochronne dla ekosystemów – ładunki krytyczne
Ładunki krytyczne (CL) – określona zgodnie z obecnym stanem wiedzy ilościowa miara
narażenia środowiska na działanie jednego lub wielu składników zanieczyszczeń, poniżej której
nie występuje znaczący szkodliwy wpływ na wrażliwe elementy środowiska (Nilsson and
Grennfelt, 1988).
Maksymalne, dopuszczalne poziomy atmosferycznej depozycji siarki i azotu.
Kryteria chemiczne:
w roztworach glebowych
BC:Al < 1
lub
BC:Al(tox) < 1
Przekroczenie!
Nie ma przekroczeń
NO3- > 0,2 – 3,0 mg l-1
Nnutr
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Przekroczenia ładunków krytycznych; kryteria chemiczne
2000
KROTOSZYN
1800
ha-1 r-1
7,5 kgS
30,9 kg N ha-1 r-1
1600
S 1400
1200
Drzewostany dębowe
N, S [eq ha-1 rok-1]
Lata 2010-2014
2000
ŁĄCK
1800
6,1 kgS ha-1 r-1
16,8 kg N ha-1 r-1
1600
S 1400
1200
1000
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
0
0
0
1000
2000
N
3000
4000
0
BC:Al < 1
lub
BC:Al(tox) < 1
NO3- > 0,2
lub
NO3- > 3,0
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
1000
2000
N
3000
4000
Przekroczenia ładunków krytycznych; kryteria chemiczne
2000
1800
1600
2000
Drzewostany bukowe
N, S [eq ha-1 rok-1]
Lata 2010-2014
GDAŃSK
4,8 kgS ha-1 r-1
19,8 kg N ha-1 r-1
1800
6,2 kgS ha-1 r-1
19,4 kg N ha-1 r-1
1600
S
S 1400
1200
BIRCZA
1400
1200
1000
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
0
0
0
1000
2000
N
3000
4000
0
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
1000
2000
N
3000
4000
Przekroczenia ładunków krytycznych
14,3 kgS ha-1 r-1
27,9 kg N ha-1 r-1
Drzewostany
świerkowe
N, S [eq ha-1 rok-1]
Lata 2010-2014
12,2 kgS ha-1 r-1
16,9 kg N ha-1 r-1
5,8kgS ha-1 r-1
20,6 kg N ha-1 r-1
7,1 kgS ha-1 r-1
12,2 kg N ha-1 r-1
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Kryteria chemiczne
Drzewostany
świerkowe
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Przekroczenia ładunków krytycznych
ha-1 r-1
3,7 kgS
12,6 kg N ha-1 r-1
Drzewostany sosnowe
N, S [eq ha-1 rok-1]
Lata 2010-2014
3,9 kgS ha-1 r-1
12,1 kg N ha-1 r-1
4,6 kgS ha-1 r-1
10,9 kg N ha-1 r-1
6,9 kgS ha-1 r-1
13,5 kg N ha-1 r-1
10,8 kgS ha-1 r-1
21,7 kg N ha-1 r-1
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Kryteria chemiczne
Drzewostany
sosnowe
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Podsumowanie
• Zakwaszenie może postępować na powierzchniach: sosnowej w Zawadzkiem, świerkowej w Szklarskiej
Porębie oraz bukowej w Gdańsku. Przekroczenia ładunków krytycznych zakwaszenia nie wystąpiły na
żadnej powierzchni dębowej, na świerkowych w Suwałkach i Piwnicznej ani na większości powierzchni
sosnowych.
• Wielkość depozycji azotu na wszystkich powierzchniach sosnowych i dębowych, oraz sporadycznie na
powierzchni świerkowej w Suwałkach wskazuje na ryzyko eutrofizacji. Przekroczenia ładunków
krytycznych eutrofizacji nie wystąpiły na powierzchniach bukowych ani na świerkowych w rejonach
górskich.
• Dalsze badania kierunku zmian (trendów) wyrażonych wartościami kryteriów chemicznych umożliwią
poznanie związków między wielkością depozycji atmosferycznej a zdrowotnością i stabilnością
ekosystemów leśnych. W perspektywie pozwolą na weryfikację zarówno przyjętych kryteriów
chemicznych jak i ładunków krytycznych.
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH
Dziękuję za uwagę!
STAN LASÓW W POLSCE wg BADAŃ MONITORINGOWYCH