Experimentální rozklad

Proces koloběhu uhlíku je v současné době žhavým tématem. Jeho zastoupení v jednotlivých částech živé i neživé přírody má vliv na vitalitu ekosystémů, biochemické procesy a v neposlední řadě i klima. Nejdůležitější výměna přitom probíhá zejména mezi biosférou a atmosférou. Proto má studium rozkladu organické hmoty takový význam, neboť nám napoví, jak budou vypadat pochody v budoucnu. Kromě podnebí a půdních podmínek má na rozklad organické hmoty zásadní vliv složení a charakter rostlinného opadu. V důsledku zpomaleného rozkladu může docházet k vázání uhlíku a živin v půdách, což způsobuje dobře známý negativní vliv na vitalitu zejména lesních porostů.

Na pomezí Česka a Německa v oblasti Krušných hor, které byly v minulosti zasaženy silnou kyselou depozicí, se vědci v roce 2014 pustili do dlouhodobého experimentu. Pod korunami 140 let starých buků a 80letých smrků započali pokus, který dnes již trvá více jak 7 let. V každém porostu simulovali zvýšený vstup síry a dusíku do půdy. K tomu si vytyčili 16 čtverců o velikosti 3x3 metry, které rozdělili na 4 typy pokusů – s přidáním sloučenin síry (S), dusíku (N), kombinace obou a kontrolní bez modifikace. V průběhu roku, když půda nebyla pokryta sněhem, dodávali do experimentálních ploch potřebné množství sloučenin (50 kg S/ha/rok či 50 kg N/ha/rok). Postupně docházelo ke snižování půdního pH, což snížilo jak množství rozpuštěného organického uhlíku (DOC) v půdní vodě (o 35–48 %), tak množství uvolněného CO₂ z půdy procesem půdní respirace.

Mezi lety 2017–2019 pokus rozšířili o další část, kdy se přímo zaměřili na rozklad organické hmoty pod vlivem experimentálně zvýšených vstupů S a N. Pro pokus vybrali 4 druhy materiálu: čerstvě opadané bukové listy (Fagus sylvatica (L.)), smrkové jehlice (Picea abies (L.)) a čajové sáčky naplněné buď zeleným čajem nebo čajem rooibos. Tyto čaje se zásadně liší ve svém složení, protože zelený čaj je bohatý na dusík a chudý na špatně se rozkládající lignin, zatímco složení čaje rooibos má opačný charakter. Také smrkové jehlice se liší od bukového listí vyšším obsahem ligninu. Celkem 1536 vzorků nechali v zemi odpočívat a rozkládat až dva roky. Vzorky průběžně vytahovali, aby změřili úbytek hmotnosti, poměr C/N materiálu a koncentraci ligninu. Data dále doplnili o monitorování pH půdní vody a půdní respirace.

Jehlice či listí? Na rozklad rostlinného opadu za kyselých podmínek má typ substrátu zásadní vliv.
Foto: K.Fraindová.

V obou porostech, jak bukovém, tak smrkovém, došlo po přidávání kyselých zálivek (S) k poklesu pH, snížení půdní respirace a také ke zpomalení rozkladu zeleného čaje. S výjimkou zeleného čaje byl rozklad zpomalen po přidávání kyselých zálivek pouze v již kyselejším smrkovém lese.

Zajímavým zjištěním bylo, že na rozdíl od jiných studií nemělo přidávání dusíku, jakožto základní živinu pro rostliny, ve většině případech významný vliv na rozkladné procesy a ztrátu hmotnosti. Pouze docházelo ke snížení rychlosti rozkladu prostřednictvím snížení pH jako tomu bylo u okyselení sloučeninami síry. Výzkumníci to vysvětlují předchozí adaptací ekosystému na depozici dusíku v těchto oblastech.

Rychlost rozkladu organické hmoty má zásadní vliv na koloběh uhlíku, následnou vitalitu ekosystémů i změny klimatu. Výsledky výzkumu ukázaly, že na tyto změny má významný vliv nejen kyselý déšť, ale i historické zátěže prostředí a typ vegetace rostoucí na daném stanovišti. Bukový porost ve srovnání se smrčinou za normálních podmínek obsahoval vice půdního uhlíku i dusíku v celém půdním profilu, což umožňovalo ztráty přebytečného dusíku vyluhováním. I když v obou porostech docházelo se zvyšující se půdní kyselostí ke snížení rychlosti rozkladných procesů a tím i dostupnosti organického uhlíku, u smrčiny bylo oproti bučině toto zpomalení rozkladu výraznější.

Kateřina Fraindová

Růžek, M., Tahovská, K., Guggenberger, G., Oulehle, F., 2021. Litter decomposition in European coniferous and broadleaf forests under experimentally elevated acidity and nitrogen addition. Plant Soil, 15 s. https://doi.org/10.1007/s11104-021-04926-9.