Měření na malém lesním povodí

Monitorování malého lesního povodí je součástí měřících aktivit Observatoře Košetice od samého vzniku stanice. Sledované povodí je situováno 1 km od observatoře, jeho rozloha je 0,285 km2 a dlouhodobý průměrný roční průtok je 0,43 l.s-1, specifický odtok 1,49 l.s.-1.km-2. Přibližně 90 % povodí je zalesněno, zbytek tvoří zemědělsky využívaná půda. Zalesněná část povodí je pokrytá převážně smrkovými monokulturami, převažují porosty ve věku cca 90 let s příměsí borovice, buku, modřínu a břízy.

Lesní potok je jediným trvalým přítokem Anenského potoka (povodí řeky Želivky). Povodí je provozováno v rámci mezinárodního programu Integrovaného monitoringu ICP-IM (International Cooperative Programme on Integrated Monitoring of Air Pollution Effects on Ecosystems), jehož cílem je poznání látkové bilance a výměny látek v malých zalesněných povodích v neimpaktní oblasti.

Obr. 1 Okolí Observatoře Košetice s povodím malého lesního potoka.

Povodí je také součástí českého monitorovacího systému GEOMON, koordinovaného Českou geologickou službou (ČGS). Ze sítě 14 malých lesních povodí se jednotnou metodikou pořizují vstupní údaje pro výpočet látkových toků ekologicky významných složek, jako způsob hodnocení stavu a vývoje přírodního prostředí. Prostředkem k takovému hodnocení je výpočet bilancí, tzn. vstupů a výstupů složek, v přirozených jednotkách biosféry reprezentovaných malým povodím. Vstup do povodí představuje depozice podkorunovými srážkami (throughfall, THF) a srážkami na volné ploše (BULK). Jako výstup z povodí je uvažován povrchový odtok.

Na 250 m dlouhém lesním potoce je při jeho ústí umístěno měrné zařízení – hydrologický přepad, osazený ultrazvukovou sondou s registrační jednotkou pro kontinuální měření výšky hladiny, průtoku a teploty vzduchu. Hodnoty průtoku jsou pravidelně ověřovány manuálním měřením zároveň s měřením teploty vody, která není měřena automaticky. V pravidelném měsíčním intervalu se na hydrologickém přepadu odebírají vzorky povrchové vody k chemickým analýzám. Od roku 2008 je také prameniště lesního potoka součástí monitorovací sítě podzemních vod ČHMÚ. 

Půdy v povodí lesního potoka jsou vyvinuté na biotitických až dvojslídných pararulách, oblast je součástí nejstarší stavební jednotky Českého masivu – moldanubika. Jedná se o kyselé hnědé lesní půdy typu distric cambisol. Odběry a chemické analýzy vzorků půd proběhly v roce 1979, dále pak 1991, 1996, 2002, 2007 a 2015. Místem odběrů jsou dvě půdní sondy, v jejichž těsné blízkosti byly instalovány půdní lyzimetry, pro sledování chemismu půdních vod. Vzorkování probíhá ve dvou hloubkových úrovních, 20 a 40 cm pod povrchem. Pro odběr se používají silikon-karbidové sukční kelímky, kterými je voda extrahována pod tlakem z nesaturované zóny pomocí přenosného vakuového systému. Vzorky jsou odebírány měsíčně.

Atmosférická depozice představuje vstup látek z atmosféry do dalších složek přírodního prostředí. Kromě monitoringu srážek na volné ploše v areálu Observatoře Košetice, je měřena depozice pod lesním porostem. Monitorování podkorunové depozice je situováno při východní hranici lesního povodí a je prováděno kontinuálně od roku 1990. Používá se 20 odběrových zařízení umístěných ve stojanech na úhlopříčkách čtverce 50 x 50 m. Toto zařízení se skládá z litrové PE láhve spojené s trychtýřem o záchytné ploše 113,09 cm2. Podkorunové srážky jsou odebírány měsíčně. Stanoví se měsíční srážkový úhrn THF a chemická analýza srážkové vody.

Na pozemku Observatoře se provádí měření mokré depozice (WET ONLY), v současnosti je to denní odběr automatickým srážkovým kolektorem Eigenbrodt. Dalším typem vzorkování srážek je odběr mokré depozice s gravitační depozicí větších částic- celková depozice (BULK). Jedná se o stejné odběrové zařízení jako THF umístěné na volné ploše observatoře. Používají se 3 odběrové zařízení. 

 

Výsledky měření

Průměrné koncentrace SO42- ve srážkách 1990–1994 a 2014–2018. Výška sloupců zobrazuje průměrné hodnoty. Horní/dolní konce chybových úseček označují maximální/ minimální hodnoty
Průměrné koncentrace SO42- v odtoku v letech 1990–1994 a 2014–2018.
Srážkovo-odtoková bilance S-SO42- povodí.
Depozice S-SO4 2- ve vzorcích typu throughfall, bulk a wet only v lesním povodí.
Průměrné koncentrace SO4 2- v částicích v ovzduší 1990–1994 a 2014–2018. Výška sloupců zobrazuje průměrné hodnoty. Horní/dolní konce chybových úseček označují maximální/minimální hodnoty
povodí1
Lesní potok: Hydrologický přepad s ultrazvukovou sondou

Aktuální výstupy

V rámci studentské praxe na NAOK proběhla první část studie zaměřená na sledování změn  toku látek v malém lesním ekosystému v důsledku odlesnění. Bilanci látek, tedy vstup (srážky), výstup (odtok v povrchové vodě) a zadržení či vyluhování látek sledujeme již od roku 1990. Z výsledků bilance síry (S) vidíme, že na začátku sledovaného období lesní půda zadržovala velké množství síry, která začala být uvolňována až po 10 letech měření .Vstupy síry do lesního ekosystému razantně poklesly v důsledku ekologických opatření. Nyní se zaměřujeme na změny, způsobené odlesněním. Ty se projevují v nejvýraznějším uvolňování síry povrchovou vodou v posledních třech letech (2020–2022), kdy došlo k odlesnění z původních 90 % zalesněné plochy na polovinu.