Podrobnější popis projektu

Definice kritické zóny

Kritická zóna je část exosféry v suchozemském prostředí, která sahá od vrcholků stromů po spodní hladinu rezervoárů podzemních vod. Na kritickou zónu je odkázána převážná část živé přírody (flóry, fauny a mikrooganismů). Je velmi zranitelná. Výzkum kritické zóny iniciovali specialisté na geochemii zvětrávacích procesů. Postupem doby vzniklo množství různých akcentů, např. dynamika půdního uhlíku, hydrologické důsledky oteplování, role půdních agregátů v rámci služeb ekosystému.

Gradienty

Od počátku výzkumu kritické zóny je zdůrazňována potřeba vzorkování lokalit seřazených podle jednotlivých environmentálních gradientů:

• reaktivita podložních hornin
• klima (teplota, sražky)
• znečištění
• užití krajiny
• vegetace
• stadium pedogeneze

V ideálním případě se podél jedné "větve" sítě vždy liší jen jeden parametr a ostatní zůstávají srovnatelné. Příkladem je severo-jižní transekt povodí na sedimentech typu břidlic s odlišným klimatem.

Které observatoře kritické zóny patří do sítě SoilTrEC

Povodí ledovce Damma, Alpy, Švýcarsko - rané stadium vývoje půd na moréně, kolonizace živými organismy

Lysina, Česká republika (satelity Pluhův bor, Na zeleném a U dvou louček) - umělý lesní porost na zralých půdách mírného pásu; gradient kontrastních podložních hornin a gradient znečištění

Fuchsenbiegl/Marchfeld, Podunajská nížina, Rakousko - zemědělské půdy, chronosekvence, lužní les

Koiliaris, Kréta, Řecko - rozsáhlé povodí o značném výškovém rozsahu (2 km od moře k vrcholkům hor) s mozaikou různých způsobů užití krajiny (uvnitř povodí jsou i lidská sídla). 3000 let zemědělského využívání krajiny, vedoucí k degradaci ekosystému, urychlované klimatickou změnou; podloží vápence s krasovými jevy

Instalace lyzimetrů, zařízení k odběru půdních vod, na lokalitě Lysina. (Autor: Leona Bohdálková)

Příklady testovaných hypotéz v ČR

Pochází síra v půdách částečně z horninového podloží nebo pochází prakticky celá z atmosféry? Je odtékající "nadbytečná" síra v odtoku starou ekologickou zátěží z období vysokých průmyslových exhalací?

Mění se v období rychlého snižování emisí izotopové složení síry atmosférické depozice na lokalitě LYS? Je tato změna viditelná v izotopovém složení odtoku? Je průměrná doba setrvání antropogenní síry v půdách v řádu měsíců, let nebo desetiletí?

Pochází na lokalitách s vysokou mírou acidifikace vápník a hořčík v rostlinách z podloží nebo z atmosférické depozice?

Je průměrná doba setrvání toxického olova v půdách lesních povodí krátká nebo dlouhá? Vytéká z malých povodí olovo pocházející z hornin v detekovatelné míře?

Reaguje množství vyplavovaného olova na snižující se atmosférickou depozici Pb?

Obsahuje voda na serpentinitovém podloží toxičtější formu chrómu Cr(VI) než na jiných typech položí? Dochází k samočištění takových vod spontánní anaerobní redukci Cr(VI) na méně toxický a nemobilní Cr(III)?

Typy prací v ČR

Typy vzorků

Voda srážek, podkorunových srážek a odtoku, půdní voda z lyzimetrů z hloubek 10 až 90 cm, půda, biomasa, podložní hornina.

Terénní práce

Měsíční hydrogeochemický monitoring vstupů na úrovni povodí (LYS 1990 - dosud)
Týdenní hydrogeochemický monitoring výstupů na úrovni povodí ( LYS 1990 - dosud)
Instalace replikovaných hnízd lyzimetrů na lokalitách LYS, PLB, NAZ a UDL (2010-2011)
Vrtné práce, jádrové vrtání do hloubek cca 30 m na lokalitách LYS, PLB a NAZ (2012)
Vzorkování nových půdních sond metodikou jednotnou pro všechny observatoře kritické zóny, analýza množství a velikosti agregátů, fyzikální a chemickou charakteristika půdních horizontů (2011)

Užití modelů

MAGIC, SWAT, PIHM, Roth-C, TEM, LCD, CAST, MADOC

Užití izotopů

Ca, Mg, S, O, Cr, Pb, Be