MOHOU IMISE I DNES ŠKODIT LESNÍM POROSTŮM V ORLICKÝCH HORÁCH?
Všeobecný trend poklesu imisní zátěže v ČR a zlepšování zdravotního stavu lesních porostů vzbuzovaly jisté naděje na příznivý vývoj lesů také v Orlických horách. V jarním období roku 1999 se však v této oblasti objevilo vážné poškození mladých smrkových porostů značného rozsahu. Postihlo zejména jihovýchodní část Orlických hor v nadmořské výšce nad 800 m.
Přírodní lesní oblast Orlické hory podléhá dlouhodobému působení imisí, které ovlivňují obhospodařování a vývoj lesních porostů. V minulosti odumřelé porosty musely být vytěženy a vzniklé holiny postupně zalesněny. Místy doznívá odumíraní ponechaných zbytků dospělých smrčin. V předchozích letech se obavy o budoucnost mladých smrkových porostů či porostů náhradních dřevin vysazených na imisních holinách a v podstatě již zajištěných soustředily na nežádoucí tvarové deformace vrcholových prýtů a na včasné vyzrávání letorostů před ukončením vegetační sezóny. V letošním roce se však fenomén nežádoucího vývoje porostů rozšířil o další aspekty. Patří k nim červenání (rezivění) a opad jehličí na loňských a starších výhonech smrku ztepilého na hřebenu Orlických hor, výrazné karence na jehličí smrku pichlavého ve vrcholových lokalitách (hnědnutí až červenání jehlic s přechody do fialového zabarvení) a hromadné odumírání břízy bělokoré. Nejvážnější je ovšem rozsáhlé poškození a odumírání loňských výhonů u smrku ztepilého. Odumírání probíhá nejen ve vrcholových partiích, ale také v nižších nadmořských výškách (kolem 800 m n. m.) a vyvolává vážné obavy o budoucí vývoj lesa v Orlických horách.
Poškození porostů způsobil pravděpodobně komplex faktorů, kde zřejmě hrají významnou roli imise. Zatímco poškození porostů bude předmětem dalších šetření, k problematice imisí může VÚLHM-Výzkumná stanice Opočno poskytnout úvodní informace již nyní. Výzkumná stanice má celostátní gesci pro obor pěstování lesů a poskytuje v rámci pověření MZe ČR také poradenskou činnost týkající se lesního školkařství a zalesňování a výchovy a obnovy lesních porostů včetně lesopěstebních meliorací. Pracovníci stanice v souvislosti s řešením pěstebních výzkumných úkolů dlouhodobě monitorují úroveň imisní zátěže v Orlických horách. Přitom spolupracují s vlastníky lesů (dříve s lesními závody, dnes se soukromými vlastníky a LČR) a s dalšími organizacemi, jako jsou Český geologický ústav (ČGÚ) a Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ). K imisním šetřením se využívají různé postupy a metody, kterými je sledován tok a koncentrace imisí, imisní depozice a obsah škodlivin v jehličí (biomonitoring). V příspěvku chceme lesnickou veřejnost seznámit s výsledky, které naznačují, že zvýšené popř. vysoké hodnoty škodlivin se mohou na současném neutěšeném stavu především mladých smrkových porostů v Orlických horách podílet. Opakovaná překvapivá poškození po návratu smrku v Krušných horách i jinde (popř. v dalších evropských zemích) dokazují, že problém imisí je stále aktuální a imise mohou stát v pozadí řady neočekávaných poškození lesních ekosystémů.
DEPOZICE IMISNÍCH LÁTEK (experimentální povodí U Dvou louček - sloučeniny síry a dusíku, fluór, chlór)
Depozici imisních látek na experimentálním povodí VÚLHM-VS Opočno U Dvou louček (vrcholová oblast Orlických hor mezi Anenským a Komářím vrchem) stanovuje ČGÚ Praha (RNDr. D. Fottová) z analýz vzorků odebíraných VS Opočno a zpracovávaných akreditovanou laboratoří ČGÚ. Sledování imisní depozice je v experimentálním povodí součástí rozsáhlého pěstebního a hydrologického výzkumného programu. Z depozic sledovaných látek ovlivňují vývoj zdravotního stavu lesních porostů zejména depozice sloučenin síry a dusíku, dále pak depozice fluóru a chlóru. Výsledky měření mokré depozice na volné ploše a pod dospělým smrkovým porostem obsahuje tab. č. 2 na str. 455. V tabulce je vypočtena také depozice zachycovaná korunami stromů (kapalnými a tuhými srážkami smývaná) jako rozdíl naměřených hodnot.
V tab. č. 2 stojí za povšimnutí zejména vysoké hodnoty depozice čistého dusíku. Na vysoké depozici N se v Orlických horách podílí především vysoká depozice NO3, která v r. 1998 dále radikálně vzrostla (viz graf 1). Kritickou hodnotu pro smrk (podle německých pramenů 11 kg/ha/rok) přesahuje depozice N na volné ploše v průměru 2x (v r. 1998 však téměř 3x), pod dospělým smrkovým porostem dokonce 5x (v r. 1998 však více než 6x). Pro srovnání v severoevropských poměrech ohrožuje depozice dusíkatých látek lesní ekosystémy v množství 15-20 kg N/ha/rok (lesy obhospodařované), případně 2-5 kg N/ha/rok (lesy přírodní, tj. bez těžebních zásahů). V Orlických horách vysoké hodnoty spadu NO3, kontrastující s nevysokými hodnotami koncentrací NOx (viz graf 2), zvýrazňují mimořádný význam měření dusíkatých depozic (za ohrožující se považují dlouhodobé koncentrace NOx mezi 10-20 mikrogramy/m3, za vážně poškozující dlouhodobě 30 a krátkodobě 90 mikrogramů/m3).
Vysvětlení vysoké depozice dusíku může souviset s automobilovou dopravou. Od r. 1989 došlo k mimořádnému nárůstu počtu dopravních prostředků. Dále se utlumuje hromadná doprava, sílí doprava individuální, v nákladní dopravě neustále narůstá doprava nákladními auty. V současné době se po našich komunikacích pohybuje cca 5 mil. motorových vozidel, z toho 3,5 mil. osobních automobilů, u nichž průměrný věk přesahuje 15 let (stav z hlediska složení a objemu produkce emisí velmi nepříznivý). Kromě toho sílí tranzitní automobilová doprava a automobilová turistika. I když celková emise NOx (imisní složka toxická i pro lesní dřeviny) od r. 1987 klesla do současnosti zhruba na polovinu, podíl NOx produkovaný mobilními zdroji se téměř zdvojnásobil: ze 122 tis. tun na 237 tis. tun NOx. Změna charakteru emisních zdrojů ze stacionárních na mobilní vede k vyššímu znečištění ovzduší i od průmyslových center vzdálených horských regionů.
Vysoká depozice dusíkatých látek může dále vytvářet nebezpečnou kombinaci s poměrně dlouhými obdobími sucha, zvláště v jarním a letním období. Jen například uveďme výraznější suché periody z posledních let (tabulka 1). Zvláště u intenzivně rostoucích mladých stromků smrku vyžadují buňky zvětšené v důsledku luxusního příjmu dusíku dostatek vody. Voda však v dnešní době v Orlických horách často chybí a popsaný stav vede k poškození pletiv smrků.
Pokračujme v lesnické interpretaci v tab. č. 2 uvedených depozic toxických látek. Za kritické množství spadu síry ve stanovištních podmínkách Orlických hor (geologické podloží tvoří převážně ortoruly, svory a pararuly) lze pro degradaci lesních půd považovat 3-8 kg síry/ha/rok. Tato hodnota nás správně informuje pouze v případě, představuje-li depozice síry jedinou imisní složku; za přítomnosti jiné okyselující látky se kritické množství úměrně snižuje. Zdejší současné depozice síry přes klesající trend uvedený limit přesahují na volné ploše téměř 2x, pod dospělým smrkovým porostem pak v r. 1998 stouply více než 11x. Také depozice chlóru a fluóru dosahují v Orlických horách limitních hodnot nebo je překračují. Spad chlóru je označován za vysoký v množství 15-25 kg Cl/ha/rok. Mnohem vyšší toxicitu vykazující fluór představuje vysokou imisní zátěž již při depozici 1-2 kg F/ha/rok. Pro porovnání uveďme roční depozice vybraných prvků znečišťujících ovzduší na většině území ČR, které lze chápat jako tzv. imisní pozadí (rok 1997): S - 20 kg/ha (z toho mokrá depozice 10 kg/ha), N - 15 kg/ha (z toho mokrá depozice 10 kg/ha), Cl mokrá depozice - 5 kg/ha, F mokrá depozice - 0,3 kg/ha.
IMISNÍ TOK SO2 (experimentální povodí U Dvou louček)
Depozici sirných sloučenin v Orlických horách (pro porovnání také v Jizerských horách - výzkumná plocha Jizerka a Krkonoších - výzkumná plocha Lesní bouda) simuluje měření imisního toku kontaktní sumační metodou. Tato metoda spočívá na principu expozice tří speciálních smáčivých patron vzdušnému proudění. Patrony nasávají sumační roztok zachycující sirné sloučeniny. Po uplynutí stanovené expoziční doby (zpravidla 1-2 týdny) nahrazují staré patrony nové a zachycená síra se kvantifikuje laboratorně. Podle povrchu patron vypočteme množství sirných sloučenin, které přicházejí do styku s plošnou jednotkou jakéhokoliv předmětu vystaveného na dané lokalitě proudění vzduchu. Patrony v daném časovém úseku imitují imisní zátěž asimilačních orgánů lesních dřevin. Součty hodnot (v mg síry na 1 cm2 exponované plochy) za jednotlivá čtvrtletí zobrazuje graf imisních toků (graf 4).
Graf dokládá pokles depozice síry v 90. letech. Také obě pro širší ilustraci připojené křivky z ploch Jizerka (Jizerské hory) a Lesní bouda (Krkonoše) pokles depozice síry potvrzují. Ze srovnání je patrná podobnost ročního průběhu vzestupu a poklesu depozice, ale rovněž velmi časté nejvyšší hodnoty v Orlických horách.
KONCENTRACE IMISÍ V OVZDUŠÍ (stanice Kolowratská hájenka Šerlich - SO2, stanice ČHMÚ Šerlich - ozón)
Pro charakteristiku znečištění ovzduší postižených území má význam také znalost koncentrace toxických látek. Po vzniku Správy Kolowratských lesů (KWL) byla v rámci spolupráce na hřebenu Orlických hor instalována stanice měřící znečištění ovzduší oxidem siřičitým (provoz stanice hradí KWL, metodické řízení zajišťuje VS Opočno). Výsledky kontinuálního měření průměrných denních koncentrací SO2 spektrofotometrickou metodou s TCM a fuchsinem (West-Gaeke) od r. 1993 do současnosti potvrzují pokles imisní zátěže sirnými sloučeninami.
Vzhledem k dlouhodobě nízkým koncentracím SO2 chceme upozornit na průměrné denní koncentrace těsně předcházející době zjištění poškození mladých smrkových porostů, případně dobu zjištění zahrnující. Nárazová vysoká koncentrace (pohybuje se kolem 150 mikrogramů/m3 SO2 v denním průměru) by mohla způsobit akutní poškození, k němuž je smrk podle našich výzkumů zvláště náchylný. Průměrné denní koncentrace SO2 změřené na hájence Šerlich nepřesáhly v období leden až červen 1999 hodnotu 10 mikrogramů/m3, od března se nejčastěji pohybovaly pod hodnotou 5 mikrogramů/m3 a v dubnu a květnu byl nejfrekventovanější hodnotou 1 mikrogram/m3 (viz graf 5). Emise SO2 tedy v období únor až červen nevykázaly žádné nárazové vysoké koncentrace, které by mohly přispět k současnému poškození mladých smrkových porostů.
Informace o koncentracích ozónu jsme čerpali z ročenek ČHMÚ o znečištění ovzduší a atmosférické depozici za léta 1995-1998, které získáváme výměnou za dodávání údajů z našich monitoračních stanic. Na stanici ČHMÚ Šerlich se ozón měří metodou UV absorpce. Hodnoty prezentované v grafu 3 jsou ve vztahu k uváděné toxické hranici cca 100 mikrogramů/m3 vysoké zejména v letech 1995, 1996 a 1998 a nelze vyloučit podíl ozónu na současném poškození smrkových porostů v Orlických horách. Stoupání koncentrace ozónu může souviset se zvyšováním depozice NO3, přičemž vzestup hodnot obou imisních složek v r. 1998 nás opět přivádí k předpokládané spojitosti s nárůstem dopravy.
KONCENTRACE ŠKODLIVIN V JEHLIČÍ (BIOMONITORING)
Pomocí listových analýz se imisní zátěž na území Orlických hor v souvislosti s provozem pěstebních výzkumných ploch sledovala již od počátku imisní kalamity (po r. 1980). Z šetření vývoje experimentálních podsadeb vyplynulo, že síra zachycovaná odumírajícími smrkovými monokulturami zvyšuje podkorunové depozice a negativně ovlivňuje podsazené stromky a zřejmě i půdu.
Velkoplošná šetření s cílem zjistit zátěž lesních porostů sirnými sloučeninami (biomonitoring) probíhala na celém území Orlických hor v letech 1984, 1988, 1990, 1992 a 1999. S Výzkumnou stanicí v Opočně na něm spolupracovali pracovníci lesního provozu (VčSL, později LČR). Stupeň imisní zátěže reprezentovalo množství síry zjištěné ve vzorcích smrkového jehličí zhruba z 20 lesních porostů vybraných na celém území této horské oblasti. Výsledky analýz vzorků z let 1984-1992 prokázaly ve většině případů zřetelně zvýšenou imisní zátěž sledované oblasti. Část lokalit byla zatížena jen mírně. Vysoký a velmi vysoký obsah síry se vyskytoval ojediněle (rok 1990). Biomonitorační akce v roce 1992 hodnotila také stav výživy, který mohou imise rovněž ovlivnit. Kritický nedostatek hořčíku signalizovaly výsledky na celé třetině území, méně často chyběl dusík nebo vápník, úroveň výživy draslíkem a fosforem byla vcelku dobrá. Výsledky listových analýz z letošního roku ukazují pokles imisní zátěže sirnými sloučeninami oproti předchozím letům. Na několika lokalitách prokázaly listové analýzy smrkového jehličí zvýšený obsah fluóru a chlóru.
ZÁVĚRY
- Pro stanovení možného vlivu imisí na lesní ekosystémy Orlických hor je třeba monitorovat imise vzájemně se doplňujícími metodami (depozice látek, imisní tok, koncentrace imisí v ovzduší, biomonitoring).
- Navzdory poklesu emisí SO2 (a tím i jeho koncentrací v ovzduší), kterému byly přičítány škody na lesních porostech Orlických hor v 80. letech, dosahuje depozice síry stále vysoké úrovně a může se podílet na ohrožování zdravotního stavu lesních ekosystémů Orlických hor (zejména smrkových).
- Depozice dusíku (amonných a dusičnanových iontů) mnohonásobně přesahují kritické hodnoty a při spolupůsobení častých a dlouhých suchých period ve vegetačním období mohou představovat pro smrkové ekosystémy závažné ohrožení.
- Ohrožení znamenají i poměrně vysoké hodnoty imisí fluóru, chlóru a ozónu.
- Rok 1998 představuje varovné období, ve kterém v Orlických horách výrazně vzrostly zejména imise NO3 (depozice na volné ploše i pod porostem); značný nárůst zaznamenaly také imise síry, fluóru a chlóru zachycované korunami stromů a koncentrace ozónu v ovzduší.
Na otázku položenou v názvu článku, zda mohou imise i dnes škodit lesním porostům v Orlických horách, lze tedy odpovědět, že s velmi vysokou pravděpodobností ano.