Zbornik gozdarstva in lesarstva, Ljubljana, 36, 1990, s. 199-224 Prispelo/ Received: 1990, november GDK 181.36:425.1:425.3 VPLIVI !MISIJ NA GOZDNA TLA IN KORENINE - PREGLED PO LITERATURI Marjan ZUPANČIČ* Izvleček Predstavljen je pregled literature o koreninah in o vplivih imisij na tla in korenine. Te vplive je izredno težko oceniti in dokazati zaradi velike raznolikosti gozdnih rastišč, sestojev in imisijskih vplivov nanje. Dolgoročni t.i. monitoring gozdnih tal ter s tem talne vegetacije in korenin je verjetno najprimernejša us- meritev raziskovalnega dela na tem področju. IMP ACT OF EMISSIONS ON FOREST SOIL AND ROOTS - A LITERATURE SURVEY Marjan ZUPANČIČ* Abstract A literature survey concerning root problems and the impact of emissions on forest soil and roots is pre- sented. It is very difficult to identify and evaluate this impact because of the great diversity of forest growth sites and stands. Besides, the impact seems to be highly variable. A long-term monitoring of fo- rest soil including ground vegetation and roots appears to deserve priority in research work performed in this field. * dr., dipl. inž. gozd., Inštitut za gozdno in lesno gospodarstvo, 61000 Ljubljana, Večna pot 2, YU 200 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 36 1 UVOD Raziskovanje korenin prav gotovo ne obeta lahkih in hitrih uspehov. Ne moremo jih neposredno opazovati, njihovo izkopavanje je zelo težavno delo, vse raziskoval- ne metode pa nam dajejo o njih le zelo nepopolno sliko. Vendar so korenine temelj, na katerem se razvija vsa rastlina ali drevo. Poslabšanje ali uničenje tal, ki se upo- rabljajo za koreninski prostor, je danes eden od najhujših problemov človeštva in njegovega obstoja (erozija, širjenje nerodovitnega sveta itn.). Propadanje tal in ko- renin je toliko usodnejše, ker je prava surovinska in energijska in tudi prehranska kriza ali lakota pred nami, ne za nami. Zato je toliko pomembnejše, da vemo več o koreninah in o njihovih možnostih, da prodirajo tudi v globlje in neizrabljene plasti tal, in nam tako odpirajo prepotrebne rezerve rodovitnosti tal, navsezadnje pa nam tudi varujejo tla. število publikacij o koreninah, čeprav je razmeroma skromno, gre danes že v tisoče. Tudi Slovenci smo prispevali nekaj k temu. Omenim naj samo raziskave inž. Jožeta Miklavžiča - po njegovi smrti jih je končal dr. Janez BOŽIČ (1972), raziskave dr. Sonje HORVAT-MAROLT (1967, 1984), magistrsko delo in doktorsko razpravo na Biotehniški fakulteti v Ljubljani, ki jih je opravil ABDUL-HADI 1981, 1983, 1983, in v zvezi s tem še delo ABDUL-HADlja in ZUPANČIČa 1984 in nazadnje ZU- PANČIČevo 1985 in 1986. Pomembne so raziskave sedaj že pokojnega zagrebškega profesorja Josipa ŠAFAR- ja o zraščanju korenin, ki jih opisuje tudi v svojem učbeniku gojenja gozdov (1963) in jih je predstavil v svojih predavanjih študentom v Ljubljani. Ta sestavek je prirejen in skrajšan avtorjev elaborat iz leta 1990 (Vpliv imisijskih vnosov na korenine gozdnih dreves, Izdal IGLO Ljubljana, 79 strani), kjer najdemo tudi obširnejši popis avtorjevih raziskav. Namen dela je med drugim tudi opozoriti na to, da tudi koreninski prostor potrebuje pozornost in nego. Negovalno gospo- darjenje z gozdom pomeni vsaj posredno nego tal in korenin, na drugi strani pa po- meni grobo gospodarjenje njihovo posredno ali neposredno uničevanje. 2 SPLOŠNO O KORENINAH GOZDNIH DREVES Rasti in razvoja korenin v naravnem okolju ni mogoče neposredno opazovati, kot je to sicer mogoče pri nadtlehnih delih rastlin. Zato ni čudno, da imamo celo vrsto za- pletenih metod za raziskovanje korenin, celo z radioaktivnimi izotopi, z raznimi en- doskopi, toda o koreninah vemo še zmeraj malo. Metode raziskav korenin so zbra- ne in popisane v knjigi BOHM 1979. Obširnejši pregled literature o koreninah gozd- nih dreves najdemo pri HERMANNu 1977, KOSTLERju in sod. 1986. 201 Zupančič M.: Vplivi imisij na gozdna tla in korenine - pregled ... 2.1 Koreninski sistemi Glede sestava koreninskega sistema je treba vedeti, da se rast drevesa začenja z rast- jo primarnih (glavnih) korenin, ki rastejo navpično v zemljo. Te se kmalu razvejijo s sekundarnimi (stranskimi) koreninami, ki se slabše odzivajo na težnost, torej raste- jo poševno ali tudi vodoravno v tla. Pri kasnejšem oblikovanju koreninskega siste- ma se del korenin drži plitvejših plasti tal, drugi del pa prodira v globino, tudi z nav- pičnimi odcepi od vodoravno rastočih plitvih korenin. Pri nekaterih drevesnih vrstah se razvija le površinski koreninski sistem. Iz šolskega znanja poznamo tri vrste koreninskih sistemov: 1. korenasti, ki z glavno korenino močno prodirajo v tla (npr. pri hrastu), 2. šopaste, kjer je glavna korenina manj izrazita (npr. pri bukvi), in 3. površinske koreninske sisteme, kjer se korenine raztezajo plitvo v tleh, toda iz njih lahko poganjajo navpični poganjki v globino (npr. pri smreki). Ta preprosta razvrstitev koreninskih sistemov je še zmeraj upo- rabna. Za gozdarske potrebe sta primerna sistemizacija in poimenovanje morfološko raz- ličnih korenin, kot ga podaja KOSTLER in sod. 1968. Tokrat skušajmo korenine razdeliti le na dolge in kratke. Te korenine imajo različne morfološke in anatomske značilnosti in tudi različne fiziološke funkcije. Za dolge korenine, glavne in stran- ske, je značilno, da je konec korenine koničast in ima izrazito koreninsko kapico. Te korenine navadno sestavljajo stalni del koreninskega sistema in postanejo tudi precej debele. Navadno poganjajo iz bližine koreninskega vratu in rastejo naglo v dolžino. Tudi kratke korenine se, če je potrebno, spremenijo v dolge. Dolge koreni- ne poganjajo iz debelejših matičnih korenin. Kratke korenine so znane tudi kot drobne korenine. So najaktivnejši del korenin- skega sistema pri sprejemanju hranilnih snovi in vode iz tal, pri sintezi hormonov in drugih aktivnih snovi. V nasprotju z dolgimi koreninami imajo okrogle koreninske kapice in na njih se navadno naselijo mikorize. Dosegajo največ nekaj centimetrov dolžine in manj kot 1 milimeter debeline. Rastejo počasi in imajo kratko življenjsko dobo, od nekaj dni do nekaj let. Čim tanjše so, tem krajša je njihova življenjska do- ba. Vzrok odmiranja drobnih korenin ni znan, najbrž se izčrpajo hranilne snovi v neposredni okolici, odmiranje pa povzroča tudi porazdelitev asimilatov po rastlini. Odmrle kratke korenine so zelo pomemben del obnavljanja humusne snovi v tleh. Koreninski laski se pojavijo ponavadi v ozkem pasu takoj za aktivno rastočim kon- cem korenin. Navadno se ne razvejijo. Več jih je tam, kjer ni mikorize: Imajo po- membno vlogo pri sprejemanju hranil, posebno fosfatov. 202 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 36 2.2 Mikoriza Mikorizo definiramo kot sožitje glive in živega tkiva korenin. Za gozdno drevjt: je po- membna predvsem t.i. ektomikoriza, pri kateri glivne hife obdajajo kratke koreni- nice in prodirajo med celice koreninskega korteksa, kjer ustvarijo t.i. Hartigovo mrežo. Drugi tip mikorize, to je endomikoriza, je manj opazen. Hife prodirajo pri tem v same celice koreninskega korteksa, ne samo v prostore med njimi. Mikoriza daje več prednosti: zveča se učinkovitost pri črpanju hranil, predvsem fos- forja, pa tudi vode; preprečuje napade bolezenskih organizmov; ugodno vpliva na razvoj drobnih korenin ter povečuje njihovo življenjsko dobo in zmožnost delova- nja; prestreza t.i. težke kovine, jih vdela v svoje hife in tako vsaj za nekaj časa pre- preči njihovo strupeno delovanje (DONNER in HEYSER 1989). S svojo biomaso mikoriza precej pripomore k organski snovi ali humusu v tleh (FOGEL 1980). Zanima nas predvsem, kako se razne motnje in vnosi v koreninskem prostoru poz- najo na razvitosti in vitalnosti mikorize. Cela vrsta avtorjev vidi povezavo med sla- bim uspevanjem gozda in stanjem mikorize. Slabo vitalna mikoriza pomeni torej tu- di slabo uspevanje gozda (BLASCHKE 1986, AGERER in sod. 1986, JAKUCS 1988, HASELWANDTER in BERRECK 1989, GLASSER 1987 in drugi). GOBL 1988 vidi v razvitosti in vitalnosti mikorize kazalnik (indikator) za sodobno propa- danje gozdov. Da stvari niso ravno preproste, nas opominja razprava KOTTKEja in OBERWIN- KLERja 1986. Tako lahko drevo, npr. v suši, ustvari veliko koreninic, na katerih ne manjka mikorize, to pa lahko daje napačen vtis o vitalnosti mikorize in celega dre- vesa. Razmerje med številom mikoriziranih drobnih koreninic in njihovo suho težo naj bi bilo primeren kazalnik za stopnjo mikoriziranosti in s tem tudi za vitalnost drevesa, ne pa pogosto uporabljano število aktivnih koreninskih konic na liter tal. Presojanje prizadetosti gozda po stanju mikorize je po ugotovitvah omenjenih av- torjev dovolj zapleteno, zato se moramo varovati prenagljenih sklepov. Kot ugo- tavlja LETGEB 1989, mineralno gnojenje ni koristno za razvitost mikorize. Zmerno pomanjkanje hranil v tleh celo koristi mikorizi. Zanimivo in pomembno je vprašanje obligatnosti ektomikorize. MEYER 1987 ugo- tavlja v zvezi z inventurami poškodovanosti gozda, da so manj poškodovane neka- tere listave vrste, ki so manj odvisne od razvitosti ektomikorize in lahko še razmero- ma dobro uspevajo tudi brez nje, npr. javor, jerebika, jelša, breza, topol, vrba. SCHOPFER 1987 razčlenjuje izide inventur poškodovanosti gozda in ugotavlja, da je najmanj poškodovan javor, najbolj pa hrast. O prizadetosti mikorize na hrastu poroča tudi JAKUCS 1988. Znano je, da razne vrste javora lahko dobro uspevajo tudi brez dobro razvite ektomikorize. Nasprotno je pa hrast zelo odvisen od razvito- sti ektomikorize. Sklep iz tega je jasen: prizadetost koreninskega prostora pomeni 203 Zupančič M.: Vplivi imisij na gozdna tla in korenine - pregled ... prizadetost ektomikorize. Drevesne vrste so toliko bolj prizadete, kolikor bolj so odvisne od ektomikorize. HEYSER in sod. 1988 tudi spravljajo poškodovanost dre- vesnih vrst zaradi novodobnih škod v zvezo z razvitostjo ektomikorize in ugotavlja- jo, da je mikoriza pri tem ranljiva točka in čim manj je uspevanje neke vrste odvisno od razvitosti in vitalnosti mikorize, tem manj je ogrožena. Tako se dobro obnesejo botanični rodovi Acer, Aesculus, Fraxinus, Populus, Salix. 2.3 Vpliv okolja na rast in oblikovanje koreninskega sistema Začetni razvoj koreninskega sistema je močno odvisen od genetskih dejavnikov. Pri različnih proveniencah iste drevesne vrste se razlike v razvoju korenin kažejo le v prvih letih življenja, kasneje jih dejavniki okolja popolnoma prekrijejo. Koreninski sistem se mora prilagoditi razmeram v tleh, tekmovalnosti v koreninskem prostoru itn. Dejavniki okolja, posebno če so skrajni, tako sploh prekrijejo dedno nastale značilnosti posameznih drevesnih vrst. Za gozdarsko prakso je pomembno vedeti, da je zmožnost korenin, da prodirajo v zbita tla, omejena (LEIBUNDGUT in sod. 1963, LEIBUNDGUT in DAPHIS 1964). Pri gostoti tal 1,59 g na cm3 korenine prenehajo rasti v globino. Problem zbi- tosti tal je postal posebno pomemben zaradi uporabe težke mehanizacije v gozdu. (HILDEBRAND 1983). Tudi temperature tal močno vplivajo na rast korenin. Optimalna temperatura tal je okoli 20°C. Takšne temperature se pri nas le redkeje pojavljajo. Sicer potrebujejo korenine vsaj + 2°C, da morejo rasti. Pri + 35°C v tleh prenehajo rasti. Dolgotraj- nejše visoke temperature tal povečajo respiracijo v koreninah in tako neugodno vplivajo na njihovo rast in rast vse rastline. Poseben stres povzroči poletna izsušitev tal. Sredi poletja se ponavadi dejavnost ko- renin zelo zmanjša prav zaradi izsušenosti tal. Zmerna izsušenost še spodbuja rast drobnih kratkih korenin in s tem povečuje možnost za sprejemanje vode. Močna iz- sušenost tal drobne kratke korenine tako oslabi, da si ne opomorejo več in odmro. Na drugi strani pa deluje neugodno tudi preobilje vode v tleh, predvsem zaradi ana- erobnih razmer. Takšnim razmeram se nekatere drevesne vrste razmeroma dobro prilagodijo (npr. črna jelša); druge lahko s koreninami dolgo vztrajajo v poplavni ali talni vodi, če je ta tekoča.ali se vsaj rahlo giblje in ima tako v sebi vsaj nekaj raz- topljenega kisika. Stoječa in stalno mirujoča voda v tleh pa pomeni nezdrave moč­ virske razmere, kjer drevesa ne morejo rasti. Revnost in suhost tal zahtevata intenzivnejši koreninski sistem, da lahko rastlina preživi. Rastlin~ mora torej večji del svojih moči vložiti v koreninski sistem, zato jih 204 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 36 manj ostane za nadzemni del. Temu primerno počasna je rast rastline in temu pri- merno je večji delež korenin pri celotni biomasi rastline. To spoznanje so potrdile že mnoge raziskave, npr. tudi ABDUL-HADI in ZUPANČIČ 1984. 2.4 Razmestitev korenin v tleh Pri naših gozdnih drevesnih vrstah se korenine držijo povečini v globini do 50 cm v tleh. Globlje je ponavadi le malo korenin. Kot navaja DECEI 1987, je 70% vseh drevesnih korenin v talni plasti do 40 cm globoko, izpod 100 cm paje le 1 do 2 % ko- renin, merjeno po njihovi prostornini. Plitvo zakoreninjenje na sicer globokih tleh pomeni fiziološko plitvost tal in v takih primerih je treba tla zelo negovati in pospeševati drevesne vrste, ki zmorejo kljub neugodnim razmeram tudi globlje koreniniti. Zelo odločno prodirajo v globino ko- renine jelke (Abies alba), ki pa je žal odpisana drevesna vrsta. Med vrste, ki s kore- ninami razmeroma dobro prodirajo v goste talne plasti, v neugodna psevdooglejena in oglejena tla, spadajo med drugim jelše in sploh vrste, ki jih dobimo med drugim v t.i. logih trdih listavcev ali na neugodnih tleh, kjer zastaja voda (jesen, brest, hrast, lipa). Največja globina, ki jo utegnejo doseči korenine naših drevesnih vrst, je okoli 6 m. Vendar so to le izjemni primeri na izredno ugodnih rahlih tleh. Na ravninah z rahli- mi sedimentnimi tlemi segajo drevesne korenine največ 4m globoko. če prištejemo k temu še največ 1 m kapilarnega dviga vode, potem je talna voda, ki je globlje od 5 m v tleh, za drevesne korenine v vsakem primeru nedosegljiva. Na naših navadnih gozdnih rastiščih drevesne korenine segajo največ 120 cm globoko (LEHNARD in BRECHTEL 1980). Drevje doseže največjo globino navadno že okoli 30. leta živ- ljenja. Vodoravno se širijo korenine ponavadi daleč čez projekcijo krošnje. Posebno daleč naokrog razrašča svoje korenine rdeči bor, tudi do 25 mod debla. Za duglazijo je znano, da se s koreninami ne razrašča posebno daleč od debla. Ta zmožnost razraš- čanja korenin v vodoravni smeri pa s starostjo drevesa popušča. Lahko merljiva ko- ličina je gostota prekoreninjenosti tal. Najpogostejše so korenine v zgornjih 40 cm tal, nato se gostota naglo zmanjša. Zmožnost. gostega prekoreninjenja s starostjo dreves tudi popušča, sicer doseže svoj .vrhunec pri smreki pri 100. do I 10. letih, pri boru pri 60. do 70. letih (HERMANN 1977). 2.5 Količina koreninske biomase Za ugotavljanje koreninske biomase in njenega deleža pri biomasi gozda uporablja-- , jo raziskovalci vse mogoče dendrometrijske prijeme, enačbe, funkcije, regresivne 205 Zupančič M.: Vplivi imisij na gozdna tla in korenine - pregled ... modele itn. Problematično je že samo izkopavanje ali puljenje korenin, saj pri tem predvsem drobnejše korenine ostanejo v tleh. Na splošno lahko menimo, da pri odraslem drevesu koreninska biomasa zajema približno 20 OJo vse drevesne biomase (ASSMANN 1961, DECEI 1987). Ta delež je odvisen od drevesne vrste, staroti in tudi od rastišča. Na slabih rastiščih mora biti delež koreninske biomase večji, da lah- ko drevo preživi. Največji delež koreninske biomase je pri semenkah gozdnih dre- ves, približno 50 OJo. Po tretjem letu starosti se ta delež začne zmanjševati in pri odraslih drevesih ga je od 10 do 26 OJo. Ne smemo pozabiti tudi na prirastek koreninske biomase, ta znaša pri odraslih dre- vesih povprečno 10 do 15 OJo vsega prirastke biomase. Pri tem moramo ločiti bruto in neto prirastek: bruto prirastek obsega tudi odmrle korenine in izgubo biomase zara- di respiracije korenin. V eni rastni dobi se neto koreninska biomasa zelo spreminja zato, ker korenine odmirajo, nastajajo pa tudi nove. Na težavnejših rastiščih, kjer je priraščanje na sploh manjše, so tudi te spremembe majhne. Kot navaja HER- MANN 1977, je letni bruto prirastek koreninske biomase v bukovem sestoju v naj- boljšem primeru 2700 kg/ha suhe snovi. Od tega moramo odšteti 200 kg na račun odmrlih korenin in 900 kg na račun respiracije, tako da znaša letni neto prirastek 1600 kg/ha. Kot navaja isti avtor, se respiracijske izgube zmanjšujejo pri drevesih večjih dimenzij. To potrjuje staro spoznanje, da je gozd polnovreden, le če ima dre- vesa dovolj velikih dimenzij. Znaten del drobnih korenin odmira in se ponovno obnavlja, tako da odmrla kore- ninska biomasa pomeni 30 OJo do 50 OJo vse odmrle biomase drevesa, kot so odpadle iglice, listi, suhe veje. Odmiranje drobnih korenin veliko prispeva k nastajanju hu- musa v tleh in k rodovitnosti tal. Temu primerna ekološka in seveda tudi gospodar- ska škoda nastaja, če gozd spremenimo v golosek ali celo goljavo. 2.6 Pomen koreninske biomase za preživetje gozda ob naravnih ujmah in kadar človek uničuje gozd Pri tem mislimo predvsem na sposobnost drevesa, da pri večji ali manjši uničenosti nadzemnega dela požene poganjke iz panja ali plitvejših korenin. Tako drevo upo- rabi rezerve, ki jim ima v koreninski biomasi. Koreninska biomasa je skrita v tleh in razmeroma dobro zavarovana pred raznimi uničenji (ogenj, suša, paša, sekira). Ve- liko vrst listavcev je sposobnih poganjati iz panja ali iz koreninske biomase (glej lite- raturo ALIKALFIC 1971, LUST in MOHAMMEDI 1973), predsem na ugodnejših, dovolj toplih in vlažnih rastiščih, pa tudi na neugodnih suhih. Brez te zmožnosti ve- getativne regeneracije bi bila vsa subaridna rastišča, ki so na svetu od vseh najbolj razširjena, danes še mnogo bolj gola in pusta, kot že so. To velja tudi za naš jugos- lovanski kras in sploh za velik del Jugoslavije. Tako je bilo mogoče, da so v Jugosla- viji, potem ko je bila paša koz prepovedana leta 1953, obširni opustošeni bregovi z revnimi ostanki gozdnega rastja spet lepo ozeleneli. 206 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 36 Na srečo je tedaj pojenjal tudi pritisk prebivalstva, ki je bil poglavitni krivec za sla- bo stanje gozda. Danes se žal opustošenje ponavlja: črede koz spet spreminjajo oze- lenele bregove v goljave. Na problem vegetativne regeneracije iz koreninske biomase je opozoril MLINŠEK 1980, pri nas pa so ga obravnavali šeABDUL-HADI 1983, ABDUL-HADI in ZU" PANČIČ 1984. Koreninska biomasa prodira globoko v tla, tudi v skalne razpoke, na revnih rastiščih odpira nujno potrebne zaloge vlage in hranil v tleh in povečuje dosegljivi volumen tal. Kjer iskra življenja v koreninski biomasi še ni ugasnila in kjer je še mogoče poganjanje iz panja ali iz plitvih korenin, tam se da gozd obnoviti naravno kljub težavnim razmeram. Pogozdovanje je v subaridnih delih sveta, kjer prevladujeta nerazvitost in revščina, predrago; poleg tega manjkajo strokovni te- melji; sadilni material itn. Življenja sposobna koreninska biomasa, ki jo v takih raz- merah še najdemo, je dragocena naložba narave; nastajala je v dolgih desetletjih, zato je ne smemo zanemariti ali celo uničiti. Kako dobrodošlo je poganjanje iz panjev, pa tudi sicer obraščanje polomljenih dre- vesnih krošenj, smo lahko videli po velikem žledolomu v Brkinih novembra 1980. Kljub velikemu razdejanju so se po nekaj letih rane že lepo zacelile. 3 HIPOTEZA prof. B. ULRICHA O IMISIJSKIH VNOSIH V GOZDNA TLA IN POSLEDICAH TEGA ZA KORENINE V začetku osemdesetih let, ko je t .i. umiranje gozda vzbudilo velik preplah, se je ze- lo uveljavila hipoteza prof. Ulricha iz Gottingena v Zahodni Nemčiji, ki vidi pogla- vitni vzrok zdajšnjega propadanja gozdov predvsem v kislih imisijskih vnosih v gozdna tla in v posledicah teh vnosov za korenine in na ves gozd. Naj na kratko predstavim to hipotezo. Obširneje jo opisuje avtor v številnih publikacijah (glej sez- nam literature!). človek je s svojim vplivom že od nekdaj povzročal degradacijo gozdnih tal in s tem njih·ovo zakisanje in osiromašenje. Krčenje gozdov, ki se je v srednji Evropi poseb- no razmahnilo v zgodnjem srednjem veku, je že pomenilo tudi spiranje in izgubo hranil iz gozdnih tal in s tem njihovo zakisanje. Zaradi kasnejše regeneracije gozda in umnejše uporabe tal posledice niso bile tako tragične. Z nastankom industrializa- cije pred približno 150 leti pa se je pojavila tudi nova nevarnost emisija prahu in plinov; ti pridejo v suhi obliki ali s padavinami v gozdni ekosistem, tam delujejo kis- lo in povzročajo postopno zakisanje gozdnih tal. Neugodni vplivi teh vnosov v gozdni ekosistem so se dolgo čutili le v okolici velikih industrijskih središč, na sploš- no pa niso zbujali pozornosti. Po letu 1950 se je vpliv onesnaženja zraka s kislo de- lujočimi plini (SO2, NOx itn.) skokovito povečeval in je dosegel katastrofalne raz- sežnosti v t.i. socialističnih državah. Tudi v najbolj naprednih in razvitih evropskih državah ta problem danes ni rešen. Tako imenovani kisli dež ali kisli vnosi v tla so 207 Zupančič M.: Vplivi imisij na gozdna tla in korenine - pregled ... danes problem svetovnih razsežnosti (RHODE 1989). Raziskovanje v znanem pro- jektu Solling blizu Gottingena kažejo po navedbah prof. Ulricha, da vsi dozdajšnji kisli vnosi v gozdna tla od začetka industrializacije do danes pomenijo spiranje in iz- gubo 1200 do 6800 kg kalcija in magnezija na hektar. Toliko teh bazičnih kemičnih prvin bi bilo potrebno, da bi nevtralizirali dozdajšnje kislinske vode v gozdni ekosi- stem, ki nastajajo zaradi onesnaženja zraka ali zaradi požiganja fosilnih goriv. Da se je zakisanost gozdnih tal v srednji Evropi v zadnjih desetletjih povečala, kažejo številne raziskave (BUTZKE 1981, DASSLER in RANFT 1989, EVERS 1983, GLATZEL 1985, 1989, HILDEBRAND 1986, PELIŠEK 1983, 1984, POKORNY 1985, TAMM in HALLBACKEN 1988, ULRICH in MEYER 1987 itn.). Zakisanje, ki prodira čedalje globlje v tla, pomeni predvsem izpiranje bazičnih hra- nilnih elementov, predvsem izpiranje Ca, Mg, K. Na njihovem mestu se potem po- javljajo toksični aluminijevi ioni. Z nadaljnjim zakisanjem tal se uveljavljajo tudi železovi ioni in na splošno t.i. težke kovine prehajajo v topno obliko. Vse to zelo neugodno vpliva na drevesne in druge korenine, ki se ne morejo več razvijati v za- strupljenih globljih plasteh tal, temveč le še v zgornjih bolj humoznih, kjer humus oz. organska snov v tleh blaži vplive kislih vnosov. Posledica tega je plitvejše zako- reninjenje gozdnih dreves, njihova slabša stojnost, večja občutljivost na sušo, slab- ša olistanost drevesnih krošenj in sploh propadanje gozda. Ta razvoj naj bi se po trditvah prof. Ulricha v nemških sredogorjih začel na velikih površinah že konec šestdesetih let. Od krajevnih razmer in imisijskih obremenitev je bilo odvisno, koliko so zaradi tega propadali gozdovi na velikih površinah. Ta pro- ces degradacije tal se sicer ustavi pri zelo zakisanih tleh, ko se ustvari neke vrste ravnotežje; tega vzdržujejo tudi bazični imisijski vnosi (alkalno delujoče prašne pri- mesi zraka ipd.). V takih razmerah lahko v najboljšem primeru uspeva le zelo reven gozd. Zakisanje tal s škodami, ki mu sledijo, poteka po avtojevi hipotezi v sunkih. Položaj se naglo poslabša v suhih in vročih poletjih, popravlja pa v hladnih in vlaž- nih letih. Posebno kritična je pri tem preskrba gozdnega drevja s hranili, kot so Ca, Mg, K. Za popravljanje škod je apnjenje gozdnih tal premalo, zato avtor priporoča gnojenje s karbonatnim ali silikatnim apnom, ki vsebuje tudi dovolj Mg in po mož- nosti tudi druge biogene elemente. Od samega apnjenja ali od mineralnega gnojenja ne smemo pričakovati preveč, to naj bi bil le prvi korak k izboljšanju razmer v tleh in s tem naj bi pospešili globlje prekoreninjenje tal. · Pomembni so tudi vnosi dušika v gozdna tla. Avtor ugotavlja, da dobi gozd v sred- nji Evropi vsako leto 20 do 40 kg čistega dušika na hektar v obliki imisijskih vnosov, to pa je več, kot ga potrebuje. Presežek dušika oz. nitratov v tleh utegne ogrožati tu- di talno in pitno vodo. Avtor priporoča kot gozdarski ukrep proti posledicam postopnega zakisanja in siro- mašenja gozdnih tal predvsem zelo skrbno nego gozdnega humusa. Humusa ne sme- mo prehitro mineralizirati; to pomeni, da mora biti sklep krošenj v gozdu primerno 208 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 36 gost in sklenjen. Tudi redčimo zelo zmerno in previdno. Celo sicer nezaželena talna flora je dobrodošla, da na nezasenčenih gozdnih tleh vsrkava hranilne elemente in s tem preprečuje izgubo in izpiranje teh elementov. Avtor zato odločno odklanja upo- rabo kakršnih koli herbicidov proti talni flori, pa tudi grobo gospodarjenje z goz- dom, odsvetuje vsako izrabo t.i. sečnih ostankov ali drobne biomase, ki vsebuje raz- meroma zelo veliko hranilnih elementov - ti morajo krožiti v gozdnem ekosistemu. Seveda. je izredno škodljivo vsako steljarjenje ali podobno siromašenje gozda. Prof. Ulrich je svojo .hipotezo predstavil v mnogih publikacijah in z njimi ustvaril vtis, da je položaj zelo dramatičen. To je spodbudilo mnoge raziskovalce, od kate- rih jih veliko gotovo podpira hipotezo prof. Ulricha. Tako je HILDEBRAND 1986 z arhiviranimi vzorci tal dokazal, da so v zadnjih 20 letih nastale v adsorpcijskem kompleksu tal neugodne spremembe, kot jih predvideva hipoteza prof. Ulricha. LE- ONARDI in FLUCKIGER 1988 sta v laboratorijskem poskusu dokazala; da t.i. kis- la megla, kjer vodne kapljice nosijo s seboj kisle sestavine onesnaženega zraka, po- dobno kot pri kislem dežju, izpira bazične hranilne elemente iz listov dreves oz. rast- lin. Drevo je tako prisiljeno črpati več bazičnih hranilnih elementov iz tal, v zameno pa korenine izločajo kislo delujoče vodikove ione v tla. Tako onesnaženje zraka posredno pripomore k zakisanju tal. Da kisli imisijski vnosi z vso svojo škodljivostjo v resnici obstajajo, se lahko prepri- čamo s pomočjo t.i. odtoka po deblu {nem. Stammabfluss, ang. Stemflow). Znano je namreč, da gozd kot filter nalovi v svojih krošnjah veliko sestavin onesnaženega zraka. S tem sicer čisti zrak, toda pri tem žal propada. Kar se odlaga v krošnjah ali na listih in iglicah, dež izpira v gozdna tla. Pri bukvi in tudi pri drugih listavskih dre- vesnih vrstah krošnja s svojo arhitekturo deluje kot lijak, ki zbira padavinsko vodo z vsem, kar ta nosi s seboj. Tako zbrana voda potem po deblu v večjih količinah od- teka v tla neposredno ob deblu drevesa. Tla ob drevesnih deblih, ki so obremenjena s takim odtokom, kažejo zato navadno močno povečano obremenitev s kislimi vno- si in tudi s t.i. težkimi kovinami in drugimi sestavinami imisij, ki jih prinesejo s se- boj padavine in ki jih padavine sperejo z drevesnih krošenj. Tako lahko celo za- čne umirati talna flora ob drevesnih deblih. Za taka opazovanja je posebno primerna bukev, ki s svojo krošnjo navadno zelo dobro lovi padavine in ima gladko skorjo, po kateri zbrana voda dobro odteka. O tem je napisana že obširna li- teratura {GLATZEL in sod. 1983, GLATZEL in KAZDA 1985, GLAVAČ in sod. 1985, HUTTERMANN in sod. 1982, HUTTERMANN 1983, JOCHHEIM in SCHAFER 1988, LINDEBNER 1989, PAPRITZ 1987,SCHULTE in SPITELLER 1987, HOFSTETTER in sod. 1990 itn.). Kljub vsemu, kar govori za Ulrichovo hipotezo, si z njo le ne moremo zadovoljivo pojasniti t.i. umiranja gozdov. Npr. gozd propada tudi na izrazito bazični ali apnen- časti kamninski podlagi, kjer kakšnega omembe vrednega zakisanja tal sploh ni. Poglavitni vzrok propadanja gozdov torej ne more biti v imisijski obremenjenosti tal z vsemi posledicami, temveč prej v neposrednem delovanju onesnaženega zraka 209 Zupančič M.: Vplivi irnisij na gozdna tla in korenine - pregled ... in kislih padavin na liste in iglice drevesnih krošenj. Zelo kritično obravnava Ulri- chovo hipotezo REHFUESS 1989, ki vidi vzroke propadanja gozdov v skupnem de- lovanju osnenaženja zraka in neugodnih vremenskih razmer (hude poletne suše, hud zimski mraz, nenadni močni padci temperature v zimskem času itn.). Hipotezi prof. Ulricha moramo vendar priznati, da v nekaterih primerih prepričlji­ vo razlaga zdajšnje propadanje gozda. To velja za znaten del Zahodne Nemčije in predvsem za zahodnonemška sredogorja, tamkajšnje propadanje gozda povzroča veliko skrbi (Erzgebirge, Harz, Fichtelgebirge. Schwarzwald itn.). Verjetno so po- dobne naravne razmere tudi v sredogorjih vzhodnega dela srednje Evrope (severna Češka, Šlezija itn.), kjer povzroča hude težave katastrofalni "socialistični smog", podobno kot okrog našega 'šoštanja, Trbovelj, Kidričevega, Doline smrti itn. (pri- merjaj REBELE 1988). Na kratko lahko rečemo, da imamo v mnogih nemških sre- dogorjih opraviti z neke vrste skrajnostnimi tlemi, ki svojo neugodnost pokažejo pod antropogenimi vplivi, kot so npr. goloseki, steljarjenje, in še bolj pod vplivom kislih imisijskih vnosov. To so predvsem gozdna območja in tla na neugodnih in kis- lih matičnih kamninah, kjer je kritični dejavnik preskrbljenost tal z bazičnimi bioge- nimi elementi, kot so Ca, Mg, K, Mn. Na takih tleh lahko hitro sprožimo degrada- cijske procese, kot sta zakisanje z vsemi slabimi posledicami, antropogeno podzoli- ranje itn. Že zmerni imisijski kisli vnosi lahko povzročijo izpiranje in izginjanje omenjenih biogenih elementov iz tal, to pa povzroči motnje v prehrani gozda in s tem propadanje gozda z bolezenskimi znamenji, kot so rumenenje, rjavenje in od- padanje listov ali iglic ipd., to skušajo zdraviti z apnjenjem ali z mineralnim gnoje- njem. S takih območij tudi prihajajo tožbe o preveliki kislosti pitne vode, ki se seve- da zbira v gozdu, in sploh o preveliki zakisanosti voda v potokih, izvirih, jezerih, ribnikih (o tem glej posebno številko Allg. Forstz., 1989 Miinchen, No. 35-36). 4 ZNAMENJA POŠKODOVANOSTI KORENIN IN NJIHOVA KVANTITATIVNA OCENITEV Razumljivo je, da drevo s poškodovanimi koreninami slabše uspeva kot tisto, ki ima zdrave korenine. Vendar ni lahko najti korelacije (soodnosnosti) med stanjem kore- nin in splošnim uspevanjem drevesa, pa čeprav o obstoju te korelacije skoraj nemo- remo dvomiti (prim. BOŽIČ 1972). To kaže na vso zapletenost raziskovanj v gozdu, kjer se talne razmere spreminjajo tako rekoč na vsakem koraku in vsako drevo kaže . svoje posebnosti. Za ugotavljanje zdravja in vitalnosti korenin uporabljamo tudi kemične analize rastlinskega tkiva (STIENEN 1986). Poleg analize vsebnosti Ca, Mg, K, Mn, Zn, Al in še kakšne kemične prvine so zanimive tudi analize vsebnosti škroba in drugih or- ganskih snovi (npr. ASCHE in FLUCKIGER 1987). Dostopnejša so morfološka opažanja na koreninah. Posebno pozornost zaslužijo dolge in kratke drobne koreni- 210 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 36 ne, debele manj kot 2 mm. Drobne korenine sprejemajo vodo in hranila iz tal in tako odločilno vplivajo na uspevanje drevesa. Pomembne so aktivne koreninske konice, ki rastejo in v katerih poteka sinteza nekaterih pomembnih snovi. Te rastoče kore- ninske konice spoznamo po svetli barvi, torej niso suberizirane. Število rastočih turgescentnih koreninskih konic na 1 g sveže teže drobnih korenin predlagajo kot merilo za prizadetost koreninskega prostora (EICHHORN in sod. 1988). Stanju drobnih korenin pripisujejo velik pomen tudi BLASIUS in sod. 1985. MEYER 1987 pripisuje velik pomen razvejenosti drobnih korenin in skuša zajeti z "indeksom razvejenosti". Sicer se razvejenost korenin med rastno dobo močno spre- minja, to pa seveda povzroča negotovosti. Manjša razvejenost pomeni manj ugodne razmere v koreninskem prostoru. Kot predlagajo BLASIUS in sod. 1985, upoštevamo pri presojanju prizadetosti ko- renin tole: suha teža korenin in primerjava z nadzemno biomaso; število in dolžina korenin, ločeno na glavne in stranske, kratke in dolge korenine; razvitost in vital- nost mikorize; število mrtvih koreninskih konic; razvejenost korenin. Vrednosti teh znamenj ugotavljajo glede na enoto prostornine tal (npr. 1 liter) ali na površino tal (npr. 1 m2 ) ali drugače. Te vrednosti se med rastno dobo močno spreminjajo, odvis- ne pa so tudi od izrednih vremenskih razmer, kakršne so od časa do časa (npr. hude suše, obilen dež). Poleg tega se močno spreminjajo od sestoja do sestoja. Pri teh znamenjih ni mogoče postaviti nekih splošno uporabnih številk ali razmejitev med bolj ali manj prizadetimi koreninami. Velike so tudi težave s subjektivnostjo ocenje- vanja. Z vsemi temi prijemi lahko zajamemo le dovolj velike razlike v zdravju in razvitosti korenin. Slabša razvitost drobnih korenin in večji delež odmrlih drobnih korenin pomenita v primerljivih razmerah poškodovanost koreninskega sistema in prizadetost rizosfere (MEYER 1987). Pri močnejši prizadetosti začno odmirati tudi debelejše korenine. Zmeren delež odmrlih drobnih korenin je sicer normalen tudi tedaj, ko ni prizadet koreninski prostor. Nadaljnje pomembno znamenje zdravja korenin je razvitost mi- korize. Kvantitativno določanje tega je zelo problematično (BLASIUS in sod. 1985). Laboratorijsko gojenje dreves v loncih je za ta namen manj primerno, boljše je, da ugotavljamo stanje mikorize na vzorcih, vzetih neposredno iz gozda. Za ka- kršno koli ocenjevanje in razpoznavanje mikorize uporabimo najmanj binokular, koreninice pa moramo izluščiti iz tal zelo previdno, da jih ne poškodujemo. V pri- merljivih razmerah manjši delež mikoriziranih korenin, slabotna mikoriziranost, nenavadna oblika mikorize pomenijo prizadetost rizosfera. Mikoriza je nekakšen kazalnik škod, čeprav seveda še zdaleč ne popolnoma zanesljiv. O ocenjevanju raz- vitosti in kakovosti mikorize glej GOLBL 1988. 211 Zupančič M.: Vplivi imisij na gozdna tla in korenine - pregled ... 5 MINERALNO GNOJENJE KOT UKREP ZA IZBOLJŠANJE KORENINSKEGA PROSTORA OB PROPADANJU GOZDOV Na mineralno gnojenje kot na možnost za popravljanje škod, ki jih kisli dež ali imi- sijski vnosi povzročajo v koreninskem prostoru, opozarja ULRICH 1986, 1988. V skladu s svojo podmeno zatrjuje, da je treba dodajati predvsem bazične hranilne elemente predvsem Ca in Mg. Avtor se zaveda, da je kemično zdravljenje tal nevar- no, saj lahko bolj škoduje kot koristi. Tako priporoča apnjenje in mineralno gno- jenje v manjših odmerkih v več zaporednih letih, da se tako izognemo prehitri mine- ralizaciji humusa, spiranju nitratov in drugim nezaželenim posledicam. Nikakor ne smemo ostati pri enostranskem apnjenju, dodajati moramo tudi potrebne količine Mg, P, K in drugih hranil, ki so potrebna za uravnovešeno prehrano gozda. Upošte- vati moramo tudi antagonistično delovanje nekaterih ionov. Tako npr. obilna koli- čina Ca v tleh ovira sprejemanje K in tedaj je treba dodajati K. Po avtorjevem mne- nju od mineralnega gnojenja ne smemo pričakovati preveč, saj je to le prvi korak k popravljanju škode. Uspehi mineralnega gnojenja se pokažejo šele po pet in več le- tih. Sicer vidi rešitev le v negi gozdnih tal ali gozdnega humusa ter seveda v preneha- nju onesnaževanja zraka. Podobno obravnavajo problem tudi mnogi drugi avtorji. FIEDLER in THAKUR 1985 opozarjata, da je zelo težko najti mineralna gnojila brez nezaželenih kislih se- stavin, kot so sulfatni, kloridni, nitratni ioni. Prednost moramo dajati karbonatnim in fosfatnim mineralnim gnojilom. Kisle sestavine gnojil na dovolj zakisanih tleh gotovo ne morejo biti koristne. Avtorja poudarjata, da moramo pred vsako večjo gnojilno akcijo narediti obširne diagnostične analize, to je analize imisij, foliarne analize, talne analize. Le malo avtorjev lahko poroča o tem, da so z mineralnim gnojenjem vidno in raz- meroma hitro izboljšali vitalnost gozda. O tem poročajo ZOTTL (referat na kon- gresu IUFRO 1986 v Ljubljani), HUTTL in FINK 1988. Gnojenje s poudarkom na magneziju je odpravilo klorotičnost smreke v Schwarzwaldu in dalo gozdu spet zdrav videz. Magnezij je bil očitno tisti kritični element, ki ga je bilo v tleh že sicer razmeroma malo, poleg tega so ga kisli vnosi izpirali iz tal. Dodajanje magnezija z mineralnim gnojenjem je potem opazno zboljšalo vitalnost gozda. Veliko je razprav o apnjenju kot zdravilu proti zdajšnjemu propadanju gozdov. O tem piše ALDINGER 1983, GLATZEL 1987, FIEDLER in sod. 1988, MURACH in SCHUNEMANN 1985, PERINA in PODRAZSKY 1988, WENTZEL in UL- RICH 1988 in drugi. če povzamemo od njih bistvene ugotovitve, lahko rečemo, da je učinek apnjenja v resnici zelo skromen, pokaže pa se šele po pet letih in več. V najugodnejših primerih z apnjenjem blažimo klorozo smrekovih in jelovih iglic. Kakšne so možnosti mineralnega gnojenja kot kemičnega zdravljenja gozda v Slove- niji? Naravne razmere pri nas so le nekoliko drugačne kot v severnejšem delu Nem- 212 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 36 čije, v nemških sredogorjih in njihovih nadaljevanjih proti vzhodu. Izrazita kislost in izpranost tal sta pri nas le redki. Seveda moramo računati z imisijskimi vnosi, ki nam tla neprenehoma kisajo. S tem morajo računati tudi drugje v Evropi, čeprav ži- vijo v mnogo čistejšem okolju in zraku kot mi (prim. SCHLAEPFER in HAEM- MERLI 1990). Za prihodnost lahko računamo, da bo to zakisovanje tal še hujše. Kljub temu pa vsaj danes ne moremo reči, da so tla degradirana na večjih površinah, kjer bi bila upravičena melioracija tal z apnjenjem ali z mineralnim gnojenjem. Pred vsakim mineralnim gnojenjem, če hočemo, da je strokovno, gospodarsko in ekolo- ško sprejemljivo, je treba rastišče temeljito analizirati in opraviti tudi talne in foliar- ne analize, skrbno ugotoviti prehranjenost gozda in razčl