velikost textu

Soil organic matter dynamics at reclaimed and unreclaimed post-mining sites

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Soil organic matter dynamics at reclaimed and unreclaimed post-mining sites
Název v češtině:
Dynamika půdní organické hmoty na rekultivovaných a nerekultivovaných výsypkách
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Martin Bartuška, Ph.D.
Školitel:
prof. Mgr. Ing. Jan Frouz, CSc.
Oponenti:
prof. Ing. Luboš Borůvka, Dr.
Ing. Jan Vopravil
Id práce:
84938
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav pro životní prostředí (31-550)
Program studia:
Environmentální vědy (P3931)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
29. 9. 2014
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
ABSTRAKT Dynamika půdní organické hmoty na rekultivovaných a nerekultivovaných výsypkách Předmětem této disertační práce je prozkoumat ukládání půdní organické hmoty v post- těžebních půdách a jejího vlivu na další ekosystémové vlastnosti. Výsledky této studie byly shrnuty do čtyř rukopisů, které již byly publikovany nebo byly přijaty k publikaci v mezinárodních časopisech. Na čerstvě vytěženém materiálu bylo za pomoci měření půdní respirace zjištěno, že hlubokopůdní mikroflóra může významně ovlivnít půdní mikrobiální komunity na výsypkách a to zejména v časných stádiích sukcese a v raných fázích pedogeneze. Mikroskopické pozorování potvrdilo vliv hlubokopůdní mikroflory na masivní rozpad usazenin a dokládá tak její přispění k rozkladu fosilní organické hmoty. Pro studium akumulace recentní půdní organické hmoty a s tím spojenými změnami, společně s interakcemi mezi chemickými a biologickými vlastnostmi půdy v jistém časovém úseku, byly použity data z řady podobných lokalit v rozdílném věku(chronosequence). Tato data, zkombinovaná s údaji z opakovaného měření daných lokalit ve známém časovém rozmezí, nám umožnila sledovat aktuální změny v chemii půdy, zásobách uhlíku a půdních vlastností. Spojením těchto metod byly provedeny dvě samostatné studie (1999 a 2010). Půdní pH se snižovalo s věkem lokalit, pokles byl výraznější v horní vrstvě půdy. Tyto změny byly v rozmezí sledovných 11 let v negativní korelaci s počátečním pH lokalit. Množství uhlíku v půdě s věkem lokality vzrůstalo. Naopak s věkem lokalit míra akumulace uhlíku klesla (na základě rozdílů mezi prvním a druhým odběrem vzorků). Průměrné přírůstky zásob uhlíku odpovídaly hodnotám stanoveným pomocí chronoseqenčního a real-time přístupu. Změny v obsahu dusíku v půdě vykazovaly podobný vývoj jako změny v obsahu uhlíku. Chronosequence v kombinaci s opakovanými měřeními jsou proto cenným nástrojem pro sledování pedogeneze a interakcí mezi půdou, vegetací, flórou a faunou. Výsledky obnovy krajiny po těžbě také závisí na půdní organické hmotě a související mikrobiální biomasy. Ta je základním předpokladem pro úspěšnou obnovu a vývoj ekosystémů. Cílem bylo porovnat dynamiku frakcí půdního uhlíku a mikrobiální komunity s nimi spojené na dvou chronosekvencí(jedné rekultivované a druhé se spontální sukcesí). Sledovali jsme vlastnosti půdy: množství uhlíku v půdě, pH, objemovou hmotnost, množství lehké frakce organického uhlíku (POC) a uhlíku vázaného v půdních agregátech. Zkoumali jsme mikrobiální komunity půdy a POC frakcí ve středně pokročilé a pozdní sukcesi pomocí analýzy fosfolipidů mastných kyselin (PLFAs). Obsah uhlíku v půdě v obou chronosequenceích rostl a pH se snižovalo s věkem lokalit. Množství POC frakcí (lehká, vázaná) se s věkem lokality zvyšovalo. Lehká frakce měla vždy větší zastoupení než frakce vázaná v obou chronosequencích. U obou frakcí byl výraznější nárůst na rekultivované chronoseqenci oproti nerekultivované. POC frakce měly na mikrobiální společenství větší vliv než věk lokality. Mikrobiální komunita půdy na rekultivovaných plochách byla podobnější komunitě vázané frakce POC. Na nerekultivovaných plochách byla naopak komunita podobnější frakci lehké. Pozorované rozdíly v POC a tím i mikrobiálních společenství odpovídají vyšší úrovni bioturbace na rekultivovaných lokalitách, která podporuje rychlejší akumulaci POC a posouvá tak mikrobiální komunitu směrem ke společenstvům vázaného POC.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Soil organic matter dynamics at reclaimed and unreclaimed post-mining sites The subject of this thesis is to explore soil organic matter sequestration in post-mining soils and its relation to other ecosystem properties. The results of this study are summarized in four manuscripts, which have either been published or submitted for publication in international journals. On freshly mined-out overburden measurements of respiration revealed that the deep microflora community may substantially contribute to the microbial community in soil heaps, especially during early stages of succession and such influence early stages of pedogenesis. Microscopic observations also indicated massive breakdown of the sediment implying decomposition of fossil organic matter. For study of accumulation of soil organic matter, associated changes and interactions between chemical and biological soil properties over time, data from sets of plots of known different age(chronosequence) amended by data from repeated measurement after an extended period, allowed us to observe actual changes in soil chemistry, the carbon stock and soil properties. By this combination of these methods two separate studies were conducted at post-mining sites near the town of Sokolov in the Czech Republic (1999 and 2010). Soil pH decreased with site age, the decrease being more substantial in the upper soil layer. These changes over the 11 years were negatively correlated with the initial pH at the sites. The amount of soil carbon rose with site age. On the contrary, with site age, the rate of carbon accumulation declined (based on differences between the first and second sampling). The average increases in the carbon stock corresponded well to values determined by the chronosequence and real-time approaches. Changes in soil nitrogen content exhibited a similar pattern as changes in soil carbon content. Chronosequences in combination with repeated measurements are therefore a valuable tool for monitoring pedogenesis and interactions among soil, vegetation and the biota. The results of recovering post-mining soil also depend on organic matter and associated microbial biomass, which is a basic precondition for successful restoration. The aim was to compare the dynamics of soil carbon fractions and the microbial communities associated with these fractions. Soil properties such as soil carbon, pH, bulk density and the light fraction of particulate organic carbon (POC) and bound in soil aggregates studied. Using bulk soil and POC fractions, the microbial community was examined for intermediate and late succession stages by phospholipid fatty acids analyse (PLFAs). Soil carbon content in both chronosequences increased and pH decreased with plot age. The amount of POC fractions (light, bound) increased with plot age. The light fraction was always greater than the bound fraction in both chronosequences. The higher amount and larger increase in both fractions was more pronounced at reclaimed than at unreclaimed sites. POC fractions affected the microbial community more than plot age. The microbial community of bulk soil in reclaimed plots was more similar to the community of the bound POC fraction. In unreclaimed plots, by contrast, the community was more similar to the light fraction. Observed differences in POC, and thus also the microbial community, correspond with the higher level of bioturbation at reclaimed sites, which promotes faster POC accumulation and brings the microbial community closer to bound POC.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Martin Bartuška, Ph.D. 1.28 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Martin Bartuška, Ph.D. 141 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Martin Bartuška, Ph.D. 9 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Luboš Borůvka, Dr. 168 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Jan Vopravil 1003 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1.04 MB