Changes of agricultural land characteristics as a result of afforestation using introduced tree species

https://doi.org/10.17221/96/2015-JFSCitation:Podrázský V., Fulín M., Prknová H., Beran F., Třeštík M. (2016): Changes of agricultural land characteristics as a result of afforestation using introduced tree species. J. For. Sci., 62: 72-79.
download PDF
The paper documents the mid-term changes of the soil characteristics and upper soil dynamics in the stands of introduced tree species, grand fir and Douglas-fir, on the former agricultural lands. These species were compared with Norway spruce stand and original grassland in the same site conditions at the Hrubá Skála locality (Eastern Bohemia). The plot was established in 1980 on Luvisol type of soil, sandy clay. Altitude ranges between 350 and 360 m a.s.l., mean annual temperature was 7.8°C, mean annual precipitation 703 mm. Results confirmed the starting process of the development of humus forms typical for forest ecosystems, despite the initial stage was dominant. The amount of surface humus (holorganic horizons) did not differ between the tree species stands and the agricultural land, but the grassland humus layer contained much more mineral particles. The grand fir was confirmed as a species favourably affecting the site, Douglas-fir affecting it less favourably in the given conditions compared with Norway spruce. Different dynamics was documented for soil reaction, characteristics of soil adsorption complex, soil acidity and nutrient dynamics.
References:
Augusto Laurent, Ranger Jacques, Binkley Dan, Rothe Andreas (2002): Impact of several common tree species of European temperate forests on soil fertility. Annals of Forest Science, 59, 233-253  https://doi.org/10.1051/forest:2002020
 
Augusto Laurent, Dupouey Jean-Luc, Ranger Jacques (2003): Effects of tree species on understory vegetation and environmental conditions in temperate forests. Annals of Forest Science, 60, 823-831  https://doi.org/10.1051/forest:2003077
 
Bárcena Teresa G., Gundersen Per, Vesterdal Lars (2014): Afforestation effects on SOC in former cropland: oak and spruce chronosequences resampled after 13 years. Global Change Biology, 20, 2938-2952  https://doi.org/10.1111/gcb.12608
 
Blanco-Canqui Humberto, Lal Rattan (2004): Mechanisms of Carbon Sequestration in Soil Aggregates. Critical Reviews in Plant Sciences, 23, 481-504  https://doi.org/10.1080/07352680490886842
 
Brown Sandra, Lugo Ariel E. (1990): Effects of forest clearing and succession on the carbon and nitrogen content of soils in Puerto Rico and US Virgin Islands. Plant and Soil, 124, 53-64  https://doi.org/10.1007/BF00010931
 
Del Galdo Ilaria, Six Johan, Peressotti Alessandro, Francesca Cotrufo M. (2003): Assessing the impact of land-use change on soil C sequestration in agricultural soils by means of organic matter fractionation and stable C isotopes. Global Change Biology, 9, 1204-1213  https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.2003.00657.x
 
Ellert B. H., Bettany J. R. (1995): Calculation of organic matter and nutrients stored in soils under contrasting management regimes. Canadian Journal of Soil Science, 75, 529-538  https://doi.org/10.4141/cjss95-075
 
Fulín M., Remeš J., Tauchman P. (2013): Růst a produkce jedle obrovské (Abies grandis Lindl.) ve srovnání s jinými jehličnany. Zprávy lesnického výzkumu, 58: 186–192.
 
Hagen-Thorn A., Callesen I., Armolaitis K. (2004): The impact of six European tree species on the chemistry of mineral top soil in forest plantation on former agricultural land. Forest Ecology and Management, 195: 373−384.
 
Hatlapatková L., Podrázský V. (2011): Obnova vrstev nadložního humusu na zalesněných zemědělských půdách. Zprávy lesnického výzkumu, 56: 228–234.
 
Holubík O., Podrázský V., Vopravil J., Khel T., Remeš J. (2014): Effect of agricultural land afforestation and tree species composition on the soil reaction, total organic carbon and nitrogen content in the uppermost mineral soil profile. Soil and Water Research, 9: 192–200.
 
Kacálek D., Bartoš J., Černohous V. (2006): Půdní poměry zalesněných zemědělských pozemků. In: NEUHÖFEROVÁ P. (ed.): Zalesňování zemědělských půd – výzva pro lesnický sektor. Sborník referátů, Kostelec nad Černými lesy, Czech Republic, Jan 17, 2006: 169–178.
 
Kacálek D., Novák J., Špulák O., Černohous V., Bartoš J. (2007): Přeměna půdního prostředí zalesněných zemědělských pozemků na půdní prostředí lesního ekosystému – přehled poznatků. Zprávy lesnického výzkumu, 52: 334–340.
 
Kacalek D., Dusek D., Novak J., Slodicak M., Bartos J., Cernohous V., Balcar V. (2011): Former agriculture impacts on properties of Norway spruce forest. Forest Systems, 20, 437-  https://doi.org/10.5424/fs/20112003-11042
 
Kacálek D., Dušek D., Novák J., Bartoš J. (2013): The impact of juvenile tree species canopy on properties of new forest floor. Journal of Forest Science, 59: 230–237.
 
Kaiser Klaus, Eusterhues Karin, Rumpel Cornelia, Guggenberger Georg, Kögel-Knabner Ingrid (): Stabilization of organic matter by soil minerals — investigations of density and particle-size fractions from two acid forest soils. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 165, 451-  https://doi.org/10.1002/1522-2624(200208)165:4<451::AID-JPLN451>3.0.CO;2-B
 
Kobliha J., Janeček, V. (2000): Growth of progenies from spontaneous hybrids within genus Abies in comparative plantations. In: Proceedings of the 9th International European Silver Fir Symposium, Skopje, Macedonia, May 21–26, 2000: 27–36.
 
Kobliha J., Stejskal J., Lstibůrek M., Marušák R., Slávik M. (2013): Selection of European larch provenances based on productivity and economic values. Journal of Forest Science, 59: 424–435.
 
Kubeček J., Štefančík I., Podrázský V., Longauer R. (2014): Výsledky výzkumu douglasky tisolisté (Pseudotsuga menziesii /Mirb./ Franco) v České republice a na Slovensku – přehled. Lesnícky časopis – Forestry Journal, 60: 120–129.
 
Lal R (2002): Soil carbon dynamics in cropland and rangeland. Environmental Pollution, 116, 353-362  https://doi.org/10.1016/S0269-7491(01)00211-1
 
Lamlom S.H., Savidge R.A. (2003): A reassessment of carbon content in wood: variation within and between 41 North American species. Biomass and Bioenergy, 25, 381-388  https://doi.org/10.1016/S0961-9534(03)00033-3
 
Marková I., Pokorný R., Marek M.V. (2011): Transformation of solar radiation in Norway spruce stands into produced biomass – the effect of stand density. Journal of Forest Science 57: 233–241.
 
Menšík L., Kulhavý J., Kantor P., Remeš M. (2009): Humus conditions of stands with the different proportion of Douglas fir in training forest district Hůrky and the Křtiny Forest Training Enterprise. Journal of Forest Science, 55: 345–356.
 
Merganičová K., Merganič J. (2010): Coarse woody debris carbon stocks in natural spruce forests of Babia hora. Journal of Forest Science, 56: 397–405.
 
Petkova K., Goergieva M., Uzunov M. (2014): Investigation of Douglas-fir provenance test in North-Western Bulgaria at the age of 24 years. Journal of Forest Science, 60: 288–296.
 
Podrázský V., Remeš J. (2008): Půdotvorná role významných introdukovaných jehličnanů – douglasky tisolisté, jedle obrovské a borovice vejmutovky. Zprávy lesnického výzkumu, 53: 27–33.
 
Podrázský V., Remeš J. (2009): Soil-forming effect of grand fir (Abies grandis [Dougl. ex D. Don] Lindl.). Journal of Forest Science, 55: 533–539.
 
Podrázský V., Remeš J., Tauchman P., Hart V. (2010): Douglaska tisolistá a její účinky na zalesněných zemědělských půdách. Zprávy lesnického výzkumu, 55: 12–17.
 
Podrázský V., Štěpáník R. (2002): Vývoj půd na zalesněných zemědělských plochách – oblast LS Český Rudolec. Zprávy lesnického výzkumu, 47: 53–56.
 
Popov E.B. (2014): Results of 20 years old Douglas-fir provenance experiment established on the northern slopes of Rila Mountain in Bulgaria. Journal of Forest Science, 60: 394–399.
 
Slodičák M., Novák J., Kacálek, D. (2011): Pěstební postupy k biologické melioraci narušených lesních půd. Certifikovaná metodika. Lesnický průvodce 6/2011. Strnady, Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti: 37.
 
Šika A. (1983): Introdukce jedle obrovské v ČSR. Zprávy lesnického výzkumu, 28: 1–3.
 
ŠPULÁK O. (2006): Příspěvek k historii zalesňování zemědělských půd v České republice. In: Neuhöferová P. (ed.): Zalesňování zemědělských půd – výzva pro lesnický sektor. Sborník referátů, Kostelec nad Černými lesy, Czech Republic, Jan 17, 2006: 15–24.
 
Špulák O., Kacálek D. (2011): Historie zalesňování nelesních půd na území České republiky Zprávy lesnického výzkumu, 56: 49–57.
 
TISDALL J. M., OADES J. M. (1982): Organic matter and water-stable aggregates in soils. Journal of Soil Science, 33, 141-163  https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1982.tb01755.x
 
Vančura K. (1990): Provenienční pokus s jedlí obrovskou série IUFRO ve věku 13 let. Práce VÚLHM, 75: 47–66.
 
Vopravil J., Podrázský V., Batysta M., Novák P., Havelková L. (): Identification of agricultural soils suitable for afforestation in the Czech Republic using a soil database. Journal of Forest Science, 61, 141-147  https://doi.org/10.17221/123/2014-JFS
 
Zeller B., Andrianarisoa S., Jussy J.H. (2010): Impact of Douglas-fir on the N cycle: Douglas fir promote nitrification? In: Opportunities and risks for Douglas fir in a changing climate, Freiburg, Germany, Oct 18–20, 2010. Berichte Freiburger Forstliche Forschung, 85: 11.
 
download PDF

© 2020 Czech Academy of Agricultural Sciences