Ecological Aspects of the Conversion of Spruce Monocultures. Case study Drahanská vrchoviny Highlands

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F62156489%3A43410%2F17%3A43912919" target="_blank" >RIV/62156489:43410/17:43912919 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Ekologické aspekty přeměn smrkových monokultur. Příkladová studie Drahanská vrchovina

Original language description

Studie předkládá výsledky výzkumného projektu &quot;Udržitelné hospodaření smíšených lesů vrchovin - Toky látek a biogeochemické koloběhy živin&quot;, řešeného na pracovišť Ústavu ekologie lesa v letech 2014-2017. Projekt byl koordinován v rámci programu mezinárodní spolupráce ve výzkumu (COST Action FP1206) a finančně podpořen MŠMT. Případová studie je příspěvkem k ekosystémové analýze zaměřené na poznání struktury, dynamiky a fungování vybraných lesních ekosystémů, o kterých se předpokládá, že omezí ekologické slabiny opakované smrkové kultury na přirozených stanovištích smíšených porostů ve středních polohách. Experimentální porosty jsou součástí výzkumného objektu Rájec-Němčice na Drahanské vrchovině, založeného v 70. letech minulého století k poznání ekologie dospělé smrkové monokultury v první generaci na stanovišť přirozeného bukového lesa s příměsí jedle, dubu a jiných listnáčů na přechodu bukového k jedlo-bukovému lesnímu stupni (600-660m n. m.) s půdním typem kambizem modální na geologickém podkladě kyselý granodiorit. Design experimentu vlastní studie sestává z dvojice smíšených porostů založených v řadách, a to porostu smrku s bukem a porostu modřínu s bukem a dvojici nesmíšených porostů - smrkového a bukového. Výsledkem řešení projektu je soubor poznatků a formulování doporučení pro management lesa v zájmové oblastí ve smyslu zvýšení jejich ekologické stability a odolností. Časové řady absolutních hodnot úhrnů srážek a průměrů teplot za celý rok i za vegetační období od roku 1995 vykazují vzestupný trend. Roční úhrn srážek vzrostl o cca 40 mm a průměrné roční teploty o 0,2 oC, za vegetační období to bylo jen cca 30 mm, ale teplota vzrostla o 1,5 oC. V posledních třiceti letech zaznamenáváme rozkolísanost srážek jak v úhrnech za celý rok, tak i za vegetační období. Disproporce mezi množstvím srážek a teplotou vzduchu ve vegetačním období zhoršuje růstové podmínky pro dřeviny. Uvedené tvrzení jednoznačně dokládají výsledky měření půdní vlhkostí v období 2015-2016 v obou smíšených porostech SM/BK a MD/BK, kde se snižoval obsah půdní vlhkostí a prohluboval se tak vláhový deficit. Potvrzují to i výsledky měření podkorunových srážek a průsakových vod i výsledky modelových řešení intenzity sucha na portále www.intersucho.cz. Vliv těchto extrémů se výrazně projevil v hodnotách ročního přírůstu mezi roky 2015 a 2016. Podle přírůstového procenta tloušťky všech měřených stromů se situace nejvíce dotknula smrku, méně modřínu a relativně nejméně buku. Reakce dřevin je výsledkem odlišných nároků na vláhu a její aktuální dostupnost v půdě, včetně přístupnosti minerálních živin v půdním roztoku. V porovnání s &quot;normálním&quot; rokem byl tloušťkový přírůst jednoznačně nižší. Posuzováno podle rozdílů přírůstového procenta tloušťky se sucho nejvíce projevilo u smrku (nižší o 63 %), pak modřínu (nižší o 57%) a relativně nejméně buku (nižší o 47 %). Součtová přírůstová křivka buku je vyrovnanější a méně rozkolísaná. Podle reakce přírůstu na extrémní výkyvy počasí, buk ve srovnání se smrkem i modřínem je v současných měnících se podmínkách prostředí výrazným stabilizačním článkem porostu (lesa) v daných růstových poměrech a tyto výsledky potvrzují i závěry půdních poměrů, včetně multíkriteriální analýzy (PCA a FA). Statisticky vyšší celková zásoba nadložního humusu byla zjištěna v porostu SM oproti smíšenému porostu SM/BK a nesmíšenému BK porostu. Poměr C/N v jednotlivých vrstvách nadložního humusu a horizontech půdy byl ve smíšených porostech statisticky neprůkazný, nižší poměr C/N byl zaznamenán ve variantě MD/BK oproti SM/BK. Nejvyšší poměr C/N byl stanoven ve SM porostu, v bukovém porostu je obdobný jako v prorostech smíšených. Půdní reakce v nadložním humusu a ve svrchní vrstvě půdy ve smíšených porostech a v porostu BK je středně až silně kyselá, ve SM porostu velmi silně kyselá. Z přístupných živin je problematický nízký obsah fosforu ve smrkovém porostu, ve smíšených porostech je dostupnost fosforu dobrá. Obsah přístupného vápníku, hořčíku a draslíku je ve všech variantách porostů dostatečný. Podobně byla zjištěna nejnižší nasycenost sorpčního komplexu ve smrkové monokultuře a dostatečná ve smíšených porostech (SM/BK, MD/BK) a v bukovém porostu. Vícerozměrná statistická analýza (metody PCA i FA) shodně diferencovala v hodnocených parametrech (pH; obsah C, N, P; obsah HL, HK, FK;Q4/6; CEC a V%) tři skupiny porostů: (1) smíšené porosty, (2) bukový porost na jedné straně a (3) smrkový porost na druhé straně (objekt /porost SM/je ve vrstvě F, H a horizontu Ah vždy více vzdálen /daleko od sebe/ od porostů /objektů/ SM/BK resp. MD/BK; tyto porosty jsou si v jednotlivých vrstvách nadložního humusu a organo-minerálním horizontu nepodobné). Při předpokládané změně klimatu bude hlavní důraz kladen na přijímání nových systémových řešení v lesnickém hospodaření, resp. realizace adaptačních opatření. Lesy vstupují do uhlíkové, dusíkové a dalších bilancí tím, že poutají významné množství těchto prvků ve své biomase a v půdě. Z výsledků biogeochemických koloběhů prvků (uhlík, dusík, živiny), látek (voda) a energie jsou zřejmé velmi významné charakteristiky klíčových procesů tvorby biomasy a ukládání uhlíku, dusíku a živin v jednotlivých kompartmentech ekosystému. Vyšší hodnoty vstupu uhlíku a dusíku (podkorunové srážky, opad) byly zaznamenány ve smíšených porostech a porostu BK oproti porostu SM. Množství uhlíku, které je vyplavováno z nadložního humusu do organo-minerálního horizontu Ah je vyšší v porostu SM/BK a SM a pohybuje se od 70 do 88 kg.ha&apos;1.rok&apos;1, množství vyplaveného dusíku do Ah je ve sledovaných smíšených i monokulturních porostech velmi nízké do cca 12 kg.ha&apos;1.rok&apos;1. Vyšší hodnoty vstupu fosforu a draslíku byly zaznamenány ve smíšených porostech a porostu BK oproti porostu SM. Vysoký vstup hořčíku byl stanoven v porostu MD/BK oproti porostům monokulturním (SM, BK). Přeměnou druhové skladby porostů s větším zastoupením listnáčů lze očekávat mírné snížení akumulace uhlíku v nadložním humusu a jeho přesun do minerální půdy. Zároveň lze předpokládat rovnoměrnější rozložení zásob dusíku a minerálních živin v půdě a jejich nižší ztráty vyplavením v případě odlesnění. Výsledky studie potvrdily předpoklad o pozitivním vlivu (vyrovnanost růstových procesů, půdních poměrů i biogeochemických koloběhů živin) pěstování smrku ve směsi s bukem a modřínu ve směsi s bukem, přičemž smrk, resp. modřín jsou a budou hlavní ekonomické dřeviny. Buk, resp. modřín je vhodnou meliorační i produkční dřevinou na stanovištích původních smíšených lesů. Výsledky potvrzují vhodnost rozšiřování buku do současných stanovišť rozsáhlých smrkových monokultur střední a východní Evropy, za účelem návratu k původním smíšeným porostům. Studie potvrdila smysluplnost legislativního ustanovení o nezbytném podílu melioračních a zpevňujících dřevin při obnově a zakládání smrkových porostů z pohledu ekologické stability jako předpokladu udržitelností a hospodářské jistoty současného smrkového hospodářství. Je na technice pěstování lesa, jakým způsobem porosty založí, aby dřeviny směsí vedle ekologických účinků poskytly současně co největší hospodářské zužitkování. Střídání řad a pruhů (řadové smíšení) použité v experimentálních porostech (SM/BK;MD/BK) se prokázalo z pohledu toků látek, biogeochemických koloběhů a půdních procesů jako účinné z důvodu celoplošného melioračního působení. Při řadovém (pruhovém) jednorázovém zakládání výsadeb smrku, buku a modřínu je výhodnější, když dřevina kompetičně v mládí znevýhodněná (buk) bude vysazena nejméně ve dvou řadách.

Czech name

Ekologické aspekty přeměn smrkových monokultur. Příkladová studie Drahanská vrchovina

Czech description

Studie předkládá výsledky výzkumného projektu &quot;Udržitelné hospodaření smíšených lesů vrchovin - Toky látek a biogeochemické koloběhy živin&quot;, řešeného na pracovišť Ústavu ekologie lesa v letech 2014-2017. Projekt byl koordinován v rámci programu mezinárodní spolupráce ve výzkumu (COST Action FP1206) a finančně podpořen MŠMT. Případová studie je příspěvkem k ekosystémové analýze zaměřené na poznání struktury, dynamiky a fungování vybraných lesních ekosystémů, o kterých se předpokládá, že omezí ekologické slabiny opakované smrkové kultury na přirozených stanovištích smíšených porostů ve středních polohách. Experimentální porosty jsou součástí výzkumného objektu Rájec-Němčice na Drahanské vrchovině, založeného v 70. letech minulého století k poznání ekologie dospělé smrkové monokultury v první generaci na stanovišť přirozeného bukového lesa s příměsí jedle, dubu a jiných listnáčů na přechodu bukového k jedlo-bukovému lesnímu stupni (600-660m n. m.) s půdním typem kambizem modální na geologickém podkladě kyselý granodiorit. Design experimentu vlastní studie sestává z dvojice smíšených porostů založených v řadách, a to porostu smrku s bukem a porostu modřínu s bukem a dvojici nesmíšených porostů - smrkového a bukového. Výsledkem řešení projektu je soubor poznatků a formulování doporučení pro management lesa v zájmové oblastí ve smyslu zvýšení jejich ekologické stability a odolností. Časové řady absolutních hodnot úhrnů srážek a průměrů teplot za celý rok i za vegetační období od roku 1995 vykazují vzestupný trend. Roční úhrn srážek vzrostl o cca 40 mm a průměrné roční teploty o 0,2 oC, za vegetační období to bylo jen cca 30 mm, ale teplota vzrostla o 1,5 oC. V posledních třiceti letech zaznamenáváme rozkolísanost srážek jak v úhrnech za celý rok, tak i za vegetační období. Disproporce mezi množstvím srážek a teplotou vzduchu ve vegetačním období zhoršuje růstové podmínky pro dřeviny. Uvedené tvrzení jednoznačně dokládají výsledky měření půdní vlhkostí v období 2015-2016 v obou smíšených porostech SM/BK a MD/BK, kde se snižoval obsah půdní vlhkostí a prohluboval se tak vláhový deficit. Potvrzují to i výsledky měření podkorunových srážek a průsakových vod i výsledky modelových řešení intenzity sucha na portále www.intersucho.cz. Vliv těchto extrémů se výrazně projevil v hodnotách ročního přírůstu mezi roky 2015 a 2016. Podle přírůstového procenta tloušťky všech měřených stromů se situace nejvíce dotknula smrku, méně modřínu a relativně nejméně buku. Reakce dřevin je výsledkem odlišných nároků na vláhu a její aktuální dostupnost v půdě, včetně přístupnosti minerálních živin v půdním roztoku. V porovnání s &quot;normálním&quot; rokem byl tloušťkový přírůst jednoznačně nižší. Posuzováno podle rozdílů přírůstového procenta tloušťky se sucho nejvíce projevilo u smrku (nižší o 63 %), pak modřínu (nižší o 57%) a relativně nejméně buku (nižší o 47 %). Součtová přírůstová křivka buku je vyrovnanější a méně rozkolísaná. Podle reakce přírůstu na extrémní výkyvy počasí, buk ve srovnání se smrkem i modřínem je v současných měnících se podmínkách prostředí výrazným stabilizačním článkem porostu (lesa) v daných růstových poměrech a tyto výsledky potvrzují i závěry půdních poměrů, včetně multíkriteriální analýzy (PCA a FA). Statisticky vyšší celková zásoba nadložního humusu byla zjištěna v porostu SM oproti smíšenému porostu SM/BK a nesmíšenému BK porostu. Poměr C/N v jednotlivých vrstvách nadložního humusu a horizontech půdy byl ve smíšených porostech statisticky neprůkazný, nižší poměr C/N byl zaznamenán ve variantě MD/BK oproti SM/BK. Nejvyšší poměr C/N byl stanoven ve SM porostu, v bukovém porostu je obdobný jako v prorostech smíšených. Půdní reakce v nadložním humusu a ve svrchní vrstvě půdy ve smíšených porostech a v porostu BK je středně až silně kyselá, ve SM porostu velmi silně kyselá. Z přístupných živin je problematický nízký obsah fosforu ve smrkovém porostu, ve smíšených porostech je dostupnost fosforu dobrá. Obsah přístupného vápníku, hořčíku a draslíku je ve všech variantách porostů dostatečný. Podobně byla zjištěna nejnižší nasycenost sorpčního komplexu ve smrkové monokultuře a dostatečná ve smíšených porostech (SM/BK, MD/BK) a v bukovém porostu. Vícerozměrná statistická analýza (metody PCA i FA) shodně diferencovala v hodnocených parametrech (pH; obsah C, N, P; obsah HL, HK, FK;Q4/6; CEC a V%) tři skupiny porostů: (1) smíšené porosty, (2) bukový porost na jedné straně a (3) smrkový porost na druhé straně (objekt /porost SM/je ve vrstvě F, H a horizontu Ah vždy více vzdálen /daleko od sebe/ od porostů /objektů/ SM/BK resp. MD/BK; tyto porosty jsou si v jednotlivých vrstvách nadložního humusu a organo-minerálním horizontu nepodobné). Při předpokládané změně klimatu bude hlavní důraz kladen na přijímání nových systémových řešení v lesnickém hospodaření, resp. realizace adaptačních opatření. Lesy vstupují do uhlíkové, dusíkové a dalších bilancí tím, že poutají významné množství těchto prvků ve své biomase a v půdě. Z výsledků biogeochemických koloběhů prvků (uhlík, dusík, živiny), látek (voda) a energie jsou zřejmé velmi významné charakteristiky klíčových procesů tvorby biomasy a ukládání uhlíku, dusíku a živin v jednotlivých kompartmentech ekosystému. Vyšší hodnoty vstupu uhlíku a dusíku (podkorunové srážky, opad) byly zaznamenány ve smíšených porostech a porostu BK oproti porostu SM. Množství uhlíku, které je vyplavováno z nadložního humusu do organo-minerálního horizontu Ah je vyšší v porostu SM/BK a SM a pohybuje se od 70 do 88 kg.ha&apos;1.rok&apos;1, množství vyplaveného dusíku do Ah je ve sledovaných smíšených i monokulturních porostech velmi nízké do cca 12 kg.ha&apos;1.rok&apos;1. Vyšší hodnoty vstupu fosforu a draslíku byly zaznamenány ve smíšených porostech a porostu BK oproti porostu SM. Vysoký vstup hořčíku byl stanoven v porostu MD/BK oproti porostům monokulturním (SM, BK). Přeměnou druhové skladby porostů s větším zastoupením listnáčů lze očekávat mírné snížení akumulace uhlíku v nadložním humusu a jeho přesun do minerální půdy. Zároveň lze předpokládat rovnoměrnější rozložení zásob dusíku a minerálních živin v půdě a jejich nižší ztráty vyplavením v případě odlesnění. Výsledky studie potvrdily předpoklad o pozitivním vlivu (vyrovnanost růstových procesů, půdních poměrů i biogeochemických koloběhů živin) pěstování smrku ve směsi s bukem a modřínu ve směsi s bukem, přičemž smrk, resp. modřín jsou a budou hlavní ekonomické dřeviny. Buk, resp. modřín je vhodnou meliorační i produkční dřevinou na stanovištích původních smíšených lesů. Výsledky potvrzují vhodnost rozšiřování buku do současných stanovišť rozsáhlých smrkových monokultur střední a východní Evropy, za účelem návratu k původním smíšeným porostům. Studie potvrdila smysluplnost legislativního ustanovení o nezbytném podílu melioračních a zpevňujících dřevin při obnově a zakládání smrkových porostů z pohledu ekologické stability jako předpokladu udržitelností a hospodářské jistoty současného smrkového hospodářství. Je na technice pěstování lesa, jakým způsobem porosty založí, aby dřeviny směsí vedle ekologických účinků poskytly současně co největší hospodářské zužitkování. Střídání řad a pruhů (řadové smíšení) použité v experimentálních porostech (SM/BK;MD/BK) se prokázalo z pohledu toků látek, biogeochemických koloběhů a půdních procesů jako účinné z důvodu celoplošného melioračního působení. Při řadovém (pruhovém) jednorázovém zakládání výsadeb smrku, buku a modřínu je výhodnější, když dřevina kompetičně v mládí znevýhodněná (buk) bude vysazena nejméně ve dvou řadách.

Type

B - Specialist book

CEP classification

—

OECD FORD branch

40102 - Forestry

Project

<a href="/en/project/LD14018" target="_blank" >LD14018: Sustainable management of mixed forests in highland areas – Fluxes of elements and biogeochemical nutrient cycles</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2017

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

ISBN

978-80-7509-536-7

Number of pages

113

Publisher name

Mendelova univerzita v Brně

Place of publication

Brno

UT code for WoS book

—