ZMENY OBVODOV KMEŇA A VYBRANÉ MIKROKLIMATICKÉ VELIČINY SMREKOVÝCH PORASTOV V BR POĽANA POČAS VEGETAČNÉHO OBDOBIA The changes of ste circuference and icrocliatic paraeters of spruce forests in BR Poľana during the vegetation season of Michal Frič, Marek Oreňák, Katarína Střelcová, Marek Ježík, Zuzana Sitková Technická Univerzita vo Zvolene, Lesnícka fakulta, Katedra prírodného prostredia,, Slovenská Republika Ústav ekológie lesa SAV vo Zvolene, Slovenská Republika Národné lesnícke centru vo Zvolene, Slovenská Republika Abstrakt Práca prezentuje výsledky erania zien obvodov keňov a ikrokliatických charakteristík lesných ekosystéov. Merania prebiehali počas vegetačného obdobia v roku v srekových porastoch BR Poľana. Sledovali se vzájoné vzťahy hrúbkového rastu (zeny obvodu keňa) a eteorologických prvkov (zrážky, pôdna vlhkosť, vlhkosť vzduchu, teplota vzduchu, globálna radiácia). Na zeny obvodov keňa ali najvýraznejší vplyv zrážky, pôdna vlhkosť a teplota vzduchu. Najviac sa prejavovali v suchých obdobiach, kedy dochádzalo k zršťovaniu obvodov keňov vplyvo extrénych hodnôt ikrokliatických prvkov. Zhodnotenie uvedených výsledkov poukazuje na rozdielne reakcie porastov ladých a dospelých hospodárskych srekových porastov pri suchých periódach. Kľúčové slová: srekové porasty, vegetačné obdobie, zeny obvodov keňa, ikrokliatické charakteristiky Abstract Results of ste circuference changes and icrocliate paraeters of forest ecosystes are presented in this paper. The data were recorded during vegetation period of in spruce forest of Biospheric Reserve Poľana. We observed relations between ste growth (ste circuference changes) and eteorological paraeters (precipitation, soil oisture, air teperature and relative huidity, global radiation). The precipitation, soil oisture and air teperature affected the ste growth significantly. The effect was recordable during drought periods, when the decrease ste circuference due to extree icrocliate paraeters occurred. The analysis and conclusion show different behavior of young and ature spruce forest during drought periods. Key words: spruce forests, vegetation period, circuference changes, icrocliate paraeters Úvod Kliatické zeny v posledných rokoch ajú za následok postupné zhoršovanie stavu lesných ekosystéov v celej Európe (ŠKVARENINA a MINĎÁŠ, GREEN a STŘELCOVÁ ). Vysoké teploty spôsobujú suché periódy počas vegetačného obdobia, ktoré znižujú odolnosť lesných porastov voči abiotický a biotický škodlivý činiteľo. Ako uvádzajú viacerí autori (REBETEZ et al. 6, STŘELCOVÁ, KMEŤ, TUŽINSKÝ; SOKOROVÁ ) vplyvo vysokej teploty v letných esiacoch sa vysúša ze natoľko, že rastlina nedokáže prijíať fyziologicky dostupnú vodu. Dochádza k presúšaniu najä povrchových vrstiev
pôdneho profilu, ktoré sú pri drevine srek najviac postihnuté. Vplyv vysokých teplôt a nedostatok zrážok význane zastavuje rastové procesy v drevine (JEŽÍK et al., MÄKINEN et al. ). Z toho dôvodu narastá význa zrážok v poraste pri dlhých periódach sucha. Zrážky sa dostávajú cez korunový priestor srekových porastov cez bylinnú etáž až k povrchu pôdy, odkiaľ prenikajú do pôdy ku koreňo (MINĎÁŠ et al. ). Spolu s ostatnýi charakteristikai (teplota a vlhkosť vzduchu, globálna radiácia a pôdna vlhkosť) sa zúčastňujú na tvorbe ikroklíy lesných porastov. Charakter porastovej ikroklíy je veľi rozdielny podľa druhu rastlín, hustoty alebo zápoja porastu a ďalších faktorov (PETRÍK et al. 6). V tejto práci se sa zaerali na vyhodnotenie zien obvodov keňov, pôdnej vlhkosti a ikrokliatických paraetrov dvoch lokalít: dospelý porast Iviny (44 n..) a ladý porast Hriňová (6 n..) dreviny srek počas letného obdobia. Materiál a etódy Charakteristika výskuných objektov Výskuné plochy sa nachádzajú v areáli prirodzeného výskytu sreka na Slovensku. Na oboch plochách je doinantné zastúpenie sreka obyčajného (Picea abies /L./ Karst. Podrobná charakteristika oboch plôch je v Tab. Tab. Charakteristika výskuných objektov Iviny, Hriňová Miesto Hriňová (porast _) Iviny (porast a) Zeepisná dĺžka ' o ' Zeepisná šírka 4 ' 4 o ' Nadorská výška 6 n.. 44 n.. Expozícia juhovýchodná južná Sklon % % Reliéf terénu ierny svah ierny svah, balvanitý Geologický podklad vulkanity vulkanity Pôdne poery kabizee kabizee Prieerná ročná teplota 6, o C 6,, o C Prieerný ročný zrážkový úhrn 4 6 Kliatická oblasť ierne chladná ierne chladná Lesný vegetačný stupeň 4 (bukový) 4 (bukový) Prieerný vek porastov rokov rokov Zastúpenie drevín SM %, BK %, JS % SM %, DB % Etáž jednoetážový jednoetážový Zakenenie,, Výskuná plocha Iviny (4 n..) je situovaná, k severozápadne od osady Želobudza v juhozápadno cípe CHKO BR Poľana. Leží na úpätí svahu Malej hôrky (, n..) nad štátnou cestou druhej triedy v prechodnej zóne CHKO: Porast je obhospodarovaný a hospodársky využívaný. Je obnovne rozpracovaný aloplošný holorubo s následnou uelou obnovou porastu. Pôda je na ploche porastu kaenitá s bylinný a krovinný kryto (Sabucus nigra, Coryllus avelana). V presvetlených častiach porastu je bylinný kryt nahradený trávovitý. Je to porast v rastovej fáze keňoviny (Obr. ). Ziešanie je jednotlivé až skupinovité, zakenenie (,) je po ploche porastu
rozložené nerovnoerne. Zápoj ožno charakterizovať ako uvoľnený, iestai edzernatý. Geologický podklad tvoria vulkanity a reliéf terénu je balvanitý s ierny svaho. Prieerná hrúbka stroov v dospelo poraste je 4, c a prieerná výška je,. Obr. : Pohľad do porastu na lokalite Iviny Výskuná plocha Hriňová (6 n..) leží severne nad esto Hriňová v lesno poraste, v ktorý je obhospodarovaný lesnou správou Hriňová. Jedná sa o ladý jednoetážový lesný porast v rastovej fáze žrďoviny s jednotlivý rovnoerný zakenení (,). Zápoj korún v poraste je taker ideálny a zavetvenie korún je približne do polovice výšky strou (Obr. ). Pôda je piesčitá bez bylinnej pokrývky, poiestne sa vyskytujú krovité dreviny Sabucus nigra, Coryllus avelana, Lonicera xylosteu. Plocha ja na ierno juhozápadno svahu asi 4 od lesnej zvážnice. Obr. : Pohľad do porastu na lokalite Hriňová
Metodika a pracovné postupy Na vybraných plochách se inštalovali eracie zariadenia na začiatku vegetačného obdobia na vopred vybrané stroy. Tieto vzorníky sú vitálne, v dobro zdravotno stave a výstižne reprezentujú porasty na výskuných plochách. V porastoch na lokalitách nad Hriňovou a pri Ivinách se vybrali dohroady vzorníkov, ktoré boli sledované v prirodzeno zrážkovo režie - príjo vody do porastu boli len atosférické zrážky. Na výskuných plochách bol na onitorovanie obvodov keňa vybraný rovnaký počet stroov (6 ks na každej ploche), na ktorých boli inštalované dendroetre. Meracie zariadenia typu DRL 6 od výrobcu EMS (Enviroental Measuring Syste, CZ) autoaticky zaznaenávajú zeny obvodu keňa. Dendroetre boli nainštalované vo výške približne, na vybraných strooch. Na citlivé eracie zariadenie sa pripevňuje špeciálna oceľová páska, ktorá obopína keň strou a každá zena obvodu keňa sa zaznaenáva. Prístroje kontinuálne zaznaenávajú zeny obvodu keňa a údaje ukladajú do paäti prístroja. Na plochách boli eracie zariadenia napojené na externé ústredne (datalogger), ktoré zaznaenávali hodnoty a boli napájané poocou gélových batérií, ktoré slúžili ako zdroj napätia. Zber a analýza dát sa uskutočňuje poocou špeciálneho prograu Mini, čo je univerzálny progra na spracovanie eraných údajov. Na začiatku a na konci pozorovaného obdobia boli naerané hodnoty obvodov keňov, ktoré sú zobrazené v Tab. č.. Tab. : Hodnoty obvodov keňov na začiatku a na konci vegetačného obdobia Iviny Hriňová Vzorník Obvod na Obvod na Obvod na Obvod na Vzorník začiatku [c konci[c začiatku [c konci[c č. 4, 4, č.,, č.,, č. 6,,6 č.,, č. 6, 6,6 č.,, č. 4, 44, č. 4, 4, č. 6,, č.,,4 č.,, Pôdne vlhkosti se odoberali z hĺbok c a 4 c poocou ihly na odber pôdnych vzoriek. Vzorky pôdy sa hereticky uzatvorili do navažovačiek a poocou gravietrickej etódy se získali údaje. Zrážky na plochách se získavali z autoatických zrážkoerov typu MetOne od rovnaného výrobcu. Jedná sa o štandardné zrážkoery s dataloggero, ktoré zaznaenávali denné úhrny zrážok na voľnej ploche v blízkosti výskuných plôch. Podobne bola zaznaenávaná aj teplota vzduchu, vlhkosť vzduchu a globálna radiácia, z ktorých se aritetický prieero vypočítali dennú prieerné hodnoty. Pri vyhodnocovaní naeraných údajov se používali reálne hodnoty pre jednotlivé dni z vegetačného obdobia. Výsledky a diskusia Na lokalitách srekových porastov v BR Poľana se onitorovali počas vegetačného obdobia zeny obvodov keňa dreviny srek a eteorologické veličiny: atosférické zrážky, teplota vzduchu, vlhkosť vzduchu, pôdna vlhkosť ( c a 4 c) a globálna radiácia.
. Výskuná plocha Iviny Na Obr. je zobrazená sezónna dynaika obvodov keňov srekových jedincov na ploche Iviny v počas vegetačného obdobia. Jedná sa o dospelý porast, preto nárast hodnôt obvodov keňov nie je tak zreteľný ako pri ladých jedincoch (Obr. 6). Zeny obvodov keňa boli výrazné od polovice júna, pričo vegetačné obdobie tu začína skôr. Pokles v prírastkoch je výrazný v dvoch periódach, kedy dosahovali zeny obvodov keňa záporné hodnoty Tab.. Vplyvo nedostatku zrážok dochádzalo k pozastaveniu hrúbkového rastu Iviny - dendroeter t [ e n c re I n 6 4 - - -.............. Date č. č. č. č. č. č. Obr. : Zeny obvodu keňa na lokalite Iviny počas vegetačného obdobia Iviny - rain and soil oisture 4 4 [ l % o [v.............. Date Rain [ Soil oisture (- c) [vol. % Soil oisture (-4 c) [vol. % Obr. 4: Priebeh zrážok a pôdnej vlhkosti na lokalite Iviny za vegetačné obdobie
alebo až ku zršťovaniu keňov vzorníkov. Najväčší úbytok na obvode nastal v období od. septebra do 6. októbra a jeho prieerná hodnota bola -,6. Tento fakt potvrdzujú aj zistené hodnoty pôdnej vlhkosti, ktoré klesali pod % objeovej hotnosti v toto období (Obr. 4). Najväčší prírastok bol zaznaenaný v období od. októbra do. októbra, kedy sa prieerne obvod keňa zväčšil o,. Zvýšené úhrny zrážok boli rozhodujúci faktoro pre nárast obvodu a zákonite sa prejavili aj na poklese teplôt a stúpaní vlhkosti vzduchu (Obr. 4 a ). Pri pohľade na Obr. 4 vidíe rozloženie zrážok počas sledovaného obdobia, čou zodpovedajú aj zeny obvodov keňov. Najvyšší denný úhrn zrážok bol. októbra s hodnotou 4 a celkový úhrn zrážok za sledované obdobie predstavoval 64. Ďalšia sledovaná charakteristika bola globálna radiácia, ktorá úzko súvisí s krivkou,, Iviny - global radiation, teperature and huidity, /day / h, W [k, [ C, 6 4 [%, -,...... Date........ Global radiation (kwh//day) Teperature [ C Huidity [% Obr. : Znázornenie globálnej radiácie, teploty a vlhkosti vzduchu na lokalite Iviny počas vegetačného obdobia teploty (Obr. ). Suárna hodnota globálnej radiácie bola 64 kwh/ za sledované obdobie. Najvyššie hodnoty boli zaznaenané v esiacoch áj jún s dennýi úhrni nad kwh. Prieerná teplota za celé obdobie ala hodnotu,6 C a axiálna bola okolo 4 C. Práve vplyv týchto dvoch paraetrov je predispozíciou pre zhoršovanie zdravotného stavu srekových porastov a pre vznik suchých periód v priebehu vegetačného obdobia. Na Obr. vidíe priebeh teploty a negatívne pôsobenie vysokých teplôt nad C, kedy zjavne dochádzalo k pozastaveniu hrúbkového rastu (Obr. ). K poklesu rastovej aktivity došlo najviac od polovice júla až do konca augusta. Počas tohto obdobia bol úhrn zrážok iba 64 a prieerná hodnota vlhkosti vzduchu dosahovala nízkych 6 %. Preukazuje sa tu náročnosť dospelých stroov na vlhkosť prostredia a na zásobu vody v drevine, potrebnú pri delení pletív.. Výskuná plocha Hriňová Je to ladý srekový porast s vyššou rastovou aktivitou, ktorú vidíe na Obr. 6. Výrazné zeny obvodu keňa začali takisto ako pri dospelo srekovo poraste vplyvo zvýšenej zrážkovej činnosti od. júna do. júla, čo potvrdzuje najväčšia hodnota 4,. Vplyvo vysokých teplôt nastalo spoalenie rastu počas prvej periódy s prieernou
hodnotou -,4 obvodu keňa. Vplyvo deficitu zrážok bol podobný priebeh zien obvodov keňov konco septebra a začiatko októbra s prieerný pokleso o,6 (Tab. ). Hodnoty ladých srekových jedincov sú v porovnaní s dospelýi jedincai vyššie, pretože sú v období najvyšších prírastkov počas svojho života. Vyšší prírastok je spôsobený hlavne príjo zrážkovej vody do porastu, ktorej úhrn za sledované obdobie bol 4, čo je o 4 viac ako pri ploche na Ivinách. Ako ôžee sledovať na Obr., najvyšší úhrn zrážok bol. októbra s hodnotou. V období od polovice júna od konca augusta al úhrn zrážok hodnotu len. Hriňová - dendroeter t [ e n c re In 6 4 - - -.............. Date č. č. č. č. č. č. Obr. 6: Zeny obvodu keňa na lokalite Hriňová počas vegetačného obdobia Hriňová - rain and soil oisture 4 4 [ l% o [v...... Date........ Rain [ Soil oisture (- c) [vol. % Soil oisture (-4 c) [vol. % Obr. : Priebeh zrážok a pôdnej vlhkosti na lokalite Iviny za vegetačné obdobie
Na Obr. sú zobrazené pôdne vlhkosti, ktorých hodnoty počas vegetačného obdobia klesali aj pod hranicu % objeovej hotnosti. Pokles vlhkosti v pôde ovplyvňuje predovšetký teplota vzduchu a iera globálnej radiácie. Najvyššie teploty boli naerané v esiaci júl a dosahovali až 4 C. Podobný priebeh bol aj pri globálnej radiácii, ktorého dynaika bezprostredne súvisí s krivkou teploty (Obr. ).,, Hriňová - global radiation, teperature and huidity, /day / h, W [k, [ C, 6 4 [%, -,...... Da te........ Global radiation (kwh//day) Teperature [ C Huidity [% Obr. : Znázornenie globálnej radiácie, teploty a vlhkosti vzduchu na lokalite Hriňová počas vegetačného obdobia Prieerná teplota na ploche Hriňová bola 4, C, čo je o, C viac ako bola na ploche dospelého porastu Iviny. Vyššie teploty sa zákonite odrazili aj na nižšej vlhkosti vzduchu s prieernou hodnotou %. Na zeny obvodov keňov ajú najväčší vplyv teplota so zrážkai a ostatné spoínané paraetre doplňujú charakter ikroklíy lesných porastov. Záver Tab. : Zeny obvodov keňov počas vegetačného obdobia Zena Iviny obvodu keňa [... ( dní)... ( dní).... (4 dní) 6.... ( dní).. 6.. ( dní).... (4 dní) Maxiálna,, -,, -,4,4 Miniálna,4,6 -,4 -, -,, Celková,6,6 -, -,4 -,6, Zena Hriňová obvodu...................... keňa [ ( dní) ( dní) (4 dní) ( dní) ( dní) ( dní) Maxiálna,6 4,,,6 -,6,44 Miniálna,, -,, -,6, Celková, 4, -,4, -,6, Lesné ekosystéy sa výrazne podieľajú na kolobehu vody v krajine, zierňujú výkyvy počasia a sú neodysliteľnou zložkou životného prostredia. Význaná funkcia lesov pre
človeka je aj produkcia drevnej hoty. Na dôkladné poznanie rastových procesov je potrebné neustále sledovať eniace sa kliatické a fyzikálne vlastnosti prostredia. Cieľo našej práce bolo popísať vzťahy zien obvodov keňa a ikrokliatických paraetrov na výskuných plochách srekových porastov v BR Poľana. Na ploche Iviny boli zeny obvodov keňov z dôsledku vyššieho veku a enšej zrážkovej činnosti nižšie ako to bolo na ploche Hriňová. Celkový prieerný prírastok na ploche ladého srekového porastu al hodnotu, a na dospelo poraste bol podstatne nižší, iba,4 obvodu keňa. Na zrážky chudobné periódy spôsobili zršťovanie obvodov keňa, ktoré dosahovali záporné hodnoty na ploche Iviny -, a na ploche Hriňová -,6. Úhrn zrážok bol v dospelo poraste 64 čo predstavuje o 46 enej ako v lado srekovo poraste. Prieerná teplota ala v ladej srečine hodnotu 4, C a globálna radiácia dosiahla počas skúaného obdobia suu 6 kwh/. V dospelo poraste bola prieerná teplota,6 C a suárna hodnota globálnej radiácie bola nižšia o kwh/. Pôdne vlhkosti na ploche Iviny sa pohybovali v hĺbke c v intervale od 4,6 do,4 % a od 6, do,% v hĺbke 4 c. Na ploche Hriňová sa pohybovali v hĺbke c v intervale od, do 6, % a od,4 do,4% v hĺbke 4 c. Pôdne vlhkosti poáhajú lepšie interpretovať v posledno období často vyskytujúce sa periódy sucha. Lepšie poznanie vzťahov edzi pôdou, drevinou a atosférou ná podrobnejšie dovoľuje pochopiť interaktívne procesy lesného prostredia. Využitie týchto detailných poznatkov ôže ať pozitívne prínosy aj pre lesné hospodárstvo. Poďakovanie: Autori ďakujú za podporu grantovej agentúre VEGA MŠ SR projekty č. //, /64/, práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskuu a vývoja na základe zluvy č. APVV--, ako aj projektu: Centru excelentnosti pre integrovaný anažent povodí v eniacich sa podienkach prostredia, na základe podpory OP Výsku a vývoj, číslo zluvy 66, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja. Podporujee výskuné aktivity na Slovensku/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov Zozna použitej literatúry. Green B. E., Střelcová V., eds. (): Kliatické zeny a environentálna politika v Európskej únii: probléy, riešenia a reflexie. Slovenské centru pre kounikáciu a rozvoj, Bratislava : 6 s. ISBN: --6--.. Ježík, M., Střelcová, K., Ditarová, Ľ., Keť, J., : Sezónne zeny hrúbky keňa buka (Fagus sylvatika L.) vovzťahu ku kliatický faktoro na stredno Slovensku. In: Klia lesa. Rožnovský, J., Litschann, T. Vyskot, I., (eds.). Křtiny,.. 4., ISBN --66-4-, pp. 44.
. Mäkinen, H., Nöjd, P., Kahle, H. P., Neuann, U., Tveite, B., Nielikäinen, K., Röhle, H., Spiecker, H., : Radial growth variation of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) across latitudinal and altitudinal gradients in central and northern Europe. Forest Ecology and Manageent : 4. 4. Minďáš, J. Škvarenina, J. (eds) (): Lesy Slovenska a globálne kliatické zeny. EFRA Zvolen, LVÚ Zvolen: s.. Minďáš J., Škvarenina J., Střelcová, K., : Význa lesa v hydrologicko režie krajiny. Životné prostredie XXXV, (), pp. 46-. 6. Petrík, M., : Regie of rain precipitation in a fir-beech stand. In: Šály, R.- Križová, E.-Petrík, M.-Mihálik, A.: Ecosyste study of the fir-beech stand in the Mláčik state nature reserve. Vedecké a pedagodické aktuality, VŠLD Zvolen, /: pp. -4.. Rebetez, M., Mayer, H., Dupont, O., Schindler, D., Gartner, K., P.Kropp, J., Menzel, A., 6: Heat and drought in Europe: a cliate syntesis. Ann. For. Sci. 6 (6), pp. 6-.. Soroková, M., : Reži vlhkosti pôdy vo vzťahu k atosférický zrážka. In: Atosféra. storočia, organizy a ekosystéy, zborník referátov z edzinárodnej vedeckej konferencie Biokliatologické pracovné dni.tužinský, L., Škvarenina, J., Minďáš, J. (eds.). TU vo Zvolene, pp... Střelcová, K., Keť, J., : Fyziologické aspekty sucha v lesných porastoch. Les ():.. Tužinský, L., : Periódy sucha v lesných pôdach pod lesnýi ekosystéai s rozdielny drevinový zložení. In: Atosféra. storočia, organizy a ekosystéy, zborník referátov z edzinárodnej vedeckej konferencie Biokliatologické pracovné dni. Tužinský, L., Škvarenina, J., Minďáš, J. (eds.). TU vo Zvolene, pp.. Kontaktná adresa. autora: Ing. Michal Frič, Katedra prírodného prostredia, Lesnícka fakulta, Technická univerzita vo Zvolene, T. G. Masaryka, 6 Zvolen e-ail: fricichal@gail.co