Monitoring fyziologickej odozvy lesných drevín na stres suchom


Monitoring fyziologickej odozvy lesných drevín na stres suchom

V súčasnej dobe sa v súvislosti s prebiehajúcimi zmenami klímy venuje značná vedecká pozornosť predpovedaniu rôznych scenárov dopadu sucha, resp. zníženia dostupnosti zrážok na prírodné ekosystémy, lesy nevynímajúc. Aktuálny klimatický výskum prognózuje nárast výskytu epizód sucha počas vegetačnej sezóny. Deje sa to v dôsledku zmeny distribúcie zrážok, nárastu priemerných teplôt vzduchu a v neposlednom rade kvôli zvyšovaniu evapotranspiračných požiadaviek na vodu. Regionálne a globálne klimatické simulácie prognózujú zvýšenie trvania a intenzity sucha aj v strednej Európe. Predpovedá sa čoraz častejší výskyt zrážkovej činnosti koncentrovanej do krátkych intenzívnych udalostí s dlhšie trvajúcimi medziobdobiami so žiadnymi alebo len malými úhrnmi zrážok.

Konštatovali to autori príspevku Monitoring fyziologickej odozvy lesných drevín na stres suchom prostredníctvom automatických senzorov Paulína Nalevanková a Katarína Střelcová z Technickej univerzity vo Zvolene – Lesnícka fakulta, Zuzana Sitková za Národné lesnícke centrum – Lesnícky výskumný ústav Zvolen a Marek Ježík z Ústavu ekológie lesa, Slovenská akadémia vied.

Výskumná plocha Bienska dolina bola zriadená s cieľom monitorovania ekofyziologických procesov dospelých jedincov buka lesného (Fagus sylvatica L.) v prirodzených podmienkach a s cieľom štúdia fyziologickej odozvy buka na stres suchom. Odborníci uviedli, že bukové porasty v rámci lesných spoločenstiev zohrávajú dôležitú úlohu nielen z hľadiska ich ekonomickej cennosti, ale aj kvôli ich nezastupiteľnej funkcii pri udržiavaní statickej a ekologickej stability lesov. „Svojou rozsiahlou rozlohou zohrávajú lesy s majoritným alebo aj minoritným zastúpením buka významnú úlohu tiež ako podstatná súčasť hydrologického cyklu. Vplyvom meniacej sa klímy sa však buk stáva ohrozenou drevinou, najmä kvôli jeho nárokom na dostatok vody v rámci vegetačnej sezóny, preto je štúdium fyziologickej odozvy buka na nedostatok vody v pôde nanajvýš opodstatnené. Hlbšie pochopenie reakcie buka na rôzne úrovne zásobenia pôdy vodou môže pomôcť charakterizovať niektoré symptómy a následky pôsobenia sucha na zníženie produkcie a zhoršený zdravotný stav bukových porastov.“

Výskumný lesný stacionár v Bienskej doline zameraný na experimentálne štúdium fyziologických procesov dospelých jedincov buka bol založený na jar 2012. Popri meraní transpiračného prúdu a jemných zmien obvodu kmeňa sú merania priamo v poraste doplnené meraniami pôdnej vlhkosti a meteorologickými meraniami na blízkej voľnej ploche.

Vedci sa zhodli, že prostredníctvom monitorovania transpiračného prúdu a zmien obvodov kmeňov drevín je možné posudzovať vodný status jedincov, ktorý odráža aktuálne environmentálne podmienky prostredia. „Deficit pôdnej vody sa prejavuje znížením transpiračného prúdu a tiež zmršťovaním kmeňov.“

Aké boli čiastočné výsledky z meraní na ploche Bienska dolina za prvé tri roky priebehu výskumu? „Roky 2012 a 2013 sa vyznačovali výskytom epizód sucha, ktoré sú charakterizované výrazným poklesom hodnôt vodného potenciálu pôdy (Ψ). Počas týchto období sa do porastu (zavlažovaná skupina jedincov) aplikovali jednotlivé zavlažovacie dávky, ktoré sa prejavili na hodnotách vodného potenciálu pôdy v zavlažovanej skupine (Ψz). Hodnoty v kontrolovanej skupine (Ψk) pritom v období sucha poklesli až k hodnote –1.5 MPa. V období, v ktorom boli vzorníky buka v prirodzených mikroklimatických i pôdnych podmienkach bez rozdielu, sme zaznamenali porovnateľný, synchrónny priebeh transpirácie zavlažovaného a kontrolného porastu.“

Sezónny priebeh transpirácie zavlažovaného (Ez) a kontrolného (Ek) porastu, zmien obvodu kmeňa, vodného potenciálu pôdy v zavlažovanej a kontrolnej skupine (Ψz a Ψk) spolu so znázornením priebehu globálnej radiácie (GR), teploty vzduchu (AT), sýtostného doplnku (D) a zrážok (Z) s vyznačenými dňami, v ktorých bola aplikovaná závlaha. Sezónny priebeh transpirácie zavlažovaného (Ez) a kontrolného (Ek) porastu, zmien obvodu kmeňa, vodného potenciálu pôdy v zavlažovanej a kontrolnej skupine (Ψz a Ψk) spolu so znázornením priebehu globálnej radiácie (GR), teploty vzduchu (AT), sýtostného doplnku (D) a zrážok (Z) s vyznačenými dňami, v ktorých bola aplikovaná závlaha.

Markantné diferencie sa podľa vedcov prejavili počas období sucha v rokoch 2012 a 2013 po spustení intenzívneho zavlažovania, keď bol kontrolný porast zreteľne limitovaný nedostatkom prístupnej pôdnej vody. Pri deficite vody v pôde asimilačné orgány totiž regulujú svoju stomatálnu vodivosť prostredníctvom uzatvárania prieduchov.

Zreteľný bol významný vplyv znižujúceho sa obsahu vody v pôde na transpiráciu, pričom pokles transpirácie sa s trvaním sucha prehlbuje. „V roku 2014 sme zaznamenali len dve krátke obdobia s výraznejším poklesom disponibilnej vody v pôde, a tak sa zavlažovací experiment nerealizoval. Všetkých 12 stromov tak prezentovalo v roku 2014 kontrolnú skupinu (bez závlahy), avšak kvôli porovnaniu boli transpirácia, zmeny obvodov kmeňov a vodný potenciál pôdy pre tento rok spracované obdobne ako v predchádzajúcich rokoch. Všeobecne, transpirácia porastu tvorila 20 – 80 % z potenciálnej evapotranspirácie v jednotlivých mesiacoch.“

Odborníci v závere konštatovali, že monitorovanie transpiračného prúdu a zmien obvodov kmeňov drevín je vhodný nástroj na posudzovanie vodného statusu jedincov, ktorý odráža aktuálne environmentálne podmienky prostredia. „Fyziologické procesy v aktuálnom časte reagujú na deficit vody v pôde a podávajú tak cenné informácie o pôsobení stresu zo sucha u konkrétnych druhov drevín v konkrétnych environmentálnych podmienkach. Výskum fyziologických procesov v drevinách a ich reakcií na meniace sa podmienky prostredia sa tým stáva kľúčovým nástrojom pre sledovanie vplyvu globálnych klimatických zmien na lesné porasty. Moderné prístroje umožňujúce monitoring fyziologických procesov poskytujú možnosti na spresnenie úlohy a vplyvu lesných porastov na hydrologickú bilanciu a posúdenie vzájomných interakčných vzťahov v systéme pôda – drevina – atmosféra.“

 

Príspevok vyšiel v zborníku recenzovaných príspevkov z konferencie konajúcej sa začiatkom novembra 2017 s názvom Dlhodobý ekologický výskum a monitoring lesov, Súčasné poznatky a výzvy do budúcnosti.

 

Odborný garant textu: Marek Ježík z Ústavu ekológie lesa, Slovenská akadémia vied

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Ilustračné foto: Pixabay.com /flo222/

Uverejnila: VČ

Hore
QUARK
Aurelium - centrum vedy
TVT 2019
Prechod VK na VND - jeseň
výtvarná súťaž TVT 2019
Veda v Centre
Publikácie Veda v CENTRE
kúpa časopisov jún 2016
fotografická súťaž TVT 2019
Noc výskumníkov 2019
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Agrofilm 2019
Zaujímavosti vo vede
Vedeli ste, že na Marse stále žijú roboty?
Zistite viac