Original title:
LAI- kvantifikátor pěstebního zásahu =: LAI- quantifier of silvicultural treatment /
Authors:
Černý, Jakub Document type: Doctoral theses
Year:
2019
Language:
cze Abstract:
[cze][eng] Předložená disertační práce, která je rozdělena do čtyř výzkumných témat, se zabývala problematikou vazby pěstebních zásahů a neseného množství fotosynteticky aktivního asimilačního aparátu kvantifikovaného indexem listové plochy (LAI) v lesních porostech hospodářsky významných dřevin České republiky. Řešení otázek vlivu pěstebních zásahů na LAI a efektivitu využití fotosynteticky aktivního slunečního záření (FAR; 380-720 nm) listovím v rámci fotosyntetické asimilace stanoveného prostřednictvím indexu produkce porostního zápoje (CPI) a efektivity listové plochy (LAE) v nesmíšených tyčovinách smrku ztepilého ve středních polohách přineslo zjištění, že nejvyšší hodnota LAI byla dosažena v porostu s nejvyšší porostní hustotou. Nejvyšší efektivita využití FAR (CPI, LAE) byla ovšem zaznamenána v porostu, který byl vychováván úrovňovými zásahy. Bylo tedy prokázáno, že nejen celková hodnota LAI, ale především efektivita listové plochy reflektující podíl slunného a stinného typu listoví je vhodnějším parametrem pro posouzení efektivity probírkového zásahu. Parametr LAI lze rovněž použít v obnově lesa pro kvantifikaci obnovní rozpracovanosti mateřského porostu ve vztahu k dynamice odrůstání přirozené obnovy. Kromě toho byl v rámci této disertační práce testován nově vyvinutý přístroj LaiPen LP 100 (PSI, ČR) pro nepřímé optické stanovení LAI. Hodnoty LAI měřené tímto přístrojem vykazovaly v rámci této práce téměř shodnou přesnost měření i identické trendy jako světově uznávaný standard (LAI-2200 PCA; LI-COR, NE, USA); a to jak na úrovni porostu, tak i na úrovni jednotlivých bodů měření. V rámci studia efektivity využití FAR listovím v procesu fotosyntetické asimilace vyjádřeného efektivitou využití slunečního záření (RUE) v nesmíšených, plně zakmeněných, nedefoliovaných, vyspělých kmenovinách smrku ztepilého bylo zjištěno, že nejvyšší vliv na roční i měsíční hodnoty RUE mají průměrné teploty vzduchu, kde byla prokázána statisticky významná lineární závislost (R2 = 0,19; p < 0,05). V těchto porostech byla také prokázána silná statisticky významná lineární závislost (R2 = 0,85; p < 0,001) mezi množstvím sekvestrovaného uhlíku v podobě molekul atmosférického CO2 a RUE. Výzkumné téma zabývající se sezónní dynamikou LAI ve vybraných nesmíšených a stejnověkých porostech buku lesního a javoru klenu přineslo zjištění, že kulminace LAI studovaných porostů je dosahována v letních měsících (mezi 140. a 240. dnem roku). Uvedené období je v těchto (ale i v jiných opadavých listnatých) porostech nejvhodnější pro stanovení a vzájemné porovnání LAI vzhledem ke stálosti jeho hodnot. Maximální hodnota LAI v porostech buku a javoru byla zaznamenána konkrétně v druhé polovině června (170. den v roce). V rámci tohoto výzkumného tématu byl rovněž potvrzen všeobecný poznatek podhodnocení LAI stanoveného nepřímými optickými metodami v porovnání s metodami přímými. Ve výzkumném tématu zabývajícím se vlivem věku porostu na vývoj listové plochy stejnorodých, stejnověkých a plně olistěných (nedefoliovaných) porostů hospodářsky významných dřevin (smrk ztepilý, borovice lesní, jedle bělokorá, douglaska tisolistá, buk lesní, dub letní, ořešák černý) byl s výjimkou porostů ořešáku černého zjištěn statisticky významný lineární trend prokazující pokles listové plochy s narůstajícím věkem porostu. Vztah mezi plochou listoví vyjádřenou efektivním indexem plochy nadzemní části rostliny (PAIe) a věkem porostů byl studován za účelem sledování dynamiky listové plochy v různě starých porostech lesních dřevin.The thesis divided into four research topics dealt with an issue of the relation between silvicultural treatments and an amount of the bearing photosynthetically active assimilation apparatus quantified by leaf area index (LAI) in forest stands of an economically important tree species in the Czech Republic. In pure Norway spruce pole stands at the middle altitudinal zone, an effect of silvicultural treatments on the LAI and an efficiency of the photosynthetically active radiation (PAR; 380-720 nm) by foliage within the photosynthetic uptake was evaluated through both canopy production index (CPI) and leaf area effectivity (LAE), and the highest value of the LAI was achieved in a plot with the highest stand density. However, the highest efficiency of the PAR utilisation (CPI, LAE) was noted in the stand, which was tended by thinning from above. Thus, it was proved that not only the total LAI value but especially an efficacy of the leaf area reflecting sun and shade foliage ratio is the more relevant parameter for an evaluation of the effectivity of the thinning treatment. In a forest regeneration, the LAI can also be used for quantification of the regeneration process stage related to a growth dynamic of the natural regeneration. Besides that the newly developed device LaiPen LP 100 (PSI, ČR) for indirect optical LAI estimation was tested within this study. LAI values measured by LaiPen LP 100 showed almost same accuracy of the measurement and identical trends as world standard (LAI-2200 PCA; LI-COR, NE, USA); both at the stand level and the particular measurement point level. Within the study of the efficacy of the PAR utilisation by foliage in photosynthetic uptake expressed by radiation use efficiency (RUE) in pure, fully-stocked and not defoliated Norway spruce mature stands, it was found that mean air temperature most significantly affect annual and monthly values of the RUE with the significant linear relationship (R2 = 0.19; p < 0.05). In the spruce stands, the significant linear relationship (R2 = 0.85; p < 0.001) between an amount of the sequestrated carbon in the form of atmospheric CO2 molecules and the RUE was also proved. The research topic dealt with a seasonal dynamic of the LAI in selected pure and even-aged European beech and sycamore maple stands revealed findings that a culmination of the LAI is achieved within summer months (DOY 120-140) in the investigated stands. The period is the most suitable for estimation and mutual comparison of the LAI due to the stability of its values in investigated (but also in another deciduous) stands. In studied beech and maple stands, maximum LAI values were noted in the second half of June (DOY 170). General findings of underestimation of LAI values estimated by indirect optical methods compared to direct methods were also confirmed. In the last research topic, an effect of the stand age on the leaf area development was studied in pure, even-aged, and fully-leaved (not defoliated) forest stands of an economically important tree species (Norway spruce, Scots pine, silver fir, Douglas fir, European beech, pedunculate oak, and black walnut). Except for black walnut stands, significant linear relationships proving a decrease of the leaf area with increasing age of the stand were found. The relation between the leaf area expressed by effective plant area index (PAIe) and the age of stands was studied for monitoring of the leaf area dynamic within forest stands with a different age.
Keywords:
buk lesní; celková nadzemní biomasa; digitální hemisférická fotografie; efektivita využití světla; efektivní index plochy povrchu nadzemních částí rostliny (PAIe); fotosyntetická asimilace; index listové plochy (LAI); LAI-2x00 PCA; LaiPen LP 100; nepřímé
guest ::
