Porovnání fyziologických reakcí dubu zimního (Quercus petraea L.) na stres suchem v hospodářském tvaru vysokém a nízkém se zaměřením na vodní provoz

Ing. Štěpánka Řehořková

Doctoral thesis

Comparison of physiological responses of sessile oak (Quercus petraea Matt.) Liebl to drought stress focused on sap flow in a high and coppice forest.

Abstract:

Tato práce byla zaměřena na zhodnocení suchem vyvolané stresové reakce dospělých dubů pěstovaných jako les nízký (pařezina) a les vysoký (kmenovina). Základem byla hypotéza, že kořenový systém lesa nízkého bude lépe zajišťovat zdroj vody a stromy tak budou lépe odolávat stresu suchem. Po dobu dvou let (2014-2015) byly v dospělých porostech lesa vysokého a nízkého trvale měřeny toky vody v kmeni (SF) metodou THB, denní změny průměru kmene (DBH) a mikroklimatické podmínky. Doplňkově byl změřen vodní potenciál listů (LWP) a proveden odběr dendrochronologických vzorků. Zjištěné výsledky potvrdily naši hypotézu, jelikož u pařeziny byl průběh SF v jednotlivých letech stabilnější a během period sucha byl pokles SF nižší než tomu bylo u kmenoviny. Nicméně dlouhodobé průměrné hodnoty SF [kg.h-1] byly o 27 % vyšší u kmenoviny než u pařeziny. Pařezina dosahovala vyššího SF, jen v období extrémního sucha a dokázala zareagovat zvýšením SF při menším množství srážek (3 mm) oproti kmenovině (7 mm). Rychlost reakce SF na srážky byla u obou porostů stejná, maximálních hodnot SF dosáhly vždy do dvou dnů. Také denní změna DBH [%] po srážkách byla u obou porostů stejná a korelovala s množstvím srážek. Na lepší zásobení vodou během period sucha u pařeziny poukázal i LWP, který byl v nejsušším období v ranních hodinách o 13 % vyšší a v dopoledních hodinách o 7 % vyšší než tomu bylo u kmenoviny. Dendrochronologickou analýzou bylo zjištěno, že průměrný roční přírůst u pařeziny byl o 25 % nižší oproti kmenovině. Vyšší přírůst u pařeziny ve srovnání s kmenovinou se projevil pouze v létech s nižšími srážkami. Zjištěné výsledky naznačují, že kořenový systém u pařeziny je v půdě rozložen do dvou pater: k nižším kulminacím SF u pařeziny v období sucha nejspíše přispívá kořenový systém dosahující větších půdních hloubek než u kmenoviny a citlivější reakce na nižší srážky u pařeziny bude způsobena povrchověji uloženými kořeny. Nicméně vyšší dlouhodobé průměrné hodnoty SF a také přírůst u kmenoviny naznačují, že kořenový systém u kmenoviny bude rozsáhlejší než je tomu u pařeziny. V kontextu probíhajících klimatických změn se les nízký jeví jako vhodná alternativa lesa vysokého především v oblastech kde se předpokládá zvýšení frekvencí a délky trvání period sucha.

Abstract:

This work was focused on drought stress evaluation of adult high and coppice oak forests. The main hypothesis was that a coppice forest root system would provide a better water source and trees would be able to withstand drought stress better. For two years (2014‑2015), two adult stands (forest high and coppice) were permanently measured for sap flow (SF) using THB method, DBH daily change and microclimatic conditions. In addition, leaf water potential (LWP) was measured and dendrochronological samples were collected. The obtained results confirmed our hypothesis, as the course of SF was more stable in individual years for coppice, and during periods of drought, the decline in SF was lower than for high forest. However, long-term mean SF values [kg.h-1] were 27% higher for high forest than for coppice. Coppice reached a higher SF only in a period of extreme drought, but was able to respond with increased SF to less rainfall (3 mm) than the high forest (7 mm). The SF response rate to rainfall was same for both stands, reaching maximum values within two days. Daily change of DBH [%] after rainfall was same for both stands and correlated with the amount of precipitation. Better water supply during periods of drought in the coppice was also indicated by the LWP, which was 13 % higher in the early morning hours and 7 % higher in the midday hours than it was in the high forest. Dendrochronological analysis revealed that the average annual growth of the coppice was 25 % lower than of the high forest. In years with lower precipitation higher coppice growth was showing up. Lower SF culmination during drought periods for coppice could be elucidated by higher root biomass which serves as water reservoir. Higher volume of surface roots is responsible for ability to respond to lower rainfall with increased sap flow. However, the higher long-term average SF values as well as growth in the stem indicate that the root system in the high forest will be more extensive than that of the coppice. In the context of ongoing climate changes, the coppice appears to be a suitable alternative to the high forest, especially in areas where the frequency and duration of drought periods are expected to increase.

Keywords

dendrochronologie, pařezina, polykormon, přírůsty DBH, vodní potenciál listů, kmenovina, dub letní, stres suchem, transpirace, sap flow

Keywords

sap flow, drought stress, transpiration, leave water potential, DBH increment, dendrochronology, sessile oak, hight forest, coppice, polykormon

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 11. 2023

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Roman Gebauer, Ph.D.
• Reader: Milan Fischer, Ph.D., Ing., Ivana Tomášková, externi, Jaroslav Vido, externi

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Doctoral programme / field:
Botany / Forest Phytology