Vliv druhové skladby stromového patra na mikroklima středoevropského lesa

Jakub Žilák

Master's thesis

The effect of tree species composition on microclimate of Central European forest

Abstract:

Evropské lesy čelí v důsledku klimatické změny stále častějším a vážnějším hydroklimatickým extrémům. Lesy jsou však schopné mírnit část těchto negativních dopadů změny klimatu díky tlumícímu efektu stromového patra, které dle své struktury a podoby může měnit lokální mikroklima. Diplomová práce měla za cíl pomocí mikroklimatických čidel TMS4 zjistit, jak hlavní druhy dřevin středoevropského lesa a jejich směsi ovlivňují teplotu vzduchu, půdy a půdní vlhkost. Měření byla provedena v rámci výsadbového experimentu BIOTREE v Německu. Nad každým čidlem byla provedena hemisférická fotografie pro určení otevřenosti stromového patra a indexu listové plochy. Bylo zjištěno, že půdní vlhkost během vegetačního období nejméně klesala v listnatých porostech. V rámci druhové skladby nejlépe uchovávala půdní vlhkost monokultura dubu zimního a jeho směsi s dalšími dřevinami, především s bukem lesním. Ukázalo se, že smrk ztepilý v monokultuře během letních měsíců uchovával půdní vlhkost hůře než douglaska tisolistá. Teploty půdy a vzduchu během vegetačního období byly nejvyšší v listnatých porostech. Nejvyšší denní teplotní maxima pak byla naměřena v dubových monokulturách. Na základě obecných lineárních modelů bylo prokázáno, že průměrná teplota půdy i vzduchu klesá s rostoucím indexem listové plochy (LAI) a že je vyšší na plochách s managementem. Výsledky této práci ukazují, že je možné pomocí změny struktury a kompozice stromového patra, způsobem lesnického managementu nebo výběrem druhů dřevin ovlivnit lesní mikroklima. Při porovnání s kontrolními plochami mimo les se ukázal významný tlumící efekt lesních porostů, díky kterému lesní organismy zažívají menší teplotní extrémy, než které předpokládají data z klimatických stanic. Bez lokálních mikroklimatických dat tak není možné kvantifikovat dopady klimatické změny na lesní ekosystémy.

Abstract:

Europe's forests are facing increasingly frequent and severe hydroclimatic extremes due to climate change. However, forests are able to mitigate some of these negative impacts of climate change thanks to the buffering effect of the tree canopy, which, depending on its structure and form, can alter the local microclimate. The aim of this thesis was to use TMS4 microclimatic sensors to investigate how the main tree species of Central European forests and their mixtures affect air temperature, soil temperature and soil moisture. The measurements were carried out within the BIOTREE planting experiment in Germany. A hemispherical photograph was taken over each sensor to determine tree canopy openness and leaf area index. It was found that soil moisture decreased the least during the growing season in deciduous stands. Within the species composition, the monoculture of sessile oak and its mixtures with other tree species, especially beech, conserved soil moisture best. It appeared that spruce in monoculture retained soil moisture less well than Douglas-fir during the summer months. Soil and air temperatures during the growing season were highest in deciduous stands. The highest daily temperature maxima were measured in oak monocultures. Based on general linear models, mean soil and air temperatures were shown to decrease with increasing leaf area index (LAI) and to be higher in plots with management. The results of this work show that it is possible to influence the forest microclimate by changing the structure and composition of the tree canopy, the method of forest management or the choice of tree species. When compared to control plots outside the forest, the buffering effect of forest stands was found to be significant, allowing forest organisms to experience fewer temperature extremes than predicted by climate station data. Thus, without local microclimatic data, it is not possible to quantify the impacts of climate change on forest ecosystems.

Keywords

mikroklima, druhová skladba lesů, sucho, temperátní les, BIOTREE

Keywords

microclimate, forest species composition, drought, temperate forests, BIOTREE

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 3. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Radim Matula, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme:
Applied Ecology