Hodnocení účinnosti a vedlejších dopadů managementu kůrovce v podmínkách změny klimatu

Ing. Soňa Zimová

Doctoral thesis

Evaluation of efficiency and collateral effects of bark beetle management under climate change

Abstract:

Lesní ekosystémy střední Evropy jsou několik posledních desetiletí pod tlakem sílících přemnožení kůrovců. Přemnožení kůrovců jsou nejčastěji vyvolávána častějším výskytem větrných disturbancí či období sucha, které jsou v mnoha případech spouštěcím mechanismem pro rozvoj populace. Tyto mechanismy a kalamitní stav, v němž se smrkové porosty ocitly, jsou z velké části výsledkem působení změny klimatu. Jelikož klimatická změna bude v budoucnu ještě intenzivnější, je třeba přehodnotit stávající postupy managementu přemnožení kůrovců. Výzkum by měl vyhledávat inovativní a efektivnější způsoby, jak disturbance lépe zvládat, zmírňovat jejich dopady nebo s nimi při hospodaření přímo počítat. Předložená disertační práce se zaměřuje na rozšíření poznatků o vybraných nástrojích managementu kůrovcových disturbancí, zhodnocení jejich účinnosti a jejich možných vedlejších vlivů na lesní ekosystémy. Práce je složena ze 4 studií zaměřených na management přemnožení kůrovců, které se opírají o využití procesního modelu iLand. Závěry těchto studií jsou podpořeny výsledky dalšího výzkumu, na kterém se autorka podílela, jenž byl zaměřen na rozšíření obecných poznatků o populační dynamice kůrovců a dopadů jejich přemnožení. Studie Zimová et al. (2020) hodnotí vliv zkracování doby obmýtí jako nástroje pro snižování rizika vniku poškození porostů větrem a kůrovcem. Výsledky ukazují, že tento přístup snižuje riziko disturbancí jak kůrovcových, tak větrných, avšak v podmínkách změny klimatu jeho účinnost klesá. Zkracování doby obmýtí také krátkodobě snižuje zásoby uhlíku v lese a může mít negativní dopady na ukazatele biodiversity, zejména z důvodu snížení početnosti dospělých stromů, které jsou důležitým habitatem pro řadu druhů. Studie Dobor et al. (2019) a Dobor et al. (2020a) se zaměřily na efektivitu nahodilé těžby větrem poškozených stromů vzhledem ke vzniku a průběhu přemnožení kůrovců. Testovaná byla jak různá intenzita prováděných zásahů, tak i jejich prostorové rozmístění. Simulace prokázaly, že nahodilá těžba je efektivním nástrojem pro prevenci nebo potlačení přemnožení pouze je-li prováděna ve vysokých intenzitách. Obdobně jako v případě snížení doby obmýtí, i zde se účinnost výrazně snížila vlivem teplejšího klimatu. Nahodilá těžba neměla výrazný účinek na celkový uhlík v lese. Hladina uhlíku odstraněného těžbou ven z lesa a uhlíku v živých stromech, které byly ušetřeny před dopady disturbance, se vzájemně kompenzovaly. Celkové množství uhlíku v lese bylo více zasaženo změnou klimatu než uvedeným managementem. Na rozdíl od toho nahodilá těžba zapříčinila zvyšování uhlíku uloženého v živých stromech. Shrnutím a rozšířením předchozích podkladů je studie Dobor et al. (2020b) věnující se hodnocení kombinovaného vlivu nahodilých těžeb a snížení obmýtí s cílenou změnou dřevinné skladby. Výsledky prokázaly, že změna klimatu zvětšuje rozdíly mezi zranitelností stejnorodých a druhově pestrých porostů ve prospěch pestrých porostů. Naopak, management zaměřený na udržení převážně smrkových porostů nebyl udržitelný ani při vysoké intenzitě nahodilých těžeb a výrazném snížení obmýtí. Změna dřevinné skladby byla prospěšná nejen z hlediska snížení vlivu disturbancí ale i z hlediska zásob uhlíku v lese a různých ukazatelů biodiverzity. Předešlé studie jsou doplněny o podrobné zhodnocení příčin a dopadů kůrovcové kalamity v České republice (Hlásny et al. 2021) a o příspěvek k empirickému výzkumu populační dynamiky kůrovců (Zimová et al. 2019). Prezentované výsledky poukazují na skutečnost, že stávající post

Abstract:

upy managementu disturbancí nebudou v podmínkách změny klimatu dostačující a vyžadují revizi. Předložená disertační práce je důležitým příspěvkem k problematice managementu kůrovcových disturbancí v podmínkách změny klimatu. V dalším období by tyto výsledky měly být zohledněny v praktické ochraně lesa i vzdělávání.

Abstract:

Forest ecosystems of central Europe have been under pressure from bark beetle disturbances for the last few decades. More frequent windthrows and droughts were increasing triggering bark beetle epidemics. This disturbance intensification was caused, to a large extent, by climate change, which accelerates bark beetle development and compromises the defence of host trees. Therefore, bark beetle disturbance management needs to be revised, as climate change will continue to intensify in the future. Research should endeavour to search for innovative and more effective ways of managing disturbances, mitigating their impacts, and incorporating them into management planning. This thesis aims to expand the knowledge about selected measures and strategies for bark beetle disturbance management, evaluate their effectiveness and possible collateral effects on forest ecosystems. The thesis consists of four publications focused on managing bark beetle disturbances conducted using the process-based landscape-scale model iLand. These studies are further supported by additional research papers focused on different aspects of bark beetle population dynamics and impacts on forest ecosystems. The study by Zimová et al. (2020) assesses the effect of reducing the rotation period as a tool for reducing the risk of bark beetle and wind damage. The results show that this approach reduces the risk of both bark beetle and wind disturbances, but this effect decreases under climate change. Shortening the rotation period also reduces forest carbon stocks, mainly in the short term, and negatively affects some biodiversity indicators, such as the abundance of large habitat trees. The studies Dobor et al. (2019) and Dobor et al. (2020a) focus on the efficiency of salvage logging of wind-damaged trees and bark beetle outbreaks dynamics. Different intensities and spatial distributions of salvage logging were tested. Simulations have shown that salvage logging is an effective tool for preventing or suppressing outbreaks only if carried out at high intensities. The efficiency decreased significantly under climate change, as in the case of reducing the rotation period. Salvage logging did not have a significant effect on the total carbon in the forest. The levels of carbon removed from forest by logging and the carbon in living trees that were not affected by the disturbance compensated each other. An extension of the previous studies was the study Dobor et al. (2020b). It evaluated the combined impact of salvage logging, reduced rotation period, and adaptive changes in tree species composition. The results showed that climate change increases differences between the vulnerability of homogenous and species-diverse stands, favouring more diverse stands. On the contrary, management aiming at maintaining predominantly spruce stands was not sustainable even with the high intensity of salvage logging and significant rotation period reduction. The change in tree composition was beneficial not only in reducing the impact of disturbances but also in terms of carbon stocks and various biodiversity indicators. The previous studies are supported by the detailed evaluation of the causes and impacts of the bark beetle outbreaks in the Czech Republic (Hlásny et al., 2021) and by the empirical research on bark beetle population dynamics (Zimová et al., 2019). The presented results show that the current bark beetle management practices will not be sufficient to face bark beetle outbreaks amplified by climate change and require fundamental revision. Particularly the combination of silviculture approaches to risk management with traditional bark beetle management strategies should receive increased attention in the future. The research presented in this thesis is essential contribution to bark beetle disturbance management in climate change conditions. The results can be used in practical forest protection and education.

Keywords

klimatické faktory, ochrana lesa, nahodilé těžby, gradace lýkožrouta

Keywords

bark beetle outbreak, climatic factors, forest protection, salvage logging

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 6. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Tomáš Hlásny, PhD.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Doctoral programme / field:
Forestry Engineering / Forest Protection and Game Management