Analýza dynamiky čisté ekosystémové výměny a hrubé primární produkce metodou eddy kovariance v lesních ekosystémech České republiky.

Mgr. Ladislav ŠIGUT

Doctoral thesis

Analysis of dynamics of net ecosystem exchange and gross primary production estimated by eddy covariance method in forest ecosystems in the Czech Republic.

Abstract:

The eddy covariance method is a unique tool that allows us to observe and study fluxes of matter and energy on the ecosystem scale. However, only through comparison with additional long-term measurements of e.g. meteorological parameters, CO2 exchange of individual ecosystem components or biomass increment we can interpret the fluxes or get a new insight about the underlying processes. Chamber measurements allow us to study plant´s responses to ambient or altered environment. It is especially the possibility to control the environmental conditions during the plant´s growth and during measurement that allow us to ask novel and important research questions. This thesis aims to provide an overview of challenges that can rise in the case when the eddy covariance tower is situated in a complex mountainous terrain. An automated approach for quality control, gap-filling and flux partitioning is proposed to improve research reproducibility and reduce subjectivity of data treatment. In order to correct the nighttime CO2 flux underestimation at the mountainous site Bílý Kříž, an alternative gap-filling approach is presented with promising results. Ecophysiological characteristics of the Bílý Kříž spruce forest, such as its radiation use efficiency or fluxes of biogenic volatile organic compounds are investigated in this work. Here presented studies utilizing leaf scale measurements of photosynthetic parameters aim to provide a better understanding of ecophysiological processes in plants grown under elevated CO2 concentration or different UV light quality. Thus a combination of observational and impact studies across different spatio-temporal domains is applied here to study plants´ responses to current and future climate.

Abstract:

Eddy kovarianční metoda je unikátní nástroj, který nám umožňuje monitorovat a studovat toky látek a energie na úrovni celého ekosystému. Avšak pouze díky porovnání s dalšími dlouhodobými měřeními, např. meteorologických parametrů, výměny CO2 zprostředkované jednotlivými složkami ekosystému nebo přírůstkem biomasy, můžeme tyto toky interpretovat nebo lépe poznat s nimi spojené procesy. Komorová měření nám umožňují studovat odezvu rostlin na okolní či pozměněné prostředí. Je to především tato možnost kontroly podmínek prostředí během růstu rostliny a během měření, která nám dovoluje pokládat nové a důležité výzkumné otázky. Cílem této práce je poskytnout přehled výzev, které mohou vyvstat v případě, kdy je eddy kovarianční věž umístěna v komplexním horském terénu. Navržený automatizovaný přístup pro kontrolu kvality, doplňování dat a separaci toků CO2 zlepšuje reprodukovatelnost výzkumu a snižuje míru subjektivity při zpracování dat. Alternativní postup pro doplňování dat, který koriguje podhodnocení nočních toků CO2 měřených na horské stanici Bílý Kříž je zde prezentován se slibnými výsledky. Práce se také zabývá ekofyziologickými charakteristikami studovaného smrkového lesa na Bílém Kříži, jako jsou efektivita využití světla nebo toky biogenních volatilních organických látek. Zde prezentované studie využívající měření fotosyntetických parametrů na úrovni listu se zaměřují na lepší pochopení ekofyziologických procesů u rostlin pěstovaných při zvýšené koncentraci CO2 nebo při různé kvalitě UV světla. Ke studiu odezvy rostlin na současné a budoucí klima zde bylo tedy použito kombinace monitorovacích a impaktových studií v různých prostoro-časových škálách.

Keywords

kontrola kvality, doplňování dat, separace toků CO2, ekosystémová respirace, drenážní tok, efektivita využití radiace, biogenní organické volatilní látky, Picea abies, Fagus sylvatica, Hordeum vulgare, zvýšená koncentrace CO2, UV radiace

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 10. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 8. 12. 2016
• Supervisor: doc. RNDr. Vladimír Špunda, CSc.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Applied Physics / Biofyzika