Vliv druhové bohatosti dřevin a struktury lesa na variabilitu mikroklimatu v boreálním lese ve Finsku

Romana Pilařová

Master's thesis

The effects of tree species richness and structure on the microclimate variability in boreal forests in Finland

Abstract:

Specifické mikroklima lesů ovlivňuje nejen rychlost růstu dřevin a biodiverzitu na stanovišti, ale má také vliv na makroklima okolního prostředí. V současném zvyšujícím se zájmu o problematiku globální změny klimatu se dostává mikroklimatu vyšší pozornosti. Potvrzený vliv mikroklimatu na lokální snížení extrémních klimatických podmínek prohlubuje zájem o prozkoumávání této tématiky. Hlavním cílem této diplomové práce bylo ověřit vliv jednotlivých druhových směsí dřevin a struktury těchto porostů na lesní mikroklima se zaměřením na boreální lesy ve Finsku. Zkoumány byly tři druhy dřevin, typické pro tuto oblast, a to smrk ztepilý (Picea abies (L.) H. Karst.), borovice lesní (Pinus sylvestris L.) a bříza bělokorá (Betula pendula Roth). Dřeviny byly pozorovány jak v jedno druhovém zastoupení, tak i ve dvou druhové a tří druhové porostní směsi. Mikroklima bylo měřeno mikroklimatickým čidlem TMS-4, které měřilo půdní teplotu, půdní vlhkost a teplotu vzduchu. Struktura porostu byla vyhodnocena na základě pořízených hemisférických fotografií, ze kterých byla stanovena hodnota LAI a pokryvnost stromového patra. Následně byla data zpracována v grafickém rozhraní R Studio, využitím potřebných balíčků. Z výsledných dat získaných z celkem 28 zkusných ploch bylo zjištěno, že počet druhů v porostu má zásadní vliv na půdní teplotu i vlhkost. Smrkové monokulturní porosty byly nejsuššími stanovišti a zároveň zde byly naměřeny velmi nízké teploty v zimních obdobích. Jako nejlepší druhová skladba vzhledem k udržování půdní vlhkosti byla tří druhová kombinace smrk-borovice-bříza, ve které byly naměřeny vysoké a stabilní hodnoty půdní vlhkosti a chladnější teploty v letních měsících. Struktura porostu prokázala významný vztah k půdní teplotě a půdní vlhkosti, a však s odlišnými hodnotami oproti výsledkům dostupné literatury. Výsledky práce splnily její záměr, kterým bylo ověření vlivu porostních směsí a jejich struktury na mikroklima a svými daty přispívají k tématice ovlivňování makroklimatu mikroklimatem.

Abstract:

The specific microclimate of forests affects not only the growth rate of trees and biodiversity in the habitat but also the macroclimate of the surrounding environment. With the current increasing interest in the issue of global climate change, microclimate is receiving more attention. The confirmed influence of microclimate on the local reduction of extreme climatic conditions is a growing interest in exploring this topic. The main aim of this thesis was to examine the influence of different tree species mixtures and their stand structure on forest microclimate, with a focus on boreal forests in Finland. Three tree species typical for this region were investigated, namely Norway spruce (Picea abies (L.) H. Karst.), Scots pine (Pinus sylvestris L.) and white birch (Betula pendula Roth). The tree species were observed in both single-, two- and three-species stand mixtures. Microclimate was measured with a TMS-4 microclimate sensor that measured soil temperature, soil moisture, and air temperature. Stand structure was evaluated by taking hemispherical photographs, from which LAI and tree canopy cover were determined. Subsequently, the data were processed in the R Studio graphical interface, using the necessary packages. From the results of the data obtained from a total of 28 plots, it was found that the number of species in the stand has a significant effect on soil temperature and moisture. The spruce monoculture stands were the driest sites and had very low temperatures in winter. The best species composition concern soil moisture retention was a three-species combination of spruce-pine-birch, in which high and stable soil moisture values and cooler temperatures in summer were measured. Stand structure showed a significant relationship with soil temperature and soil moisture, but with different values compared to the results of the available literature. The results of this study fulfilled the verification of the influence of stand mixtures and their structure on microclimate and data contribute to the topic of macroclimate influences on microclimate.

Keywords

mikroklima, boreální les, druhová bohatost, porostní struktura, FunDivEUROPE

Keywords

microclimate, boreal forest, tree species richness, stand structure, FunDivEUROPE

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 25. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Radim Matula, Ph.D.
• Reader: Martin Šrámek, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme / field:
Forestry Engineering / Forest Engineering