Vliv přeměny dřevinné skladby lesů na půdní vlastnosti během environmentální změny vyšetřený pomocí shlukové analýzy a geograficky vážené regrese

Ing. Pavel SAMEC

Disertační práce

Analysis of the geography of forest soils in the Czech Republic

Anotace:

Společný vliv environmentální změny a proměnlivosti využívání bezpříkladně postihuje ekosystémovou diverzitu. Cílem práce bylo porovnat těsnost závislosti mezi diverzitou půdních vlastností a lesních dřevin v obdobích převládající zátěže kyselou depozicí (1985-1994) a environmentální změny (2003-2012). Porovnání bylo provedeno pomocí diskriminační analýzy (DA), shlukové analýzy (CLU) a geograficky vážené regrese (GVR) mezi biogeografickými regiony na území České republiky. Zastoupení lesních dřevin bylo zjištěno ze souhrnných lesních hospodářských plánů. Růstové podmínky lesů byly charakterizovány pomocí modelu celkové potenciální kyselé depozice EMEP-LRTAP, geochor odvozených překryvem typů reliéfu a podloží, půdních asociací a pedochemických vlastností. DA byla využita k ověření spojitosti mezi druhy lesních dřevin a půdními vlastnostmi v systému dřevina-půda. CLU byla využita ke srovnání podobností změn dřevinné skladby a proměnlivosti půdních vlastností. GVR byla využita k odhadu prostorových vztahů mezi diverzitami lesních dřevin a růstových podmínek. Diverzita byla odhadnuta pomocí Shannon-Wienerova indexu. Převažující zastoupení jehličnanů snižuje korelace s půdními vlastnostmi. Environmentální změna společně s poklesem zastoupení jehličnanů umožnila zvýšení vlivů buku lesního (Fagus sylvatica), javorů (Acer sp.), dubů (Quercus sp.) a vrb (Salix sp.) na zvýšení humusového pH, bazické saturace, Corg, CaO a P2O5. Homogenní struktura lesů narušila vztahy s půdou více než environmentální zátěže. Environmentální zátěže postihly 19 % diverzity lesních dřevin. Půdní kyselení postihlo pestrost zastoupení dřevin jen v 5,6 % lesů. Zastoupení dřevin korelující s diverzitou půdních vlastností se vyskytovalo jen v necelých 13 % lesů. Přes 87 % lesů se vyznačovalo nesoulady mezi diverzitou dřevin a půd. Závislost půdních vlastností je významná od diverzity dřevin 1,66. Dostatečná diverzita dřevin je 2.79?0.46 při průměrně nižší geodiverzitě 2.06?0.72. Snížení environmentální zátěže je výchozím procesem pro rozvoj vztahů v systému dřevina-půda, ale přeměna homogenních lesů na strukturované zvyšuje více prostorovou závislost mezi dřevinami a zatíženými geochorami.

Abstract:

Coupled effects of environmental change and management variability unprecedently afflict ecosystem diversity which is, at forests, determinated by relationships between tree-species and growth conditions. The aim of the work was comparison of dependence proximity between soil properties and forest tree-species diversities in periods of prevailing acid deposition (1985-1994) and environmental change (2003-2012). The comparison was carried out through discrimination analysis (DA), cluster analysis (CLU) and geographically weighted regression (GWR) among biogeographical regions in the Czech Republic. Forest tree-species composition was obtained from cumulative forest management plans. The growth conditions were characterized by total potential acid deposition EMEP-LRTAP model, bedrock-geomorphological bodies (BGMB) derived through overlay between relief and bedrock types, soil associations and soil chemical properties. DA was used for verification on connectivity between forest tree-species and soil properties at tree-soil system. CLU was used for comparison on similarities of tree composition and soil properties variability. GWR was used for estimation of spatial relationships between forest tree-species and growth condition diversities. Diversity was estimated through Shannon-Weaver index. Prevailing conifer proportion reduces correlations with soil properties. Environmental change together with conifer proportion decrease enabled increase in effects of Common beech (Fagus sylvatica), maples (Acer sp.), oaks (Quercus sp.) and willows (Salix sp.) on humus pH, base saturation, Corg, CaO and P2O5 increases. Homogeneous forest structure afflicted relationships with soil more than environmental loads. The environmental loads afflicted 19 % from forest tree-species diversity. Soil acidification afflicted tree-species composition richness in 5,6 % of forests only. Tree-species proportion correlating with soil properties diversity occured at less than 13 % of forests only. Over than 87 % of forests was characterized by splits between tree-species and soil diversity. The soil properties dependence is significant from tree-species diversity 1,66. Enough tree-species diversity is 2.79?0.46 at meanly lower geodiversity 2.06?0.72. The environmental load decrease is initial process for development of tree-soil system relationships, but transformation of homogeneous forests to structured increases spatial dependence between tree-species and loaded BGMBs more.

Klíčová slova

Environmentální změna, kyselá depozice, půdní diverzita, biodiverzita, přeměna lesů

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 4. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. RNDr. Vilém Pechanec, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Geografie / Geoinformatika a kartografie