Fyziologické, anatomické a morfologické reakce sazenic buku lesního a smrku ztepilého na stres suchem a následnou závlahu

Mgr. Martina Hájíčková

Doctoral thesis

Physiological, anatomical and morphological response of European beech and Norway spruce seedlings on drought stress and subsequent irrigation

Abstract:

Buk lesní (Fagus sylvatica L.) a smrk ztepilý (Picea abies (L.) Karst) jsou nejrozšířenější listnatá a jehličnatá dřevina v České republice. Vzhledem ke své citlivosti na sucho jsou ohroženy probíhající změnou klimatu, která může na současných stanovištích buku i smrku způsobit zhoršení jejich vitality. Už nyní narůstá intenzita a délka období sucha a zvyšuje se i frekvence dříve výjimečného jarního sucha.Dizertační práce vychází z experimentů se sazenicemi buku lesního a smrku ztepilého vystavených různé úrovni sucha (plná závlaha, střední sucho a silné sucho). Po 3–6 týdnech sucha byly sazenice další 2 týdny plně zavlažovány a byla hodnocena jejich reakce z hlediska fyziologie, anatomie a morfologie. Experimenty probíhaly u sazenic s rašícími listy a s plně vyvinutými listy pro srovnání reakce na jarní a letní sucho.Reakce sazenic na sucho byla celkově silnější na jaře. Při jarním i letním suchu se snížily parametry výměny plynů (u silně stresovaných sazenic smrku i buku až o 100 %), hydraulická vodivost a v menší míře také fluorometrické parametry. Efektivita využití vody při jarním suchu klesla, zatímco při letním suchu vzrostla. Biomasa nadzemní části sazenic byla suchem redukována více než biomasa kořenů. Šířka letokruhu klesla, u sazenic buku přibližně dvojnásobně než u sazenic smrku. Cévy a cévice v kmeni a letorostech snížily svůj počet i velikost, v řapících sazenic buku jejich velikost naopak vzrostla.Po závlaze redukované parametry vzrostly, k obnově hydraulické vodivosti, anatomie a morfologie na úroveň kontrolních sazenic však nedošlo. Zatímco u středně stresovaných sazenic se většina fyziologických parametrů obnovila, u silně stresovaných sazenic zůstaly především parametry výměny plynů nižší.

Abstract:

European beech (Fagus sylvatica L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst) are the most abundant deciduous and coniferous tree species in the Czech Republic. Both beech and spruce are due to their sensitivity to drought threatened by ongoing climate change that can cause deterioration of their vitality in current habitats. Drought periods are already becoming longer and stronger and previously rare spring droughts become more frequent.The dissertation thesis is based on experiments with Norway spruce and European beech seedling exposed to different levels of drought (well-watered, moderate drought and severe drought). After three to six weeks of drought, the seedlings were well-watered for another two weeks and their response of physiology, anatomy and morphology was evaluated. Experiments were conducted with seedlings at early stage of leaf development and with fully developer leaves to compare response to spring and summer drought.Overall drought response was stronger in spring. Both spring and summer drought reduced gas exchange parameters (in both beech and spruce seedlings up to 100 %), hydraulic conductivity and less strongly also fluorometric parameters. Efficiency of water use in stressed seedlings decreased in spring, while it increased in summer. Shoot and leaves biomass was more reduced by drought than root biomass. Tree-ring width decreased about two times more in beech seedlings than in spruce seedlings. Vessel and tracheids in stem and shoots reduced their number and size, on the contrary, vessel size increased in beech petioles.After rewatering the reduced parameters increased, however, hydraulic conductivity, anatomy and morphology did not reach values of well-watered seedlings. While most of physiological parameters restored in moderately stressed seedlings, in severely stressed seedlings mainly gas exchange parameters remained lower.

Keywords

fluorescence chlorofylu, hydraulická vodivost, nedostatek vody, Picea abies, vodivost průduchů, anatomie xylému, embolie, Fagus sylvatica, klimatické změny, rychlost fotosyntézy, stresové reakce, regenerace

Keywords

xylem anatomy, embolism, Fagus sylvatica, chlorophyll fluorescence, hydraulic conductivity, climatic changes, water deficit, Picea abies, photosynthesis rate, recovery, stomatal conductance, stress response

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 8. 2019

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Roman Gebauer, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Doctoral programme / field:
Botany / Forest Phytology