Výzkum a dokumentace

Ochrana přírody 2/2018 — 21. 4. 2018 — Výzkum a dokumentace — Tištěná verze článku v pdf

Klimatické změny a hospodaření se smrkem

Brdy jako modelové území

Autor: Petr Čermák, Tomáš Mikita, Jan Kadavý

Hledání managementových alternativ pro smrk je nutností
Sucho zvyšuje citlivost k některým biotickým chorobám a stejně tak zvyšuje ohrožení hmyzími škůdci (zejména floemoxylofágů, ale v některých případech i defoliátorů). V konečném důsledku (sekundárně) tak může sucho způsobovat mortalitu smrků či jejich porostů i v případech, kde samo o sobě mortalitní není (Allen et al. 2010). Obzvláště významný je tento fakt ve světle poznatku, že lesní porosty jako takové vliv sucha v krajině primárně eliminují (Deutscher, Kupec 2014).

Obr. 1 Optimální klimatické podmínky pro smrk ztepilý, probíhající klimatické
změny vedoucí k vodnímu deficitu a z nich vyplývající důsledky a ohrožení
pěstování smrku (Čermák in Brázdil et al. 2015)

Vzhledem k současnému zastoupení smrku v ČR (50,5  % v roce 2016) a běžnému výskytu smrkových porostů v dnešním 3. a 4. lesním vegetačním stupni (LVS) je zřejmé, že na rozsáhlých plochách lesů v ČR nesplňují klimatické podmínky ekologické nároky smrku, nebo se v relativně krátké době mimo toto rozpětí ocitnou. Proto je dnes zajištění bezpečnosti a udržitelnosti produkce lesa klíčovým lesnickým problémem. Formulace a realizace potřebných adaptačních opatření by měly probíhat na všech úrovních (evropské, národní, regionální i lokální) a zasahovat by měly do všech lesnických disciplín od zakládání, šlechtění a pěstování porostů přes ochranu až k hospodářské úpravě lesa. Managementové alternativy je možné hledat například tyto: (1) změny druhové skladby; (2) využití přirozené obnovy generativní i vegetativní; (3) změny obmýtí, obnovní doby; (4) využití všech alternativ hospodářského tvaru a způsobu (tam, kde to bude relevantní); (5) podpora strukturní bohatosti lesa; (6) změny výchovy (např. četnost zásahů, kritéria výběru atd.); (7) šlechtění nových odolných genotypů či hybridů, podpora lokálních odolných fenotypů; (8) intenzivnější protipožární opatření, precizace systémů požární ochrany.

Obr. 2 Průměrné roční teploty v ČR pro jednotlivé lesní vegetační stupně
v obdobích 1961– 1990 a 1991–2014 a jejich srovnání s hodnotami uváděnými
Plívou (1991) – zelená pole. Zdroj: frameadapt.cz

Obr. 3 Průměrné roční úhrny srážek v ČR pro jednotlivé lesní vegetační
stupně v obdobích 1961–1990 a 1991–2014 a jejich srovnání s hodnotami
uváděnými Plívou (1991) – zelená pole. Zdroj: frameadapt.cz

Analýza a predikce klimatických podmínek pro pěstování dřevin v ČR
Zdrojem dat o lesních vegetačních stupních byla databáze Ústavu pro hospodářskou úpravu lesů v Brandýse nad Labem (ÚHÚL), současně byl proveden odhad možného vývoje klimatu v závislosti na nárůstu emisí radiačně aktivních plynů pro období 2021–2040 a 2041–2060. Ve spolupráci s Czechglobe – Centrem výzkumu globální změny AV ČR byla provedena analýza klimatických dat s následným výpočtem průměrných klimatických charakteristik pro LVS pro období 1961–1990 a 1991–2014. Tyto charakteristiky byly poté interpolovány do mapy s prostorovým rozlišením 500 m (Štěpánek et al. 2009, 2011). Celkem bylo hodnoceno 21 proměnných zahrnujících: průměrné roční teploty, srážky a globální radiaci, dále průměrné hodnoty teplot, srážek a radiace v měsících březen až květen, duben až červen a červen až srpen, půdní vlhkost v hloubce do 40 a do 100 cm, počet dní se stresem suchem v daných hloubkách, počet dní se stresem suchem, počet dní se srážkami menšími než 1 mm, počet dní s průměrnou teplotou nad 10 °C v souvislém období za sebou, počet dní s maximální teplotou nad 30 °C, počet dní s teplotou nad 5 °C, dostatkem vláhy a globální radiace.

Obr. 4 Výskyt smrkových porostů v podmínkách klasifikovaných jako vhodné
na základě normálového období 1961–1990. Zpracoval Tomáš Mikita

Klima v měřeném období 1991–2014 a v modelovaných obdobích 2021–2040, 2041–2060 bylo porovnáváno s klimatickým normálem 1961–1990. Na základě analýzy naměřených klimatických dat za období 1961–1990 a období 1991–2014 byla zjištěna výrazná změna v rozložení teplot a srážek v rámci jednotlivých LVS, kde došlo především u průměrných ročních teplot k výraznému nárůstu u všech LVS (viz obr. 2, 3).

Vhodnost podmínek pro růst dřevin v České republice byla modelována metodou vícerozměrné statistické analýzy Random Forest (Náhodný les), kdy vstupem byly veškeré nezávislé proměnné za období 1961–1990 vztažené k jednotlivým druhům dřevin. Výsledky potvrzují především výrazný trend úbytku oblastí vhodných pro pěstování smrku (viz obr. 4).

Při kombinaci více klimatických proměnných pak pro období 2041–2060 dochází i k velkému úbytku oblastí vhodných pro pěstování buku z cca 43 % na cca 13  %, což může být dáno zvýšením teplot, ale hlavně nepravidelností srážek a úbytkem srážek v jarním období. Naopak klimatické podmínky pro pěstování dubu budou dle modelů příznivé – vzestup z cca 20  % na 80  %.

Co nejspíše čeká lesy v Brdech?
Stejná analýza byla v detailu provedena pro bývalý vojenský újezd Brdy a její výsledky uvádí mapy na obr. 5. I zde došlo dle použitých modelů k významné změně klimatických podmínek již v období 1991–2014 a predikcí do roku 2060 je, že podmínky pro bezpečné pěstování smrku z Brd zmizí. Predikční model však vychází z dat o výskytu jednotlivých dřevin v rámci celé ČR a jeho přesnost tak může být ovlivněna specifickými lokálními podmínkami klimatu i stanoviště, které nejsou v modelu zahrnuty. Přestože tyto modely dokládají, jak výrazně se klimatické podmínky mění, nemusí to nutně znamenat, že pěstování smrku nebude možné. To bude podmíněno stanovištním klimatem, vhodnými proveniencemi, ekotypy a zejména způsobem hospodaření (viz níže).

Přírodní lesní oblast Brdská vrchovina – stav k roku 2000
Oblastní plán rozvoje lesů (OPRL) byl zpracován pro období 2001–2020 (ÚHÚL, 2001).

Na území se nachází CHKO Brdy, jejíž podstatnou součástí je území bývalého vojenského prostoru. Hřeben Brd je tvořen mozaikou 4., 5. a 6. lesního vegetačního stupně (LVS), vzácně se vyskytuje také 7. LVS. Ostatní území leží převážně na 3. LVS, okrajově je zastoupen také 2. LVS. OPRL se částečně věnuje i problematice předpokládané změny klimatu (GKZ) a vlivu na lesní prostředí. V případě dlouhodobého oteplování klimatu očekává vyšší vitalitu dubu, především ve 4. LVS. Celkové zastoupení buku a jedle by se nemělo příliš měnit (kromě výškových posunů – zejména u jedle). U smrku očekává sníženou vitalitu (s výjimkou nejvýše položených částí hřebene Brd). Za důležitou lze považovat „cílovou druhovou skladbu“, kdy OPRL pro hlavní dřeviny (napříč celým spektrem hospodářských souborů) navrhoval:
a) smrk – snížení zastoupení ze současných 71  % na budoucích 50 %,
b) buk – zvýšení zastoupení z 2  % na 12  %,
c) dub – zvýšení zastoupení ze současných 3  % na 6  %.
Ačkoliv s největší pravděpodobností tyto úpravy druhové skladby nebyly motivovány předpokládanou změnou klimatu, přesto jasně ukazují na nutnost snížení zastoupení smrku a zvýšení podílu buku a dubu.

Návrh vybraných hospodářských doporučení pro CHKO Brdy s ohledem na předpokládanou změnu klimatu
Specifika hospodaření v CHKO Brdy jsou zohledněna v rámcových směrnicích péče o les (RSPL, příloha Plánu péče o CHKO Brdy), kde je definována odlišnost managementu v I. a II. zó-ně. Pro III. zónu nejsou RSPL zpracovány (AOPK ČR, 2016), a proto se v ní přebírají rámcové směrnice hospodaření, které jsou součástí OPRL pro PLO 7 (ÚHÚL, 2001).

V souladu s metodikou tvorby adaptačních rámcových směrnic projektu TARMAG (Kadavý a kol. 2016) jsme provedli predikci cílového zastoupení (tab. 1) a návrh úprav dob obmýtí (tab. 2) smrkového porostního typu běžné kvality. Údaje jsme srovnali s dostupnými relevantními informacemi. Z výsledků predikce cílového zastoupení smrku podle hospodářských souborů (HS) vyplývá:

výrazný rozdíl mezi zastoupením smrku odvozeným z přirozené druhové skladby a plánovaným cílovým zastoupením;

podobné zastoupení smrku podle OPRL (ÚHÚL, 2001) a rámcovými směrnicemi péče o les (RSPL), kromě I. zóny CHKO Brdy (AOPK ČR, 2016);

globální cirkulační model (GCM IPSL) predikuje postupný úbytek potenciálně vhodných klimatických podmínek pro růst smrku v této oblasti (napříč všemi HS);

plánovaná cílová zastoupení smrku podle HS zohledňující předpokládanou změnu klimatu (ADAPTACE ZAST.) se pohybují v rozmezí 5–60 %; ve srovnání s cílovým zastoupením smrku podle OPRL se jedná o návrhy na plánování výrazného snížení zastoupení smrku podle HS v rozmezí 30–60 %.

Dále byl proveden návrh úprav dob obmýtí (ADAPTACE) podle HS pro smrkový porostní typ běžné kvality (tab. 2). Z výsledků je patrné, že je navrhováno snížení doby obmýtí. Reálné rozpětí plánovaných dob obmýtí podle HS – jako reakce na GKZ (ADAPTACE) – představuje 90–110 let. V porovnání s údaji dob obmýtí podle OPRL se snížení pohybuje v rozpětí 10–20 let. Snížení obmýtí o 20 let je doporučováno převážně na stanovištích středních poloh. Na stanovištích vyšších a horských poloh je navrhováno snížení obmýtí o 10 let. Ze srovnání dob obmýtí podle OPRL a RSPL vyplývá podobnost údajů. Pro poškozené a proředěné smrkové porostní typy je navrhováno snížit obmýtí o 10–20 let (oproti údajům v tab. 2).

Obnova a výchova mladých smrkových porostů v období klimatické změny
V souladu s adaptačními opatřeními projektu FRAMEADAPT (Čermák et al. 2016) je možné doporučit a preferovat přirozenou obnovu pod mateřským porostem, nejvýše však do podílu odpovídajícímu obnovnímu cíli. Z hlediska umělé obnovy doporučujeme pro smrk používat počty prostokořených sazenic jako pro dřevinu přimíšenou (podle přílohy č. 6 k vyhlášce č. 139/2004 Sb.), tj. 3,5 tis. ks/ha a na stanovištích ovlivněných vodou 3 tis. ks/ha. Umělou obnovu uplatňovat pouze od 5. LVS a výše. Ve srovnání s OPRL (ÚHÚL, 2001) je zásadní odlišnost možno spatřit v nahlížení na smrk jako na dřevinu přimíšenou s cílem vytvoření prostoru pro pionýrské a ostatní nesmrkové druhy dřevin v obnově.

Obecné možnosti adaptace lesa na klimatické změny, dle Bolte et al. (2009), upraveno

Z hlediska výchovy mladých smrkových porostů je nutno rozlišovat jejich stávající porostní typ, tj. zda se jedná o porosty:
a) kvalitní (smíšené) a běžné kvality, nebo
b) poškozené a proředěné.

Výchova smrkových porostů kvalitních (smíšených) a běžné kvality předpokládá:
a) na stanovištích středních poloh – intenzivní podúrovňové zásahy s negativním výběrem, interval zásahů 5–10 let, podporu MZD druhů dřevin, toleranci pionýrských a ostatních druhů dřevin;

b) na stanovištích vyšších poloh – ponechávání nárostů (do 0,04 ha) autoselekci, dále kombinované výběry v podúrovni i úrovni, interval zásahů 5–10 let, podporu MZD a vtroušených cílových dřevin, toleranci pionýrských dřevin.

V poškozených a proředěných smrkových porostech se doporučuje (v souladu s výsledky projektu LASPROBES – Cienciala et al. 2014):

a) Provést jeden silný prořezávkový zásah cca do 20 let věku (především zdravotní výběr, podpora pionýrských a ostatních druhů dřevin). Od dalších výchovných zásahů (cca do 40 let věku porostů) se zpravidla upouští a provádějí se pouze zásahy k zamezení šíření nebezpečných škůdců a uvolňování nesmrkových příměsí.

b) V porostech, ve kterých nebyly provedeny silné prořezávkové zásahy cca do 20 let věku, se již opožděné silné zásahy nerealizují a pouze se podporují nesmrkové příměsi a provádějí se zásahy k tlumení nebezpečných škůdců.

Ve srovnání doporučované strategie výchovy mladých smrkových porostů se strategií podle OPRL (ÚHÚL, 2001) je zásadní odlišnost možno spatřit především u porostů poškozených a proředěných. U nich se navrhuje eliminování počtu výchovných zásahů, provádění pouze jednoho silného prořezávkového zásahu v období do cca 20 let věku porostů a upuštění od výchovy v porostech starších (cca do 40 let věku, resp. do období poloviny navrhované doby obmýtí).

Závěr – návrh úpravy rámcové směrnice hospodaření
Studie se zaměřila na výběr a doporučení adaptačních opatření smrkových porostů na území CHKO Brdy s ohledem na předpokládanou změnu klimatu. Pro toto území autoři OPRL (ÚHÚL, 2001) dosud předpokládali, že v případě dlouhodobého oteplování by v Brdech bylo možné očekávat vyšší vitalitu dubu, celkové zastoupení buku a jedle by se nemělo měnit a u smrku by mělo dojít ke snížení vitality (vyjma nejvýše položených částí Brd). Na základě výsledků nově provedených predikcí potenciálně vhodných klimatických podmínek pro růst a pěstování vybraných hospodářských druhů dřevin podle globálního cirkulačního modelu (GCM IPSL) v rámci této studie lze konstatovat, že k roku 2060 se na celém území PLO 7 – Brdská vrchovina budou pravděpodobně vyskytovat příhodné klimatické podmínky pro dub, částečně vhodné podmínky pro buk, ale zcela nevhodné podmínky pro smrk (obr. 7).

Ze souboru vhodných adaptačních opatření (Čermák et al. 2016) jsou základními pro území Brd tyto:

a) úprava cílového zastoupení smrku;

b) úprava dob obmýtí;

c) změna strategie obnovy a výchovy mladých porostů.

Vzhledem ke skutečnosti, že většina území CHKO Brdy je zařazena do III. zóny, pro kterou se přebírají rámcové směrnice hospodaření z OPRL pro PLO 7 (AOPK ČR 2016), je možno prezentované výsledky adaptačních opatření chápat jako návrh na úpravu těchto směrnic v souvislosti s předpokládanou změnou klimatu.

Seznam Literatury:

Allen C. D., Macalady A. K., Chehenchouni H., Bachelet D., McDowell N., Vennetier M., Kitzberger T., Rigling A., Breshears D. D., Hogg E. H., Gonzales P., Fensham R., Zhang Z., Castro J., Demidova N., Jlim H., Allard G., Running S. W., Semerci A., Coby N., 2010: A global overview of drought and heat–induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests. Forest Ecology and Management, 259, 660–684. DOI: 10.1016/j.– foreco.2009.09.001.

AOPK ČR, 2016: Plán péče o CHKO Brdy na období 2016–2025.

Bolte A., Ammer C., Löf M. et al., 2009: Adaptive forest management in Central Europe – climate change impacts, strategies and integrative concept. Scand. J. For. Res. 24, 6: 473– 482.

Brázdil R., Trnka M., Dobrovolný P., Chromá K., Hlavinka P., Žalud Z., 2009: Variability of droughts in the Czech Republic, 1881–2006. Theoretical and Applied Climatology, 97, 297– 315. DOI: 10.1007/S00704–008–0065–X.

Brázdil R., Trnka M. et al., 2015: Sucho v českých zemích: minulost, současnost, budoucnost. CVGZ AV ČR, v.v.i., 400s.

Cienciala E., Zatloukal V., Beranová J., Kučera J., Russ R., Holá Š., Černý M., Exnerová Z., Apltauer J., Málek P., Michalec M., Litschman P., Hemer L., Vopěnka P., Urban J., Macfelda M., Strnad L., 2014: Lesnická adaptační strategie pro měnící se prostředí v podmínkách Moravskoslezských Beskyd (LASPROBES). Výzkumný projekt Grantové služby LČR. Lesy České republiky, s. p., Hradec Králové.

Čermák P., Zatloukal V., Cienciala E., Pokorný R., Dobrovolný L., Kadavý J., Martiník A., Kneifl M., Kadlec J., Mikita T., Adamec Z., Kupec P., Sloup R., Šišák L., Pulkrab K., Trnka M., Jurečka F., 2016: Katalog lesnických adaptačních opatření. Mendelova univerzita v Brně – MENDELU, Česká zemědělská univerzita – ČZU, Ústav pro výzkum lesních ekosystémů – IFER, Norsk institut for bioøkonomi / Norwegian Institute of Bioeconomy Research – NIBIO.

Deutscher J., Kupec P., 2014: Monitoring and validating the temporal dynamics of interday streamflow from two upland head micro-watersheds with different vegetative conditions during dry periods of the grow-ing season in the Bohemian Massif, Czech Republic.

Environmental Monitoring and Assessment. DOI: 10.1007/s10661-014-3661-5

Fitzgerald J., Lindner M. (eds.) 2013: Adapting to climate change in European forests – Results of the MOTIVE project. Pensoft Publishers, Sofia, 108 s.

Hanewinkel, M., Hummel S., Cullmann D. A., 2010: Modeling and economic evaluation of forest biome shifts under climate change in Southwest Germany. Forest Ecology and Management 259, 4: 710–719.

Hlavinka P., Trnka M., Semerádová D., Dubrovský M., Žalud Z., Možný M., 2009: Effect of drought on yield variability of key crops in Czech Republic. Agricultural and Forest Meteorology, 149, 431–442. DOI: 10.1016/j.agrformet.2008.09.004.

Kadavý J., Dobrovolný L., Šálek L., Kneifl M., Adamec Z., Kupec P., Kadlec J., Mikita T., Čermák P., 2016: Adaptační rámcové směrnice hospodaření (zkrácená verze). Mendelova univerzita v Brně – MENDELU, Česká zemědělská univerzita – ČZU.

Koca D., Smith B., Sykes M. T., 2006: Modelling regional climate change effects on potential natural ecosystems in Sweden. Meddelanden fran Lunds Universitets Geografiska Institutioner, Avhandlingar 162: 35–55.

Možný M., Tolasz R., Nekovar J., Sparks T., Trnka M., Žalud Z., 2009: The impact of climate change on the yield and quality of Saaz hops in the Czech Republic. Agricultural and Forest Meteorology, 149, 913–919.

Parry M. L. (ed.). 2000: Assessment of Potential Effects and Adaptation for Climate Change in Europe: The Europe ACACIA Project. Jackson Environment Institute, University of East Anglia, Norwich, United Kingdom, 320 s.

Pretel J., 2012: Klimatické změny a jejich dopady na život lidí. Rukopis, 40 s. Web. 25 Feb. 2014 http://projekty.osu.cz/zemepisnove/wp–content/uploads/3.1.Klimatické–změny–a– jejich–dopady–naživot–lidí.pdfhttp://projekty.osu.cz/zemepisnove/wp– content/uploads/3.1.Klimatické–změny–a–jejich–dopady–naživot–lidí.pdf.

Štěpánek P., Zahradníček P., Skalák P., 2009: Data quality control and homogenization of air temperature and precipitation series in the area of the Czech Republic in the period 1961– 2007. Adv. Sci. Res. 3, 23–26.

Štěpánek P., Zahradníček P., Huth R., 2011: Interpolation techniques used for data quality control and calculation of technical series: an example of Central European daily time series. Idöjárás 115(1–2): 87–98.

Tolasz R. et al., 2007: Atlas podnebí Česka. 1. vyd. Praha – Olomouc: Český hydrometeorologický ústav – Univerzita Palackého v Olomouci, 360 s.

Trnka M., Kyselý J., Možný M., Dubrovský M., 2009: Changes in Central–European soil– moisture availability and circulation patterns in 1881–2005. International Journal of Climatology, 29, 655–672.

Trnka M., Brázdil R., Možný M., Štěpánek P., Dobrovolný P., Zahradníček P., Balek J., Semerádová D., Dubrovský M., Hlavinka P., Eitzinger J., Wardlow B., Svoboda M., Hayes M., Žalud Z., 2015: Soil moisture trends in the Czech Republic between 1961 and 2012.International Journal of Climatology, DOI: 10.1002/joc.4242.

ÚHÚL, pobočka Stará Boleslav 2001: Textová část oblastního plánu rozvoje lesů. Přírodní lesní oblast č. 7 Brdská vrchovina. Platnost 2001–2020.

Realizováno v rámci projektu EHP-CZ02-OV-1-019-2014 FRAMEADAPT Rámce a možnosti lesnických adaptačních opatření a strategií souvisejících se změnami klimatu.