Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nauky o dřevě
Vliv výkopových prací na stabilitu kořenového systému lípy Bakalářská práce
2011/2012
Alžběta Malotínová, DiS.
Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Vliv výkopových prací na stabilitu kořenového systému lípy“ zpracovala sama a uvedla jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne .................... ......................................... podpis studenta
Poděkování Zde je na místě vyjádřit velký dík, který si zaslouží Ing. Luděk Praus, PhD. za vedení této bakalářské práce. Jsem vděčná za možnost diskuzí a konzultací odborné tématiky, s níž jsem se během psaní závěrečné práce setkala. Upřímně si vážím času, bezmezné trpělivosti, osobního přístupu a laskavosti, které mi vedoucí práce věnoval. Také děkuji mamince za korektury, jež se musely zdát nekonečnými, což však neubralo na jejich preciznosti.
Autorka:
Alžběta Malotínová, DiS.
Název práce:
Vliv výkopových prací na stabilitu kořenového systému lípy
ABSTRAKT Tato práce se zabývá tuhostí kořenového systému stromu v závislosti na jeho poškození výkopovými pracemi. Tuhost kořenových systémů byla zjišťována na pěti jedincích Tilia cordata MILL. pomocí tahových zkoušek, a to ve směru umělého zatížení podél osy výkopu a ve směru kolmém k ose výkopu. Výsledná tuhost byla vyjádřena směrnicí lineární regresní přímky (kroot). Vztah mezi lokalizací výkopu a směrově determinovaným snížením tuhosti se nepodařilo potvrdit. Hodnoty kroot u jednotlivých
stromů
nevykazovaly
pro
dané
směry
srovnatelné
hodnoty.
Jednoznačnost výsledků byla ovlivněna skutečností, že kořenové systémy stromů byly, oproti předpokladům, redukovány ve všech směrech. Výzkum však potvrdil vztah mezi rozměrem kořenového systému stromu a jeho tuhostí.
Klíčová slova: arboristika, biomechanika stromu, Tilia cordata MILL., kořenový systém, tahová zkouška stromu, tuhost kořenového systému.
Author:
Alžběta Malotínová, DiS.
Thesis title:
Impact of trenching on a root system stability of a linden tree
ABSTRACT This bachelor thesis deals with root system stiffness of trees in dependence on its damage caused by trenching. Root system stiffness was investigated on five linden trees (Tilia cordata MILL.) through the use of pulling test. Each of them was performed in a direction along an axis of the trench and perpendicularly to it as well. Resulting stiffness was formulated as a slope of the linear regression equation (kroot). Relation of a trench localization and a stiffness reduction for a certain direction of loading was not verified. Stiffness values (kroot) of the individual trees did not show comparable values for the given directions. Uniqueness of results was affected by the fact that tree root systems were, in comparison with a previous assumption, reduced round the trunks. However, the research verified the relation of a root system extension and a root system stiffness.
Key words: arboriculture, tree biomechanics, Tilia cordata MILL., root system, tree pulling test, root system stiffness.
OBSAH
1
Úvod ............................................................................................................... 1
2
Cíl práce ........................................................................................................ 3
3
Současný stav řešené problematiky ............................................................ 4 3.1
Anatomie a morfologie kořenů ............................................................... 4
3.1.1 Definice kořene ................................................................................. 4 3.1.2 Primární stavba .................................................................................. 4 3.1.3 Sekundární stavba.............................................................................. 5 3.1.4 Větvení kořenů .................................................................................. 6 3.1.5 Funkce kořene ................................................................................... 7 3.2
Typy kořenových soustav ....................................................................... 7
3.3
Rozložení hmoty kořenů ......................................................................... 9
3.4
Negativní faktory ovlivňující kořenový systém .................................... 10
3.4.1 Biotičtí činitelé ................................................................................ 11 3.4.2 Abiotičtí činitelé .............................................................................. 11 3.5
Stabilita stromu ..................................................................................... 12
3.5.1 Teorie konstantního pnutí ................................................................ 13 3.6
Selhání stromu ....................................................................................... 14
3.6.1 Faktory ovlivňující vyvrácení stromu ............................................. 14 3.6.2 Mechanismus selhání kořenového systému .................................... 14 3.6.3 Poškození kořenů výkopovými pracemi ......................................... 17 3.7
Metoda SIM .......................................................................................... 18
3.7.1 Tahová zkouška ............................................................................... 18 3.7.2 Zátěžová analýza ............................................................................. 21 3.7.3 Výpočet bezpečnosti stromu ........................................................... 23
4
Metodika ...................................................................................................... 24 4.1
Lokalizace ............................................................................................. 24
4.2
Předmět výzkumu.................................................................................. 24
4.3
Terénní měření ...................................................................................... 26
4.4
Matematické výpočty ............................................................................ 31
5
Výsledky ...................................................................................................... 34
6
Diskuze......................................................................................................... 38
7
Závěr ............................................................................................................ 45
8
Summary ..................................................................................................... 47
9
Seznam použitých zdrojů ........................................................................... 48
1
ÚVOD Vývoj člověka probíhal v úzkém sepětí s přírodou, z čehož vyplývá jeho
přirozená pozitivní reakce psychiky na prvky přírody. Prostředí měst jsou místa uměle vytvořená člověkem, a proto by v nich mělo probíhat bodové, liniové i plošné vysazování zeleně, a to například v podobě soliter, stromořadí či zelených pásů, parkových úprav a podobně, aby byla podpořena psychická pohoda obyvatel města. Velmi důležitou součástí takovýchto kompozic je strom, který je, jakožto vegetační prvek, základní prostorotvornou složkou zahradní a krajinářské tvorby (Šimek, 2007). Strom plní nejen funkci psychohygienickou a estetickou, jak bylo právě zmíněno, ale má svou důležitost například i z hlediska ekologie či hygieny. Mezi pozitivní vlivy stromu na stanoviště z hlediska člověka řadí Kolařík et al. (2003) snižování prašnosti a hlučnosti prostředí, ovlivňování větrného proudění a mikroklimatu a uvolňování biologicky aktivních látek. Autor však nepomíjí ani výčet negativního působení stromů. Jmenuje zde poruchy staveb založených na objemově nestálých zeminách, produkci alergenního pylu, znečišťování okolí opadem plodů či listů a v neposlední řadě také ohrožení provozní bezpečnosti. Pejchal (2008) navíc zmiňuje jedovatost dřevin a poškozování staveb kořeny stromů. Většině ze zmíněných problémů lze předejít správným výběrem místa výsadby a taxonu vysazovaného stromu. Problematika zajištění provozní bezpečnosti je však mnohem komplikovanější, protože musí zohlednit nejen požadavky spojené s výsadbou stromu, ale řeší problémy týkající se bezpečnosti stromu po celou dobu jeho existence na stanovišti. Bezpečnost stromu však může být snížena v důsledku nejrůznějších příčin, z nichž některé nelze snadno předvídat. Jedním z faktorů ovlivňujících bezpečnost stromu jsou výkopové práce. Nejenže redukují rozsah kořenů, které jsou pro strom nepostradatelné například z hlediska příjmu a vedení vody a živin, ukládání asimilátů a syntézy fytohormonů, a tudíž jsou úzce propojeny s vitalitou stromu. Výkopové práce také mohou narušit ukotvení stromů, a tím snížit stabilitu kořenového systému, od níž se do jisté míry odvíjí stabilita celého stromu. Nestabilní strom snižuje ve svém okolí bezpečnost, což v případě urbanizovaného prostředí představuje problém. A proto, když není možné vyhnout se při provádění zemních prací zásahu do kořenových systémů stromů, by měla být
1
dodržována norma ČSN 83 9061 Technologie vegetačních úprav v krajině - Ochrana stromů, porostů a vegetačních ploch při stavebních pracích, která mimo jiné řeší právě také ochranu podzemní části stromu. Nároky na ochranu kořenů vycházejí z vědeckých poznatků o geometrickém rozložení kořenů (Stokes a Matheck, 1996; Pejchal, 2008), o vlivech na jeho rozložení (Ennos a Fitter, 1992; Stathers et al., 1994; Mickovski a Ennos, 2002; Kolařík et al., 2005; Pejchal, 2008) či o mechanickém chování kořenových systémů (Mosbrugger, 1990; Stathers et al., 1994; Stokes a Matheck, 1996; Stokes, 1999; Mickovski a Ennos, 2002; Mattheck a Breloer, 2006). Proběhly také výzkumy zabývající se vztahem mezi poškozením kořenových systémů a jejich stabilitou. Wessolly a Erb (1998) například uvádí, že minimální staticky významný kořenový bal má půdorysně rozměry kružnice o 1,5 násobku průměru kmene. Ghani et al. (2009) zase tvrdí, že stabilita stromu se sníží právě tehdy, zasáhne-li výkopová činnost kořeny ve vzdálenosti 0,5 m od paty kmene stromu. Zajímavá data naměřil také Mickovski a Ennos (2002) při výzkumu na druhu Pinus sylvestris L. Zjistil, že většina předmětných stromů sice vykazovala odlišnou odolnost vůči umělému zatížení v různých směrech, avšak ta nekorespondovala s asymetrií prostorové distribuce kořenů. Tím, jaký je vztah jednostranné redukce kořenového systému způsobené výkopovými pracemi vůči směrově determinovanému snížení tuhosti kořenového systému, se zabývá i tato práce.
2
2
CÍL PRÁCE Tato práce si klade za cíl zjistit, zda mají výkopové práce vliv na stabilitu
kořenového systému lip (Tilia cordata MILL.) rostoucích v urbanizovaném prostředí. Pro kořenové systémy jednotlivých stromů jednostranně poškozených touto činností má být stanovena tuhost ve dvou na sebe kolmých směrech. Získání dat potřebných k výpočtům tuhostí proběhne terénním měřením pomocí tahových zkoušek stromů. Vypočítané tuhosti kořenových systémů měřené ve dvou směrech budou následně porovnávány tak, aby byl ověřen vliv porušení kořenů na stabilitu stromu. Konkrétně má být nalezen vztah mezi lokalizací poškození kořenového systému výkopovými pracemi a směrově determinovaným snížením tuhosti kořenového systému. Dále bude hledán vztah mezi celkovým rozměrem balu a tuhostí kořenového systému. Výsledky práce by mohly mít význam pro stanovování stability stromů, jejichž kořenové systémy byly jednostranně redukovány výkopovými pracemi, a také pro samotné plánování vedení výkopů, které by mělo vlastním pracím předcházet. To by se mělo dít proto, aby byly zohledněny požadavky stromů na adekvátní ukotvení a nebyly tak vystaveny riziku snížení tuhosti kořenového systému, respektive aby okolí stromů nebylo vystaveno snížení bezpečnosti.
3
3
SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY
3.1
ANATOMIE A MORFOLOGIE KOŘENŮ
3.1.1 Definice kořene Kořeny jsou heterotrofní orgány nacházející se zejména pod zemí, nejsou článkované a jejich objem se zvětšuje s růstem nadzemní části rostliny, která kořeny zásobuje potřebnými asimiláty. Podle Kolaříka et al. (2005) se jedná zejména o sacharózu přiváděnou z primárních zdrojů (fotosyntetizující listy), případně ze zdrojů sekundárních (dělohy, endosperm). Kolařík et al. (2005) dále uvádí, že primárním růstem kořene je označován růst do délky, sekundárním růstem pak tloušťkový přírůst. Kořenová soustava má po celý svůj život, stejně jako nadzemní část, neomezený růst. Její objem se u dospělé rostliny v podstatě nemění – poměr odumírání kořenů a růstu kořenů nových je vyrovnaný (tzv. obrat kořenů).
3.1.2 Primární stavba Primární stavba kořene vzniká aktivitou primárního dělivého pletiva umístěného v kořenové špičce. Jak píše Pejchal (2008) a Kolařík et al. (2005), můžeme v primární stavbě, z vnějšku směrem dovnitř, nalézt následující struktury. Rhizodermis je krycí pletivo obvykle tvořené jednou vrstvou buněk. Nemá kutikulu, ani průduchy. Obsahuje záporně nabité skupiny a látky mikrobiálního původu, což je důležité pro výměnu kationtů mezi kořenem a půdním prostředím. Ve vzdálenosti asi 0,7 až 3 mm od vzrostného vrcholu (na úrovni prvních funkčních diferencovaných elementů xylému) rhizodermis zvětšuje svůj povrch vytvářením kořenového vlášení (tzv. rhizinů). Ty plní funkci absorpce látek z okolí, avšak mohou být nahrazeny mykorhizou. Životnost rhizinů se pohybuje v rámci týdnů. Poté, stejně jako rhizodermální buňky, suberinizují, odlupují se a obyčejně je nahradí sekundární kůra. Pod rhizodermis se nachází primární kůra – nejčastěji vícevrstevné nezelené pletivo
s funkcí
provzdušňovací,
zásobní,
4
exkreční,
ochrannou,
syntetickou
a transportní. V mezodermis primární kůry se rozvíjejí mykorhitické houby a jsou tudy apoplastem i symplastem filtrovány a transportovány roztoky k další vrstvě primární stavby, k endodermis. Endodermis je vnitřní část primární kůry, kde je díky Casparyho proužkům omezen transport většiny látek pouze na symplastickou cestu. Obvod centrálního válce je vymezen pericyklem, ve kterém se zakládají postranní kořeny, část kambia a někdy i felogen. Uvnitř centrálního válce se nacházejí vodivá pletiva – cévní svazky, v nichž se paprsčitě střídá protoxylém a protofloém. Dřeň v centrálním válci kořene často chybí. Základy postranních kořenů se nazývají kořenová primordia, vznikají v pericyklu nebo kambiu. To znamená, že nezasahují do vodivých prvků kořene. V místě, kde se kořen větví, je však možný vstup patogenů.
3.1.3 Sekundární stavba Remeristemací
buněk
primárního
lýka,
buněk
mezi
protofloémem
a protoxylémem a buněk pericyklu vzniká sekundární meristém kambium, jež na průřezu postupně získává kruhový tvar. Kambium odděluje směrem ven buňky metafloému, směrem dovnitř buňky metaxylému a mezi vodivými svazky sekundární lýkodřevní paprsky. Aktivita kambia je ovlivňována zejména dobou ročního období a vlastnostmi půdy. Remeristemací buněk pericyklu vzniká felogen, další sekundární meristém. Směrem ven odděluje buňky suberinu, směrem dovnitř někdy buňky felodermu (nezelenou kůru). Suberin a feloderma tvoří periderm (sekundární kůru). Tímto způsobem tedy, jak popisuje Kolařík et al. (2005), vzniká sekundární stavba kořene – činností sekundárních meristémů, tloustnutím.
Podle Pejchala (2008) se na kořenech borka obvykle nevyvíjí. Kolařík et al. (2005) upřesňuje, že kůra či borka vzniká na kořenech po delší dobu odkrytých, a tudíž vystavených ovzduší. U těchto kořenů pak pochopitelně převažuje funkce mechanická a vodivá, na příjmu půdních roztoků se nepodílí.
5
Z hlediska příjmu vody a v ní rozpuštěných živin je nejaktivnější kořenové vlášení, avšak ani činnost kořenů sekundární stavby není zanedbatelná. Jejich suberinizovaný povrch je totiž rozsáhlý, propustný a lýkodřevními paprsky spojený s vodivými prvky, k příjmu roztoků dochází také v místech větvení kořenů (Kolařík et al., 2005). Tentýž autor uvádí, že se změnou prostředí kořenů mohou sekundární meristémy a jejich deriváty vytvářet například anomální dřevo i lýko obsahující vyšší podíl parenchymu. To může nastat při snížení provzdušněnosti půdy (zaplavením, zhutněním, uzavřením povrchu neprodyšným materiálem apod.), kdy se současně zpomaluje distribuce sacharidů, absorpce makrobiogenních živin je omezena a metabolizmus kořenů potlačen. Adventivní kořeny a hypertrofické lenticely mohou vznikat u některých druhů jako např. Salix alba L. a Sambucus nigra L. (nomenklatura dřevin je v této práci zpracována podle Hurycha, 2003). Je možný také vznik metamorfóz podle toho, jaká funkce kořene převažuje.
3.1.4 Větvení kořenů Podle Gregoryho (2006) se postranní kořeny zakládají v pericyklu, tedy endogenně, jako částečně nebo plně diferencovaná pletiva kořene. Formace postranních kořenů se odehrává díky změnám v cytoplazmě a buněčných stěnách a dělením buněk. Nově vzniklé primordium prorůstá kůrou kořene, což se může dít mechanickou silou a působením enzymů narušujících strukturu buněk kůry. Na vzniku nových kořenů se podílí fytohormon auxin, inhibici růstu kořene poté, kdy proroste skrz kůru kořene, způsobuje kyselina abscisová. Také například dusík podporuje větvení kořenů v místech s půdou na dusík bohatých, dále mohou mít na větvení kořenů vliv i mykorhizní houby, jakož i půdní prostředí, ve kterém se kořen nachází. V praxi (např. školkařství) je možné setkat se s metodami, které využívají přirozeného principu podpory větvení kořenů, a to jejich zkracováním. Řezem u báze kořene vznikají totiž adventivní pupeny (exogenní zakládání kořenů; podle Kolařík et al., 2005).
6
3.1.5 Funkce kořene Kořeny mají mnoho funkcí a ty jsou na sobě vzájemně závislé. Jejich rozdělení však může poukázat na důležitost vzhledem k existenci rostliny. Primárními funkcemi kořene můžeme rozumět ty funkce, které mají význam pro samotnou existenci jedince: upevňování dřeviny v zemi (mechanická funkce), nacházení, příjem a vedení vody s živinami (vodivá funkce), ukládání zásobních látek (zásobní funkce), tvorba výmladků (rozmnožovací funkce), produkce fytohormonů, ovlivňování symbiotických vztahů, expanze do prostoru a případně srůsty kořenů či alelopatie (konkurenceschopnost). Jako sekundární funkce jsou označeny funkce, kterými kořeny druhotně působí na prostředí, ve kterém se nacházejí. Jedná se o ochranu půdy proti erozi, dodávání organických látek do půdy při odumírání kořenů, zadržování vody či o zvyšování vzdušné kapacity půdního horizontu, jehož vliv Jurča (1983) zdůrazňuje zejména na těžkých půdách.
3.2
TYPY KOŘENOVÝCH SOUSTAV Vymezovány bývají tři základní typy kořenového systému (Pejchal, 2008): Srdčitý kořenový systém postrádá kůlový kořen. Půda je však prokořeněna více
než v případě následujících typů, a to díky intenzivnějšímu větvení vodorovných kořenů (obr. č. 1). Talířovitý systém taktéž nemá kůlový kořen. Hlavní roli v ukotvení stromu zde mají vodorovné kořeny a z nich vyrůstající svislé kotevní kořeny (obr. č. 2). Kůlový kořenový systém se vyskytuje v podstatě u všech semenáčků v počátečních fázích jejich vývinu. Jedná se o silný svislý kořen stabilizující rostlinu a o kořeny vodorovné a z nich vyrůstající kořeny kotevní (obr. č. 3).
Je nutné podotknout, že toto rozdělení kořenových soustav je platné pro stromy rostoucí na stanovištích pro ně charakteristických. Pro jednotlivé taxony totiž není určující pouze genetická dispozice. Na vytváření kořenového systému se podílí také např. půdní podmínky daného stanoviště.
7
Obrázek 1: Srdčitý kořenový systém (Stokes a Mattheck, 1996)
Obrázek 2: Talířovitý kořenový systém (Stokes a Mattheck, 1996)
Obrázek 3: Kůlový kořenový systém (Stokes a Mattheck, 1996)
8
Stathers et al. (1994) uvádí, jaké půdní charakteristiky determinují rozvoj kořenového systému. Jsou to zejména hloubka, struktura, hustota, textura a kamenitost půdy a vodní režim v půdě. Stromy rostoucí v hluboké, suché půdě vytvářejí mnohem rozsáhlejší kořenový systém než stromy na půdách vlhkých nebo mělkých, omezujících rozvoj kořenů. První z nich jsou pak samozřejmě méně náchylné k vývratu. Na mělkých půdách nebo na půdách zamokřených se tvoří talířovitý kořenový systém, který může poskytovat dostatečnou stabilitu stromu uvnitř porostu, avšak je-li strom z porostu uvolněn, již tato stabilita vzhledem ke změněným podmínkám v proudění větru není adekvátní. Můžeme tedy shrnout, že není neobvyklé, pokud např. strom, pro který by na optimálním stanovišti byl charakteristický kůlový kořen, vytvoří kořenovou soustavu talířovitou. Mickovski a Ennos (2002) poukazuje dále i na vliv umístění stromu v rámci porostu. Stromy rostoucí uvnitř porostu vykazují mnoho rozdílů v morfologii kořenů a v jejich chování z hlediska mechaniky oproti stromům rostoucím vně porostu.
Také v průběhu života stromu se typ kořenové soustavy mění. Nejedná se jen o prezenci kůlového kořene v raných fázích vývinu jedince, jak již bylo zmíněno výše. Ve vyšším věku může dřevina získat talířovitý typ kořenové soustavy, a to v důsledku přesouvání kořenového systému blíže k povrchu půdy (vertikální kořeny vyrůstající z báze kmene odumírají), kterým se strom snaží snížit energetické nároky (podle Kolařík et al., 2005; Pejchal, 2008).
3.3
ROZLOŽENÍ HMOTY KOŘENŮ K horizontálnímu rozložení kořenů Pejchal (2008) píše, že průměr kořenového
systému dosahuje i více než trojnásobku průměru koruny. Z toho pro praxi vyplývá fakt, že jakékoli změny v půdě, nejen v kořenovém prostoru, ale i za okapovou linií stromu, mohou zásadně ovlivnit další vývin stromu. Přitom se nemusí jednat o zásahy hluboko do půdy, což dokládá následující odstavec popisující vertikální rozložení kořenů.
9
Podle Kolaříka et al. (2005) je hmota kořenů tvořena třetinou až polovinou hmoty stromu. To se liší v závislosti na půdních vlastnostech – v půdách na živiny chudších je kořenový systém stromu rozsáhlejší. Stran hloubkového rozložení hmoty kořenů u rodu Quercus L. se do hloubky 40 cm nachází 70 %, do hloubky 100 cm pak 90 % hmoty kořenů. Jehličnaté stromy vykazují jiné rozložení, a to až 90 % hmoty kořenů ve svrchních 30 cm půdy.
Co se však týče urbanizovaného prostředí, nemůžeme zde zobecnit ani fakta o vertikálním a horizontálním uspořádání kořenových soustav, ani jejich typy. Města se svými vyasfaltovanými plochami, zastavěnými územími a spletitými inženýrskými sítěmi jsou stanovišti natolik pozměněnými, že tendenci vývinu kořenů mnohdy nelze ani předpokládat (Kolařík et al., 2005).
3.4
NEGATIVNÍ FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ KOŘENOVÝ SYSTÉM Běžnou chybou při stanovení příčiny chřadnutí stromu podle Lilly (2001) je
prohlížení kmene a koruny stromu, ale pominutí stavu kořenů. Problémy týkající se kořenů je často těžké určit kvůli omezené přístupnosti k nim. Symptomy pozorované v nadzemní části stromu jsou často výsledkem špatného zdravotního stavu kořenů, jenž může být zapříčiněn nejrůznějšími činiteli, přičemž příznaky mnohých z nich mohou být stejné. Pokud se však při hodnocení kořenového systému chceme vyhnout destruktivnímu působení na strom, můžeme jeho stav vyvozovat právě jedině z těchto doprovodných symptomů projevujících se na stromě. Z tohoto hlediska považuje Kolařík et al. (2005) hodnocení zdravotního stavu kořenů za skutečně nelehký úkol. Pro hodnocení existují exaktní metody. Jednou z nich je např. elektrodiagnostika založená na měření transpiračního proudu, avšak interpretace jejích výsledků je obtížná. Tahové zkoušky zase posuzují kořenový systém z hlediska jeho stability.
10
3.4.1 Biotičtí činitelé Na tomto místě tedy můžeme uvést dřevní houby jako jedny z biotických činitelů poškozujících kořeny. Podle Kolaříka et al. (2005) jimi na jehličnanech mohou být například Armillaria sp., Heterobasidion annosum (Fr.) Bref., Onnia circinata (Fr.) P. Karst., Phaeolus schweinitzii (Fr.) Pat., na listnatých stromech např. Grifola frondosa (Dicks: Fr.) S. F. Gray, Hypoxylon cohaerens (Pers.: Fr.) Fr., Inonotus dryadeus (Pers.: Fr.) Murrill, Meripilus giganteus (Pers.: Fr.) P. Karst, Perenniporia fraxinea (Bull.: Fr.) Ryvarden, Pholiota sp., Ustulina deusta (Fr.) Petrak, Xylaria polymorpha (Pers.: Mér.) Grev. a další. Dalšími příčinami chřadnutí stromu, jak uvádí Kolařík et al. (2005) mohou být vaskulární mykózy (např. rod Ophiostoma Syd. & P. Syd.), narušení mykorhizy, poškození způsobená hlodavci, hmyzem atd.
3.4.2 Abiotičtí činitelé Z abiotických faktorů, které nepříznivě ovlivňují růst a funkce kořenových systémů, se podle Kolaříka et al. (2005) jedná o faktory snižující kladnou uhlovodíkovou bilanci nadzemní části rostliny (jde o poměr fotosyntéza – respirace) či vlivy jiným způsobem nepříznivě ovlivňující distribuci fotosyntátů a růstových hormonů z nadzemní části rostliny do kořenů. Patří sem mj. stres způsobený mechanickým poškozením, teplotními změnami, změnami ve vláhových poměrech, zářením, oxidací, intoxikací či narušením vodivých drah a krycích pletiv. Autor sem dále řadí napadení houbami, viry a fytofágním hmyzem, avšak tito činitelé se řadí mezi činitele biotické, jak již bylo zmíněno výše. Významný vliv na kořenový systém má také půda - její typ, textura, struktura, hustota, ale i samotný objem, který je k prokořenění dostupný. Zhutnění půdy pojezdem a sešlapem je velkým problémem zejména v intravilánech měst. Nejenže se zhoršují podmínky pro pronikání kořene do okolí, ale zároveň je omezen přístup vzduchu a vody do půdy. Za takovýchto okolností dochází dokonce k tvorbě toxických látek činností anaerobních půdních bakterií. Absorpce živin není dostačující nejen v důsledku omezeného rozsahu kořenů. Strom nemá pro tyto pochody dostatek energie, protože při anaerobní respiraci se jí neuvolní takové množství, jako při respiraci aerobní.
11
Ve svém výčtu negativních činitelů autor neopomíjí ani půdní sucho. Rostlina nemá možnost přijímat dostatek vody, snižuje se transpirace a omezují se všechny fyziologické pochody na ni vázané (termoregulace, rozvod minerálních živin do rostliny, fotosyntéza, ukládání fotosyntátů do kořenů atd.). Jemné kořínky se smršťují a tím vydávají živiny. V důsledku půdního sucha a vysokého výparu může dojít až k emboliím vodivých drah (xylému) nebo k jejich zathylování. Embolizace je způsobena prudkými teplotními změnami, kdy dochází ke střídání fází tání a tuhnutí vody v buňkách kořenů. Jemné kořeny jsou dále náchylné na zasolení půdy, imbalanci v příjmu živin či nepřítomnost živin v půdě, nepřítomnost mykorhizních hub, výkyvy teplot apod.
3.5
STABILITA STROMU Stokes a Mattheck (1996) uvádí, že stabilita stromu závisí na jeho celkovém
tvaru, pevnosti a zejména na typu kořenového systému. Pokud jsou stromy vystavovány větru, jejich kmeny se chovají jako dlouhá ramena pák a vzniká vysoký ohybový moment, který musí být vyvažován systémem kořeny – půda, aby nedošlo k mechanickému selhání stromu. K vyvážení dochází tak, že síly působící zatížení (nemusí se jednat pouze o vítr) jsou přenášeny po kmeni do kořenů a přes kořeny do země. Pokud kořenový systém neposkytuje adekvátní ukotvení, strom se zlomí nebo vyvrátí. Z tohoto důvodu musí být kořenový systém dostatečně rozsáhlý, aby mohl přenášet síly do země, a dostatečně pevný, aby nedošlo ke zlomu. Dále jsou v kořenovém systému důležité pevné prvky zvyšující odolnost při torzním zatížení přenášeném kmenem. Způsoby, jakými je toho dosahováno, závisí na taxonu. Síly, kterým strom musí odolávat, pravděpodobně ovlivňují tvar kořenového systému (Ennos a Fitter, 1992). Stokes a Mattheck (1996) podotýká, že reakce kořenového systému stromu na vnější stres ještě nebyly dostatečně popsány. Zjištění, jaký konkrétní přínos pro stabilitu stromu tyto reakce mají, by však mohlo značně pomoci při rozhodování o tom, které taxony stromů vysadit na dané stanoviště, a to jak při práci v arboristice, tak i v lesním hospodářství.
12
Stabilita stromu se zvýší, když jsou zdroje živin pro adaptivní růst distribuovány optimálním způsobem. Pokud je dřevo ukládáno rychleji nebo s větší hustotou v oblastech vysokého mechanického stresu, tuhost této oblasti roste, čímž se redukuje počáteční napětí. Takovýto růst, se sekundárním tloustnutím v místech s vysokou mechanickou funkcí, umožní stromu rovnoměrné rozložení stresu po jeho povrchu.
3.5.1 Teorie konstantního pnutí Hypotéza tzv. konstantního napětí (Mosbrugger, 1990) byla poprvé publikována německým lesníkem Metzgerem v roce 1893. Tvrdí, že kmen a větve stromu mají takový tvar, že na celém jeho povrchu (kmen, větve, jejich vzájemné napojení a kořeny) se snaží eliminovat lokálně vysoká nebo nízká napětí a působí rovnoměrně rozložené konstantní napětí. Takto lze vysvětlit lokální ukládání dřeva, jako jsou zbytnění kolem kořenových náběhů a dutin (Stokes a Mattheck, 1996). Mattheck a Breloer (2006) tvrdí, že strom dokáže svoji mechanickou strukturu sám optimalizovat. Jeho stavba se tedy řídí pravidlem pro všechny takovéto struktury, které, přirozeně, se svým materiálem nakládají ekonomicky, jak jen je to možné, a jsou pevné tak, jak je to nezbytné. Pokud kambium zaznamená lokální zvýšené zatížení, začne v tomto místě tvořit silnější letokruhy, aby předešlo zlomení a rovnoměrně rozložilo tento stres. Toto probíhá do té doby, dokud není znovu dosažen stav rovnoměrného rozložení sil po povrchu. Pokud je struktura zatížena rovnoměrně a všechny body jejího povrchu musí vydržet stejné zatížení, nebude obsahovat žádná přetížená místa, ani místa nezatížená (což by bylo plýtváním materiálu). Optimální struktura je rovnoměrně zatěžována po celém svém povrchu. Teorie konstantního pnutí dozajista reprezentuje obecné pravidlo pro stavbu biologických komponent.
13
3.6
SELHÁNÍ STROMU Podle Stathers et al. (1994) může být vývrat způsoben nejrůznějšími silami.
Mechanismus tohoto procesu je komplexní a dynamický a může být ovlivňován mnoha interagujícími faktory. K vývratu dochází tehdy, jsou-li horizontální síly přenášeny dolů po kmeni a vytvářejí krut, který převyšuje odolnost vůči selhání v systému kořen – půda. Studie prokázaly, že nejdůležitějšími předpoklady pro pevnost ukotvení stromu jsou vlastnosti, které určuje morfologie kořenů a celková velikost kořenového systému. Už jen malý rozdíl v hloubce dosahované kořeny a v rozsahu prostoru obsazovaného kořeny může výrazně změnit odolnost vůči vývratu. Čím hlouběji kořeny dosahují a čím rozsáhlejší prostor obsazují, tím je odolnost vyšší.
3.6.1 Faktory ovlivňující vyvrácení stromu Stathers et al. (1994) uvádí faktory, na nichž závisí to, zda je strom k vyvrácení náchylný, či nikoli. Mezi individuální charakteristiky stromu patří: výška, průměr a tvar kmene, velikost koruny, pevnost a pružnost kmene a větví, šířka a hloubka prokořenění, počet a velikost kořenů, případné propletení kořenového systému s kořeny sousedních stromů. Charakteristiky porostu zahrnují: výšku a hustotu porostu, druhové složení a způsoby péče o porost. Do půdních charakteristik spadá: hloubka, vodní režim, struktura, textura, hustota a kamenitost. Topografie: vystavení větru, směr a rychlost větru a jeho turbulence. U meteorologických podmínek autor znovu zmiňuje rychlost větru, dále pak nárazovost větru a délku trvání povětrnostního vlivu, vlhkost půdního profilu a zatížení koruny sněhem a větrem.
3.6.2 Mechanismus selhání kořenového systému Silným větrem se koruny stromů rozkývou tam a zpět v eliptickém pohybu s hlavní osou ve směru působení větru, popisuje Stathers et al. (1994). Tento pohyb nepřetržitě působí tah, tlak a smyk ve všech částech kořenového systému. Důležité je
14
uvědomit si, že kořeny jsou zhruba třikrát silnější v tahu podél dřevních vláken než v tlaku v tomtéž směru. Proto první smyk kořenů obvykle nastane na závětrné straně stromu u kořenů malého průměru jako výsledek sil tlaku vznikajícího při zhoupnutí koruny ve směru větru. Ztráta pevnosti na závětrné straně pak umožní silnější zpětný ráz a způsobí selhání kořenů na návětrné straně v důsledku tlaku. Výše popsané kývání stromů, resp. jejich kořenových systémů, pravděpodobně způsobuje postupné oslabování systému kořeny - půda. Nejenže soustavné kývání během silného větru kořeny narušuje smykem, ale také je oslabuje odíráním o případné kamenité podloží. Dlouhotrvající vichřice nižší intenzity nebo častější silná vichřice může zapříčinit vývrat postupným oslabováním systému kořen – půda, a to zejména je-li půda vlhká. Tehdy se totiž sníží adheze mezi kořeny a půdou. Prezence významnějších bočních kořenů (nad průměr 0,5 cm) do značné míry poukazuje na odolnost stromu vůči vyvrácení. Tuhost kořene je úměrná čtvrté mocnině jeho průměru. Pokud se tedy kořen větví ve dva rovnocenné kořeny, jeho tuhost je poloviční. Proto je kořenový systém tvořený většími kořeny silnější a poskytuje větší odolnost proti rozkývání stromu než systém, který sestává z velkého množství malých kořenů. Přitom, jak upřesňuje Mickovski a Ennos (2002), nejdůležitější roli v kotvení stromu hrají kořeny kotevní a kůlové. Stathers et al. (1994) pokračuje v popisu síly potřebné k „vytažení“ kořenů z půdy. Ta roste jako funkce jejich průměru a délky. Ukotvení stromu v zemi se také zlepší propletením kořenového systému s kořeny sousedních stromů. Odolnost proti větru se mění pozvolna s růstem stromu a s jeho přizpůsobováním se prostředí. Aby strom zůstal odolný, přestože jeho výška roste, kmen a hlavní kořeny musí sílit v adekvátním poměru k větrným podmínkám a gravitační síle, které musí snášet. Na rozdíl od jedinců rostoucích v hustém porostu jsou stromy v rozvolněných skupinách nebo solitery odolnější vůči větru, protože mají prostor k tomu, aby se jim rozvinul mohutnější kořenový systém a silný, nepřeštíhlený kmen. Strom je zároveň od prvotních vývojových stadií vystavován působení větru, což vede až ke vzniku reakčního dřeva, díky kterému je strom na větrné podmínky lépe adaptován.
15
Mattheck a Breloer (2006) rozvádí mechanismus vývratu u jednotlivých typů kořenových systémů.Dobře vyvinutý srdčitý kořenový systém je obzvláště stabilní, a to často i ve vyšším věku, kdy je výška jedince značná. Tento typ kořenového systému je možné vyvrátit pouze rotačním pohybem, který musí překonat značné tření mezi kořenovým balem a půdou. Problém však může nastat, je-li půda přemokřená. Tehdy je tření kvůli obsahu vody sníženo. V zamokřených půdách je, co se stability týče, ve výhodě strom s talířovitým kořenovým systémem a mohutnými kořenovými náběhy.
V případě talířovitého kořenového systému je půda prvním prvkem, který selhává. Tvoří se v ní trhliny a můžeme předpokládat, že kořeny budou „vytaženy“ ven z půdy. Tyto ploché kořenové systémy mají tendenci vyvrátit se velice snadno, a to s téměř žádným rotačním pohybem. Pokud je část kořenového balu nadzdvižena, nemůže v těchto místech docházet ke tření mezi kořeny a půdou. To činí mělce kořenící stromy zvláště náchylnými k zatížení větrem. Jediným způsobem, jak riziko vyvrácení snížit, je tvorba mohutnějších kořenových náběhů. Ovšem i zde existuje slabé místo, jímž je místo „napojení“ horizontálního kořene s kmenem, které má tendence prasknout. Přesto jsou však kořenové náběhy tvořené na návětrné straně optimální strukturou, když už strom musí vyvíjet talířovitý kořenový systém.
U kůlového kořenového systému půda velmi brzy praská v místech báze kmene. Pokud je kůlový kořen velmi silný, mohou se trhliny vytvořit i v blízkosti jeho dolní poloviny na závětrné straně stromu. Opravdu pevný kůlový kořen může být ze země přímo „vypáčen“, což však není úplně pravděpodobná varianta, nebo se může zlomit v místě přechodu v kmen. Když je kořenový bal příliš malý na to, aby poskytnul dostatečné tření, strom se pomalu vyvrátí. V případě ohebného kůlového kořene a přítomnosti mnoha bočních kořenů nastane selhání rotačním pohybem jako u srdčitého systému.
16
Vyvrácení stromu také do značné míry závisí na charakteristice půdy (koheze, úhel tření) a tlaku, který je působen na vrstvy, jež se o sebe třou. Podle Stokes (1999) se však mechanismus selhání ukotvení stromu mění také se stárnutím rostliny, jak ukázal výzkum na pěti, třinácti a sedmnáctiletých jedincích zkoumaného rodu. Mladším jedincům se zlomí spíše kmen, kdežto starším stromům selže buďto kořenový systém, nebo báze kmene. Co se týče zlomu (pomineme-li ty mladé stromy, které neselhávají mechanicky zlomením či vyvrácením díky plasticitě kmene), kmen je méně odolný v tlaku než v tahu. Strom je schopen přizpůsobit svůj růst napětí způsobenému vnějším zatížením, a to dokonce na úrovni uvnitř kořenového systému, což je důležitý poznatek např. pro plánování zásahů v porostu – z tohoto hlediska je lepší do porostu zasáhnout na počátku vegetačního období než v zimě, kdy růst ustává a strom tak nemůže reagovat na nové podmínky v proudění větru.
3.6.3 Poškození kořenů výkopovými pracemi Zejména ve městech se často provádí výkopy, ať už např. při rekonstrukci či rozšiřování zástavby nebo při pokládání inženýrských sítí do země. Těmito pracemi bývá ohrožen kořenový systém stromů. Pokud se při pracích nedbá na ochranu stromů, snadno dojde k destrukci kořenů stromu a tím i k narušení jeho stability. Standardem by mělo být dodržování normy ČSN 83 9061, která pro ochranu stromů stanovuje technologie snižující riziko poškození stromů stavební činností. Jedná se o postupy jak pro ochranu kořenového systému, tak i nadzemní části dřeviny. Lilly (2001) uvádí, že přerušení jednoho hlavního kořene v blízkosti stromu může způsobit ztrátu 15-25 % kořenového systému. Nejenže se poškozením kořenů sníží estetická hodnota vegetačního prvku v důsledku snížení vitality stromu, ale zejména se naruší statika stromu, který se tím pádem může stát pro své okolí nebezpečným, což je důsledek mnohem závažnější. Pro toho, kdo si je vědom výše popisované morfologie kořenů, rozsáhlosti kořenového systému, role jednotlivých kořenů v rámci kotvení stromu a mechanismu vývratů, bude dodržování zmíněné normy už jen logickým vyústěním a praktickou aplikací získaných poznatků.
17
3.7
METODA SIM Günter Sinn a Lothar Wessolly, jak uvádí Kolařík (2003; 2005), publikovali
v roce 1989 Statics Integrated Method (SIM). Jedná se o metodu využívající tahovou zkoušku ke zjištění stability stromu, v České republice používanou od roku 1998. Metoda SIM, dodává Brudi a Wassenaer (2004), může být použita pouze pro soliterní stromy (např. stromy v uličních stromořadích, v parcích). Pro stromy v porostu nebyla zatím podobná metoda vyvinuta a pro testování jednotlivých větví je tato metoda nevhodná.
3.7.1 Tahová zkouška Pokud je strom vizuálně ohodnocen jako potenciálně nebezpečný, jak rozvádí Detter et al. (2005), může být jeho stabilita vyzkoušena právě tahovou zkouškou. Tahová zkouška tedy pomáhá určit, jak je daný strom odolný vůči zlomu a vyvrácení, a to pomocí lana napínaného lanovým zdvihákem za současného zaznamenávání působící síly siloměrnou hlavou a vznikající reakce stromu snímačem posunutí a náklonoměrem, upřesňuje Brudi a Wassenaer (2004).
Snímač posunutí (Brudi a Wassenaer, 2004) měří s přesností na 0,01 µm změny v délce dřevních vláken na obvodu kmene buďto na straně tlaku, nebo tahu (schéma tahové zkoušky je znázorněno v obr. č. 4). Zatížením stromu dochází k deformaci vláken – kompresi na tlakové straně a prodloužení na tahové straně. Vysoké změny zaznamenané snímačem posunutí mohou poukazovat na dutinu ve kmeni. Wessolly (1995) popisuje, proč je postačující sledovat změny pouze obvodových vláken. Je to proto, že ohybové napětí je největší právě na povrchu nosníku, tedy na jeho obvodu. Na dřevě uvnitř kmene se ohybové napětí neprojevuje tolik, jelikož tam je nižší.
18
Obrázek 4: Schéma tahové zkoušky (podle Satel, 2009)
Aby se předešlo poškození vláken, píše dále Brudi a Wassenaer (2004), musí být působení zatížení ukončeno před dosažením meze úměrnosti specifické pro dřevo daného druhu. Obecně se jedná o sílu kolem 10-20 kN. První měření je vždy situováno na nejslabší místo určené po provedení vizuálního hodnocení, a to opět z důvodu nepoškození stromu. Z dat získaných snímačem posunutí se vyvozuje odolnost vůči zlomu (obr. č. 5).
19
Obrázek 5: Metody zjišťování bezpečnosti stromů (podle Detter et al., 2005)
Náklonoměr, uvádí Brudi a Wassenaer (2004), se umísťuje vždy na bázi kmene, aby nebyl ovlivněn ohybem kmene. Díky jeho přesnosti na 0,01° je možné zaznamenat reakci báze kmene na umělé zatížení. Pokud je zaznamenán velký náklon, poukazuje to na hnilobu kořenového systému, přeřezané kořeny, nebo kořeny nedostatečně vyvinuté. Opatřením proti poškození kořenového systému je pravidlo, že umělé zatížení stromu musí být ukončeno nejpozději při dosažení 0,25°, a to bez ohledu na působící zatížení, protože při takovémto náklonu bylo simulováno zatížení odpovídající 40 % odolnosti stromu vůči vyvrácení, tedy pevnosti jeho ukotvení. Data získaná náklonoměrem se používají pro výpočet odolnosti stromu vůči vyvrácení (viz obr. č. 5). Hodnoty se porovnají s obecnou vývratovou křivkou (Wessolly, 1996; viz obr. č. 6). Doposud je tento způsob metodou poskytující nejhodnověrnější data o ukotvení kořenového systému stromu.
20
Wessolly (1996) ve svém výzkumu dokázal, že lze zobecnit vývratovou křivku (obr. č. 6). Hodnocení více jak 400 vyvrácených stromů ukazuje, že model křivky je stále tentýž. Všechny pokusné stromy byly vyvráceny silou do cca 2,5° náklonu kořenového systému, což je prahová hodnota náklonu, po jehož překročení už k vyvrácení stromu není třeba další síla. Obecná platnost této křivky umožňuje s velkou přesností určit zatížení, při kterém se strom vyvrátí, a to dokonce už při dosažení malého náklonu stromu. Protože pokud je zjištěno zatížení nutné pro náklon stromu o 0,3°, je podle obecné křivky zároveň známo pro prahovou hodnotu náklonu 2,5°, a tudíž je známo i zatížení potřebné k vyvrácení.
3.7.2 Zátěžová analýza Podle Brudiho a Wassenaera (2004) začíná zátěžová analýza vyfotografováním stromu a digitalizací snímku, z něhož je později vypočítána náporová plocha stromu a zjištěna symetrie koruny. Dále se operuje s faktory, jako jsou rychlost větru, hustota vzduchu, teplota, reliéf (resp. hrubost povrchu okolí stromu), prodouvavost a výška stromu. Hodnoty z tahové zkoušky jsou počítačovým programem přepočítávány na hodnoty, jakých by bylo dosaženo při rychlosti větru odpovídající 12° Beaufortovy stupnice (Wessolly a Erb, 1998, tento povětrnostní jev definují jako orkán, čili rychlost větru rovnu či vyšší než 32,7 m·s-1, resp. 118 km·h-1).
Pomocí Newtonovy rovnice vypočteme referenční hodnotu síly (Wessolly a Erb, 1998; Kolařík et al., 2005): F = 0,5 × cw × ρ × A × v2 [N] F
vznikající síla,
cw aerodynamický odpor, ρ
hustota vzduchu (při teplotě 10 °C a 60% vlhkosti vzduchu je to 1,2 kg·m3),
A
plocha koruny,
v
rychlost větru při orkánu.
21
Tím, jak strom roste do výšky, je současně vystavován vyšší rychlosti větru, protože ta není ve všech výškách konstantní, a zároveň dochází k většímu ohybovému momentu na bázi kmene (Niklas a Spatz, 2000; Kolařík et al., 2005). Následuje rovnice podle Davenporta, zohledňující právě tento vztah měnící se rychlosti větru s rostoucí výškou (Wessolly a Erb, 1998; Kolařík et al., 2005; Sterken, 2005): vz = vg × (hz / hg)α [m·s-1] vz
rychlost větru pro výšku hz,
vg
předpokládaná maximální rychlost větru neovlivněná vlastnostmi povrchu,
hz
zvolená výška působení,
hg
výška nad zemí, ve které vlastnosti povrchu neovlivňují rychlost (volný prostor: 280 m, město: 400 m),
α
hodnota
vycházející
z rozložení
rychlostí
větru
za
předpokladu
laminárního proudění vzduchu (volný prostor: 0,16, město: 0,23-0,28).
Hodnotou tu zohledníme vliv nelaminárního proudění (volný prostor: 1,0, město: 1,4; Wessolly a Erb, 1998; Kolařík et al., 2005): vz = vg × tu × (hz / hg)α [m·s-1]
Pro vypočítání působícího ohybového momentu je nutné rozdělit plochu koruny stromu na části, pro něž se z výše uvedeného vzorce vypočítá rychlost větru. Dále se operuje s plochami jednotlivých částí koruny (náporové plochy), až se získá výslednice jejich sil s působištěm v těžišti plochy (Wessolly a Erb, 1998; Kolařík et al., 2005): Mb = 0,5 × tf × cw × ∑ hz × A(hz) × vz2 [Nm] Mb ohybový moment, tf
opravný faktor závislý na hodnotě vlastní frekvence stromu.
Nyní už může být matematicky odvozena deformace kmene, která vznikne při působení síly větru na strom (Kolařík et al., 2005).
22
3.7.3 Výpočet bezpečnosti stromu Hodnoty z tahové zkoušky přepočítané na hodnoty, jakých by bylo dosaženo při rychlosti větru odpovídající 12° Beaufortovy stupnice, jsou srovnávány s hodnotami zdravého stromu, výsledkem čehož je procentuální vyjádření bezpečnosti stromu (Brudi a Wassenaer, 2004; Kolařík et al., 2005). Ta je informací o naddimenzování rozměrů stromu oproti rozměrům odolávajícím působení orkánu a měla by být přinejmenším 100 %, kdy daný strom odolá právě této rychlosti větru. Strom s hodnotou nad 150 % má v pevnosti značné rezervy a je považován za bezpečný. Vyšší procento bezpečnosti stromu je vyžadováno z toho důvodu, že vlivem lokálních terénních nerovností by mohlo dojít ke zvýšení rychlosti větru (např. turbulencí), při níž by 100% bezpečnost nepostačovala, a také proto, že není možno vyloučit určitou nepřesnost modelu či chybu měření. Požadované vyšší procento je tedy bezpečnostním opatřením vůči vlivům takovýchto jevů.
Obrázek 6: Obecná vývratová křivka sestavená z dat získaných ze 400 měřených stromů (podle Wessollyho, 1996, 1998)
23
4
METODIKA
4.1
LOKALIZACE Výzkum probíhal v Otrokovicích (Zlínský kraj) sousedících na své východní
straně přímo s městem Zlínem. Nadmořská výška Otrokovic je 190 m n. m. Tahové
zkoušky
se
prováděly
13.-15.3.2010
na
osmi
lipách
(Tilia cordata MILL.) tvořících stromořadí, které se nacházelo na parkově upravené ploše mezi ulicemi Nádražní a J. Jabůrkové, a to na straně přilehlé k ulici Nádražní (49°12'14.830"N, 17°31'53.103"E). Situace je znázorněna v obrázku č. 7 a 8. Za měsíc březen v roce 2010 byla podle Českého hydrometeorologického ústavu ve Zlínském kraji naměřena teplota vzduchu 3,0 °C a úhrn srážek 25 mm.
4.2
PŘEDMĚT VÝZKUMU Pro výzkum byly vybrány právě tyto lípy z toho důvodu, že výkopové práce
byly provedeny rovnoběžně se stromořadím tak, že kořenový systém stromů byl výkopovými pracemi porušen z jedné strany ve stejné vzdálenosti od pat kmenů (50 cm). Pro jednotlivé stromy tak vznikly velice podobné podmínky, a proto se nabízelo jak porovnání dat zjištěných tahovými zkouškami ve směru kolmo na osu výkopu a podél jeho osy u jednotlivých stromů, tak porovnání těchto dat mezi jednotlivými stromy navzájem. Tato práce zpracovává pouze data týkající se pěti lip, a to z toho důvodu, že u zbylých tří stromů nebylo možné provést všechna měření, z nichž se získávají údaje vstupující do výpočtů. Mezi další zjišťovaná data patří údaje pro výpočet tuhosti získané akustickým tomografem Fakopp, pořizované pro všech osm stromů. Dalším bodem bylo ověření přesnosti výsledků tahových zkoušek srovnáním s reálnou silou vynaloženou k vyvrácení stromu. Tato data byla získána za použití jeřábu, který měřené stromy vyvrátil. Tato práce však zpracovává pouze data získaná tahovými zkouškami.
24
Obrázek 7: Mapa se zvýrazněním řešeného stromořadí
Obrázek 8: Letecký snímek se zvýrazněním řešeného stromořadí
25
4.3
TERÉNNÍ MĚŘENÍ Na místě byly nejprve zjištěny základní dendrometrické parametry
jednotlivých stromů. Zjišťována byla výška stromu a výčetní tloušťka (DBH) ve dvou na sebe kolmých směrech (DBH 1 měřená ve směru kolmo na osu výkopu, DBH 2 ve směru podél osy výkopu). Tabulka č. 1 s těmito parametry je uvedena níže. Dále byla pořízena fotodokumentace stromů.
Tabulka 1: Dendrometrické parametry stromů Číslo stromu
Výška stromu [m]
DBH1 [cm]
DBH2 [cm]
1
15,2
64,0
57,0
2
16,4
66,0
59,0
3
12,8
64,0
58,0
4
14,4
51,5
51,0
5
16,4
44,0
50,0
6
15,4
34,0
35,5
7
17,2
55,5
50,5
8
15,6
44,5
47,5
Označení stromů zahrnovalo číslo stromu z té strany kmene, která přiléhala k ulici Nádražní, a svislou oranžovou čáru označující severní stranu kmene. Dále dvě zelené vodorovné čáry kolem kmene, jednu ve výšce 0,5 m, druhou ve výšce 1 m. Set měřicích přístrojů určených pro tahovou zkoušku sestává ze siloměrné hlavy (obr. č. 9) firmy Omega Engineering LC101/LCM101 S-typu s měřicím rozsahem ± 10 000 liber
(45380
N)
a
přesností
0,01
%
FSO,
dvou
axiálních
indukčnostních snímačů posunutí (obr. č. 10) Mesing T151F s měřicím rozsahem ± 2 mm a přesností 0,01 µm. Snímače posunutí jsou na strom připevňovány pomocí speciálních pouzder vlastní konstrukce. Náklon báze je snímán snímačem náklonu (obr. č. 11) Sitall STS-001 s měřicím rozsahem ± 5° a přesností 0,01°. Data jsou převáděna do počítače pomocí tří modulů ADAM 4561 firmy Advantech. Průběh měření je řízen softwarem TreeS1 (MENDELU). Silové zatížení stromu je realizováno pomocí lanového zdviháku (obr. č. 12) Brano 30-00 s max. silou 1,6 t.
26
Obrázek 9: Siloměrná hlava (foto autorka)
Obrázek 10: Snímač posunutí (foto autorka)
Obrázek 11: Snímač náklonu
Obrázek 12: Lanový zdvihák
(foto autorka)
(foto autorka)
27
Průběh každé tahové zkoušky (tzn. jednoho stromu z jedné pozice zemní kotvy) byl následující: Na kmen byla instalována siloměrná hlava, dva snímače posunutí byly umístěny na kmen do výšky 1 m (jeden na tahovou, druhý na tlakovou stranu kmene kvůli sledování symetrie deformací). Snímač náklonu (náklonoměr) byl umístěn na tlakovou stranu kmene. Se snímači umístěnými v této pozici (obr. č. 13) byl strom třikrát uměle zatížen. Poté se náklonoměr posunul o 45°, proběhlo trojí zatížení; další přesunutí a trojí zatížení se opakovala, dokud náklonoměr nedosáhl pozice protilehlé oproti pozici výchozí (tzn. posunul se kolem kmene o 180°, přičemž každých 45° bylo provedeno trojí umělé zatížení, celkem tedy z pěti pozic, jak ukazuje obr. č. 14). Data ze všech těchto pozic byla zaznamenána, avšak po zhodnocení variability výsledků při terénním měření bylo použito jen pozic a, c a e. Následovalo přesunutí náklonoměru do výšky 2 m a provedení trojího umělého zatížení. Nakonec se náklonoměr posunul do 4 m, kde se opět realizovalo umělé zatížení ve třech opakováních. Celkem tak z jedné tahové zkoušky vzniklo 7 souborů dat.
Obrázek 13: Schéma umístění měřicích přístrojů při tahové zkoušce
28
Obrázek 14: Schéma pozic náklonoměru
Tahové zkoušky jednotlivých stromů (graficky znázorněné v obr. č. 15) byly provedeny v tomto sledu: - instalace zemní kotvy (traktor) do pozice a, tahové zkoušky stromů číslo 1 a 2 (kolmo na výkop, který prochází podél stromořadí na straně stromů přilehlé k ulici Nádražní, viz obr. č. 16) - instalace zemní kotvy (traktor) do pozice b, tahové zkoušky stromů číslo 3 a 4 (kolmo na výkop) - instalace zemní kotvy (traktor) do pozice c, tahové zkoušky stromů číslo 1, 2, 3 a 4 (podél výkopu) - instalace zemní kotvy (traktor) do pozice d, tahové zkoušky stromů číslo 5, 6, 7 a 8 (podél výkopu) - instalace zemní kotvy (pata stromu) do pozice e, tahové zkoušky stromů číslo 5 a 6 (kolmo na výkop) - instalace zemní kotvy (pata stromu) do pozice f, tahové zkoušky stromů číslo 7 a 8 (kolmo na výkop).
29
Obrázek 15: Časová posloupnost jednotlivých tahových zkoušek (a - f)
Obrázek 16: Linie výkopu
30
4.4
MATEMATICKÉ VÝPOČTY Pro výpočet tuhosti kořenových systémů jednotlivých stromů je nutno nejprve
vypočítat moment síly (podle Šidlofa, 2011). Na obr. č. 17 jsou graficky znázorněny veličiny vstupující do výpočtu. M = Fh× l [Nm] M moment síly, Fh horizontální složka síly, l
výška úvazku.
Obrázek 17: Grafické znázornění veličin vstupujících do výpočtu tuhosti
31
Dále je vypočítán průřezový modul označovaný jako (podle Prause, 2006): W = (π × d12× d2) / 32 [m3] d
jsou průměry kmene měřené v 1,3 m,
d1 průměr kmene ve směru tahu, d2 průměr kmene kolmo na směr tahu. Napětí je pak vyjádřeno poměrem momentu síly a průřezového modulu, (Praus, 2006): σ = M / W [MPa]
Nield a Wood (1998) označují tuhost kořenového systému jako kroot. Tato charakteristika je založena na předpokladu, že vztah mezi náklonem kmene a ohybovým momentem je do určitého momentu konstantní, tedy že úhel náklonu kmene s rostoucími hodnotami ohybového momentu stoupá až do určité hodnoty lineárně. Tento vztah tedy podle autorů Nielda a Wooda (1998) může být vyjádřen následující rovnicí: kroot = M / ɸ kroot
tuhost ukotvení kořenového systému v půdě,
M
ohybový moment na bázi kmene,
ɸ
úhel náklonu kmene v radiánech.
32
Kromě tohoto matematického vyjádření tuhosti můžeme získat směrnici lineární regresní přímky, a to z grafu (obr. č. 18), kde na ose y je napětí a na ose x náklon. Směrnicí lineární regresní přímky grafu je tangenta úhlu alfa (Šrubař, 2011): kroot = tg α
Obrázek 18: Příklad grafu s lineární regresní přímkou
33
5
VÝSLEDKY Z tahových zkoušek stromů provedených ve dvou na sebe kolmých směrech byla
získána data, z nichž bylo možno porovnáním náklonu a napětí vytvořit grafy s proložením spojnic trendu - lineárními regresními přímkami. Pro každý strom tak byly sestaveny dva grafy (obr. č. 19 - 28), jeden pro tuhost kořenového systému při umělém zatížení stromu tahovou zkouškou podél osy výkopu, druhý pro tuhost při zatížení kolmo na osu výkopu. Rovnice lineárních regresních přímek nejsou uvedeny, protože grafy neobsahují pouze data vzestupné větve.
Obrázek 19: Strom 1, podélný směr
Obrázek 20: Strom 1, kolmý směr
Obrázek 21: Strom 2, podélný směr
Obrázek 22: Strom 2, kolmý směr
34
Obrázek 23: Strom 3, podélný směr
Obrázek 24: Strom 3, kolmý směr
Obrázek 25: Strom 4, podélný směr
Obrázek 26: Strom 4, kolmý směr
Obrázek 27: Strom 5, podélný směr
Obrázek 28: Strom 5, kolmý směr
35
Postupem uvedeným v metodice byla ke každému grafu vypočtena směrnice lineární regresní přímky (kroot) vyjadřující tuhost kořenového systému stromu. Hodnoty kroot jsou uvedeny v tabulce č. 2.
Tabulka 2: Tuhost kořenových systémů stromů vyjádřená hodnotami směrnic lineárních regresních přímek (kroot) Číslo stromu
kroot - podélně
kroot - kolmo
1
0,004345
0,005018
2
0,006423
0,003382
3
0,013543
0,007611
4
0,004159
0,004826
5
0,004286
0,003948
36
Hodnoty kroot pro podélný a kolmý směr umělého zatížení vůči ose výkopu byly porovnávány v rámci jednoho stromu. Porovnání těchto dat formou grafického znázornění se nachází v obrázku č. 29.
Obrázek 29: Porovnání směrnic lineárních regresních přímek (kroot) v rámci jednoho stromu
37
6
DISKUZE Coutts (1983) píše, že pokud strukturální kořeny chybí, nebo jsou vyvinuty jen
na jedné straně od kmene, stabilita stromu je snížena. Před provedením terénního měření na lipách (Tilia cordata MILL.) v Otrokovicích proto zněla hypotéza tak, že v důsledku provedení výkopových prací podél aleje byly kořenové systémy stromů z jedné strany destabilizovány. Předpokládala se tak snížená tuhost stromů v jednom směru, a to kolmo na osu výkopu. Při zatížení stromu, píše Blackwell et al. (1990), je totiž z hlediska stability velmi významný kořenový systém právě na tahové straně (respektive na návětrné straně), kde však, v tomto případě, byly kořeny přerušeny. Hodnoty získané z tahových zkoušek jsou ale variabilní. Jak je patrné z výše uvedených výsledků, stromy číslo 2, 3 a 5 vykazují vyšší hodnoty kroot ve směru tahu podél výkopu (kroot stromu číslo 2 nabývá hodnoty podélně 0,006423, kolmo pak 0,003382; kroot stromu 3 podélně 0,013543, kolmo 0,007611; kroot stromu 5 podélně 0,004286, kolmo 0,003948), což by potvrzovalo domněnku, že provedené výkopové práce destabilizovaly strom z jedné strany. Stromy číslo 1 a 4 však naopak vykazují vyšší hodnoty kroot ve směru tahu kolmo na osu výkopu (kroot stromu číslo 1 nabývá hodnoty podélně 0,004345, kolmo pak 0,005018; kroot stromu 4 podélně 0,004159, kolmo 0,004826), což zmiňovanou domněnku vyvrací. Z těchto výsledků tedy nelze vyvodit závěr, že výkop může způsobit pouze směrově lokalizované snížení tuhosti. Toto zjištění by se shodovalo s výzkumem na druhu Pinus sylvestris L. (Mickovski a Ennos, 2002), které demonstrovalo to, že většina stromů sice vykazovala odlišnou odolnost vůči umělému zatížení v různých směrech, avšak ta nekorespondovala s asymetrií prostorové distribuce kořenů.
Co se týče variability výsledků v rámci jednoho stromu, je nutné zmínit, že ačkoli určitý rozdíl mezi hodnotami kroot v rámci jednoho stromu byl zaznamenán, odlišnost kroot ve směru tahu podél výkopu a kolmo na něj není oproti původní hypotéze výrazná. Při porovnání hodnot kroot činí u stromu číslo 1 rozdíl 0,000673, u stromu 2 rozdíl 0,003041, u stromu 3 rozdíl 0,005932, u stromu 4 rozdíl 0,000667, u stromu 5 rozdíl 0,000338.
38
Zde je dobré zaměřit se také na hranice hodnot, ve kterých se výsledky pohybují. Vypočítané kroot nabývají hodnot v rozmezí od 0,003382 do 0,013543. Toto nejsou vysoké hodnoty, které by poukazovaly na stabilní strom. Zjištěné hodnoty kroot tedy poukazují spíše na to, že pravděpodobně celý kořenový systém stromů nebyl v půdě adekvátně ukotven. V blízkosti měřených stromů s velkou pravděpodobností v minulosti proběhla další činnost poškozující kořenový systém stromů, a to v rámci řešené aleje i mezi jednotlivými stromy. Dokladem toho může být přítomnost poklopu kanalizace označující další vedení podzemních inženýrských sítí. To se nachází přímo na ose stromořadí, jak ukazuje obr. č. 30.
Obrázek 30: Poklop kanalizace na ose stromořadí (autorka fota: A. Szórádová)
V průběhu destruktivních zkoušek pomocí dvounápravového jeřábu Liebherr se v půdě na hranicích kořenových balů a předpokládaného výkopu objevovala jasně ohraničená linie (viz obr. č. 31 a 32) potvrzující přerušení kořenů.
39
Obrázek 31: V průběhu destruktivních tahových zkoušek se na povrchu půdy jasně rýsovala linie indikující okraj výkopu (autorka fota: A. Szórádová)
Obrázek 32: Kořenový bal stromu se vyvrací podle hrany výkopu (autorka fota: A. Szórádová)
Poté, co proběhly destruktivní zkoušky, bylo možno kořenový bal zhodnotit také vizuálně. Hladká stěna kořenového balu bez známek přítomnosti kořenů na obr. č. 33 ukazuje, že směrem do ulice Nádražní, podél které byl výkop veden, byly kořeny opravdu přerušeny. V opačném případě by bylo možno vidět kořeny zpřetrhané destruktivní zkouškou. Skutečnost, že výkop byl veden 0,5 m od bází kmenů, svědčí o nepřiměřených velikostech balů. Ghani et al. (2009) ve svém výzkumu, zabývajícím se mj. vlivem výkopových prací na ukotvení stromů rostoucích v urbánním prostředí,
40
došel ke zjištění, že tuhost stromu se sníží právě tehdy, zasáhne-li výkopová činnost kořeny ve vzdálenosti 0,5 m od paty kmene stromu. Při výkopových pracích v Otrokovicích tedy nebyla dodržena taková vzdálenost výkopu od kmene, která by stromům umožnila ponechat si staticky významné kořeny. Kořenové baly tím byly redukovány až na míru, při které již nelze očekávat tuhost adekvátní rozměrům stromů.
Obrázek 33: Strana kořenového balu situovaná k výkopu nemá žádné kořeny (autorka fota: A. Szórádová)
Po vyzvednutí stromu i s kořenovým balem nad úroveň terénu se ukázalo, že stromy nemají dostatečně vyvinutý kořenový systém v žádném směru, jak dokládá obr. č. 34 a 35. Mickovski a Ennos (2002) tvrdí, že nikoli horizontální kořeny, ale kůlový kořen a kořeny kotevní hrají v ukotvení stromu nejvýznamnější roli. Na předmětných stromech však nebyly nalezeny horizontální kořeny, z nichž by mohly kotevní kořeny vyrůstat, a kůlový kořen Tilia cordata MILL., vzhledem ke svému srdčitému kořenovému systému, netvoří. U některých jedinců nebyly žádné kořeny přítomny dokonce ani přímo u báze kmene (obr. č. 36). Průměr kořenového systému u soliter může přitom za normálních okolností dosahovat až trojnásobku průměru koruny (Meyer, 1982).
41
Velikosti balů stromů jsou proto v řešeném případě nedostačující jak z důvodu vedení výkopu příliš blízko u bází kmenů, tak z důvodu neadekvátního prokořenění do půdního prostředí okolí stromů na stranách výkopem nezasažených, z čehož vychází i nedostatečná tuhost jednotlivých stromů reprezentovaná hodnotami kroot.
Obrázek 34: Vyzvedávání stromu i s kořenovým balem ukazuje skutečný rozměr balu (autorka fota: A. Szórádová)
Obrázek 35: Kořenový bal nepřiměřeně vyvinutý vůči rozměrům stromu (autorka fota: A. Szórádová)
42
Obrázek 36: Některé stromy neměly vyvinuté kořeny ani přímo u báze kmene (autorka fota: A. Szórádová)
Obrázek 37: Známky vrstev půdy s odlišným charakterem (autorka fota: A. Szórádová)
43
Výkopové práce vysvětlují redukci kořenového systému v jednom směru, avšak jak již bylo uvedeno výše, stromy nemají dostatečně vyvinutý kořenový systém v žádném směru. Vysvětlením této skutečnosti by mohla být skrývka půdy a následná navážka ornice v celém prostoru stanoviště lip, a to již v době, kdy byly plně vyvinuty jejich kořeny. Skrývka by kořeny porušila kolem celého obvodu kmene a následné zasypání ornicí by dovolilo zformování nového kořenového systému, avšak s absencí silných kořenů. Tuto hypotézu potvrzuje fakt, že v půdním horizontu byly patrné vrstvy půdy odlišného charakteru. Vrstvy půdy byly jinak zabarvené, a proto se jejich přítomnost dala zjistit vizuálně, jak je zřejmé z obr. č. 37.
Hypotéza o skrývce a navážce se zdá být nejpravděpodobnějším vysvětlením toho,
proč
se
rozdíly hodnot
kroot
jednotlivých
směrů
měření
neshodují.
Z předpokládaného asymetrického rozložení kořenů v kořenovém balu stromu totiž vzniklo rozložení víceméně rovnoměrné, z čehož vyplývá, že nemohl být naměřen ani vypočítán významný rozdíl kroot při umělém zatížení stromu podél osy výkopu a při zatížení kolmo na osu výkopu. Tento výzkum tedy nemohl potvrdit ani vyvrátit vliv výkopových prací na stabilitu kořenového systému lípy, konkrétně na tuhost kořenového systému v jednom ze dvou na sebe kolmých směrů. Nejedná se o chybu metodiky, ale o okolnost, která nemohla být před započetím terénního měření předvídána.
44
7
ZÁVĚR Předmětem tohoto výzkumu je pět lip (Tilia cordata MILL.), které rostly
ve stromořadí ve městě Otrokovice. Podél stromořadí byly provedeny výkopové práce, jimiž
byly
z jedné
strany
přerušeny
kořeny
stromů.
Stromy
tak
byly
vystaveny obdobným podmínkám, a proto se staly vhodnými jedinci pro porovnání reakcí na umělé zatížení. Na všech těchto stromech byly provedeny tahové zkoušky, pomocí nichž měla být získána data umožňující vyhodnocení toho, zda porušení podzemní části stromu ovlivní tuhost kořenového systému lípy v určitém směru. Tahové zkoušky byly provedeny pro každý strom ve dvou směrech, a to působením umělého zatížení na strom podél osy vedeného výkopu a kolmo na osu výkopu. Z výsledků tahových zkoušek mohly být vypočítány tuhosti kořenových systémů pro jednotlivé stromy i pro jednotlivé směry umělého zatížení. Tuhost byla vyjádřena pomocí koeficientu kroot, což je směrnice přímky lineární regrese vztahu mezi náklonem a působícím napětím. Následně byly mezi sebou porovnány kroot jednotlivých směrů v rámci jednoho stromu. Předpoklad závislosti tuhosti kořenového systému na směru umělého zatížení vůči ose výkopu se nepotvrdil. Porovnáním kroot se zjistilo, že tři z předmětných stromů vykazovaly větší tuhost kořenového systému ve směru zatížení podél osy výkopu, kdežto dva stromy kolmo na osu výkopu. Podle prvotní hypotézy byly snížené hodnoty kroot předpokládány při umělém zatížení ve směru kolmém na osu výkopu, avšak výsledky tahových zkoušek domněnku nepotvrdily. Z toho lze vyvozovat, že asymetrie kořenového systému zapříčiněná výkopovými pracemi nemusí způsobit pouze směrově lokalizované snížení tuhosti. Zkoumání velikostí kořenových balů, které bylo umožněno díky následným destruktivním tahovým zkouškám, ukázalo, že rozměry nebyly adekvátní rozměrům stromů. Příčinou toho byl nejen výkop vedený v příliš těsné blízkosti bází kmenů, ale také redukce kořenových systémů v ostatních směrech. Od nedostačujících rozměrů kořenového talíře se odvíjí i naměřené nízké hodnoty kroot.
45
Výzkum v rámci této bakalářské práce nemohl potvrdit původní hypotézu toho, že výkopová práce (resp. nerovnoměrná geometrická distribuce kořenů výkopem zapříčiněná) má vliv na tuhost kořenového systému ve směru orientovaném kolmo k ose poškození, a to z toho důvodu, že kořenové systémy předmětných lip byly poškozeny kolem celého obvodu kmenů. Tato skutečnost však nebyla před zahájením terénního měření známa. Výzkum potvrzuje, že rozsah kořenového systému má v ukotvení stromu svou důležitost, což je důležitý fakt zejména pro plánování zemních prací. Před jejich provedením by mělo proběhnout zvážení všech důsledků a potenciálních rizik, která s sebou přinášejí, a to tak, aby nebyla porušena stabilita stromů do té míry, kdy by byla ohrožena také bezpečnost v jejich okolí, jež je se stabilitou stromu úzce spjata.
46
8
SUMMARY This bachelor thesis deals with a research based on pulling tests of five linden
trees (Tilia cordata MILL.) which grew in an alley. Root systems of these trees were reduced by trenching from one side which means that similar conditions were created for all of them. Therefore, the trees were the good samples to compare. The tension tests were carried out on each tree in two directions. One loading was performed along the excavation line, the second loading was performed upright an axis of the trench. Root system stiffness of the particular trees for each direction could be calculated from the normal stress due to the applied bending moment and stem base rotation. Stiffness of the root system was formulated as a slope of the linear regression equation (kroot). Subsequently, kroot of the individual trees were compared. The assumption was that reduced kroot values would be recorded for the direction upright the excavation line. However, two trees showed a higher kroot value not along the excavation line as it was expected, but just in the direction upright the axis of the trench. From these results, we could deduce that asymmetry of the root system caused by trenching needs not lead in a stiffness reduction in a certain direction only. A fact has to be mentioned at this point. During a destructive method of pulling tests was revealed that the root plates were reduced all round the trunks; not only on one side of the trunks as it was supposed. It appears from this that the suggested hypothesis about the effect of trenching to stiffness of the root system in a certain direction could not be verified by this research. It was possible to investigate extent of each root plate due to the destructive tension tests carried out with a crane. After a visual assessment and a manual measurement, the dimensions were found as inadequate to dimensions of the trees. The calculated kroot were found as immoderate as well. These root plates were too reduced to provide sufficient stiffness to the trees. Therefore, the research revealed relation between the extension of the root plate and the stiffness of the root anchorage. This fact is important especially for planning trenching to be considered its impact to the root system by the right way and not to be harm stability of any tree which is also related to its safety.
47
9
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ Tištěné zdroje
Blackwell, P. G., Rennolls, K., Coutts, M. P. (1990): A Root Anchorage Model for Shallowly Rooted Sitka spruce. Forestry 63 (1): 73-91
ČSN 83 9061 Technologie vegetačních úprav v krajině - Ochrana stromů, porostů a vegetačních ploch při stavebních pracích. 2006
Coutts, M. P. (1983): Root Architecture and Tree Stability. Plant Soil 71 (1-3): 171-188
Ennos, A. R., Fitter, A. H. (1992): Comparative Functional Morfology of the Anchorage Systems of Annual Dicots. Functional Ecology, 6 (1): 71-8
Gregory, P. J. (2006): Plant Roots: Their Growth, Activity and Interaction with Soils. Blackwell Publishing; Oxford; 318 s.
Ghani, M. A., Stokes, A., Fourcaud, T. (2009): The Effect of Root Architecture and Root Loss Through Trenching on the Anchorage of Tropical Urban Trees (Eugenia grandis Wight). Trees 23 (2): 197-209
Hurych, V. (2003): Okrasné dřeviny pro zahrady a parky. ČZS; Praha; 203 s.
Jurča, J. (1983): Biotechnika účelových lesů. Vysoká škola zemědělská v Brně; Brno; 306 s.
Kolařík, J. (2005): Tree Risk Assessment Using a Statics Integrated Method. Arborist News, 14 (3): 32-34
Kolařík, J., et al. (2003): Péče o dřeviny rostoucí mimo les, I. díl. ČSOP Vlašim; Vlašim; 261 s.
Kolařík, J., et al. (2005): Péče o dřeviny rostoucí mimo les, II. díl. ČSOP Vlašim; Vlašim; 720 s.
Lilly, S. J. (2001): Arborists‘ Certification Study Guide. ISA; Champaign IL; 222 s.
Mattheck, C., Breloer, H. (2006): The Body Language of Trees: A Handbook for Failure Analysis. The Stationary Office; London; 239 s.
Meyer, F. H. (1982): Bäume in der Stadt. Verlag Ulmer. Stuttgart. 380 s.
48
Mickovski, S. B., Ennos, A. R. (2002): A Morphological and Mechanical Study of the Root Systems of Suppressed Crown Scots Pine Pinus sylvestris. Trees, 16 (4-5): 274-280
Mosbrugger, V. (1990): The Tree Habit in Land Plants: A Functional Comparison of Trunk Constructions with a Brief ... Springer Verlag; Berlin; 161 s.
Niklas, J. K., Spatz, H. Ch. (2000): Wind-Induced Stresses in Cherry Trees: Evidence against the Hypothesis of Constant Stress Levels. Trees, 14 (4): 230-237
Pejchal, M. (2008): Arboristika I., Obecná dendrologie. VOŠZ a SZŠ Mělník; Mělník; 168 s.
Stathers, R. J., Rollerson, T. P., Mitchell, S. J. (1994): Windthrow Handbook for British Columbia Forests, Research Program Working Paper 9401. Ministry of Forests Research Program; Victoria, B. C.; 31 s.
Stokes, A. (1999): Strain Distribution during Anchorage Failure of Pinus pinaster Ait. at Different Ages and Tree Growth Response to Wwind-Induced Root Movement. Plant and Soil, 217 (1-2): 17-27
Stokes, A., Mattheck, C. (1996): Variation of Wood Strength in Tree Roots. Journal of Experimental Botany, 47 (298): 693-699
Wessolly, L. (1995): Fracture Diagnosis of Trees, Part 1: Statics-Integrated Methods – Measurement with Tension Test. Stadt und Grün, (6): 416-422
Wessolly, L. (1996): Stability of Trees, Explanation of the Tipping Process. Stadt und Grün, (4): 268-272
Wessolly, L., Erb, M. (1998): Handbuch der Baumstatik und Baumkontrolle. Patzer; Berlin; 270 s.
Elektronické zdroje
Brudi, E., Wassenaer, P. (7.7.2004): Trees and Statics: Non-Destructive Failure Analysis. Dostupné z: « http://www2.tree-consult.org/images/pdf/eng/brudi_trees_and_statics.pdf» [cit. 23.3.2012].
Český hydrometeorologický ústav. Územní srážky v roce 2010. Dostupné z: «http://portal.chmi.cz/portal/dt?menu=JSPTabContainer/P4_Historicka_data/» [cit. 20.2.2012].
49
Český hydrometeorologický ústav. Územní teploty v roce 2010. Dostupné z: «http://portal.chmi.cz/portal/dt?menu=JSPTabContainer/P4_Historicka_data/» [cit. 20.2.2012].
Detter, A., Brudi, E., Bischoff, F. (23.11.2005): Statics Integrated Method, Results from Pulling Tests in the Past Decades. Dostupné z: «http://www2.tree-consult.org/images/pdf/eng/barcelona_2005.pdf» [cit. 23.3.2012].
Kolařík, J. (3.12.2003): The Application of the Static Integrated Approach for Arboricultural Practice. Dostupné z: «http://www.treeworks.co.uk/» [cit. 23.3.2012].
Praus, L. (2006): Mechanická stabilita stromů a metody jejího zjišťování. Dostupné z: «http://wood.mendelu.cz/cz/sections/BMaSS/files/Praus_polomy06.pdf» [cit. 3.12.2009].
Satel, A. (25.11.2009): Tree Risk Assessment and Mitigation. Dostupné z: «http://urbanforestinnovations.com/wp-content/uploads/2010/04/» [cit. 23.3.2012].
Sterken, P. (2005): A Guide for Tree-Stability Analysis. Dostupné z: «http://www.isa-arbor.sk/» [cit. 29.2.2012].
Šidlof, P. (21.12.2011): Moment síly, spojité zatížení. Dostupné z: «http://artax.karlin.mff.cuni.cz/~sidlof/vyuka/NTI-MEC/prednasky/ » [cit. 20.4.2012].
Šimek, P. (2007): Vegetační prvky. Dostupné z: «https://is.mendelu.cz/auth/dok_server/slozka.pl?id=44121;download=56517» [cit 27.12.2011]
Šrubař, J. (25.2.2011): Matematika LS 2011-12, 2. přednáška. Dostupné z: «http://15122.fa.cvut.cz/?page=cz,matematika» [cit. 20.4.2012].
50
