Lesy Ceské Republiky Study. Progress Report

Lesy Ceské Republiky Study Progress Report Submitted by:

Barrett N. Rock

Complex Systems Research Center University of New Hampshire Durham, NH 03824

1 Spectral Characteristics of 2002 Needles Collected for the Lesy Ceske Republicky in the Krusne hory

Spektrální charakteristiky jehlic v roce 2002 odebraných v Krušných horách pro Lesy Ceské Republiky

Submitted by: Barrett N. Rock Complex Systems Research Center University of New Hampshire Durham, NH 03824 USA

Vypracoval: 1 Barrett N. Rock Complex Systems Research Center University of New Hampshire Durham, NH 03824 USA

The following data are submitted as part of the research project funded by the Lesy Ceske Republicky (LCR). These spectral data were acquired for needle samples collected on October 21-30, 2002, for marked trees from the study sites in the Krusne hory listed below (Table 1). The five study sites were selected by Dr. Jana Albrechtova, Charles University, as representative of the forest conditions in the western and central Krusne hory. Sites 21, 40 and 41 represent relatively healthy sites in the western Krusne hory, while sites 35 and 39 represent recovering sites in the central Krusne hory. These sites are a subset of the sites used in the original 1998 study of Entcheva, et al., (2002), conducted as part of the NASA Hyperspectral Remote Sensing Campaign in August and September, 1998.

Následující data byla predložena jako cást vedeckého projektu financovaného Lesy Ceské republiky, a.s. (LCR). Tato spektrální data byla získána pro vzorky jehlic odebraných mezi 21. – 30. ríjnem 2002 z oznacených stromu ze studijních ploch uvedených v tabulce 1. Pet studijních ploch bylo vybráno Dr. Albrechtovou, z Univerzity Karlovy, jako reprezentativních pro západní a strední Krušné hory. Stanovište 21, 40 a 41 predstavují relativne zdravá stanovište v západním Krušnohorí, zatímco stanovište 35 a 39 predstavují uzdravující se porosty ve stredním Krušnohorí. Tato stanovište jsou cástí studijních ploch použitých behem puvodní studie z roku 1998 autoru Entcheva et al. (2002), provádenou jako soucást NASA Hyperspektrální výzkumné kampane dálkového pruzkumu v srpnu a zárí 1998.

The spectral indicies selected for analysis are the red edge inflection point (REIP), the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), the ratio of Landsat Thematic Mapper (TM) bands 5/4, and the near infrared (NIR) bands 3/1. The descriptions below explain why these four spectral indices were used.

Spektrální indexy vybrané pro analýzu jsou: inflexní bod cerveného okraje REIP, normalizovaný rozdílový vegetacní index NDVI, pomer pásu 5/4 senzoru Landsat Thematic Mapper a pomer pásu 3/1 v oblasti krátkého infracerveného svetla. Popis techto indexu níže vysvetlí, proc byly použity práve tyto ctyri indexy.

1

Preložila Dr. Jana Albrechtová a Mgr. Tomáš Polák z Univerzity Karlovy; e-mail: [email protected]

2

Table 1. Czech Republic Monitoring Sites Used in Spectral Assessment Tabulka 1: Monitorovací stanovište v Ceské republice použitá pro spektrální analýzu Site stanovište 21 40 41 35 39

Location lokalizace Prebuz Prebuz Prebuz Kovarska Cerny Potok

Spectral Indices

Spektrální indexy

Spectral indices were derived from raw spectra. Based on past work, four indices were selected that provide information regarding the chlorophyll, biomass and water content, as well as the maturity status of needles collected. The indices are: REIP, NDVI, a simulated Moisture Stress Index (TM5/4), and a Maturity Index (NIR 3/1). Each spectral index provides different types of biophysical information.

Spektrální indexy jsou odvozené z hrubých dat spectra. Na základe predchozích prací byly vybrány ctyri indexy, které poskytují informaci ohledne chlorofylu, biomasy a obsahu vody a stavu zrání odebraných jehlic. Tyto index jsou: REIP, NDVI, simulovaný index vodního stresu (TM5/4) a index zralosti (NIR 3/1). Každdý spektrální index poskytuje urcitý typ biofyzikální informace.

The REIP is a sensitive estimator of foliar chlorophyll content. The REIP is estimated as the wavelength position where the slope of the spectral red-edge changes in sign from positive to negative slope (i.e., where the 1st derivative equals zero or is minimized). Determination of the REIP value requires the comparison of sequential reflectance banddifferences, which provide slope estimates. The difference minimum in the spectral range from 680nm – 750nm is selected as the REIP. As the amount of chlorophyll in the needles increases in a sample, the REIP value (in nm) increases, so that an increase in the REIP is represented by a shift in position toward longer wavelengths. A sample measured as having a REIP value of 726nm will have a

REIP je index senzitivní k odhad obsahu chloroflu v listoví. REIP je odhadován jako pozice vlnové délky, kde se sklon spektrálních zmen cerveného okraje mení z pozitivního na negativní sklon (tj. kde první derivace se rovná nule nebo je minimalizována 2 ). Urcení hodnoty REIP vyžaduje porovnání posloupnosti rozdílu v sousedních reflektancních pásech, což poskytuje odhad sklonu. Minimum techto rozdílu ve spektrální oblasti 680-750nm je vybráno jako hodnota REIP. S narustajícím obsahem chlorofylu ve studovaných jehlicích narustá hodnota REIP (v nanometrech) tak, že zvýšení hodnoty REIP je reprezentováno posunem pozice inflexního bodu smerem k delším vlnovým délkám. Vzorek, jehož hodnota REIP byla zmerena 726nm, 2

pozn. prekladatele: jedná se tedy o inflexní bod funkce

3 greater chlorophyll content than a sample with a REIP value of 720nm. For Norway spruce (Picea Abies), many years of measuring REIP values has identified 720nm as a transition value. Needles with REIP values below 720nm are considered as exhibiting low chlorophyll content, and could be referred to as damaged by some environmental factor, while REIP values above 720 indicate “normal’ chlorophyll conditions. REIP values for needles above 724nm are considered as “healthy,” are will exhibit elevated chlorophyll levels.

bude mít vyšší obsah chlorofylu než vzorek s hodnotou REIP 720nm. Na základe mnohaletých merení byla prechodná hodnota REIP pro smrk ztepilý (Picea abies) urcena 720nm. Jehlice, které mají hodnoty REIP pod 720nm, jsou považovány za obsahující nízký obsah chlorofylu a je možno je oznacit jako poškozené nejakým faktorem prostredí, zatímco hodnoty REIP nad 720nm ukazují na „normální“ obsah chlorofylu v jehlicích. Hodnoty REIP nad 724nm pro jehlice smrku, jsou považovány za odpovídající „zdravým“ a ukazují na zvýšené hodnoty chlorofylu.

The NDVI is estimated by simulating the same spectral coverage as the Thematic Mapper bands [NDVI = (TM4TM3)/(TM4+TM3)]. This index takes advantage of vegetation curve characteristic; namely strong absorption in the red, chlorophyll well (TM3) region from (630nm 690nm), and high reflectance and transmission in the near- infrared plateau (TM4) from 760nm – 900nm. The index calculation accentuates vegetation features, and translates into an estimate of “green biomass”. This value is calculated from VIRIS reflectance data as a means of assessing the amount of needle material within the field of view (FOV) of the spectrometer. Any NDVI values below 0.8 would indicate that too little needle material was in the FOV, while values above 0.8 indicate adequate amounts of needle material.

Index NDVI je odhadován simulací téhož spektrálního pokrytí jako mají pásy orbitálního senzoru Thematic Mapper [NDVI = (TM4TM3)/(TM4+TM3)]. Tento index využívá vlastností vegetacní odrazivostní krivky, obzvlášte silnou absorpci v cerve né oblasti spektra, tzv. oblasti „chlorofylové studne“, TM3 oblasti (630nm – 690nm), a vysoké reflektance (odrazivosti) a transmise v platu spektrální krátkovlnné infracervené oblasti TM4 (760nm - 900nm). Výpocet indexu zduraznuje vegetacní vlastnosti a prevádí je do odhadu „zelené biomasy“. Tato hodnota je kalkulována z reflektancních dat VIRIS 3 jako prumery odhadu množství biomasy jehlic v poli analyzovaném spektrometrem (FOV). Jakékoli hodnoty NDVI pod 0,8 budou znamenat, že v poli FOV bylo príliš málo analyzovaného materiálu jehlic, zatímco hodnoty nad 0,8 budou odpovídat primerenému množství materiálu.

The next index is the TM5/4 Moisture Stress Index. The entire spectral short-wave infrared region beyond 1300nm is sensitive to the amount of inter- and intracellular water in foliage. The reflectance region from 1550nm - 1750nm (TM5) therefore is useful for

Další index je index vodního stresu TM5/4. Celá spektrální krátkovlnná infracervená oblast za vlnovou délkou 1300nm je citlivá k obsahu vody v bunkách ci mimo ne v listoví. Reflektancní oblast od 1550nm-1750nm (TM5 4 ) 3

pozn. prekladatele: Visible Infra-Red Intelligent Spectrometer – prenosný spektrometr používaný v této studii pro spektrální analýzy 4 pozn. prekladatele: odpovídající rozpetí vlnových délek pásu TM5 družicového senzoru Landsat Thematic Mapper

4 monitoring leaf water content. Low reflectance is due to strong water absorption in this spectral region and correlates with high leaf water content, while high reflectance in TM5 occurs when foliage is dry. This TM 5 value is scaled to the reflectance in the NIR region (760nm - 900nm), which is relatively insensitive to water but responds to the amount of biomass (foliage). Together, this band ratio permits moisture stress comparisons between different sets of foliage. TM 5/4 values above 0.6 indicate dried foliage, while values below 0.5 are typical for foliage having a high water content. Often, the TM 5/4 increases with increasing needle age, as the older needles have a lower water content than do the new current-year needles, due to expansion of intercellular spaces and reduced cellular water contents in the mesophyll tissues of the needles. Finally, the NIR 3/1 ratio is a means of calculating and quantifying the slope of the near infrared (NIR) plateau. Previous work has shown that the slope of the NIR Plateau changes with advancing maturity. Young, actively growing needle tissues (first- year needles) exhibit a slope toward the long wavelength end of the spectrum in which the reflectance at NIR 1 (0.80-0.89nm) is higher than reflectance at NIR 3 (1.20-1.30nm), producing a low ratio value. As maturation progresses, the slope of the plateau becomes essentially level (reflectance in both bands is nearly identical), resulting in a ratio value of +/- 1.0. With senescence, the slope shifts to the short end of the spectrum as NIR 3 reflectance increases above that of NIR 1, producing ratio values which exceed 1.0.

je proto vhodná pro monitorování obsahu v vody v listoví. Nízká reflektance je zpusobena vysokou absorpcí vody v této spektrální oblasti a velmi dobre koreluje s vysokým obsahem vody v listu, zatímco vysoká odrazivost v oblasti TM5 nastane, když je listoví suché. Tato TM5 hodnota je pak vztažena k odrazivosti vkrátkovlnné infracervené oblasti NIR 5 (760nm-900nm), která je relativne neovlivnována obsahem vody ale odpovídá obsahu biomasy (listoví). Spolecne, tento pomer dvou pásu umožnuje porovnání míry vodního stresu mezi odlišnými vzorky materiálu. Hodnoty TM5/4 nad 0.6 indikují suché listoví, zatímco hodnoty pod 0.5 jsou typické pro listoví mající vysoký obsah vody. Casto se pomer TM5/4 zvyšuje se vzrustajícím stárím jehlic, takže starší jehlice mají nižší obsah vody než mají nové, tohorocní jehlice díky rozširování mezibunecných prostoru a sníženého obsahu vody v bunkách mezofylového pletiva v jehlicích. Konecne, pomer NIR3/1 jsou prumery výpoctu a kvantifikace sklonu plata v krátkovlnné infracervené oblasti NIR. Predchozí studie ukázala, že sklon plata vNIR oblasti se mení s postupem zrání. Mladé, aktivne rostoucí jehlice (jednoleté jehlice) vykazují sklon smerem ke konci spektra v dlouhých vlnových délkách, ve kterém je odrazivosti v oblasti NIR 1 (0,80-0,89nm) vyšší než odrazivost voblasti NIR 3 (1,20-1,30nm), což má za následek nízkou hodnoty pomeru. S postupujícím zráním jehlic se zacíná sklon plata vyrovnávat (odrazivost v obou pásech je témer identická), což se odrazí v hodnote pomeru +/- 1,0. Pri senescenci se sklon posouvá ke krátkému konci spektra jak odrazivost NIR 3 vzrustá nad hodnoty reflektance NIR 1, což ústí v hodnoty , které presahují 1,0.

5

NIR – near infra -red

5 THE 2002 RESULTS

VÝSLEDKY Z ROKU 2002

Following the extensive 1998 field campaign developed in support of the overflights of the NASA hyperspectral sensor ASAS (see Albrechtova, et al., 2001; Entcheva, et al., 2002), Dr. Albrechtova and her students established a sub-set (5) of the study sites used in 1998 in order to continue monitoring the apparent recovery forest conditions in the western and central Krusne hory. As noted in Entcheva, et al., 2002 and Rock, et al., 2002, the forests of the Krusne hory exhibit a number of indicators of improving health when compared with the same indicators acquired in 1991 and 1995 (Rock, et al., 2002). These indicators include spectral indices described above. The 2002 results are given below.

Po rozsáhlé kampani terénního výzkumu konané v roce 1998 pro podporu preletu NASA hyperspektrálního senzoru ASAS (viz Albrechtová et al., 2001; Entcheva et al. 2002), Dr. Albrechtová a její studenti ustanovili podmnožinu 5 studijních ploch použitých ve studii v roce 1998 za úcelem monitoringu zrejmých ozdravných procesu v západním a centrálním Krušnohorí. Jak je dokumentováno v pracích autoru Entcheva, et al. (2002) and Rock et al. (2002), je zrejmé, že lesy v Krušných horách vykazují celou radu indikátoru zlepšení zdravotního stavu pri porovnání s hodnotami stejných indikátoru získanými v roce 1991 a 1995 (Rock et al. 2002). Výsledky z roku 2002 jsou prezentovány níže.

1. 2002 REIP Data

1. 2002 REIP Data

As noted above, the REIP data are a spectral index that is highly correlated with chlorophyll concentrations in foliage. The comparison of 2002 REIP values averaged for all three age classes of needles with REIPs for foliage collected from the same 25 trees (5 trees per each of 5 sites – Table 1) is presented in Figure 1. As can be seen in Figure 1, REIP values for samples collected in both 2001 and 2002 are very similar, while 2000 data are lower in all cases. Remember that the higher the REIP value, the greater the amount of chlorophyll in the foliar samples measured, and the lower the REIP, the less amount of chlorophyll. The standard deviation bars indicate varying degrees of overlap, although the 2002 data exhibit the least amount of variation at each site, compared with variations in both 2000 and 2001 at each site. Overall, there has been essentially no change in REIP values for the foliar samples collected between 2001 and 2002. Both years represent healthy conditions relative to amount of chlorophyll in the needles and both represent an improved chlorophyll condition compared to 2000.

Jak již bylo receno výše, spektrální index REIP velice silne koreluje s koncentrací chlorofylu v listoví. Graf 1 znázornuje prumery hodnot REIP indexu pro každé stanovište zprumerované pro všechny tri nejmladší rocníky jehlic ze stejných 25 stromu (5 stromu z každého z 5 stanovišt – tabulka 1). Jak je videt v grafu 1, REIP hodnoty byly velice podobné v roce 2001 a 2002, zatímco v roce 2000 byly nižší na všech stanovištích. Duležité je, že cím vyšší je hodnota REIP indexu, tím je vyšší obsah chlorofylu v merených vzorcích a naopak, cím je hodnota REIP indexu nižší, tím méne chlorofylu vzorek obsahuje. Smerodatné odchylky indikují rozdílnou variabilitu v datech, pricemž nejnižší variabilita byla na všech stanovištích v roce 2002 ve srovnání s roky 2000 a 2001. Celkove nebyl zjišten podstatný rozdíl v hodnotách REIP indexu odebraných vzorku jehlic mezi lety 2001 a 2002. Koncentrace chlorofylu v jehlicích indikuje dobrý zdravotní stav vobou letech, který se ve srovnání s rokem 2000 zlepšil.

6

2000

Graph 7: REIP position 2000 and 2001 REIP Position between 2000inand 2002

2001 2002

730

Wavelength (nm)

727 724 721 718 715 712

21

40

41

35

Western KH

39

Central KH

(Based on Lhotakova et al., 2002) 2002 Data Site (stanovište)

REIP

Site 21 Site 40 Site 41 Site 35 Site 39

724.7067 724.0933 724.7 724.2 723.6933

StDev (smerodatná odchylka) 1.135446 2.309752 1.751734 1.103242 2.024

Figure 1. REIP values for foliar samples collected from the same 5 trees located at each of the 5 study sites (Healthy - 21, 40, 41;

Obr. 1 Hodnoty REIP pro vzorky jehlic odebraných z týchž 5 stromu na každé z 5 studijních ploch (Zdravá – 21, 40, 41; uzdravující se

Recovering – 35, 39). Foliar samples were collected from the functional portion of each canopy in 2000, 2001, and 2002. The horizontal red line marks the approximate position of 720nm, considered to indicate adequate amounts of chlorophyll in foliage used in the spectral measurements. Standard deviation bars are indicated.

– 35, 39). Vzorky jehlic byly odebrány z funkcní cásti koruny stromu v letech 2000, 2001 a 2002. Horizontální cervená cára oznacuje približne pozici 720nm, která se považuje za hranicní hodnotu ukazující primerená množství chlorofylu v jehlicích spektrálne merených. Cáry nad sloupci odpovídají smerodatné odchylce.

7

Figure 2 presents the REIP values for each needle age class from each study site in 2002. The typical condition expected for increasing age classes of needles would be for a decreasing trend from 1st -year needles to 3rd – yr needles. That trend is not exhibited at any site (other than a very slight, statistically insignificant drop in 3rd-yr needles at Site 35 (Kovarska). The slight drop in 2nd- and 3rd-yr needles at Site 21 is also not significant. Based on these REIP data, all of the sites are healthy and are likely to exhibit very similar levels of chlorophyll.

Graf 2 reprezentuje prumerné hodnoty REIP indexu pro každý rocník jehlic na všech sledovaných stanovištích v roce 2002. Typické výsledky, které jsme ocekávali, byl pokles REIP indexu se zvyšujícím se stárím výhonu. Tento trend nebyl patrný na žádnémsledovaném stanovišti (nepatrný a statisticky neprukazný pokles byl pozorován pro 3- leté výhony na stanovišti 35 - Kovárská). Nepatrný pokles pro 2 a 3-leté výhony byl pozorován i na stanovišti 21, ale také nebyl prukazný. Výsledky REIP indexu indikují dobrý zdravotní stav na všech stanoviších, s velice podobnými koncentracemi chlorofylu.

REIP per Needle Age Class 730

REIP (nm)

728 726 1st

724

2nd 722

3rd

720 718 716 Site 21

Site Site Site Site Site

21 40 41 35 39

REIP 1st 724.9 723.54 723.98 724.16 722

Site 40

2nd 724.6 723.52 725.84 724.6 724.3

Site 41

3rd 724.62 725.22 724.28 723.84 724.78

Figure 2. REIP data for the three age classes collected from each of five trees at the five Study Sites in 2002. Standard Deviation values are given and represented by bars in the Figure.

Site 35

Site 39

1st 0 2.345847 2.094517 1.550161 1.585875

Sdev 2nd 0.67082 1.773979 1.392121 0.67082 1.776232

3rd 1.997999 2.764417 1.386362 1.021274 1.773979

Obr. 2. Data REIP indexu pro první tri rocníky jehlic odebraných z 5 stromu na každé z peti studijních ploch v roce 2002. Cáry nad sloupci odpovídají smerodatné odchylce.

8 2. 2002 NDVI Data

2. 2002 NDVI Data

Figure 3 presents the NDVI data for three youngest age classes of needle and for each Study Site acquired for 2002 foliar samples. These data indicate that very similar amounts of biomass for each of the trees and each of the study sites were included in the FOV (Field of View) of the GER 2600 spectrometer. The very narrow standard deviations for each age class and each site also are an indication of the similar amounts of biomass used in these spectral measurements. These data also indicate that the 1st -yr, 2nd-yr, and 3rd- yr needles for all sites were similar in terms of tissue amount and condition. Remember that any NDVI value above 0.8 is considered to be normal.

Graf 3 predstavuje prumerné hodnoty spektrálního indexu NDVI pro nejmladší tri rocníky jehlic a pro každé stanovište. Výsledky indikují, že v FOV (analyzovaném poli) spektrometru GER 2600 bylo zahrnuto vždy témer shodné množství biomasy pro každý strom z každého stanovište. Velice malé smerodatné odchylky pro všechny rocníky jehlic a všechna stanovište tuto domnenku také potvrzují. Data dále ukazují, že obsah pletiv a podmínky spektrálního merení byly stejné pro všechny rocníky jehlic a všechna stanovište. Všechny hodnoty NDVI nad 0,8 jsou považovány jako normální.

NDVI per Needle Age Class 1 0.95

NDVI

0.9

1st

0.85

2nd 3rd

0.8 0.75 0.7 Site 21

Site Site Site Site Site

21 40 41 35 39

NDVI 1st 0.838 0.8424 0.833 0.8448 0.8058

Site 40

2nd 0.8322 0.846 0.8382 0.8512 0.8172

Site 41

3rd 0.823 0.8432 0.8282 0.8292 0.8292

Figure 3. NDVI data for the three age classes collected from each of five trees at the five Study Sites in 2002. Standard Deviation values are given and represented by bars in the Figure.

Site 35

Site 39

1st 0.006083 0.015534 0.017421 0.016814 0.015255

Sdev 2nd 0.009654 0.015281 0.012677 0.005119 0.021856

3rd 0.023076 0.017513 0.006261 0.01788 0.011735

Obr. 3. Data NDVI indexu pro první tri rocníky jehlic odebraných z 5 stromu na každé z peti studijních ploch. Cáry nad sloupci odpovídají smerodatné odchylce.

9 3. 2002 TM 5/4 Data

3. 2002 TM 5/4 Data

Figure 4 presents the Moisture Stress Index values (TM 5/4) for each age class of needle and for each Study Site used in the acquisition of 2002 foliar samples. These data exhibit the typical patterns expected, in that the TM 5/4 ratios increase at each site with increasing age of needle – a drying pattern expected with increasing age. There is no significant difference between any of the five Study Sites, an indication that the recovering trees at Sites 35 and 39 are indistinguishable from the previously healthy Sites (21, 40, and 41). All five Sites have similar healthy water content, and none show unusual amounts of drying with increasing age class of needles.

Graf 4 reprezentuje prumerné hodnoty indexu vodního stresu (TM 5/4) pro každý rocník jehlic a pro každé stanovište vroce 2002. Tato data vykazují typické chování, které jsme ocekávali, tudíž že na všech stanovištích se index TM 5/4 zvyšuje s rostoucím stárím výhonu – cím starší je jehlice, tím méne vody obsahuje. Mezi stanovišti nebyly žádné statisticky prukazné rozdíly, což se odráží v tom, že není možné rozlišit regenerující stromy ze stanovišt 35 a 39 od dríve zdravých stromu ze stanovišt 21, 40 a 41. Obsah vody v jehlicích je na všech peti stanovištích podobný a s rostoucím stárím výhonu se nesnižuje nijak neobvykle.

TM 5/4 per Needle Age Class 1 0.9

TM 5/4

0.8 0.7

1st

0.6

2nd

0.5

3rd

0.4 0.3 0.2 Site 21

Site Site Site Site Site

21 40 41 35 39

TM 5/ 4 1st 0.4884 0.4746 0.4802 0.475 0.532

Site 40

2nd 0.584 0.5414 0.5424 0.5502 0.5866

Site 41

3rd 0.6342 0.585 0.6388 0.6268 0.6176

Site 35

Site 39

1st 0.013126 0.034638 0.020315 0.025933 0.050922

Sdev 2nd 0.025348 0.040408 0.023309 0.024397 0.044953

3rd 0.07019 0.05524 0.062966 0.050445 0.038501

Figure 4. The Moisture Stress Index (TM 5/4) data for the three age classes collected from each of five trees at the five Study Sites in 2002. Standard Deviation values are given

Obr. 4. Data indexu vodního stresu TM4/5 pro první tri rocníky jehlic odebraných z 5 stromu na každé z peti studijních ploch v roce 2002. Cáry nad sloupci odpovídají smerodatné

and represented by bars in the Figure.

odchylce.

10

4. 2002 NIR 3/1 Data

4. 2002 NIR 3/1 Data

Figure 5 presents the Maturity Index values (NIR 3/1) for each age class of needle and for each Study Site used in the acquisition of 2002 foliar samples. These data also exhibit a very typical pattern of increasing maturity with increasing age class of needle. As no ted above, the slope of the NIR plateau changes from a downward slope to longer wavelengths for young tissue, to nearly level slopes in mature tissue, to downward slopes to shorter wavelengths in senescent tissue. All 1st -yr needles exhibit NIR 3/1 ratios typical of young needles, while all 3rd-yr needles exhibit ratios approaching 1.0 (horizontal NIR plateaus), typical on mature needles. Previous work has shown that with increasing damage, an accelerated maturation pattern is seen. This is not the case here, and suggests that needles from all five Sites are essentially identical in terms of maturation patterns.

Graf 5 reprezentuje prumerné hodnoty indexu zralosti (NIR 3/1) pro každý rocník jehlic a pro každé stanovište vroce 2002. Data opet vykazují velice typický model chování, a to zvýšení zralosti se vzrustajícím stárím výhonu. Jak již bylo zmíneno, sklon NIR plata se mení z sestupného sklonu k delším vlnovým délkám ve zralých tkáních až k sestupnému sklonu ke kratším vlnovým délkám v senescentních tkáních. Všechny první rocníky jehlic vykazují pomer indexu NIR 3/1 typický pro mladé jehlice, zatímco pro 3- leté výhony index dosahuje 1.0 (horizontální NIR plato). Predchozí studie ukázali, že se vzrustajícím poškozením se urychluje senescence tkání. Na základe této studie byla všechna stanovište co se týká zralosti identická.

11

NIR 3/1 per Needle Age Class 1 0.95

NIR 3/1

0.9 0.85

1st

0.8

2nd

0.75

3rd

0.7 0.65 0.6 Site 21

Site Site Site Site Site

21 40 41 35 39

NIR 3/1 1st 0.817 0.804 0.8154 0.8106 0.8492

Site 40

2nd 0.9092 0.8708 0.8746 0.8828 0.9088

Site 41

3rd 0.954 0.9208 0.9454 0.9372 0.9384

Figure 5. The Maturity Index (NIR 3/1) data for the three age classes collected from each of five trees at the five Study Sites in 2002. Standard Deviation values are given and represented by bars in the Figure.

Site 35

Site 39

1st 0.018262 0.024238 0.008503 0.019807 0.048303

Sdev 2nd 0.027197 0.039569 0.020379 0.021902 0.039833

3rd 0.064246 0.057054 0.04596 0.033245 0.030221

Obr. 5. Data indexu zralosti NIR 3/1 pro první tri rocníky jehlic odebraných z 5 stromu na každé z peti studijních ploch. Cáry nad sloupci odpovídají smerodatné odchylce.

References Cited Albrechtová, J., Rock, B.N., Soukupová, J., Entcheva, P., Solcová, B., and Polák, T. 2001. Biochemical, histochemical, structural and reflectance markers of damage in norway spruce from the krusné hory used for interpretation of remote sensing data. J. Forest Sci. 47: 26-33. Entcheva, P., Rock, B.N., Martin, M., Neefus, C., Irons, J., and Albrechtova, J. 2002. The use of high spectral resolution airborne data for separation of initial damage in Norway spruce canopies. Intern. J. Remote Sensing, In press. Lhotáková Z, Albrechtová J, Polák T, Rock BN, Huntley R (2002) . Monitoring physiological status of Norway spruce trees in the Krušné hory in 2001: selected metabolic and spectral analyses. Abstract Proceedings of the conference “10 Years of Global Change Research in the Czech Republic”, Otober 2225. – poster Rock BN, Albrechtova J, Huntley R. 2002. Monitoring Norway spruce health in the Krusne hory from 1991 2001 using field spectral reflectance methods. Proceedings of the conference "10 Years of global change Research in the Czech Republic", Otober 22-25. Ostrava, Czech Republic. In press.