MODEL ROZŠÍŘENÍ BUKOVÝCH LESŮ VÝMLADKOVÉ HO PŮVODU V SEVERNÍ ČÁSTI BÍLÝCH KARPAT Model of beech coppice distribution in the northern part of the White Carpathian Mountains VOLAŘÍK DANIEL MZLU v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta, Ústav lesnické botaniky, dendrologie a geobiocenologie, Zemědělská 3, 613 00 Brno,
[email protected] ABSTRAKT V severní části Bílých Karpat v okolí města Brumov-Bylnice bylo nalezeno a zmapováno přibližně 50 ha bukových lesů výmladkového původu. Tyto porosty mají dnes většinou charakter nepravé kmenoviny. Výmladkový původ dokladují jizvy na bázích kmenů a v některých porostech i jedinci s několika kmeny v jednom trsu. Rozšíření těchto porostů bylo modelováno v závislosti na proměnných odvozených z digitálního modelu terénu (nadmořská výška a potenciální radiace), na proměnných charakterizujících dřívější využití krajiny (využití krajiny v roce 1838 podle mapy II. vojenského mapování) a na proměnných charakterizujících dostupnost těchto porostů z lidských sídel.
ÚVOD V České republice jsou výmladkové lesy nejčastěji tvořeny habrem obecným (Carpinus betulus) a dubem zimním (Quercus petraea). Korpeľ a kol. (1991) uvádí, že více než 70 % výměry výmladkových lesů tehdejšího Československa tvoří duby, akát a habr. Buk lesní (Fagus sylvatica) má oproti dubu a habru nižší výmladkovou schopnost, jak uvádějí např. Ellenberg (1986), Svoboda (1955), Coppini a kol. (2007) nebo Rackham (2003). Bukové porosty výmladkového původu jsou v České republice vzácné, i když jejich rozšíření pravděpodobně nebylo cíleně zjišťováno. Polanský (1947) považuje za vhodné polohy pro výskyt výmladkové schopnosti buku území nad 500 m nadmořské výšky. V severní části Bílých Karpat bylo zjištěno několik desítek ha bukových porostů výmladkového původu (Volařík 2008). Porosty mají většinou charakter nepravé kmenovin. Jejich bylinné patro je většinou druhově chudé, často má malou pokryvnost. Cílem tohoto příspěvku je zhodnotit rozšíření těchto porostů vzhledem k proměnným odvozeným z digitálního modelu terénu (nadmořská výška, potenciální globální radiace, sklon svahu), vzhledem k dřívějšímu využití pozemků a vzhledem k dostupnosti porostů od lidských sídel.
ZÁJMOVÉ ÚZEMÍ Zájmové území se nachází v severní části geomorfologického celku Bílé Karpaty, v okolí města Brumov-Bylnice. Zahrnuje katastrální území Brumov, Návojná, Nedašov a Nedašova Lhota. Patří do Zlínského kraje. Výměra zájmového území je 5 117 ha. Náleží do Vsetínského bioregionu, kde se nachází v přechodné zóně k Bělokarpatskému bioregionu (Culek a kol. 1996). Spadá do přírodní lesní oblasti Bílé Karpaty a Vizovické vrchy (Plíva & Žlábek 1986). Nadmořská výška se pohybuje v rozmezí 310–835 m. Geologické podloží tvoří pískovce a jílovce flyšových vrstev. Převládajícím půdním typem jsou kambizemě. Nachází se převážně v klimatické oblasti MT7, vyšší polohy patří do klimatické oblasti CH7 (Quitt 1975).
M ETODIKA Za bukové porosty výmladkového původu byly považovány porosty, kde převažovaly buky se známkami výmladkového obhospodařování (jedinci s více kmeny, jedinci s jizvami na bázích kmenů). Většina těchto porostů má v dnešní době charakter nepravé kmenoviny (Obr. 1), ale vždy jsou pozorovatelné alespoň jizvy na bázích kmenů jako stopy po odřezání konkurenčních kmenů. U některých porostů je výmladkový charakter zcela zřejmý (Obr. 2). Porosty splňující uvedené charakteristiky byly zmapovány při terénním průzkumu s využitím ortofotomap a údajů z lesních hospodářských plánů a osnov. Obr. 1: Fotografie z porostu, který má charakter nepravé kmenoviny. Známky výmladkového hospodaření nejsou na první pohled patrné.
Digitální model terénu byl interpolován z vrstevnicových dat metodou RST (regularized spline with tension). Zdrojem vrstevnicových dat byla Základní báze geografických dat (ZABAGED) udržovaná ČÚZK. Dále byly odvozeny mapy sklonu, expozice a ročního úhrnu potenciální globální radiace (dále jen potenciální radice). Výpočet potenciální radiace byl proveden modulem r.sun. Tímto modulem lze počítat přímou, difuzní i odraženou sluneční radiaci v daném dni v roce, pro zadanou zeměpisnou šířku, povrch a atmosferické podmínky (Neteler & Mitasova 2008, Hofierka & Šúri 2002). Pro účely analýz byla počítána potenciální globální radiace jako součet přímé a difuzní radiace. Do výpočtu nebyl zahrnut vliv oblačnosti, naopak byl zahrnut vliv stínění reliéfem terénu. Rozlišení rastrových map je 5 m, kromě map radiací, které mají rozlišení 10 m. Uvedené výpočty byly provedeny v GIS GRASS (GRASS Development Team 2007). Pro hodnocení dřívějšího využití půdy byly použity kategorie využití půdy zdigitalizované podle mapy z II. vojenského mapování (datovaná 1837/1838, měřítko 1 : 28 800). V prostředí GIS byla vypočtena vzdálenost od hranic lesních porostů v tomto období. Pro vzdálenosti vně lesních porostů byla použita kladná čísla, pro vzdálenosti směrem dovnitř lesních porostů záporná čísla.
Obr. 2: Fotografie z porostu, kde je výmladkový původ jedinců dobře viditelný
Pro vyhodnocení závislosti výskytu sledovaných typů porostů na sledovaných proměnných byly použity zobecněné lineární modely (GLM) s binomickým rozdělením a linkovací funkcí logit. Pro testování významnosti proměnných zahrnutých v modelu byly použity Waldovy statistiky. Deviance vysvětlená modelem byla použita jako míra modelem vysvětlené variability. Vysvětlená deviance byla použita také pro porovnání jednotlivých modelů. Datový soubor použitý pro analýzy byl vytvořen v prostředí GIS. Přes studované území byla položena síť pravidelně rozmístěných bodů v intervalu 50 m (celkem 19756 bodů). K těmto bodům byly přiřazeny hodnoty všech sledovaných proměnných. Analýza dat byla provedena v programu R (R Development Core Team 2008).
VÝSLEDKY Bukové lesy výmladkového původu byly v zájmovém území zmapovány na 48 ha (což je 0,9 % plochy zájmového území). Většina plochy těchto lesů se nachází na původně nelesní půdě (Obr. 3). Nachází se v nadmořských výškách od 400 do 750 m, na svazích o sklonu od 5 do 30 º, s potenciální globální radiací mezi 1,5 a 2,4 MW/m2/rok (Obr. 4), ve vzdálenosti 500 až 3000 m od lidských sídel a od (–100) 0 m do 600 (800) m od hranice lesa v roce 1838 (Obr. 5). Pro srovnání rozsah nadmořských výšek celého území je 310 až 835 m, rozsah sklonů 0 až 35 º, rozsah potenciální globální radiace 1,0 až 2,4 MW/m2/rok.
Obr. 3: Mapa rozšíření bukových lesů výmladkového původu v zájmovém území spolu se zákresem lesních porostů podle II. vojenského mapování (1837/1838). Bukové lesy výmladkového původu se nachází na území, které v tomto období nebylo mapováno jako lesní půda.
Obr. 4: Histogramy pro nadmořskou výšku, potenciální radiaci a sklon svahu v bukových porostech výmladkového původu
Obr. 5: Histogramy pro vzdálenost od lesa v roce 1838 a pro vzdálenost od sídel v bukových porostech výmladkového původu.
V modelu pro pravděpodobnost výskytu bukových lesů výmladkového původu s jedinou vysvětlující proměnnou lze nejvíce variability vysvětlit pomocí potenciální radiace a vzdálenosti od hranice lesních porostů z roku 1838 (Tab. 1). Modelem, kde jsou zahrnuty dohromady potenciální globální radiace a vzdálenost od hranice lesa v roce 1838 (jako polynom druhého stupně), lze vysvětlit 29,7 % variability dat. Grafické znázornění tohoto modelu je na Obr. 6. Maximální modelová pravděpodobnost výskytu bukových porostů výmladkového původu je 0,45. Optimum výskytu těchto porostů je ve vzdálenosti 0 až 500 m od hranice lesa v roce 1838 a na lokalitách s potenciální radiací vyšší než 2,2 MW/m2/rok. Přidáním sklonu (nebo nadmořské výšky) jako další proměnné se variabilita vysvětlená modelem zvýší, ale ne výrazně (po přidání sklonu na 31,8 %, po přidání nadmořské výšky na 33,5 %). Tab. 1: Vysvětlená variabilita u modelů s jedinou vysvětlující proměnnou. Proměnná Stupeň polynomu Vysvětlená variabilita (%) Nadmořská výška
2
5,2
Vzdálenost od lesa v roce 1838
2
10,4
Vzdálenost od sídel
2
4,4
Přítomnost lesa v roce 1838
1
3,8
Sklon
2
3,8
Potenciální radiace
1
20
Obr. 6: Znázornění modelu pro pravděpodobnost výskytu bukových porostů výmladkového
původu v závislosti na potenciální globální radiaci (rad) a vzdálenosti od hranice lesa v roce 1838 (distf1838).
DISKUZE Vytvořeným modelem s potenciální globální radiací a vzdáleností od hranice lesa v roce 1838 lze vysvětlit asi 30 % variability v rozšíření bukových lesů výmladkového původu. Maximální pravděpodobnost pro výskyt těchto porostů, kterou lze modelem predikovat je 0,45, tedy hodnota menší než 0,5. Rozšíření zkoumaných porostů bylo v minulosti větší, řada porostů je obnovována a jejich celková plocha se zmenšuje. Zahrnutím porostů v jejich původním rozsahu by zvýšilo variabilitu vysvětlenou modelem i predikční schopnost modelu. Materna (1956) v historickém průzkumu lesů této oblasti otiskuje přepis popisu porostů pro obecní lesy města Brumov z roku 1846 společně s jejich mapou. V popisu několika porostů je zmínka o obnově buků z pařezů, případně o smíšené obnově z pařezů a ze semene. Tyto porosty se nachází v blízkosti zkoumaných porostů v katastrálním území Brumov, dnes se zde vyskytují převážně smíšené porosty smrku, dubu a buku. Tato zmínka je dokladem o obnově buků z pařezů v minulosti a také o dřívějším větším rozsahu bukových pařezin. Porosty se nachází na lokalitách s vyšším ročním úhrnem potenciální globální radiace v nadmořských výškách nad 400 (450) m. To víceméně odpovídá poznatkům Polanského, který považuje za vhodné polohy pro výskyt výmladkové schopnosti buku území nad 500 m nadmořské výšky (Polanský 1956). Porosty patří převážně do 4. vegetačního stupně, z části také do 3. vegetačního stupně. Zlatník (1957) uvádí výskyt bukových pařezin v lesních typech Fap (Fageto abietino-piceosum – smrková jedlobučina) a Fac (Fageto-aceretum – buková javořina), tedy až v 5. a 6. vegetačním stupni. Porosty se nachází téměř výhradně na bývalých pastvinách. To je odlišuje od pařezin dubových a habrových. Je zřejmé, že buky se zde musely nacházet i dříve. Patrně šlo o rozptýlené jedince obhospodařované výmladkově, které se po upuštění od tohoto způsobu hospodaření rozrostly a zapojily v souvislý lesní porost.
Poděkování Příspěvek vznikl s podporou projektu VaV – SP/2d4/59/07 – Biodiverzita a cílový management ohrožených a chráněných druhů organismů v nízkých a středních lesích v soustavě NATURA 2000, projektu IGA MZLU v Brně č. 16/2008 – Vliv historického využití krajiny na současný stav lesních geobiocenóz a projektu FRVŠ č. 1130/G – Digitální model terénu jako podklad pro mapování vegetační stupňovitosti.
LITERATURA COPPINI, M. & HERMANIN, L. (2007). Restoration of selective beech coppices: A case study in the Apennines (Italy). Forest Ecology and Management 249, 18-27. CULEK, M. A KOL. (1996). Biogeografické členění České republiky, Praha: Enigma. ELLENBERG, H. (1986). Vegetation ecology of Central Europe, Cambridge: Cambridge Universtity Press. GRASS DEVELOPMENT TEAM (2007). Geographic Resources Analysis Support System (GRASS GIS) Software ed. ITC-irst. HOFIERKA, J., ŠÚRI, M. (2002). The solar radiation model for Open source GIS: implementation and applications. Proceedings of the Open source GIS – GRASS users conference 2002, CD-ROM, Trento, Italy, 11-13 September 2002. KORPEĽ, Š. A KOL. (1991). Pestovanie lesa, Bratislava: Príroda. MATERNA, J. (1956). Historický průzkum lesů. Lesní hospodářský celek Brumov. NETELER, M. & MITASOVA, H. (2008). Open Source GIS: A GRASS GIS Approach. Third Edition. 406 pages, Springer, New York. PLÍVA, K. & ŽLÁBEK, I. (1986). Přírodní lesní oblasti ČSR, Praha: Státní pedagogické nakladatelství. POLANSKÝ, B. (1956). Pěstění lesů III, Praha: Státní zemědělské nakladatelství. QUITT, E. (1975). Klimatické oblasti ČSR. Mapa 1: 500 000. Brno: Geografický ústav ČSAV. R DEVELOPMENT CORE TEAM (2008). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL http://www.Rproject.org. http://r-forge.r-project.org/projects/vegan/. RACKHAM, O. (2003). Ancient Woodland. Colvend, Dalbeattie, Kirkcudbrightshire: Castlepoint Press. SVOBODA, P. (1955). Lesní dřeviny a jejich porosty. Část II. Praha: Státní pedagogické nakladatelství. VOLAŘÍK, D. (2007). Historický vývoj krajiny v severní části Bílých Karpat. In Fyzickogeografický sborník, ed. V. Herber, Brno: Masarykova univerzita. ZLATNÍK, A. (1957). Výmladkové lesy s hlediska proměn lesů pod vlivem člověka a úloha ekologie při přeměnách a převodech výmladkových lesů. Sborník Československé akademie zemědělských věd 2, 109-24.
