SilvaNet WoodNet 2013

SilvaNet – WoodNet 2013 Sborník souhrnů ze studentské vědecké konference

Kolektiv autorů

2013 Brno

Lesnická a dřevařská fakulta Mendelovy univerzity v Brně

SilvaNet – WoodNet 2013 Sborník souhrnů ze studentské vědecké konference

Kolektiv autorů

22. listopadu 2013 BRNO

SilvaNet – WoodNet 2013 Sborník souhrnů ze studentské vědecké konference konané v Brně 22. listopadu 2013

Studentská vědecká konference je organizována Radou Interní grantové agentury Lesnické a dřevařské fakulty Mendelovy univerzity v Brně pod záštitou děkana Lesnické a dřevařské fakulty Mendelovy univerzity v Brně prof. Dr. Ing. Petra Horáčka a ve spolupráci s projekty Inovace biologických a lesnických disciplín pro vyšší konkurenceschopnost CZ.1.07/2.2.00/28.0018, Platforma pro spolupráci v oblasti formování krajiny CZ.1.07/2.4.00/31.0032 a Platforma pro systémovou biologii a ekologii dřevin CZ.1.07/2.4.00/17.0023.

Konference byla podpořena z fondů specifického vysokoškolského výzkumu Lesnické a dřevařské fakulty Mendelovy univerzity v Brně.

Editor sborníku: Vendula Čermáková, Martin Šrámek, Petr Sedlák, Petr Martinek ISBN 978-80-7375-903-2

SilvaNet – WoodNet 2013

Odborní garanti konference: doc. Ing. Antonín Buček, CSc. prof. Dr. Ing. Libor Jankovský doc. Ing. Zdeněk Kopecký, CSc. Ing. Petr Kupec, Ph.D. doc. RNDr. Irena Marková, CSc. doc. Ing. Radek Pokorný, Ph.D. Ing. Luděk Praus, Ph.D. prof. Ing. Jaroslav Simon, CSc. Ing. Pavlína Pancová Šimková, Ph.D. doc. Ing. Daniela Tesařová, Ph.D.

TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Inovace biologických a lesnických disciplín pro vyšší konkurenceschopnost CZ.1.07/2.2.00/28.0018 Dotační titul: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, prioritní osa 2.2 Vysokoškolské vzdělávání Doba řešení: 1. 2. 2012 – 31. 1. 2015 Příjemce projektu: Mendelova univerzita v Brně Koordinátor projektu: Ing. Jan Dvořák, Ph.D. Východiskem trvale udržitelného rozvoje společnosti jsou znalosti biologie a ekologie a schopnost implementovat excelentní poznatky inovativními technickými a správními opatřeními v konkrétních ekonomických podmínkách. Inovací předmětů a studijních plánů budou začleněny principy systémové biologie a ekologie v kontextu inženýrské profilace výuky disciplín na LDF MENDELU. Prostředkem ke zvýšení kompetencí cílové skupiny (studenti Bc., Mgr. a Ph.D.), je zvýšení kvality a inovace systému vzdělávání, založené na znalostech v biologických a ekologických disciplínách. Projekt zdůrazňuje mezioborové souvislosti a napomáhá osvojení technologie implementace poznatků. Bude dosaženo obsahové a kvalitativní inovace biologicky a ekologicky zaměřených předmětů biologického základu a v předmětech orientovaných na aplikaci poznatků oboru. Cíle projektu budou naplněny při řešení čtyř klíčových aktivit a vytváření výukového polygonu. Aktivity jsou realizovány zaměstnanci příjemce a partnery projektu. Partneři projektu:  Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i.  Česká technologická platforma lesního hospodářství a navazujících průmyslových odvětví  LESCUS Cetkovice, s.r.o.  Lesy města Brna, a.s. http://inobio.ldf.mendelu.cz/cz

TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Platforma pro spolupráci v oblasti formování krajiny CZ.1.07/2.4.00/31.0032 Dotační titul: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, prioritní osa 2.4. Partnerství a sítě Doba řešení: 1. 8. 2012 – 31. 7. 2014 Příjemce projektu: Mendelova univerzita v Brně Koordinátor projektu: Mgr. Aleš Bajer, Ph.D. Cílem projektu je vytvoření funkční sítě pracovišť zabývající se problematikou neživé přírody a formování krajiny z různých pohledů a především přesun od parciální spolupráce k vytvoření širokospektrálního týmu. Vytvořená síť je schopna práce s cílovou skupinou projektu v nosných tématech - geologie, pedologie, geomorfologie, revitalizace toků a přírodě blízkých protipovodňových opatření. Rovněž není zanedbávána významná funkce člověka na formování krajiny a to v chápání historických i současných událostí. Členové sítě jsou motivováni k vzájemným konzultacím. Důraz je kladen na podporu vzdělávání v konceptu learning by doing a využití principů mentoringu, stejně jako na rozvoj extrakurikulárních dovedností cílové skupiny. Cílů projektu bude dosaženo při řešení čtyř klíčových aktivit realizovaných příjemcem a partnery projektu. Cílová skupina je tvořena studenty, akademickými a dalšími pracovníky vysokých škol a pracovníky zabývajícími se vědeckovýzkumnou činností. Partneři projektu:  CREA Hydro&Energy, o.s.  Czech River Restoration Centre, občanské sdružení  Univerzita Palackého v Olomouci  Ústav geoniky AV ČR, v.v.i.  Místní akční skupina Dolní Morava

http://www.abionet.cz/

TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Platforma pro systémovou biologii a ekologii dřevin CZ.1.07/2.4.00/17.0023 Dotační titul: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, prioritní osa 2.4. Partnerství a sítě Doba řešení: 1. 11. 2011 – 31. 10. 2014 Příjemce projektu: Mendelova univerzita v Brně Koordinátor projektu: doc. Ing. Petr Čermák, Ph.D. Tradiční biologické metody často naráží na meze svých možností a nejsou schopny reagovat na některé z aktuálních problémů zdraví dřevin. Management populací a společenstev odpovídající současným potřebám se musí zabývat problémy zahrnujícími dynamiku složitých otevřených systémů. Moderní pojetí biologie dřevin a praktické péče o ně je proto založeno na celostním a systémovém přístupu, který vyžaduje znalosti a dovednosti přesahující běžné oborové rámce. Nejefektivnějším způsobem, jak získávat zkušenosti ze souvisejících oborů, stejně jako rozvíjet schopnost aplikovat dosud osvojené, je umožnit či iniciovat spolupráci napříč různými pracovišti a teoretickými i praktickými obory. Základním cílem projektu je podpořit spolupráci institucí zabývajících se různými aktivitami spojenými s ekologií dřevin a péčí o ně. Cílů projektu bude dosaženo ve čtyřech klíčových aktivitách. První je zaměřena na interní výměny, tj. pohyb členů cílové skupiny mezi partnery. Druhá zahrnuje zahraniční stáže u renomovaných evropských institucí (na Slovensku, v Rakousku, Německu, Maďarsku, Finsku, Norsku, Švédsku a Itálii). Třetí nabízí celou řadu odborných akcí – seminářů, terénních diskuzí, workshopů, velká část probíhá s účastí zahraničních lektorů. V rámci čtvrté aktivity jsou pořádány vzdělávací a tréninkové kurzy s cílem získání tzv. soft skills a podpořit vzájemnou spolupráci mezi akademickou a aplikační sférou. Partneři projektu:  Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i.  Lesy Města Brna, a.s.  Univerzita Palackého v Olomouci  Ústav pro výzkum lesních ekosystémů  Vyšší odborná škola lesnická a Střední lesnická škola Bedřicha Schwarzenberga  Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v.v.i.

http://www.s-trom.eu

SilvaNet – WoodNet 2013 Obsah SilvaNet 2013 ……………………………………………………………………..……… 13 OVĚŘENÍ MOŽNOSTI INVENTARIZACE VÝBĚRNÉHO LESA METODOU STATISTICKÉ PROVOZNÍ INVENTARIZACE Bartůněk Jaroslav ..........................………………………………………………...…… 15 ZHODNOCENÍ VÝVOJE BUKOVÝCH KULTUR V ZÁVISLOSTI NA CHARAKTERU OBNOVNÍHO PRVKU Bednář Pavel, Černý Jakub ……………………………………..………………………. 17 RADIAČNÍ BILANCE SMRKOVÉ MONOKULTURY Bellan Michal, Rosík Jiří …………………………….…………………………………… 19 VLIV REDUKCE SMYKOVÉ PEVNOSTI SPRAŠOVÝCH SEDIMENTŮ NA STABILITU SVAHU Bláhová Kristýna .............………………………………………………………………… 21 ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA VEGETACE A SEMENNÉ BANKY KAOLÍNOVÝCH LOMŮ Botková Kamila, Kůrová Jana ………….................................................................... 23 MĚŘENÍ TOKU PENĚZ V LOKÁLNÍ EKONOMICE NA PŘÍKLADU SPRÁVY NÁRODNÍCH PARKŮ Březina David, Šafařík Dalibor, Hlaváčková Petra ……………………………………. 25 VLIV BUŘENĚ A OCHRANY PROTI NÍ NA POŠKOZENÍ DŘEVIN ZVĚŘÍ A NA RŮST DŘEVIN Bureš Michal ........………………………………………………………………...………. 27 VYUŽITÍ MULTISPEKTRÁLNÍCH SNÍMKŮ A DAT LETECKÉHO LASEROVÉHO SKENOVÁNÍ PRO MODELOVÁNÍ VYBRANÝCH TAXAČNÍCH PARAMETRŮ LESNÍCH POROSTŮ Carbol Stanislav ……………………………………….........…..................................... 29 FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ INDUKCI SOMATICKÉ EMBRYOGENEZE U JEDLE BĚLOKORÉ (ABIES ALBA MILL.) A SMRKU ZTEPILÉHO (PICEA ABIES (L.) KARST.) Čermáková Vendula ................................................................................................. 31 THE EFFECT OF CADMIUM AND LEAD IONS ON THE DEVELOPMENT OF ABIES ALBA MILL. AND PICEA ABIES (L.) H. KARST. EMBRYOGENIC CELL MASSES Đorđević Biljana, Havel Ladislav, Jankovský Libor …............................................... 33 MODELOVÁNÍ EDAFICKÉ KATEGORIE NA ZEMĚDĚLSKÝCH PŮDÁCH V BĚLOKARPATSKÉM BIOREGIONU NA ZÁKLADĚ DIGITÁLNÍHO MODELU TERÉNU Grosošová Radka, Mikita Tomáš ..................................................…........................ 35

7

SilvaNet – WoodNet 2013 VLIV AUXINŮ NA PROTEOLYTICKOU AKTIVITU PŮD Holík Ladislav ………………………………………………………………….…..……… 37 MANUAL VECTORIZATION OF AERIAL IMAGERY – AN OUTDATED METHOD FOR LANDUSE / LANDCOVER CREATION? Honzová Markéta, Machala Martin .…………………………………………………….. 39 ANALÝZA XYLOGENEZE A FLOÉMOGENEZE SMRKU ZTEPILÉHO V RÁMCI STARÉHO A MLADÉHO POROSTU Hozová Jana ............................................................................................................. 41 MOŽNOSTI VYUŽITÍ ELEKTRICKÉHO IMPEDANČNÍHO TOMOGRAFU PRO ZJIŠŤOVÁNÍ VITALITY DŘEVIN Humplík Přemysl ............................................................................................…....... 43 VYUŽITÍ MALÝCH BEZPILOTNÍCH LETOUNŮ V OBLASTI LESNICTVÍ Klimánek Martin, Janata Přemysl, Ulrich Radomír, Čermák Jan, Žid Tomáš ........... 45 PŘÍPRAVA BIOLOGICKÉHO MATERIÁLU PRO ANALÝZY LASEROVOU ABLACÍ A ICP-MS Janzová Alice ………………………………….………………………………………….. 47 PRODUKČNÍ SCHOPNOST SMRKOVÝCH POROSTŮ S RŮZNOU VARIANTOU PĚSTEBNÍ VÝCHOVY Krejza Jan, Rosík Jiří ……………………………………………………..……………… 49 VYUŽITÍ FOTOPASTÍ PŘI STUDIU POPULAČNÍ HUSTOTY RYSA OSTROVIDA V MORAVSKOSLEZSKÝCH BESKYDECH A JAVORNÍKÁCH Kutal Miroslav ………………………………….……………………………..…………… 51 MANGAN JAKO FAKTOR OVLIVŇUJÍCÍ VÝVOJ BEKYNĚ VELKOHLAVÉ (LYMANTRIA DISPAR L.) Martinek Petr ...................................................................…………………….………. 53 SLOŽENÍ A STRUKTURA TAXOCENÓZ SKUPINY PISIVEK (PSOCOPTERA) V LESNÍCH GEOBIOCENÓZÁCH ZÁPADNÍCH KARPAT Mazáč David ............................................................................................................. 55 SOCIÁLNÍ SITUACE V LESNICTVÍ - VÝVOJ STAVU TRHU PRÁCE A PRŮMĚRNÝCH MEZD V POSLEDNÍCH LETECH Meňházová Jitka …………………………………………………………………….……. 57 POROVNANIE VPLYVU DVOCH TYPOV LESNÉHO MANAGAMENTU NA RASTLINNÚ DIVERZITU A OBNOVU HORSKÝCH SMREČIN Michalová Zuzana ....................................................................................................... 59 VARIABILITA DAT HOLÉ PŮDY VYBRANÝCH ČÁSTÍ JIHOMORAVSKÉHO KRAJE NA PODKLADU DAT DÁLKOVÉHO PRŮZKUMU ZEMĚ Novák Jaroslav …………….….….….….….….…….….….….….......….…....….….…. 61

8

SilvaNet – WoodNet 2013 VYUŽITÍ DAT Z INVENTARIZACE LESNÍHO POROSTU KE STANOVENÍ RESPIRACE EKOSYSTÉMU Novosadová Kateřina ....................................................................................…........ 63 PRINCIP ČINNOSTI POHONU S-AWC U TERÉNNÍCH VOZIDEL KATEGORIE „SUV“ Ordáň Tomáš ...............................................….……………………………………….. 65 GENETICKÁ, MORFOLOGICKÁ A FYZIOLOGICKÁ CHARAKTERISTIKA POPULACE ROSTLINNÉHO PATOGENU PHYTOPHTHORA CACTORUM A JEJÍCH HYBRIDŮ NA ÚZEMÍ EVROPY Pánek Matěj, Tomšovský Michal ................…....…...............................…………….. 67 TRANSPIRATION OF NORWAY SPRUCE AND THE INFLUENCE OF MODELLED THINNING ON STAND TRANSPIRATION Pietras Justyna .......................………………………………………………………..…. 69 GEOSYNTETICKÉ MATERIÁLY A RŮST KOŘENOVÉHO SYSTÉMU TRAV Pilařová Pavla ........................................................................................................... 71 PARTICIPATIVNÍ GIS PRO VENKOVSKOU KRAJINU Plíhal Václav .…………………………………………………………….….…....………. 73 STUDIE HYDRAULICKÉ VODIVOSTI XYLÉMU POMOCÍ VYSOKOTLAKÉHO PRŮTOKOMĚRU Plichta Roman …………………………..………………………………………………… 75 ZMĚNY FYZIOLOGICKÝCH A BIOCHEMICKÝCH PARAMETRŮ BUKU LESNÍHO (FAGUS SYLVATICA) V GRADIENTU NADMOŘSKÝCH VÝŠEK Rajsnerová Petra, Urban Otmar, Klem Karel .…………………………………………. 77 SEZÓNNÍ DYNAMIKA RESPIRACE NADZEMNÍCH ČÁSTÍ BIOMASY SMRKOVÉ MONOKULTURY Rosík Jiří, Bellan Michal, Krejza Jan ........................................…............................. 79 ZMĚNA VE FENOLOGII JASANŮ NAPADENÝCH PATOGENNÍ HOUBOU HYMENOSCYPHUS PSEUDOALBIDUS Rozsypálek Jiří ...........................................................................…........................... 81 FENOLOGICKÉ FÁZE SMRKU ZTEPILÉHO (PICEA ABIES L.) V MLADÉ SMRKOVÉ MONOKULTUŘE V ROCE 2013 Slovíková Kristýna .....................................................……........................................ 83 ROZHODOVACÍ PRAXE SOUDŮ V OBLASTI ŘEŠENÍ ŠKOD ZVĚŘÍ NA LESNÍCH A ZEMĚDĚLSKÝCH POROSTECH Šafránek Zbyněk ………………………………………………………………………….. 85 ZVÝŠENÁ KONCENTRACE CO2 ZLEPŠUJE EFEKTIVITU VYUŽITÍ VODY U HYBRIDNÍHO TOPOLU J-105 (POPULUS NIGRA X P. MAXIMOWICZII) V PODMÍNKÁCH SUCHA Trunda Petr , Vágner Lukáš ...................................................................................... 87

9

SilvaNet – WoodNet 2013 RŮSTOVÁ ODEZVA DŘEVIN STŘEDOEVROPSKÉHO TEMPERÁTNÍHO LESA NA DISTURBANCÍ UDÁLOST Vašíčková Ivana, Šamonil Pavel, Adam Dušan ……………………………………..... 89 OPTIMALIZACE AFLP PRO VELKÉ GENOMY NAD 70 GB Veselá Petra, Mráček Jaroslav ................................................................................. 91 VLIV STUPNĚ DEGRADACE TROPICKÉHO DEŠTNÉHO LESA NA DYNAMIKU DŘEVIN Vildomcová Anna, Svátek Martin .............................................................................. 93 MODELING OF BIOLOGICAL PRODUCTIVITY COMPONENTS OF HORNBEAM TREES Zaika Andrii ............................................................................................................... 95 CHANGES WITHIN TOP VEGETATION TIERS OF THE MORAVSKOSLEZSKÉ BESKYDY MOUNTAINS: PROJECT BACKGROUND AND METHODOLOGICAL NOTES Żelazny Wiktor .......................................................................................................... 97

10

SilvaNet – WoodNet 2013 WoodNet 2013 ………………………………………………………………………..….. 99 HETEROGENITA DEFORMAČNÍCH POLÍ V RÁMCI CELÉHO POVRCHU ZKUŠEBNÍHO TĚLESA PŘI TLAKOVÉ ZKOUŠCE DŘEVA PODÉL VLÁKEN Brabec Martin ……………….….….……..……….……….…….…….…...…...…..….... 101 VÝVOJ, VÝROBA A TESTOVÁNÍ CNC NÁBYTKU A SPOJŮ Šimek Milan, Mihailović Stefan, Dlauhý Zdeněk, Sebera Václav, Hlavatý Josef .... 103 ZVYŠOVÁNÍ UŽIVATELSKÉHO KOMFORTU SEDACÍHO NÁBYTKU PRO VEŘEJNÉ ČEKACÍ PROSTORY V INTERAKCI SE ZVOLENÝM MATERIÁLEM Gaja Vítězslav ..............................………………………………………………………105 DIFFUSION OF WATER THROUGH EUROPEAN BEECH WOOD Halachan Pavol, Troppová Eva, Hrčka Richard ……………….....…....…............… 107 POUŽITÍ LOMOVÉ MECHANIKY PŘI URČOVÁNÍ ŘEZNÝCH ODPORŮ Hlásková Luďka ....……............……….……………………………………………..… 109 ANALÝZA PARAMETRŮ MAKROCÉV DUBU LETNÍHO (QUERCUS ROBUR L.) Z RŮZNÝCH STANOVIŠŤ A JEJICH POROVNÁNÍ Hroš Martin .................................................................................……..............…… 111 MIKROVLNNÉ ZAŘÍZENÍ PRO KONTINUÁLNÍ ÚPRAVU DŘEVA Koiš Vojtěch, Dömény Jakub ….…….….…..………….……………………………… 113 RODINNÝ DŮM S TÉMĚŘ NULOVOU SPOTŘEBOU ENERGIE Hála Marek, Havlík Ondřej, Horáček Jiří, Kunert Martin, Čechová Jitka, Klepárník Jan, Křenková Helena, Zapletal Miroslav …………..…........................... 115 COMBINED PROCESSES OF BEECH WOOD MODIFICATION FOR FLOORINGS  INFLUENCE ON PROPERTIES, DURABILITY AND HEALTH ASPECTS Rademacher Peter ..................................................................….........…............… 117 VLIV VSTUPŮ NA VÝSLEDEK EXTRAKCE U JÁDROVÉHO DŘEVA ROBINIA PSEUDOACACIA L. Sablík Pavel ………………..……………………………………………………...…..… 119 THERMAL CONDUCTIVITY OF INSULATION FIBERBOARDS: STEADY-STATE MEASUREMENT Troppová Eva, Švehlík Matěj .………………………………………...………..……… 121 VÝVOJ KONSTRUKCE ŠKOLNÍHO SEDACÍHO NÁBYTKU PRO ROZVOJOVÉ ZEMĚ Začal Jaroslav, Šimek Milan ...…………………………………………………………. 123

11

SilvaNet – WoodNet 2013

12

SilvaNet 2013

SilvaNet 2013

13

SilvaNet 2013

14

SilvaNet 2013

OVĚŘENÍ MOŽNOSTI INVENTARIZACE VÝBĚRNÉHO LESA METODOU STATISTICKÉ PROVOZNÍ INVENTARIZACE

VERIFICATION OF THE POSIBILITY OF SELECTION FOREST INVENTORY USING SAMPLING

Bartůněk Jaroslav Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: statistická provozní inventarizace, kontrolní metoda, výběrný les Práce zkoumá možnosti použití statistické provozní inventarizace při hospodářské úpravě výběrných lesů coby alternativy běžného způsobu zařizování klasickými kontrolními metodami využívajícími k zjišťování dat průměrkování na celé ploše porostu. Měření s využitím kruhových zkusných ploch pro statistickou provozní inventarizaci stejně jako průměrkování naplno pro kontrolní metodu bylo provedeno v porostu na objektu Klepačov, kde se uskutečňuje převod na výběrný les. Zaměření práce spočívá především v posouzení vhodnosti použití statistické provozní inventarizace při zařizování výběrných lesů. Zjišťuje, jaké přesnosti lze dosáhnout v určení velikosti a rozložení zásoby a zda tato metoda může poskytnout korektní statisticky podložená data. Navrhuje postup provozní inventarizace nevyužívající drahých technologií, jako např. Field-Map, tak jak jej u nás metodicky popsal Černý (2004). Upozorňuje na problémy vyplývající z praktického použití této metody v lesních porostech obhospodařovaných výběrným způsobem. Porovnává venkovní šetření statistické provozní inventarizace a klasické kontrolní metody a srovnává časovou náročnost, potřebu pracovních sil a měřičské techniky. V porostu, který byl vybrán na základě několika kritérií, bylo provedeno nejprve zjištění zásoby pomocí průměrkování na celé ploše porostu obecným postupem [1]. Dále byla nad porostem pomocí softwaru ArcMap 10. systematicky rozmístěna síť bodů. V programu byl zjištěn azimut linie, na kterém se tyto body nacházejí, a ten byl upraven o natočení souřadnicového systému S-JTSK a magnetickou deklinaci [2], [3]. Díky tomuto azimutu a dané odstupové vzdálenosti byly pak tyto body, jen za pomoci buzoly a laserového dálkoměru, vytyčeny přímo v porostu. Kruhy, na kterých byly měřeny stromy nad registrační hranicí, byly kolem těchto středů vylišeny pomocí přístroje Xscape s transpordérem T3. Zásoba porostu byla vypočtena u obou postupů sběru dat podle lokálních objemových tarifů [4]. K výpočtu byly použity hodnoty, které byly publikovány Šilhánkem [5]. Data získaná oběma způsoby byla vyhodnocena a porovnána různými metodami matematické statistiky. Jednalo se především o porovnání zjištěných zásob a početností dle dřevin a tloušťkových stupňů. Především během sběru dat, bylo naráženo na různá úskalí, která jsou s metodami úzce spojena. Zcela zásadní je otázka rozlohy zařizovaného lesního komplexu. Tuto otázku lze řešit s přihlédnutím k časové náročnosti sběru dat, potažmo její nákladovosti ve vztahu k požadované a reálně dosažitelné přesnosti. Významnou roli pak hraje také stabilizace středu zkusných ploch a s ní související vylišení zájmových stromů. Její důležitost a význam správné a co nejpřesnější vyhledání předem dané pozice narůstá především ve světle následných 15

SilvaNet 2013 inventarizací. Rychlost nalezení původních středů zkusných ploch je klíčovou záležitostí ve vztahu k časové náročnosti a tím i nákladovosti měření a celé metody. Neméně důležité je, aby v následných inventarizacích probíhal sběr dat metodicky stejnými postupy a byla tak získána data, která jsou porovnatelná s předchozími a princip inventarizace tak nepozbývá smyslu. LITERATURA [1] ŠMELKO, Štefan. Dendrometria: Vysokoškolská učebnica. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, 2000, 399 s. ISBN 80-228-0962-4. [2] IDEA-ENVI S.R.O. Idea - Envi s.r.o. - Integrated developement of applications [online]. [2011] [cit. 2011-09-21]. Dostupné z: http://www.idea-envi.cz/symos-natoceni.html [3] NOAA NATIONAL GEOPHYSICAL DATA CENTER (NGDC). NOAA's Geophysical Data Center Geomagnetic Data [online]. [2011] [cit. 2011-09-21]. Dostupné z: http://www.ngdc.noaa.gov [4] ČERNÝ, Martin. Metodika tvorby lesního hospodářského plánu na podkladu provozní inventarizace. Praha: Ministerstvo životního prostředí, 2004, 215 s [5] KADAVÝ, Jan a Michal KNEIFL. LDF MENDELOVY UNIVERZITY V BRNĚ. HÚL II na LDF MENDELU v Brně [online]. © 2005-2006 [cit. 2012-03-31]. Dostupné z: http://oryx.mendelu.cz/hul2/ [6] ŠILHÁNEK, Jiří. Produkce lesa v převodu z lesa pasečného na výběrný na příkladu objektu Klepačov na ŠLP Křtiny [online]. Brno, 2008 [cit. 2012-03-10]. Dostupné z: https://is.mendelu.cz/auth/lide/clovek.pl?zalozka=7;id=7026;studium=3085;download_prace=1. Disertační práce. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. Vedoucí práce prof. Ing. Vladimír Tesař, CSc.

PODĚKOVÁNÍ Děkuji především Ing. Michalu Kneiflovi, díky kterému tato práce vznikla.

16

SilvaNet 2013

ZHODNOCENÍ VÝVOJE BUKOVÝCH KULTUR V ZÁVISLOSTI NA CHARAKTERU OBNOVNÍHO PRVKU

THE EVALUATION OF EUROPEAN BEECH YOUNG PLANTATIONS UNDER DIFFERENT TYPES OF REGENERATION FELLINGS

Bednář Pavel, Černý Jakub Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: buk lesní, výška, tloušťka, kvalita, růstová dynamika 1 ÚVOD Česká republika patří k zemím s výrazně pozměněnou druhovou skladbou lesů [2]. V Evropě se mimo areál svého původního přirozeného výskytu nachází 6 – 7 milionů ha čistých smrkových monokultur, převážně na stanovištích původně listnatých nebo smíšených lesů [4]. V Evropě tak poklesla výměra listnatých lesů z 66 % na 33 % plochy lesů [1]. Dlouhodobým cílem přestaveb je v takovém případě smrkový porost s příměsí buku v celkovém rozmezí 20 – 40 % při maloplošné, nestejnověké, mozaikovité a vertikálně strukturované porostní výstavbě [4]. Požadavek na transformaci těchto lesních porostů staví před provozní lesníky i výzkumníky významné ekologické, pěstební i praktické úkoly [5]. Při procesu přestaveb smrkových monokultur je s ohledem na přirozenou druhovou skladbu, ekologické nároky i svojí meliorační funkci často volenou dřevinou takových výsadeb buk lesní (Fagus sylvatica L.) [2] a [6]. Má-li však v budoucím porostu plnit svoji úlohu zpevňující, produkční i meliorační dřeviny, je nutné, aby dosáhl porostní úrovně budoucího porostu a naplno se v ní uplatnil. 2 METODIKA Realizovaný výzkum byl proveden na dvou LHC v oblasti Českomoravské vrchoviny, výzkumné plochy se v rámci biogeografického členění ČR nacházely ve dvou sousedících bioregionech Hercynské podprovincie (Žďárský bioregion – 1.65 a Velkomeziříčský bioregionu – 1.50). Z pohledu stanovištního vylišení šlo o SLT 5K a 6K (skupina typů geobiocénů 5A3 Fageta piceoso-abietina, méně často 6A3 Fageta abietina-piceosa). To souvisí s plošným rozsahem těchto stanovištních podmínek v rámci porostů, jichž se problematika přeměn sekundárních smrkových monokultur týká. Na všech zkoumaných plochách byl při umělé obnově porostů bukem uplatňován stejný hektarový počet sazenic, a to 10 000 ks/ha prostokořenného sadebního materiálu. U sledovaných bukových kultur a mlazin byly hodnoceny základní biometrické znaky a morfologická kvalita. Kvalita jedinců byla hodnocena na základě běžně používané stupnice kvality mladých jedinců listnatých dřevin, kterou použili např. [3]. Výška jedinců byla zjišťována pomocí teleskopické měřící latě; tloušťka (DBH) obvodovým pásmem. Výzkum byl realizován na výsadbách stáří 7, 13 a 18 let (po výsadbě), a to na obnovních prvcích holosečných, násečných a clonosečných. Bylo měřeno 60–85 jedinců ve dvou úhlopříčných transektech.

17

SilvaNet 2013 3 VÝSLEDKY 3.1 Výškový vývoj Holá seč, kotlík i clonná seč (podsadba) se signifikantně liší mezi sebou navzájem, a to ve stáří 7 let i 13 let. V průměru buk v sedmi letech dosahuje na holé ploše výšky 290 cm, oproti 251 cm na ploše kotlíku a 207 cm v podsadbách; ve věku 13-ti let dosahuje výšky 572 cm na holině, oproti 384 cm v kotlíku a 299 cm v podsadbách. Ve věku 18 roků byl signifikantní rozdíl ve výškovém vývoji zjištěn mezi podsadbou a kotlíkem a dále mezi podsadbou a holinou. Rozdíl mezi jedinci rostoucími na holé ploše a na ploše kotlíku nebyl, ve věku 18 let, statisticky významný. 3.2 Tloušťkový vývoj Stejně jako v případě výškového vývoje i v tloušťkovém růstu vykazovala holá seč, kotlík i clonná seč ve věku 7 let i 13 let signifikantní rozdíly, a to navzájem mezi všemi třemi obnovními variantami. V průměru bukoví jedinci dosahují na holé ploše ve věku 7 roků výčetní tloušťky 2,4 cm, oproti 1,8 cm, resp. 1,2 cm na ploše kotlíku a v podsadbě. Ve stáří 13 roků je průměrná hodnota výčetní tloušťky 4,5 cm, 3,7 cm a 1,8 cm, v pořadí holina, kotlík, násek. Statistické testování prokázalo ve věku 18 let signifikantní rozdíl v tloušťce jedinců mezi podsadbou a holinou a dále mezi podsadbou a kotlíkem; statistický významný rozdíl mezi holou sečí a kotlíkem nebyl zjištěn. V průměru bukoví jedinci dosahují na holé seči v 18-ti letech výčetní tloušťky 6,3 cm, oproti 5,8 cm na ploše kotlíku a 3,5 cm v podsadbách. 3.3 Kvalitativní vývoj Kvalitativní parametry buku vykazovaly u všech věkových kategorií výrazně lepší hodnoty u jedinců rostoucích v podsadbách oproti jedincům na holině a v kotlíku. Ve věku 7 a 13 let se kvalita buku v kotlíku významě neliší od kvality jedinců z holiny, ale ve věku 18 roků již jedinci rostoucí v kotlíku vykazují lepší morfologickou kvalitu než na holině. 4 ZÁVĚR Z uvedeného vyplývá zpočátku významný náskok výškového i tloušťkového vývoje bukových jedinců na holinách, který si uchovávají po celé sledované období, ale zároveň (v případě výškového růstu) progresivní vývoj podsadeb (od 13-tého roku věku) i kotlíku. Naopak zásadním limitem holé seče (v menší míře i kotlíku) je od počátku výrazně nízká morfologická kvalita jedinců. Uvážíme-li k tomu ještě další významná pozitiva (produkční i mimoprodukční), lze v otázce druhových přeměn a přestaveb SM monokultur doporučit používání clonosečných (podrostních) obnovních postupů v co největší míře. LITERATURA [1] KENK G. et al. 2001. Management of transformation in central Europe. Forest Ecology and Management, 151: s. 107–119 [2] KUPKA I. 1999. Reálné možnosti změn druhové skladby lesů ČR. Lesnická práce, 68: s. 546– 549 [3] LEONHARDT B., WAGNER S. 2006. Qualitative Entwicklung von Buchen-Voranbauten unter Fichtenschirm. Forst und Holz, 84: s. 454–457 [4] LÖF M. et al. 2007. Growth and mortality in underplanted tree seedlings in response to variations in canopy closure of Norway spruce stands. Forestry (Oxford), 97: s. 371–384 [5] MALCOLM D. et al. 2001. The transformation of conifer forests in Britain – regeneration, gap size and silvicultural systems. Forest Ecology and Management, 151: s. 7–23 [6] MAUER P., TRUHLÁŘ J. 2005. Přeměny smrkových porostů podsadbami. Les. práce., 84: s. 322–334

PODĚKOVÁNÍ Příspěvek vznikl na základě podpory z projektu Interní grantové agentury LDF MENDELU, č. 84/2013.

18

SilvaNet 2013

RADIAČNÍ BILANCE SMRKOVÉ MONOKULTURY NET RADIATION OF SPRUCE MONOCULTURE Bellan Michal, Rosík Jiří Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: smrk ztepilý, globální radiace, Rájec (Drahanská vrchovina) 1 ÚVOD Stabilita i produkce lesních porostů je závislá na příkonu slunečního záření, které je hybnou silou jejich růstu a vývoje. Stupeň radiační výměny mezi rostlinnými porosty a jejich okolím vyjadřuje radiační bilance, která je definována jako součet toků krátkovlnné a dlouhovlnné radiace. Radiační bilance je spolu s tokem tepla mezi atmosférou a zemským povrchem, tokem tepla mezi zemským povrchem a jeho podložím a tokem tepla spojeným s fázovými přeměnami vody základní složkou energetické bilance Země (Ross 1975). Radiační bilance je kvantitativním vyjádřením množství energie, které má daný lesní porost v určitý časový okamžik k dispozici, a vyjadřuje stupeň radiační výměny mezi lesním porostem a přízemní vrstvou atmosféry (Irmak a kol. 2003, Marková 2010). Lze ji stanovit na základě měření krátkovlnného a dlouhovlnného záření přicházejícího a odcházejícího z porostu. 2 METODIKA Na ekosystémové stanici Rájec (Drahanská vrchovina) (Marková a kol. 2011) byly během celého roku 2013 měřeny v mladém smrkovém porostu (Picea abies (L.) Karst.) (Marková a Pokorný 2010) jednotlivé složky radiační bilance porostu (dopadající krátkovlnná radiace SW-I, odražená krátkovlnná radiace SW-O, dopadající dlouhovlnná radiace LW-I, vyzářená dlouhovlnná radiace LW-O). K měření byl použit bilancoměr Net Radiometer 8110 (Phillip Schenk, Rakousko) umístněný ca. 1 metr nad korunovou vrstvou porostu na meteorologické věži. Z naměřených hodnot byla vypočítána celková radiační bilance porostu (NR): NR = (SW-I) – (SW-O) + (LW-I) – (LW-O). 3 VÝSLEDKY A DISKUZE V práci bylo hodnoceno, jestli se mění radiační bilance mladého smrkového porostu ve vybraných jasných dnech z různého období vývoje porostu (09.07. – období vývoje nových letorostů porostu, 02.08. – období maximálního olistění porostu) – Obr. 1. Bylo zjištěno, že existují rozdíly v radiační bilanci porostu v těchto dvou vybraných dnech (22,02 MJ.m-2 dne 09.07. a 19,73 MJ.m-2 dne 02.08.), které mohly být způsobeny následujícími faktory: - rozdílné množství krátkovlnné radiace dopadající na porost (30,37 MJ.m-2 dne 09.07. a 27,78 MJ.m-2 dne 02.08.), - rozdílná odrazivost (SW-O/SW-I) porostu (0,91 dne 09.07. a 0,88 dne 02.08.), - rozdílné efektivní vyzařování (rozdíl LW-I a LW-O) porostu (-9,04 MJ.m-2 dne 09.07. a -9,62 MJ.m-2 dne 02.08.), Nejvýznamnější složkou určující celkovou radiační bilanci porostu je množství dopadající krátkovlnné radiace (Marková a kol. 2006). Byla potvrzena lineární 19

SilvaNet 2013 závislost mezi radiační bilancí porostu a množstvím dopadající krátkovlnné radiace (McCaughey1978, Alados a kol. 2003) – Obr. 2. 1000 900

SW-I (W m-2)

800 700 600 500 400 300 200 100

09.07.

02.08.

0

Obr. 1: Krátkovlnná radiace (SW-I) dopadající na smrkový porost ve vybraných jasných dnech roku 2013 na ekosystémové stanici Rájec 800 700

NR (W m-2 )

600 500 400 300 200

09.07.: y = 0,90x - 108,13, R2 = 0,99

100 0 100

02.08.: y = 0,90x - 113,49, R2 = 0,99 200

300

400

500

600

700

800

900

1000

SW-I (W m-2)

Obr. 2: Závislost radiační bilance smrkového porostu (NR) na dopadající krátkovlnné radiaci (SW-I) ve vybraných jasných dnech roku 2013 na ekosystémové stanici Rájec

LITERATURA ALADOS, I., FOYO-MORENO, I., OLMO, F. J., ALADOS-ARBOLEDA, L., 2003: Agr. For. Meteor., 116 (3-4): 221-227. IRMAK, S., IRMAK, A., JONES, J. W., HOWEL, T. A., JACOBS, J. M., ALLEN, R.G., HOOGENBOOM, G., 2003: J. Irrigation and Drainage Engin, 129 (4): 256-269 MARKOVÁ, I., JANOUŠ, D., MAREK, M. V., 2006: Ekológia (Bratislava), 25 (4): 352-365. MARKOVÁ, I., 2010: Radiační režim v lesních porostech. Habilitační práce. Mendelova Universita v Brně MARKOVÁ, I., POKORNÝ, R., 2010: Acta Univ. Agric. Silvic. Mendeleianae Brunensis, LIX(6): 217‒224. MARKOVÁ, I., PAVELKA, M., TOMÁŠKOVÁ, I., JANOUŠ, D., 2011: Ročenka meteorologických měření 2010. Experimentální ekologické pracoviště Bílý Kříž (Moravskoslezské Beskydy). Ekosystémová stanice Štítná nad Vláří (Bílé Karpaty). 1. vyd. České Budějovice: Nebe, s.r.o., 2012. 121 s. ISBN 978-80-904351-4-8. MCCAUGHEY, J.H., 1978: Can. J. For. Res., 8 (4): 450-455. ROSS, J., 1975: Radiative transfer in plant communities. In: Monteith, J. L.(ed.): Vegetation and the atmosphere. Vol. 1.Academic Press, London-New York-San Francisco, 13-55

PODĚKOVÁNÍ Příspěvek byl připraven v rámci výzkumného projektu Interní grantové agentury LDF Mendelovy univerzity v Brně 10/2013 - Energeticka bilance smrkové monokultury a její vztah k produkčním procesům.

20

SilvaNet 2013

VLIV REDUKCE SMYKOVÉ PEVNOSTI SPRAŠOVÝCH SEDIMENTŮ NA STABILITU SVAHU

THE INFLUENCE OF SHEAR STRENGTH REDUCTION OF LOESSIAL DEPOSITS ON THE SLOPE STABILITY

Bláhová Kristýna Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: stabilita svahu, spraš, stupeň bezpečnosti 1 ÚVOD Spraš je všeobecně považována za problematickou základovou půdu. V současné době existují tisíce publikací, které si často protiřečí [1]. Spraš má vysokou pórovitost a snadno se rozpojuje. Při zvýšení stupně nasycení, změnách tlaku vody v pórech zeminy anebo zvýšením smykového napětí, případně kombinací těchto faktroů může dojít k jevu označovanému jako strukturní kolaps spraše [2]. 1.2 Stabilita svahu Stabilita svahu je posuzována pomocí stupně bezpečnosti F, který je definován jako poměr sil pasivních (bránících pohybu zeminy) ku silám aktivním (vyvolávajících pohyb zeminy) [4]. Smyková pevnost je největší odpor, který může látka vyvinout při daném způsobu zatížení a je charakterizována kohezí (c), úhlem vnitřního tření (φ) a dilatancí [3]. Při nasycení zeminy vodou dochází k redukci smykové pevnosti a tedy i ke snížení stupně bezpečnosti svahu. 2 METODY Redukce smykové pevnosti byla zkoumána smýkáním vzorků při optimální vlhkosti w opt = 15 % a v saturovaném stavu. Vzorky byly hutněny dle Proctor standard. Pro určení parametrů smykové pevnosti byl použit krabicový smykový přístroj Sheartronic no. S277-10/ZG/0004. Zjištěné hodnoty byly použity pro stabilitní analýzu pomocí software GEOslope/W 2012. Pro výpočet stupně bezpečnosti byla použita Bishopova metoda. Svah má výšku 10 m a sklon 1:2. 3 VÝSLEDKY Z výsledků jednoznačně vyplývá, že smyková pevnost je vlivem zvýšeného obsahu vody v zemině značně redukována. U testované zeminy došlo k redukci od 50% do 80%. Při normálovém zatížení 200 kPa pravděpodobně došlo u saturovaného vzorku ke kolapsu zeminy. Obdobně parametry smykové pevnosti nabývaly nižších hodnot u vzorků saturovaných. Koheze se snížila z 20,50 kPa na 13,00 kPa a úhel vnitřního tření z 25,30° na 5,09°. Uvedené parametry byly použity pro analýzu stability svahu tvořeného sprašovými sedimenty. Na zkoumaném svahu došlo ke snížení z 5,00 na 0,90. Svah je považován za stabilní, pokud je F větší než 1.

21

SilvaNet 2013 Tab. 1. Výsledky smykových zkoušek

c [kPa]

φ [°]

τmax [kPa] 50

τmax [kPa] 100

τmax [kPa] 200

vzorek wopt

20,50

25,30

90,45

92,99

117,20

saturovaný vzorek

13,00

5,09

16,56

50,96

15,29

F= 0,90

F= 5,00

Skalní podloží

Skalní podloží

Obr.1. Smyková plocha saturované zeminy

Obr.2. Smyková plocha při w opt

4 ZÁVĚR Z výsledků smykových zkoušek jednoznačně vyplývá, že se zvyšující se vlhkostí se snižuje smyková pevnost zemin. Hodnota parametrů smykové pevnosti klesá a to má přímý vliv na stupeň bezpečnosti svahu. Stabilitní analýza potvrdila, že zvyšující se vlhkost, která vede ke snížení smykové pevnosti zeminy, vede i ke snížení stupně stability. LITERATURA [1] PASEKA, A., 2001: Strukturní kolaps některých sprašoidních zemin v Karpatské předhlubni. Soukromé materiály. [2] ZURR, WISSEMAN, 1973: A Study of Collapse Phenomena of anUndisturbed Loess. Proceeding of 8th ICSMFE, Moscow, Vol. 2, 265-269. [3] MENCL, V., 1997: Súbor vybraných prednášok prof. Ing. Dr. V. Mencla, DrSc. Žilina: INGEO a.s. 268p. [4] HULLA, J., ŠIMEK, J., TURČEK, P., 1991: Mechanika zemín a zakladanie stavieb. Bratislava: ALFA. 336p. ISBN 80-05-00728-0

PODĚKOVÁNÍ Příspěvek byl vypracován za podpory TA ČR v rámci projektu č. TA01020326 "Optimalizace procesu návrhu a realizace vozovek nízkokapacitních komunikací".

22

SilvaNet 2013

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA VEGETACE A SEMENNÉ BANKY KAOLÍNOVÝCH LOMŮ

CHINA CLAY PITS VEGETATION AND SOIL SEED BANK BASIC CHARACTERISTICS Botková Kamila, Kůrová Jana Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected], [email protected]

Klíčová slova: přirozená obnova, sukcese, půdní semenná banka, kaolín 1 ÚVOD Přirozená obnova lomů a využití tohoto procesu v rekultivacích se stává běžným postupem. Charakteristiky různých druhů stanovišť a specifika jejich obnovy byly popsány v roce 2010 v Řehounek et al. (2010). Zatím nepopsané však zůstávají kaolinové lomy, které představují pro rozvoj vegetace extrémní prostředí. Potenciál pro přirozenou obnovu závisí na mnoha faktorech a důležitou roli hraje dostupnost semen. Ta je dána okolní vegetací, vzdáleností zdrojových společenstev od studovaného stanoviště a jejich klíčivosti a životaschopnosti. V rámci projektu „Semenná banka kaolínových lomů a její vliv na přirozenou obnovu jako východisko pro rekultivaci“ proběhly terénní práce a následný experiment s cílem objasnit zákonitosti na daném typu stanoviště. Tento příspěvek představuje první výsledky a závěry. 2 CÍL PRÁCE Cílem projektu bylo zjistit vztah mezi semennou bankou kaolínových lomů a probíhající či potenciální přirozenou obnovou a zjistit míru podobnosti druhového složení půdní semenné banky různě starých částí kaolínových lomů a druhového složení vegetace v těžební jámě a vegetace v okolí lomu. 3 METODIKA Pro terénní část projektu bylo vybráno celkem 5 lomů s extenzivní těžbou kaolinu, a to 2 lokality z fytogeografické oblasti Plzeňská pahorkatina vlastní - Horní Bříza a Chlumčany a 3 lokality z fytogeografické oblasti Sokolovská pánev - Katzenholz Otovice (Čankov), Sadov - Podlesí a Hájek, v rozpětí nadmořských výšek 380 - 450 m. n. m. Lokality byly vybrány na základě jejich velikosti, kompaktního tvaru, výskytu již delší dobu netěžených a opuštěných částí a charakteru okolní krajiny. Všechny vybrané lomy byly navštíveny v červnu 2013. Na každé lokalitě byl vytvořen soupis všech druhů vyšších rostlin v lomech a také na vybraných plochách o velikosti 2x2 m (tzv. snímky). Tyto plochy charakterizují různá stadia sukcese, jejíž postup byl pro potřeby tohoto projektu rozdělen do 4 kategorií, tzv. věkových tříd, dle doby od ukončení těžby či jiných zásahů (výsypky). Třída 1. představovala plochy nejmladší, třída 4. plochy, kde sukcese volně probíhala již více než 20 let. Na těchto plochách byly odebrány půdní vzorky pro stanovení druhů půdní semenné banky, vždy jeden směsný vzorek složený z 30 dílčích. Semenná banka byla následně stanovena na základě skleníkového experimentu dle metodiky v Ter Heerdt et al. (1996).

23

SilvaNet 2013 4 VÝSLEDKY Celkový počet druhů vyšších rostlin ve vegetaci se pohyboval v rozmezí 29 - 51 v jednotlivých lomech. Z dosavadního zpracování dat vyplývá, že průměrný počet druhů ve vegetaci je mnohem vyšší než průměrný počet druhů v půdní semenné bance, a to na všech studovaných lokalitách bez ohledu na velikost lomu. 90 % celkového počtu semen půdní semenné banky tvoří pouze 3 rostlinné druhy: dominuje Spergularia rubra (2271 semen), což je druh typický pro stanoviště s omezenou konkurencí, dále následují druhy Poa sp. (483 semen) a Juncus bufonius (308 semen). Početnost ostatních druhů dosahuje hodnot 1-66 jedinců pro všechny vzorky ze všech lokalit dohromady. Počet druhů ve vzorku se signifikantně zvyšuje (R = 0.075, p = 0,05) s rostoucím stářím stanoviště (Obr. 2).

Obr. 1. Průměrné počty druhů ve snímcích na jednotlivých lokalitách

Obr. 2. Závislost počtu druhů na stáří plochy

5 ZÁVĚR Z předběžných výsledků vyplývá, že půdní semenná banka kaolínových lomů je strukturou velmi podobná semenným bankám na jiných stanovištích. Velikost lomové jámy nemá vliv na počet druhů, které se v ní vyskytují, pozitivní korelaci zato vykazuje vliv stáří lokality, což odpovídá již publikovaným výsledkům jiných autorů. Nízké počty semen v semenné bance potvrzují hypotézu, že sukcese je přímo závislá na dodávce semen z okolí, jelikož po odstranění svrchní vrstvy půdy na lokalitách neexistuje v těžebních jámách žádná zásoba semen. Charakter vegetace okolí lomu má zásadní vliv na průběh přirozené obnovy lokalit po povrchové těžbě. LITERATURA TER HEERDT, G. N. J. VERWEIJ, G. L. BEKKER, R. M. & BAKKER, J. P. 1996. An improved method for seed-bank analysis: seedling emergence after removing the soil by sieving. Functional Ecology 10:144-151. ŘEHOUNEK J., ŘEHOUNKOVÁ K., PRACH K. (eds.) 2010. Ekologická obnova území narušených těžbou nerostných surovin a průmyslovými deponiemi. Calla, České Budějovice. ISBN 978-80-8726709-7

PODĚKOVÁNÍ Příspěvek prezentuje výsledky výzkumu, který mohl být uskutečněn díky projektu podpořeného Interní grantovou agenturou LDF MENDELU jako projekt č. 53/2013.

24

SilvaNet 2013

MĚŘENÍ TOKU PENĚZ V LOKÁLNÍ EKONOMICE NA PŘÍKLADU SPRÁVY NÁRODNÍCH PARKŮ

MEASURING THE FLOW OF MONEY IN THE LOCAL ECONOMY FOR EXAMPLE ON THE MANAGEMENT OF NATIONAL PARKS

Březina David, Šafařík Dalibor, Hlaváčková Petra Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: lokální multiplikátor 3 (LM3), národní park, příspěvková organizace 1 ÚVOD Obsahem příspěvku je teoreticko-metodologický přístup k aplikaci jednoho z významných makroekonomických indikátorů pro kvantifikaci ekonomických efektů v oblasti ochrany přírody – správy zvláště chráněných území. Studie je zaměřena na možnost aplikačního využití lokálního multiplikátoru 3 (LM3) u správ národních parků (NP) zřízených Ministerstvem životního prostředí České republiky pro správu velkoplošných zvláště chráněných území. (Březina, Šafařík, Hlaváčková, 2013b, upraveno). 2 CÍL Stanovit teoretický postup výpočtu lokální multiplikátor 3 (LM3) u správy NP. Upozornit na význam toku finančního kapitálu v hospodaření státních příspěvkových organizací. Vyhodnotit míru příspěvku hospodaření národních parků k rozvoji regionální ekonomiky a identifikovat ekonomické vazby mezi jednotlivými subjekty ve vymezeném regionu (Březina, Šafařík, Hlaváčková, 2013a, upraveno). 3 METODICKÝ POSTUP A JEHO APLIKACE Metoda výpočtu LM3 – lokálního multiplikátoru probíhá ve třech kolech. 1. kolo – výpočet ročního čistého příjmu sledované správy NP. 2. kolo – stratifikace celkových výdajů správy NP na výdaje v regionu, ve kterém se nachází sídlo správy NP a na výdaje mimo region, a to v účelovém členění – výdaje na zaměstnance, dodavatele zboží a služeb, reinvestování zisku do rozvoje správy NP. 3. kolo – ve třetím kole je nutné určit výši výdajů místních zaměstnanců a dodavatelů ve sledovaném regionu. Nejčastějšími výdaji spotřebitelů jsou např. výdaje na jídlo, oblečení, zábavu a volný čas a financování bytových potřeb. Dodavatelé (organizace) zase utrácejí podobně jako sledovaná správa NP (výdaje na zaměstnance, provozní výdaje, investice). (Kutáček, 2007, upraveno). 3. kolo výpočtu LM3 – dotazníkový průzkum a) Zjistit čistý roční příjem každého zaměstnance sledované správy NP a strukturu výdajů. b) Zjistit výši ročních výdajů regionálních dodavatelů sledované správy NP a strukturu výdajů.

25

SilvaNet 2013 4 VÝSLEDKY Příklad dotazníku pro zaměstnance Položky výdajů: (potraviny, nápoje, tabák), (odívání, obuv), (voda, energie), (doprava, pohonné hmoty), (pošta, telekomunikace), (daň z nemovitosti), (ostatní daně), splátky (úvěry, půjčky, pojištění), (rekreace, sport, kultura), (ostatní zboží a služby). Příklad dotazníku pro dodavatele Položky výdajů: (výdaje na zaměstnance), (splátky úvěrů a půjček), (daň z nemovitosti), (ostatní daně), (voda, energie), (nájemné, provoz budov), (pohonné hmoty), (pošta, telekomunikace), (propagace, reklama), (ostatní zboží a služby). Příklad výpočtu LM3: Suma = 1. kolo + 2. kolo + 3. kolo, LM3 = Suma (1, 2, 3 kola) / 1. kolo Příklad: 1. kolo: 120 000 Kč, 2. kolo: 60 000 Kč, 3. kolo: 40 000 Kč = 220 000 Kč LM3 = 220 000 / 120 000 = 1,83. Znamená to, že z každých deseti korun, které sledovaná správa NP získá jako svůj příjem, vytvoří 18,30 korun v lokální ekonomice sledovaného regionu. Každá koruna výdajů organizace vytvoří 1,83 korun pro místní ekonomiku. Anebo že každá koruna výdaje vytvoří 0,83 dodatečné koruny příjmu pro místní ekonomiku (1,83 – 1 = 0,83). Výsledkem výpočtu LM3 je skóre lokálního multiplikátoru. Hodnota lokální multiplikátoru nám ukáže, kolik sledovaný subjekt přispívá na lokální ekonomiku. LM3 skóre nám dále ukáže:  zda správa NP zaměstnává zaměstnance z regionu nebo mimo region;  výsledek může ukázat, že v regionu je nedostatek kvalifikované pracovní síly;  vrcholový management je z jiné oblasti a proto najímá zaměstnance z oblasti, odkud pochází;  výsledek objasní spektrum dodavatelů místních, nebo naopak mimo region;  v delší časové řadě může odhalit potenciál ekonomického růstu sledovaného regionu. 5 ZÁVĚR Správy národních parků a chráněných krajinných oblastí jsou typy organizací, které přímo propagují využívání celospolečenských funkcí lesa a krajiny a poskytují společnosti vyžití jak v oblasti odpočinku, tak i v poznání. Jejich cílem není na prvním místě tvorba a maximalizace zisku, ale ochrana krajiny a přírody a také zvyšování kvality života v daném regionu, čímž by mělo docházek k plnění společenské objednávky. Je nutno zdůraznit, že v současné době plyne velké množství finanční prostředků ze státního rozpočtu na chod, správu a udržení zvláště chráněných území. Proto nám LM3 – lokální multiplikátor jako metodický aplikační instrument může pomoci kvantifikovat, kolik tyto subjekty, které byly zřízené pro ochranu přírody a krajiny efektivně přispívají na ekonomiku regionu, ve kterém působí, a tedy nakolik se podílejí na jeho rozvoji. LITERATURA BŘEZINA, D., ŠAFAŘÍK, D., HLAVÁČKOVÁ, P. 2013a: LM3 -- Local Multiplier in Environmental Economics. In FIALOVÁ, J. -- KUBÍČKOVÁ, H. Public Recreation and Landscape Protection - with man hand in hand. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, s. 77-81. ISBN 978-80-7375-746-5. BŘEZINA, D., ŠAFAŘÍK, D., HLAVÁČKOVÁ, P. 2013b: Utilization of the Macroeconomic Indicator in the Nature Protection. Utilization of the Macroeconomic Indicator in the Nature Protection. Journal of Landscape Management. sv. 4, č. 1, s. 7-11. ISSN 1804-2821. Penězům na stopě. 1. vyd. Editor Stanislav Kutáček. Brno: Trast pro ekonomiku a společnost, 2007, 93 s. ISBN 978-802-5416-907.

26

SilvaNet 2013

VLIV BUŘENĚ A OCHRANY PROTI NÍ NA POŠKOZENÍ DŘEVIN ZVĚŘÍ A NA RŮST DŘEVIN

EFFECT OF WEED CONTROL ON GROWTH-RATE AND ITS EFECT ON GAME DAMAGES

Bureš Michal Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: buřeň, okus, výškový přírůst, ochrana proti buřeni, zkusná plocha, smrk ztepilý, buk lesní 1 ÚVOD Snahou této studie je zjistit vliv způsobu a intenzity ošetření kultur proti buřeni na intenzitu poškození stromků okusem volně žijícími sudokopytníky a na výši jejich výškového přírůstu. Výchozí hypotézou je předpoklad, že okus zvěří může výrazně měnit charakter a intenzitu vlivu buřeně na výškový přírůst dřevin, a že samotný způsob ošetření a jeho intenzita mohou ovlivnit také intenzitu poškození okusem. Na vliv buřeně na růst dřevin lze pohlížet z úhlu dvou obecných předpokladů. Prvním je negativní vliv konkurence buřeně na dřeviny. Odebírání vody a živin, zástin (zejména u světlomilných dřevin), omezení prostoru pro kořeny dřevin, mechanické utlačování, to vše může limitovat růst dřevin či vézt k jejich mortalitě (např. Kessl et al. 1957; Posarić 2010; Löf, Welander 2004; Sweeney et al. 2002), zejména na lokalitách s nedostatkem vody či živin (např. Benayas et al. 2003, 2005). Druhým předpokladem je pozitivní vliv přijatelné míry konkurence buřeně na růst dřevin. Dřeviny se za této situace snaží získat kompetiční výhodu prostřednictvím apikální dominance. Odpověď na otázku jestli jsou okusem více poškozovány porosty s odstraňovanou buření či porosty bez zásahu není doposud jednoznačně objasněna, přičemž zásah proti buřeni může na jedné straně vézt k odstranění vlivu buřeně na dřevinu, na straně druhé pak může ovlivnit intenzitu okusu. Obecně lze totiž předpokládat, že s omezením potravní nabídky likvidací buřeně a zároveň zvýšení vizuální nápadnosti stromků může dojít k významnému navýšení jejich poškození zvěří. Pokud by k tomu skutečně došlo, pak konečným důsledkem zásahu proti buřeni může být nikoliv snížení mortality a zvýšení výškového přírůstu, ale opak, tj. navýšení mortality a snížení přírůstu, respektive jeho redukce zvěří. 2 MATERÁL A METODY Výzkum je prováděn na experimentálních plochách založených na jaře roku 2013 s výsadbou smrku ztepilého Picea abies a buku lesního Fagus sylvatica na ŠLP Masarykův les Křtiny na polesí Habrůvka v porostních skupinách 145 B a 146 D, E. Sledované plochy musely být homogenní jak z hlediska přírodních podmínek (světelné poměry, stanovištní poměry – soubor lesních typů, atd.), tak z hlediska typu a pokryvnosti buřeně. Tyto plochy byly rozděleny na pásy, na nichž byla provedena následující ošetření ochrany proti buřeni: celoplošné vyžínání, vyžínání v pruzích, vyžínání kolem stromků, aplikace herbicidu plošně, aplikace herbicidu v pruzích, 27

SilvaNet 2013 aplikace herbicidu kolem stromků a srovnávací kontrolní plocha bez zásahu proti buřeni. Celkem bylo vytyčeno 7 sérií ploch pro smrk a 7 sérií ploch pro buk. V každém sledovaném pásu byly vyznačeny trvalé zkusné plochy pro podzimní a jarní šetření okusu a pro měření výškových přírůstů (na podzim po ukončení přírůstu, na jaře po zimním okusu). Velikost zkusných ploch byla stanovena na 20×20 m (400 m²). Celkem bylo založeno 98 ploch o celkové výměře 3,92 ha. Přírůsty hlavních dřevin smrku ztepilého a buku lesního budou měřeny po ukončení vegetačního období v říjnu 2013 a po zimním okusu v dubnu 2014 u všech dřevin na monitorovací ploše. Okus dřevin bude měřen u všech dřevin na ploše podle metodiky Čermáka a Mrkvy (2003), kterou je prováděn monitoring okusu na trvalých transektech, nebo na zkusných plochách kruhového, obdélníkového nebo čtvercového tvaru. Okus bude hodnocen u všech dřevin od 10 cm do 150 cm výšky. Hodnoceno bude aktuální poškození terminálního výhonu, tj. poškození z uplynulé zimy bez rozlišení jeho intenzity, nebo silné poškození bočních výhonů (poškozeno více než 20 % výhonů). Bude evidováno taktéž poškození vytloukáním. Měření bude provedeno na jaře (v druhé polovině dubna 2014). 3 PŘEDPOKLÁDANÉ VÝSLEDKY V současné době ještě nejsou naměřena žádná data. Kompletní výsledky budou k dispozici až v roce 2014. Prozatím došlo k založení zkusných ploch, zmonitorování výchozího stavu a provedení zásahů proti buřeni. LITERATURA BENAYAS, J. M., ESPIGARES, T., CASTRO-DÍEZ, P. 2003. Simulated effects of herb competition on planted Quercus faginea seedlings in Mediterranean abandoned cropland. Applied Vegetation Science, 6(2): 213–222. BENAYAS, J. M., NAVARRO, J., ESPIGARES, T., NICOLAU, J. M., ZAVALA, M. A., 2005. Effects of artificial shading and weed mowing in reforestation of Mediterranean abandoned cropland with contrasting Quercus species. Forest Ecology and Management, 212(1-3): 302–314. ČERMÁK, P., MRKVA, R., 2003. Okus semenáčků v honitbě: Monitorování okusu semenáčků v honitbě jako podklad pro plánování a kontrolu početnosti spárkatých přežvýkavců. Lesnická práce, 82 (1): 40-41. KESSL, J., FANTA, B., HANUŠ, S., MELICHAR, J., ŘÍBAL, M., 1957. Ochrana proti škodám zvěří. SZN, Praha. 203 pp. LÖF, M., WELANDER, N.T. 2004. Influence of herbaceous competitors on early growth in direct seeded Fagus sylvatica L. and Quercus robur L. Annals of Forest Science, 61(8): 781–788. POSARIĆ, D., 2010. The most important reasons for the loss of pedunculate oak (Quercus robur L.) from forest stands up to first thinning. [Najvažniji razlozi gubitka hrasta lužnjaka (Quercus robur L.) iz sastojina do dobi prvih proreda]. Sumarski List, 134(3-4): 151–158. SWEENEY, B. W., CZAPKA, S. J. B., YERKES, T. B, 2002. Riparian forest restoration: Increasing success by reducing plant competition and herbivory. Restoration Ecology, 10(2): 392–400.

PODĚKOVÁNÍ Za laskavou podporu při realizaci projektu děkuji IGA LDF Mendelovy univerzity v Brně. Projekt je realizován v rámci IGA 35/2013.

28

SilvaNet 2013

VYUŽITÍ MULTISPEKTRÁLNÍCH SNÍMKŮ A DAT LETECKÉHO LASEROVÉHO SKENOVÁNÍ PRO MODELOVÁNÍ VYBRANÝCH TAXAČNÍCH PARAMETRŮ LESNÍCH POROSTŮ

THE USE OF MULTISPECTRAL IMAGERY AND AIRBORNE LASER SCANNING DATA FOR MODELING OF SELECTED FOREST STAND PARAMETERS

Carbol Stanislav Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: letecké laserové skenování, taxace, výška porostů, šířka korun, zásoba hroubí Praktické využití metod dálkového průzkumu Země – DPZ a technologie leteckého laserového skenování – LLS se v lesnictví pro účely taxace začalo zkoumat poměrně nedávno. Tato problematika je značně atraktivní, především pro svoji rychlost a přesnost získávání dat. LLS je v současnosti jedna ze základních technologií pro tzv. precizní lesnictví (Klimánek 2013). Hlavním cílem práce je testování a modifikace metod pro zjišťování výšek porostů pomocí dat LLS na území ŠLP Křtiny. Jedná se o tzv. canopy height models – CHM, což jsou metody pracující na základě tvorby digitálního modelu terénu – DMT a digitálního modelu povrchu – DMP. Cílem je také zkoumání vlivu faktorů způsobujících podhodnocování výšek při použití metod CHM. Odvozeným cílem je testování a kalibrace metod pro detekci vrcholů a zjišťování šířek korun stromů, které poskytne podklady k odvození výčetních tloušťek stromů, s následným výpočtem objemu hroubí v porostech. Pro rok 2013 byla získána data LLS v podobě tzv. „náletových pruhů“, pořízená v předvegetačním období. Předmětem analýz jsou tedy především jehličnaté porosty. Podmínkou dávající předpoklad pro správné vytvoření DMP byly porosty starší 80 let, s hodnotou zakmenění 7–10 a o souvislé rozloze 0,5–5 ha. Terénní práce spočívají ve stabilizaci 4 ploch (50x50m) a jejich naskenování pozemním laserovým skenerem. Na plochách probíhá šetření vybraných taxačních parametrů – výška, výčetní tloušťka a parametry koruny. Předpokladem pro další analýzy je vytvoření DMT jak z dat LLS (tvoří se z tzv. posledního odrazu laserového pulsu), tak z referenčních dat pořízených pozemním laserovým skenerem. Cílem je eliminace systematické chyby při tvorbě DMT pouze z dat LLS. Dále je vytvořen DMP z dat tzv. prvního odrazu laserového pulsu, reprezentující vrcholy stromů a horní vrstvu zápoje porostu. Vytvořené DMT a DMP jsou vstupními daty pro model zjišťování výšek porostu (CHM). CHM nespecifikuje výšky či šířky korun jednotlivých stromů a jeho největším nedostatkem je podhodnocování odvozených výšek vlivem rozdílných faktorů. Teoretická východiska pro výpočet výšek vycházejí především z prací: Vosselman (2000); Næsset a Økland (2002); Heurich et al. (2003); Holmgren a Jonsson (2004); Coops et al. (2007). Za užití technik uvedených autorů lze dosáhnout přesnosti výšek celých porostů s podhodnocením v rozmezí od 0,4 do 1,8 m. Po vytvoření CHM je nutné odvození vztahů pro konkrétní území, eliminující podhodnocení výšek vlivem podrostu, sklonitosti a zakmenění. Dále se práce zabývá detekcí vrcholů a vylišením korun stromů z rasterizovaných dat LLS s podporou multispektrálních snímků (Breidenbach et al. 2010) s cílem odvození 29

SilvaNet 2013 výčetní tloušťky stromů (Pretsh 2001), za užití metod segmentace obrazu a metod filtrace na fokální maxima a minima. Teoretická východiska pro identifikaci korun a měření jejich šířek vycházejí z prací: Persson et al. (2002); Morsdorf et al. (2003); Heurich a Weinacker (2004); Solberg et al. (2006); Heurich (2008); Vauhkonen et al. (2011). Dosahovaná přesnost určení šířky koruny při použití technik uvedených autorů se pohybuje kolem 0,5 až 1 m. Parametry získané v předchozích bodech jsou dále použity k odvozování výčetních tlouštěk (Persson et al. 2002); (Heurich 2008) s přesností 3 - 6 cm a zásob porostů (Hollaus et al. 2011) s přesností 5 – 35 % v závislosti na stáří porostu, zakmenění a sklonitosti. LITERATURA BREIDENBACH, J., NÆSSET, E., LIEN, V., GOBAKKEN, T., SOLBERG, S. 2010: Prediction of species specific forest inventory attributes using nonparametric semi-individual tree crown approach based on fused airborne laser scanning and multispectral data. Remote Sens. of Env. 114, p.911-924. COOPS, N. C., HILKER, T., WULDER, M. A., ST-ONGE, B., NEWNHAM, G., SIGGINS, A., TROFYMOW, J. A. 2007: Estimating canopy stucture of Douglas-fir forest stands from discrete-return LiDAR. Trees 21, p. 295-310. HEURICH, M., SCHNEIDER, T., KENNEL, E. 2003: Laser scanning for identification of forest structures in the Bavarian forest national park. Proceedings ScandLaser Workshop, 3-4 September 2003, Umeå, Sweden, p. 98-107. HEURICH, M., WEINACKER, H. 2004: Automated tree detection and measurement in temperate forests of central Europe using laserscanning data. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 36 (Part 8/W2), p. 198-203. HEURICH, M. 2008: Automatic recognition and measurement of single trees based on data from airborne laser scanning over the richly structured natural forest of the Bavarian Forest National Park. Forest Ecology and Management 255, p. 2416-2433. HOLLAUS, M., EYSN, L., BAUERHANSL, CH., RICCABONA, F., MAIER, B. 2011: Accuracy assessment of ALS-derived stem volume and biomass maps. Proceedings of the EARSeL SIG Forestry workshop. HOLMGREN, J., JONSSON, T., 2004: Large scale airborne laser-scanning of forest resources in Sweden. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 36(Part 8/W2), p. 157-160. KLIMÁNEK, M. Geoinformační technologie v precizním lesnictví. Lesnická práce. 2013. sv. 92, č. 5, s. 18--19. ISSN 0322-9254. MORSDORF, F., MEIER, E., ALLGÖVER, B., NÜESCH, D., 2003: Clustering in airborne laser scanning raw data for segmentation of single trees. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 34 (Part 3/W13), p. 27-33. NÆSSET, E., ØKLAND, T. 2002: Estimating tree height and tree crown properties using airborne scanning laser in a boreal nature reserve. Remote sensing of Environment 79, p 105-115. PERSSON, Å, HOLMGREN, J., SÖDERMAN, U. 2002: Detecting and measuring individual trees using an airborne laser scanner data. Photogrammetric Eng. and Remote Sensing, 68 (9), p. 925-932. PRETZSCH, H. 2001: Modellierung des Waldwachstums. Parey Buchverlag Berlin, Berlin. 341 p SOLBERG, S., NÆSSET, E., BOLLANDSAS, O. M. 2006: Single Tree Segmentation Using Airborne Laser Scanner Data in a Structurally Heterogenous Spruce Forest. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 72, No. 12, December 2006, p. 1369-1378. VAUHKONEN, J., ENE, L., GUPTA, S. et al. 2011: Comparative testing fo single-tree detection algorithms under different types of forest. An International Journal of Forest Research, Forestry, Vol. 85, No. 1, p. 27-40. VOSSELMAN, G. 2000: Slope based filtering of laser altimetry data. International Articles of Photogrammetry and Remote Sensing, 33 (Part B3/2), 935-942.

PODĚKOVÁNÍ Hlavní poděkování patří garantovi projektu doc. Ing. Martinu Klimánkovi, Ph.D., dále pak ostatním pracovníkům Ústavu geoinformačních technologií, jmenovitě pak především Ing. Miloši Cibulkovi, Ph.D. a Ing. Tomáši Mikitovi, Ph.D.

30

SilvaNet 2013

FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ INDUKCI SOMATICKÉ EMBRYOGENEZE U JEDLE BĚLOKORÉ (ABIES ALBA MILL.) A SMRKU ZTEPILÉHO (PICEA ABIES (L.) KARST.) FACTORS AFFECTING THE INDUCTION OF SOMATIC EMBRYOGENESIS OF SILVER FIR (ABIES ALBA MILL.) AND NORWAY SPRUCE (PICEA ABIES (L.) KARST.) Čermáková Vendula Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: somatická embryogeneze, jedle bělokorá (Abies alba Mill.), smrk ztepilý (Picea abies (L.) Karst.), megagametofyt 1 ÚVOD A CÍL PRÁCE Somatická embryogeneze je velmi důležitou metodou kultivace a regenerace rostlin in vitro, která probíhá v několika na sebe navazujících krocích. Zkoumáním faktorů, které ovlivňují somatickou embryogenezi, je možno zlepšit kvalitu somatických embryí a přispět tak k jejímu širšímu využívání jako praktické aplikace v širokém spektru vegetativního rozmnožování, především v šlechtitelských programech. Pro širší využití této metody vegetativního množení je mimořádně důležité, aby se vytvořil dostatečný základ embryogenních linií, které budou dále testované. Z tohoto důvodu jsme se zaměřili na studium prvního kroku regenerace jehličnanů pomocí somatické embryogeneze, a to na stádium indukce. V předložené práci je studován vliv odběrového dne, respektive sumy efektivních teplot vzduchu nad 5oC, a mateřského stromu na schopnost indukce embryogenních linií na izolovaných kultivovaných megagametofytech Picea abies (L.) Karst a Abies alba (Mill.). Sledovala se také pozice na kultivovaných megagametofytech, kde se tyto embryogenní buňky poprvé objevily. Dále je zkoumán vliv těchto faktorů na hmotnost vyvíjejících se šišek (u smrku ztepilého a jedle bělokoré) a tisíce semen (pouze z jedle bělokoré). Experimenty probíhaly v rámci pěti odběrových dní v průběhu měsíců červen až září v roce 2011. 2 METODIKA Pro experiment byly vybrány 3 mateřské stromy druhu smrk ztepilý (P. abies) a 3 mateřské stromy druhu jedle bělokorá (A. alba). Šišky z těchto stromů byly odebírány 5 týdnů po sobě (1. - 5. odběrový den) u smrku ztepilého a 4 týdny po sobě (1. - 4. odběrový den) u jedle bělokoré, poslední týden (5. odběrový den) u jedle byl posunut o měsíc později od posledního pokusu, aby byla získána úplně vyvinutá semena. Jednotlivé kroky se každým odběrovým dnem periodicky opakovaly pro obě dřeviny a všechny mateřské stromy po dobu pěti týdnů. Každý týden bylo sbíráno ze stejných třech mateřských stromů od obou druhů dřevin 10-15 šišek. V laboratoři byly tyto šišky váženy a byla z nich vyloupávána semena a počítána se po stovkách kusů, které se pak také vážily. Dále bylo každý týden izolováno u jednotlivých stromů 100 semen, ze kterých se následně ve sterilních podmínkách oddělovaly megagametofyty a ty se pak přemisťovaly na živná média. Práce probíhala ve flowboxu, kde byla na počátku semena sterilizována po dobu 15 minut. Každé semeno bylo opatrně podélně rozříznuto skalpelem a megagametofyty z nich byly 31

SilvaNet 2013 postupně separovány. Izolované megagametofyty byly přenášeny na předem připravené a označené Petriho misky. Misky byly v pravidelných intervalech kontrolovány. Jakmile se objevily náznaky buněk s embryogenní aktivitou, bylo zaznamenáno datum počátku růstu a poloha, ve které se tyto buňky objevily. Pokud embryogenní buňky vyrůstají z bazální části, jedná se o polohu budoucí kořenové části (R), pokud z prostřední části, jde o polohu budoucího hypokotylu (H), a pokud růst embryí začíná v apikální části, pak je jejich poloha označovanou jako budoucí kotyledon (C). Megagametofyty, u kterých se podařilo indukovat embryonální masu buněk, byly převáděny na nová živná média každé dva týdny a podle jejich proliferační schopnosti byly rozpasážované na více Petriho misek. Data hodnocení hmotnosti šišek byla statisticky zpracována analýzou kovariance za pomoci programu SAS (SAS Institute Ing., 1988). V případě zpracování dat indukčních frekvencí byla použita metoda logistické regrese, v rámci níž byl použit kvadratický regresní model. Podle statistické významnosti byla data hodnocena jako velmi významná (P < 0,001), významná (P < 0,05), nebo nevýznamná (P > 0,05). 3 VÝSLEDKY A ZÁVĚR Pozorovali jsme statisticky významné rozdíly mezi hmotností šišek u jednotlivých mateřských stromů v rámci stejné dřeviny. Faktor teploty se u jedle projevil jako nevýznamný jak pro hmotnost šišek, tak i pro hmotnost semen. Naopak u smrku ztepilého teplota velmi významně ovlivňovala hmotnost jeho šišek. Izolováno 429 megagametofytů ze semen jedle bělokoré a 578 megagametofytů ze semen smrku ztepilého. První embryogenní kultury se objevily po dvou týdnech od jejich umístění na živné médium. Nejlepší výsledky u jedle bělokoré byly zaznamenány první odběrový den, indukce byla úspěšná u 25,5 % kultivovaných megagametofytů. Nejvýraznější indukční frekvence u smrku ztepilého byla naproti tomu zjištěna v posledním odběrovém dni a to 57,3 %. Indukční frekvence v rámci rozdílných mateřských stromů jsou značně rozdílné. Všechny mateřské stromy jak smrku ztepilého, tak i jedle bělokoré se ukázaly být vhodnými pro indukci somatické embryogeneze. Nejvíce kultur bylo u jedle bělokoré produkováno ze střední části megagametofytu – 59,5 %. U smrku ztepilého vyrůstaly kultury naprosto srovnatelně v apikální a střední části megagametofytu, jako budoucí hypokotyly a kotyledony a tyto kategorie tvořily každá samostatně 43 % kultur. Bylo dosaženo úspěšné indukce 200 embryogenních linií u smrku ztepilého (indukční frekvence dosáhla 35,0 %) a 42 linií u jedle bělokoré (indukční frekvence dosáhla 10 %). Za nejvýznamnější výsledek tohoto experimentu je možno považovat zjištění, že indukce embryogenních linií je u jedle bělokoré úspěšnější při použití méně zralých semen, zatímco u smrku je výhodné požít semena starší (v závislosti na průběhu teploty v daném roce). LITERATURA

SAS Institute Ing. SAS/STAT® users guide. Release 6.03 ed. SAS Institute Ing. Cary, North Carolina. 1988.

PODĚKOVÁNÍ Tento článek byl podpořen projektem IGA LDF MENDELU č. 30 / 2013 s přispěním projektu INVID (Projekt Indikátory vitality dřevin podpořen v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost r. č. CZ.1.07/2.3.00/20.0265). Autorka děkuje za finanční podporu při řešení tohoto projektu. Dále bych ráda poděkovala doc. RNDr. Janě Krajňákové, CSc. za starostlivé a odborné vedení během celé práce a také mojí rodině a přátelům za podporu.

32

SilvaNet 2013

THE EFFECT OF CADMIUM AND LEAD IONS ON THE DEVELOPMENT OF ABIES ALBA MILL. AND PICEA ABIES (L.) H. KARST. EMBRYOGENIC CELL MASSES

Đorđević Biljana1, Havel Ladislav2, Jankovský Libor1 1

Mendel University in Brno / Faculty of Forestry and Wood Technology 2 Mendel University in Brno / Faculty of Agronomy [email protected]

Key words: cadmium, lead, somatic embryogenesis, conifers Nowadays, we are witnesses of environmental degradation caused by the combination of human population growth, industrial and technical development, application of resource depletion and polluting technology. According to Environmental Protection Agency one of the most harmful pollutants are heavy metals [1]. They are present in environment in small quantities and classified as microelements which are necessary for normal functioning of living organisms but in large amounts they can be very dangerous and toxic [2]. The question, how heavy metals act at the cellular level and how plants may defend themselves against these pollutants are receiving increasing attention [3]. Somatic embryogenesis as one of the biotechnological methods for propagation can be used also as a model system for studying the biochemical, physiological and molecular processes during embryogenesis [4]. Somatic embryos morphologically resembles zygotic embryos, they are bipolar and bear typical embryonic organs, the radicle, hypocotyls and cotyledons [5]. In conifers, they do not develop directly, but from proembryogenic masses (PEM), which pass through a series of three characteristic stages, distinguished by cellular organization and cell number (PEM I, PEM II, and PEM III) [6]. During embryo development two major developmental roles of cell death have been revealed: degradation of PEMs upon embryo formation and elimination of suspensors during embryo development [6]. Abiotic stresses caused by heavy metals initiates a pathway leading to growth inhibition, stimulation of secondary metabolism, lignification and cell death [7]. PCD represents an active process and requires certain levels of ATP [8]. Aim of this work was to examine the effect of cadmium (Cd2+) and lead (Ld2+) ions in three different concentrations (50, 250 and 500 µM) on the development of Picea abies and Abies alba somatic embryos during whole process of proliferation (21 days) with observation during 3, 7, 10, 14 and 21 sampling day. The effect of heavy metal ions were evaluated on: growth rate, bioenergetical levels (represented by the cellular levels of ATP) during the proliferation phase, and on the percentage of cell death. The other goal was related to consequences of treatments with heavy metals applied during the proliferation phase on further development of somatic embryos. We investigated the capability of embryogenic cell masses (ECMs) to form somatic embryos, the average number of somatic embryos obtained per 1 gram of fresh weight of ECMs and the morphology of developed somatic embryos.

33

SilvaNet 2013 BIBLIOGRAPHY [1] EPA (2011): Climate changes, U.S. Environmental Protection Agency. http://www.epa.gov/climatechange/ [2] GHOSH M., SINGH SP. (2005): A review on phytoremediation of heavy metals and utilization of its byoproducts. Applied ecology and environmental research 3(1): 1–18 [3] SCHÜTZENDÜBEL A., SCHWANZ P., TEICHMANN T., GROSS K., LANGENFELD-HEYSER R., GODBOLD D., POLLE A. (2001): Cadmium-Induced Changes in Antioxidative Systems, Hydrogen Peroxide Content, and Differentiation in Scots Pine Roots. Plant Physiology, 127: 887–898 [4] CAIRNEY J., PULLMAN G. (2007): The cellular and molecular biology of conifer embryogenesis. New Phytologist. 176: 511–536 [5] VON ARNOLD S., SABALA I., BOZHKOV P., DYACHOK J., FILONOVA L. (2002) Developmental pathways of somatic embryogenesis. Plant Cell Tissue and Organ Culture 69: 233–249 [6] FILONOVA L, BOZHKOV P, VON ARNOLD S (2000): Developmental pathway of somatic embryogenesis in Picea abies as revealed by time-lapse tracking. J. Exp. Bot. 51: 249–264 [7] SCHÜTZENDÜBEL A, POLLE A (2002): Plant responses to abiotic stresses: heavy metal induced oxidative stress and protection by micorrhization. J. Exp.Bot., 53, 1351–1356 [8] DORION N, GREEN D (2004): Role of Bcl-2 family members in immunity and disease. Biochimica Et Biophysica Acta-Molecular Cell Research 1644(2-3): 179–188.

34

SilvaNet 2013

MODELOVÁNÍ EDAFICKÉ KATEGORIE NA ZEMĚDĚLSKÝCH PŮDÁCH V

BĚLOKARPATSKÉM BIOREGIONU NA ZÁKLADĚ DIGITÁLNÍHO MODELU TERÉNU MODELING OF EDAPHIC CATEGORY OF AGRICULTURAL LAND IN THE WHITE CARPATHIAN BIOREGION BASED ON DIGITAL ELEVATION MODEL Grosošová Radka, Mikita Tomáš Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected], [email protected]

Klíčová slova: Bělokarpatský bioregion, edafická kategorie, digitální model terénu, geomorfometrické faktory 1 ÚVOD V České republice je pro lesní hospodářství nezbytné určení lesnicko-typologických rámců (vegetačních stupňů, edafických kategorií). V případě zalesňování zemědělských půd je však exaktní determinace lesnicko-typologických jednotek mimořádně komplikovaná. Dlouhodobé zemědělské hospodaření totiž mění významné diferenciální stanovištní znaky jako je např. obsah živin v půdě, hydrický režim, mocnost organominerálního horizontu, fyzikální vlastnosti aj. Stejně tak bývá často nemožné využít možnosti fytoindikace (Zlatník, 1956). Geografické informační systémy mohou determinaci lesnicko-typologických jednotek ulehčit díky automatické identifikaci založené na vícerozměrných statistických metodách. Cílem statistického hodnocení je nalezení nejlepší kombinace faktorů odvozených z digitálního modelu terénu, které nejvíce ovlivňují výskyt edafické kategorie (Boehner, 2002; Iwahashi, 2007). Jako základní trénovací množina slouží okolní pozemky určené k plnění funkce lesa, u nichž se dá edafická kategorie odvodit z lesnicko-typologické mapy. Pomocí diskriminační analýzy, vícerozměrné regrese a klasifikace maximální pravděpodobnosti lze definovat klasifikační rovnici vztahu faktorů vzhledem k edafické kategorii. Odvozenou rovnici lze následně využít k modelování edafické kategorie na zemědělských půdách (Vahalík, Klimánek, 2013). Jako modelové území bylo zvoleno území Bělokarpatského bioregionu s celkovou rozlohou 529,47 km2. Pozemky pro plnění funkce lesa zabírají 236,47 km2. 2 POSTUP 2.1 Vstupní data Jako potenciálně vlivné geomorfometrické faktory byly zvoleny index konvergence terénu, nadmořská výška, povodí, sklon svahu, textura terénu, vlhkostní index, konvexita terénu a zakřivení. Data byla zpracována v softwarech SAGA GIS a ArcGIS 10.2. Trénovací množinou byly edafické kategorie z oblastního plánu rozvoje lesů na polovině rozlohy daného území. 2.2 Hodnocení míry vlivu vybraných faktorů Vybrané faktory byly podrobeny diskriminační analýze v softwaru Statistica. Faktory významně ovlivňující prostorové rozložení edafické kategorie jsou: 1. sklon, 2. vlhkostní index, 3. nadmořská výška a 4. konvexita terénu. Méně ovlivňující faktory jsou: 5. povodí, 6. index konvergence terénu a 7. zakřivení. 35

SilvaNet 2013 2. 3 Modelování klasifikací maximální pravděpodobnosti Edafické kategorie na zemědělské půdě byly modelovány klasifikací maximální pravděpodobnosti (MLC) v softwaru ArcGIS. 3 VÝSLEDKY Nejvíce zastoupenou edafickou kategorií na zemědělských půdách v Bělokarpatském bioregionu je kategorie hlinitá (H), a to až z 68 %. Dále významně zastoupenou kategorií je z 12,7 % hlinitá (D) a z 11,3 % kategorie normální bohatá (B). Model byl ověřen na lesních pozemcích srovnáním s edafickými kategoriemi z oblastního plánu rozvoje lesů na polovině rozlohy daného území, která nebyla součástí trénovací množiny. Model předpovídá edafickou kategorií pouze s 54,3% přesností a edafickou řadu s přesností 77,5 %. Zároveň byl vytvořen tzv. confidence raster popisující věrohodnost predikce daných kategorií. Ten říká, že model předpovídá s velmi nízkou pravděpodobností tyto edafické kategorie: lužní (L), normální vápencová (W) a kamenitá (A). 4 ZÁVĚR Modelování edafických kategorií bylo založeno na základě statistického vyhodnocení faktorů odvozených z digitálního modelu terénu. Model predikuje edafickou kategorii s přesností pouze 54,3 %. Modelování edafické řady je již vyšší, a to s přesností 77,5 %. Pro zpřesnění predikce edafických kategorií podmíněných hydrickým režimem půd je zapotřebí přidání dalšího faktoru např. vzdálenosti od vodního toku. Ke zpřesnění predikce edafických kategorií podmíněné chemickými vlastnostmi půd je nezbytné zohlednění pedologických a geologických charakteristik. LITERATURA VAHALÍK, P. KLIMÁNEK, M. Using GIS and maximum likelihood classification to model forest altitudinal zones. In Implementation of DSS Tools into Forestry Practice. 1. vyd. Zvolen: Technical univerzity in Zvolen, 2013, s. 5970. ISBN 978-80-228-2510-8. ZLATNÍK A., 1956. Nástin lesnické typologie na biogeocenologickém základu a rozlišení československých lesů podle skupin lesních typů. In: POLANSKÝ B. (ed.), Pěstování lesů 3. Praha, SZN: 317–401 BOEHNER, J., KOETHE, R. CONRAD, O., GROSS, J., RINGELER, A., SELIGE, T. (2002): Soil Regionalisation by Means of Terrain Analysis and Process Parameterisation. In: MICHELI, E., NACHTERGAELE, F., MONTANARELLA, L. [Ed.]: Soil Classification 2001. European Soil Bureau, Research Report No. 7, EUR 20398 EN, Luxembourg. pp. 213222. IWAHASHI, J. & PIKE, R. J. (2007): Automated classifications of topography from DEMs by an unsupervised nested-means algorithm and a three-part geometric signature. Geomorphology, Vol. 86, pp. 409–440

36

SilvaNet 2013

VLIV AUXINŮ NA PROTEOLYTICKOU AKTIVITU PŮD EFFECT OF AUXIN ON THE PROTEOLYTIC ACTIVITY OF SOILS Holík Ladislav Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected] Klíčová slova: půdní proteáza, fytohormony, auxiny, lesní půdy Cílem bylo získání nových poznatků o vlivu hormonů, konkrétně auxinů, na proteolytickou aktivitu lesních půd s rozdílnými pedologickými charakteristikami. Byly vybrány tři půdní typy, a to kambizem, podzol a rendzina, na kterých jsou porosty buku, smrku a dubu. Odebíralo se v organickém a organominerálním půdním horizontu. Rostlinné hormony (fytohormony) jsou nízkomolekulární látky, které se zásadním způsobem podílejí na regulaci růstu a vývoje rostlin. Hrají nezastupitelnou roli v komunikaci mezi buňkami, pletivy a orgány v průběhu celého životního cyklu rostlin (Podlešáková 2012). Bylo zjištěno, že i mikroorganismy mohou syntetizovat fytohormony, resp. látky s podobnými účinky jako rostlinné hormony, především se jedná o auxiny a cytokininy. Role fytohormonů v biosyntéze mikroorganismů není zcela objasněna, v několika případech patogenních hub a bakterií jsou tyto sloučeniny zapojeny do patogeneze na rostlinách, produkce auxinů a cytokininů může být rovněž zapojena do stimulace kořenového růstu a u užitečných bakterií i do asociativní symbiózy (Costatura, 1995). Biosyntéza hormonů v rhizosféře různých rostlin se může lišit, protože u nich probíhají kvantitativní a kvalitativní změny v mikrobiální populaci a také změny v kvantitě a kvalitě kořenových exudátů (Khalid 2004). Pro samotné stanovení vlivu hormonů na půdní proteázu byly vybrány tyto auxiny: 2-Naphthoxyacetic acid, 1-Naphthaleneacetic acid, Indole-3-Butyric acid a Indole-3-Acetic acid. Z výsledků vyplývá, že auxiny mají rozdílné vlivy na půdní proteázu. Jednoznačný výsledek byl zaznamenán pouze u 1-Naphthaleneacetic acid, kde nezáleželo na půdním typu či horizontu (organický, organominerální) a reakce byla negativní na tento hormon. Čili došlo k inhibici proteáz. U 2-Naphthoxyacetic acid došlo také k inhibici proteáz, ale vyjímkou byl půdní typ renzina s pozitivní odezvou na tento hormon. U zbylých dvou hormonů vždy záleželo na půdním horizontu, který byl sledován. V případě organických horizontů docházelo k inhibici proteáz, zatímco u organominerálních horizontů byla odezva pozitivní, čili došlo k nárůstu proteolitické aktivity daného vzorku. Rozdílnost mezi půdními typy byla zanedbatelná. Nalézt vysvětlení, proč odpovědi u poslední dvou hormonů jsou rozdílné v rámci horizontů je složité. Pravděpodobně došlo k rozdílným odpovědím na auxiny v rámci skupin druhů mikrooganismů, které obývají jednotlivé horizonty. LITERATURA COSTACURTA, A., VANDERLEYDEN, J., 1995, Synthesis of Phytohormones by Plant-Associated Bacteria, Critical Reviews in Microbiology, Volume 21, Number 1, 1-18. KHALID, A., TAHIR, S., ARSHAD, M., ZAHIR, Z. A., 2004, Relative efficiency of rhizobacteria for auxin biosynthesis in rhizosphere and non-rhizosphere soils, Soil Research 42(8), 921–926.

37

SilvaNet 2013 PODLEŠÁKOVÁ, K., TARKOWSKÁ, D., PĚNČÍK, A., OKLEŠŤKOVÁ, J., TUREČKOVÁ, V., FLOKOVÁ, K., TARKOWSKI, P., 2012, Nové trendy v analýze fytohormonů, Chemické Listy 106, 373-379.

PODĚKOVÁNÍ Chtěl bych tímto poděkovat studentům bakalářského studia za pomoc při laboratorních experimentech a Interní grantové agentuře za umožnění prací na mé disertační práci.

38

SilvaNet 2013

MANUAL VECTORIZATION OF AERIAL IMAGERY – AN OUTDATED METHOD FOR LANDUSE / LANDCOVER CREATION? Honzová Markéta, Machala Martin Mendel University in Brno / Faculty of Forestry and Wood Technology [email protected], [email protected]

Key word: landuse / landcover creation, manual vectorization, object-oriented classification, eCognition developer 1 INTRODUCTION Remote sensing data are an important source in the determination of landuse/landcover (LULC) thematic mapping, providing valuable information for delineating the extent of land cover classes (Kavzoglu & Colkesen, 2009). The most common and also highly accurate method how to create landuse maps is still classic manual vectorization based on visual interpretation. High time requirements are the negative aspect of it. Nowadays alternatives offer countless software enabling classification of data more or less automatically. The vast majority of them works using per-pixel method. Another possible option is to utilize an object-oriented classification (Thomas et al., 2003, Benz et al., 2004, Gitas et al., 2004, Walter, 2004). Among the world´s top is ranked software eCognition Developer from Trimble Company. The process of classification and creation of land use map using object-oriented classification could be more accurate in comparison with per-pixel methods and its accuracy can be considerably closer to results of manual classification. The efficiency of using the object-oriented approach compared to the manual vectorization is still disputable. The goal of this study is to find out the advantages and disadvantages of both methods, to compare the classification results, as well as their time demand. 2 MATERIALS AND METHODS For the purposes of this study, two source datasets with varying qualitative attributes have been utilized. Both of them were aerial imagery differing from each other in spatial, as well as spectral resolution. The first dataset is covering approximately 390 km2 of land in south-western Romania and the second dataset is covering 75 km2 of land in the south-eastern part of the Czech Republic. Manual vectorization of the whole area was performed using ArcGIS 10 software. All borderlines between each two neighbouring landuse classes were manually delineated step by step by cutting polygons in a polygon shapefile. As an object-oriented image analysis approach software eCognition Developer 8 was utilized. In this way all the image data were segmented to relatively homogenous objects and then they were analysed and classified. The time needed for the creation of the landuse map has been counted and also all the work on the data has been documented. The accuracy of both classification methods was verified by collecting the ground truth data on the representative parts of the area of interest. Observations were recorded to GPS Juno ST devices from Trimble Navigation Limited, using TerraSync software. These data were compared with the results of both classifications of aerial images and according to the level of matching the accuracies were counted for each class and two Error Matrices were gained.

39

SilvaNet 2013 Tab. 1. Comparison of distinguished classes, accuracies and time costs of both utilized methods. Romanian Banat data Czech Republic data LULC map creation method Manual Semiautomatic Manual Semiautomatic Utilized software ArcGIS 10 eCognition ArcGIS 10 eCognition Distinguished classes Assessed accuracy [%] Mutual matching [%] Total time costs [man-hours] Average time costs per one km2 [man-hours]

14 82.19

7 74.16

12 92.98

90.78

7 84.17 89.44

103

44

37

40

0.26

0.11

0.49

0.53

3 RESULTS Summary data comparing utilized methods are presented in Table 1. Manual vectorization methods were found to be more effective for distinguishing classes which differ from each other mainly by texture, size or shape (e.g. different kinds of woody vegetation). It is also better way how to delineate borders of partly hidden objects such as roads or rivers under the vegetation. Contrary to that the outputs from semiautomatic object-oriented classification are more detailed. It provided better results in the case of built-up areas, roads with unpaved surface etc. When having the Near-infrared band available, it is also much easier to semi-automatically differentiate broadleaf and coniferous forests, than distinguishing them manually. As for the time costs, with increasing size of the area increase efficiency of using object based classification. Probably none of the approaches will rout the other in the future and solution could be combining of advantages of both - first classify the images semi-automatically and then refine the results manually. REFERENCES BENZ, U.C., P. HOFMANN, G. WILLHAUCK, I. LINGENFELDER AND M. HEYNEN, 2004. Multi-resolution, object-oriented fuzzy analysis of remote sensing data for GISready information. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 58, pp. 239–258. GITAS, I.Z., G.H. MITRI AND G. VENTURA, 2004. Object-based image classification for burned area mapping of Creus Cape Spain, using NOAA-AVHRR imagery. Remote Sensing of Environment, 92, pp. 409–413. KAVZOGLU, T. AND I. COLKESEN, 2009. A kernel functions analysis for support vector machines for land cover classification, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 11, pp. 352–359. THOMAS, N., C. HENDRIX AND R.G. CONGALTON, 2003. A comparison of urban mapping methods using high-resolution digital imagery. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 69, pp. 963–972. WALTER, V., 2004. Object-based classification of remote sensing data for change detection. ISPRS J. Photogrammetry Remote Sensing, 58, pp. 225–238.

40

SilvaNet 2013

ANALÝZA XYLOGENEZE A FLOÉMOGENEZE SMRKU ZTEPILÉHO V RÁMCI STARÉHO A MLADÉHO POROSTU

ANALASIS OF XYLOGENESIS AND PHLOEMOGENESIS OF NORWAY SPRUCE IN OLD AND YOUNG FOREST STANDS

Hozová Jana Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: xylém, floém, kambium, smrk ztepilý, věk porostu, počasí, klima Porozumění procesům uskutečňujících se ve stromech je z hlediska probíhající klimatické změny velmi aktuální téma. Díky možnosti sledovat děje probíhající ve dřevinách během jejich vegetační sezóny se nám nabízí možnost poznat reakce různých dřevin na jednotlivé faktory počasí a především měnícího se klimatu. Tato možnost nám dává čas a prostor na reakci, kterou bychom měli podniknout, tak aby porosty byly na nastávající změny připraveny. Xylogeneze a floémogeneze jsou metody, které se zabývají analýzou procesu tvorby dřeva (xylému) a lýka (floému). Analýza těchto procesů je především zaměřena na zachycení okamžiku vzniku prvních buněk dřeva a lýka. Dále je pozorován průběh těchto procesů (načasování jednotlivých fází xylogeneze) a jejich ukončení. Všechna získaná data jsou následně posuzována podle vztahu k vnějším a vnitřním faktorům. Mezi vnější faktory ovlivňující xylogenezi a floémogenezi patří: teplota vzduchu, úhrn srážek, půdní vlhkost, radiace, nadmořská výška, délka fotoperiody atd. Mezi faktory vnitřní řadíme např: věk porostu, genetickou dispozici, vitalitu dřeviny aj. (Panshin a Zeeuw, 1980; Savidge, 1996, 2000 a, b; Wodzicki, 2001; Vavrčík, 2002; Gričar et al., 2006; Gričar, 2007; Gandelová et al., 2008; Rossi et al. 2008; Gryc et al. 2012 a mnoho dalších autorů). V neposlední řadě je pozorován průběh kambiální aktivity během vegetační sezóny. Jako cílová dřevina byl zvolen smrk ztepilý (Picea abies (L.) Karst.). Rod Picea spp. zahrnuje v současné době asi 40 druhů, které jsou výhradně zastoupené na celé severní polokouli (Banfi a Consolinová, 2001). Bylo vybráno 6 jedinců zastupujících porost mladých stromů (35 let) a 6 jedinců zastupujících porost starých stromů (106 let). Vzorky (mikrovývrty o průměru 1,8 mm) byly odebírány v týdenních intervalech během celé vegetační sezóny (konec března až říjen 2012) pomocí nástroje zvaného Trephor (Rossi et al., 2006). Mikrovývrty byly krájeny na rotačním mikrotomu (vznikly řezy o tloušťce 12 μm). Následně byly vzorky laboratorně zpracovávány pomocí parafínové metody a barveny metodou dvojího barvení (barvivy safranin a astra blue). Výsledkem jsou trvalé preparáty, na kterých bylo prováděno měření pomocí programů ImageJ (open source) a WinCell (Regent Instruments Inc.). Cílem pozorování bylo zjistit týdenní přírůsty buněk částí dřeva a lýka a jejich rozměry, popsat jednotlivé fáze diferenciace tracheid a kambiální činnost. Předpokládaným výsledkem je nižší kambiální aktivita u porostu starých stromů, menší dynamika jejich růstu ať už na straně floému nebo xylému a současně rozdílná odezva na vnitřní a vnější činitele působící na oba porosty. Tyto výsledky již byly

41

SilvaNet 2013 potvrzené v minulých letech, na které výzkum navazuje, získaná data tedy budou rozšířením a prohloubením stávajících znalostí. LITERATURA BANFI E., CONSOLINOVÁ F., (2001): STROMY, Na zahradě, v parku a ve volné přírodě, Velký průvodce přírodou, Czech edition, by Euromedia Group, k. s., IKAR. GANDELOVÁ L., HORÁČEK P., ŠLEZINGEROVÁ J., (2008): Nauka o dřevě, Mendelova zemědělska a lesnicka univerzita v Brně, 176 S., ISBN 978-80-7157-577-1. GRIČAR J., (2007): XYLO AND PHLOEMOGENESIS IN SILVER FIR (Abies alba Mill.) AND NORWAY SPRUCE (Picea abies (L.) Karst.), Slovenian Forestry Institute, profesional and Scientific Works, Ljubljana, ISBN 978-961-6425-33-9. GRIČAR J., ŽUPANČIČ M., ČUFAR K., KOCH G., SCHMITT U., OVEN P., (2006): Effect of local heating and cooling on cambial activity and cell differentiation in stem of Norwayspruce. Ann Bot 97:943– 951. GRYC V., HACURA J., VAVRČÍK H., URBAN J., GEBAUER R., (2012): Monitoring of xylem formation in Picea abies under drought stress influence. Dendrobiology 67: 15–24. PANSHIN A., J., DE ZEEUW C., (1980): Texbook of Wood Technology. McGraw- Hill. NewYork, 722 pp. ROSSI S., DESLAURIERS A., ANFODILLO T., MORIN H., SARACINO A., MOTTA R., BORGHETTI M., (2006): Conifers in cold environments synchronize maximum growth rate of tree-ring formativ with day length. New Phytol 169:279–290. ROSSI S., DESLAURIERS A., GRIČAR J., SEO J.-W., RATHGEBER C., ANFODILLO T., MORIN H., LEVANIC T., OVEN P., JALKANEN R., (2008): Critical temperatures for xylogenesis in conifers of cold climates. Global Ecology and Biogeography, (Global Ecol. Biogeogr.). pp. 1–12. SAVIDGE R., A., (1996): Xylogenesis, genetic and environmental regulation. IAWA journal, 17, 3:269-310. SAVIDGE R., A., (2000a): Intristic regulativ of cambial growt. Journalof Plant Growth regulation, 20: 52-77. SAVIDGE R., A., (2000b): Biochemistry of seasonal cambial growth and wood formation – an overview of the challenges. V: Cell and Molecular Biology of Wood Formation. Savidge R. A., Barnett J. R., Napier R. (eds.). BIOS Scientific publishers Limited, Oxford, UK: 1-30. VAVRČÍK H., (2002): Analýza růstu xylému na buněčné úrovni s využitím fluorescenční mikroskopie, Disertační práce, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, LDF, Ustav nauky o dřevě, s. 142. WODZICKI T., J., (2001): Natural factors affecting wood structure. Wood Science and Technology, Springer-Verlag 35, s. 5–26.

PODĚKOVÁNÍ Ráda bych poděkovala projektu INVID (CZ.1.07/2.3.00/20.0265) a Interní grantové agentuře LDF Mendelovy univerzity v Brně (Reg. číslo projektu: 43/2013).

42

SilvaNet 2013

MOŽNOSTI VYUŽITÍ ELEKTRICKÉHO IMPEDANČNÍHO TOMOGRAFU PRO ZJIŠŤOVÁNÍ VITALITY DŘEVIN

THE POSSIBILITY OF USING ELECTRICAL IMPEDANCE TOMOGRAPHY FOR TREE VITALITY ASSESSMENT

Humplík Přemysl Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta Humplí[email protected]

Klíčová slova: vitalita, elektrický impedanční tomograf, obsah vody 1 ÚVOD Vitalitu neboli životnost lze nejjednodušeji definovat jako schopnost organismu realizovat životní cyklus za daných podmínek životního prostředí. Optimální (maximální) vitalita stromu není v podstatě zjistitelná, jasně rozpoznatelnou je zpravidla pouze minimální vitalita – smrt dřeviny. Sledovat můžeme pouze změny vitality prostřednictvím vhodných indikátorů. Z tohoto důvodu je důležité hledat a do ochranářské praxe zavádět stále nové metody, ze kterých lze vyvodit zdravotní stav dřeviny a následně i porostu. Jednou z nových možností je sledování celkové vodivosti pomocí elektrického impedančního tomografu. V současné době je řešena pomocí elektrického impedančního tomografu problematika hnilob a stability dřevin nikoli její vitality. Výsledky dosavadní práce s elektrickým impedančním tomografem jsou prezentovány zejména v práci (Borman et al. 2009). 2 METODIKA V prvním kroku byla zjišťována denní dynamika vývoje množství vody na průřezu, aby bylo možné potvrdit či vyvrátit možnost použití tomografu v jakoukoli denní dobu. Na vzorníkových stromech na vybraných plochách byla dále měřena celková vodivost impedančním tomografem, tedy velikost odporu v Ω (odvozeně obsah vody) na průřezu kmenem v rastrové síti. Data byla získávána a zpracována dle metodiky vytvořené pro tento přístroj (PiCUS: Treetronic 2011). Poté byly hledány souvislosti mezi naměřenými daty a zdravotním stavem dřevin a také s výsledky habituální diagnostiky (dle Cudlín et al. 2001), která ověřuje současný stav porostu. V této metodice je kladen důraz na množství defoliace a sekundárních výhonů. Stromy jsou následně zařazeny do jedné ze čtyř kategorií stresové reakce. 3 VÝSLEDKY Na základě metodiky byla ověřena denní dynamika na třech stromech, pomocí pěti měření. Z výsledků je patrné, že změny v denní dynamice vývoje množství vody na průřezu jsou natolik malé, že nemohou ovlivňovat měření. Další jedince bylo tedy množné měřit v jakoukoli denní dobu bez odchylky ve výsledcích.

43

SilvaNet 2013

1)

2)

3)

Obr. 1) Zdravý jedinec s celistvou bělí vedoucí vodu a nenarušeným jádrem s nižším obsahem vody (321-702 Ω). 2) Jedinec s velmi pokročilou hnilobou (49-4317 Ω). 3) Jedinec odkloněný od normálního stavu s narušením jádra (252-1806 Ω).

Z výsledků prozatím není zcela jasná vazba mezi obsahem vody a vitalitou jedince. Je ovšem velmi dobře rozpoznatelné napadení houbovým patogenem a tedy přítomnost hniloby (Obr. 2) doprovázené odchýlením od normálního stavu (Obr. 1). Tyto rozdíly mohou být u již velmi pokročilých hnilob viditelné i na rozpětí odporu, kdy zdravý strom má rozpětí barevné škály přibližně 200-1000 Ω, zatím co stromy s takto rozsáhlou hnilobou mohou končit svoji škálu i nad 4000 Ω (není to ovšem podmínkou). Problémem, ale je interpretace častých případů reprezentovaných na obrázku č. 3, kdy se jednoznačně jedná o odchýlení od normálního stavu, ale nelze s jistotou říci, zda se jedná o hnilobu. Tyto možnosti vývoje průřezů budou dále studovány na jedincích při těžbě, kdy by měla být rozlišitelná hniloba na řezu při pokácení stromu. Po tomto ověření budou sestaveny možné varianty, kdy pro každou variantu bude hledáno vysvětlení konkrétního stavu. Zajímavou možností jak sledovat vitalitu jedince pomocí tomografických snímků je nalezení souvislosti mezi výpadky prstence bělové části průřezu (vedoucí vodu do koruny) a výsledky habituální diagnostiky. Tyto výsledky ovšem v současné době ještě nejsou zpracovány. LITERATURA BORMAN, D., INGHAM, D. B., JOHANSOON, B. T., LESNIC, D. 2009. The method of fundamental solutions for detection of cavities in eit, J. of integral equations and applications, Volume 21, Number 3. CUDLÍN, P., NOVOTNÝ, R., MORAVEC, I., CHMELÍKOVÁ, E. 2001. Retrospective evaluation of the response of montane forest ecosystems to multiple stress. Ekologia (Bratislava) 20: 108–124. LESINSKI J.A., LANDMAN G., 1995. Crown and branch malformation in conifers related to forest decline. In Cape JN and Mathy P, (eds.) Scientific basis of forest decline symptomatology, Air Pollution Research Report 15: 95–105. GÖCKE, L. 2011. PiCUS: Treetronic Electrical Impedance Tomograph for trees (manual). Argus electronic gmbh 35.

PODĚKOVÁNÍ Chci poděkovat svému školiteli doc. Ing. P. Čermákovi, Ph.D. a Ing. T. Židovi za odborné rady. Podpořeno v rámci projektu IGA LDF MENDELU (Reg. č. 36/2013) a projektu INVID (Projekt Indikátory vitality dřevin podpořen v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost reg. č. CZ.1.07/2.3.00/20.0265).

44

SilvaNet 2013

VYUŽITÍ MALÝCH BEZPILOTNÍCH LETOUNŮ V

OBLASTI LESNICTVÍ

USAGE OF SMALL UNMANNED AIRBORNE VEHICLES IN FORESTRY Klimánek Martin, Janata Přemysl, Ulrich Radomír, Čermák Jan, Žid Tomáš Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Klíčová slova: dálkový průzkum Země, UAV, lesnictví Již mnoho let se v různých oblastech lidské činnosti setkáváme s využitím leteckých snímků povrchu zemského. Stejně tak je tomu i v oblasti lesnictví, kde první pokusy o využití těchto snímků v ČSR započal roku 1927 tehdejší zakladatel Ústavu geodetického patřícího pod lesnický odbor Vysoké školy zemědělské v Brně prof. Dr. Ing. Alois Tichý. Oproti původním analogovým snímkům jsme v současné době, díky technologickému pokroku, schopni získávat ortorektifikované digitální fotografie o vysokém spektrálním i prostorovém rozlišení. Tato data můžeme díky pokročilým softwarovým aplikacím dále zpracovávat a získávat z nich potřebné informace o zkoumaných objektech. Tyto informace poté mohou sloužit nejenom vědeckým účelům, ale i pro podporu rozhodování, plánování a správu přírodních zdrojů. Mnoho odborníků z různých vědeckých oborů se již přesvědčilo o přínosech ortofotosnímků pořízených ať už ve viditelném, blízkém infračerveném nebo termálním spektru elektromagnetického záření, ale zároveň se přesvědčili o finanční náročnosti získání těchto dat. Převratnou technologií v tomto směru jsou bezpilotní letouny tzv. UAV (Unmanned Airborne Vehicles), které mohou být využity jako vhodné nosiče snímkovacích zařízení s tím, že pořizovací a provozní náklady jsou ve většině případů pouhým zlomkem oproti konvenčním leteckým prostředkům. UAV jsou zpravidla vybaveny pokročilými technologiemi, jako jsou navigační, telemetrické a gyrostabilizační systémy, díky kterým dokáží ve zcela autonomním režimu pořizovat kvalitní letecké snímky o velmi vysokém prostorovém rozlišení, které mohou být dále fotogrammetricky zpracovány do podoby ortofotomap, nebo digitálních modelů terénu. Nespornou výhodou UAV je díky nízkým provozním nákladům a velké operativnosti mimo jiné i možnost jejich nasazení několikrát za sebou v relativně krátkém časovém horizontu (řádově desítky minut), čímž mohou lehce zachytit dynamiku vývoje určitého jevu v čase. Tato technologie je rovněž ideální pro zachycení okamžitého stavu po přírodních kalamitách, jako jsou např. polomy či povodně, požáry, sesuvy svahů a další. Další praktické využití dat pořízených UAV spočívá například v multitemporálním dálkovém průzkumu jednotlivých stromů nebo celých lesních porostů, které mohou být současně podrobeny pozemnímu šetření. Touto kombinací přístupů, DPZ plně zachycujícího prostor a pozemních šetření, které vzhledem k obvyklým kontinuálním záznamům dat nemají problém se zachycením času, vznikají zcela unikátní možnosti sledování závislostí spektrálního projevu vegetace vůči působení fyziologických procesů a stresových faktorů v čase.

45

SilvaNet 2013 Ze stresových faktorů působících na lesní porosty případně na jednotlivé stromy jsou to především biotičtí a abiotičtí škodliví činitelé, které je možné prostřednictvím DPZ nepřímo identifikovat a kvantifikovat. Z důležitých fyziologických procesů, které je možné jistým způsobem nepřímo sledovat prostřednictvím dat DPZ je například transpirace rostlin, pomocí které je možné dále měřit míru chladícího účinku trvalých porostů (zejména lesních). V krajinném měřítku totiž nejde jen o zjišťování drobných rozdílů mezi sledovanými objekty, ale o mnohem zásadnější veličiny. S ohledem na lokální i kontinentální dopady klimatických změn můžeme mezi takové veličiny zahrnout toky energie (radiační energie ze slunce) a toky vody. V krajinném měřítku se uplatňující toky energie jsou o mnoho řádů vetší než veškeré toky energie antropického původu. Toky vody (voda odpařující se ze zemského povrchu kompensuje nadměrné toky energie) dosahují v přepočtu na energii stejného řádu. Určitý přebytek energie radiačního původu nad energií potřebnou k odpaření vody (v našich podmínkách jde zejména o vodu odpařenou v procesu dostatečně velké transpirace rostlin) se projevuje zahříváním krajiny. Nechlazená krajina, kde není pečováno o dostatek trvalých rostlinných porostů, je pak zahřívána natolik, že může docházek i k její desertifikaci. Závěrem je možné říci, že využití bezpilotních letounů jednoznačně sleduje současné trendy precizního lesnictví v oblasti pořizování geodat na bázi technologií DPZ. Tyto prostředky přináší podstatnou změnu v pořizování bezkontaktních dat o lesním ekosystému (krajině), která mohou být využita nejenom v oblasti lesnictví, ale i mnoha dalšími obory. PODĚKOVÁNÍ Tento příspěvek vznikl za podpory projektu Interní grantové agentury IGA LDF MENDELU 68/2013.

46

SilvaNet 2013

PŘÍPRAVA BIOLOGICKÉHO MATERIÁLU PRO ANALÝZY LASEROVOU ABLACÍ A ICP-MS PREPARATION OF THE BIOLOGICAL MATERIAL FOR LASER ABLATION ANALYSIS AND ICP-MS Janzová Alice Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: mletí, bříza 1 ÚVOD Příprava optimálního vzorku pro analýzy není vždy jednoduchá a odvíjí se vzorek od vzorku a analýzu od analýzy. Obecným požadavkem je, aby vzorek byl reprezentativní, homogenizovaný, měl analytickou jemnost (např. v případě výroby tablet) a nebyl kontaminován. V případě přípravy biologického materiálu pro analýzy metodou laserové ablace a ICP-MS (Inductively coupled plasma mass spectrometry) se jako nejproblematičtější ukázala otázka analytické jemnosti. Testovaným materiálem byly listy a dřevo stromu bříza bradavičnatá (Betula pendula Roth). 2 MLETÍ Listy dřeviny břízy bradavičnaté byly v první fázi usušeny a předemlety v hmoždíři. Základní pletivo (mezofyl) je možné i v této fázi rozemlet na potřebnou analytickou jemnost. Žilnatina listů však díky své tuhosti a pružnosti ve hmoždíři rozemlet nejde. Z důvodu zachování podmínky reprezentativnosti vzorku však není možné přesátí vzorku a oddělení nerozemletých částí. V druhé fázi tak přichází na řadu mletí v planetovém dvoupozicovém mlýnu Planetary Micro Mill, Pulverisette 7 FRITSCH. Vzorky byly homogenizovány po dobu deset minut při 500 otáčkách za minutu v nádobách z nitridu křemíku a s pěti kuličkami. Toto mletí vedlo k ještě jemnějšímu namletí listového pletiva, žilnatina listů však opět zůstala nerozemletá, a to ani při opakovaném mletí. Mezi každým vzorkem byly nádobky vymyty jarem, destilovanou vodou a na závěr 5% HNO 3.

Obr. 1: Kryogenní mletí – část 1

Jako poslední možnost bylo zvoleno mletí na oscilačním vibračním mlýnu Retsch MM301. Analyzovaný vzorek byl nejprve vložen do mlecí nádoby z ZrO2, společně s dvěma kuličkami ze stejného materiálu, uzavřen a vložen na potřebnou dobu do nádoby s tekutým dusíkem (viz Obr. 1A). Takto zmrazená nádoba byla vložena do mlýnu (viz Obr. 1B a 1C). Vzorek byl v oscilačním mlýnu mlet 1,5 minuty při 47

SilvaNet 2013 30 kmitech za sekundu. Při tomto nastavení již bylo dosaženo analytické jemnosti (Obr. 2C). V případě mletí dřeva nebylo předemletí možné vůbec. Analyzované vývrty ze stromu byly pouze rozděleny na části cca 3 až 5 mm (Obr. 2A). Mletí na planetovém dvoupozicovém mlýnu se ukázalo jako neúčinné. Naopak mletí na mlýnu na oscilačním vibračním mlýnu při 30 kmitech za sekundu po dobu 4,5 minuty na namletí dřeva na analytickou jemnost stačilo, a to i bez zmrazení pomocí tekutého dusíku (Obr. 2B).

Obr. 2: Vzorky

3 VÝROBA TABLET Posledním krokem v přípravě vzorků pro analýzy byla výroba tablet. Homogenizované vzorky byly lisovány do podoby tablet pomocí hydraulického laboratorního lisu BSL. Při tlaku 20 MPa po dobu 10 minut byly z homogenizovaného listí vylisovány tablety, jenž bude možné použít jako tablety standardu (viz. Obr. 3B). Při pokusu o vylisování tablet z homogenizovaného dřeva však došlo k jejich rozpadání a drolení, a to i při změně času pro lisování (viz Obr. 3A). Z tohoto důvodu bude nutné pro vylisování tablet použít pojivo (např. mikromletý vosk), které zaručí, že bude tableta pro analýzy dostatečně pevná.

Obr. 3: Tablety

4 ZÁVĚR Homogenizace listu vyžaduje použití kryogenního mletí, z důvodu pružného, ale tuhého materiálu žilnatiny, který není běžný mlýn schopen rozemlít. Oproti tomu je dřevo břízy možné rozemlet na analytickou jemnost, bez potřeby jeho zamrazení. Opačná je situace při vytváření tablet, které jsou z listů schopné se spojit i bez přidaného pojiva, zatímco pro dřevo bude nutné pojivo přidat. PODĚKOVÁNÍ Za umožnění realizace výzkumu a finanční podporu děkuji Ústavu geologie a pedologie Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU a Masarykově univerzitě v Brně. Výzkum byl realizován za finanční podpory Interní grantové agentury LDF MENDELU, registrační číslo projektu IGA 3/2013. Analýzy byly prováděny na Ústavu chemie Masarykovy univerzity v Brně.

48

SilvaNet 2013

PRODUKČNÍ SCHOPNOST SMRKOVÝCH POROSTŮ S RŮZNOU VARIANTOU PĚSTEBNÍ VÝCHOVY

NORWAY SPRUCE STANDS PRODUCTION ABILITY UNDER DIFFERENT SILVICULTURE TREATMENT

Krejza Jan, Rosík Jiří Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: RUE, LAI, FAR, porostní produkce, struktura porostu 1 ÚVOD Produkce biomasy porostu je závislá na asimilační aktivitě a alokaci asimilátů v jednotlivých stromech. Tyto procesy jsou silně ovlivňovány půdními a klimatickými podmínkami stanoviště. Zvláště významná v ekofyziologických procesech spjatých s produkcí biomasy je dostupnost fotosynteticky aktivní radiace (FAR) a její absorpce asimilačním aparátem. Jak uvádí Linder (1985) množství absorbované FAR v průběhu růstové sezóny stanovuje maximální potenciál produkce porostu. Skutečná produkce porostu je limitována nejen množstvím absorbované FAR, ale také efektivitou konverze této energie do vytvořené biomasy, což závisí především na struktuře porostu, dostupnosti vody a živin. Pro kvantifikaci absorpce FAR a konverze této energie do vytvořené biomasy je používán termín – efektivita využití radiace (RUE; např. Goyne a kol. 1993). Stanovení RUE se jeví jako vhodný přístup pro sledování množství a přírůstu biomasy pro jeho relativně snadnou stanovitelnost. Stačí měřit radiační režim porostu vhodnými čidly pro stanovení dopadající, odražené a porostem procházející FAR a přesně stanovit přírůst biomasy z inventarizačních dat. Následně lze jednoduchou lineární regresí odvodit právě RUE (resp. ; směrnice přímky,TBa =  FARa (vztah 1.), kde TBaje přírůst nadzemní biomasy,je koeficient konverze sluneční energie do vyprodukované biomasy [g.MJ-1] a FARa je množství absorbované FAR) Monteith (1977). Prostorová struktura korunové vrstvy porostu hraje klíčovou úlohu v záchytu a efektivitě využití FAR v procesu fotosyntézy velikostí a efektivitou LAI. Inklinační úhel listoví, hustota listové plochy a její prostorová distribuce jsou v rámci architektury korunového tělesa stromu a korunové vrstvě porostu nejdůležitějšími parametry určujícími množství PARa (Ford 1992). 2 MATERIÁL A METODY Měření byla prováděna v mladé horské monokultuře smrku ztepilého (Picea abies [L.] Karts.) na lokalitě Bílý Kříž (Experimentální ekologické pracoviště CzechGlobe) v Moravsko-Slezských Beskydech (49o 30´ N, 18o 32´ E, 908 m. n. m.). vybrány dvě plochy o velikosti 0,25ha, kdy podúrovňovým až úrovňovým probírkovým zásahem byla vylišena plocha řídká – FS od husté- FD. V FD byla hustota porostu 2650 ks.ha-1, LAI = 9,7; v FS dosahovala hustota porostu 2100 ks.ha -1, LAI = 7,2. Výzkumná plocha Rájec-Němčice (Drahanská vrchovina) jejímž zřizovatelem a provozovatelem je Ústav ekologie lesa LDF MENDELU v Brně. Studovaný porost obsahuje 4 kvadranty (A, B, C, D) o rozloze 50 x 50 m oddělené 10 m ochrannými pásy. Každý kvadrant byl ještě rozdělen na další čtyři kvadranty o rozloze 25 x 25 m (A1 – A4, B1 – B4, C1 – C4, D1 – D4). Na vzniklých kvadrantech jsou prováděny různé varianty pěstebních zásahů 49

SilvaNet 2013 Radiační režim byl měřen od r. 1992 pomocí FAR senzorů LI-190S (LI-COR, Lincoln, USA), které byly umístěny nad porostem na vrcholu meteorologického stožáru pro dopadající FAR (FARi), senzory vlastní výroby sestávajících z fotodiod BPW-21 (Siemens; citlivost ve vlnových délkách 400–700 nm) a SunScan SS1 (senzor slunečního záření pod listovou plochou) Index listové plochy (LAI) byl měřen na každé z ploch nepřímou metodou pomocí přístroje ALAI -03D (TA ČR TA2-0945 - nový přístroj pro lesnickou praxi) na kříži se 41 měřičských stanovišť s rozestupem 1m. Celková nadzemní biomasa (TBa) a její přírůst (TBa) byly odvozeny z inventarizačních dat na konci každé růstové sezóny s využitím sady stanovištně specifických alometrických vztahů pro Bílý Kříž (Pokorný a Tomášková 2007) a pro Rájec (Marková a Pokorný 2010). 3 VÝSLEDKY A DISKUSE Na lokalitě Bílý Kříž vzrůstaly hodnoty LAI proporcionálně v obou plochách, po probírkovém zásahu došlo v FS k výraznému poklesu LAI (o 23 %) v důsledku úrovňové probírky, avšak již dva roky poté byl rozdíl v LAI mezi plochami opět ve stejné proporci. Úrovňový zásah stimuloval v následujícím roce přírůst LAI o 17 %. Byl tak potvrzen pozitivní vliv probírky na růst LAI a stimulaci tvorby biomasy jako obecný jev (Harrington a Reukema 1983; Wang 1988). To vedlo k pozitivnímu vlivu na transformaci sluneční energie do biomasy jako důsledek nejen kvantity, ale i kvality asimilačního aparátu. Nově vytvořený slunný typ asimilačního aparátu výrazně zvýšil hodnotu RUE, zatímco v FD docházelo ke stálému poklesu těchto hodnot. Rozdíl v hodnotách RUE po probírkovém zásahu dosahoval mezi plochami FS a FD 18 %. Pokles hodnot RUE se vzrůstající FARa s narůstajícím LAI v ploše FD poukázal na nižší schopnost hustšího porostu transformovat sluneční energii do vyprodukované biomasy. Výsledkem prezentovaného snižujícího se FARa s hodnotami LAI ca nad 9 m2.m-2 ukazují tuto hodnotu jako optimální pro RUE. Úrovňová probírka střední intenzity (15% redukce hustoty a 23% redukce LAI) vede ke zvýšení intenzity procesu transformace energie slunečního záření do nadzemní biomasy a rychlému znovu nahrazení LAI. LITERATURA FORD, E. D., 1992: The control of tree structure and productivity through the interaction of morphological development and physiological processes. Int J Plant Sci 153: Part 2, S147-S162. GOYNE, P. J., MILROY, S.P., LILLEY, J.M., HARE, J.M., 1993: Radiation interception radiation use efficiency and growth of barley cultivars. Aust J Agric Res 44: 1351-1366. HARRINGTON, C. A., REUKEMA, D. L., 1983: Initial shock and long-term stand development following thinning in a Douglas-fir plantation. For Sci 29: 33-44. MARKOVÁ, I., POKORNÝ, R., 2011: Allometric relationships for dry mass of aboveground organs estimation in young highland Norway spruce stand. Acta univ. agric. et silvic. Mendel. Brunen., 59, 6: 217–224. ISSN 1211-8516. MONTEITH, J. L., 1977: Climate and efficiency of crop production in Britain. Phill Trans R Soc London B281: 227-294. POKORNÝ, R., TOMÁŠKOVÁ, I., 2007: Allometric relationships for surface area and dry mas sof young Norway spruce aboveground organs. Journal of F. Science, 53, 12: 548–554. ISSN 1212-4835. WANG, Y. P., 1988: Crown structure, radiation, absorption, photosynthesis and transpiration. Dissertation. University of Edinburgh.

PODĚKOVÁNÍ Tato práce vznikla za podpory IGA LDF MENDELU v Brně (projekt č. 66/2013 a 84/2013)

50

SilvaNet 2013

VYUŽITÍ FOTOPASTÍ PŘI STUDIU POPULAČNÍ HUSTOTY RYSA OSTROVIDA V MORAVSKOSLEZSKÝCH BESKYDECH A JAVORNÍKÁCH USE OF CAMERA TRAPS FOR RESEARCH OF POPULATION DENSITY OF EURASIAN LYNX IN MORAVSKOSLEZSKÉ BESKYDY AND JAVORNÍKY MTS. Kutal Miroslav Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: velké šelmy, Západní Karpaty, CMR modely V rámci monitoringu velkých šelem jsme v sezónách 2011/2012 a 2011/2013 hodnotili početnost rysa ostrovida pomocí fotopastí ve dvou částech CHKO Beskydy – v Moravskoslezských Beskydech a v Javorníkách. Analyzovali jsme data z 10-ti lokalit v každé oblasti, kde fotopasti byly současně v provozu po dobu 50-ti dnů (únor-duben) v obou sezónách. Na každou lokalitu byla vždy umístěna fotopast s bílým bleskem tak, aby přicházející zvíře bylo zachyceno kolmo z pravé nebo levé strany. Jednotliví rysi byli identifikování podle jedinečné skvrnitosti srsti, tj. podle velikosti, polohy a tvaru významných skvrn. Vzorkovací sezónu jsme rozdělili do 10-ti period složených z 5-ti po sobě následujících dnů. V sezóně 2011/2012 jsme identifkovali 6 dospělých rysů v Javorníkách a 3 v Beskydech; v následující bylo v Javorníkách rozlišeno 8 zvířat a v Beskydech 3. Capture-recapture analýza v programu CAPTURE potvrdila stejný počet zvířat v obou sezónách kromě druhé sezóny v Beskydech, kde jsme nezískali dostatečné množství dat pro analýzu. Populační hustota rysa se signifikantně lišila mezi dvěma oblastmi, významný rozdíl mezi sezónami zjištěný nebyl. Žádné ze tří zvířat vzorkované v roce 2011/2012 v Beskydech nebylo znovu zaznamenané následující rok, což naznačuje vysokou fluktuaci v populaci. V Javorníkách byli znovu zaznamenáni 4 ze 6-ti rysů. Za celé období sledování nebyl zaznamenán žádný přesun jedinců mezi dvěma oblastmi. PODĚKOVÁNÍ Podpořeno z Programu švýcarsko-české spolupráce, International Visegrad Fund a v rámci IGA LDF MENDELU 18/2013. Autoři děkují všem dobrovolníkům vlčích hlídek, kteří se na monitoringu velkých šelem a kontrole fotopastí podílel a dalším spolupracovníkům ze Slovenska, zejména Leoně Machalové, Robinu Bednarzovi, Vlado Trulíkovi, Martinu Váňovi, Gabriele Váňové, Petru Mohylovi, Beňadiku Machciníkovi a Martinu Jančovi. Poděkování za konzultaci při identifikaci rysů a jejich pohlaví náleží také Evě Gregorové ze ZOO Bojnice.

51

SilvaNet 2013

52

SilvaNet 2013

MANGAN JAKO FAKTOR OVLIVŇUJÍCÍ VÝVOJ BEKYNĚ VELKOHLAVÉ (LYMANTRIA DISPAR L.) M ANGANESE AS A FACTOR INFLUENCING DEVELOPMENT OF GYPSY MOTH (LYMANTRIA DISPAR L.) Martinek Petr Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: Lymantria dispar, mangan, potrava, mortalita 1 ÚVOD A CÍL PRÁCE Reakce hmyzu na imisní zatížení mohou být v některých případech výrazné a dají se považovat za prekurzor změn v ekosystému, vyvolaných přímým a nepřímým působením polutantů. Pro stanovení dopadu imisního impaktu do ekosystému není důležitá pouze změna populační hustoty nebo absence druhu, důležité je také poznání reakce druhu, případná míra adaptability atp. [1]. Jedním z významných činitelů ovlivňující ekosystém, jsou těžké kovy, mezi které je řazen i mangan [2], neboť jeho hustota (7,21–7,44 g.cm-3) převyšuje limitní hustotu 5 g.cm-3 [3], [4]. Mangan je pro živočišnou složku esenciálním (nezbytným) prvkem [5]. K toxickému působení dochází až při vysokých koncentracích manganu [6], přičemž jsou některé druhy schopny část manganu vyloučit z těla [7]. Cílem řešeného projektu bylo stanovení vlivu zvýšených hladin manganu v potravě housenek L. dispar na mortalitu, spotřebu potravy, vývoj a formu eliminace manganu v průběhu vývoje. Hypotéza: Koncentrace manganu překračující fyziologicky optimální úroveň v potravě může fytofágní složku negativně ovlivnit, pokud nebudou existovat mechanismy eliminující přijaté množství Mn formou akumulace nebo vyloučení s extrementy. 2 METODIKA PRÁCE Šetření se uskutečnilo v laboratorním chovu housenek L. dispar. Standardní prostředí po celou dobu vývoje bylo zajištěno chladícím inkubátorem s řízenou vlhkostí Climacell 707. Pro chov byla v komoře nastavena teplota 23±1°C, relativní vlhkost 70±5 %, plné osvětlení 16 hodin, doba bez osvitu 8 hodin. Potravou pro housenky L. dispar byly listy ze vzorníkových stromů Betula pendula. Diferencovaných hladin manganu v potravě bylo dosaženo smáčením jednotlivých listů v roztocích MnCl2.4H2O o koncentracích 0,5, 5 a 10 mg.ml -1 a v kontrolní variantě bez aplikace MnCl 2.4H2O. Přilnavost manganatých roztoků na listy byla zajištěna smáčedlem Agrovital (výrobce Miller Chemical and Fertilizer corp. USA). Agrovital je kapalný koncentrát, který po aplikaci na rostlinné pletivo za přístupu vzduchu polymerizuje. Následně vytvoří tenký elastický film ze semipermeabilní membrány přírodní živice. Tím byla zajištěna ochrana pro aplikovaný MnCl 2.4H2O. Použití Agrovitalu také prodlužuje účinnost aplikovaného přípravku. U kontrolní varianty byla užita pouze směs smáčedla a destilované vody. Smáčedlo Agrovital neobsahuje mangan.

53

SilvaNet 2013 Sledování parametrů chovu (spotřeba potravy, mortalita, doba vývoje, kuklení, líhnutí imág atp.) a výměna potravy probíhaly v intervalu 48 hodin (víkend 72 hodin). Intenzita žíru byla hodnocena na základě vážení listu před a po žíru housenek (digitální váha OHAUS Adventurer Pro). Současně byl stanoven rozdíl v hmotnosti čerstvých listů břízy po oddělení od stromu a suchých listů. Hodnota získaná z regresního šetření v programu STATISTICA 10 byla zohledněna při stanovování spotřeby potravy. Po skončení chovů byla podrobena analýze koncentrační hladina manganu v nespotřebovaných listech, exkrementech, exuviích housenek, kuklových obalech a dospělcích. Vzorky prošly procesem mletí (Retsch MM-400), lyofilizace a mineralizace (MW ETHOS SEL). Následovalo samotné stanovení obsahu manganu metodou atomové absorbční spektometrie (AAS) při vlnové délce 279,5 nm na Ústavu chemie a biochemie na MENDELU v Brně. 3 OČEKÁVANÉ VÝSLEDKY S dostupných výsledků vyplývá, že máčením listů v roztocích MnCl2.4H2O bylo dosaženo diferencovaných hladin manganu v potravě housenek. Mangan bude především ve variantách s přidávaným Mn přítomen nad prahem optimální fyziologické úrovně a bude působit na jedince v chovu. Housenky L. dispar mohou eliminovat vstup manganu procesem alokace jeho nadbytečného množství do trusu a s ním ho vyloučit. Alokace manganu může proběhnout také do kutikulární vrstvy, s níž bude mangan opět vyloučen při následném procesu svlékání. Předpokládané výsledky budou konfrontovány s reakcí L. dispar na diferencované vstupy dusíku do potravy. LITERATURA [1] KOVÁŘ, P., 2012. Ekosystémová a krajinná ekologie. 2. přeprac. vyd. Univerzita Karlova v Praze. Praha, Karolinum, 168 s. [2] PURCHART, L., KULA, E., 2007. Content of heavy metals in bodies of field ground beetles (Coleoptera, Carabidae) with respect to selected ecological factors. Polish Jurnal of Ecology 55: 305–314. [3] SHAN, K., NONGKYNRIH, J. M., 2007. Metal hyperacumulation and bioremediation. Biologia Plantarum 51: 618–634. [4] NIES, D. H., 1999. Microbial heavy-metal resistence. Applyed Microbiology Biotechnology 51: 730750. [5] MORGAN, T. D., BAKERB, P., KRAMERA, K. J., BASIBUYUK, H. H., QUICKEB, D. L. J., 2003. Metals in mandibles of stored product insects: do zinc and manganese enhance the ability of larvae to infest seeds? Journal of Stored Products Research 39. 65–75. [6] NAVRÁTIL, T., SHANLEY, J. B., SKŘIVAN, P., KRÁM, P., MIHALJEVIČ, M., DRAHOTA, P., 2007. Manganese Biogeochemistry in a Central Czech Republic Catchment. Water, Air, and Soil Pollution 186, (1–4), 149–165. [7] SORENSEN, A. M., CHASE-DUNN, C. M., TRUMBLE, T. J., 2009. Chronic exposure to elevated levels of manganese and nickel is not harmful to a cosmopolitan detritivore, Megaselia scalaris (Diptera: Phoridae). Insect Science 16, 73–79.

PODĚKOVÁNÍ Tento příspěvek vznikl díky financování z IGA LDF Mendelovy univerzity v Brně (projekt č. 16/2013) a s podporou projektu INVID (Projekt Indikátory vitality dřevin podpořen v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost reg. č. CZ.1.07/2.3.00/20.0265). Děkuji prof. Ing. Emanuelu Kulovi, CSc. a panu Slobodanu Milanovičovi, Ph.D. za metodické korekce laboratorní metodiky a RNDr. Josefu Hedvábnému a Mgr. Lucii Chromcové za pomoc s přípravou a provedením chemických analýz.

54

SilvaNet 2013

SLOŽENÍ A STRUKTURA TAXOCENÓZ SKUPINY PISIVEK (PSOCOPTERA) V LESNÍCH GEOBIOCENÓZÁCH ZÁPADNÍCH KARPAT COMPOSITION AND STRUCTURE TAXOCENOSES OF GROUPS PSOCIDS (PSOCOPTERA) IN FOREST GEOBIOCENOSES WESTERN CARPATHIANS Mazáč David Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: pisivky (Psocoptera), bioindikace, lesní geobiocenózy 1 ÚVOD Tato studie se věnuje společenstvu organismů, řádu hmyzu pisivek (Psocoptera), u níž byla v předchozích studiích dokázána schopnost bioindikace (Holuša 2003). Řád pisivek je tedy v této chvíli označován jako „modelová skupina živočichů“. Indikační vlastnosti jednotlivých druhů živočichů jsou druh od druhu rozdílné, avšak ve velkém počtu případů slabé. Při využití zooindikátorů se proto uvažuje s využitím jejich skupin, ať už jednotlivých taxocenóz živočichů, či jejich synuzií. Ověří-li se u některé skupiny živočichů její bioindikační vlastnosti, označujeme ji potom jako modelovou skupinu, kterou určují některá základní kritéria. 2 CÍLE A HYPOTÉZA 2.1 Cíle studie jsou následující a) Provést opakovaný výzkum skupiny živočichů, modelové skupiny pisivek (Psocoptera) na již stabilizovaných výzkumných plochách především v Západních Karpatech – tj. v Moravskoslezských Beskydech, Podbeskydské pahorkatině, Vsetínských vrších, Hostýnských vrších, Bílých Karpatech a v Oravských Beskydech. Rámcem pro pozorování stavu taxocenózy pisivek jsou vegetační stupně (Plíva 1991; Holuša & Holuša 2008, 2010, 2011). b) Zhodnotit v časovém odstupu současný stav společenstev pisivek v zájmových oblastech. Zjistit druhové složení pisivek v rámci vegetačních stupňů a porovnat současný stav se stavem zjištěným při předcházejícím výzkumu. c) Zjištěným stavem taxocenóz pisivek přispět k rozšíření znalostí o probíhajících změnách lesních ekosystémů. 2.2 Hypotéza Předpokládá se, že dochází-li ke změnám abiotického prostředí, mělo by docházet i ke změnám biotické části geobiocenóz. Rostlinná složka geobiocenóz na tuto změnu, vzhledem k rychlosti svého růstu a omezené vagilitě, reaguje s určitým zpožděním. Rychlejší reakce na změny než u rostlin se očekává u živočichů. 3 METODIKA Na výzkumných plochách je výskyt pisivek zjišťován v jednotlivých patrech lesní geobiocenózy. Největší pozornost při sběru je věnována synusii dřevin a podrostu. Materiál je ze spodních větví a korun nízkých stromů sklepáván dřevěnou tyčí o délce 1,0 m do sklepávadla. Sklepávadlo je kruhovitého tvaru o průměru 0,4 m. Sklepávány jsou větve do výšky 3 až 3,5 m, podle dostupnosti. Větve jsou 55

SilvaNet 2013 sklepávány v délce asi 1 až 1,5 m od konce. Každý druh dřeviny nebo keřů na výzkumných plochách je sklepáván zvlášť. Při nedostupnosti spodních dřevin u některých druhů dřevin je možné vystoupit pomocí stupaček do koruny a sběr provést zde. Podrost je smýkán smýkadlem průměru 0,4 m. Vizuálně jsou prohlíženy kmeny, opadanka, půdní povrch, kameny a ostatní předměty. Kmeny jsou prohlíženy do výšky 1,7 m po 5 ks každého druhu dřeviny na ploše. Při prohlídce opadanky bude podrobně prohlížena plocha 1 m2, ojediněle a namátkově je zjišťován výskyt na kamenech a případných porostech lišejníků a mechů na půdě. Získaný materiál je ze sklepávadla přebírán a zastoupené pisivky jsou nasávány exhaustorem do skleněné epruvety a ihned fixovány v 70 % lihu. Odběr materiálu je prováděn od středu plochy spirálovitě, postupně na každé dřevině zvlášť. „Jeden sběr“ zahrnuje 50 úderů na jednom druhu dřeviny (keře) na více jedincích dané dřeviny, přičemž na délku 1 m větve jsou prováděny 1 až maximálně 3 údery (HOLUŠA 2003). Při smýkání představuje „1 sběr“ 50 smyků, přičemž „1 smyk“ představuje tah smýkadlem v patru vegetace o délce 2,5 m. Sběr je na každé ploše proveden dvakrát. Získaný materiál je ukládán v 70 % alkoholu. Determinovány jsou pouze dospělé imága pisivek, pomocí stereoskopického mikroskopu s maximálním zvětšením 200x. Ve výjimečných případech je možná determinace pomocí znaků na pohlavních orgánech a laciniích stereomikroskopem se zvětšením 5001000x. Pro zjištění velikosti exemplářů nebo jejich tělních částí se využívá okulárový mikrometr. Nasbíraný materiál bude dále vyhodnocen. Půjde především o zatřídění materiálu do vektorů podle biotopů výskytu pisivek, vyjádření abundance a dominance, diverzity a ekvitability. 4 PŘEDPOKLÁDANÉ VÝSLEDKY Během jedné vegetační sezóny byl nasbírán materiál pisivek minimálně 1x (průměrně 2x) ze všech stabilizovaných trvalých ploch. Sběr byl proveden na 67 trvalých plochách a v tuto chvíli ještě stále probíhá (tj. 1. 10. 2013, pozn. autora). Determinace nasbíraného materiálu je plánovaná mimo vegetační sezónu, tj. v průběhu měsíců října až února. LITERATURA HOLUŠA O. 2003: Vegetační stupňovitost a její bioindikace pomocí řádu pisivek (Insecta: Psocoptera). DISERTAČNÍ PRÁCE. Brno. 258 s. HOLUŠA J., st. & HOLUŠA O. (2010): Characteristics of the 5th (Abieti-fageta s.lat.) and 6th (Picei-fageta s.lat.) vegetation tiers of the northeastern Moravia and Silesia (Czech Republic). Acta Musei Beskidensis, 2: 49-62. HOLUŠA J., st. & HOLUŠA O. (2011): Characteristics of the 7th (Fageti-piceeta s.lat.), 8th (Piceeta s.lat.) and 9th (Pineta mugo s.lat.) vegetation tiers of the northeastern Moravia and Silesia (Czech Republic). Acta Musei Beskidensis, 2: 49-62. PLÍVA K. (1991): Funkčně integrované lesní hospodářství – 1. díl, Přírodní podmínky v lesním plánování. ÚHÚL Brandýs nad Labem. 263 s. + tab.

PODĚKOVÁNÍ Tato studie byla realizována na základě finanční podpory Interní grantové agentury LDF MENDELU 21/2013 – výzkumný projekt „Psoco“.

56

SilvaNet 2013

SOCIÁLNÍ SITUACE V LESNICTVÍ - VÝVOJ STAVU TRHU PRÁCE A PRŮMĚRNÝCH MEZD V POSLEDNÍCH LETECH

SOCIAL SITUATION IN FORESTRY - THE EVOLUTION OF THE LABOR MARKET AND AVERAGE WAGES IN RECENT YEARS

Meňházová Jitka Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: trh práce, zaměstnanost, průměrná mzda Česká republika patří k zemím s vysokou lesnatostí. Lesní pozemky pokrývají v současné době 2 661 889 ha, což představuje 33,9 % z celkového území státu (ÚHUL 2013, citováno 5. 10. 2013). Vysoká míra lesnatosti sebou nese poměrně vysoké nároky na počet pracovníku v lesním hospodářství. Nicméně dle údajů zjištěných v Zelených zprávách, které pravidelně vydává Ministerstvo Zemědělství České republiky, počty pracovníků v lesnickém sektoru klesají. Vývoj počtu pracovníků v lesnických činnostech se v posledních letech snižuje. Klesající trend je možné zaznamenat v každé z vlastnických kategorií. V porovnání s rokem 1989, bylo v roce 2002 v lesním hospodářství pouze cca 40 % pracovníků, z počtu pracovníků v již zmiňovaném roce 1989. Ovšem je nutné poznamenat, že tento vývoj je možné sledovat i v jiných zemích Evropy. V roce 1998 byl největší pokles počtu zaměstnanců (10,3 %) byl vykázán státním sektorem, kde největší subjekt LČR provedl k 1. 1. 1998 úpravu organizační struktury, včetně zrušení několika přímo řízených závodů. V tabulkách níže uvedených bude vždy jako příklad ukázán vývoj v rozmezí dvou až tří let, a to vývoj počtu pracovníků v lesním hospodářství celkem (tedy vlastnické kategorie nejsou děleny) a dále zde je možno sledovat vývoj průměrných mezd v lesnickém sektoru. Uvedená tabulka č. 1 nám ukazuje příklad vývoje v roce 1990, 1995 a 1998. Je parné, že počet pracovníků v lesnictví klesl téměř o polovinu a naopak průměrná mzda se výrazně navýšila. Tab. č. 1 Vývoj v letech 1990, 1995, 1998 (ÚHUL 2013, citováno 5. 10. 2013) 1990

1995

1998

Počet zaměstnanců

57700

44616

33985

Průměrná mzda (v Kč)

3367

7153

9981

V období mezi lety 1997–2002, to bylo dokonce o více procent, než byl průměr národního hospodářství – lesní hospodářství zaznamenalo nárůst o 49,4 %, národní hospodářství pouze o 38,3 %. Jeden z nejvýraznějších poklesů bylo možno sledovat mezi lety 1997 a 1998 – v porovnání s pěti předchozími lety. Výrazný pokles cen surového dříví vyvolal celou řadu úsporných opatření, která se nevyhnula ani personální oblasti. Největší pokles zaznamenal soukromý sektor, který koncentruje převážnou část lesnických dělnických profesí. 57

SilvaNet 2013 Průměrná mzda zaměstnanců v lesním hospodářství vzrostla, oproti předchozím letům, v roce 1998 o 5,5 %. Přestože objem prací v lesnickém sektoru vzrostl (zejména v důsledku zpracování větrné kalamity), úbytek zaměstnanců byl nahrazen vyšší produktivitou práce (nasazení těžebních harvestorů apod.). Průměrná mzda zaměstnanců ve fyzických osobách v lesnictví a v souvisejících činnostech vzrostla oproti předchozímu roku o 11,3 % (ÚHUL 2013, citováno 5. 10. 2013). Tab. č. 2 Vývoj v letech 2003, 2006, 2007 (ÚHUL 2013, citováno 5. 10. 2013). 2003

2006

2007

Počet zaměstnanců

24893

20342

19398

Průměrná mzda (v Kč)

13796

16196

18020

Porovnání s předchozími lety je patrné v tabulce č. 2. Opět byl patrný výrazný pokles počtu zaměstnanců v lesnickém odvětví a naopak nárůst mezd. V roce 2012 počet zaměstnanců v lesnických činnostech (resp. v lesnictví a v souvisejících činnostech) ve fyzických osobách u subjektů v podnikatelské a nepodnikatelské sféře se permanentně od roku 1989 snižuje. Je to většinou v důsledku nárůstu zaměstnávání tzv. OSVČ (tj. osob samostatně výdělečně činných), které provádějí převážně práce v pěstební a těžební činnosti na živnostenské oprávnění. Průměrná mzda zaměstnanců ve fyzických osobách v lesnictví a v souvisejících činnostech vzrostla v roce 2012 oproti předchozímu roku o 4,0 % (ÚHUL 2013, citováno 5. 10. 2013). V tabulce č. 3 je opět uvedeno rámcové srovnání čtyř let – tedy roků 2009, 2010 a 2012. Zde už není tak výrazný pokles zaměstnanců. Tab. č. 3 Vývoj v letech 2009, 2010, 2012 (ÚHUL 2013, citováno 5. 10. 2013). 2009

2010

2012

Počet zaměstnanců

16041

15150

13792

Průměrná mzda (v Kč)

19856

21074

23037

LITERATURA ÚHUL 1998 [Online]: Zelená zpráva 1994–2010 Web: http://www.uhul.cz/zelenazprava/. ÚHUL 2002 [Online]: Zelená zpráva 1994–2010 Web: http://www.uhul.cz/zelenazprava/. ÚHUL 2007 [Online]: Zelená zpráva 1994–2010 Web: http://www.uhul.cz/zelenazprava/. ÚHUL 2012 [Online]: Zelená zpráva 1994–2010 Web: http://www.uhul.cz/zelenazprava/.

[Citace: 5. 10 2013.] Dostupné na World Wide [Citace: 5. 10 2013.] Dostupné na World Wide [Citace: 5. 10 2013.] Dostupné na World Wide [Citace: 5. 10 2013.] Dostupné na World Wide

58

SilvaNet 2013

POROVNANIE VPLYVU DVOCH TYPOV LESNÉHO MANAGEMENTU NA RASTLINNÚ DIVERZITU A OBNOVU HORSKÝCH SMREČÍN

COMPARISON OF TWO DISTINCT MANAGEMENT APPROACHES REGARDING THE PLANT DIVERSITY AND REGENERATION OF SPRUCE MOUNTAIN FORESTS

Michalová Zuzana Česká zemědělská univerzita v Praze / Fakulta lesnická a dřevařská [email protected]

Kľúčové slová: smrek obyčajný, rastlinná diverzita, veľkoplošná disturbancia, kalamitná ťažba, Shannon-Wiener index, beta-diverzita, mŕtve drevo 1 ÚVOD V posledných desaťročiach vzrástla v stredoeurópskych smrekových horských lesoch frekvencia veľkoplošných disturbancií. Z prírodoochranárskych dôvodov došlo k zmene tradičnej lesníckej paradigmy a obnova lesa po kalamitách dnes prebieha na časti území v bezzásahovom režime. Viaceré štúdie ukázali, že horské smrečiny v procese samovývoja vykazujú najvyššiu druhovú bohatosť taxonomických skupín v raných sukcesných štádiách [1, 2]. Mŕtve drevo v závislosti od stupňa rozkladu poskytuje vhodný klíčny substrát alebo tlmí mikroklimatické extrémy [3, 4]. Ťažobné zásahy naproti tomu zásadne modifikujú stanovištné podmienky, hlavne svetelný režim a výkyvy v chode pôdnej vlhkosti [5]. Na klimaticky extrémnych plochách sa rozvíja rezistentná a kompetične silná vegetácie tráv [6, 7]. Pokles heterogenity vo vegetačnom zložení má za následok celkovú homogenizáciu krajiny [8]. Cieľom štúdie bolo porovnať rastlinnú diverzitu na bezzásahových a vyťažených plochách 7 rokov po veľkoplošnej disturbancii vo Vysokých Tatrách. Hlavnými otázkami štúdie boli a) k akej zmene v rastlinnej diverzite dochádza v dôsledku ťažby v porovnaní s neodťaženými plochami; či b) redukcia vhodných mikrostanovíšť, spojená s nástupom kompetične silnejšej vegetácie, vedie k úbytku cieľového zmladenia. 2 METODIKA A VÝSLEDKY Na pokalamitných vyťažených a nevyťažených plochách bolo založených zhodne 100 trvalých monitorovacích bodov. Následne boli odčítané pokryvnosti jednotlivých druhov drevinového zmladenia, a ďalej kríkov, tráv, bylín, ako aj machových rodov. Mŕtva drevná biomasa bola percentuálne zaznamenávaná v rámci kategórií hrabanka, konáre, peň, pahýľ, suchár a kmeň, a taktiež vstupovala do analýz ako vysvetľujúca premenná. V rámci štatistického vyhodnotenia boli odmocnené dáta o vegetačnej pokryvnosti najskôr ordinované metódou PCA v programe CANOCO for Windows 4.5 [9]. Následne boli extrahované vegetačné skóry z prvej a druhej ordinačnej osi a použité v logistickej regresii, ktorá ukázala súvislosť medzi prítomnosťou zmladenia a vegetačným zložením (Obr. 2 ukazuje koreláciu počtu zmrekového zmladenia s 2. kanonickou osou). Tieto analýzy boli prevedené v programe R 2.13.2 [10].

59

SilvaNet 2013

Obr. 2 Výsledky logistickej regresie o prítomnosti smrekového zmladenia v závislosti na vegetačnom zložení lokalít. Príslušnosť zmladenia do plochy a lokality boli zaradené do kovariáty.

3 DISKUSIA A ZÁVER Výsledky ukázali, že ťažba predstavovala pre narušený ekosystém dodatočnú záťaž a preto prispela k homogenizácii vegetačného zloženia v širšom meradle. Výsledná kompozícia vegetácie na vyťažených plochách pozostávala predovšetkým z konkurenčne silných druhov tráv, ktoré vďaka svojej konkurenčnej sile bránili úspešnému prežívaniu obnovy. Naopak absencia rušivého ťažobného zásahu a ponechanie odumretých kmeňov na stanovišti prispelo k stabilizácii mikroklimatických pomerov a viedlo k čiastočnému zachovaniu pôvodnej lesnej druhovej skladby, ako aj vhodných mikrostanovíšť s početnou prirodzenou obnovou. Z dôvodu zvýšenia rastlinnej diverzity a urýchlenia procesu lesnej obnovy je preto žiaduce aspoň čiastočné ponechanie drevnej biomasy na stanovištiach postihnutých veľkoplošným rozpadom. LITERATÚRA [1] PAWSON, S. M., BROCKERHOFF, E. G., NORTON, D. A., DIDHAM, R. K. (2006): Clear-fell harvest impacts on biodiversity: past research and the search for harvest size thresholds. Canadian Journal of Forest Research, vol. 36, no. 4, s. 1035-1046. [2] MULLER, J., BUTLER, R. (2010): A review of habitat thresholds for dead wood: a baseline for management recommendations in European forests. European Journal of Forest Research, vol. 129, s. 981–992. [3] ZIELONKA, T.; PIATEK, G. (2004): The herb and dwarf shrubs colonization of decaying logs in subalpine forest in the Polish Tatra Mountains. PLANT ECOLOGY, vol. 172, s. 63-72. [4] ØKLAND, T., RYDGREN, K., ØKLAND, R. H., STORAUNET, K. O., ROLSTAD, J. (2003): Variation in environmental conditions, understorey species number, abundance and composition among natural and managed Picea abies forest stands. Forest Ecology and Manag., vol. 177, s. 17-37. [5] HAIS, M. (2008): Vývoj a spektrální projevy odlesnění centrální Šumavy hodnocené prostrědnictvím DPZ a GIS. Dizertačná práca, s. 140. [6] PYŠEK P. (1992): Dominant species exchange during succesion in reclaimed habitats. A case study from areas deforested due to air-pollution. Forest Ecology and Manag, vol. 54, s. 27-44. [7] EMMER, I. M.; FANTA, J.; KOBUS, A. T.; et al. (1998): Reversing borealization as a means to restore biodiversity in Central-European mountain forests - an example from the Krkonose Mountains, Czech Republic. BIODIVERSITY AND CONSERVATION, vol. 7, s. 229-247. [8] KUULUVAINEN, T. (2002): Disturbance dynamics in boreal forests: Defining the ecological basis of restoration and management of biodiversity. SILVA FENNICA, vol. 36, s. 5-11. [9] TER BRAAK, C. J. F., ŠMILAUER, P. (1998): Canoco reference manual and user’s guide to Canoco for Windows. MICROCOMPUTER POWER, Ithaca, N. Y., s. 352. [10] R Development Core Team (2010): A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria,

60

SilvaNet 2013

VARIABILITA DAT HOLÉ PŮDY VYBRANÝCH ČÁSTÍ JIHOMORAVSKÉHO KRAJE NA PODKLADU DAT DÁLKOVÉHO PRŮZKUMU ZEMĚ

VARIABILITY OF BARE SOIL FROM SELECTED PARTS OF THE SOUTH MORAVIAN REGION BASED ON REMONTE SENSING DATA

Novák Jaroslav Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: variabilita holé půdy, Dálkový průzkum Země, iLpis, NDVI 1 ÚVOD V oblasti precizního zemědělství je Dálkový průzkum Země (DPZ) speciálním, velmi výkonným způsobem mapování půdní variability prováděným leteckými či družicovými nosiči senzorů. Vysoký potenciál DPZ v precizním zemědělství spočívá dle Pierce et al. (1999) v možnosti monitorování prostorové variability v průběhu času s vysokým rozlišením a výkonem. Spektrální chování půdy popisuje Lillensand et al. (2008). Uvádí půdní vlastnosti ovlivňující odrazivost, k nimž patří obsah organické hmoty, vlhkost půdy, zrnitost a struktura půdy či zastoupení oxidů železa. Odrazivost půdy se dle Lukase et al.(2011) snižuje při vyšší vlhkosti půdy, vyšším podílu jílovitých částic a obsahu organické hmoty. Proto se vlhčí, těžší či humózní půda jeví tmavší. Další faktory ovlivňující spektrální chování jsou mechanické vlastnosti půdy, stupeň eroze a struktura povrchu půdy. Halounová at al. (2008) popisuje rozdílnou vyšší odrazivost povrchů půd s menšími částicemi. Uvádějí, že tento efekt může v některých případech překrýt vliv vlhkosti. Dle Kroulíka (2012) vlhkost půdy úzce souvisí se zrnitostním složením. Hodnocení variability je možné provádět prostřednictvím statistických charakteristik variability. K nim patří rozptyl, variační ropětí, směrodatná odchylka a variační koeficient. Míra půdní variability je v tomto příspěvku vyjadřována variačním koeficientem (Vx). Zmiňuje jej Borůvka (2001), jenž uvádí použití Vx při studiu hydraulické vodivosti, pórovitosti či pH. 2 VÝSLEDKY A DISKUZE Jako vstup byly použity 4 snímky (pořízené v období březen 2012, duben 2012 a září2012) zachycující 1100 km2 Jihomoravského kraje z družice RapidEye. U zmíněných termínů byl předpoklad největšího výskytu holé půdy před začátkem vegetačního období (březen a duben) a po sklizni (září). Jedná se o data s rozlišením 6,5 m radiometrickými a základními geometrickými korekcemi s pásmy z oblasti VIS, NIR a Red Edge.

61

SilvaNet 2013

Obr. 1: Histogramy variačních koeficientů z každého ze sledovaných období

Histogramy ve sloupcích zachycují vývoj variačního koeficientu na přibližně stejných územích Jihomoravského kraje. Data Vx získaná z březnového snímku mají téměř normální rozdělení. Zjištěný průměr těchto dat je však o 0,6 vyšší, což značí mírně pozitivní levostrannou distribuci. Variabilita těchto dat je vysoká. Z pohledu klasické statistiky se jedná o extrémně rozptýlený soubor. Beránek a Klement (2007) považují za silně nevyrovnanou jakoukoliv půdu, u které je variační koeficient vybrané agrochemické vlastnosti zkoumané půdy větší než 50 %. Další tři scény mají levostranný pozitivně zešikmený histogram s nadbytkem menších hodnot. Z pohledu statistiky u těchto dat jedná o slabě rozptýlené soubory, jelikož většina dat je menších než 50 %. Dle Beránka a Klementa (2007) jsou však půdy s variačním koeficientem větším než 20 % v některých případech nevyrovnané. LITERATURA BERÁNEK, K., KLEMENT, V. 2007: Variabilita agrochemických vlastností zemědělské půdy dle výsledků agrochemického zkoušení zemědělských půd v období 1999-2004. Bulletin: Sekce úřední kontroly. ÚKZÚZ Brno, XV, http://www.ukzuz.cz/Uploads/7792-7-42007pdf.aspx, [2. 10. 2013]. BORŮVKA, L. Variabilita půdních vlastností a jejich hodnocení. Habilitační práce, Katedra pedologie a geologie, Česká zemědělská univerzita v Praze, Praha, 2001. HALOUNOVÁ L., PAVELKA K., 2008: Dálkový průzkum Země. Skripta ČVUT Praha, ISBN 80-01-03124-1. 192 s. KROULÍK M., 2012:Senzory pro měření půdních vlastností. [online]. Praha: Agroweb, [cit. 2012-10-10]. Dostupný z WWW: < http://www.agroweb.cz/Senzory-pro-mereni-pudnichvlastnosti__s1643x58648.html>. LILLESAND, T. M., KIEFER, R. W., CHIPMAN, J. W., 2008: Remote sensing and image interpretation. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, ISBN 9780470052457. LUKAS, V., NEUDERT, L., KŘEN, J., 2011: Mapování variability půdy a porostů v precizním zemědělství. Odborná metodika, Ústav Agrosystémů a bioklimatologie, Mendlova univerzita v Brně, ISBN 978-80-7375-562-1. PIERCE, F. J., NOWAK, P., DONALD, L. S., 1999: Aspects of Precision Agriculture , pp. 1-85 In: Advances in Agronomy. vol. 67.

PODĚKOVÁNÍ Příspěvek byl podpořen projektem IGA LDF MENDELU č. 59/20013 s názvem „Hodnocení variability půdy vybraného území z dat Dálkového průzkumu Země“. Data ze systému iLpis, ve formě prostorové a popisné reprezentace bloků orné půdy ve formátu SHP, poskytlo Ministerstvo zemědělství.

62

SilvaNet 2013

VYUŽITÍ DAT Z INVENTARIZACE LESNÍHO POROSTU KE STANOVENÍ RESPIRACE EKOSYSTÉMU

APPLICATION OF FOREST INVENTORY DATA TO ASSESS ECOSYSTEM RESPIRATION

Novosadová Kateřina Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: respirace, LAI, BAI, SAI, inventarizace, teplota, lesní porost V současnosti je klima Země ovlivňováno změnami, jež jsou shrnovány pod pojmem „globální klimatická změna“ (dále GKZ) (Krauchi, 1993). Pravděpodobnou příčinou GKZ je antropogenní uvolňování „skleníkových plynů“. Do skupiny sledovaných skleníkových plynů je zařazován i oxid uhličitý. Určité množství uvolněného CO 2 je absorbováno mořskými i terestrickými ekosystémy, u kterých je uhlík vázán v živé biomase, rozkládající se organické hmotě a v půdě (Watson et al., 2000). Dixon et al. (1994) uvádí, že u suchozemských ekosystémů je 28 % uhlíku uloženo v lesní vegetaci a půdě. Dle Janssense (2001) je 80 % uhlíku fixovaného fotosyntézou emitováno zpět do atmosféry respirací. Le Dantec et al. (1999) popisují, že z toho 60–80 % je navráceno do atmosféry pomocí půdní respirace. V současné době se pro stanovení výměny CO 2 (popř. jiných skleníkových plynů) mezi ekosystémem a atmosférou využívá metoda Eddy-covariance (Baldocchi, 2003) někdy též nazývaná vírová difúze. Její limitací je potřeba nahradit data získaná v době, kdy není splněna podmínka dostatečně vyvinutého turbulentního proudění vzduchu, což nastává především v nočních hodinách. Pro nahrazení takovýchto nočních nekvalitních dat je nutno použít modelovaná data. Vzhledem k tomu, že v noci probíhá pouze respirace, stačí modelovat jen tento proces. Standardně se užívá jednoduchá exponenciální závislost rychlosti respirace celého ekosystému na teplotě. Vzhledem ke komplexnosti lesního ekosystému, který je tvořen půdou a nadzemními částmi rostlin a vzhledem k tomu, že dochází ke stratifikaci teplot ve vertikálním profilu porostu, rozhodli jsme se vytvořit model respirace ekosystému členěného podle jednotlivých komponent (půda, kmen, větve, listoví) a podle jejich distribuce v prostoru. Pro tvorbu tohoto modelu byla využita data z inventarizace mladého smrkového porostu na Bílém Kříži (Pokorný et al. 2008), která byla provedena v roce 2010. Na základě obvodu kmene měřeného ve výšce 1,3 m byla s pomocí alometrických vzorců (Pokorný a Tomášková 2007) vypočítána projekční listová plocha (Lap) a projekční plocha větví (Bap). Protože pro model respirace je požadována velikost Lap a Bap ve vertikálním profilu korunové vrstvy, byla délka koruny každého stromu relativizována. Délka koruny byla zjišťována pro každý strom zvlášť z výšky stromu a výšky nasazení koruny. Pro relativní rozložení Lap a Bap v korunové vrstvě byla použita distribuční křivka pro úrovňový strom (Pokorný 2002). Naproti tomu plocha povrchu kmene (Sap) byla relativizována od paty kmene po vrcholový terminál a Sap byl odvozen dle tvarové křivky průměrného stromu. Přepočtem byl z Lap díky konverznímu koeficientu vypočítán Index listové plochy (LAI) potažmo z Bap – Index povrchu větví (BAI) a Sap – Index povrchu kmenů (SAI). 63

SilvaNet 2013 Tato data, společně s daty naměřených nočních teplot z růstové sezóny 2010 (2. 5. 2010 - 25. 10. 2010), sloužila k tvorbě modelu respirace. Pro každou vrstvu byl použit dílčí model rychlosti respirace v závislosti na teplotě v dané vrstvě a to zvlášť pro jednotlivé komponenty (půda, kmeny, větve, listoví). Složením těchto dílčích komponent vznikl výsledný model respirace lesního ekosystému za daný časový interval. Průměrné hodnoty výsledného modelu respirace za celé období měření prokázaly, že v roce 2010 nejvíce CO2 bylo vydáváno půdou, a to více než 42 %. Vyšší hodnoty jsou patrné ve výškových vrstvách mezi 6 m–14 m. V obr. 1 byly hodnoty respirace proloženy křivkami LAI, BAI a SAI, čímž bylo zjištěno, že vyšší hodnoty respirace v daných vrstvách vznikly v důsledku větší pokryvnosti především listoví a větví.

Obr. 1: Respirace, LAI, BAI a SAI dle výškové diferenciace

LITERATURA BALDOCCHI D D, 2003: Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide exchange rates of ecosystems: past, present and future. Review. Global Change Biology, 9, 479–492 DIXON R K, BROWN S, HOUGHTON R A, ET AL., 1994: Carbon pools and flux of global forest ecosystems. Science, 263, 185–190. JANSSENS I A, LANKREIJER H, MATTEUCCI G. ET AL., 2001: Productivity overshadows temperature in determining soil and ecosystem respiration across European forests. Global Change Biology, 7, 269–278. KRAUCHI A, 1993: Potential impacts of a climate change on forest ecosystems. European Journal of Forest Pathology, 23, 28–50. LE DANTEC V, EPRON D, DUFRENE E, 1999: Soil CO2 efflux in a beech forest: comparsion of two closed dynamic systems. Plant and Soil, 214, 125–132. POKORNÝ, R., 2002: Index listové plochy v porostech lesních dřevin, Ph.D. práce MZLU Brno 136 s. POKORNÝ, R., TOMÁŠKOVÁ, I., 2007: Allometric relationships for surface area and dry mass of Norway spruce aboveground organs. Journal of Forest Science 53 (12): 548–554. POKORNÝ, R., TOMÁŠKOVÁ, I., HAVRÁNKOVÁ, K., 2008: Temporal variation and efficiency of LAI in young mountain Norway spruce stand. European Journal of Forest Research 127 (5): 359–367. WATSON R T, NOBLE I R, BOLIN B, ET AL, 2000: Land Use, Land-Use Change, and Forestry. A special report of the IPCC. Cambridge University Press. UK, 20 str.

PODĚKOVÁNÍ Tato práce byla uskutečněna na základě finanční podpory ED1.1.00/02.0073 - CzechGlobe – Centrum pro studium dopadu globální změny klimatu (2010-2014, MSM/ED), partnerství v oblasti výzkumu klimatu a adaptačních strategií Reg. č. CZ.1.07/2.4.00/31.0056 (Operační program: Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost).

64

SilvaNet 2013

PRINCIP ČINNOSTI POHONU S-AWC U TERÉNNÍCH VOZIDEL KATEGORIE „SUV“ PRINCIPLE OF S-AWC DRIVE ACTIVITY OF OFF-ROAD VEHICLES OF THE „SUV“ CATEGORY

Ordáň Tomáš Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: rozdělení točivého momentu, pohon všech kol (4WD), dynamika vozidla, integrované ovládání 1 ÚVOD Super All Wheel Control (S-AWC) je integrovaný systém řízení dynamiky vozidla, který maximálně využívá schopnosti přenosu energie na všechna čtyři kola a účinným způsobem zprostředkovává distribuci a přerozdělení krouticího momentu a přenosu marginálního výkonu mezi hnanými koly. Jeho efektivita je zvýšena především schopností předpokládat fyzikální jevy, které nastanou během jízdy a je schopen eliminovat jejich negativní dopady na stabilitu a ovladatelnost vozidla. Dá se předpokládat, že tato technologie bude nadále rozvíjena a zdokonalována a přinese využití i u jiných kategorií vozidel, než je kategorie vozů SUV (Ordáň 2012). Dle Tolara (2009) elektronická kontrola 4WD řídí a optimalizuje točivý moment elektronicky řízené spojky umístěné mezi hnací hřídelí (kardanem) a zadním diferenciálem. Tento systém umožňuje dělit točivý moment v různém poměru mezi přední a zadní nápravou v závislosti na momentální pozici ovladače pohonu 4x4 a to v rozpětí pohonu pouze na přední nápravu v poměru 100:0 % nebo převedení přímo na režim 4WD, kde lze dosáhnout poměru až 50:50 % a tím zprostředkovává optimální rozložení pohonu na kola podle různých jízdních podmínek s ohledem na aktuální vstupní data řídící jednotky. 2 FUNKCE A PRINCIP ČINNOSTI S-AWC Úprava stavu sepnutí či otevření elektronicky řízené spojky předchází tzv. jevu „the tight corner braking phenomenon“ (eliminace vzniku mezinápravových tlaků při změně směru jízdy) a umožňuje optimální využití přenosu krouticího momentu mezi přední a zadní nápravou. Vznik mezinápravového tlaku může nastat například u vozidel s pohonem na všechna čtyři kola při změně úhlu natočení volantu od přímého směru. V tomto okamžiku začíná každá náprava opisovat jiný poloměr jízdní dráhy a začíná se měnit obvodová rychlost jednotlivých kol. V případě, že vozidlo není vybaveno mezinápravovým diferenciálem, eventuelně mezinápravovou spojkou, dochází ke vzniku takzvaných mezinápravových tlaků. Tyto tlaky se pak projevují na špatné ovladatelnosti vozu, zejména na výrazné nedotáčivosti. Rozdíl otáček se pak srovnává prokluzem pneumatiky, která má v daný okamžik menší adhezní přilnavost. Vznik těchto tlaků, mimo jiné jízdní vlastnosti, negativně ovlivňuje životnost pneumatik a celé nápravové a podvozkové skupiny, rázy vznikající při tomto jevu se přenáší přes hnací hřídele na spojku i převodovku. U systému AWC provádí řídící jednotka elektronickou kontrolu systému 4WD, přijímá signály o poloze plynového pedálu a rychlosti vozidla, dále jsou snímány otáčky jednotlivých kol a v potaz je brán také aktuální výkon motoru, poloha škrticí klapky 65

SilvaNet 2013 a celková rychlost vozidla. Komunikace probíhá po síti CAN. Řídící jednotka vyhodnocuje momentální jízdní režim vozu, tyto podmínky srovnává s činností řidiče a upravuje distribuci správného točivého momentu na zadní kola (Ordáň 2012). Pro zvýšení účinnosti systému v režimu 4WD a režimu LOCK má řídící jednotka přednastaveny určité minimální hodnoty pro přerozdělení točivého momentu mezi přední a zadní nápravu. Celý systém funguje ve spolupráci s řídící jednotkou systému M-ASTC (Mitsubishi Active Stability & Traction Control) - aktivní řízení stability a trakčních vlastností - tento systém umožňuje regulaci výkonu motoru a nezávislou aktivaci brzdy na všech čtyřech kolech tak, aby došlo ke zlepšení trakčních vlastností a zajištění trvalé ovladatelnosti vozidla. Dochází k analýze jízdních podmínek pomocí snímačů otáček kol, rychlosti natáčení vozidla kolem svislé osy a setrvačné síly společně s úhlem otočení volantu a zrychlení. Na základě vyhodnocení těchto dat dokáže systém optimalizovat nebezpečí ztráty ovladatelnosti a trakčních schopností (Isoda, 1990). Mezinápravová spojka je složena z pouzdra spojky, které je pevně spojeno s hnacím kardanovým hřídelem a je hermeticky uzavřeno a vyplněno olejovou lázní. Z vnitřní strany pouzdra jsou vloženy lamely hlavní spojky, které vykonávají rotační pohyb v okamžiku uvedení vozidla do pohybu. V pouzdře je dále vložena pomocná spojka a ze zadní strany je pouzdro spojky uzavřeno zadním pouzdrem, jehož součástí je elektromagnetická cívka. Ta v závislosti na předvoleném jízdním režimu (2WD; 4WD; LOCK) ovládá činnost pomocné spojky. Jedná se o hnací část spojky. Hnanou část tvoří spojkový hřídel, lamely spojkového hřídele, hlavní a pomocný vačkový kotouč. Na spojkovém hřídeli je valivě uloženo pouzdro spojky. V momentě, kdy řídící jednotka přes elektromagnet sepne pomocnou spojku, roztáčí se pomocný vačkový kotouč. Kotouče mají na čelních stranách miskovitá vybrání (vačkové dráhy), ve kterých jsou vloženy kuličky. Tím, že dojde k roztočení pomocného kotouče, mění kulička svou polohu ve vačkovém uložení a odtláčí hlavní vačkový kotouč, který působí na lamely hlavní spojky a ta roztáčí spojkový hřídel. Velikost přenosu kroutícího momentu tedy závisí na síle sevření hlavní spojky (Tolar 2009). 3 ZÁVĚR Na základě zjištěných poznatků se dá říci, že se jedná o velmi flexibilní systém, což s přihlédnutím k jeho konstrukční jednoduchosti vybízí k jeho většímu využití v oblasti automobilové techniky a tento systém může předurčovat trendy a směr vývoje systémů pohonů 4x4. Tento systém je využitelný nejen pro technologickou dopravu ale i pro terénní automobily využívané k odvozu v lesnickém sektoru. Jeho vhodnost byla potvrzena prezentovanou studií. LITERATURA ISODA. 1990. Mitsubishi Traction Control (TCL) and Integrated Chassis Control, Mitsubishi Motors Technical. Review No. 3 ORDÁŇ, T., 2012. Posouzení účinnosti pohonu AWC používaného u vozidel Mitsubishi. 50 s. Mendelova univerzita v Brně. Diplomová práce TOLAR, M., 2009, č. MMT025 (školící materiály-prodejci/technici) Interní informace MMCZ,dostupné na dostupné 25. 9. 2013

66

SilvaNet 2013

GENETICKÁ, MORFOLOGICKÁ A FYZIOLOGICKÁ CHARAKTERISTIKA POPULACE ROSTLINNÉHO PATOGENU PHYTOPHTHORA CACTORUM A JEJÍCH HYBRIDŮ NA ÚZEMÍ EVROPY GENETIC, MORPHOLOGICAL AND PHYSIOLOGICAL CHARACTERS OF THE PLANT PATOGEN PHYTOPHTHORA CACTORUM AND ITS HYBRIDS IN EUROPE Pánek Matěj, Tomšovský Michal Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: Phytophthora cactorum, Phytophthora hybrids 1 ÚVOD Rod Phytophthora z řádu Pythiaceae (Heterokontophyta, Chromalveolata) zahrnuje více než 100 druhů rostlinných patogenů, druh Phytophthora cactorum byl popsán v roce 1871. Hostitelské spektrum zahrnuje přes 200 rostlinných druhů. P. cactorum je rozšířena celosvětově v mírném podnebním pásmu, v ČR byla identifikována v 60. letech minulého století (Cejp, 1961). P. cactorum je homothalický druh, tzn., že jednotlivé izoláty produkují oogonia bez přítomnosti mycelia opačného párovacího typu (Erwin, et al., 1996). Navzdory homothalickému způsobu sexuálního procesu tvoří P. cactorum hybridy přinejmenším s dalšími dvěma druhy rodu Phytophthora. Prvním z nich je P. cactorum x P. hedraiandra, formálně popsaným jako P. x serendipita (Nirenberg, et al., 2009), druhým je P. cactorum x P. nicotianae, popsaným jako P. x pelgrandis (Man in´t Veld, et al., 1998). Hybridizace patogenních organizmů vzbuzuje pozornost, protože patří mezi možné způsoby rozšiřování a změn hostitelského spektra, případně změn virulence (Man in´t Veld, et al., 1998). Cílem této práce bylo zjištění struktury populace druhu Phytophthora cactorum a jejích hybridů v Evropě. 2 MATERIÁL A METODIKA V rámci prací byly provedeny morfologické, fyziologické a genetické analýzy za účelem zjištění rozdílů mezi izoláty P. cactorum včetně hybridních potomstev. Celkově 115 izolátů P. cactorum pro tuto studii bylo získáno v rámci Evropského kontinentu a pochází z 19 různých druhů hostitelských rostlin. Pro determinaci rozdílů mezi jednotlivými izoláty byly použity: 1) Mikroskopické metody – měření zoosporangií a oogonií, celkově 10 charakteristik. 2) Měření kardinálních teplot – Jsou zjištovány měřením průměru kolonií jednotlivých izolátů vyvinutých při daných teplotách na V8 agarových plotnách během kultivace za dané teploty, celkově 15 teplot. 3) Genetické charakteristiky – metoda RAMS PCR (Zietkiewicz, et al., 1994). Princip metody spočívá ve využití mikrosatelitních oblastí DNA jako míst pro nasednutí primerů, oblast DNA mezi nimi je amplifikována. Za genetický marker je považována charakteristická sestava proužků – fragmentů DNA po vizualizaci na agarózovém gelu (Zietkiewicz, et al., 1994).

67

SilvaNet 2013 3 VÝSLEDKY Na základě dat získaných vyhodnocením RAMS PCR byla provedena klastrová analýza. Jednotlivé izoláty byly seskupeny do tří hlavních skupin. Výraznou skupinu vzájemně si blízkých izolátů odlišných od ostatních tvořily zejména izoláty P. x pelgrandis, zbývající skupiny byly tvořeny izoláty P. cactorum a P. x serendipita. Z výsledů je patrná tendence ke shlukování izolátů dle geografického původu. Data získaná měřením kardinálních teplot byla použita k provedení další klastrové analýzy. Jasně oddělenou skupinou byly izoláty P. x pelgrandis. Ostatní skupiny byly tvořeny izoláty P. cactorum a P. x serendipita, patrná byla opět tendence ke shlukování izolátů z geograficky si blízkých oblastí. U morfologických dat byla provedena korelační analýza hodnotící vzájemnou provázanost měřených charakteristik. Z deseti měřených charakteristik bylo vybráno 5 charakteristik vzájemně nekorelovaných a provedena klastrová analýza a ANOVA. Na základě těchto analýz nebylo možné najít jednoznačný trend k seskupení jednotlivých izolátů do jasněji vymezených skupin. Analýzy ukazují, že izoláty P. cactorum a jejich hybridy P. x serendipita jsou si ve většině znaků značně podobné, P. x pelgrandis se od této skupiny výrazněji vyčleňuje. U druhu P. cactorum byl v minulosti popisována hostitelská specificita, projevující se tendencí jednotlivých genetických linií obsazovat hostitele jednoho rostlinného druhu (Bhat, et al., 2006; Hantula, et al., 1997). Rovněž byla naznačena možnost, že za touto specificitou stojí různý stupeň hybridizace jednotlivých linií (Bonants, et al., 2000). Výsledky prezentované zde tuto možnost nepotvrzují, jednotlivé skupiny vzniklé v klastrové analýze RAMS i kardinálních teplot nevykazují žádnou tendenci k seskupování dle svých hostitelů. Patrná je však tendence k seskupování izolátů na základě jejich geografického původu, která by mohla být adaptací k místním podmínkám. Adaptace k těmto podmínkám byly již u rodu Phytophthora diskutovány (Jung, et al., 2009). V současnosti probíhají další analýzy – AFLP, analýzy sekvencí ITS, Pheca a Cox genů – které by měly tuto situaci blíže objasnit. LITERATURA BHAT, R.G., et al. 2006. Genetic and pathogenic variation in Phytophtora cactorum affecting fruit and nut crops in California. Plant disease 90. February 2006, pp. 161 – 169. CEJP, KAREL. 1961. Dvě nebezpečné a škodlivé fytoftory v Československu (Two dangerous and noxious species of the genus Phytophtora in Czechoslovakia). Česká mykologie 15 (4), Czech mycology 15 (4). 1961, pp. 246-251. ERWIN, C. DONALD AND RIBEIRO, K. OLAF. 1996. Phytophtora Diseases Worldwide. 1996. Hantula, Jarkko, Lilja, Arja and Parikka, Päivi. 1997. Genetic variation and host specificity of Phytophthora cactorum. 1997, pp. 89-94. JUNG, T., et al. 1999. Phytophthora quercina sp. nov., causing root rot of European oaks. Mycol. Res. 103 (7). 1999, pp. 785 - 798. MAN IN´T VELD, W.A., et al. 1998. Natural Hybrids of Phytophthora nicotianae and Phytophthora cactorum Demonstrated by Isozyme Analysis and Random Amplified Polymorphic DNA. Phytopathology, Vol. 88, No. 9. 1998, pp. 922-929. NIRENBERG, H.I., GERLACH, W.F. AND GRÄFENHAN, T. 2009. Phytophthora x pelgrandis, a new natural hybrid pathogenic to Pelargonium grandiflorum. Mycologia, 101 (2). 2009, pp. 220–231. ZIETKIEWICZ, E, RAFALSKI, A AND LABUDA, D. 1994. Genome Fingerprinting by Simple Esquence Repeat (SSR) - Anchored Polymerase Chain Reaction Amplification. Genomics 20. 1994, pp. 176-183.

68

SilvaNet 2013

TRANSPIRATION OF NORWAY SPRUCE AND THE INFLUENCE OF MODELLED THINNING ON STAND TRANSPIRATION

Pietras Justyna Mendel University in Brno / Faculty of Forestry and Wood Technology Global Change Research Centre AV CR, v. v. i. [email protected]

Key words: stand transpiration, thinning, Norway spruce Forest ecosystems seem to be quite vulnerable to the climate change, especially to the increase of occurrence, intensity and duration of drought. It is presumed that these events of extreme dry periods might be common in the future, what will influence very negatively the sustainability and productivity of the forests (Aranda et al., 2012). The intensity of forest evapotranspiration depends on several environmental factors, such as precipitation, air humidity and temperature, solar radiation, soil moisture and internal parameters of vegetation (Dvořakova et al., 2007). Tree age, size, crown architecture, health status, tree position within the stand, stand structure and quality are factors that affect tree transpiration (Pokorný and Šalanská, 2001). Trees with different social status are unequally sensitive to the changes of precipitation (Střelcova, 2003). The main aims of this study were: 1) to analyse tree sap flux rate and tree transpiration variation of dominant, co-dominant and subdominant trees, in relation to different weather day-types; 2) to quantify Norway spruce stand transpiration with different proportion of trees with different social status; 3) to simulate changes of Norway spruce stand transpiration due to application of two different types of thinning treatment. In the summer of 2012, all measurements were provided in three research areas, when each area with young Norway spruce was divided to two plots with different silvicultural treatments, stand structure and microclimate (Table 1). Table 1. Description of research plots. Bílý Kříž Rájec - Němčice FS FD C3 D4 Mean annual air temperature [° C] Mean annual precipitation [mm] Age [years] Mean height [m] Mean DBH [cm] Basal area [m²·ha¯¹]

31 16.0 18.2 32.5

Půlpecen PF PK

4.9

6.5

6.2

1100

717

750

31 15.0 17.9 33.1

34 16.0 15.5 40.4

34 15.0 14.5 35.3

30 17.0 14.0 12.0

30 17.0 15.0 16.0

The measurement of sap flow velocity was provided by HPV method (SF 300 Greenspan Technology, Australia) on trees of different social status (suppressed, co-dominant, dominant – selection based on DBH distribution), 4-6 trees in each research area. Transpiration of trees in social classes and of the whole forest stand was calculated. According to soil and atmospheric conditions, three weather day types were distinguished and mean daily amounts of transpiration of forest stands were calculated for every research plot (Fig.1). Two types of thinning treatments were simulated – thinning from below and from above. Thinning intensity was set on 20 % 69

SilvaNet 2013 of stand basal area. Transpiration of forest stand after simulated thinning was re-calculated (Fig. 2).

Fig.1. Mean daily transpiration of Norway spruce stands in different weather daytypes.

Fig.2. Effect of thinning on daily transpiration of Norway spruce stands. A- without thinning, B – thinning from below, C – thinning from above.

The effect of weather types on transpiration was significant (F = 51.3, p = 0.001). The most visible reduction of transpiration occurred under wet conditions. In Bílý Kříž stands trees highly transpired in dry days, but the highest transpiration was estimated in normal weather type days in Půlpecen and Rájec. Studies showed that in normal type conditions, dominant trees transpired more than co-dominant and suppressed trees. In the case of dry or wet conditions, differences in transpiration between trees of diverse social status were less evident. In the simulation model, thinning from above reduced stand sap about 15 - 17 %, while thinning from below about 22 - 23 %. Significant effect of thinning on stand transpiration (F = 7.00, p = 0.001) was observed on each research area. After simulated application of both types of thinning, forest stands transpired less in comparison to the intact forests about 11 - 29 %. Mostly, thinning from below caused higher reduction of transpiration, except plot with artificial drought stress (PF) on research area Půlpecen. In normal type conditions, thinning from below has insignificantly greater influence on transpiration (because of higher reduction of sapwood area). Under frequent drought stress, higher reduction of stand transpiration might be caused by thinning from above. As thinning treatment has an influence on several components of water balance (conditions for evapotranspiration, interception loss), more precise analyses are needed, especially for long-time response in all spruce stand water regime components. LITERATURE ARANDA, I., FORNER, A., CUESTA, B., VALLADARES, F., 2012. Species-specific water use by forest tree species: From the tree to the stand. Agricultural Water Management 114, 67–77. DVOŘÁKOVÁ M., POKORNÝ R., TOMÁŠKOVÁ I., CZERNÝ R., KOZLOVÁ K., JANOUŠ D., 2007. Evapotranspirace ekosystémů - les, louka, mokřad a agro-ekosystém. Beskydy, 20:89–94. POKORNÝ, R., ŠALANSKÁ, P., 2001. Sap flux of dominant trees under low soil water availability. Beskydy 14: 99–106. STŘELCOVÁ, K., 2003. Transpirácia smreka obyčajného NPR Zadná Pol’ana v meniacich sa podmienkach prostredia. In: Funkcia energetickej a vodnej bilancie v bioklimatologických systémoch. Zbornik prispevkov z Bioklimatologických pracovných dní. Šiška, B., Igaz, D., Mucha, M,. ISBN 80-8069-244-0, 8 p.

ACKNOWLEDGEMENTS The author is grateful for the financial support by National Infrastructure for Carbon Observation CzeCOS/ICOS supported by Ministry of Education CR (LM2010007) under CzechGlobe (CZ.1.05/1.1.00/02.0073).

70

SilvaNet 2013

GEOSYNTETICKÉ MATERIÁLY A RŮST KOŘENOVÉHO SYSTÉMU TRAV GEOSYNTHETIC MATERIALS AND THE GROWTH OF GRASS ROOT SYSTEM Pilařová Pavla Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: geosyntetické materiály, kořenový systém trav, WinRHIZO 1 ÚVOD A CÍL PRÁCE Problematikou ovlivnění růstu kořenového systému (dále jen KS) rostlin přítomností geosyntetických materiálů (dále jen GMA) v půdním profilu se v rámci České republiky zabývalo několik autorů [1], [2], [3], [4] a [5]. Ve většině případů bylo cílem zájmu ovlivnění KS dřevin. Teprve v roce 2010 na VUT FAST Brno byla řešena otázka vlivu GMA na růst a vývoj KS trav [6] a [7]. I přesto, že rychlost prorůstání a přírůst KS trav byl měřen pouze mechanicky, přinesl tento výzkum poměrně uspokojivé výsledky - použité typy GMA neovlivnily růst KS travních směsí na ně aplikovaných. S cílem podrobněji se zabývat otázkou ovlivnění růstu a vývoje KS trav, byl založen pokus v laboratoři Ústavu inženýrských staveb, tvorby a ochrany krajiny na LDF MENDELU. Řešenou otázkou bylo, zdali přítomnost GMA v půdním prostředí ovlivňuje růst a vývoj KS trav či nikoliv. 2 METODIKA PRÁCE Pokusné plochy byly založeny v laboratoři Ústavu inženýrských staveb, tvorby a ochrany krajiny na LDF MENDELU. Díky umístění pokusných ploch do laboratorního prostředí bylo dosaženo homogenních podmínek (teplota vlhkost, oslunění, startovací substrát) na úrovni vstupních parametrů pro vzcházení travního semene, a tudíž mohlo být vyhodnocováno pouze ovlivnění růstu a vývoje KS trav přítomností GMA. Pro založení pokusných ploch byly použity celkem 3 typy GMA, které jsou volně dostupné na tuzemském trhu:  georohož Trinter od firmy GEOMAT s.r.o. [8]  protierozní matrace Enkamat 7010/1 od firmy GEOSYNTETIKA s.r.o. [9]  protierozní matrace Enkamat 7020/1 od firmy GEOSYNTETIKA s.r.o. [9] A dále 3 druhy travního semene, které jsou nejběžněji používány v travních směsích:  jílek vytrvalý (Lolium perenne L.) odrůda HANDICAP od firmy DLFTRIFOLIUM Hladké Životice, s.r.o. [10]  lipnice luční (Poa pratensis L.) odrůda HARMONIE od firmy DLF-TRIFOLIUM Hladké Životice, s.r.o. [10]  kostřava rákosovitá (Festuca arundinacea Schreb.) odrůda KORA od firmy DLF-TRIFOLIUM Hladké Životice, s.r.o. [10] Pokusné plochy měly velikost 30 x 40 cm a byly pevně ohraničeny. Do každé z plochy byla vsypána vrstva zeminy o mocnosti 3 cm, která byla následně překryta příslušným typem GMA. Každá GMA byla opět překryta vrstvou zeminy o mocnosti 2 cm, na kterou bylo rovnoměrně vyseto travní semeno a to vždy tak, že každý druh použitého travního semene byl aplikován na každý typ použité GMA. Vyseté travní semeno bylo lehce zapracováno do podkladu, překryto tenkou vrstvou zeminy a povrch byl mírně uhutněn. Stejným způsobem, ovšem bez použití GMA, byly 71

SilvaNet 2013 založeny další pokusné plochy, které sloužily k ověření hypotézy. Z výše uvedeného vyplývá, že bylo založeno celkem 12 pokusných ploch. Po založení pokusných ploch byla prováděna pravidelná zálivka a byl měřen čas do prvního vzejití travního semene. Po vzejití travního semene byly zahájeny odběry kořenů v pravidelných intervalech shodných pro všechny pokusné plochy a to:  každý den po dobu 7 dnů od vzejití travního semene, následně pak  každý druhý den po dobu 14 dnů, poté byl pokus ukončen Odebrané vzorky kořenů trav byly ihned na Ústavu výživy zvířat a pícninářství AF MENDELU naskenovány na 3D skeneru a získané snímky byly podrobeny obrazové analýze v programu WinRHIZO. 3 VÝSLEDKY A ZÁVĚR PRÁCE Pro potřeby vyhodnocení vlivu GMA na rozvoj KS trav byla použita metoda matematické statistiky z oblasti analýzy časových řad (analýza vývoje parametrů KS v čase). V rámci analýzy byla hledána odpověď na otázku:  Ovlivňuje použitý druh GMA rozvoj KS (porovnání mezi sebou a se situací bez GMA)? Odpověď na tuto otázku byla hledána pomocí analýzy korelací měřených veličin mezi jednotlivými podklady a jednofaktorové analýzy rozptylu (faktor - druh podkladu). Provedená měření neprokázala statisticky významný vliv použití GMA na rozvoj KS použitých druhů trav. Zároveň nebyl prokázán statisticky významný rozdíl mezi jednotlivými druhy GMA. LITERATURA [1] MIČA, L., 2005: Vliv vegetace a geosyntetického opatření na stabilitu břehu. In: Konference Lidé, stavby a příroda. Brno: Akademické nakladatelství CERM s.r.o., 39-44. ISBN: 80-7204-415- X. [2] ŠLEZINGR, M., 2006: Návrh stabilizace břehů armovanou konstrukcí. Brno: Stavební obzor, roč. 15, č. 5/ 2006., 153-155. ISSN: 1210- 4027. [3] ŠLEZINGR, M., 2007: Stabilizace říčních ekosystémů. Brno: Akademické nakladatelství CERM s.r.o., 354 s. ISBN 80-7204-403-6. [4] ÚRADNÍČEK, L., ŠLEZINGR, M., 2007: Stabilizace břehů za využití armované zemní konstrukce s podporou kořenových systémů dřevin. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., 210 s. ISBN 978-80-7204-550-1. [5] ŠLEZINGR, M., UHMANNOVÁ, H., 2010: Stabilization of Banks with Using Geosyntetics. In: People, Building and Environment. Brno: University of Technology, ISBN: 978-80-7204-705-5. [6] FOLTÝNOVÁ, L., 2011: Stabilizace břehů pomocí předpěstovaných travních koberců. In: JUNIORSTAV 2011., ISBN: 978-80-214-4232-0. [7] ŠLEZINGR, M., a kol., 2011: Vliv geosyntetických sítí na růst travin při založení zemního armovaného koberce. Brno: Stavební obzor, roč. 20, č. 6/ 2011., 180-183. ISSN: 1210- 4027. [8] http://www.geomat.cz/ [9] http://www.geosyntetika.cz/new/aktuality.php?id=1 [10] http://www.dlf.cz/

72

SilvaNet 2013

PARTICIPATIVNÍ GIS PRO VENKOVSKOU KRAJINU PARTICIPATORY GIS FOR RURAL LANDSCAPE Plíhal Václav Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: participativní GIS, webová mapová aplikace, prostorové plánování, participace veřejnosti Příspěvek shrnuje na základě tezí diplomové práce (Plíhal, 2013) výzkum, jehož výsledkem se stal prostorově orientovaný mikrokomunitní web zmola.cz (Obr. 1) a popis jeho reálného nasazení. Zároveň naznačuje podobu dalšího uvažovaného výzkumu, který by podrobněji analyzoval dopady nasazení vytvořeného systému v dalších venkovských obcích. Diplomová práce se zabývala možností aplikace participativních GIS (PGIS) v podmínkách českého venkova. Termín „participatory GIS“ je užíván pro označení nástroje rozvíjejícího se ve světě od poloviny devadesátých let. V pojetí autora je ekvivalentem pojmu „public participation GIS“ (podobně Dunn, 2007). Oproti běžnému chápání užití GIS v krajinném a územním plánování pro označení nástroje úředníka či urbanisty (často v podobě desktopové aplikace) obsahuje prací představovaný koncept PGIS možnost participace jednotlivých dotčených stran včetně široké veřejnosti. Jejího dosažení pomocí PGIS coby nástroje může být realizováno i pomocí papírových map, v dnešní době však lze s výhodou využít možností webových mapových aplikací. Právě nasazením konkrétní webové mapové aplikace v mikroregionu Olešnicko (4500 ha, 2900 obyvatel, severní periferie Jihomoravského kraje) se zabývala praktická část práce. Vedle přiblížení konceptu PGIS, který je oproti situaci v zemích jako je Velká Británie, USA či severské země v podmínkách České republiky konceptem téměř neznámým, bylo cílem práce ověřit aplikovatelnost přístupu PGIS prostřednictvím případové studie. Případovou studií se stal projekt „Olešnický mapový portál“ podpořený Nadací Open Society Fund Praha realizovaný autorem práce během roku 2012. Nasazením níže uvedených technologií byl vytvořen mikrokomunitní web zmola.cz, jehož klíčovou součástí je webová mapová aplikace umožňující shromažďování a organizaci prostorově orientovaných příspěvků. Existuje množství naprogramovaných řešení umožňujících vytvořit aplikaci z oblasti PGIS. Autorem byly s úspěchem použity technologie Ushahidi zahrnující OpenLayers, z nástrojů nezaměřených přímo na práci s prostorovými daty pak DokuWiki a Disqus. Mikroregionální aplikaci PGIS je schopen zdola vystavět jeden člověk. Pro kvalitní práci s technologií, s lidmi i fungování samotného realizačního týmu lze však doporučit zavádět PGIS prostřednictvím alespoň tříčlenného týmu. Dle zkušenosti autora s ročním během projektu mikroregionálního portálu zmola.cz je v prostředí českého venkova velmi obtížné najít větší počet zájemců o aplikaci PGIS, kteří by se aktivně podíleli na chodu vytvořeného webu. Není snadné získat ani pasivní návštěvníky, kteří by web navštěvovali opakovaně.

73

SilvaNet 2013

Obr. 1 Náhled webové mapové aplikace mikrokomunitního webu zmola.cz

V oblasti krajinného a územního plánování nabízí přístup PGIS širokou škálu uplatnění – od společného mapování hodnot krajiny k zapojení veřejnosti do konkrétních projektů jako je výsadba zeleně. Dle publikovaných zahraničních studií (např. Brown, 2012) korespondujících se zkušeností autora z vlastní případové studie neleží problémy zavádění přístupu PGIS v oblasti technologií, ale v rovině společenské. O perspektivní nástroj z různých důvodů (zatím) nemá velký zájem veřejná správa ani veřejnost. Práce je podkladem pro další rozvoj oblasti PGIS v podmínkách České republiky. Za pokračujícího vývoje mikroregionální aplikace a jejich nových nasazení je záměrem zjistit pomocí kvantitativních (dotazník) i kvalitativních (rozhovory se zapojenými jedinci či skupinami) metod analyzujících větší množství případových studií dopady aplikace participativního GIS na procesy prostorového rozhodování v území venkovské obce/mikroregionu. LITERATURA BROWN, G., 2012. Public Participation GIS (PPGIS) for regional and environmental planning: Reflections on a decade of empirical research. URISA Journal. DUNN, C. E., 2007. Participatory GIS - a people's GIS?. PROGRESS IN HUMAN GEOGRAPHY., roč. 31, č. 5, s. 616-637. ISSN 03091325. PLÍHAL, V., 2013. Participativní GIS v krajinném a územním plánování. Brno, Diplomová práce. Mendelova univerzita v Brně.

74

SilvaNet 2013

STUDIE HYDRAULICKÉ VODIVOSTI XYLÉMU POMOCÍ VYSOKOTLAKÉHO PRŮTOKOMĚRU

STUDY OF XYLEM HYDRAULIC CONDUCTIVITY USING HIGH-PRESSURE FLOWMETER

Plichta Roman Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: vodní potenciál, potenciální transpirace, hydraulický odpor, dub zimní 1 ÚVOD Snahou této studie bylo sestrojit vysokotlaký průtokoměr (HPFM – high-pressure flowmeter; Tyree et al. 1993) využitelný pro zjišťování hydraulických odporů (převrácená hodnota hydraulické vodivosti) v částech rostlin. Díky měření pomocí vysokotlakého průtokoměru můžeme mapovat hydraulickou stavbu částí stromů od menších větví po jejich segmenty, nodální odpory, odpory řapíků, čepelí listů či jejich částí. Takováto měření můžeme poté využít pro zpřesnění teoreticky vypočítaného průtoku na základě anatomické stavby xylému. V případě zjištění korelací mezi měřeným a teoreticky vypočítaným průtokem bude možno anatomickou studii využít pro stanovení potenciální transpirace stromů, a to především v podmínkách, které nedovolují dlouhodobé přístrojové měření transpirace (např. nedostupnost zdrojů elektrické energie) nebo v podmínkách finanční nedostupnosti techniky. Výsledky studie mohou být dále využity pro objasnění problematiky vodního potenciálu a teoretické hydraulické vodivosti, především na úrovni listů, kde tato problematika stále není důsledně objasněna. 2 MATERIÁL A METODA Přístroj HPFM je založen na přesném měření tlakové diference na odporovém členu při průtoku vody ze zásobníku do odejmuté části rostliny. Jako zásobník vody sloužila tlaková reagenční láhev o objemu 2l se zátkou s průchodkami pro hadičky. Vzduchová tlaková část sestávala z tlakové nádoby o maximálním tlaku 230 bar, základního redukčního ventilu, přesného redukčního ventilu (0–2 bar) a nafukovacího balónku se závažím. Nafukovací balónek sloužil jako oddělující membrána mezi tlakovým vzduchem a roztokem vody v reagenční láhvi. Odporový člen průtokové soustavy byl tvořen soustavou hadiček PEEK s přesným vnitřním průměrem d = 500, 250 a 180 μm o délce 20 a 40 cm. Tlaková diference na odporovém členu byla měřena čidlem tlakové diference o rozsahu 0–100 mbar (QBE63-DP01, Siemens). Tlak průtokové soustavy za odporovým členem byl měřen tlakovým senzorem (DLM2,5/V G1/2", REM-Technik) s rozsahem 0–2,5 bar. Data z tlakových čidel byla přenášena do analogového převodníku s usb výstupem (AD4USBU, Papouch). Teplota kapaliny byla měřena usb teploměrem s rozlišením 0,1 °C (TMU, Papouch). Soustava čidel byla napájena externím laboratorním zdrojem. Data byla ukládána do počítače pomocí software Wix (Papouch). Přístroj HPFM byl kalibrován váhami připojenými k počítači s měřením desetkrát za vteřinu a rozlišením 0,01 g. Jako médium byla použita destilovaná voda s přidáním 10 mmol KCl. Tento roztok byl filtrován přes filtr s póry 0,2 μm. 75

SilvaNet 2013 20 sazenic dubu zimního (4-letá obalovaná sadba) bylo umístěno ve skleníku. Na 10-ti sazenicích byla gravimetricky měřena transpirace pomocí tenzometrických článků (1042, Vishay-Tedea-huntleigh) a 10 sazenic bylo umístěno mimo váhy. Na sazenicích mimo váhy byl měřen vodní potenciál půdy pomocí sádrových bločků (GB 2, datalogger MicroLog SP3, EMS Brno) a vodní potenciál listů pomocí Scholanderovy bomby (PMS 1000). Vodní potenciál nadzemní části byl měřen na řapících plně transpirujících listů. Hydraulické odpory byly měřeny pomocí HPFM na 10-ti sazenicích s měřenou transpirací. Sazenice byly před měřením dosyceny vodou (vysoký vodní potenciál). Před měřením byla odstraněna krycí pletiva a lýko z báze sazenice. Sazenice byla odstřižena a bází okamžitě přenesena do roztoku vody, pod níž byla ustřižena další část báze (cca 12 cm) a začištěna žiletkou. Takto upravená sazenice byla připojena k přístroji HPFM a pod tlakem 1 bar byl do xylému tlačen roztok po dobu 12 hodin. Po ustálení průtoku byly postupně odejmuty čepele listů, řapíky a letorost. Ten byl následně ucpán a měření pokračovalo postupně na dalších přírůstech stejným postupem. Všechny listy byly oskenovány pro zjištění plochy listoví a řapík průměrného listu z každého ročního přírůstu byl uložen do fixačního roztoku FAA pro anatomickou analýzu. Pro anatomickou analýzu byla také uložena v FAA báze každého ročního přírůstu a báze sazenice. Ze zjištěných průměrů trachejí a změřeného gradientu vodního potenciálu bude pomocí Hagen-Poiseuilleova zákona vypočítána teoretická hydraulická vodivost listů a potenciální transpirace. Výsledky vypočteného teoretického průtoku budou korelovány s měřenou transpirací a se zjištěnými hydraulickými odpory sazenic. 3 VÝSLEDKY A DISKUZE Průměrný maximální vodní potenciál listů sazenic dosahoval – 17 bar, což je hodnota vyšší oproti předchozím zjištěním na různě starých jedincích dubu letního v minulých letech. Maximální vodní potenciál listů dubu letního a zimního se pohybuje okolo- 20 bar a výrazně se neliší s věkem stromu. Vyšší vodní potenciál mohl být způsoben podmínkami ve skleníku, kde je nižší proudění vzduchu a méně slunečního záření (stíněný skleník). Vyšší vodní potenciál také mohl být způsoben listy s nedokončeným vývinem asimilačního aparátu. Juvenilní listy s dokončeným plošným růstem a zároveň s nedokončeným vývinem asimilačního pletiva dosahovaly řádově vyšších vodních potenciálů. Přesné měření vodního potenciálu a jeho rozložení v listech a větvích se ukazuje jako nejslabší část teoretického výpočtu transpirace na základě anatomické analýzy. Změna vodního potenciálu v rámci desetin až jednoho baru znamená změnu teoretického toku v řádech jednotek až desítek procent. Z anatomické analýzy řapíků listů dubu ovšem vyplývá, že teoretický tok v řapících listů přibližně odpovídá maximální transpiraci. Naproti tomu, výsledky z přístroje HPFM poukazují na fakt, že hydraulický odpor řapíků listů je zanedbatelný oproti odporu listové čepele – s odporem vaskulárním i extravaskulárním. Otázkou zůstává, jaký je hydraulický odpor mezi prýtem a řapíkem a jaké jsou gradienty vodního potenciálu mezi větví, řapíkem a listovou čepelí. LITERATURA TYREE, M., SINCLAIR, B., LU, P. AND GRANIER, A. 1993. Whole shoot hydraulic resistance in Quercus species measured with a new high-pressure flowmeter. Ann des Sci For 50:417–423

PODĚKOVÁNÍ Tato práce byla uskutečněna na základě finanční podpory IGA LDF MENDELU 51/2013 - „Studie hydraulické stavby stromů jako podklad pro stanovení potenciální transpirace“

76

SilvaNet 2013

ZMĚNY FYZIOLOGICKÝCH A BIOCHEMICKÝCH PARAMETRŮ BUKU LESNÍHO (FAGUS SYLVATICA) V GRADIENTU NADMOŘSKÝCH VÝŠEK THE CHANGES OF PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL PARAMETERS IN EUROPEAN BEECH (FAGUS SYLVATICA) WITHIN ALTITUDINAL GRADIENT Rajsnerová Petra1,2, Urban Otmar2, Klem Karel2 1

Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta 2 Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i. [email protected]

Klíčová slova: buk lesní, gradient nadmořských výšek, rychlost asimilace CO 2, chlorofyl, flavonoly, spektrální odrazivost Studium změn podél gradientu nadmořských výšek je jednou z metod využívaných v ekologickém výzkumu pro prognózu dopadů změny klimatu na složení rostlinných společenstev, napadení houbovými patogeny, adaptaci fyziologických a biochemických charakteristik k teplotním či světelným podmínkám apod. (Körner, 2007). V rámci gradientu nadmořských výšek je možné pozorovat především efekt měnící se teploty vzduchu a půdy, množství srážek nebo intenzity UV radiace. Provedená studie se zaměřila na vyhodnocení změn fyziologických a biochemických parametrů stinných a slunných listů buku lesního (Fagus sylvatica L.) v gradientu reprezentovaném třemi nadmořskými výškami v LHC Loučná nad Desnou (Hrubý Jeseník). Dle mapy klimatických oblastí je horská část LHC řazena k chladné oblasti, ostatní území patří k mírně teplé oblasti. Průměrná teplota v lednu je -2 až -7 °C, v červenci 12 až 17 °C. Srážkový úhrn v zimním období je 250–500 mm, ve vegetačním období 400–700 mm. Odběry vzorků a fyziologická měření byla provedena na jižním svahu Mravenečníku v nadmořských výškách: 420 (L), 720 (M) a 1100 m n. m. (H). Odběry vzorků byly provedeny ze 13 stromů pro každou výškovou úroveň vždy z osluněné (Ex) části stromu (vrcholu) a stinné (spodní) části stromu (Sh). U vybraných listů byla stanovena světlem saturovaná rychlost asimilace CO2 (Amax) a stomatální vodivost (Gsmax) pomocí gazometrického systému Li 6400 (LiCor, USA). Následovaly in-vivo stanovení obsahu flavonolů a chlorofylu pomocí přístroje Dualex 4 Flav (Force A, F). Dále byly vyhodnoceny spektra odrazivosti listů v oblasti vlnových délek 350–2500 nm s použitím spektroradiometru FieldSpec 4 HiRes (ASD, USA). Vzorky pro následné prvkové analýzy C, N (Flash 2000, Thermo Scientific, USA) a metabolomické profilování LC-MS Orbitrap (Thermo Scientific, USA) byly uchovány v tekutém dusíku. Odběry vzorků a měření byly provedeny ve dvou termínech, a to v plné vegetační sezoně (červenec) a v závěru vegetace (září). Výsledky analýz obsahu dusíku v listech na jednotku sušiny ukazují pouze malý vliv nadmořské výšky na tyto hodnoty. Průkazný rozdíl byl zaznamenán pouze mezi slunnými a stinnými listy u nejnižší nadmořské výšky (L), přičemž u stinných listů je obsah dusíku vyšší v porovnání se slunnými listy. Celkový obsah chlorofylu (a+b) na jednotku plochy byl u slunných listů nejvyšší ve střední nadmořské výšce (M), zatímco u stinných listů byl pozorován jeho mírný nárůst s nadmořskou výškou (obr. 1). Zajímavé výsledky byly zaznamenány pro obsah flavonolů v listech, které reprezentují důležité antioxidanty a současně látky chránící asimilační aparát proti 77

SilvaNet 2013 poškození nadměrnou UV radiací. Zatímco u slunných listů je patrné dosažení saturujících hodnot, které se v rámci výškového gradientu nemění, u stinných listů je pozorován nárůst obsahu těchto látek s nadmořskou výškou. To může souviset s vyšším pronikáním světla do koruny v důsledku menšího korunového zápoje, ale také se zvýšenou intenzitou dopadající UV radiace ve vyšších nadmořských výškách. Amax se téměř nemění s výškovým gradientem u stinných listů, avšak u slunných listů je patrné výrazné maximum ve střední poloze (M) (obr. 2). Celá řada vyhodnocených indexů spektrální odrazivosti vykazuje zajímavou odezvu jak k nadmořské výšce, tak i ve vztahu k oslunění. Např. Index PRI (Photochemical Reflectance Index) vykazuje značný pokles u slunných listů s maximem hodnot ve střední poloze. Indexy spektrální odrazivosti budou následně korelovány k obsahu primárních a sekundárních metabolitů. 2.0 Ex Sh

50

Obsah flavonolů (jednotky Dualex)

Obsah chlorofylu (jednotky Dualex)

55

45

40

35

30

25

Ex Sh 1.5

1.0

0.5

0.0

20 L

M

L

H

Nadmořská výška

M

H

Nadmořská výška

Obr. 1: Obsah chlorofylu stanovený in-vivo transmitanční metodou (vlevo) a obsah flavonolů stanovený v červenci metodou UV stínění fluorescence chlorofylu (Dualex 4 Flav) (vpravo). V grafu jsou uvedeny průměry (vertikální sloupce) a 95% intervaly spolehlivosti (chybové úsečky) (n=13) 18

0.10 Ex Sh

16 Ex Sh

14 12

0.06

-2

-1

Amax ( mol m s )

0.08

PRI

10 8

0.04 6 4

0.02

2 0

0.00 L

M

H

L

M

H

Nadmořská výška

Nadmořská výška

Obr. 2: Světlem saturovaná rychlost asimilace CO2 (Amax) (vlevo) a index spektrální odrazivosti PRI stanovené v červenci ve vztahu k nadmořské výšce a světelným podmínkám (vpravo). V grafu jsou uvedeny průměry (vertikální sloupce) a 95% intervaly spolehlivosti (chybové úsečky) (n=13)

LITERATURA KÖRNER, CH. (2007). Trends in Ecology and Evolution. Vol. 22, 11, 569-574

PODĚKOVÁNÍ Tato práce byla financována z projektu AV ČR M200871201.

78

SilvaNet 2013

SEZÓNNÍ DYNAMIKA RESPIRACE NADZEMNÍCH ČÁSTÍ BIOMASY SMRKOVÉ MONOKULTURY

SEASONAL DYNAMICS OF ABOVE GROUND BIOMASS RESPIRATION IN NORWAY SPRUCE MONOCULTURE

Rosík Jiří, Bellan Michal, Krejza Jan Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: respirace kmene, CO2, uhlík, smrk ztepilý 1 ÚVOD Součástí terestriálního globálního cyklu uhlíku jsou mj. toky uhlíku mezi rostlinnými ekosystémy a atmosférou (Malhi a kol. 1999). Základním projevem vitality rostlinných ekosystémů je jejich produkční aktivita, která souvisí s produkcí nové biomasy a zachováním biomasy již existující. Množství uhlíku poutaného daným ekosystémem vyjadřuje čistá produkce ekosystému (NEE), která je výslednou bilancí mezi hrubou primární produkcí a ztrátami uhlíku v důsledku autotrofní a heterotrofní respirace (Perry a kol. 2008). NEP je dána druhovým složením ekosystému a stavem a podmínkami stanoviště, na kterém se ekosystém nachází. Významným limitujícím faktorem NEP jsou okamžité meteorologické podmínky (stav počasí) (Dengel a Grace 2010). Respirace je procesem, který umožňuje živým organismům získat štěpením energeticky bohatých organických molekul energii pro životní pochody. Konečným produktem respirace je oxid uhličitý (CO2), který je uvolňován do okolního prostředí. Tak se velká část uhlíku absorbovaného v procesu fotosyntézy vrací zase zpět do atmosféry a stává se součástí terestriálního globálního cyklu uhlíku. Detailní měření respirace rostlinného ekosystému přispívají k přesnějšímu popisu NEE ekosystému (Davidson a kol. 2006, Janouš a kol. 2011, Richardson a kol. 2009). 2 METODIKA Respirace nadzemní biomasy byla sledována ve smrkové monokultuře (105 let) na ekosystémové stanici Rájec (Drahanská vrchovina) (charakteristika lokality viz Rosík, 2011) v období květen – říjen 2013. Tok CO2 z kmene byl měřen uzavřeným gazometrickým systémem LI-6200 (LI-COR, USA). Teplota kmene byla odečítána kontrolním digitálním teploměrem (Tecpel, Taiwan) na povrchu kmene v místě měření toku CO2. Tok CO2 byl sledován na devíti stromech, které byly vybrány tak, aby reprezentovaly porost. Na každém stromě byla vytvořena plocha (10x15cm) ve výčetní výšce 1,3 m, která byla situována ze severní strany stromu, aby bylo zamezeno vlivu přímého slunečního záření. Pro měření toku CO2 z kmene byla používána komora z PVC materiálu vlastní výroby, která svým zakřivením kopírovala tvar kmene. Případné netěsnosti byly vyplněny těsnící gumou. Pro pevné připevnění komory ke kmeni byly použity dva upínací pásy.

79

SilvaNet 2013 Tok CO2 z kmene byl sledován třikrát během sledovaného období v závislosti na aktuální teplotě vzduchu. Byly vybrány tři dny 13. 5. 2013 (průměrná denní teplota 7,03 °C), 20. 6. 2013 (průměrná denní teplota 25,2 °C) a 31. 7. 2013 (průměrná denní teplota 19,05 °C). Měření probíhalo vždy mezi 11 a 13 hodinou, kdy byla teplota vzduchu stálá. Hodnota indexu plochy kmenů (SAI) byl stanoven na 12218 m2/ha. 3 VÝSLEDKY A DISKUZE Ve studované smrkové monokultuře (1ha) bylo z povrchu kmene uvolněno během měřeného období (květen - srpen) 3,76 t CO2. Tok CO2 z kmene byl závislý na průměrné denní teplotě (Obr. 1).

Obr 1: Tok CO2 z kmene ve studované smrkové monokultuře a průměrné denní teploty v období květen-srpen 2013

Zjištěný koeficient Q10 (vyjadřuje změnu rychlosti respirace na změně teploty) byl 2,41 a tok CO2 z kmene normalizovaný na 10 °C (R10) byl 0,35 µmol. m2. s-1. Byla potvrzena závislost toku CO2 z kmene na průměrné denní teplotě měřené uvnitř studovaného porostu. LITERATURA DAVIDSON E A, JANSSEN I A, LOU Y, 2006: On the variability of respiration in terrestrial ecosystems: Moving beyond Q 10. Global Change Biology, sv. 12, č. 2, 154-164 p. DENGEL S, GRACE J, 2010: Carbon dioxide exchange and canopy conductance of two coniferous forests under various sky conditions. Oecologia, 164, 797-808 p. MALHI Y, BALDOCCHI D, JARVIS P G, 1999: The carbon balance on tropical, temperate and boreal forests. Plan, Cell and Environment, sv. 22, 715-740 p. PERRY D A, OREN R, HART S C, 2008: Forest Ecosystems. The Johns Hopkins University Press, Baltimore. 606 p. ROSÍK, J., 2011: Obsah uhlíku v nadzemní biomase smrkových porostů s různými variantami pěstební výchovy, Diplomová práce. MENDELU v Brně, 50 str.

PODĚKOVÁNÍ Výzkum byl podpořen Interní grantovou agenturou LDF MENDELU v Brně (projekt č. 7/2013)

80

SilvaNet 2013

ZMĚNA VE FENOLOGII JASANŮ NAPADENÝCH PATOGENNÍ HOUBOU HYMENOSCYPHUS PSEUDOALBIDUS CHANGE IN PHENOLOGY OF FRAXINUS EXCELSIOR INFECTED BY PATHOGEN HYMENOSCYPHUS PSEUDOALBIDUS Rozsypálek Jiří Mendelova Universita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: Fraxinus pseudoalbidus, fenologie

excelsior,

Chalara

fraxinea,

Hymenoscyphus

1 ÚVOD A CÍLE PRÁCE V roce 2006 zveřejnil Tadeusz Kowalsky popis nové houby rodu Chalara. V tomto roce byla tedy poprvé za příčinu odumírání jasanů označena houba Chalara fraxinea T. Kowalsky sp. (Kowalsky, 2006). V roce 2009 publikoval Kowalsky další zajímavou studii, v níž uvádí, že Hymenoscyphus albidus Phill. je teleomorfem houby Ch. fraxinea (Kowalsky, Holdenrieder, 2009). Toto zjištění objasnilo, jakým způsobem se houba šíří tak rychle Evropou. Plodnice H. albidus rostoucí na řapících opadlých listů, produkují askospory, které se dále šíří vzduchem. Při laboratorních testech bylo zjištěno, že houba vyskytující se na řapících napadených jasanů jakožto teleomorf houby Ch. fraxinea, není ve skutečnosti H. albidus, ale jiný druh Hymenoscyphus pseudoalbidus (Quelez et al., 2011). Symptomy odumírání jasanů můžeme pozorovat v největší míře od července do konce října. Nejprve se objevují malé kulovité nekrózy na listech, ty se postupně rozrůstají, až k řapíku skrze který se patogen dostane do pletiv větve. Následně tedy zasychají listy a poté se na letorostech objevují elipsoidní rozrůstající se podkorní nekrózy oranžovohnědé barvy. Ve chvíli, kdy se nekróza rozroste po celém obvodu, letorost odumírá (Rozsypálek, 2012). Velmi dobrým rozpoznávacím znakem je taktéž zešednutí napadené časti dřevního válce a tmavě hnědá barva lýka (Kirisits, Matlakova, 2008). Na základě těchto informací jsme se rozhodli zjistit, jak napadení houbou H. pseudoalbidus ovlivní fenologii jasanu v porovnání se zdravými jedinci ve srovnatelných podmínkách. Základní hypotézou tohoto výzkumu bylo, že napadené jasany budou vůči zdravým oslabeny a jejich fenologické fáze tak budou nastávat později. Stejně tak přírůst bude menší. 2 METODIKA PRÁCE Nejdříve byla vybrána vhodná skupina jedinců (10 stromů F. excelsior) rostoucí ve stejných podmínkách. Polovina jedinců zdravých a polovina infikována H. pseudoalbidus 17. 4. 2011 bylo zahájeno sledování, které trvalo až do 28. 4. 2012, kdy byl výzkum uzavřen. Četnost sledování byla jedenkrát za sedm, dní. Výsledky byly zaznamenávány pomocí fotoaparátu OLYMPUS fe-370. Při prvním sledování byla pro každý ze sledovaných stromů pořízena kompletní fotografická dokumentace, celkového habitu, koruny, detail pupenů, květ, plod. Pokud se na jedinci vyskytovaly nějaké defekty, nebo významná poranění, byly taktéž zaznamenány. 81

SilvaNet 2013 3 VÝSLEDKY Ze srovnání zdravých a napadených jedinců vyplývá, že jedinci napadení Nekrózou jasanu prorašují zhruba o týden později než jedinci zdraví. V pozorování 1. 5. 2011 měli 4 z 5 zdravých jedinců již plně vyvinuté listy a jeden několik listů plně vyvinutých, zbytek rozvíjejících se. Zatímco napadení jedinci byli teprve ve fázi rašení, nebo v počátku rozvíjení listů. Následně napadené stromy zdravé jedince dohánějí a v pozorování 25. 5. 2011 již mělo všech 10 jedinců plně rozvinuté listy, a posléze i výrazně předhánějí, v podobě mnohonásobně delších letorostů. Při sledování 11. 7. 2011 se na listech většiny napadených začínají objevovat malé kruhovité nekrózy. V pozorování 29. 7. 2011 se již výrazněji projevují rozdíly mezi zdravými a napadenými jedinci. Zatímco u zdravých jedinců listy zůstávají zelené. U napadených jedinců jsou pozorovány ostrůvkovitě prosychající listy v koruně. 28. 8. 2011 přišla většina napadených stromů kompletně o celý asimilační aparát. Na větvích byly pozorovány nově vznikající nekrózy. Zdraví jedinci byli, až na lokální škody způsobené hlavně hmyzími škůdci, nedotčeni. 8. 10. 2011 napadeným jedincům se podařilo místy obnovit asimilační aparát a tvoří se i nové letorosty. Zdraví jedinci začínají ztrácet listy. Na konci vegetační sezóny zdraví jedinci přirozeně shazují listy a přecházejí do dormance, zatímco nově vytvořené letorosty napadených jedinců nestíhají vytvořit ve svých pletivech mrazuvzdorné látky a při prvních podzimních mrazech z velké části namrzají a odumírají, což vede k dalšímu oslabení napadených jedinců.

.

Obr. 1. Rozdíly v rašení. (Vlevo zdravý a vpravo napadený F. excelsior)

LITERATURA KOWALSKI, T., 2006: Chalara fraxinea sp. nov. associated with dieback of ash (Fraxinus excelsior) in Poland. For. Path. 36: 264-270. KOWALSKI, T., Holdenrieder, O. 2009: The teleomorph of Chalara fraxinea, the causal agent of ash dieback. Forest Pathology,39: 304-308. QUELEZ, V., Grünig C., Berndt R., Kowalsky T., Sieber T., Holdenrieder O., 2011: Cryptic speciation in Hymenoscyphus albidus. For. Path. 41 (2011) 133–142 ROZSYPALEK, J., 2012: Nekróza jasanu Chalara fraxinea - fenologie, bionomie, charakteristika symptomy, rozšíření v oblasti Kroměřížska a Zlínska. MENDELU 98 s.

PODĚKOVÁNÍ Tento projekt byl financován z projektu IGA 30/2013 s přispěním projektu INVID (Projekt Indikátory vitality dřevin podpořen v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost r. č. CZ.1.07/2.3.00/20.0265). Autor dále děkuje prof. Dr. Ing. Liboru Jankovskému za inspiraci a vedení práce, Ing. Dagmar Palovčíkové za pomoc při práci, Ing. Radovanu Zapletalovi a celé své rodině za podporu a pomoc.

82

SilvaNet 2013

FENOLOGICKÉ FÁZE SMRKU ZTEPILÉHO (PICEA ABIES L.) V MLADÉ SMRKOVÉ MONOKULTUŘE V ROCE 2013 PHENOLOGICAL PHASES OF NORWAY SPRUCE (PICEA ABIES L.) IN A YOUNG SPRUCE MONOCULTURE IN YEAR 2013 Slovíková Kristýna Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: fenologie, smrk, vegetační období, fenologická fáze, srážky, teplota vzduchu V tomto příspěvku jsou zpracovány fenologické fáze smrku ztepilého (Picea abies L.) za rok 2013. Pozorování probíhají v mladé smrkové monokultuře, která je součástí výzkumné plochy Ústavu ekologie lesa v Rájci Jestřebí. Fenologická pozorování zde probíhají již dlouhodobě. Sledováni jsou pouze vybraní jedinci, nikoli celý porost. Tito jedinci byli vybráni tak, aby byli pro porost reprezentativní, tedy aby nebyli potlačeni do podúrovně nebo naopak netvořili nadúroveň porostu. Fenologické fáze jsou stahovány k průběhu počasí a k mikroklimatu porostu, tedy teplotě vzduchu, teplotě a vlhkosti půdy. A také k růstovým charakteristikám, které jsou měřeny na vybraných jedincích v daném porostu. V roce 2013 (viz obr. 1, 2) začal smrk ztepilý rašit 7. května, tedy 127. den, což je o 4 dny později oprati průměru za posledních 5 let.  Začátek olisťování z 10 % byl zaznamenán hned 8. května, tedy 128. den roku a o 3 dny později než byl průměr.  Začátek olisťování z 50 % nastal 13. května, což byl 133. den v roce. Tato fáze vykazovala nejvýraznější posun oproti průměru, a to celých 6 dní.  Začátek olisťování ze 100 % již prokazoval zpoždění pouze 4 dny. Nastal 16. května 2013, tedy 136. den roku.  Plné olistění bylo zaznamenáno 10. června 2013. Byl to 161. den roku. Tato fenofáze nastala již o den dříve, než byl průměr posledních sledovaných let. Nástupy fenologických fází jsou podmíněny genetickými vlastnostmi rostlin, ale ve značné míře závisí na klimatických faktorech v jednotlivých letech, především teplotě vzduchu a půdy koncem zimy a počátku jara. Pouze dlouhodobá fenologická sledování mají vysokou vypovídací schopnost a mohou sloužit jako bioindikátor klimatických změn.

83

SilvaNet 2013

Obr 1: Průběh fenologických fází v letech 2009-2013

Obr 2: Nástup fenologických fází u smrku ztepilého v roce 2013 a průměr za období 2009-2012

PODĚKOVÁNÍ Toto sledování probíhá díky financování z projektu IGA LDF 10/2013 Energetická bilance smrkové monokultury a její vztah k produkčním procesům.

84

SilvaNet 2013

ROZHODOVACÍ PRAXE SOUDŮ V OBLASTI ŘEŠENÍ ŠKOD ZVĚŘÍ NA LESNÍCH A ZEMĚDĚLSKÝCH POROSTECH

DECISION-MAKING PRACTICE OF THE COURT'S IN THE FIELD OF GAME DAMAGES TO THE FORESTRY AND AGRICULTURAL

Šafránek Zbyněk Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: škody zvěří, rozhodnutí soudů, právní předpisy Škody zvěří na zemědělských plodinách a lesních porostech je možné uplatnit a vyčíslit uživateli honitby za dodržení podmínek daných zákonem č. 449/2001 Sb. O myslivosti [1]. Na výši škody by se měl uživatel honitby s vlastníkem či nájemcem honebních pozemků dohodnout. Praxe však ukazuje, že tomu tak není, a mnoho případů se dostane až před soud. Jedním z důvodů, proč tomu tak je, mohou být i některé nepříliš vhodné formulace v zákoně o myslivosti [1]. Důkazem jsou případy často zcela protichůdných rozhodnutí soudů prvních a dalších instancí, ale také právně zdůvodněné, avšak nelogické výklady těchto institucí. Cílem tohoto článku je upozornit na možné nedostatky v platném zákoně o myslivosti a případně i navrhnout změny do právě připravované novely tohoto zákona. Základním právním předpisem, který vymezuje vztahy uživatelů honiteb a majitelů honebních pozemků je zákon č. 449/2001 Sb. o myslivosti [1]. Tento zákon definuje, za jakých podmínek je možné uplatnit nárok na náhradu škody způsobenou zvěří na honebních pozemcích. Základní podmínkou pro získání náhrady za poškozené polní plodiny, nebo lesní porosty od uživatele honitby je dodržení prekluzivních lhůt uvedených v zákoně o myslivosti [1]. Dle § 55 zákona o myslivosti musí poškozený uplatnit nárok na náhradu u škody na zemědělských pozemcích, polních plodinách a zemědělských porostech do 20 dnů ode dne, kdy škoda vznikla. U škod na lesních pozemcích a na lesních porostech vzniklých v období od 1. července předcházejícího roku do 30. června běžného roku do 20 dnů od uplynutí uvedeného období. V odst. 2, § 55 zákona o myslivosti je dále uvedeno, že současně s uplatněním nároku na náhradu škody poškozený vyčíslí výši škody. V případě polních plodin a zemědělských porostů, kde je možné škodu vyčíslit až v době sklizně, ji poškozený vyčíslí do 15 dnů po provedené sklizni. Odst. 3, § 55 zákona o myslivosti dále uvádí, že by se měl poškozený a uživatel honitby o náhradě škody dohodnout. Pokud nedojde k uhrazení škody ve lhůtě 60 dnů od uplatnění nároku na náhradu škody, může poškozený ve lhůtě 3 měsíců uplatnit nárok na náhradu škody u soudu. V § 54 zákona o myslivosti jsou uvedeny případy, kdy se škody zvěří nehradí. U zemědělských plodin se jedná zejména o vysokocenné plodiny, plodiny nesklizené v agrotechnických lhůtách. U lesních porostů se jedná zejména o plochy chráněné oplocením. Dle § 53 zákona o myslivosti však musí i majitel, případně nájemce honebních pozemků činit přiměřená opatření k zabránění škod zvěří. Vzorce pro výpočet škod způsobených zvěří na lesních porostech jsou uvedeny ve vyhlášce č. 55/1999 Sb. o způsobu výpočtu výše újmy nebo škody způsobené na lesích [2]. U škod na zemědělských plodinách je možné vycházet z metodické příručky MZe, kde jsou postupy a pravidla včetně cenových údajů [3]. 85

SilvaNet 2013 Nejdůležitějším předpokladem a často i předmětem pří je dodržení lhůty 20 dní od vzniku škody pro uplatnění nároku na náhradu škody u zemědělských pozemků (§ 55 zákona o myslivosti). Naplnění tohoto paragrafu je obtížně realizovatelné, protože zjistit přesný okamžik prvního, byť nepatrného výskytu škod v často rozsáhlých a nepřehledných lánech zemědělských plodin je téměř nemožné. Přesto tento výklad potvrzuje i rozsudek Nejvyššího soudu [4], který se podobnou záležitostí již zabýval. Uplatnění nároku na náhradu škody u uživatele honitby ve lhůtě 20 dnů od vzniku škody je nutné i v případě, kdy lze škodu vyčíslit až po provedené sklizni. V takovém případě spočívá uplatnění nároku na náhradu škody ve sdělení uživateli honitby, kde a v jakém rozsahu jsou plodiny a porosty působením zvěře poškozeny a že poškozený na něm požaduje náhradu takto vzniklé škody [4]. Vzhledem k tomu, že je vlastník nebo nájemce honebních pozemků povinen činit přiměřená opatření k zabránění vzniku škod zvěří, mohl by se v případě nečinnosti stát „spoluviníkem“ dle § 441 občanského zákoníku [5]. V takovém případě by nesl škodu částečně i on. Otázkou je, zda by nebylo vhodnější stanovit sankci za nedodržení této povinnosti přímo do zákona o myslivosti. Předmětem soudních sporů může být i situace, kdy je třeba dokázat, zda škodu vůbec způsobila zvěř. Pro předcházení těmto situacím se doporučuje pořídit důkazy v podobě fotografií, zápisů, případně nechat vypracovat znalecký posudek [3]. Ještě méně přehledná je situace u škod, které vznikly na honebních pozemcích, které nejsou ani lesními, ani zemědělskými. Dle usnesení krajského soudu [6] je třeba tyto spory řešit na základě obecného právního předpisu, protože speciální předpis neexistuje. Není zde tedy možné uplatnit ani prekluzivní lhůty uvedené v § 55 zákona o myslivosti [1]. Problémy mohou nastat i při vyčíslování výše škod, protože neexistuje závazný postup pro terénní měření (počet, velikost, rozmístění zkusných ploch), a to ani u zemědělských, ani u lesních pozemků. Řešením přinejmenším některých z výše uvedených problémů by mohlo být i stanovení nezávislé komise, která by za přítomnosti vlastníka či nájemce honebních pozemků i uživatele honitby provedla na místě zápis, případně i vlastní měření. Tento model už funguje například v Polské republice [7]. LITERATURA [1]MINISTERSTVO ZEMĚDĚLSTVÍ ČESKÉ REPUBLIKY: Zákon č. 449/2001 Sb. o myslivosti. Sbírka zákonů České republiky, částka 168 rozesláno dne 31. prosince 2001.

[2]MINISTERSTVO ZEMĚDĚLSTVÍ ČESKÉ REPUBLIKY: Vyhláška č. 55/1999 Sb. ze dne 15. března

1999 o způsobu výpočtu výše újmy nebo škody způsobené na lesích. Sbírka zákonů České republiky, částka 22 rozesláno dne 30. března 1999. [3]MINISTERSTVO ZEMĚDĚLSTVÍ ČESKÉ REPUBLIKY: Uplatňování náhrad škod způsobovaných zvěří. Praha: Ministerstvo zemědělství. 2012. 86 s. ISBN 978-80-7434-018-5 [4]NEJVYŠŠÍ SOUD ČESKÉ REPUBLIKY SE SÍDLEM V BRNĚ: Odpovědnost za škodu způsobenou zvěří. Rozsudek Nejvyššího soudu, sp. zn. 25 Cdo 719/2008 ze dne 23. 4. 2009. [5]FEDERÁLNÍ SHROMÁŽDĚNÍ ČESKÉ A SLOVENSKÉ FEDERATIVNÍ REPUBLIKY: Zákon č. 40/1964 Sb. občanský zákoník. Sbírka zákonů ČSSR, částka 19 rozeslán dne 5. března 1964 [6]KRAJSKÝ SOUD V HRADCI KRÁLOVÉ – POBOČKA V PARDUBICÍCH: Náhrada škody způsobená na honebním pozemku. Usnesení krajského soudu, 22 Co 37/2012. [7]DOLNOSLASKA IZBA ROLNICZKA: Szacowanie szkód lowieckich. Dostupné na internetové adrese: http://www.wir.org.pl/szkody/szkody_lowieckie_wir.pdf

86

SilvaNet 2013

ZVÝŠENÁ KONCENTRACE CO2 ZLEPŠUJE EFEKTIVITU VYUŽITÍ VODY U HYBRIDNÍHO TOPOLU J-105 (POPULUS NIGRA X P. MAXIMOWICZII) V PODMÍNKÁCH SUCHA

INCREASED CONCENTRATION OF CO2 IMPROVES WATER USE EFFICIENCY OF HYBRID POPLAR J-105 (POPULUS NIGRA X P. MAXIMOWICZII) IN DRY CONDITIONS

1

Trunda Petr 1,2, Vágner Lukáš 1 Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta 2 Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i. [email protected]

Klíčová slova: zvýšená koncentrace CO2, sucho, topol, listová plocha, využití vody 1 ÚVOD Koncentrace CO2 v atmosféře, v současnosti 390 ppm, je přibližně o 30 % vyšší než v předindustriální době a předpokládá se její zdvojnásobení na konci 21. století. Zvýšení atmosférického CO2 může způsobit globální oteplování a také změnit rozložení srážek (Kimball et al. 2001). Tyto klimatické změny nejvíce pociťujeme v oblasti zemědělské produkce, ať už v produkci potravin nebo biopaliv. Proto se v současné době vynakládá velké úsilí, abychom poznali, jak rostliny a ekosystémy reagují na vzrůstající koncentraci CO2 v atmosféře (Long et al. 2004, Norby et al. 2010) a zároveň na delší období sucha. 2 MATERIÁL A METODY Na začátku vegetační sezóny 2013 byly řízky topolů vysazeny do kontejnerů o průměru 30,5 cm (20 l) do směsi rašeliny a písku v poměru 1:1 a poté byly kontejnery umístěny do 12 komor pro fumigaci zvýšenou koncentrací CO 2 (6 komor s ambientní koncentrací 385 µmol CO2 mol-1 – AC a 6 komor se zvýšenou koncentrací 700 µmol CO2 mol-1 – EC). V rámci každé komory byly kontejnery rozděleny do dvou variant podle zásoby vody – kontrolní (K) a varianta vystavena stresu suchem (S) v období 20.8. – 30.8.2013. Celkově tak vznikly čtyři experimentální varianty AC-K, AC-S, EC-K, EC-S při šesti opakováních. V průběhu období 28. – 30.8. byla každý den u všech studovaných variant topolu měřena rychlost fotosyntézy na segmentech listů 6 cm2 (n = 6) pomocí analyzátoru Li-6400 (Li-Cor, USA). Světlem saturovaná (1200 µmol m−2.s−1) rychlost asimilace CO2 (A) a vodivost průduchů (Gs) byla měřena za konstantních mikroklimatických podmínek (listová teplota: 25 ± 1 oC, relativní vlhkost vzduchu 55 ± 10 %) při růstových koncentracích 385 a 700 µmol CO2 mol-1. Po posledním měření 30. 8. byly odebrány měřené listy ke stanovení specifické listové plochy (SLA, listová plocha na jednotku hmotnosti listů). Listová plocha byla měřena pomocí analyzátoru LI-3000A, Li-Cor, USA). Odebrané listy byly zváženy (FW), usušeny do konstantní hmotnosti při 60 oC a zváženy (DW). Statistické hodnocení dat bylo provedeno analýzou rozptylu (LSD test) pomocí programu STATISTICA 6.0.

87

SilvaNet 2013 3 VÝSLEDKY Z výsledků dvoufaktorové analýzy rozptylu vyplývá, že byl pozorován vliv, jak zvýšené koncentrace CO2, tak vliv stresu suchem na růstové parametry listů topolu. Čerstvá hmotnost i hmotnost sušiny listů se statisticky průkazně zmenšuje vlivem sucha o 28 % v ambientní koncentraci CO2 a o 41 % ve zvýšené koncentraci CO2. Také listová plocha se průkazně zmenšuje v suché variantě ve srovnání s kontrolní variantou při obou koncentracích CO2. Naopak bylo pozorováno průkazné zvětšení specifické listové plochy (SLA) za sucha v ambientní koncentraci CO2. Vliv CO2 byl statisticky průkazný pouze u SLA, kdy docházelo k poklesu SLA vlivem zvýšené koncentrace CO2 (tab. 1). Z výsledků měření fotosyntézy (A) a vodivosti průduchů (Gs) vyplývá, že s prodlužujícím se obdobím sucha narůstá pozitivní vliv zvýšené koncentrace CO2 na efektivitu využití vody (A/Gs) u topolu ve srovnání s kontrolní vlhkou variantou (Obr. 1). Tab. 1 Hmotnost sušiny listu (DW), čerstvá hmotnost sušiny listu (FW), listová plocha (LA) a specifická listová plocha (SLA) při zvýšené koncentraci CO2 (EC) a ambientní koncentraci CO2 (AC) a v kontrolní variantě (K) a ve variantě vystavené stresu suchem (S). U statistického hodnocení vlivů jsou uvedeny hodnoty F-testu (***P ≤ 0.001; **P ≤ 0.01; *P ≤ 0.05; ns – statisticky neprůkazné; n = 6).

DW (mg) FW (mg) LA (cm2) SLA (cm2 mg-1)

AC-K 257 583 25,0 0,10

Varianta AC-S EC-K 186 376 419 815 22,8 33,3 0,12 0,09

EC-S 223 487 20,8 0,09

Vliv Sucho 8,5** 8,6** 4,6* 7,2*

CO2 4,2 ns 3,2 ns 0,8 ns 18,8***

Interakce 1,2 ns 1,0 ns 2,3 ns 2,3 ns

250

kontrola

sucho AC EC

200

A/Gs

150

100

50

0 8

9

10

8

9

10

Den od začátku indukce sucha -1 mmol CO 2 mol H2O)

Obr. 1 Efektivita využití vody (A/Gs v při zvýšené koncentraci CO2 (EC) a ambientní koncentraci CO2 (AC) a v kontrolní variantě a ve variantě vystavené stresu suchem.

LITERATURA KIMBALL, B. A., MORRIS, C. F., PINTER, P. J. JR., WALL, G. W., HUNSAKER, D. J., ADAMSEN, F. J., LAMORTE, R. L., LEAVITT, S. W., THOMPSON, T. L., MATTHIAS, A. D., BROOKS, T. J., 2001. Elevated CO2, drought and soil nitrogen effects on wheat grain quality. New Phytologist, 150, 295-303. LONG, S. P., AINSWORTH, E. A., ROGERS, A., ORT, D. R., 2004. Rising atmospheric carbon dioxide: plants face the future. Annu Rev Plant Biol. 55: 591–628. NORBY, R. J., WARREN, J. M ., IVERSEN, C. M., GARTEN, C. T., MEDLYN, B. E., McMURTRIE R, E., 2010. CO2 enhancement of forest productivity constrained by limited nitrogen availability. Proc Natl Acad Sci USA 107: 19368–19373.

PODĚKOVÁNÍ Tento výzkum byl podporován z národní dotace MZeCR: QJ1220007. Tento článek je produkt CzechGlobe Centre (CZ.1.05/1.1.00/02.0073).

88

SilvaNet 2013

RŮSTOVÁ ODEZVA DŘEVIN STŘEDOEVROPSKÉHO TEMPERÁTNÍHO LESA NA DISTURBANCÍ UDÁLOST

THE GROWTH RESPONSE OF CENTRAL EUROPEAN TEMPERATE FORESTS TREES TO DISTURBANCE EVENTS

1

Vašíčková Ivana1,2, Šamonil Pavel 1, Adam Dušan1 Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v. v. i. 2 Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: boundary line, dendrochronologie, disturbance, dendrometrická měření, dynamika přirozených lesů, Fagus sylvatica, Picea abies Pro pochopení dynamiky přirozených lesů a predikci jejich vývoje je nutná znalost její disturbanční historie. K jejímu poznání se nejčastěji požívají dendrochronologické metody založené na analýze šířek letokruhů. Předpokládá se, že při disturbanční události (odumření minimálně jednoho úrovňového stromu, viz. (Picket and White 1985) dochází v důsledku uvolnění růstového prostoru k iniciaci radiálního růstu přeživších, původně potlačených jedinců. Detekce této růstové změny v letokruhové sérii, a tedy detekce disturbanční události, je však tradičně spojena s řadou arbitrárních rozhodnutí, založených spíše na subjektivních zkušenostech dendrochronologa než na skutečných empirických důkazech. Takovéto rozhodnutí pak hrubě ovlivňuje výsledný obraz disturbanční historie. Pokud je například za uvolnění považována i slabá růstová změna, mohou být za disturbanční události falešně označovány i drobné klimatické výkyvy, v případě stanovení vysoké hranice uvolnění může naopak dojít k vyloučení některých skutečných disturbančních událostí. Dalšími faktory, jež ve značné míře ovlivňují růstovou reakci, jsou stáří a sociální postavení jedince, druh dřeviny, stanovištní podmínky a velikost a délka trvání disturbanční události. Výzkum je zameřen na vyhodnocení růstové reakce hlavních dřevin přirozených lesů České republiky (Fagus sylvatica L., Picea abies (L.) Karsten) na disturbanční událost, a to především ve vztahu k vybraným vlastnostem jedinců (druh dřeviny, výčetní tloušťka, sociální status, vzdálenost od centra disturbance), vlastnostem gapů, tj. porostních světlin (velikost gapu, počet a druh stromů, které byly disturbovány) a vlastnostem prostředí (nadmořská výška, expozice, sklon). Na tomto základě budou nalezena nová empiricky podložená kritéria detekce disturbančních událostí aplikovatelná ve středoevropském regionu. Pro studium růstové odezvy dřevin byly vybrány přirozené lesy České republiky s převahou Fagus sylvatica L., Picea abies (L.) Karsten a Abies alba Mill - Šumava (NPR Boubínský prales, PR Milešický prales, PP Stožec), Novohradské hory (NPR Žofínský prales), Moravskoslezské Beskydy (NPR Mionší, NPR Salajka, NPR Razula), Železné hory (PR Polom). Disturbanční události byly identifikovány na základě nezávislého souboru dlouhodobých dendrometrických dat (www.pralesy.cz), sbíraných v pravidelných intervalech od 70. let, vyjímečně i od 50. let 20. století. Na místech, kde bylo možné zpětně jednoznačně určit postavení přeživších stromů v blízkosti disturbance, byly odebírány dendrochronologické vývrty pomocí Presslerova přírůstového nebozezu zn. Haglöf, vždy po jednom vývrtu z každého 89

SilvaNet 2013 stromu. Mimo tento soubor dat byla v terénu ověřována také použitelnost vývrtů, jež byly sesbírány během celoplošného dendrochronologického šetření v NPR Žofínský prales a NPR Salajka a nesloužily primárně k řešení tohoto tématu. Následné zpracování a analýza proběhly v dendrochronologické laboratoři Odboru ekologie lesa Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i. na základě standardních dendrochronologických postupů (např. Fritts 1976, Bayliss 2004, Schweingruber 2007) s využitím softwaru PAST4 (SCIEM 2007). Jednotlivé letokruhové série byly vzájemně porovnávány a synchronizovány metodou křížového datování (tzv. crossdating) s využitím softwaru Cofecha. Pro vyhodnocení růstové odezvy byla použita metoda tzv. boundary line (Black et Abrams 2003, 2004). Do současné doby bylo odebráno 305 vývrtů ze 7 lokalit, k tomu bylo akceptováno dalších 62 vývrtů z předchozích dendrochronologických šetření. Z předběžného hodnocení vlivu sociálního postavení jedince na charakter růstové změny je patrné, že stromy přímo uvolněné v důsledku disturbanční události vykazují dle očekávání v letokruhové sérii zřetelně vyšší růstovou odezvu, na rozdíl od stromů ovlivněných otevřením korunového prostoru pouze bočně či stromů trvale potlačených. I tyto posledně jmenované skupiny stromů nicméně vykazovaly růstovou odezvu, která ovšem v tradičním dendrochronologickém výzkumu působí šum, neboť vždy představuje falešná uvolnění. Předmětem dalšího šetření tak bude studium všech vlastností stromů a disturbancí a na základě zjištěných poznatků nalezení empirické hranice pro detekci disturbančních události aplikovatelné ve středoevropském regionu. LITERATURA BAYLISS, A. Dendrochronology: Guidelines on producing and interpreting dendrochronological dates [online]. English Heritage, 2004. Dostupné z . BLACK, B. A., ABRAMS, M. D. Use of boundary-line growth patterns as a basis for dendroecological release criteria. Ecological Applications, 2003 no. 13, s. 1733–1749. BLACK, B. A., ABRAMS, M. D. Development and application of boundary line release criteria. Dendrochronologia, 2004 no. 22, s. 31–42. FRITTS, H. C. Tree rings and climate. Caldwell NJ (US): The Blackburn Press, 1976. 567 s. PICKETT S. T., WHITE P. S. The ecology of natural disturbance and patch dynamics. Orlando FL (US): Academic Press, 1985. 472 s. SCIEM. PAST 4, Personal Analysis System for Treering Research. 2007, www.sciem.com SCHWEINGRUBER, F. H. Wood structure and environment. Heidelberg: Springer, 2007. 291 s.

PODĚKOVÁNÍ Práce byla podpořena projektem IGA LDF MENDELU 83/2013 a projektem GAČR P504/12/P900.

90

SilvaNet 2013

OPTIMALIZACE AFLP PRO VELKÉ GENOMY NAD 70 GB AFLP OPTIMIZATION FOR LARGE GENOMES OVER 70 GB Veselá Petra, Mráček Jaroslav Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: AFLP, restrikční enzym 1 ÚVOD Metody DNA fingerprintingu mají řadu potenciálních aplikací, jako sledování dědičnosti znaků u rostlin, analýzy genetické diverzity, tvorba genových map a další (Blears et al., 1998). Jednou z těchto metod je Amplified Fragment Lenght Polymorphism (AFLP) jejíž výhodou je možnost detekovat přítomnost polymorfismů napříč celým genomem a to bez předchozí znalosti jeho sekvencí. Jedná se o metodu takřka univerzální, použitelnou pro jakýkoliv organizmus, vyznačující se výbornou reprodukovatelností a schopností analyzovat současně větší počet lokusů (Blears et al., 1998). AFLP je snadno využitelná pro druhy s malým až středně velkým genomem (Han et al., 1999), ovšem u druhů s velkým genomem je použitelnost metody, s využitím běžné kombinace restrikčních endonukleáz (EcoRI + MseI), značně omezena. Cílem práce bylo navržení optimalizací, které by zlepšily čitelnost elektroforetických profilů u druhů s velkým genomem. Jako modelové organizmy byly použity jmelí bílé (Viscum album, 76 Gb), sněženka podsněžník (Galanthus nivalis, 35,3 Gb), borovice zakrslá (Pinus pumila, 27,4 Gb), pšenice setá (Triticum aestivum, 17,4 Gb) a tři druhy rodu Gymnocalycium (G. lukasikii,3,9 Gb; G. nataliae, 8,2 Gb; G. sanluisense, 12,1 Gb). 2 MATERIÁL A METODY Genomická DNA byla vyizolována z listových pletiv pomocí kitu od firmy Qiagen. AFLP postup byl použit dle Vos et al. (1995) s určitými modifikacemi; v prvním kroku byla provedena restrikce/ligace, během které bylo naštěpeno 0,5 µg genomické DNA dvojicí restrikčních endonukleáz 2,5 U SbfI (NEB)/AscI (NEB) + 2,5 U MseI (NEB). Během tohoto kroku současně proběhla i ligace adaptorů na komplementární konce restrikčních fragmentů pomocí T4 DNA ligázy (NEB). Reakční směs byla poté 20 x zředěna v TE0,1 pufru a použita jako templát pro preamplifikační reakci, při níž byly použity primery s jedním nebo dvěma selektivními nukleotidy. Selektivní amplifikace byla provedena s primery se dvěma, třemi, resp. čtyřmi selektivními nukleotidy, přičemž Sbf a Asc primery byly opatřeny fluorescenční značkou na 5´- konci. Výsledná reakční směs byla poté odeslána na fragmentační analýzu do firmy Macrogen (Korea) a elektroforetický profil byl analyzován pomocí softwaru GeneMapper4.1 (Applied Biosystems). 3 VÝSLEDKY Pro optimalizaci AFLP pro organismy s velkým genomem bylo použito sedm rostlinných druh s různými velikostmi genomu. Při selektivní amplifikace bylo testováno dvacet primerových kombinací (Sbf/AscACG; MseCT,CC,CTN,CCN) a při preamplifikační reakci byl použit jeden, případně dva selektivní nukleotidy. Počet 91

SilvaNet 2013 detekovaných fragmentů koreluje zejména s velikostí genomu, ale jednoznačný vliv má také nukleotidové zastoupení. Původní kombinace enzymů EcoRI + MseI u jmelí vytvořila profil s minimálním množstvím detekovatelných signálů a výrazným pozadím. U kombinace enzymů SbfI + MseI lze obecně konstatovat, že s přidáním počtu selektivních nukleotidů dochází ke zlepšení čitelnosti elektroforetického profilu; zvyšuje se intenzita signálů, ubývá jejich počet a fragmenty se neshlukují s takovou frekvencí. Použití dvou selektivních nukleotidů při preamplifikaci mělo jistý pozitivní efekt na přehlednost elektroforetického profilu; zvýšila se intenzita signálů a naopak poklesla intenzita pozadí a došlo také k oddělení fragmentů, které byly při Sbf+1 a Mse+1 preamplifikaci seskupeny do jednoho nepřehledného shluku. Při detailním porovnání profilů po provedení preamplifikačního kroku s jedním a dvěma selektivními nukleotidy, bylo ovšem odhaleno, že u některých alel naopak došlo k ponížení jejich intenzity a některé nebyly detekovány vůbec. Kombinace enzymů SbfI + MseI nepřinesla u jmelí dostatečné zlepšení čitelnosti elektroforetického profilu, čehož bylo dosaženo až s kombinací AscI + MseI, která vytvořila dostatečně přehledný profil. Použité optimalizace zlepšily přehlednost elektroforetického profilu u jmelí do té míry, že není nutné použít čtyři selektivní nukleotidy, které produkují artefakty (Han et al. 1999, Vos et al. 1995).

1)

2)

3) Obr. č. 1: Zobrazuje srovnání elektroforetických profilů při použití různých kombinací restrikčních enzymů. 1) Viscum album (EcoRATT+MseCGG); 2) V. album (SbfACG+MseCTC); 3) V. album (AscACG+MseCTC)

LITERATURA BLEARS M. J., DE GRANDIS S. A., LEE H., TREVORS J. T., 1998. Amplified fragment lenght polymorphism (AFLP): a review of the procedure and its applications. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 21, 99-114. HAN T. H., ECK H. J., DE JEU M. J., JACOBSEN E., 1999. Optimization of AFLP fingerprinting of organisms with a large-sized genome: a study on Alstroemeria spp.. Theor Appl Genet 98: 465-471. VOS P., HOGERS R., BLEEKER M., REIJANS M., VAN DE LEE T., HORNES M., FRIJTERS A., POT J., PELEMAN J., KUIPER M., ZABEAU M., 1995. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting. Nucleic Acid Research 23, 4407-4414.

PODĚKOVÁNÍ Zvláštní poděkování Interní grantové agentuře LDF, která umožnila realizaci tohoto projektu. Další dík náleží Ing. Tomáši Vyhnánkovi, Ph.D., Ing. Pavlu Hanáčkovi, Ph.D. a doc. Ing. Radomíru Řepkovi, Ph.D. za poskytnutí rostlinného materiálu.

92

SilvaNet 2013

VLIV STUPNĚ DEGRADACE TROPICKÉHO DEŠTNÉHO LESA NA DYNAMIKU DŘEVIN THE EFFECT OF FOREST QUALITY ON GROWTH DYNAMICS OF TREES IN TROPICAL RAINFOREST

Vildomcová Anna, Svátek Martin Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: sekundární tropický deštný les, růstová dynamika, degradace V současné době je plocha tropických deštných lesů významně redukovaná (Achard et al. 2002). Rozsáhlé odlesňování v tropických oblastech je výsledkem těžařských aktivit, přičemž v poslední době má významný vliv přeměna lesa na zemědělskou půdu a s tím spojené rozrůstání plantáží palmy olejné (Fitzherbert et al. 2008). Studiu odlesňování, přeměny lesa na zemědělskou půdu a fragmentace lesa se věnuje projekt S.A.F.E. (Stability of Altered Forest Ecosystems) v cca 8 000 ha sekundárního tropického deštného lesa v malajském státě Sabah na ostrově Borneo (www.safeproject.net). Jedná se o jeden z největších ekologických projektů na světě (Ewers et al. 2011). V návaznosti na projekt S.A.F.E. je v předkládaném příspěvku zkoumána dynamika tloušťkového přírůstu dřevin v sekundárním tropickém deštném lese s ohledem na míru jeho narušení těžbou. Studie je založena na zaměření pozic stromů (x, y, z) s výčetní tloušťkou nad 1 cm a určení výčetní tloušťky těchto stromů na 32 výzkumných plochách o rozměrech 25 x 25 m nacházejících se ve fragmentech sekundárního tropického deštného lesa o velikostech 1 ha, 10 ha a 100 ha (podrobný popis designu a umístění ploch viz Ewers et al. 2011). K zaměření pozic je použita soustava dálkoměru, elektronického kompasu a terénního počítače v kombinaci se softwarem Field-Map (www.ifer.cz). Tato technologie umožňuje rychlý a efektivní sběr dat v terénu (viz Hédl et al. 2009). Naměřené hodnoty budou srovnány s daty získanými v předchozím měření (2011) a bude zjištěn tloušťkový přírůst dřevin za dané období. Velikost tloušťkového přírůstu bude vztažena ke kvalitě lesa (stupni degradace). Kvalita lesa je v rámci projektu S.A.F.E. hodnocena dle velikosti stromů, množství stojících stromů, stupně zapojenosti dřevin a zastoupení určitých druhů dřevin a rozděluje les do pěti kvalitativních tříd (Ewers et al. 2011). Doposud byla však tato klasifikace založena pouze na okulárním odhadu a může být zatížena subjektivitou pozorovatele. Toto rozdělení je tedy podrobněji specifikováno - dřeviny jsou na základě vlastního měření zařazeny do různých tloušťkových tříd a dle zastoupení těchto tříd je (s využitím výše uvedené stupnice) následně klasifikována kvalita porostu. Vliv kvality lesa na jeho dynamiku na úrovni plochy je testován pomocí klasického lineárního modelu, vliv kvality lesa na dynamiku individuálních stromů je testován pomocí lineárních modelů se smíšenými efekty (Pinheiro, Bates, 2009).

93

SilvaNet 2013

LITERATURA ACHARD, F., Eva, H. D., Stibig, H., Mayaux, P., Gallego, J., Richards, T., Malingreau, J. P. 2002. Determination of Deforestation Rates of the World's Humid Tropical Forests. Science, 999–1002, doi: 10.1126/science.1070656. EWERS, R. M., Didham, R. K., Fahrig, L., Ferraz, G., Hector, A., Holt, R. D., Kapos, V., Reynolds, G., Sinun, W., Snaddon, J. L., Turner E. C. 2011. A large-scale forest fragmentation experiment: the Stability of Altered Forest Ecosystems Project. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 366: 3292–3302. FITZHERBERT, E. B., Struebig, M. J., Morel, A., Danielsen, F., Brühl, C. A., Donald, P. F., Phalan, B., 2008. How will oil palm expansion affect biodiversity? Trends Ecol. Evol. 23, 538–545, doi:10.1016/j.tree.2008.06.012. HÉDL, R., Svátek, M., Dančák, M., Rodzay, A. W., Salleh, M. A. B., Kamariah, A.S. 2009. A new technique for inventory of permanent plots in tropical forests: a case study from lowland dipterocarp forest in Kuala Belalong, Brunei Darussalam. Blumea, 124–130. PINHEIRO, J. C., Bates, D. M., 2009. Mixed-effects models in S and S-PLUS. Springer Verlag.

PODĚKOVÁNÍ Děkuji Interní grantové agentuře Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU za poskytnutí finančních prostředků pro projekt IGA 74/2013 - Vliv stupně degradace tropického deštného lesa na dynamiku dřevin.

94

SilvaNet 2013

MODELING OF BIOLOGICAL PRODUCTIVITY COMPONENTS OF HORNBEAM TREES Zaika Andrii Global Change Research Centre, AS CR; Mendel University in Brno / Faculty of Forestry and Wood Technology [email protected]

Key word: modelling, bioproductivity, phytomass components, Forest-steppe The value of forest is a global and vital for the whole complex of ecological systems of the Earth as forest have the highest intensity of the biological cycle. Forests are batteries and energy storage, which is involved in the course of natural processes and biosphere development. Right-bank of Ukraine is located in the center of the country, and its high forests have significant potential to reduce greenhouse gas concentrations in the atmosphere, which is the main goal for solving the problems of Kyoto Protocol. Considering biotic productivity of hornbeam trees with its role in regulation of carbon amount in the atmosphere can be argued, that there is a need to develop the standards of evaluation of phytomass components of hornbeam trees, which is a typical representative of broadleaf forest of Ukrainian step zone. The following tasks were formulated in order to achieve this goal: - to establish the mathematical dependence of qualitative features of phytomass components of hornbeam trees based on the main forest mensuration parameters of trees; - to develop the complex of forest mensuration norms for biotic productivity estimation of hornbeam trees, based on materials collected on temporary plots and processed with PC. Statistical processing of experimental data was performed by PC (Microsoft Office Software), and multidimensional regression models were found using special statistical software SPSS and STATISTIKA Report. The statistical analysis of the general data set was performed to determine the homogeneity of the collected research data, to identify the patterns of distribution of the studied parameters, ensuring the adequacy and reliability of mathematical models of relation that was built to estimate the parameters of phytomass fractions of hornbeam trees. In order to establish the affinity and the nature of statistical relations between the studied components of aboveground phytomass of hornbeam trees, the correlation matrix of forest mensuration indices of sample trees was found. The results show that all correlation coefficients of forest mensuration indices of aboveground phytomass components of hornbeam trees have positive values, and thus direct correlation. Correlation coefficients are above their extreme value at a 5% significance level for the given number of observations (n = 59) for all studied parameters (Tables of norms, 1987), thus all relations are close, and it will provide a stable mathematical approximation models by regression analysis. Analyzing the correlation coefficients can be argued that stem volume over the bark has the closest relation in regard to the stem diameter (r = 0,932), the wood volume of the stem – with a diameter and height (r = 0,934 and r = 0,903, respectively). Models evaluation was carried by the coefficient of determination. The morphometric parameters of tree (age, diameter, tree height, crown diameter, and crown length) were put in the regression equation for each dependent variable (stem volume over 95

SilvaNet 2013 the bark, the wood volume of the stem, mass of woody foliage, mass of branches). Then those that in joint applying lost its influence on the dependent variable or did not meet the requirements of models evaluation, were put out. The equation of logarithmic type during models developing were used to describe the paired interactions, which in theoretical biometrics called an allometric function. These equations were in such form: y  a1  x a2 (1) As a result of the search, multiple regression equations were obtained (Zaika A.M., 2011). Such morphometric characteristics of wood as diameter and height of the stem are the most informative, so the model, which includes the diameter (d) and height (h) of the stem can be considered as the most optimal one in order to develop the norms of components evaluation of aboveground phytomass of hornbeam trees: (2) The obtained results of biotic productivity of hornbeam tree in the form of mathematical models, tables, etc. that will receive a standards name in the future, alow quickly and with a certain accuracy to estimate the components values of aboveground phytomass in practice. Norms, obtained from the study, are built by average basic density (wood and bark of stem) and dry matter in green leaves, and have two entrances – the diameter at height of 1.3 meters and tree height for the wood volume of stem, the stem bark, the stem with bark, branches with bark, leaves, tree crown, woody foliage and aboveground part of the tree. The developed norms of biotic productivity evaluation of phytomass components of hornbeam trees in a completely dry condition can be used in order to find a concentration of deposited carbon in its parts, using the conversion factor. LITERATURE ANTANAITIS V.V. Modeling of stands productivity with aim of forest monitoring // Modeling and control of stands productivity. – Kaunas : Pub. LitSHA, 1983. - P. 6-8. (in Russian) ISAIEV A.S., KOROVIN H.N., UTKIN A.I. et al. Evaluation of standing volume and annual carbon sequestration in forest ecosystems of Russian fytomass // Silviculture. - 1993. - №5. - P. 3-10. (in Russian) KADEBA O. Above-ground biomass production and accumulation in an age sequence of Pinus caribaea stands // Forest Ecol. and Manag. - 1991. - V. 41, № 3-4. - P. 237-248. LAKYDA P.I. Phytomass of forests of Ukraine. Monograph. – Ternopil: “Zbruch”, 2001. - 256 p. (in Ukrainian) MADGWICK H. A. Biomass and productivity models of forest canopies // Ecological studies: Analysis and synthesis. - № 4; Heidelberg, Berlin: Springer Verlag, 1970. - Y. 1: Analysis of temperate forest ecosystems. - P. 47-54. Tables of norms and standards for the forest mensuration of Ukraine and Moldova. - Kyiv: Urogai, 1987. - 560 p. (in Russian)

96

SilvaNet 2013

CHANGES WITHIN TOP VEGETATION TIERS OF THE MORAVSKOSLEZSKÉ BESKYDY MOUNTAINS: PROJECT BACKGROUND AND METHODOLOGICAL NOTES Żelazny Wiktor Mendel University in Brno / Faculty of Forestry and Wood Technology [email protected]

Key word: phytoindication, environmental change, Carpathians, mountain forests In modern forestry, management decisions are based on the information about environmental conditions occurring in a given forest stand (Duncker et al., 2012). Due to human activities, in the last decades the rate of environmental change has been accelerating (Steffen et al., 2011). Among major impacts are those related to industrial pollution (e.g. Main-Knorn et al., 2009) and the global climate change (Steffen et al., 2011). The current speed of environmental change calls for more intensive ecosystem monitoring, so that adaptation strategies can be worked out in advance (Mawdsley et al., 2009). However, direct measurements of abiotic conditions tend to be expensive and their application impractical when the spatial scale of a single forest stand is concerned. A more promising approach is to track the responses of indicator plants (Bässler et al., 2010). My research project aims to register changes taking place within the abiotic environment of a mountain forest ecosystem using vegetation data. The study has been established in the area of the Moravskoslezské Beskydy mountains (north-eastern Czech Republic). This Carpathian range is characterized by high forest coverage of about 75 %, as well as high species richness (Vacek, 2003). It has been affected by the Norway spruce decline (Main-Knorn et al., 2009). In summer 2013, I have gathered vegetation data on 198 phytosociological plots of 400–500 m² area size, located in the top ranges of the Beskydy mountains (the fir-beech forest vegetation tier and above). The abundance/dominance of vascular plants was registered using the 11-point Zlatník scale. Specimens of the species that posed identification problems have been collected or photographed. I am currently establishing their taxonomic identity. The collected data will be compared with earlier relevés, retrieved from the forest typology database of the Forest Management Institute in Brandýs nad Labem, Czech Republic. The analysis will follow the approach similar to the one employed by Pucko et al., (2011): In order to detect temporal trends within the vegetation patterns, an unconstrained Q-type ordination is going to be performed on the historical relevés. The resulting plot will be divided into a series of subplots - each representing a single forest site type complex, bound to a fixed set of abiotic conditions (Viewegh et al., 2003). Points representing the new relevés will be added to the plots in a post-hoc manner. The points from both groups will be connected with vectors representing the flow of time. To facilitate the interpretation, for each of the old relevés a set of mean Ellenberg Indicator Values will be calculated and used as the input for general additive models. The fitted models will be presented on the plots using isolines. By analyzing the vector patterns within the ordination space, changes of forest abiotic conditions will be captured. Suggestions for the forest management and nature protection in the area of the Moravskoslezské Beskydy mountains will be formulated. 97

SilvaNet 2013 LITERATURE BÄSSLER, C.; MÜLLER, J. AND DZIOCK, F. 2010. Detection of Climate-Sensitive Zones and Identification of Climate Change Indicators: A Case Study from the Bavarian Forest National Park. Folia Geobotanica. 2010, vol. 45, no. 2, pp. 163–182. ISSN 1211-9520. DUNCKER, PH. S.; BARREIRO, S. M.; HENGEVELD, G. M.; LIND, T.; MASON, W. L.; AMBROZY, S. AND SPIECKER, H. 2012. Classification of Forest Management Approaches: A New Conceptual Framework and Its Applicability to European Forestry. Ecology and Society. 2012, vol. 17, no. 4. ISSN 1708-3087. MAIN-KNORN, M.; HOSTERT, P.; KOZAK, J. AND KUEMMERLE, T. 2009. How pollution legacies and land use histories shape post-communist forest cover trends in the Western Carpathians. Forest Ecology and Management. 2009, vol. 258, no. 2, pp. 60–70. ISSN 0378-1127. MAWDSLEY, J. R.; O’MALLEY, R. AND OJIMA, D. S. 2009. A Review of Climate-Change Adaptation Strategies for Wildlife Management and Biodiversity Conservation. Conservation Biology. 2009, vol. 23, no. 5, pp. 1080–1089. ISSN 0888-8892. PUCKO, C.; BECKAGE, B.; PERKINS, T. AND KEETON, W. S. 2011. Species shifts in response to climate change: Individual or shared responses? Journal of the Torrey Botanical Society. 2011, vol. 138, no. 2, pp. 156–176. ISSN 1095-5674. STEFFEN, W.; PERSSON, Å.; DEUTSCH, L.; ZALASIEWICZ, J.; WILLIAMS, M.; RICHARDSON, K.; CRUMLEY, C.; CRUTZEN, P.; FOLKE, C.; GORDON, L.; MOLINA, M.; RAMANATHAN, V.; ROCKSTRÖM, J.; SCHEFFER, M.; SCHELLNHUBER, H. J. AND SVEDIN, U. 2011. The Anthropocene: From Global Change to Planetary Stewardship. Ambio. 2011, vol. 40, no. 7, pp. 739-761. ISSN 0044-7447. VACEK, S. (ed.). 2003. Horské lesy České republiky. Praha: Ministerstvo zemědělství České republiky, 2003. 313 pp. ISBN 80-7084-239-3. VIEWEGH, J.; KUSBACH, A. AND MIKESKA, M. 2003. Czech forest ecosystem classification. Journal of Forest Science. 2003, vol. 49, no. 2, pp. 85–93. ISSN 1212-4834.

ACKNOWLEDGEMENTS The research project has been supported by the Internal Grant Agency of the Faculty of Forestry and Wood Technology Mendel University in Brno (grant number 23/2013). The Forest Management Institute in Brandýs nad Labem has provided historical phytosociological data and offered the access to their network of typological plots. The administration of the Protected Landscape Area Beskydy has permitted the collection of vegetation data in natural reserves of the Moravskoslezské Beskydy Mountains.

98

WoodNet 2013

WoodNet 2013

99

WoodNet 2013

100

WoodNet 2013

HETEROGENITA DEFORMAČNÍCH POLÍ V RÁMCI CELÉHO POVRCHU ZKUŠEBNÍHO TĚLESA PŘI TLAKOVÉ ZKOUŠCE DŘEVA PODÉL VLÁKEN

HETEROGENEITY OF IN-PLANE DEFORMATION FIELDS ON THE ALL OF FREE SURFACES OF WOOD SPECIMEN DURING LOADING PARALLEL TO GRAIN

Brabec Martin Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: heterogenní deformační pole, tlak ve směru vláken, příčník, digitální korelace obrazu (DIC), délka zkušebního tělesa 1 ÚVOD Projekt je zaměřen na popis heterogenity planárních deformačních polí v rámci všech bočních ploch zkušebního tělesa zatíženého tlakem rovnoběžně s vlákny metodou korelace obrazových dat. Cílem projektu je využít tyto plno-polní informace pro detekci regionů na povrchu tělesa vykazujících nízkou a naopak vysokou variabilitu v hodnotám posunutí, resp. poměrných deformací. Na základě tohoto rozčlenění je snahou určit optimální regiony na povrchu tělesa pro snímání deformací během zatěžování a zvýšit tak spolehlivost mechanických tlakových testů dřeva. Zároveň jsou diskutovány možné ovlivnitelné příčiny heterogenity deformačních polí a navrženy opatření pro jejich eliminaci. Jedna z příčin heterogenního pole deformací je podle [3] a [4] tření mezi plochami zkušebních čelistí a kontaktními povrchy zkušebních těles. Podle [2] dochází v blízkosti zkušebních čelistí ke koncentraci napětí, což vede ke vzniku „damage“ zóny. Vliv geometrie zkušebních těles na globální modul pružnosti v tlaku podél vláken zkoumali [1], přičemž udávají, že změna poměru příčného průřezu a délky tělesa neměla statisticky významný vliv. Avšak [4] uvádí, že nepřesnost tlakové zkoušky podél vláken roste se zvyšujícím se příčným průřezem a klesající délkou zkušebního tělesa. Proto byl parametr délky zkušebního tělesa experimentálně zkoumán jako faktor ovlivňující heterogenitu deformačních polí, především ve spojitosti s různými zkušebními standardy metrického a palcového měřícího systému. 2 MATERIÁL A METODIKA 2.1 Zkušební tělesa Pro experiment bylo použito dřevo buku (Fagus spp.) a smrku (Picea spp.) klimatizované na standardní podmínky (T = 20°C a RVV = 65 %), tzn. o absolutní vlhkosti dřeva 12 %. Zkušební tělesa byla vyrobena jako pravoúhlé speciálně ortotropní bezvadé kvádry s příčným průřezem R×T = 20×20 mm2 v pěti délkových variantách, tj. L = 20, 30, 40, 50 a 60 mm s tolerancí ± 0,1 mm po 30 kusech od každé délky a dřeviny. Všechny boční plochy zkušebních těles byly opatřeny kontrastním vzorem vytvořeným pomocí nástřiku bílé základové barvy a následným poprášením černou barvou. Po zaschnutí nástřiku byly označeny R a T plochy tělesa a změřeny rozměry a hmotnost pro výpočet průměrné hustoty každého tělesa.

101

WoodNet 2013 2.2 Zatížení a snímání deformací zkušebních těles Zatížení zkušebních těles v tlaku podél vláken bylo realizováno na univerzálním zkušebním zařízení Zwick Z050/TH 3A s ovládacím softwarem TestXpert. Pro možnost čtyřstranného obrazového záznamu deformací byla zkušební tělesa vkládána mezi tlakové čelisti pootočené o 45° kolem svislé osy. Deformační pole na bočních plochách těles byla snímána čtyřmi monochromatickými kamerami AVT Stingray Copper (2×F-125C + 2×F-504B) zapojenými v konfiguraci pro 4×2D DIC. Pro přesné rozmístění kamer byl použit čtyřramenný kříž se stejně dlouhými rameny. Optický záznamový set byl zkalibrován pomocí kalibračního etalonu (pravítko) připevněného do roviny snímané plochy pro každou kameru samostatně. Obrazová data byla zpracována pomocí softwaru Vic-2D (Correlated Solutions). 3 VÝSLEDKY, DISKUZE A ZÁVĚR Variabilita poměrných deformací v rámci všech bočních ploch jednoho tělesa se pro posuzovaný interval 10-40 % z maximální síly většinou pohybovala v rozsahu dvou řádů. Nezávisle na délce tělesa byly po jeho výšce (ve směru zatížení) detekovány tři poměrně dobře rozlišitelné deformační zóny. Od obou kontaktních povrchů do 1/6-1/5 výšky tělesa byl pozorován prudký pokles poměrné deformace. Střední zóna tělesa vykazovala téměř konstantní poměrnou deformaci blízkou nulovým hodnotám. Smrková tělesa vykazovala symetričtější distribuci deformací po výšce tělesa a v rámci střední zóny také nižší variabilitu než tělesa z buku. Do délky tělesa 40 mm se snižovala variabilita poměrné deformace ve střední zóně. Z pohledu spolehlivosti mechanických tlakových testů dřeva podél vláken se tedy jeví jako výhodné snímat deformace ve střední deformační zóně u tělesa s maximální délkou 40 mm. Jako jedna z příčin heterogenity deformačních polí při tlakové zkoušce dřeva podél vláken bylo prokázáno selhání dřeva v oblasti kontaktních ploch. Perspektivním opatřením by mohla být změna geometrie tělesa ve smyslu rozšíření v oblasti kontaktních ploch. LITERATURA [1] DA SILVA BERTOLINI, Marília, Diogo Aparecido LOPES SILVA, Amós Magalhães DE SOUZA, Carlito Calil NETO a Francisco Antonio Rocco LAHR. Influência do Comprimento de Corpos-deProva na Obtenção do Módulo de Elasticidade Ec0. Floresta e ambiente / Instituto de Florestas, Universidade Federal Rural do Rio de Janiero. 2012, roč. 19, č. 2, s. 179-183. [2] MAJANO-MAJANO, A., J. L. FERNANDEZ-CABO, S. HOHEISEL a M. KLEIN. A Test Method for Characterizing Clear Wood Using a Single Specimen. Experimental Mechanics. 2012, roč. 52, č. 8, s. 1079-1096. [3] MURATA, Koji a Hideaki TANAHASHI. Measurement of Young's Modulus and Poisson's Ratio of Wood Specimens in Compression Test. Journal of the Society of Materials Science, Japan. 2010, roč. 59, č. 4, s. 285-290. [4] XAVIER, J., A.M.P. DE JESUS, J.J.L. MORAIS a J.M.T. PINTO. Stereovision measurements on evaluating the modulus of elasticity of wood by compression tests parallel to the grain. Construction and Building Materials. 2012, roč. 26, č. 1, s. 207-215.

PODĚKOVÁNÍ Projekt vznikl za finanční podpory grantového projektu č. 62/2013 Interní grantové agentury Lesnické a dřevařské fakulty Mendelovy univerzity v Brně a Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky, projekt "The Establishment of an International Research Team for the Development of New Wood-based Materials" reg. no. CZ.1.07/2.3.00/20.0269.

102

WoodNet 2013

VÝVOJ, VÝROBA A TESTOVÁNÍ CNC NÁBYTKU A SPOJŮ INNOVATION, MANUFACTURING AND TESTING OF CNC FURNITURE AND JOINTS Šimek Milan, Mihailović Stefan, Dlauhý Zdeněk, Sebera Václav, Hlavatý Josef Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected], [email protected]

Klíčová slova: CNC, CAM, CAD, nábytek, výroba, design, flat pack, spoje, testování, DIC 1 ÚVOD A CÍL PRÁCE Představený projekt se zaměřuje na interdisciplinární řešení vývoje designu flat pack nábytku se spoji v podobě ozubů (Nutsch 2006) optimalizovaných pro CNC výrobu na 3-osém stroji. Hlavním cílem řešení projektu je tvorba softwarového nástroje pro výrobní optimalizaci a následně výrobně-konstrukční analýza zvoleného typu nábytku ve vztahu k jeho pevnostním charakteristikám (Eckelman 2003). Toto v současných podmínkách umožní systematizaci procesu vývoje nábytku, optimalizaci mechanických vlastností nábytku a smysluplnější využití metod testování nábytku. 2 METODIKA 2.1 Vývoj, softwarové nástroje a výroba Projekt si klade za cíl provést vývojový cyklus pro flat-pack nábytek. Součástí vývoje je rozbor programů spadající do kategorií pro přípravu podkladů pro optimalizaci spojů a konstrukci nábytku. Výroba truhlářských ozubových spojů obsahuje mnoho operací a jejich výroba na běžném CNC stroji není jednoduchá, pokud se nepoužívají speciální nástroje nebo upravené spoje. Pro jednotlivé spoje je vytvořen parametrický program, který dle definovaných parametrů generuje tvar ozubů ve spoji. Tab. 1: Část porovnání CAD/CAM programů pro využití v CNC nábytku Parametr/Jméno

SolidWorks

AlphaCAM

AutoCAD

Typ programu Specializace Datový formát Systém Obrábění Výkresová dokumentace

CAD Strojírenství - univerzální sldprt, sldasm Parametrický NE ANO

CAM Obrábění – dřevo, kov ard Parametrický ANO NE

CAD Architektura dxf, dwg Část parametrická ~~ ANO

Kusovník

ANO

NE

~~

Parametrizace

Vysoká

Střední

Nízká

103

WoodNet 2013

Obr. 1: Část designu a konstrukce židle

Obr. 2: Vyrobená židle na CNC

3 Optimalizace a testování Před vývojem nábytku dochází k přípravě jednotlivých spojů a testování funkčnosti celého řešení. Řešení je testováno v DXF formátu v programu TaskCAD na stroji SCM a s WoodWOP na stroji HOMAG. Již vyrobené prototypy se následně zkouší oproti normě ČSN EN 1729 ve zkušebně. Zkoušení spojů a hodnocení tuhosti konstrukce a se stanovuje pomocí DIC (Nestorovic et al. 2011) - optická metoda pro zjištění deformace a posunu elementů. 4 Diskuze a závěr Projekt prokázal možnosti vývoje designu pro flat pack nábytek v podobě pracovní židle s využitím ozubových spojů na 3-osém CNC stroji. Jednotlivé testy výrobků ve zkušebně nejsou zcela dokončeny. Zaznamenané testování nábytku bude následně pomocí DIC vyhodnoceno. Pokud jednotlivé vyhodnocené záznamy prokáží rozdíly mezi parametry spojů, dojde k úpravě konstrukce nebo spojů. Jako další rozvoj práce lze realizovat další metody měření výstupů nebo vyhodnocování jinými nástroji při zkoušení nábytku a možné zlepšení nástroje pro spoje. LITERATURA ECKELMAN, C., 2003. Product Engineering and Strength Design of Furniture. Purdue University, West Lafayette, Indiana, 204 s. NESTOROVIC, S.G., SKAKIC, D., GRBAC, I. Determining the Characteristics of Composite Structure Laminate by Optical 3D Measurement of Deformation with Numerical Analysis Drvna Industrija 2011. vol. 62 (3), pp. 193-200. NUTSCH, W., Příručka pro truhláře, Európa-Sobotáles, 2006, ISBN 8086706141, 9788086706146.

PODĚKOVÁNÍ Autoři děkují za podporu Interní grantové agentuře (IGA), Lesnická a dřevařská fakulta Mendelovy univerzita v Brně, projekt IGA 57/2013.

104

WoodNet 2013

ZVYŠOVÁNÍ UŽIVATELSKÉHO KOMFORTU SEDACÍHO NÁBYTKU PRO VEŘEJNÉ ČEKACÍ PROSTORY V INTERAKCI SE ZVOLENÝM MATERIÁLEM

IMPROVEMENT USER CONVENIENCE OF SEATING FURNITURE FOR WAITING PUBLIC SPACE IN THE INTERACTION WITH SELECTED MATERIAL

Gaja Vítězslav Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: uživatel, komfort, sedací nábytek, veřejný interiér, materiál 1 ÚVOD Obecně je komfort brán jako stav organismu, kdy jsou všechny fyziologické funkce organismu v optimu, a kdy okolí včetně oděvu, nevytváří žádné nepříjemné vjemy, vnímané našimi smysly. Podle vědeckého slovníku je komfort brán jako stav fyziologické, psychické a fyzické harmonie mezi člověkem a prostředím. Komfort sezení je možné měřit jak subjektivními, tak objektivními metodami. Měření subjektivními metodami je jediný přímý způsob, jak zjistit skutečné osobní vnímání komfortu sezení. Při subjektivním vyhodnocování se spoléhá na schopnosti jednotlivce přesně identifikovat a ohodnotit vlastní úroveň pohodlí. 2 MATERIÁLOVÁ INTERAKCE S UŽIVATELEM V rámci pilotního výzkum jsme se zaměřili na materiálovou interakci s uživatelem při sezení ve veřejném čekacím prostoru. Podkladem pro volbu zastoupených materiálů v rámci pilotního výzkumu byl provedený terénní výzkum, který mapuje aktuální materiálové využití u sedacího nábytku ve veřejných čekacích prostorách. Cílem výzkumu bylo zjistit subjektivní pocit uživatelského komfortu při sezení za pomoci demonstračních vzorků s různou materiálovou skladbou. Tab. 1: Vyhodnocení materiálů z pohledu komfortu NEKOMFORTNÍ/KOMFORTNÍ 07. SYNTETICKÁ USEŇ SKAI ETANO (1,0 mm) 7,76

POVRCH

10. PIGMENTOVÁ USEŇ - Viking Tango

7,37

08. SYNTETICKÁ USEŇ LAIF COSIT SMOKE (1,1 mm)

7,45

09. SYNTETICKÁ USEŇ ROMA

6,69

11. PIGMENTOVÁ USEŇ - Viking Royal

6,85

12. SEMIANILININOVÁ USEŇ - Buffalo

6,42

01. SMRK -masiv, lakovaný

6,25

03. PŘEKLIŽKA

4,68

06. WOOD PLASTIC CARBONATE "WPC"

5,00

02. BUK - masiv, lakovaný

5,61

05. POLYPROPYLEN

3,94

04. HLINÍK

2,08

105

WoodNet 2013

Obr. 1: Vyhodnocení materiálů z pohledu komfortu

3 Vyhodnocení Respondenti hodnotili jednotlivé druhy materiálů z hlediska celkového komfortu přisezení. Pod celkovým komfortem si může představit dílčí vlastnosti povrchů jako je tepelná pohoda, tvrdost – měkost, drsnost. Na základě provedeného výzkumu, můžeme výsledky rozdělit na dvě skupiny materiálů. Do první skupiny můžeme zařadit demonstrační vzorky materiálů 16 jako „základní materiály“. Z tohoto pohledu jsou v rámci výzkumu hodnoceny dřevěné materiály jako je smrk, buk a nebo také kompozitový materiál „WPC“. Do druhé skupiny můžeme zařadit demonstrační vzorky materiálů 712 jako „čalounické materiály“. Z tohoto pohledu nejlépe hodnocenými byly pigmentové a syntetické usně. Porovnáme-li obě tyto skupiny mezi sebou, jedno značně nejlépe hodnocené materiály jsou pigmentové úsně, tedy čalounické materiály. Tuto skutečnost potvrzuje i provedený vlastní terénní výzkum, během kterého, jsme se setkávali s upřednostňováním čalouněného nábytku před nečalouněným nábytkem, pokud tato možnost výběru nastala. 4 ZÁVĚR Celkový komfort při sezení ovlivňuje celá řada faktorů, jeden z nich je právě i vhodný výběr povrchového materiálů sedacího nábytku pro čekací veřejný interiér. V rámci pilotního výzkumu byly hodnoceny nejběžněji užívané materiály pro tuto oblast. Pomocí tohoto poznání lze uzpůsobovat vlastnosti povrchů, které jsou každodenně v bezprostředním kontaktu s částmi lidského těla. Při navrhování sedacího nábytku pro veřejné čekací prostory by se mělo myslet na vhodný výběr materiálů, tak aby vytvářel příjemný a komfortní pocit při jeho interakci s uživatelem. LITERATURA GAJA, V. 2013, Haptické vlastnosti materiálů v závislosti na kontaktní komfort při sezení ve veřejných čekacích prostorech In: TESAŘOVÁ, D. -- ŠEBELOVÁ, E. -- MÁCHOVÁ, E. Trendy v nábytkářství a bydlení 2013. 1. vyd. 1. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2013. s. 120-124. ISBN 978-807375-756-4. KOTRADYOVÁ, V.; TEISCHINGER, A.; ZUKAL, M. L. 2012. Exploring the possibilities of increasing the contact comfort by wooden materials - tactile interaction of man and wood. In, Innovation in woodworking industry and engineering design: University of Forestry, Sofia, Vol.01.

PODĚKOVÁNÍ Děkuji doc. Ing. Veronice Kotradyové, Ph.D. za odborné vedení disertační práce a cenné rady, které přispívají k tvorbě práce a výzkumu.

106

WoodNet 2013

DIFFUSION OF WATER THROUGH EUROPEAN BEECH WOOD Halachan Pavol1, Troppová Eva2, Hrčka Richard1 1

Technical University in Zvolen / Faculty of Wood Sciences and Technology 2 Mendel University in Brno / Faculty of Forestry and Wood Technology [email protected]

Key words: diffusion coefficient, water in wood, bound water, European beech 1 INTRODUCTION Diffusion processes are of great importance in wood technology. The seasoning (drying) of wood involves diffusion, so does the treatment of wood with preservatives, fire retardants, anti-shrink and seasoning chemicals and the penetration of chips with reagents prior to pulping (Burr & Stamm 1956). Diffusion is a complicated physical process which is part of everyday life not only in wood scientific field. Diffusion is transport of mass; it means molecules of one substance penetrate among the molecules of the same substance or into the other substances. Diffusion coefficient is the number that describes water movement of bound water in wood. It is an integral parameter which quantitatively characterizes the physical action (Halachan & Hrčka 2012). The bound water diffusion coefficient describes one of the most important properties responsible for obtaining good quality predictions of water transfer processes (Olek & Weres 2007). According to others authors the diffusion coefficient is usually determined using sorption method. We used the method of desorption, in our experiment. The aim of presentation (project, work, research…) is to show and determine diffusion coefficients for every principal direction and describe factors that can influence sorption and desorption process. Non stationary method for determining diffusion coefficients means weighing samples placed in conditioning chamber with constant parameters (relative humidity [φ] and temperature [°C]). 2 MATERIAL AND METHODS We used wood of the European Beech (Fagus sylvatica L.) for experiments. Specimens dimensions were 10,00 x 10,00 x 1,00 cm3. The specimens were sanded and divided into three groups (longitudinal, radial and tangential direction). The specimens were conditioned to equilibrium moisture content. Conditions – relative humidity φ = 98% (Aqueous solution of CuSO4.5H2O) and temperature 20,0 °C. After conditioning, specimens were filled with bound water (equilibrium moisture content approx. 30 %). Specimens were further conditioned in conditioning chamber at φ=65 % and constant temperature 20°C. We measured them until approx. 12 % moisture content. After conditioning, the specimens were dried to 0 % moisture content was reached. For the measurement we used balances with the precision of 0,001g. The time of measurement was recorded by computer immediately after measurement of mass. The measured data were evaluated in MS Excel. The evaluation program works on the principle of non-linear regression. We also evaluated data by the principle of square root method.

107

WoodNet 2013 3 RESULTS AND DISCUSSION If the coefficients increase with increasing MC and if this relationship is strong, we should observe decreasing D during the first stage of desorption an increasing D during the absorption (Babiak 1998). The diffusion coefficients in longitudinal direction are several times higher than in transverse directions (Kurjatko - Kúdela 1990). Our results confirm decreasing diffusion coefficient with decreasing moisture content. We can see that the decreasing started at approx. 26 % in every case. The results evaluated by last square method show higher values, but there are no significant differences between anatomical directions. The results, evaluated by square root method have always showed lower values. We think that the largest problem is the beginning of experiment and every measurement influences the results. The beginning of diffusion experiment is very fast which was also confirmed in others experiments with coniferous wood. 4 CONCLUSION The aim of the contribution was to identify water diffusion coefficients for the European beech specimens. We confirmed the fact of decreasing diffusion coefficient with decreasing moisture content. Diffusion coefficient was highest for longitudinal direction. The diffusion rate at the beginning of the experiment can strongly influence value from experiments. REFERENCES BABIAK, M. Diffusion coefficients of beech and black locust wood. Proceedings of the 3rd IUFRO Symposium Wood Structure and Properties, Wood structure and properties ´98, Technical University in Zvolen, 1998. Zvolen, 65–70 pp. BURR, H. K. – STAMM. A.J. Diffusion in wood. Information reviewed and reaffirmed,March 1956. Forest Products Laboratory,-2 Forest Service. U. S. Department of Agriculture. 19 pp. HALACHAN, P. – HRČKA, R. The measurement of the water transport characteristics of the water movement in wood. In Wood the best material for mankind. Zvolen: Arbora Publishers, 2013, 15–19 pp. ISBN 978-80-968868-6-9. KURJATKO, S. – KÚDELA, J. Bound water diffusion coefficients based on the sorption method. Latest achievements in research of wood structure and physics, 1990. Zvolen, 187–198 pp. ISBN 80-2280139-9. OLEK, W. – WERES, J. Effects of the method of identification of the diffusion coefficient on accuracy of modeling bound water. Springer Science+Business Media B.V. 2006. Transp. Porous Med 2007, 66: 135–144 pp. DOI 1242-006-9010-6. POŽGAJ, A. a kol. Wood structure and properties. (Štruktúra a vlastnosti dreva 2. vydanie). In Slovak, 1997. Bratislava, 1997. Príroda 486 pp. ISBN 80-07-00960-4.

ACKNOWLEDGEMENT This work was supported by Slovak Research and Development Agency under the contract No. SK-CZ-0045-11.

108

WoodNet 2013

POUŽITÍ LOMOVÉ MECHANIKY PŘI URČOVÁNÍ ŘEZNÝCH ODPORŮ USE OF FRACTURE MECHANICS IN DETERMINING OF CUTTING RESISTANCE Hlásková Luďka Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: lomová mechanika, měrný řezný odpor, řezný výkon 1 ÚVOD V dřevozpracujícím průmyslu je řezání pilovými kotouči nejpoužívanějším způsobem obrábění materiálů na bázi dřeva, plastů i kompozitních materiálů. I přesto, že této oblasti bylo věnováno mnoho teoretických prací, které tuto problematiku zdokonalovaly a experimentálně ověřovaly, není v současné době znám takový postup, pomocí něhož by se dala přesně určit velikost řezného odporu a řezné síly. V současné době se nejčastěji v praxi i teorii využívá různých modifikací dvou základních metod, metoda technologicko-fyzikální a metoda analytická (Lisičan,1996, Naylor et al. 2012). 2 METODIKA Pro experiment byl použit pilový kotouč vyrobený firmou Flury Systems AG. Jedná se o standardní kotouč o průměru 350 mm s rovnými zuby, který je určen pro podélné řezání dřeva. Řezání bylo realizováno v optimálních provozních otáčkách n = 3800 min-1 tj. při řezné rychlosti vc = 70 m∙s-1. Rychlost posuvu obrobku byla měněna v rozmezí vf = 2–22 m∙min-1 s krokem 2 m∙min-1. Tomu odpovídal měnící se posuv na zub fz a střední tloušťka třísky hm. Experiment byl prováděn na zkušebním zařízení pro výzkum řezání pilovými kotouči, které simuluje co nejpřesněji podmínky ve skutečném provozu. Snímači byly snímány parametry řezného procesu (řezná síla Fc, posuvná síla Ff, řezná rychlost vc, rychlost posuvu obrobku vf). Signály ze snímačů byly transferovány v měřící ústředně Spider 8 a následně zpracovány do tabulek a grafů. V experimentu byly použity vzorky nativního buku, kompresně plastikovaného buku Bendywood a chemicky modifikovaného buku Belmadur. Vzorky byly vysušeny na relativní vlhkost 8,5 % a sjednoceny na stejnou tloušťku e = 21 mm. 3 VÝSLEDKY Na obr. 1 je zobrazena závislost řezné síly na velikosti střední tloušťky třísky. Se zvětšující se tloušťkou třísky docházelo téměř k lineárnímu růstu řezné síly, což potvrzuje teoretické předpoklady. Velikost řezné síly při řezání DMDHEU je téměř o 35% nižší ve srovnání s nativním bukem. Chemicky a tlakově impregnovaný buk DMDHEU má proti nativnímu buku zvýšenou tvrdost, ovšem na druhé straně je to křehký materiál. Řezání materiálu Bendywood je v porovnání s nativním bukem nepatrně snazší. Bendywood je materiál s vyšší hustotou a velmi dobrým ohybem. Mírné zvlnění vláken, které vzniklo jako odezva na zatížení v tlaku v podélném směru má příznivý dopad na síly pro ohyb a následné odstřihnutí třísky při řezání. Určování hlavních parametrů modelu vychází z regresní analýzy. Lomová houževnatost R||  (pro φ2 = 39º) byla určena z posunutí přímky a střihová mez kluzu 109

WoodNet 2013

  ||  z její směrnice (Atkins, 2009). Pomocí Ernst-Merchantovi teorie a aplikací experimentálních dat v navrhnutém modelu přináší do procesu řezání kotoučovou pilou tyto údaje pro podélně příčný model řezání, viz. (tab. 1): Tab. 1 Výsledky získané experimentem  (kgm3 )

µ

βμ

Φc

γ

Qshear

  || 

(MPa)

R|| 

(Jm-2)

Buk

691

0,87

40,98

34,51

1,81

0,59

44,890

1137,333

Belmadur

707

0,81

38,78

35,61

1,78

0,60

22,257

1171,111

Bendywood 739

0,86

40,69

34,65

1,81

0,59

41,712

1194,556

Obr. 1 Řezná síla jako funkce střední tloušťky třísky

4 DISKUZE A ZÁVĚR Na základě provedeného experimentu se nám podařilo určit střihovou mez kluzu a lomovou houževnatost pro podélně-příčný model řezání pilovým kotoučem při obrábění nativního buku a modifikovaných materiálů Bendywood a Belmadur. S pomocí těchto dvou parametrů je možné formulovat matematický model pro výpočet řezného výkonu a síly působící na obrobek a nástroj. Tento výpočetní model je využitelný nejen pro technology, ale také pro konstruktéry. LITERATURA ATKINS A.G., 2009: The science and engineering of cutting. The mechanics and proces sof separating, scratching, and puncturing biomaterials, metals and non metals. Butterworth-Heineman is an imprint of Elsevier, Oxford,2009, 413 p. LISIČAN J. a kol., 1996: Teória a technika spracovania dreva. Zvolen: Matcentrum. 626 s. NAYLOR A., HACKNEY P., PERERA N., CLAHR E., 2012: A predictive model for the cutting force in wood maching developed using mechanical properties. BioResources, 7(3): 2883-2894.

PODĚKOVÁNÍ Tento článek byl podpořen projektem CEEPUS C-III-0310-05-1213 a projektem IGA LDF MENDELU 22/2013. Autoři děkují za finanční podporu při řešení tohoto projektu.

110

WoodNet 2013

ANALÝZA PARAMETRŮ MAKROCÉV DUBU LETNÍHO (QUERCUS ROBUR L.) Z RŮZNÝCH STANOVIŠŤ A JEJICH POROVNÁNÍ. ANALYSIS OF EARLYWOOD VESSELS PARATERS OF ENGLISH OAK (QUERCUS ROBUR L.) FROM DIFFERENT HABITATS AND COMPARISON OF THEM. Hroš Martin Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected] __________________________________________________________________________

Klíčová slova: dub letní, makrocévy, dendroekologie Dub letní patří mezi nejvíce zastoupené druhy kruhovitě pórovitých dřevin v lesích České republiky. Dohromady s dubem zimním pokrývají přibližně 27.5 % plochy listnatých lesů (Kolektiv 2010), podobně jako v lesích evropských, kde pokrývají 27 % plochy listnatých lesů (Bacilieri et al. 1995 ; Feuillat et al. 1997). Studie zabývající se vodivými pletivy kruhovitě pórovitých listnáčů ukazují meziroční variabilitu ve velikostech cév, které reflektují některé ekologické informace (García-Gonzáles 2007). Eckstein et al. (1977) předpokládal, že velikost cév odráží dostupnost vody během jejich vzniku. Průměrná velikost jarních cév má silnější reakci na klima než variabilita šířky letokruhů (Fonti, 2008), zejména na jarní srážky (Campelo et al 2010) a teploty (García-Gonzáles 2003), ovšem teploty s horší korelací než u srážek (Fonti 2008). Z těchto výsledků vyplývá, že průměrná velikost jarních cév dubu je slibným ukazatelem pro klimatické rekonstrukce (Fonti 2008). Provedené studie prokázaly závislost velikosti cév dubu na klimatických podmínkách v době jejich tvorby. Parametry jarních cév mohou proto být použity jako proxy data pro srážky (Fonti a García-González 2008), protože velikost cév je zejména ovlivněna dostupností vody v době jejich tvorby během procesů xylogeneze. Velikost cév by se měla snížit, pokud je nedostatek vody (Dünisch a Bauch 1994; Sass a Eckstein 1995; Pumijumnong a Park 1999; García-González a Eckstein 2003). Některé pozorovatelné odlišnosti jsou zřejmě spojeny s ekologickými podmínkami, ve kterých stromy rostou (Bacilieri et al. 1995). Načasování tvorby jarních cév a signál teploty v klimaticko–růstových analýzách, ukazují také významný vztah mezi velikostí jarních cév a teplotou v předjaří (García-González a Eckstein 2003; Eilmann et al 2006). Byla prokázána negativní korelace mezi teplotami v únoru a březnu a velikostí cév (Fonti a García-González 2004). Kladná korelace mezi teplotou ve vegetační době a velikostí makrocév je silnější na stanovištích, kde se teplota stává více limitujícím faktorem pro růst (Fonti et al. 2007). Vzorníkové stromy jsou v porostu hledány podle determinačních znaků v koruně dalekohledem a pro ověření je z každého vzorníku sestřelen letorost. Z kmene dubů jsou Presslerovým přírůstovým nebozezem, zavrtáním ve směru kolmém na podélnou osu kmene ve výšce 1.3 metru od paty kmene, odebrán jeden vývrt. Poté je na vzorcích zarovnán příčný řez na mikrotomu. Na zarovnaném povrchu příčného řezu jsou lumeny cév nejprve odstraněny tlakem vody (pomocí vysokotlakého čističe), které ztěžují automatické měření rozměrů cév a poté cévy zvýrazněny proti okolí bílou křídou. Vývrt je poté nasnímán přes stereolupu pod dopadajícím světlem digitální kamerou Leica DFC295. Vzorek je postupně snímán (nejlépe) od dřeně k běli. Se vzorkem musí být nasnímáno také kalibrační sklíčko s měřítkem. 111

WoodNet 2013 Parametry jarních cév (dále jen cév) jsou měřeny v programu WinCELL. Měřeny jsou pouze cévy s velikostí 10 000 μm² a více (García-Gonzáles a Fonti 2006). Po změření parametrů všech cév v rámci letokruhu jsou v každém letokruhu měřeny parametry první řady makrocév, což jsou cévy, které byly vytvořeny jako první v daném vegetačním období. Je měřena také šířka letokruhů. Podle šířky letokruhu byl analyzován přírůst a zjišťována závislost některých parametrů cév na šířce letokruhu. LITERATURA BACILIERI R., DUCOUSSO A., KREMER A. 1995. Genetic, Morphological, Ecological and Phenological Differentiation between Quercus petraea (Matt.) Liebl. and Quercus robur L. in a Mixed Stand of Northwest of France. Silvae Genetica 44, 1: 1–9 CAMPELO F. ET AL. 2010.Vessel features of Quercus ilex L. growing under Mediterranean climate have a better climatic signal than tree-ring width. Trees. DÜNISCH O, BAUCH J. Influence of soil substrate and drought on wood formation of spruce (Picea abies L Karst) under controlled conditions. Holzforschung 1994;48: 447–57. ECKSTEIN D., FRISSE E., QUIEHL F. 1977. Holzanatomische Untersuchungen zum Nachweis anthropogener Einflüsse auf die Umweltbedingungen einer Rotbuche. Angew. Bot. 51:47–56. EILMANN B, WEBER P, RIGLING A, ECKSTEIN D. 2006. Growth reactions of Pinus sylvestris L. and Quercus pubescens Willd. to drought years at a xeric site in Valais, Switzerland. Dendrochronologia 23: 121–132. FONTI P., GARCÍA-GONZÁLEZ I. 2004. Suitability of chestnut earlywood vessel chronologies for ecological studies. New Phytologist 163: 77–86. FONTI P., SOLOMONOFF N., GARCÍA-GONZÁLEZ I. 2007. Earlywood vessels of Castanea sativa record temperature before their formation. New Phytologist. 173: 562–570 FONTI, P., GARCÍA-GONZÁLES, I. 2008. Earlywood vessel size of oak as a potential proxy for spring precipitation in mesic sites. Journal of Biogeography. 35: 2249–2257 GARCÍA GONZÁLES I., ECKSTEIN D. 2003. Climatic signal of earlywood vessels of oak on a maritime site. Tree Physiology. 23. 497–504 GARCÍA GONZÁLES I., FONTI, P. 2006. Selecting earlywood vessels to maximize their environmental signal. Tree Physiology. 26: 1289–1296 GARCÍA GONZÁLES I., FONTI, P. 2007. Ensuring a representative sample of earlywood vessels for dendroecological studies: an example from two ring-porous species. Trees. KOLEKTIV. 2010. Zpráva o stavu lesa a lesního hospodářství České republiky v roce 2010. Praha, Ministerstvo zemědělství. ISBN 978-80-7084-995-8 FEUILLAT F., DUPOUEY J. L., SCIAMA D., KELLER R. 1997. A new attempt at discrimination between Quercus petraea and Quercus robur based on wood anatomy. Canadian Journal of Forest Research, 27 (3): 343–351. PUMIJUMNONG N, PARK WK. Vessel chronologies from teak in northern Thailand and their climatic signal. IAWA Journal 1999; 20: 285–94. SASS U, ECKSTEIN D. The variability of vessel size in beech (Fagus sylvatica L.) and its ecophysiological interpretation. Trees – Structure and Function 1995;9: 247–52.

112

WoodNet 2013

MIKROVLNNÉ ZAŘÍZENÍ PRO KONTINUÁLNÍ ÚPRAVU DŘEVA MICROWAVE DEVICE FOR CONTINUOUS TREATMENT OF WOOD Koiš Vojtěch, Dömény Jakub Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected], [email protected]

Klíčová slova: microwave, treatment, continuous device 1 ÚVOD Mikrovlnná úprava dřeva se užívá pro jeho předsušení (Awoyemi 2004, Harris, et al. 2008, Beikircher, et al. 2012), zlepšení fixace impregnačních látek ve struktuře dřeva (Yu LiLi, et al. 2009), sušení (Hansoon and Antti 2003), zvýšení propustnosti a impregnovatelnosti (Torgovnikov and Vinden 2009) a plastifikace (Studhalter et al. 2009). Oloyede a Groombridge (2000) uvádí, že při použití mikrovlnné energie k sušení, se sníží pnutí uvnitř dřeva až o 60 % oproti konvekčnímu sušení. Antti, et al. (2001) se k této teorii přiklání. Zdůrazňuje však, že musí být nastaveny správné parametry sušícího procesu a proces musí být kontrolován. Hansson a Antti (2005) zkoumali vliv sušící metody (mikrovlnné sušení a konvekční sušení) a teploty (60°C až 110°C) na tvrdost dřeva. Uvádí, že pokud je proces sušení kontrolován, mají na tvrdost vliv spíše proměnné jako je anatomický směr, anatomická stavba a hustota dřeva, než metoda sušení nebo teplota. Antii (1995) publikovala studii, ve které mikrovlnně sušila vzorky borovice a smrku na 8 % vlhkosti. Proces byl řízen na základě měření vnitřní teploty (nepřesáhla 140°C), vnitřního tlaku par a rychlosti odpařování vlhkosti. Autorka uvádí, že při vlhkosti nad mezí hygroskopicity docházelo k vlhkostnímu úbytku 0,20 – 0,45 % za minutu. Při vlhkosti vzorků pod mez hygroskopicity docházelo k vlhkostnímu úbytku 0,10 – 0,20 % za minutu. Ze závěru studie vyplívá, že se vzorky smrku sušili 1,6 krát rychleji, než vzorky borovice a nebylo třeba je následně klimatizovat, protože byly bez vnitřního napětí. 2 METODIKA Testované zkušební vzorky byly roztříděny dle režimu ošetření do 4 skupin, které se lišily různými výkony ozařování a rychlostí posuvu materiálu přes modifikační komoru. První skupina vzorků byla ošetřena výkonem 3 kW při posuvu 0,4 m/min ve dvou cyklech (2 průchody modifikační komorou). Druhá skupina byla vystavena výkonu 5 kW při stejném posuvu materiálu ve dvou cyklech. Třetí a čtvrtá skupina vzorků byla ošetřena pouze jedním cyklem při výkonech 3 kW a 5 kW a rychlosti posuvu 0,2 m/min 3 ZÁVĚR U skupiny ošetřené režimem 3 kW, 0,4m/min byla vyhodnocena průměrná povrchová teplota 75,3°C a průměrný úbytek vlhkosti 13,2 %. Hodnota MOE = 9589 Mpa a MOR = 74 Mpa. U skupiny ošetřené režimem 5 kW, 0,4m/min byla vyhodnocena průměrná povrchová teplota 79,3 °C a průměrný úbytek vlhkosti 33,87 %. MOE a MOR nebyly měřitelné. U skupiny ošetřené režimem 3 kW, 0,2 m/min byla vyhodnocena průměrná povrchová teplota 69,2 °C a průměrný úbytek vlhkosti 20,53 %. MOE a MOR nebyly měřitelné. U skupiny ošetřené režimem 5 kW, 113

WoodNet 2013 0.2 m/min byla vyhodnocena průměrná povrchová teplota 74,8 °C a průměrný úbytek vlhkosti 38,64 %. MOE a MOR nebyly měřitelné. LITERATURA ANTII, A., L., (1995). Microwave drying of pine and spruce. Holz als Roh – und Werkstoff. pp. 333-338. ANTTI, A., L., JÖNSSON, A., NILSSON. M., (2001). The effect of drying method on the mechanical properties of wood: comparsion between conventional kiln and microwave – dried Scots pine, in: Paper Presented to the Third European Cost E15 Workshop on Wood Drying, Helsinki, Finland, 2001. AWOYEMI, L. (2004). Effects of microwave modification on the swelling properties of Pinus radiata heartwood. Indian Forester. pp. 267–272. BEIKIRCHER, W., LUX, C., SAXER, A., (2012). Microwave pretreatment of Norway spruce (Picea abies) for preservative treatment. World Conference on Timber Engineering 2012, WCTE 2012, pp. 126–129 HANSSON, L., ANTTI, A., L., (2005). The effect of drying method and temperature level on the hardness of wood. Journal of Materials Processing Technology, 171. pp. 467–470. HANSSON, L., ANTTI, A.L., (2003). The effect of microwave drying on Norway spruce woods strength: a comparison with conventional drying. J. of Mater. Process. Technol. pp. 41–50. HARRIS, G. A., TORGOVNIKOV, G., VINDEN, P., BRODIE, G.I., SHAGINOV, A., (2008). Microwave pretreatment of backsawn messmate boards to improve drying quality: Part 1. (Special issue on Wood Drying). Drying Technology. pp 579–584. LILI Y., WEI G., JINZHEN C., ZHENZHONG T., (2009). Effects of microwave post – treatment on the leasing resistence of ACQ-D treated Chinese fir. Journal of Beijing Forestry University. pp. 90–96. OLOYEDE, A., GROOMBRIDGE, P., (2000). The influence of microwave rating on the mechanical properties of wood. Journal of Material Processing Technology. pp 67–73. STUDHALTER, B., OZARSKA, B., SIEMON, G., (2009). Temperature and moisture content behaviour in microwave heated wood prior to bending – Mountain Ash (Eucalyptus regnans). European Journal of Wood and Wood Products. pp. 237–239. TORGOVNIKOV, G.,I., (1993). Dielectric properties of wood and wood-based materials. Berlin: Springer-Verlag, 196 s. ISBN 3-540-55394-0. TORGOVNIKOV, G.I., VINDEN, P. (2009). High intensity microwave wood modification for increasing permeability. Forest Products Journal , 2009. pp. 84–92.

PODĚKOVÁNÍ Projekt č. 32/2013 vznikl za finanční podpory Interní grantové agentury LDF Mendelovy univerzity v Brně

114

WoodNet 2013

RODINNÝ DŮM S TÉMĚŘ NULOVOU SPOTŘEBOU ENERGIE NEARLY ZERO-ENERGY FAMILY HOUSE Hála Marek, Havlík Ondřej, Horáček Jiří, Kunert Martin, Čechová Jitka, Klepárník Jan, Křenková Helena, Zapletal Miroslav Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: energetická náročnost budov, spotřeba energie Od 1. 1. 2013 nabývá účinnosti novela zákona 406/2000 Sb o hospodaření energií, kterou je implementována evropská směrnice č. 2010/31/EU o energetické náročnosti budov. Novela zákona je vydána ve sbírce zákonů ze dne 3. října 2012, pod číslem 318/2012 Sb [1]. Zákon [1] rozlišuje dva stupně energetické náročnosti novostaveb. Prvním stupněm, méně přísným, je energetická náročnost budovy na nákladově optimální úrovni a druhým stupněm je energetická náročnost budovy s téměř nulovou spotřebou energie. První stupeň musí splnit všechny stavby od 1. 1. 2013, druhý stupeň bude zaváděn do praxe v letech 2016 až 2020 postupně pro jednotlivé typy vlastníků a velikosti nových budov. Klíčové parametry obou stupňů energetické náročnosti budov jsou stanoveny na základě ČSN 730540 Tepelná ochrana budov [2]. Novelizací normy [2] lze tedy měnit požadavky na energetickou náročnost budov. Výše uvedená fakta znamenají výraznou změnu ve způsobu projektování a realizace staveb. Současná stavební praxe ve většině případů nezná nové metody nutné ke kvalitnímu provedení domů s téměř nulovou spotřebou energie. Důvodem jsou velmi malé nebo žádné zkušenosti většiny firem a organizací. Náš tým se rozhodl, ve spolupráci se soukromým investorem, realizovat dům s téměř nulovou spotřebou energie a na hotovém díle provést řadu měření, jejichž cílem je získání zpětné vazby a ověření stanovených hypotéz. Častým argumentem, nejen laické veřejnosti je, že dům s téměř nulovou spotřebou energie je drahý. Očekáváme, že výsledky tohoto projektu potvrdí hypotézu H1. H1: Rodinný dům s téměř nulovou spotřebou energie neznamená dražší bydlení ve srovnání s dnes běžným domem. Na mnohých stavebních pozemcích nelze provést optimální orientaci domu ke světovým stranám. V mnoha případech to souvisí s nevhodně řešeným územním plánem, který byl realizován bez znalosti zásad projektování domů s téměř nulovou spotřebou energie. Vhodná orientace stavby přitom může znamenat až 30 % úspor energie na vytápění [3]. Dům, na jehož realizaci spolupracujeme, nemá optimální orientaci ke světovým stranám z důvodu výstavby v proluce. Očekáváme však, že výsledky tohoto projektu potvrdí hypotézu H2. H2: Rodinný dům s téměř nulovou spotřebou energie lze realizovat i na pozemku s méně vhodnou orientací ke světovým stranám.

115

WoodNet 2013

Obr. 1 Jižní, severní, východní a západní pohled na realizovaný rodinný dům

Obr. 2 severozápadní pohled – současný stav (10. 9. 2013)

V prvním roce řešení projektu IGA byly realizovány úpravy projektové dokumentace a konzultace v rámci stavebního dozoru. Vlastní realizace stavby soukromým investorem, v současné době vez vnitřních vrstev obvodového pláště. Stavba je připravena pro první fázi měření před dokončením, které proběhne za vhodného počasí v zimním období 2013. LITERATURA [1] Zákon č. 318/2012 Sb., kterým se mění zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů. In: Sbírka zákonů České republiky. 2012, částka 117, strana 4058 až 4074. [2] ČSN 730540-2. Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, říjen 2011. 61 s. Třídící znak 73 0540. [3] Passivhaus Institut, PHPP 2007: Navrhování pasivních domů. Passivhaus Projektierungs Paket. PHPP 2007.

PODĚKOVÁNÍ Tento dokument byl zpracován v souvislosti s řešením projektu IGA 56/2013 „Optimalizace spotřeby energie staveb na bázi dřeva se zřetelem na stavebně – truhlářské výrobky. Autoři děkují za poskytnutou podporu.

116

WoodNet 2013

COMBINED PROCESSES OF BEECH WOOD MODIFICATION FOR FLOORINGS  INFLUENCE ON PROPERTIES, DURABILITY AND HEALTH ASPECTS Rademacher Peter Mendel University in Brno / Faculty of Forestry and Wood Technology [email protected]

Key word: beech wood, wood modification, property improvement, floorings 1 INTRODUCTION Beech is one of the most common tree species in Central Europe with high storage of volume in forests and good properties for plenty of utilizations. However, durability of beech wood and dimensional stability is quite bad, thus utilizations for outdoor or moist room are limited or impossible. That is why activities to improve usages of beech wood for new, innovative products are increasing during last years. The wood research group at Mendel University started in 2013 with a project to modify unfavorable properties of beech wood to realize better or more utilizations for indoor or outdoor flooring systems. 2 METHODS AND PARTICIPANTS During last six months a new group of wood scientists was established at Mendel University (Table 1) to investigate and improve properties of beech wood due to wood modification and continue these new materials to additional innovative flooring products. Durability and dimensional stability of beech wood is low because of low or missing substances in wooden cell walls, which could stabilize bonds in wood against moisture or fungi attack. Table 1: IGA-V participants and responsible working packages Students

Research-topics

Staff

Beech w ood-modification, impregnation, 1) Petr Pařil indoor/- outdoor-flooring, products Beech w ood-microw ave-treatment, 2) Vojtěch Koiš VOC-reduction Beech w ood-microw ave-treatment, VOC3) Jakub Dőmény reduction, penetration of solutions into w ood Beech w ood-heat-treatment, temperature and 4) Peter Čermák moisture-measurement, w ood-structure Extractions, Beech w ood impregnation, normal 5) Pavel Sáblík and false heartw ood Thermal conductivity in normal and modified 6) Eva Troppová Beech w ood, products Densification of Beech w ood, DIC normal/ 7) Martin Brabec densified/ chem.-modified w ood, products Adhesives, glued flooring-systems, fiber-/ 8) Paw an Mishra particle-boards, flooring-underlayer X-Ray-density normal/ densified/ chem.9) Vojtěch Veselý modified Beech w ood, products Saw -resistance normal/ densified/ chem. 10) Eva Šebelová modified Beech w ood, products 11) Luďka Hlásková

Saw -resistance norm./ densified/ chem. modified Beech w ood, products

12) Petr Klímek

Imprints in Beech w ood, glue/ adhesives; surface roughness, fiber/ particle boards

Research- topics

Peter Rademacher Project leader Drying of normal/ densified/ chem.-modified Beech w ood 1), 2), 3), 4), 7) Durability tests normal/ densified/ chem.Jan Baar modified Beech w ood 1), 2), 3), 4), 5), 7) VOC- and QUV-tests 1), 2), 3), 4), 5), 7), Daniela Tesařová 8); product-tests Aleš Dejmal

Petr Čech

VOC- and QUV-tests 1), 2), 3), 4), 5), 7)

Zdeněk Kopecký

Saw -resistance normal/ densified/ chem.modified Beech w ood 1-8), 11-12) Transfer of normal and modified Beech w oodmaterial to products 1-12) Tests of normal and modified Beech Woodmaterial, products and prod.-tests 1-12) Transfer/ tests of normal and modified Beech w ood-material to products 1-12) thermal conductivity/ acoustic behavior of normal and modified Beech w ood, products Morphological and structural investigation of normal/ densified/ chemical-modified Beech w ood; sample preparation 1 - 5), 7)

Helena Křenková Miroslav Zapletal Petr Sláčik Jan Tippner

Radim Rousek

117

WoodNet 2013 Thus first impregnation-tests of wood with hydrophobic natural oils, phenolic compounds from different native sources, ammoniac or nano-particles have been carried out to improve dimensional stability and durability, followed by compression-treatments to enhance density, thermal conductivity, strength and hardness with different technics. Also first tests of VOCs to avoid health risks as well as tests of machinery and examples of new products have been arranged to test properties and usability of first new products in Joinery Product Testing Institute in Zlin, Department of Furniture Processing, Department of Wood Processing and Department of Wood Science. 3 RESULTS Following first treatments of beech wood modification have been carried out: - Improved plastification of beech after steaming or ammoniac treatment - Improved possibilities of treated beech for bending and compression - Increased densification of beech (650 kg m-3  1150 kg m-3) - Tests showed improved durability as well as better physical (density, dimensional stability, thermal conductivity) and mechanical properties (bending and compression strength, hardness) of industrial produced Lignamon (Figure 1) - Impregnation of beech with natural phenolic compounds successful - First tests of biocide behavior of phenolic compounds in bio-essays - Durability tests of oil and metal treated beech showed improved behavior - First physical and mechanical tests of oil- and metal-modified beech wood - First prototypes of flooring-products made of modified beech

Figure 1: Left: Swelling in water (start at 10th day) of reference Beech, compressed Beech and Lignamon (NH3-treated plus compressed beech) and shrinkage due to drying under 103 oC th conditions after 45 day. Right: Durability test following EN 113/ 16 weeks of decay with Trametes versicolor of Lignamon (L) and reference beech (Be).

4 OUTLOOK Flooring systems are one of the most important applications of Beech wood, but properties like swelling/ shrinkage, durability (for moist room or outdoor use) or even hardness are often insufficient or improvable. First treatments of beech wood to improve required properties have been carried out, but additional tests of new materials and products are needed.

118

WoodNet 2013

VLIV VSTUPŮ NA VÝSLEDEK EXTRAKCE U JÁDROVÉHO DŘEVA ROBINIA PSEUDOACACIA L. INFLUENCE OF DIFFERENT INPUTS TO THE RESULT OF EXTRACTION OF ROBINIA PSEUDOACACIA L. HEARTWOOD Sablík Pavel Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected]

Klíčová slova: Robinia pseudoacacia L.; Extraktivní látky; fexIKA; heartwood 1 ÚVOD A LITERÁRNÍ PŘEHLED Několik cenných výzkumných prací se zabývalo studiem extraktivních látek získaných z jádrového dřeva velmi odolných tropických dřevin. Tyto publikace se věnovaly účinnosti extraktů z několika různých dřevin, pro příklad Manilkara huberi (Bulletwood, Massaranduba), Bagassa guianensis (Tatajuba), Andira surinamensis (brown heart, cabbage) (Rodrigues , et al. 2012), Lonchocarpus castilloi (Machiche, Black Cabbagebark) (Reyes-Chilpa, et al. 1995), Calocedrus formosana (Taiwan Incense-cedar) (Wang, et al. 2004), Pterocarpus soyauxii (African Padauk) (Brémaud, et al. 2011). Extrakty získané z různých částí stromů (jádrové dřevo, kůra, kořeny, listy), získané za použití různých rozpouštědel (benzen, aceton, voda, ethanol, methanol) vykazovaly rozdílnou účinnost proti dřevo degradujícím houbám a hmyzu. Výsledky výzkumů ukazují, že extraktivní látky získané z odolných dřevin mohou být úspěšně použity jako základ pro vývoj nových ochranných prostředků na dřevo. Vysoká přirozená odolnost jádrového dřeva Robinia pseudoacacia L. je připisována přítomnosti fenolických látek v buněčných stěnách. Na odolnosti tohoto dřeva se pak významným způsobem podílejí především dvě fenolické látky: první je dihydroflavonol dihydrorobenitin (3,7,3’,4’,5’pentahydroxydihydroflavonol) a dále flavonol robinetin (3,7,3’,4’,5’pentahydroxyflavonol) (Roux a Paulus, 1962), obě tyto látky inhibují růst dřevokazných hub. Cílem této studie je určení limitů pro extrakci rozpustných látek v jádrovém dřevě Robinia pseudoacacia L. pomocí metody fexIKA a to na základě zvolených vstupů (použitý materiál, typ rozpouštědla, teplota). 2 VLIV VSTUPNÍHO MATERIÁLU (VELIKOST ČÁSTIC) Jádrové dřevo Robinia pseudoacacia L. bylo namleto na střižném mlýnu za použití sít s různou velikostí ok (4,0 mm, 2,0 mm, 1,0 mm a 0,5 mm), dále byl použit dřevní prach domletý na laboratorním mlýnu a vzorky velikosti 1,0*15,0*30,0 mm. Tyto vzorky byly extrahovány směsí horké vody a methanolu v poměru 50:50. Z výsledků vyplývá, že největší množství extraktivních látek bylo získáno z materiálu namletého za použití síta 0,5 mm, avšak maximální rozdíl ve výsledcích je 0,64 % (pro dřevní prach 7,29 %, pro síto 1,0 7,65 %, pro síto 2,0 7,74 % a pro síto 4,0 7,36 %). V případě vzorků o rozměrech 1,0*15,0*30,0 mm byly použity dvě extrakce. Průměrný výsledek z první extrakce byl 5,32 % a z druhé 2,24 %. Celkové množství extraktivních složek bylo tedy 7,56 %. 119

WoodNet 2013 3 VLIV ROZPOUŠTĚDLA Pro test účinnosti rozpouštědel byl použit dřevní prach a rozpouštědla vybrány s ohledem na jejich polaritu, která je jedním z předních vlastností určujících účinnost rozpouštědla. Z rozpouštědel s vysokým polárním číslem byla vybrána voda (9,0), dále methanol (6,6) a s nízkým polárním číslem potom cyklohexan (0,0) nebo benzen (3,0). Podle předpokladů ukázaly výsledky velmi nízké hodnoty extrahovaného materiálu u cyklohexanu (1,3 %) a benzenu (5,4 %). Methanol jako zástupce středu škály vykazuje průměrný výsledek 5,77 %. V porovnání s výsledky horké vody (7,25 %), ethanolu (8,07 %) a směsí vody s methanolem v poměru 20:80 (7,61 %) a 50:50 (7,51 %) je zřejmé, že polární číslo není jedinou vlastností s vlivem na výsledek extrakčního procesu. 4 VLIV TEPLOTY Vzhledem k průběhu extrakčního procesu s přístrojem fexIKA byly provedeny extrakce na dřevě předem tepelně upraveném teplotami 120°C, 140°C, 170°C a 200°C. Pro srovnání byla rovněž provedena extrakce při teplotě 20°C. Z výsledků vyplývá, že podíl extrahovaných látek stoupá od použité teploty 20°C, při které bylo dosaženo výsledku 4,81 % extraktivních látek, přes 110°C s výsledkem 7,51 % až po 170°C s výsledkem 13,11 % a 200°C s výsledkem 12,84°C. 5 ZÁVĚR Extrakce za pomoci zařízení fexIKA ukázalo několik zajímavých vlastností. Extrakce je velmi rychlá, ekonomická ve srovnání se Soxhletovou metodou a nastavením procesu lze výrazně ovlivnit jeho výsledek. Výsledky ukazují, že kvalita vstupního materiálu má malý vliv na výsledek extrakce. Významnější vliv má typ rozpouštědla a zvolená teplota, které mohou výsledky ovlivnit velmi výrazně. LITERATURA BRÉMAUD I, AMUSANT N, MINATO K, GRIL J, THIBAUT B (2011) Effect of extractives on vibrational properties of African Padauk (Pterocarpus soyauxii Taub.). Wood Sci Technol REYES-CHILPA R, VIVEROS-RODRIGUEZ IN, GOMEZ-GARIBAY F, ALAVEZ-SOLANO D (1995) Antitermitic Activiti of Lonchocarpus castilloi Flavonoids and Heartwood Extracts. Journal of Chemical Ecology RODRIGUES AMS, STIEN D, EPARVIER V, ESPINDOLA LS, BEAUCHÊNE J, AMUSANT N, LEMÉNAGER N, BAUDASSÉ CH, RAGUIN L (2012) The wood preservative potential of long-lasting Amazonian wood extracts. International Biodeterioration & Biodegradation ROUX DG, PAULUS E (1962) Condensed tannins. 13. Interrelationships of flavonoid components from the heartwood of Robinia pseudoacacia. Biochem J WANG SY, WU JH, CHENG SS, LO CHP, CHANG HN, SHYUR LF, CHANG ST (2004) Antioxidant activity of extracts from Calocedrus formosana leaf, bark and heartwood. J Wood Sci

120

WoodNet 2013

THERMAL CONDUCTIVITY OF INSULATION FIBERBOARDS: STEADY-STATE MEASUREMENT

Troppová Eva, Švehlík Matěj Mendel University in Brno / Faculty of Forestry and Wood Technology [email protected]

Keywords: insulation fiberboard, thermal conductivity, steady-state conditions, heat flow meter (HFM) 1 INTRODUCTION Insulation fiberboards became one of the principal construction materials used in building industry to protect against heat losses. Material properties of thermal insulations, as well as other wood based materials, are temperature dependent. The thermal conductivity has an ascending character with increasing temperature [1]. Other important factor influencing thermal properties is moisture content of the material. Dependence of thermal conductivity on density of insulation fiberboards measured at uniform temperature and moisture content is obvious in the work of [2]. Although many authors deal with the measurement of thermal conductivity at different temperatures and moisture contents, the widespread examinations are done under laboratory conditions to reach uniform value of thermal conductivity [3]. Such a value is easily comparable with other industrial products. There is a lack of information in description of thermal-moisture behavior of building materials and consequently of whole building structures. 2 MATERIALS AND METHODS Our project is composed of three main parts: a) material preparation, air-conditioning of samples and thermal conductivity measurement at different temperatures; b) preparation of small samples and evaluation of density profiles; and c) evaluation of adsorption and desorption isotherm according to the weight changes during continual air-conditioning. A steady-state measuring device denoted as Heat Flow Meter (HFM) was used to measure the thermal conductivity. Insulation fiberboards are tested between a cold and a hot plate creating a steady heat flux recorded by sensors in adjustable temperature gradients. The principal of the measuring device is based on the steady-state condition, where thermal conductivity is established after reaching thermal equilibrium from the heat flow created at defined temperature difference. Together eight temperatures of the sample (ranging from -10°C to +60°C) with 10°C temperature difference between guarded plates were set up. Together ten samples with dimensions of 600 by 600 mm were dried and weighed. Samples were conditioned at different relative humidity (15, 50 and 85 %) in Sanyo MTH 2400. The weight was established and the samples´ moisture content calculated after each air conditioning. Samples were covered by a thin foil with low thermal conductivity and put into the HFM. The results are ten thermal conductivity values for each defined temperature, related to moisture content and density of each measured sample. The weights of samples covered by foils were established before and after each measurement. The difference between both weights proves negligible changes of moisture content during a process of measurement (less than 0.5 %).

121

WoodNet 2013 The low conductive foil does not have any influence on the thermal conductivity of samples, which was proved by a sensitivity study. Four samples (approximate dimensions of 50x50x35 mm) were cut from the middle part of each sample after the HFM measurement. The average density of each board was established by using X-Ray densitometer with scanning step length of 0.01 mm. Fifty samples with dimensions of 50x50 mm were cut from the huge insulation panels and dried in the laboratory oven Sanyo MOV 112. Samples were weighed and afterwards air- conditioned from 10 % to 90 % of relative humidity. The weight of samples was continually measured (after change of each 10 %) and related to the relative humidity in the chamber. The range of relative humidity from 90 % to 10 % was set up to establish the desorption isotherm. 3 CONCLUSION AND RESULTS Thermal properties of commercially available insulation fiberboards were measured using heat flow meter (HFM 365 lambda). The influence of temperature and moisture content on thermal conductivity was evaluated. The accurate density was established at the X-ray densitometer to reach the density dependence of thermal properties. Adsorption and desorption isotherm were obtained through the weight changes measurement during continual air- conditioning. The results show that increasing moisture content has a positive effect on the thermal conductivity. The curve depicting values of thermal conductivity, related to moisture content and density of samples, has ascending character with increasing temperature. Experimental data were compared with the declared value of thermal conductivity presented by the company. Ten curves describing thermal conductivity behavior of insulation fiberboards at different temperature and moisture contents were established. Results (polynomial functions) depicting ascending trend of thermal conductivity were related to density of samples. Measured values proved the positive influence of temperature and moisture content on thermal conductivity of insulation fiberboards. With raising density value, the thermal conductivity increases. An average thermal conductivity at the equilibrium moisture content was obtained and compared with the declared value presented by the company. A hysteresis of sorption comparable with other wooden materials was obtained during measurement of adsorption and desorption isotherm. REFERENCES [1] BUDAIWI, I., ABDOU, A., AND AL-HOMOUD, M. 2002. Variations of thermal conductivity of insulation materials under different operating temperatures: impact on envelope induced cooling load, Journal of Architectural Engineering 8 (4) pp.125-132 [2] SONDEREGGER, W., NIEMZ, P., 2012 Thermal and moisture flux in soft fibreboards, European Journal of Wood and Wood Products 70 pp. 25-35 [3] AL-HOMOUD, M. S., 2005. Performance characteristics and practical applications of common building thermal insulation materials, Building and Environment 40 (3) pp. 353-366

ACKNOWLEDGEMENT This article is based on research sponsored by the Internal Grant Agency FFWT of Mendel University in Brno No. 25/2013 and is supported by the Establishment of an International Research Team for the Development of New Wood-based Materials Reg. No. CZ/1.07/2.3.00/20.0269.

122

WoodNet 2013

VÝVOJ KONSTRUKCE ŠKOLNÍHO SEDACÍHO NÁBYTKU PRO ROZVOJOVÉ ZEMĚ CONSTRUCTION DESIGNS DEVELOPMENT FOR SCHOOL FURNITURE FOR DEVELOPING COUNTRIES

Začal Jaroslav, Šimek Milan Mendelova univerzita v Brně / Lesnická a dřevařská fakulta [email protected], [email protected]

Klíčová slova: NIKAZAM, Afrika, Zambie, čep, dlab 1 ÚVOD Konstrukce nábytku z místních zdrojů materiálu je prioritou rozvojových zemí (Haviarova et al. 2001). Přináší výhody v podobě zkrácení obchodních řetězců, vytváření maximální hodnoty z prvotní suroviny a zaměstnatelnosti lidských pracovních sil v blízkosti místa odbytu. Teoretickým základem této technologie výroby se zabývá (Alexander 1978), jenž nastiňuje možnost použití bez složitých technologických úprav. Metoda byla v praxi vyzkoušena (Eckelman et al. 2001). Hlavní důraz projektu byl kladen na řešení návrhu a praktické konstrukce nábytku pro školy v Zambii z místně dostupných materiálů prostřednictvím lokálních výrobních prostředků za využití nenáročné technologie. Návrh jednoduché konstrukce dřevěné židle by měl být realizován technologií “Greenwood chair” pouze za použití nářadí obvyklého v ČR. Navržený nábytek musí splňovat kritéria maximální životnosti a snadné údržby. Měl by být snadno sestavitelný z jednotlivých dílů a navržený v modulárním provedení, s možností zaměnit jednotlivé díly při opravě (Alexander 1978). Fixační systém by měl umožňovat snadnou výměnu jednotlivých komponent nábytku. Pro výrobu konstrukčních prvků byl navrhnut jednoduchý dlabací přípravek, který v daných oblastech zaručí bezstarostnou funkčnost a maximální flexibilitu pro usnadnění výroby spoje. 2 MATERIÁL A METODIKA Pro experiment byly použity metodické pokyny pro zkoušení rohových nábytkových spojů (Joščák 2000). Testované zkušební vzorky byly rozděleny celkem do 8 různých skupin. První a čtvrtá skupina vzorků byla vyrobena s průchozím čepem. Pátá a osmá skupina vzorků byla vyrobena s neprůchozím čepem. Pro srovnání naměřených hodnot byly vyrobeny vzorky, které jsou lepeny běžně dostupným lepidlem bez použití klínu kde konečná pevnost odpovídá hodnotám třídy D2.

Obr. 1 provedení spoje (Alexander 1978).

123

WoodNet 2013 V konstrukci byl použit konstrukční spoj čep a dlab, jehož hlavní přednost spočívá v nejjednodušší a časově nejméně náročné technologii výroby pevných kolmých spojů nábytkových částí. Použití klínu pro zafixování spoje se jeví jako racionální alternativa v podmínkách, kdy je lepení spoje nerealizovatelné. Dalším důležitým faktorem je dostatečná bezpečnost, trvanlivost a pevnost spoje. 3 ZÁVĚR Práce byla zaměřena na běžně užívané způsoby provedení spojů jednotlivých komponent nábytku. Výsledky ukazují, že hodnoty získané v laboratorních podmínkách lze snadno využít v praxi. V experimentu bylo dokázáno, že spoje jsou méně odolné v kombinaci neprůchozí čep oproti variantě průchozí čep. Zda si tyto spoje zachovají naměřené hodnoty při opakovaném zatížení je cílem dalšího výzkumu. LITERATURA ALEXANDER, J. D. 1978. Make a chair from a tree: an introduction to working green wood. Newtown, Conn.: Taunton Press, 125 p. ISBN 978-0918804013. ECKELMAN, C. A. 1978. Strength Design of Furniture. 1. vyd. West Lafayette: Tim Tech, Inc. 231 s. ECKELMAN, C. A., ERDIL, Y., HAVIAROVA, E. 2001. Effect of shoulders on bending moment capacity of round mortise and tenon joints. In progress, (in progress). HAVIAROVA, E., ECKELMAN, C., ERDIL, Y., 2001. Design and testing of wood school desk frames suitable for production by low technology methods from waste wood residues. Forest Products Journal, 55 (5): p 79-88. JOŠČÁK, P. 2000. Pevnostné navrhovanie nábytku. 1. vyd. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, 246 s. ISBN 80-228-0921-7.

PODĚKOVÁNÍ Tento výzkum byl podpořen v rámci projektu NIKAZAM CZ.1.07/2.4.00/17.0028

124

Název publikace: SilvaNet – WoodNet 2013; Sborník souhrnů ze studentské vědecké konference Autor publikace: kolektiv autorů Editor: Vendula Čermáková, Martin Šrámek, Petr Sedlák, Petr Martinek Ilustrace: Petr Čermák Prepress: Vendula Čermáková, Martin Šrámek, Petr Sedlák, Petr Martinek Vydavatel: Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, Brno, 613 00 Tisk: Ediční středisko Mendelovy univerzity v Brně Sborník neprošel jazykovou úpravou Vydání: první, 2013 Počet výtisků: 100

ISBN 978-80-7375-903-2