JAN KADAVݹ, ROBERT KNOTT²

¹Ústav hospodářské úpravy lesa, ²Ústav zakládání a pěstění lesů, Lesnická a dřevařská fakulta, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 3, 613 00 Brno, Česká republika, Tato adresa je chráněna proti spamování, pro její zobrazení potřebujete mít Java scripty povoleny

Abstrakt

 

Cílem příspěvku je najít odpovědi na základní otázky, zda v současnosti obhospodařované nízké lesy je možno považovat za lesy světlé a zda je pro ně možné definovat a optimalizovat v nich příp. používané pěstební režimy tak, aby jejich výsledkem byl především nízký světlý les. K danému účelu je využito literárně doložených výskytů rostlinných druhů jako stanovištních indikátorů v nízkých lesích Evropy. Práce definuje ukazatel tzv. světelného prahu pro možné jednoznačné rozlišení mezi světlým a tmavým nízkým lesem na základě konkrétní hodnoty indexu listové plochy (LAI), resp. dostupného množství fotosynteticky aktivní radiace v přízemním prostoru (AL). V příspěvku jsou definovány a analyzovány různé varianty režimů možného obhospodařování nízkých lesů s ohledem na předpokládané varianty modelového vývoje veličiny LAI na příkladu porostů Castanea sativa Mill. v závislosti na věku porostů. Výsledkem práce je doporučení konkrétních variant obhospodařování porostů nízkých lesů s ohledem na podporu jejich vnitřních světelných podmínek. 

 

Klíčová slova: nízký les, nízký světlý les, Castanea sativa Mill., pěstování lesa, hospodářská úprava lesa

Abstract

The aim of this article is to find out answers for the following questions; if currently managed coppice forest could be considered as light and if any silviculture treatment methods could be defined for this type of coppice. Following literature sources we identified certain plant species which occurred as the site indicators in the European coppice forests. This article also defines light indicator breakpoint between dark and light coppice forest based on leaf area index value (LAI) and available photosynthetically active radiation in ground area (AL) respectively. The dependency of Castanea sativa Mill. stands leaf area index on their age were used for definition and analysis of various silviculture methods for coppice forests. The result of research is to recommend the best method of coppice forest management supporting their light conditions.

 

Keywords: coppice forest, light coppice forest, Castanea sativa Mill., silviculture, forest management

Úvod

V poslední době se velmi často zmiňuje v souvislosti se záchranou některých kriticky ohrožených organismů a udržením biodiverzity konkrétních lesních společenstev důležitost návratu k tradičním způsobům hospodaření v lesích (KONVIČKA et al. 2006). Odklonem od tradičního obhospodařování došlo ke změnám v druhovém složení (BENES et al. 2006, KONVICKA et al. 2008, KWIATKOWSKA 1994, HÉDL et al.  2010, BAETEN et al. 2009, ASH, BARKHAM 1976, CALSTER ET AL. 2008). Jako žádoucí bývá uváděn návrat ke střednímu a nízkému lesu, přičemž v současné době je rozloha lesů zařazených do těchto hospodářských tvarů v České republice minimální a ve většině případů nejsou tyto ani aktivně obhospodařovány. Velmi často jsou za nízké lesy označovány i předržené nepravé kmenoviny. O návratu ke středním a nízkým lesům, alespoň na vybraných menších územích, se hovoří především ve prospěch světlomilných druhů organismů, případně vyžadujících staré, často i osluněné dřevo (SPITZER et al. 2008, VODKA et al. 2008). 

 

K vyjádření světelných poměrů v porostu je možné využít kromě jiných možností (odhad, přímé měření) i známé závislosti indexu listové plochy (LAI) k množství dostupného světla v porostu – tzv. Beer’s law (MONTEITH, UNSWORTH 2008). Index listové plochy, který vyjadřuje jednostrannou plochu listů na jednotku povrchu půdy, je možné zjišťovat různými metodami (destrukční analýza, optické měření). V poslední době se velmi často ke zjištění LAI využívá metody hemisférické fotografie (FRAZER et al. 2001, JELASKA et al. 2006, JONCKHEERE et al. 2004, RICH et al. 1993).  Další nepřímou metodou zjišťování dostupného světla nad povrchem půdy v lesním porostu je metoda indikace rostlinnými druhy, která využívá reakci jednotlivých rostlinných druhů na množství pronikajícího světla pod porost, přičemž se často používají Ellenbergovy indikační hodnoty (DIEKMANN 2003, DIEKMANN 1995, GRANDIN 2004, TINYA et al. 2009). 

 

Vztahem mezi LAI a bylinným podrostem ve výmladkových lesích se zabývalo v evropském prostoru několik autorů (např. CUTINI 2001, MASON, MACDONALD 2002, GONDARD, ROMANE 2005, GONDARD et al. 2001, GONDARD et al. 2006, COVONE, GRATANI 2006 aj.). V kontextu podpory či přímo záchrany světlomilných druhů organismů se pak o středním a nízkém lese hovoří v poslední době jako o světlých lesích (např. KONVIČKA et al. 2006). 

 

Cílem předkládaného příspěvku je stanovit, zda v současnosti obhospodařované nízké lesy je možno považovat za lesy světlé. Dalšími cíli jsou stanovení hranice - světelného prahu - pro jednoznačné rozlišení mezi tzv. světlým a tmavým nízkým lesem a definování a optimalizování pěstebních režimů, jejichž výsledkem bude právě světlý nízký les. 

Metodika a materiál

Ke stanovení, zda je možné v současné době obhospodařované nízké lesy považovat za světlé či naopak za tmavé bylo využito doložených výskytů rostlinných druhů (lesních stanovištních indikátorů) v nízkých lesích Evropy. K danému účelu byly především využity výsledky prací (GONDARD et al. 2001, GONDARD, ROMANE 2005, GONDARD et al. 2006, MASON, MACDONALD 2002), které vzhledem ke stanovenému cíli poskytovaly relevantní údaje. Za typickou a literárními údaji dostatečně popsanou dřevinu nízkého lesa (vzhledem k neexistenci takovýchto údajů pro ČR) pak byl zvolen Castanea sativa Mill. (kaštanovník jedlý). K definování množství (fotosynteticky aktivní) radiace (AL) v nízkém lese bylo využito formulace Beer’s law (MONTEITH, UNSWORTH 1990). Daná zákonitost vyjadřuje množství světla jako závisle proměnnou veličinu na indexu listové plochy (LAI). Literárně doložené rostlinné druhy v nízkých lesích (s konkrétními hodnotami LAI) byly na základě klasifikace (AMBROS, ŠTYKAR 2004) zařazeny do adekvátních kategorií nároků rostlinných druhů na světlo a vyhodnocení jejich výskytu v nich tak přispělo k řešení jednoho z cílů práce.  

 

Na základě literárně doložených a vyhodnocených výskytů rostlinných druhů v různých typech nízkých lesů byl definován typ nízkého lesa, ve kterém se převážně vyskytují druhy poloslunné a slunné (druhy „os“ a „o“ dle klasifikace AMBROS, ŠTYKAR 2004). Jedná se o tzv. nízký les s výstavky s hodnotou LAI 2.1 ± 0.46 m².m^-2 (GONDARD et al. 2001). Pro účely práce tak za světlé nízké lesy považujeme pouze takové, které mají  na úrovni námi uvažovaného modelového lesního majetku průměrnou hodnotu LAI max. 2.5 m².m^-2 jako výslednou hodnotu hospodaření, které pak na základě Beer’s law formulace odpovídá hodnota dostupné fotosynteticky aktivní radiace (AL) ve výši 22.3%.

 

S využitím konkrétních hodnot vývoje LAI (CUTINI 2001, COVONE, GRATANI 2006, GONDARD et al. 2001 a GONDARD, ROMANE 2005) vzhledem k věku porostů nízkého lesa byl zkonstruován růstový model vývoje LAI Castanea sativa Mill. v závislosti na věku porostů. K danému účelu bylo využito CHAPMANN – RICHARDS (1959) růstové funkce. Následně byly zkonstruovány čtyři modelové křivky vývoje LAI pro max. hodnoty LAI 4, 5, 6 a 7, které byly následně využity při optimalizačních kalkulacích. 

Kromě uvažované varianty bez konkrétního pěstebního režimu (varianta bez probírky) byly nadefinovány následující varianty možných pěstebních režimů (varianty A - H) s ohledem na stanovenou délku předpokládaného produkčního cyklu, tj. dobu obmýtí (tab. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabulka 1: Varianty obhospodařování majetku nízkým lesem

Table 1: Variants of coppice forest holding management

1 silviculture variant, 2 rotation, 3 decrease of LAI (growth) base on silviculture variant, 4 decrease of LAI following  age base on rotation,  5 thinnings per rotation, 6 years, 7 quantity

V modelových kalkulacích bylo nejdříve stanoveno obmýtí jako základní délka produkčního cyklu konkrétního modelového majetku. Následně se předpokládalo normální plošné a věkové zastoupení ročníků porostů nízkého lesa na tomto majetku. Majetek byl následně „rozdělen“ na tolik ročních sečí, jejichž počet odpovídal počtu ročníků předem stanoveného obmýtí. Optimalizace pěstebních režimů byla provedena tak, že modelově byla každoročně holosečně vytěžena adekvátní nejstarší jedna roční seč a buď nebyla (varianta „Bez probírky“) či naopak byla realizována některá z výše popsaných pěstebních variant. Po uplynutí celého produkčního cyklu byla vypočtena výsledná hodnota LAI a AL. Nalezením pěstebních variant, které splňovaly na úrovni celého majetku nutnou podmínku tzv. „nepřekročitelnosti“ hodnot světelného prahu LAI (resp. AL) bylo splněno zadání definované cíli práce.

Výsledky

Popis světelných podmínek prostřednictvím rostlinných druhů různě obhospodařovaných majetků nízkým lesem Castanea sativa Mill. je obsahem tabulky 2. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabulka 2: Četnosti výskytu rostlinných druhů v různých typech nízkého lesa (MASON, MACDONALD 2002 – klasické hospodaření nízkým lesem; GONDARD et al. 2001 – převážně již opuštěné hospodaření v nízkém lese a aktivní hospodaření v nízkém lese s výstavky; GONDARD, ROMANE 2005 – návrat hospodaření nízkým lesem do dříve opuštěných nízkých lesů; GONDARD et al. 2006 – jak opuštěné, tak i v současné době praktikované hospodaření nízkým lesem)

Table 2: Frequency of plant species presence in different types of coppice forest (MASON, MACDONALD 2002 – classic coppice management; GONDARD et al. 2001 – abandoned management of coppice forest and active management in coppice with standards; GONDARD, ROMANE 2005 – return of classic coppice management to abandoned coppice forests; GONDARD et al. 2006 – abandoned and active managed coppice forests at present)

1 categories of plant species lights requirements, 2 types of coppice forest management, 3 pcs, 4sciophytes, 5 hemisciophytes, 6 heliosciophytes, 7 hemiheliophytes, 8 heliophytes, 9 indiferent species, 10 total

Z výsledků vyplývá, že v současné době klasicky obhospodařované nízké lesy musíme považovat za lesy tmavé, což je dobře patrné z výsledků práce MASON, MACDONALD 2002, neboť cca 80% z rostlinných druhů v nich se vyskytujících bylo zařazeno do kategorie druhů stinných až polostinných (stín snášejících). Z výsledků dále vyplývá, že opuštění tohoto způsobu hospodaření, příp. jeho opětovné znovuzavádění, může být spojováno s výskytem druhů poloslunných až slunných, které již nám pak mohou pomoci tyto lesy označit za lesy světlé. Zajímavým ukazatelem je pak zajisté i poměrně vysoký podíl tzv. druhů přizpůsobivých v nich se vyskytujících (cca 25% – 29%).

Růstový model vývoje indexu listové plochy (LAI) Castanea sativa Mill. 

Experimentální hodnoty LAI a modelové varianty jeho vývoje v závislosti na věku porostů jsou znázorněny v obr. 1 a 2, přičemž je patrný velmi rychlý nárůst hodnot LAI již v nejmladších fázích vývoje porostů. Ve věku v rozmezí 13 – 15 let pak dosahuje tato veličina svého maxima, což je způsobeno především aplikovaným pěstebním režimem, který je charakteristický cca 30-letou dobou obmýtí a prováděnou probírkou přibližně v 15 letech vývoje těchto porostů. Rychlost nárůstu hodnot LAI dokumentují i okamžiky kulminací běžných a průměrných přírůstů. Ty totiž kulminují již ve druhém, resp. ve třetím roce vývoje porostů. Hodnota světelného prahu podle LAI (2.5 m² m^-2) je dosažena cca již ve 3 - 5 letech vývoje porostů. Hodnota LAI v tomto okamžiku dosahuje cca 60% z jejího možného modelového maxima. 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr. 1: Zjištěné hodnoty LAI podle měření jednotlivých autorů

Fig. 1: Capture data of LAI values obtained by different authors

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr. 2: Varianty modelového vývoje LAI 

Fig. 2: Variants of LAI development models 

Výsledky modelového obhospodařování nízkým lesem s ohledem na podporu jejich světelných podmínek jsou obsahem tabulky 3. Z výsledků vyplývá, že zvětšení množství fotosynteticky aktivní radiace (světla) v nízkých lesích je možné dosáhnout vhodnou volbou jak doby obmýtí, tak i konkrétní variantou pěstebního režimu na tuto dobu navázanou. Konkrétně pak můžeme konstatovat, že podmínka světelného prahu nebyla z kalkulovaných možností splněna u následujících variant:

 

Tabulka 3: Modelové hospodaření nízkým lesem podle délky obmýtí

Table 3: Models of coppice management following rotation period

1 rotation period, 2 years, 3 without thinnings, 4 silviculture variants, (√ - podmínka světelného prahu splněna – requirement of light indicator breakpoint fulfilled, x - podmínka světelného prahu nesplněna - requirement of light indicator breakpoint not fulfilled)

Z prezentovaných údajů vyplývá, že pokud je naším záměrem dostat do nízkých lesů více světla, pak se jako nutné jeví daný majetek obhospodařovat s krátkou dobou obmýtí (10 – 15 let), kdy však na druhé straně již ovšem není nutné realizovat (kromě ročních holosečných sečí) žádnou z variant kalkulovaných pěstebních režimů. S potřebou prodlužování doby obmýtí (požadavek maximalizace produkce nízkého lesa) a nárůstem hodnot LAI pak samozřejmě narůstá i problém „vnášení světla“ do těchto porostů, což je markantní především u varianty 30-ti letého obmýtí. 

Diskuze a závěr

V příspěvku je možné nalézt nejeden z podnětů vhodných k diskuzi. Nevoláme jím však po masivním opětovném znovu zavádění nízkého lesa na území našeho státu. Smyslem je ale určitě přispět k debatám tohoto charakteru konkrétními argumenty, příp. se poučit z historicky doložených nedostatků hospodaření tvarem nízkého lesa. Nemělo by tedy jít o návrat nízkých lesů s jejich známými nedostatky (např. údajná degenerace stanovišť, na kterých se nalézaly; omezená dřevinná skladba, tj. orientace pouze na tzv. „dubové monokultury“ a vymizení keřů aj.). Nicméně je třeba si položit otázku, nakolik jsou tyto nedostatky výsledkem promyšleného hospodaření a nakolik naopak důsledkem nevěnování pěstební pozornosti (tj. nehospodaření) tomuto hospodářskému tvaru. Měla by se zrovnoprávnit možnost využívání tohoto tvaru lesa (především ve vztahu k lesu vysokému) a zároveň je dle našeho názoru potřebné poskytnout nutné vstupní údaje nejen majitelům lesa jako podklad k ekonomickým kalkulacím vedoucím ve svém výsledku k vyvrácení či naopak potvrzení výhodnosti hospodaření tvarem nízkého lesa na konkrétním majetku (byť na jeho části). Světlý nízký les může být další možností k otevření diskuzí na toto téma.

ASH, J.E., BARKHAM, J.P. 1976: Changes and Variability in the Field Layer of a Coppiced Woodland in Norfolk, England. Journal of Ecology 64: 697-712. 

AMBROS, Z., ŠTYKAR, J. 2004: Geobiocenologie I. Skriptum. MZLU v Brně. ISBN 80-7157-397-3. 80 pp.

BAETEN, L., BAUWENS, B., DE SCHRIJVER, A., DE KEERSMAEKER, L., VAN CALSTER, H., VANDEKERKHOVE, K., ROELANDT, B., BEECKMAN, H., VERHEYEN, K. 2009: Herb layer changes (1954-2000) related to the conversion of coppice-with-standards forest and soil acidification. Applied Vegetation Science 12: 187-197. 

BENES, J., CIZEK, O., DOVALA, J., KONVICKA, M. 2006: Intensive game keeping, coppicing and butterflies: The story of Milovicky Wood, Czech Republic. Forest Ecology and Management 237: 353-365. 

CALSTER, H., CHEVALIER, R., WYNGENE, B., ARCHAUX, F., VERHEYEN, K., HERMY, M. 2008: Long-term seed bank dynamics in a temperate forest under conversion from coppice-with-standards to high forest management. Applied Vegetation Science 11: 251-260.

COVONE, F., GRATANI, L. 2006: Age-related physiological and structural traits of chestnut coppices at the Castelli Romani Park ( Italy ). Ann. For. Sci. 63: 239-247.

CUTINI, A. 2001: New management options in chestnut coppices: an evaluation on ecological bases. Forest Ecology and Management 141: 165-174. 

DIEKMANN, M. 2003: Species indicator values as an important tool in applied plant ecology-a review. Basic and Applied Ecology 6: 493-506. 

DIEKMANN, M. 1995: Use and improvement of Ellenberg's indicator values in deciduous forests of the Boreo-nemoral zone in Sweden. Ecography 2: 178-189. 

FRAZER, G.W., FOURNIER, R.A., TROFYMOW, J.A., HALL, R.J. 2001: A comparison of digital and film fisheye photography for analysis of forest canopy structure and gap light transmission. Agricultural and Forest Meteorology 4: 249-263. 

GONDARD, H., ROMANE, F., GRANDJANNY, M., LI, J., ARONSON, J. 2001: Plant species diversity changes in abandoned chestnut (Castanea sativa Mill.) groves in southern France. Biodiversity and Conservation 10: 189-207.

GONDARD, H., ROMANE, F., REGINA, I.S., LEONARDI, S. 2006: Forest Management and Plant Species Diversity in Chestnut Stands of Three Mediterranean Areas. Biodiversity and Conservation 15: 1129-1142. 

GONDARD, H., ROMANE, F. 2005: Long-term evolution of understorey plant species composition after logging in chestnut coppice stands (Cevennes Mountains, southern France). Ann. For. Sci. 62: 333-342.

GRANDIN, U. 2004: Dynamics of understory vegetation in boreal forests: experiences from Swedish integrated monitoring sites. Forest Ecology and Management 1-2: 45-55. 

HÉDL, R., KOPECKÝ, M., KOMÁREK, J. 2010: Half a century of succession in a temperate oakwood: from species-rich community to mesic forest. Diversity and Distributions 16: 267-276. 

JELASKA, S.D., ANTONIĆ, O., BOŽIĆ, M., KRIŽAN, J., KUŠAN, V. 2006: Responses of forest herbs to available understory light measured with hemispherical photographs in silver fir–beech forest in Croatia. Ecological Modelling 1-3: 209-218. 

JONCKHEERE, I., FLECK, S., NACKAERTS, K., MUYS, B., COPPIN, P., WEISS, M., AND BARET, F. 2004: Review of methods for in situ leaf area index determination Part I. Theories, sensors and hemispherical photography. Agricultural and Forest Meteorology 121: 19-35. 

KONVIČKA M., ČÍŽEK L., BENEŠ J. 2006: Ohrožený hmyz nížinných lesů: ochrana a management. Sagittaria, Olomouc. 2. vydání. ISBN 80-239-8801-8. 80 pp.

KONVICKA, M., NOVAK, J., BENES, J., FRIC, Z., BRADLEY, J., KEIL, P., HRCEK, J., CHOBOT, K., MARHOUL, P. 2008: The last population of the Woodland Brown butterfly (Lopinga achine) in the Czech Republic: habitat use, demography and site management. Journal of Insect Conservation 12: 549-560. 

KWIATKOWSKA, A.J. 1994: Changes in the species richness, spatial pattern and species frequency associated with the decline of oak forest. Vegetatio 112: 171-180. 

MASON, C.F., MACDONALD, S.M. 2002: Responses of ground flora to coppice management in an English woodland – a study using permanent quadrats. Biodiversity and Conservation 11: 1773-1789.

MONTEITH, J., UNSWORTH, M. 2008: Principles of environmental physics. Elsevier Academic Press. 3rd edition. ISBN 978-0-12-505103-3. 414 pp. 

RICH, P., CLARK, D., OBERBAUER, S. 1993: Long-term study of solar radiation regimes in a tropical wet forest using quantum sensors and hemispherical photography. Agricultural and Forest Meteorology 65: 107-127. 

RICHARDS, F.J. 1959: A flexible growth function for empirical use. J. Exp. Botany 10: 290- 300.

SPITZER, L., KONVICKA, M., BENES, J., TROPEK, R., TUF, I., TUFOVA, J. 2008: Does closure of traditionally managed open woodlands threaten epigeic invertebrates? Effects of coppicing and high deer densities. Biological Conservation 141: 827-837. 

TINYA, F., MÁRIALIGETI, S., KIRÁLY, I., NÉMETH, B., ÓDOR, P. 2009: The effect of light conditions on herbs, bryophytes and seedlings of temperate mixed forests in Őrség, Western Hungary. Plant Ecology 1: 69-81.

VODKA, S., KONVICKA, M., AND CIZEK, L. 2008: Habitat preferences of oak-feeding xylophagous beetles in a temperate woodland: implications for forest history and management. Journal of Insect Conservation 13: 553-562. 

Příspěvek vznikl jako součást projektu NAZV ČR č. QH71161 „Nízký a střední les – plnohodnotná alternativa hospodaření malých a středních vlastníků lesa“ a projektu MŽP ČR č. SP/2d4/59/07  „Biodiverzita a cílový management ohrožených a chráněných druhů organismů v nízkých a středních lesích v soustavě Natura 2000“.