VÝVOJ STAVU BŘEZOVÝCH POROSTŮ V KRUŠNÝCH HORÁCH

Přinášíme Vám tři příspěvky, které popisují stav různých druhů břízy v imisních podmínkách Krušných hor. Navazujeme tak na předcházející příspěvek E. Hadaše.

K VÝVOJI ZDRAVOTNÍHO STAVU POROSTŮ BŘÍZY VE VÝCHODNÍM KRUŠNOHOŘÍ

E. Kula

Porosty břízy Betula pendula Roth (10 tis. ha) byly založeny na počátku 80. let v Krušných horách a Děčínské pískovcové vrchovině převážně výsevem osiva neznámého původu na imisních holinách, které vznikly po velkoplošném odumření smrkových porostů. Dvacetiletá historie porostů břízy, které tvoří významnou součást porostů náhradních dřevin, ukázala nejen přednosti této adaptabilní dřeviny v imisně narušených podmínkách, ale i její zranitelnost ze strany působících biotických, abiotických i antropogenních činitelů.

Přes níže uvedená poškození březových porostů lze konstatovat, že především ve středních polohách již splnila poslání dřeviny půdoochranné, meliorační a je dále využita k zabezpečení nově zakládaných smrkových a bukových porostů. Ve vyšších polohách má i nadále své opodstatnění pro tvorbu porostů náhradních dřevin, proto by se měla zvážit obnova porostů břízy po jejich odumření, zvláště v důsledku nevyrašení v roce 1997, s užitím odpovídající kvality osiva a druhu břízy.

Se vznikem rozsáhlých březových monokultur ve východním Krušnohoří a Děčínské pískovcové vrchovině se vytvořily podmínky pro aktivizaci hmyzích škůdců a jejich vstup do gradací různého rozsahu.

HMYZÍ ŠKŮDCI

V letech 1980 - 1983 byly napadeny porosty břízy a jeřábu píďalkou zhoubnou (Erannis defoliaria L.) a píďalkou podzimní (Operophtera brumata L.) v rozpětí 900 - 3800 ha ročně, přičemž 2000 ha bylo ošetřováno letecky. Navazující v mladých březových porostech byla gradace bázlivce vrbového (Lochmaea capreae L.) (1985-1987), do té doby škůdce významem vázaného do vrboven. Poškozeno bylo 500 - 1500 ha ročně, z nichž část musela být pozemně a letecky ošetřena. Pozdně letní holožíry způsobené líhnoucí se novou generací byly provázeny vymrzáním nevyzrálých letorostů břízy. V roce 1990 jsme zaznamenali obecně zvýšený výskyt minovače pouzdrovníčka stromového (Coleophora serratella L.), jehož časně na jaře aktivující housenky způsobily holožír v porostech LS Klášterec po ochlazení, které zpomalilo rozvoj listové plochy. Jako zavlečený škůdce z Evropy se projevil rozsáhlými gradacemi v Kanadě. V polovině 90. let se zvýšil podíl minovačů rodu Eriocrania s kulminací v letech 1996 - 1997, kdy časné jarní žíry vedly k defoliaci břízy již na konci května. Tato skupina minovačů uváděná z imisních oblastí Finska prokázala gradační potenciál. Přes lokální poškození porostů se nachází od r. 1998 v základním stavu. Široké spektrum 119 druhů housenek motýlů zjištěných v korunové fauně břízy na území LS Děčín (Sněžník) vytváří neustále potenciální nebezpečí namnožení některého zástupce v oblastech s vysokým podílem břízy. Příkladem může být v r. 1999 zjištěná zvýšená populační hustota a žír housenek Epinotia trigonella (L.) ve vyšších polohách LS Klášterec. V roce 2000 byl zaznamenán silný lokální žír mandelinky lapponské (Chrysomela lapponica L.) v porostech břízy LS Děčín. Jestliže charakterizujeme r. 2001 z hlediska výskytu fytofágů a jimi způsobeným poškozením jako příznivý, zastoupení nosatců především rodu Phylobius (listohlodi) v porostech břízy bylo zvýšené. I když nebylo registrováno významnější poškození břízy, tyto polyfágní druhy jako listohlod skvrnitý (Phylobius calcaratus Fabr.), listohlod stromový (P. arborator Herbst.) a zvláště nejpočetněji zastoupený P. argentatus L. mohou způsobit rozpad listů, jak je to známo i u druhu P. pyri L. ze Skandinávie.

RZI

Mezi biotické patogeny břízy především vyšších poloh je třeba zařadit listové rzi, skvrnitost typu Discula, Phylactinia, které omezují asimilaci a vyvolávají předčasný opad listů. Jejich mimořádný rozvoj byl zaznamenán v letech 1999 a 2001. Aplikace dostupných fungicidů se ukázala jako komplikovaná a málo účinná. V roce 2001 se ve středních polohách rozšířila rez březová Melampsoridium betulinum (Pers.) Kleb.).

ABIOTICKÉ FAKTORY

Zima 1995/1996 se vyznačovala dlouhotrvající námrazou a zasáhla především smrkové porosty. Ze šetření rozsahu a typu poškození březových porostů vyplynulo, že ve východním Krušnohoří nejvýznamnější škody vznikaly v nadmořské výšce 550 - 650 m v porostech všech věkových tříd s dominantním poškozením porostů třetí věkové třídy. V nižších polohách byly nejlabilnější porosty se sníženým zakmeněním. Typ poškození nebyl ovlivněn expozicí, ale celkově zvýšené škody byly charakteristické v celém výškovém profilu v J, JZ, JV expozicích. Nejvíce námrazou ohrožené porosty byly v 5. - 6. lvs, v souborech lesních typů 5Z, 6Z a 6K a ve výše položených SLT kyselé řady a stanovišť ovlivněných vodou.

Z detailního hodnocení stanovištní charakteristiky a jejího vlivu na rozsah škod námrazou v porostech břízy klastrovou analýzou se potvrdila odlišnost stanovištních podmínek v rámci širšího území východního Krušnohoří a Děčínské pískovcové vrchoviny - podmínky na LS Děčín (Sněžník) odpovídají charakterem situaci v Krušných horách o 100 až 200 m výše.

Stabilita stromu vůči mechanickému poškození námrazou je ovlivněna utvářením a členitostí kmene. U zlomů kmene se projevil jako nejlabilnější typ s vidlicovitým členěním kmene ve spodní polovině koruny. Tvar koruny na poškození stromů se promítl v částečné diferenci pouze u zlomů korun. Poloha těžiště na podíl zlomů koruny je statisticky významně ovlivněna korunou opakvejčitou a u zlomů kmene korunou kulovitou. Ke stabilitě porostů břízy může přispět odpovídající výchovný zásah.

Fenomén nevyrašení břízy v roce 1997 na území 14 tis. ha východního Krušnohoří nebyl doposud v Evropě zaznamenán (obr. 3). Zasažené břízy vytvářely z náhradních pupenů až v pozdním létě olistěné letorosty, které nedostatečně vyzrálé následně v zimním období vymrzaly. Silné vyčerpání kořenů a dlouhodobě omezená tvorba asimilátů, zvýšená aktivizace václavky na kořenech, vytvoření mrazových kýl a poškození bazálních kmenových pletiv prohloubily stres. Vyslovená prognóza o uhynutí poloviny zasažených porostů se potvrdila. Do roku 2000 uhynulo asi 45 % porostů břízy z redukované plochy 5428 ha. Příčinu nevyrašení se nepodařilo uspokojivě stanovit. Z vyslovených hypotéz vyplývá, že se jednalo buď o pouhé působení klimatických činitelů, na něž reagovala mělce kořenící bříza, a nebo o stres z nespecifického polutantu uvolňující předčasně břízu z dormance, která reagovala atypicky rašením na únorové oteplení s následným poškozením mrazem. Fyziologické poruchy u břízy působením etylénu se potvrdily při laboratorních pokusech.

ZÁVĚR

Opatření využít břízu v porostech náhradních dřevin ke zmírnění dopadů imisní kalamity bylo správné. Podcenění významu původnosti osiva zvláště ve vyšších polohách představuje stresovou predispozici stávajícím porostům. Přesto bříza prokázala svoji schopnost růst v imisně narušených stanovištích, meliorační, půdoochranný i produkční význam, nenáročnost z hlediska ochrany a využitelnost při utváření mikroklimatu nově zakládaných porostů. Bříza by i v nastupujícím období pozitivně se měnící imisní situace i nadále měla tvořit významnou součást porostů vyšších poloh východního Krušnohoří.

Adresa autora:
Prof. Ing. Emanuel Kula, CSc.
Ústav ekologie lesa, LDF MZLU v Brně,
Zemědělská 3, 613 00 Brno

REAKCE BŘÍZY NA IMISNÍ ZÁTĚŽE V KRUŠNÝCH HORÁCH

P. Hrdlička, E. Kula

Imise působící na rostlinu snižují její vitalitu, urychlují stárnutí, narušují fotosyntézu, zvyšují citlivost k suchu a mrazu, vyvolávají změnu v rostlinném metabolismu a v atraktivitě pro fytofágy, přičemž imise nelze oddělit od vlivu dalších přírodních stresorů v lesních ekosystémech.

Míru akumulace polutantů a jejich metabolitů povrchovou adsorpcí na rostlině nebo translokací v rostlině lze stanovit např. listovými analýzami. Proces akumulace síry, fluoru a těžkých kovů u rostlin je dobře znám. Reakci na změny v imisní situaci lze monitorovat nejen u jehličnanů, ale i u listnáčů. Bříza (Betula pendula Roth) je dlouhodobě sledována v oblasti východního Krušnohoří z různých aspektů, k nimž se řadí i monitorování obsahu živinových a cizorodých prvků v listech.

IMISNÍ ZATÍŽENÍ

Krušnohorská oblast byla celou druhou polovinu 20. stol. vystavena imisnímu vlivu, který vyvrcholil v roce 1984. Ještě v roce 1992 byl objem emisí SO2 o 25 tisíc tun vyšší proti roku 1973. Zákonem č. 309/1991 Sb. byly stanoveny emisní limity s horizontem dosažení v roce 1998. I přesto, že se depozice síry v 90. letech kontinuálně snižovala, vyznačují se lesní ekosystémy sníženou stabilitou, která se projevila ve vysokém poškození smrkových porostů (1995/1996) a porostů břízy (1997).

Ve východním Krušnohoří byla sledována odezva dynamiky změn v imisní situaci na obsahu živinových a cizorodých prvků v letech 1995-1998-2001. Ukázalo se, že bříza reagovala na pokles vstupů síry a dusíku diferencovaně v závislosti na imisních zdrojích.

ZMĚNY V OBSAHU SÍRY

Množství síry v listech břízy v celé sledované oblasti pokleslo (1995: 2,62 mg.g-1; 1998: 1,71 mg.g-1; 2001: 1,44 mg.g-1). V transektech východního Krušnohoří (Klášterec, Janov a Litvínov) se výrazněji snížila hladina síry mezi roky 1995 a 1998 s mírným ústupem obsahu v roce 2001. V transektu Sněžník (Děčínská pískovcová vrchovina) byl pokles obsahu síry nejprve nevýrazný, avšak v roce 2001 se projevil zásadní pokles obsahu síry v listech (obr. 2). Zatímco v roce 1995 byly hodnoty v transektech východního Krušnohoří jednoznačně nad úrovní 2,1 mg.g-1 (hranice klasifikačních tříd optimum/zvýšený obsah) a v transektu Sněžník dosáhly pouze této úrovně, v roce 2001 se tyto hodnoty pro transekt Janov snížily až na úroveň 1,5 mg.g-1 (hranice klasifikačních tříd dostatečný/nedostatečný obsah), u ostatních transektů již pod touto úrovní (klasifikační třída nedostatečného obsahu). Tento pokles nastal ve všech nadmořských výškách transektů východního Krušnohoří (obr. 2). Obsah síry v porostech nyní významně poklesl až do klasifikační třídy nedostatečného obsahu, je převážně v rozsahu 1 - 1,5 mg.g-1 (s maximem 2,38 mg.g-1). I přesto zdravotní stav porostů nevykazoval viditelné symptomy nedostatku síry.

Potvrzuje se, že obsah síry v listech je ovlivněn vstupem sloučenin síry do porostů. V roce 1995 při zvýšených hodnotách emisí sloučenin síry ve východním Krušnohoří (SO2 - roční průměr: Klášterec 66 mg/.m-3; Litvínov 43 mg.m-3), byl v této oblasti nalezen též zvýšený obsah síry v listech. Současně množství síry v listech odpovídalo poklesu imisí východním směrem od Klášterce po Litvínov. V dalších letech obsah síry v listech odpovídal nižším imisním hodnotám (1998 - všechny tři transekty východního Krušnohoří 17 mg.m-3; 2001 - Klášterec 7,8 mg.m-3; Janov - 8,3 mg.m-3; Litvínov - 8,9 mg.m-3). V transektu Sněžník nastal pokles množství síry v listech se zpožděním, z čehož lze odvodit, že i snížení úrovně imisí nastalo později (roční průměry 1995 - 44 mg.m-3; 1998 - 22 mg.m-3; 2001 - 12,5 mg.m-3). Lze předpokládat, že výraznější snížení množství síry v listech nastává při poklesu ročního průměru emisí SO2 pod hranici 20 mg.m-3 (obdobně to platí i pro buk). Tím lze vysvětlit určitý nesoulad mezi imisními vstupy transektů (nižší v transektech východního Krušnohoří) a obsahem síry v listech (nižší v transektu Sněžník). Nelze též opominout, že limitujícím faktorem pro příjem síry (její obsah v listech) může být obsah dusíku, který je v transektu Sněžník nejnižší (obr. 3).

ZMĚNY V OBSAHU DUSÍKU

Množství dusíku v listech břízy ve sledované oblasti má sestupný trend (1995 - 28,6 mg.g-1; 1998 - 26,1 mg.g-1; 2001 - 24,89 mg.g-1). V transektech Klášterec a Sněžník byl v každém roce odběru pozorován zřetelný ústup, obsah dusíku se snížil až do klasifikační třídy nedostatečného obsahu (méně než 25 mg.g-1). Naproti tomu v transektech Janov a Litvínov po počátečním prudkém poklesu 1995/1998 obsah dusíku v listech stagnuje na úrovni dolní hranice třídy dostatečného obsahu (obr. 3). To platí i pro jednotlivé porosty, v transektech východního Krušnohoří v nižších nadmořských výškách, v transektu Sněžník ve všech polohách. Značná část porostů břízy, zvláště v současné době, obsahuje v listech dusík na úrovni klasifikační třídy nedostatečného obsahu. Vyšší obsah dusíku v asimilačních orgánech břízy se stále udržuje v transektu Litvínov v nadmořské výšce 900 m, kde dosahuje průměrné hladiny 33 mg.g-1.

Obdobně jako u obsahu síry i změny v obsahu dusíku v listech břízy souvisí s imisním zatížením. Ve sledovaném období imisní koncentrace oxidů dusíku všeobecně klesaly. V transektu Klášterec z 25 mg.m-3 (1995) na 13 mg.m-3 (2001), v transektu Janov z 26 mg.m-3 (1995) na 15 mg.m-3 (2001), v transektu Litvínov z 23 mg.m-3 (1995) na 13 mg.m-3(2001) a v transektu Sněžník z 26 mg.m-3 (1995) na 16 mg.m-3 (2001). Z těchto dat nelze odvodit jednoznačnou závislost k obsahu dusíku v listech. Obsah dusíku v listech klesá, důvody stagnace v transektech Janov a Litvínov nejsou známy (obr. 2). Nejvyšší a vyrovnaná úroveň obsahu dusíku v listech (33 - 34 mg.m-3) u všech odběrů byla nalezena v poloze Litvínov 900 m n.m. To ukazuje, že tato plocha může být ovlivňována imisemi výrazněji než ostatní plochy transektu. Nesoulad absolutních hodnot imisních koncentrací oxidů dusíku a obsahu dusíku v listech ukazuje, že příjem dusíku a hlavně jeho využití pro růst dřeviny souvisí výrazně s charakterem stanoviště. Současně lze konstatovat, že porosty byly imisemi oxidů dusíku zatěžovány dlouhodobě, což se projevuje udržujícím se vyšším obsahem dusíku v listech. To je patrné v transektech Janov a Litvínov. Obsah dusíku v listech se v kontrolním období dle mezinárodních metodik (VIII/IX) nachází v nejnižších koncentracích, protože se sezónní dynamika tohoto prvku vyznačuje kontinuálním ústupem z listů od časného jara (maximum) do podzimu.

ZMĚNY V OBSAHU JINÝCH PRVKŮ

Ve výše uvedených transektech se sledovaly i jiné prvky, a to jak typické živiny (Ca, Mg, K, Mn, Zn, Cu), tak i prvky Pb, Cd a Al, které nejsou živinami a jejichž výskyt v listech může souviset s imisní zátěží. Z toho pohledu uvádíme zřetelný pokles obsahu olova (1995 - 1,6 mg.g-1; 1998 - 1,5 mg.g-1; 2001 - 1,1 mg.g-1). Výrazný pokles obsahu toho prvku v listech břízy z hladiny 1,6 mg.g-1 byl pozorován v období 1998 - 2001 v transektech Klášterec (2001 - 1,0 mg.g-1) a Sněžník (2001 - 1,1mg.g-1). Obsah Pb v listech odpovídá hodnotám pozadí. Soustavný mírný pokles byl pozorován i v případě obsahu kadmia v listech břízy, zhruba z úrovně 0,30 mg.g-1 (1995) na úroveň 0,24 mg.g-1 (2001). Nižší obsahy Cd odpovídají transektu Sněžník (méně než 0,2 mg.g-1). Tyto hodnoty obsahu jsou však vysoké, patří do klasifikační třídy nadměrného obsahu, v transektu Sněžník jsou nyní na její dolní hranici.

Pokles obsahu olova a kadmia lze dát do souvislosti s ústupem množství prašného spadu, které v celé oblasti pokleslo z hladiny 25 - 30 mg.m-3 zhruba na polovinu. Obdobně jako u imisních vstupů dusíku ani zde nebyla nalezena jednoznačná závislost mezi množstvím prašného spadu a obsahem prvku v listu břízy.

ZÁVĚR

U břízy (Betula pendula Roth) se snížení imisní zátěže projevilo snížením obsahu síry, dusíku, olova a kadmia v listech. Toto snížení lze považovat za pozitivní důsledek omezení imisních vstupů. Je třeba si však uvědomit, že dlouhodobé negativní ovlivňování životního, resp. lesního prostředí vedlo ke změnám v celém komplexu půda - vegetace - atmosféra. Proto omezení emisí je jen prvním předpokladem ke zlepšení zdravotního stavu lesních porostů Krušných hor. Nové dosažení rovnováhy bude dlouhodobý proces. Při něm nelze ani vyloučit, že některé makro- nebo mikroprvky se v budoucnu stanou pro dřeviny nedostatkovými a budou muset být doplněny nejen dnes často prováděným melioračním vápněním, ale i cílením hnojením.

Adresa autorů:
Prof. Ing. Emanuel Kula, CSc.
RnDr. Petr Hrdlička, CSc.
Ústav chemie a biochemie
MZLU v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno

REAKCE RŮZNÝCH DRUHŮ BŘÍZY NA IMISNÍ ZÁTĚŽ V KRUŠNÝCH HORÁCH

E. Bednářová

Odumírající porosty v důsledku průmyslových imisí umocněných nepříznivými klimatickými podmínkami ve vyšších polohách Krušných hor se nahrazovaly smrkem, introdukovanými dřevinami a břízou (až 18,8 % plochy).

V převážné míře se vysazovala bříza bělokorá (Betula pendula) a v malé míře bříza karpatská (Betula carpatica) a bříza pýřitá (Betula pubescens). V roce 1997 se zaznamenalo značné odumírání břízy bělokoré ve všech věkových třídách. Porosty břízy bělokoré oslabené dlouhotrvajícím imisním stresem tak reagovaly na neobvyklé kombinace stresových faktorů znásobené nepříznivým klimatem. Poškozování nebylo patrné u břízy karpatské a břízy pýřité.

SLEDOVANÉ PARAMETRY

Od roku 1997 se sledoval stav asimilačního aparátu břízy metodou studia změn epikutikulárních vosků, u břízy bělokoré, karpatské a pýřité nacházejících se ve stejných nadmořských výškách Krušných hor a referenčních oblastech. Po celou dobu byl výzkum prováděn na vzornících druhé věkové třídy, vybraných na počátku studie. Každý rok se dvakrát za vegetační období vyhodnotila kvantitativní analýza epikutikulárních vosků a hodnotily se změny struktur epikutikulárních vosků na listech pomocí rastrovacího mikroskopu.

VÝZNAM EPIKUTILÁRNÍCH VOSKŮ PRO ROSTLINU

Na povrchu listů všech vyšších rostlin se nachází vrstva epikutikulárních vosků, která hraje důležitou roli jako bariera mezi listovým povrchem a vnějším prostředím. Kutikula s voskovým povrchem zvyšuje odolnost proti pronikání plynů jako je SO2, O3, NOx. Epikutikulární vosky poskytují širokou ochranu pro listové buňky před fyzikální abrazí, deštěm, větrem, mrazem, poškozením houbami a bakteriemi. Účinkem imisí se často mění tvar listů, dochází k úbytku vosků na povrchu listů spolu se změnou struktury epikutikulárních vosků. Tyto změny jsou patrné již brzy po vytvoření listové plochy. Množství epikutikulárních vosků na listech a struktura jsou dány geneticky a liší se u jednotlivých druhů. Druhy se silnou vrstvou epikutikulárních vosků na povrchu listů jsou odolnější imisnímu tlaku.

MNOŽSTVÍ EPIKUTILÁRNÍCH VOSKŮ NA LISTECH

Porovnáme-li množství epikutikulárních vosků na listech břízy bělokoré v oblastech bez imisí o stejné nadmořské výšce jako v Krušných horách, vidíme, že ve všech sledovaných letech se hodnoty pohybují kolem 95,00 mg.g-1 sušiny listů. I když došlo k výraznému snížení imisi v ovzduší, porosty vyšších oblastí Krušných hor jsou stále stresovány a na povrchu listů mají menší množství epikutikulárních vosků.

Od roku 1997 se u břízy bělokoré díky snižujícímu se imisnímu tlaku v Krušných horách postupně zvyšuje množství epikutikulárních vosků na listech. Bříza pýřitá i bříza karpatská vykazovaly ve všech letech vyšší množství vosků na listech oproti bříze bělokoré, čímž si lze vysvětlit vyšší odolnost imisím u druhu Betula pubescens i Betula carpatica, než u druhu Betula pendula. Zatímco bříza bělokorá reagovala na snižování imisí v oblasti Krušných hor zvýšením množství epikutikulárních vosků na listech, u druhů bříza pýřitá a karpatská zůstává množství vosků na listech v podstatě nezměněno.

Imisní zátěž porostů břízy bělokoré má za následek nejen úbytek epikutikulárních vosků na povrchu listů, ale i změny struktur epikutikulárních vosků. Následkem imisního stresu dochází k jejich poškozování (obr.1). Bříza karpatská i bříza pýřitá, které mají silnější voskovou vrstvu na listech, neměly strukturu epikutikulárních vosků negativně pozměněnou (obr.2).

ZÁVĚR

Několikaleté sledování poškozování asimilačního aparátu břízy bělokoré imisemi metodou studia změn u epikutikulárních vosků vysvětluje příčiny různé reakce jednotlivých druhů břízy na imisní zátěž v Krušných horách. Velice citlivě reagovala na imisní stres bříza bělokorá, u níž docházelo k destrukci a úbytku epikutikulárních vosků na listech s dopadem na další ekofyziologické faktory. U břízy pýřité a karpatské se na listech prokázalo větší množství epikutikulárních vosků a nebyla zjištěna jejich destrukce, i když se s břízou bělokorou nachází na stejném stanovišti. Dá se říci, že bříza pýřitá i karpatská jsou odolnější vůči imisnímu stresu i nepříznivým klimatickým podmínkám. Následkem snížení imisí v ovzduší došlo u břízy bělokoré ke zvýšení epikutikulárních vosků na listech, kdežto bříza pýřitá a karpatská na tuto pozitivní změnu celkem nereagovaly. Z tohoto pohledu se jeví bříza pýřitá i karpatská jako vhodnější do vyšších oblastí Krušných hor, které byly dlouhodobě pod imisní zátěží a mají zhoršené klimatické podmínky, lépe než bříza bělokorá.

Adresa autorky:
Ing. Emilie Bednářová, CSc
Ústav ekologie lesa, LDF MZLU
Zemědělská 3, 613 00 Brno