SILVA 2.2 - NOVÁ GENERACE RŮSTOVÝCH MODELŮ II.

Ján Ďurský

Tento příspěvek navazuje na předchozí část (LP 7/2002), která se týkala předpokladů a podmínek uplatnění růstových simulátorů v plánovacím procesu. V druhé části příspěvku si autor všímá konkrétního využití a možností růstového simulátoru Silva 2.2.

RŮSTOVÝ SIMULÁTOR SILVA

Simulátor růstu lesa SILVA je koncipován jako počítačový program, který pojímá lesní porosty jako soubor jednotlivých stromů, jejichž koexistenci zobrazuje jako prostorový a časový dynamický systém. Prostorový a dynamický systémový charakter lesních porostů zohledňuje růstový model SILVA tím, že modeluje v pětiletých časových intervalech prostorovou strukturu porostu, ve které se kvantifikuje růstová konstelace každého stromu.

Změny struktury porostu, způsobené záměrnými výchovnými opatřeními (prořezávky, probírky) a obnovními zásahy, kalamitami nebo samotným růstem a mortalitou, rozhodujícím způsobem ovlivňují další vývoj stromů, včetně porostní prostorové struktury. Přírůst stromů je v takovémto systému potom stanovený na základě růstové konstelace (konkurence) a výchozích dimenzí. Dalšími externími proměnnými, které podmiňují růst a strukturu porostu, jsou způsob obhospodařování porostu, riziko a stanovištní podmínky.

GENEROVÁNÍ VÝCHOZÍ SITUACE

Tím, že SILVA je růstový simulátor, který potřebuje pro prognózu poznání pozice jednotlivých stromů, se zdá, že jeho aplikace bude omezena jen na výzkumné plochy, kde takové informace existují. Avšak opak je pravdou. SILVA 2.2 má silnou podporu v tzv. generátoru struktury porostu, který dokáže z různého druhu informací reprodukovat pozici stromů v lesních porostech. Zdrojem informací mohou být:

- Výsledky z aplikace metod výběrové inventarizace lesa (relaskopické zkusné plochy, různé druhy kruhových zkusných ploch).

- Rozdělení početností stromů po tloušťkových stupních, které jsou známé např. z celo-plošného průměrkování.

- Průměrné a plošné porostní charakteristiky z popisu porostů (zastoupení, střední tloušťka dřeviny, střední výška dřeviny, kruhová základna nebo počet stromů na hektar), které jsou součástí LHP.

V naší lesnické praxi přichází v úvahu při širším využívání růstového simulátoru především naposledy uvedený zdroj informací, který je k dispozici spolu i se slovním popisem porostů v elektronické podobě. Tím je možné celý proces generování výchozí situace plně automatizovat.

CHARAKTERISTIKA STANOVIŠTĚ

Dosavadní růstové modely využívaly ke kvantifikaci kvality stanoviště porostní charakteristiky, na jejichž základě se zařazoval porost do bonitních tříd nebo se mu přiděloval bonitní index. Ve střední Evropě se na začátku minulého století prosadila bonitace na základě charakteristik výškové vyspělosti porostu a věku. Tento systém plně vyhovoval upřednostňovaným stejnověkým a stejnorodým porostům a byl poměrně jednoduchý. Dnes však naráží na veliké problémy, které souvisí především s orientací pěstování na nestejnověké a smíšené porosty a na změnu kvality stanoviště s ohledem na globální změny atmosféry. V prvním případě narážíme u nestejnověkých porostů na problém definování věku a ve smíšených porostech na problém ovlivnění charakteristik výškové vyspělosti dřevin konkurenční situací (např. u podúrovňových dřevin). V druhém případě se jedná o změnu kvality stanoviště s ohledem na globální změny atmosféry, které v poměrně krátkém čase dokáží změnit především chemické vlastnosti půd a makroklimatické podmínky, a tím ovlivnit růstový proces. Když je pro bonitaci potřebný bonitační vějíř, který odráží vliv stanoviště z minulosti (z období, během kterého se uskutečnila měření na konstrukci růstových tabulek), je bonitace ve vztahu k měnícím se podmínkám vnímána jako statická.

Jeden z možných způsobů řešení načrtnutého problému je přímá bonitace na základě primárních faktorů růstu vycházející z kvality půdního prostředí, vodního režimu a makroklimatu porostu. Takovýto systém vypracoval pro všechny hlavní dřeviny Kahn (1994), přičemž vycházely z následujících charakteristik:

- minerální síla půdy

- zásobení půdy vodou

- průměrná teplota ve vegetačním období

- úhrn srážek ve vegetačním období

- roční teplotní amplituda

- délka vegetačního období

- koncentrace CO2

- koncentrace NOx v ovzduší

- Index de Martonne (index aridity)

Na základě těchto stanovištních faktorů je přes specifický matematický aparát možné odhadnout relativní vliv uvedených faktorů na růst a vypočítat parametry růstové funkce, jejíž průběh udává potenciální výškový růst stromů na daném stanovišti. SILVA 2.2 má implementovaný tento “bonitační” systém ve dvou variantách. První varianta je vázaná na poznání všech uvedených charakteristik tak, jak byly uvedeny, druhá varianta je orientována pro předváděcí praxi, přičemž vychází z charakteristik stanovištního průzkumu (půdní typ, vodní režim), charakteristik reliéfu (nadmořská výška, expozice, sklon), příslušného kalendářního roku.

DEFINOVÁNÍ SYSTÉMU OBHOSPODAŘOVÁNÍ POROSTU

Se všemi důsledky pro dynamiku vývoje porostu je možné SILVOU modelovat vliv cílených zásahů do struktury porostu. Jedná se o výchovná opatření (prořezávky, probírky), obnovní zásahy, ale i o vliv nežádoucích faktorů (kalamity) a přirozené mortality stromů. Z praktického hlediska je významný především aktivní zásah do struktury porostu. SILVA ve verzi 2.2 umožňuje simulovat následující způsoby obhospodařování porostu:

- Všechny probírkové druhy ve smyslu definice Svazu německých lesnických výzkumných ústavů z roku 1902 (A,B,C,D,E,F),

- jakostní úrovňovou probírku,

- metodu cílových stromů,

- metodu cílových dimenzí

- přirozený vývoj porostu.

Intenzita zásahu může být vázána na určitý časový interval (např. zásah každých 5 let) nebo ji můžeme definovat výškovým růstem (např. při změně horní výšky o 2 metry). Síla zásahu se definuje buď množstvím odebrané dřevní hmoty (např. 80. m3 na ha a zásah) nebo cílovou představou o hustotě hlavního porostu (např. po probírce má v porostu zůstat 45 m2 kruhové základny). Samozřejmě, v průběhu vývoje porostu je možné probírkové nastavení různě kombinovat (např. do 60 let mírná úrovňová probírka, od 60 let silná podúrovňová probírka s přechodem k metodě cílových dimenzí).

PROGNÓZA VÝVOJE POROSTU

Zpětná vazba mezi strukturou porostu, přírůstem stromů, novým stavem a znovu strukturou porostu tvoří kostru modelu. Systém navzájem provázaných rovnic umožňuje na základě konkurenční situace stromů v porostu, korunových parametrů stromů, definovaného stanoviště a způsobu obhospodařování porostu předpovídat nejen vývoj jednotlivých stromů a z nich odvozených dendrometrických porostních charakteristik (např. počet stromů, zásobu, střední tloušťku), ale i sortimentní strukturu a celou řadu ekonomických ukazatelů (např. výnosy a náklady). Na celou řadu tabulkových a grafických výstupů navazují vizualizační modely, které ulehčují interpretaci výsledků (obr.2).

S prognózami charakteristik naturální a ekonomické povahy jsou dále spojeny prognózy charakteristik struktury porostu (různé indexy), stability porostu a diverzity. Předpovídání výnosových, socio-ekonomických a ekologických charakteristik modely tohoto typu dává možnost posuzovat produkci stejnověkých a smíšených porostů multikriteriálně na kvalitativním základě.

Růstový model SILVA je orientovaný svými vstupními a výstupními charakteristikami na informační potenciál a informační potřebu lesnické praxe. Model například využívá jen ty stanovištní charakteristiky, které jsou běžně zjišťovány v rámci celoplošného stanovištního průzkumu a na generování výchozího stavu porostů postačují informace z běžného popisu porostů, tak jako jsou například u nás zachyceny v hospodářské knize LHP.

ZÁVĚR

Zavedení růstových simulátorů není třeba vnímat jako zpochybnění růstových tabulek, ale jako jejich doplnění o modely s vyšší hierarchickou úrovní, které jsou ještě navíc doplněny o nové spektrum výstupů, především ekonomické a ekologické povahy. Jejich konstrukce, resp. jejich kalibrace na růstové podmínky mimo areál parametrizace bude vyžadovat podporu nejen ze strany řídících pracovníků LH v podobě realizace parciálních vědecko-výzkumných úloh, ale i podporu ze strany taxační praxe, především při sběru empirického materiálu a samozřejmě určité sjednocení cílů ve vědecko-výzkumné základně. Zavedení růstových simulátorů (jsou koncipované jako manažerské nástroje) do plánovacího procesu v lesním hospodářství může dát společnosti jasnou odpověď, že lesní hospodářství už není jen produktově orientované, ale chápe lesní porost jako lesní ekosystém plnící nejen ekonomické, ale i ekologické funkce.

Citovaná literatura v příspěvku je uveřejněna na internetové adrese autora článku.

Adresa autora:
Dr. habil. Ing. Ján Ďurský
Katedra hospodářské úpravy lesů a geodézie
Lesnická fakulta, Masarykova 24
960 01 ZVOLEN
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.