Vliv dřevin na ukládání sněhu v horských polohách

Jan Bartoš, Ondřej Špulák, Vladimír Černohous

Plnění hydrických funkcí lesa má v horských ekosystémech nezastupitelný význam. Konkrétně zachycení co největšího množství srážek a jejich následné pozvolné uvolňování je jedním z významných faktorů umožňujících tlumení povodňových situací.

Sněhová pokrývka v horských polohách představuje v průměru 25–30 % ročního úhrnu srážek a ovlivňuje po dlouhou dobu vodní režim v jarních měsících (Kantor 1979).
Lesy v horských polohách ČR byly v 70. a 80. letech minulého století výrazně ovlivněny imisní zátěží. K velkoplošnému poškození imisemi došlo také v hřebenových partiích Krkonoš, kde se v současné době nacházejí rozsáhlé mladé porosty vzniklé výsadbami na kalamitních holinách. Otázkou je, zda lze volbou dřeviny či managementových postupů v těchto porostech ovlivnit ukládání sněhové pokrývky a potažmo akumulaci a redistribuci srážkové vody v ekosystému. Tento příspěvek přináší dílčí poznatky k této problematice.

Popis pokusu
Sledování ukládání sněhové pokrývky v závislosti na růstu různých dřevin probíhalo v hřebenové partii Krkonoš na trvalé výzkumné ploše (TVP) Lesní bouda. Plocha o velikosti necelých 2 ha se nachází ve vrcholové části Liščího hřebenu, jihovýchodně od Liščí hory v nadmořské výšce 1080 m. TVP byla založena v roce 1986 na rozsáhlé imisní holině po vytěžení smrkového porostu. Svažitý terén jihozápadní expozice o průměrném sklonu 2 % je zařazen do SLT kyselá smrčina. Půda je tvořena převážně humusoželezitým podzolem.
V našem pokusu je sledováno ukládání sněhu v dvacetiletém porostu smrku ztepilého, modřínu opadavého, kleče horské, jeřábu ptačího a směsi břízy bělokoré a karpatské. Dřeviny byly vysázeny v roce 1986 v 10 m širokých pruzích orientovaných na severozápad, kolmo k valům těžebních zbytků (obr. 1).
Měření sněhových parametrů na výzkumné ploše bylo nejdříve zaměřeno na sledování závislosti výšky sněhové pokrývky na vzdálenosti od valů z těžebních zbytků. V roce 2004 bylo měření modifikováno a sněhoměrné latě byly umístěny tak, aby bylo možné sledovat vliv vysazených dřevin na ukládání sněhové pokrývky. Transekt deseti sněhoměrných latí přibližně v 6metrovém rozestupu byl umístěn uprostřed pruhu každé z výše jmenovaných dřevin. Jako kontrola byla vybrána lokalita v těsné blízkosti výzkumné plochy s mladšími výsadbami smrku a jeřábu, kterou lze v důsledku vysokých ztrát přirovnat k sukcesnímu vývoji kalamitní holiny. Tato varianta experimentu je v příspěvku dále označována jako „volná plocha“.
Měření probíhalo ve čtrnáctidenních intervalech. Při každém měření byl odebírán vzorek sněhu pro zjištění aktuální vodní hodnoty a hustoty sněhu. Dne 19. 1. 2006 bylo provedeno vyhodnocení závislosti hmotnosti sněhového profilu k jeho výšce průřezově po celé výzkumné ploše.

Stav porostů dřevin
Po celou dobu sledování vysazených dřevin vykazoval nejlepší růstovou dynamiku modřín. Na jaře 2008 měl největší střední tloušťku a i při nízkém počtu stromů nejvyšší výčetní kruhovou základnu (tab. 1). Díky překryvům přesáhla celková plocha korun výměru plochy (108 %). Porosty břízy a smrku mají srovnatelnou kruhovou základnu, tloušťku i sumu plochy korun. Počty smrků na ploše jsou mírně vyšší než u břízy, část smrků je však silně poškozena sněhovými zlomy obzvláště ze zimy 2004/2005. Porost jeřábu má ze všech sledovaných dřevin nejnižší tloušťku i pokryvnost korun, přes vyšší počet jedinců je kruhová základna nízká a i zde se vyskytuje cca u 25 % jedinců poškození sněhem, zlomení kmínku a odnožení od pařezu. Klečový porost vykazuje velmi dobrý zdravotní stav a je zapojen. Pro kleč příznivé stanovištní podmínky a vysoká hustota podmiňují vystoupavý růst větví, přesto je pokryvnost korun v porostu kleče velmi vysoká a vegetace pod keři se vyskytuje pouze sporadicky.

Hustota sněhu
Ambulantním měřením závislosti hmotnosti odebraného válce sněhu na jeho výšce (hustota sněhu) byla potvrzena relativně těsná závislost. Hustota sněhu takřka lineárně stoupá s výškou sněhové pokrývky. Vzhledem k srovnatelným dimenzím porovnávaných mlazin proto pro účel tohoto zpracování předpokládáme stejnou hustotu sněhové pokrývky ve všech sledovaných variantách. Hustota sněhu závisí na kvalitě, charakteru ukládání a množství nově napadlého sněhu i na průběhu teplot majících vliv na jeho slehávání. Charakter spodních sněhových vrstev ovlivňuje také teplota povrchu půdy. Ze získaných výsledků je zřejmé, že průměrná hustota sněhu se zvyšuje ke konci zimy s nárůstem teplot vzduchu v období jarního tání a se změnou struktury sněhové pokrývky. Obdobné výsledky uvádí již například Kantor (1979) z měření v dospělém smrkovém a bukovém porostu. V zimě 2007/2008 byla změřena nejnižší hodnota 7. února (0,216 g.cm-3), kdy velkou část profilu tvořil čerstvý sníh a maximální teploty po napadnutí nového sněhu byly pod bodem mrazu (graf 1). V důsledku charakteru počasí v tomto období byla významná část sněhových srážek zachycena v korunách smrků, čímž zde klesla průměrná výška sněhové pokrývky až na hodnotu v březovém porostu. Zde se již projevuje efekt, o kterém hovoří například Krečmer (1971), který uvádí, že dospělý smrkový porost zadrží v korunách zhruba 40 % množství nového sněhu. Naopak nejvyšší hustota sněhu – dvojnásobná – byla změřena v době jarního tání
11. dubna. Před tímto termínem se již vyskytovaly relativně vysoké denní teploty vzduchu.

Ukládání sněhu
Výsledky sledování výšky sněhové pokrývky v závislosti na dřevině uvádíme na příkladu zimního období 2004/2005. Tuto zimu napadlo nadprůměrné množství sněhu i v nižších nadmořských výškách. Na výzkumné ploše začalo sněžit relativně brzo v listopadu a díky absenci vyšších teplot během celé zimy se výška sněhu postupně zvyšovala. Při kulminaci koncem února průměrná výška přesáhla 200 cm. Maximální výška sněhové pokrývky byla naměřena dne 28. února v porostu smrku, kde dosáhla 300 cm.
Do průměrné výšky sněhové pokrývky 100 cm byly zaznamenány nejvyšší hodnoty v porostu kleče, nejnižší v porostu břízy (graf 2). Vystoupavé větve kleče způsobují v prvním období zachytávání sněhu a jeho nakypření. S dalším nárůstem výšky a hlavně hmotnosti sněhu jsou větve přitlačovány k zemi. Obdobně působí zpočátku i spodní větve u smrku a modřínu. Se zvětšující se výškou sněhu byla největší vrstva sněhu naměřena ve smrku, kde dosáhla při kulminaci průměrné hodnoty 286 cm. Naopak ze sledovaných dřevin nejnižší maximální průměrná výška sněhové pokrývky byla změřena v porostu břízy – 173 cm.
Při porovnání dospělých smrkových a bukových porostů bylo zjištěno, že v důsledku odlišného zachytávání sněhových srážek korunami (intercepce) je výška i vodní hodnota v celém období ukládání sněhu vždy vyšší v bezlistých listnatých porostech (Kantor 1988). Odlišné výsledky v našem šetření vyplývají z výrazně nižší schopnosti intercepce mladých porostů oproti dospělým. Stromky působí pouze jako překážka vzdušného proudění, u které se ukládá sníh. Z našich pozorování vyplývá vysoká homogenita výšky sněhové pokrývky v porostu břízy (obr. 2), kde dochází k rovnoměrnému ukládání sněhu v celém porostu a hodnoty výšky sněhové pokrývky se příliš neliší od hodnot na volné ploše. Naopak výrazné rozdíly v naměřených hodnotách vykazuje porost smrku (obr. 3), kde dochází k tvorbě návějí u smrkových korun. Dalšími parametry ovlivňujícími kolísání výšky a změny charakteru sněhu jsou přístup slunečního záření, sekundární transport sněhu i proces zhutňování sněhové pokrývky.

Vodní hodnota sněhu
Zajímavé výsledky ukazuje porovnání modelové maximální vodní hodnoty sněhu v jednotlivých dřevinách v době jarního tání 11. 4. 2005. Při průměrné hustotě sněhu 0,439 g.cm-3 tak po přepočtu vodní hodnota v porostu smrku dosáhla 843 mm. Ve stejném termínu byla v kleči pouze 391 mm a na volné ploše 374 mm. Dvacetiletý porost smrku tak zadržoval o 452 mm srážek více oproti porostu kleče a o 469 mm více oproti volné ploše.
Odtávání nejvíce záviselo na maximální akumulované sněhové pokrývce a jejím stíněním dřevinami před slunečním zářením. V první fázi odtával sníh nejrychleji na volné ploše (čtrnáctidenní úbytek 59 cm) a v kleči (54 cm), v další fázi odtávání nebyly mezi úbytky sněhové pokrývky u jednotlivých dřevin významné rozdíly. Vyšší naakumulovaná sněhová pokrývka v porostech smrku a modřínu však, i při takřka stejném úbytku výšky, odtávala déle.
Proces ukládání sněhu na rozsáhlých kalamitních holinách je na rozdíl od lesních porostů výrazně ovlivňován prouděním vzduchu. Dochází zde ke značné nehomogenitě sněhové pokrývky způsobené návětrnými a závětrnými polohami, terénními zlomy, valy z těžebních zbytků či pruhy starších kultur (Kantor 1988). Teprve v průběhu odrůstání dřevin a jejich porostů dochází k odstupňované diferenciaci v ukládání a tání sněhu v porostech různých dřevin. Vzhledem ke vzrůstu, hustotě a poškození mladých porostů se mění ukládání, přemisťování (odvívání) a tání sněhu během zimy, a tedy i výška a struktura sněhové pokrývky. Tato diferenciace pak může zploštit a prodloužit hydrogram jarního tání z kalamitních ploch, což má význam z hlediska očekávané protipovodňové funkce horských porostů.

Shrnutí poznatků
Z výzkumu charakteru sněhové pokrývky v hřebenové partii modelové horské oblasti Krkonoš (1080 m n. m.) v dvacetiletých porostech smrku ztepilého, břízy bělokoré a karpatské, modřínu opadavého a borovice kleče vyplývá, že:
- Se začátkem ukládání sněhové pokrývky (do výšky cca 1 m sněhu) byly za celé sledované období zaznamenány nejvyšší průměrné výšky sněhu v porostu kleče. Vystoupavé husté větve kleče v prvních fázích zimy zachycují sníh a zvyšují tak jeho výšku. Nárůst výšky a hmotnosti sněhu v dalším období větve stlačuje a porost kleče z hlediska ukládání sněhu vykazuje postupně charakter porostu břízy či „volné plochy“, kde se akumuluje nejmenší zásoba sněhu.
- Absolutně největší množství sněhové pokrývky zachycovala rozvolněná tyčkovina smrku ztepilého. Je to dáno výškou porostu, pokryvností v zimě olistěných korun a tvorbou návějí kolem jedinců smrku.
- Hlavním faktorem ovlivňujícím tání bylo maximální množství akumulované sněhové pokrývky (výška sněhu). Z dosavadních výsledků vyplývá, že absolutní úbytek výšky sněhu v čase byl obdobný ve všech dřevinách, avšak díky vyšší maximální výšce sněhu dokázala dvacetiletá tyčkovina smrku ztepilého v období jarního tání dočasně zadržet až o 400 mm srážek více oproti stejně starému porostu kleče a břízy.
Každá zima má jiný charakter (sled a intenzita sněhových srážek, průběh počasí), proto se v porostech různých dřevin projevuje rozdílným způsobem. Druhová diverzita lesních porostů na imisní holoseči i při věkové stejnorodosti tak může lépe zajistit ochranu níže položené krajiny před povodňovými epizodami i erozí půdy a zároveň poskytovat lepší ochranu kvantity (i kvality) vodních zdrojů pro epizody sucha v pozdním jarním a začínajícím letním období.

Příspěvek vznikl v rámci poskytnuté institucionální podpory výzkumu a vývoje z veřejných prostředků jako výsledek řešení výzkumného záměru MZe ČR č. 0002070201 Stabilizace funkcí lesa v biotopech narušených antropogenní činností v měnících se podmínkách prostředí.

Citovaná literatura je k dispozici u autorů příspěvku.

Autoři:
Ing. Jan Bartoš
Ing. Ondřej Špulák
Ing. Vladimír Černohous, Ph.D.
Výzkumný ústav lesního hospodářství
a myslivosti, v. v. i.
Výzkumná stanice Opočno
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.