Perspektivy pěstování smrku ztepilého – II.

Reakce smrku na změnu hlavních růstových faktorů

Světelný režim

Jaká je reakce smrku vůči hlavním růstovým faktorům v podmínkách zvýšené vzdušné koncentrace CO2? Z hlediska světelného režimu bude smrk v podmínkách EC schopen vytvářet více etážové a strukturně bohatší porosty, jak dokládá nižší kompenzační ozářenost (minimální intenzita ozářenosti, při níž je výdej CO2 respirací kompenzován jeho příjmem fotosyntézou) i rozdílný stupeň stimulace fotosyntézy slunného a stinného typu jehličí v porostech s různou hustotou (graf 1). Na druhou stranu vyšší hodnoty ozářenosti korun stromů stimulující výrazněji celkový denní průběh fotosyntetické asimilace uhlíku ponechájí smrk zařazen mezi dřeviny s maxima-lizací produkce při dostatečném světelném požitku. Jeho ekovalence ke světlu tak bude širší a vliv pěstebních zásahů bude mít větší růstově-stimulační efekt. Jeho výjimečnost v tom, že je pionýrskou a zároveň klimaxovou dřevinou, bude ještě umocněna.

Vodní režim

Z hlediska vodního režimu a nároků na vodu bude smrk v podmínkách EC oproti těm dnešním zvýhodněn, a to hned z několika důvodů: i) větší přivřeností průduchové štěrbiny, ii) menší spotřebou vody na jednotku vyprodukované biomasy, iii) nárůstem délky a plochy absorpčních kořenů. Zlepšení hospodaření s vodou a přežívání období snížené dostupnosti vody v půdě však neznamená, že bude schopen růst trvale v oblastech s nedostatkem srážek. Především v nižších polohách a teplejších oblastech povedou vyšší teploty ke zvýšení výparu bez ohledu na EC, zvýšení respirace a tím snížení produkce smrku případně až odumření v důsledku negativní bilance (vodní i uhlíkové). Zvyšování ztrát uhlíku respirací vyplývá z teplotních závislostí fotosyntézy a respirace, kdy se vzrůstající teplotou vzduchu narůstá respirace asi 2,5krát rychleji. Narůst respirace celého ekosystému je jedním z velkých nebezpečí, kdy se celé biomy namísto spotřebiče CO2 mohou stát jeho producenty. Na druhou stranu zrychlenou dekompozicí může více uvolněných živin podporovat zpětně fotosyntetickou fixaci uhlíku zvláště na chudých stanovištích. Zrychlí se tak dynamika uhlíkového cyklu.

Kvalita dřeva

Při půdě dostatečně bohaté na dusík lze očekávat v podmínkách EC nejen nárůst biomasy, ale také změnu kvality dřeva kmene podpořenou jak hustotou dřeva, tak podílem tloušťky buněčné stěny k lumenu buněk dřeva v příčném průřezu, což zvýší jeho pevnost. Smrk tedy zůstane i z tohoto hlediska perspektivní dřevinou s dostatečnou kvalitou dřeva pro široké využití v průmyslu a stavebnictví.

Dopady změn na pěstování smrku

I když rašení pupenů smrku je ovlivňováno především teplotou a vlivem EC je uspíšeno nevýznamně (o 2-5 dnů), s ohledem na následný rychlý vývoj letorostů po vyrašení a na předpokládané změny v rozložení srážek i nárůstu teplot lze očekávat, že vhodné podmínky pro výsadbu smrku v jarním období budou trvat kratší dobu. Při umělé obnově bude třeba smrk vysazovat spíše na podzim nebo využívat obalovanou sadbu. V násled-ném zajištění kultur bude třeba ve vlhkých obdobích a na bohatých stanovištích více než doposud bojovat s buření či invazivními druhy rostlin. Dalším potenciálním nebezpečím je s ohledem na zvýšenou tvorbu a hromadění produktů asimilace v jehličí i pupenech zvýšený výskyt savého a listožravého hmyzu (např. svilušek, mšic a korovnic). Zvýšený výskyt hmyzu souvisí i se zvyšující se teplotou, obsahem dusíku v jehličí, floémovým tokem atd. V podmínkách globální změny klimatu se mohou měnit „zákonitosti“ poškozování listožravým hmyzem a patogeny několika způsoby:

- přímo ovlivněním jejich vývoje a přežívání,

- fyziologickou změnou v obranném mechanismu stromů,

- nepřímo změnou v početnosti přirozených nepřátel, mutualismu a kompetici.

Díky krátkému životnímu cyklu, pohyblivosti, reprodukčnímu potenciálu a fyziologic-ké citlivosti k teplotě se předpokládá, že rozšíření a četnost výskytu mnoha druhů hmyzích škůdců a patogenů vzroste.

Při volbě hustoty sponu výsadby bude třeba vycházet z ekonomických nákladů na přípravu stanoviště, předpěstování vhodného sadebního materiálu smrku a především ze zvýšených nároků na zásobu dusíku v půdě. Přihnojování je ekonomicky vícenákladem, který však zůstává v podmínkách EC k reálnému zvážení. Výběr stanoviště či vhodná porostní směs, kde by smrk netrpěl nedostatkem v zásobování dusíkem, bude zřejmě zásadní. S ohledem na dostupné množství dusíku v půdě a schopnosti smrku lépe přežívat období přísušků bude vhodnější volit řidší spon výsadby. I kdyby byl smrk schopen růstu a tvorby srovnatelné produkce jako nyní v porostech s vyšší hustotou, a bylo tak možno prodloužit i interval probírkových zásahů s ohledem na využití nízkých intenzit slunečního záření, díky limitaci dusíkem nebude prodlužování těchto intervalů vhodné. V podmínkách EC navíc narůstá oproti současným listová plocha více, tudíž při stejné hustotě porostu budou světelné podmínky uvnitř budoucích porostů nižší, což může být vyváženo právě snížením hodnoty kompenzační ozářenosti. Opad se může zvýšit, neboť listoví spolu s jemnými kořeny jsou vhodným, vysokým, i když krátkodobým (z hlediska rychlosti obratu) spotřebičem uhlíku. Víme-li, že maximální produkce či efektivita produkce smrkového porostu je optimální při určitých hodnotách množství listové plochy v korunové vrstvě (kvantifikováno indexem listové plochy, LAI) nabývajících hodnot 8-10 m2. m-2, nad nimiž následně efektivita klesá, je možno hodnoty LAI brát jako ukazatel pro aplikaci pěstebního zásahu. Ačkoli budou smrkové porosty schopny dosahovat vyšších hodnot LAI, optimální hodnoty LAI se zásadně nezmění. Řidší spon bude tedy z mnoha hledisek výhodnější.

Větší podpora růstu kořenového systému smrku (biomasa, délka i plocha kořenů) v podmínkách EC, který tak obsáhne větší plochu (či objem půdy), zabezpečí kromě lepšího zásobení dřeviny živinami a vodou i lepší kotvení, resp. mechanickou stabilitu stromů smrku a zvýší jeho odolnost proti působení bořivého větru.

Výsledky experimentů kultivace smrku v podmínkách EC

Protože experimenty s EC nemají dlouhého trvání (počaly většinou v 80.–90. letech minulého století), a navíc byly sledovány spíše reakce mladých dřevin ve fázi intenzivního růstu v umělých růstových podmínkách (růstové vaky či zařízení s komorovým efektem, kultivační zařízení s upraveným půdním prostředím – mechanickou úpravou či promíšením půdních horizontů, úpravou skeletnatosti, dodání umělého substrátu, dodání živin, změna hydrického režimu apod.), nelze s jistotou říci, že jsou známé všechny adaptační mechanismy a jejich intenzita projevu ani u smrku ztepilého jako jedné z geneticky dobře přizpůsobivých dřevin. V těchto experimentech jsou různým způsobem kultivováni jedinci bez vlivu kompetice či soubor jedinců simulující porostní měřítko, avšak s nízkou úrovní funkční struktury porostu. Nelze přesně říci ani to, jaké bude chování smrku při spolupůsobení více extrémních či pozměněných faktorech prostředí (zvýšený příkon UV-B, vyšší koncentrace přízemního ozónu, depozice dusíku, síry atd.). Komplex vlivu vnějších podmínek lze velmi obtížné identifikovat, natož simulovat. Částečně je tento nedostatek kompenzován možným sledováním působení EC na lesní dřeviny rostoucí ve volné přírodě ve funkčním ekosystému, tj. se stabilizovanými koloběhy živin, vody, rozvinutou mykorhizou atd., neboli v porostu s dostatečnou funkční strukturou. Ze známých výsledků experimentů kultivace smrku v podmínkách EC vyplývá, že nadzemní biomasa či LAI narůstají jen do doby tvorby korunového zápoje (což podporuje zakládání porostů v řidším sponu), biomasa narůstá více po přihnojení (nebo než bude vyčerpána zásoba dusíku v půdě) či po probírkovém zásahu nebo při nižším obsahu vody v půdě ve srovnání s dnešními podmínkami. Vždy však významně narůstá aktivita podzemních částí a kořenový systém výrazně expanduje. Tyto výsledky naznačují, že porostní díry, mezery, kotlíky budou v podmínkách EC dříve „zataženy“. Z důvodu rozdílné reakce různých druhů dřevin na zvýšenou vzdušnou koncentraci CO2 budou v této fázi upřednostňovány rychle rostoucí dřeviny, což bude ovlivňovat biodiverzitu. Stimulace růstu dospívajících porostů urychlí dynamiku vývoje lesa a zvýší se zastoupení rychle rostoucích dřevin pravděpodobně s dopadem na celkové množství uhlíku v ekosystému. Doba obmýtí se bude snižovat. Pro ovlivnění celkového uhlíkového cyklu je třeba růstovou a produkční odpověď dřevin a lesních porostů z výsledků experimentů s EC převést do kontextu hospodaření s uhlíkem v krajině. Z požadavků kladených na lesního hospodáře se tak vedle trvalosti či zvyšování produkce, péče o dobrý zdravotní stav a stabilitu porostů i plnění požadovaných ekosystémových služeb (funkcí lesů) bude dostávat do popředí požadavek na hospodaření spojené s funkcí lesa jako „úložiště uhlíku“. I zde je smrk či smrkový porost dobrou perspektivou.

Výzkum probíhá za podpory Operačního programu CZ 1.05 Výzkum a vývoj pro inovace prioritní osa 1 Evropská centra excelence, projekt CzechGlobe – Centrum pro studium dopadu globální změny klimatu (CZ.1.05/1.1.00/02.0073) a projektu CzeCOS (LM 2010007).

Autor:

Doc. Ing. Radek Pokorný, Ph.D. a Mgr. Otmar Urban, Ph.D.

Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i.;

E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Foto: archiv autorů