Sekce klimatických analýz
Sekce ekosystémových analýz
Sekce impaktových studií a fyziologických analýz
Sekce inovací a intervenčních opatření
Oddělení biomasy a vodního režimu
Doc. Ing. Radek Pokorný, Ph.D.
Morfologie & Dendrometrie & Biomasa & Fenologie
• Fenologie - měření parametrů velikosti,
tvaru a objemu rostlinných orgánů v průběhu
jejich sezónního vývoje (růst, kvetení, tvorba
plodů apod.)
– pupenová - zabývá se fenometrií pupenů;
nejčastěji jsou sledovány přechodové změny
mezi několika vývojovými stádii rašení
pupenů; např. u pupenů smrku nebo buku lze
po období klidu (dormance) vylišit
následující stádia vývoje
– růstová - zabývá se především měřením
objemových změn rostoucích orgánů rostlin,
např. délkovým přírůstem letorostů
(následuje po vyrašení půpenů větví),
výškovým a tloušťkovým přírůstem kmene
apod.; patří sem i měření změny velikosti
listové plochy (pomocí LAI).
Vývojové fáze rašení pupenů smrku ztepilého (Picea abies) nahoře
a buku lesního (Fagus sylvatica) - dole. Dle Murray 1991.
1 2 3 4
1 2 3 4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
140 150 160 170 180 190 200 210 220
Den roku
Relativnídélkovýpřírůstletorostu(%)
osluněný - laterální
osluněný - apikální
stinný - apikální
stinný - laterální
Průměrný (±sm. odchylka) relativní délkový přírůst apikálních a
laterálních letorostů větví (n=12) mladého smrku ztepilého v
osluněné a zastíněné části koruny v průběhu vybraného roku.
Vývoj indexu listové plochy (LAI) v průběhu vybraného roku. A období
klidu (dormance), B - období rašení pupenů, C - období
intenzivního růstu, D - období žloutnutí a postupného opadu
jehličí smrku ztepilého. Chybové úsečky znázorňují střední
chybu stanovení LAI.
Fáze rašení pupenů
Prodlužovací růst
Změna v olistění
• Dendrometrie - se zabývá popisem velikosti a tvaru
dřevnatých rostlin a jejich částí či orgánů (koruny,
kmene apod.) - tzv. dendrometrické parametry.
Biomasa lesních dřevin je zjišťována na
základě tloušťkového a výškového přírůstu kmene
různými přístroji a alometrických vztahů zjištěných
experimentálně podrobnou destruktivní metodou.
Biomasu dřevin lesního porostu lze rozdělit na
nadzemní (listoví, větve a kmeny) a podzemní (hrubé a
jemné kořeny).
Dendrometrie & Biomasa
Mechanický dendrometr (EMS, Brno, ČR) – slouží k
měření tloušťkového přírůstu kmene v průběhu
vegetační sezóny.
Výškoměr (Forestor-Vertex, Elpa, Finsko) - slouží
k měření výškového přírůstu stromu.
Alometrický vztah mezi výčetní tloušťkou
kmene (DBH, plné trojúhelníky) či výškou
stromu (H, prázdné kruhy) a celkovou
nadzemní biomasou (TB) stromu smrku
ztepilého, n=34.
TB = 0.1301 DBH2.2586
r2
= 0.98
TB = 0.1085 H2.5569
r2
= 0.76
0
10
20
30
40
50
4 6 8 10 12 14 16
DBH [cm], H [m]
TB[kg]
Relativní (%) výškový (H) a tloušťkový přírůst
kmenů (DBH) smrku ztepilého v průběhu
vybraného roku. Nárůst listové plochy porostů je
kvantifikován indexem listové plochy (LAI).
(100% = celkový roční přírůstek).
Listová plocha
• LAI - index listové plochy, je kvantifikátorem množství
nesené listové plochy. LAI vyjadřuje velikost listové plochy
stromu (nebo porostu) normalizovanou jednotkou povrchu
půdy (plocha příčného průřezu koruny, plocha porostu apod.).
Protože listoví (listy a jehlice) není vždy plochý útvar,
rozlišujeme dle užité listové plochy: LAIp- projekční LAI
(projekční plocha listoví), LAIt- celkový LAI (celková plocha
povrchu listoví), LAI (polovina LAIt).
• Metody stanovení LAI - přímé (destruktivní), založené
na odběru vzorků listoví a stanovení tzv. specifické listové
plochy (SLA) - tj. poměru mezi jeho čerstvou listovou
plochou (nejčastěji projekční) a suchou hmotností; polopřímé,
využívající vztahu (alometrie) mezi lehce
měřitelným dendrometrickým parametrem a nesenou listovou
plochou; - nepřímé (nedestruktivní, optické), využívající
relace mezi hustotou listoví a úbytkem slunečního záření při
průchodu porostem, či pravděpodobností průchodu
slunečního paprsku porostem.
Přístroje používané LEFLD pro nepřímé stanovení LAI: LAI-2000 PCA (Li-Cor, USA; a), ALAI-02D (LEFLD, Brno, ČR; b), nebo starší (c) či
novější verze CEPTOMETRu (LEFLD, Brno, ČR, d). Pro stanovení LAI přímou metodou resp. listové plochy malého vzorku listoví lze použít
kromě scaneru a vhodného software (např. Černota) přístroj LI-3000 (Li-Cor, USA; e).
a b
c
d
e
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
LAI [m2
.m-2
]
Relativnívýškaporostu[%]
c
c-1
r
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Kumulativní LAIt a BAIt [m2
.m-2
]
Relativnívýškaporostu[%]
LAIt
BAIt
Distribuce celkového povrchu listové plochy (LAIt,
normalizováno porostní plochou) a celkového
povrchu větví (BAIt) ve vertikálním profilu korunové
vrstvy mladého porostu smrku ztepilého (7% - 100%
relativní výšky porostu).
Vertikální distribuce listové plochy v korunové vrstvě
mladého smrkového porostu vyjádřená hodnotou indexu
listové plochy (LAI- polovina celkové listové plochy nad
jednotkou půdy) podle stáří jehlic (c- letošní, c-1loňské,
r- starší jehlice).
Vstupní údaje
• Meteorologie v denních hodnotách
• Parametry lokality (zeměpisná šířka, nadm. výška, půda).
• Parametry lesního ekosystému
• Parametry lesnického managementu a podmínek prostředí
MODELY
Simulace, Adaptace pro lesnický management
Vodní bilance lesního porostuVhodnost používaných modelů pro porosty?
Modelování vodní bilance na
úrovni povodí
• SWAT (US Department of
Agriculture)
• Système Hydrologique
Européen
Odhad maximálního výparu z
vegetace a půdy
• ET0 Calc (FAO)
Tok H2O [mmol/m2
.s] 15.5.-6.6.2000
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
15.5. 20.5. 25.5. 30.5. 1.6. 5.6.
E
V
A
P
O
T
R
A
N
S
P
I
R
A
C
E
Energetická bilance porostuJak modelovat toky vody - LE?
Rn G J H LE   
Rn
čistá radiační bilance
G
tok tepla do půdy
J
teplo v porostu
H
tok zjevného tepla
LE
tok latentního tepla
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
00:00 03:30 07:00 10:30 14:00 17:30 21:00 00:30 04:00 07:30 11:00 14:30 18:00 21:30
Výdejvodyporostem[mm]
SF 300
Edisol
Porovnání měření výdeje vody porostem
• metodou tepelných pulsů (SF 300)
• metodou eddy-kovariance (Edisol)
water refilling
Toky vody a CO2
Souvislost transpiračního
proudu a toku CO2 z kmene ?
0
1
2
3
0 20 40 60
Transpirační proud (l den-1
)
R10(umolm
-2
den
-1
)
Strom č.1
Strom č.2
Strom č.3
Transpirace
• Metoda tepelných pulsů (HPV)
• Vybrané výsledky
– závislost transpirace na
mikroklimatických parametrech
– příklad simulace transpirace
TRANSPIRACE
METODA TEPELNÝCH PULZŮ
Heat pulse velocity (HPV) method
SF 300 Sapflow Meter
(Greenspan Technology, Australia)
Přepočet rychlosti transpiračního
proudu jedinec porost lze
provést přes:
 plochu povrchu půdy
/velikost koruny/
 plochu povrchu listoví
 plochu vodivé části běle
 tloušťku kmene v 1.3m
/výčetní kruhovou
základnu/
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
00:2002:2004:2006:2008:2010:2012:2014:2016:2018:2020:2022:2000:2002:2004:2006:2008:2010:2012:2014:2016:2018:2020:2022:2000:2002:2004:2006:2008:2010:2012:2014:2016:2018:2020:2022:20
0
2
4
6
8
10
12
14
16
global radiation [W/m2]
relative air humidity at 5m height level [%]
air temperature at 5m height level [°C]
speed of wind at 5m height level [m/s]
VPD at 5m height level [kPa]
FD transpiration [l/min]
D- plot
Transpirace porostu v závislosti na mikroklimatických faktorech
0
100
200
300
400
500
600
70000:2002:2004:2006:2008:2010:2012:2014:2016:2018:2020:2022:2000:2002:2004:2006:2008:2010:2012:2014:2016:2018:2020:2022:2000:2002:2004:2006:2008:2010:2012:2014:2016:2018:2020:2022:20
real sap flux (lhr-1)
I. Simulation sap flux (lhr-1)
II. Simulation sap flux (lhr-1)
III. Simulation sap flux (lhr-1)
D- plot
Simulace transpirace porostu