O projektu:
Projekt z finančních mechanismů: INTER-TRANSFER
Číslo projektu: LTT20017
Odpovědný řešitel za FLD: Ing. Radim Matula, Ph.D.
Kontaktní osoba: Ing. Radim Matula, Ph.D., matular@fld.czu.cz
Trvání projektu: 2020-2024
Anotace ČJ/AJ:
Zalesňování je v současnosti jedním z hlavních nástrojů boje proti klimatické změně, neboť lesy jsou schopny vázat významné množství uhlíku z atmosféry (Lewis et al., 2019) a mohou také výrazně zmírňovat klimatické extrémy (Luyssaert et al., 2018). V řadě zemí je právě umělé zalesňování (výsadby dřevin) také hlavním způsobem obnovy lesů po těžbě dřeva či přírodních disturbancích. Častější a intenzivnější sucha jako následek klimatické změny však v posledních desetiletích významně destabilizují lesní ekosystémy po celém světě (Qie et al., 2019; Reich et al., 2018), což z řady z nich naopak činí významný zdroj uhlíku (Gatti et al., 2014; Mitchard, 2018; Qie et al., 2017) a narušuje jejich důležité ekosystémové funkce (Gatti et al., 2014; Mitchard, 2018; Qie et al., 2017) a narušuje jejich, pro lidstvo klíčové, ekosystémové funkce. Kromě omezení růstu a zvýšené úmrtnosti v důsledku nedostatku vody, sucho rovněž oslabuje obranné mechanismy stromů, které jsou pak ve zvýšené míře napadány biotickými škůdci a chorobami, což má v mnoha případech za následek rozsáhlé (kalamitní) odumírání lesních porostů i dlouhou dobu po konci sucha (Allen et al., 2010; Greenwood et al., 2017). I konzervativní odhady však předpovídají stále se zvyšující frekvenci, délku a intenzitu sucha od boreálního pásu po tropy. Aby tak nově vysazované lesní porosty, ať už za účelem zvyšování fixace uhlíku či jako prostředek pro obnovu lesa, byly dlouhodobě stabilní a plnily tak důležité ekosystémové a ekonomické funkce (kvůli nimž jsou zakládány), musejí být založeny takovým způsobem, aby dlouhodobě odolávali dopadům klimatické změny, a to zejména stále častějšímu a intenzivnějšímu suchu.
Jedním z mála nástrojů pro posílení odolnosti lesů a zachování jejich produktivity (tedy produkce dřeva a vázání uhlíku) v podmínkách stále častějšího a intenzivnějšího sucha je změna druhové skladby vysazovaných dřevin. Vzhledem k dlouhověkosti stromů a délce obmýtí je klíčovým krokem zejména výsadba druhů schopných odolávat nejen současným klimatickým extrémům (zejména aktuálnímu nedostatku srážek), ale i častějším a delším obdobím sucha v příštích dekádách. Z důvodu nejistoty panující ohledně vývoje klimatu v budoucnosti je však prakticky nemožné s jistotou vybrat jeden druh dřeviny (pro dané území), který by dlouhodobě odolával budoucím klimatickým trendům a přispíval tak k zachování klíčových funkcí lesů. Proto se, kromě výběru potenciálně suchu odolných druhů, jeví jako důležité opatření pro posílení dlouhodobé stability lesních porostů výsadba vícedruhových funkčně variabilních směsí dřevin namísto monokultur (Paquette et al., 2018). Předpokládá se, že druhově a funkčně bohaté lesy (tj. porosty s vysokou druhovou a funkční diverzitou stromů), které představují mix fyziologických adaptací a strategií vůči klimatickým extrémům, by mohly významně zvýšit pravděpodobnost, že alespoň část druhů dřevin bude dostatečně adaptována na klimatické podmínky v příštích desetiletích (Paquette et al., 2018). Navíc, díky větší komplementaritě (Chamagne et al., 2017; Jucker et al., 2014), může vyšší diverzita vést k vyšší produktivitě (Fichtner et al., 2018; Liang et al., 2016). I přes řadu existujících argumentů pro pěstování druhově bohatých lesů, však doposud chybí studie, která by systematicky testovala předpokládané výhody vyšší diverzity dřevin pro fungování a dynamiku lesních ekosystémů i v současných podmínkách klimatické změny. Z tohoto pohledu se jeví jako klíčové kvantifikovat vliv vyšší diverzity dřevin na růst a stabilitu uměle zakládaných lesních porostů a lesních plantáží v podmínkách sucha. Kromě toho, rovněž chybí základní podkladová data pro výběr vhodných druhů a směsí druhů dřevin, které by byly odolné vůči současnému trendu vývoje klimatické změny.
Cílem předloženého projektu „Účast České republiky v síti experimentů TreeDivNet“ (dále jen projekt) je zapojení českých vědců do nejvýznamnější celosvětové sítě experimentálního výzkumu biodiverzity lesů TreeDivNet (v souladu se základním cílem podprogramu Inter-Transfer, viz kapitola 1.3. Cíle podprogramu v zadávací dokumentaci), která v současnosti zahrnuje 25 experimentů s celkem více než 1 milionem stromů vysazených na ploše 821 ha ve 24 zemích světa (Paquette et al., 2018). V rámci této sítě budou mít čeští vědci (v úzké spolupráci s partnerskými organizacemi TreeDivNet) za úkol kvantifikovat vliv diverzity a druhového složení uměle vysazovaných lesů na jejich stabilitu a produktivitu v podmínkách sucha s využitím nové generace cenově dostupných automatických dendrometrů a mikroklimatických čidel. Testovány budou hypotézy, zda druhově bohaté výsadby lesních dřevin: a) mají díky lepší komplementaritě rychlejší růst a tak i vyšší úhrnnou produktivitu (a tím i schopnost vázat větší množství uhlíku) než monokultury; b) jsou díky lepší komplementaritě a asynchronním reakcím jednotlivých druhů dřevin schopny (v průměru) lépe odolávat suchu a dochází u nich během něj k menšímu snížení vitality a rychlosti růstu než v monokulturách; c) jsou tak celkově stabilnější než monokultury, a to i v podmínkách klimatické změny. Cílem bude otestovat tyto hypotézy v různých klimatických podmínkách pro posouzení, zda se jedná o efekty obecné (generalizovatelné) nebo efekty lokální, využitelné pro výsadby dřevin jen v určité oblasti. Dále bude cílem vyhodnotit i odolnost jednotlivých druhů, druhových kombinací a funkčních skupin dřevin vůči suchu (tj. vyhodnocení vlivů druhové a funkční identity Testování hypotéz a odolnosti jednotlivých druhů dřevin i jejich kombinací vůči suchu bude založeno na statistickém modelování dat, která budou získána víceletým kontinuálním měřením (v 15 minutových intervalech během celého období 2021–2024) jemných změn tlouštěk kmene (s přesností na 1 µm) u celkem 480 stromů pomocí automatických dendrometrů ve vybraných experimentech TreeDivNet. Tato data umožní přesně vyhodnotit růst (po přepočtu alometrickými rovnicemi i přírůst nadzemní biomasy a množství vázaného uhlíku), vitalitu a vodní stres měřených stromů. Přímo v podrostu stromů s dendrometry budou pomocí mikroklimatických čidel kontinuálně měřeny půdní teploty, vlhkost půdy a teplota vzduchu, což umožní vztáhnout data z dendrometrů k lokálnímu mikroklimatu, zejména k délce a intenzitě sucha. Na podsouboru stromů budou rovněž provedena detailnější ekofyziologická měření a budou měřeny základní funkční znaky. Na základě získaných výsledků pak budou kromě tvorby odborných publikací formulována i obecná a praktická (lokální až regionální) doporučení týkající se změny druhové skladby vysazovaných lesů pro posílení jejich odolnosti vůči klimatické změně. Na základě získaných výsledků pak budou, kromě tvorby odborných publikací, formulována obecná i praktická doporučení pro posílení odolnosti lesů vůči klimatické změně prostřednictvím změny druhové skladby vysazovaných lesů. Díky těmto výsledkům se může Česká republika stát významným členem nejrozsáhlejší globální experimentální sítě lesních výsadeb TreeDivNet a navázat tak kontakty a spolupráci na dějišti světového výzkumu změny klimatu.
The project “Participation of the Czech Republic in the network of experiments TreeDivNet“ aims to involve Czech scientists in the research within the largest global network of biodiversity experiments TreeDivNet. The scientific goal of the project is to study how tree species diversity and functional diversity affect growth and stability of planted forests during drought. Specifically, the aim to test in four TreeDivNet experimental plantations how tree diversity and species composition affect:
- a) Tree growth and its temporal patterns (from short- to long-term)
- b) Tree stability and its temporal patterns (from short- to long-term)
- c) Tree growth, stability and water stress in the interaction with microclimate variation and during drought
All above mentioned scientific goals aim to explore not only the theoretical role of species richness and diversity in the production and stability of planted forests on a global scale, but also to provide practical information for optimization of forest plantation management under climate change. The results of the project will be presented on at least ten international conferences and processed into at least six scientific papers for per-reviewed journals.