Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

Pôvodná práca – Original paper http://www.nlcsk.sk/fj/

Optimization of a forest harvesting set based on the Queueing Theory: Case study from Karelia Optimalizácia zostavy ťažbových zariadení na báze teórie hromadnej obsluhy: Prípadová štúdia z Karélie

Ilya Shegelman1, Pavel Budnik1*, Evsey Morozov2

1Petrozavodsk State University, Lenin Str., 33, 185910 Petrozavodsk, The Republic of Karelia, Russia 2Institute of Applied Mathematical Research of Karelian Research Centre, Russian Academy of Sciences, Pushkinskaya str., 11 185910 Petrozavodsk, The Republic of Karelia, Russia

Abstract The modern technological process of timber harvesting is a complex system both technically and organizationally. Nowadays, the study of such systems and improvement of their efficiency is impossible without the use of mathematical modeling methods. The paper pres- ents the methodology for the optimization of logging operations based on the queueing theory. We show the adapted queueing model, which characterizes the process of logging with the use of a harvesting set consisting of harvesters and forwarders. We also present the experimental verification of the designated model that confirmed mode`s adequacy. The analysis of the effectiveness of the investigated harvesting set was conducted and the recommendations for its optimization were drawn. The research was conducted in the Pryazhinsky District in the Republic of Karelia. We showed that significant improvement of operational efficiency of the investigated harvesting set in the study area cannot be done by adjusting separate machine operations (i.e. by reducing the time of operations execution and their steadiness). However, a change in the number of machines allowed significant improvement in the operational efficiency. The most optimal harvesting set design for the experimental area consisted of two harvesters and two forwarders. Key words: queueing theory; harvester; forwarder; harvesting set; moddeling

Abstrakt Moderný ťažbový proces predstavuje technicky aj organizačne komplexný systém. Štúdium takýchto systémov a zvyšovanie ich efektívnosti v súčasnosti nie je možné bez využitia metód matematického modelovania. V článku prezentujeme metódu na optimalizáciu ťažbového procesu založenú na báze teórie hromadnej obsluhy. Prezentujeme model hromadnej obsluhy pre zostavu ťažobných strojov pozostávajúcu z harvestorov a vývozných súprav. Okrem toho prezentujeme výsledky experimentálnej validácie navrhnutého modelu, ktoré potvrdili jeho funkčnosť. Výskum bol realizovaný v Prijažinskom regióne v Karélii. Z výsledkov vyplynulo, že významnejšie zlepšenie výkonnosti zostavy ťažbových zariadení v modelovom území nemôže byť dosiahnuté úpravou jednotlivých operácií (napr. skrátením času výkonu operácie). Naopak, zmeny počtu zariadení majú na výkonnosť ťažbovej zostavy zásadný vplyv. Optimálna ťažbová zostava pre podmienky modelového územia pozostáva z dvoch harvestorov a dvoch vývozných súprav. Kľúčové slová: teória hromadnej obsluhy; harvestor; vývozná súprava; zostava ťažobných strojov; modelovanie

1. Introduction and location of the logging camps (Shulman 1991; Peeters & Antunes 2001; Melo et al. 2005; Troncoso & Garrido 2005; The modern technological process of timber harvesting is a Jena et al. 2012). complex system both technically and organizationally. For Mathematical modeling methods are actively used to example, in the European part of Russia and, in particular, optimize the processes of logging in steep terrain using air in the Republic of Karelia, the Scandinavian mechanical harvesting method with the application of multi-operational vehicles and cable haulage (Heinimann 1998; Epstein et al. machines, such as harvesters and forwarders, is widely used. 2006; Chung et al. 2008; Bont et al. 2012) or to optimize tree Nowadays, the study of such systems and the improvement stem cutting (Sessions et al. 2005; Carlsson & Rönnqvist of their efficiency are impossible without the use of math- 2005; Flisberg et al. 2007; Chauhan et al. 2009; Dems et al. ematical modeling methods. Recently, forest management 2012). optimization has received much attention. The mathemati- The application of the mathematical modeling methods cal models are, for example, widely used in harvest planning for the analysis and improvement of the logging operations (Goycoolea et al. 2005; Constantino et al. 2008; Palma & has become a frequent practice. In Karelia, these methods Nelson 2009; Bohle et al. 2010; Wei & Murray 2012). An have been developed by Voronin and Kuznetsov (2000), important area of the application of the methods of math- Shegelman (2003), Gerasimov (2011). ematical modeling is the selection of the optimal number, size

*Corresponding author. Pavel Budnik, e-mail: [email protected], phone: +79535281068

Cislo_4_2015.indb 211 19.2.2016 13:32:47 I. Shegelman et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

One of the approaches widely applied in timber industry can be obtained on the basis of this analysis, they turn out for the analysis and identification of options to improve tech- to be hardly applicable in the improvement of the harvesting nological processes is simulation using the queueing theory processes structure. This implies that for the description of (QT). The QT is the branch of the theory of probability, which such processes only such models can be used, which can be has recently gained considerable attention (Vinck & Bruneel parameterized using accessible data that can be collected in 2006; Morozov et al. 2011; Atencia & Pechinkin 2013; Aten- the field (average duration of an operation, its dispersion, cia et al. 2013; Atencia 2014). The QT has gained currency in etc.). transport, machine building, light industry, agriculture and Developed models must adequately describe the real other sectors (Buzacott & Shanthikumar 1993; Shanthiku- manufacturing systems and at the same time require only mar et al. 2003; Song 2013). those initial data that is available for the researchers and cor- The methods of QT are used to determine the optimum respond to the level of specification accepted in the math- supply of spare parts and units, as well as for the research and ematical model. Moreover, it is necessary to adapt the already optimization of operations (Spanjers et al. 2006; Houtum & well-developed probability models to the description of these Kranenburg 2015; Moharana & Sarmah 2015). One of the processes to the maximum extent. The operating formulae important problems addressed by the QT and the probability in such models are, on the one hand, obtained on the basis theory is the analysis of processes performed on the assem- of a detailed analysis reflecting the probabilistic nature and bly line or in flow-line production. In this case, the problem specificity of the process, and, on the other, they usually usually resides in the choice of a rational number of service include only those parameters for which sample estimates channels. can be relatively easily obtained as a result of the basic opera- The QT can be used to solve the problem of justification tions timing. of the amount of raw materials or products, as well as man- The main objective of this study is to optimize the log- aging these stocks (Ahiska & Kurtul 2014; Seyedhoseini et ging operations equipment set by reducing the discontinuity al. 2015). Another promising area is production scheduling, of raw material processing and production on the basis of a where in addition to optimization methods models and meth- probability model developed in this study. We propose the ods of the QT are used. The QT has been successfully used for principles of rational choice of the structure of service sys- the simulation of woodworking processes at lower landing tem and service process by examining the flow of requests (Rönnqvist 2003). The upcoming trend of the application (demands) coming in and out of the system, service wait- of the QT methods is using them for the analysis and opti- ing time and the queue length. The research was conducted mization of harvesting technological processes (Jakimovich using the example of the Scandinavian mechanical logging & Teterin 2007). method. Discontinuity is common for the operations performed by harvesting equipment. The question is whether this discon- tinuity is temporary or persisting. If the reasons of disconti- 2. Materials and methods nuity cannot be removed, how can the discontinuity in raw material processing and forest product release be reduced? 2.1. Process of timber harvesting according The importance and the need to settle these issues lie in the to the Queueing Theory fact that this discontinuity is one of the main reasons which lead to a significant increase in freight operations during The Scandinavian mechanical method of wood harvesting is handling and transport operations, reduce machine utiliza- based on the work of a machines complex consisting of a har- tion, result in the need for buffer and reserve stocks of raw vester and a forwarder. When developing harvesting areas, materials and products, and lead to losses in productive effi- a harvester fells trees, abnodates and cross-cuts trunks into ciency. Undoubtedly, these questions can be answered with assortments, putting them lengthwise the skidding track. A the help of the QT. forwarder collects assortments and trucks them on its plat- The traditional method of the simulation with the use form, and then transports them to the place of stacking. of the QT is to describe harvesting processes with Markov According to the queueing theory, the Scandinavian processes and corresponding detailed equations for station- mechanical logging method can be regarded as a single- ary probabilities of these processes. Such an approach, if it phase queueing system (QS). The QS consists of one or does not contain the final formulae with a small number of more machines that are generating requests and one or basic parameters, actually stultifies the models for at least more machines that service these incoming requests. The two fundamental reasons. First, any similar model requires request is a service demand. The service machine is called a huge amounts of the initial data that is quite problematic to service channel. Each channel is characterized by the service obtain. For example, correct determination of a possible state time. The service time is the period of time during which the space of Markov process, or estimation of intensities of the request is served. Requests enter the system at random form- process transitions between the states are separate complex ing a random request flow. problems. Second, even if such an array of the initial data can The QS performs certain operations at requests. Timber be obtained, the study of the developed complex model is assortments, separate trees or tree trunks, bundles of trees, extremely time-consuming without significant simplification etc., are considered as requests. Requests can enter the sys- of the final solution. Such a simplification stultifies the efforts tem individually or in groups. If requests exceed system`s spent on the development and the analysis of the detailed capacity, they have to wait for service and queue occurs. In mathematical models. Moreover, even if recommendations the opposite case, a harvesting machine stands idle.

212

Cislo_4_2015.indb 212 19.2.2016 13:32:47 I. Shegelman et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

Important characteristics of the QS are the average 2.2. Model Specification

request service cycle time (E[CTs]) and the quantity of requests in the system (E[WIP]). The cycle time of the QS A special notation, called Kendall`s notation, is used to (the workstation) is the period during which the request is in describe a queueing system. The notation has the form the QS. The quantity of the requests in the system is the aver- A / B / c / K, where A describes the inter-arrival time distri- age number or the service time expectation of the requests bution, B the service time distribution, c the number of serv- within the QS that are in service or waiting in the queue. The ers, and K the size of the system capacity (Glover & Luguna average service cycle time is generally defined as the sum of 1997). The symbols traditionally used for A and B are M for exponential distribution, D for deterministic distribution, G two components: the service time expectation (E[Ts]) and the average waiting time of the request waiting in the queue for general distribution. When the system capacity is infinite (K = ∞) one simply uses the symbols A / B / c. (E[CTq]). The reciprocal of the service time expectation is the service flow rate µ( ): The approach proposed by Curry and Feldman (2009) was used in the analysis of wood harvesting. The method µ E T = 1 / [ s] [1]is based on the strict probabilistic analysis of the service The relationship between the quantity of the requests in processes for a wide range of industrial and technological the system and the average cycle time is expressed by Little`s systems. Law: Based on the work of the above authors, the Scandinavian E[WIP] = λ · E[CT ] [2] mechanical method of wood harvesting can be considered as s a queueing system with batch arrivals, where a tree load con- λ where is the requests arrival rate. sisting of number of assortments serves as a request. G stands λ The requests arrival rate ( ) refers to the average number for a general distribution with known mean and variance. of requests per time unit or, in other words, the reciprocal of A model diagram of the Scandinavian mechanical method the time between the requests arrivals to the system (E[T ]): a of wood harvesting is shown in Figure 1.

λ = 1 / E[Ta] [3]The harvester`s work determines the intensity of the

The requests arrival rate is given by the machine that input flow λ( i(B)). The variable λi(B) describes the average performs the set of preceding technological operations, and number of tree loads produced by the i–m harvester per time the requests service flow rate depends on the machine that unit. When producing N number of assortments, the request performs the following operations. is considered to enter the system. The variable N is assumed In the QS simulation, it is primarily necessary to adopt random (integer-valued) with a general distribution (i.e., several assumptions of the characterization of the input (λ) arbitrary distribution with known mean and variance). and service (µ) requests flows. Firstly, the statistical law of If a request (a group of N assortments) finds a servicer (for- the requests arrival is the same at any time period, i.e. the flow warder) busy, it goes to the collector (skidding track). If the is stationary. Secondly, the requests or the groups of requests forwarder is free it starts servicing the request. enter the system independently. If λ < µ the system has a The forwarder work is characterized by the service rate

stationary mode describing the constancy of the statistical (µi(B)). The variable µi(B) is the average number of the characteristics of the system performance. requests served by the j–m forwarder per time unit.



Fig. 1. Model diagram of the Scandinavian mechanical method of wood harvesting.

λ(I) is the average number of assortments produced by all harvesters per time unit, E[Ta(I)] is the mathematical expectation of the time between the 2 periods of cutting the tree logs taking into account the work of all harvesters, C [Ta(I)] is the square of the coefficient of variation of time of producing one assortment by the harvester, E[N] is the mathematical expectation of the number of assortments in the tree load, C2[N] is the square of the coefficient of variation of the assortments number placed on the platform of the forwarder, λ(B) is the average number of tree loads that are produced by all harvesters

per time unit, E[Ta(B)] is the mathematical expectation of the time between the periods of cutting the tree logs taking into account the work of all harvest- 2 ers, Ca (B) is the square of the coefficient of variation of the time of cutting the tree logs by all harvesters,E [Tq(B)] is the average time of the request in the 2 queue, E[Ts(B)] is the average service time of the request, Cs (B) is the square of the coefficient of variation of the service time of a tree load by a forwarder,

E[Tn] is the average loading time of the assortments by the forwarder, E[Ts.x.] is the average transportation time, E[Tp] is the average offload time of assort-

ments at the loading site, E[Tx.x.] is the average empty forwarder traveling time.

213

Cislo_4_2015.indb 213 19.2.2016 13:32:48 I. Shegelman et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

If m number of harvesters are at work, the arrival rate (the where the variable λi(B) is the average number of tree loads average number of assortments produced by all harvesters produced by the i–m harvester per time unit which is linked

per time unit) can be considered as a sum of m independent up with the variable λi(I) following the expression λi(B) = 2 flows with the total intensity of the input flow (the average λi(I) / E[N], C a, i(B) is the square of the coefficient of varia- number of assortments produced by all harvesters per time tion of the time of cutting the tree loads by the i–m harvester.

unit): The variable λi(I) is given by the following formula: P  λi(I) = 1/ E[T (I)] [11] OO ,, ¦ L [4] a,i L  where E[Ta,i(I)] is the mathematical expectation of the time of cutting the tree loads by the i–m harvester. where m is the total number of the harvesters, λ (I) is the aver- i The variable C2 (B) is determined by the formula: age number of assortments produced by the i–m harvester a, i  ªº &7¬¼DL , per time unit. ɋ%  &1>@ [12] λ(I) λ(B) DL (1>@ Note that the variable is linked up with (the average number of tree loads that are produced by all har- where C2[T (I)] is the square of the coefficient of variation of vesters per time unit) by the formula λ(B) = λ(I) / E[N], a,i time of cutting one assortment by the i–m harvester, C2[N] is where E[N] is the mathematical expectation of the number the square of the coefficient of variation of the assortments of assortments in the tree load. number placed on the platform of the forwarder. Modeling is aimed at identifying two most important The variable C2[T (I)] is given by the formula: steady-state characteristics: the average length of the request a,i 2 2 service cycle (E[CTs]) and the average number of the requests C [Ta,i(I)] = V[Ta,i(I)] / E[Ta,i(I)] [13] in the system (E[WIP]). where V[T (I)] is the dispersion of assortment sawing time For the queueing system with batch arrivals the variable a,i by the i–m harvester. E[CTs] is defined as: 2 The value of the variable Cs (B) is defined as the weighted

E[CTs] = E[D] + E[Tq(B)] + E[Ts(B)] [5] average: F P % where E[D] is the mathematical expectation of the time for M  &%VV ˜ &% M [14] ¦ P cutting the tree loads by all harvesters (request forming M  % time), E[T (B)] is the average time the request spends in q where µ (B) is the average number of the tree loads serviced the queue, E[T (B)] is the average service time of the request. i s by the j–m forwarder per time unit, µ(B) is the total intensity The variable E[D] is determined on the basis of Wald’s of the service flow, C2 (B) is the square of the coefficient identity: s,j of variation of the service time of the tree load by the j–m

E[D] = E[N] · E[Ts(I)] [6] forwarder. The value of C2 (B) is determined by the following where E[T (I)] = 1/λ(I) is the mathematical expectation of s,j s expression: the time between the periods of cutting the tree loads taking 2 2 into account the work of all harvesters. C s,j(B) = V[Ts,j(B)] / E[Ts,j(B)] [15] The average time spent by a pack of assortments in the where V[T (B)] is the dispersion of the service time of the queue during the work of several forwarders is given by the s,j tree load by the j–m forwarder, E[T (B)] is the service time following formula: s,j expectation of the tree load by the j–m forwarder. §·§·˜ɫ  &%DV  &% X% During the operation of c forwarders, the variable (ɋ>@Ɍ(TV ¨¸˜¨¸˜ >@7%  [7] ¨¸ ¨¸ɫX˜ % ©¹©¹ E[Ts(B)] is defined as the arithmetic average: where C2 (B) is the square of the coefficient of variation of F a (7 %( ªº7% ɫ  2 >@VV¦ ¬¼ M [16] the time of cutting the tree loads by all harvesters, C s(B) is LM the square of the coefficient of variation of the service time The service time of the pack of assortments by the j–m of a pack by a forwarder, is the coefficient of loading,u (B) is forwarder consists of four components: the number of the servicers (the number of the forwarders).

The coefficient of loading for several servicers is deter- Ts,j(B) = Tn + Ts.x. + Tp + Tx.x. [17] mined by the relation: where Tn is the loading time of the assortments by the for- u(B) = λ(I) / (u(B) · E[N] · c) [8] warder, Ts.x. is the tree load transportation time, Tp is the

where c number of forwarders work the service total intensity assortments off-load time at the loading site, Tx.x. is the empty is determined by: forwarder traveling time. F The general expression for the calculation of the average PP  %%¦ M [9] requests service cycle length for the harvesting set consisting M  of one harvester and one forwarder is: 2 The variable C a(B) is given by the formula: §·ªº  ¨¸&7¬¼DV ,(>@1&>@1& % P (&>@7(V >@1( ˜ > 7, @ ˜o O % D ¨¸ &% L ˜&% ©¹[18] DD¦ O L [10] L  % o˜ ˜ªº ªº X%  X% (7¬¼VV%( ¬¼7%

214

Cislo_4_2015.indb 214 19.2.2016 13:32:51 I. Shegelman et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

We emphasize that in practice all mentioned variables The load factor (u(B)) shows how much the servicers that characterize the properties of the service of the tree load (the forwarders) are loaded. In the case of a single device, if by the forwarder and the assortments sawing time of the har- u(B) > 1, the servicer overloaded. If u(B) < 1, the servicer is vester are defined as the sample estimates derived from the underloaded and will stand idle during the time period that field measurements. equals 1–u(B). It is important to note that when the load factor is approaching one, the variable of the queue (and the work in progress) increases nonlinearly, which is one 2.3. Experimental Test Procedure of the main reasons that lead to overloading of the produc- tion system and, as a result, the breakdown of the production To test the above described model, the experimental studies schedule. aimed at collecting statistical data to determine the variables: The average number of the requests in the system E[T (I)], C2[T (I)], E[T (B)], C 2(B), E[N], C2[N] as well a a s s (E[WIP]) show, how many finished assortments are in the as to obtain the empirical value of E[CT ], were carried out. s cutting area on average. The forwarder platform John Deere The experiments were performed in a harvesting area 1110D Eco III has a room for about 10 m3 of assortments. in the Pryazhinsky District of the Republic of Karelia. The Thus, one request has an average volume of 10 m3. harvesting area was reclaimed by the harvesting set owned by the closed joint stock company (CJSC) “Shuyales”. The harvesting set included John Deere 1270D Eco III harvester and John Deere 1110D Eco III forwarder. The harvesting 3. Results area can be thought of as typical of the southern region of 3.1. Practical Implementation of the Model the Republic of Karelia. The statistical data were obtained from the measurements The spread (dispersion) of the assortments arrival time and of the forwarder work and the harvester microtime work. the pack of the assortments service time are defined in the 2 2 The microtime work measurements were carried out con- model by the variables C [Ta(I)], C s(B). Their reduction indi- tinuously using a video camera. The observations were made cates the increase in work steadiness of the machine. The 2 2 twice per shift, the first time an hour after the start of the shift relationship between the variables C [Ta(I)], C s(B) and the

and the second time 2 hours before the end of the shift. The calculated variables (E[CTs], E[Tq(B)], E[WIP]) is positive 2 time between assortments arrivals was found on the ground linear. For example, if C s(B) is reduced by 10% compared of footage. with the initial value, the average time spent by the request in

The beginning and the end of the operations performed by the system (E[CTa]) and the average number of the requests the forwarder were registered with the use of the stopwatch in the system (E[WIP]) is reduced by only 0.31%. The load and the prearranged observation checklists. The time-study factor (u(B)) does not change. The average request residence was conducted twice per shift, first 30 minutes after the start, time in the queue will decrease by 4.78%. This implies that and the second time 4 hours prior to the end of the shift. the change in the steadiness of the machine work over a During the work measurements, shooting of the rear part 2 fairly wide interval (the changes of the variables C [Ta(I)] of the forwarder platform packed with the assortments was 2 and C s(B) up to 100% at the constant variable E[Ta(I)]) has made to determine the number of the loaded assortments. no significant effect on the harvesting set performance. The change in the average time between assortment saw-

ing periods (E[Ta(I)]) influences the calculated variables 2.4. Estimated Characteristics of the Model more significantly (Fig. 2). The important estimated characteristics of the model are The analysis showed that the decrease in the average time between assortment sawing periods (E[Ta(I)]) up to 20% the average cycle length (E[CTs]), the load factor (u(B)), the average dwelling time of the request (the pack of the assort- allows to slightly shorten the average cycle length (E[CTs]) and the average request (tree load) residence time in the ments) in the queue (E[Tq(B)]), the average number of the requests in the system (E[WIP]) and the average number queue (E[Tq(B)]) with a slight decrease of the load factor (u(B)). The decrease of the variable (E[T (I)]) by more than of the requests in the queue (E[WIPq]). a The average time spent by a request (a pack of assort- 20% leads to the forwarder overloading as u(B) > 1. At the same time, the increase in the average time between assort- ments) in the queue (E[Tq(B)]) shows how lon the request that arrived to the system (the pack of the assortments pro- ment sawing periods leads to the increase in the average cycle duced by the harvester) waited for the service. The smaller length and the decrease of the load factor.

this variable is, the more regularly the system works and, in The change of the variable (E[Ta(I)]) can lead to signifi- general, the more efficient it is. cant changes of the calculated variables. In practice, this vari- able depends on harvester construction, operator`s experi- The average cycle length (E[CTs]) includes the time of the request formation, the time spent by the request in the queue, ence and running performance, taxational indicators of the and the time of its service. The decrease of this variable means harvesting area and other characteristics. the reduction of the average time spent by the assortments in To a large extent, the calculated variables are influenced the harvesting are, that eventually leads to more productive by the mathematical expectation (average sampling) of the

work of the harvesting machines providing that the average tree load service time (E[Ts(B)]) (Fig. 3).

characteristics of the tree load stay unchanged (E[N] and The reduction of the variable E[Ts(B)] leads to the reduc- 2 C [N]). tion of the variable E[Ts(B)] by 10%, reduction of E[CTs]

215

Cislo_4_2015.indb 215 19.2.2016 13:32:52 I. Shegelman et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

 



Fig. 2. Plots of the calculated variables against the mathematical expectation of the time between the periods of cutting out the tree

where E[Ta(I)] is the average time between assortments sawing periods, E[CTs] is the average cycle length, E[WIP] is the average num-

ber of the requests in the system, E[WIPq] is the average number of the requests in the queue, u(B) is the load factor.

 



Fig. 3. Plots of the calculated variables against the average service time of the request where E[Ts(B)] is the mathematical expectation

(average sampling) of the tree load service time, E[CTs] is the average cycle length, E[WIP] is the average number of the requests in the

system, E[WIPq] is the average number of the requests in the queue, u(B) is the load factor.

216

Cislo_4_2015.indb 216 19.2.2016 13:32:53 I. Shegelman et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

and E[WIP] by 6%, E[Tq(B)] by 36%, and u(B) by 10%. The leads to a decrease of the calculated variables (E[CTs], u(B),

increase of the mathematical expectation of the tree load E[Tq(B)], E[WIP], E[WIPq]). However, in this case, we service time by more than by 30% leads to forwarder`s over- obtain higher values of the load factor. The graphs in figure loading (u(B) > 1). 4 show that the use of 2–2 sets (i.e. two harvesters and two forwarders work in the same complex) and 3–3 leads to the A simultaneous increase of E[Ts(B)] by 10% and a reduc- reduction of the calculated variables (E[CT ], E[T (B)] as tion of E[Ta(B)] by 10% results in the increase of E[CTs] by s q compared to the set of 1–1, while the load factor remains 13.10%, E[WIP] by 25.67%, E[Tq(B)] by 226. 71%, and u(B) by 22.22%. unchanged. Such an increase of efficiency is due to the fact that while working in the same complex they compensate the Reducing E[Ts(B)] by 10% and increasing E[Ta(I)] by irregularity in operation of separate harvesting machines. 10% at the same time causes reduction of E[CTs] by 1.75%, Besides note that the sets of 2–1, 3–2 and 3–3 are not E[WIP] by 10.68%, E[Tq(B)] by 50.29%, and u(B) by 18.18%. The above observations imply that the operational effi- recommended to use since in these cases the load factor ciency of the investigated harvesting sets cannot be improved exceeds one. considerably by controlling their operations (i.e., by chang- 2 2 ing the variables E[Ta(I)], E[Ts(B)], C [Ta(I)], C s(B). The pattern of the calculated values changes depend- 3.2. Model Validation ing on the changes in the number of operating harvesting 2 To determine the variables E[Ta(I)], C [Ta(I)], the sampling machines (Fig. 4). In the figure, 1–1 is a harvesting set con- from 685 field measurements was performed. Then, 100 sisting of one harvester and one forwarder, 2–2 is a harvest- measurements were taken to calculate the variables E[Ts(B)], ing set consisting of two harvesters and two forwarders, etc. 2 2 C s(B), E[N] and C [N]. The results of the statistical analyses The increase of the number of the forwarders operating of field measurements are shown in distribution histograms in conjunction with one harvester reduces the average cycle (Fig. 5).

length (E[CTs]), and the average request (tree load) resi- The evaluation of the mathematical expectations was

dence time in the queue (E[Tq(B)]). However, in this case, carried out by determining the sample means:

the load factor (u(B)) is significantly reduced. In practical N  terms, this will lead to the forwarders idle time. To make a (>@[P ¦ LL ˜ [Q [19] decision in such a case it is necessary to carry out additional L  cost estimates. where xi is the class mark, mi is the absolute frequency, n is The multiple increase of the arrival rate, which corre- the amount of sampling, k is the number of the intervals. sponds to the parallel operation of several harvesters, also

 



Fig. 4. Plots of the calculated variables for various harvesting sets. E[CTs] is the average cycle length, E[WIP] is the average number

of the requests in the system, E[TQ(b)] is the average dwelling time of the request (the pack of the assortments) in the queue, E[WIPQ] the average number of the requests in the queue, u(B) is the load factor, 1–1 is a harvesting set, which consists of one harvester and one forwarder, and 2–2 is a harvesting set, which consists of two harvesters and two forwarders, etc.

217

Cislo_4_2015.indb 217 19.2.2016 13:32:53 I. Shegelman et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

Fig. 5. The results of statistical analyses of field measurements. A is the distribution of the time between the periods of cutting the tree by

a harvester (Ta(I)) and B is the distribution of service time of the request by a forwarder (Ts(B)).

The dispersion was estimated according to the average is primarily due to the method used in the experimental stud- sample variance: ies and to the method of calculation of the empirical value of

N the unknown variable. Specifically, there was no option to  9[>@ ¦ >[(LL  [P@ ˜ Q [20] determine accurately the terminal time of the pack formation L  by the harvester, as it was necessary to know in advance how many assortments would fit in on the forwarder platform. The square of the coefficient of variation was determined To simplify the experiments, the moment when the har- with the use of the formula: vester worked out the regular 10 m3 of the assortments (the amount that fits in on the forwarder platform) was taken as C2[x] = V[x] / E[x]2 [21] the terminal time of the pack formation. We assume that this According to the results of the statistical processing of imprecision made the largest contribution to the discrepancy the experimental data, the following values of the unknown between the simulated and measured average cycle lengths. 2 variables were obtained: E[Ta(I)]) = 34 sec., C [Ta(I)] = In addition, the influence of the simplifications made in the 2 0.803, E[Ts(B)] = 3628 sec., C s(B) = 0.059, E[N] = 147 pcs., model should be taken into account. C2[N] = 0.059. To determine the optimal set of the harvesting machines The analysis of the experimental data showed that the using the proposed model, it is necessary to choose the small- empirical value of the variable E[CTs] is 8549 seconds or est value of the variable E[CTs] when the value of u(B) is as 2.37 hours. close as possible to 1, and the values of E[T (B)] and E[WIP ] The calculation of the variable E[CT ] according to the q q s are close to 0. It is also necessary to consider the value of the described model [Eq. 20] is provided below. variable E[WIP]. The increase in the number of machines in u(B) = 3628/(147 · 34) = 0.726 one harvesting set leads to the increase in the average number of packs in the system. For example, in the initial version the average number of packs is 1.84 units. That means that there are about 18.4 m3 of assortments in the harvesting area. When 3 harvesters and 4 forwarders are at work, E[WIP] = 3.19, which is an equivalent of 31.9 m3 of assortments along the skidding tracks, on average. E[CT ] = 147 · 34 + 593 +3628 = 9219 sec. = 2.56 hrs. s If we take into account the small size of the cutting area E[WIP] = 9219 / 147 · 34 = 1.84 pcs. where the experiments were conducted, the most optimal harvesting set could consist of two harvesters and two for- Thus, the average cycle length (E[CT ]) calculated by s warders. This is due to the fact that the use of a large num- the model is 2.56 hours, and 2.37 hours if obtained directly ber of harvesting machines in the investigated cutting area from the experimental data. This implies 93% match of the is difficult because of to the complexity of organization of measured and modelled values. their simultaneous work. Besides, negative impact of the machines on the environment should be considered. The proposed model has some disadvantages. Firstly, it is 4. Discussion necessary to understand that the model provides an approxi- The efficacy of the proposed model was confirmed by the mate description of the Scandinavian mechanical method experimental data. We assume that the discrepancy between of wood harvesting, since a number of simplifications and

the calculated and the empirical values of the variable E[CTs] assumptions had to be adopted during the model develop-

218

Cislo_4_2015.indb 218 19.2.2016 13:32:54 I. Shegelman et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

ment. Hence, model`s capacity to adequately characterize of the Scandinavian mechanical harvesting method can be the probabilistic processes that occur during the harvesting increased by changing the number of machines in the har- machines operation is limited. Therefore, when using the vesting set. The proposed approach can be used directly by model one should not focus on minor changes in the esti- forest enterprises in harvest planning, because the charac- mated characteristics. teristics of the described model are obtained fairly straight- To guide the design of harvesting sets for a new cutting forward by observing the operations of harvesting machines. area, it is necessary to carry out new measurements and cal- Moreover, the calculation of the indicators using the model culations to customize the model to fit the new conditions does not require high proficiency of an operator nor special- adequately. ized mathematical software. It is noteworthy that the model does not allow taking into account some peculiarities of the QS, for example, limits to the queue length, differences in technical features, machine References breakdown frequency and their repair time, shifts of the operators and changes in their performance during the work Ahiska, S. S., Kurtul, E., 2014: Modeling and analysis of a prod- uct substitution strategy for a stochastic manufacturing/ at the cutting area, as well as identifying some important remanufacturing system. Computers & Industrial Engineer- parameters, such as downtime of separate machines. ing, 72:1–11. The frequent equipment failure can adversely affect Atencia, I., Pechinkin, A. V., 2013: A discrete-time queueing system the operating conditions of the machines that will limit the with optional LCFS discipline. Annals of Operations Research, applicability of the proposed model. For example, the model 202:3–17. needs to be calibrated for different levels of operators` skills, Atencia, I., 2014: A discrete-time system with service control and because the adequacy of the model might decrease without repairs. International Journal of Applied Mathematics and calibration. Reduced adequacy can also be expected when Computer Science, 24:471–484. working with a set of forwarders with different load capaci- Atencia, I., Fortes, I., Pechinkin, A., Sanchez, S., 2013: A discrete- time queueing system with different types of displacement. In ties, since the model does not account for that. Different costs Proceedings of the 27th European Conference on Modelling per operator`s working hours belong to other factors that and Simulation, Alesund, Norway, p. 558–564. might cause that the model does not obtain an adequate solu- Bohle, C., Maturana, S., Vera, J., 2010: A robust optimization tion. For example, this situation may occur while operating approach to wine grape harvesting scheduling. European the machines of different age. Journal of Operational Research, 200:245–252. Despite the mentioned drawbacks, the model allows to Bont, L. G., Heinimann, H. R., Richard, L. C., 2012: Concurrent promptly analyze how the technological process will respond optimization of harvesting and road network layouts under to changes in some system parameters. steep terrain. Annals of Operations Research, 232:41–64. The method of improvement of the efficiency of the Scan- Buzacott, J. A., Shanthikumar, J. G., 1993: Stochastic Models of Manufacturing Systems. Englewood Cliffs, Prentice Hall, 553 p. dinavian mechanical method of wood harvesting based on Carlsson, D., Rönnqvist, M., 2005: Supply chain management in the probabilistic mathematical models was used in the works forestry: case studies at Södra Cell AB. European Journal of by Jakimovich and Teterin (2007). The method was based Operational Research, 163:589–616. on an attempt to describe the process of timber harvesting Chauhan, S. S., Frayret, J.-M., LeBel, L. G., 2009: Multi-commodity with the use of Markov processes. For this purpose, the supply network planning in the forest supply chain. European differential equation systems of the subsystem state prob- Journal of Operational Research, 196:688–696. abilities were formed and, on their basis, the linear algebraic Chung, W., Stückelberger, J., Aruga, K., Cundy, T., 2008: Forest equations were derived. To solve these equations, the spe- road network design using a trade-off analysis between skid- cialized mathematical packages such as Maple and MatLab ding and road construction costs. Canadian Journal of Forest were used. In practice, however, such an approach can cause Research, 38:439–448. difficulties. Firstly, the problems may occur due to the need Constantino, M., Martins, I., Borges, J. G., 2008: A new mixed- integer programming model for harvest scheduling subject to for a large amount of statistical data. Secondly, the specific maximum area restrictions. Operations Research, 56:542–551. results cannot be obtained by simple calculations, since they Dems, A., Rousseau, L., Frayret, J., 2012: Effects of different cut- require the use of the specialized mathematical packages. to-length harvesting structures on the economic value of a The average worker of the forestry sector does not possess wood procurement planning problem. Annals of Operations skills to use these mathematical packages. Research, 232: 65–86. We argue that the method based on the adaptation of Epstein, R., Weintraub, A., Sapunar, P., Nieto, E., Sessions, J. B., the well-developed mathematical models is more practical, Sessions, J., 2006: A combinatorial heuristic approach for solv- though rougher. One of the examples of such an approach ing real-size machinery location and road design problems in is the proposed mathematical model, the adequacy of which forestry planning. Operations Research, 54:1017–1027. Flisberg, P., Forsberg, M., Rönnqvist, M., 2007: Optimization was confirmed by the experimental observations. based planning tools for routing of forwarders at harvest area. Canadian Journal of Forest Research, 37:2153–2163. Gerasimov, Y., Sokolov, A., Syunev, V., 2011: Optimization of 5. Conclusion industrial and fuel wood supply chain associated with cut-to- length harvesting.Sistemy. Metody. Technologii, 11:118–124. The presented research showed the possibility to use the Glover, F., Luguna, M., 1997: Tabu Search. MA, USA, Kluwer customized queueing models for the analysis and optimiza- Academic Publishers, 382 p. tion of the logging processes. We found that the productivity

219

Cislo_4_2015.indb 219 19.2.2016 13:32:55 I. Shegelman et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 211–220

Goycoolea, M., Murray, A. T., Barahona, F., Epstein, R., Wein- Rönnqvist, M., 2003: Optimization in forestry. Mathematical Pro- traub, A., 2005: Harvest scheduling subject to maximum area gramming, 97:267–284. restrictions: exploring exact approaches. Operations Research, Sessions, J., Boston, K., Hill, R., Stewart, R., 2005: Log sorting 53:490–500. location decisions under uncertainty. Forest Products Journal, Guy, L., Richard, M., 2009: Manufacturing systems modeling and 55:53–57. Analysis. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 327 p. Seyedhoseini, S. M., Rashid, R., Kamalpour, I., Zangeneh, E., Heinimann, H. R., 1998: A computer model to differentiate skidder 2015: Application of queuing theory in inventory systems with and cable-yarder based road network concepts on steep slopes. substitution flexibility. J Ind Eng Int, 11:37–44. Journal of Forest Research (Japan), 3:1–9. Shanthikumar, J. G., Yao, D. D., Zijm, W. H. M., 2003: Stochastic Houtum, G. J., Kranenburg, B., 2015: Spare Parts Inventory Con- modeling and optimization of manufacturing systems and sup- trol under System Availability Constraints. New York, Springer ply chains, Springer US, 411 p. US, 227 p. Shegelman, I., Skripnik, V., Pladov, A., Kochanov, A.,2003: Mode- Jakimovich, S. B., Teterin, M. A., 2007: Transporting stocks logis- lirovanie dviženija lesovoznych avtopoezdov na PEVM. Petro- tics. Trans & MOUTAUTO’07: XIV international scientific- zavodsk, PetrSU, 234 p. technical conference materials – Ruse, Bulgaria, p. 68–72. Shulman, A., 1991: An algorithm for solving dynamic capacitated Jena, S. D., Cordeau, J., Gendron, B., 2012: Modeling and solv- plant location problems with discrete expansion sizes. Opera- ing a logging camp location problem. Annals of Operations tions Research, 39:423–436. Research, 232:151–177. Song, D., 2013: Optimal control and optimization of stochastic Melo, M., Nickel, S., Saldanha da Gama, F., 2005: Dynamic multi- supply chain systems. London, Springer, 271 p. commodity capacitated facility location: amathematical model- Spanjers, L., Ommeren, J. C. W., Zijm, W. H. M., 2006: Closed ing framework for strategic supply chain planning. Computers loop two-echelon repairable item systems: Stochastic Model- & Operations Research, 33:181–208. ing of Manufacturing Systems. Springer Berlin Heidelberg, Moharana, U. C., Sarmah, S. P., 2015: Determination of optimal p. 223–252. kit for spare parts using association rule mining. International Troncoso, J., Garrido, R., 2005. Forestry production and logistics Journal of System Assurance Engineering and Management, planning: an analysis using mixedinteger programming. Forest 6:238–247. Policy and Economics, 7:625–633. Morozov, E., Fiems, D., Bruneel, H., 2011. Stability analysis of Vinck, B. Bruneel, H., 2006: System delay versus system content for multiserver discrete-time queueing systems with renewal-type discrete-time queueing systems subject to server interruptions. server interruptions. Performance Evaluation, 68:1261–1275. European Journal of Operational Research, 175:362–375. Palma, C. D., Nelson, J. D., 2009: A robust optimization approach Voronin, A., Kuznetsov, V., 2000: Matematičeskie modeli i metody protected harvest scheduling decisions against uncertainty. v planirovanii i upravlenii predprijatiem CP Petrozavodsk, Canadian Journal of Forest Research, 39:342–355. PetrSU, 256 p. Peeters, D., Antunes, A. P., 2001: On solving complex multi-period Wei, R., Murray, A. T., 2012: Spatial uncertainty in harvest schedul- location models using simulated annealing. European Journal ing. Annals of Operations Research, 232:275–289. of Operational Research, 130:190–201.

220

Cislo_4_2015.indb 220 19.2.2016 13:32:55 Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

Pôvodná práca – Original paper http://www.nlcsk.sk/fj/

Quantification of time delay between damages caused by windstorms and by Ips typographus Kvantifikace časového odstupu mezi škodami větrem a Ips typographus

Roman Modlinger, Petr Novotný

Forestry and Game Management Research Institute (FGMRI), Strnady 136, CZ – 156 00 Prague 5 - Zbraslav, Czech Republic

Abstract Damages by wind and by European spruce bark beetle (I. typographus L.) were compared on the basis of the reports about the occurrence of harmful forest agents for the period 1964−1991 across former regional state forest directorates. In the given period, the quantity of salvage logging (70 million m3) was more than five times that of sanitation felling (13 million m3). Damage intensity increased over the decades. Using a cross-correlation function between the time series, an increase in the abundance of I. typographus due to windfall was demonstrated with a delay of 1–3 years. Wind damage was also shown to arise as a result of disturbed stand stability after sanitation felling with a stochastic delay of 1−5 years. Thus, disturbance of static stability of forest stands may be considered as one of the main harmful consequences of bark beetle outbreaks for the near future. Consequences for forest management are discussed. Key words: forest pest management; disturbance; windfall; bark beetles; population dynamics

Abstrakt Na základě hlášení o výskytu lesních škodlivých činitelů za období 1964−1991 byly na úrovni tehdejších krajských ředitelství státních lesů porovnávány škody větrem a lýkožroutem smrkovým − Ips typographus [L.]. V daném období představovala nahodilá těžba vlivem větru (70 mil. m3) více než pětinásobek kůrovcových těžeb (13 mil. m3). Mezi jednotlivými dekádami docházelo k nárůstu intenzity škod. Pomocí křížové korelační funkce mezi časovými řadami bylo prokázáno zvýšení početnosti I. typographus následkem větrných polomů se zpožděním 1−3 roky, ale také vznik škod větrem jako následek porušení stability porostů po kůrovcových těžbách se stochastickým zpožděním 1−5 let. Porušení statické stability lesních porostů může tak být v blízké budoucnosti považováno za jeden z hlavních škodlivých následků kůrovcových kalamit. Důsledky pro lesnické hospodaření jsou diskutovány. Klíčová slova: ochrana lesa; disturbance; polom; kůrovci; populační dynamika

1. Introduction close-to-nature forestry. During 1960–1985s, approximately 30% of the total annual logging in Czech lands could be The vast majority of forests in the Czech Republic are today attributed to harmful agents, while in disaster periods this markedly influenced by direct and indirect human interven- share increased to 90% (Peřina 1987). Given the species tions. Original natural forest climax ecosystems with high composition of Czech forests, the most significant causes diversity have been gradually reduced or transformed to of incidental logging are strong winds (combined with snow mostly even-aged stands with greater than 50% representa- and rime they make up to 80% of incidental logging) and tion of Norway spruce (Picea abies [L.] Karst). Moreover, bark-boring insects on spruce. Large disturbances caused current spruce stands are largely located in uplands where by abiotic agents are typically one of the frequent causes of precipitation totals are lower than this tree species requires subsequent outbreaks of bark-boring (Wermelinger 2004; over the long term. Forest stands are therefore under long- Stadelmann et al. 2013) or other insects (Hanewinkel et al. term stress and are losing their ability to sufficiently protect 2008). themselves against the activation of harmful agents by means During bark beetle outbreaks in the 19th and 20th centu- of their own internal auto-regulatory mechanisms (Jančařík ries, more than 30 million m3 of wood was logged (Skuhravý 1998). In connection with manifestations of the current 2002). The European spruce bark beetle Ips typographus phase of long-term climatic changes, a growing number of (Linnaeus, 1758) is considered one of the most significant authors (Schelhaas et al. 2003; Lindner et al. 2010) have bark-boring insect species damaging forest stands over agreed that extreme meteorological events including the the long term (Christiansen & Bakke 1988). Spruce trees frequency and strength of wind storms will increase, which 70–100 years of age (Netherer & Nopp-Mayr 2005) exposed will significantly affect forest management. to the south and west (Wermelinger 2004) are particularly at Not only does incidental logging caused by abiotic and risk. Mass attacks of this pest are mediated by semiochemi- biotic factors represent financial losses in planned forest cals, with a direct relationship existing between tree resis- management, it also complicates the efforts to rapidly trans- tance and its successful infestation (Raffa & Berryman 1983; form the species composition of forests and to shift toward Christiansen et al. 1987).

*Corresponding author. Roman Modlinger, e-mail: [email protected], phone: +420 606 688 883

Cislo_4_2015.indb 221 19.2.2016 13:32:55 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

In terms of damage, the crucial aspect is I. typographus observed an increase in bark beetle population densities 1 population dynamics, which is influenced by numerous fac- year after a windfall event. According to Wermelinger & tors that are very difficult to describe as a whole. Individual Seifert (1999), population density in the Swiss Alps showed outbreaks have almost constant duration, while the length the largest growth 2 years after the occurrence of extensive of the inter-generation period is highly variable (Økland & windfalls. Based on long-term data from the Polish Tatras, Bjornstad 2006). This fact is based also on the existence of Grodzki & Guzik (2009) also stated a 2-year interval. From two possible, alternatively occurring sources of material suit- southern Sweden, Schroeder & Lindelöw (2002) reported able for larval development. Under usual conditions, living a peak in the increase of sanitation felling in the second and (probably weakened) standing trees are infested. If wind third years after a windfall event. In certain areas, e.g. in the damage occurs, however, fallen trees are the predominant Bavarian Forest, a peak in the increase of infested trees was development substrate. recorded in the fourth and fifth years after the occurrence of Windfall is an easily colonisable but transient resource, windfall (Schroeder 2001). In the Czech Republic, Skuhravý while the possibility of infesting standing trees depends (2002) reported that substantial increases in I. typographus mainly on their physiological state (resistance) and on the population density frequently occur in the first year following local bark beetle population density (Christiansen et al. wind disturbance. In forestry practice, however, the generally 1987). There are two levels of bark beetle population den- prevailing opinion is that there is a dominantly 2-year shift.

sity – non-epidemic (K1) and epidemic (K2), or rather two Although quite satisfactory data as to the harmful effects carrying capacities for trophically different environments. of wind and bark beetles on spruce exist for the territory of the The carrying capacity of an environment is considered to be Czech Republic, difficulties arise when trying to obtain rep- the value corresponding to the highest achievable population resentative data for a long time period from a specific region. density within an inhabited space that a population can reach Compiled historic disaster overviews (Kudela 1946, 1980, without unfavourably impacting the ecosystem and thereby 1984; Jančařík 1998) have included only the most important limiting the living conditions of its members. At a low num- events. Continuous data about the amount of salvage logging ber of bark beetles (latent period), most standing trees are and sanitation felling as of 1985 were published by Peřina sufficiently resistant to infestation. With the increasing dura- (1987) and Liška et al. (1991), but only for the entire Czech tion of inter-gradation periods, the proportion of physiologi- territory. Another available summary resources for the Czech cally weakened and dying trees in stands naturally increases lands are statistical yearbooks in which damages caused by (Økland & Bjørnstad 2006). As long as these resources are wind are, however, indicated together with those caused by

“relatively rare” (carrying capacity K1), they are subject to other abiotic influences (e.g. snow and rime), and damages competition and the bark beetle population is maintained by caused by I. typographus are recorded together with those of negative feedback at a balanced (low) population density. At other spruce bark beetle species. a certain unstable moment (so-called threshold value K3), The objective of the present study is to create an over- however, bark beetle abundance increases to such an extent view of incidental loggings caused by wind and by European that it enables the cooperation among beetles to overcome spruce bark beetle in the Czech lands over the period 1964– the resistance of standing vital trees and colonise previously 1991 at a level of the former regional divisions of the Czech inaccessible resource (Berryman & Kindlmann 2008). An state forests and analyse the data. This study used the infor- ever increasing bark beetle population density, however, mation from the annual reports on the incidence of harm- gradually reaches the epidemic level of the environment’s ful forest agents (so called L116 form). The main task was carrying capacity K2 and again causes increased competi- to characterise the time delay between damages caused by tion for available space for offspring development. Upon wind and by I. typographus, as well as the time delay between exhaustion of the short-term above-standard supply during sanitation felling and salvage logging. outbreak, bark beetle density stabilises at carrying capacity

K1 corresponding to the environment’s usual supply (Berry- man & Kindlmann 2008). 2. Materials and methods The population dynamics of I. typographus may therefore be characterised as eruptively pulsating (Berryman 1987) The mean elevation of the Czech Republic (78,867 km2) is with considerably delayed negative feedback. Disturbance 430 m a.s.l., while 5% of the state’s area is below 200 m a.s.l., processes play a key role in the shift between endemic and 74.1% is between 201 and 600 m a.s.l., 19.3% is between 601 epidemic population densities (Kausrud et al. 2012). An and 1,000 m a.s.l., and 1.6% is above 1,000 m a.s.l. (Bína outbreak usually lasts 3–11 years (Skuhravý 2002), or 5–7 & Demek 2012). The climate is mildly humid with annual years (Sauvard 2004), during which large numbers of trees precipitation totals of 450–1,200 mm and average annual die due to infestation (Sauvard 2004). In Central Europe, air temperature of 2°C to 10°C (Tolasz et al. 2007). Table wind disturbances are the most significant events (Schelhaas 1 presents the characteristics of the natural conditions of et al. 2003) able to synchronise the population dynamics of the former regional divisions within the Czech lands. From I. typographus over broad areas (Økland & Bjørnstad 2006). a phytogeographic perspective, the Czech territory belongs Bark beetle population density increases with a certain delay to the vegetation belt of broadleaf deciduous forests charac- after a windstorm damage event. The infestation of standing terised by a short developmental cycle in which no stage of trees is minimal in the first vegetation season following wind large-area disturbances related to the creation of large-area disturbance (Schroeder 2001; Grodzki et al. 2010; Stadel- gaps naturally occurs. This differentiates these forests from mann et al. 2014). In Norway, Økland & Berryman (2004) the more northerly located belt of boreal coniferous forests

222

Cislo_4_2015.indb 222 19.2.2016 13:32:55 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

characterised by a long developmental cycle and where large- Pityogenes chalcographus (Linnaeus, 1761), were reported scale disturbances of stands are considered common (Míchal separately from I. typographus and I. amitinus, and were not 1994; Poleno et al. 2007). The natural share of conifers was included in the study. According to Liška et al. (1991), the reconstructed at 34.7% and of broadleaf trees at 65.3%. The long-term share of other bark beetle species in the total vol- current representation is 72.9% conifers and 25.9% broad- ume of spruce wood infested by bark-boring insects in the leaves. The share of Norway spruce in the natural species Czech lands was less than 7%. Therefore, the amount of wood composition was 11.2%, while currently it stands at 51.1%. infested by I. amitinus may be regarded as negligible for the Its share has been gradually decreasing in recent years monitored period and the volume of reported damages may due to targeted forestry interventions (Report 2015). The essentially be attributed to the main species, I. typographus. area of forests in the Czech lands gradually grew from Therefore, the European spruce bark beetle is reported in the 2,463,000 ha in 1960 to 2,578,000 ha in 1985, while the pro- following text as the sole originator of all reported damages. portion of spruce decreased from 60.5% in 1950 to 55.5% in In keeping with the efforts to unify the use of terminology 1985 (Peřina 1987). (Stadelmann et al. 2013), the present study uses the terms The data from the period 1964–1991 were used to “salvage logging” for logging of wood due to wind damage compare the damage caused by wind and by I. typogra- and “sanitation felling” for logging of trees infested by I. phus. Annual reports on the incidence of harmful agents typographus. In the case of sanitation felling, however, the submitted by forestry enterprises of what was then the author’s definition could not be diligently followed as the Czechoslovak State Forests for individual forest districts share of trap trees was not separately stated in the L116 on unified L116 forms are available from the Forest Protec- reports. This unknown volume of trap trees would otherwise tion Services’ archive (FGMRI) for the given time period. be deducted from the sanitation felling figure if the termino- L116 forms became valid in 1964 and remained valid and logical purity is to be ensured. unchanged until 1991. After 1991, national forests under- We used a cross-correlation function that allows the went a change in configuration connected with the restitu- identification of delay (mutual shift) of one time series against tion of forest properties, due to which data were no longer another (StatSoft 2013) to describe and model the relationship collected using this form. Although the Czechoslovak State between damages caused by wind and by I. typographus. The Forests did not own all forests, only 3% of forests in 1960 significance of the shift was considered at a significance level and 0.09% in 1985 were private forests (Peřina 1987). Thus, α = 0.05. We used the software Statistica 10.0 Cz to display professional management and collection of data about the and calculate the cross-correlations and to model the shifts. occurrence of harmful agents were carried out by the Czecho- slovak State Forests. Some forms, however, have not been preserved in the archive to this day, and thus the smallest 3. Results areas with separate forest registries cannot be used for the intended comparison. Nevertheless, the summary data from An overview of damages caused by wind and by bark beetles the regional forest state directorates were preserved, with in particular forest state directorates is recorded in Figure the sole exception of the corporate directory of Vojenské 1. The most significant wind episodes were registered in lesy a statky (Military Forests and Farms) which was under 1967, 1976, 1984, and 1990. The total volume of windfall the management of the Ministry of Defence. The smallest occurring in these four years comprised more than 30% of usable units with the complete data covering the entire Czech all windfall events over the entire monitored period of 28 Republic today are therefore the former regional state forest years. The aggregated data for the Czech territory demon- directorates, of which 7 were located within the Czech lands strate gradually increasing quantities of logged wood dam- during 1964–1991 (Bluďovský 1985; see Table 1). aged by wind. The area of the North Moravian State Forests The L116 reports were submitted every calendar year. has a different character of wind damages as compared to Wind damage (without further differentiation) and com- others. The wind there had an enduringly higher intensity of monly registered damages caused by I. typographus and influence but maximum logging amounts were not achieved I. amitinus (Eichhoff, 1871), including the volume of trap during significant wind events. The lowest wind damage was trees, were stated in m3. Other spruce bark beetles, mainly reported by the Central Bohemian State Forests directorate.

Table 1. General characteristics of individual directorates of Czech state forests. Forest area and forest cover were taken from Němec (1964), and proportion of spruce from Annonymous (1971), mean elevation, mean annual temperature and mean annual precipitation were derived from Annonymous (1972). Forest area Forest cover Proportion of spruce Mean elevation Mean annual temperature Mean annual precipitation [thous ha] [%] [%] [m a.s.l.] [°C] [mm] Central Bohemian State Forests Benešov 291.2 25.4 38.9 250–500 8–9 500–600 South Bohemian State Forests České Budějovice 387.4 34.1 53.4 600–900 5–8 700–1,000 West Bohemian State Forests Plzeň 419.5 38.6 63.1 500–800 5–8 600–1,100 North Bohemian State Forests Teplice 262.5 33.6 56.2 300–700 4–9 450–1,300 East Bohemian State Forests Hradec Králové 327.4 29.1 66.0 300–1,000 4–9 700–1,200 South Moravian State Forests Brno 427.5 28.5 43.6 300–600 7–10 500–600 North Moravian State Forests Krnov 393.7 35.6 65.6 400–900 5–9 700–1,300 Czech Republic 2,509.2 31.8 56.0 400–500 6–8 450–1,200

223

Cislo_4_2015.indb 223 19.2.2016 13:32:56 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

Fig. 1. Salvage logging and sanitation felling in individual regions of today’s Czech Republic, 1964–1991.

224

Cislo_4_2015.indb 224 19.2.2016 13:32:57 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

European spruce bark beetle outbreaks are less synchro- with a delay of 1–5 years was found in six regions. It may nised than wind damage (Fig. 1). Regionally coincident be assumed that sanitation felling results in the exposure gradation of the bark beetles within the majority of the area of previously protected stand edges to strong winds, which occurred only in the mid-1980s. The individual peaks of the in turn leads to windfall events in these locations. Figure 3 calamity occurrence curves usually have a convex shape, depicts the most important shifts. A significant zero shift and demonstrating gradual onset and abatement of outbreak. an increase in wind damage after sanitation felling with a The year 1984 in the North and East Bohemia and the year delay of 1–3 years were recorded for the Czech State forests 1987 in the West Bohemia fall outside of this pattern, as at as a whole (Table 2). that time enormous year-on-year increases in sanitation fell- ing occurred in those areas. It can be said that before 1980 the occurrence of bark beetles on spruce was relatively stable, 4. Discussion while the 1980s represent a period of marked outbreaks. The culmination point of sanitation felling for the Czech state Several crucial wind episodes with a nationwide effect, and forests as a whole (Fig. 1) shown in 1984 apparently exceeds usually extending beyond the Czech borders, had a marked the peak of wind damage, but it is necessary to account for influence on the total volume of wood logged in the studied the different scales of the two types of damages (e.g. in 1990 period. The North Moravian Region represents an exception, a five-fold difference). as the volume of salvage logging from local wind storms was Table 2 presents the calculated cross-correlation coeffi- high during the entire monitored period but did not reach the cients for different time delays between salvage logging and maximum values in those years when the major wind dam- sanitation felling which were statistically significant. Zero ages affecting the entire Czech territory occurred. This fact shifts were significant in two regions. In the South Mora- is surprising as, in addition to the Jeseníky Mountains, the via, sanitation felling volumes very closely mirrored windfall windiest places in the Czech lands are located in the Krkonoše volumes (Fig. 1), which also corresponds with the strong Mountains, in the Ore Mountains at elevations above 800 m cross-correlation (r = 0.79). The increases in the volume of a.s.l., and in the Central Bohemian Uplands (Tolasz et al. wood infested by bark beetle with 1- to 3-year delays after 2007). The causes of consistently high salvage logging in windstorm disturbance were observed in four regions. Fig- the North Moravian Region cannot be easily determined. It ure 2 depicts the most important relationships. In contrast, may be assumed, however, that it reflects a combined effect a significant shift in wind damage after sanitation felling of several influences. One possible explanation may be the

Fig. 2. Most important shifts in sanitation felling after salvage logging during 1964−1991, with time delays of 1–year, 2–years and 3– years.

225

Cislo_4_2015.indb 225 19.2.2016 13:32:57 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

Table 2. Significant cross-correlations for different time delays between regional volumes of salvage logging and sanitation felling. Sanitation felling after windstorm damages Salvage logging after bark beetle outbreaks Time delay [year] 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 Central Bohemian State Forests Benešov — — — — — — — 0.42 0.72 — South Bohemian State Forests České Budějovice — — 0.46 — — — — 0.54 0.43 — West Bohemian State Forests Plzeň — 0.56 0.54 — — — 0.53 0.51 — — North Bohemian State Forests Teplice — — — — — — 0.54 — — — East Bohemian State Forests Hradec Králové — — — 0.38 0.37 0.52 0.39 — 0.41 0.42 South Moravian State Forests Brno — — 0.46 0.57 0.79 0.51 — — — — North Moravian State Forests Krnov — — — — — — — — — — Czech Republic — — — — 0.52 0.57 0.55 0.42 — —

Fig. 3. Most important shifts in salvage logging after sanitation felling during 1964–1991, with time delays of 1–year, 2–years, 3–years and 4-years.

relatively heterogeneous structure of the local stands, which favouring older trees. Older trees are taller and become more increases the frequency of windfall while at the same time vulnerable to the effects of strong wind (Valinger & Fridman decreasing its extent. 2011). Schelhaas et al. (2003) consider the changes in for- The generally observed trend in Europe of an increase est management practices directed toward close-to-nature in the frequency and rate of wind damage to forest stands management as the most probable explanation of increas- (Schelhaas et al. 2003) may also be confirmed at the Czech ing forest stand wind damage. In the Czech lands, the shift territory for the monitored period. The causes of this trend to close-to-nature management was connected especially have yet to be satisfactorily explained. Some authors point with a gradual decrease in spruce representation (cf. Peřina to the effect of global climate change (Schwierz et al. 2010) 1987) and with a decrease in the maximum permitted size of or changes in forest stand management (Schelhaas et al. clearcutting. It is difficult to assess the direct impact of these 2003). Prolonging the rotation period with the objective of measures as such changes take place over several decades. increasing the production of thicker-diameter wood, which Nevertheless, they are expected to have a rather favourable has also been observed in the Czech territory (cf. Peřina influence. Air pollution can be another factor that could also 1987), causes an imbalanced representation of age classes influence the increase in the volume of salvage logging espe-

226

Cislo_4_2015.indb 226 19.2.2016 13:32:58 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

cially in the North Bohemia. According to Lekeš & Dandul The situation in the East Bohemian State Forests before (2000), pollutants damage root systems, thereby increasing 1982 directly invites such an explanation. The same reg- tree instability. istry practices could have also caused marked decreases in The increasing frequency of strong winds in the Czech sanitation felling reported in 1985 when windfall totalling territory between 1500 and the present day has been docu- 7 million m3 was recorded. It is true, however, that in 1985 mented by Dobrovolný & Brázdil (2003). The records fur- the weather during bark beetle swarming was cold (Jančařík thermore show that damaging events have greatly acceler- & Šrot 1986) and unprocessed wood from windstorms was ated in recent decades, although this does not correspond given preventative treatment in early summer (Skuhravý & with the data acquired in the past. It is important to note Šrot 1988). A similar trend was also recorded in Switzerland, that the records from earlier periods were sparse, and only where damage to forest stands by Cyclone Lothar in 1999 later they began to be collected systematically. The increase led to a decrease in sanitation felling in 2000 (Stadelmann in the number of wind storms may therefore be attributed et al. 2014). to an increasing number of recorded events (Schelhaas et Especially during the 1980s, windfall events caused an al. 2003). In this regard, the L116 reports were prepared increase in I. typographus abundance and onset of its out- according to the same methodology over the entire moni- break. Trees uprooted by wind are considered to be one of the tored period and thus the data are a relatively consistent time important triggers for large bark beetle outbreaks (Økland series. & Berryman 2004). Higher reproductive success on windfall In accordance with the findings of Dobrovolný & Brázdil (Komonen et al. 2011) enables population density to exceed

(2003), a gradual increase in the maximum wind speed for the threshold level K3 necessary for colonising standing trees the period 1950−2008 was also demonstrated in Switzer- (Berryman 1974; Berryman & Kindlmann 2008; Kausrud land (Brönnimann et al. 2012). Over a similar time span et al. 2012). In addition to windfalls as a material without of 1958−2007, forest stand damage in Switzerland was 17 a defence reaction or with a minimal defence reaction, times greater than in the period 1908−1957 and 22 times increases in I. typographus abundance are also facilitated greater than during 1858−1907 (Usbeck et al. 2010). The by the presence of standing spruces that have withstood connection with the climate change appears to be more destructive winds. The root hairs of such spruces have been apparent when accounting for the fact that wind damage damaged due to sway motions of trees caused by wind gusts, to forest stands occurred in 96% of cases at times when the and such trees are then susceptible to infestation (Skuhravý soil was wet and not frozen. Moreover, the average winter 2002) in that they are sought by bark beetles even at long temperature increased by 2°C during the monitored period distances from windfalls (Jakuš et al. 2003). and total winter precipitation by almost 50% (Usbeck et al. In the monitored period the growth in the volume of bark 2010). Similarly, in the Czech lands, wind storms damag- beetles was observed with a delay of 1–3 years. A shift of 1 ing forest stands mostly occur in winter (Vicena et al. 1979). year was recorded for the East Bohemian State Forests, 1–2 The development of sanitation felling during the period years for the South Moravian State Forests, 2 years for the 1964−1991 can be divided into two stages. In the first stage South Bohemian State Forests, and 2–3 years for the West (1964−1979), only smaller regional outbreaks of primarily Bohemian State Forests. The length of the delay was certainly I. typographus occurred. In the second stage (1980−1991), affected by a number of factors that are difficult to describe the weakening of stands by pollutants probably started to as a whole. The most important factor was probably eleva- have an effect, additionally reinforced by dry periods. The tion, which correlated with air temperature and the number coincidence with strong wind events resulted in a very strong of I. typographus generations. The onset of gradation was I. typographus outbreak (Skuhravý & Šrot 1988; Pfeffer & delayed at mountain locations. Within the Czech lands, this Skuhravý 1995). Salvage logging usually exceeds sanitation was particularly the case in the Šumava region stretching felling several times. Only during periods of bark beetle out- into the West Bohemian and South Bohemian state forests, breaks are these amounts similar, and in exceptional cases where longer delays were observed, as well as in such areas sanitation felling exceeds salvage logging. In the period as the Beskids (North Moravian State Forests). However, 1964–1991, salvage logging (70 million m3) was more than no significant cross-correlations were found for this region five times greater than sanitation felling (13 million 3m ). even though sanitation felling in 1983 was preceded by a In most of the Czech territory, a marked (3.5-fold) increase period (from 1980) with more windfalls (Fig. 1). The onset in sanitation felling occurred in 1982–1983. Skuhravý & Šrot of I. typographus gradation was also affected by the periods (1988) state that such a large increase in damages occurred of wind disturbances. mainly due to the neglected forest protection and the under- The largest correlation coefficient (r = 0.79) was found estimation of the danger posed by the I. typographus. During for a zero delay in the South Moravian State Forests and only 1982−1983, a 4.5-fold increase in sanitation felling occurred this “shift” in the volume of sanitation felling after salvage in the North Moravian State Forests and a 12.9-fold increase logging was significant at a nationwide level. The zero delay in the East Bohemian State Forests. It is probable that in between wind disturbance and the onset of a bark beetle out- the past the I. typographus was not sufficiently recorded at break may have had several causes. In the case of the South the stated directorates and its numbers were underestimated Moravian State Forests, the high correlation between salvage (Skuhravý & Šrot 1988). A frequent operational misconduct logging and sanitation felling in the same year was caused by observed even today is purposeful confusion of sanitation this area’s warmer and drier climate (cf. Tolasz et al. 2007). felling, which could be subject to sanctions by senior staff Temperature has a crucial influence on the number of bark or controlling bodies, for salvage logging of abiotic origin. beetle generations within a given year (Annila 1969; Wer-

227

Cislo_4_2015.indb 227 19.2.2016 13:32:59 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

melinger & Seifert 1999; Hlásny et al. 2011). Drought stress Polish Beskids. The attractiveness of windfall for I. typogra- also increases the susceptibility of spruce trees to bark beetle phus depends especially on the extent to which the roots infestation (Netherer et al. 2015) in such a way that a lower maintain contact with the soil (Jakuš 1998a, b). From this

population density is sufficient to exceed the K3 threshold point of view, the colonisation is possible under favourable level. The effect of drought on I. typographus population conditions also in subsequent vegetation seasons. Louis et al. dynamics deserves a separate analysis, but the comprehen- (2014) recorded neither significant differences in fecundity, sive data on drought incidence are not available for the Czech progeny body mass nor any qualitative changes in phloem lands yet. Diligent efforts are being made, however, to vali- on trees artificially uprooted 17 months earlier. On the other date such data. hand, accelerated desiccation and loss of the phloem’s nutri- Infestation of standing trees in the first vegetation sea- tional quality can be expected if there is a greater proportion son following wind disturbance also occurs if windfalls are of snapped trees. A snapped tree indicates a trunk with shat- removed before spring bark beetle swarming (Schroeder & tered basal section or crown usually disconnected from the Lindelöw 2002). Accelerated clearing of windfalls is common root system (Kula & Ząbecki 2005). Snapped trees are first practice in economic forests (cf. Forster 1998), although par- to be colonised by bark beetles. With extensive windfalls and ticularly in dry regions this can lead to the spread of infesta- low I. typographus population densities, however, snapped tion to surrounding standing trees over a considerably large trees do not necessarily have to be colonised. In exposed surrounding area and the problems related with processing windfall areas, snapped trees desiccate more rapidly and calamities. From the perspective of effective forest protection hence, do not necessarily present a risk of another bark beetle management, it is thus appropriate to recommend that wind- generation developing (Forster 1998). fall be processed after I. typographus swarming. Windfallen In addition to the expected increased damages caused trees can be used as trap trees to reduce the risk of infestation by I. typographus after previous windfalls, the analysis of to surrounding standing trees. When deciding to postpone the historical data using cross-correlation yielded another the processing of either the whole windfall or its certain por- notable result: an inverse dependence, i.e. increased dam- tion, it is necessary to take the available processing capacity ages caused by wind after bark beetle outbreak. A 1-year shift into consideration and to adjust the amount of windfallen was recorded in the East Bohemia and the South Moravia; wood left on site accordingly so as to prevent the complete 2-, 3- and 4-year shifts were detected in three of the regions; bark beetle development in the colonied trunks. From a spa- and a 5-year shift was evident only in the East Bohemia. This tial standpoint, it is beneficial to select easily accessible parts surprising trend was demonstrated also at a nationwide level of the wind-fallen area for delayed processing. Especially in (significant shifts by 1, 2, and 3 years). the case of large-scale wind disturbances, not all windfall is It may be assumed that sanitation felling, which exposes typically processed in a timely manner. During the moni- previously protected stand walls to destructive winds, also tored period, this was the case especially in the 1980s, and leads to the occurrence of windfalls. In this case, the shift is in particular during 1985, when after 30 June 5 million m3 a function of the period of wind events, so its length is ran- of wood remained unprocessed in the forest (Skuhravý & dom. The influence of the stand edge on forest stand sta- Šrot 1988). Such circumstances could have influenced the bility has been known for a long time (Vicena et al. 1979; length of the delay between salvage logging and sanitation Schindler et al. 2012), and the creation of a functional stand felling. Unfortunately, records on unprocessed material are edge requires a number of years. Due to competition, spruce not available from the 1980s as no such item was included trees growing inside connected stands have less developed in the L116 report. If timely clearing of all windfalls is not root systems and smaller crowns (i.e. high centres of mass). possible, it is necessary to develop a plan for processing If due to a disturbance such trees appear on the stand’s edge, calamities with regard to the risk that a bark beetle calamity they become much more vulnerable. In addition, the newly occurs and to apply a single procedure for an area of at least formed stand edge has not created a cover and its entire 1–2 km2 (Forster 1998). crown area is exposed to wind (Dupont & Brunet 2008). The Delays in colonising standing trees are also affected by most important stand characteristics influencing its suscep- windfall extent. The switch to standing trees is much faster tibility to strong wind include species composition and stand for small windfalls, while large windfalls may be colonised by height, but also certain variables characterising the amount I. typographus repeatedly. The speed at which standing trees of previously harvested wood as a part of timber management are colonised after wind disturbances depends also on how (Klopčič et al. 2009; Albrecht et al. 2012) or during interven- long windfall remains attractive for bark beetles in a given tions against pests (Jalkanen & Mattila 2000). It is apparent area (another aspect of the effect of elevation and tempera- that previous forestry interventions play an important role in ture). Data on the attractiveness period of windfall in various forest stand stability against wind. In the East Bohemia, only parts of this pest’s extended area vary. Under Central Euro- a single bark beetle outbreak in 1984 resulted in increased pean conditions, colonisation of windfall can be expected salvage logging observable for the entire remainder of the in the very first vegetation season, as shown for example by monitored period. According to Hanewinkel et al. (2008), Grodzki et al. (2006a, b and 2010) although this infestation the periodicity of damages by wind and snow at an interval may involve the second beetle generation (cf. Modlinger et of 1–2 years indicates a destabilised forest stand. al. 2009). By contrast, in southern Sweden windfall was In the case of two regional forest state directorates, sig- infested only in the second vegetation season (Komonen et nificant cross-correlations were recorded only for the delayed al. 2011). Kula & Ząbecki (2006) observed colonisation of wind damages after sanitation felling. These cases consisted windfall during two vegetation seasons in the Silesian and of I. typographus outbreaks without the triggering role of

228

Cislo_4_2015.indb 228 19.2.2016 13:32:59 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

windfall. In the North Bohemian State Forests, the greatest greater than the volume of sanitation felling (13 million m3). impact certainly stemmed from pollutants, as this region was Damage intensity gradually increased during the monitored among the most pollution-affected regions in Europe (Fiala period. Cross-correlation between the time series demon- et al. 2002). Drought and neglected forest protection could strated an increase in I. typographus abundance and the be regarded as the most significant factors in the Central onset of its gradation as a consequence of windfall events. Bohemian State Forests. The increase in the volume of infested wood was observed Statistically significant cross-correlations for both types with 1- to 3-year-long delay. The pressure on forest manage- of relationships (sanitation felling after wind damage and ment to accelerate the processing of windfall before spring salvage logging after bark beetle outbreaks) were determined bark beetle swarming is a frequent cause of high sanitation in three regions. The curves for salvage logging and sanita- felling in the same year. It is possible that in the Czech lands tion felling with no mutual shift are very similar in the South such circumstances yielded the resulting zero delay in calcu- and West Bohemia. A relatively weak bark beetle outbreak lating the cross-correlation. occurred at the start of the monitored period, and was fol- The cross-correlation between the time series also dem- lowed by an increase in wind damages two years after its onstrated a significant shift in wind damage after sanitation peak. In the 1970s, on the other hand, wind damage was felling with a delay of 1–5 years. It may be assumed that sani- followed by bark beetle infestation. A strong large-scale tation felling results in the exposure of previously protected bark beetle outbreak began in the 1980s, during which stand edges to strong winds, which in turn leads to windfall wind had also an increased impact and, due to the presence events in these locations. In such cases, the length of the shift of windfall, an acceleration in I. typographus outbreak also is a function of the period of wind events, i.e. the stochastic occurred. After the stabilisation of the bark beetle outbreak component. Disturbance of forest stand static stability may in the early 1990s, extensive wind damages occurred again. be considered as one of the main harmful consequences of These regions suffered from most of the damages by wind bark beetle outbreaks for the near future and by bark beetles during the monitored period. The South and West Bohemia are cold regions with high elevations, substantial proportions of spruce, and total precipitation Acknowledgements relatively optimal for spruce (Table 1). Tree dimensions The study was supported by project number QJ1230371 “Spatio- and elevation are factors that substantially affect damages temporal pattern of bark beetle spreading in the natural temperate to stands by the wind-bark beetle system (Mezei et al. 2014). forest after disturbance”. The authors would like to thank Gale A. At the onset of a gradation following a wind distur- Kirking (English Editorial Services) for linguistic improvements. bance, windfall clearings are further extended due to the performance of sanitation felling. This increases the length of the newly created stand edge, which is evened out and References destabilized by the wind (Vicena et al. 1979; Schindler et al. Annonymous, 1971: Inventarizace lesů 1970. Ústav pro hospo- 2012), thereby creating further windfall suitable for bark dářskou úpravu lesů, Brandýs nad Labem, 1771 p. beetle reproduction. In addition to decreased static stability, Annonymous, 1972: Atlas ČSSR. Kartografie, Praha, 58 p. however, trees in the newly created stand edges suffer from Albrecht, A., Hanewinkel, M., Bauhus, J., Kohnle, U., 2012: How the insolation stress. These locations then become attrac- does silviculture affect storm damage in forests of south- tive to bark beetles (Forster 1998; Schroeder & Lindelöw western Germany? Results from empirical modeling based on 2002). Removal of an affected stand (whether due to wind long-term observations. European Journal of Forest Research, or bark beetle disturbance) always results in a clearing with 131: 229–247. an unstable stand edge. Annila, E., 1969: Influence of temperature upon the development Renewing the practice of protecting forest stands from and voltinism of Ips typographus L. (Coleoptera, Scolytidae). Annales Zoologici Fennici, 6:161–207. destructive winds is a long-term process, usually requir- Berryman, A. A., 1974: Dynamics of bark beetle populations: ing more than ten years (e.g. Vicena et al. 1979). Although towards a general productivity model. Environmental Ento- predictions of future climate development are not uniform mology, 3:579–585. among current scientific studies, scientists usually agree in Berryman, A. A., 1987: The theory and classification of outbreak. expecting increased frequency of extreme phenomena such In: Barbosa, P., Schultz, J. C. (eds.): Insect Outbreak. London, as destructive winds (Lindner et al. 2010) and droughts Academic Press, p. 3–30. (Hlásny et al. 2014). Disturbances to forest stands will there- Berryman, A. A., Kindlmann, P., 2008: Population systems: a gen- fore continue to be regarded as an important factor driving eral introduction. Springer, 222 p. the occurrence of bark beetle outbreaks in the near future. Bína, J., Demek, J., 2012: Z nížin do hor : geomorfologické jednotky České republiky. Praha, Academia, 344 p. Bluďovský, Z., 1985: 40 let socialistického lesního hospodářství ČSR. Praha, MLVH ČSR, 130 p. 5. Conclusion Brönnimann, S., Martius, O., von Waldow, H., Welker, C., Luter- bacher, J., Compo, G. P. et al., 2012: Extreme winds at north- The presented overview of damages caused by wind and by ern mid-latitudes since 1871. Meteorologische Zeitschrift, 21: European spruce bark beetle over the period 1964−1991 13–27. provides a comprehensive time series at a level of the for- Christiansen, E., Waning, R. H., Berryman, A. A., 1987: Resistance mer regional divisions of Czech lands. In the given period, of conifers to bark beetle attack: searching for general relation- salvage logging (70 million m3) was more than five times ships. Forest Ecology and Management, 22:89–106.

229

Cislo_4_2015.indb 229 19.2.2016 13:32:59 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

Christiansen, E., Bakke, A., 1988: The spruce bark beetle of Eurasia. Jakuš, R., Grodzki, W., Ježík, M., Jáchym, M., 2013: Definition of In: Berryman, A. A. (ed.): Dynamics of forest insect population: spatial patterns of bark beetle Ips typographus [L.] outbreak patterns, causes, implications. New York, Plenum, p. 479–503. spreading in Tatra Mountains (Central Europe), using GIS. In: Dobrovolný, P., Brázdil, R., 2003: Documentary on strong winds McManus, M. L., Liebhold, A. M.: Ecology, Survey and Man- related to convective storms in the Czech Republic since AD agement of Forest Insects. Proceedings, Krakow, 1.5.2002, 1500. Atmospheric Research, 67:95–116. p. 25–32. Dupont, S., Brunet, Y., 2008: Impact of forest edge shape on tree Jančařík, V., 1998: Ochrana lesů. In: Bluďovský, Z. (ed.): Lesní stability: a large-eddy simulation study. Forestry, 81:299–315. hospodářství v České republice. Písek, Matice lesnická, Fiala, J., Bretschneider, B., Materna, J., 2002: Development of p. 100–116. the atmospheric pollution and forest decline in the Czech part Jančařík, V., Šrot, M., 1986: Porovnání stavu škodlivých činitelů of the Ore Mts. In: Lomský, B., Materna, J., Pfanz, H. (eds.): v letech 1986 a 1987. Lesnická práce, 67:270−274.

SO2- polution and forest decline in the Ore mountains. Jíloviště- Kausrud, K., Økland, B., Skarpaas, O., Grégoire, J. C., Erbilgin, Strnady; Ministry of Agriculture, Forestry and Game Manage- N., Stenseth, N. C., 2012: Population dynamics in changing ment Research Institute, p. 50–85. environments: the case of an eruptive forest pest species. Bio- Forster, B., 1998: Storm damage and bark beetle management: logical Reviews, 87:34–51. how to set priorities. In: Grodzki, W. (ed.): Proceedings, First Klopčič, M., Poljanec, A., Gartner, A., Boncina, A., 2009: Factors Workshop of the IUFRO WP 7.03.10, Ustron´-Jaszowiec, p. related to natural disturbances in mountain Norway spruce 161–165. (Picea abies) forests in the Julian Alps. Ecoscience, 16:48–57. Grodzki, W., Guzik, M., 2009: Wiatro- i sniegolomy oraz gra- Komonen, A., Schroder, L. M., Weslien, J., 2011: Ips typogra- dacje kornika drukarza w Tatrzanskim Parku Narodowym na phus population development after a severe storm in a nature przestrzeni ostatnich 100 lat. Próba charakterystyki przestr- reserve in northern Sweden. Journal of Applied Entomology, zennej. In: Guzik, M.: Dlugookresowe zmiany w przyrodzie i 135:132−141. uzytkowaniu TPN. Wydawnictva Tatrzanskiego Parku Nar- Kudela, M., 1946: Hmyzové kalamity v ČSR na jehličnatých odowego, Zakopane, p. 33–46. dřevinách v letech 1918–1945. Sborník ČSAZ, 19:330–340. Grodzki, W., Loch, J., Armatys, P., 2006a: Wystepowanie kornika Kudela, M., 1980: Vliv kalamit na stav lesů v minulosti. Památky drukarza Ips typographus L. w uszkodzonych przez wiatr a příroda, 4:228−233. drzewostanach swierkowych masywu Kudłonia w Gorczans- Kudela, M., 1984: Ochrana lesa v první polovině 20. století. In: kim Parku Narodowym. Ochrona Beskidów Zachodnich, 1: Tlapák, J., Hošek, E. et al.: Vývoj lesnictví v Českých zemích 125–137. v 1. pol. 20. století. Praha, ÚVTIZ, p. 42−53. Grodzki, W., Starzyk, J. R., Kosibowitz, M., 2006b: Wiatrolomy Kula, E., Ząbecki, W., 2005: Kambioxylofágní fauna smrkových i owady kambiofagiczne a problemy ochrony drewostanów odlomů v území se základním stavem lýkožrouta smrkového. świerkowych w Tatrzańskim Parku Narodowym. In: Mirek, Z., Beskydy, 18:145–150. Godzik, B. (eds.): Przyroda Tatrzanskiego Parku Narodowego Kula, E., Ząbecki, W., 2006: Spruce windfalls and cambioxy- a Czlowiek. Tom II. Nauki biologiczne. Zakopane, Tatrzański lophagous fauna in an area with basic and outbreak state of Park Narodowy, p. 103–112. Ips typographus [L.]. Journal of Forest Science, 52:497–509. Grodzki, W., Turčáni, M., Jakuš, R., Hlásný, T., Raši, R., McManus, Lekeš, V., Dandul, I., 2000: Using airflow modelling and spatial M. L., 2010: Bark beetles in the Tatra Mountains. International analysis for defining wind damage risk classification (WIN- research 1998–2005 − an overview. Folia Forestalia Polonica, DARC). Forest Ecology and Management, 135:331–344. Series A, 52:114–130. Lindner, A., Maroschek, M., Netherer, S., Kremer, A., Barbati, A., Hanewinkel, M., Breidenbach, J., Neeff, T., Kublin, E., 2008: Garcia-Gonzaloa, J. et al., 2010: Climate change impacts, adap- Seventy-seven years of natural disturbances in a mountain tive capacity, and vulnerability of European forest ecosystems. forest area-the influence of storm, snow, and insect damage Forest Ecology and Management, 259:698–709. analysed with a long-term time series. Canadian Journal of For- Liška, J., Píchová, V., Knížek, M., Hochmut, R., 1991: Přehled est Research, 38: 2249–2261. výskytu lesních hmyzích škůdců v Českých zemích. Lesnický Hlásny, T., Zajíčková, L., Turčáni, M., Holuša, J., Sitková, Z., 2011: průvodce. Jíloviště-Strnady, VÚLHM, 37 p. Geographical variability of spruce bark beetle development Louis, M., Grégoire, J.-C., Pélisson, P.-F., 2014: Exploiting fugitive under climate change in the Czech Republic. Journal of Forest resources: How long-lived is „fugitive“? Fallen trees are a long- Science, 57:242–249. lasting reward for Ips typographus (Coleoptera, Curculionidae, Hlásny, T., Csaba, M., Seidl, R., Kulla, L., Merganičová, K., Trom- Scolytinae). Forest Ecology and Management, 331:129–134. bik, J. et al., 2014: Climate change increase the drought risk in Mezei, P., Grodzki, W., Blaženec, M., Jakuš, R., 2014: Factors influ- Central European forests: What are the options for adaptation? encing the wind-bark beetles’ disturbance system in the course Forestry Journal, 60:5–18. of an Ips typographus outbreak in the Tatra Mountains. Forest Jalkanen, A., Mattila, U., 2000: Logistic regression model for wind Ecology and Management, 312:67–77. and snow damage in northern Finland based on the National Míchal, I., 1994: Ekologická stabilita. Brno, Veronica, 275 p. Forest Inventory data. Forest Ecology and Management, 135: Modlinger, R., Holuša, J., Liška, J., Knížek, M., 2009: Stav popu- 315–330. lace lýkožrouta smrkového Ips typographus [L.] v NPR Žofínský Jakuš, R., 1998a: Patch level variation on bark beetle attack (Col., prales (Novohradské hory, Česká republika). Silva Gabreta, 15: Scolytidae) on snapped and uprooted trees in Norway spruce 143–154. primeval natural forest in endemic conditions: effects of host Němec, J. (ed.), 1964: Technická příručka lesnická. Praha, SZN, and insolation. Journal of Applied Entomology, 122:409−421. 850 p. Jakuš, R., 1998b: Patch level variation on bark beetle attack (Col., Netherer, S., Nopp-Mayr, U., 2005: Predisposition assessment sys- Scolytidae) on snapped and uprooted trees in Norway spruce tems (PAS) as supportive tools in forest management-rating of primeval natural forest in endemic conditions: proportions of site and stand-related hazards of bark beetle infestation in the colonized surface and varibility of ecological conditions. Jour- High Tatra Mountains as an example for system application and nal of Applied Entomology, 122:543−546. verification. Forest Ecology and Management, 207:99–107.

230

Cislo_4_2015.indb 230 19.2.2016 13:33:00 R. Modlinger, P. Novotný / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 221–231

Netherer, S., Matthews, B., Katzensteiner, K., Blackwell, E., Hen- Schwierz, C., Kölner-Heck, P., Mutter, E. Z., Bresch, D. N., Vidale, schke, P., Hietz, P. et al., 2015: Do water-limiting conditions P. L., Wild, M., Schär, C., 2010: Modelling European winter predispose Norway spruce to bark beetle attack? New Phytolo- wind storm losses in current and future climate. Climatic gist, 205:1128–1141. Change, 101:485–514. Økland, B., Berryman, A., 2004: Resource dynamic plays a key role Skuhravý, V., Šrot, M., 1988: Kalamita lýkožrouta smrkového in regional fluctuation of the spruce bark beetleIps typographus. v ČSR v letech 1982–1986. Lesnická práce, 67:263–269. Agricultural and Forest Entomology, 6:141–146. Skuhravý, V., 2002: Lýkožrout smrkový (Ips typographus L.) a jeho Økland, B., Bjørnstad, O. N., 2006: A resource-depletion model of kalamity. Praha, Agrospoj, 196 p. forest insect outbreaks. Ecology, 87:283–290. Stadelmann, G., Bugmann, H., Meier, F., Wermelinger, B., Bigler, Peřina, V. (ed.), 1987: Stav a vývoj lesů v ČSSR. Sborník ČSAZ, C., 2013: Effects of salvage logging and sanitation felling on 113:1–86. bark beetle (Ips typographus L.) infestation. Forest Ecology and Pfeffer, A., Skuhravý, V., 1995: Lýkožrout smrkový a jeho prob- Management, 305:273–281. lematika /I. Lesnická práce, 74:21. Stadelmann, G., Bugmann, H., Wermelinger, B., Bigler, C., 2014: Poleno, Z., Vacek. S., Podrázský, V., Remeš, J., Mikeska, M., Spatial interaction between storm damage and subsequent Kobliha, J. et al., 2007: Pěstování lesů I. Ekologické základy infestations by the European spruce bark beetle. Forest Ecol- pěstování lesů. Kostelec nad Černými lesy, Lesnická práce, ogy and Management, 318:167–174. 315 p. StatSoft, 2013: Electronic Statistics Textbook. Tulsa, OK: StatSoft. Raffa, K. F., Berryman, A. A., 1983: The role of host plant resis- Dostupné na internete: http://www.statsoft.com/textbook/. tance in the colonization behavior and ecology of bark beetles Tolasz, R., Míková, T., Valeriánová, , Voženílek, V. et al., 2007: Atlas (Coleoptera: Scolytidae). Ecological Monographs, 53:27–49. podnebí Česka. Praha, Olomouc; Český hydrometeorologický Report, 2015. Zpráva o stavu lesa a lesního hospodářství České ústav, Univerzita Palackého, 255 p. republiky v roce 2014. Praha, Ministerstvo zemědělství, 108 p. Usbeck, T., Wohlgemuth, T., Dobbertin, M., Pfister, Ch., Bürgi, Sauvard, D., 2004: General biology of bark beetles. In: Lieutier, F., A., Rebetez, M., 2010: Increasing storm damage to forests in Keith, D. R., Battisti, A., Grégorie, J. C., Evans, H. F. (eds.): Switzerland from 1858 to 2007. Agricultural and Forest Meteo- Bark and wood boring insects in living trees in Europe, a syn- rology, 150:47−55. thesis. Dodrecht-Boston-London, Kluwer Academic Publish- Valinger, E., Fridman, J., 2011: Factors affecting the probability ers, p. 63–88. of windthrow at stand level as a result of Gudrun winter storm Schelhaas, M. J., Nabuurs, G. J., Schuck, A., 2003: Natural dis- in Southern Sweden. Forest Ecology and Management, 262: turbances in the European forest in the 19th and 20th centuries. 398–403. Global Change Biology, 9:1620–1633. Vicena, I., Pařez, J., Konôpka, J., 1979: Ochrana lesa proti Schindler, D., Bauhus, J., Mayer, H., 2012: Wind effects on trees. polomům. Praha, Ministerstvo lesního a vodního hospodářství European Journal of Forest Research, 131:159–163. v SZN, 244 p. Schroeder, M. L., 2001: Tree mortality by the bark beetle Ips Wermelinger, B., 2004: Ecology and management of the spruce typographus [L.] in storm-disturbed stands. Integrated Pest bark beetle Ips typographus – a review of recent research. Forest Management Reviews, 6:169–175. Ecology and Management, 202:67–82. Schroeder, M. L., Lindelöw, A., 2002: Attacks on living spruce trees Wermelinger, B., Seifert, M., 1999: Temperature-dependent repro- by the bark beetle Ips typographus (Coleoptera: Scolytidae) fol- duction of the spruce bark beetle Ips typographus, and analysis lowing a storm-felling: a comparison between stands with and of the potential population growth. Ecological Entomology, 24: without removal of wind-felled trees. Agricultural and Forest 103−110. Entomology, 4:47–56.

231

Cislo_4_2015.indb 231 19.2.2016 13:33:00 Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 232–239

Pôvodná práca – Original paper http://www.nlcsk.sk/fj/

Thinning in artificially regenerated young beech stands Výchova v uměle obnovovaných mladých bukových porostech

Jiří Novák*, David Dušek, Marian Slodičák

Forestry and Game Management Research Institute, Research Station at Opočno, Na Olivě 550, Opočno, CZ–517 73, Czech Republic

Abstract Although beech stands are usually regenerated naturally, an area of up to 5,000 ha year–1 is artificially regenerated by beech in the Czech Republic annually. Unfortunately, these stands often showed insufficient stand density and, consequently, lower quality of stems. There- fore, thinning methods developed for naturally regenerated beech stands are applicable with difficulties. The paper evaluates the data from two thinning experiments established in young artificially regenerated beech stands located in different growing conditions. In both experiments, thinning resulted in the lower amount of salvage cut in following years. Positive effect of thinning on periodic stand basal area increment and on periodic diameter increment of dominant trees was found in the beech stand located at middle elevations. On the other hand, thinning effects in mountain conditions were negligible. Thinning focusing on future stand quality cannot be commonly applied in artificially regenerated beech stands because of their worse initial quality and lower density. However, these stands show good growth and response to thinning, hence their management can be focused on maximising beech wood production. Key words: diameter growth; basal area; Fagus sylvatica; quantity of production

Abstrakt Ačkoliv jsou bukové porosty obnovovány obvykle přirozeně, v České republice vzniká ročně až 5 tisíc hektarů bukových porostů obno- vených uměle. Tyto porosty mají často bohužel nedostatečnou hustotu a v souvislosti s tím i nízkou kvalitu kmenů. Proto je v nich obtížné aplikovat metody výchovy vyvinuté pro porosty obnovené přirozeně. Studie je zaměřena na vyhodnocení dat z dvou experimentů s výchovou založených v mladých uměle obnovených bukových porostech v rozdílných růstových podmínkách. Provedené výchovné zásahy vedly na obou experimentech ke snížení nahodilé těžby v následujících letech. Pozitivní vliv výchovy na periodický přírůst porostní výčetní základny a na periodický tloušťkový přírůst dominantních stromů byl zjištěn ve sledovaných bukových porostech ve středních polohách. Vliv výchovy v horských podmínkách byl nejednoznačný. Kvůli nedostatečné hustotě a kvalitě je obtížné v uměle obnovovaných bukových porostech aplikovat tradiční výchovné zásahy zaměřené na podporu budoucí kvality produkce. Tyto porosty však vykazují dobrý růst a reakci na výchovné zásahy, a proto v nich může být hospodaření zaměřeno na kvantitu produkce bukového dřeva. Klíčová slova: tloušťkový přírůst; výčetní základna; Fagus sylvatica; kvantita produkce

1. Introduction keldey & Ziehe 2004). However, natural regeneration is not applicable at all sites, where beech is planned in the target European beech (Fagus sylvatica L.) is the main tree species tree species composition. This relates mainly to the return in the frame of determined natural species composition in the of beech (within reconstruction) at sites originally naturally Czech Republic (Plíva 2000). Originally, beech covered more dominated by this species but historically planted by spruce. than 40% of forest land. Nowadays, beech is still the main At such places, the importance of artificial regeneration of broadleaved tree species in Czech forests, but it represents only 7.8%, i.e. ca 202.6 thousand hectares of the reduced beech is apparent. area. Beech was substituted mostly by Norway spruce (Picea In the last decade, from 3.4 to 4.9 thousand hectares abies [L.] Karst.). Similar situation is evident in other coun- per year were artificially regenerated by beech in the Czech tries of central Europe. Republic (MZe 2013). Therefore, the area of artificially According to European trends of spruce stand conver- regenerated beech stands is significant and these stands will sion at sites naturally dominated by broadleaves (Spiecker need appropriate silvicultural measures – thinning. Beech et al. 2004), gradual increase of beech share is expected in stands can be influenced by thinning from the point of pro- the Czech Republic up to recommended 18% (MZe 2013). duction parameters (e.g. Abetz & Ohnenus 1999; Tarp et Beech stands are usually regenerated naturally because al. 2000; Bastien et al. 2005; Boncina et al. 2007; Hein et al. of several advantages, e.g. guarantee of the genetic origin, 2007; Štefančík 2013a) but also in the frame of other for- exclusion of root and stem deformation and, first of all, est services. Thinning in beech stands is important for the procuration of adequate stand density. Artificial regenera- cycles of carbon (Borys et al. 2013) and nitrogen (Nahm et al. tion especially on clear-cuts can result in lower quality of 2006; Dannenmann et al. 2007a), and also climate (Le Goff beech stands (Bednář & Černý 2014) and also in possibly & Ottorini 1993; Cescatti & Piutti 1998; Barna 2000, 2001; drastic changes in the genetic structure of beech forests (Fin- Lemoine et al. 2002; Dannenmann et al. 2007b; Štefančík

*Corresponding author. Jiří Novák, e-mail: [email protected]

Cislo_4_2015.indb 232 19.2.2016 13:33:00 J. Novák et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 232–239

2008). The positive effect of thinning on beech stands (higher 2.2. Experiments increment, longer growth period compared to unthinned stands) under the climate change was confirmed by van der The effect of thinning on growth and development of young Maaten (2013). beech stands was observed at both above mentioned series. The knowledge of thinning effects on European beech Tree stem quality of all artificially planted stands was mod- stands is relatively wide, but in most cases it was gathered erate or poor (due to relatively high number of forked and from naturally regenerated beech stands. Additionally, “wolf” trees, Fig. 1). The stem quality was evaluated only experiments usually started in nearly mature stands, i.e. first at the start of the experiments using the following scale: thinning was realised after the age of 40 years (e.g. Utschig & 1 – a straight stem, 2 – a forked stem or a stem with one- Küsters 2003; Pretzsch 2005; Prka & Krpan 2010; Štefančík side crookedness, 3 – a stem with two-sides crookedness or 2013a, 2014). Only several studies focused on younger beech a „wolf“ tree. й stands (Mráček 1989; Le Goff & Ottorini 1993; Skovsgaard ϭϬϬ et al. 2006; Štefančík 2009, 2013b, 2015; Štefančík et al. ϵϬ 2014; Yücesan et al. 2015). ϴϬ ĞƐƚŶĞ As it was mentioned, forest practitioners can use a wide ϳϬ ZŽďůŝŶ ϲϬ spectrum of recommendations from naturally regenerated ϱϬ beech stands, in which thinning started in the second half of ϰϬ the rotation period. Knowledge from younger and artificially ϯϬ regenerated stands is still insufficient. ϮϬ ϭϬ Therefore, the aim of the presented work was to evalu- Ϭ ate the results from two thinning experiments established in ϭϮϯ  young beech stands growing under different site conditions. The analysis focused on the meaningfulness of thinning in Fig. 1. Mean percentage of trees by stem quality in the frame of young artificially regenerated beech stands from the point of selected groups: Destne - „promising trees“ (500 tress ha−1), Ro- growth and production. We hypothesized that the thinning blin – „dominant trees“ (200 trees ha−1). Scale: 1 – straight stem, in low-quality stands would at least support the quantity of 2 – forked stem or stem with one-side crookedness, 3 – stem with production. two-side crookedness or „wolf“ tree.

The series of Destne was established in 1996 as a part 2. Methods of a long-term experimental stationer (Kantor 1981). The stands were planted in spring 1982 with the initial density 2.1. Study area of about 10 thousand trees per ha. In 1996 (stand age of 15 Long-term thinning experiments in artificially regenerated years), four comparative plots were established, each with beech stands are not very frequent in the Czech Republic. an area of 0.09 ha. Plot C is a control plot, from which only From the experimental base managed by the Forestry and dead, dry and broken trees were removed during the obser- Game Management Research Institute, only two series vation period. The first thinning (positive selection) at plot established in different site conditions were applicable for T1 was performed at the age of 15 years (1996). One or two this analysis (Table 1): Destne in Natural forest region neighbours of “promising” trees were removed from above (NFR) 25 – Orlicke hory Mts. (Eastern Bohemia) and Rob- to release the “promising” trees. These trees were selected lin in NFR 8b – Cesky kras (Central Bohemia). from the main canopy if they had relatively straight stems Destne series is located at an elevation of 890 m on WSW- and regular crowns, and were marked at density of 500 indi- facing slope (16°) on the transition from hyperdystric sceletic viduals per hectare. However, due to the above mentioned cambisol to entic sceletic podzol on mica schist to gneiss bed- poor stand quality, the criteria for their selection were milder rock. Mean annual temperature (1961–2000) is 3.6 – 4.0°C, compared to classic positive selection in high quality beech mean annual sum of precipitation is 1,251 – 1,300 mm for stands (e.g. Štefančík 1973). Next management interven- the same period. tions were applied at the age of 28 years (2009). One and two Roblin series is located at an elevation of 345 m on NW- neighbours of “promising” trees were removed from above facing slope (5.5°) on leptosol on limestone bedrock. Mean at plots T1 (second thinning with positive selection) and T3 annual temperature (1961–2000) is 8.6 – 9.0°C, mean (first thinning with positive selection), respectively. Negative annual sum of precipitation is 551 – 600 mm for the same selection from above (i.e. forked and wolf trees removed) was period. performed at T2 plot.

Table 1. Basic information about experimental series. Age1 Elevation Temperature2 Precipitation3 Locality Coordinates Group of forest sites4 [y] [m] [°C] [mm] 50°19´23´´ Destne 15 890 3.6–4.0 1 251–1 300 Piceeto – Fagetum acidophilum 16°21´22´´ 49°57´51´´ Roblin 28 345 8.6–9.0 551–600 Querceto – Fagetum illimerosum trophicum 14°18´33´´ 1At first thinning,2 Mean annual air temperature for period of 1961–2000, 3Mean sum of precipitation for period of 1961–2000, 4According to Viewegh et al. (2003) .

233

Cislo_4_2015.indb 233 19.2.2016 13:33:01 J. Novák et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 232–239

The series of Roblin was established in 1999 from a for- that age, about 14% of N (i.e. 22% of G) was removed by the mer experiment with plantation density initiated in 1971 first thinning at plot T1. The following thinning was realised (Mráček 1989). The stands with their initial densities from at the age of 28 years, when 14%, 15% and 20% of N (i.e. 4.4 to 13.3 thousand beeches were thinned to 50% density 10%, 14% and 23 % of G) was removed from plots T1, T2 (i.e. mean density of 5.5 thousand trees ha–1) after ten years. and T3, respectively. Two comparative plots (0.2 ha each) were established in At the end of the observation period (age of 33 years), Roblin with different initial plantation density. the density of the stands ranged from 2.5 to 3.1 thousand Plot C is a control plot, i.e. only dead and broken trees trees ha–1, and their basal area from 23.3 to 27.6 m2 ha–1. were removed during the observation period. The first thin- Totally, from 5.8 to 6.2 thousand trees ha–1 were removed ning was performed at plot T at the age of 28 years as negative from the stands by thinning or salvage cutting during the selection from above (forked and wolf trees removed). The period of observation. The salvage cuts (dead, dry and bro- second thinning, focused again on negative selection from ken trees together) represented 70%, 90%, 85% and 100% above, was realised at the age of 33 years (2004). of the total number of removed trees from plots T1, T2, T3 and C, respectively. The periodic basal area increment (thinning and salvage 2.3. Data collection and analysis cuts included) was from 27 to 31 m2 ha–1 during the period of observation (higher – 30 and 31 m2 – at plots C and T3, Diameter at breast height (all trees) and height (30 repre- and lower – 27 m2 – at plots T1 and T2). The highest share sentatives per plot according to diameter structure) were (28%) of salvage cuts on periodic G increment was found at measured annually. Mortality (dead, dry and broken trees) the control plot, while this share was lower at the thinned and stem quality were also evaluated. The presented paper is plots (20, 24 and 18% on T1, T2 and T3). focused on the development of stand density (N), diameter The thinning at Roblin experiment started later com- at breast height (DBH), diameter distribution and basal area pared to Destne. At the age of 28 years, the density of stands (G) from the beginning of the experiment to the age of 33 was 2.6 and 2.2 thousand trees ha–1 at plots C (control) and (Destne) and 42 (Roblin) years. The mean stem diameter was T (thinned), respectively. The corresponding basal area (G) calculated as mean quadratic diameter; the mean diameter of was 26.7 and 24.6 m2 ha–1 (Table 2). At the given age, 20% –1 dominant trees was calculated from 200 thickest trees ha . of N (26% of G) was removed by the first thinning. The sec- We used 25 and 75% percentiles for the representation of data ond thinning was performed 5 years later (at the age of 33 variability for “promising” and “dominant” trees. Due to the years), when 18% of N (14% G) was removed. At the end of design of experiments (plots are not replicated), the results the observation period (age of 42 years), the stand density were evaluated without statistical inferential methods. ranged from 1.2 (plot T) to 1.8 (plot C) thousand trees ha–1, and stand basal area from 27 and 35 m2 ha–1. In total, 905 (plot T) and 825 (plot C) trees ha–1 were 3. Results removed from the stands by thinning or salvage cutting dur- ing the period of observation. The salvage cuts (dead, dry and 3.1. Stand density and basal area broken trees together) represented 70% and 100% of the total The stand density (N) in Destne experiment was from 8.4 to number of removed trees from plots T and C, respectively. 9.2 thousand trees per ha at the age of 15 years (Table 2). The The periodic basal area increment (thinning and salvage corresponding basal area (G) was from 4.5 to 5.9 m2 ha–1. At cuts included) was higher at the thinned plot (13.9 m2 ha–1)

Table 2. Number of trees ha–1 (N) and basal area (G) at sample plots of experiments Destne (on top) and Roblin (at the bottom). Age 15 y (1996) Age 28 y (2009) Age 33 y (2014) Period 15 – 33 y (1996–2014) Destne Plot BT T AT BT T AT BT Salvage cut (SC) Incr.+T Incr.+T+SC % SC vs. Incr. C 9189 5167 3133 N T1 8389 1211 7178 4000 567 3433 2533 4078 [trees ha−1] T2 8767 3978 600 3378 2578 5589 T3 8744 4633 911 3722 2844 4989 C 5.3 24.4 27.6 8.5 22.3 30.8 28 G T1 5.9 1.3 4.6 22.3 2.3 20.0 23.8 5.4 21.5 26.9 20 [m2ha−1] T2 5.8 22.3 3.2 19.1 23.3 6.6 20.7 27.3 24 T3 4.5 23.6 5.3 18.3 23.6 5.4 24.4 29.8 18

Age 28 y (1999) Age 33 y (2004) Age 42 y (2013) Period 28 – 42 y (1999–2013) Roblin Plot BT T AT BT T AT BT Salvage cut (SC) Incr.+T Incr.+T+SC % SC vs. Incr. N C 2605 2055 1780 825 (trees ha−1) T 2210 530 1680 1565 275 1290 1205 200 G C 26.7 29.4 35.0 4.4 8.3 12.7 35 (m2 ha−1) T 24.6 7.2 17.4 21.9 3.1 18.8 27.1 1.2 12.8 14.0 9 BT – before thinning, T – thinning, AT – after thinning, C – control plot, T – thinned plot, see Methods for more explanation.

234

Cislo_4_2015.indb 234 19.2.2016 13:33:01 J. Novák et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 232–239

compared to the control plot (12.7 m2 ha–1). On the other observed plots in the experiment of Destne (Fig. 2). Prior to hand, the share of the salvage cut on periodic G increment the second thinning at plot T1 (and the first thinning at plots was higher at the control plot (35%) compared to the thinned T2 and T3), i.e. at the age of 28 years, we found a wider range plot (only 9%). of diameter distribution from 2 to 20 cm. Trees with diameter 14 cm and more represented 11%, 9%, 10% and 8% at plots T1, T2, T3 and C, respectively. 3.2. Diameter structure At the end of the observation period (age of 33 years), At the age of 15 years, diameter classes from 2 to 6 cm rep- the diameter distribution spread towards thickest trees (Fig. resented practically the whole diameter distribution at all 3). We found that the number of trees ha–1 with diameter

ϲϬϬϬ Ğ ϱϬϬϬ ĞƐƚŶĞdϭ ĞƐƚŶĞdϮ ĞƐƚŶĞdϯ ĞƐƚŶĞ

ƌŚĞĐƚĂƌ ϰϬϬϬ

ƉĞ d ϯϬϬϬ ďĞĨŽƌĞd

ŽĨƚƌĞĞƐ ϮϬϬϬ Ğƌ ϭϬϬϬ ŵď

EƵ Ϭ ϮϰϲϴϭϬ ϮϰϲϴϭϬ ϮϰϲϴϭϬ Ϯ ϰϲϴϭϬ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ϭϮϬϬ

ϭϬϬϬ ĞƐƚŶĞdϭ ĞƐƚŶĞdϮ ĞƐƚŶĞdϯ ĞƐƚŶĞ d

ĞƌŚĞĐƚĂƌĞ ϴϬϬ

Ɖ ďĞĨŽƌĞd ϲϬϬ

ϰϬϬ

ϮϬϬ

EƵŵďĞƌŽĨƚƌĞĞƐ Ϭ ϮϰϲϴϭϬϭϮϭϰϭϲϭϴϮϬ ϮϰϲϴϭϬ ϭϮ ϭϰ ϭϲ ϭϴ ϮϬ ϮϰϲϴϭϬ ϭϮ ϭϰ ϭϲ ϭϴ ϮϬ ϮϰϲϴϭϬ ϭϮ ϭϰ ϭϲ ϭϴ ϮϬ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ

Fig. 2. Diameter structure of beech stands with presentation of thinning (T) at the age of 15 (above) and 28 (below) years in the experi- ment of Destne (T1, T2 and T3 – thinned plots, C – control plot, see Methods for more explanations).

ϲϬϬ ϴϬϬ Ğ ϳϬϬ ZŽďůŝŶd ZŽďůŝŶ ϱϬϬ ĞƐƚŶĞdϭ ĞƐƚŶĞdϮ ϲϬϬ d ƌŚĞĐƚĂƌ

ϰϬϬ ĞƌŚĞĐƚĂƌĞ ďĞĨŽƌĞd

ƉĞ ϱϬϬ Ɖ Ɛ ϯϬϬ ϰϬϬ ϮϬϬ ϯϬϬ ϮϬϬ ϭϬϬ ϭϬϬ EƵŵďĞƌŽĨƚƌĞĞ

Ϭ EƵŵďĞƌŽĨƚƌĞĞƐ Ϭ ϲϬϬ ϯϲϵϭϮ ϭϱ ϭϴ Ϯϭ Ϯϰ ϯϲϵϭϮϭϱϭϴϮϭϮϰ ƌĞ ĞƐƚŶĞ ϱϬϬ ĞƐƚŶĞdϯ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ĞĐƚĂ ϲϬϬ

ĞƌŚ ϰϬϬ Ɖ ZŽďůŝŶd ZŽďůŝŶ ϯϬϬ ϱϬϬ d

ϮϬϬ ĞƌŚĞĐƚĂƌĞ ϰϬϬ Ɖ ĞƌŽĨƚƌĞĞƐ ďĞĨŽƌĞd ϭϬϬ ϯϬϬ ŵď EƵ Ϭ ϮϬϬ ϮϰϲϴϭϬ ϭϮ ϭϰ ϭϲ ϭϴ ϮϬ ϮϮ ϮϰϲϴϭϬ ϭϮ ϭϰ ϭϲ ϭϴ ϮϬ ϮϮ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ϭϬϬ

EƵŵďĞƌŽĨƚƌĞĞƐ Ϭ ϯϲϵϭϮϭϱϭϴϮϭϮϰϮϳϯϬ ϯϲϵϭϮϭϱϭϴϮϭϮϰϮϳϯϬ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ

Fig. 3. Final diameter structure of beech stands at the end of the Fig. 4. Diameter structure of beech stands with presentation of observation period (age of 33 years) in the experiment of Destne thinning (T) at the age of 28 (above) and 33 (below) years in the (T1, T2 and T3 – thinned plots, C – control plot, see Methods for experiment of Roblin (T – thinned plot, C – control plot, see Meth- more explanations). ods for more explanations).

235

Cislo_4_2015.indb 235 19.2.2016 13:33:03 J. Novák et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 232–239

14 cm and more was 678 (27% of stand density at the plot), 3.3. Diameter of promising/dominant trees 556 (22%), 578 (20%) and 733 (23%) at plots T1, T2, T3 and C, respectively. In the experiment of Destne, we evaluated the development of At the older experiment of Roblin, the diameters varied DBH of “promising” trees, i.e. trees which were intentionally from 3 to 24 cm prior to the thinning at the age of 28 years supported by thinning (one or two of their neighbours were (Fig. 4). Before the second thinning, i.e. at the age of 33 years, removed from the canopy level). The initial mean diameter we found the diameters from 3 to 30 cm. Trees with diameter of promising trees was 4.9, 4.5, 4.3 and 4.3 at plots T1, T2, 21 and more cm represented 7 (plot T) and 8% (plot C) of the T3 and C, respectively (Fig. 6). At the end of the observation total number of trees. period, mean diameters for these trees at the thinned plots At the end of the observation period (age of 42 years), were 14.5 (plot T2), 14.7 (T3) and 15.3 (T1) cm. The lowest the highest diameter class was 36 cm at both observed plots mean diameter (13.6 cm) was found at the control unthinned (Fig. 5). A higher number of thickest trees (with diameter plot C. More relevant comparison can be performed by evalu- 21 and more cm) was observed at the control plot (355 trees ating periodic diameter increment. During the observation ha–1, i.e. 20% of stand density) compared to the thinned period (age of 15–33 years), diameter increment reached plot (335 trees ha–1, 28%). 10.0 (plot T2) and 10.4 cm (plot T1 and T3) at the thinned plots, while it was only 9.3 cm at the control plot. ϰϬϬ

Ğ In the experiment of Roblin, the development of DBH ϯϱϬ ZŽďůŝŶd ZŽďůŝŶ was evaluated for “dominant” (200 thickest individuals per ϯϬϬ ƌŚĞĐƚĂƌ hectare) trees because of the applied thinning strategy (very

ƉĞ ϮϱϬ Ɛ ϮϬϬ low quality of stands). The initial mean diameter for this ϭϱϬ group of trees was the same (18.4 cm) at both plots before ϭϬϬ thinning (age of 28 years). The thinning removed the trees of ϱϬ EƵŵďĞƌŽĨƚƌĞĞ Ϭ low quality (plot T) resulting in the decrease of mean diam- ϯϲϵϭϮϭϱϭϴϮϭϮϰϮϳϯϬϯϯϯϲ ϯϲϵϭϮ ϭϱ ϭϴ Ϯϭ Ϯϰ Ϯϳ ϯϬ ϯϯ ϯϲ eter of dominant trees to a value of 17.1 cm (Fig. 7). ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ ŝĂŵĞƚĞƌĚĞŐƌĞĞ;ĐŵͿ After the second thinning (at the age of 33 years) this decrease was very small, i.e. from 20.2 to 20.0 cm. The mean Fig. 5. Final diameter structure of beech stands at the end of the diameter of dominant trees at the control plot was 20.9 cm observation period (age of 42 years) in the experiment of Roblin at that age. The differences between the plots continually (T – thinned plot, C – control plot, see Methods for more explana- decreased in the following years and the values practically tions). equalled at the age of 36 years. Six years later (at the end of

ϭϴ ϭϴ ϭϲ ϭϲ Ɖƚ ϭϰ ϭϰ

ĐŵͿ ϭϮ ϭϮ ;

Ğƌ ϭϬ ϭϬ Ğƚ ϴ ϴ ŝĂŵ ϲ ϲ    ϰ ϰ dϭ dϮ dϯ Ϯ Ϯ ϭϬ ϭϱ ϮϬ Ϯϱ ϯϬ ϯϱ ϭϬ ϭϱ ϮϬ Ϯϱ ϯϬ ϯϱ ϭϬ ϭϱ ϮϬ Ϯϱ ϯϬ ϯϱ ŐĞ;LJĞĂƌƐͿ ŐĞ;LJĞĂƌƐͿ ŐĞ;LJĞĂƌƐͿ

Fig. 6. Mean diameter of „promising“ trees (pt) on sample plots of Destne experiment during the observation period between the ages of 15–33 years. Comparison of the control plot C with thinned plots T1 (on the left), T2 (in the middle) and T3 (on the right). Black and grey lines represent mean and percentiles (25 and 75%), respectively. See Methods for more explanations.

Ϯϴ

Ϯϲ ϮϬϬ Ϯϰ ĐŵͿ

; ϮϮ Ğƌ ϮϬ

Fig. 7. Mean diameter of “dominant” trees (200 thickest individu- ŝĂŵ Ğƚ ϭϴ  als per hectare) at sample plots of Roblin experiment during the ϭϲ observation period between the age of 28 – 42 years. Compari- d son of control plot (C) with thinned plot (T). Black and grey lines ϭϰ represent mean and percentiles (25 and 75%), respectively. See Ϯϱ ϯϬ ϯϱ ϰϬ ϰϱ Methods for more explanations. ŐĞ;LJĞĂƌƐͿ

236

Cislo_4_2015.indb 236 19.2.2016 13:33:04 J. Novák et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 232–239

the observation period), mean diameter of dominant trees periodic basal area increment three years after thinning in the at the thinned plot was greater by about 0.5 cm (25.1 cm) heavily thinned (37% of G was removed) stand of Fagus ori- compared to the control plot (24.6 cm). The periodic diame- entalis. It corresponds with our experiments, especially in the ter increment was noticeably higher at the thinned plot mountain locality of Destne, where 10–23% of basal area was (8.0 cm) compared to the control unthinned plot (6.2 cm) removed and the effect of thinning on basal area increment during the observation period (age of 28–42 years). was unclear. In contrast, higher thinning intensity (26% of basal area removed) at middle elevation in the experiment of Roblin resulted in the increase of the periodic basal area 4. Discussion increment compared to the unthinned control plot. Similar results were published by Boncina et al. (2007), who found From the results observed in naturally regenerated beech that despite a lower stand density after thinning, the annual stands (Štefančík 1984, 2013a, b, c; Štefančík & Bošela basal area increments of thinned naturally regenerated beech 2014; Štefančík et al. 2014) it is clear that thinning based stands were around 20% higher compared to those of the on negative selection from below resulted in better quantity control (unthinned) stands. of production. According to today’s tending targets, early, The main effect of thinning in our experiments was the and more or less heavy crown thinning is also recommended lower amount of salvage cut in thinned plots compared to by Spellmann & Nagel (1996) for beech stands. Additionally, controls during the observation period. In contrast, diameter shelterwood system of natural regeneration was found the distribution was still relatively wide (i.e. important amount best from the perspective of future stand quality (Bednář & of thin trees was reserved) at the end of the observation at all Černý 2014). plots of both experiments. Low thinning intensity is the prob- Artificially regenerated beech stands are usually charac- able reason of this result. In the case of higher (40% of basal terised by insufficient density and consequently low quality area removed) thinning intensity (Yücesan et al. 2015), for- (Štefančík 2009). This phenomenon can be shown by com- mer rich diameter structure of beech stands was equalised. paring our results with the data from naturally regenerated The support of diameter increment of dominant trees by stands (Štefančík 2013b). These stands had a higher density thinning was clear only in the experiment of Roblin, which is –1 (4.2–4.5 thousand trees ha prior to the thinning at the age situated in better growing conditions compared to the moun- of 36 years) compared to our experiments in Roblin (1.3– tain experiment of Destne. It corresponds with the analyses –1 1.9 thousand trees ha at the age of 36 years) and Destne published by Pretzsch (2005), who found that beech (con- –1 (2.5–3.1 thousand trees ha at the age of 33 years). trary to spruce) reacts most positively to thinning under rich On the other hand, the values of stand basal area were site conditions and with increment reduction at unfavour- 2 –1 comparable: 27–29 m ha (Štefančík 2013b) and 23– able sites. Higher (by about 30–56%) mean annual basal area 2 –1 30 m ha (our experiments). Similar results were found in increment of dominant trees at thinned plots compared to beech stands artificially regenerated on former agricultural control plots was found also by Boncina et al. (2007). –1 land (Štefančík 2009) – density 1.5–2.0 thousand trees ha Different thinning regimes, growing conditions and a rel- 2 –1 and basal area 28–30 m ha at the age of 40 years. It means atively short observation period of our experiments does not that stands from artificial regeneration are usually less dense allow us to make a general thinning recommendation for for- but their mean DBH is greater compared to naturally regen- est practice in artificially regenerated beech stands. From the erated stands at the same age. In addition, if stands from arti- production point of view, some results can be used from long- ficial regeneration are of low quality (as in our experimental term studies in naturally regenerated stands (Štefančík 2005, stands), it is better to focus on the quantity of production. 2013b, 2014). After more than 50-year-long observation it This recommendation is in accordance with older results was found that from the perspective of production quantity (Mráček 1989). To ensure sufficient quality, an initial density (total production according to merchantable volume), the –1 of 10–12 thousand trees ha is recommended for artificial best results were almost in all cases obtained at the plots with –1 regeneration. On the other hand, about 8 thousand trees ha heavy thinning from below, followed by the free crown thin- is recommended for planting on sites originally planned for ning. The control plot showed the worst parameters. maximising production or in the case when planting material is only of average genetic quality. The comparison with growth tables confirmed relatively good quantity of production in our stands (Černý et al. 1996). 5. Conclusion Although our experiments are situated at various growing On the base of the results from the two thinning experiments conditions (Roblin – middle elevation, Destne – mountains), in young artificially regenerated beech stands we can con- the values of basal area ranged between the tabular values clude: for site index +1 (36) and 5 (26). –– Relatively good quantity of production (by basal area) of The thinning effect in artificially regenerated beech our stands was confirmed by the comparison with growth stands was observed by Yücesan et al. (2015). The removal tables, although our experiments were situated at various of 40% of basal area in 18-year-old stands of Fagus orientalis growing conditions. resulted in significant increase of DBH in the following years. –– Thinning resulted in lower amount of salvage cut in fol- On the other hand, the removal of 19% of basal area promoted lowing years. diameter increment only marginally. Similarly, Tufekcioglu –– The effect of thinning on periodic stand basal area incre- et al. (2005) found higher (about 17% compared to control) ment and on periodic diameter increment of dominant

237

Cislo_4_2015.indb 237 19.2.2016 13:33:04 J. Novák et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 232–239

trees was found in beech stands located in middle eleva- Černý, M., Pařez, J., Malík, Z., 1996: Růstové a taxační tabulky tion. hlavních dřevin České republiky (smrk, borovice, dub, buk). –– In mountain conditions, thinning effects on periodic Jílové u Prahy, IFER, 245 p. stand basal area increment and on periodic diameter Dannenmann, M., Gasche, R., Ledebuhr, A., Holst, T., Mayer, H., Papen, H., 2007a: The effect of forest management on trace increment of promising trees were negligible. gas exchange at the pedosphere-atmosphere interface in beech Our hypothesis that thinning in low-quality stands will at (Fagus sylvatica L.) forests stocking on calcareous soils. Euro- least promote the quantity of production was confirmed only pean Journal of Forest Research, 126:331–346. in the case of beech stands in middle elevation (higher peri- Dannenmann, M., Gasche, R., Papen, H., 2007b: Nitrogen turn-

odic basal area increment and support of diameter growth of over and N2O production in the forest floor of beech stands as dominant trees). On the other hand, in mountain conditions influenced by forest management. Journal of Plant Nutrition similar thinning effects (with the exception of lower amount and Soil Science, 170:134–144. of salvage cut) were not found. Finkeldey, R., Ziehe, M., 2004: Genetic implications of silvicultural Thinning focused on support of future stand quality can- regimes. Forest Ecology and Management, 197:231–244. Hein, S., Lenk, E., Klädtke, J., Kohnle, U., 2007: Z-Baum Ori- not be commonly applied in artificially regenerated beech entierte Auslesedurchforstung in Buche [Fagus sylvatica L.]: stands because of their worse initial quality and density. On Auswirkungen auf Qualität, Sortenstruktur und Wertleistung. the other hand, these stands show good growth and response Allgemeine Forst- und Jagdzeitung, 178:8–20. to thinning. Thus, forest managers can plan thinning focused Jurča, J., Chroust, L., Petříček, V., Švenda, A., 1973: Racionalizace on quantity of beech wood production. výchovy mladých lesních porostů. Praha, SZN, 239 p. To confirm the presented trends we recommend to estab- Kantor, P., 1981: Intercepce horských smrkových a bukových lish related replicated experiments focused on thinning in porostů. Lesnictví, 27:171–192. artificially regenerated beech stands because up to 5 thou- Le Goff, N., Ottorini, J-M., 1993: Thinning and climate effects on sand hectares of these stands are annually planted in the growth of beech (Fagus sylvatica L.) in experimental stands. Forest Ecology and Management, 62:1–14. Czech Republic. Lemoine, D., Jacquemin, S., Granier, A., 2002: Beech (Fagus syl- vatica L.) branches show acclimation of xylem anatomy and hydraulic properties to increased light after thinning. Annals Acknowledgements of Forest Science, 59:761–766. Mze, 2013: Zpráva o stavu lesa a lesního hospodářství České repub- The study was supported by the Technology Agency of the Czech liky v roce 2012. Praha, Ministerstvo zemědělství, 132 p. Republic in the frame of the project number TA02021250 and by Mráček, Z., 1989: Pěstování buku. Praha, SZN, 224 p. Czech Ministry of Agriculture in the frame of institutional support Nahm, M., Holst, T., Matzarakis, A., Mayer, H., Rennenberg, H., (RO01145, 86535774/20145- MZE-17011). Geßler, A., 2006: Soluble N compound profiles and concen- trations in European beech (Fagus sylvatica L.) are influenced by local climate and thinning. European Journal of Forest References Research, 125:1–4. Plíva, K., 2000: Trvale udržitelné obhospodařování lesů podle SLT. Abetz, P., Ohnemus, K., 1999: Überprüfung von Z-Baum-Normen Brandýs nad Labem, ÚHÚL, 34 p. für Buche anhand einer Versuchsfläche (Verification of the Pretzsch, H., 2005: Stand density and growth of Norway spruce future-crop-tree-norms (ZB-norm) for beech in a thinning expi- (Picea abies [L.] Karst.) and European beech (Fagus sylvatica rement). Allgemeine Forst- und Jagdzeitung, 170:157–164. L.): evidence from long-term experimental plots. European Barna, M., 2000: Impact of shelterwood cutting on twig growth Journal of Forest Research, 124:193–205. in predominant beech trees (Fagus sylvatica L.). Ekológia Prka, M., Krpan, A. P. B., 2010: Impact of Tending Measures on (Bratislava), 19:341–353. Assortment Structure of Fellings in Central Croatian Beech Barna, M., 2001: The impact of shelterwood cutting on twig growth Stands. Acta Silvatica & Lignaria Hungarica, 6:171–182. in understoried beech trees (Fagus sylvatica L.). Ekológia Skovsgaard, J. P., Nordfjell, T., Sørensen, I. H., 2006: Precom- (Bratislava), 20:191–199. mercial thinning of beech (Fagus sylvatica L.): Early effects of Bastien, Y., Hein, S., Chavane, A., 2005: Sylviculture du Hêtre: stump height on growth and natural pruning of potential crop contraintes, enjeux, orientations de gestion (Beech silviculture trees. Scandinavian Journal of Forest Research, 21:380–387. – constraints, implications, management guidelines). Revue Spellmann, H., Nagel, J., 1996: Zur durchforstung von fichte und Forestière Française, LVII:111–122. buche. Allgemeine Forst- und Jagdzeitung, 167:6–15. Bednář, P., Černý, J., 2014: The influence of regeneration fellings Spiecker, H., Hansen, J., Klimo, E., Skovsgaard, J. P., Sterba, on the development of artificially regenerated beech (Fagus H., Teuffel, K. von (eds.), 2004: Norway Spruce Conver- sylvatica L.) plantations. Acta Universitatis Agriculturae et sion – Options and Consequences. European Forest Institute Silviculturae Mendelianae Brunensis, 62:859–867. Research Report, 18, Brill, Leiden, 269 p. Boncina, A., Kadunc, A., Robic, D., 2007: Effects of selective thin- Štefančik, L., 1973: Waldbauliche Analyse einer freien Hochdurch- ning on growth and development of beech (Fagus sylvatica L.) forstung in ungepflegten Buchenstangenhölzern. Forstwissen- forest stands in south-eastern Slovenia. Annals of Forest Sci- schaftliches Centralblatt, 92:242–249. ence, 64:47–57. Štefančík, L., 1984: Úrovňová voľná prebierka – metóda bio- Borys, A., Lasch, P., Suckow, F., Reyer, C., 2013: Carbon storage in logickej intenzifikácie a racionalizácie selekčnej výchovy beech stands depending on forest management regime and cli- bukových porastov. Vedecké práce Výskumného ústavu lesného mate change. Allgemeine Forst- und Jagdzeitung, 184:26–35. hospodárstva vo Zvolene, 34:69–112. Cescatti, A., Piutti, E., 1998: Silvicultural alternatives, competition Štefančík, I., 2008: The influence of different thinning regime on regime and sensitivity to climate in a European beech forest. beech diameter increment under climate change conditions. Forest Ecology and Management, 102:213–223. Lesnícky časopis - Forestry Journal, 54:91–98.

238

Cislo_4_2015.indb 238 19.2.2016 13:33:04 J. Novák et al. / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 232–239

Štefančík, I., 2009: Vývoj bukového porastu založeného na bývalých Štefančík, I., Vacek, S., Podrázský, V., Klouček, T., 2014: Dopad poľnohospodárskych pôdach. Lesnícky časopis – Forestry Jour- výchovy na kvantitatívnu produkciu bukovej (Fagus sylvatica nal, 55:165–180. L.) žŕdkoviny v oblasti Vihorlatských vrchov (Slovensko). Štefančík, I., 2013a: Development of target (crop) trees in beech Zprávy lesnického výzkumu, 59:198–204. (Fagus sylvatica L.) stand with delayed initial tending and man- Tarp, P., Helles, F., Holten-Andersen, P., Larsen, J. B., Strange, N., aged by different thinning methods. Journal of Forest Science, 2000: Modelling near-natural silvicultural regimes for beech – 59:253–259. an economic sensitivity analysis, Forest Ecology and Manage- Štefančík, I., 2013b: Vplyv dlhodobej rozdielnej výchovy na vývoj ment, 130:187–198. kvantitatívnej produkcie bukovej žŕdkoviny v oblasti stredného Tufekcioglu, A., Guner, S., Tilki, F., 2005: Thinning effects on pro- Slovenska. Zprávy lesnického výzkumu, 58:307–313. duction, root biomass and some soil properties in a young ori- Štefančík, I., 2013c: Effect of delayed tending on development of ental beech stand in Artvin, Turkey. Journal of Environmental beech (Fagus sylvatica L.) pole stage stand. Folia Oecologica, Biology, 26:91–95. 40:272–281. Utschig, H., Küsters, E., 2003: Wachstumsreaktionen der Buche Štefančík, I., 2014: Porovnanie kvalitatívnej produkcie dvoch (Fagus sylvatica [L.]) auf Durchforstungen – 130-jährige bukových (Fagus sylvatica L.) porastov na kyslom stanovišti. Beobachtung des Durchforstungsversuches Elmstein 20. Lesnícky časopis - Forestry Journal, 60:231–239. Forstwissenschaftliches Centralblatt, 122:389–409. Štefančík, I., 2015: The effect of different tending on stand structure van der Maaten, E., 2013: Thinning prolongs growth duration of and quantitative production of European beech (Fagus sylvatica European beech (Fagus sylvatica L.) across a valley in south- L.) stand in a selected region of East Slovakia. Journal of Forest western Germany. Forest Ecology and Management, 306:135– Science, 61:98–105. 141. Štefančík, I., Bošela, M., 2014: An influence of different thinning Viewegh, J., Kusbach, A., Mikeska, M., 2003: Czech forest ecosys- methods on qualitative wood production of European beech tem classification. Journal of Forest Science, 49:85–93. (Fagus sylvatica L.) on two eutrophic sites in the Western Car- Yücesan, Z., Özçelik, S., Oktan, E., 2015: Effects of thinning on pathians. Journal of Forest Science, 60:406–416. stand structure and tree stability in an afforested oriental beech (Fagus orientalis Lipsky) stand in northeast Turkey. Journal of Forest Research, 26:123–129.

239

Cislo_4_2015.indb 239 19.2.2016 13:33:04 Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 240–245

Pôvodná práca – Original paper http://www.nlcsk.sk/fj/

Contribution to bionomy of Hylesinus fraxini (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae) and its monogamy in the Czech Republic Příspěvek k bionomii Hylesinus fraxini (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae) a jeho monogamii v České republice

Karolina Lukášová*, Soňa Zimová

Czech University of Life Sciences, Faculty of Forestry and Wood Sciences, Kamýcká 129, CZ – 165 21 Prague 6 - Suchdol, Czech Republic

Abstract This study focused on bionomics of the ash bark beetle Hylesinus fraxini (Panzer 1779). The study area was at Jílové u Prahy in the Central Bohemian Region of the Czech Republic. In February 2014, three common ash (Fraxinus excelsior) trees were felled and Hylesinus fraxini infestation was subsequently observed from March. Beetles were collected from 20 debarked logs and dissected under stereomicroscope, and their sex was determined. Five logs with bark beetles were placed into photoeclectors. Beetles that emerged were collected and put into the second photoeclector with fresh ash wood to determine whether they would establish the second generation. The analysis showed that each gallery system with a pair of bark beetles contained one male with only one female. If one adult of H. fraxini was found in the gallery system, it was usually female. Therefore, possible polygamy of Hylesinus fraxini was not confirmed in Central Bohemia. Maternal gallery length significantly correlated with the number of eggs laid per female. Offspring beetles did not establish the second generation, as only maturation feeding occurred in fresh wood. Keywords: common ash bark beetle; bionomics; polygamy; voltinism; Central Bohemia

Abstrakt Výzkum byl zaměřen na bionomii lýkohuba jasanového Hylesinus fraxini (Panzer, 1779). Studijní plocha se nacházela v obci Jílové u Prahy ve Středočeském kraji. V únoru 2014 byly pokáceny 3 stromy jasanu ztepilého (Fraxinus excelsior) a následně byl od března pozorován nálet Hylesinus fraxini. Špalky byly odkorněny a z nich získaní dospělci byli za pomoci stereomikroskopu vypitváni a bylo určeno jejich pohlaví. Pět nalétnutých špalků bylo ponecháno ve fotoeklektoru. Vylétnutí jedinci byli odebráni a umístěni do fotoeklektoru s čerstvým jasanovým dřívím pro zjištění možnosti založení druhé generace. Analýza dospělců ukázala, že v každém požerku, kde byl nalezen pár, se nacházela vždy samice se samcem. Pokud se v požerku vyskytoval pouze jeden dospělec, jednalo se většinou o samici. Nebyla tedy potvrzena možná polygamie u Hylesinus fraxini ve Středních Čechách. Délka matečných chodeb statisticky signifikantně korelovala s počtem vykladených vajíček jednou samicí. Nová generace nezaložila další pokolení, na čerstvém dříví proběhl pouze úživný žír. Klíčová slova: lýkohub jasanový; bionomie; polygamie; voltinismus; střední Čechy

1. Introduction The beetle can develop on several tree species (Pfeffer 1955; Marchant 1973; Arndt et al. 2007), but it occurs most The ash bark beetle Hylesinus fraxini (Panzer 1779) is the frequently on F. excelsior. In the southern part of its range, it secondary pest on common ash (Fraxinus excelsior L.) trees often develops on olive (Olea europaea L.) (Lozano & Cam- suffering from crown dieback frequently caused by the tra- pos 1992). Its regular outbreaks on host trees affect forest cheomycotic fungus Chalara fraxinea (Kowalski 2006) management (Teusdea et al. 2012). It sporadically occurs (Skovsgaard et al. 2010). Even though ash bark beetle outside its range, if conditions are suitable for its develop- infestation is only secondary, its increased abundance and ment, and it is expected to spread further to new areas (Lieu- negative impacts on trees can cause the death of individual tier et al. 2004). trees (Knížek & Modlinger 2013). The scientific literature contains a number of conflicting H. fraxini occurs across a wide range of conditions cover- opinions as to the bionomics of H. fraxini. Inconsistencies ing the whole Europe and to the east reaching Asia as far as in the data mainly concern questions about the number of China. It also occurs in parts of northern Africa (Knížek & females in gallery systems (Loyning & Kirkendall 1999; Modlinger 2013). Its increased occurrence is caused by suit- Rudinsky & Vallo 2009; Modlinger & Knížek 2012) and able conditions where ash is used to improve stand quality. At the number of generations per season (Procházka 2009; higher population densities, it also infests healthy and newly Křístek & Urban 2013). Knowledge of these characteristics planted trees (Pfister 2012). It prefers younger trees with is important for forest managers to prepare timely and effec- weaker bark. It infests older trees in the crowns and branches tive preventive and protective measures against this pest, and and then spreads to the trunk (Křístek & Urban 2013). particularly to determine the number of trap tree series.

*Corresponding author. Karolina Lukášová, e-mail: [email protected], phone: +420 737 322 550

Cislo_4_2015.indb 240 19.2.2016 13:33:05 K. Lukášová, S. Zimová / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 240–245

The main objectives of this study were to determine size in each maternal gallery branch was counted. All data whether H. fraxini is monogamous or bigamous by collecting were recorded in a table. Samples of H. fraxini adults were adults and determining their sex and to detect any potential collected from each gallery system and inserted separately occurrence of the second generation in Central Bohemia. into marked microtubes (Eppendorf, 2.5 ml). The samples were stored separately for each trap tree, kept at 5°C, and then immediately processed. Laboratory dissection deter- 2. Material and Methods mined the sex of each individual according to the presence of male or female gonads. The study site was at Jílové u Prahy in the Central Bohemian Three photoeclectors were installed an a room temper- Region of the Czech Republic (49°53’42’’N, 14°29’49’’E; ature at ca 22°C. Five colonized logs were placed into the 370 m a.s.l.). The area is classified in the fourth oak and photoeclectors. Regularly collected individuals (every 3–5 third oak–beech altitudinal vegetation zones and is charac- days) were counted and placed into the second photoeclec- terised by depleted mesophilic biota including acidophilic tor with fresh ash wood to allow potential establishment of oak forests, flowering beech forests, and oak–hornbeam the second generation. On 14 October 2014, this wood was forests (Culek 1996). The area is dominated by ash–birch debarked and its gallery systems were analysed. (F. excelsior–Betula pendula Roth.) stands with admixed oak Microsoft Excel 2010 was used to create an overview (Quercus robur L., Q. petraea (Matt.) Liebl.) and hornbeam table and calculate basic statistics. Statistical analyses (Carpinus betulus L.). Ashes with symptoms of H. fraxini (tests of normality, paired t-tests, ANOVA and correlation infestation commonly occur at the location. Bark calluses, calculations) were carried out and point and box plots were gallery systems, and emergence holes had been observed on processed in STATISTICA 12. the bark of dry trees. On 22 February 2014, three young ashes marked in advance were felled ca 500 m from the study area. The trees were cut into 50–70 cm long logs, from which 25 logs with 3. Results diameters of ca 10 cm were selected. The logs were leant The first infestation of H. fraxini was observed on 22 April against a fence partially shaded by trees within the study area. 2014 after 1 week with daily mean temperatures exceeding During May and June, 20 colonised logs were gradually 10°C (source: Czech Hydrometeorological Institute). In the processed. Prior to debarking, the logs were always measured following days with higher temperatures, increasing num- for precise section length and diameter as well as phloem bers of beetles were observed. Females began creating entry thickness. The bark above the entry holes was removed by holes immediately, and wood dust waste from the created knife in such a manner as not to damage H. fraxini individu- galleries appeared in the study area. als. This procedure was repeated until the bark was removed During May and June, 357 entry holes were counted on from all the maternal galleries, larval galleries, and pupal 20 logs from the study area after debarking, which corre- chambers of each gallery system. For each gallery system, the sponds to 1.2 ± 0.5 entry holes per dm2 of bark surface. The maternal gallery length was measured, the developmental gallery systems were often densely clustered in the areas of stage (eggs, larvae, pupae) was determined, and the clutch uneven bark. Phloem thickness ranged around 1–2 mm. The

Table 1. Data from analysed traps used to capture Hylesinus fraxini at Jílové u Prahy in 2014. Trap tree diameter ∑ ∑ Trap tree Date Population density per dm2 ∑ Life stage Maternal gallery length ± SD Number of eggs ± SD [mm] ♀♀ ♂♂ 1 15 May 2014 69 1.76 17 11 28 E–L 40.7 ± 7.7 46.4 ± 10.2 2 30 May 2014 89 2.44 33 26 59 E–L 45.2 ± 7.9 68.6 ± 13.7 3 31 May 2014 88 0.82 12 2 14 E–L 43.7 ± 6.4 61.2 ± 9.5 4 5 June 2014 84 1.66 21 5 26 E–L 54.8 ± 8.7 82.8 ± 16.4 5 6 June 2014 97 2.08 30 5 35 E–L 50.0 ± 10.5 83.6 ± 17.8 6 7 June 2014 80 1.01 12 4 16 E–L 47.6 ± 8.1 63.7 ± 14.0 7 7 June 2014 95 1.42 22 6 28 E–L 40.7 ± 6.9 58.8 ± 11.0 8 8 June 2014 97 1.36 17 7 24 E–L 44.7 ± 10.7 57.7 ± 15.1 9 8 June 2014 85 1.08 13 3 16 L 45.6 ± 7.5 61.6 ± 10.4 10 10 June 2014 84 1.36 19 2 21 L 51.2 ± 12.3 69.2 ± 20.6 11 11 June 2014 76 1.09 14 0 14 L–P 43.7 ± 8.8 53.0 ± 11.6 12 11 June 2014 95 1.42 22 5 27 L–P 47.1 ± 10.0 59.5 ± 12.6 13 13 June 2014 104 1.19 21 0 21 L–P 47.6 ± 11.4 55.4 ± 13.7 14 14 June 2014 65 0.75 8 1 9 L–P 46.9 ± 11.2 57.3 ± 12.9 15 14 June 2014 129 0.89 23 4 27 L–P 53.0 ± 9.1 74.2 ± 16.4 16 16 June 2014 116 0.59 11 1 12 L–P 47.3 ± 11.1 69.2 ± 16.9 17 16 June 2014 92 0.94 13 1 14 L–P 46.6 ± 9.3 64.9 ± 13.8 18 18 June 2014 94 0.61 8 0 8 L–P 46.3 ± 8.0 65.9 ± 11.3 19 18 June 2014 86 1.08 14 0 14 L–P 41.6 ± 8.9 59.1 ± 13.9 20 20 June 2014 124 1.23 22 0 22 L–P 44.3 ± 9.9 59.7 ± 16.6 N – mean, ♀♀ – females, ♂♂ – males, ∑ – sum, E – eggs, L – larvae, P – pupae, SD – standard deviation.

241

Cislo_4_2015.indb 241 19.2.2016 13:33:06 K. Lukášová, S. Zimová / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 240–245

gallery systems found on trap trees with phloem thickness (y = 58.2886 + 4.2757*x; r = 0.2202; p > 0.05) correlated of <1 and those with 1–2 mm thick phloem had identical with H. fraxini population density in trap trees. In contrast, population densities (Shapiro-Wilk test of normality: W = significant linear correlation was found between the mater- 0.93624, p > 0.05; ANOVA: F(1, 18) = 2.0167, p > 0.05). nal gallery length and the number of laid eggs (y = −0.2252 A total of 435 individuals were collected from the mater- + 1.3923*x; r = 0.8469; p < 0.00001; Fig. 2). Mean density nal galleries and nuptial chambers. The gallery systems from of 1.3 ± 0.1 eggs per 1.0 mm maternal gallery was recorded. which the pairs of adults were collected always contained one female and one male. A total of 73 adult pairs were col- lected (Table 1). Among solitary individuals, there were 279 4. Discussion females and only 10 males. Males began emerging from gal- Under suitable conditions, adult beetles, lured by volatile lery systems relatively early, and when the first pupae were substances from a weakened tree, infest the tree in large emerging there were males only with a small number of numbers over several hours or days (Lieutier et al. 2004). The females (Table 1). adults’ main flight activity lasts only several days with tem- The mean maternal gallery length was 46.4 ± 9.2 mm, peratures exceeding 16°C. Flight activity begins at 10:00– and the mean clutch size was 63.6 ± 13.9 eggs. In mid-May, 11:00 and reaches its peak at 13:00–15:00 (Pedrosa-Macedo larvae began gradually appearing among egg clutches. Pupae 1977). The beginning of flight activity and infestation of pre- were observed ca 1 month later, i.e. in mid-June (Table 1). pared trap trees was observed in March after the first week Fully developed beetles began emerging from ash wood with mean temperature of 12.2°C (i.e. during 16–22 March in early July, and their emergence continued to mid-August 2014). The beetles’ flight activity was concentrated into the (Fig. 1). A total of 1,493 H. fraxini adults emerged from the period in March with higher temperatures. Adults are active colonized trap trees. These individuals were transferred to during the warmest times of day, around noon (Pedrosa- five prepared photoeclector trees with 200–300 adults each. Macedo 1977). The observed infestation with population Only maturation feeding of adults was observed in the newly density of 1.2 per dm2 was lower than in Ukraine, where colonised photoeclector trees after debarking without any the mean density reached 2.6 families per dm2 (Novak et al. nuptial chambers or laid eggs. The galleries had irregular 2008). The difference in the population densities between shapes and extended up to several centimetres. No evidence the trap trees with phloem <1 mm thick and those with 1–2 of the second generation was found. mm thick phloem was not significant, showing thatH. fraxini Within the individual gallery systems, no significant dif- does not have a preference for a specific phloem thickness. ferences in the length of branches in maternal gallery (Sha- Multiple origins of mating systems, otherwise rare in piro–Wilk test of normality: W = 0.95548, p > 0.05; t-test: t insects-various forms of monogamy and harem polygyny, = 1.046616, p > 0.05) or in the number of laid eggs (Shap- are an especially exciting feature of wood boring beetles iro–Wilk test of normality: W = 0.94316, p > 0.05; t-test: t = (Kirkendall 1983). Host selection and gallery initiation are 1.555459, p > 0.05) were revealed. typically performed by females in monogamous species, Neither the total maternal gallery length (y = 46.2828 + and males in polygamous species, a distinction that holds 0.1261*x; r = 0.0160; p > 0.05) nor the number of laid eggs at a genus level. In the case of monogamous species (e.g.

Fig. 1. Number of Hylesinus fraxini individuals leaving photoeclectors in 2014.

242

Cislo_4_2015.indb 242 19.2.2016 13:33:06 K. Lukášová, S. Zimová / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 240–245



Fig. 2. Correlation between total maternal gallery length and number of eggs laid by Hylesinus fraxini females at Jílové u Prahy in 2014. Circles: maternal gallery length vs. the number of eggs laid in each gallery system, bands: 95% confidence interval.

Trypodendron spp., Scolytus spp.), females arrive at a tree, There was a significant linear correlation between the and initiate boring of galleries while realising pheromones number of laid eggs and the maternal gallery length. Longer (Ciesla 2011; Vega & Hofstetter 2015). Males arrive after and galleries contained substantially larger numbers of eggs. The attempt to enter the gallery. In polygamous species, males determined value of r = 0.85 is comparable with the value usually initiate gallery construction in the form of a nuptial r = 0.75 stated by Lozano & Campos (1992). As expected, chamber. Among these species males control mate selection the mean maternal gallery length (46.4 mm) was within (e.g. Ips spp. and Pityogenes spp.) (Pfeffer 1995; Schlyter & the most commonly stated interval of 2.5–10 cm, and the Zhang 1996; Wermelinger 2004). Some polygamous spe- galleries were frequently densely clustered (Pfeffer 1955; cies include pseudogynous females, that require mating, but Křístek & Urban 2013). The mean clutch size of 63.6 eggs reproduce parthenogenetically (e.g. I. acuminatus) (Loyning per female was almost double the stated averages ranging & Kirkendall 1996; Vega & Hofstetter 2015). around 35–38 eggs (Chapman 1958; Lozano & Campos In the case of H. fraxini, suitable host trees are infested 1992), but it falls within the range recorded in earlier stud- first by females, which immediately begin creating entry ies (Russo 1932), which reported a higher number of eggs holes and a system of galleries for eggs (Loyning & Kirken- of around 60–80 eggs per female. This substantial difference dall 1999). To attract males, females produce primary attrac- could have been caused by the different infestation density tants (Lieutier et al. 2004). While constructing maternal gal- on trap trees. Weaker infestation was also probably reflected leries, mating occurs on the bark or inside the gallery system in the absence of significant correlation between population (Loyning & Kirkendall 1999). density and maternal gallery length or clutch size. H. fraxini After boring a nuptial chamber, females progressively lays eggs in the range of 0.2–1.7 eggs/mm (Lozano & Cam- bore two galleries (Modlinger & Knížek 2012) transversely pos 1992). The determined mean clutch density of 1.4 eggs to the chamber and gradually lay eggs in them (Lieutier et per mm is within this range. al. 2004). This is apparently the reason why there were no H. fraxini is generally monogamous, but gallery systems pronounced differences in the lengths of the left and right with two females have been found in Slovakia (Modlinger gallery system branches and the numbers of eggs laid inside. & Knížek 2012). Males most frequently mate with only one Nor was the relationship between the adult population den- female. The analysis of collected individuals did not reveal sity and either total maternal gallery length or the number of the presence of multiple females in a single gallery system. eggs laid significant. Under suitable conditions, eggs are laid The galleries and nuptial chambers contained 73 pairs, and from March to April (Lozano & Campos 1992). First eggs solitary individuals, out of which 279 were females and 10 are laid 5–12 days after the start of host material infestation males. The finding of solitary females could indicate that (Pedrosa-Macedo 1977). They are gradually deposited along males left females soon after copulation. The individuals the entire length of both galleries leading out of the maternal found alone were always females previously fertilized. After chamber. Each transparent, oval egg is placed into a small a pair is formed, the male helps to create the galleries for hole (Lieutier et al. 2004). a long time but leaves the galleries before the female. Gal- lery systems where two females have been found normally

243

Cislo_4_2015.indb 243 19.2.2016 13:33:07 K. Lukášová, S. Zimová / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 240–245

contained more eggs than monogamous systems, although References the males in these gallery systems did not double their repro- Arndt, E., Unterseher, M., Morawetz, W., Klotz, S., 2007: The ductive success as determined for other bark beetle species. canopy of a temperate floodplain forest. Leipzig, Department This has led to the hypothesis that these gallery systems are of Systematic Botany, Botanical Garden, and Herbarium Uni- initially the work of a single female to which a male later lures versitatis Lipsiensis, University of Leipzig, 16 p. the second female. Most of the males in the Slovak popula- Chapman, R. F., 1958: Notes on the biology of Hylesinus fraxini tion had two females, although the polygamy of this species (PZ) (Col: Scolytidae). Entomologist´s Monthly Magazine, has not been found elsewhere. The species is stated as being 94:45–247. monogamous in Germany, Spain, France, and England. In Ciesla, W. M., 2011: Forest Entomology: A Global Perspective. Norway, bigamy occurred only in rare cases (in 4 out of 114 Oxford, Wiley-Blackwell, 400 p. gallery systems) (Loyning & Kirkendall 1999). Assuming Culek, M., 1996: Biogeografické členění České republiky. Prague, Enigma, s. r. o., 347 p. H. fraxini that was a bigamous species, each female would Kirkendall, R. L., 1983: The evolution of mating systems in bark and inhabit one of the gallery system’s two branches (Rudinsky & ambrosia beetles (Coleoptera: Scolytidae and Platypodidae). Vallo 2009). This would probably result in different lengths Zoological Journal of the Linnean Society, 77:293–352. of the right and left galleries, and different egg numbers in Knížek, M., Modlinger, R., 2013: Škodliví činitelé v lesích Česka each branch. This hypothesis was not confirmed as the dif- 2012/2013. Sborník referátů z celostátního semináře s mez- ference between the branches was negligible. inárodní účastí. Průhonice, 11. 4. 2013. Zpravodaj ochrany Callow beetles emerge for maturation feeding gradually lesa, 17:28–32. from June (Pfister 2012) until early July (Novák et al. 1974). Křístek, J., Urban, J., 2013: Lesnická entomologie. Prague, Aca- The emergence peak for H. fraxini adults occurred around demia, 445 p. Lieutier, F., Day, K. R., Battisti, A., Grégoire, J.-C., Evans, H. F., 11 July, and the number of captured individuals gradually 2004: Bark and wood boring insects in living trees in Europe, decreased until the beginning of August (Fig. 2). In associa- a synthesis. First edition 2004, reprinted 2007. Dordrecht, tion with feeding, individuals created irregular galleries up Springer, 569 p. to several cm long in which they frequently overwintered. Loyning, M., Kirkendall, L. K., 1996: Mate discrimination in a H. fraxini did not establish a new generation in the pho- pseudogamous bark beetle (Coleoptera: Scolytidae): male Ips toeclectors, thus confirming the hypothesis that the species acuminatus prefer sexual to clonal females. Oikos, 77:336–344. is univoltine (i.e. having only one generation per year). It Loyning, M. K., Kirkendall, L. K., 1999: Notes on the mating system does, however, usually have a sister generation (Křístek & of Hylesinus varius [F.] (Col., Scolytidae), a putatively bigynous Urban 2013). bark beetle. Journal of Applied Entomology, 123:77–82. Lozano, C., Campos, M., 1992: Oviposición y fecundidad de Leperi- sinus varius (Fabricius, 1775) (Col.: Scolytidae), enunolivar de la provincia de Granada (España). Boletín de la Asociación 5. Conclusion espanola de Entomología, 16:105–112. Marchant, K.R., 1973: Worlwide introduction and establishment H. fraxini began infesting trap trees in the second half of of bark and timber beetles (Coleoptera: Scolytidae and Platy- March at temperatures above 10°C. Adults emerged from podidae). Burnaby, B.C., Department of Biological Sciences, the infested photoeclector trap trees from the end of June Simon Fraser University, 76 p. until the beginning of August with peak activity on 11 July. Modlinger, R., Knížek, M., 2012: Lýkohubi na jasanu. Lesní Maturation feeding subsequently took place on new trap ochranná služba, Lesnická práce (Supplementum), 91:I–IV. trees. The entire development lasted about 3 months. Novák, V., Hrozinka, F., Starý, B., 1974: Atlas hmyzích škůdců H. fraxini is a monogamous species. A presence of two lesních dřevin. První vydání. Prague, Státní zemědělské nak- or more females was not recorded in any of the 357 analysed ladatelství, 128 p. Novak, L. V., Meshkov, V. L., Gamayunova, S. G., 2008: Biological gallery systems. The number of laid eggs correlated positively peculiarities of common ash bark beetle Hylesinus varius (F.) with the maternal gallery length. In Central Bohemia, H. (H. fraxini Panz.) in Kharkov region. Agroforestry: Science Col- fraxini had only a single generation, and after completing lection – Kharkov. Ukrainian Research Institute of Forestry and their development in infested trap trees only maturation Forest Melioration, 112:255–260. feeding took place. No evidence of the second generation Pedrosa-Macedo, J.-H., 1977: Zur Bionomie, Ökologie und was found. Ethologie des Eschenbastkäfers, Leperisinus varius F. (Col.,Scolytidae). Journal of Applied Entomology, 88:188–204. Pfeffer, A., 1955: Kůrovcovití – Scolytoidea (řád brouci – Coleop- tera). Fauna ČSR sv. 6. Prague, Nakladatelství československé Acknowledgement akademie věd, 344 p. The research and the publication of the results were supported Pfeffer, A., 1995: Zentral- und westpalaearktische Borken- und by Project No. QJ1330233 of the National Agency for Agricul- Kernkaefer (Coleoptera: Scolytidae, Platypodidae). Pro Ento- tural Research of the Ministry of the Agriculture of the Czech mologia, c/o Naturhistorisches Museum, Basel, 310 p. Pfister, A., 2012: Aktuelle Schäden durch Eschenbastkäfer in der Republic. Steieremark. Forstschutz Aktuell, 54:22–25.

244

Cislo_4_2015.indb 244 19.2.2016 13:33:07 K. Lukášová, S. Zimová / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 240–245

Procházka, J., 2009: Vertikální stratifikace letové aktivity kůrovců Schlyter, F., Zhang, Q.-H., 1996: Testing avian polygyny hypoth- a jádrohlodů (Coleoptera: Scolytinae, Platypodinae) v lužních eses in insects: harem size distribution and female egg gallery lesích jižní Moravy. Bakalářská práce. Brno, Masarykova uni- spacing in three Ips bark beetles. Oikos, 76:57–69. verzita, Přírodovědecká fakulta, Ústav botaniky a zoologie, Skovsgaard, J. P., Thomsen, I. M., Skovgaard, I. M., Martinussen, 41 p. T., 2010: Associations among symptoms of dieback in even- Rudinsky, J. A., Vallo, V., 2009: The ash bark beetles Leperisinus aged stands of ash (Fraxinus excelsior L.). Forest Pathology, fraxini and Hylesinus oleiperda: stridulatory organs, acustic 40:7–18. signals, and pheromone production. Journal of Applied Ento- Teusdea, A., Fodor, E., Haruta, O., Gabor, G., 2012: Pattern recog- mology, 87:417–429. nition applied to Ips typographus and Hylesinus fraxini (Coleop- Russo, G., 1932: Contributo alla conoscenza degli scolitidi. III. tera: Scolytidae) systems of galleries. Journal of Environmental Ilesinini dell´olivo. Bollettino del Laboratorio di Zoologia Protection and Ecology, 13:331–337. Generale e Agraria della R. Scuola Superiore d’Agricoltura, Vega, F. E., Hofstetter, R. W., 2015: Bark Beetles: Biology and Portici, 26:87–114. Ecology of Native and Invasive Species. San Diego, Academic Press, 620 p. Wermelinger, B., 2004: Ecology and management of the spruce bark beetle Ips typographus – a review of recent research. Forest Ecology and Management, 202:67–82.

245

Cislo_4_2015.indb 245 19.2.2016 13:33:07 Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 246–251

Pôvodná práca – Original paper http://www.nlcsk.sk/fj/

Optimalizace práce středně výkonového harvestoru Logset 5H v těžbě dříví Optimisation of timber harvesting work of Logset 5H medium power harvester

Vladislav Nový

Česká zemědělská univerzita v Praze, Fakulta lesnická a dřevařská, Kamýcká 1176, CZ – 165 21 Praha 6 - Suchdol, Česká republika

Abstract This article analyses field measurements of harvestor operation activities with the aim to search for optimum production conditions of the machine from the point of fuel consumption and operation efficiency. All applied measurement and calculation approaches are based on the methodology for the evaluation of the natural principle of minimax. This principle is one of the most complex decision-making principles in deploying technologies in these activities with minimum energy costs for machine operation, and with regard to the economy of operating these techniques. The measured and calculated values revealed that considering the stated criteria the optimum conditions of the tested machine occurred when a harvested stem had a volume between 0.2 and 0.4 m3. Key word: harvesting; minimax principle; wood; energy; harvester

Abstrakt V tomto článku jsou analyzovány výsledky z terénního měření provozní činnosti harvestoru a jsou zde hledány optimální výrobní podmínky daného stroje z hlediska spotřeby pohonných hmot a provozní výkonnosti. Veškeré postupy měření a výpočtů vychází z metodik pro hod- nocení přírodního principu minimaxu, což je jeden z nejkomplexnějších rozhodovacích principů v nasazování techniky na dané činnosti s vynaložením co možná nejnižších nákladů na energetiku provozu stroje se současným důrazem na ekonomiku provozu této techniky. Z naměřených a vypočítaných hodnot vyplynulo, že optimální podmínky pro zmíněná kritéria u daného stroje nastávají při rozmezí hodnot u hmotnatosti těženého kmene 0,2–0,4 m3. Klíčová slova: těžba; princip minimaxu; dřevo; energetika; harvestor

1. Úvod nového tisíciletí lze sledovat zvýšení počtů pokusů o studie komplexní optimalizace i ve světě, i když u většiny autorů Pro potřeby lesnictví je optimalizace nepostradatelným jsou práce výhradně soustředěny na ekonomické hodnocení. nástrojem, který nám umožňuje určovat optimální efektiv- Yoshioka (2002), jenž se zabýval ekonomikou a energeti- nost daných strojů i ve složitých přírodních podmínkách. kou při vyklízení potěžebních zbytků, dále Alvarez (2000), Optimalizace harvestorových technologií v lesním hospo- který na základě matematických modelů plánuje optimali- dářství byla však v minulosti opomíjena. Veškerá pozornost zaci těžeb tak, aby dosáhl co největšího zisku. Ve Finsku se byla věnována převážně zemědělské technologii a až s větším touto problematikou zabývali Ryynänen & Rönkkö (2001), rozšířením těžebně dopravních technologií v 70. letech se kteří neřešili jenom samotné náklady na tyto technologie, začaly i v lesnictví tyto technologie studovat. Ze začátku se ale spojovali je i s jejich produktivitou. U nás se optimalizací však nejednalo o přímé určování optimalizace, ale o snahu zabýval v daném období Dvořák (2002, 2004), který se však dosažení zvýšení technické úrovně (Dressler & Popelka 1974; zaměřoval převážně na problematiku ekologické čistoty. Dressler 1982). Dalším, kdo se zabýval studiem dopravních Posléze se však začal zaměřovat výzkum i na energetickou strojů byl Douda (1977, 1986), který se zaměřil na výkonnost stránku, kdy se začalo provádět určování energetických stan- těchto strojů a jejich vliv na lesy. Samotnou optimalizací se dardů (Dvořák 2008). Nadále se danou tématikou zabýval též však začal zabývat až Janeček (1989), který již zkoumal opti- Janeček. Ten v průběhu let spolupracoval na několika pro- malizaci a operativní řízení nasazení strojů v LH. V průběhu jektech i s jinými autory. Hlavně se však jednalo o výzkum 80. a 90. let docházelo také ke stanovování terénní klasifikace využití principu minimaxu a to v těžebně dopravní činnosti Macků et al. (1992), která byla stanovena pomocí edafické (Janeček & Suchomel 2009). kategorie a sklonu terénu. Velmi obdobně začali klasifikovat Cílem této práce bylo potvrdit základní předpoklady pří- terén také v Kanadě (Mellgren 1980) nebo ve Švédsku (Berg rodního principu minimaxu, což je jeden z nejkomplexnějších 1992). První práce, která byla napsána na dané téma, byla rozhodovacích principů v nasazování techniky s vynaložením zaměřena na optimalizaci štěpkovačů z hlediska energetiky, co možná nejnižších nákladů na energetiku provozu stroje ekonomiky a těžebně dopravní eroze (Janeček 2003). Jed- se současným důrazem na ekonomiku provozu této techniky nalo se však jen o určení deterministických modelů. Ve světě a posouzením dopadů provozu stroje na daném stanovišti na se základními principy pro hodnocení technologií a jejich životní prostředí, a za jeho pomoci stanovit optimální výrobní optimalizací podrobně zabývali také Dykstra & Heinrich podmínky středně výkonného harvestoru a z nich následně (1997), Hasenauer (1994) a Rebkin (1988). Od počátku určit produktivitu práce.

*Corresponding author. Vladislav Nový, e-mail: [email protected], phone: +420 723 280 651

Cislo_4_2015.indb 246 19.2.2016 13:33:08 V. Nový / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 246–251

2. Materiál a metodika Souběžně byla vytvářena databáze časů na jednotlivé operace, jako je čas na pojezd stroje do pracovního posta- Veškerá terénní měření pro potřeby této práce byla pro- vení, přisunutí těžební hlavice ke stromu, pokácení stromu váděna v lesích v okolí vesnice Čeminy, jednalo se o lesní a čas na zpracování stromu, tyto časy byly následně využity majetek společnosti Macht, s. r. o. Tato lokalita se nachází na výpočet výkonnosti práce pomocí vzorců 2 – 8. 10 km západně od Plzně. Veškeré porosty jsou součástí 6. 9 přírodní lesní oblasti Plzeňská pahorkatina a nacházejí se :N [2] v nadmořské výšce přibližně 400 m. Měření zde provádě- W S WX WN W ] ných prací bylo monitorováno po dobu 9 dní z celkových 20, tp –– čas na pojezd do pracovního postavení [h], po které stroj pracoval na daném stanovišti, což bylo celkem t –– čas na přisunutí těžební hlavice ke stromu [h], 95,58 hodin měření. Celkem se jednalo o dvanáct lesních u tk –– čas na pokácení stromu [h], porostů, ve kterých se prováděl výchovný zásah s intenzi- tz –– čas na zpracování pokáceného stromu [h], 3 −1 tou kolem 30 %. Celková plocha všech sledovaných porostů Wk –– konstrukční výkonnost harvestoru [m .h ], byla 23,84 hektaru. Hlavní dřevinu ve všech porostech tvo- V –– objem vytěženého dříví [m3]. řila borovice, jejíž zastoupení se pohybovalo kolem 95 %, Dále byla vypočítána výkonnost provozní a směnová. a příměs zde tvořil hlavně modřín. Ve všech vychovávaných Provozní výkonnost je určena výkonností konstrukční Wk porostech bylo celkem změřeno 1 083 vytěžených stromů. a technicko-organizačními podmínkami práce systémů Terén se zde nacházel dost variabilní, od rovin až po svahy se těžby, které jsou vyjádřeny koeficientem využití práce na sklonitostí kolem 25 %, od rovného povrchu po různé erozní porostu. rýhy. Taky věk porostu byl v daných porostech různorodý a W = W . τ [3] pohyboval se od 21 do 45 let. p k p 3 −1 Strojem, který prováděl veškeré těžební činnosti sledo- Wp – výkonnost provozní [m .h ],

vané za účelem měření této práce, byl harvestor Logset 5H τp – koeficient využití práce na porostu či plantáži [−]. Titan, což je kompaktní harvestor, pro probírkovou těžbu Q 7S t ∑ WLS [4] a také pro slabší holosečnou těžbu, s výkonem motoru L  τp 125 kW. V přední části tohoto stroje se nachází boggie 7 náprava, která společně se zadními velkými koly umožňuje dobrou únosnost stroje na půdě. Díky hydraulickému jeřábu, T1 –– čas provádění těžby, nakládaní, vykládání, jízdy a pro- který má dosah až jedenáct metrů, nemá problém se zpraco- Q stojů během práce směny [h], L  WLS váním stromů, aniž by opustil pracovní linku. Pro potřeby ෤ ––čas technicko-organizačních prostojů při práci na optimalizace byla měřena řada faktorů, které ovlivňovaly porostu [h],

výkonnost a provoz sledovaného harvestoru. Jednalo se o Tp –– čistý čas práce těžebně dopravního systému [h], 3 hodnoty jako je čas na těžbu jednoho m , spotřeba pohon- tip –– dílčí prostoj na porostu [h], ných hmot a specifikace výrobních podmínek na pracovišti. n –– počet dílčích prostojů [−]. O určení dané specifikace podmínek se rozhodovalo na Výkonnost směnová je dána skutečnou fyzicky vyko- základě metodiky stanovené Janečkem et al. (2011) podle nanou prací za dobu jedné směny. Směnová výkonnost je aktuálních charakteristik obtížnosti (expozice, sklon terénu, závislá na výkonnosti provozní Wp a na technicko-organi- členitost terénu, stav půdy v době pracovního procesu, začních podmínkách, které nastávají během práce po dobu náchylnost k erozi, únosnost půdy, průjezdnost terénu, stav směny a jsou vyjádřeny koeficientem využití směny. povrchu půdy, typ půdy a půdního povrchu, druh zeminy). Pro směnovou výkonnost platí následující vztah: Veškerá tato data se archivovala ve formuláři specifikace W = W . K [5] obtížnosti přírodních podmínek, na základě kterých se sta- sm p s W – směnová výkonnost těžebně dopravních systémů [m3.h−1] novovaly výpočtem stupně obtížnosti pomocí vzorce: sm Q Ks – koeficient využití směny [−], 1 62 L [1] 7 ∑  L  Q . V  [6] 7VP SO – stupeň obtížnosti prováděných prací [−]; N – charakteristika i Q obtížnosti, Ni ε < 1 – 6 > [−]; n – počet charakteristik obtížnosti [−]. 7 7VP t ¦WLV [7] Po výpočtu byly následně porosty zařazeny do následu- L  jících kategorií podmínek operace podle stupňů obtížnosti

prováděných prací, což jsou koeficienty získané výpočtem tis – čas dílčích prostojů vzniklých v čase směny Tsm , – při práci těžebně-dopravních systémů [h], na základě naměřených charakteristik obtížnosti Ni. Jak je

vidět v tabulce 1. i – počet dílčích prostojů vzniklých v čase směny Tsm [−]. Posledním hledaným koeficientem byl koeficient využití

Tabulka 1. Kategorie podmínek operace pracovních dní v sezóně Kp, který byl stanoven podle vztahu 8. Table 1. Categories of operations conditions. Q . S [8] Podmínky operace1) Stupeň obtížnosti prováděných prací2)   Podmínky lehké3) 1 – 2,49 4) Podmínky středne těžké 2,5 – 3,99 K – koeficient využití pracovních dní v sezóně [−], Podmínky těžké5) 4 – p n – počet dní využitelných pro práci v porostu [−], 1)Operation conditions, 2)Difficulty level of performed operations,3) Easy conditions, 4)Moderate condi- 1 tions, 5)Difficult conditions 1 800 – plánovaná hodnota počtu hodin práce [−].

247

Cislo_4_2015.indb 247 19.2.2016 13:33:10 V. Nový / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 246–251

Pro potřeby výpočtu energetické náročnosti byla zazna- menávána spotřeba pohonných hmot během pracovní směny pomocí softwaru, který je součástí harvestoru a pomocí prů- tokoměru, který měla obsluha stroje namontovaný na tan- kovacím zařízení umístěném v servisním automobilu. Tyto hodnoty se pak následně srovnaly se stupněm obtížnosti a hmotnatostí těžených stromů v porostu.

Obr. 1. Struktura sortimentace při experimentálním měření har- 3. Výsledky vestoru Na základě postupu pro hodnocení výrobních podmínek Fig. 1. Structure of assortments produced during the experimental measurement of harvester. z hlediska jejich obtížnosti byla pro všechny pracoviště 1)Pine, 2)Spruce, 3)Larch, 4)Broadleaved zpracována analýza těchto stanovišť z hlediska provozně konstrukčního tak, aby bylo možné je zařadit do jednotlivých Z výsledných hodnot tohoto experimentálního měření tříd obtížnosti. (Tabulka 3) je možné vidět, jakých průměrných hodnot koeficientů využitelnosti včetně směrodatných odchylek Tabulka 2. Souhrn charakteristik podmínek obtížnosti u harves- bylo dosaženo a jaké je tedy využití stroje v provozu během toru směny nebo v průběhu celého roku. Table 2. A summary of the characteristics of the terms of difficulty for harvester. Pořadové číslo Tabulka 3. Využití časů harvestoru ve výchovných těžbách Porost2) Stupeň obtížnosti3) Podmínky operace4) pracoviště1) Table 3. Harvester time consumption in tending. 1 203E7b 2,31 Lehké podmínky5) 1) Koeficient využití času τP Ks Kp 6) 2 239A5 2,5 Středně těžké Průměr2) 0,63 0,61 0,97 5) 3 239A3b 2,38 Lehké podmínky Směrodatná odchylka3) 0,13 0,17 0,01 4 239A3b 2,44 Lehké podmínky5) 1)Time consumption coefficient,2) Mean, 3)Standard deviation 5 239A5 2,5 Středně těžké6) 6 239A5 2,5 Středně těžké6) 7 239A2 2,75 Středně těžké6) Výsledné hodnoty koeficientů využití času harvestoru 8 239A3a 2,56 Středně těžké6) byly následně opět použity za účelem získání přehledu o 5) 9 239A5 2,31 Lehké podmínky jednotlivých výkonnostech harvestoru v průběhu dlouho- 10 239E3b 2,38 Lehké podmínky5) 11 239E3b 2,44 Lehké podmínky5) dobějšího horizontu. 12 239E3b 2,44 Lehké podmínky5) Z experimentálních měření, která byla prováděna na 13 239E3b 2,19 Lehké podmínky5) jednotlivých stanovištích, byla vytvořena analýza výkon- 1)Number of working place, 2)Forest stand, 3)Difficulty level,4) Operation conditions, 5)Easy, 6)Moderate nosti harvestoru v závislosti na jednotlivých parametrech vstupujících do výrobní činnosti. Podle postupu, který je U tohoto harvestoru bylo experimentální měření prová- popsán v metodice, byla na základě naměřených časů pro děno celkem na 13 různých pracovištích a data posbíraná jednotlivé pracovní operace v závislosti na hmotnatosti těže- na těchto lokalitách byla zpracována a shrnuta do tabulky 2. ného kmene stanovena konstrukční výkonnost pro jednotlivé Z výsledné tabulky je možné zjistit, že v případě harvestoru výrobní podmínky. došlo k nasazení pouze ve výrobních podmínkách lehkých a Z výsledků měření jednotlivých úseků pracovní operace středně těžkých, což bylo zjištěno na základě výpočtů stupňů (Tabulka 4) také vyplývá, že u harvestoru tvoří samotné zpra- obtížnosti a zařazení do jednotlivých kategorií podmínek ope- cování pokáceného stromu 51,4 % z celkového času pracovní race na základě tabulky 1. Ze zjištěných údajů můžeme říci, že činnosti v závislosti na výrobních parametrech. Nejdůležitěj- harvestory jsou hlavně nasazovány do výrobních podmínek ším parametrem při výkonnosti v těžební činnosti je hmot- středně těžkých a lehkých, zatímco v těžkých podmínkách je natost sortimentů, popřípadě těženého kmene. Tato práce využíváno motomanuální či jiné těžební technologie. se v kapitole o výkonnosti harvestoru soustředí hlavně na Veškeré experimentálně naměřené hodnoty byly získány závislost na tomto parametru. pro harvestor na jedné samostatné lokalitě. Z tohoto důvodu byla i struktura těžených sortimentů poměrně jednoduší, jak Tabulka 4. Procentuální rozložení spotřeby času na jednotlivé op- je vidět v obrázku 1. Celkově bylo vytěženo z experimentálně erace harvestoru měřených porostů 149,48 m3 dříví. Jednalo se o 3 druhy jeh- Table 4. Proportional harvester time consumption per individual ličnatých dřevin (smrk, borovice, modřín) 91 % a 4 druhy operation. Procentuální rozložení spotřeby času na jednu listnatých dřevin 1 % (buk, dub, habr, bříza). operaci Logset H51) [%] Jak je vidět v obrázku 1, tak z celkového počtu 1 083 vytě- Jízda stroje do nové pozice2) 10,2 žených stromů při experimentálním měření harvestoru převa- Přisunutí těžební hlavice ke stromu3) 20,7 žovaly sortimenty borové s jmenovitou délkou 2 metry, jichž Pokácení stromu4) 17,7 bylo vyrobeno více jak 56 % z celkového počtu. Při podrob- Zpracování stromu5) 51,4 nějším pohledu můžeme vidět, že nejvyšší zastoupení měla Celkem6) 100 1)Time consumption coefficient, 2)Travel to a new site, 3)Moving the harvester head to a tree, 4)Tree fell- borovice se 70 % na úkor ostatních dřevin. ing, 5)Sorting, 6)Total

248

Cislo_4_2015.indb 248 19.2.2016 13:33:11 V. Nový / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 246–251

Z experimentálních měření byla vytvořena analýza se upravuje rovnice 9 dávající celkový energetický standard výkonnosti harvestoru v závislosti na jednotlivých paramet- tohoto stroje. rech vstupujících do výrobní činnosti. Podle postupu, který je popsán v metodice, byla na základě naměřených časů pro Tabulka 6. Citlivostní analýza závislosti spotřeby pohonných jednotlivé pracovní operace v závislosti na hmotnatosti těže- hmot na hmotnatosti těženého stromu u harvestoru Logset 5H ného kmene stanovena konstrukční výkonnost pro jednotlivé Titan výrobní podmínky. Table 6. Sensitivity analysis of Logset 5H Titan harvester fuel con- sumption in relation to the volume of a harvested tree. Středně těžké výrobní Tabulka 5. Výkonnost harvestoru Logset 5H Titan Lehké výrobní podmínky2) Hmotnatost podmínky3) Table 5. Performance efficiency of Logset 5H Titan harvester. těženého 1) 3 Spotřeba % odklonu od Spotřeba % odklonu od 1) 3 −1 3 −1 3 −1 stromu [m ] 4) 5) 4) 5) Podmínky Wk [m h ] Wp [m h ] Wsm [m h ] nafty [l] optima nafty [l] optima 2) Lehké 9,95 6,67 3,93 0 1,0569 6,26 1,0358 6,79 3) Směrodatná odchylka 8,88 5,95 3,51 0,01 1,04995 5,56 1,03253 6,45 4) Střední 10,38 6,95 4,1 0,05 1,02619 3,17 1,0203 5,19 3) Směrodatná odchylka 9,76 6,54 3,86 0,1 1,00558 1,1 1,00687 3,81 1) 2) 3) 4) Operation conditions, Easy, Standard deviation, Moderate 0,15 0,99505 0,04 0,99553 2,64 0,2 0,99462 optimální6) 0,98626 1,68 Ze všech těchto hodnot, které byly získány během terén- 0,25 1,00429 0,97 0,97906 0,94 ního měření, byly následně spočítány průměrné hodnoty 0,3 1,02404 2,96 0,97395 0,41 0,35 1,05389 5,96 0,97091 0,1 výkonností (Wk, Wp, Wsm) v jednotlivých obtížnostech výrob- ních podmínek, jak je uvedeno v tabulce 5. Z této tabulky je 0,4 1,09384 9,97 0,96994 optimální6) možné vysledovat, že provozní výkonnost sledovaného har- 0,45 1,14387 15,01 0,97106 0,11 vestoru se pohybovala v hodnotách přes 6,5 m3 h−1. 0,5 1,204 21,05 0,97425 0,44 V obrázku 2 je dále také vidět závislost spotřebované 0,55 1,27422 28,11 0,97952 0,99 nafty na hmotnatosti těženého kmene u harvestoru Logset 0,6 1,35454 36,19 0,98686 1,74 0,65 1,44494 45,28 0,99629 2,72 5H Titan v různých výrobních podmínkách. Po proložení 0,7 1,54544 55,38 1,00779 3,9 získaných hodnot polynomickou spojnicí trendů, která 0,75 1,65604 66,5 1,02136 5,3 nám nejlépe vytvoří konvexní tvar křivky, z níž můžeme 0,8 1,77672 78,63 1,03702 6,92 vyčíst boby optima a sledovat na jejím průběhu, že v tomto 0,85 1,9075 91,78 1,05475 8,74 vztahu je poměrně výrazný rozdíl v množství spotřebované 0,9 2,04838 105,94 1,07455 10,79 nafty v závislosti s měnící se hmotnatostí těženého stromu. 0,95 2,19934 121,12 1,09644 13,04 Celkově můžeme sledovat tento trend v tabulce 6, ve které 1 2,3604 137,32 1,1204 15,51 jsou vypočtené hodnoty získané z tohoto obrázku. Je z nich 1)Volume of a harvested tree, 2)Easy operation conditions, 3)Moderate operation conditions, 4)Fuel con- 5) 6) možné lépe vysledovat trend pohybu měrné spotřeby stroje sumption, % difference from optimum, Optimum v daných výrobních podmínkách. Optimální spotřeby bylo na základě měření dosaženo v lehkých výrobních podmínkách Díky těmto výsledkům je již možno spočítat průměrný při hmotnatosti těženého kmene 0,2 m3 a ve středně těžkých energetický standart, který se stanovuje pro dané podmínky podmínkách byla jako nejoptimálnější hmotnatost těženého při využití motoru ze 75 % a specifickém jmenovitém příkonu kmenu v rámci měření stanovena hodnota 0,4 m3. 120 kW. Množství energie pro jednotlivá stanoviště, s ohle- dem na jednotlivé faktory, se spočítá na základě standart a koeficientů pomocí vzorce 9.

–1 –3 Q = Qh +(Qh . KH) [l.km .m ] [9]

−1 −3 Q – energetický standard [l.km .m ], −1 −3 Qh – průměrný energetický standard [l.km .m ],

KH – koeficient hmotnatosti těženého kmene [%].

4. Diskuse Výsledky analýzy optimalizace práce harvestoru ukázaly, Obr. 2. Spotřeba nafty u harvestoru Logset 5H Titan v závislosti že kritéria jako výkonnost a energetika jsou vzájemně pro- na hmotnatosti těženého kmene vázány, což odpovídá předpokladům uváděných Janečkem Fig. 2. Fuel consumption by the Logset 5H Titan harvester in rela- et al. (2013). S rostoucí hmotnatostí těženého kmene klesá tion to the volume of a harvested stem. 1)Fuel consumption, 2)Volume harvested timber, 3)Moderate operation conditions, 4)Easy operation až do bodu optima množství spotřebovaného paliva vztaže- conditions ného na jeden metr krychlový, ale v případě, že se hmotna- tost těženého kmene u daného stroje nadále zvyšuje, dochází V závislosti na zjištěných údajích byla sestavena tabulka naopak k přetěžování stroje a spotřeba paliva opět stoupá.

7 udávající koeficienty hmotnatosti těženého kmenu (Kh) Na základě toho bylo zjištěno, že když harvestor nepracuje pro harvestor Logset 5H Titan. Pomocí těchto koeficientů optimálně z hlediska energetiky, nepracuje též optimálně

249

Cislo_4_2015.indb 249 19.2.2016 13:33:13 V. Nový / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 246–251

Tabulka 7. Koeficienty hmotnatosti těženého kmene (Kh) pro harvestor Logset 5H Titan Table 7. Coefficients of volume of harvested trees for Logset 5H Titan harvester. Hmotnatost těženého stromu1) [m3] 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 Lehké výrobní podmínky2) 1,10 0,04 0,00 0,97 2,96 5,96 9,97 15,01 21,05 28,11 36,19 45,28 55,38 66,50 78,63 91,78 105,94 121,12 Středně těžké výrobní podmínky3) 3,81 2,64 1,68 0,94 0,41 0,10 0,00 0,11 0,44 0,99 1,74 2,72 3,90 5,30 6,92 8,74 10,79 13,04 1)Volume of a harvested tree, 2)Easy operation conditions, 3)Moderate operation conditions

i z hlediska ostatních aspektů, což stanovili již Janeček et al. množstvím terénních překážek, kde byla jako nejoptimálnější (2011). Stejně tak bylo zjištěno, že i s rostoucí obtížností pro- hmotnatost těženého kmene pro práci stanovena hodnota vozních podmínek dochází ke zvýšení množství spotřebova- 0,4 m3 byla optimální spotřeba 0,970 l m−3. ného paliva, což se může projevit hlavně u stroje nevhodného Na základě výše uvedených zjištěných údajů se dá shr- pro tato stanoviště. Ke stejnému závěru dospěli též Janeček & nout u harvestoru Logset H5, který spadá do střední výko- Suchomel (2009). Tyto skutečnosti zcela konkrétně vypoví- nové třídy, že optimální podmínky pro tento stroj se nacházejí dají, jaký vliv má konstrukce, respektive provozní režim har- v jehličnatých porostech, kde se hmotnatost těženého kmene vestoru na spotřebu pohonných hmot. Veškeré tyto výsledky pohybuje v rozmezí 0,2 m3 až 0,4 m3. sloužily jako ověření metodiky pro stanovení standardů opti- malizace těžebních strojů (Janeček et al. 2011) a potvrdily základní předpoklady stanovené touto metodikou. Literatura Alvarez, L. H. R., 2000: On the option interpretation of rational harvesting planning. Journal of Mathematical Biology, 40: 5. Závěr 383–405. Za účelem výkonnosti harvestoru byly vytvořeny pracovní Berg, S., 1992: Terrain classification system for forestry work. Forest operation Institute “Skogsarbeten”, Sweden, p. 1–28. snímky směny, z nichž byly vypočítány jednotlivé koeficienty Dressler, M., 1982: Význam a uplatnění limitujících faktorů pro využitelnosti stroje. Díky těmto koeficientům bylo již možné těžební technologie. Lesnický průvodce, 2/1982, Jíloviště-Str- určit výkonnost při dané hmotnatosti kmene ve vybraných nady, VÚLHM, 52 p. podmínkách. O určení dané specifikace podmínek se roz- Dressler, M., Popelka, J., 1974: Přibližování dříví univerzálními hodovalo podle aktuálních zjištěných podmínek, které se a speciálními lesními traktory. SZN, Praha, Lesnická knihovna, archivovaly ve formuláři specifikace přírodních podmínek Lesnictví, myslivost a vodní hospodářství, Sv. 2, Praha, 171 p. a stupňů obtížnosti, které se pro ně stanovovaly výpočtem. Douda,V., 1977: Víceoperační těžebně dopravní stroje a jejich Pro získání časových snímků byl použit formulář, ve výkonnost. Lesnictví, 23:407–420. kterém se zaznamenávaly úseky pracovní operace začínající Douda,V., 1986: Nepříznivý vliv lesní techniky na lesy. Praha, VŠZ, 133 p. jízdou harvestoru do pracovní pozice, následujícím přisunu- Dvořák, J. et al., 2011: The use of harvester technology in produc- tím těžební hlavice ke kmeni, pokácením stromu a končící tion forest. Lesnická práce, 156 p. zpracováním kmene. Největší část pracovní operace tvořil Dykstra, D. P., Heinrich, R., 1997: Forest harvesting and transport: úsek zpracování stromu s podílem 51 % z celkového času. Old problems, new solutions. In: Proceedings of the XI. World Ze všech těchto hodnot, které byly získány během terén- Forestry Congress, Antalya, 3:171–186. ního měření, byly následně spočítány průměrné hodnoty Hasenauer, H.,1994: Ein Eizelnbaumsimulator für Unleichaltrige výkonností v jednotlivých obtížnostech výrobních podmínek. Fichten – Kiefern – und Buchen – Fichtenmischbestände. Takto bylo zjištěno, že tento harvestor má provozní výkon- Forstl. Schrift. Univer. für Bodekultur., Wien, Band 152 p. nost v lehkých podmínkách 6,67 m3 h−1 a ve středně těžkých Chament, W. C. T., Vermeulen, G. D., Campbel, D. J., 1997: Reduk- tion of Traffic-Inducted Soil Compaction. In: Proceedings of the podmínkách 6,95 m3 h−1. XI. World Forectry Congres, Antalia, 3:171–186. Pro potřeby výpočtu energetické náročnosti byla zazna- Janeček, A., 1989: Teorie optimalizace operativního řízení nasazení menávána spotřeba pohonných hmot během pracovní směny strojů v LH. Praha – DDP, 554 p. pomocí softwaru, který je součástí vyvážecího traktoru Janeček, A., Suchomel, J., 2009: Využitie princípu minimaxu pri a pomocí průtokoměru, který měla obsluha stroje namonto- minimalizácii ťažbovodopravnej erózie lesného kolesového vaný na tankovacím zařízení umístěném v servisním auto- ťahača, Acta Facultatis Technicae, Zvolen, 13:87–96. mobilu. Tyto hodnoty se pak následně srovnaly se stupněm Janeček, A., Ulrich, R., Neruda, J., 2013: Metodika stanovení obtížnosti výrobních podmínek a hmotnatostí těžených výkonnosti, energetiky ekonomiky, poškození půdy, stojících stromů v porostu. stromů a emisí cizorodých látek výrobních systémů těžebních strojů, certifikovaná metodika, Brno Tribun EU, s. r. o., 108 p. Na základě měření bylo zjištěno, že se spotřeba nafty Janeček, A., Ulrich, R., Stránský, V., Nový, V., 2011: Standardy −3 u sledovaného harvestoru pohybuje v rozmezí 0,970 l m optimalizace výrobních systémů těžebních strojů, Odborná −3 až 1,030 l m . Na základě tohoto bylo posléze určeno, že monografie, Brno Tribun EU, s. r. o., 2011, 130 p. z hlediska hmotnatosti těženého kmene dosahuje harvestor Macků, J., Popelka, J., Simanov, V., 1992: Terénní klasifikace optimální spotřeby 0,995 l m−3 v lehkých výrobních podmín- z pohledu ekologizace výrobních procesů v lesním hospodářství. kách na rovnějších plochách, s větší únosností půdy, menším Sborník TU Zvolen, p. 156–161. množstvím terénních překážek a menší členitostí terénu při Malík, V., Dvořák, J., 2007: Harvestorové technologie a vliv na lesní hmotnatosti těženého kmene 0,2 m3. Ve středně těžkých porosty. Lesnická práce, 84 p. výrobních podmínkách na svažitějších stanovištích, s méně Mc Mahon, S., 1995: A survey Metod for assessing site disturbance. New Zealand Logging Industry Research Organisation. Project únosnou půdou, větší členitostí terénu a porostu a větším Report 54, 16 p.

250

Cislo_4_2015.indb 250 19.2.2016 13:33:14 V. Nový / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 246–251

Mellgren, P. G., 1980: Terrain Classification for Canadian Fore- was possible to determine the harvester efficiency for different tree stry. Canadian Pulp and Paper Association. Montreal, Quebec, volumes under specific operation conditions. The conditions were Canada, 15 p. specified on the base of the actual difficulty of the conditions and Ryynänen, S., Rönkkö, E., 2001: Productivity and expenses asso- their calculated levels of difficulty. ciated with thinning harvesters. Työtehoseuran julkaisuja, 381, Time study forms were used to record the working operations Helsinky, 68 p. starting with the travel of the harvester to the new working site, Wästerlund, I., 1989: Strenght components in the forest floor followed by moving the harvester head to a tree, tree felling, and restricting maximum tolerable machina forces. Journal of sorting. Sorting was the most time consuming operation taking Teramechanics, 26:177–182. 51% of total time. The average values of harvester work efficiency in individual Yoshioka, T. et al., 2002: Cost, energy and carbon dioxide (CO2) effectiveness of a harvesting and transporting system for resi- levels of difficulties of operation conditions were calculated from dual forest biomass. Journal of Forest Research, 7:157–163. all the data obtained during the field measurements. We found that the analysed harvester had a production efficiency of 6.67 3m h−1 and 6.95 m3 h−1 in easy and moderate conditions, respcetively. To calculate the energetic demand of the harvester we recorded Summary fuel consumption during working shifts by the software installed The main aim of this research was to find optimum operation condi- in the forwarder and with help of a flow meter which was installed tions for a moderately efficient harvester and consequently to deter- on a refueling device in a service car. mine its work productivity. All field measurements were performed These values were then linked to the respective level of difficulty in thirteen separate coniferous stands close to Čeminy, Plzeň dis- of conditions and the volumes of harvested trees and with the diffi- trict, in which tending was executed by Logset 5H Titan harvester. culty level of operation conditions. On the base of the measurement To determine the harvester work efficiency, the harvesting cycle was we found that the fuel consumption of the harvester was between divided into four operations, which were documented separately. 0.970 l m−3 – 1.030 l m−3. Every harvested stem was linked to specific operation conditions. Based on these findings we determined that optimum working The harvester work efficiency was analysed on the base of the conditions of the harvester in easy operation conditions were if the time studies of the working shift, from which we calculated parti- volume of a harvested tree was 0.2 m3, and in moderate conditions cular coefficients of usability. On the base of these coefficients it if the tree volume was 0.4 m3.

251

Cislo_4_2015.indb 251 19.2.2016 13:33:14 Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

Referát – Discussion paper http://www.nlcsk.sk/fj/

Produktivita a fungovanie bukového ekosystému: Ekologický experimentálny stacionár – Kremnické vrchy (Západné Karpaty) Productivity and functioning of the beech ecosystem: Ecological Experimental Station – Kremnické vrchy Mts. (Western Carpathians)

Milan Barna

Ústav ekológie lesa SAV, Ľ. Štúra 2, SK – 960 53 Zvolen, Slovenská republika

Abstract At beginning of the 1980‘s, the National Science Foundation (USA) came up with the initiation of the program for Long-Term Ecological Research (LTER), which is a program based on long-term comprehensive study of the structure and processes of ecosystems. The Eco- logical Experimental Station (EES) in the Kremnické vrchy Mountains (Western Carpathians, Slovakia, 1986) was founded for similar purposes. The aim of the research at EES was to evaluate the productivity, carrying capacity and functioning of the beech ecosystem. In February 1989, five plots were established. Four plots were subjected to a regeneration cutting of different intensities (clear-cut, strip shelterwood cut: light, medium and heavy). The fifth plot was left without any management treatments as a control. The second cutting was performed in 2004 followed by the final cutting five years later. Currently, the research is carried out on the EES control plot in the stand comprising 115–120 years old beech trees. In the other stands the research is focused on the development of naturally regenerated beech ecosystems established after different cutting interventions. The future of the EES is in addressing some global issues, particularly the impact of climate change on primary production, as well as on its other consequences for the functioning of the affected ecosystems. Key words: Long-term research; beech ecosystem; tree layer; Western Carpathians

Abstrakt Národná nadácia pre rozvoj vedy (NSF USA) už začiatkom 80. rokov minulého storočia prišla s iniciáciou programu pre dlhodobý eko- logický výskum (LTER). Ide o program založený na dlhodobom komplexnom štúdiu štruktúry a procesov ekosystémov na vybraných lokalitách. Pre podobné účely bol v roku 1986 založený Ekologický experimentálny stacionár (EES) v Kremnických vrchoch. Cieľom výskumu bolo vyhodnotiť produktivitu a procesy v bukovom ekosystéme a únosnosť antropických vplyvov. Na EES v roku 1989 boli uskutočnené ťažbovo-obnovné zásahy rôznej sily (holorub, clonný rub: mierny, stredný, intenzívny). Jeden porast zostal bez zásahu ako kontrola. Tak vzniklo päť porastov (výskumných plôch) s rozdielnym zakmenením. Pätnásť rokov po prvom ťažbovom zásahu vo feb- ruári 2004 sa vykonal ďalší clonný rub. Po ďalších 5 rokoch (február 2009) bol vykonaný dorub. V súčasnosti výskum na EES prebieha na kontrolnej ploche v poraste dospelých 115 – 120-ročných bukov a na ostatných porastoch výskum je zameraný na vývoj bukových ekosystémov z prirodzenej obnovy po ťažbových intervenciách rôznej sily. Budúcnosť EES Kremnické vrchy vidíme v pokračujúcom výskume riešenia ekologických globálnych problémov, najmä vplyvu klimatickej zmeny na primárnu produkciu, ako aj ďalšie dôsledky pre fungovanie dotknutých ekosystémov. Kľúčové slova: dlhodobý výskum; bukový ekosystém; stromová synúzia; Západné Karpaty

1. Úvod výskumom siete LTER Slovensko. Cieľom založenia EES bolo konkrétne vyhodnotenie produktivity a fungovania Začiatkom 80. rokov 20. storočia vyvstala potreba dôklad- bukového ekosystému a únosnosti antropických vplyvov nejšie poznať dôsledky globálnych zmien na fungovanie naň. Podmienkou pre dosiahnutie cieľa, vzhľadom na veľké ekosystémov a bolo zrejmé, že na tento účel nie sú vhodné množstvo faktorov pôsobiacich v lesnom ekosystéme, bola krátkodobé projekty. Preto Americká Národná nadácia pre tímová práca širokého kolektívu špecialistov (multidiscipli- rozvoj vedy (NSF) pripravila program pre dlhodobý ekolo- nárny výskum) a komplexnosť riešenia. Dosiahnuť sa to malo gický výskum (Long-Term Ecological Research – LTER) vo vhodnom bukovom ekosystéme, do ktorého sa experimen- a v roku 1980 publikovala výzvu na výber lokalít, na ktorých tálnymi zásahmi nasimulovali fázy podrastového hospodár- by sa mal tento výskum realizovať. Program postupne rástol skeho spôsobu a holorubu. Tak sa mali získať základné teo- až na súčasných 26 lokalít, tvoriacich národnú LTER sieť retické poznatky o lesnom ekosystéme, ktoré mali vyústiť do USA (Halada et al. 2014). Podobné požiadavky na Slovensku podkladov pre zásady hospodárenia, využiteľných aj v praxi vyústili do založenia Ekologického experimentálneho sta- (Voško et al. 1986). cionára (EES) v Kremnických vrchoch v roku 1986. V roku Po ťažbe clonnými rubmi sa uvoľní koruna stromov, 2008 sa EES Kremnické vrchy stal jednou zo siedmich lokalít dôjde k jej presvetleniu, k lepšiemu využitiu svetelnej ener- zaradených do zoznamu lokalít s dlhodobým ekologickým gie, následne k zvýšenému vytváraniu asimilátov a väčšiemu

*Corresponding author. Milan Barna, e-mail: [email protected], phone: +421 455 320 313

Cislo_4_2015.indb 252 19.2.2016 13:33:14 M. Barna / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

uskladneniu zásobných látok v danom roku. To spôsobí nie- a v hĺbke 20 – 30 cm 13,7 %), obsah prachovej frakcie 55 – len nárast plochy listového aparátu v budúcom roku, ale aj 64 % a piesku 23 – 33 % – prachovito-hlinitá zemina. väčšie prírastky drevnej hmoty. Z produkčného pohľadu clonná obnova tak umožňuje zvýšený svetelný prírastok na Klimatické pomery najkvalitnejších stromoch, ktoré zostali po ťažbe v mater- EES patrí do mierne teplého, mierne vlhkého, vrchovinového skom poraste a ktorými sa do značnej miery minimalizujú klimatického okrsku B5. Priemerná ročná teplota vzduchu produkčné straty (Holgén et al. 2003). pre dlhodobý priemer (používaný IPCC) 1951–1980 na Druhá významná výhoda clonnej obnovy je v tom, že patrí klimatologickej stanici SHMÚ Sliač (5,5 km východne od k základným spôsobom prirodzenej obnovy lesných poras- EES) je 7,9 °C a priemerný ročný úhrn zrážok 715 mm, pre tov. Je veľmi vhodná predovšetkým pre prirodzenú obnovu porovnávací normál 1961–1990 (Svetová meteorologická tiennych drevín, najmä buka a jedle (Korpeľ et al. 1991). organizácia – WMO) je priemerný ročný úhrn zrážok už Následný porast vzniká v prirodzených ekologických pod- 685 mm. Počas posledných 7 rokov 2008–2014 bola prie- mienkach, je chránený pred mrazom, stratou vody pri vysokej merná ročná teplota vzduchu na EES 8,5 – 10,0 °C, s tep- transpirácii, suchom a hlavne na lepších stanovištiach pred lotným rozmedzím od −20 do +40 °C (priemerné hodinové burinou a biotickými škodcami (Vacek et al. 2015). teplotné minimum −20,8 °C namerané 3. februára 2012 Vystupňovaním sily úvodného ťažbového zásahu je a maximu 40,5 °C namerané 8. augusta 2013 pomocou možné dospieť k celkovému zníženiu počtu fáz, a tým zása- Minikinu TH s radiačným krytom, fa EMS Brno). Priemerný hov clonného rubu. Predkladaná práca je zameraná na stro- ročný úhrn zrážok za 13 rokov na EES bol 661 mm, v roz- movú synúziu v procese obnovy lesa aplikáciou rôznych ťaž- medzí 508 – 1 036 mm (Dubová 2001), v roku 2014 ročný bových zásahov. úhrn zrážok bol 800 mm.

Typologické pomery 2. Charakteristika Ekologického V bylinnom podraste pôvodne nudálneho charakteru majú experimentálneho stacionára dominantné zastúpenie bučinové druhy, najmä Dentaria bulbifera a Carex pilosa. V častiach so zníženým koruno- EES sa nachádza v Kremnických vrchoch, lokalita Suchá vým krytom, vysoké zastúpenie dosahujú druhy Rubus hirtus dolina (na 48° 38‘ SZŠ a na 19° 04‘ VZD) v hornej časti a Rubus idaeus. V zmysle Zlatníka patrí EES do 3. lvs, živ- povodia Kováčovského potoka. Nadmorská výška EES je ného radu B, skupiny lesných typov Fagetum pauper inferiora od 470 do 510 m, ZJZ expozícia, sklon svahu od 13° do 20°. – lesný typ 3312 (ostricová bučina nižší stupeň). Vyskytujú sa tu dva lesné spoločenstva typické pre submontánne bučiny Pôdne pomery Slovenska – Carici pilosae-Fagetum Oberd. 1957 a Dentario Pôdotvorný substrát tvoria andezitové tufové aglomeráty, bulbiferae-Fagetum (Zlatník 1935) Hartmann et Jahn 1967 z ktorých sa vyvinula nasýtená varianta kambizeme ando- (Kukla et al. 1998). zemnej s vysokým obsahom skeletu pribúdajúcim smerom do hĺbky (20 až 60 %). Stavba pôdneho profilu má na všet- Schéma Ekologického experimentálneho stacionára kých čiastkových plochách EES podobný ráz. Ol – horizont V období zakladania EES (1986), bol lesný porast tvorený (opadanka) má hrúbku 1 – 3 cm. Je tvorený opadom listna- zmiešanou 85 ročnou kmeňovinou so zastúpením: buk oby- tých, menej ihličnatých drevín a bylín. Of – horizont (drvina) čajný – 62 %, jedľa biela – 22 %, dub žltkastý – 7 %, hrab má hrúbku od 0,5 – 1 cm. Tvorí ho bukové lístie, konáriky obyčajný – 6 %, lipa malolistá – 3 %, s nerovnomerným a opad bylín. Al – horizont je tvorený hnedočiernou, hlinitou zakmenením 0,8 – 0,9. Do začiatku výskumu (1986) bol až ílovito-hlinitou, 6 – 10 cm hrubou zeminou. Bv – horizont porast obhospodarovaný lesnou prevádzkou podľa plat- vytvára zemina tmavohnedej farby, so žltkastými a sivastými ného lesného hospodárskeho plánu. Začiatkom roka 1989 škvrnami od tufového skeletu, 50 – 70 cm hrubá, ílovitohli- boli uskutočnené ťažbovo-obnovné zásahy rôznej sily tak, aby nitá až ílovitá s pieskom. B/C – horizont je 25 – 45 cm hrubý, tri plochy EES reprezentovali fázy clonného rubu a jedna, s veľkým obsahom skeletu. C1 – horizont je z 90 % tvorený maloplošného holorubu. Pôvodné zakmenenie porastu pevnou kostrou kavernózne zvetrávajúceho tufu v rôznom (0,9) sa zmenilo na: 0,3 – po intenzívnom ťažbovom zásahu stupni rozkladu. Jemnozem, vypĺňa len voľné priestory (porast I), 0,5 – stredný zásah (S), 0,7 – mierny zásah (M). medzi tufovými kameňmi. Hrúbka horizontu je 20 – 40 cm. Jeden porast sa vyrúbal naholo (H) a ďalší zostal bez zásahu Cn – horizont je pokračovaním horizontu C1 a tvorí ho pevný (kontrola – K). Tak vzniklo päť porastov (výskumných plôch) nezvetraný tuf so zvlneným povrchom (Kukla 2002). s rozdielnym zakmenením. Zámerom bolo odstrániť stromy Jednou zo základných vlastnosti pôdy je jej zrnitosť, odumreté a odumierajúce, choré, krivo stojace a veľmi nekva- ktorá ovplyvňuje mnohé fyzikálne vlastnosti a je významná litné tak, aby sa zvýšila dominancia buka. Pätnásť rokov po pre diagnostiku pôd. Zrnitostná analýza pôdy na EES bola prvom ťažbovom zásahu vo februári 2004 sa vykonal ďalší zistená pomocou laserového analyzátora častíc – Fritch, clonný rub, s tým že v poraste I bol urobený dorub, na S a M z odberov v roku 2013. Výsledky poukazujú na to, že diferen- sa znížilo zakmenenie na 0,3, resp. 0,5. Po ďalších 5 rokoch cované hospodárenie v lese z pohľadu niekoľkých desaťročí (február 2009) bol vykonaný dorub už aj v porastoch S a M nemá vplyv na fyzikálne vlastnosti pôdy. Podiel ílu v pôdnych (Tabuľka 1). V súčasnosti výskum na EES prebieha na kon- vzorkách z jednotlivých porastov bol 9 – 20 % (rástol s hĺb- trolnej ploche v poraste dospelých 115 – 120-ročných bukov kou: 0–10 cm priemerne 12,6 %, v hĺbke 10–20 cm 12,8 % a na ostatných porastoch (M, S, I, H) výskum je zameraný

253

Cislo_4_2015.indb 253 19.2.2016 13:33:14 M. Barna / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

Tabuľka 1. Časový sled rubných zásahov a vývoj dendrometrických údajov materského porastu na jednotlivých plochach EES Table 1. Chronology of interventions and dendrometric parameters of the parent stand at five EES plots. N4) h5) d 6) G7) V7 8) Rok1) Porast2) Ťažbový zásah3) 1.3 b Zakmenenie9) [N.ha−1] [m] [cm] [m2.ha−1] [m3.ha−1] K kontrola (bez zásahu)10) 700 23,6 24,1 40,9 571,2 0,9 M clonný rub (mierny)11) 397 25,4 29,4 28,8 398,9 0,7 1989 S clonný rub (stredný)12) 243 26,9 31,3 18,6 256,8 0,5 I clonný rub (intenzívny)13) 160 27,7 32,0 13,5 193,7 0,3 H Holorub14) 0 — — — — 0,0 K kontrola (bez zásahu)10) 627 26,3 27,9 44,5 630,8 1,0 pred16) 349 28,6 34,5 36,1 512,7 0,9 M clonný rub (stredný)12) po17) 160 31,3 40,4 20,9 308,9 0,5 pred16) 226 29,5 38,5 27,3 387,3 0,7 2004 S clonný rub (stredný) po17) 86 30,9 43,1 12,7 186,9 0,3 pred16) 160 30,0 41,4 22,4 320,6 0,5 I dorub15) po17) 0 — — — — 0,0 H — 0 — — — — 0,0 K kontrola (bez zásahu)10) 614 26,9 29,1 48,5 678,6 1,0 pred16) 155 32,1 43,2 23,1 346,6 0,6 M dorub15) po17) 0 — — — — 0,0 2009 pred16) 86 31,1 46,5 14,8 221,3 0,4 S dorub15) po17) 0 — — — — 0,0 I — 0 — — — — 0,0 H — 0 — — — — 0,0

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) Year, Stand, Treatment, Number of trees, Mean height, Mean diameter, Stand basal area, Volume of timber to the top of 7 cm with bark, Stocking, Control plot (uncut), Shelterwood (light), 12)Shelterwood (moderate), 13)Shelterwood (heavy), 14)Clear cut, 15)Final cut, 16)State before cut, 17)State after cut

na vývoj bukových ekosystémov z prirodzenej obnovy, ktoré teniu výskumu poškodením lesnou zverou (pozri Ambrož et sú vo fáze mladiny – žŕdkoviny. al. 2015). Porasty mali rozmer 70 × 50 m, okrem H, ktorý mal 80 × 50 m a kontrolná plocha mala 50 × 30 m. Veľkosť všetkých výskumných porastov na EES, po doťažení materských stro- 3. Oblasti výskumu na EES mov (december 2012) sa zjednotila na 0,35 ha (70 × 50 m). Aplikáciou prvých ťažbových postupov (1989) vzniklo päť Plocha H z dôvodu okrajového poškodenia ťažbou na izolač- porastov s výnimočne vhodnou bázou na sledovanie vývoja ných pásoch sa zmenšila a kontrolná plocha z dôvodu odras- lesného ekosystému s prevahou buka. Táto vhodnosť zahŕ- tania okolitých porastov sa čiastočne rozšírila do pôvod- ňala oblasti klimatológie, pedológie, ale aj živých organiz- ných izolačných pásov. Celý areál je oplotený (hrubá čiara, mov najmä bylinnú synúziu, konzumentov a dekompozíto- Obr. 1), čoho zámerom bolo hlavne zabránenie znehodno- rov, a obnovu lesných porastov. Pre dospelé stromy výskum

Obr. 1. EES je tvorený z dvoch častí (1,0 ha a 4,0 ha) a piatich výskumných plôch, každý o výmere 0,35 ha (upravené podľa mapy Google) Fig. 1. EES is composed of two parts (1.0 ha and 4.0 ha) and five research plots, each with an area of 0.35 hectares (adjusted Google Maps).

254

Cislo_4_2015.indb 254 19.2.2016 13:33:15 M. Barna / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

musel byť smerovaný na úrovni jedinca, keďže na úrovni v čase merania dosahovali hrúbku d1,3 ≥ 8 cm. Zisťovali sa porastov by mohlo dochádzať k pseudoreplikáciám. Hneď po základné taxačno-dendrometrické veličiny: počet stromov, ťažbe rubných porastov, s diferencovanou intenzitou, došlo výška stromu, výška nasadenia koruny, hrúbka kmeňa, k najmarkantnejším zmenám v oblasti abiotických faktorov. stromová trieda (podľa Kraftovej klasifikácie). Vzorníky Tie mali základný vplyv na ďalší vývoj skúmaných lesných boli vybrané podľa strednej hrúbky reprezentujúcej skupiny porastov, keďže určovali rastové podmienky. nadúrovňových, úrovňových a podúrovňových stromov na Výstupy z dlhodobého ekosystémového výskumu môžu každej ploche (I, S, M, K). Takým spôsobom bolo vybraných sa zaradiť do určitých oblasti, ktoré sa vzájomné prelínajú v dvanásť vzorníkov. širších či užších ekologických vzťahoch (Terek & Dobrovič ii) Analýza vzorníkov, sa robila v nasledujúcich pra- 2015). Napríklad produkčno-ekologický výskum bol orien- covných krokoch: oddelenie biomasy koruny od biomasy tovaný na: materský porast, prirodzené zmladenie, bylinnú kmeňa, rozpílenie kmeňa na 1 alebo 2 m sekcie (meranie fytozložku ale aj na plodnice makromycetov v súvislosti ich hmotnosti za čerstva), rozdelenie koruny na vertikálne s rôznymi rubnými postupmi. Orientačne uvádzame niektoré tretiny, rozdelenie častí koruny na biomasu konárov a koná- oblasti s vybranými výstupmi: rikov s diferencovanou hrúbkou (0 – 1,5 cm, 1,6 – 3,0 cm, + –– kvalita ovzdušia (H , O3, trendy a dynamika): Kellerová 3,1 – 5,0 cm, 5,1 – 7,0 cm, 7,1 – 10,0 cm, 10,1 – 15,0 cm, (2002), Kellerová & Janík (2014), 15,1 – 20,0 cm, 20,1 – 25,0 cm, 25,1 cm a viac), oddelenie –– dynamika inputu živín zrážkami: Bublinec & Dubová tohoročných výhonkov s listami, meranie hmotnosti a odber (1993), vzoriek zo všetkých kategórií, odber vzoriek (kotúčov) –– vnútroporastové klimatické zmeny: Střelec (1992), Janík z kmeňa vo výške 1,3 m, zo stredu a z hornej tretiny kmeňa (2005), Barna et al. (2011), (drevo, kôra), podzemná biomasa – sa určila kombináciou –– pôdny chemizmus a voda (lyzimetre): Kukla (2002), vytrhnutím pňa s koreňmi a následným vyplavovaním pôdy z Janík et al. (2014), koreňového systému a archeologickou metódou, odber vzo- –– materský porast (hrúbkový prírastok sezónny, medzi- riek z hrúbkových kategórii podzemnej biomasy (Barna & ročný, výškový a iné produkčné ukazovatele): Barna Kodrík 2002). Vzorníky sme spílili až po ukončení predlžo- (1999), Ježík et al. (2011), Barna et al. (2011), vacieho rastu výhonkov a fyziologickom dozretí listov. Ešte –– morfológia a fyziológia bukových listov: Ditmarová & pred ťažbou vzorníka sa zistila veľkosť korunovej projekcie, Kmeť (2002), Cicák (2003), Barna (2004), kvalita koruny, zaznamenala sa už predtým zistená hrúbka –– bylinná synúzia (druhová skladba, dynamika, biomasa, (d1,3) a stromová trieda. Bezprostredne po zoťatí stromu akumulácia energie, vplyv ekologických faktorov): Janík boli zistené hodnoty: dĺžky stromu a koruny, výšky nasade- (2005), Kuklová et al. (2005), Jamnická et al. (2013), nia koruny, dĺžky kmeňa (po hrúbku 7 cm), hrúbky kmeňa Schieber et al. (2015), v každej tretine, resp. v 2 m sekciách. –– mykologický a fytopatologický výskum: Mihál (2012), iii) Výpočet hmotnosti biomasy porastov. Zistená hmot- –– zdravotný stav a nekrotické ochorenie buka: Cicák & nosť jednotlivých kategórií biomasy analyzovaných vzorní- Mihál (2005), Mihál et al. (2014), kov sa prepočítava dvomi spôsobmi: a) priamym násobením –– fenológia drevín a bylín: Cicák & Štefančík (1993), Schie- celkovým počtom stromov na 1 ha alebo počtom stromov na ber (2014), 1 ha nadúrovňových, úrovňových a vrástavých; b) pomocou –– bukový ekosystém, dynamika vývinu fytocenóz: Bublinec rovníc regresných závislostí, kde nezávislé premenné veličiny (1994), Kontriš et al. (1993), Jamnická et al. (2007), sú hrúbka d1,3, výška h, dĺžka koruny, kruhová plocha a i., –– prirodzená obnova (druhové zloženie, rast, vývoj): Barna a závislé premenné veličiny sú hmotnosti jednotlivých kategó- & Bošeľa (2015), rií biomasy (Konôpka et al. 2015). –– bezstavovce: Mihál (1997), Stašiov & Svitok (2014). Pri všetkých kategóriách sa určila hmotnosť v čerstvom stave, a odobrali sa vzorky na určenie sušiny približne 0,2 kg. Vzorky sa v laboratóriu sušili až do konštantnej hmotnosti 4. Stromová synúzia pri teplote 80 ºC, aby nedošlo k stratám prchavých látok pri vyšších teplotách. Stanovenie biomasy Podľa Dykyjovej et al. (1989) primárna produkcia znamená výsledok syntetickej práce asimilujúcej rastliny alebo porastu Clonný rub a porastové charakteristiky materského a vyjadruje sa množstvom vytvorenej sušiny za určité časové porastu obdobie, vo vzťahu k jednotke plochy porastu. Na stanove- Predmetom výskumu boli všetky živé jedince stromov na nie primárnej produkcie sa použila priama metóda (deštruk- výskumných plochách. Každoročne sa zisťoval počet stromov tívna), založená na priamom odbere vzoriek. Biomasa (čer- a ich hrúbka, výška a stromová trieda raz za 5 rokov. Poras- stvá hmotnosť) konkrétnych vzorníkov sa stanovila priamo tové charakteristiky boli určené štandardnými metódami v teréne, suchá hmotnosť laboratórne. používanými pri výskume porastových a biometrických V rámci postupu stanovenia biomasy drevín sa pou- parametrov (Šebík & Polák, 1990). Všetky hodnoty poras- žili tri etapy : i) výber vzorníkov, ii) analýza vzorníkov, iii) tových veličín sa menili so silou ťažbového zásahu (Tabuľka výpočet hmotnosti biomasy, resp. kategórií biomasy na celú 1). Podľa kruhovej základne porastu bola sila ťažbových výskumnú plochu, resp. jednotku plochy (1 ha). zásahov nasledujúca: v roku 1989 to bolo 22 % na ploche M, i) Výber vzorníkov. Každému výberu vzorníkov pred- 44 % na S a 64 % na I (Štefančík 1994), v roku 2004 to bolo chádzala inventarizácia stromov, všetkých jedincov, ktoré 42 % na ploche M a 53 % na S.

255

Cislo_4_2015.indb 255 19.2.2016 13:33:16 M. Barna / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

Výškové prírastky boli najväčšie na ploche M, a to vo 1993 a 94. Okrem toho sa dá predpokladať, že zvýšený kon- všetkých stromových triedach. Na plochách S a I prírastok kurenčný tlak spôsobuje zhoršovanie postavenia podúrovňo- bol miernejší a významný iba v 1. stromovej triede. Stredná vých stromov, ktoré potom majú tendenciu vykazovať nižšie výška porastu so silou ťažbového zásahu rástla od 26 do prírastky oproti očakávanému vekovému trendu (Barna et 30 m, ale jej percentuálny prírastok klesal (od 13 do 8 %). al. 2010). Stredná hrúbka porastu so silou ťažbového zásahu tiež rástla Z porovnateľných štúdií môžeme uviesť napríklad prácu (od 28 do 41 cm), ale rástol aj jej prírastok – od 9 do 29 %, Holgén et al. (2003), ktorý zaznamenal v 140-ročných smre- tiež počet stromov, najmä v 1. a 2. stromových triedach a ich kových porastoch 40 – 50 % nárast prírastkov pri 2 druhoch presuny vzrastali so silou ťažby. Sedem rokov po ťažbe (1996) clonných rubov (tzv. riedky a hustý clonný rub, po redukcií vidieť výrazný presun jedincov do 1. a 2. str. triedy najmä na kruhovej základne na 75 % a 50 %) v porovnaní s kontrolnými, plochách I a S, kde došlo k najväčšiemu uvoľneniu rastovej neťaženými porastmi. plochy. V ďalšom období už k takému radikálnemu presunu Vzťah medzi presvetlením porastu a veľkosťou prírastku nedošlo. To dokazuje vysokú plasticitu bukov a okamžitú bol pozitívny. Zníženie zakmenenia o 0,1 (10 %) prinieslo reakciu na presvetlenie (podrobne Barna et al. 2007). zväčšenie radiálneho prírastku priemerne o 15 % (na I a S viac ako 16 %, na M 10 %) (Barna et al. 2010). Žiadny negatívny Ročné radiálne prírastky materského porastu efekt (poťažbový šok) vyvolaný náhlou zmenou radiačných Dendrologická analýza hrúbkového prírastku buka bola podmienok nebol zaznamenaný. Rovnako nebola pozo- vypracovaná na 12 vzorníkoch, vybraných na základe den- rovaná ani časovo opozdená prírastková reakcia vyvolaná drometrických meraní 316 bukov nachádzajúcich sa na EES potrebou prechodnej adaptačnej doby na nové mikrokli- (pozri vyššie). Vzorníky po spílení (1996) boli zmerané a určil matické podmienky, ani pri potlačených podúrovňových sa aj vek (99 ± 0,85 rokov). Kmeň bol rozdelený na tri rov- stromoch (Holgén et al. 2003). Dĺžka trvania kladných naké tretiny, zo stredu hornej a strednej tretiny boli odobraté prírastkových reakcií bola závislá na sile ťažbového zásahu. kotúčové výrezy. Z dolnej tretiny kmeňa bol odobratý kotúč Na plochách s intenzívnejšou ťažbou (I a S) trvali kladné prí- z výšky 1,3 m. Takýmto spôsobom bolo získaných 36 rastkové reakcie celé skúmané obdobie po zásahu (výnimkou boli klimaticky nepriaznivé roky 1993 a 1994). Vplyv presvet- kotúčov. Ročné radiálne prírastky (ir) boli zistené zmera- ním šírky stromových letokruhov (Digitalpositiometrom, lenia v jedľových a bukových porastoch môže trvať dlho, až s presnosťou na 0,01 mm) na 4 polomeroch v dvoch na seba 30 rokov (Korpeľ et al. 1991). Podobne Wang et al. (2013) kolmých smeroch. Získané empirické letokruhové dia- pre svetlomilné dubové porasty udáva až 20-ročné obdobie. gramy sa zo­synchronizovali metódou krížového datovania Na ploche M s nízkou silou zásahu trvalo obdobie zvýšeného v systéme DAS (Dendrochronological Analysis System) prírastku iba 2 – 3 roky (podobne Štefančík 1994), takáto a následne sa údaje zo 4 polomerov spriemerovali. Výsled- reakcia nadúrovňových a úrovňových stromov bola zistená kom celého postupu boli synchronizované letokruhové dia- aj na dĺžkových prírastkoch konárov skúmaných vzorníkov gramy 12 vzorníkov v 3 rozličných výškach na kmeni (Barna (Barna 1999). et al. 2010). Po ťažbových zásahoch sa významne zvýšili radiálne Ťažbový zásah a jeho vplyv na koruny bukov hrúbkové prírastky vo všetkých porastoch (P ≤ 0,05, Tabuľka Silnejšími zásahmi do porastu a zväčšením rastového 2). Tak ako pri strednej hrúbke, najväčšie kladné prírastkové priestoru stromov nastáva väčší prírastok konárov a celej reakcie boli zaznamenané na ploche I s najväčšou ťažbovou koruny. Plocha plášťa koruny sa nepriamo úmerne zväčšuje intenzitou (redukcia zakmenenia na 0,3). Prírastky na vzor- s objemom koruny a to je jedna z príčin, prečo sa silnou ťaž- níkoch sa zväčšili v priemere takmer dvojnásobne. S pokle- bou, napriek značnému celkovému zväčšeniu korún, nemôže som sily ťažbových zásahov klesali aj pozitívne prírastkové trvale zvýšiť hmotový prírastok porastov. reakcie (S – zvýšenie radiálnych prírastkov približne o 65 %, Využitie rastovej potencie zostávajúcich jedincov M o 20 %). Na kontrolnej ploche K bez zásahu sa očakávalo, v materskom poraste po clonnej obnove, sa prejavuje hlavne že relatívna zmena radiálnych prírastkov sa nebude signifi- produkciou biomasy. Produkcia biomasy konárov (hrúbko- kantne líšiť od 0. Napriek tomu došlo k signifikantnému asi vej kategórie do 1,5 cm) pri buku je veľmi podobná produkcií 10 % poklesu veľkosti radiálnych prírastkov, čo sa dá pripísať biomasy listov, a to ako vplyvom tretín korún, sociologickým nepriaznivému, suchému počasiu v rokoch 1992 a 93 pre- postavením stromu v poraste, tak aj silou ťažby. Nemusí to javujúcimi sa poklesom prírastkov v nasledujúcich rokoch platiť pre celý porast rovnako, napr. predrastavý vzorník

Tabuľka 2. Zmeny radiálnych hrúbkových prírastkov na letokruhových indexoch pred a po ťažbe (1989) v porastoch K, M, S, I Table 2. Changes in radial growth documented on annual ring indexes before and after cutting (1989) in K, M, S, I stands. Počet letokruhových indexov3) Letokruhové indexy6) Relatívna zmena7) Porast1) Ťažbový zásah2) pred ťažbou4) po ťažbe5) pred ťažbou4) po ťažbe5) [%] K kontrola (bez zásahu)8) 259 69 1,030 0,932 −9,5a M clonný rub (mierny)9) 259 69 1,043 1,245 19,6 S clonný rub (stredný)10) 259 69 1,033 1,700 64,6 I clonný rub (intenzívny)11) 229 69 1,039 2,057 98,0 1)Stand ,2)Treatment ,3)Number of annual ring indexes, 4)Before cut, 5)After cut, 6)Mean annual ring index,7)Relative change, 8)Control plot (uncut), 9)Shelterwood (lihgt), 10)Shelterwood (moderate), 11)Shelterwood (heavy) a Tučné písmo reprezentuje štatisticky významné rozdiely medzi hodnotami letokruhových indexov pred a po ťažbe (P ≤ 0,05) – Bold letters indicate statisticaly significant differences in annual ring indexes before and after cutting (P ≤ 0.05).

256

Cislo_4_2015.indb 256 19.2.2016 13:33:16 M. Barna / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

z porastu po najsilnejšej ťažbe nevykazoval v hornej tretine Dĺžku ročných prírastkov vrcholových výhonkov konárov koruny najväčšiu hodnotu biomasy konárov (ani listov), (letorastov) je možné pri buku jednoznačne určiť vďaka jaz- v strednej a dolnej tretine už áno. Horná časť korún predras- vám, ktoré ostávajú po odpadnutých šupinách terminálnych tavých stromov je dostatočné osvetlená aj v hustejších poras- púčikov, spätne 10 – 30 rokov (Roloff 1986). Na dĺžkové prí- toch, preto na ich rast vplývajú vo veľkej miere aj iné faktory rastky môžu vplývať nielen vek, choroba ale aj ďalšie faktory, (zdravotný stav, dĺžka koruny a iné). Z obrázku 2 vidno klimatické – sucho, teplota, ale tiež fruktifikácia (Braun & opačný trend vplyvu ťažbových zásahov na biomasu jednot- Flückiger 1987; Power 1994). livých stromov a celých porastov. Podobne ako pri listoch, Dĺžky prírastkov boli merané pravítkom s presnosťou na ťažbový zásah vplýva pozitívne na produkciu konárov jed- 1 mm. Merali sa od najmladších ročníkov konárov (terminál- notlivých stromov, ale v rámci produkcie celých bukových nych) po najstaršie. Dĺžka jedného ročného prírastkového porastov, vplýva negatívne (Barna et al. 2011). úseku sa merala od začiatku nasadenia jaziev po hranicu dĺž- kového prírastku, ktorý je pri poslednom ročnom prírastku ohraničený púčikom a pri starších ročníkoch konára, jazvami mladších ročných prírastkov. Pre určenie zmeny dĺžkovej prirastavosti korún boli odoberané hlavné konáre v maxi- málnom možnom počte; najmenej 9, pre hornú časť a 4 pre strednú a dolnú časť koruny. Výskum dynamiky zmien dĺžkového prírastku vrcho- lových výhonkov konárov bol robený najprv na 12 vybra- ných vzorníkoch, neskôr na 70 vzorníkoch spílených počas druhého ťažbovo-obnovného zásahu na EES (2004, Tabuľka 1). Hodnotilo sa postavenie stromu v poraste (predrastavý, Obr. 2. Vplyv ťažbového zásahu na produkciu biomasy konárov úrovňový a vrastavý jedinec) a miesto rastu konárov v korune buka (hrúbka do 1,5 cm) celých porastov (t.ha–1) a jednotlivých (horná, stredná a dolná tretina koruny). Stromy zareagovali stromov (kg) (K – kontrola; M – mierna, S – stredná, I – inten- na tento zásah zvýšenými prírastkami až v druhom vegetač- zívna ťažba; pozri Tabuľka 1) nom období po jeho realizácií. Štatisticky významné zvýše- Fig. 2. Effect of harvesting intensity on biomass production in beech nie prírastkov konárov úrovňových stromov trvalo tri roky branches (diameter ≤ 1.5 cm), stands (t ha–1), and individual trees (1990–1992). Od 1993 roku nastal pokles, pravdepodobne (kg) (K – control; M – light, S – moderate, I – heavy cut; see Table 1). spôsobený suchými a teplými rokmi (1992–1994), ale keď 1)Stand, 2)Sample trees nastali vhodnejšie rastové podmienky zvýšené prírastky boli zaznamenané na niektorých plochách aj po jedenástich rokoch (rok 2000, Obr. 3). Od roku 2001 prírastky poklesli Pri porovnaní distribúcie biomasy, alebo percentuál- a rozdiely medzi porastmi sa znížili. Z abiotických faktorov, nom rozložení jednotlivých časti stromovej biomasy, Barna ktoré majú na rast konárov najväčší vplyv, sú najvýznamnej- & Kodrík (2002) zistili o rozložení biomasy v korunách buka, šie: teplota a zrážky. Predrastavé stromy vykazovali podobné že percentuálne najviac najjemnejších časti je pri podúrov- tendencie rastu ako úrovňové, ale podúrovňové mali už iné ňových stromoch: listy – 10,0 %, najjemnejšie konáre (0,1 – zákonitosti (Barna et al. 2011). 1,5 cm) – 24,3 %, (1,6 – 3,0 cm) – 26,8 %, a najviac naj- hrubších časti je pri predrastavých stromoch: konáre (3,1 – 5,0 cm) – 19,0 %, (5,1 – 7,0 cm) – 21,3 %, (7,1 – 10,0 cm) – 18,1 %. Pre distribúciu biomasy bukov, rôzne situovaných v rámci porastovej úrovne, boli pozorované určité závislosti: – so zvyšujúcim sa postavením stromu v porastovej úrovni

rastie percento hmotnatosti dreva v spodnej časti kmeňa [cm] 1) a najhrubších konárov v korune, a naopak percento najjem- nejších konárov a listov klesá; – postupnosť percentuálneho zastúpenia jednotlivých častí biomasy bola: kmeň > konáre > korene > peň > listy > púčiky > plody; – zastúpenie všet-

kých najhrubších časti biomasy (hrubé konáre, korene, peň Prírastok výhonku a kmeň) klesá s klesajúcim postavením stromu v poraste, pri celkovom hodnotení konárov je to opačne, s klesajúcim postavením stromu v poraste rastie ich percentuálne zastú- penie (predrastavý – 12,3 %, úrovňový – 13,1 %, vrastavý – 19,0 %), to platí aj pre najtenšie kategórie konárov a ostatné Obr. 3. Priemerné ročné dĺžkové prírastky konárov z osvetlenej časti biomasy (korene, listy, púčiky a plody). časti korún 70 bukov z porastov po rôznej ťažbe (K – kontrola; M – mierny, S – stredný, I – intenzívny clonný rub v roku 1989) Fig. 3. Mean annual length increments in branches from the sun- i) Ročné dĺžkové prírastky konárov lit parts of 70 beech crowns at plots with various cutting (K – con- Dĺžkový rast konárov buka je riadený prísnym ročným cyk- trol plot; M – light, S – moderate, I – heavy shelterwood cutting in lom, ktorý sa prejavuje tvorbou výhonka na terminálnej 1989). časti konára medzi dvomi za sebou idúcimi obdobiami zimy. 1)Shoot growth

257

Cislo_4_2015.indb 257 19.2.2016 13:33:16 M. Barna / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

ii) Kvantitatívno-morfologické znaky asimilačných orgánov nosť a boli tenšie v porovnaní so slnnými listami predrasta- Rast, vývin a morfológia rastlín rastúcich v podmienkach vých alebo úrovňových stromov. Hodnoty špecifickej listovej vysokej intenzity ožiarenia sú odlišné od rastlín rastúcich plochy (SLA) v nižších častiach korún boli väčšie (Obr. 4b), v podmienkach nízkej intenzity ožiarenia, čo poukazuje na to dokazuje že tieto listy mali iné podmienky rastu, a to nie- schopnosť rastlín a ich fotosyntetického aparátu reagovať na len v kvalite svetelného žiarenia ale aj ďalších faktorov (živín rôzne podmienky ožiarenia. Táto schopnosť adaptability je a vody). Determinácia mezofylu na palisádový a špongiový sprevádzaná špecifickými zmenami v štruktúre, morfológii parenchým je jedným z najdôležitejších a najcharakteris- a fyziológii listov (Bouman 2014). tickejších rozdielov v anatómii slnných a tiennych listov Z vybraných 12 dospelých stromov (3 vzorníky z kaž- (Eschrich et al. 1989). dého porastu) sa odobralo na vyhodnotenie listovej plochy po 100 listov z každej tretiny koruny (horná, stredná, dolná), spolu 3 600 listov. Odoberali sa vždy druhé listy z troj a viac listových výhonkov – metóda reprezentatívneho listu (t. j. plocha druhého listu od bázy reprezentuje priemernú plo- chu všetkých listov na výhonku; Cicák 1998). Tým sa vylúčili veľké vplyvy spôsobujúce variabilitu listovej plochy z rôzneho postavenia listov na konári, a zaručila sa vyššia presnosť a správnosť výsledkov. Listová plocha (LA) sa merala bezprostredne po odbere vzoriek pomocou fotoplanimetra LICOR LI-3000 A (USA). Po odmeraní, vysušení a odvážení listov boli zistené ďalšie znaky listov: špecifická listová plocha (specific leaf area, SLA) – vypočíta sa ako pomer listovej plochy a hmotnosti sušiny listov (SLA = A/W [cm2.g−1]) alebo špecifická lis- tová hmotnosť (specific leaf mass) vypočíta sa z opačného pomeru ako pri SLA (SLM = W/A [g.cm−2]) (Barna et al. 2011; Konôpka & Pajtík 2014). Tienené listy nedostatok slnečného žiarenia kompenzujú väčšou listovou plochou. Preto v zhode s adaptabilitou listov na intenzitu žiarenia listová plocha na skúmaných predrasta- vých a úrovňových vzorníkoch sa zväčšovala od hornej tretiny koruny k dolnej. Predrastavé stromy mali v každom poraste Obr. 4. a) Priemerná listová plocha podúrovňových (vrástavých) vzorníkov z rôznych porastov (K, M, S, I pozri Tabuľka 1) podľa dostatok svetla preto sa pri nich nemenila významne listová tretín korún (H horná, S stredná, D dolná tretina koruny). b) Hod- plocha so silou ťažby. noty SLA získané z tých istých vzoriek listov. Rozdielne písmena Na variabilite veľkosti listov úrovňových stromov už poukazujú na významné rozdiely medzi priemermi podľa Dun- nemá najväčší podiel tretina koruny, ako to je u predrasta- canovho testu, (P ≤ 0,05) vých stromov, ale sila ťažbového zásahu (Barna 2004). V tejto Fig. 4. a) Mean leaf area of suppressed sample trees from stands stromovej triede veľkosť listovej plochy už rastie so zakme- with various density (K, M, S, I see Table 1; H – upper, S – middle, nením, t. j. čím je hustejší porast, tým väčšie sú listy. Ide tu D – lower third of crown). b) SLA acquired from the same leaf sam- o morfologickú adaptáciu na rôzne svetelné podmienky, ples. Different letters indicate statistically significant differences between means; Duncans test applied (P ≤ 0.05). v ktorých sa listy dospelých stromov buka vyvíjali a rástli. Pri 1)Leaf area, 2)Stand podúrovňových stromoch iba na ploche I (s najintenzívnejším zásahom) bol vplyv tretiny koruny na listovú plochu podobný ako vo vyšších stromových triedach, pravdepodobne silným Vývoj prirodzenej obnovy preriedením porastu sa vzájomne konkurenčné vzťahy stro- V roku 2002 vo všetkých piatich porastoch bolo založených mov narušili. Na kontrolnej ploche (K) boli rozdiely medzi po 7 plôch. Celkom 35 plôch, každá o rozmere 3 m × 3 m tretinami korún v priemernej listovej ploche veľmi malé (9 m2). Plochy boli v každom poraste zakladané náhodne vo (1,09 cm2) a štatistický nevýznamné (Obr. 4a). To znamená, vzájomnej vzdialenosti 20 m. Kvôli vysokej hustote skúma- že na kontrolnej ploche bola porastová úroveň takmer úplne ných jedincov každá plocha bola rozdelená na 9 miniplôch. zapojená a celá koruna podúrovňových stromov malá pri- Výskum tak prebiehal na ploche o veľkosti 1 m × 1 m, kde sa bližne rovnaké svetelné podmienky (hodnoty listovej plochy zisťoval počet jedincov z prirodzeného zmladenia, druhové sú homogénne). Na plochách M a S, kde došlo k miernemu zloženie, ich výška a hrúbka. Prvá analýza stavu prirodzenej až silnému ťažbovému zásahu, boli rozdiely medzi tretinami obnovy bola v roku 2002, štrnásť rokov (vegetačných období) korún priemernej listovej plochy už väčšie, a to 2,67 cm2 (M) po prvom ťažbovo-obnovnom zásahu. Nasledujúce výskumy a 6,63 cm2 (S). Došlo tu však k zaujímavému javu (Obr. 4a): boli po druhom zásahu v 16. a 18. roku od prvého zásahu veľkosť listov s klesajúcou tretinou koruny sa nezväčšovala a ďalšie dva po dorube v 22. a 24. roku od začiatku. ako pri predrastavých a úrovňových stromoch, ale sa zmen- Hustota porastu (zakmenenie) sa v zásadnej miere podieľa šovala (Barna 2004). na prenikaní svetla do vnútra porastu. Slnečné žiarenie ako Listy zo spodnej častí korún aj keď mali menšiu listovú základný zdroj energie je vo vnútri porastov transformované, plochu ako listy z hornej a strednej časti, mali aj nízku hmot- čo sa odráža v priestorových i časových zmenách osvetle-

258

Cislo_4_2015.indb 258 19.2.2016 13:33:17 M. Barna / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

nia, teplotného a vlhkostného režimu a evapotranspirácie. po stredne silnom preriedení (plocha S s počiatočným zníže- Výslednica ich pôsobenia vplýva na produkčnú schopnosť ním zakmenenia na 0,5 kde bolo v priemere 6 – 10 jedincov jedincov (Jarčuška & Barna 2011), ale aj druhovu skladbu na m2) a naopak, najhoršie sa ukázal holorub (od 5 do 1 obnovy (Barna & Bošeľa 2015). Vývoj obnovy v jednotlivých jedinca na m2) a taktiež vysoký zapoja materského porastu porastoch a vývoj klimatických faktorov pod materskými (K, M: od 4 do 2 jedincov na m2). Menší počet semenáčikov stromami a na holine (100 %) je v tabuľke 3. Zmeny osvet- buka na hustejších plochách (K, M) bol výsledkom zhorše- lenia v porastoch EES po ťažbových zásahoch v roku 1989 ných rastových podmienok a na plochách so silnejšími zása- sú uvedené podľa Střelca (1992) a priemerné zrážky podľa hmi (I, H) bol menší počet fruktifikujúcich stromov (Barna Dubovej (2001). Po nasledujúcich ťažbách sme osvetlenie & Bošeľa 2015). nad úrovňou prirodzenej obnovy zisťovali pomocou hemis- Celková obnova buka bola výrazne ovplyvnená počia- férických fotografií. točnými zásahmi v roku 1989 – čím väčšia intervencia, tým Hustota jedincov v prirodzenej obnove nemala lineárny menšie zastúpenie buka. Z analýzy vývoja percentuálneho vzťah k presvetleniu porastov, najlepšie výsledky sa dosiahli zastúpenia buka vyplýva, že najväčšie zastúpenie buka

Tabuľka 3. Časový sled rubných zásahov a vývoj následného porastu z prirodzenej obnovy a klimatických údajov na jednotlivých plochách EES Table 3. Chronology of interventions and subsequent development of natural regeneration and climate data at five EES plots. N4) . 1 000 h5) Fagus .1 000 Osvetlenie6) Zrážky7) Rok1) Porast2) Ťažbový zásah3) [N.ha−1] [cm] [N.ha−1] [%] K kontrola (bez zásahu)8) 37 13,3 —* 2 67 M clonný rub (mierny)9) 33 13,0 — 8 68 1989 S clonný rub (stredný)10) 23 13,7 — 22 78 I clonný rub (intenzívny)11) 26 15,9 — 53 92 H holorub12) 16 18,2 — 100 100 K kontrola (bez zásahu)8) 39 25,7 29 5 65 M clonný rub (stredný)10) 41 43,4 35 19 82 2004 S clonný rub (stredný) 10) 97 62,5 75 25 89 I dorub13) 57 167,0 29 100 100 H (bez materského porastu14)) 36 573,7 9 100 100 K kontrola (bez zásahu)10) 19 27,5 14 3 66 M dorub13) 32 78,2 26 100 100 2009 S dorub13) 73 154,0 53 100 100 I (bez materského porastu)14) 48 277,2 22 100 100 H (bez materského porastu)14) 16 699,5 6 100 100 1)Year, 2)Stand, 3)Treatment, 4)Number of trees, 5)Mean height, 6)Illumination, 7)Throughfall / precipitation, 8)Control plot (uncut), 9)Shelterwood (Lihgt), 10)Shelterwood (moderate), 11)Shelterwood (heavy), 12)Clear cut, 13)Final cut, 14)Without parent stand *V roku 1989 sa podiel buka v obnove nezisťoval – The share of beech in natural regeneration was not investigated in 1989.

Obr. 5. Vývoj: a) percentuálneho zastúpenia buka v prirodzenej obnove, b) priemerného počtu druhov drevín na m2 z prirodzenej obnovy – v porastoch s rozdielnymi ťažbovými postupmi 14 – 24 rokov od začiatku obnovnej ťažby (K – kontrola; M – mierny, S – stredný, I – intenzívny clonný rub, H – holorub). Vertikálne čiary naznačujú smerodajnú chybu. Rozdielne písmena indikujú významný rozdiel medzi priemermi počas vývoja 2002–2012. Elipsa ohraničuje jednu homogénnu skupinu v rámci jedného roka. Duncanov test, P ≤ 0,05. Fig. 5. Development of: a) beech share (in percent) in regeneration, b) mean number of tree species in natural regeneration per m2– in forest stands with different cutting treatments 14–24 years after the beginning of regeneration cutting (K control; M light; S moderate; I heavy shelter- wood cut; H clear cut). Vertical bars indicate ± SE from the mean. Different letters indicate statistically significant differences between the means during the development 2002–2012. Ellipses enclose homogenous groups in a particular year. Duncan’s test applied (P ≤ 0.05). 1)Number of species

259

Cislo_4_2015.indb 259 19.2.2016 13:33:18 M. Barna / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

v obnove je v porastoch kde preriedenie bolo najmenšie (K, čovaní monitoringu vplyvu manažmentu na stav diverzity M, S), a zakmenenie nekleslo pod 0,5. Ďalšia ťažba a pre- v prirodzenej obnove v období silných kompetičných vzťa- rieďovanie materského porastu (2004 a 2009) už nemalo hov počas fázy maximálneho výškového prírastku až do významný vplyv na podiel buka v prirodzenej obnove (Obr. jeho kulminácie (Pretzsch et al. 2015). Dôležitým poslaním 5a). Zaujímavé je tiež, že počas desiatich rokov druhová EES naďalej zostane vytváranie výskumného prostredia pre bohatosť semenáčikov významné poklesla vo všetkých poras- vedecké účely. toch a vývoj obnovy po rozdielnych obnovných postupoch smeruje do jedného bodu. V druhovej vyrovnanosti (index E5) nenastali žiadne zmeny počas sledovaného obdobia, čo Poďakovanie znamená že zmeny spôsobené počiatočnou ťažbou bili trvalé (až do konca výskumu). Z obrázku 5b vidíme, že s intenzitou Práca bola podporená Vedeckou grantovou agentúrou ťažby sa zvyšuje aj rozptyl rôznych druhov semenáčikov. Na (VEGA) MŠ SR a SAV grantovým projektom č. 2/0039/14. začiatku výskumu sa vytvorili 2 homogénne skupiny. V prvej je kontrola a plocha s najslabším zásahom, kde v priemere sa vyskytuje 1 druh dreviny na m2 a plochy so silnejšími zásahmi Literatúra 2 – priemerne viac ako 2 druhy rôznych drevín na každom m . Ambrož, R., Vacek, S., Vacek, Z., Král, J., Štefančík, I., 2015: Cur- S postupom času, rozptyl druhov resp. druhová rôznorodosť rent and simulated structure, growth parameters and regene- na m2 klesá, najviac na plochách po holorube (H). Je to šta- ration of beech forests with different game management in the tistický významný pokles a tieto sa v roku 2006 dostavajú na Lány Game Enclosure. Lesnícky časopis - Forestry Journal, úroveň najhustejších a najzapojenejších plôch. 61:78–88. Najväčšie rozdiely boli zistené vo vývoji výškového rastu. Barna, M., 1999: Process of twig growth of beech (Fagus sylvatica L.) of dominant and codominant trees after regeneration cutting. Od začiatku obnovy všetky druhy stromov využívajú svetelný Ekológia (Bratislava), 18:233–245. a vlhkostný benefit, ktorý prichádza s presvetlením poras- Barna, M., 2004: Adaptation of European beech (Fagus sylvatica tov podľa sily intervencie. Aj keď rast bol najmarkantnejším L.) to different ecological conditions: leaf size variation. Polish prejavom rozdielnej intenzity zásahov do porastov, nedá sa Journal of Ecology, 52:35–45. jednoznačne tvrdiť, že to bude trvalá zmena. Barna, M., Kodrík, M., 2002. Beech biomass distribution after Výsledky preukázali, že pomocou manažmentových shelterwood cutting according to tree social status. Ekológia opatrení je možné ovplyvniť štruktúru a diverzitu zmladenia. (Bratislava), 21:61–73. Aj keď buk je v týchto podmienkach kompetične veľmi silný, Barna, M., Marušák, R., Sedmák, R., Dobrovič, J., 2007: Diameter ťažbovými zásahmi pri obnove lesa je možné docieliť zvýšenie and height increment of beech trees after shelterwood cutting. Forest Science - Nauka za Gorata, 44:67–76. druhovej diverzity (Barna & Bošeľa 2015). Barna, M., Sedmák, R., Marušák, R. 2010. Reponse of European beech radial growth to shelterwood cutting. Folia oecologica, 37:125–136. 5. Záver Barna, M., Kulfan, J., Bublinec, E., 2011: Buk a bukové ekosystémy Európske lesy predstavujú približne polovicu územia Európy. Slovenska. Bratislava, VEDA vydavateľstvo SAV, 636 p. V osemdesiatych rokoch minulého storočia v mnohých kra- Barna, M., Bošeľa, M., 2015. Tree species diversity change in natu- jinách Európy bolo zaznamenané výrazné zhoršenie stavu ral regeneration of a beech forest under different management. Fores Ecology and Management, 342:93–102. lesov. Za prioritnú príčinu tohto stavu sa považoval vplyv imi- Bouman, O. T., 2014. Plasticity of beech (Fagus sylvatica L.) in sií (prevažne NO a SO ). Riešením daného problému bolo x 2 advance regeneration on soils with chronic nitrogen deposition vytvorenie základne na medzinárodnej vedeckej a politickej and low magnesium availability. Forstarchiv, 85:155–162. spolupráci, v spustení Medzinárodného kooperatívneho Bowman, W. D., Cleveland, C. C., Halada, Ľ., Hreško, J., Baron, J. programu monitorovania a hodnotenia vplyvu znečisteného S., 2008: Negative impact of nitrogen deposition on soil buffe- ovzdušia na lesy (ICP Forests). Redukcia emisií z energe- ring capacity. Nature Geoscience, 1:767–770. tiky, priemyslu i dopravy mala priaznivý vplyv na zlepšenie Braun, S., Flückiger, W., 1987: Untersuchungen an Gipfeltreiben kvality vzduchu, a tým i na stav lesov v Európe. Zlepšenie von Buche (Fagus sylvatica L.). Botanica Helvetica, 97:61–73. sa neprejavilo pri depozícii iónov dusíka, či pôsobení tropo- Bublinec, E., 1994: Koncentrácia, akumulácia a kolobeh prvkov v bukovom a smrekovom ekosystéme. Acta Dendrobiologica, 85 p. sférického ozónu na vegetáciu, čím sa regionálne stav lesov Bublinec, E., Dubova, M., 1993: Annual dynamics of deposition of opäť zhoršuje (Krupová & Pavlenda 2013). Výsledky štúdií calcium and its ecological consequences for forest ecosystems. európskych lesov indikujú možnosť negatívnych vplyvov aj Lesnícky časopis - Forestry Journal, 39:405–413. klimatickej zmeny na ich produkčné schopnosti (Gömöry Cicák, A., Štefančík, I., 1993: Phenology of bud breaking of beech et al. 2015). Preto budúcnosť EES Kremnické vrchy vidíme (Fagus sylvatica L.) in relation to stocking of its tree component. napríklad v riešení ekologických globálnych problémov Ekológia (Bratislava), 12:441–448. a otázok: či zmeny primárnej produkcie budú predstavovať Cicák, A., 1998: Knowledge of leaf area distribution in beech (Fagus všeobecnejší trend, aké sú ich možné príčiny a dôsledky sylvatica L.) spring shoots and possibility of its application in pre fungovanie dotknutých ekosystémov? Z možných hna- production ecology. Lesnictví - Forestry, 44:250–255. Cicák, A., 2003: Estimation of morphological parameters for Euro- cích síl týchto zmien môžu byť okrem zmeny klímy (Hlásny pean beech leaves on spring shoots using the method of calcu- et al. 2014) atmosférická depozícia (Bowman et al. 2008). Na lation coefficients. Folia oecologica, 30:131–140. kvantifikovanie dlhodobých zmien primárnej produkcie les- Cicák, A., Mihál, I., 2005: Development of beech necrotic disease in ných ekosystémov je takéto modelové územie ako EES zvlášť the growing phase of maturing stand under air pollution stress. vhodné (Horemans et al. 2016). Význam vidíme aj v pokra- Journal of Forest Science, 51:101–107.

260

Cislo_4_2015.indb 260 19.2.2016 13:33:18 M. Barna / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 252–261

Ditmarová, Ľ., Kmeť, J., 2002: Physiological and biochemical Krupová, D., Pavlenda, P., 2013: Monitoring of forest ecosytems aspects of stress impact on beech saplings growing under vary- in Europe and in Slovakia. Lesnícky časopis - Forestry Journal, ing site conditions. Biologia (Bratislava), 57:533–540. 59:289–294. Dubová, M., 2001: Sulphates dynamic of surface water in beech Kukla, J., 2002: Variability of solutions percolated through cambi- ecosystem of the Kremnické vrchy Mts. Folia oecologica, sol in a beech ecosystem. Ekológia (Bratislava), 21, Supplement 28:101–109. 2/2002:13–25. Dykyjová, D. et al., 1989: Metody studia ekosystému. Praha, Aca- Kukla, J., Kontris, J., Kontrisova, O., Gregor, J., Mihalik, A., 1998: demia, 690 p. Causes of floristical differentiation of Dentario bulbiferae-Fage- Eschrich, W., Burchardt, R., Essiamah, S., 1989: The induction of tum (Zlatnik 1935) Hartmann 1953 and Carici pilosae-Fagetum sun and shade leaves of European beech (Fagus sylvatica L.); Oberd. 1957 associations. Ekologia (Bratislava), 17:177–186. anatomical studies. Trees, 3:1–10. Kuklová, M., Kukla, J., Schieber, B., 2005: Individual and population Gömöry, D., Longauer, R., Krajmerová, D., 2015: Choice of forest parameters of Carex pilosa Scop. (Cyperaceae) in four forest sites reproductive material under conditions of climate change. Les- in Western Carpathians (Slovakia). Polish Journal of Ecology, nícky časopis - Forestry Journal, 61:124–130. 53:427–434. Halada, Ľ., Oszlányi, J., Kanka, R., 2014: Long-Term Ecological Mihál, I., 1997: Harvestmen (Opilionida) in a brush stand and fir- Research (LTER) at the Institute of Landscape Ecology of SAS. -beech forest of the Kremnické vrchy mountains. Biologia, Bra- Životné prostredie, 48:161–163. tislava, 52:191–194. Hlásny, T., Mátyás, C., Seidl, R., Kulla, L., Merganičová, K., Trom- Mihál, I., 2012: Species diversity, abundance and dominance of bik, J. et al., 2014: Climate change increases the drought risk in macromycetes in beech forest stands with different intensity of Central European forests: What are the options for adaptation? shelterwood cutting interventions. Folia oecologica, 39:53–62. Lesnícky časopis - Forestry Journal, 60:5–18. Mihál, I., Cicák, A., Tsakov, H., 2014: Selected biotic vectors trans- Holgén, P., Söderberg, U., Hånell, B., 2003: Diameter increment in mitting beech bark necrotic disease in Central and South-Eastern Picea abies shelterwood stands in Northern Sweden. Scandina- Europe. Folia oecologica, 41:62–74. vian Journal of Forest Research, 18:163–175. Power, S. A., 1994: Temporal Trends in Twig Growth of Fagus syl- Horemans, J. A., Bošeľa, M., Dobor, L., Barna, M., Bahyl, J., vatica L. and their Relationships with Environmental Factors. Deckmyn, G. et al., 2016: Variance decomposition of prediction Forestry, 67:13–30. of stem biomass increment for European beech: Contribution Pretzsch, H., del Río, M., Ammer, C., Avdagic, A., Barbeito, I., Bielak, of selected sources of uncertainty. Forest Ecology and Mana- K. et al., 2015: Growth and yield of mixed versus pure stands of gement, 361:46–55. Scots pine (Pinus sylvestris L.) and European beech (Fagus sylva- Jamnická, G., Bucinova, K., Havranova, I., Urban, A., 2007: Current tica L.) analysed along a productivity gradient through Europe. state of mineral nutrition and risk elements in a beech ecosys- European Journal of Forest Research, 134:927–947. tem situated near the aluminium smelter in Ziar nad Hronom, Roloff, A., 1986: Morphologische Untersuchungen zum Wachstum Central Slovakia. Forest Ecology and Management, 248:26–35. und Verzweigungssystem der Rotbuche (Fagus sylavtica L.). Mit- Jamnická, G., Váľka, J., Bublinec, E., 2013: Heavy metal accumu- teilungen der Deutschen dendrologischen gesellschaft, 76:5–47. lation and distribution in forest understory herb species of Car- Schieber, B., 2014: Effect of altitude on phenology of selected forest pathian beech ecosystems. Chemical Speciation and Bioavai- plant species in Slovakia (Western Carpathians). Folia oecolo- lability, 25:209–215. gica, 41:75–81. Janík, R., 2005: Dynamics of soil temperature and its influence on Schieber, B., Kubov, M., Pavelka, M., Janík, R., 2015: Vegetation biomass production of herb layer in a submontane beech forest. dynamics of herb layer in managed submountain beech forest. Journal of Forest Science, 51:276–282. Folia oecologica, 42:35–45. Janík, R., Bublinec, E., Dubová, M., 2014: Space-time patterns of Stašiov, S., Svitok, M., 2014: The influence of stand density on the soil pH and conductivity in submountain beech ecosystems in structure of centipede (Chilopoda) and millipede (Diplopoda) the West Carpathians. Folia oecologica, 41:141–145. communities in the submountain beech forest. Folia oecologica, Jarčuška, B., Barna, M., 2011. Plasticity in above-ground biomass 41:195–201. allocation in Fagus sylvatica L. saplings in response to light ava- Střelec, J., 1992: Vplyv ťažbového zásahu v bukovom poraste na ilability. Annals of Forest Research, 54:151–160. zmeny osvetlenia. Lesnícky časopis - Forestry Journal, 30:551– Ježík, M., Blaženec, M., Střelcová, K., Ditmarová, Ľ., 2011: The 558. impact of the 2003–2008 weather variability on intra-annual Šebík, L., Polák, L., 1990. Náuka o produkcii dreva. Bratislava, Prí- stem diameter changes of beech trees at a submontane site in roda, 322 p. central Slovakia. Dendrochronologia 29:227–235. Štefančík, I., 1994: Vplyv ťažbovo-obnovného zásahu na štruktúru Kellerová, D., 2002: Ground-level ozon in the beech EES Kremnické a hrúbkový prírastok bukovej kmeňoviny. Lesnícky časopis - Vrchy Mts. Ekológia (Bratislava), 21, Supplement 2/2002:26– Forestry Journal, 40:285–296. 32. Terek, J., Dobrovič, J., 2015: Ecologically active surfaces, methodo- Kellerová, D., Janík, R., 2014: Analysis of ambient ozone in a foothill logical approach to the study of ecological functions. Ekologia area in the Western Carpathians. Folia oecologica, 41:146–152. (Bratislava), 34:207–215. Konôpka, B., Pajtík, J., 2014: Similar foliage area but contrasting Vacek, Z., Vacek, S., Podrázský, V., Bílek, L., Štefančík, I., Moser, W. foliage biomass between young beech and spruce stands. Les- K. et al., 2015: Effect of tree layer and microsite on the variability nícky časopis - Forestry Journal, 60:205–213. of natural regeneration in autochthonous beech forests. Polish Konôpka, B., Pajtík, J., Marušák, R., 2015: Biomass allocation Journal of Ecology, 63:233–246. influenced by canopy closure in a young spruce stand. Journal Voško, M., Bublinec, E., Greguš, C., 1986: Vybrané lesné ekosystémy of Forest Science, 61:62–71. SSR, ich produktivita, stabilita a ochrana. In: Projekt ŠPZU. Zvo- Kontriš, J., Kontrišová, O., Gregor, J., 1993: Dynamics of the phyto- len, ÚEL SAV, 64 p. cenoses development of the submountain beech forest stands. I. Wang, W. J., He, H. S., Spetich, M. A., Shifley, S. R., Thompson, phytocenoses. Ekológia (Bratislava), 12:417–428. III, F. R., Fraser, J. S., 2013: Modeling the Effects of Harvest Korpeľ, Š., Tesař, V., Peňáz, J., Saniga, M., 1991: Pestovanie lesa. Alternatives on Mitigating Oak Decline in a Central Hardwood Bratislava, Príroda, 464 p. Forest Landscape. PLoS ONE 8: e66713.

261

Cislo_4_2015.indb 261 19.2.2016 13:33:18 Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 262–266

Referát – Discussion paper http://www.nlcsk.sk/fj/

Pěstování, produkční potenciál a ekologické důsledky pěstování jedle obrovské (Abies grandis /Douglas ex D. Don/ Lindl.) v České republice – přehled Silviculture, production potential and ecological effects of Grand fir (Abies grandis /Douglas ex D. Don/ Lindl.) in the Czech Republic – review

Martin Fulín1, 2

1 Česká zemědělská univerzita v Praze, Fakulta lesnická a dřevařská, Kamýcká 129, CZ – 165 21 Praha 6 - Suchdol, Česká republika 2 Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, Strnady 136, CZ – 252 02 Jíloviště, Česká republika

Abstract The grand fir (Abies grandis /Douglas ex D. Don/ Lindl.) is a promising species with a high potential to fulfil many forest functions, mainly production, site improvement and landscaping functions. The aim of the presented study is to summarise the research results concer- ning the silviculture of this species, production capacity and environmental effects in the conditions of the Czech Republic. Despite its relatively small reduced area, which was 1,208.59 ha in 2013 (http://eagri.cz), Grand fir shows quite high potential of producing timber convenient for specific purposes, and has a favourable effect on forest soils. At specific favourable sites it is superior also to Douglas-fir. It has a considerable potential for ornamental purposes and as a Christmas tree. Basic knowledge for its successful cultivation is available. Key words: Grand fir; production; silviculture; ecological effects; timber use

Abstrakt Jedle obrovská (Abies grandis /Douglas ex D. Don/ Lindl.) představuje dřevinu s potenciálním přínosem pro plnění řady funkcí v lesním hospodářství, zejména funkce produkční, meliorační, stabilizační a krajinářská. Cílem příspěvku je sumarizace výsledků týkajících se pěstování, produkčního a environmentálního významu této dřeviny v podmínkách České republiky. Přes poměrně malou redukovanou plochu, která v roce 2013 činila 1208,59 ha (http://eagri.cz), vykazuje tato dřevina značný produkční potenciál specificky využitelného dříví a příznivý meliorační vliv na vlastnosti lesních půd. Na pro ni příznivých stanovištích dokáže předstihnout i douglasku tisolistou. Nezanedbatelný není ani její význam z hlediska produkce ozdobného klestu a vánočních stromků. Pro její úspěšné pěstování jsou k dis- pozici základní podklady. Klíčová slova: jedle obrovská; produkce; pěstování; ekologické vlivy; využití dříví

1. Úvod čních pokusů, které dokládají její dobré růstové možnosti a produkční potenciál, především v mladším věku (Hofman Jedle obrovská zaujímá rozsáhlý přirozený areál na severozá- 1963; Šika 1983; Vančura 1990). padním pobřeží severoamerického kontinentu. Rozkládá se Pozornost byla exotickým druhům jedlí věnována i z hle- na území USA (ve státech Washington, Oregon, Kalifornie, diska využití ve šlechtitelských programech (Kobliha 1989; Idaho, Montana) a Kanady (v Britské Kolumbii, zvláště na Kobliha & Janeček 2000). Důležitou část výzkumu poten­ ostrově Vancouver), které lze vymezit 39 – 51° s. z. š. a 114 ciálu jedle obrovské v ČR, obdobně jako v jiných evropských – 125° z. z. d. (Foiles 1965). První zmínky o jedli obrovské se zemích, představují provenienční pokusy. Od roku 1961, kdy datují k roku 1805, kdy ji objevili badatelé Lewis a Clark. Na bylo s provenienčním výzkumem tohoto druhu v ČR zapo- tento objev se však v následujících letech zapomnělo, a proto čato, bylo založeno celkem 11 ploch o celkové výměře 5,88 ha. se dalším „objevitelem“ stal David Douglas. Jeho zmínka Studiem dané dřeviny se zabýval především VÚLHM, a to i v o této dřevině pochází až z roku 1830. Introdukce jedle obrov- rámci výzkumných programů IUFRO, kde se do současnosti ské do českých zemí je odhadována na období mezi roky 1862 dlouhodobě sleduje celkem 32 proveniencí. Výsledky mimo a 1870. Zavedení této jedle bylo nejspíš zprostředkováno fir- jiné umožnily srovnání růstu jedle obrovské u nás a v dalších mou J. Bootha (Hofman 1963). zúčastněných zemích (Šindelář 2004). Jedle obrovská patří v podmínkách střední Evropy ke dře- Na druhé straně existuje jen málo prací (např. Podrázský vinám s nejvyšším potenciálem produkce. Odumírání domácí et al. 2009; Podrázský & Remeš 2009) dokumentujících vliv jedle bělokoré (Abies alba Mill.) v minulém století přispělo jedle obrovské na složky přírodního prostředí. Dodnes pro k zájmu o jedli obrovskou jako o potenciální substituční druh jedli obrovskou není dostatek údajů o produkci v různých (Podrázský & Remeš 2008a). Jedle obrovská je po stránce stanovištních podmínkách, zejména chybí podrobnější data růstu a produkce sledována v řadě experimentů a provenien­ o jejím vlivu na ostatní složky lesních ekosystémů, včetně půdy. *Corresponding author. Martin Fulín, e-mail: [email protected]

Cislo_4_2015.indb 262 19.2.2016 13:33:18 M. Fulín / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 262–266

Pokud jde o pěstování jedle obrovské v našich podmín- Vančura 1987; Vančura 1990; Beran 2006; Šindelář et al. kách, bylo by do budoucna vhodné využívat ji ve formě 2006; Škorpík et al. 2013) ke stejným závěrům, tj. že nejlepší jednotlivé nebo skupinové příměsi domácích dřevin. Jako provenience z hlediska produkce pocházejí z oblastí ostrova nejvhodnější se jeví kombinace jedle obrovské se smrkem či Vancouver, washingtonského pobřeží a washingtonských s douglaskou (Pondělíček 2002). V úvahu přicházejí i mono- Kaskád. Rovněž výsledky autorů z okolních zemí (Burzyn- kulturní porosty, které však nedokáží dostatečně plnit poža- ski & Vančura 1985; Fletcher & Samuel 1990; König 1995; davky na veškeré funkce lesa. Výchova této dřeviny v mladším Kleinschmit et al. 1996; Kulej & Socha 2008; Liesebach et al. a středním věku by měla být velmi intenzivní, protože rychle 2008; Rau et al. 2008) jsou v tomto ohledu obdobné. Ukazuje přirůstá a potřebuje dostatek prostoru (Wolf 1998). se, že vhodná volba provenience jedle obrovské může hrát Výzvou pro lesnickou praxi i výzkum je využití pro- důležitou roli pro zlepšení produkce lesních porostů. dukčního i mimoprodukčního potenciálu jedle obrovské v hospodářských lesích a její začlenění do konceptu trvale udržitelného a polyfunkčního (funkčně diferencovaného a 4. Produkce integrovaného) lesního hospodářství ve středoevropském O produkci jedle obrovské je v podmínkách České repub- kontextu, jak je to běžné např. v německých zemích (Podráz- liky k dispozici jen malé množství údajů. Souvisí to s malou ský & Remeš 2008a). Určitou paralelou může být výzkum rozlohou výsadeb této dřeviny a s relativně nízkým věkem a využití douglasky, která je však pro svůj bezpochyby větší převážné většiny výsadeb. Také pokles zájmu o introdu- potenciál předmětem sledování z hlediska produkce (Kube- kované dřeviny především vlivem změny přístupu orgánů ček et al. 2014; Pulkrab et al. 2014) i environmentálních ochrany přírody a krajiny hrál v posledních desetiletích svou účinků (Podrázský et al. 2014) častěji. roli. Na druhé straně i velmi řídké disponibilní údaje o růstu a produkci jedle obrovské indikují vysoký potenciál, který z těchto hledisek daný druh má. 2. Ekologické nároky Srovnání analýzy dat lesnické statistiky (Kouba & Jedle obrovská je považována za polostinnou dřevinu, přičemž Zahradník 2011; Podrázský et al. 2013) dokládá v globál- v průběhu jejího vývoje se nároky na světlo mění. V mladším ním měřítku příznivější produkční ukazatele jedle obrovské věku roste díky zástinu pomaleji, ale jakmile se jí naskytne pří- i ve srovnání s douglaskou tisolistou, která je jinak považo- stup ke světlu, využije tuto možnost k nastartování rychlejšího vána za nejproduktivnější dřevinu v evropském, příp. i svě- růstu. V období, kdy je jedle obrovská ve stadiích tyčkoviny a tovém kontextu. Zásoba jedle obrovské ve 100 letech byla tyčoviny, se rychlým růstem dostává do popředí a ve starším v uvedených studiích predikována na poměrně vysokých věku je tak horní část korun stromů plně osvětlená. Přizpů- 575 m3.ha−1, zatímco u douglasky tisolisté ve stejném věku sobivost a rychlost růstu jí umožňuje dostat se až do úrovně na 560 m3.ha−1. V úvahu byla vzata i skutečnost, že jedle či nadúrovně porostu (Hofman 1963). I z tohoto hlediska lze obrovská vytváří díky svým nižším nárokům na světlo hustší proto jedli obrovskou přirovnat k douglasce tisolisté. zápoj bez výrazné autoredukce a dosahuje tudíž vyšší zásoby. Z hlediska nároku na půdu má druh schopnost přizpů- Jedle obrovská byla též v minulosti vysazována především na sobit se širokému rozmezí půdních typů, čemuž odpovídá jí odpovídající „jedlová“ stanoviště (luvizemě, pseudogleje), i jeho rozšíření v domovině. Hlavní výskyt je však spíše na alu- zatímco douglaska (i díky svému výrazně vyššímu zastoupení viálních a diluviálních stanovištích (Foiles et al. 1990). Jedle v českých lesích) roste i v pro ni výrazně méně příznivých obrovská preferuje hluboké, dobře provzdušněné a vodou podmínkách. bohaté půdy, ale také velmi mělké až středně hluboké uléhavé To dokládají i výsledky šetření smíšených porostů jedle půdy. Vyhýbá se půdám se stagnující vodou (Pokorný 1959). obrovské a douglasky na Černokostelecku (Fulín et al. 2013). Jedle obrovská zde vykazovala výrazně lepší produkční uka- zatele. Dalším faktorem zde však byl vysoký vliv intenzity hos- 3. Provenienční pokusy podaření, kdy ve věku 35 let byla ve vychovávaném porostu jedle obrovské zjištěna zásoba 562 m3.ha−1, zatímco v porostu Pro úspěšné pěstování introdukované dřeviny je nejprve na lokalitě ponechané bez pěstebních zásahů dosáhla zásoba třeba dosáhnout její aklimatizace. Po dobu ověřování růstu 725 m3.ha−1. Třetí sledovaný porost, který představoval směs na novém území se postupně měří biometrické veličiny a s douglaskou, dosáhl ve věku 45 let zásoby 664 m3.ha−1. kvalitativní znaky, které jsou pak vyhodnoceny podle prove- Při srovnání jedle obrovské se smrkem ztepilým a jedlí nienčních oblastí. Získané informace jsou využity pro výběr bělokorou na školním polesí Hůrky u Písku odpovídal výš- nejkvalitnější provenience v daných přírodních podmínkách. kový růst introdukované jedle nejvyšším bonitám. Přestože Podle Fletchera (1986) je areál jedle obrovské rozdělen do zde její růst není v optimu, dokáže na daném stanovišti před- 5 provenienčních oblastí: Ia – Vancouver, Ib – Washington- stihnout smrk o čtyři bonitní stupně (Wolf 1998). I starší -pobřeží, II – Washington-Kaskády, III – Idaho, Montana, údaje dokládají značný růstový potenciál jedle obrovské. Z IV – Oregon-Kaskády. Toto členění bylo využito v rámci hlediska výškového přírůstu dosáhly v ČR 40leté solitéry této provenienčních pokusů s jedlí obrovskou v České republice dřeviny ročních přírůstů okolo 60 cm a ještě ve věku 70 let i v okolních zemích. přirůstaly ročně o 45 cm. U některých jedinců se projevoval Na základě výsledků provenienčních pokusů, které byly vysoký výškový přírůst (až 100 cm) v ještě starším věku, což založeny pod záštitou Mezinárodního svazu lesnických je neobvyklé i u našich rychle rostoucích domácích dřevin. výzkumných organizací (IUFRO), došli čeští autoři (Šika & Časté poškození terminálů u solitérních stromů však může

263

Cislo_4_2015.indb 263 19.2.2016 13:33:19 M. Fulín / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 262–266

výšky, které byly dosaženy v určitém věku, zkreslovat, a proto citními živinami (Podrázský & Remeš 2007, 2008b). Výchova nelze ani uvedený vysoký přírůst považovat za potenciálně má být tedy náležitě intenzivní; od 15 do 40 let lze přecházet konečný (Hofman 1963). na úrovňovou probírku a úpravu druhové skladby, přičemž je zavčasu nutno uvažovat i o přirozené obnově, která je na vhodných místech spontánní (Hofman 1963). Při provádění 5. Vliv na půdu výchovného zásahu (těžby) by mělo být snahou omezit pora- nění kmenů, neboť jedle obrovská je velmi náchylná na napa- Zahraniční autoři (Axellson 1985; Nason & Myrold 1992; dení houbami rodu Armillaria. Škody václavkami byly zazna- Waring et al. 1992; Tiedemann et al. 1998; Garrison et al. menány jak v její domovině (Filip & Goheen 1984), tak i v ČR 2000; Ferguson et al. 2007) se zaměřili na vliv přihnojení (Hofman 1963; Škorpík et al. 2013). Ve snaze docílit lepších a probírek v porostech jedle obrovské z hlediska dopadu na hospodářských výsledků je možné upravit pěstební zásahy změnu nutričních hodnot v půdě a budoucího vývoje růstu i ve prospěch kvality dřeva (Hapla & Wellhausen 2003). Vyšší dané dřeviny. Uvedení autoři se víceméně shodují, že jedle hustotu dřeva (užší letokruhy) lze zajistit především nižším obrovská dobře reaguje na přihnojení a probírky, při kterých se přístupem světla, tj. větším zápojem porostů. projevuje zlepšení růstových vlastností i udržení dostatku pří- Při obnově jedle obrovské je důležité správné stanovení stupných živin v půdě. Další zahraniční autoři (Andersen et al. obmýtí a obnovní doby. Objemový přírůst u takto rychle ros- 2004; Sverdrup et al. 2006) prováděli sledování melioračních toucích dřevin kulminuje přibližně ve věku 70 let. V našich vlivů smrku ztepilého, jedle obrovské, buku lesního a dubu podmínkách je vhodné, aby bylo obmýtí stanoveno maxi- letního na degradovaných půdách, kde nejlepších výsledků málně do věku 90 let, je-li jedle obrovská přítomna ve směsi dosáhly listnáče, dále jedle obrovská a s velkým odstupem s domácími dřevinami typu smrku ztepilého. Vyšší obmýtí smrk ztepilý. V ČR se vlivem jedle obrovské na půdu zabývá smrku totiž zapříčiňuje i nutnost vyššího obmýtí celého pouze několik prací, protože zde zatím není příliš rozšířena. porostu. Na druhou stranu, pokud bude směs tvořena pouze Vliv na složky přírodního prostředí zdokumentovali např. introdukovanými dřevinami, např. jedlí obrovskou a dou- Podrázský a Remeš (2007, 2008a, b, 2009) nebo Podrázský glaskou tisolistou, lze obmýtí takového porostu snížit na 80 et al. (2009). Ve zmíněných studiích bylo zjištěno, že opad let. Možnosti přirozené obnovy dosud nemohly být vzhledem jedle obrovské je relativně bohatý na živiny, poměrně dobře k věku většiny porostů v ČR ve větší míře sledovány. Spon- a rychle mineralizuje. Díky rychlému růstu spotřebovává sice tánně se ovšem zmlazení jedle obrovské objevuje ve všech tato dřevina větší množství dusíku, i tak má však na lesní půdy plodících porostech. Zatím se preferuje spíše umělá obnova meliorační účinek a pomáhá zlepšovat jejich chemické složení, na maloplošných holých sečích, kde je jedle obrovská vysa- což jednoznačně platí v porovnání s domácími jehličnany. zována ve sponu 2 × 2 m, tedy zhruba v počtu 2 500 sazenic na 1 ha. V některých případech je možné zvolit i hustší spon z důvodů očekávaných větších ztrát. Po založení porostu je 6. Pěstování důležitá ochrana sazenic proti škodám zvěří a vyvarování se poškození stromků mechanizací v průběhu celého života Ve 20. roce života začíná jedle obrovská plodit. Sběr se pro- porostu (Pondělíček 2002). vádí v srpnu až září. V této době sice ještě nejsou šišky zcela zralé, ale o měsíc později by již jejich počínající rozpad sběry ohrožoval (Musil & Hamerník 2007). Z jednoho stromu se při sběru získá v průměru cca 30 kg šišek; u mladších jedinců, 7. Charakter a využití dřeva tj. asi do věku 40 let, jen asi polovina tohoto množství. Ze Dřevo jedle obrovské má mnoho variant barev od téměř 100 kg šišek se vyluští zhruba 4 kg osiva (Hofman 1963). bílé, přes šedobílou, hnědošedou až po červenohnědou. Běl Před výsevem je doporučeno semena namočit do studené a jádro mají podobnou barvu, takže nejsou v suchém stavu vody (0 – 2 °C) na dobu 48 hodin. Výsev se provádí do řádků rozpoznatelné; jen těsně po skácení stromu je tato hranice při množství 12 g na běžný metr. Semenáčky je třeba clonit, díky vlhčímu jádru patrná. Přechod letokruhů mezi jarním protože jsou citlivé na přímé oslunění. Školkování ve sponu a letním dřevem je zřetelně viditelný. Dřevo jedle obrovské 20 × 20 – 25 cm začíná po druhém roce od výsevu. V úvahu je lehké, dobře opracovatelné, lehce se štípe a dobře se i je třeba brát v průměru 30% ztráty (Pondělíček 2002). suší. Odolnost vůči houbám a hmyzu je střední. Při opra- Jedle obrovská je dřevinou vhodnou k vytváření jednot- cování a lepení nevznikají vzhledem k chybějícím prys- livých či skupinovitých směsí; čisté monokultury jsou méně kyřičným kanálkům větší problémy (Vos & Kharazipour vhodné. Je nutno zohlednit stav lesních půd z hlediska rela- 2010). Hustota dřeva v rámci přirozeného areálu v Severní tivně vysokých nároků druhu na živiny. Dosavadní výsledky Americe dosahuje kolem 370 kg.m−3 (Alden 1997; Green ukazují na vhodnost směsí s douglaskou, méně se doporučují et al. 1999), zatímco v ČR je v průměru o něco vyšší, a to směsi se smrkem či dokonce s bukem (Pondělíček 2002). 405 kg.m−3 (Lukášek et al. 2012). Objemová hmotnost je Na kvalitu porostů jedle obrovské má klíčový vliv výchova. v důsledku rychlého růstu projevujícího se malým podílem Podle provozních zkušeností lze intenzivními zásahy pod- pozdního dřeva a velkým (0,54 cm) tloušťkovým přírůstem statně urychlit i výškový přírůst. Výrazná je i rychlá diferen- nízká (Hofman 1963). Nízká hustota dřeva a rovnoměrný ciace růstu jedinců. Intenzivní výškový přírůst (80 – 110 cm) průběh vláken jsou dobrým předpokladem pro snadné obrá- dominantních jedinců trvá i na poměrně chudých stanoviš- bění (Mitze 2010). Testy pevnosti v tahu a rázu prokázaly u tích do cca 35 let (Wolf 1998). Na druhé straně byla doložena jedle obrovské nižší odolnost než u našich dřevin. Naproti i velmi silná reakce výsadeb jedle obrovské na přihnojení defi- tomu pevnost v tlaku a ohybu předčila očekávání, kdy u

264

Cislo_4_2015.indb 264 19.2.2016 13:33:19 M. Fulín / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 262–266

tlaku byla shodná a u ohybu vyšší než u našich jehličnatých Literatura dřevin (Hofman 1963). Velkým problémem je vysoký obsah Alden, H. A., 1997: Softwoods of North America [online]. Madison, vody v jádrovém dřevu, který může odběratelům způsobovat WI: U.S.D.A., Forest Service, Forest Products Laboratory, září některá rizika (popraskání kmenů, napadení hnilobami aj.) 1997, 151 p. [cit. 2013-02-17]. Dostupné na internetu: . Hof et al. 2008; Zeidler et al. 2015). Andersen, M. K., Raulund-Rasmussen, K., Strobel, B. W., Han- Dřevo jedle obrovské se v její domovině využívá spíše na sen, H. C. B., 2004: The effects of tree species and site on the výrobu papíroviny a buničiny než na stavební řezivo (Foiles solubility of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in soils. Water, Air, and Soil et al. 1991), a to jak cestou sulfátovou, tak sulfitovou. Výho- Pollution, 154:357–370. dou jsou dlouhá dřevní vlákna, která mají průměrnou délku Axellson, A., 1985: Increasing forest productivity and value by 3,2 mm (Hofman 1963) a umožňují větší pevnost papíru manipulating nutrient availability, Forest potentials: producti- vity and value. Weyerhauser symposium, Weyerhauser Co., p. proti protržení (Brunden 1964). Dalšími klady jsou nepří- 5–37. tomnost pryskyřice a světlá barva dřeva, které usnadňují lepší Beran, F., 2006. Některé poznatky z hodnocení mezinárodního bělení. Na papírovinu jsou zaměřeny zejména přímořské provenienčního pokusu s jedlí obrovskou – Abies grandis státy, naopak ve vnitrozemí jsou zpracovatelé orientováni na (Douglas) Lindl. In: Neuhoferová, P. (eds.): Douglaska a jedle využití dřevní suroviny na lehké stavební konstrukce (nízká obrovská – opomíjení giganti. In: Sborník referátů. Kostelec hustota dřeva), a to hlavně z důvodu menšího výběru sor- nad Černými lesy, 12.–13. 10. 2006. Praha, ČZU, p. 17–27. timentů, které jsou k dispozici (Vos & Kharazipour 2010). Burzynski, G., Vančura, K., 1985: Comparative analysis of pro- Další využití nalezla jedle obrovská při výrobě transportních venance experiment with the grand fir (Abies grandis Lindl.), obalů, šindelů, sudů, obkladů a přepravek na ovoce a zele- IUFRO 1976, in Poland and Czechoslovakia. Communicatio- nes Instituti Forestalis Čechosloveniae, 14:25–40. ninu (Hofman 1963). V minulosti se využívala i na výrobu Brunden, M. N., 1964: Specific Gravity and Fiber Length in Crown- zápalek, hraček nebo na lodní stěžně. -formed and Stem-formed Wood. Forest Products Journal, Jedle obrovská plní kromě produkce dříví i řadu dalších 14:13–17. funkcí, např. rekreační a okrasnou (Podrázský & Remeš Coutts, M. P., Rishbeth, J., 1977: The formation of wetwood in 2007). Pro její vzhled a vůni je její chvojí používáno jako grand fir. European Journal of Forest Pathology, 7:13–22. ozdobný klest a celá nadzemní část na vánoční stromky Ferguson, D. E., Johnson-Maynard, J. L., McDaniel, P. A., 2007: (Pagan 1999; Wolf 1998). The grand fir mosaic ecosystem – history and management impacts. Fort Collins, CO, Rocky Mountain Research Stata- tion: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Res. Pap., RMRS-P-44, p. 175–184. 8. Závěr Filip, G. M., Goheen, D. J., 1984: Notes: Root diseases cause severe Jedle obrovská se v ČR projevuje jako dřevina s vysokou pro- mortality in white and grand fir stands of the Pacific Northwest. Forest Science, 30:138–142. dukcí, která může ve specifických podmínkách dobře plnit i Fletcher, A. M., 1986: IUFRO Abies grandis provenance experi- jiné významné funkce, především meliorační a kraji-notvor- ments: nursery stage results. Introduction. Edinburgh, Forestry nou. Na příznivých lokalitách vyniká bezkon-kurenční pro- Commission, Forestry Commission research and development dukcí, nicméně disponibilní soubor vhodných stanovišť je paper, 139:151. poměrně úzký. Na rozdíl od produkce však nemůže svou Fletcher, A. M., Samuel, C. J. A., 1990: Height growth of the IUFRO ekologickou valencí ani kvalitou dřeva konkurovat dou- Grand fir seed origins in Britain. In: Joint meeting of Western glasce tisolisté. V jehličnatých porostech lze počítat s její Forest Genetics Association and IUFRO working parties S2.02- meliorační a stabilizační funkcí, především díky relativně 05, 06, 12 and 14: Douglas fir, Contorta pine, Sitka spruce and příznivému působení na lesní půdy, zvláště humusové Abies breeding and genetic resources. Olympia, Washington, USA, August 20–24, 1990. Olympia, Washington, Contribu- formy. Poskytuje i specifické přínosy typu produkce ozdob- tion, 82: 14 p. ného klestu a vyhledávaných vánočních stromků. Na speci- Foiles, M. W., 1965: Grand Fir, Abies grandis (Dougl.) Lindl. fických stanovištních podmínkách představovaných hlub- Washington, D.C., U.S. Department of Agriculture, Forest šími a bohatšími, uléhavými půdami může být vhodnou Service, Agriculture Handbook, 271:9–24. alternativou jiných introdukovaných i domácích dřevin, Foiles, M. W., Graham, R. T., Olson, D. F., 1991: Grand fir. In Sil- i když není žádoucí její plošné zastoupení příliš zvyšovat. vics of North America: Conifers. United States, Forest Service, Riziko pro vysazené porosty jedle obrovské představuje p. 52–68. václavka, a to zejména na stanovištích, kde se tato houba Fulín, M., Remeš, J., Tauchman, P., 2013: Růst a produkce jedle historicky vyskytovala. obrovské (Abies grandis Lindl.) ve srovnání s jinými jehličnany. Zprávy lesnického výzkumu, 58:186–192. Garrison, M. T., Moore, J. A., Shaw, T. M., Mika, P. G., 2000: Foliar nutrient and tree growth response of mixed-conifer Poděkování stands to three fertilization treatments in northeast Oregon and north central Washington. Forest Ecology and Management, Příspěvek vznikl v rámci výzkumných projektů MŠMT COST 132:183–198. LD14116 a projektu MZe ČR – Rozhodnutí č. RO0115 (č. j. Green, D. W., Winandy, J. E., Kretschmann, D. E., 1999: Wood 5774/2015-MZE-17011). handbook : Mechanical properties of wood. Madison: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Product Laboratory, 463 p.

265

Cislo_4_2015.indb 265 19.2.2016 13:33:19 M. Fulín / Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 262–266

Hapla, F., Wellhausen, K., 2003: Verwendung relevante Holzeigen- Podrázský, V., Remeš, J., 2009: Soil-forming effect of grand fir schaften und Verwendungsbereiche der Grosen Küstentanne (Abies grandis [Dougl. ex D. Don] Lindl.). Journal of Forest – Abies grandis (Douglas) Lindley – mit Aufkommensanalyse Science, 55:533–539. im Staatswald Niedersachsen. Institut für Holzbiologie und Podrázský, V., Remeš, J., Hart, V., Moser, W. K., 2009: Production Holztechnologie, Universität Göttingen, 27 p. and humus form development in forest stands established on Hof, CH., Hapla, F., Koch, G., 2008: Küstentanne haufig zu Unrecht agricultural lands – Kostelec nad Černými lesy region. Journal unter Wert verkauft. Holz-Zentralblat, 134:806–807. of Forest Science, 55:299–305. Hofman, J., 1963: Pěstování jedle obrovské. Praha: Státní země- Podrázský, V., Čermák, R., Zahradník, D., Kouba, J., 2013: Pro- dělské nakladatelství, 116 p. duction of Douglas-fir in the Czech Republic based on national Kleinschmit, J., Svolba, J., Rau, H. M., Weisgerber, H., 1996: The forest inventory data. Journal of Forest Science, 59:398–404. IUFRO Abies grandis provenance experiment in Germany – Podrázský, V., Martiník, A., Matějka, K., Viewegh, J., 2014: Effects result at age 18/19. Silvae Genetica, 45:311–317. of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franco) on Kobliha, J., 1989: Some results of hybridization and conservation understorey layer species diversity in managed forests. Journal of the genofond of Abies alba. In: Proceedings of the Internati- of Forest Science, 60:263–271. onal Symposium: Forest Genetics, Breeding and Physiology of Pokorný, J., 1959: Zkušenosti s pěstováním jedle obrovské (Abies Woody Plants. Voronezh, 24.–30. 8. 1989, p. 59–63. grandis Lindl.) v Evropě a ČSR. Lesnictví, 5:1071–1094. Kobliha, J., Janeček, V., 2000: Growth of progenies from sponta- Pondělíček, J., 2002: Produkce jedle obrovské na území České neous hybrids within genus Abies in comparative plantations. republiky. Lesnická a dřevařská fakulta, Praha, ČZU, (Dok- In: Proceedings of the 9th International European Silver Fir torská disertační práce), 202 p. Symposium. Skopje, Macedonia, 21.–26. 5. 2000, p. 27–36. Pulkrab, K., Sloup, M., Zeman, M., 2014: Economic Impact of Dou- Kouba, J., Zahradník, D., 2011: Produkce nejdůležitějších introdu- glas-fir (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franco) production in kovaných dřevin v ČR podle lesnické statistiky. In: Aktuality v the Czech Republic. Journal of Forest Science, 60:297–306. pěstování méně častých dřevin v České republice 2011 Praha: Rau, H. M., Schönfelder, E., 2008: Experiences of cultivation with Sborník referátů konference v Kostelci nad Černými lesy 21. Grand fir (Abies grandis Lindl.) provenances in Western Ger- 10. 2011, ČZU, p. 52–66. many – Results of assessments on 18 sites at age 27. Austrian König, A., 1995. Geographic variation of Abies grandis – prove- Journal of Forest Science, 125:201–216. nances grown in Northwestern Germany. Silvae Genetica, Sverdrup, H., Thelin, G., Robles, M., Stjernquist, I., Sörensen, J., 44:248–255. 2006: Assesing nutrient sustainability of forest production for Kubeček, J., Štefančík, I., Podrázský, V., Longauer, R., 2014: different tree species considering Ca, Mg, K, N and P at Björn- Výsledky výzkumu douglasky tisolisté (Pseudotsuga menziesii storp Estate, Sweden. Biogeochemistry, 81:219–238. /Mirb./ Franco) v České republice a na Slovensku – přehled. Šika, A., Vančura, K., 1987: První výsledky provenienčního Lesnícky časopis-Forestry Journal, 60:120–129. výzkumu jedle obrovské (Abies grandis /Douglas./ Lindl.) v ČSR. Kulej, M., Socha J., 2008: Effect of provenance on the volume Lesnictví, 33:399–412. inkrement of grand fir (Abies grandis Lindl.) under mountain Šika, A., 1983: Introdukce jedle obrovské v ČSR. Zprávy lesnického conditions of Poland. Journal of Forest Science, 54:1–8. výzkumu, 28:1–3. Liesebach, M., Schüler, S., Weißenbacher L., 2008: Provenance Šindelář, J., 2004: Výzkumné provenienční a jiné šlechtitelské plo- trials with Grand fir (Abies grandis [D. Don] Lindl.) in Aus- chy v lesním hospodářství České republiky. VÚLHM, Jíloviště- tria – Suitability, growth performance and variation. Austrian -Strnady, Lesnický průvodce, 2: 80 p. Journal of Forest Science, 125:183–200. Šindelář, J., Beran, F., Frýdl, J., Novotný, P., 2006: K možnostem Lukášek, J., Zeidler, A., Barcík, Š., 2012: Shrinkage of grand fir lesnického využití některých cizokrajných druhů rodu Abies wood and its variability within the stem. Drvna Industrija, v ČR na základě hodnocení jejich růstu na lokalitě Jíloviště-Cuk- 63:121–128. rák ve věku 30 let. Zprávy lesnického výzkumu, 51:235–242. Mitze, H., 2010: Ein unterschätzter Nordamerikaner Küstentanne. Škorpík, P., Novotný, P., Beran, F., Hynek, V., Dostál, J., Stejskal, Forstwirtschaft, Land & Forst, 26:66–67. J., 2013: Výsledky hodnocení proveniencí jedle obrovské (Abies Musil, I., Hamerník, J., 2007: Jehličnaté dřeviny: Lesnická dendro- grandis /Douglas ex D. Don/ Lindl.) na lokalitě Strnady- Gama- logie. Praha, Academia, 352 p. pole ve věku 28 let. Zprávy lesnického výzkumu, 58:58–65. Nason, G. E., Myrold, D. D., 1992: Nitrogen fertilizers: fates and Tiedemann, A. R., Mason, R. R., Wickman, B. E., 1998: Forest floor environmental effects in forest. In: Chappell. H. N.; Weetman and soil nutrients five years after urea fertilization in a grand fir G. F.; Miller, R. E. (eds.): Forest fertilization: Sustaining and forest. Northwest Science, 72:88–95. improving nutrition and growth of Western forest. Institute of Vančura, K., 1990: Provenienční pokus s jedlí obrovskou série Forest Resources, Contrib., 73. College of Forest resources, IUFRO ve věku 13 let. Práce VÚLHM, 75:47–66. University of Washington, Seattle, p. 67–81. Vos, H., Kharazipour, A., 2010: Eigenschaften von leichten, indu- Pagan, J., 1999: Lesnícka dendrológia. Zvolen: LT TU Technická striell hergestellten Spanplatten aus Abies grandis (Küsten- vo Zvolene, 378 p. tanne). Forst und Holz, 65:26–30. Podrázský, V., Remeš, J., 2007: Fertilization effect on the grand Waring, R. H., Savage, T., Cromack, K. jr., Rose, C., 1992: Thinning fir plantations. Scientia Agriculturae Bohemica, 38:198–201. and nitrogen fertilization in a grand fir stand infested with wes- Podrázský, V., Remeš, J., 2008a: Půdotvorná role významných tern spruce budworm. In: Part II; Tree growth response. Forest introdukovaných jehličnanů – douglasky tisolisté, jedle Science, 38:252–264. obrovské a borovice vejmutovky. Zprávy lesnického výzkumu, Wolf, J., 1998: Výsadby a růst jedle obrovské na školním polesí 53:27–33. Hůrka. Lesnická práce, 77:60–61. Podrázský, V., Remeš, J., 2008b: Vliv přihnojení na výškový růst Zeidler, A., Salem, M. Z. M., Borůvka, V., 2015: Mechanical proper- kultury jedle obrovské. Zprávy lesnického výzkumu, 53:207– ties of grand fir wood grown in the Czech Republic in vertical 209. and horizontal positions. BioResources, 10:793–808.

266

Cislo_4_2015.indb 266 19.2.2016 13:33:19 Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 267–274

Správy – Reports http://www.nlcsk.sk/fj/

Konal sa 3. ročník konferencie „Aktuálne problémy v zakladaní a pestovaní lesa 2015“

V dňoch 5. a 6. 10. 2015 sa v priestoroch Holiday village Róth, J. Tomaštík a M. Matúš z ML Košice, a. s. upozornili Tatralandia Liptovský Mikuláš, konal 3. ročník medzinárod- na narastajúce prejavy klimatických zmien v lesníctve, ktoré nej konferencie Aktuálne problémy v zakladaní a pestovaní začínajú podstatne ovplyvňovať lesnú prevádzku a ekono- lesa 2015. Podujatie, ktoré organizovalo Národné lesnícke mickú stabilitu lesného podniku v Košiciach. Kľúčovým centrum - Lesnícky výskumný ústav Zvolen v spolupráci škodlivým činiteľom v pásme bučín Mestských lesov Košice s Ministerstvom pôdohospodárstva a rozvoja vidieka SR sa po roku 2000 stáva vietor. Priblížili preto skúsenosti a Slovenskou lesníckou spoločnosťou je určené širokému a odporúčania pre obnovu lesných porastov poškodených okruhu vlastníkov a užívateľov lesa, odborným lesným kalamitami s prihliadnutím na zásady prírode blízkych spô- hospodárom, držiteľom osvedčení o odbornej spôsobilosti sobov hospodárenia. na prácu s lesným reprodukčným materiálom, vedecko- „Zmeny v obnove rozpadajúcich sa smrečín na Výskumno- výskumným pracovníkom a doktorandom, pracovníkom demonštračnom objekte Kysuce“ predniesli autori V. Šebeň štátnej správy, lesníckych inštitúcií a ostatným záujemcom a L. Kulla (NLC - LVÚ Zvolen, Odbor lesníckej politiky, o pestovanie lesných drevín. Cieľom konferencie bolo poskyt- ekonomiky a manažmentu lesa). Výsledky monitoringu pou- núť účastníkom z lesníckej praxe a širokej lesníckej verejnosti kazujú na stály postupný rozpad porastov a rovnako stály aktuálne informácie a najnovšie poznatky výskumu z oblasti bohatý potenciál prirodzenej obnovy. zakladania, pestovania a produkcie lesa a ponúknuť priestor Autori I. Kuneš, M. Baláš a P. Burda z ČZU Praha, pre odbornú diskusiu, kde pracovníci lesnej prevádzky mohli Fakulta lesnická a dřevařská vo svojom príspevku „Odrostky prezentovať svoje námety na výskumné riešenie problémov jeřábu ptačího na extrémním horském stanovišti po sedmi v oblasti pestovania a produkcie lesa, s ktorými sa pri svojej letech výsadby“ prezentovali jednoznačne lepšiu prosperitu práci stretávajú. Na konferencii odznelo 10 príspevkov, ktoré odrastkov jarabiny vtáčej v porovnaní so sadbovým mate- sa tematicky zaoberali aktuálnymi problémami zakladania riálom štandardnej veľkosti v predsadbách a podsadbách a pestovania lesov. ihličnatých porastov horských oblastí. Príspevok Z. Neznajovej a O. Hrdličku z Lesov ČR, s. p., R. Petráš, J. Mecko a M. Bošeľa z NLC - LVÚ Zvolen, Semenářský závod Týniště nad Orlicí s názvom „Zakládaní odbor pestovania a produkcie lesa v príspevku „Hodnotová semenných sadů druhé generace“ priblížil okrem histórie produkcia zmiešaných smrekovo-jedľovo-bukových porastov“ zakladania prvých sadov, charakteristiky a hodnotenia tes- prezentovali výsledky hodnotovej produkcie dreva z opako- tovacích výsadieb potomstiev semenných sadov (konkrétne vaných meraní na 31 trvalých výskumných plochách v Slo- na príklade borovice lesnej) v rôznych lokalitách Čiech venskom rudohorí. a následné zakladanie jej semenných sadov druhej gene- Príspevok „Podiel cieľových stromov na kvalitatívnej pro- rácie. Ukazuje sa opäť ako je dôležitá spolupráca lesníckej dukcii bukových porastov“ autora I. Štefančíka z NLC - LVÚ prevádzky s výskumnou zložkou predstavovanou VÚLHM Zvolen, Odbor pestovania a produkcie lesa sa zaoberal zhod- ale predovšetkým FLD ČZU v Prahe. notením kvalitatívnej produkcie bukových porastov vo veku V príspevku „Rekonštrukcie smrečín na Kysuciach s pou- 83 až 105 rokov, ktoré boli dlhodobo (približne 50 rokov) žitím umelej obnovy sejbou a sadbou“ prezentovala A. Túče- vychovávané rozdielnymi prebierkovými metódami. Z pes- ková z NLC - LVÚ Zvolen, odbor pestovania a produkcie lesa tovného aspektu sa najlepšie výsledky dosiahli na plochách ďalšie poznatky z umelej obnovy sejbou (klasická sejba a mik- so Štefančíkovou úrovňovou voľnou prebierkou. rovýsevy vo vegetačných bunkách) a sadbou (voľnokorenné „Chradnutie jaseňov: súčasný stav a praktické aspekty“ a krytokorenné sadenice) 4 drevín, v priebehu 4 vegetačných vo svojom príspevku prezentovali V. Longauerová, S. Papić, období na Demonštračnom objekte (DO) Husárik. Techno- J. Rozsypálek a R. Longauer, CSc. (NLC - LVÚ Zvolen, odbor lógia obnovy „sejbou vo vegetačných bunkách“ sa ukazuje ochrany lesa a manažmentu zveri, Mendelova univerzita ako jeden z vhodných postupov umelej obnovy lesa najmä pri v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta). Pôvodcom chradnutia nedostatku kvalitného sadbového materiálu pri rozsiahlych jaseňov vo väčšine strednej a západnej Európy je invazívna kalamitných holinách. Nie je nákladná a náročnejšia ako huba Hymenoscyphus fraxineus, pochádzajúca z Ďalekého samotná výsadba a nehrozí pri nej žiadna deformácia kore- východu. Na udržanie jaseňa v lesných porastoch, nelesnej ňového systému, ktorej sa často nevyhneme pri výsadbách krajine aj sídelnej zeleni sú podľa autorov potrebné aktívne najmä voľnokorenných sadeníc. opatrenia. Je nutné hľadať, identifikovať a zachovať tole- „Príspevok k poznaniu vplyvu termínu výsadby na pre- rantné jedince v nárastoch, kultúrach a žŕdkovinách. žívanie a rast lesných kultúr“ autora I. Repáča hodnotil Biomasa sa za posledných niekoľko rokov dostala vplyv termínu výsadby voľnokorenných a krytokorenných z polohy zaujímavého alternatívneho paliva do polohy sadeníc smreka, borovice a buka. Výsledky potvrdili vplyv aktívneho zdroja energie pre všetky typy užívateľov. „Pesto- druhu dreviny a podmienok prostredia, priebehu zimného vaniu rýchlorastúcich drevín na dendromasu v podmienkach počasia na možnosť rozsiahlejšieho využitia jesenného ter- Slovenska“ sa z tohto dôvodu venoval M. Bartko vo svojom mínu výsadby, najmä smreka. príspevku. Uviedol, že plantáže rýchlorastúcich drevín sú V ďalšom príspevku na tému „Obnova lesných porastov pomerne novým zdrojom biomasy, ktorých cieľom je účelová poškodených kalamitami na území košických lesov“ autori T. produkcia biomasy na energetické prípadne i priemyselné

Cislo_4_2015.indb 267 19.2.2016 13:33:20 Obr 1. Pohľad na niektorých účastníkov konferencie Obr 2. Odborný výklad Ing. Anny Túčekovej, PhD. v rámci terén- nej exkurzie

využitie. Biomasa predstavuje pre Slovensko potenciálne Na základe bohatej diskusie počas konferencie boli sfor- veľmi výdatný čistý zdroj energie. mulované a prijaté závery, kde účastníci konferencie navr- Základné informácie o agrolesníctve, charakteristike hujú: agrolesníckych systémov podľa štruktúrnych, funkčných, –– MPRV SR, ako zriaďovateľovi NLC, zahrnúť do kontraktu socio-ekonomických a ekologických kritérií predniesol vo medzi MPRV SR a NLC na rok 2016 úlohu „Zabezpe- svojom príspevku „Agrolesnícke systémy v Európe a perspek- čenie kontinuity výskumu na trvalých výskumných plo- tíva ich využívania na Slovensku“ J. Jankovič z NLC - LVÚ chách a objektoch NLC“, Zvolen, odbor pestovania a produkcie lesa. Cieľom príspevku –– MŠVVaŠ SR, aby v kontexte Stratégie RIS3 v prioritnej bolo iniciovať odbornú diskusiu o agrolesníckych systémoch osi „Podpora výskumu, vývoja a inovácií“, v čo možno a možnostiach ich využívania a vytvárania v podmienkach najkratšom čase otvorilo a podporilo pôdohospodárske Slovenska. projekty aplikovaného výskumu (Národný pôdohospo- Príspevok „Využitie poznatkov o vnútroekosystémových dársky projekt, Teaming – LignoSilva), vzťahoch pri zakladaní a pestovaní lesa“ autora V. Čabouna –– NLC pokračovať v spolupráci s Lesmi SR, š. p., v dlho- z NLC - LVÚ Zvolen, odbor ekológie lesa a krajiny poukázal dobom výskume možností premien chradnúcich smrečín na význam a možnosti využitia vnútroekosystémových vzťa- na DO Husárik a v spolupráci s Lesmi SR, š. p., a ďalšími hov na rôznych úrovniach jednotlivých zložiek ekosystému, lesníckymi subjektmi vyselektovať a vyhodnotiť najcen- ktoré môžu byť rovnako dôležité ako stanovištné podmienky. nejšie poloprevádzkové a výskumné plochy zamerané na V závere príspevku sú uvedené niektoré konkrétne poznatky testovanie proveniencií drevín, hybridných potomstiev získané výskumom vnútroekosystémových vzťahov v lesoch jedlí a produkcie intenzívnych porastov introdukovaných s prírode blízkou druhovou, vekovou a priestorovou štruk- a domácich drevín, s cieľom naďalej poskytovať priamo túrou. aplikovateľné poznatky pre lesnícku prax. Kompletný zborník referátov v elektronickej podobe možno nájsť na adrese: http://www.nlcsk.sk/nlc_sk/publi- Anna Túčeková, Jaroslav Jankovič kacie_spravy/zborniky/rok-2015.aspx. V rámci konferencie Národné lesnícke centrum - Lesnícky výskumný ústav Zvolen, T. G. Masaryka 2175/22, SK – 960 92 Zvolen, sa uskutočnila exkurzia na Demonštračný objekt Husárik na Slovenská republika, e-mail: [email protected] Kysuciach, kde mali účastníci možnosť vidieť prvé výsledky výskumu zameraného na problematiku rekonštrukcií chrad- núcich smrekových porastov.

268

Cislo_4_2015.indb 268 19.2.2016 13:33:21 Slovenská republika sa pripravuje na predsedníctvo v najvýznamnejšom lesníckom procese v Európe – FOREST EUROPE

Konferencie ministrov o ochrane lesov v Európe (Ministerial Zasadnutie na úrovni expertov (Expert Level Meeting Conferences on Protection Forests in Europe – MCPFE) sú – ELM) je orgánom, ktorý prijíma politické rozhodnutia od roku 1990 najvyšším politickým grémiom európskych v období medzi konferenciami. Jeho členmi sú zástupcovia ministrov zodpovedných za lesné hospodárstvo v Európe. 46 európskych signatárskych krajín a Európskeho spoločen- V roku 2009 sa prijalo rozhodnutie, že na komunikačné stva, ako aj pozorovatelia. účely sa pre proces MCPFE bude používať výhradne názov Zasadnutia pri okrúhlom stole (Round Table Meetings FOREST EUROPE (FE). – RTM) sú platformou pre strategické diskusie a výmenu Cieľom FE je vytvoriť a realizovať platformu na formulá- informácií a názorov na vznikajúce problémy a na poskyt- ciu spoločných stratégií a postupov k aktuálnym problémom nutie základnej smernice, či vodítka pre prípravu rozhodnutí, lesníctva a ochrany lesov v Európe v záujme zabezpečenia ako aj o strategickom vývoji FE. trvalo udržateľného obhospodarovania lesných zdrojov Pracovné skupiny, semináre a workšopy, sú ad hoc pra- regiónu a ich ďalšieho rozvoja. FE je kontinuálny proces zalo- covné stretnutia a činnosti zamerané na konkrétne témy žený na pravidelnom organizovaní ministerských konferen- vedeckej, technickej alebo politickej povahy. V závislosti na cií a na ne nadväzujúcich expertných pracovných stretnutí. téme, sa týchto stretnutí zúčastňujú zástupcovia FE, ako aj V rámci tohto procesu sa prijímajú politické rozhodnutia menovaní odborníci z konkrétnych oblastí. Výsledky týchto o strategickom smerovaní lesníctva v Európe najčastejšie rokovaní sú predkladané na zváženie následnému zasadnutiu vo forme. politických deklarácií a rezolúcií. na úrovni expertov. FE je tiež efektívny nástroj na výmenu skúseností Podpornými štruktúrami (Supportive structures) sú A) a poznatkov medzi účastníkmi konferencií, t. j.: signatár- Hlavný koordinačný výbor (General Coordinating Commit- skymi krajinami, Európskou úniou, pozorovateľskými kraji- tee – GCC), ktorý koordinuje prácu FE a radí sekretariátu nami, mimovládnymi a medzivládnymi organizáciami, ako aj – jednotke pre styk (Liaison Unit – LU) pre implementáciu asociáciami a zväzmi vlastníkov lesov a spracovateľov dreva, rozhodnutí FE a v oblasti strategického vývoja. GCC je tiež ktoré sa na konferenciách zúčastňujú tiež v pozícii pozorova- zodpovedný za financovanie LU a jeho aktivít. V súčasnosti teľov. FE vytvára priestor na spoluprácu medzi prijímateľmi GCC tvorí päť krajín: Nórsko, Španielsko, Slovenská repub- strategických rozhodnutí a vedou a na prepojenie globálnych lika, Nemecko a Turecko. V súlade s ustálenou praxou FE sú a ostatných regionálnych lesníckych procesov a iniciatív. Od členmi GCC krajiny, 1) ktorá práve procesu predsedá (Špa- svojho vzniku v roku 1990 sa spolupráca ministrov zodpo- nielsko), 2) ktorá predsedala predošlej konferencii (Nór- vedných za lesy stala významnou ekonomickou, environ- sko), 3) ktorá bude zodpovedná za prípravu a zvolanie ďalšej mentálnou a sociálnou aktivitou na medzinárodnej úrovni ministerskej konferencii (Slovensko) a 4), ktoré budú predse- i v rámci jednotlivých signatárskych krajín. dať dvom nasledujúcim konferenciám (Nemecko a Turecko). Členmi FE sú v súčasnosti 46 európskych signatárskych Podľa súčasných pravidiel by mala byť Slovenská republika krajín a Európska únia. Status pozorovateľa má 11 mimo- členom výboru do roku 2023/2024. Po odchode Nórska z európskych krajín a viacero ďalších subjektov. Ministerské GCC v roku 2015 by ho malo nahradiť Švédsko. Rozhodne konferencie FE sa doposiaľ konali v troj až päťročnom cykle. sa o tom na 7. ministerskej konferencii 20. októbra 2015. Medzi ich zasadnutiami sa pracuje prostredníctvom ďalších B) Jednotka pre styk, resp. sekretariát (LU) procesu orgánov a aktivít (Obr. 1). FE organizuje a vykonáva všetky zasadnutia FE, spravuje agendu, pripravuje správy a všetku potrebnú dokumentá- ciu pre stretnutia. Nachádza sa a pôsobí v krajine, ktorá procesu FE práve predsedá. v súčasnej dobe je to v Madride pod názvom Liaison Unit Madrid (LUM). Svoju činnosť ukončí v roku 2015 uskutočnením konferencie ministrov v Madride v termíne 20. a 21. októbra 2015. Do konca roka 2015 preberie agendu FE z Madridu Slovensko. Sekretariát procesu bude zabezpečovať od 1. januára 2016 Liaison Unit Bratislava (LUB) so sídlom v Národnom lesníckom centre vo Zvolene. Konferencie ministrov sa od roku 1990 zaoberajú otáz- kami pochopenia, formulovania a presadzovania koncepč- ného rámca pre trvalo udržateľné obhospodarovanie lesov v európskom regióne. Európski ministri zodpovední za lesy prijali od vzniku MCPFE celkovo 19 rezolúcií, niekoľko deklarácií, vyhlásení a rozhodnutí, ktoré obsahujú politické záväzky týkajúce sa lesov a ich trvalo udržateľného obhospo- darovania (TUOL). Politické záväzky prijaté ministerským Obr. 1. Schéma fungovania procesu podriadeného Konferencii procesom majú pozitívny vplyv na tvorbu a implementáciu ministrov o ochrane lesov v Európe príslušných politík v celom európskom regióne. Napriek

269

Cislo_4_2015.indb 269 19.2.2016 13:33:22 značnej rôznorodosti hospodárskych, sociálnych a prírod- vyzdvihujú význam sociálnych a kultúrnych hodnôt lesov, ných podmienok v jednotlivých častiach kontinentu dosiahli zachovanie biologickej diverzity, ako aj úlohu lesov v znižo- európske krajiny konsenzus vo viacerých otázkach podpory vaní negatívnych dopadov klimatických zmien na životné implementácie TUOL. prostredie. Významným krokom bolo prijatie jednotnej definí- Piata ministerská konferencia sa uskutočnila 5. – 7. cie tohto konceptu na pan-európskej úrovni v roku 1993 novembra 2007 vo Varšave. V súlade s jej názvom „Lesy pre v Helsinkách. Túto skutočnosť je možné hodnotiť ako bez- kvalitu života“ sa pozornosť účastníkov konferencie sústre- prostrednú reakciu európskeho regiónu a európskeho les- dila na aktuálne problémy TUOL a využívania lesov pre níckeho sektoru na výstupy a základné dokumenty prijaté uspokojovanie rastúcich rôznych spoločenských potrieb. Na na summite v Riu de Janeiro (1992). konferencii sa prijala Varšavská deklarácia a dve rezolúcie: V roku 1998 boli následne prijaté kritériá a ukazovatele W1: Lesy, drevo a energia a W2: Lesy a voda. Schválili sa TUOL. Systém šiestich kritérií a súboru k nim priradených tiež ďalšie dva oficiálne dokumenty: vyhlásenia ministrov ukazovateľov poskytuje metodický rámec pre hodnotenie k problematike lesných požiarov a celoeurópskemu týždňu pokroku pri implementácii TUOL. Súbor ukazovateľov bol lesov 2008. v ďalšom procese zdokonalený. Zdokonalené ukazovatele Šiesta konferencia ministrov sa uskutočnila v dňoch 14. TUOL boli prijaté v roku 2003 vo ViedniPage Content až 16. júna 2011 v Osle, Nórske kráľovstvo. Na konferen- Prvá ministerská konferencia o ochrane lesov v Európe cii sa prezentovala správa o stave lesov Európy 2011, ktorá sa konala v Štrasburgu (Francúzsko) v decembri 1990. Pod obsahuje opis stavu a vývoja lesov a ich obhospodarovania v vplyvom rastúceho ohrozenia európskych lesov hlavne z Európe. Na konferencii boli prijaté tieto dokumenty: 1) Roz- dôvodu znečistenia ovzdušia v synergii so zmenou klímy hodnutie z Osla na úrovni ministrov: Európske lesy 2020, ktoré sa účastníci konferencie zhodli na potrebe ich cezhraničnej stanovuje základnú víziu, strategické a operatívne ciele pre ochrany. Štrasburgské rezolúcie iniciovali rozsiahlu vedeckú európske lesy a lesníctvo do roku 2020, ako aj opatrenia na a technickú spoluprácu v rámci Európy a boli významným európskej a národnej úrovni. 2) Mandát z Osla prijatý na krokom k začatiu zapracúvania vedeckých poznatkov do úrovni ministrov pre rokovania o právne záväznej dohode o politických opatrení zameraných na ochranu lesov v Európe. lesoch v Európe. Druhá ministerská konferencia sa konala v júni 1993 V dňoch 20. a 21. októbra 2015 sa v Madride konali v Helsinkách (Fínsko). Helsinské rezolúcie a Všeobecná dve konferencie FE, a to Siedma ministerská konferencia deklarácia predstavujú spoločnú odpoveď európskych krajín o ochrane lesov v Európe a Mimoriadna ministerská konfe- na mnohé “lesa sa týkajúce“ rozhodnutia prijaté na “Kon- rencia, na ktorej sa budú prezentovať výsledky práce Výboru ferencii OSN o životnom prostredí a rozvoji” (UNCED) pre medzivládne vyjednávania o právne záväznej dohode v Rio de Janeiro v roku 1992. Účastníci konferencie pod- o lesoch v Európe. Očakáva sa, že ministri prijmú rozhodnu- porili Riodeklaráciu, AGENDU 21, podpísali Dohovor o tia a rezolúcie, týkajúce sa najmä posilnenia spoločenských biologickej diverzite (CBD) aj Rámcový dohovor o klima- funkcií lesov a potenciálnej úlohy lesov pri prechode na tických zmenách (UNFCCC). V nadväznosti na „Právne zelenú ekonomiku; ochrany lesov v meniacom sa prostredí; nezáväzné autoritatívne vyhlásenie k princípom globálnej potreby riešiť globálne výzvy súvisiace s lesmi na regionálnej dohody o využívaní, ochrane a trvalo udržateľnom rozvoji úrovni, ako aj budúce smerovanie procesu FE. všetkých typov lesov“, prijaté UNCED v roku 1992 schvá- Od 1. januára roku 2016 bude celému procesu FOREST lili Všeobecné zásady trvalo udržateľného hospodárenia EUROPE predsedať Slovenská republika, ktorá je už v lesoch Európy. od začiatku roku 2014 v pozícii jeho podpredsedu. Funk- Tretia ministerská konferencia sa konala v Lisabone ciu a úlohy sekretariátu (Liaison Unit) bude na základe (Portugalsko) v júni 1998. Ministri zodpovední za lesy sa poverenia ministra pôdohospodárstva a rozvoja vidieka SR zaviazali najmä prehlbovať sociálne a ekonomické prvky v rokoch 2016–2019 plniť Národné lesnícke centrum (NLC) TUOL a posilňovať kontakty medzi lesníckym sektorom a so sídlom vo Zvolene. Vychádzajúc zo zaužívaných proced- spoločnosťou. Plne rozvinúť potenciálne prínosy lesníckeho urálnych postupov bude názov sekretariátu „Liaison Unit sektora pre rozvoj vidieka, zamestnanosť a životné prostre- Bratislava“ (LUB). Všetky prípravné práce zamerané na die. Zaviazali sa podporovať TUOL na zachovanie biologic- založenie a sfunkčnenie LUB sa už od roku 2014 realizujú kej diverzity, zmiernenie negatívnych účinkov znečistenia v pôsobnosti tejto organizácie. ovzdušia a klimatických zmien a pre boj s postupným odles- Sekretariát LUB bude mať sídlo v priestoroch NLC a bude ňovaním, najmä prostredníctvom prijatia paneurópskych inštitucionálne začlenený do úseku generálneho riaditeľa. kritérií a ukazovateľov TUOL a prijímaním opatrení na sti- Počas svojej pôsobnosti bude v súčinnosti s GCC organizovať mulovanie a zvýšenie primeraného využitia dreva a ostatných a zabezpečovať mítingy a pracovné stretnutia, pripravovať drevných produktov, ako environmentálne prijateľných a správy a všetku nevyhnutnú dokumentáciu v rámci procesu obnoviteľných materiálov. FE. Predpokladá sa, že svoju činnosť ukončí uskutočnením V apríli 2003 sa vo Viedni zišli ministri zodpovední za ministerskej konferencie o ochrane lesov v Európe v Brati- lesy na 4. ministerskej konferencii, na ktorej podpísali znenie slave v roku 2019 a odovzdaním agendy budúcej predseda- Viedenskej deklarácie nazvanej „Žijúci les“: Európske lesy júcej krajine Nemecku. – všeobecný úžitok, spoločná zodpovednosť. Na konferencii LUB bude zabezpečovať hlavne úlohy súvisiace s tech- prijali päť rezolúcií, ktoré zdôrazňujú význam medziodvet- nickou a odbornou podporou procesu FE, organizovanie vovej spolupráce, princípy a prístup k národným lesníckym všetkých podujatí konaných pod záštitou tohto procesu, programom; venujú sa ekonomickým aspektom TUOL; jeho zastupovanie na medzinárodných podujatiach, ako aj

270

Cislo_4_2015.indb 270 19.2.2016 13:33:22 komunikáciu, vrátane prípravy propagačných materiálov, Do konca roka 2015 bude potrebné zabezpečiť presun prevádzky webovej stránky, práce s verejnosťou a vydávanie agendy FE z Madridu do Zvolena. Do konania prvého zasad- a distribúciu publikácií. LUB bude pracovať v súlade s poli- nutia na úrovni expertov, pravdepodobne v marci/apríli 2016 tickými a operatívnymi dokumentmi prijatými formálnymi bude potrebné pripraviť podrobný plán práce LUB na roky štruktúrami procesu FE (konferencie ministrov, zasadnutia 2016–2019, ktoré by ho malo prerokovať a schváliť. Predsed- na úrovni expertov) a podľa usmernení hlavného koordinač- níctvo Slovenskej republiky sa bude musieť zaoberať takými ného výboru. závažnými témami, ako sú: Na zabezpečenie výkonu a správneho fungovania LUB –– Právne záväzná dohoda o lesoch v Európe, ktorej prija- NLC v spolupráci so sekciou lesného hospodárstva a spra- tie sa napriek očakávaniam nepodarilo dosiahnuť počas covania dreva MPRV SR pripravilo návrh na technické, španielskeho predsedníctva. personálne a finančné zabezpečenie koordinačnej jednotky –– Budúce smerovanie FOREST EUROPE najmä z pohľadu FOREST EUROPE v Slovenskej republike, ktorý bol v júni jeho doterajšej štruktúry, účinnosti a efektívnosti dosa- 2015 schválený poradou vedenia MPRV SR. V tomto roku hovania svojich cieľov. sa v zmysle schváleného materiálu rieši personálne, tech- –– Zabezpečenie vypracovania Správy o stave európskych nické, materiálne vybavenie a ostatné prípravné činnosti na lesov (SoEF) 2019 v súčinnosti s príslušnými orgánmi vybudovanie a inštitucionalizáciu LUB tak, aby bolo schopné a expertmi EHK OSN a FAO. v rokoch 2016 až 2019 zabezpečiť plnohodnotný výkon funk- –– Zabezpečenie výberu, prípravy a záverečných formulácií cií LUB počas predsedníctva Slovenskej republiky v procese vhodných tém pre všeobecnú deklaráciu, rezolúcie a roz- FOREST EUROPE. hodnutia, ktoré budú predložené na schválenie ministrom Na základe formátu predchádzajúcich LU bol zvolený pre na bratislavskej ministerskej konferencii v roku 2019. LUB formát pozostávajúci z jedného vedúceho zamestnanca, Keďže pred Slovenskom stojí mimoriadne významná štyroch odborných zamestnancov (na plný pracovný úvä- medzinárodná úloha, treba sa prípravami pre predsedníctvo zok) a dvoch ďalších odborných zamestnancov na čiastočný veľmi seriózne zaoberať. Pritom nejde iba o činnosť pracov- (50 %) pracovný úväzok. Administratívne práce a obslužné nej skupiny vytvorenej v Národnom lesníckom centre, ale činnosti súvisiace s prácou LUB bude zabezpečovať NLC aj konkrétnu podporu z najvyšších miest rezortu pôdohos- zamestnancami mimo LUB, čím sa ušetria osobné náklady. podárstva. Pretože LUB začne svoju riadnu činnosť od 1. januára 2016, Martin Moravčík už v tomto roku sa intenzívne pracuje na jeho postupnom Národné lesnícke centrum - Lesnícky výskumný ústav materiálnom, technickom a personálnom zabezpečení. Zvolen, T. G. Masaryka 2175/22, SK – 960 92 Zvolen, Slovenská republika, e-mail: [email protected]

271

Cislo_4_2015.indb 271 19.2.2016 13:33:22 Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 272–275

Recenzie – Reviews http://www.nlcsk.sk/fj/

Jozef Konôpka, Juraj Galko, Peter Kaštier, Bohdan Konôpka, Andrej Kunca, Roman Leontovyč, Valéria Longauerová, Miriam Maľová, Jozef Pajtík, Vladimír Šebeň: Obnova lesa. Progresívne technológie ochrany lesných drevín juvenilných rastových štádií

Vydalo NLC–LVÚ Zvolen v roku že každá drevina má špecifické ekologické nároky (najmä 2014, 181 s. klimatické a pôdne), ktoré ovplyvňujú jej rastovú intenzitu, Publikácia obsahuje 7 kapitol. a teda aj schopnosť presadiť sa vo vnútrodruhovej a medzi- Sú to: 1. Úvod, 2. Vývoj obnovy druhovej konkurencii. Tieto ekologické nároky sú podmie- lesa a analýza strát pri obnove nené genetickými vlastnosťami, ktoré sa líšia aj medzi jedin- lesa, starostlivosť o mladé lesné cami toho istého druhu. porasty, 3. Vlastnosti hlavných Potvrdili sa výrazné medzidruhové rozdiely v množstve druhov lesných drevín, ich vzťah k biomasy a aj v jej štruktúre. Jedince rovnakej výšky rôznej škodlivým činiteľom, 4. Ohrozenie dreviny majú výrazne odlišné množstvá celkovej stromovej drevín a lesných porastov škodli- biomasy. Výrazne viac celkovej stromovej biomasy sa zistilo vými činiteľmi, 5. Škodlivé činitele pri ihličnatých drevinách než pri listnatých. Zároveň sa vyšší a ochrana proti nim, 6. Zhrnutie, 7. Záver. Ďalej je tu lite- podiel biomasy alokoval do koreňového systému pri listná- ratúra, súhrn v slovenskom a anglickom jazyku a prílohy. čoch ako ihličnatých drevinách. Rýchlosť odrastania jednot- V úvode sa zdôvodňuje vydanie publikácie. Okrem iného livých drevín v juvenilných štádiách má významný vplyv na sa tu konštatuje, že problematika sa spracovala dosť netradič- ich ovplyvňovanie konkurenčnou (nežiaducou) vegetáciou, ným spôsobom. Nezaoberá sa len jednotlivými špecifickými ale aj inými škodlivými činiteľmi (napríklad poškodzovanie metódami ochrany a obrany lesných drevín v ich juvenilných zverou). Kým je výška jedincov nižšia ako výška nežiaducej štádiách, ale problematiku rieši komplexnejšie – zahŕňa aj vegetácie, táto limituje podmienky na ich odrastanie, konku- to čo súvisí s obnovou a ochranou mladých lesných porastov ruje im v rastovom priestore, odoberá živiny i vodu z pôdy. proti škodlivým činiteľom. Keď mladé stromčeky presiahnu výšku nežiaducej vegetá- V rámci analýzy vývoja od roku 1950, resp. 1954 sa cie, spravidla významne potlačia a obmedzia jej nežiaduce uvádza, že obnova lesa v minulosti patrila medzi najdôle- účinky. Čím skôr sa to udeje, tým kratšie ovplyvňuje nežia- žitejšie úlohy lesného hospodárstva (LH) na Slovensku. Jej duca vegetácia ďalší vývoj obnovy. rozsah bol najväčší v rokoch 1954–1960. V ďalších desaťro- Dispozícia porastov vyplýva z vlastností jednotlivých čiach sa jej rozsah dosť stabilizoval. V rokoch 1961 až 1990 drevín (stromov). Ďalej z ekologických vzťahov v lesnom obnova lesa priemerne ročne prekračovala 25 tis. ha. Z toho ekosystéme. V prvých rokoch sa jednotlivé stromčeky, najmä umelá obnova bola priemerne ročne 20 tis. ha a prirodzená v porastoch z umelej obnovy, ovplyvňujú len minimálne, ich 2,8 tis. ha. Na veľkom rozsahu umelej obnovy sa v minu- vzájomné pôsobenie (pozitívne či negatívne) sa zosilňuje losti podieľalo zalesňovanie nelesných pozemkov. Po roku s vekom, najmä počnúc vytvorením korunového zápoja. Čím 1990 rozsah obnovy značne poklesol. V rokoch 1991–2000 sú porasty už pri ich vzniku hustejšie (najmä z prirodzeného priemerne ročne na 16 tis. ha a v rokoch 2001–2010 až na zmladenia), tým skôr sa prejavujú vzájomné väzby. Vytvore- 14, 7 tis. ha. Umelá obnova v rokoch 2001–2010 bola prie- ním zápoja v poraste sa niektoré negatívne vplyvy prostredia merne ročne 9,7 tis. ha. Rozsah prirodzenej obnovy sa zvýšil (napr. klimatické extrémy) alebo škodcov znižujú, narastá na 4,9 tis. ha. Podiel ihličnatých drevín na umelej obnove však kompetičný tlak. Tento eskaluje veľkostnú diferenciá- v rokoch 1961–2000 bol takmer 60 %. V poslednom desaťročí ciu v poraste, resp. spôsobuje mortalitu najslabších jedincov sa znížil na 43 %. Straty na umelej obnove v rokoch 1961– (najmä slnných druhov drevín). 2000 presahovali 30 %. V poslednom desaťročí sa znížili na Obdobne možno charakterizovať aj vlastnosti (agresi- 22 %. Z porovnania zastúpenia drevín v umelej obnove a v 1. vitu) škodlivých činiteľov. Aktivita a aktivizácia prírodných vekovom stupni vyplynulo, že v rokoch 1961–2010 bol podiel škodlivých činiteľov sa neprejavuje všade rovnakou mierou, ihličnatých drevín v 1. vekovom stupni nižší v priemere o ale závisí od vlastností prostredia, v ktorom sa môžu uplat- 10 % ako v umelej obnove. Najnepriaznivejšia situácia bola ňovať. Možno rozlíšiť zónu nepatrných možností aktivity pri jedli. Pri listnatých drevinách, okrem duba bolo tomu a aktivizácie, zónu potenciálnej aktivity alebo aktivizácie a opačne. Nepriaznivé drevinové zloženie 1. vekového stupňa zónu pravidelnej aktivity a aktivizácie škodlivých činiteľov. vyplynulo z výsledkov Národnej inventarizácie a monitoringu V nadväznosti na predchádzajúce poznatky o vlastnos- lesov SR 2005–2006, keď zastúpenie ihličnatých drevín tiach drevín a ich vzťahu ku škodlivým činiteľom sa v pub-

dosahovalo v 1. vekovom stupni len 18,4 %, dub 11,3 % a buk likácii spracovalo ohrozenie drevín a lesných porastov 21 %. Naproti tomu ostatné, hospodársky menej významné škodlivými činiteľmi v ich juvenilných štádiách. Určilo sa listnaté dreviny tvorili až 49,4 %. Závažnou skutočnosťou je, kde, kedy a ako ich ohrozujú jednotlivé škodlivé činitele, resp. že sa v ostatnom období podstatne znížil objem výkonov, ako ich súbory. V podstate šlo o priestorové a časové ohrozenie aj priamych nákladov investovaných do pestovnej činnosti. a určenie stupňa ohrozenia. Priestorové ohrozenie jednotli- V rámci analýzy vlastností hlavných druhov lesných vých drevín sa premietlo do ekologickej mriežky – kombiná- drevín a ich vzťahu ku škodlivým činiteľom sa konštatuje, cia lesných vegetačných stupňov a edaficko-trofických radov

Cislo_4_2015.indb 272 19.2.2016 13:33:24 (medziradov) a v rámci nich skupín lesných typov, resp. jednotlivých druhov raticovej zveri a ich štruktúra. V každom hospodárskych súborov lesných typov. Časový rámec tvoril prípade technické opatrenia, ktorými sa má zabrániť poško- 1. vekový stupeň. Stanovili sa tri stupne ohrozenia drevín dzovaniu zverou treba diferencovať podľa stupňa ohrozenia (málo, stredne, veľmi) šiestimi skupinami škodlivých čini- drevín (porastov). Vyplýva to zo skutočnosti, že účinnosť jed- teľov (abiotické, zver, nežiaduca vegetácia, hubové choroby, notlivých opatrení, ako aj náklady na ne sú veľmi rozdielne. hmyz, človek). Všeobecne platnou zásadou je, že pri obhospodarovaní Podľa jednotlivých drevín sa stanovilo ich ohrozenie lesov treba brať do úvahy životné potreby zveri. Okrem škodlivými činiteľmi. Tak, napr. smrek – najviac ohrozujú iného, snažiť sa odlákať zver od najviac ohrozených drevín hmyzí škodcovia, potom abiotické činitele, nasleduje poľovná (porastov). Pri 3. stupni ohrozenia drevín je najúčinnejšia zver, nežiaduca vegetácia, hubové choroby a nakoniec člo- plošná ochrana oplotením. Ak ju nemožno použiť, odporúča vek. Jedľu – najviac ohrozuje vždy zver, nasledujú hubové sa nákladnejšia individuálna mechanická ochrana. Ako jej choroby, človek, abiotické činitele, hmyzí škodcovia a nako- alternatíva prichádzajú do úvahy vysoko účinné repelenty (do niec nežiaduca vegetácia. Takto sa to uvádza aj pri ďalších úvahy prichádzajú len schválené prípravky). V 2. stupni ohro- drevinách. Poradie celkového ohrozenia jednotlivých drevín zenia sú to najmä repelenty. Ďalej finančne menej nákladná (všetkými škodlivými činiteľmi) je takéto: najviac ohrozenou individuálna mechanická ochrana. Vo výnimočných prípa- je jedľa, potom nasleduje borovica, smrek a cenné listnáče doch aj tu do úvahy prichádza plošná ochrana oplotením. (rovnako), dub a nakoniec smrekovec a buk (rovnako). Najlepšie výsledky možno dosiahnuť zladením chovu Poradie ohrozenia jednotlivých drevín podľa škodlivých raticovej zveri s obhospodarovaním lesov. V prvom rade činiteľov je takéto: Abiotické činitele najviac ohrozujú smrek, treba zabezpečiť, aby druhová štruktúra raticovej zveri a jej potom cenné listnáče, jedľu, borovicu, dub a buk (rovnako), početnosť bola v súlade s úživnosťou jej životného pros- smrekovec. Zver – cenné listnáče, jedľu, dub, smrek, buk, tredia a hospodárskymi záujmami lesného hospodárstva. borovicu, smrekovec. Ak sú dreviny z prirodzenej obnovy Vzájomnú súčinnosť treba dosiahnuť taktiež pri realizácii potom je poradie takéto: cenné listnáče, jedľa, dub, buk ostatných lesníckych a poľovníckych opatrení. a smrek (rovnako), borovica, smrekovec. Ak z umelej obnovy: Pod pojmom nežiaduca vegetácia (burina) sa rozumejú jedľa a cenné listnáče, smrek a dub, buk, borovica, smreko- rastliny v lesných porastoch, ktoré negatívne ovplyvňujú vec. Nasledujú ďalšie škodlivé činitele. Poradie jednotlivých vývoj a rast mladých jedincov hospodárskych alebo ekolo- škodlivých činiteľov na ohrození drevín (bez ohľadu na druh gicky významných drevín tým, že im obmedzujú existenčný dreviny) je takéto: zver, ďalej abiotické činitele a nežiaduca priestor, zabraňujú prístupu svetla, odoberajú živiny, vlhkosť vegetácia (rovnako), hubové choroby, hmyzí škodcovia, a pod. Zaradili sa sem niektoré domáce dreviny, t. j. kry, polo- človek. kry a stromy, ďalej trávy a byliny a nakoniec invázne rastliny Finálnou časťou publikácie sú škodlivé činitele (trávy, byliny a dreviny). Vymenúvajú sa jednotlivé druhy a ochrana proti nim. Stručne sa tu uvádzajú všeobecné nežiaducej vegetácie a uvádza sa ich charakteristika. Metódy zásady ochrany lesa. Osobitná pozornosť sa venuje eviden- ochrany a obrany sa diferencujú podľa stupňov ohrozenia. cii, kontrole a prognóze, ďalej prevencii a hygiene a nakoniec Všeobecne platnou zásadou je zabezpečiť obnovu lesných ochranným a obranným opatreniam. porastov skôr ako dôjde k rozvoju nežiaducej vegetácie. Kapitola pokračuje charakteristikou jednotlivých škod- V 1. stupni by sme mali vystačiť so zašľapávaním nežiaducej livých činiteľov, resp. ich skupín a nakoniec diferenciáciou vegetácie. V 2. stupni pribúda vyžínanie, či odstraňovanie ochranných a obranných opatrení podľa stupňov ohrozenia. konkurujúcich rastlín, resp. ich orgánov. Ďalej okopávanie Ide o to, aby sa opatrenia realizovali len tam, a len vtedy, keď pôdy okolo sadeníc najmä v roku ich výsadby. V 3. stupni je to skutočne potrebné. Ďalej, aby sa použili také metódy okopávanie aj v 2. a 3. roku po výsadbe sadeníc. Ďalej ošetro- a spôsoby, ktoré sú účinné, ale súčasne aj najmenej nákladné. vanie okolia stromčekov vhodnými (povolenými) herbicídmi. Pri abiotických činiteľoch ide o sucho, zamokrenie, V osobitých prípadoch (napríklad na Záhorí) celoplošná prí- mráz, eróziu pôdy, degradáciu pôdy. Zosumarizovali sa prava pôdy. tu všeobecné zásad ochrany, ktoré treba dodržiavať vždy. Hubové patogény, ochrana a obrana proti nim sa roz- V prvom rade sa zdôrazňuje zachovať stanovištnú vhodnosť delila podľa miesta kde vyvolávajú ochorenie: na koreňoch, drevín, ďalej štrukturálnu diferenciáciu porastov a ich dobrý kôre a kmienkoch, na letorastoch, na asimilačných orgánoch. zdravotný stav. Okrem toho sa uvádzajú špecifické opatrenia Najprv sa charakterizujú vlastnosti jednotlivých druhov podľa uvedených druhov škodlivých činiteľov a stupňov ohro- patogénov, mechanizmus ich pôsobenia a symtómy podľa zenia drevín, resp. porastov. Tak, napr. pri suchu je to smer ktorých ich možno identifikovať. Nakoniec aj príčiny a pod- ťažbovo-obnovného postupu od severu na juh. Pri zamokrení mienky aktivity a aktivizácie patogénov. Osobitá pozornosť osobitné technológie prípravy pôdy, zakladania porastov, sa venovala inváznym a karanténnym patogénnom, charak- ich ošetrovania a ochrany. Osobitý spôsob obhospodarova- teristike ich agresivity a možnostiam šírenia. nia porastov sa odporúča v mrazových kotlinách. Pri erózii Metódy ochrany a obrany sa spracovali podľa jednotli- a degradácii pôdy ide o modifikáciu bežného obhospodaro- vých patogénov. V 1. stupni ide spravidla o kontrolu, prí- vania, resp. realizáciu nápravných opatrení. padne monitoring poškodenia. Ďalej o dodržiavanie zásad Konštatuje sa veľmi vysoké ohrozenie drevín (porastov) prevencie, najmä porastovej hygieny. V 2. stupni sú to aj raticovou zverou. Aj keď na ohrozenie jednotlivých drevín niektoré konkrétne metódy a spôsoby ochrany a obrany. vplýva veľa faktorov, významne sa tu uplatňujú prírodné pod- Ide najmä o jednoduchšie prostriedky a postupy, ako sú mienky, najmä či sa drevina nachádza v optimálnych alebo mechanické spôsoby a pestovno-ochranné opatrenia. V 3. v suboptimálnych podmienkach. Veľký vplyv má početnosť stupni ohrozenia, k už uvedeným spôsobom pribúda aj che-

273

Cislo_4_2015.indb 273 19.2.2016 13:33:24 mická, prípadne biologická ochrana a obrana. Použiť možno v dodržiavaní najvhodnejších postupov a technológií. Ďalej len schválené pesticídy, resp. fugicídy uvedené v zozname v dôslednej kontrole, zvyšovaní odbornosti pracovníkov povolených prípravkov. a v hmotnej zainteresovanosti pracovníkov v pestovnej čin- Pri hmyze charakteristika škodcov a metódy a spôsoby nosti. ochrany a obrany viac nadviazali na jednotlivé dreviny. Pokiaľ ide o rekreáciu a voľný pohyb v lese tu treba viac Vybrali sa sem druhy hmyzu, ktoré najviac poškodzujú hos- ako doteraz mediálne pôsobiť na verejnosť, aby nepoško- podársky významné dreviny v ich juvenilných štádiách, resp. dzovala kultúry a nárasty. Tam kde sú nepriaznivé prírodné v 1. vekovom stupni. Stručne sa opisuje bionómia škodcov, podmienky a je vysoký stupeň ohrozenia drevín rekreantmi spôsob poškodzovania drevín a jeho následky. Ďalej príčiny treba zamedziť ich vstupu, resp. usmerniť ich pobyt tak, a podmienky premnoženia jednotlivých druhov škodlivého aby sa zdržiavali na miestach kde je malé nebezpečenstvo hmyzu. Osobitá pozornosť sa venuje hmyzím škodcom poškodenia kultúr a nárastov. V čase nebezpečenstva vzniku smreka, ako drevine, ktorá na Slovensku hynie najviac. Táto požiarov, treba zabezpečiť informovanosť občanov o tejto nepriaznivá situácia sa premietla aj do jej začiatočných vývo- situácii. Organizovať strážne služby. Spolupracovať s hasič- jových štádií, resp. aj celého 1. vekového stupňa. Ide o prem- skými zbormi. V odôvodnených prípadoch treba realizovať noženie tvrdoňa smrekového (Hylobius abietis) a lykokazov aj špecifické protipožiarne opatrenia, vrátane odstraňovania (rod Hylastes), ako aj podkôrnikov (lykožrút lesklý – Pityo- vysoko horľavého materiálu. Osobitá opatrnosť sa zdôraz- genes chalcographus). ňuje pri spaľovaní haluziny v porastoch po ťažbe dreva najmä Aj tu sa metódy ochrany a obrany spracovali podľa jed- dodržiavanie príslušných hasičských predpisov (zákon notlivých škodcov. Pritom sa najväčšia pozornosť venuje č. 314/2001 Z. z. o ochrane pred požiarmi v znení neskorších opatreniam proti už spomenutému tvrdoňovi smrekovému predpisov). (Hylobius abietis) a lykokazom (rod Hylastes). Ako modelové Treba upozorniť, že od 15. februára nadobudla účinnosť riešenie opatrení aj pre ostatných hmyzích škodcov možno vyhláška č. 15/2015 Z. z., ktorou sa mení a dopĺňa vyhláška uviesť tu použitú diferenciáciu opatrení podľa stupňa ohro- č. 453/2006 Z. z. o hospodárskej úprave lesov a o ochrane zenia: 1. stupeň – kontrola, monitoring, porastová hygiena, lesa. Uvádza sa tu nové zatriedenie lesných oblastí a podob- prípadný odklad zalesnenia o 1 až 2 roky. 2. stupeň – ako pri lastí do stupňov ohrozenia požiarom. stupni 1., na kontrolu použitie lapacej kôry, vysádzať sade- Na konci publikácie sa uvádza súhrn najdôležitejších nice staršie, chemicky ošetrené, prípadne aj voskom ošet- poznatkov (vrátane jeho prekladu do anglického jazyka) rené. 3. stupeň – ako pri stupni 2, vysádzať najmä voskom a záver, kde sa upozorňuje na potrebu ďalšieho riešenia ošetrené sadenice, chemické ošetrenie sadeníc opakovať po problematiky, ak aj na nevyhnutnosť vyčlenenia primera- 2 mesiacoch od výsadby a tretí krát na jeseň. Použiť možno ného objemu finančných prostriedkov na realizáciu ochran- len schválené prípravky. ných a obranných opatrení v lesnej prevádzke. Okrem toho Poslednou skupinou sú antropogénne škodlivé činitele publikácia obsahuje 11 príloh, ktoré bezprostredne súvisia (človek). Tu nie je až taká úzka väzba jeho jednotlivých čin- s problematikou uvedenou v jednotlivých kapitolách, resp. ností s prírodnými podmienkami ako pri predchádzajúcich ju bližšie charakterizujú, či zdôvodňujú opodstatnenosť rea- činiteľoch. Nemožno ju však úplne vylúčiť ani tu. lizácie jednotlivých opatrení. Ide jednak o činnosti, ktoré sú mimo vlastného obhos- V lesníckej literatúre doteraz chýbala knižná publikácia podarovania lesov, ale majú podstatný vplyv na ohrozenie o ochrane mladých lesných porastov proti škodlivým čini- lesných porastov. Ďalej je to ale aj súbor činností spadajúcich teľom. Bolo tomu tak aj napriek skutočnosti, že straty pri do manažmentu lesov v širokom slova zmysle (hospodárska obnove lesa v dôsledku pôsobenia škodlivých činiteľov boli úprava lesov, pestovanie lesov, ťažba dreva, sprístupňovanie hlavnou príčinou, že lesné porasty často mali, resp. majú iné lesov, meliorácie, poľovníctvo, atď.). drevinové zloženie ako bol zámer pri ich zakladaní. Tento Aj tu sa metódy ochrany lesa rozdelili na všeobecné nedostatok sa snaží odstrániť recenzovaná knižná publiká- a špecifické. Všeobecné – je to najmä náplň štátnej lesníc- cia. Uvádzajú sa v nej výsledky analýzy doterajšieho vývoja kej politiky, ktorá má dve smerovania: navonok a dovnútra. obnovy lesa na Slovensku, strát na drevinách a starostlivosti Smerom navonok ide hlavne o opatrenia na ochranu lesného o mladé lesné porasty. V ďalšom sa tu charakterizujú vlast- fondu proti negatívnym vplyvom rozličných činností mimo nosti hlavných druhov lesných drevín, ich vzťah k škodlivým LH (napr. odnímania lesného pôdneho fondu). Smerom do činiteľom a k realizácii ochranných opatrení. Osobitá pozor- vnútra ide o súbor opatrení, ktoré LH realizuje v záujme napĺ- nosť sa venuje priestorovému a časovému ohrozeniu drevín ňania poslania či strategického cieľa tohto odvetvia. Tieto a mladých lesných porastov škodlivými činiteľmi. Publikácia opatrenia sú súčasťou lesných zákonov a ďalších s nimi súvi- vyúsťuje do praktických návodov na ochranu a obranu dre- siacich všeobecne záväzných predpisov. vín a mladých lesným porastov proti jednotlivým škodlivým Medzi špecifické autori zaradili ochranné opatrenia, činiteľom. Uvádzajú sa tu jednak všeobecné zásady, ako aj ktoré treba realizovať, či brať na ne zreteľ v rámci umelej metódy ochrany a obrany proti škodám spôsobovaným abio- obnovy lesných porastov, ošetrovania a ochrany založe- tickými škodlivými činiteľmi, poľovnou zverou, nežiaducou ných kultúr, podsadieb, pri prirodzenom zmladení, plecích vegetáciou, hmyzom, hubovými patogénmi ako aj človekom. ruboch, prestrihávkach a prečistkách, výrube stromov na via- Hlavná pozornosť sa venuje praktickej realizácii ochran- nočné stromčeky, získavaní čečiny. Nakoniec sem zaradili aj ných a obranných opatrení, ktoré sa diferencujú v konkrét- rekreáciu a voľný pohyb v lese a lesné požiare. nych prírodných podmienkach podľa stupňa ohrozenia dre- Konštatuje sa, že opatrenia na zlepšenie situácie pri vín škodlivými činiteľmi. Aj keď publikácia má slúžiť v prvom realizácii uvedených lesníckych výkonoch spočívajú najmä rade lesnej prevádzke, jej autori sem zaradili tiež prehľad nie-

274

Cislo_4_2015.indb 274 19.2.2016 13:33:25 ktorých teoretických poznatkov, z ktorých sa vychádzalo pri vádzke. Takto by sa s návrhmi na riešenie mohla oboznámiť jej spracovaní. Tento prístup je správny a opodstatnený, lebo široká lesnícka verejnosť, vlastníci lesov, správcovia a obhos- môže veľmi významne pomôcť využívateľom publikácie lepšie podarovatelia lesov, vrátane lesných odborných hospodárov, pochopiť zmysel a opodstatnenosť navrhovaných progresív- ktorí v konkrétnych prírodných podmienkach zabezpečujú nych technológií. No napriek tomu, ako aj so zreteľom na to, obnovu lesov a ochranu mladých lesných porastov. že publikácia je dosť rozsiahla (181 strán) a jej náklad bol len Knihe, ako aj príručke v prípade jej spracovania prajem, 350 výtlačkov som toho názoru, že autori publikácie by mohli aby si našla cestu k čo najväčšiemu počtu čitateľov a aby sa spracovať pre lesnícku prax aj stručný výťah z nej. V ňom by návrhy na riešenie, ktoré sú tu obsiahnuté skutočne aj rea- sa pozornosť sústredila najmä na spracovanie návodov ako lizovali v praxi. využiť v publikácii uvedené poznatky priamo v lesnej pre- František Štulajter Lesy Slovenskej republiky, š. p., generálne riaditeľstvo, Nám. SNP 8, SK – 975 66 Banská Bystrica, Slovenská republika

275

Cislo_4_2015.indb 275 19.2.2016 13:33:25 Lesn. Cas. For. J. 61 (2015) 276–277

Kronika – Chronicle http://www.nlcsk.sk/fj/

Ing. Martin Moravčík, CSc. sa dožíva 60 rokov

Ing. Martin Moravčík, CSc., samostatný lematiky hospodárskej úpravy lesa. Druhým aspektom je vedecký pracovník Národného lesníck- skutočnosť, že menovaný mimoriadne vzácne spája vedeckú eho centra - Lesníckeho výskumného orientáciu s praktickou (aplikovateľnosť) stránkou. To súvisí ústavu Zvolen sa 23. augusta 2015 dožil s jeho dlhoročnými skúsenosťami s praxou. 60 rokov. Jeho vedeckú úroveň dokumentuje okrem iného 27 Narodil sa 23. 8. 1955 v Ružom- pôvodných vedeckých prác publikovaných v domácich berku. Študoval na Lesníckej technickej a zahraničných časopisoch vrátane karentovaných a mono- škole v Liptovskom Hrádku. Ďalej na grafií, 60 odborných prác v zborníkoch a časopisoch a 30 Vysokej škole lesníckej a drevárskej vo Zvolene, lesné inži- príspevkov v odborných a popularizačných knižných pub- nierstvo. Pracoval v Ústave pre hospodársku úpravu lesov likáciách. - Lesoprojekt Zvolen (1974–1986, 1992–1995), v Stredoslo- Aktívne pracuje v medzinárodnom výskumnom venských lesoch Banská Bystrica – Odvetvové vedúce praco- priestore: Ako koordinátor pracovnej skupiny pre lesnícku visko pre pestovanie lesov (1986–1992), v Krajskom úrade politiku a legislatívu riešil projekt technickej pomoci FAO v Banskej Bystrici (1995–1997) a od roku 1997 v Lesníckom “Assistance for Harmonisation of Legislation and Strategy výskumnom ústave vo Zvolene, kde bol vedúcim odboru hos- for Development of the Forestry Sector” (1998–1999). podárskej úpravy lesov a po organizačnej zmene vedúcim V rokoch 2010–2013 sa podieľal na riešení výskumných úloh odboru lesníckej stratégie, politiky a ekonomiky. Po vytvo- 7. rámcového programu IN2WOOD a BIOCLUS. Ďalej tiež rení Národného lesníckeho centra bol námestníkom riaditeľa participoval v COST Action E43 Harmonizácia národných Lesníckeho výskumného ústavu a dve obdobia (od 1. mája inventarizácií lesov v Európe: Metódy spoločného reportingu 2009 do 30. septembra 2010 a od 15. októbra 2012 do 22. (2005–2008). mája 2015) jeho generálnym riaditeľom. V oblasti sledovania stavu a vývoja lesov sa venuje proble- Ing. Martin Moravčík, CSc. od jeho nástupu do Lesníc- matike výskumu kritérií a ukazovateľov trvalo udržateľného keho výskumného ústavu vo Zvolene sa podieľal na riešení via- obhospodarovania lesov (TUOL) a zodpovedá každoročne cerých domácich a zahraničných projektov. V oblasti hospo- od roku 2004 až doteraz za vypracovanie správy o lesnom dárskej úpravy lesov sa prioritne zameriaval na výskum cieľov hospodárstve v SR (zelenej správy), resp za vypracovanie a zásad hospodárenia v lesoch s významnými ekologickými podkladov k zelenej správe pre MPRV SR. Na medzinárodnej a environmentálnymi funkciami. Bolo to najmä vo vedecko- úrovni sa ako zástupca SR zúčastňuje na práci Výboru pre -technickom projekte „Hospodárska úprava horských lesov lesníctvo a drevospracujúci priemysel (COFFI – Committee z hľadiska ekologizácie lesného hospodárstva“ (1999–2002). on Forestry and Forest Industry) EHK OSN/FAO a jeho pra- Získané výsledky publikoval v svojich pôvodných vedeckých covných skupín. Je národným korešpondentom pre Globálne prácach a uplatnili sa tiež v pracovných postupoch Lesopro- hodnotenie lesných zdrojov FAO a členom Tímu špecialistov jektu Zvolen. Súhrnné vedecké poznatky z tohto výskumu EHK OSN pre monitoring TUOL. Zodpovedá za vypracova- zhrnul v monografii „Zásady a postupy hospodárskej úpravy nie národných správ pre hodnotenie lesných zdrojov Sloven- a obhospodarovania horských lesov smrekového vegetačného ska pre potreby FAO (pravidelné 5-ročné hodnotenie lesných stupňa“. zdrojov) a za vypracovanie správ o stave európskych lesov V rámci riešenia projektu „Vplyv globálnej klimatickej v rámci ministerských konferencií o ochrane lesov v Európe zmeny na lesy Slovenska“ (2003–2007) sa ako zodpovedný (proces FOREST EUROPE).Okrem uvedených aktivít sa riešiteľ úlohy zaoberal problematikou rozpracovania opatrení špecializuje tiež na riešenie problematiky lesníckej politiky. vyplývajúcich z podpisu Kjótskeho protokolu pre sektor les- V spolupráci so Sekciou lesného hospodárstva a spra- ného hospodárstva. V ďalšom veľkom výskumnom projekte covania dreva Ministerstva pôdohospodárstva Slovenskej „Výskum, klasifikácia a uplatňovanie funkcií lesa v krajine“ republiky riešil úlohy súvisiace s vypracovaním nového (2006–2009) bol zodpovedným riešiteľom úlohy „Imple- zákona o lesoch a nadväzujúcich vykonávacích predpisov. mentácia systematiky, hodnotenia a oceňovania funkcií lesov Bol zodpovedným riešiteľom všetkých v súčasnosti plat- v riadiacom a plánovacom procese“. Výsledky tohto výskumu ných lesnícko-politických dokumentov na Slovensku, kto- menovaný opublikoval vo viacerých pôvodných vedeckých rými sú: Národný lesnícky program (NLP) SR (2007), Akčné a odborných prácach. V rokoch 2008–2011 zabezpečoval plány NLP SR 2008–2013 a na roky 2014–2020, Koncepcia riešenie projektu „Výskum efektívneho využívania environ- rozvoja pôdohospodárstva na roky 2007–2013 – časť lesné mentálneho, ekonomického a sociálneho potenciálu lesov hospodárstvo, Prognózy a vízie vývoja slovenského poľno- na Slovensku“. V rámci uvedeného projektu sa špecializoval hospodárstva, potravinárstva, lesníctva a vidieka – časť les- na riešenie úlohy zameranej na výskum konkurencieschop- níctvo (2007) a Stratégia rozvoja lesníctva (2008). Na ich nosti a ekonomickej životaschopnosti lesníctva. V súčasnosti základe v roku 2010 spracoval a vydal lesnícku štúdiu č. 61 je zodpovedným riešiteľom projektu Agentúry pre podporu „Vízia, prognóza a stratégia rozvoja lesníctva na Slovensku“, vedy a techniky „Výskum využívania dreva ako obnoviteľnej na ktorej sa zakladá súčasná oficiálna štátna lesnícka poli- suroviny v kontexte zelenej ekonomiky“. tika. V roku 2013 bol zodpovedným riešiteľom Národného V jeho vedeckovýskumnej práci treba poukázať na dva programu využitia potenciálu dreva (NPVPD) na Slovensku aspekty. Prvou je komplexná orientácia na celý záber prob- a v roku 2014 jeho akčného plánu.

Cislo_4_2015.indb 276 19.2.2016 13:33:25 Menovaný sa aktívne podieľal tiež na vypracúvaní znalec- Ako z uvedeného prehľadu činnosti Ing. Martin Morav- kých posudkov pre potreby vlastníkov a obhospodarovateľov čík, CSc. patrí medzi významné osobnosti v lesníctve na lesov. Slovensku. Okrem jeho vedeckej a odbornej erudovanosti Okrem vedeckovýskumnej práce je tiež členom Sloven- treba osobne vyzdvihnúť aj jeho osobné a morálne vlastnosti. skej akadémie pôdohospodárskych vied, predsedom Sekcie Ide najmä o jeho pracovitosť, skromnosť a ľudský prístup ku trvalo udržateľného obhospodarovania lesov odboru lesníc- svojim spolupracovníkom, prístup k riešeniu úloh. tva Slovenskej akadémie pôdohospodárskych vied. Je čle- Ing. Martin Moravčík, CSc., ako generálny riaditeľ nom odborovej komisie pre študijný program Hospodárska novovytvorenej organizácie – Národného lesníckeho cen- úprava lesov Lesníckej fakulty TU vo Zvolene. Bol taktiež tra vynaložil mimoriadne úsilie, aby táto inštitúcia plnila čo podpredsedom Rady agentúry pre pôdohospodárske vedy, najlepšie všetky svoje úlohy v záujme rozvoja lesov a lesného Rady ministra pôdohospodárstva a rozvoja vidieka pre les- hospodárstva na Slovensku, ale aj v prospech všetkých jej níctvo a drevárstvo, podpredsedom Koordinačnej rady pre zamestnancov. Pri obhajobe odôvodnených a oprávnených realizáciu Akčného plánu Národného programu využitia záujmov organizácie bol zásadový. potenciálu dreva SR a ďalších odborných poradných orgá- Do budúcnosti treba veriť, že sa postupne zmení prístup nov a komisií. spoločnosti k lesom a lesnému hospodárstvu, že spoločnosť Ing. Martin Moravčík, CSc. je odborne široko vyprofi- a vládnuce štruktúry štátu pochopia význam lesov a aj to, lovaným pracovníkom, známym a uznávaným v lesníckych že sa treba o ne lepšie starať. Naplnila by sa týmto aj snaha odborných kruhoch. Jeho vedecké práce významným spôso- nášho jubilanta o zabezpečenie rozvoja tohto odvetvia, bom ovplyvnili výskum v oblasti hospodárskej úpravy lesa deklarovaná v množstve politických dokumentov, ktorých a lesníckej politiky. Má zodpovedný prístup k zvereným pra- vyhotovenie koordinoval, vrátane jeho mimoriadne dôleži- covným úlohám. Je svedomitý a pracovitý, čo potvrdzujú jeho tej, životaschopnej a perspektívnej zložky, ktorou je Národné dosiahnuté výsledky za pomerne krátky čas aktívnej práce lesnícke centrum. v lesníckom výskume, v odbornej lesníckej práci, ako aj jeho Nášmu jubilantovi k dosiahnutiu jubilea blahoželáme. činnosť vo vedúcich funkciách Lesníckeho výskumného Všetko najlepšie do budúcich rokov! ústavu vo Zvolene a Národného lesníckeho centra. Jozef Konôpka Národné lesnícke centrum - Lesnícky výskumný ústav Zvolen, T. G. Masaryka 2175/22, SK – 960 92 Zvolen, Slovenská republika, e-mail: [email protected]

277

Cislo_4_2015.indb 277 19.2.2016 13:33:25