Dendrochronologická analýza

Výzkumná zpráva o dendrochronologické analýze
Přírodní rezervace
Zbytka
__________________
dendrochronologická analýza
__________________
zpracovala:
Mgr. Alžběta Čejková
23. 3. 2009 v Českých Budějovicích
Výzkumná zpráva o dendrochronologické analýze
dendrochronologická analýza
Obsah:
1. Úvod
2
2. Zpracovaný materiál
2
3. Metody dendrochronologického zpracování
3
4. Výsledky
4
4.1 Sestavení chronologie
4
4.2 Analýzy
4
4.2.1 Růstové charakteristiky a trendy
5
4.2.2 Významné roky
7
4.2.3 Vliv klimatických podmínek
8
4.2.4 Vliv spodní hladiny vody ve vrtu Lt5
12
5. Závěr
13
6. Literatura
15
1
dendrochronologická analýza
1. Úvod
Dendrochronologie je mezioborová metoda, která se zabývá vlivem faktorů
prostředí na tvorbu letokruhů a nachází uplatnění v mnoha vědních oborech,
např. lesnictví, ekologii, geobotanice, archeobotanice, historii, klimatologii
apod. Na základě letokruhových řad je možné některé z těchto faktorů
prostředí zpětně identifikovat a objasnit tak některé ekologické aspekty
v historii stanoviště.
Cílem dendrochronologické studie bylo zjistit vliv a míru ovlivnění
růstu stromů v lokalitě přírodní rezervace Zbytka:
a) klimatickými podmínkami
b) výškou hladiny spodní vody závislé na odběru podzemních vod
z pramenišť Litá a Mokré, která zásobují obyvatele v oblasti
pitnou vodou.
Jmenovitě:
sestavit stanovištní chronologii dubu
zhodnotit růstové charakteristiky stromů
provést analýzu významných let a náhlých růstových změn
detekovat vztah mezi šířkovým přírůstem a klimatickými podmínkami
určit vztah mezi šířkovým přírůstem a hladinou spodní vody ve vrtu Lt5
2. Zpracovaný materiál
Pro účely dendrochronologické analýzy bylo 20.října 2008 na lokalitě přírodní
rezervace Zbytka odebrány vrty z celkem 10 dubů. Odebrané stromy rostly
v místech bez patrné dlouhodobé stagnace povrchové vody. Jednalo se
o vzrostlé statné jedince bez známek poškození kmene a koruny a bez
patrného houbového napadení. Z každého stromu byly ve výčetní výšce (DBH
= 130 cm nad zemí) odebrány dva proti sobě jdoucí vrty kolmo ke kmeni.
Dodaná klimatická data zahrnovala řady průměrných denních teplot ze
stanice Hradec Králové a denní úhrny srážek ze stanice České Meziříčí od
roku 1969 – 2008.
Dále byly k dispozici data o hladině spodní vody ve vrtu Lt5 od konce roku
1968 do poloviny roku 2005 s několika mezerami v nejsilnějším období
čerpání vody na lokalitě 1981 – 1986.
2
dendrochronologická analýza
3. Metody dendrochronologického zpracování
Pro vlastní dendrochronologickou analýzu bylo použito standardních metod
popsaných mj.: Cook et Kairiukstis 1990, Schweingruber 1996.
a) Měření šířek letokruhů bylo provedeno pomocí měřící lavice TIMETABLE s odčítacím zařízením
PARSER v1.3 (SCIEM). Data byla zaznamenávána v programu PAST32 (Knibbe 2003). Šířky letokruhů
byly změřeny s přesností na 0,01 mm.
b) Letokruhové křivky jednotlivých stromů byly navzájem porovnány. Míra podobnosti mezi
jednotlivými letokruhovými sériemi byla ověřena pomocí korelačního koeficientu a koeficientu shody
(GI). Korelační koeficient je počítán z transformovaných dat porovnávaného a referenčního vzorku.
Pro transformaci naměřených hodnot byly použity dva způsoby: a) Baillie / Pilcher transformace
(Baillie et Pilcher 1973) a b) transformace dle Hollsteina (Hollstein 1980). Výsledky korelačního
koeficientu byly testovány upraveným Studentovým t-testem, který byl posuzován na hladině
významnosti p < 0,0005. Koeficient shody GI je procentuální vyjádření shodného sklonu křivky
posuzovaného a referenčního vzorku. Výsledky byly vyhodnoceny pomocí t-testu na hladině
významnosti p < 0,0005 (Knibbe 2003). Kritériem pro zařazení letokruhové série jednoho vzorku do
průměrné chronologie byla hodnota korelačního koeficientu větší než 10 a hodnota koeficientu shody
větší než 75%.
c) Ze synchronních křivek byla vytvořena průměrná stanovištní chronologie. V programu Arstan
(Cook et Holmes 1986) byla provedena dvoustupňová detrendace (odstranění věkového trendu) dat a
odstraněna autokorelace (závislost určité časové hodnoty v řadě na hodnotách předchozích).
d) Rozdíly tloušťkového přírůstu mezi 40letými obdobími před (1928 – 1968) a po (1968 – 2008)
začátku čerpání spodní vody byly hodnoceny pomocí dvou výběrového t-testu. Rozdíly tloušťkového
přírůstu mezi obdobími s různou intenzitou odběru vody (1968 – 1983, 1984 – 1992, 1993 – 2008)
byly testovány jednocestnou analýzou variance.
e) Z naměřených šířek letokruhů byla provedena analýza náhlých růstových změn, tzn. významných
let. Tímto termínem je definován rok, ve kterém se v dané populaci stromů synchronně vyskytuje
extrémně úzký nebo naopak široký letokruh (Schweingruber et al. 1990). Analýza významných let
byla provedena podle metodiky Croppera (Cropper 1979, dále např. Schweingruber et al. 1990, Meyer
1999). Tato metoda spočívá v postupu, kdy od naměřené hodnoty šířky letokruhu je odečten klouzavý
průměr pro pět sousedních členů letokruhové řady, dělený směrodatnou odchylkou těchto pěti členů.
Dosažené hodnoty jsou převedeny na výskyt významných let v případech, kdy jsou větší než + 1
(pozitivní významný rok), respektive menší než - 1 (negativní významný rok). Projevem významného
roku byla stanovena hranice nejméně 50% (hodnota 0,5 v grafu) výskytu významného roku
z celkového počtu letokruhových řad (20 řad z 10 stromů).
d) K analýze vztahu mezi tloušťkovým přírůstem a klimatickými parametry byla použita residuální
chronologie a průměrné měsíčními teploty vzduchu spolu s měsíčními úhrny srážek za období 1969 –
2008. Pro vyhodnocení vztahu byl zvolen přístup korelační analýzy a analýzy odpovědi (upravené
mnohonásobné regrese): jmenovitě boostrap correlation a boostrap response funkce, dále boostrap
moving correlation a boostrap moving response funkce (Cook et Kairiukstis 1990, Fritts 1976)
v programu DENDROCLIM (Biondi et Waikul 2004). Postupná korelace a analýza odpovědi (boostrap
moving correlation/response funkce) zjišťuje časovou stabilitu klimatických signálů. Vzhledem
k dostupné délce klimatických prediktorů byly analýzy rozděleny do dvou částí po šesti měsících
(duben – září) zahrnující období tloušťkového přírůstu v daném roce a šest měsíců předcházející
tomuto období (říjen předchozího roku – březen daného roku). Růst stromů je často ovlivněn
podmínkami předcházející období tloušťkového přírůstu (např. Drápela et Zach 1995). Délka
klimatických řad zároveň zkrátila délku postupného okna pro výpočet postupné korelace a analýzy
odpovědi, výsledky analýz tak pokrývají pouze období posledních 16 let (1992 – 2007).
e) K analýze vztahu mezi tloušťkovým přírůstem a spodní hladinou vody byla použita residuální
chronologie a dodané průměrné měsíčními hodnoty spodní hladiny vody včetně ročního průměru za
období od konce roku 1968 do poloviny roku 2005. Pro vyhodnocení vztahu byl zvolen přístup
regresní analýzy.
3
dendrochronologická analýza
4. Výsledky
4.1 Sestavení chronologie
Průměrnou stanovištní chronologii bylo možno vytvořit ze všech 20
odebraných vrtů, jejichž roční tloušťkové přírůsty byly vzájemně dostatečně
korelovány a splňovaly parametry testovacích kritérií (viz kapitola 3 b).
Jednotlivé stromy mezi sebou nejeví výraznější růstové anomálie (Obr. 1).
U velké části stromů nebylo při odběru dosaženu středu stromu (zjištění věku
stromů nebylo účelem studie), což se odráží v různé délce vzorků 80 – 159
let z pravděpodobně věkem relativně blízkých stromů.
Obr. 1:
Průběh letokruhového přírůstu odebraných stromů a jejich průměrná stanovištní chronologie (černě).
4.2 Analýzy
Analýzy na základě stanovištní chronologie byly prováděny od roku 1928 –
2008, respektive na posledních 40 letech chronologie 1968 – 2008, kdy byly
k dispozici klimatická data (od r. 1969) a výška vodní hladiny z vrtu Lt5 (vrt
v těsné blízkosti rezervace). 0d roku byl 1978 zahájen postupný odběr vody
z využitelných jímacích objektů silně ovlivňující hydrologický režim rezervace
(Uhlík 2006).
4
dendrochronologická analýza
4.2.1 Růstové charakteristiky a trendy
Průměrný tloušťkový přírůst stromů pro období 1928 – 2008 byl 2,1 mm
(v rozmezí 1,4 – 2,6 mm). Pro období 1928 – 1968 před začátkem čerpání
vody byl průměrný tloušťkový přírůst stromů 2,4 mm (v rozmezí 1,5 – 3,5
mm). Od roku 1968 – 2008 po začátku odběrů vody z lokality byl průměrný
tloušťkový přírůst stromů 1,9 mm (v rozmezí 1,15 – 2,8 mm).
Reálný tloušťkový přírůst se mezi obdobími 1928 – 1968 a 1968 – 2008
samozřejmě liší průkazně (p<0,01, t=4,887, Obr. 2a). Tato odlišnost je dána
věkovým trendem (přirozený pokles šířky letokruhů se zvyšujícím se věkem
stromu). Vzhledem k tomu, že pro standardizovanou chronologii
s odstraněným věkovým trendem a odstraněnou autokorelací jsou průměrné
indexované šířky letokruhů za tyto dvě období neprůkazné (p=0,968,
t=0,041, Obr. 2b), nelze vztahovat snížení reálného průměrného
tloušťkového
přírůstu
odebraných
stromů
primárně
ke
změnám
hydrologického režimu lokality.
a
b
Box & Whisker Plot
1,08
Box & Whisker Plot
2,7
1,06
2,6
2,5
1,04
2,4
1,02
2,3
1,00
2,2
0,98
2,1
0,96
2,0
0,94
1,9
0,92
1,8
1,7
1928-1968
1968-2008
Mean
±SE
±1,96*SE
0,90
1928-1968
1968-2008
Mean
±SE
±1,96*SE
Obr. 2:
a – Rozdíly reálných průměrných šířek letokruhů mezi obdobími 1928 – 1968 a 1968 – 2008.
b – Rozdíly indexovaných průměrných šířek letokruhů mezi obdobími 1928 – 1968
a 1968 – 2008.
Průběh růstového trendu po odstranění vlivu věku je znázorněna na Obr. 3.
Křivka průměrné chronologie jeví relativně odlišné růstové trendy mezi
40letými obdobími před a po zahájení odběrů vody. V prvním období je
zejména nápadný prudký růstový pokles na přelomu 30. a 40. let, vrcholící
absolutním minimem v roce 1942. V druhém období, po zahájení odběrů,
křivka již nezaznamenala tak výrazný pokles, ale jsou na ní patrné četnější
fluktuace. S nástupem měření spodní hladiny vody se objevuje mírná růstová
deprese, která se láme koncem 70. let se začátkem čerpání vody a přechází
v téměř pravidelnou fluktuaci s maximy vždy na začátku desetiletí.
5
dendrochronologická analýza
Obr. 3:
Standardizovaná průměrná stanovištní chronologie udává indexované šířky letokruhů (šedě) pro
přehlednost proložené vyhlazením indexovaných šířek letokruhů metodou Lowess (černě).
Rozdíly v průměrné šířce letokruhů byly analyzovány podrobněji pro druhé
období (1968 – 2008) charakteristické četnějšími růstovými fluktuacemi,
které by do jisté míry mohly odrážet změny v hladině podzemní vody na
lokalitě. Hodnoty průměrných indexovaných šířek letokruhů byly rozděleny do
období na základě rozdílné intenzity čerpání podzemní vody: 1968 – 1983 –
začátek odběrů, 1984 – 1992 – největší míra odběrů, 1993 – 2008 – snížení
množství odebírané vody (viz. Uhlík 2006). Indexované průměrné šířky
letokruhů se mezi sebou v rámci třech období opět nelišily (analýza variance
p = 0,99 , F = 0,006). Z Obr. 4 je patrné, že došlo v období největší intenzity
čerpání vody pouze k zanedbatelnému navýšení průměrného tloušťkového
přírůstu.
Box Plot (sirky83_92_08.sta 4v*50c)
Obr. 4:
1,20
Rozdíly indexovaných průměrných
šířek letokruhů mezi obdobími 1968
– 1983, 1984 – 1992, 1993 – 2008.
1,15
1,10
res
1,05
1,00
0,95
0,90
0,85
0,80
68-83
84-92
93-088
Mean
±SE
±SD
rok
6
dendrochronologická analýza
4.2.2 Významné roky
Na lokalitě bylo zjištěno za období 1928 – 2008 celkem 17 významných let
s extrémním úzkým, respektive širokým, přírůstem – konkrétně sedm
pozitivních a deset negativních (Obr.5a,b). Přičemž výskyt významných roků
se výrazně liší pro období před a po začátku odběrů spodní vody.
Mezi lety 1928 – 1968 je charakteristický četným výskytem let s extrémně
malým přírůstem, celkem sedm negativních významných let (1942, 1947,
1948, 1952, 1956, 1959, 1967) s průměrnou intenzitou projevu 0,71. Naopak
pozitivní významné roky byly pouze dva (1949, 1965) s průměrnou intenzitou
projevu 0,68 (Obr. 5a).
Mezi lety 1968 – 2008 je patrný zcela opačný trend. Počet extrémně úzkých
přírůstů klesl na tři (1974, 1996, 2005) a zároveň klesla i průměrná intenzita
projevu na 0,63. Počet let s extrémně širokým přírůstem vzrostl na pět
(1969, 1979, 1982, 1994, 2001), intenzita projevu byla srovnatelná
s předchozím obdobím 0,69 (Obr. 5b).
a
b
Obr. 5:
Intenzita projevu negativních a pozitivních významných roků pro rezervaci Zbytka; za významný rok
je považován synchronní výskyt extrémního přírůstu nejméně u 50% odebraných stromů (tzn.
hodnota 0,5 respektive -0,5 v obrázku).
7
dendrochronologická analýza
Nejsilnější a především negativní významné roky detekované pro tuto lokalitu
korespondují z velké části s významnými roky zjištěnými pro ČR (obvykle
u smrkových porostů např. Kroupová 2002, Čejková 2006) a pro Polsko
(dubové porosty Cedro 2007), kdy extrémní průběh klimatických podmínek
v daném roce způsobil tyto nápadné růstové výkyvy.
Období maximálních odběrů bylo bez extrémních náhlých růstových výkyvů.
Obvykle zjišťované silné negativní roky 1992 a 1984, se projevily pouze se
slabší intenzitou.
4.2.3 Vliv klimatických podmínek
Ke zjištění reakce tloušťkového přírůstu na klimatické faktory byla použita
analýza významných let a testována korelace respektive mnohonásobná
regrese šířek letokruhů s průběhem teplot a srážek v daném roce. Statistické
srovnávání časových řad tloušťkových přírůstů s časovými řadami
klimatických faktorů nám umožní zjistit, jaký je průměrný vliv sledovaných
klimatických parametrů na přírůst stromů v dlouhodobějším měřítku. Analýza
významných let nám umožňuje podchycení extrémních jevů vyskytujících se
nepravidelně a s nízkou frekvencí, které mají samozřejmě také podstatný vliv
na růst stromů, ale nemusely se v korelační analýze statisticky významně
projevit (Kienast et al. 1987).
Dendroklimatologická analýza byla provedena s reziduální stanovištní
chronologií. Ke korelacím byla použita teplotní a srážková řada za období
(1969 – 2008). Stanovištní chronologie je průkazně korelována (hladina
významnosti p < 0,05) s klimatickými podmínkami (Obr.6).
Konkrétně byla zaznamenána ve vegetační sezóně pozitivní korelace
tloušťkového přírůstu s vysokými teplotami v květnu, červenci a září
a zároveň negativní korelace s vysokými červencovými srážkami. Pro období
předcházejí tloušťkovému přírůstu jeví duby negativní korelaci s vysokými
únorovými teplotami a srážkami spolu s pozitivní reakcí na vysoké srážky
v říjnu předchozího roku a vysoké teploty v březnu (Obr.6).
0,5
Obr. 6:
0,4
0,3
0,2
r
0,1
0
-0,1
pX
pXI pXII
I
II
III
IV
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
teploty
V
VI
VII
VIII
IX
Vynesené průkazné korelační
koeficienty (r – osa y) pro
residuální
chronologii
se
srážkami a teplotami pro období
předcházející
tloušťkovému
přírůstu od října předchozího
roku do března stávajícího roku
a pro
období
tloušťkového
přírůstu od dubna do září
stávajícího roku v letech 1969 –
2008.
srážky
měsíc
8
dendrochronologická analýza
Obr. 7 znázorňuje relativní časovou stabilitu klimatických signálů od roku
1992 ovlivňujících šířkový přírůst. Z výsledků je patrné že korelace mezi
růstem a klimatickými podmínkami se projevuje silněji (Obr. 7a) než růstová
odpověď k těmto podmínkám (Obr. 7b).
a
b
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
IX S
IX S
VIII S
VIII S
VII S
VII S
VI S
VI S
0-0,2
VS
VS
-0,2-0
IV S
IV S
III S
III S
II S
II S
IS
IS
XII S
XII S
XI S
XI S
XS
XS
IX T
IX T
VIII T
VIII T
VII T
VII T
VI T
VI T
VT
VT
IV T
IV T
III T
III T
II T
II T
IT
IT
pXII T
pXII T
pXI T
pXI T
pX T
1992
0,4-0,6
0,2-0,4
-0,4--0,2
-0,6--0,4
pX T
1994 1996 1998 2000 2002 2004
2006
Obr. 7:
Vynesené průkazné hodnoty korelačních (a) a regresních (b) koeficientů postupných analýz
hodnotících časovou stabilitu klimatického signálu pro residuální chronologii se srážkami (S)
a teplotami (T) pro období předcházející tloušťkovému přírůstu od října předchozího roku (pX) do
března (III) stávajícího roku a pro období tloušťkového přírůstu od dubna (IV) do září (IX) stávajícího
roku v letech 1992 – 2007. p – měsíce předchozího roku před vegetační sezónou.
Z korelační analýzy vyplývá značná závislost dubů na průběhu teplot ve
vegetační sezóně (Obr. 8) i v předcházejících šesti měsících. Obvykle je růst
dubů spojován s limitujícím faktorem srážek v průběhu vegetační sezóny
a vysoká teplota se projevuje jako přídavný faktor prohlubující vodní deficit
stanoviště (např. Cedro 2007, Lebourgeois et al. 2004). Tyto závěry jsou
dány jinými typy stanovišť subxerotermního až xerotermního charakteru.
Lesní porosty rezervace Zbytka rostou na vodou dostatečně zásobených
stanovištích a proto vysoké teploty v jarním a letním období působí pozitivně
na šířkový přírůst.
9
dendrochronologická analýza
Obr. 8:
Vynesená pozitivní korelace mezi průměrnými teplotami březen – září a šířkou letokruhu.
Obdobný vzorec vlivu klimatických podmínek během vegetační sezóny se
výrazně promítá i u významných let. Negativní významné roky jsou
způsobeny souhrou dvou faktorů. Především jsou vyvolány nadprůměrnými
úhrny srážek až o 100 mm vyššími než je běžné a zároveň obvykle nižšími
teplotami v průběhu vegetační sezóny (Tab. 1.).
Tab. 1:
Charakteristické významné roky s extrémním poklesem nebo naopak nárůstem šířky letokruhu
a intenzita jejich projevu v populaci jsou vysvětleny pomocí rozdílů teplot a úhrnů srážek
zprůměrňovaných za vegetační sezónu tloušťkového přírůstu (duben-září) daného roku oproti
dlouhodobému průměru. Hodnoty v závorkách představují dlouhodobé průměry – průměrnou měsíční
teplotu a průměrný úhrn srážek od dubna do září za období 1969-2008.
významný
rok
teploty
intenzita
srážky
rozdíl od průměru
(15,3°C)
(359,4mm)
negativní
1974
1996
2001
-0,70
-0,65
-0,55
-1,1
-0,3
-0,2
61,2
75,1
103,5
0,80
0,65
0,85
0,50
0,65
0,0
-0,7
0,3
1,2
0,7
-45,2
-19,5
-110,1
-57,1
-8,1
pozitivní
1969
1979
1982
1994
2005
Růst především jarní části dřeva s velkými cévami u dubů je ovlivněn
klimatickými podmínkami podzimu předchozího roku, dále se v ročním
tloušťkovém přírůstu promítá vliv zimních teplot a šířka letokruhu
v předchozím roce (např. Cedro 2007, Lebourgeois et al. 2004, Nola 1996,
Drápela 1995), což se potvrzuje i na lokalitě Zbytka (Obr. 6, 7).
10
dendrochronologická analýza
Tento jev má ekofyziologické vysvětlitelní, zásobní látky z předchozího roku
(nejvyšší koncentrace sacharidů a škrobů nastává na podzim) jsou
přerozděleny mezi jednotlivé orgány v jarním období před vlastním rašením
pupenů. Toto funkční sezónní přerozdělení zásobních látek odpovídá typické
fenologii a anatomii
kruhovitě-pórovitých typů dřevin, kde asi 30%
celkového množství ročního tloušťkového přírůstu (hl. jarní dřevo) je
vytvořeno před rašením pupenů (např. Barbaroux et Bréda 2002).
Dostatečné zásobení vodou v podzimních měsících (pozitivní korelace
s vysokými srážkami v říjnu (Obr. 6) může vyrovnat případný vodní deficit
vzniklý ke konci léta a tím prodloužit období hromadění zásobních látek.
Dostatečná zásoba živin a vody ke konci vegetační sezóny také podporuje
rozvoj kořenového systému dokud teploty neklesnou příliš nízko. Výsledkem
je rozsáhlejší kořenový systém, který umožní větší růst stromu v příštím roce
(Santini et al. 1994).
Pozitivní vliv vysokých březnových teplot (Obr. 6) má spojitost s vlastnostmi
vodivých pletiv dubu. Velké cévy jsou v brzkém jaře náchylné k poškození
náhlými nízkými teplotami, kdy dochází k jejich ucpání (Hacke et Kauter
1996). Zároveň část velkých cév jarního dřeva předešlého roku nemůže
obvykle již plnit svoji funkci vzhledem poškození ucpáním během zimy.
Z těchto důvodů včasný růst nových velkých cév před rozvojem listů je
nezbytný k znovuzískání vodivosti pletiv (Cruiziat et al. 2002), jejich růst je
závislý na množství uloženého uhlíku v předchozím roce.
Nepříznivý vliv vysokých únorových teplot a srážek je zdánlivě v rozporu
s předchozím vysvětlením pozitivního vlivu březnových teplot (Obr.6). Brzký
začátek růstu stimulovaný průměrnými vysokými únorovými teplotami
a hojnými srážkami může být citelně narušen a zpomalen vlivem náhlých
silných mrazů v průběhu následujících jarních měsíců.
Toto schéma se jasně odráží v průběhu klimatických podmínek pozitivního
významného roku 1994. Po mírné a vlhké zimě jsou únorové teploty a srážky
mírně pod normálem, v březnu následuje oteplení které vrcholí v letních
měsících spolu s podprůměrnými úhrny srážek (Obr. 9).
Obr. 9:
Průběh teplot (T) a srážek
(S) pro pozitivní významný
rok
1994.
Průběh
měsíčních hodnot od října
předchozího roku do října
stávajícího roku (tučně)
s průměrem měsíční řady
za období 1969 – 2008
(tečkovaně).
11
dendrochronologická analýza
4.2.4 Vliv spodní hladiny vody ve vrtu Lt5
Dosažené regresní koeficienty pro jednotlivé měsíce neprokázaly signifikatní
závislost šířky letokruhů k hladině spodní vody. Obdobně průměrná hladina
vody pro vegetační sezónu (duben – září) a šesti předcházejících měsíců
(říjen předchozího roku – březen daného roku) byly neprůkazné, stejně jako
průměrná roční hladina ve vrtu Lt5 (r2 = 0,0009, p = 0,8595, Obr. 10)
res = 1,6142-0,0024*x
1,5
1,4
indexovaná šířka letokruhu
1,3
1,2
1,1
Obr. 10:
1,0
Výsledky
regresní
analýzy
indexované šířky letokruhů na
roční průměrné výšce hladiny
spodní vody ve vrtu Lt5.
0,9
0,8
0,7
0,6
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
hladina spodní vody (m n. m.)
Neprůkaznost výsledků regresní analýzy je pravděpodobně způsobena
relativně krátkou řadou dostupných hodnot. Prosté vynesení stanovištní
chronologie proti průměrné roční výšce hladiny vykazuje patrné trendy.
Z Obr. 11 je zřejmé mírné zvýšení přírůstu v období zaklesnutí spodní hladiny
vody a naopak relativní růstové deprese při vyšší hladině vody. Tyto trendy
můžou být prohloubeny průběhem klimatických podmínek v daném roce,
např. rok 1996 (Tab. 1).
Obr. 11:
Vynesený průběh křivky indexovaných šířek letokruhů proti křivce ročních průměrů hladiny spodní
vody ve vrtu Lt5. Pro přehlednost byly křivky proloženy vyhlazením metodou Lowess (plná čára).
12
dendrochronologická analýza
5. Závěr
Růst dubů v přírodní rezervaci Zbytka je průkazně ovlivněn
klimatickými podmínkami; především vysokými teplotami v průběhu
vegetační sezóny.
Konkrétně byla zaznamenána pozitivní korelace s vysokými teplotami
v období jaro až začátek podzimu (měsíc: III, V, VII, IX) a vysokými
srážkami v říjnu předchozího roku. Negativní korelace šířek letokruhů byla
zjištěna s vysokými únorovými teplotami spolu se srážkami a vysokými
červencovými srážkami (Obr. 6).
Zároveň je patrná časová stabilita těchto klimatických signálů na
tloušťkový přírůst stromů (Obr. 7).
Roky s nadprůměrně širokými letokruhy jsou spojeny s nižšími úhrny
srážek ve vegetační sezóně (Tab. 1).
Vliv odběry způsobené fluktuace hladiny spodní vody vrtu Lt5 se
podařilo podchytit pouze nepřímo. Přesto se změny hladiny spodní
vody v letokruhových křivkách odráží, ale jejich vliv se nejeví zásadní
pro růst stromů na lokalitě.
Menší průměrná šířka letokruhů za období, kdy je čerpána voda, je zcela
přirozeným jevem poklesu šířky letokruhů se zvyšujícím se věkem stromu
(Obr. 1). Po odstranění věkového trendu se průměrná šířka letokruhu nemění
(Obr. 2).
Křivka stanovištní chronologie jeví odlišný průběh růstového trendu po
zahájení čerpání spodní vody. V posledních 40 letech jsou patrné četné
fluktuace s výkyvy menších rozsahů než před začátkem odběrů. Od konce 70.
let křivka odráží téměř pravidelnou fluktuaci s maximy vždy na začátku
desetiletí (Obr. 3).
Zároveň je patrný rozdíl ve výskytu extrémně úzkých letokruhů, které
jsou typické pro období před začátkem čerpání. Naopak v posledních 40
letech se častěji objevují nadprůměrně široké letokruhy (Obr. 6). Mezi lety
1928 – 1968 bylo patrných celkem sedm negativních významných let (1942,
1947, 1948, 1952, 1956, 1959, 1967) a dva pozitivní (1949, 1965); mezi lety
1968 – 2008 počet negativních významných let klesl na tři (1974, 1996,
2005) a počet pozitivních vzrostl na pět (1969, 1979, 1982, 1994, 2001).
Snížení podzemní vody na lokalitě zřejmě vedlo k oslabení vlivu nepříznivých
klimatických faktorů.
Zaklesnutí hladiny spodní vody ve vrtu Lt5 se na stanovištní chronologii
projevilo mírným zvýšení přírůstu a naopak jsou patrné relativní růstové
deprese při vyšší hladině vody (Obr. 11).
13
dendrochronologická analýza
Stromy na lokalitě prospívají. Odebraní jedinci nejeví výraznější
růstové deprese, ale pouze přirozený pokles šířky letokruhů
s věkem. Lze předpokládat, že při výrazném zvýšení spodní
hladiny vody, stromy zasažené dlouhodobě stagnující vodou
budou prospívat hůře.
14
dendrochronologická analýza
6. Literatura:
Barbarou C. et Bréda N 2002. Contrasting distribution and seasonal dynamics of
carbohydrate reserves in stem wood of adult ring-porous sessile oak and diffuseporous beech trees. Tree Physiology 22: 1201-1210
Biondi, F., Waikul, K. 2004. DENDROCLIM2002: A C++ program for statistical calibration
of climate signals in tree-ring chronologies. Computers and Geosciences 30: 303-311.
Cedro, A. 2007. Tree-ring chronologies of downy oak (Quercus pubescens), pedunculate
oak (Q-robur) and sessile oak (Q-petraea) in the Bielinek Nature Reserve: Comparison
of the climatic determinants of tree-ring width. Geochronometria 26: 39-45.
Cook, E.R. et Holmes, R.L. 1986. User manual for program Arstan. In: Holmes, R.L.,
Adams, R.K. et Fritts, H.C.: Tree-Ring Chronologies of western North America:
California, eastern Oregon and northern Great Basin. Chronology Series VI. –
Laboratory of Tree-Ring Research, The university of Arizona, Tuscon, 50 – 60.
Cook, E.R. et Kairiukstis, L.A. 1990. Methods of Dendrochronology, Applications in the
Environmental Sciences. – Kluwer Academic Publischers, Dodrecht, Boston, London.
Cruiziat, P., Cochard, H. et Améglio T. 2002. Hydraulic architecture of trees: main
concepts and results, Ann. For. Sci. 59: 723–752.
Cropper, J.P. 1979. Tree-ring skeleton plotting by computer. Tree-Ring Bulletin 39: 47-60.
Čejková A. 2006: The Influence of extreme climatic condition on radial growth of Norway
spruce along an altitudinal gradient in the Šumava Mountains. – Trace 2006 – Tree
rings in Archeology, Climatology and Ecology, Conference Abstract, Royal Museum for
Central Africa – Tervuren, Belgium.
Drápela, K. et Zach J. 1995: Dendrometrie (Dendrochronologie). – MZLU, Brno.
Fritts, H.C. 1976. Tree Rings and Climate. Academic Press, New York, 567 pp.
Hacke, U. et Kauter, J.J. 1996. Xylem dysfunction during winter and recovery of hydraulic
conductivity in diffuse-porous and ring-porous trees. Oecologia 105: 435-439.
Kienast, F.; Schweingruber, F.H.; Bräker, O.L. et Schär, E. 1987. Tree-ring studies on
conifers along ecological gradients and the potential of single-year analyses. –
Canadian Journal of Forest Research 17: 683 – 696.
Knibbe, B. 2003. Past32 Build 700 User Manual. – Sciem, Wien.
Kroupová, M. 2002. Dendroecological study of spruce growth in regions under long-term
air pollution load. – Journal of Forest Science 48: 536-548.
Lebourgeois, F., Cousseau, G., Ducos, Y. 2004. Climate-tree-growth relationships of
Quercus petraea Mill. stand in the Forest of Bercé ("Futaie des Clos", Sarthe, France).
Annals of Forest Science 61: 361-372.
Meyer, F.D. 1999. Pointer year analysis in dendroecology: A comparison of methods.
Dendrochronologia, 16-17: 193-204.
Nola, P. 1996. Climatic signal in earlywood and latewood of deciduous oaks from northern
Italy. In: J.S. Dean, D.M. Meko, and T.W. Swetnam, eds., Tree Rings, Environment,
and Humanity. Radiocarbon 1996: 149-258.
Santini, A., Bottacci, A., Gellini, R. 1994. Preliminary dendroecological survey on
pedunculate oak (Quercus robur L.) stands in Tuscany (Italy). Annales des Sciences
forestières 51: 1-10.
Schweingruber, F.H. 1996. Tree Rings and Environment Dendroecology. Birmensdorf,
Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research. Berne, Stuttgart,
Vienna, Haupt.
Schweingruber, F.H., Eckstein, D., Serre-Bachet, F., Bräker, O.U. 1990. Identification,
presentation and interpretation of event years and pointer years in dendrochronology.
Dendrochronologia, 8: 9-38.
Uhlík J.(red.) 2006. Jímací území Litá, přírodní rezervace Zbytka. Hydraulické a
hydrologické hodnocení ovlivnění odběru při variantách institutu minimální hladiny na
vrtu Lt-5.Progeo s.r.o., Ms., depon in Královéhradecká provozní a.s., Hradec Králové.
15